JPH11283176A - 車両走行位置制御システムおよび車両走行位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動走行システムの運用等による路面の局部
的な磨耗を抑制して轍の形成自体を防ぎ、路面の安全性
を高めると共に、路面修繕サイクルを長くし、道路設備
のランニングコストを抑える。 【解決手段】 各車両に、走行車線の幅方向の位置を自
動制御または手動制御を行うための指示を与える制御手
段を設けると共に、同一走行車線を走行する車両のタイ
ヤの通過位置が分散されるように、走行車線の幅方向の
位置を設定する手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、道路における車
両の走行位置を制御するシステムおよび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の道路や、所定のマーキングを施し
た道路で、車両側の独立した制御によって自動走行を行
うようにした自動走行システムや、走行指示を運転者に
与えるようにした半自動走行システムが開発されてい
る。

【０００３】このような自動走行システムや半自動走行
システムによれば、限られた道路環境の下で、安全性を
低下させることなくトラフィックを増大させることがで
きるものと期待されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】道路の走行車線を自動
走行させる際、所定の走行ラインに沿って車両を走行さ
せるために、従来は、たとえば道路上に予め磁気ネイル
を等間隔に打ち込んでおき、車両側には車両と磁気ネイ
ルとの位置関係を検出するための磁気センサと、車両が
磁気ネイルを追従走行するようにハンドル（ステアリン
グホイール）を自動操作する手段とを設けている。ま
た、半自動走行システムの場合も、同様にして車両の車
線上の位置を検出してハンドル操作等を運転者に指示す
ることになる。

【０００５】また、自動走行を行わない通常の車両の場
合には、運転者が道路の走行車線前方を見て、センター
ライン（中央分離帯）、車線区分線、ガードレールなど
と自車との位置関係を目視によって認識し、所定の走行
車線の略中央部を走行するようにハンドル操作を行って
いる。

【０００６】ところが、自動走行システムを採る場合で
も、手動操作による通常の走行形態を採る場合でも、車
両が走行する度にタイヤと路面との摩擦により路面に磨
耗が生じる。一般に車種によって車幅は様々であるが、
通常はタイヤの通過頻度の最も高い箇所に次第に轍が形
成されてしまう。特に自動走行システムによれば、各車
両の走行ラインが揃うので、轍が早期に形成されてしま
うことになる。

【０００７】このような轍は、ハンドルがとられる原因
になったり、雨天に水たまりが生じてスリップの原因と
なったりして、安全上問題となることが指摘されてい
る。

【０００８】そこで、従来は轍が深くならないうちに路
面の修繕を行い、路面状態が常に一定の基準を満たすよ
うに保守点検作業を行っていた。

【０００９】この発明の目的は、路面の局部的な磨耗を
防止して轍の形成自体を防いで、安全性を高めると共
に、路面修繕サイクルを長くし、道路設備のランニング
コストを抑えることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の車両走行位置
制御システムは、道路の走行車線を走行する車両の、前
記走行車線の幅方向の位置を自動制御する、または当該
位置を走行させるための指示を運転者に与える走行位置
制御手段と、前記走行車線を走行する車両のタイヤの通
過位置が分散されるように、前記走行車線の幅方向の位
置を設定する走行位置設定手段とを設ける。

【００１１】このように、走行位置制御手段によって走
行車線の幅方向の位置が自動制御または半自動制御され
るだけでなく、上記走行位置設定手段によって、走行車
線の幅方向の位置が結果的にばらついて、走行車線上を
通過するタイヤの位置が分散される。このことにより、
たとえば、全ての車両が走行車線の中央部分を走行する
ようなことがなく、路面の局部的な磨耗がなく、轍の発
生を大幅に遅らせることができる。

【００１２】同一車線を比較的近接して走行する車両同
士で、車両の走行位置が検知可能である場合、前記走行
位置設定手段を車両側に設け、同一車線を比較的近接し
て走行する車両の走行位置が互いに異なるように設定す
る。

【００１３】また、前記走行位置設定手段を道路側に設
ける場合、同一車線を走行する車両の走行位置分布を道
路側で求めるとともに、その走行位置分布がより分散す
るように、前記車線を走行する車両の走行位置を設定す
る。

【００１４】また、前記走行位置設定手段は、各車両が
走行車線内で緩やかに蛇行するように走行位置を設定す
る。

【００１５】また、前記走行位置設定手段を各車両に設
ける場合、各車両毎に走行車線の幅方向の位置をランダ
ムにずらせる。これにより、路面の局部的な磨耗を防止
する。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
車両走行位置制御システムの構成を図１〜図７を参照し
て説明する。

【００１７】この第１の実施形態では、本願出願人が先
に出願した特願平９−３６１１０４号で示した通信プロ
トコルを採用する。図１は、その通信プロトコルにより
構成される車群を示す図である。ここで、車群とは、各
車両に設けた移動局のうち、管理局として作用する移動
局が設けられている車両と通常局として作用する移動局
が設けれている車両との集合であり、群内の局間で高速
なデータ伝送およびデータの共有化を行う。

【００１８】車群を構成する各車両に設けられている移
動局は他の移動局との間でそれぞれ個別に通信を行うの
ではなく、基本的に電波を用いたトークンパッシング方
式で通信を行う。すなわち、管理局は通常局に対して順
次トークンを渡していき、それに伴って、或る移動局か
ら他の所定の移動局へ通信を行い、または管理局から通
常局へ一斉同報を行う。

【００１９】図２は、同一の走行車線を走行する各車両
の走行位置関係を示している。走行車線の中央には、等
間隔に磁気ネイルが打ち込まれていて、管理局として作
用する移動局が設けられている車両が走行車線の中央を
走行し、管理局は通常局１〜４に対してそれぞれ走行車
線の中央からの左右方向へのずれ（以下、オフセットと
いう。）を指示する。ここで、オフセット量の基準単位
をタイヤ１本分の幅である２０ｃｍとする。通常局１と
して作用する移動局が備えられている車両は進行方向に
向かって右側に２０ｃｍ（１単位分）のオフセットを持
たせる。通常局２を備える車両は左側に２０ｃｍのオフ
セットを持たせる。通常局３を備える車両は進行方向に
向かって右側に４０ｃｍ（２単位分）のオフセットを持
たせる。同様に、通常局４を備える車両は左側に４０ｃ
ｍのオフセットを持たせる。

【００２０】この例では、通常局の順番を序数で表した
場合に、奇数であれば、その数が増す程右側に２０ｃｍ
のオフセットを加算していき、偶数であれば、その数が
増す程左側に２０ｃｍのオフセットを加算していく。

【００２１】図２では、進行方向の前方から後方へ向か
って順番を表したが、車群走行においては、車両の走行
順は問題ではない。この順番はたとえばトークンを渡し
ていく順番である。

【００２２】図３は、各車両に設けられている移動局
と、道路側に設けられている固定局の構成を示すブロッ
ク図である。図３の（Ａ）は、移動局の構成を示すブロ
ック図であり、記憶装置には自車に現在割り当てられて
いるオフセット量を示すデータ（以下、オフセットデー
タという。）と、群管理用パラメータを記憶する。ここ
で群管理用パラメータとは、管理局が群管理処理を行
い、通常局が被群管理処理を行うために、群を構成する
全ての局が共通に持つ情報の集合であり、論理ノード番
号の割り当てに関する情報としては、たとえば (1) その群で使用されている論理ノード番号 (2) その群で使われていない論理ノード番号 (3) 管理局の論理ノード番号 (4) 群を識別するための値 (5) 論理ノード番号と物理ノード番号の対応関係を示す
データ などからなる。その他に、車群を構成する各車両に割り
当てているオフセットデータと、現在走行している車線
で設定できる最大のオフセット量を示すデータ（最大オ
フセットデータ）を含んでいる。

【００２３】上位制御装置はデータリンク装置に対して
群管理用パラメータなどを与える。データリンク装置は
無線装置のビット列の伝送機能を利用して、他の移動局
との間でデータ伝送の機能を実現し、この機能を上位制
御装置に提供する。無線装置は、複数チャンネルの無線
周波数チャンネルのうち１つのチャンネルを選択して、
他の移動局の無線装置との間で物理的なデータ伝送を行
う。すなわち、無線装置の送信回路はデータリンク装置
から与えられる送信すべきビット列に対してスペクトラ
ム拡散処理を施してキャリア変調を行い、また受信回路
はそのスペクトラム拡散された信号を復調し、ビット列
のデータとして生成し、これをデータリンク装置へ与え
る。

【００２４】また、オフセット制御装置は、与えられた
オフセットデータに基づいて実際に走行位置をずらせる
ための手段である。たとえば図４に示すように、走行車
線の中央に等間隔に磁気ネイルを打ち込んでおき、車両
側に車両と磁気ネイルとの位置関係を検出するための磁
気センサを設けて、磁気ネイルに沿って自動走行させる
場合には、磁気センサの検出位置にオフセットを持たせ
る。たとえば、図５に示すように、センサの取付位置を
機械的に進行方向に向かって左右方向にオフセット量だ
けずらせる。または、磁気センサの取付位置は固定した
まま、複数の磁気センサの出力信号にバイアスをかける
等して、磁気ネイルに対しての車両の左右方向の位置検
出結果にオフセットを持たせる。

【００２５】図３の（Ｂ）は、固定局の構成を示すブロ
ック図であり、オフセット制御装置がないことを除いて
（Ａ）に示した移動局と同じ構成である。なお、図では
省略しているが、固定局には外部から道路幅、車線幅、
車線構成等の情報を通信によって受け取ったり、入力す
る手段も備えている。

【００２６】移動局および固定局は初期状態では他の局
との相互の関連付けは何らない状態であり、管理局と通
常局との機能的な区別もない。まずこのような初期状態
から群を構成するために、先取り方式で管理局を決定す
ることから始める。この段階では、上位制御装置がデー
タリンク装置に対して群管理用パラメータを設定する。

【００２７】移動局のデータリンク装置は、まず乱数を
用いて自局の論理ノード番号を設定する。ここでは、自
局の論理ノード番号の送信および他局が既に設定してい
る論理ノード番号の受信を行って、通信可能範囲内のい
ずれの局でも使用していない論理ノード番号に設定す
る。そして、その論理ノード番号を群管理用パラメータ
の管理局論理ノード番号とし、続いて自局を管理局とす
る群内への他局の加入を勧誘する。たとえば、他の局に
対してポーリングフレームを送出し、このポーリングフ
レームに対し応答フレームを受信した場合に、その局が
群内に加入したものと見なす。もしこの加入勧誘に対し
て応答フレームを受信すれば、その局に群管理用パラメ
ータを送信し、以降は自局が管理局として動作する。上
記加入勧誘に応答した局は以降通常局として動作する。

【００２８】図６は、管理局におけるオフセット割り当
て制御の手順を示すフローチャートである。管理局は、
まず、最大オフセットデータを読み出し、トークンパッ
シング方式またはポーリング方式で各通常局から収集し
たそれらの各車両の走行車線の情報を基に、車線毎に各
車両に与えるオフセットデータを生成する。このときに
各車両に割り当てるオフセット量は最大オフセット量を
超えない範囲で定める。

【００２９】上記最大オフセットデータは、後述する方
法により、現在走行している走行車線の車線幅の情報を
基に定める。また、各車両に与えるオフセットデータの
生成方法は図２を基に既に述べたとおりである。これら
のオフセットデータを群内の各通常局へトークンパッシ
ング方式で送信する。

【００３０】図７は、通常局における処理手順を示すフ
ローチャートである。走行車線の検知は、まず磁気ネイ
ルの通過時間間隔を検出し、現在の車速データを車速セ
ンサなどの出力データから読み取り、上記磁気ネイルの
通過時間間隔と車速とから磁気ネイルの間隔（距離間
隔）を求め、その結果から車線を判定する。すなわち、
磁気ネイルを車線毎に予め定めた間隔で打ち込んでお
き、検出した磁気ネイルの距離間隔から、現在走行中の
車線を間接的に検知する。

【００３１】また、通常局のオフセット制御は、図７に
示すように、管理局より自局宛のオフセットデータを受
信し、それに基づいてオフセットの設定を行う。たとえ
ば、前述したように磁気ネイルの磁気を検出する磁気セ
ンサを車両の左右方向に設定されたオフセット量だけ機
械的にずらせるか、磁気センサによる車両の左右方向の
位置検出結果に、設定されたオフセット量だけオフセッ
トを持たせる。

【００３２】上記最大オフセット量は次のようにして決
定する。まず、道路側に設置した固定局に、道路幅と車
線幅のデータを事前にデータベースとして蓄積してお
き、その固定局の近傍を車群が通過する際、固定局が車
群に一時的に加入して、この固定局が車群の管理局と通
信を行うことにより、管理局に対して車群が現在どの時
点を走行しているかの位置情報を与えるとともに、その
付近の道路の車線数などの車線構成、道路幅、車線幅等
のデータを与える。管理局は、これらのデータを受け取
って、各車線の車線幅から最大オフセット量を決定す
る。たとえば、車線幅が４．５ｍで、車両の左右に０．
７５ｍのマージンを設けた場合、走行する車両を約２ｍ
と仮定して、車両の左右に最大５０ｃｍのオフセットを
与える。これが最大オフセット量である。

【００３３】上述の例では、固定局に設けたデータベー
スを利用したが、管理局としての移動局が単独で最大オ
フセット量を決定してもよい。たとえば、少なくとも管
理局となる移動局を有する車両が撮像手段と画像認識手
段を備え、路面に引かれたセンターラインおよびガード
レールの撮像画像データに対して画像処理を行い、車線
幅を認識（計測）して最大オフセット量を決定する。

【００３４】また、上述の例では、図４および図５に示
した磁気ネイルを用いてオフセット量を定め、これによ
って車両の走行位置を制御するようにしたが、オフセッ
トの制御に画像認識を用いてもよい。たとえば、各車両
にカメラと画像認識装置を備え、カメラによってセンタ
ーライン（中央分離帯）、車線区分線、ガードレールな
どを撮像し、その画像データの画像処理および画像認識
によって、自車両の走行位置を検知する。たとえば、セ
ンターラインからの距離を割り出す。この認識結果に応
じて自動または手動でハンドル操作を行うことによっ
て、所定のオフセット量を維持する。

【００３５】その他の方法として、各車両に赤外線セン
サを設け、この赤外線センサによって自車両とガードレ
ールなどの物体との距離を走行中に常時測距し、その結
果に応じて自動または手動でハンドル操作を行い、ガー
ドレールなどからの距離を調整することによってオフセ
ット量を維持するようにしてもよい。

【００３６】次に、走行位置設定手段を道路側に設け
た、第２の実施形態に係る車両走行位置制御システムの
構成を図８に示す。図８は固定局での処理手順を示すフ
ローチャートである。道路の所定箇所に設けた固定局
は、まず、統計データをクリアしてから、その近傍を走
行する車群の管理局から車群の各車両に与えられている
オフセットデータを一定時間収集する。続いてこれらの
オフセットデータを基に、固定局が設けられている付近
の道路の各車線の幅方向での路面の磨耗状況を推定す
る。たとえば、各車両の車幅とタイヤの幅を一定とみな
し、その車幅、タイヤの幅およびオフセットデータか
ら、各車線の横幅方向の各部におけるタイヤの通過回数
を累積する。そして最も通過回数の多い箇所が最も磨耗
しているものと推定する。続いて、この推定による路面
の磨耗の分布が均一化されるように、今後この付近を走
行する他の車両がどの位置を走行すべきかを求め、指示
すべき新たなオフセットデータを生成する。そして、実
際に、固定局の近傍を通過する車群の管理局に対してそ
のオフセットデータを送信する。以上の処理を路面の局
部的な磨耗をなくなるで繰り返す。車両の走行位置分布
が所定レベルまで分散化されたなら、上記統計データを
クリアして再び同様の処理を開始する。上述の例では、
各車両の車幅とタイヤ幅を一定として扱ったが、管理局
から受け取る群管理用パラメータに、車群を構成する各
車両の車種データを含むものとすれば、その車種データ
を基に、車種と車幅およびタイヤ幅の関係を定めたデー
タベースを検索することによって、タイヤ通過位置を高
精度に推定することもできる。また、車両重量を路面の
磨耗に対する重み係数として扱えば、路面の磨耗状況の
推定精度が向上する。

【００３７】なお、車両のオフセットデータを収集した
車群と、新たにオフセットデータを与える車群とは別で
あるので、路面の磨耗状況を推定している地点と、その
磨耗の偏りが分散するように指示を与えた車両が実際に
走行する位置とは厳密には異なる。しかし道路の長手方
向を巨視的に見れば、路面の局部的な磨耗が防止でき
る。上記の問題を軽減するために、道路上に所定間隔で
配置した固定局同士でデータの交換を行えるようにして
おき、新たなオフセットデータを車群の進行方向手前の
固定局に伝送し、その固定局が近傍を通過する車群に対
してオフセットデータを与えるようにしてもよい。

【００３８】次に、他の移動局や固定局との間で特に通
信を行わずに、各車両側で単独で走行位置制御を行う例
を図９を基に説明する。図９は車両に設けた車両走行位
置制御装置の処理手順を示すフローチャートである。自
車両に対するオフセット量の設定を所定のタイミングで
繰り返し行うこととし、そのタイミングになれば、予め
定めた所定のテーブルデータを参照してオフセットデー
タを生成し、自車両が実際にそのオフセット量を保って
走行するようにオフセットの設定を行う。この処理を繰
り返すことによって、オフセット変更タイミング毎に自
車両の走行位置を変更する。

【００３９】上記テーブルデータとしては、最大オフセ
ット量の範囲内でオフセット量が次第に増減または加減
するデータとしておくことにより、自車両が走行車線内
を緩やかに蛇行するように走行することになる。これに
より急激な走行位置制御が行われずに路面の局部的な磨
耗が低減できる。上記蛇行の周期は、車両毎に異なった
値となるように上記テーブルデータを設定しておいても
よい。

【００４０】また、図９において「オフセットデータ生
成」のステップで、テーブルデータを参照する代わり
に、乱数を発生させて、最大オフセット量の範囲内でオ
フセット量をランダムに変更するようにしてもよい。こ
の場合、走行位置が急激に変化しないように、前回のオ
フセット量からの変化量に上限を定めておいてもよい。

【００４１】

【発明の効果】この発明によれば、走行車線の幅方向の
位置が結果的にばらついて、走行車線上を通過するタイ
ヤの位置が分散される。このことにより、たとえば、全
ての車両が同じ走行ラインに沿って走行するようなこと
がなく、路面の局部的な磨耗が防止され、轍の発生を大
幅に遅らせることができる。

【００４２】その結果、道路の安全性を高まるととも
に、路面修繕サイクルを長くすることができ、道路設備
のランニングコストが抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車群の構成例を示す図

【図２】同一車線を走行する各車両のオフセット量の割
り当て例を示す図

【図３】移動局と固定局の構成を示すブロック図

【図４】磁気ネイルによる自動走行の例を示す図

【図５】磁気ネイルによるオフセット量の検出および制
御の例を示す図

【図６】管理局の行うオフセットの割り当て制御の手順
を示すフローチャート

【図７】通常局の処理手順を示すフローチャート

【図８】第２の実施形態に係る車両走行位置制御システ
ムにおける固定局の処理手順を示すフローチャート

【図９】第３の実施形態に係る車両走行位置制御システ
ムにおける各車両の処理手順を示すフローチャート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路の走行車線を走行する車両の、前記
   走行車線の幅方向の位置を自動制御する、または当該位
   置を走行させるための指示を運転者に与える走行位置制
   御手段と、 前記走行車線を走行する車両のタイヤの通過位置が分散
   されるように、前記走行車線の幅方向の位置を設定する
   走行位置設定手段とを設けたことを特徴とする車両走行
   位置制御システム。
2. 【請求項２】 前記走行位置設定手段は、車群を成して
   走行する各車両に設けられた移動局のうちの１つである
   管理局に設けられ、当該管理局が前記車群内の他の移動
   局に対して、前記各車両の走行位置が互いに異なるよう
   に設定するものである請求項１に記載の車両走行位置制
   御システム。
3. 【請求項３】 前記走行位置設定手段は、道路側に設け
   られ、車両の走行位置分布を求めるとともに、前記走行
   位置分布がより分散するように、前記車線を走行する車
   両の走行位置を設定するものである請求項１に記載の車
   両走行位置制御システム。
4. 【請求項４】 前記走行位置設定手段は各車両が走行車
   線内を緩やかに蛇行するように走行位置を設定するもの
   である請求項１に記載の車両走行位置制御システム。
5. 【請求項５】 前記走行位置設定手段は、各車両に設け
   られ、各車両毎に前記走行車線の幅方向の位置をランダ
   ムにずらせるものである請求項１に記載の車両走行位置
   制御システム。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の走行位置制御手段と、
   請求項２、４または５に記載の走行位置設定手段とを備
   えた車両走行位置制御装置。
7. 【請求項７】 請求項３に記載の車両走行位置制御シス
   テムに用いられる前記走行位置設定手段を備えた車両走
   行位置制御装置。