JPH11339186A

JPH11339186A - 車の自動合流制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH11339186A
Application number: JP10145622A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ezure; 久江連; Yoshiro Seki; 義朗関; Yoshikazu Oba; 義和大場; Toshihiro Koyama; 敏博小山
Original assignee: Minister for Public Works for State of New South Wales; Public Works Research Institute Ministry of Construction
Current assignee: Minister for Public Works for State of New South Wales; National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-10
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JP2969174B1

Abstract

(57)【要約】【課題】自動運転可能な車の合流を、自動で、かつ安
全に実現する車の自動合流制御方法及び装置を提供する
こと。【解決手段】車の車種、位置、速度などのデータを入
力し、それらを記憶し、また制御データを車へ出力する
制御手段Ａを具え、この制御手段Ａは、合流車５が発生
すると、合流車の速度パターンと本線における合流後続
車となる被合流車３を決定し、被合流車との車間距離が
合流安全車間距離以下の場合は、被合流車前後の交通状
況を判断して、被合流車を減速させるか被合流車直前の
先行車を加速させるか被合流車と先行車の両方の速度を
加減して事前に車間距離調整を行い、合流部の車線変更
区間６で合流可能最小距離のスペースを確保した後、合
流車を合流させるように車を制御することを特徴とす
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、車の自動運転が
可能なインフラ設備を具備した道路の本線につながる合
流部に合流車が発生したとき、該合流車の本線への合流
を自動かつ安全に実現する車の自動合流制御方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＩＴＳ（高度道路交通システムIn
telligent Transport Systems）という名称で道路シス
テムの高度化が国内外で話題になっている。このＩＴＳ
の研究の１つに、車の自動運転技術がある。この車の自
動運転ではドライバーはハンドルを操作せずに、自動運
転可能な車（以後、単に車と呼ぶ）が決められたレーン
を自動で走行する。この自動運転を実現するため基本的
実験が国内外で進められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この実験に
おいて重要な技術的課題として挙げられているのが合流
技術である。しかしながら、従来、この合流に関して
は、合流部に発生した合流車を本線上にどのようにして
自動で合流させるか、その技術が確立していないのが実
情である。高速道路等には必ず合流があるため、この合
流をどうするかの技術を確立しなければ、完全な自動運
転へ結びつかない。

【０００４】そこでこの発明は、前記に鑑み、自動運転
可能な車の合流を、自動で、かつ安全に実現する車の自
動合流制御方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明の車の自動合流制御方法は、車の車
種、位置、速度などのデータを入力し、それらを記憶
し、また制御データを車へ出力する制御手段を具え、こ
の制御手段は、合流車が発生すると、合流車の速度パタ
ーンと本線における合流後続車となる被合流車を決定
し、被合流車との車間距離が合流安全車間距離以下の場
合は、被合流車前後の交通状況を判断して、被合流車を
減速させるか被合流車直前の先行車を加速させるか被合
流車と先行車の両方の速度を加減して事前に車間距離調
整を行い、合流部の車線変更区間で合流可能最小距離の
スペースを確保した後、合流車を合流させるように車を
制御することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明の車の自動合流制御装置
は、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それ
らを記憶し、また車へ制御データを出力するとともに、
天候条件、道路のデータ、路面の状況データなどのデー
タも管理する情報伝送・管理装置と、この情報伝送・管
理装置からデータを入力し、演算処理して得られる道路
上の車の速度、車間距離などの走行条件を情報伝送・管
理装置に出力する走行条件演算装置と、本線の車の間隔
を規制する安全合流車間距離を演算するとともに、合流
可能な最小距離をテーブル化して所有する合流条件決定
手段と、合流車が発生したときに合流車の速度パターン
を決定する機能、本線の車と合流車の走行予測を実施す
る機能、走行予測をもとに合流部上の合流車が本線のど
の車の間に合流すべきかの本線における合流後続車とな
る被合流車の決定機能を有し、合流車が発生すると、合
流車の速度パターンと被合流車を決定する合流計画立案
手段と、この合流計画立案手段で決定された本線の被合
流車との車間距離が前記合流条件決定手段で決められた
安全合流車間距離以下の場合、被合流車との車間距離を
安全合流車間距離以上に合流前までに調整する事前車間
距離調整手段と、合流部上の合流車が合流計画立案手段
で決定された速度パターンの最終速度に達したときに合
流車と本線の車との相対位置に応じて合流車の速度と本
線車の速度を調整し、合流条件決定手段で決められた合
流可能最小距離以上の合流スペースを確保したうえで合
流車を合流させる合流スペース確保手段と、を有するこ
とを特徴とする。請求項３の発明の車の自動合流制御装
置は、請求項２において、制御手段が、さらに合流後に
本線での車の密度を平滑化するために車間距離を調整す
る合流後車間距離調整手段を有することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は全体の制御系等の構成を示す
ブロック図、図２はさらに自動運転システムのインフラ
等を説明する図１の要部の拡大図である。まず、図２に
より前提条件を説明するための道路の一例を説明する。
１は本線の自動運転が可能なインフラを装備した走行レ
ーン、２は走行レーン１の中央に設置されているガイド
ライン、３は本線を走行する車、４は自動運転が可能な
インフラを装備した合流路、５は合流車、６は車線変更
区間である。地点Ｐ₀は、合流する車を検知し、合流車
５の必要情報が把握できる地点である。インターチェン
ジの場合、料金所でも良いし、料金所から少し進んだ地
点でも良い。また、サービスエリアではサービスエリア
から合流路４にはいる地点近傍である。この実施の形態
では特に場所を限定せず、合流車５の車種、速度などが
把握できる地点である。地点Ｐ₁は、合流車５が地点Ｐ₀
を通過した時点で、その合流車の被合流車となる本線走
行車３が走行しているおおよその地点である。すなわち
地点Ｐ₁は合流路４の長さなどにより異なるため、車線
変更区間６の開始地点Ｐ₃からおおよその距離の地点で
良い。地点Ｐ₂は合流前に本線の車間距離を事前に調整
する区間の始まりの地点である。地点Ｐ₄は車線変更区
間の終わりの地点である。合流部とは、地点Ｐ₀から地
点Ｐ₄までのおおよそのエリアを呼ぶことにする。

【０００８】７は情報伝達・管理装置で、自動運転を実
現するための道路側のインフラ設備である自動運転シス
テム設備の１つである。この情報伝達・管理装置７は道
路を走行するすべての個々の車の車種、位置、速度など
自動運転及び自動合流するために必要な情報を道路側の
インフラ設備或いは車から受け取り、それらを記憶し、
また、各車への速度指令などを伝送する機能を有する。
実際には、車からの情報は車と道路間の通信装置を介し
データが入力され、車へデータを送る場合も通信装置を
介して送られる。情報伝達・管理装置７は天候条件、道
路のデータ、路面の状況データ、などの情報も管理して
いる。天候条件は現在の道路においても各種の標識に表
示されているように既存の技術で入手できるもので、道
路の管理者が入力しても良い。路面条件は、最近、道路
が凍結しているかなど路面の状態を計測する技術が進ん
でおり、この計測値を入力すれば良い。道路の線形条件
は、カーブの激しいところ、など設備データとして、当
然把握している値である。車種も車がインターチェンジ
などで自動運転のサービスを受ける時に登録されてい
る。また、車の行き先も登録されている。情報伝達・管
理装置７はさらに時々刻々のすべての車の位置情報か
ら、ある時刻でのすべての車の車間距離も計算してい
る。また、ある地点、例えば、地点Ｐ₁を通過する各車
の車間距離も把握している。

【０００９】８は走行条件演算装置で、これも自動運転
システム設備に１つで、道路上の車の速度、車間距離な
どの走行条件を決定する機能を有する。現在、高速道路
では、通常100Km/hr前後で車は走行している。この速度
は霧、雨、などの天候条件、路面凍結などの路面条件、
道路の線形条件、車種などで変わることは言うまでもな
い。車の自動運転を実現するには走行速度を自動的に天
候や道路条件に相応し決める必要がある。また、必要車
間距離も天候条件、路面条件、線形条件のほかに、車
種、走行速度によって、車が衝突しないように適正な車
間距離を決める必要がある。これら天候条件、路面条件
などの入力データをもとに、走行条件演算装置８は道路
上の車の定常速度（Ｖ_ss）、最小車間距離Ｄ_min（ここ
では車間距離とは車の前方車との距離とする。最小車間
距離とは通常走行で、この距離以下に車間距離では走行
させないという値である。もし、この車間距離以下にな
ると車は自動的に減速し、最小車間距離を保つとする）
と加速率、減速率などの基本的な走行条件を決定する。
これらの決定された値は情報伝達・管理装置７に送ら
れ、車に伝送される。車は情報伝達・管理装置７から送
られた速度基準、車間距離基準などの指示に従って、車
に搭載された制御装置でそれらの基準値にあうよう自動
制御される。さらに、車は走行レーンのガイドラインに
沿って自動的に逸脱することなく走行し、また車線変更
も情報伝達・管理装置７から車線変更の指令が車に出れ
ば、車は自動的に車線変更する。以上は、合流に関係な
く車の自動運転を実現する基本的なインフラ設備であ
る。

【００１０】次に、情報伝達・管理装置７及び走行条件
演算装置８を含む制御手段Ａの内容を図１において説明
する。制御手段Ａは情報伝達・管理装置７及び走行条件
演算装置８以外に合流条件決定手段９、合流計画立案手
段10、事前車間距離調整手段11、合流スペース確保手段
12、合流後車間距離調整手段13を有している。合流条件
決定手段９は合流に関係する走行条件を決定する機能を
有する。通常の車の走行条件は先に前提条件で述べたよ
うに走行条件演算装置８で決定されるので、本合流条件
決定手段９では合流に関係する合流安全車間距離Ｄ
_IN.minと合流可能最小距離Ｌ_minを決定する。合流安全
車間距離Ｄ_IN.minとは本線の２つの車の間に合流させる
場合に、２つの車の車間距離を合流安全車間距離Ｄ
_IN.min以上にあけておくという距離と定義する。走行条
件演算装置８で決定する最小車間距離Ｄ_minは、安全な
車間距離を確保し、かつ輸送効率の良い車間距離が決定
される。輸送効率を高めるには極力、車の間隔をつめた
方が良い。一方、合流の安全性でみると、車線変更区間
６で合流する時に車間距離は、通常走行の最小車間距離
より大きい方が安全であることは言うまでもない。そこ
で、いくらの値にするかを定め、その値を本合流条件手
段９できめる。

【００１１】数１はその決め方の式である。

【数１】合流安全車間距離Ｄ_IN.min＝２・Ｄ_min＋Ｌｃここで、Ｄ_minは走行条件演算装置８で決定されている
最小車間距離Ｄ_minで、天候などの条件で決められてい
るので、上式は自動的に天候などの条件が入った式とな
る。Ｌｃは合流車の車長であり、車種毎にテーブルで持
っておけば良い。図３(Ａ)は数１を説明するための図
で、図３(Ａ)に示すように合流車が２台の車の中央に位
置して合流すれば、合流後も最小車間距離Ｄ_minになる
のは明らかである。次に、合流可能最小距離Ｌ_minを図
３(Ｂ)で説明する。図３(Ｂ)で、合流可能最小距離Ｌ
_minとは、合流する場合、合流車と本線先行車との距離
Ｌ_a、及び合流車と後続車との距離Ｌ_bの両方の値がこの
合流可能最小距離Ｌ_min以上にならないと合流車を車線
変更して合流させないという値である。合流で車の衝突
をさけるために設ける。この値は予め実験等で決めてお
けば良い。これらの値も天候、路面状態などでテーブル
化しておけば良い。

【００１２】以上のように合流決定条件手段９は、走行
条件演算装置８が天候などの条件の変化で最小車間距離
を変更した毎に、その最小車間距離を入力し、数１の演
算を実行させれば、合流安全車間距離も天候などの条件
が反映されることになる。この合流安全車間距離は合流
計画立案手段10、事前車間距離調整手段11、合流後車間
距離調整手段13で使用される。また、合流可能最小距離
は合流スペース確保手段12で使用される。

【００１３】以下、合流車の発生から合流まで、時間の
進み及び車の動きとともに順に説明する。まず、合流車
が地点Ｐ₀に発生すると、合流計画立案手段10が起動さ
れる。合流計画立案手段10は、合流車の速度パターン
を決定する機能、車の走行予測を実施する機能、被
合流車を決定する機能からなる。の車の走行予測は、
の被合流車を決定するために実施するものである。以
下，，を説明する。

【００１４】の合流車の速度パターンを決定する機能
は、地点Ｐ₀に合流車が発生した時点で、その合流車の
速度パターンを、合流車の車種、合流車の現在速度、合
流地点の定常走行速度、加速率を入力し決定する。いず
れも情報伝達・管理装置７で把握されているものであ
る。速度パターンは、あらかじめ準備された速度パター
ンテーブルを準備しこれから索引しても良く、計算で求
めても良い。テーブルの場合、合流路は、インターチェ
ンジにより、合流路の曲率、距離が異なるので、その場
所場所に応じたテーブルを予め準備しておけば良い。ま
た、天候などにより速度パターンがかわるようにしてお
けば良い。テーブルで索引する場合は、定常走行速度、
加速率、車種を基に該当する速度パターンを選択すれば
良い。速度パターンを計算で求める方法を図４(Ａ)で説
明する。図４(Ａ)で、合流車の現在速度Ｖ_sがわかって
おり、合流車は、合流するために走行条件演算装置８で
決定された本線車の定常速度（Ｖ_ss）まで加速すれば良
い。加速率も走行条件演算装置により予め決定されてい
る。地点Ｐ₅は、合流路のカーブが厳しく、速度を上げ
られない区間の終点を示す。すなわち、図４(Ａ)に示す
ように、地点Ｐ₅までは、比較的、低速度の現在速度で
走行し、以後決められた加速率で本線車の定常速度（Ｖ
_ss）まで加速する速度パターンを容易に作成できる。計
算で求めた速度パターンあるいはテーブルで索引した速
度パターンは情報伝達・管理装置７に送られ、そのパタ
ーンは直ちに合流車に送られる。合流車はその指示され
た速度で走行する。

【００１５】の車の走行予測は、上で求めた合流車の
速度パターンから走行曲線（時間−距離曲線）を計算す
るとともに、本線車の走行曲線（時間−距離曲線）を計
算する機能である。まず、合流車の走行予測例を図４
(Ｂ)で説明する。合流車の速度パターンはの合流車の
速度パターンを決定する機能で図４(Ａ)のように決定さ
れたので、この速度を積分すれば距離である。従って、
図４(Ｂ)に示す走行曲線（時間−距離曲線）が、図４
(Ａ)の速度パターンから容易に演算できる。次に、本線
車の走行予測を図５で説明する。図５(Ａ)は本線車の走
行予測の一例で、この図では、地点Ｐ₁付近を走行して
いる本線の車を車Ｃ₁、車Ｃ₂、車Ｃ₃、……として、そ
の走行曲線をＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，……として、車間距離を
Ｄ₂，Ｄ₃，……として示している。図５(Ａ)は、車の速
度が変化しない場合の例である。車の速度が変化しない
場合は、車の現在速度と現在位置とを入力し、現在速度
が続行するという仮定で、車の走行曲線（時間−距離曲
線）が容易に計算できる。速度の変化がないので、車間
距離も一定のままで走行するのは明らかである。車の速
度が変化する場合の走行予測の計算は、後の複数合流車
の扱いのところで説明し、ここでは、理解しやすいよう
に図５(Ａ)に示す走行予測ができたとして説明を続け
る。

【００１６】の被合流車を決定する機能は、上で説明
した合流車の走行予測と本線の走行予測とから被合流車
を決定する。図５(Ｂ)は、図４(Ｂ)の合流車の走行予測
と、図５(Ａ)の本線の走行予測とを１つに示した図の例
である。この図を使って被合流車を決定する。被合流車
の決定は、合流車が地点Ｐ₃に到達時点での合流車と本
線車との位置関係で決定でき、この場合、被合流車は明
らかに車Ｃ₃と決定する。このように合流立案計画手段1
0は、合流車の速度パターンを決め、速度パターンから
合流車の走行予測と本線車の走行予測を行い、両方の走
行予測から対象とする合流車の被合流車を決定する。以
上が地点Ｐ₀に合流車が発生したタイミングでの合流立
案計画手段10の処理である。

【００１７】次に、時間が進み、合流立案計画手段10で
決定された被合流車が、地点Ｐ₁より下流に設置された
地点Ｐ₂を通過したタイミングで、事前車間距離調整手
段11が起動される。事前車間距離調整手段11は被合流車
との車間距離が短い場合、車間距離を広げる。すなわ
ち、被合流車の車間距離が合流するのに十分でない場
合、つまり、合流条件決定手段９で決めた安全合流車間
距離Ｄ_IN.min以下の場合、被合流車が車線変更区間に到
達するまでに、予め車間距離を広げる調整を実施する。
予め車間距離を調整せずに、車線変更区間で被合流車の
車間距離を調整する方法が考えられるが、例えば、数10
ｍの車間距離を広げるにはかなりの時間を要し、車線変
更区間で実施するより、予め、被合流車が車線変更区間
に到達する前の単線部で車間距離を調整しておいたほう
が、より安全であるという考えに基づくものである。事
前車間距離調整手段11は被合流車の地点Ｐ₁通過時の車
間距離と、交通状況（被合流車近傍の交通密度）と、合
流条件決定手段９で決定された合流安全車間距離とを入
力し、被合流車の車間距離が合流安全車間距離以下の場
合、合流安全車間距離になるように図６に示すフローに
従って車間距離調整を実施する。地点Ｐ₁通過の車間距
離は情報伝達・管理装置７で把握されている。交通状況
も、情報伝達・管理装置７で把握している車の位置情報
から把握できる。

【００１８】図６で事前車間距離調整手段11の処理を説
明する。まず、ブロック100により被合流車の車間距離
が十分かチェックする。すなわち、今、図５(Ｂ)の例
で、被合流車を車Ｃ₃とすると、被合流車の車間距離Ｄ₃
が合流安全車間距離以上であれば問題なく、車間距離調
整はしない。もし、合流安全車間距離以下の場合、ブロ
ック101で調整すべき値ΔＤを以下の数２の式で計算す
る。

【数２】ΔＤ＝合流安全車間距離Ｄ_IN.min−Ｄ₃ この車間距離ΔＤの調整は、ブロック102の被合流車前
後の交通状況を判断し、ケースを分けて実施する。ケー
スＡはブロック103に示すように被合流車を減速させ
て、被合流車の車間距離を調整する。現在のドライバー
による運転では、車間距離を広げるには自車の速度を減
速している。ケースＡはこれに相当する。この場合、交
通密度が高いと、後続の車に影響するのは明らかであ
る。ブロック104は数２の式で計算した調整すべき値Δ
Ｄを被合流車に伝送することを意味を示すブロックで、
実際には、図１の点線で囲った各手段の出力14は情報伝
達・管理装置７に送られ、それを情報伝達・管理装置７
が車に伝送する形をとる。

【００１９】ケースＢはブロック105に示すように先行
車を加速させ被合流車の車間距離を広げる方法である。
被合流車の先行車の前方が非常に長くあいている場合
（具体的には、先行車の車間距離を調整すべき車間距離
ΔＤだけ縮めても、先行車の車間距離が最小車間距離Ｄ
_min以下にならない場合）のケースで、この場合、先行
車を加速させれば被合流車の車間距離は広がるには明ら
かである。自動運転システムでは、ケースＢのように先
行車の速度を調整して被合流車の車間距離を広げること
ができることに着目した方法である。ケースＡのように
被合流車を減速すると後続の車に影響するが、ケースＢ
ではこれを避けることができる。ブロック106はブロッ
ク104と同じ主旨で、数２の式で計算した調整すべき値
ΔＤを被合流車の先行車に伝送することを意味を示すブ
ロックである。なお、図６では記載していないが、この
ケースＡ，Ｂの他に、被合流車と被合流車の先行車との
両方の速度を調整する方法も考えられる。以上のよう
に、事前車間距離調整手段11は被合流車前後の交通密度
を考慮し、事前に車間距離の調整をおこなう特長があ
る。これにより情報伝達・管理装置７から調整すべき値
ΔＤが伝送された車は、車に搭載された車間距離制御装
置により、指示に対しての車間距離制御がなされ、被合
流車が車線変更区間に到達されるまでに車間距離が合流
安全車間距離に広がって安全に合流できる準備ができる
ことになる。

【００２０】更に時間が進み、被合流車が本線を進み、
合流車が速度パターンに従って走行し、合流車が目標速
度になったタイミングで、合流スペース確保手段12が起
動される。合流スペース確保手段12は車線変更区間で安
全に合流ができるように合流車と本線車とのスペースを
確保して合流させる。すなわち、合流スペース確保手段
12は合流車が地点Ｐ₃近傍に近づき、合流車の速度が本
線車の速度に達した時点で、情報伝達・管理装置７から
各車の位置情報と合流条件決定手段９で決定された合流
可能最小距離とを入力し、車の相対位置関係をもとに安
全なスペースを確保する処理を行い、安全なスペースが
確保された段階（合流可能最小距離以上）で合流をさせ
る。合流スペース確保手段12の処理を図７に示す処理フ
ローで説明する。図８(Ａ)から(Ｃ)は図７の処理フロー
の説明をわかりやすくするための車の相対位置関係を示
したものである。図７の処理フローで、まず、合流車が
目標の定常速度に到達した時点で、ブロック107で、合
流車と本線車との位置関係を把握する。次に、合流スペ
ースＯＫか？のブロック108で、合流車と本線車との位
置関係をチェックする。この位置関係で合流スペースが
十分であれば合流可能である。すなわち、図８(Ａ)に示
すように合流車と合流先行車との距離（Ｌ_a）及び合流
車と合流後続車との距離（Ｌ_b）が十分である場合には
合流できることは明らかである。具体的には、ブロック
108では、以下のチェックを行い、両方を満足すれば合
流可能である。

【数３】Ｌ_a ≧ 合流可能最小距離Ｌ_min 及び

【数４】Ｌ_b ≧ 合流可能最小距離Ｌ_min この場合は、合流車が地点Ｐ₃通過を確認した後、ブロ
ック113で合流車に車種変更実施の指示を出す。合流車
はこの指示に基づき車種変更し合流がなされる。上の数
３の式と数４の式が満足されない場合は、ブロック109
で合流スペースを確保するための各車への速度指示を演
算し、車へ伝送する。

【００２１】図８(Ｂ)と(Ｃ)は数３の式と数４の式が満
足されないケースで、(Ｂ)は合流車と合流先行車が接近
しすぎている場合、(Ｃ)は合流車と合流後続車が接近し
すぎている場合である。図８(Ｂ)の場合、合流車と先行
車との距離を広げれば良いのは明らかである。距離を広
げるには、被合流車近傍の交通状況を判断し、以下の方
法、すなわち合流車を減速させる方法先行車を加速させる方法合流車を減速させ、先行車を加速させる方法をとる。とは先行車の前方の車間距離が十分の場合
のみ実施する。図８(Ｃ)の場合、合流車と後続車との距
離を広げれば良いのは明らかである。距離を広げるに
は、被合流車近傍の交通状況を判断し、以下の方法、す
なわち合流車を加速させる方法、後続車を減速させる方法合流車を加速させ、後続車を減速させる方法をとる。とは合流車と先行車との距離が十分の場合
のみ実施する。

【００２２】以上のように、ブロック109で、合流車と
本線車との相対位置に基づき、更に、交通密度を考慮
し、合流スペースを確保するように車の加減速を決定す
る。各車へ送るのは車の速度基準、車への加減速指令、
車間距離基準等の方法が考えられる。ここでは、車の速
度基準を修正して車の加減速をさせ合流スペースを確保
するとする。車の速度基準の修正量ΔＶは以下の数５の
式の基づき計算する。

【００２３】

【数５】

【００２４】上式は、図９に示すように、２台の車
Ｃ₁、車Ｃ₂が、ある車間距離Ｄで定常走行速度で走行し
ている場合に、車間距離をΔＬだけ広げて、また、もと
の定常走行速度に復帰し、広げた車間距離を保持するた
めの速度修正量ΔＶを示す式である。車の加速率α、減
速率βを使い、車間距離変更量ΔＬと車の速度修正量Δ
Ｖとの関係を理論的に解いた式であり、容易に導き出せ
る式である。数５の式を基本とし、ブロック109で車の
速度指示値を計算し、計算された車の速度指示値は、情
報伝達・管理装置７に送られ、車へ伝送され、車の速度
が変化する。点線で囲んだブロック110はフローの流れ
がわかりやすいように車の動作をフロー上に記入したも
ので、ブロック109で決められた指示値に基づき車は加
減速を実施する。ブロック111は車の加減速が実施開始
された後、時々刻々の各車の相対位置を把握し、ブロッ
ク112ではブロック108と同様の合流スペースをチェック
する。ブロック111と112は、早い周期（例えば１秒以
下）でループしている。そして、数３、数４の式が満足
すれば、すなわち、合流スペースが確保されたときに、
合流可能となり、合流車へ車種変更の指示を出す（実際
には、情報伝達・管理装置７に送られ、車へ伝送され
る。）。合流車は車種変更の指示に基づき車種変更を実
施し合流がなされる。なお、車種変更する前には車種変
更するウインカを点灯することはいうまでもない。

【００２５】合流後車間距離調整手段13は合流後、地点
Ｐ₄以降、次の合流部で合流がしやすいように走行する
車の交通状況に応じ、車間距離調整を実施するのが目的
である。合流は交通密度が高いと合流の安全性が低くな
ることはいうまでもない。車間距離が十分であれば合流
がしやすいが輸送効率が低下する。そこで、輸送効率が
低下しない範囲で、極力、交通密度を平滑化する。地点
Ｐ₄以降、通常、次の分流部がある。そこで、合流後車
間距離調整手段13は地点Ｐ₄以降から次の分流部までの
間に平滑化を、定周期に、例えば、分のオーダーで実施
する。

【００２６】図10に車間距離調整方法の１例を示す。説
明を容易にするため、図10(Ａ)に示す２つの車の固まり
で示し、地点Ｐ₄を通過した車Ｃ₅，Ｃ₆，Ｃ₇の固まりを
どうするかを説明する。車Ｃ₅の前方があいているので
平滑化のため、増速し、前につめ、図10(Ｂ)のようにす
る。そして、これらの車の車間距離を合流安全車間距離
Ｄ_IN.minとする。このようにすれば、次の合流部での事
前車間距離調整が少なくなることは明らかである。もち
ろん、このような車間距離が実現できる交通量の場合に
可能であることは言うまでもない。また、車Ｃ₅の前方
が例えば１Kmとか極端にあいている場合、車Ｃ₅を車Ｃ₄
の後方まで一度に近付ける必要がないのは言うまでもな
く、車Ｃ₆，Ｃ₇の車間距離をまず、広げれば良い。図10
(Ｃ)は、車Ｃ₆が次の分岐地点で分流する場合の例であ
る。自動運転システムではすべての車の行き先は把握さ
れている。そこで、車Ｃ₆が次の分岐地点で分流するの
で、図10(Ｂ)のように車Ｃ₆の前後の車間距離を合流安
全車間距離Ｄ_IN.minにすることはなく、通常の最小車間
距離Ｄ_minでもよい。これは、車Ｃ₆が分流すれば、車Ｃ
₇の車間距離は合流安全車間距離Ｄ_IN.minになって合流
部に向かうからである。以上の方法で、合流後、車間距
離調整を行い、次の合流が安全でスムーズに行われるこ
とになる。

【００２７】以上説明したように、合流車１台が発生し
てから、合流計画立案から合流完了まで、及び合流完了
後の車間距離調整を説明した。次の合流車が地点Ｐ₀に
発生した場合も同様な処理を行えば常に自動合流が実現
できる。ここで、合流計画立案手段10における本線車の
走行予測で、先に発生した合流車に対する被合流車が事
前車間距離調整手段11で車間距離調整するために速度変
化する場合の例について説明しておく。図11は本線区が
途中で速度変化する場合の走行予測を求める方法を説明
する図である。今、図11において、時刻Ｔ₁で、地点Ｐ₀
に合流車Ｃ_IN.1が発生したとする。この場合、上で説明
したように、合流計画立案手段10が起動され、合流車Ｃ
_IN.2の被合流車を決定するために本線車の走行曲線を作
成するが、先に発生した合流車Ｃ_IN.1を考慮しなければ
ならない。先に発生した合流車Ｃ_IN.1の被合流車はすで
に車Ｃ₃に決まっているとする。すなわち、図11は地点
Ｐ₀に合流車Ｃ_IN.2が発生した時刻Ｔ₁で、本線は車
Ｃ₁，Ｃ₂，……Ｃ₆が走行しており、合流路上には、先
に発生した合流車Ｃ_IN.1が走行しており、その合流車Ｃ
_IN.1の被合流車は車Ｃ₃に決まっている場合の例であ
る。しかも、被合流車Ｃ₃の車間距離は合流安全車間距
離以下で、事前車間距離調整手段11で被合流車Ｃ₃の速
度を減速させ、車間距離調整を実施している状態、すな
わち、被合流車Ｃ₃の速度が変化している状態である。
このように、本線車が速度変化しているときの走行予測
を以下に説明する。なお、車Ｃ₁，Ｃ₂は一定速度という
仮定である。

【００２８】走行予測は、基本的に、先行する車から順
次計算していく。まず、車Ｃ₁，Ｃ₂は一定速度という仮
定であるので容易にその走行曲線を求めることができ
る。速度変化している被合流車Ｃ₃は、事前車間距離調
整手段11で地点Ｐ₃を通過するまでに、被合流車Ｃ₃の車
間距離は合流安全車間距離Ｄ_IN.minに制御される。被合
流車Ｃ₃の先行車Ｃ₂は地点Ｐ₃から安全車間距離Ｄ
_IN.minだけ進んだ時刻Ｔ₂で見れば、被合流車Ｃ₃の車間
距離Ｄ_3,T2は安全車間距離Ｄ_IN.minになっていると予測
できる。すなわち、時刻Ｔ₂で、被合流車Ｃ₃の車間距離
はＤ_3,T2は

【数６】Ｄ_3,T2＝Ｄ_IN.min である。従って、被合流車Ｃ₃の走行予測のポイントＸ₃
が得られる。このように、走行予測とは、ポイントとな
る地点及びある事項での車の車間距離を考慮した位置関
係を計算することである。従って、この場合、車Ｃ₃の
速度調整をしている時刻Ｔ₁から時刻Ｔ₂までの区間途中
での車Ｃ₃の走行予測は特に必要ではない。

【００２９】後続車Ｃ₄の走行予測は以下の通りであ
る。後続車Ｃ₄は被合流車Ｃ₃が減速すれば、後続車Ｃ₄
の車間距離は縮まる。その車間距離が、もし最小車間距
離Ｄ_min以下になれば、その最小車間距離Ｄ_minに自動的
に車Ｃ₄にて制御されるので、この時は、図に示すよう
に後続車Ｃ₄の車間距離は最小車間距離Ｄ_minになる。後
続車Ｃ₄の車間距離が最小車間距離Ｄ_min以下になるかど
うかは、各車が地点Ｐ₁を通過した時の各車の車間距離
Ｄ_1.P1を記憶しておき、この記憶した車間距離Ｄ_1.P1を
使って以下のようにして判別できる。被合流車Ｃ₃が地
点Ｐ₁を通過した時の車間距離をＤ_3.P1とする。図11の
時刻Ｔ₂で、この車間距離が安全車間距離Ｄ_IN.minに広
がったことになる。すなわち、広がった車間距離はΔＤ
₃は

【数７】ΔＤ₃＝安全車間距離Ｄ_IN.min−Ｄ_3.P1 である。後続車Ｃ₄から見ると、車間距離がΔＤ₃だけ縮
まることになる。車Ｃ₄から見た車間距離の縮まる値を
ΔＤ₄とすると、

【数８】ΔＤ₄＝ΔＤ₃ である。後続車Ｃ₄が地点Ｐ₁を通過した時の車間距離を
Ｄ_4.P1とすると、

【数９】Ｄ_4.P1−ΔＤ₄＜最小車間距離Ｄ_min の時は、後続車Ｃ₄が車Ｃ₃の影響を受けたことを意味す
る。すなわち、後続車Ｃ₄は、減速しないと危険のた
め、その車間距離を最小車間距離Ｄ_minに制御する。従
って、時刻Ｔ₂で、後続車Ｃ₄の位置は、車Ｃ₃より最小
車間距離Ｄ_minだけはなれた地点を通過していると予測
される。時刻Ｔ₂での後続車Ｃ₄の車間距離Ｄ_4.T2は、

【数１０】Ｄ_4.T2＝Ｄ_min となり、後続車Ｃ₄の走行予測のポイントＸ₄が得られ
る。もし、数８の式が成立しない時は、車Ｃ₃が減速し
ても、その影響が後続車に及ばないことを意味する。従
って、この場合は、後続車Ｃ₄の速度は一定で走行する
ことになり、その走行予測は容易に得られる。図11で
は、後続車Ｃ₄で影響される場合の例である。

【００３０】次の後続車Ｃ₅の走行予測は以下の通りで
ある。時刻Ｔ₂での車Ｃ₅絡みた先行する複数の車の車間
距離の変化ΔＤ₅は以下の通りである。

【数１１】 ΔＤ₅＝（Ｄ_3.P1＋Ｄ_4.P1）−（Ｄ_3.T2＋Ｄ_4.T2）ここで、Ｄ_3.P1は車Ｃ₃が地点Ｐ₁を通過した時の車間距
離Ｄ_4.P1は車Ｃ₄が地点Ｐ₁を通過した時の車間距離Ｄ_3.T2とＤ_4.T2とは時刻Ｔ₂での車Ｃ₃、車Ｃ₄の車間距
離で上の説明で得られた値である。車Ｃ₅が地点Ｐ₁を通
過した時の車間距離をＤ_5.P1とすると、数９の式と同様
の式

【数１２】Ｄ_5.P1−ΔＤ₅＜最小車間距離Ｄ_min が成立すると、後続車Ｃ₅も減速がかかり、最小車間距
離となる。図11の例は数12の式が成立しない場合で、車
の減速はなく、単に、車Ｃ₅の車間距離が縮まるだけの
場合である。この場合、時刻Ｔ₂での車Ｃ₅の車間距離は

【数１３】Ｄ_5.T2＝ΔＤ_5.P1−ΔＤ₅ となる。この図11では被合流車Ｃ₃の減速の影響は、車
Ｃ₄で止まり、車Ｃ₅の速度への影響がない。以後、順
次、後続の車の走行予測を実施すれば良い。

【００３１】以上のように、車は過渡的に速度が変化す
るが、定常的には定常速度で走行するというもので、途
中、車の速度が変化する場合においても、各車の現在位
置、現在速度のほかに、地点Ｐ₁を通過した時の各車の
車間距離（これは、情報伝達・管理装置７で把握してい
る）を入力し、先行する車から、順次時刻Ｔ₂での走行
予測が計算できることを示した。被合流車Ｃ₃が地点Ｐ₃
から最小車間距離だけ進んだ時刻Ｔ₃での走行予測も、
順次、先行する車から同じ考えで可能となり、合流部付
近を走行する本線車の走行予測も、順次、先行する車か
ら同じ考えで可能となり、合流部付近を走行する本線車
の走行予測が得られる。このように、本線車の速度が変
化している場合の本線車の走行予測が得られれば、図11
の走行予測に、図４(Ｂ)の合流車Ｃ_IN.2の走行予測を重
ねれば、合流車Ｃ_IN.2の被合流車の決定ができること
は、図５(Ｂ)で示した。

【００３２】前記の実施の形態はあくまでも好ましい一
例を示したにすぎず、制御手段Ａの具体的な構成を別の
手段で構成したりしてもよく、この発明は、実施に際し
ては請求項に記載した範囲でその設計を任意に変更した
り修正したりすることができることは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明は、前記のようであっ
て、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それ
らを記憶し、また制御データを車へ出力する制御手段を
具え、この制御手段は、合流車が発生すると、合流車の
速度パターンと本線における合流後続車となる被合流車
を決定し、被合流車との車間距離が合流安全車間距離以
下の場合は、被合流車前後の交通状況を判断して、被合
流車を減速させるか被合流車直前の先行車を加速させる
か被合流車と先行車の両方の速度を加減して事前に車間
距離調整を行い、合流部の車線変更区間で合流可能最小
距離のスペースを確保した後、合流車を合流させるよう
に車を制御するので、合流車の合流を自動的に、かつ安
全に実現することができる効果がある。請求項２の発明
は、このような効果をきわめて具体的な構成で実現でき
る。請求項３の発明は、合流後、本線で交通密度の平滑
化を行うことが可能なので、合流部に車が到達する時に
は、極力車間距離が短い車の群を減らし、合流部での安
全を高める効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態の全体の制御系等の構
成を示すブロック図である。

【図２】さらに自動運転システムのインフラ等を説明す
る図１の要部の拡大図である。

【図３】(Ａ)は合流安全車間距離を説明する図であり、
(Ｂ)は合流可能最小距離を説明する図である。

【図４】(Ａ)は合流車の速度パターンを説明する図であ
り、(Ｂ)は合流車の走行予測を説明する図である。

【図５】(Ａ)は本線車の走行予測を説明する図であり、
(Ｂ)は被合流車の決定を説明する図である。

【図６】事前車間距離調整手段の処理を説明するフロー
チャートである。

【図７】合流スペース確保手段の処理を説明するフロー
チャートである。

【図８】(Ａ)ないし(Ｃ)は図７における車の相対位置関
係を説明する図面である。

【図９】車間距離を変更する場合の車の速度修正量を説
明する図である。

【図１０】(Ａ)ないし(Ｃ)は合流後車間距離調整手段の
処理を説明する図である。

【図１１】本線車の速度が変化する場合の本線車の走行
予測を説明する図である。

【符号の説明】

１走行レーン２ガイドライン３本線走行車４合流路５合流車６車線変更区間７情報伝達・管理装置８走行条件演算装置９合流条件決定手段 10 合流計画立案手段 11 事前車間距離調整手段 12 合流スペース確保手段 13 合流後車間距離調整手段Ａ制御手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明の車の自動合流制御方法は、車の車
種、位置、速度などのデータを入力し、それらを記憶
し、また制御データを車へ出力する制御手段を具え、こ
の制御手段は、合流車が発生すると、合流車の速度パタ
ーンと本線における合流後続車となる被合流車を決定
し、被合流車との車間距離が合流安全車間距離以下の場
合は、被合流車前後の交通状況を判断して、被合流車を
減速させるか被合流車直前の先行車を加速させるか被合
流車と先行車の両方の速度を加減して車線変更区間に入
る前に車間距離調整を行い、合流部の車線変更区間に入
った時点で、合流車と被合流車との距離及び直前の先行
車との距離をそれぞれ測定し、これらの距離が合流可能
最小距離以上となるように合流車又は被合流車あるいは
直前の先行車の速度調整を行い、スペースを確保した
後、合流車を合流させるように車を制御することを特徴
とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】請求項２の発明の車の自動合流制御装置
は、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それ
らを記憶し、また車へ制御データを出力するとともに、
天候条件、道路のデータ、路面の状況データなどのデー
タも管理する情報伝送・管理装置と、この情報伝送・管
理装置からデータを入力し、演算処理して得られる道路
上の車の速度、車間距離などの走行条件を情報伝送・管
理装置に出力する走行条件演算装置と、本線の車の間隔
を規制する安全合流車間距離を演算するとともに、合流
可能な最小距離をテーブル化して所有する合流条件決定
手段と、合流車が発生したときに合流車の速度パターン
を決定する機能、本線の車と合流車の走行予測を実施す
る機能、走行予測をもとに合流部上の合流車が本線のど
の車の間に合流すべきかの本線における合流後続車とな
る被合流車の決定機能を有し、合流車が発生すると、合
流車の速度パターンと被合流車を決定する合流計画立案
手段と、この合流計画立案手段で決定された本線の被合
流車との車間距離が前記合流条件決定手段で決められた
安全合流車間距離以下の場合、被合流車前後の交通状況
を判断して、被合流車を減速させるか被合流車直前の先
行車を加速させるか被合流車と先行車の両方の速度を加
減して車線変更区間に入る前に車間距離調整を行い、被
合流車との車間距離を安全合流車間距離以上に合流前ま
でに調整する事前車間距離調整手段と、合流部上の合流
車が前記合流計画立案手段で決定された速度パターンの
最終速度に達したときに合流車と被合流車との距離及び
直前の先行車との距離をそれぞれ測定し、合流車又は被
合流車あるいは直前の先行車の速度調整を行い、前記合
流条件決定手段で決められた合流可能最小距離以上の合
流スペースを確保したうえで合流車を合流させる合流ス
ペース確保手段と、を有することを特徴とする。請求項
３の発明の車の自動合流制御装置は、請求項２におい
て、制御手段が、さらに合流後に本線での車の密度を平
滑化するために車間距離を調整する合流後車間距離調整
手段を有することを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明は、前記のようであっ
て、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それ
らを記憶し、また制御データを車へ出力する制御手段を
具え、この制御手段は、合流車が発生すると、合流車の
速度パターンと本線における合流後続車となる被合流車
を決定し、被合流車との車間距離が合流安全車間距離以
下の場合は、被合流車前後の交通状況を判断して、被合
流車を減速させるか被合流車直前の先行車を加速させる
か被合流車と先行車の両方の速度を加減して車線変更区
間に入る前に車間距離調整を行い、合流部の車線変更区
間に入った時点で、合流車と被合流車との距離及び直前
の先行車との距離をそれぞれ測定し、これらの距離が合
流可能最小距離以上となるように合流車又は被合流車あ
るいは直前の先行車の速度調整を行い、スペースを確保
した後、合流車を合流させるように車を制御するので、
合流車の合流を自動的に、かつ安全に実現することがで
きる効果がある。請求項２の発明は、このような効果を
きわめて具体的な構成で実現できる。請求項３の発明
は、合流後、本線で交通密度の平滑化を行うことが可能
なので、合流部に車が到達する時には、極力車間距離が
短い車の群を減らし、合流部での安全を高める効果が得
られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山敏博東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車の自動運転が可能なインフラ設備を具
備した道路の本線につながる合流部に合流車が発生した
とき、該合流車の本線への合流を自動かつ安全に実現す
るための制御方法であって、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それらを
記憶し、また制御データを車へ出力する制御手段を具
え、この制御手段は、合流車が発生すると、合流車の速
度パターンと本線における合流後続車となる被合流車を
決定し、被合流車との車間距離が合流安全車間距離以下
の場合は、被合流車前後の交通状況を判断して、被合流
車を減速させるか被合流車直前の先行車を加速させるか
被合流車と先行車の両方の速度を加減して事前に車間距
離調整を行い、合流部の車線変更区間で合流可能最小距
離のスペースを確保した後、合流車を合流させるように
車を制御することを特徴とする車の自動合流制御方法。
【請求項２】車の自動運転が可能なインフラ設備を具
備した道路の本線につながる合流部に合流車が発生した
とき、該合流車の本線への合流を自動かつ安全に実現す
るための制御装置であって、車の車種、位置、速度などのデータを入力し、それらを
記憶し、また車へ制御データを出力するとともに、天候
条件、道路のデータ、路面の状況データなどのデータも
管理する情報伝送・管理装置と、この情報伝送・管理装置からデータを入力し、演算処理
して得られる道路上の車の速度、車間距離などの走行条
件を前記情報伝送・管理装置に出力する走行条件演算装
置と、本線の車の間隔を規制する安全合流車間距離を演算する
とともに、合流可能な最小距離をテーブル化して所有す
る合流条件決定手段と、合流車が発生したときに合流車の速度パターンを決定す
る機能、本線の車と合流車の走行予測を実施する機能、
走行予測をもとに合流部上の合流車が本線のどの車の間
に合流すべきかの本線における合流後続車となる被合流
車の決定機能を有し、合流車が発生すると、合流車の速
度パターンと被合流車を決定する合流計画立案手段と、この合流計画立案手段で決定された本線の被合流車との
車間距離が前記合流条件決定手段で決められた安全合流
車間距離以下の場合、被合流車との車間距離を安全合流
車間距離以上に合流前までに調整する事前車間距離調整
手段と、合流部上の合流車が前記合流計画立案手段で決定された
速度パターンの最終速度に達したときに合流車と本線の
車との相対位置に応じて合流車の速度と本線車の速度を
調整し、前記合流条件決定手段で決められた合流可能最
小距離以上の合流スペースを確保したうえで合流車を合
流させる合流スペース確保手段と、を有することを特徴とする車の自動合流制御装置。
【請求項３】制御手段は、さらに合流後に本線での車
の密度を平滑化するために車間距離を調整する合流後車
間距離調整手段を有する請求項２記載の車の自動合流制
御装置。