JPWO2019073554A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

踏切（１４０）付近に交通参加者（２０）が踏切待ちをしている場合に、踏切（１４０）を通過しようとする自車両（１０）の運転を適切に制御する車両制御装置（１２）を提供する。踏切（１４０）が通行遮断状態から通行可能状態に遷移したときから、踏切（１４０）の付近に存在する交通参加者（２０）の種類又は数に応じて設定した待機時間（Ｔ）が経過するまでは、自車両（１０）の踏切（１４０）内への進入を抑制し、待機時間（Ｔ）が経過したときは自車両（１０）を踏切（１４０）内へ進入させ、踏切（１４０）を通過（横断）させる。

Description

本発明は、踏切を通過する車両の運転（自動運転又は運転支援）を制御する車両制御装置に関する。

特開２００５−１６５６４３号公報（以下、ＪＰ２００５−１６５６４３Ａという。）には、自車両の走行路と鉄道線路とが交差する踏切の手前において、自車両の運転を支援する運転支援装置が開示されている。

この運転支援装置では、踏切に進入する前に踏切の外側（向こう側）に自車両が進入可能なスペースがあるか（又は発生するか）否かを判定し、スペースがある場合に、自車両が踏切を通過可能であると判定している（ＪＰ２００５−１６５６４３Ａの［０１０１］［０１０３］、図７）。

しかしながら、仮に踏切の外側（向こう側）に進入可能なスペースがある場合であっても、例えば、自車両が踏切待ちをしていると同時に、多くの歩行者や自転車等の交通参加者が踏切待ちをしている場合、これら交通参加者は、踏切が開いたとき車道にまで浸入してくる場合がある。

このような場合の車両の制御方法については、ＪＰ２００５−１６５６４３Ａには開示がなく、改良の余地がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、踏切付近に交通参加者が踏切待ちをしている場合に、踏切を通過しようとする車両の運転（自動運転又は運転支援）を適切に制御することを可能とする車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、
自車両の運転制御を行う車両制御装置であって、
前記自車両の周辺に存在する交通参加者及び踏切を認識する外界認識部と、
前記自車両の走行位置を認識する位置認識部と、
前記外界認識部の認識結果及び／又は前記位置認識部の認識結果に基づいて前記自車両が踏切を通過しようとする車両か否かを判定する車両状況判定部と、
前記踏切の付近に存在する前記交通参加者の種類又は数に応じて、踏切内への進入開始までの待機時間を設定する待機時間設定部と、
前記踏切が通行遮断状態から通行可能状態に遷移したときから前記待機時間が経過するまでは、前記自車両の前記踏切内への進入を否とし、前記待機時間が経過したときは、前記自車両の前記踏切内への進入を可とする進入可否判定部と、を備える。

本発明によれば、踏切の付近に交通参加者が存在する場合、踏切が通行遮断状態から通行可能状態に遷移したときから、前記交通参加者の数に応じて設定した待機時間が経過するまでは、自車両の前記踏切内への進入を抑制し、前記待機時間が経過したときは前記自車両を前記踏切内へ進入させるようにしている。

このため、自車両が自動運転車両である場合には、前記待機時間が経過したときに、前記自車両を踏切内に進入させることができ、自車両が運転支援車両である場合には、例えば、自車両が前記待機時間前に前記踏切内へ進入しようとしたときには警告をし、前記待機時間が経過したときは前記踏切内への進入を促すことができる。

本発明によれば、踏切付近に交通参加者が踏切待ちをしている場合に、踏切を通過しようとする車両の運転（自動運転又は運転支援）を適切に制御することができる。

この場合、前記待機時間設定部は、
前記交通参加者の数が多くなるほど前記待機時間を長く設定することが好ましい。

このように設定することで、待機時間を交通参加者の数に応じた適切な時間に設定することができる。

なお、前記待機時間設定部は、
前記交通参加者の種類に応じて前記待機時間を変更してもよい。

このように変更することで、より適切に待機時間を設定することができる。

また、前記待機時間設定部は、
前記踏切内の道路幅が狭くなるほど前記待機時間を長く設定することが好ましい。

踏切内の道路幅が狭くなるほど、交通参加者の踏切内の通過時間が長くなるので、この通過時間に対応して待機時間を長くすることで、適切な待機時間を設定することができる。

図１は、本実施形態に係る車両制御装置を備える自車両のブロック図である。 図２は、前記車両制御装置の機能ブロック図である。 図３は、踏切に進入しようとしている自車両等を示す平面視模式図である。 図４は、踏切が開いてからの自車両の待ち時間を設定するためのマップを示す特性図である。 図５は、車両制御装置の動作説明に供されるフローチャートである。

以下、本発明に係る車両制御装置について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、説明の主体となる車両を自車両といい、自車両以外の他の車両を他車両という。また、車両の左側通行を例に説明しているが、右側通行にも同様に適用可能である。

図１は、本実施形態に係る車両制御装置１２を備える自車両１０のブロック図である。図２は、車両制御装置１２の機能ブロック図である。図３は、遮断棹１３２が開いたら踏切１４０に進入しようとしている自車両１０及び歩行者２０ｐや自転車２０ｂ等の交通参加者２０を示す平面視模式図である。

［１．自車両１０の構成］
図１に示されるように、自車両１０は、車両制御装置１２と、該車両制御装置１２に入力される各種情報を取得又は記憶する入力系装置群１４と、車両制御装置１２が出力する各種指示に応じて動作する出力系装置群１６と、を備える。自車両１０は、車両制御装置１２により運転操作が行われる自動運転車両（完全自動運転車両を含む。）、又は、一部の運転操作を支援する運転支援車両である。

［１．１．入力系装置群１４］
入力系装置群１４には、自車両１０の周囲（外界）の状態を検出する外界センサ１８と、自車両１０の外部にある各種通信機器と情報の送受信を行う通信装置１９と、位置精度がセンチメートル単位以下であるＭＰＵ（高精度地図）２２と、目的地までの走行経路を生成すると共に自車両１０の走行位置を計測するナビゲーション装置２４と、自車両１０の走行状態を検出する車両センサ２６と、が含まれる。

外界センサ１８には、外界を撮像する１以上のカメラ２８と、自車両１０と周囲の物体（交通参加者２０を含む。）との距離及び自車両１０と周囲の物体との相対速度を検出する１以上のレーダ３０及び１以上のＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）３２と、が含まれる。

通信装置１９には、図示しない他車両に設けられる通信装置との間で車車間通信を行う第１通信装置３４と、走行路１２０等のインフラに設けられる通信装置１２２との間で路車間通信を行う第２通信装置３６と、が含まれる。

ナビゲーション装置２４には、衛星航法システム及び自立航法システムが含まれる。

車両センサ２６には、図示しない車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、傾斜センサ等が含まれる。

［１．２．出力系装置群１６］
出力系装置群１６には、駆動力出力装置４０と操舵装置４２と制動装置４４と報知装置４６とが含まれる。

駆動力出力装置４０には、駆動力出力ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と、エンジンや駆動モータ等の車輪の駆動源と、が含まれる。

駆動力出力装置４０は、乗員が行うアクセルペダルの操作又は車両制御装置１２から出力される駆動の制御指示に応じて自車両１０に駆動力を発生させる。

操舵装置４２には、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）ＥＣＵと、ＥＰＳアクチュエータと、が含まれる。操舵装置４２は、乗員が行うステアリングホイールの操作又は車両制御装置１２から出力される操舵の制御指示に応じて自車両１０に操舵力を発生させる。

制動装置４４には、ブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータと、が含まれる。制動装置４４は、乗員が行うブレーキペダルの操作又は車両制御装置１２から出力される制動の制御指示に応じて自車両１０に制動力を発生させる。

報知装置４６には、報知ＥＣＵと、情報伝達装置（表示装置、音響装置、触覚装置等）と、が含まれる。報知装置４６は、車両制御装置１２又は他のＥＣＵから出力される報知指示に応じて乗員に対する報知を行う。

［１．３．車両制御装置１２］
車両制御装置１２はＥＣＵにより構成され、プロセッサ等の演算装置５０と、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置５２と、を備える。車両制御装置１２は、演算装置５０が記憶装置５２に記憶されるプログラムを実行することにより各種機能を実現する。

図２に示されるように、演算装置５０は外界認識部６０と自車位置認識部７０と行動計画部８０と車両制御部９０として機能する。

外界認識部６０は、外界センサ１８から出力される情報に基づいて、自車両１０の周囲の状況及び物体を認識する。外界認識部６０には、領域認識部６２と交通参加者認識部６４と外界状態認識部６６とが含まれる。

領域認識部６２は、カメラ２８の画像情報及び／又は高精度地図２２に基づいて、自車両１０の進行方向に関連する各方向（前方、左方向、及び右方向）に位置する特定領域｛踏切１４０、交差点、可動橋等｝の存在、種別、大きさ、境界の位置等を認識する。

交通参加者認識部６４は、カメラ２８の画像情報及び／又はレーダ３０、ＬＩＤＡＲ３２の検知情報に基づいて、自車両１０の周辺に存在する交通参加者２０である自転車（人が乗っている自転車）２０ｂ及び歩行者２０ｐのそれぞれの台数Ｎｂ、人数Ｎｐを認識する。

外界状態認識部６６は、カメラ２８の画像情報に基づいて、道路環境全般、例えば、道路形状、道路幅、レーンマークの位置、車線数、車線幅、交通信号機の点灯状態、遮断機１３０の遮断棹１３２の開閉状態等を認識する。

なお、道路形状、道路幅、レーンマークの位置、車線数、及び車線幅は、高精度地図２２を使用して認識してもよい。

自車位置認識部（単に、位置認識部ともいう。）７０は、ＭＰＵ２２及びナビゲーション装置２４から出力される情報に基づいて、自車両１０の走行位置及び走行位置周辺の地図情報を認識する。

行動計画部８０は、外界認識部６０及び自車位置認識部７０の認識結果に基づいて、自車両１０の走行状況を判断し、自車両１０の行動（軌道の生成等）を策定する。行動計画部８０には、車両状況判定部８２と待機時間設定部８４と進入可否判定部８６と行動設定部８８とが含まれる。

車両状況判定部８２は、外界認識部６０の認識結果及び自車位置認識部７０の認識結果に基づいて、自車両１０が、踏切１４０で遮断機１３０の遮断棹１３２が開くのを待つ先頭車両であるか否かを判定する。

待機時間設定部８４は、外界認識部６０の認識結果と車両状況判定部８２の判定結果とに基づき、踏切１４０の付近に存在する交通参加者２０の数（自転車２０ｂの台数Ｎｂ及び歩行者２０ｐの人数Ｎｐ）に応じて、踏切１４０の遮断棹１３２が開いてから踏切１４０内への進入開始までの待機時間Ｔを設定する。

図４の上段の特性図は、自転車２０ｂの台数Ｎｂと待機時間Ｔｂとの関係を示す自転車用待機時間Ｔｂの例としてのマップ（自転車２０ｂの台数Ｎｂに関連する自車両１０の待機時間マップであるので、自転車用待機時間マップともいう。）１５２である。該自転車用待機時間マップ１５２は、踏切長Ｌ及び踏切幅（道路幅）Ｈに応じて特性が変更される。

図４の下段の特性図は、歩行者２０ｐの人数Ｎｐと待機時間Ｔｐとの関係を示す歩行者用待機時間Ｔｐのマップ（歩行者２０ｐの人数Ｎｐに関連する自車両１０の待機時間マップであるので、歩行者用待機時間マップともいう。）１５４である。該歩行者用待機時間マップ１５４も、踏切長Ｌ及び踏切幅Ｈにより特性が変更される。

自転車用待機時間マップ１５２と歩行者用待機時間マップ１５４とを併せて待機時間マップ１５０という。

待機時間マップ１５０は、レーンマーク等により区画される自車両１０の走行路（車道ともいう。）１２０中の踏切幅Ｈ（車道１２０の車道幅Ｈｖ＋歩道１２４の歩道幅Ｈｐ）が広い程、短い時間とされ、狭い程、長い時間とされる。待機時間マップ１５０中、実線で描いた標準の待機時間Ｔｂｍ（Ｔｐｍ）に比較して、破線で描いた狭い場合の待機時間Ｔｂｓ（Ｔｐｓ）は、より長い時間とされ、一点鎖線で描いた広い場合の待機時間Ｔｂｌ（Ｔｐｌ）は、より短い時間とされる。

この実施形態において、例えば、自転車２０ｂに関連する標準の待機時間Ｔｂｍでは、ドットで示すように、２台で待機時間Ｔｂ１に設定され、１台以下では待機時間Ｔｂｍは、ゼロ秒、台数３台で待機時間Ｔｂ２（Ｔｂ１＜Ｔｂ２）に設定される。また、例えば、歩行者２０ｐに関連する標準の待機時間Ｔｐｍでは、ドットで示すように、３人で待機時間Ｔｍ１に設定され、２人以下では、待機時間Ｔｐｍはゼロ秒、４人では待機時間Ｔｍ２（Ｔｍ１＜Ｔｍ２）に設定される。

なお、待機時間Ｔは、踏切長Ｌが長い程、さらに、長い時間に変更してもよい。

この実施形態において、待機時間設定部８４は、踏切１４０の遮断棹１３２が開いてから踏切１４０内への進入開始までの待機時間Ｔを、自転車２０ｂの台数Ｎｂから求められる待機時間Ｔｂと歩行者２０ｐの人数Ｎｐから求められる待機時間Ｔｐとの和（Ｔ＝Ｔｂ＋Ｔｐ）に設定している。

進入可否判定部８６は、待機時間Ｔの経過、踏切１４０の開閉、及び交通参加者２０の存在等に基づき、自車両１０の踏切１４０への進入可否を判定する。

行動設定部８８は、進入可否判定部８６の進入可の判定結果に基づいて、自車両１０がとるべき行動を選択する。ここでは、踏切１４０を通過させる際に自車両１０が目標とする走行軌道（目標走行軌道）及び目標とする車速（目標車速）を設定する。

車両制御部９０は、行動計画部８０の決定結果に基づいて、出力系装置群１６に対して動作の指示をする。

車両制御部９０には、運転制御部９２と報知制御部９４とが含まれる。

運転制御部９２は、行動計画部８０で策定される目標走行軌道及び目標車速に応じて制御指示を生成し、駆動力出力装置４０、操舵装置４２、制動装置４４に対して出力する。

報知制御部９４は、乗員に対する報知指示を生成し、報知装置４６に対して出力する。

［２．車両制御装置１２の動作］
図５のフローチャートを参照して、踏切１４０を横断しようとしている自車両１０の車両制御装置１２の動作（処理）を説明する。この処理は、自車両１０の電源が投入されている間に繰り返し実行される。

ステップＳ１にて、外界認識部６０中、領域認識部６２は、入力系装置群１４から出力される最新の情報から自車両１０の走行路１２０上に踏切１４０が存在するか否かを判定し、存在する場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２に移行させる。

一方、踏切１４０が存在しない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、処理は一旦終了して次のサイクルの処理まで待機する。

ステップＳ２にて、行動計画部８０は、車両制御部９０を通じて踏切１４０の入口の停止線位置１４０ｉに自車両１０を停止させる。

次いで、ステップＳ３にて、車両状況判定部８２は、領域認識部６２及び外界状態認識部６６の認識結果に基づき、遮断機１３０の状況及び遮断棹１３２の位置（回動位置）から踏切１４０が開いているか否かを判定する。

踏切１４０が閉じている（遮断棹１３２が下がっている。）場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に移行する。

ステップＳ４にて、車両状況判定部８２は、領域認識部６２及び外界状態認識部６６を通じて、該踏切１４０の踏切幅Ｈ（歩道幅Ｈｐ、車道幅Ｈｖ）、及び踏切長Ｌを取得すると共に、外界状態認識部６６及び交通参加者認識部６４により踏切１４０の遮断機１３０が開くのを待っている歩行者２０ｐの人数Ｎｐ及び自転車２０ｂの台数Ｎｂを取得（検出）する。

次いで、ステップＳ５にて、進入可否判定部８６は、領域認識部６２及び外界状態認識部６６を通じて、踏切１４０が閉まった状態から開く状態に遷移したか否かを判定する。閉まったままの状態である場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、再度ステップＳ４にて最新の情報（歩行者２０ｐの人数Ｎｐ、自転車２０ｂの台数Ｎｂ）を取得（検出）する。なお、２度目以降の処理では、踏切幅Ｈ等は取得する必要がない。

踏切１４０の遮断棹１３２が開いたとき、ステップＳ５の判定が肯定的とされ（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６にて、行動計画部８０は、踏切１４０が開くのを待っていた交通参加者２０が存在するか否かを判定し、交通参加者２０が存在する場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、自車両１０は、直ちに踏切１４０内の車道１２０に進入することなく、ステップＳ７の処理に移る。

ステップＳ７にて、待機時間設定部８４は、図４に示した待機時間マップ１５０を参照して、待機時間Ｔを算出し、図示しないタイマ（計時部）に設定し、進入可否判定部８６は、前記タイマのダウン計時を開始する。

なお、この実施形態において、踏切幅Ｈが標準幅であったものとして、待機時間Ｔを、自転車２０ｂが２台（Ｎｂ＝２）、歩行者２０ｐが３人（Ｎｐ＝３）なので、標準の自転車用待機時間マップＴｂｍ及び歩行者用待機時間マップＴｐｍを参照して、Ｔ＝Ｔｂ１＋Ｔｍ１に設定する。

次いで、ステップＳ８にて進入可否判定部８６は、前記タイマの計時が終了するか否かを判定し、待機時間Ｔが経過したとき、ステップＳ９にて踏切１４０が開状態を維持しているか否かを判定する。

開状態を維持している場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０に移行させ、踏切１４０の遮断棹１３２が下り始めている等、開状態を維持していない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ４の処理移行を繰り返す。

一方、踏切１４０が開状態を維持している場合、ステップＳ１０にて、進入可否判定部８６は、さらに、交通参加者２０が車道１２０内に不存在であることを確認し、車道１２０内に交通参加者２０がいなくなっている場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１にて、踏切１４０内への進入可と判定する。

これにより、行動設定部８８は、車両制御部９０を通じて出力系装置群１６を駆動し、自車両１０の踏切１４０の進入通過動作（横断動作）を実行し、車道１２０上を走行させ踏切出口１４０ｏを通過させる。

なお、ステップＳ３の判定にて、踏切１４０が開いていた場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１０にて、交通参加者２０が踏切１４０内の車道１２０内に不存在か否かを判定し、判定結果に応じた上述の処理を実行する。

また、ステップＳ６の判定にて、交通参加者２０がいなかった場合（ステップＳ６：ＮＯ）、待機時間Ｔを設定することなく、行動計画部８０は、直ちに、ステップＳ１１の進入動作（横断動作）を実行させる。

［３．本実施形態のまとめ］
車両制御装置１２は、自車両１０の周辺に存在する交通参加者２０及び踏切１４０を認識する外界認識部６０と、自車両１０の走行位置を認識する自車位置認識部（位置認識部）７０と、外界認識部６０の認識結果及び／又は自車位置認識部７０の認識結果に基づいて自車両１０が踏切１４０を通過しようとする車両か否かを判定する車両状況判定部８２と、踏切１４０の付近に存在する交通参加者２０の種類又は数に応じて、踏切１４０内への進入開始までの待機時間Ｔを設定する待機時間設定部８４と、踏切１４０が通行遮断状態から通行可能状態に遷移したとき（ステップＳ５：ＹＥＳ）から待機時間Ｔが経過するまでは、自車両１０の踏切１４０内への進入を抑制（進入を否と）し、待機時間Ｔが経過したときは、自車両１０の踏切１４０内への進入を可とする進入可否判定部８６と、を備える。

この構成によれば、踏切１４０が通行遮断状態から通行可能状態に遷移したときから、踏切１４０の付近に存在する交通参加者２０の数に応じて設定した待機時間Ｔが経過するまでは、自車両１０の踏切１４０内への進入を抑制し、待機時間Ｔが経過したときは自車両１０を踏切１４０内へ進入させるようにしている。

このため、自車両１０が自動運転車両である場合には、待機時間Ｔが経過したときに、自車両１０を踏切１４０内に進入させることができ、自車両１０が運転支援車両である場合には、例えば、自車両１０が待機時間Ｔ前に踏切１４０内へ進入しようとしたときには報知制御部９４及び報知装置４６を通じて警告をし、待機時間Ｔが経過したときは踏切１４０内への進入を報知装置４６を通じて促すことができる。

この場合、待機時間設定部８４は、交通参加者２０の数（人数Ｎｐ＋台数Ｎｂ）が多くなるほど待機時間Ｔを長く設定することで、待機時間Ｔを適切な時間に設定することができる。

なお、待機時間設定部８４は、交通参加者２０の種類、すなわち歩行者２０ｐか自転車２０ｂかに応じて待機時間Ｔを変更するように設定しているので、より適切に待機時間Ｔを設定することができる。

また、待機時間設定部８４は、踏切１４０内の踏切幅Ｈが狭くなるほど待機時間Ｔを長く設定している。踏切幅Ｈの幅が狭くなるほど、交通参加者２０の踏切１４０内の通過時間（横断時間）が長くなるので、この通過時間に対応して待機時間Ｔを長くすることで、適切な自車両１０の待機時間Ｔを設定することができる。

なお、本発明に係る車両制御装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、例えば、自車両１０が、踏切１４０が開くのを待つ車両群の先頭車両でない場合に、待機時間Ｔは、交通参加者２０を考慮して設定した待機時間に、前記先頭車両から前走車までが踏切１４０を渡りきるまでの待機時間をさらに考慮する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (4)

1. 自車両（１０）の運転制御を行う車両制御装置（１２）であって、
   前記自車両（１０）の周辺に存在する交通参加者（２０）及び踏切（１４０）を認識する外界認識部（６０）と、
   前記自車両（１０）の走行位置を認識する位置認識部と、
   前記外界認識部（６０）の認識結果及び／又は前記位置認識部の認識結果に基づいて前記自車両（１０）が踏切（１４０）を通過しようとする車両か否かを判定する車両状況判定部（８２）と、
   前記踏切（１４０）の付近に存在する前記交通参加者（２０）の種類又は数に応じて、踏切（１４０）内への進入開始までの待機時間（Ｔ）を設定する待機時間設定部（８４）と、
   前記踏切（１４０）が通行遮断状態から通行可能状態に遷移したときから前記待機時間（Ｔ）が経過するまでは、前記自車両（１０）の前記踏切（１４０）内への進入を否とし、前記待機時間（Ｔ）が経過したときは、前記自車両（１０）の前記踏切（１４０）内への進入を可とする進入可否判定部（８６）と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置（１２）。
2. 請求項１に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記待機時間設定部（８４）は、
   前記交通参加者（２０）の数が多くなるほど前記待機時間（Ｔ）を長く設定する
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
3. 請求項１又は２に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記待機時間設定部（８４）は、
   前記交通参加者（２０）の種類に応じて前記待機時間（Ｔ）を変更する
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記待機時間設定部（８４）は、
   前記踏切（１４０）内の道路幅（Ｈ）が狭くなるほど前記待機時間（Ｔ）を長く設定する
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。

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