WO2010131324A1 - 車群制御方法及び車両 - Google Patents

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WO2010131324A1
WO2010131324A1 PCT/JP2009/058768 JP2009058768W WO2010131324A1 WO 2010131324 A1 WO2010131324 A1 WO 2010131324A1 JP 2009058768 W JP2009058768 W JP 2009058768W WO 2010131324 A1 WO2010131324 A1 WO 2010131324A1
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WO
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vehicle
group
vehicles
inter
change
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/058768
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄介 根本
充央 志田
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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Priority to CN2009801371754A priority patent/CN102216965B/zh
Priority to JP2010542421A priority patent/JP5041071B2/ja
Priority to PCT/JP2009/058768 priority patent/WO2010131324A1/ja
Priority to EP09844598A priority patent/EP2431958A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/22—Platooning, i.e. convoy of communicating vehicles
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle group control method for controlling the traveling of a vehicle group composed of a plurality of vehicles, and a vehicle equipped with such a vehicle group control means.
  • a traveling control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-344686 is known as a technique in such a field.
  • this device communicates with the preceding vehicle and / or the rear vehicle and the communication equipment on the road facility side, and organizes the vehicle in a state where the vehicle and the vehicle group are organized. It is intended to run.
  • this apparatus when the distance to the end point of the service section becomes shorter than a predetermined distance, the target inter-vehicle distance with the preceding vehicle traveling immediately before the host vehicle is changed to a large value, and the end of the service section It has been proposed to ensure smooth traffic at the site.
  • the travel control device in Document 1 only describes that the inter-vehicle distance is increased by controlling the vehicle speed, but there is no mention of the relative speed or relative acceleration between the vehicles, and the change in the relative vehicle speed in the process of changing the inter-vehicle distance. Problems remain in smoothness and control accuracy.
  • the relative speed is changed as indicated by a graph having a minimum value on the time axis.
  • the relative speed of the jth vehicle with respect to the j-1th vehicle is Since the relative speed is smoothly changed as shown by the graph having the minimum value, the change in the vehicle distance can be accurately performed with such a smooth change in the relative speed.
  • n 2, 3,
  • the relative speed of the jth vehicle with respect to the j ⁇ 1th vehicle during the change between the vehicles is The relative speed is changed as indicated by a graph having a maximum value on the time axis.
  • the relative speed of the jth vehicle with respect to the j-1th vehicle is Since the relative speed is smoothly changed as shown by the graph having the maximum value, the change in the distance between the vehicles can be accurately performed with the smooth change of the relative speed.
  • the time taken to change the inter-vehicle distance may be determined based on the above.
  • the vehicle group control method of the present invention when the inter-vehicle distance in the vehicle group is increased, in the vehicle positioned ahead of a predetermined reference position between the first vehicle and the last vehicle in the vehicle group, the vehicle The vehicle speed during the change between vehicles is changed as shown by the graph having the maximum value on the time axis, and in a vehicle located behind a predetermined reference position, The vehicle speed may be changed as indicated by a graph having a minimum value on the time axis.
  • the vehicle speed of the vehicle ahead of the reference position is indicated by a graph having a maximum value on the time axis, so that the vehicle ahead of the reference position is within the vehicle group from the reference position. Move away from you. Further, since the vehicle speed of the vehicle behind the reference position is indicated by a graph having a minimum value on the time axis, the vehicle behind the reference position moves away from the reference position in the vehicle group. .
  • the reference position exists between the first vehicle and the last vehicle in the vehicle group. Therefore, in the vehicle group, each vehicle moves away from the reference position in the vehicle group, and the inter-vehicle distance in the vehicle group is increased. Therefore, the movement of the vehicle near the both ends of the vehicle group can be reduced, and the time for extending the inter-vehicle distance can be shortened while suppressing the acceleration / deceleration load of the vehicle near the both ends of the vehicle.
  • the vehicle group control method of the present invention when the inter-vehicle distance in the vehicle group is shortened, the vehicle positioned ahead of the predetermined reference position between the leading vehicle and the last vehicle in the vehicle group The vehicle speed during the change between the vehicles is changed as shown by the graph having the minimum value on the time axis, and in the vehicle located behind the predetermined reference position, The vehicle speed may be changed as indicated by a graph having a maximum value on the time axis.
  • the vehicle speed of the vehicle ahead of the reference position is indicated by a graph having a minimum value on the time axis, so that the vehicle ahead of the reference position is at the reference position in the vehicle group. Move backward to get closer. Further, since the vehicle speed of the vehicle behind the reference position is shown by a graph having a maximum value on the time axis, the vehicle behind the reference position moves forward so as to approach the reference position in the vehicle group. .
  • the reference position exists between the first vehicle and the last vehicle in the vehicle group. Therefore, in the vehicle group, the vehicles move so as to gather at the reference position in the vehicle group, and the inter-vehicle distance in the vehicle group is reduced. Therefore, the movement of the vehicle close to both ends of the vehicle group can be reduced, and the time for reducing the inter-vehicle distance can be shortened while suppressing the acceleration / deceleration load of the vehicle close to both ends of the vehicle.
  • all the target inter-vehicle distances of the vehicle group are fixed within a predetermined time after the start of the change between the vehicles.
  • all the target inter-vehicle distances of the vehicle group may be fixed within a predetermined time before the end of the change between the vehicles.
  • the vehicle If the vehicle is started from the stop state of the vehicle group to widen the distance between the vehicles, it is difficult to control acceleration / deceleration with high accuracy within a predetermined time after the start. Further, when the vehicle is stopped by reducing the distance from the traveling state of the vehicle group, it is difficult to control acceleration / deceleration with high accuracy within a predetermined time before the stop. If complicated inter-vehicle control is performed in such a time zone where acceleration / deceleration control is difficult, the simultaneous start and stop timings of the vehicles may be disturbed.
  • all target inter-vehicle distances of the vehicle group may be fixed.
  • the vehicle speed of the vehicle group is smaller than a predetermined value, all target inter-vehicle distances are fixed. For example, immediately after starting or immediately before stopping. In addition, it is possible to suppress the disturbance between the vehicles when the vehicle speed is low.
  • this vehicle group control method when the inter-vehicle distance in the vehicle group is changed, the change of the inter-vehicle distance is completed in order from the front to the rear of the vehicle group. Therefore, even when the number of vehicles constituting the vehicle group is large, it is possible to avoid a large acceleration / deceleration required for vehicles near the tail of the vehicle group, and to reduce the acceleration / deceleration burden on each vehicle. it can.
  • the relative speed of each vehicle is adjusted so that the timing at which the relative speed reaches the peak is delayed as the vehicle moves behind the vehicle group.
  • the speed may be changed.
  • this vehicle group control method when the inter-vehicle distance in the vehicle group is changed, the relative speed with respect to the vehicle ahead of the host vehicle reaches a peak in order from the vehicle ahead of the vehicle group. Accordingly, the vehicle moves in the vehicle group such that the inter-vehicle distance is changed in order from the front to the rear of the vehicle group. Therefore, even when the number of vehicles constituting the vehicle group is large, it is possible to avoid a large acceleration / deceleration required for vehicles near the tail of the vehicle group, and to reduce the acceleration / deceleration burden on each vehicle. it can.
  • the vehicle group control method of the present invention when all the inter-vehicle distances in the vehicle group are widened, after all the subsequent vehicles other than the vehicle in the vehicle group start deceleration simultaneously with respect to the vehicle in the vehicle group, Each succeeding vehicle may be switched to acceleration at each switching timing and accelerated until it becomes equal to the vehicle speed of the leading vehicle, and the switching timing may be delayed as the vehicle moves behind the vehicle group.
  • the following vehicle starts to decelerate simultaneously with respect to the leading vehicle, and each succeeding vehicle accelerates in order from the preceding succeeding vehicle and returns to the vehicle speed equal to that of the leading vehicle. Since the deceleration of the following vehicle is started at the same time, all the inter-vehicle distances can be changed simultaneously to some extent, and the inter-vehicle distance can be changed relatively quickly. In addition, although the relative moving distance with respect to the leading vehicle becomes larger as the vehicle behind, the moving time becomes longer because the above-mentioned switching timing is delayed as the vehicle behind, so that it is possible to avoid a great acceleration / deceleration of the vehicle behind. .
  • the vehicle group control method of the present invention when all the inter-vehicle distances in the vehicle group are shortened, after all the following vehicles other than the vehicle in the vehicle group start acceleration simultaneously with respect to the vehicle in the vehicle group, Each succeeding vehicle may be switched to deceleration at each switching timing and decelerated until it becomes equal to the vehicle speed of the leading vehicle, and the switching timing may be delayed toward the vehicle behind the vehicle group.
  • the following vehicle starts accelerating at the same time with respect to the leading vehicle, and each succeeding vehicle decelerates and returns to the same vehicle speed as the leading vehicle in order from the preceding succeeding vehicle. Since the acceleration of the following vehicle is started at the same time, all the inter-vehicle distances can be changed simultaneously to some extent, and the inter-vehicle distance can be changed relatively quickly. In addition, although the relative moving distance with respect to the leading vehicle becomes larger as the vehicle behind, the moving time becomes longer because the above-mentioned switching timing is delayed as the vehicle behind, so that it is possible to avoid a great acceleration / deceleration of the vehicle behind. .
  • the relative speed of the jth vehicle with respect to the j-1th vehicle is Since the relative speed is smoothly changed as shown by the graph having the minimum value, the change in the vehicle distance can be accurately performed with such a smooth change in the relative speed.
  • the relative speed of the jth vehicle with respect to the j-1th vehicle is Since the relative speed is smoothly changed as shown by the graph having the maximum value, the change in the distance between the vehicles can be accurately performed with the smooth change of the relative speed.
  • the vehicle group control method and the vehicle of the present invention it is possible to accurately change the distance between vehicles with a smooth change in relative vehicle speed during vehicle group travel.
  • FIG. 1 is a block diagram showing first to sixth embodiments of a vehicle group traveling control system provided in a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating vehicle group traveling realized by the vehicle group traveling control system of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a process for changing the inter-vehicle distance of the vehicle group traveling.
  • FIG. 4A is a graph showing a target value change pattern of relative acceleration in the first embodiment
  • FIG. 4B is a graph showing a target value change pattern of relative speed
  • FIG. 5 is a graph showing an example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing process.
  • FIG. 6A is a graph showing a target value change pattern of relative acceleration in the first embodiment
  • FIG. 6B is a graph showing a target value change pattern of relative speed
  • FIG. These are the graphs which show the target value change pattern for the change of the front inter-vehicle distance.
  • FIG. 7A is a graph showing an example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step
  • FIG. 7B is a graph showing each vehicle speed V in the inter-vehicle distance changing step in the second embodiment
  • 6 is a graph showing an example of changes in 1 to V 4 .
  • Figure 8 is a diagram showing a reference position Z that is set in the position of the vehicle C 2.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing another example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing process in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step in the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing another example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step in the fourth embodiment.
  • FIGS. 13A to 13D are graphs showing an example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step in the fifth embodiment.
  • FIG. 13A to 13D are graphs showing an example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step in the fifth embodiment.
  • FIG. 14A is a graph showing a target value change pattern of relative speed in the fifth embodiment
  • FIG. 14B is a graph showing a target value change pattern corresponding to a change in the front inter-vehicle distance
  • FIG. 15 is a graph showing another example of changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 in the inter-vehicle distance changing step in the sixth embodiment
  • FIG. 16A is a graph showing a target value change pattern of the relative speed in the sixth embodiment
  • FIG. 16B is a graph showing a target value change pattern corresponding to a change in the front inter-vehicle distance.
  • a vehicle group traveling control system 1 shown in FIG. 1 is a system that controls a traveling state of each of the plurality of vehicles so that the plurality of vehicles are assembled and traveled. As shown in FIG. 2, the vehicle group traveling control system 1 realizes vehicle group traveling in which a plurality of vehicles travel in a vertical line with a relatively narrow inter-vehicle distance.
  • the number of vehicles constituting the vehicle group is represented by “n”.
  • n 4.
  • the speed of the vehicle C j is represented by It is represented by “V j ”
  • the acceleration command value of the vehicle C j is represented by “u j ”.
  • the inter-vehicle distance between the vehicle C j and the vehicle C j + 1 is represented by “L j ”.
  • Vr j represents the vehicle C j + 1 of the relative speed V j + 1 -V j with respect to the vehicle C j by "Vr j"
  • Vr j represents the vehicle C j + 1 of the relative acceleration a j + 1 -a j with respect to the vehicle C j in the "ar j".
  • the traveling method of the vehicle group (in the arrow Y direction) is a plus sign.
  • the vehicle C 1 running the top is called the "leading vehicle”
  • collectively vehicle C 2 ⁇ C n called a "following vehicle”
  • the vehicle C n may be referred to as the “last vehicle”.
  • This vehicle group traveling control system 1 can realize vehicle group traveling composed of an arbitrary number of vehicles.
  • four vehicles C 1 , C 2 , C 3 are used.
  • All the vehicles C 1 to C 4 constituting the vehicle group are each equipped with a vehicle group traveling control system 1 described below.
  • the vehicle group traveling control system 1 includes a vehicle control ECU (Electronic Control Unit) 10.
  • the vehicle control ECU 10 is an electronic control unit that performs overall control of the vehicle group traveling control system 1.
  • the vehicle control ECU 10 is mainly configured by a computer including a CPU, a ROM, and a RAM, for example.
  • the vehicle control ECU 10 includes an information storage unit 10a that can store information temporarily or for a long period of time. In the information storage unit 10a, vehicle specification information indicating various characteristics of the host vehicle is stored.
  • the vehicle control ECU 10 functions as a calculation unit that calculates the acceleration command values u 1 to u 4 of the vehicles C 1 to C 4 by a predetermined calculation described later.
  • the vehicle group traveling control system 1 includes sensors for detecting the traveling state of the host vehicle. These sensors include a front inter-vehicle distance sensor 21a, a rear inter-vehicle distance sensor 22a, a vehicle speed sensor 23a, and an acceleration sensor 24a.
  • the front inter-vehicle distance sensor 21a can detect the inter-vehicle distance from a vehicle traveling immediately in front of the host vehicle.
  • the rear inter-vehicle distance sensor 22a can detect the inter-vehicle distance from a vehicle that travels immediately behind the host vehicle.
  • a front inter-vehicle distance sensor 21a and a rear inter-vehicle distance sensor 22a for example, millimeter wave radars provided respectively at the front part and the rear part of the vehicle are employed.
  • a signal obtained by the front inter-vehicle distance sensor 21a is processed by the front sensor ECU 21 and transmitted to the vehicle control ECU 10 as front inter-vehicle distance information.
  • a signal obtained by the rear inter-vehicle distance sensor 22a is processed by the rear sensor ECU 22 and transmitted to the vehicle control ECU 10 as rear inter-vehicle distance information.
  • the vehicle speed sensor 23a can detect the speed of the host vehicle.
  • the vehicle speed sensor 23a for example, an electromagnetic pickup sensor that detects the wheel speed is used.
  • a signal obtained by the vehicle speed sensor 23a is processed by the vehicle speed sensor ECU 23 and transmitted to the vehicle control ECU 10 as vehicle speed information.
  • a gas rate sensor or a gyro sensor is used as the acceleration sensor 24a.
  • a signal obtained by the acceleration sensor 24a is processed by the acceleration sensor ECU 24 and transmitted to the vehicle control ECU 10 as acceleration information.
  • the front sensor ECU 21, the rear sensor ECU 22, the vehicle speed sensor ECU 23, and the acceleration sensor ECU 24 are connected to the vehicle control ECU 10 through a communication / sensor system CAN 20 constructed as an in-vehicle network.
  • the above-described sensors can obtain front inter-vehicle distance information, rear inter-vehicle distance information, vehicle speed information, and acceleration information for the host vehicle.
  • the front inter-vehicle distance information, the rear inter-vehicle distance information, the vehicle speed information, and the acceleration information may be collectively referred to as “running state information”.
  • the system 1 includes an engine control ECU 31, a brake control ECU 32, and a steering control ECU 33 to perform operations such as acceleration / deceleration and steering of the host vehicle.
  • the engine control ECU 31 receives the acceleration command value information transmitted from the vehicle control ECU 10, and operates the throttle actuator 31a and the like with an operation amount corresponding to the acceleration command value.
  • the brake control ECU 32 receives the acceleration command value information and operates the brake actuator 32a and the like with an operation amount corresponding to the acceleration command value.
  • the steering control ECU 33 receives the steering command value information transmitted from the vehicle control ECU 10, and operates the steering actuator 33a and the like with an operation amount corresponding to the steering command value.
  • the engine control ECU 31, the brake control ECU 32, and the steering control ECU 33 are connected to the vehicle control ECU 10 via a control system CAN30 constructed as an in-vehicle network.
  • the vehicle group traveling control system 1 includes a wireless antenna 26a and a wireless control ECU 26 in order to exchange mutual traveling state information and the like with other vehicles in the vehicle group.
  • Each of the vehicles C 1 to C 4 in the vehicle group performs inter-vehicle communication with each other by the wireless antenna 26a and the wireless control ECU 26, and receives vehicle specification information, traveling state information, and acceleration command value information of all other constituent vehicles. While acquiring, the vehicle specification information of the own vehicle, traveling state information, and acceleration command value information are transmitted to another vehicle.
  • the vehicle control ECU10 of all the vehicles C 1 ⁇ C 4 vehicle specification information of all the vehicles C 1 ⁇ C 4
  • the traveling state information and to share the acceleration command value information it can.
  • the vehicles C 1 to C 4 are not limited to the driving state information and the like, and various other information can be shared by inter-vehicle communication.
  • the radio control ECU 26 is connected to the vehicle control ECU 10 via the communication / sensor system CAN 20 described above.
  • the vehicle group traveling control system 1 is configured to maintain all the inter-vehicle distances L 1 to L 3 in the vehicle group equal to the set inter-vehicle distance L based on the set inter-vehicle distance L given from the host application or the driver.
  • the running state of the vehicles C 1 to C 4 is controlled.
  • the vehicle group traveling control system 1 of the leading vehicle C 1 controls acceleration / deceleration of the host vehicle C 1 based on a feedforward acceleration command value u ff given by a host application or a driver.
  • Each vehicle group traveling control system 1 of the following vehicle C m uses the set inter-vehicle distance L as the target inter-vehicle distance, and the inter-vehicle distance L m ⁇ 1 ahead of the host vehicle C m is the target inter - vehicle distance. as it will be maintained at a distance L, to control the acceleration and deceleration of the vehicle C m.
  • the front inter-vehicle distance L m-1 of the vehicle C m, the relative speed Vr m-1 of the preceding vehicle C m-1, the relative acceleration of the preceding vehicle C m-1 ar m- 1 is fed back.
  • the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 fed back is acquired from the front inter-vehicle distance sensor 21a.
  • the relative speed Vr m-1 is obtained and the vehicle speed V m obtained by the vehicle speed sensor 23a, the vehicle speed V m-1 of to the preceding vehicle C m-1 obtained in vehicle-to-vehicle communication, by calculating the difference.
  • Relative acceleration ar m-1 is obtained and the acceleration a m obtained by the acceleration sensor 24a, the acceleration a m-1 of to the preceding vehicle C m-1 obtained in vehicle-to-vehicle communication, by calculating the difference.
  • the vehicles C 2 to C 4 each control the running state so as to maintain the front inter-vehicle distance.
  • the four vehicles C 1 to C 4 are arranged in a line at equal intervals of the set inter-vehicle distance L.
  • a group of vehicles traveling side by side is realized.
  • the value of the set inter-vehicle distance L is temporarily stored in the information storage unit 10a of the vehicle control ECU 10, for example.
  • inter-vehicle distance changing process the process of changing the inter-vehicle distances L 1 to L 3 in accordance with the change of the set inter-vehicle distance L.
  • the vehicle group traveling control system 1 of the vehicle C m needs to recognize the rank of the own vehicle in the vehicle group (the value of m: what number the own vehicle is traveling in the vehicle group). Can be derived by, for example, comparing the current positions of the vehicles C 1 to C 4 shared in the inter-vehicle communication.
  • each of the vehicles C 1 to C 4 may include own vehicle position detection means such as a GPS device in order to acquire the current position of the own vehicle.
  • the given change amount Ls is a positive value.
  • the target value change pattern includes the target value of the change in the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 used for the acceleration / deceleration control of the vehicle C m , the target value of the relative speed Vr m ⁇ 1 , and the relative acceleration ar m ⁇ 1 .
  • This represents a pattern of change with time of the target value from time t 0 to ts.
  • the target value change pattern is set based on the change amount Ls and the change time ts.
  • the target value Vr (t) of the relative speed Vr m ⁇ 1 at time t is obtained by time-differentiating the target value Lr (t), and consists of two straight lines as shown in FIG. It is expressed by a V-shaped graph.
  • the vehicle C m is decelerated relative to the preceding vehicle C m ⁇ 1 at an equal deceleration, and the inter-vehicle distance is changed.
  • the vehicle C m is accelerated at a constant acceleration relative to the preceding vehicle C m ⁇ 1 .
  • the target value change patterns shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C are commonly used for all the vehicles C 1 to C 4 .
  • the vehicle control ECU 10 sets L + Lr (t), Vr (t), and ar (t) to the target forward inter-vehicle distance L m ⁇ 1_tgt , the target relative speed Vr m ⁇ 1_tgt , and the target relative acceleration ar m ⁇ 1_tgt, respectively.
  • the feedback acceleration command value u fb_m at time t is calculated (S107). Specifically, the feedback acceleration command value u fb_m is calculated by the following equation (1.3).
  • u fb_m k ⁇ (L m-1 -L m-1_tgt ) + c ⁇ (Vr m-1 -Vr m-1_tgt ) + f ⁇ (ar m-1 -ar m-1_tgt )... (1.3)
  • k, c, and f in Expression (1.3) are predetermined gains, and are stored in advance in the information storage unit 10a of the vehicle control ECU 10, for example.
  • the engine control ECU31 is a throttle actuator 31a operated on the basis of the acceleration command value u m received, by the brake control ECU32 is to operate the brake actuator 32a based on the acceleration command value u m received, the vehicle C m Acceleration / deceleration is realized.
  • the following formula (1.5) may be used.
  • u m u ff '+ u fb_m -ar (t) (1.5)
  • u ff ′ is a feedforward acceleration command value of the vehicle C m ⁇ 1 immediately before the host vehicle.
  • the set inter-vehicle distance L is updated to a new distance L + Ls (S113).
  • each vehicle C 1 -at time t 0 to ts.
  • Changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 of C 4 are as shown in FIG.
  • the vehicles C 1 to C 4 including the vehicle group traveling control system 1 and the vehicle group traveling control method described above, when changing the inter-vehicle distances L 1 to L 3 , the distance between the vehicles ahead is determined according to the target value change pattern.
  • Each inter-vehicle distance L m-1 is smoothly changed such that the vehicle gradually stops with respect to the preceding vehicle C m-1 .
  • the inter-vehicle change can be accurately performed with the smooth relative vehicle speed change between the vehicles C 1 to C 4 .
  • the graph of the target value Vr (t) of the relative speed is a V-shaped graph, but is not limited to this.
  • the amount of change in the inter-vehicle distance in the above description may be set to ⁇ Ls, and the sign of the amount of change Ls in the above description may be reversed, so that each target value change pattern is as shown in FIG.
  • the graph of (c) is inverted up and down with respect to the time axis. That is, the target value Lr (t) for the change in the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 at time t is a curve graph obtained by vertically inverting the graph of FIG. 4C as shown in FIG. expressed. Further, the target value Vr (t) of the relative speed Vr m-1 at time t is obtained by vertically inverting the graph of FIG. 4B as shown in FIG.
  • the vehicle C m in the first half of the inter-vehicle distance changing process (0 ⁇ t ⁇ ts / 2), the vehicle C m is relatively accelerated with equal acceleration with respect to the preceding vehicle C m ⁇ 1 . In the second half (ts / 2 ⁇ t ⁇ ts), the vehicle C m is decelerated relatively at a constant deceleration with respect to the preceding vehicle C m ⁇ 1 .
  • the target value Vr (t) of the relative speed of each vehicle C m with respect to the preceding vehicle C m ⁇ 1 has a maximum value such as an upwardly convex mountain-shaped graph (see FIG. 6B).
  • the inter-vehicle distance L m ⁇ 1 is smoothly changed so that the vehicle stops gradually.
  • the inter-vehicle change is caused by the smooth relative vehicle speed change between the vehicles C 1 to C 4. It can be performed with high accuracy.
  • the graph of the target value Vr (t) of the relative speed is a mountain graph, but is not limited thereto.
  • a large burden is imposed on the vehicle near the tail end of the vehicle group, which is not preferable.
  • the vehicle group traveling control system 201 when a large burden is generated on the last vehicle C n of the vehicle group when the change amount Ls and the change time ts are followed, the given change time ts is given. Instead, the subsequent processing is performed by applying a longer change time ts ′.
  • the specific process is as follows. Note here, in a following distance changing step, the lead vehicle C 1 is assumed to be traveling at a constant speed based on the acceleration command value u ff.
  • the vehicle control ECU 10 of the vehicle group traveling control system 201 calculates the minimum value of the vehicle speed V n of the last vehicle C n required during the inter-vehicle distance changing process, given the change amount Ls and the change time ts. .
  • n is the number of vehicles constituting the vehicle group.
  • the minimum value of the vehicle speed V n is represented by the following formula (2.1).
  • V n (minimum value) V 1 ⁇ (n ⁇ 1) ⁇ 4Ls / ts 2 (2.1)
  • the allowable condition is V 1- (n-1) ⁇ 4Ls / ts 2 > c (2.2) It becomes.
  • the vehicle control ECU10 is the acceleration a n of the end vehicle C n required in the inter-vehicle distance changing step, is calculated.
  • Acceleration a n is represented by the following formula (2.3).
  • a n
  • the vehicle control ECU 10 determines the above formulas (2.2) and (2.4) based on the number n of vehicles constituting the vehicle group, the given change amount Ls, and the vehicle speed V 1 of the leading vehicle C 1.
  • the minimum change time ts ′ that satisfies both of the above is calculated.
  • the vehicle control ECU 10 adopts the change time ts ′ instead of the change time ts and performs the subsequent processing. Do. Subsequent processing is the same as the processing S103 to S113 (see FIG. 3) in the vehicle group traveling control system 1, and therefore, redundant description is omitted.
  • the vehicle speeds V 1 to V 4 of each of the vehicles C 1 to C 4 having a large burden as shown in FIG. 7A are requested by an instruction from the host application or the like, as shown in FIG. 7B.
  • the burden on the vehicle especially near the tail of the vehicle group is reduced.
  • the vehicle including the vehicle group traveling control system 201 and the vehicle group traveling control method described above it is not necessary for the last vehicle C n to decelerate to a low vehicle speed that is equal to or lower than the allowable speed c during the inter-vehicle distance changing process. .
  • the vehicle C n is not necessary to perform a large deceleration exceeding the allowable acceleration a th.
  • it is possible to avoid sudden acceleration / deceleration switching near the time t ts ′ / 2.
  • the change time ts ′ is determined so as to satisfy both of the conditional expressions (2.2) and (2.4), but the present invention is not limited to this, and the conditional expressions (2.2), ( The change time ts ′ may be determined so as to satisfy any one of 2.4).
  • the inter-vehicle distance changing step the vehicle close to the leading vehicle C 1, and the vehicle close to the end vehicle C 4 is to perform the acceleration or deceleration in the opposite direction.
  • the reference position Z vehicle speed V of the front of the vehicle C 1 than 1 is represented by an upwardly convex chevron graph composed of two straight lines.
  • the vehicle speeds V 3 and V 4 of the vehicles C 3 and C 4 behind the reference position Z are represented by a V-shaped graph that is composed of two straight lines and protrudes downward.
  • the vehicle C 2 travels at a constant speed during the inter-vehicle distance changing step.
  • the vehicle control ECU 10 of the vehicle C m receives the change amount Ls and the change time ts from the upper application etc.
  • the acceleration command value u ff of the vehicle C 1 is changed to the acceleration command value u 1 of the following equation (3.1).
  • u 1 u ff + k ⁇ ar (t) (3.1)
  • ar (t) is a value indicating a temporal change pattern similar to the target value ar (t) of the relative acceleration in the step of reducing the inter-vehicle distance, as shown in FIG. It is.
  • k in the formula (3.1) is appropriately determined from the range of 1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1 so as to satisfy the above formula (2.2). That is, the minimum value of the vehicle speed V 4 is, k is determined to exceed the allowable speed c.
  • Processing of the vehicle group traveling control system 301 in each vehicle C m after are the same as the processing S103 ⁇ S113 (see FIG. 3) in the vehicle group traveling control system 1, and overlapping description is omitted.
  • acceleration command value u 1 such as the above equation (3.1) is given to the lead vehicle C 1
  • vehicle speed V 1 of the leading vehicle C 1 is on consists of two straight lines It is expressed by a graph having a convex chevron and a maximum value (see FIG. 9). Accordingly, the graphs of the vehicle speeds V 2 , V 3 , and V 4 also move upward as compared with the graph of FIG. 7A, and as a result, the minimum value of the vehicle speed V 4 should be relatively large. can be, acceleration of the vehicle C 4 can be suppressed relatively small.
  • the vehicle group traveling control system 301 is superior to the vehicle group traveling control system 201 in that the change time ts is avoided from becoming long.
  • the equation (2.2) is a necessary condition.
  • the equation (2.4) may be a necessary condition. It is good also considering both Formula (2.2) and Formula (2.4) as a necessary condition.
  • the position of the vehicle C 2 a reference position Z as shown in FIG. 8, the reference position Z, if the position between the leading vehicle C 1 and end vehicle C n of the vehicle group, It may be set at any position.
  • the reference position Z may match the position of any of the vehicles C 1 to C 4 , but does not necessarily match the position of any of the vehicles C 1 to C 4 . It may be a position.
  • the set position of the reference position Z can be moved back and forth depending on the magnitude of the value of k in the equation (3.1).
  • the acceleration and deceleration of each of the vehicles C 1 to C 4 may be reversed with respect to the step of increasing the inter-vehicle distance.
  • the reference position Z speed V 1 of the front of the vehicle C 1 than (see FIG. 8) is represented by the graph of V-shaped convex under it consists of two straight lines.
  • the vehicle speeds V 3 and V 4 of the vehicles C 3 and C 4 behind the reference position Z are represented by an upwardly convex chevron graph composed of two straight lines.
  • the vehicle C 2 travels at a constant speed during the inter-vehicle distance changing step.
  • the vehicle speed V 1 of the leading vehicle C 1 is represented by a graph having a minimum value that is formed in two straight lines and has a downwardly convex V shape. Accordingly, the graphs of the vehicle speeds V 2 , V 3 , and V 4 also move downward as compared with the graph of FIG. 7A, and as a result, the maximum value of the vehicle speed V 4 should be relatively small. can be, acceleration of the vehicle C 4 can be suppressed relatively small. Therefore, even during the process of reducing the inter-vehicle distance, it is possible to reduce the burden on the tail vehicle C n and the vehicles near the tail without extending the change time ts given from the host application or the like.
  • the vehicle C 1 to C 4 starts from a state where the vehicles C 1 to C 4 are stopped at a relatively narrow distance (the vehicle speed is zero) and accelerates to increase the distance between the vehicles, and the vehicles C 1 to C 4 is considered the case to stop at a relatively narrow inter-vehicle distance is shortened vehicle distance (the vehicle speed is zero state) while decelerating, the.
  • the inter-vehicle distances L 1 to L 3 are fixed within a predetermined time t1 immediately after starting and within a predetermined time t2 immediately before stopping.
  • the times t1 and t2 are set in advance based on a time zone during which accurate acceleration / deceleration control of the vehicles C 1 to C 4 is easy, and are stored in advance in the information storage unit 10a of the vehicle control ECU 10, for example. Yes.
  • the times t1 and t2 are values of about several seconds.
  • vehicle control ECU10 vehicle C m is the change time ts, the following equation (4. Change to ts' in 1).
  • ts' ts-t1 (4.1)
  • control is performed to keep the inter-vehicle distance L m ⁇ 1 ahead of the host vehicle constant. That is, the vehicle control ECU 10 keeps the target value of the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 constant until the time t1 elapses.
  • t 0 when the time t1 elapses.
  • the vehicle control ECU 10 fixes the target value of the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 at a constant value after time t ′′. According to the above processing by the vehicles C 1 ⁇ C 4, a change in the vehicle speed V 1 ⁇ V 4 of the vehicles C 1 ⁇ C 4 immediately before stopping is as shown in FIG. 12.
  • the time zone for fixing the inter-vehicle distance is determined based on the times t1 and t2, but the inter-vehicle distance is fixed when the vehicle speeds V 1 to V 4 of the vehicle group are smaller than the predetermined value Va. Also good.
  • the vehicle control ECU 10 calculates the time ta when the vehicle speeds V 1 to V 4 reach the predetermined value Va based on the acceleration command value uff given from the host application or the like when starting. Further, based on the acceleration command value u ff given from the host application or the like at the time of stop, the time tb for the vehicle speeds V 1 to V 4 to reach the predetermined value Va is calculated.
  • the time ta and tb are applied to the time t1 and t2, respectively, and the same processing as described above is performed.
  • the predetermined value Va is set in advance as a lower limit value of the vehicle speed at which accurate acceleration / deceleration control of the vehicles C 1 to C 4 is easy, and is stored in advance in the information storage unit 10a of the vehicle control ECU 10, for example.
  • the inter-vehicle distance is kept constant in the time zone immediately after the start of each vehicle C 1 to C 4 where acceleration / deceleration with high accuracy is difficult. Since relatively easy control such as maintaining is performed, it is possible to prevent the simultaneous start and stop timing from being disturbed and the distance between the vehicles in the vehicle group from being disturbed.
  • the inter-vehicle distances L 1 to L 3 are changed one by one in order from the front. That is, the change of the inter-vehicle distance L 2 is started immediately after the change of the inter-vehicle distance L 1 is completed, and the change of the inter-vehicle distance L 3 is started immediately after the change of the inter-vehicle distance L 2 is completed.
  • the vehicle speeds V 1 to V 4 of the vehicles C 1 to C 4 in the step of increasing the inter-vehicle distance are shown in the graphs of FIGS. 13 (a), (b), (c), and (d), respectively.
  • the result is as shown in FIG.
  • the graph of Vr m (t) in FIG. 14A is derived from the difference between the graph of V m + 1 and the graph of V m in FIG.
  • the change pattern of the target value Lr m (t) of the inter-vehicle distance L m of each vehicle C m also differs for each vehicle and is as shown in FIG.
  • the change pattern of the target value ar m (t) of the relative acceleration arm m of each vehicle C m is also different for each vehicle, and is obtained by differentiating each target value Vr m (t) with respect to time.
  • the vehicle group traveling control system 501 of each vehicle C m shows the change patterns of the target values ar m (t), Vr m (t), and Lr m (t) obtained in this way as shown in FIGS.
  • the same control as in the vehicle group traveling control system 1 is performed to increase the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 (S101 to S113 in FIG. 4).
  • Such acceleration / deceleration control is performed in each of the vehicles C 2 to C 4 , thereby achieving changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 as shown in FIG.
  • the relative speeds Vr 1 to Vr 3 reach the minimum peak as they move backward in the vehicle group.
  • the change of the inter-vehicle distances L 1 to L n is completed one by one from the front to the rear of the vehicle group. . Therefore, even when the number n of vehicles constituting the vehicle group increases, it can be avoided that a large acceleration / deceleration is required even for vehicles close to the tail of the vehicle group, as can be understood from FIG. The burden of acceleration / deceleration on each vehicle can be reduced.
  • each target value ar m ar m
  • the change patterns of t), Vr m (t), and Lr m (t) are obtained by vertically inverting the graphs of FIGS. 14A and 14B with respect to the time axis.
  • the changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 of the respective vehicles are also obtained by vertically inverting the graphs of FIGS. 13A to 13D with respect to the time axis.
  • the relative speeds Vr 1 to Vr 3 reach the maximum peak later as the vehicle group moves rearward. Therefore, even in the step of reducing the distance between the vehicles, it is possible to avoid a large acceleration / deceleration required for the vehicle near the tail end of the vehicle group, and to reduce the acceleration / deceleration burden on each vehicle.
  • the burden on the vehicle behind the vehicle group during the inter-vehicle distance changing process can be reduced, but there remains a problem that the change time ts becomes longer in proportion to the number of inter-vehicle distances.
  • the rear vehicles C 3 and C 4 alternately repeat acceleration and deceleration a plurality of times, which is not efficient. In particular, these problems become more prominent as the number of vehicles constituting the vehicle group increases.
  • the relative movement of the following vehicles C 2 , C 3 , C 4 with respect to the leading vehicle C 1 is started at the same time, and the acceleration / deceleration switching timing is delayed in the rear vehicle.
  • the switching of acceleration / deceleration of the following vehicles C 2 , C 3 , C 4 is started one by one in order from the front.
  • the target value change pattern of each vehicle is changed so that the vehicle speeds V 1 to V 4 of the vehicles C 1 to C 4 change as shown in the graph of FIG. 15 in the step of increasing the inter-vehicle distance. It is determined.
  • the following vehicles C 2 to C 4 are decelerated at the same deceleration.
  • time t ⁇ (3) ⁇ ts ′ /
  • the vehicle C 4 turns to acceleration.
  • Each succeeding vehicles C 2 ⁇ C 4, respectively, to end the acceleration was reached speed V 1 of the leading vehicle C 1.
  • the result is as shown in FIG.
  • the graph of Vr m (t) in FIG. 16A is derived from the difference between the graph of V m + 1 and the graph of V m in FIG. As shown in FIG.
  • the change pattern of the target value Lr m (t) of the inter-vehicle distance L m of each vehicle C m is different for each vehicle and is as shown in FIG.
  • the change pattern of the target value ar m (t) of the relative acceleration arm m of each vehicle C m is also different for each vehicle, and is obtained by differentiating each target value Vr m (t) with respect to time.
  • the vehicle group traveling control system 601 of each vehicle C m shows the change patterns of the target values ar m (t), Vr m (t), and Lr m (t) obtained in this way as shown in FIGS.
  • the same control as in the vehicle group traveling control system 1 is performed to increase the front inter-vehicle distance L m ⁇ 1 (S101 to S113 in FIG. 4).
  • Such acceleration / deceleration control is performed in each of the vehicles C 2 to C 4 , thereby achieving changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 as shown in FIG.
  • the time t 0m at which the change in the inter-vehicle distance between the vehicle C m ⁇ 1 and the vehicle C m starts is expressed by the following equation (6.1)
  • the relative relationship between the vehicle C m ⁇ 1 and the vehicle C m maximum value V rm rate ' is represented by the following formula (6.2)
  • the time t 1 m to decrease the relative speed Vr m is initiated is represented by the following formula (6.3)
  • the time t 2m at which the process ends is expressed by the following equation (6.4).
  • the subsequent vehicles C 2 to C 4 simultaneously start decelerating with respect to the leading vehicle C 1 , and sequentially from the preceding subsequent vehicle.
  • the vehicle turns to acceleration and returns to the vehicle speed V 1 that is equal to the leading vehicle C 1 in order.
  • all the inter-vehicle distances L 1 to L 3 can be changed to some extent simultaneously, and the inter-vehicle distance can be changed relatively quickly. become.
  • the relative movement distance to the leading vehicle C 1 is increased as the rear of the vehicle, a long travel time for the slow switching timing from deceleration as the rear of the vehicle to the acceleration imposed a large acceleration and deceleration at the rear of the vehicle It can be avoided.
  • each subsequent vehicle C 2 to C 4 only needs to switch from deceleration to acceleration only once, and is efficient. That is, the vehicle group traveling control system 601 is more than the vehicle group traveling control system 501 in that the change time ts can be shortened and that repeated acceleration / deceleration of each of the subsequent vehicles C 2 to C 4 can be avoided. Is also excellent.
  • 16 (a) and 16 (b) are vertically inverted with respect to the time axis. In this case, as can be seen by turning the graph of FIG. 16A upside down, the timing at which the relative speed with the preceding vehicle reaches the maximum peak is delayed as the vehicle goes to the rear. Further, the changes in the vehicle speeds V 1 to V 4 of the respective vehicles are obtained by vertically inverting the graph of FIG.
  • the subsequent vehicles C 2 to C 4 start accelerating at the same time with respect to the leading vehicle C 1 , start decelerating sequentially from the preceding succeeding vehicle, and return to the vehicle speed V 1 that is equal to the leading vehicle C 1 in order. That is, the time to return to the same vehicle speed V 1 as the leading vehicle C 1 is delayed as the vehicle goes to the rear.
  • the inter-vehicle distance can be changed relatively quickly, and it is possible to avoid a great acceleration / deceleration of the vehicle behind.
  • each subsequent vehicle C 2 to C 4 only needs to be switched once from acceleration to deceleration, which is efficient.
  • each vehicle group traveling control system provided in each of the vehicles C 1 to C 4 performs calculation processing independently in parallel, but the vehicles C 1 to C 4 After the vehicle group traveling control system of any one of the C 4 performs the above calculation process to calculate the acceleration command values u 1 to u 4 , the calculation result is distributed to each other vehicle by inter-vehicle communication. You may do it.
  • the method in which each vehicle group traveling control system included in each of the vehicles C 1 to C 4 performs calculation processing independently is superior in that no delay due to inter-vehicle communication occurs.
  • each vehicle group traveling control system included in each of the vehicles C 1 to C 4 performs calculation processing independently, exchanges calculation results with each other by inter-vehicle communication, and performs a cross check of the calculation results. Also good.
  • the vehicle group traveling is performed by four vehicles C 1 to C 4 is described as an example.
  • the vehicle group traveling control in the first to sixth embodiments is described. According to the above, it is clear that the vehicle group traveling by an arbitrary number of vehicles can be realized without being limited to four.
  • the present invention relates to a vehicle group control method for controlling the traveling of a vehicle group composed of a plurality of vehicles, and a vehicle equipped with such a vehicle group control means. It is possible to accurately change the distance between vehicles with changes.
  • vehicle group traveling control system vehicle group control means
  • C 1 ⁇ C 4 ... vehicle C 1 ... lead vehicle, C 4 ... end vehicle, L 1 ⁇ L 3 ... inter-vehicle distance, V 1 ⁇ V 4 ... Vehicle speed, Vr 1 to Vr 3 ... relative speed, Z ... reference position.

Abstract

　本発明の車群制御方法は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、車間の変更中におけるｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。

Description

車群制御方法及び車両
　本発明は、複数の車両で構成される車群の走行を制御する車群制御方法、及びそのような車群制御手段を備えた車両に関するものである。
　従来、このような分野の技術として、特開２００１－３４４６８６号公報に開示された走行制御装置が知られている。この装置は、車群走行可能な所定のサービス区間において、前方車両及び／または後方車両、並びに道路設備側の通信機器との通信を行いながら、それら車両と車群を編成した状態で自車両を走行させるものである。この装置では、上記サービス区間の終了地点までの距離が所定距離より短くなったときに、自車両の直前を走行する前方車両との目標車間距離を大きな値に変更するようにし、サービス区間の終了地点におけるスムーズなトラフィックを確保することが提案されている。
特開２００１－３４４６８６号公報
　このように、車群走行の際には車群走行可能なサービス区間の終了や、車両の合流・離脱などに対応して車群を構成する車両の車間を変更する必要が生じるが、上記特許文献１の走行制御装置では、車速をコントロールして車間距離を広げることが記載されているのみで、各車両間の相対速度や相対加速度までは言及がなく、車間変更の過程における相対車速変化のスムーズさや制御精度にも問題が残る。
　本発明は、車群走行において、スムーズな相対車速の変化をもって車間変化を精度良く行うことができる車群制御方法及び車両を提供することを目的とする。
　本発明の車群制御方法は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、車間の変更中におけるｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。
　この車群制御方法によれば、ｊ－１台目の車両とｊ台目の車両の車間を広げるときに、ｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を広げる変化を精度よく行うことができる。
　本発明の車群制御方法は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、車間の変更中におけるｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。
　この車群制御方法によれば、ｊ－１台目の車両とｊ台目の車両の車間を縮めるときに、ｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を縮める変化を精度よく行うことができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を所定の変化量分だけ変更するときには、車両の台数と、所定の変化量と、車群の先頭車両の車速と、に基づいて車間距離の変更にかける時間を決定することとしてもよい。
　車群内のすべての車間距離を変更する場合、特に、車群の両端（車群の先頭又は車群の最後尾）に近い車両においては、大きな速度変化が要求される可能性がある。従って、車群の両端の車両への負担が大きくなり、好ましくない場合もある。これに対し、上記の車群制御方法によれば、車両の台数と、所定の変化量と、車群の先頭車両の車速と、に基づいて車間距離の変更にかける時間が決定されるので、車間距離の変更にかける時間を長く調整することで、上記のような車両への負担を抑えることが可能になる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内の車間距離を広げる場合に、車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることとしてもよい。
　この車群制御方法によれば、基準位置よりも前方の車両の車速は時間軸上で極大値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも前方の車両は、車群内で当該基準位置から前方に離れるように移動する。また、基準位置よりも後方の車両の車速は時間軸上で極小値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも後方の車両は、車群内で当該基準位置から後方に離れるように移動する。そして、上記基準位置は、車群の先頭車両と最後尾車両との間に存在する。従って、車群内では、各車両が車群内の基準位置から離れるように移動して、車群内の車間距離が広がることになる。従って、車群の両端に近い車両の移動を少なくすることができ、車両の両端に近い車両の加減速の負荷を抑えながらも、車間距離を広げる時間を短縮することができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内の車間距離を縮める場合に、車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることとしてもよい。
　この車群制御方法によれば、基準位置よりも前方の車両の車速は時間軸上で極小値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも前方の車両は、車群内で当該基準位置に近づくように後方に移動する。また、基準位置よりも後方の車両の車速は時間軸上で極大値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも後方の車両は、車群内で当該基準位置に近づくように前方に移動する。そして、上記基準位置は、車群の先頭車両と最後尾車両との間に存在する。従って、車群内では、各車両が車群内の基準位置に集まるように移動して、車群内の車間距離が縮まることになる。従って、車群の両端に近い車両の移動を少なくすることができ、車両の両端に近い車両の加減速の負荷を抑えながらも、車間距離を縮める時間を短縮することができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車間の変更前における車群の車速がゼロの場合には、車間の変更の開始後の所定の時間内において、車群のすべての目標車間距離を固定させ、車間の変更後における車群の車速をゼロとする場合には、車間の変更の終了前の所定の時間内において、車群のすべての目標車間距離を固定させることとしてもよい。
　車群の停止状態から車両を発進させて車間を広げる場合、発進後から所定の時間内は、高精度の加減速の制御が難しい。また、車群の走行状態から車間を縮めて車両を停止させる場合、停止前の所定の時間内は、高精度の加減速の制御が難しい。このような加減速の制御が難しい時間帯において複雑な車間の制御を行えば、各車両の同時発進や同時停止のタイミングが乱れる場合がある。これに対し、上記の車群制御方法によれば、高精度の加減速の制御が難しい時間帯においてすべての目標車間距離を固定させることとしているので、車間距離の制御が比較的容易であり、同時発進や同時停止のタイミングの乱れを抑えることができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群の車速が所定値よりも小さい場合には、車群のすべての目標車間距離を固定させることとしてもよい。
　各車両の性質上、車速が小さい場合には高精度の加減速の制御が難しいので、複雑な車間の制御を行えば車群の車間が乱れる場合がある。これに対し、上記の車群制御方法によれば、車群の車速が所定値よりも小さい場合には、すべての目標車間距離を固定させることとしているので、例えば、発進直後や停止直前のように車速が小さい場合における車間の乱れを抑えることができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を変更する場合に、車群内の前からｋ台目の車両とｋ＋１台目の車両（ｋ＝２，３，…，ｎ－１）との車間距離の変更は、車群内の前からｋ－１台目の車両とｋ台目の車両との車間距離の変更が完了した直後に開始されることとしてもよい。
　この車群制御方法によれば、車群内の車間距離を変更する場合に、車群の前方から後方に向かって順に車間距離の変更が完了していく。従って、車群の構成車両の台数が多い場合にも、車群の最後尾に近い車両に対して大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内の車間距離を変更する場合に、車群の後方の車両にいくほど、相対速度がピークに達するタイミングが遅くなるように、各車両の相対速度を変化させることとしてもよい。
　この車群制御方法によれば、車群内の車間距離を変更する場合に、車群の前方の車両から順に、自車前方の車両に対する相対速度がピークに達していく。従って、車群の前方から後方に向かって順に車間距離が変更されるように、車群内で車両が移動する。従って、車群の構成車両の台数が多い場合にも、車群の最後尾に近い車両に対して大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を広げる場合に、車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、先頭車両に対して同時に減速を開始させた後、各々の後続車両を各々の切り替えタイミングで加速に切り替えて、先頭車両の車速と等しくなるまで加速させ、上記切り替えタイミングは、車群の後方の車両にいくほど遅くなることとしてもよい。
　この車群制御方法によれば、先頭車両に対して後続車両が同時に減速を開始し、前方の後続車両から順に、各後続車両が加速し先頭車両と等しい車速に復帰する。最初に後続車両の減速が同時に開始されるので、すべての車間距離の変更をある程度同時進行することができ、比較的素早い車間距離の変更が可能になる。また、先頭車両に対する相対的な移動距離は後方の車両ほど大きくなるが、後方の車両ほど上記の切り替えタイミングが遅いので移動時間が長くなり、後方の車両に大きな加減速が強いられることも避けられる。
　また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を縮める場合に、車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、先頭車両に対して同時に加速を開始させた後、各々の後続車両を各々の切り替えタイミングで減速に切り替えて、先頭車両の車速と等しくなるまで減速させ、上記切り替えタイミングは、車群の後方の車両にいくほど遅くなることとしてもよい。
　この車群制御方法によれば、先頭車両に対して後続車両が同時に加速を開始し、前方の後続車両から順に、各後続車両が減速し先頭車両と等しい車速に復帰する。最初に後続車両の加速が同時に開始されるので、すべての車間距離の変更をある程度同時進行することができ、比較的素早い車間距離の変更が可能になる。また、先頭車両に対する相対的な移動距離は後方の車両ほど大きくなるが、後方の車両ほど上記の切り替えタイミングが遅いので移動時間が長くなり、後方の車両に大きな加減速が強いられることも避けられる。
　また、本発明の車両は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、車群制御手段は、車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、車間の変更中におけるｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。
　この車両によれば、車群のｊ－１台目の車両とｊ台目の車両の車間を広げるときに、ｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を広げる変化を精度よく行うことができる。
　また、本発明の車両は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、車群制御手段は、車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、車間の変更中におけるｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。
　この車両によれば、車群のｊ－１台目の車両とｊ台目の車両の車間を縮めるときに、ｊ－１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を縮める変化を精度よく行うことができる。
　本発明の車群制御方法及び車両によれば、車群走行において、スムーズな相対車速の変化をもって車間変化を精度良く行うことができる。
図１は、本発明に係る車両が備える車群走行制御システムの第１～第６実施形態を示すブロック図である。 図２は、図１の車群走行制御システムで実現される車群走行を示す図である。 図３は、車群走行の車間距離を変更する処理を示すフローチャートである。 図４（ａ）は、第１実施形態における相対加速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図４（ｂ）は、相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図４（ｃ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。 図５は、車間距離変更工程における各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。 図６（ａ）は、第１実施形態における相対加速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図６（ｂ）は、相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図６（ｃ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。 図７（ａ）は、車間距離変更工程における各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の一例を示すグラフであり、図７（ｂ）は、第２実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。 図８は、車両Ｃ２の位置に設定された基準位置Ｚを示す図である。 図９は、第３実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。 図１０は、第３実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の他の例を示すグラフである。 図１１は、第４実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。 図１２は、第４実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の他の例を示すグラフである。 図１３（ａ）～（ｄ）は、第５実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。 図１４（ａ）は、第５実施形態における相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図１４（ｂ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。 図１５は、第６実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１～Ｖ４の変化の他の例を示すグラフである。 図１６（ａ）は、第６実施形態における相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図１６（ｂ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。
　以下、図面を参照しつつ本発明に係る車両及び車群制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、互いに同一又は同等な構成については重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
　図１に示す車群走行制御システム１は、複数の車両に車群を組んで走行させるべく、当該複数の車両の各々の走行状態を制御するシステムである。この車群走行制御システム１によって、図２に示すように、複数の車両が比較的狭い車間距離で縦一列に並んで走行する車群走行が実現される。
　なお、以下の説明においては、車群を構成する車両の台数を「ｎ」で表す。図２の例の場合は、ｎ＝４である。また、図２に示されるように、車群の先頭から数えてｊ番目（ｊ＝１，２，…，ｎ）の車両Ｃｊの加速度を「ａｊ」で表し、車両Ｃｊの速度を「Ｖｊ」で表し、車両Ｃｊの加速度指令値を「ｕｊ」で表す。また、車両Ｃｊと車両Ｃｊ＋１との車間距離を「Ｌｊ」で表す。また、車両Ｃｊに対する車両Ｃｊ＋１の相対速度Ｖｊ＋１－Ｖｊを「Ｖｒｊ」で表し、車両Ｃｊに対する車両Ｃｊ＋１の相対加速度ａｊ＋１－ａｊを「ａｒｊ」で表す。なお、速度Ｖｊ，相対速度Ｖｒｊ、加速度ａｊ，相対加速度ａｒｊについては、車群の進行方法（矢印Ｙ方向）をプラスの符号とする。また、車群の構成車両Ｃ１～Ｃｎのうち、先頭を走行する車両Ｃ１を「先頭車両」と呼び、これに対して、車両Ｃ２～Ｃｎを総称し「後続車両」と呼ぶ場合がある。また、車両Ｃｎを「最後尾車両」と呼ぶ場合がある。
　この車群走行制御システム１では、任意台数の車両で構成される車群走行を実現することができるが、ここでは、図２に示すように、４台の車両Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で車群走行が行われる場合（ｎ＝４の場合）を例に挙げて説明する。
　車群を構成するすべての車両Ｃ１～Ｃ４は、それぞれ１つずつ、以下に説明する車群走行制御システム１を搭載している。
　図１に示すように、車群走行制御システム１は、車両制御ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０を備えている。車両制御ＥＣＵ１０は、車群走行制御システム１の全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。車両制御ＥＣＵ１０は、情報を一時的又は長期的に保存することが可能な情報記憶部１０ａを有している。情報記憶部１０ａには、自車両の種々の特性を示す車両諸元情報が保存されている。なお、この車両制御ＥＣＵ１０は、後述する所定の演算により車両Ｃ１～Ｃ４の各加速度指令値ｕ１～ｕ４を算出する演算手段として機能する。
　更に、車群走行制御システム１は、自車両の走行状態を検知するためのセンサ類を備えている。このセンサ類には、前方車間距離センサ２１ａと、後方車間距離センサ２２ａと、車速センサ２３ａと、加速度センサ２４ａとが含まれている。
　前方車間距離センサ２１ａは、自車両の直ぐ前方を走行する車両との車間距離を検知することができる。同様に、後方車間距離センサ２２ａは、自車両の直ぐ後方を走行する車両との車間距離を検知することができる。このような前方車間距離センサ２１ａ及び後方車間距離センサ２２ａとしては、例えば、それぞれ車両の前部及び後部にそれぞれ設けられたミリ波レーダが採用される。前方車間距離センサ２１ａで得られる信号は、前方センサＥＣＵ２１で処理され、前方車間距離情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。同様に、後方車間距離センサ２２ａで得られる信号は、後方センサＥＣＵ２２で処理され、後方車間距離情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。
　車速センサ２３ａは、自車両の速度を検知することができる。車速センサ２３ａとしては、例えば、車輪速を検知する電磁ピックアップセンサが用いられる。車速センサ２３ａで得られる信号は、車速センサＥＣＵ２３で処理され、車速情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。加速度センサ２４ａとしては、例えば、ガスレートセンサもしくはジャイロセンサが用いられる。加速度センサ２４ａで得られる信号は、加速度センサＥＣＵ２４で処理され、加速度情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。
　なお、前方センサＥＣＵ２１と、後方センサＥＣＵ２２と、車速センサＥＣＵ２３と、加速度センサＥＣＵ２４とは、車両内ネットワークとして構築された通信・センサ系ＣＡＮ２０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。
　以上のように、車群走行制御システム１では、上述のセンサ類により、自車両についての前方車間距離情報と、後方車間距離情報と、車速情報と、加速度情報とが得られる。なお、以下の説明では、前方車間距離情報と、後方車間距離情報と、車速情報と、加速度情報とをまとめて「走行状態情報」という場合がある。
　更に、システム１は、自車両の加減速・操舵等の操作を行うべく、エンジン制御ＥＣＵ３１と、ブレーキ制御ＥＣＵ３２と、ステアリング制御ＥＣＵ３３とを備えている。エンジン制御ＥＣＵ３１は、車両制御ＥＣＵ１０から送信される加速度指令値情報を受信し、当該加速度指令値に対応する操作量でスロットルアクチュエータ３１ａ等を操作する。また、ブレーキ制御ＥＣＵ３２は、上記加速度指令値情報を受信し、当該加速度指令値に対応する操作量でブレーキアクチュエータ３２ａ等を操作する。また、ステアリング制御ＥＣＵ３３は、車両制御ＥＣＵ１０から送信される操舵指令値情報を受信し、当該操舵指令値に対応する操作量でステアリングアクチュエータ３３ａ等を操作する。エンジン制御ＥＣＵ３１と、ブレーキ制御ＥＣＵ３２と、ステアリング制御ＥＣＵ３３とは、車両内ネットワークとして構築された制御系ＣＡＮ３０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。
　また、車群走行制御システム１は、車群の他の構成車両との間で互いの走行状態情報等を交換すべく、無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６を備えている。車群内の各車両Ｃ１～Ｃ４は、この無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６により互いに車車間通信を行い、他の構成車両すべての車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度指令値情報を取得すると共に、自車両の車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度指令値情報を他車両に送信する。このような車車間通信により、すべての車両Ｃ１～Ｃ４の車両制御ＥＣＵ１０において、すべての車両Ｃ１～Ｃ４の車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度指令値情報を共有することができる。また、車両Ｃ１～Ｃ４は、走行状態情報等に限られず、車車間通信によって他の種々の情報を共有することも可能である。なお、無線制御ＥＣＵ２６は、前述の通信・センサ系ＣＡＮ２０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。
　車群走行制御システム１は、上位のアプリケーション又はドライバから与えられた設定車間距離Ｌに基づき、車群内の互いの車間距離Ｌ１～Ｌ３をすべて等しく設定車間距離Ｌに維持するように各車両Ｃ１～Ｃ４の走行状態を制御する。先頭車両Ｃ１の車群走行制御システム１は、上位のアプリケーション又はドライバから与えられたフィードフォワード加速度指令値ｕｆｆに基づいて、自車両Ｃ１の加減速を制御する。後続車両Ｃｍ（ｍ＝２，３，４）のそれぞれの車群走行制御システム１は、設定車間距離Ｌを目標車間距離として、自車両Ｃｍの前方の車間距離Ｌｍ－１が目標車間距離Ｌに維持されるように、自車両Ｃｍの加減速を制御する。この加減速制御においては、自車両Ｃｍの前方車間距離Ｌｍ－１と、前方車両Ｃｍ－１との相対速度Ｖｒｍ－１と、前方車両Ｃｍ－１との相対加速度ａｒｍ－１と、がフィードバックされる。
　フィードバックされる前方車間距離Ｌｍ－１は、前方車間距離センサ２１ａから取得される。相対速度Ｖｒｍ－１は、車速センサ２３ａで得られた車速Ｖｍと、車車間通信で得られた前方車両Ｃｍ－１の車速Ｖｍ－１と、の差分の算出により取得される。相対加速度ａｒｍ－１は、加速度センサ２４ａで得られた加速度ａｍと、車車間通信で得られた前方車両Ｃｍ－１の加速度ａｍ－１と、の差分の算出により取得される。このように、各車両Ｃ２～Ｃ４が前方の車間距離を維持すべくそれぞれが走行状態の制御を行う結果、４台の車両Ｃ１～Ｃ４が設定車間距離Ｌの等間隔で一列に並んで走行する車群走行が実現される。なお、設定車間距離Ｌの値は、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに一時的に記憶されている。
　続いて、上記のような車群走行中において、設定車間距離Ｌが変更された場合における車群走行制御システム１の処理について説明する。以下、設定車間距離Ｌの変更に応じて車間距離Ｌ１～Ｌ３を変化させる工程を「車間距離変更工程」と呼ぶ場合がある。
〔車間距離を広げる処理〕
　ここでは、設定車間距離Ｌの変更に伴い、上位のアプリケーション又はドライバから、変化させるべき車間距離Ｌ１～Ｌ３の変化量Ｌｓと、車間距離Ｌ１～Ｌ３の変化にかけるべき変化時間ｔｓとが与えられる。与えられた変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓは、車車間通信によって車群内のすべての車両Ｃ１～Ｃ４に共有される。そして、各車両Ｃ１～Ｃ４の車群走行制御システム１は、車間距離変更工程の開始時の同期を取り、それぞれ独立して前方車間距離の変更に関する自車両の制御を開始する。
　以下では、車群の先頭からｍ台目（ｍ＝２，３，４）の車両Ｃｍの車群走行制御システム１が行う処理について説明する。車両Ｃｍの車群走行制御システム１は、車群内における自車両の順位（ｍの値：自車両が車群内の何番目を走行しているか）を認識する必要があるが、自車両の順位は、例えば、車車間通信で共有される各車両Ｃ１～Ｃ４の現在位置を比較して導出することができる。この場合、各車両Ｃ１～Ｃ４は、自車両の現在位置を取得するために、ＧＰＳ装置等の自車両位置検知手段を備えてもよい。
　ここでは、上位アプリケーション等から、車間距離を広げる旨の指示がなされた場合を考える。すなわち、与えられた上記変化量Ｌｓはプラスの値である。
　図３のフローチャートに示すように、まず、車群走行制御システム１の車両制御ＥＣＵ１０は、上位アプリケーション等から与えられた前方車間距離Ｌｍ－１の変化量Ｌｓと、変化時間ｔｓとを取得し（Ｓ１０１）、このときの時刻ｔをｔ＝０とする（Ｓ１０３）。続いて、車両制御ＥＣＵ１０は、変化量Ｌｓと、変化時間ｔｓとに基づいて決定された目標値変化パターンに基づいて、現在時刻ｔに対応する目標値ａｒ（ｔ）、Ｖｒ（ｔ）、Ｌｒ（ｔ）を算出する（Ｓ１０５）。
　上記の目標値変化パターンとは、車両Ｃｍの加減速制御に用いられる前方車間距離Ｌｍ－１の変化分の目標値、相対速度Ｖｒｍ－１の目標値、相対加速度ａｒｍ－１の目標値の時刻ｔ＝０～ｔｓにおける経時的変化のパターンを表すものである。目標値変化パターンは、変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとに基づいて設定される。ここでは、Ｌｓ／２＝１／２・ａｒ・（ｔｓ／２）２との関係が採用され、時刻ｔにおける前方車間距離Ｌｍ－１の変化分の目標値Ｌｒ（ｔ）は、図４（ｃ）に示すような曲線のグラフで表される。なお、このグラフでは、前方車間距離Ｌｍ－１が長くなるような変化分をプラスの符号で表し、前方車間距離Ｌｍ－１が短くなるような変化分をマイナスの符号で表す。また、時刻ｔにおける相対速度Ｖｒｍ－１の目標値Ｖｒ（ｔ）は、目標値Ｌｒ（ｔ）を時間微分したものであり、図４（ｂ）に示すように、２つの直線からなり下に凸のＶ字形のグラフで表される。この目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極小値を持っている。
すなわち、この目標値Ｖｒ（ｔ）は、
　Vr(t)= -(4Ls/ts2)・t　　　　　（０＜ｔ≦ｔｓ／２）　　…（１．１）
　Vr(t)= -(4Ls/ts2)・(ts-t)　　　（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）　…（１．２）
と表される。
また、時刻ｔにおける相対加速度ａｒｍ－１の目標値ａｒ（ｔ）は、目標値Ｖｒ（ｔ）を時間微分したものであり、図４（ａ）に示すように、車間距離変更工程の前半（０＜ｔ≦ｔｓ／２）ではマイナスの値で一定、後半（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）ではプラスの値で一定である。
　車両Ｃｍは、後述する加減速制御により、時刻ｔ＝０～ｔｓにおいて、前方車間距離Ｌｍ－１と、相対速度Ｖｒｍ－１と、相対加速度ａｒｍ－１と、を図４（ａ），（ｂ），（ｃ）で示される上記目標値変化パターンに沿って変化させる。この目標値変化パターンの場合、車間距離変更工程の前半（０＜ｔ≦ｔｓ／２）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ－１に対して等減速度で相対的に減速され、車間距離変更工程の後半（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ－１に対して等加速度で相対的に加速されることになる。なお、この車群走行制御システム１では、すべての車両Ｃ１～Ｃ４において、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す目標値変化パターンが共通して用いられる。
　続いて、車両制御ＥＣＵ１０は、Ｌ＋Ｌｒ（ｔ）、Ｖｒ（ｔ）、ａｒ（ｔ）を、それぞれ、目標前方車間距離Ｌｍ－１＿ｔｇｔ、目標相対速度Ｖｒｍ－１＿ｔｇｔ、目標相対加速度ａｒｍ－１＿ｔｇｔとして、時刻ｔにおけるフィードバック加速度指令値ｕｆｂ＿ｍを算出する（Ｓ１０７）。具体的には、フィードバック加速度指令値ｕｆｂ＿ｍは下式（１．３）で算出される。
　ufb_m = k・(Lm-1-Lm-1_tgt)+c・(Vrm-1-Vrm-1_tgt)+f・(arm-1-arm-1_tgt)　…（１．３）
ただし、式（１．３）中のｋ，ｃ，ｆは、予め定められたゲインであり、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。なお、式（１．３）において、ｃ＝０，ｆ＝０としても前方車間距離Ｌｍ－１のフィードバック制御は可能であるが、ここでは、ｃ≠０，ｆ≠０とされて、相対速度Ｖｒｍ－１と相対加速度ａｒｍ－１も、各目標値Ｖｒ（ｔ），ａｒ（ｔ）に沿って変化する。
　次に、車両制御ＥＣＵ１０は、先頭車両Ｃ１のフィードフォワード加速度指令値ｕｆｆをフィードフォワードとして、自車両Ｃｍの加速度指令値ｕｍを算出する。具体的には、加速度指令値ｕｍは下式（１．４）で算出される。
　um = uff+ufb_m-ar(t)・(m-1)　…（１．４）
そして、車両制御ＥＣＵ１０は、算出された加速度指令値ｕｍを、加速度実現部としてのエンジン制御ＥＣＵ３１とブレーキ制御ＥＣＵ３２に送信する（Ｓ１０９）。このときエンジン制御ＥＣＵ３１は受信した加速度指令値ｕｍに基づいてスロットルアクチュエータ３１ａを操作し、ブレーキ制御ＥＣＵ３２は受信した加速度指令値ｕｍに基づいてブレーキアクチュエータ３２ａを操作することで、車両Ｃｍの加減速が実現される。なおここでは、上記の式（１．４）に代えて、下式（１．５）を用いてもよい。
　um = uff'+ufb_m-ar(t)　…（１．５）
式（１．５）中のuff'は、自車両の直前の車両Ｃｍ－１のフィードフォワード加速度指令値である。
　前述の処理Ｓ１０５～Ｓ１０９が、ｔ＞ｔｓになるまで繰り返されることにより（Ｓ１１１）、時刻ｔ＝０～ｔｓの間に、車両Ｃｍの前方車間距離Ｌｍ－１が、距離Ｌｓだけ増加される。その後、設定車間距離Ｌが新たな距離Ｌ＋Ｌｓに更新される（Ｓ１１３）。以上のような処理Ｓ１０１～Ｓ１１３が、車両Ｃ２～Ｃ４でそれぞれ行われることにより、車群のすべての車間距離Ｌ１～Ｌ３が、時間ｔｓをかけて、距離Ｌｓだけ、同じタイミングで広がるといったことが実現される。
　ここで、例えば、上述の車間距離変更工程中に、先頭車両Ｃ１が加速度指令値ｕｆｆに基づき等加速度で走行しているものとすれば、時刻ｔ＝０～ｔｓにおける各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４の変化は、図５に示すようなものとなる。
　以上説明した車群走行制御システム１を備える車両Ｃ１～Ｃ４、及び車群走行制御方法によれば、車間距離Ｌ１～Ｌ３の変更の際には、目標値変化パターンにより、前方車間距離、相対速度、相対加速度について、それぞれ、車間変化時間ｔ＝０～ｔｓにおける目標値変化パターンが与えられ、当該目標値変化パターンに沿った経時変化をもって、前方車間距離Ｌ１～Ｌ３、相対速度Ｖｒ１～Ｖｒ３、相対加速度ａｒ１～ａｒ３が変更される。また、図４（ｂ）に示す通り、各車両Ｃｍの前方車両Ｃｍ－１に対する相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、下に凸のＶ字形のグラフ（図４（ｂ）参照）のような極小値を持つグラフで表されるので、車両Ｃｍは、車間距離変更工程の開始直後（ｔ＝０付近）には前方車両Ｃｍ－１に対して徐々に離れるように移動し、車間距離変更工程の途中（ｔ＝ｔｓ／２付近）には前方車両Ｃｍ－１に対して素早く離れるように移動し、また、車間距離変更工程の終了直前（ｔ＝ｔｓ付近）には前方車両Ｃｍ－１に対して徐々に停止するといったように、各車間距離Ｌｍ－１がスムーズに変更される。このように、上述の車両Ｃ１～Ｃ４及び車群走行制御方法によれば、車両Ｃ１～Ｃ４相互間のスムーズな相対車速の変化をもって、車間変化を精度良く行うことができる。
　なお、ここでは、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、Ｖ字形のグラフとしているが、これには限られない。目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ軸上で極小値を持つグラフであればよく、グラフが直線からなることも必須ではない。すなわち、ｔ＝０及びｔ＝ｔｓのときに共にＶｒ（ｔ）がゼロであり、かつ、ｔ＝０～ｔｓにおいてＶｒ（ｔ）≦０であればよい。この構成によれば、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、ｔ＝０～ｔｓで常にゼロ以下の値であるので、各車間距離Ｌｍ－１は、ｔ＝０～ｔｓにおいて常に広がり続けることになり、車間距離Ｌｍ－１の無駄な伸縮の発生が抑えられる。
〔車間距離を縮める処理〕
　続いて、上位アプリケーション等から、車間距離をＬｓだけ縮める旨の指示がなされた場合を考える。
　この場合、前述の説明における車間距離の変化量を－Ｌｓとすればよく、前述の説明における変化量Ｌｓの符号を反転させればよいので、各目標値変化パターンは、図４（ａ）～（ｃ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。すなわち、時刻ｔにおける前方車間距離Ｌｍ－１の変化分の目標値Ｌｒ（ｔ）は、図６（ｃ）に示すように、図４（ｃ）のグラフを上下反転させた曲線のグラフで表される。また、時刻ｔにおける相対速度Ｖｒｍ－１の目標値Ｖｒ（ｔ）は、図６（ｂ）に示すように、図４（ｂ）のグラフを上下反転させたものであり、２つの直線からなり上に凸の山形のグラフで表される。この目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極大値を持っている。
すなわち、この目標値Ｖｒ（ｔ）は、
　Vr(t)= (4Ls/ts2)・t　　　　　（０＜ｔ≦ｔｓ／２）　　…（１．６）
　Vr(t)= (4Ls/ts2)・(ts-t)　　　（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）　…（１．７）
と表される。
また、時刻ｔにおける相対加速度ａｒｍ－１の目標値ａｒ（ｔ）は、図６（ａ）に示すように、図４（ａ）のグラフを上下反転させたものであり、車間距離変更工程の前半ではプラスの値で一定、後半ではマイナスの値で一定である。
　すなわち、このパターンの場合、車間距離変更工程の前半（０＜ｔ≦ｔｓ／２）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ－１に対して等加速度で相対的に加速され、車間距離変更工程の後半（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ－１に対して等減速度で相対的に減速されることになる。
　このように、各車両Ｃｍの前方車両Ｃｍ－１に対する相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、上に凸の山形のグラフ（図６（ｂ）参照）のような極大値を持つグラフで表されるので、車両Ｃｍは、車間距離変更工程の開始直後（ｔ＝０付近）には前方車両Ｃｍ－１に対して徐々に近づくように移動し、車間距離変更工程の途中（ｔ＝ｔｓ／２付近）には前方車両Ｃｍ－１に対して素早く近づくように移動し、また、車間距離変更工程の終了直前（ｔ＝ｔｓ付近）には前方車両Ｃｍ－１に対して徐々に停止するといったように、各車間距離Ｌｍ－１がスムーズに変更される。このように、上述の車群走行制御システム１及び車群走行制御方法によれば、車間距離を縮める場合においても、車両Ｃ１～Ｃ４相互間のスムーズな相対車速の変化をもって、車間変化を精度良く行うことができる。
　なお、ここでは、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、山形のグラフとしているが、これには限られない。目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ軸上で極大値を持つグラフであればよく、グラフが直線からなることも必須ではない。すなわち、ｔ＝０及びｔ＝ｔｓのときに共にＶｒ（ｔ）がゼロであり、かつ、ｔ＝０～ｔｓにおいてＶｒ（ｔ）≧０であればよい。この構成によれば、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、ｔ＝０～ｔｓで常にゼロ以上の値であるので、各車間距離Ｌｍ－１は、ｔ＝０～ｔｓにおいて常に縮み続けることになり、車間距離Ｌｍ－１の無駄な伸縮の発生が抑えられる。
（第２実施形態）
　続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第２実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１～Ｃ４に搭載される車群走行制御システム２０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
　前述の車群走行制御システム１及び車群走行制御方法においては、車間距離変更工程中において、上式（１．４）からも理解されるように、車群の後方の車両ほど要求される速度変化が大きい。従って、先頭車両Ｃ１が加速度指令値ｕｆｆに基づき一定速度で走行しているものとすれば、時刻ｔ＝０～ｔｓにおける各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４の変化が、図７（ａ）に示すようなものとなる場合もある。図７（ａ）の例の場合、車両Ｃ４の車速Ｖ４は、時刻ｔ＝ｔｓ／２付近において、マイナスの値になっている。この場合、車間距離を広げる工程の時刻ｔ＝ｔｓ／２付近において、車両Ｃ４には後退する動作が要求されることになり、好ましくない。
　また、図７（ａ）に示されるように、車群の後方の車両ほど大きい加減速度が要求されるので、後方の車両の加減速の負担も大きくなる。また、この場合、後方の車両においては、時刻ｔ＝ｔｓ／２における減速から加速への切り替わりが急激なものとなり、乗り心地にも問題が生じる可能性がある。このように、上位アプリケーション等から与えられる変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓによっては、車群の最後尾付近の車両に大きな負担を強いることになり、好ましくない。
　そこで、車群走行制御システム２０１では、与えられた変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓに従うとした場合に、車群の最後尾車両Ｃｎに大きな負担が発生する場合には、与えられた変化時間ｔｓに代えて、より長い変化時間ｔｓ’を適用して以降の処理を行うこととしている。具体的な処理は、次の通りである。なおここでは、車間距離変更工程中において、先頭車両Ｃ１は加速度指令値ｕｆｆに基づき一定速度で走行しているものとする。
　まず、車群走行制御システム２０１の車両制御ＥＣＵ１０は、変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓが与えられると、車間距離変更工程中に要求される最後尾車両Ｃｎの車速Ｖｎの最小値を算出する。なおｎは、車群を構成する車両の台数である。具体的には、車速Ｖｎは時刻ｔ＝ｔｓ／２で最小値をとるので、車速Ｖｎの最小値は、下式（２．１）で表される。
　Vn（最小値）=V1-(n-1)・4Ls/ts2　…（２．１）
そして、図７（ｂ）に示すように、この車速Ｖｎの最小値が所定の許容速度ｃよりも大であることを許容条件とすれば、
　V1-(n-1)・4Ls/ts2>c　…（２．２）
となる。
　また、車両制御ＥＣＵ１０は、車間距離変更工程中に要求される最後尾車両Ｃｎの加減速度ａｎを、算出する。加減速度ａｎは、下式（２．３）で表される。
　an =|(n-1)・4Ls/ts2｜　…（２．３）
そして、この加減速度ａｎが所定の許容加減速度ａｔｈよりも小であることを許容条件とすれば、
　|(n-1)・4Ls/ts2｜ <ath　…（２．４）
となる。
　車両制御ＥＣＵ１０は、車群の構成車両の台数ｎと、与えられた変化量Ｌｓと、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１と、に基づいて、上式（２．２），（２．４）を両方とも満たす最小の変化時間ｔｓ’を算出する。そして、車両制御ＥＣＵ１０は、算出した変化時間ｔｓ’が、上位アプリケーション等から与えられた変化時間ｔｓよりも長い場合には、変化時間ｔｓに代えて変化時間ｔｓ’を採用して以降の処理を行う。以降の処理は、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０３～Ｓ１１３（図３参照）と同様であるので、重複する説明を省略する。本来であれば、上位アプリケーション等からの指示により、図７（ａ）に示すような負担が大きい各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４が要求されるところ、図７（ｂ）に示すような車速Ｖ１～Ｖ４に代わることで、特に車群の最後尾付近の車両の負担が軽減される。
　以上説明した車群走行制御システム２０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、車間距離変更工程中において、最後尾車両Ｃｎが、許容速度ｃ以下の低い車速まで減速する必要がなくなる。また、車両Ｃｎが、許容加減速度ａｔｈ以上の大きい加減速を行う必要もなくなる。また、車両Ｃｎにおいて、時刻ｔ＝ｔｓ’／２付近における加減速の切り替わりが急激なものとなることも避けられる。その結果、車間距離変更工程中において、最後尾車両Ｃｎ及び最後尾付近の車両の負担を軽減することができる。
　なお、ここでは、条件式（２．２），（２．４）を両方とも満たすように変化時間ｔｓ’を決定しているが、これには限られず、条件式（２．２），（２．４）のうち何れか一方を満たすように変化時間ｔｓ’を決定してもよい。
（第３実施形態）
　続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第３実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１～Ｃ４に搭載される車群走行制御システム３０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
　前述したように、車群走行制御システム１においては、車間距離変更工程中に、車群の後方の車両ほど負担が大きくなりやすい。そこで、車群走行制御システム３０１では、車間距離変更工程において、先頭車両Ｃ１に近い車両と、最後尾車両Ｃ４に近い車両とが反対の向きに加減速を行うようにしている。
〔車間距離を広げる処理〕
　例えば、車間距離を広げる工程において、図８に示すように、車両Ｃ２の位置に基準位置Ｚを設定すれば、図９に示すように、基準位置Ｚよりも前方の車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり上に凸の山形のグラフで表される。この車速Ｖ１のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極大値を持っている。また、基準位置Ｚよりも後方の車両Ｃ３，Ｃ４の車速Ｖ３，Ｖ４は、２つの直線からなり下に凸のＶ字形のグラフで表される。この車速Ｖ３，Ｖ４のグラフは、共に、ｔ＝ｔｓ／２において極小値を持っている。また、この場合、車両Ｃ２は、車間距離変更工程中に一定速度で走行する。
　このような車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４を実現するために、車両Ｃｍの車両制御ＥＣＵ１０は、上位アプリケーション等から変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとが与えられた後、先頭車両Ｃ１の加速度指令値ｕｆｆを下式（３．１）の加速度指令値ｕ１に変更する。
　u1 =uff+k・ar(t)　…（３．１）
この式（３．１）中のａｒ（ｔ）は、図６（ａ）に示されるように、車間距離を縮める工程における相対加速度の目標値ａｒ（ｔ）と同様の経時変化パターンを示す値である。また、式（３．１）中のｋは、前述の式（２．２）を満たすように、１＜ｋ＜ｎ－１の範囲から適宜決定される。すなわち、車速Ｖ４の最小値が、許容速度ｃを超えるようにｋが決定される。
　以降の各車両Ｃｍにおける車群走行制御システム３０１の処理は、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０３～Ｓ１１３（図３参照）と同様であるので、重複する説明を省略する。
　以上説明した車群走行制御システム３０１を備える車両、及び車群走行制御方法による作用効果は、次の通りである。先頭車両Ｃ１に上式（３．１）のような加速度指令値ｕ１が与えられることで、車間距離を広げる工程において、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり上に凸の山形をなし極大値を持つグラフで表されることになる（図９参照）。それに伴い、車速Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のグラフも、図７（ａ）のグラフに比較して上方に移動することになり、その結果、車速Ｖ４の最小値も比較的大きくすることができ、車両Ｃ４の加減速度も比較的小さく抑えられる。従って、車間距離を広げる工程中において、上位アプリケーション等から与えられた変更時間ｔｓを延長することなく、最後尾車両Ｃｎ及び最後尾付近の車両の負担を軽減することができる。すなわち、この車群走行制御システム３０１は、変更時間ｔｓが長くなってしまうことが避けられる点において、車群走行制御システム２０１よりも優れている。
　なお、ここでは、式（３．１）中のｋの値を決定する際に、式（２．２）を必要条件としているが、これに代えて式（２．４）を必要条件としてもよく、式（２．２）と式（２．４）との両方を必要条件としてもよい。またここでは、図８に示すように基準位置Ｚを車両Ｃ２の位置としているが、基準位置Ｚは、車群の先頭車両Ｃ１と最後尾車両Ｃｎとの間の位置であれば、何れの位置に設定してもよい。例えば、基準位置Ｚは、何れかの車両Ｃ１～Ｃ４の位置に一致させてもよいが、必ずしも何れかの車両Ｃ１～Ｃ４の位置に一致させる必要はなく、車両同士の間の位置であってもよい。設定される基準位置Ｚの位置は、式（３．１）中のｋの値の大小によって前後させることができる。
〔車間距離を縮める処理〕
　車間距離を縮める工程においては、前述の車間距離を広げる工程に対して、各車両Ｃ１～Ｃ４の加速と減速とを逆にすればよい。この場合、図１０に示すように、基準位置Ｚ（図８参照）よりも前方の車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり下に凸のＶ字形のグラフで表される。この車速Ｖ１のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極小値を持っている。また、基準位置Ｚよりも後方の車両Ｃ３，Ｃ４の車速Ｖ３，Ｖ４は、２つの直線からなり上に凸の山形のグラフで表される。この車速Ｖ３，Ｖ４のグラフは、共に、ｔ＝ｔｓ／２において極大値を持っている。また、この場合、車両Ｃ２は、車間距離変更工程中に一定速度で走行する。
　このように、車間距離を縮める工程において、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり下に凸のＶ字形をなし極小値を持つグラフで表されることになる。それに伴い、車速Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のグラフも、図７（ａ）のグラフに比較して下方に移動することになり、その結果、車速Ｖ４の最大値も比較的小さくすることができ、車両Ｃ４の加減速度も比較的小さく抑えられる。従って、車間距離を縮める工程中においても、上位アプリケーション等から与えられた変更時間ｔｓを延長することなく、最後尾車両Ｃｎ及び最後尾付近の車両の負担を軽減することができる。
（第４実施形態）
　続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第４実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１～Ｃ４に搭載される車群走行制御システム４０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
　ここでは、比較的狭い車間距離で車両Ｃ１～Ｃ４が停止している状態（車速がゼロの状態）から発進し加速しながら車間距離を広げる場合と、車群走行中の車両Ｃ１～Ｃ４が、減速しながら車間距離を縮めて比較的狭い車間距離で停止する（車速がゼロの状態）場合と、を考える。
　車両の性質上、発進直後や停止直前には正確な車間距離の制御が難しい。例えば、車両の発進直後はクリープで走行するため高精度の加減速制御は困難である。また、車両の停止直前の微低速時は各車両の速度等のバラツキにより同時に停止することが難しい。このような発進直後や停止直前に複雑な車間距離の制御を行えば、同時発進や同時停止のタイミングが乱れたり、車群の車間距離が乱れたりする場合がある。
　そこで、車群走行制御システム４０１では、発進直後の所定の時間ｔ１内と、停止直前の所定の時間ｔ２内には、各車間距離Ｌ１～Ｌ３を固定することとしている。ここで、時間ｔ１，ｔ２は、車両Ｃ１～Ｃ４の正確な加減速制御が容易である時間帯を基にして予め設定され、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。例えば、時間ｔ１、ｔ２は、数秒程度の値である。
〔発進直後における処理〕
　具体的には、車群の発進時に上位アプリケーション等から車間距離の変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとが与えられたとき、車両Ｃｍの車両制御ＥＣＵ１０は、変化時間ｔｓを、下式（４．１）のｔｓ’に変更する。
　ts' =ts-t1　…（４．１）
その後、時間ｔ１が経過するまでの間は、自車の前方の車間距離Ｌｍ－１を一定に維持する制御を行う。すなわち、車両制御ＥＣＵ１０は、時間ｔ１が経過するまでの間、前方車間距離Ｌｍ－１の目標値を一定に固定する。その後、時間ｔ１が経過した時点でｔ＝０とする。以降の処理は、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０５～Ｓ１１３（図３参照）と同様であるので、重複する説明を省略する。各車両Ｃ１～Ｃ４による上記処理によれば、発進直後における各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４の変化は、図１１に示すようなものとなる。
〔停止直前における処理〕
　また、車群の停止前に上位アプリケーション等から車間距離の変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとが与えられたとき、車両Ｃｍの車両制御ＥＣＵ１０は、変化時間ｔｓを、下式（４．２）のｔｓ”に変更する。
　ts” =ts-t2　…（４．２）
その後、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０３～Ｓ１１１（図３参照）と同様の処理を行い、ｔ＞ｔｓ”となった以降は、自車の前方の車間距離Ｌｍ－１を一定に維持する制御を行いながら、自車を停止させる。すなわち、車両制御ＥＣＵ１０は、時刻ｔ”以降は、前方車間距離Ｌｍ－１の目標値を一定に固定する。各車両Ｃ１～Ｃ４による上記処理によれば、停止直前における各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４の変化は、図１２に示すようなものとなる。
　ここでは、時間ｔ１，ｔ２を基準として車間距離を固定する時間帯を決定しているが、車群の車速Ｖ１～Ｖ４が所定値Ｖａよりも小さい場合に車間距離を固定するようにしてもよい。この場合、車両制御ＥＣＵ１０は、発進時に上位アプリケーション等から与えられる加速度指令値ｕｆｆに基づいて、車速Ｖ１～Ｖ４が上記所定値Ｖａに達する時間ｔａを算出する。また、停止時に上位アプリケーション等から与えられる加速度指令値ｕｆｆに基づいて、車速Ｖ１～Ｖ４が所定値Ｖａに達する時間ｔｂを算出する。そして、この時間ｔａ，ｔｂをそれぞれ上記時間ｔ１，ｔ２に適用して、前述と同様の処理を行う。なお、所定値Ｖａは、車両Ｃ１～Ｃ４の正確な加減速制御が容易である車速の下限値として予め設定され、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。
　以上説明した車群走行制御システム４０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、各車両Ｃ１～Ｃ４の高精度の加減速が難しい発進直後の時間帯において、車間距離を一定に維持するといった比較的容易な制御が行われるので、同時発進や同時停止のタイミングが乱れたり、車群の車間距離が乱れたりすることを抑えることができる。
（第５実施形態）
　続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第５実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１～Ｃ４に搭載される車群走行制御システム５０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
　前述したように、車群走行制御システム１においては、車間距離変更工程中に、車群の後方の車両ほど負担が大きくなりやすい。特に、車群を構成する車両の台数が多くなるほど、この問題が顕著になる。そこで、車群走行制御システム５０１では、車間距離Ｌ１～Ｌ３を、前方から順に１つずつ変更することとしている。すなわち、車間距離Ｌ１の変更が完了した直後に車間距離Ｌ２の変更を開始させ、車間距離Ｌ２の変更が完了した直後に車間距離Ｌ３の変更を開始させるようにしている。
　具体的には、車間距離を広げる工程における各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４が、それぞれ図１３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフで示すような変化をするように、各車両の目標値変化パターンが決定される。このような車速Ｖ１～Ｖ４の変化によれば、車両Ｃ１は、ｔ＝０～３ｔｓ’の間、一定速度で走行する。そして、ｔ＝０～ｔｓ’では、車両Ｃ１に対して車両Ｃ２～Ｃ４が車間距離Ｌ２，Ｌ３を維持したまま後退することで、車間距離Ｌ１が広げられる。次に、車間距離Ｌ１の変更が完了した直後のｔ＝ｔｓ’～２ｔｓ’では、車両Ｃ１，Ｃ２に対して車両Ｃ３，Ｃ４が車間距離Ｌ３を維持したまま後退することで、車間距離Ｌ２が広げられる。最後に、車間距離Ｌ２の変更が完了した直後のｔ＝２ｔｓ’～３ｔｓ’では、車両Ｃ１～Ｃ３に対して車両Ｃ４が後退することで、車間距離Ｌ３が広げられる。なお、上記の時間ｔｓ’は、上位アプリケーション等から与えられる変化時間ｔｓに対して、ｔｓ＝３ｔｓ’で表される。
　このような車速Ｖ１～Ｖ４の変化を実現するため、ｔ＝０～ｔｓにおける各車両Ｃｍの相対速度Ｖｒｍの目標値Ｖｒｍ（ｔ）の変化パターンは、各車両ごとに異なり、図１４（ａ）に示すようなものとなる。図１４（ａ）のＶｒｍ（ｔ）のグラフは、図１３におけるＶｍ＋１のグラフとＶｍのグラフとの差分により導出される。また、各車両Ｃｍの車間距離Ｌｍの目標値Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、図１４（ｂ）に示すようなものとなる。また、各車両Ｃｍの相対加速度ａｒｍの目標値ａｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、各目標値Ｖｒｍ（ｔ）を時間微分して得られる。
　各車両Ｃｍの車群走行制御システム５０１は、このように得られた目標値ａｒｍ（ｔ），Ｖｒｍ（ｔ），Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンを、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の目標値変化パターンの代わりに採用して、車群走行制御システム１と同様の前方車間距離Ｌｍ－１を広げる制御（図４のＳ１０１～Ｓ１１３）を行う。そして、このような加減速制御が各車両Ｃ２～Ｃ４で行われることにより、図１３に示すような車速Ｖ１～Ｖ４の変化が達成される。なお、図１４（ａ）に示されるように、相対速度Ｖｒ１～Ｖｒ３は、車群の後方に行くほど最小ピークに達するタイミングが遅くなっている。
　以上説明した車群走行制御システム５０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、車群の前方から後方に向かって順に車間距離Ｌ１～Ｌｎの変更が１つずつ完了していく。従って、車群の構成車両の台数ｎが多くなった場合にも、図１３から理解されるように、車群の最後尾に近い車両に対しても大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。
　なお、ここでは、車間距離を広げる工程について説明したが、車間を縮める工程についても同様であり、車速Ｖｍ，変化量Ｌｓ等の符号を反転させればよいので、各目標値ａｒｍ（ｔ），Ｖｒｍ（ｔ），Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンは、図１４（ａ），（ｂ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。また、各車両の車速Ｖ１～Ｖ４の変化も、図１３（ａ）～（ｄ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。またこの場合、相対速度Ｖｒ１～Ｖｒ３は、車群の後方に行くほど最大ピークに達するタイミングが遅くなる。従って、車間を縮める工程においても、車群の最後尾に近い車両に対して大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。
（第６実施形態）
　続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第６実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１～Ｃ４に搭載される車群走行制御システム６０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
　前述した車群走行制御システム５０１においては、車間距離変更工程中における車群の後方の車両の負担を軽減できるが、変化時間ｔｓが車間距離の数に比例して長くなってしまう問題が残る。また、図１３（ｃ），（ｄ）に示されるように、後方の車両Ｃ３，Ｃ４は、加速と減速とを交互に複数回繰り返すことになり、効率が良くない。特に、車群を構成する車両の台数が多くなるほど、これら問題が顕著になる。
　そこで、車群走行制御システム６０１では、先頭車両Ｃ１に対する後続車両Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の相対的な移動を同時に開始し、後方の車両ほど加減速の切り替えのタイミングが遅くなるように、前方から順に１台ずつ後続車両Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の加減速の切り替えを開始させることとしている。具体的には、車間距離を広げる工程における各車両Ｃ１～Ｃ４の車速Ｖ１～Ｖ４が、それぞれ図１５のグラフで示すような変化をするように、各車両の目標値変化パターンが決定される。
　このような車速Ｖ１～Ｖ４の変化によれば、先頭車両Ｃ１は、時刻ｔ＝０～√（３）・ｔｓ’の間、一定速度で走行する。そして、時刻ｔ＝０～ｔｓ’／２では、後続車両Ｃ２～Ｃ４が同じ減速度で減速する。その後、時刻ｔ＝ｔｓ’／２において車両Ｃ２が加速に転じ、時刻ｔ＝√（２）・ｔｓ’／２において車両Ｃ３が加速に転じ、時刻ｔ＝√（３）・ｔｓ’／２において車両Ｃ４が加速に転じる。各後続車両Ｃ２～Ｃ４は、それぞれ、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１に達したところで加速を終了する。なお、上記の時間ｔｓ’は、上位アプリケーション等から与えられる変化時間ｔｓに対して、ｔｓ＝√（３）・ｔｓ’で表される。
　このような車速Ｖ１～Ｖ４の変化を実現するため、ｔ＝０～ｔｓにおける各車両Ｃｍの相対速度Ｖｒｍの目標値Ｖｒｍ（ｔ）の変化パターンは、各車両ごとに異なり、図１６（ａ）に示すようなものとなる。図１６（ａ）のＶｒｍ（ｔ）のグラフは、図１５におけるＶｍ＋１のグラフとＶｍのグラフとの差分により導出される。図１６に示されるように、目標値Ｖｒ１（ｔ）は、時刻ｔ＝ｔｓ’／２で最小ピークに達し、目標値Ｖｒ２（ｔ）は、時刻ｔ＝√（２）・ｔｓ’／２で最小ピークに達し、目標値Ｖｒ３（ｔ）は、時刻ｔ＝√（３）ｔｓ’／２で最小ピークに達している。従って、上記の車速Ｖ１～Ｖ４の変化によれば、後方の車両に行くほど、前方車両との相対速度が最小ピークに達するタイミングが遅くなることが判る。そして、図１５に示されるように、後方の車両に行くほど、先頭車両Ｃ１と同じ車速Ｖ１に再び復帰する時刻が遅くなっている。
　また、各車両Ｃｍの車間距離Ｌｍの目標値Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、図１６（ｂ）に示すようなものとなる。また、各車両Ｃｍの相対加速度ａｒｍの目標値ａｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、各目標値Ｖｒｍ（ｔ）を時間微分して得られる。
　各車両Ｃｍの車群走行制御システム６０１は、このように得られた目標値ａｒｍ（ｔ），Ｖｒｍ（ｔ），Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンを、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の目標値変化パターンの代わりに採用して、車群走行制御システム１と同様の前方車間距離Ｌｍ－１を広げる制御（図４のＳ１０１～Ｓ１１３）を行う。そして、このような加減速制御が各車両Ｃ２～Ｃ４で行われることにより、図１３に示すような車速Ｖ１～Ｖ４の変化が達成される。
　具体的には、車両Ｃｍ－１と車両Ｃｍとの車間距離の変化が開始する時刻ｔ０ｍは下式（６．１）で表され、車両Ｃｍ－１と車両Ｃｍとの相対速度の最大値Ｖｒｍ’は下式（６．２）で表され、相対速度Ｖｒｍの減少が開始される時刻ｔ１ｍは下式（６．３）で表され、車間距離Ｌｍの変化が終了する時刻ｔ２ｍは下式（６．４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　以上説明した車群走行制御システム５０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、先頭車両Ｃ１に対して後続車両Ｃ２～Ｃ４が同時に減速を開始し、前方の後続車両から順に加速に転じ、順に先頭車両Ｃ１と等しい車速Ｖ１に復帰する。この場合、最初に後続車両Ｃ２～Ｃ４の減速が同時に開始されるので、すべての車間距離Ｌ１～Ｌ３の変更をある程度同時進行することができ、比較的素早い車間距離の変更が可能になる。また、先頭車両Ｃ１に対する相対的な移動距離は後方の車両ほど大きくなるが、後方の車両ほど減速から加速への切り替えタイミングが遅いため移動時間が長く、後方の車両に大きな加減速が強いられることも避けられる。また、各後続車両Ｃ２～Ｃ４は、減速から加速への切り替えを１回のみ行えばよく、効率がよい。すなわち、この車群走行制御システム６０１は、変更時間ｔｓをより短くすることができる点、及び各後続車両Ｃ２～Ｃ４の繰り返しの加減速が避けられる点において、車群走行制御システム５０１よりも優れている。
　なお、ここでは、車間距離を広げる工程について説明したが、車間を縮める工程についても同様であり、車速Ｖｍ，変化量Ｌｓ等の符号を反転させればよいので、各目標値変化パターンは、図１６（ａ），（ｂ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。この場合、図１６（ａ）のグラフを上下反転させれば判るように、後方の車両に行くほど、前方車両との相対速度が最大ピークに達するタイミングが遅くなる。また、各車両の車速Ｖ１～Ｖ４の変化も、図１５のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。従って、先頭車両Ｃ１に対して後続車両Ｃ２～Ｃ４が同時に加速を開始し、前方の後続車両から順に減速に転じ、順に先頭車両Ｃ１と等しい車速Ｖ１に復帰する。すなわち、後方の車両に行くほど、先頭車両Ｃ１と同じ車速Ｖ１に再び復帰する時刻が遅くなっている。以上の結果、車間を縮める工程においても車間を広げる工程と同様に、比較的素早い車間距離の変更が可能になり、後方の車両に大きな加減速が強いられることが避けられる。また、各後続車両Ｃ２～Ｃ４は、加速から減速への切り替えを１回のみ行えばよく、効率がよい。
　なお、本発明は上述した第１～第５実施形態に限定されるものではない。例えば、第１～第６実施形態では、各車両Ｃ１～Ｃ４がそれぞれ備える各車群走行制御システムが、それぞれ独立して演算処理を並行して行うようにしているが、車両Ｃ１～Ｃ４のうちの何れか１台の車両の車群走行制御システムが上記演算処理を行って加速度指令値ｕ１～ｕ４を算出した後、車車間通信により演算結果を各他車両に配信するようにしてもよい。但し、各車両Ｃ１～Ｃ４が備える各車群走行制御システムが、それぞれ独立して演算処理を行う方式は、車車間通信分の遅れが発生しない点で優れている。また、各車両Ｃ１～Ｃ４が備える各車群走行制御システムが、それぞれ独立して演算処理を行うと共に、車車間通信により互いに演算結果を交換し、演算結果のクロスチェックを行うようにしてもよい。
　また、この第１～第６実施形態では、４台の車両Ｃ１～Ｃ４で車群走行が行われる場合を例として説明しているが、第１～第６実施形態における車群走行制御に倣えば、４台に限られず任意台数の車両による車群走行が実現できることは明白である。
　本発明は、複数の車両で構成される車群の走行を制御する車群制御方法、及びそのような車群制御手段を備えた車両に関するものであり、車群走行において、スムーズな相対車速の変化をもって車間変化を精度良く行うことを可能にするものである。
　１…車群走行制御システム（車群制御手段）、Ｃ１～Ｃ４…車両、Ｃ１…先頭車両、Ｃ４…最後尾車両、Ｌ１～Ｌ３…車間距離、Ｖ１～Ｖ４…車速、Ｖｒ１～Ｖｒ３…相対速度、Ｚ…基準位置。

Claims (13)

  1. 　ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
    　前記車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
    　前記車間の変更中における前記ｊ－１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
  2. 　ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
    　前記車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
    　前記車間の変更中における前記ｊ－１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
  3. 　前記車群内のすべての車間距離を所定の変化量分だけ変更するときには、
    　前記車両の台数と、前記所定の変化量と、前記車群の先頭車両の車速と、に基づいて前記車間距離の変更にかける時間を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
  4. 　前記車群内の車間距離を広げる場合に、
    　前記車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、
    　前記所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることを特徴とする請求項１に記載の車群制御方法。
  5. 　前記車群内の車間距離を縮める場合に、
    　前記車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、
    　前記所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることを特徴とする請求項２に記載の車群制御方法。
  6. 　前記車間の変更前における車群の車速がゼロの場合には、車間の変更の開始後の所定の時間内において、前記車群のすべての目標車間距離を固定させ、
    　前記車間の変更後における車群の車速をゼロとする場合には、車間の変更の終了前の所定の時間内において、前記車群のすべての目標車間距離を固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
  7. 　前記車群の車速が所定値よりも小さい場合には、前記車群のすべての目標車間距離を固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
  8. 　前記車群内のすべての車間距離を変更する場合に、
    　前記車群内の前からｋ台目の車両とｋ＋１台目の車両（ｋ＝２，３，…，ｎ－１）との車間距離の変更は、
    　前記車群内の前からｋ－１台目の車両とｋ台目の車両との車間距離の変更が完了した直後に開始されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
  9. 　前記車群内の車間距離を変更する場合に、
    　車群の後方の車両にいくほど、前記相対速度がピークに達するタイミングが遅くなるように、前記各車両の前記相対速度を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
  10. 　前記車群内のすべての車間距離を広げる場合に、
    　車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、前記先頭車両に対して同時に減速を開始させた後、
    　各々の前記後続車両を各々の切り替えタイミングで加速に切り替えて、前記先頭車両の車速と等しくなるまで加速させ、
    　前記切り替えタイミングは、
    　車群の後方の車両にいくほど遅くなることを特徴とする請求項１に記載の車群制御方法。
  11. 　前記車群内のすべての車間距離を縮める場合に、
    　車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、前記先頭車両に対して同時に加速を開始させた後、
    　各々の前記後続車両を各々の切り替えタイミングで減速に切り替えて、前記先頭車両の車速と等しくなるまで減速させ、
    　前記切り替えタイミングは、
    　車群の後方の車両にいくほど遅くなることを特徴とする請求項２に記載の車群制御方法。
  12. 　ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、
    　前記車群制御手段は、
    　前記車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
    　前記車間の変更中における前記ｊ－１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車両。
  13. 　ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、
    　前記車群制御手段は、
    　前記車群内の前からｊ－１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
    　前記車間の変更中における前記ｊ－１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車両。
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