WO2015121935A1 - 車両連結制御システム - Google Patents

車両連結制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2015121935A1
WO2015121935A1 PCT/JP2014/053270 JP2014053270W WO2015121935A1 WO 2015121935 A1 WO2015121935 A1 WO 2015121935A1 JP 2014053270 W JP2014053270 W JP 2014053270W WO 2015121935 A1 WO2015121935 A1 WO 2015121935A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
position information
coupler
connection
feature point
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/053270
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健二 今本
小熊　賢司
勝田　敬一
俊晴 菅原
尊喜 西野
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Priority to PCT/JP2014/053270 priority Critical patent/WO2015121935A1/ja
Publication of WO2015121935A1 publication Critical patent/WO2015121935A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B60W30/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
    • B60W30/165—Automatically following the path of a preceding lead vehicle, e.g. "electronic tow-bar"

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle connection control system for performing vehicle connection control.
  • Patent Document 1 As background art in this technical field, there is JP 2011-254666 A (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 when a succeeding vehicle performs connection control to a preceding vehicle that is stopped, there is a method for performing a connection by calculating a speed pattern based on the remaining distance calculated by the millimeter wave wireless transmission device and the connection support device.
  • the connection support device determines the travel pattern based on the remaining distance obtained from the millimeter-wave wireless transmission device, and the train A technique for controlling the running speed is shown.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-162282
  • Patent Document 2 a vehicle equipped with a magnetic sensor on a vehicle detects a magnetic information source on an automatic road on which a magnetic nail as a route marker is embedded at regular intervals.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-162282
  • a technique related to automatic traveling that performs speed control and steering control.
  • the present invention employs, for example, the configurations described in the claims.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • the vehicle connection control system of the present invention includes a first vehicle including a first coupler, and the first vehicle. And a second vehicle provided with a position information measuring device, wherein the second vehicle is preliminarily provided with at least two on the connection surface of the first vehicle.
  • the position information of the feature point of the point and the arrangement information of the first coupler with respect to the feature point are recorded, the position information measuring device identifies each of the feature points and measures the position information, Based on the position information of the feature point measured by the position information measuring device and the arrangement information of the first coupler with respect to the feature point, the position of the first coupler with respect to the second coupler is determined.
  • said first In at least one of the two vehicles and the second vehicle, a travel route and speed until the two couplers are connected are derived, and based on the derived travel route and speed, steering, vehicle speed, and braking of the vehicle are derived. Both couplers were connected by controlling the apparatus.
  • the present invention is configured as described above, in an environment where there is no physical guideway, the traveling route and speed until the two couplers are connected are derived on the vehicle side, and the vehicle connection is performed safely and smoothly. be able to. Moreover, it is possible to construct a low-cost vehicle connection control system without requiring road surface equipment such as an on-vehicle magnetic sensor. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus configuration according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a flowchart illustrating the vehicle connection process in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of a device configuration related to the measurement of positional information of feature points in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an example of data recorded in the feature point information recording apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of a device configuration related to distance measurement of feature points in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a device configuration according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is an example of a flowchart illustrating the vehicle connection process in the third embodiment.
  • Example 1 In the present embodiment, a description will be given of a vehicle system in which knitted vehicles traveling as separate formations are connected by a coupler and perform connection control for traveling as a single formation.
  • a configuration diagram of the vehicle system of the present embodiment is shown in FIG.
  • the subsequent vehicle 102 approaching the stopped preceding vehicle 101 performs connection control for connecting to the preceding vehicle 101.
  • a two-car train consisting of a preceding vehicle 101 and a succeeding vehicle 102 will be described as an example of a train set, but the present invention is not limited to a two-car train, and three or more vehicles are used.
  • the present invention is also applicable to a knitted vehicle composed of The same applies to the other embodiments.
  • the preceding vehicle 101 has a coupler 111 (first coupler) on the back.
  • the succeeding vehicle 102 includes a connector 121 (second connector) and a position information measuring device 122 on the front surface, a speed control device 123 and a steering control device 124 for performing the connection, a vehicle speed sensor 125, and an abnormality detection.
  • a device 126, a connector recognition device 127, a feature point information recording device 128, and a security device 129 that controls them are included.
  • connection control The processing flow related to the connection control of this embodiment is shown in FIG.
  • connection control an example in which the subsequent vehicle 102 performs the entire processing flow of FIG. 2 will be described.
  • the present invention is not limited to the processing performed by the subsequent vehicle 102.
  • the processing flow shown in FIG. 2 can also be applied to the case where the preceding vehicle is provided with each device included in one succeeding vehicle 102 and the succeeding vehicle 102 is connected by the preceding vehicle 101 moving backward. The same applies to the other embodiments.
  • the security device 129 of the following vehicle 102 starts connection control with the preceding vehicle 101.
  • connection control for example, a transmission device that transmits arbitrary information to the following vehicle 102 that has passed through a specific position is installed on the traveling road, and information indicating the start of connection control is transmitted from the transmission device to the subsequent vehicle 102.
  • the security device 129 of the vehicle 102 By receiving the security device 129 of the vehicle 102, it can be used as a trigger for starting the connection control.
  • a means for communicating between the preceding vehicle 101 and the following vehicle 102 is provided, and the safety device 129 receives information that instructs the following vehicle 102 to start the connection control from the preceding vehicle 101 as a trigger for starting the connection control. Also good.
  • the following vehicle 102 holds the connection plan information including the connection point with the preceding vehicle 101 and the connection scheduled time, detects that the current point of the host vehicle is approaching the connection point, and controls this.
  • the position information measuring device 122 of the following vehicle 102 measures the distance to the preceding vehicle 101 existing in front of the traveling direction, a specific sign, etc., and detects that the distance is below a certain value.
  • Various means are included such that this is used as a trigger for starting connection control.
  • the subsequent vehicle 102 uses the position information measuring device 122 in step 1020 and uses the position information measuring device 122 as a base point and at least two or more feature points on the connection surface of the preceding vehicle 101. Measure position information consisting of distance and angle. In the coordinate system with the position information measuring device 122 as the origin, a vector determined by the distance and angle to the feature point is defined as the feature point position information.
  • the range that can be measured by the position information measuring device 122 is not limited to one point in front, but preferably has a function capable of measuring the distance and angle of a plurality of locations in the wide angle range. For example, scanning within a predetermined angle range called scanning It is desirable to use a laser radar having a function and to obtain both distance information and angle information separately.
  • a laser radar having a scanning function is used as the position information measuring device 122.
  • the present invention is not limited to the use of a laser radar.
  • a sensor, a stereo camera, an infrared distance sensor, or a device that measures a distance based on a communication delay time between vehicles is also applicable.
  • the connecting surface means an end surface in the vehicle front-rear direction in which the coupler is provided.
  • the front surface of the vehicle is the connecting surface in the case of the preceding vehicle 101
  • the front surface of the vehicle is the connecting surface in the case of the following vehicle 102.
  • the feature points on the connecting surface of the preceding vehicle 101 are locations where the laser radar and other position information measuring devices mounted on the following vehicle 102 can be specified within the connecting surface.
  • the end of the connecting surface, a portion with a characteristic unevenness, an installation location of a special reflective material such as a reflector that performs characteristic reflection, and the like is recorded in the feature point information recording device 128. .
  • a plurality of reflective materials having different reflectivities may be installed on the connection surface so that the position information measuring device can identify the feature points, or a plurality of reflective materials such as barcodes may have a specific pattern. May be installed side by side.
  • the position information measuring device can extract feature points by recording the reflectivity information together with the arrangement information.
  • a stereo camera is used as the position information measuring device 122, a characteristic shape or color on the connecting surface of the preceding vehicle 101 is determined in advance as a feature point, and this feature point is extracted by image processing. The position information may be measured.
  • the vehicle shape information includes, in the case of the preceding vehicle 101, at least the arrangement information of the coupler 111 with respect to the feature points on the connection surface, and in the case of the subsequent vehicle 102, the arrangement information of the connector 121 on the connection surface. Including the total width and height of the connection surface, the installation direction of the couplers 111 and 121, and the like, it becomes possible to measure position information more accurately.
  • An example of data recorded in the feature point information recording device 128 is shown in FIG. It is desirable to record the vehicle shape data (full height, full width, minimum ground height) of the preceding vehicle 101 and the feature point information regarding the arrangement of the feature points in the feature point information recording device 128 in the format of FIG.
  • These vehicle shape and feature point information may be recorded in advance in the feature point information recording device 128 included in the succeeding vehicle 102, or when the preceding vehicle 101 starts to connect to the succeeding vehicle 102 when starting the connection control. Vehicle feature point information may be sent.
  • step 1020 after the position information measuring device 122 performs measurement of the position information of the feature point in step 1020, in step 1030, the abnormality detection device 126 receives the measurement result and inputs the position information. Check for abnormalities in the measurement.
  • the traveling speed is calculated by differentiating the distance calculated from the difference of the distance information included in the position information measurement result, and the value and the traveling speed output from the vehicle speed sensor are output. The difference from the speed may be a certain value or more.
  • the corresponding vehicle cannot be captured by the position information measuring device 122 (for example, although the preceding vehicle has been captured by the radar until immediately before). Suddenly becomes impossible to capture, or the preceding vehicle cannot be captured even when approaching the connection scheduled time and connection point included in the connection plan information), or the feature point of the vehicle whose detected feature point is planning to connect The case where it does not coincide with the information is cited as an abnormal state.
  • the position information measuring device 122 such as a laser radar can obtain high accuracy in a normal state, but there are cases in which capture is lost or an abnormal value is output due to obstacles such as rain, fog, snow, etc., or failure. Anomaly detection is effective.
  • the abnormality detection device 126 When an abnormality is detected in the measurement of position information in step 1030, the abnormality detection device 126 notifies the safety device 129 that an abnormality has occurred, and in response to this, the safety device 129 performs an abnormality process. To do. Examples of the contents of the abnormality processing include deceleration of the following vehicle 102, stopping, or measuring the position information again by the position information measuring device 122. The content of the abnormality process may be changed depending on the cause of the abnormality and the return status from the abnormality. For example, when the abnormal state of the measured position information is not detected in a short time, the connection control is resumed as a temporary abnormality, and the procedure after step 1020 is performed to measure the position information again. Also good. If it is not a temporary abnormality, such as when the abnormality determination is repeated frequently, it is desirable to decelerate or stop the subsequent vehicle 102 to ensure safety.
  • step 1040 the coupler recognition device 127 detects the position information (distances) of the plurality of feature points on the connection surface of the preceding vehicle 101 extracted in step 1020. Information and angle information) are input, and feature points that match the feature point information recorded in the feature point information recording device 128 are extracted. By geometrically calculating the extracted feature points, the position and inclination of the coupler 111 of the preceding vehicle 101 are specified two-dimensionally or three-dimensionally.
  • the coupler recognition device 127 specifies the position information of the coupler 111 of the preceding vehicle 101 in two dimensions.
  • the following vehicle 102 includes a laser radar (hereinafter referred to as a radar) as the position information measuring device 122, and the reflector 1 is provided at two places on the rear surface of the vehicle, which is the connecting surface. 2 is provided.
  • a radar laser radar
  • the position information measuring device 122 of the following vehicle 102, the connector 111, and the installation positions of the reflectors 1 and 2 and the connectors 111 and 121 of the preceding vehicle 101 are recorded in advance in the feature point information recording device 128.
  • the coupler 111 is arranged at the midpoint of the line segment connecting the two reflectors 1 and 2 arranged horizontally.
  • the connector 111 of the preceding vehicle 101 and the connector 121 of the following vehicle 102 protrude in a direction perpendicular to the connection surface of each vehicle, and the connection points of the connectors 111 and 121 are x, y in the xy coordinates. It is assumed that both can be connected when they are within a certain allowable error range.
  • the radar measurement point is the center point (0, 0) on the xy coordinates
  • a straight line parallel to the connecting surface of the following vehicle 102 is set as the x axis
  • a vertical straight line is set as the y axis.
  • the angle when the reflector 1 of the preceding vehicle 101 is measured by the radar is ⁇ 1
  • the distance is L 1
  • the angle when the reflector 2 is measured is ⁇ 2
  • the distance is L 2 .
  • the xy coordinates of the reflectors 1 and 2 are calculated as follows. Reflector 1: (L 1 cos ⁇ 1 , L 1 sin ⁇ 1 )
  • Reflector 2 (L 2 cos ⁇ 2 , L 2 sin ⁇ 2 )
  • the xy coordinates of the coupler 111 of the preceding vehicle 101 and the inclinations on the xy coordinates of the connecting surfaces of both of the preceding vehicles 101 are calculated by the following equations, respectively.
  • Xy coordinates of the coupling of the preceding vehicle ((L 1 cos ⁇ 1 + L 2 cos ⁇ 2 ) / 2, (L 1 sin ⁇ 1 + L 2 sin ⁇ 2 ) / 2) ...
  • Tilt of connecting surface of preceding vehicle L 1 sin ⁇ 1 -L 2 sin ⁇ 2 / L 1 cos ⁇ 1 -L 2 cos ⁇ 2
  • Tilt of the coupling of the preceding vehicle L 2 cos ⁇ 2 -L 1 cos ⁇ 1 / L 1 sin ⁇ 1 -L 2 sin ⁇ 2
  • the coupler recognition device 127 in FIG. 1 identifies the position of the coupler, the coupling surface, and the inclination of the coupler by measuring the distance to the feature point of the preceding vehicle 102.
  • the calculation in three dimensions is also possible by measuring the distance with respect to at least three feature points.
  • the third feature point does not exist on the straight line connecting the other two points, and is separated as much as possible in the direction perpendicular to the straight line connecting the two points.
  • this point is the third feature point, highly accurate calculation is possible.
  • the position of the coupler 111 is the midpoint between the two reflectors 1 and 2, but if the positional relationship with the feature point is clear, the position of the coupler is determined from the position of the feature point. It is possible to derive.
  • the inclination of the coupler 111 is perpendicular to the inclination of the connection surface, if the relationship with the inclination of the connection surface of each vehicle is clear, the inclination of the connector can be derived from the inclination of the connection surface. There is also a possibility.
  • the security device 129 of the succeeding vehicle 102 starts from the coupling position of the coupler 121 according to the value in step 1050.
  • a travel route for the subsequent vehicle 102 to connect to the preceding vehicle 101 is calculated, and a steering angle and a travel speed for traveling on the travel route are calculated.
  • the starting point is the current location of the following vehicle 102
  • the vector at this starting point is the connector angle of the following vehicle 102
  • the end point (connecting position) is the connector position of the preceding vehicle 101
  • the vector at this end point is the following vehicle.
  • a smooth travel route can be calculated by applying an operation for obtaining a Hermite curve as the connector angle 102.
  • the travel route may be calculated by applying a method such as a Bezier curve or a B-spline curve.
  • the security device 129 calculates the steering angle so as to trace the travel route thus calculated.
  • an optimum speed is set according to the position of the coupler of the preceding vehicle 101, and for example, the speed is The traveling speed pattern of the following vehicle 102 is calculated so as to decelerate to 3 km or less.
  • the travel route obtained in step 1050 is an entry prohibition area where the following vehicle 102 should not enter (for example, an area where both connection surfaces interfere with each other before the completion of connection, and there is another vehicle. Or the range where obstacles such as walls exist).
  • the entry prohibition area may be recorded in advance as information related to the travel route, or may be specified in real time when the vehicle 102 is provided with a sensor that detects a nearby obstacle in the subsequent vehicle 102. Also, based on the operation plan information of other vehicles at the yard, etc., when the following vehicle 102 travels, it is checked whether there are other vehicles in the vicinity, and if there are, the periphery is recognized as the range of the entry prohibition area. Also good. Furthermore, a position that avoids the entry prohibition range may be set as a waypoint until reaching the connection position, and a travel route that travels through this waypoint may be calculated.
  • the security device 129 determines in Step 1061 that the connection with the preceding vehicle 101 is impossible and ends the connection control. As a process after determining that the connection is not possible, for example, the following vehicle 102 is decelerated, stopped, a travel route is changed, a connection plan is changed, or a notification that the driver of the subsequent vehicle 102 or a preceding vehicle cannot be connected is performed.
  • the security device 129 determines whether the steering angle and travel speed pattern calculated in step 1050 are speed controlled in step 1070. Output to the device 124 and the steering control device 124, respectively, to control the traveling of the following vehicle 102. It should be noted that when controlling the steering angle and the traveling speed, it may be a control for automatically driving the subsequent vehicle 102 or a control for assisting the driver of the subsequent vehicle 102.
  • Step 1070 When the control of the steering angle and the traveling speed of the following vehicle 102 is executed in Step 1070, the security device 129 of the following vehicle 102 confirms whether or not the connection with the preceding vehicle 101 is completed at regular time intervals in Step 1090. If the connection has not been completed after a certain period of time, the process returns to step order 1020 and the processes up to step 1070 are repeated until the connection is completed or an abnormality is detected in step 1030 or connection is determined to be impossible in step 1061. repeat.
  • step 1080 When the connection between the preceding vehicle 101 and the succeeding vehicle 102 is completed in step 1080, the connection control is terminated in step 1090, and the two-car train operation of the preceding vehicle 101 and the succeeding vehicle 102 is started.
  • the following vehicle 102 can perform traveling control for connection with the preceding vehicle 101, and has a function of detecting abnormality during measurement and determining the appropriateness of the traveling route.
  • the position information of the coupler 111 of the preceding vehicle 101 using the position information measuring device 122 and controlling the speed according to the inter-vehicle distance, it becomes possible to connect the vehicles safely and in a short time.
  • the position information of the feature point is measured based on the distance and the angle with the feature point obtained by using one position information measuring device.
  • the position information measuring device 122 used in the first embodiment measures an incorrect angle
  • the first embodiment may not be able to detect an abnormality. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, by using at least two radars 1 and 2 as the position information measuring device, the measurement information of the angle of the feature point is unnecessary.
  • the second embodiment parts different from the first embodiment will be described, and the other parts are assumed to have the same configuration as the first embodiment.
  • an example in which two laser radars having a scanning function are used as an example of the radar 1 and the radar 2 as the position information measuring device is not limited to the use of the laser radar.
  • any device capable of accurately measuring the distance to the feature point may be used.
  • an ultrasonic distance sensor, a camera, an infrared distance sensor, a device that measures a distance based on a communication delay time between vehicles, or a combination thereof can be applied.
  • a position information measurement procedure (procedure 1020 in the first embodiment) by the position information measuring apparatus in the second embodiment will be described.
  • the succeeding vehicle 101 includes two radars (radar 1 and radar 2) as position information measuring devices
  • the preceding vehicle 102 includes reflectors 1 and 2 at two locations on the rear surface of the vehicle, which is a connecting surface.
  • This configuration is shown in FIG. It is assumed that the installation positions of the radars 1 and 2 of the following vehicle 102 and the reflectors 1 and 2 and the coupler 111 of the preceding vehicle 102 are recorded in advance in the feature point information recording device 128.
  • the measurement point of the radar 1 installed on the left side of the succeeding vehicle shown in FIG. 5 is the center point (0, 0) on the xy coordinates, and the direction parallel to the connecting surface of the succeeding vehicle 102 is the y axis, The direction perpendicular to the connecting surface of the following vehicle 102 is taken as the x-axis.
  • the distance when the radar 1 measures the reflector 1 of the preceding vehicle 101 is L 11
  • the distance when the reflector 2 is measured is L 12
  • the distance when the reflector 2 of the preceding vehicle 101 is measured by the radar 2 of FIG. 5 is set as L 21
  • the distance when the reflector 2 is measured is set as L 22 .
  • the coordinates of the radar 1 are (0, 0) and the coordinates of the radar 2 are (r, 0).
  • the distance from the reflector 1 measured by the radar 1 is L 11
  • the distance from the reflector 2 is L 12
  • the distance from the reflector 1 measured by the radar 2 is L 21
  • the distance from the reflector 2 is L 22. far.
  • the installation interval between the two radars is set to r.
  • Yen 12: x 2 + y 2 L 12 2 (Equation 5)
  • Circle 22: (xr) 2 + y 2 L 22 2 (7)
  • each reflector is the intersection of circle 11 and circle 21, and reflector 2 is the intersection of circle 12 and circle 22, the xy coordinates of each reflector are derived from equations 4 to 7 with radar 1 as the origin as follows.
  • Reflector 2 ((L 12 2 -L 22 2 + r 2 ) / 2r, ⁇ (L 12 2- (L 12 2 -L 22 2 + r 2 ) 2 / 4r 2 ))
  • r is information relating to the radar installation position recorded in the feature point information recording device 128, and L 11 , L 12 , L 21 , and L 22 are distance measurement information by the radar. Therefore, as described in the above equations, by using two radars, each reflector 1 can be obtained by using only distance information without using angle information measured by each radar 1 and 2. 2 position information can be calculated and measured. Since the installation positions of the reflectors 1 and 2 and the coupler 111 of the preceding vehicle 101 are recorded in advance in the feature point information recording device 128, as in the first embodiment, the installation positions of the reflectors 1 and 2 are preceded. Position information of the coupler 111 of the vehicle 101 is derived.
  • the distance of the feature point of the preceding vehicle is measured using the two position information measuring devices, so that the position of the coupler of the preceding vehicle can be obtained even if the angle information where the feature point exists is not measured.
  • the inclination of the connecting surface and the coupler is specified. Since the measurement of the angle information becomes unnecessary, it is possible to apply a measuring device such as an ultrasonic sensor that is difficult to measure the angle in nature. In addition, even when the measurement direction of the measurement device installed in the vehicle is shifted due to vibration or the like, it is possible to calculate the coordinates of the feature points without error.
  • the angle is also measured, and the feature point coordinate information calculated using the distance and the angle is calculated using only the distance information.
  • An abnormality of the radars 1 and 2 may be detected by comparing the coordinate information.
  • a three-dimensional calculation can be performed by measuring distances to at least three feature points.
  • Example 3 In the first and second embodiments, it is assumed that the preceding vehicle 101 is stopped and the subsequent vehicle 102 travels and connects while being steered. However, in the third embodiment, only the subsequent vehicle 102 travels. Instead, it shows connection control when the preceding vehicle 102 also travels, or when the couplers 111 and 121 of the preceding vehicle 101 and the following vehicle 102 adjust the connection position. In the third embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described, and the other parts are the same as those in the first and second embodiments, and the connection positions of the couplers 111 and 121 are adjusted. It is assumed that the same steering control and speed control as those in the first and second embodiments are performed until reaching a region where connection is possible.
  • FIG. 6 shows a configuration diagram of the vehicle system of the present embodiment.
  • the difference from FIG. 1, which is the configuration diagram of the first embodiment, is that the communication means 103, the preceding vehicle coupler control device 110, the safety device 119, the speed control device 113, the steering control device 114, and the following vehicle coupler control.
  • the device 120 is added.
  • the coupler control device 120 is a device that changes the direction of the coupler 111 without moving the preceding vehicle 101. That is, an actuator for changing the direction of the coupler 111 is provided at the rear part of the coupler 111, and the actuator is operated by an instruction from the coupler controller 110 to change the direction of the coupler 111.
  • processing flow related to connection control of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the processing flow of the present embodiment is characterized by steps 2050 and 2070 as compared to the processing flows of the first and second embodiments, and the other steps perform the same processing. Now, these steps will be mainly described.
  • the security device 129 of the following vehicle 102 determines the following vehicle in accordance with the value in step 2050.
  • the travel route for 102 to connect to the preceding vehicle 101 is calculated, and the steering angle, travel speed, and coupler angle of the preceding vehicle 101 and the subsequent vehicle 102 for traveling along the travel route are calculated.
  • the starting point is the current location of the succeeding vehicle 102
  • the vector at this starting point is the connector angle of the following vehicle 102
  • the end point (connecting position) is the connector position of the preceding vehicle 101.
  • a smooth travel route can be calculated by applying a calculation for obtaining a Hermite curve with the vector of When setting the parameters (start point / end point position, vector) of the curve, the calculation may be performed by changing the coupler angle and the position of the preceding vehicle 101.
  • the change range of the coupler angle is within the angle range of the couplers 111 and 121 that can be controlled by the coupler control devices 110 and 120.
  • the control information of the couplers 111 and 121 and the travel control information of the preceding vehicle 101 and the following vehicle 102 are used in the subsequent processing.
  • the The steering angle is calculated so as to trace the travel route thus calculated.
  • step 2070 the steering angle, travel speed, and connection calculated in step 2050 are calculated.
  • the angle is input to the speed control devices 113 and 123, the steering control devices 114 and 124, and the coupler control devices 110 and 120 of the preceding vehicle 101 and the following vehicle 102 to control the preceding vehicle and the following vehicle.
  • the succeeding vehicle 102 sends control information to the preceding vehicle 101 via the communication means.
  • the control may be a control for automatically driving the succeeding vehicle 102 or a control for assisting the driver of the succeeding vehicle 102.
  • the following vehicle 102 can perform traveling control for coupling with the preceding vehicle 101 through a smoother traveling route. Even when the travel route cannot be calculated, it is possible to calculate an appropriate travel route by moving the preceding vehicle 101 or changing the angles of the couplers 111 and 121.
  • an example is shown in which the following vehicle approaches and controls the preceding vehicle that has stopped, but in the third embodiment, the preceding vehicle 101 and the following vehicle 102 are both connected while traveling. May be.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

　先行車両（１０１）と後続車両（１０２）の連結器（１１１、１２１）を連結する際、後続車両（１０２）の特徴点情報記録装置（１２８）には、予め先行車両（１０２）の連結面における２点以上の特徴点の位置情報と、連結器（１１１）の配置情報が記録されている。後続車両（１０２）に搭載された位置情報測定装置（１２２）は、特徴点のそれぞれを特定してその位置情報を測定し、この位置情報と、特徴点に対する連結器（１１１）の配置情報に基づいて、連結器（１２１）に対する連結器（１２１）の位置を特定する。後続車両（１０２）の保安装置（１２９）は、両連結器（１１１、１２１）が連結するまでの走行経路及び速度を導出し、操舵制御装置（１２４）、速度制御装置（１２３）を制御して、両連結器を安全かつ円滑に連結する。また、車両側で連結制御が完結するため、路面設備が不要となる。

Description

車両連結制御システム
　本発明は、車両の連結制御を行うための車両連結制御システムに関する。
　本技術分野の背景技術として、特開２０１１－２５４６６６号公報（特許文献１）がある。
　この公報には、停止している先行車両へ後続車両が連結制御を行う際に、ミリ波無線伝送装置及び連結支援装置で算出される残走距離によって速度パターンを算出し、連結を行う方法が記載されている。停止している先行車両に対して後続車両が連結するための走行制御を行うため、ミリ波無線伝送装置から得られた残走距離に基づいて、連結支援装置が走行パターンを決定し、列車の走行速度を制御する技術が示されている。
　また別の背景技術として、前方障害物や前方の道路状況等を各種センサにより認識し、自動運転する技術の開発が進められている。例えば特開平１０－１６２２８２号公報（特許文献２）では、一定間隔で経路マーカとしての磁気ネイルが埋め込まれた自動走行用道路上を、磁気センサを車上に備えた車両が磁気情報源を検出しながら速度制御、操舵制御を行う自動走行に関する技術が示されている。
特開２０１１－２５４６６６号公報 特開平１０－１６２２８２号公報
　特許文献１に記載された技術では、車両が線路上を前後に走行することを前提としている。したがって、車両の横方向への移動は線路により物理的に制限されていることから、車両接触時に車両位置が横方向にずれて連結に失敗する可能性は低い。このため、車両の前後移動における走行速度のみを制御対象としている。
　一方、例えば、複数のバス車両を連結器で連結させて走行を行う交通システムのように、線路のような物理的な誘導路を備えていない交通システムでは、横方向への移動に対する物理的制限が少ないため、車両の前後移動における走行速度の制御に加え、走行方向の制御（操舵制御）を行う別の手段が必要となる。
　一方、特許文献２に記載された技術では、特許文献１で想定するような物理的な誘導路を前提とせず、磁気ネイルを利用した操舵制御が可能である。しかし、連結器の機械的な制約上、車両を安全に連結するには車両同士の相対的な横方向のずれを数ｃｍ以下にしないと、正常な連結が不可能となるため、この技術を車両間の連結制御システムとして適用するためには、車両間で正確な位置情報を交換する必要があり、車上磁気センサの高精度化や磁気ネイル設置間隔の短縮が必要となり、交通インフラを含め、システムの設置コストが高騰する可能性がある。
　上記課題を解決するために、本発明は例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の車両連結制御システムは、第一の連結器を備えた第一の車両と、前記第一の車両と連結する第二の連結器及び位置情報測定装置を備えた第二の車両と、からなる車両連結制御システムにおいて、前記第二の車両には、予め前記第一の車両の連結面における少なくとも２点の特徴点の位置情報と、当該特徴点に対する前記第一の連結器の配置情報が記録されており、前記位置情報測定装置が前記特徴点のそれぞれを特定してその位置情報を測定し、前記位置情報測定装置により測定した前記特徴点の位置情報、及び、前記特徴点に対する前記第一の連結器の配置情報に基づいて、前記第二の連結器に対する前記第一の連結器の位置を特定して、前記第一の車両と前記第二の車両の少なくともいずれかの車両において、両連結器が連結するまでの走行経路及び速度を導出し、導出した前記走行経路及び速度に基づいて、当該車両の操舵、車速、制動装置を制御することにより、両連結器を連結するようにした。
　本発明は上記のように構成したから、物理的な誘導路が存在しない環境において、２つの連結器が連結するまでの走行経路及び速度を車両側で導出し、車両連結を安全かつ円滑に行うことができる。しかも、車上磁気センサ等の路面設備を必要とせず、低コストの車両連結制御システムを構築することが可能となる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、実施例１における装置構成を示した図である。 図２は、実施例１における車両連結処理を説明するフローチャートの例である。 図３は、実施例１における特徴点の位置情報測定に関わる装置構成の具体例を示した図である。 図４は、実施例１における特徴点情報記録装置へ記録するデータの例である。 図５は、実施例２における特徴点の距離測定に関わる装置構成の具体例を示した図である。 図６は、実施例３における装置構成を示した図である。 図７は、実施例３における車両連結処理を説明するフローチャートの例である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
　本実施例では、別々の編成として走行する編成車両が、連結器によって連結され、１つの編成として走行するための連結制御を行う車両システムについて説明する。
　本実施例の車両システムの構成図を図１に示す。停止している先行車両１０１に対して接近する後続車両１０２が、先行車両１０１と連結する連結制御を行う。本実施例では、編成車両の例として、先行車両１０１と後続車両１０２の２両編成を例に説明するが、本発明は２両編成の列車に限定されるものではなく、３両以上の車両から構成される編成車両にも適用可能である。このことは他の実施例でも同様である。
　先行車両１０１は、背面に連結器１１１（第一の連結器）を有する。また後続車両１０２は、前面に連結器１２１（第二の連結器）、位置情報測定装置１２２を備え、連結を行うための速度制御装置１２３及び操舵制御装置１２４、さらに、車速センサ１２５、異常検知装置１２６、連結器認識装置１２７、特徴点情報記録装置１２８、及び、これらを統括する保安装置１２９を有する。
　本実施例の連結制御に関する処理フローを図２に示す。なお、本実施例では連結制御の例として、図２の処理フローを全て後続車両１０２が実施する例を説明するが、本発明は後続車両１０２が処理するものに限定されるものではなく、図１の後続車両１０２が備える各装置を先行車両に備え、先行車両１０１が後退することで後続車両１０２を連結する場合にも、図２の処理フローを適用することができる。このことは他の実施例でも同様である。
　まず、ステップ１０１０で、後続車両１０２の保安装置１２９は、先行車両１０１との連結制御を開始する。連結制御を開始する際、例えば特定位置を通過した後続車両１０２に対して任意の情報を伝送する伝送装置を走行路上に設置しておき、その伝送装置から連結制御開始を指示する情報を、後続車両１０２の保安装置１２９が受信することで、連結制御開始のトリガとすることができる。
　また、先行車両１０１と後続車両１０２の間で通信する手段を設け、先行車両１０１から後続車両１０２に対して連結制御開始を指示する情報を保安装置１２９が受信することで連結制御開始のトリガとしてもよい。
　さらに、後続車両１０２が先行車両１０１との連結地点、及び連結予定時刻を含む連結計画情報を保持しておき、自車両の現在地点が連結地点に近づいたことを検知して、これを連結制御開始のトリガとしたり、後続車両１０２の位置情報測定装置１２２が走行方向前方に存在する先行車両１０１や、特定の標識等との距離を測定し、その距離が一定値以下となることを検知し、これを連結制御開始のトリガとする等、様々な手段が含まれる。
　ステップ１０１０により連結制御を開始したら、ステップ１０２０で後続車両１０２は位置情報測定装置１２２を用いて、位置情報測定装置１２２を基点とし、先行車両１０１の連結面における少なくとも２箇所以上の特徴点との距離及び角度からなる位置情報を測定する。なお、位置情報測定装置１２２を原点とした座標系において、特徴点までの距離と角度により定まるベクトルを特徴点の位置情報と定義する。
　位置情報測定装置１２２が測定できる範囲は前方１点だけでなく、広角範囲の複数箇所の距離及び角度を測定できることが機能を備えたものが好適であり、例えばスキャンと呼ばれる、所定角度範囲の走査機能をもったレーザレーダを使用し、距離情報と角度情報の双方個別に取得できるものが望ましい。
　本実施例では、以下、位置情報測定装置１２２として、スキャン機能を備えたレーザレーダを使用した例を説明するが、本発明はレーザレーダの利用に限定されるものではなく、例えば、超音波距離センサ、ステレオカメラ、赤外線距離センサ、もしくは車両間の通信遅延時間に基づいて距離を測定する装置等も適用可能である。
　ここで、連結面とは、連結器が備えられている車両前後方向の端面を意味し、本実施例では先行車両１０１の場合は車両背面、後続車両１０２の場合は車両前面が連結面となる。
　先行車両１０１の連結面における特徴点とは、その連結面内において、後続車両１０２に搭載されたレーザレーダや、その他の位置情報測定装置が特定可能な箇所である。例えば、連結面の端部、特徴的な凹凸がある箇所、特徴的な反射を行うリフレクタなどの特殊な反射素材の設置箇所などが該当し、この配置情報を特徴点情報記録装置１２８に記録する。このとき、位置情報測定装置が特徴点を特定できるように、例えば連結面に異なる反射率の反射素材を複数設置しても良いし、バーコードのように、複数個の反射素材を特定のパターンで並べて設置しても良い。異なる反射率の反射素材を使用する場合、配置情報と併せて反射率情報を記録することにより、位置情報測定装置は特徴点の抽出が可能になる。
　なお、位置情報測定装置１２２として、ステレオカメラを用いる場合には、先行車両１０１の連結面における特徴的な形状や色彩を特徴点として予め定めておき、画像処理によりこの特徴点を抽出し、その位置情報を測定するようにすればよい。
　車両形状に関する情報として、先行車両１０１の場合、少なくともその連結面における特徴点に対する連結器１１１の配置情報、後続車両１０２の場合、その連結面における連結器１２１の配置情報を含み、さらに、各車両の連結面の全幅、全高、連結器１１１、１２１の設置方向等を含むことにより、より正確な位置情報の測定が可能になる。
　特徴点情報記録装置１２８へ記録するデータの例を図４に示す。先行車両１０１の車両形状データ（全高、全幅、最低地上高）、及び特徴点の配置に関する特徴点情報は、図４の形式で、特徴点情報記録装置１２８へ記録しておくことが望ましい。これらの車両形状及び特徴点情報は、事前に後続車両１０２が備える特徴点情報記録装置１２８へ記録しておいてもよいし、連結制御を開始する際に、先行車両１０１が後続車両１０２へ自車両の特徴点情報を送付してもよい。
　次に、ステップ１０２０により、後続車両１０２は、位置情報測定装置１２２が特徴点の位置情報の測定を実施した後、ステップ１０３０で、異常検知装置１２６が、その測定結果を入力とし、位置情報の測定に異常が存在しないか確認する。
　異常検知装置１２６により異常とみなされる場合として、例えば位置情報測定結果に含まれる距離情報の差分より算出される距離を微分することで走行速度を算出し、その値と車速センサより出力される走行速度との差が一定値以上となる場合がある。
　また、先行車両１０１が近傍に存在しているはずであるにもかかわらず、位置情報測定装置１２２で該当する車両が捕捉できない場合（例えば、直前まで先行車両をレーダで捕捉していたにもかかわらず突然捕捉できなくなった場合や、連結計画情報に含まれる連結予定時刻及び連結地点に近づいても先行車両が捕捉できない場合など）、もしくは検知した特徴点が連結を計画している車両の特徴点情報と一致しない場合等が異常状態として挙げられる。レーザレーダ等の位置情報測定装置１２２は、正常時には高い精度が得られるが、雨、霧、雪などの障害物や、故障により、捕捉を失ったり、異常値を出力するケースがあるため、上記の異常検知は有効である。
　ステップ１０３０により位置情報の測定に異常が検知された場合、異常検知装置１２６は、保安装置１２９へ異常が発生したことを通知し、これを受け、ステップ１０３１で、保安装置１２９が異常処理を実施する。異常処理の内容としては、例えば、後続車両１０２の減速、停車、もしくは位置情報測定装置１２２により位置情報を再度測定することなどが挙げられる。異常処理の内容は、異常が発生した要因、異常からの復帰状況によって変更してもよい。例えば、測定された位置情報の異常状態が短時間で検知されなくなった場合、一時的な異常として連結制御を再開し、位置情報の測定を再度実施するため、ステップ１０２０以降の手順を実施してもよい。異常判定が頻繁に繰り返される等、一時的な異常ではない場合、安全性を確保するため後続車両１０２の減速、もしくは停車することが望ましい。
　ステップ１０３０により、位置情報の測定に異常が検知されない場合、ステップ１０４０に移行し、連結器認識装置１２７が、ステップ１０２０で抽出された先行車両１０１の連結面における複数の特徴点の位置情報（距離情報及び角度情報）を入力とし、特徴点情報記録装置１２８に記録している特徴点情報と一致する特徴点を抽出する。抽出した特徴点を幾何学演算することで、先行車両１０１の連結器１１１の位置及び傾きを２次元上もしくは３次元上で特定する。
　以下、ステップ１０４０における処理を具体的に説明するため、連結器認識装置１２７が先行車両１０１の連結器１１１の位置情報を２次元上で特定する際の演算内容を示す。以下では例として、図３に示すように、後続車両１０２が位置情報測定装置１２２としてレーザレーダ（以下、レーダと呼ぶ）を備え、先行車両１０１が連結面である車両背面の２箇所にリフレクタ１、２を備えているものとする。
　後続車両１０２の位置情報測定装置１２２、連結器１１１、そして、先行車両１０１のリフレクタ１、２や各連結器１１１、１２１の設置位置は、特徴点情報記録装置１２８へ事前に記録しているものとする。ここでは簡単のため、水平に配置された２つのリフレクタ１、２を結ぶ線分の中点に、連結器１１１が配置されているものとする。また、先行車両１０１の連結器１１１及び後続車両１０２の連結器１２１は、各車両の連結面に対し垂直方向に突出しており、連結器１１１、１２１の各連結点がｘｙ座標において、ｘ、ｙともに一定の許容誤差範囲にある場合に連結可能な構成であるものとする。
　ここで、図３において、レーダの測定地点をｘｙ座標上の中心点（０，０）とし、後続車両１０２の連結面と平行な直線をｘ軸、垂直な直線をｙ軸とおく。そして、レーダにより先行車両１０１のリフレクタ１を測定した際の角度をθ１、距離をＬ１、同様に、リフレクタ２を測定した際の角度をθ２、距離をＬ２とする。
　このとき、各リフレクタ１、２のｘｙ座標は、それぞれ次のように算出される。
　リフレクタ１：(L1cosθ1,L1sinθ1)
　リフレクタ２：(L2cosθ2,L2sinθ2)
　この関係から、先行車両１０１の連結器１１１のｘｙ座標、先行車１０１両の連結面のｘｙ座標上の傾きは、それぞれ、次の式により算出される。
　先行車両の連結器のｘｙ座標：
　((L1cosθ1+L2cosθ2)/2,(L1sinθ1+L2sinθ2)/2)・・・・・・・（式１）
　先行車両の連結面の傾き：
　L1sinθ1-L2sinθ2/L1cosθ1-L2cosθ2・・・・・・・・・・・・（式２）
　先行車両の連結器の傾き：
　L2cosθ2-L1cosθ1/L1sinθ1-L2sinθ2・・・・・・・・・・・・（式３）
　なお、例えば、連結器１１１の連結点が、リフレクタ１、２の中点から垂直方向に所定の距離だけ後方に突出しているような場合には、式１のｘ座標、ｙ座標に突出分に相当する補正値を加算する。
　以上示したとおり、先行車両１０２の特徴点に対する距離測定を行うことにより、図１における連結器認識装置１２７が、連結器の位置、連結面及び連結器の傾きを特定する。
　なお、上記ではｘｙ座標における２次元での演算を行う例を示したが、少なくとも３箇所の特徴点に対する距離測定を行うことにより、３次元での演算も可能である。このように３次元での位置、傾きを特定することにより、連結器１２１の連結位置を上下方向に調整可能とすることで、坂など高低差のある場所でも連結制御が可能となる。
　その際、３次元的に連結面を把握するため、３箇所目の特徴点は他の２点を結ぶ直線上に存在しないことが必要となり、その２点を結ぶ直線と垂直な方向へできるだけ離れた点を３箇所目の特徴点とすることで精度の高い演算が可能となる。
　また、上記の演算例では連結器１１１の位置を２つのリフレクタ１、２の中点としたが、特徴点との位置関係が明らかな場所であれば、特徴点の位置より連結器の位置を導出することが可能である。さらに、連結器１１１の傾きは連結面の傾きと垂直であるとしたが、各車両の連結面の傾きとの関係が明らかであれば、連結面の傾きより連結器の傾きを導出することが可能もある。
　このようにステップ１０４０により先行車両１０１の連結器位置及び連結面の傾きを特定したら、後続車両１０２の保安装置１２９は、ステップ１０５０で、その値に応じて、連結器１２１の連結位置を起点として、後続車両１０２が先行車両１０１へ連結するための走行経路を算出し、その走行経路を走行するための操舵角及び走行速度を演算する。
　このとき、例えば、始点を後続車両１０２の現在地、この始点でのベクトルを後続車両１０２の連結器角度とし、終点（連結位置）を先行車両１０１の連結器位置、この終点でのベクトルを後続車両１０２の連結器角度として、エルミート曲線を求める演算を適用することで滑らかな走行経路が算出できる。同様に、ベジェ曲線、Ｂスプライン曲線といった手法を適用して走行経路を算出してもよい。保安装置１２９は、このようして算出された走行経路をトレースするように操舵角を算出する。また、連結に要する時間を可能な限り短縮するとともに、連結時に発生する衝撃を最小限に緩和するため、先行車両１０１の連結器の位置に応じて最適速度を設定し、連結時に、例えば、時速３ｋｍ以下に減速するよう、後続車両１０２の走行速度パターンを算出する。
　次に、ステップ１０６０で、ステップ１０５０で求めた走行経路が、後続車両１０２が進入してはいけない進入禁止領域（例えば、連結完了以前に、双方の連結面が互いに干渉する領域、他車両が存在している範囲、壁などの障害物が存在する範囲、など）を含んでいないか否かを確認する。なお、進入禁止領域は、事前に走行経路に関する情報として記録しておいてもよいし、後続車両１０２に周辺の障害物を検知するセンサを備えて、走行時にリアルタイムに特定してもよい。
　また、操車場等における他車両の運行計画情報に基づいて、後続車両１０２の走行時、周辺に他車両が存在しないか確認し、存在する場合はその周辺を進入禁止領域の範囲と認識してもよい。さらに、進入禁止範囲を避けた位置を、連結位置に到るまでの経由点として設定し、この経由点を通って走行する走行経路を算出してもよい。
　ステップ１０６０により侵入禁止範囲内を走行する経路以外存在しないことを確認した場合、保安装置１２９は、ステップ１０６１で、先行車両１０１との連結は不可と判断し、連結制御を終了する。連結不可と判断した後の処理としては、例えば後続車両１０２の減速、停車、走行経路の変更、連結計画の変更、もしくは後続車両１０２のドライバや先行車両へ連結不可とする通知を行う。
　一方、ステップ１０６０により、侵入してはいけない範囲を含まない走行経路が算出されたことを確認したら、保安装置１２９は、ステップ１０７０で、ステップ１０５０で算出した操舵角及び走行速度パターンを、速度制御装置１２４及び操舵制御装置１２４にそれぞれ出力し、後続車両１０２の走行を制御する。なお、操舵角及び走行速度を制御する際、後続車両１０２を自動走行させるための制御としてもよいし、後続車両１０２のドライバを支援するための制御としてもよい。
　ステップ１０７０により後続車両１０２の操舵角及び走行速度の制御を実行したら、後続車両１０２の保安装置１２９は、ステップ１０９０で、一定時間ごとに先行車両１０１との連結が完了したかどうかを確認する。一定時間経過し、連結が完了していない場合、ステップ順１０２０に戻り、ステップ１０７０までの処理を繰り返し実施し、連結完了もしくは、ステップ１０３０で異常検知もしくはステップ１０６１で連結不可と判断されるまで処理を繰り返す。
　処理を繰り返す際、特徴点抽出、走行経路算出、操舵角算出、走行速度算出を繰り返し実施し、車両移動及び周辺環境の変化に応じて後続車両の走行を制御することが安全を確保する上で好適である。
　なお、車両の連結を確認する方法としては、例えば、先行車両１０１の連結器１１１と後続車両１０２の連結器１２１が、ともに連結面に対し直交して設けられている場合、両者の傾きが一致しており、かつ、レーダにより測定された車間距離が一定値以下となった場合に、車両が接触しているとみなし、車両連結が完了したと判断してもよい。また、鉄道車両などにみられるように、車両連結時に電気連結や空気管連結を行うことが可能な車両においては、後続車両１０２が、先行車両１０１からの電気信号の検知した場合、もしくは空気圧変動を検知することで、車両連結が完了したと判断してもよい。
　ステップ１０８０により先行車両１０１と後続車両１０２の連結が完了したら、ステップ１０９０で連結制御を終了し、先行車両１０１と後続車両１０２との２両編成による運行を開始する。
　上述した実施例１により、後続車両１０２は先行車両１０１と連結するための走行制御が可能であり、測定時の異常検知、及び走行経路の適切さを判断する機能をも備えている。位置情報測定装置１２２を用いて先行車両１０１の連結器１１１の位置情報を特定しつつ、車間距離に応じて速度制御することにより、安全かつ短時間に車両を連結することが可能となる。
［実施例２］
　実施例１では、位置情報測定装置１台を使用して得られた特徴点との距離、角度に基づいて、特徴点の位置情報を測定している。しかし、実施例１で使用する位置情報測定装置１２２が誤った角度を測定した場合、実施例１では異常を検知できない可能性がある。
　そこで、実施例２では図５に示すように、位置情報測定装置として、少なくとも２台のレーダ１、レーダ２を使用する構成とすることにより、特徴点の角度の測定情報を不要とする。
　実施例２では、実施例１と異なる部分について説明し、他の部分は実施例１と同様の構成であるものとする。本実施例でも、位置情報測定装置としてのレーダ１、レーダ２の例として、スキャン機能を備えたレーザレーダを２台使用する例を説明するが、レーザレーダの利用に限定されるものではなく、要は、特徴点までの距離を正確に測定できるものであればよい。例えば超音波距離センサ、カメラ、赤外線距離センサ、もしくは車両間の通信遅延時間を元に距離を測定する装置や、これらの組み合わせによっても適用可能である。
　実施例２における位置情報測定装置による位置情報測定手順（実施例１における手順１０２０）を説明する。以下の例では、後続車両１０１は位置情報測定装置としてレーダを２台（レーダ１、レーダ２）備え、先行車両１０２は連結面である車両背面の２箇所にリフレクタ１、２を備えているものとする。本構成を図５に示す。後続車両１０２のレーダ１、２及び先行車両１０２のリフレクタ１、２や連結器１１１の設置位置は、特徴点情報記録装置１２８へ事前に記録しているものとする。
　ここで、図５に示す後続車両左側に設置しているレーダ１での測定地点をｘｙ座標上の中心点（０，０）とし、後続車両１０２の連結面と平行となる方向をｙ軸、後続車両１０２の連結面と垂直の方向をｘ軸とする。レーダ１で先行車両１０１のリフレクタ１を測定した際の距離をＬ１１、リフレクタ２を測定した際の距離をＬ１２とする。また、図５のレーダ２で先行車両１０１のリフレクタ２を測定した際の距離をＬ２１、リフレクタ２を測定した際の距離をＬ２２とおく。
　ここで、レーダ１の座標を（０，０）、レーダ２の座標を（ｒ，０）とおく。次に、レーダ１で測定したリフレクタ１との距離をＬ１１、リフレクタ２との距離をＬ１２とおき、レーダ２で測定したリフレクタ１との距離をＬ２１、リフレクタ２との距離をＬ２２とおく。また、レーダ２台の設置間隔をｒとおく。レーダ１を中心とする半径Ｌ１１の円１１及び半径Ｌ１２の円１２は、下記式で表される。
　円１１：x2+y2=L11 2・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式４）
　円１２：x2+y2=L12 2・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式５）
　同様に、レーダ２を中心とする半径Ｌ２１の円２１及び半径Ｌ２２の円２２は、下記式で表される。
　円２１：(x-r)2+y2=L21 2・・・・・・・・・・・・・・・・（式６）
　円２２：(x-r)2+y2=L22 2・・・・・・・・・・・・・・・・（式７）
　リフレクタ１は円１１と円２１の交点、リフレクタ２は円１２と円２２の交点となるため、式４～式７より、各リフレクタのｘｙ座標はレーダ１を原点として、次のように導出される。
　レーダ１：(0,0)
　レーダ２：(r,0)
　リフレクタ１：((L11 2-L21 2+r2)/2r,√(L11 2-(L11 2-L21 2+r2)2/4r2))
　リフレクタ２：((L12 2-L22 2+r2)/2r,√(L12 2-(L12 2-L22 2+r2)2/4r2))
　前述のとおり、ｒは特徴点情報記録装置１２８に記録されているレーダの設置位置に関する情報であり、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２はレーダによる距離測定情報である。よって上記各式に記載したように、レーダ２台を使用する構成とすることで、各レーダ１、２により測定された角度情報を使用せず、距離情報のみを使用することで、各リフレクタ１、２の位置情報を算出し計測することが可能となる。なお、先行車両１０１のリフレクタ１、２や連結器１１１の設置位置は、特徴点情報記録装置１２８へ事前に記録しているため、実施例１と同様に、リフレクタ１、２の設置位置より先行車両１０１の連結器１１１の位置情報が導出される。
　上述した実施例２により、位置情報測定装置２台を用いて先行車両の特徴点に対する距離測定を行うことにより、特徴点が存在する角度情報が測定されなくても、先行車両の連結器の位置、連結面及び連結器の傾きが特定される。角度情報の測定が不要となることにより、超音波センサなど、角度の測定が性質上困難な測定装置を適用することが可能となる。また、振動等により車両に設置した測定装置の測定方向がずれている場合でも、誤ることなく特徴点の座標を算出することが可能となる。
　さらに、レーダ１、２として、スキャン機能を備えたレーザレーダを用いた場合、角度も測定しておき、距離と角度を用いて算出した特徴点の座標情報と、距離情報のみを用いて算出した座標情報とを比較することで、レーダ１、２の異常を検知するようにしてもよい。なお、上記ではｘｙ座標における２次元での演算を行う例を示したが、実施例１と同様、少なくとも３箇所の特徴点に対する距離測定を行うことにより、３次元での演算も可能である。
［実施例３］
　実施例１及び実施例２では、先行車両１０１は停止しており、後続車両１０２が操舵しながら走行して連結することを前提としたが、実施例３では、後続車両１０２のみが走行するのではなく、先行車両１０２も走行する場合、もしくは先行車両１０１及び後続車両１０２の連結器１１１、１２１が、連結位置を調整する場合の連結制御を示す。
　実施例３では、実施例１及び実施例２と異なる部分について説明し、他の部分は実施例１及び実施例２と同様の構成であり、連結器１１１、１２１の連結位置を調整することで、連結が可能となる領域に到るまでは、実施例１、２と同様の操舵制御、速度制御が行われるものとするものとする。
　本実施例の車両システムの構成図を図６に示す。実施例１の構成図である図１と異なる点は、通信手段１０３、先行車両の連結器制御装置１１０、保安装置１１９、速度制御装置１１３、操舵制御装置１１４、及び、後続車両の連結器制御装置１２０が追加された点である。
　連結器制御装置１２０は、先行車両１０１を動かさずに連結器１１１の方向を変更する装置である。すなわち、連結器１１１の後部に連結器１１１の方向を変更するためのアクチュエータを備え、連結器制御装置１１０の指示によりアクチュエータを動作させ、連結器１１１の方向を変更するものとする。
　本実施例の連結制御に関する処理フローを図７を用いて説明する。ただし、本実施例の処理フローは、実施例１及び実施例２の処理フローと比較して、ステップ２０５０及びステップ２０７０が特徴的なものであり、他のステップは同様の処理を行うため、以下ではこれらのステップを中心について説明する。
　ステップ２０４０（図２のステップ１０２０に対応）により先行車両１０１の連結器１１１の位置及び連結面の傾きを特定したら、後続車両１０２の保安装置１２９は、ステップ２０５０で、その値に応じて後続車両１０２が先行車両１０１へ連結するための走行経路を算出し、その走行経路を走行するための先行車両１０１及び後続車両１０２の操舵角、走行速度及び連結器角度を演算する。
　このとき、例えば実施例１と同様、始点を後続車両１０２の現在地、この始点でのベクトルを後続車両１０２の連結器角度とし、終点（連結位置）を先行車両１０１の連結器位置、この終点でのベクトルを後続車両１０２の連結器角度として、エルミート曲線を求める演算を適用することで滑らかな走行経路が算出できる。曲線のパラメータ（始点・終点位置、ベクトル）を設定する際、連結器角度及び先行車両１０１の位置を変更して計算してもよい。
　連結器角度の変更範囲は、連結器制御装置１１０、１２０が制御可能な連結器１１１、１２１の角度範囲内とする。連結器角度及び先行車両の位置を変更して得られた走行経路を適用する場合、連結器１１１、１２１の制御情報及び先行車両１０１、後続車両１０２の走行制御情報として、以降の処理で使用される。
　このように算出された走行経路をトレースするように操舵角を算出する。また連結時の衝撃を抑えるため、走行速度を算出する際は、先行車両に接近するほど低い走行速度とすることが望ましい。
　ステップ２０６０（図２のステップ１０６０に対応）により、侵入禁止領域の範囲内を走行しない走行経路が算出されたことを確認したら、ステップ２０７０で、ステップ２０５０で算出した操舵角、走行速度、及び連結角度を、先行車両１０１及び後続車両１０２の速度制御装置１１３、１２３、操舵制御装置１１４、１２４、連結器制御装置１１０、１２０へ入力し、先行車両及び後続車両を制御する。先行車両１０１を制御する場合、後続車両１０２は、通信手段を介して制御情報を先行車両１０１へ送付する。なお、操舵角及び走行速度の制御する際、後続車両１０２を自動運転するための制御としてもよいし、後続車両１０２のドライバを支援するための制御としてもよい。
　上述した実施例３により、連結器１１１、１２１の角度を調整することで、後続車両１０２はより滑らかな走行経路により先行車両１０１と連結するための走行制御が可能となり、実施例１では適切な走行経路が算出できないような場合においても、先行車両１０１を移動させ、もしくは連結器１１１、１２１の角度を変更することにより、適切な走行経路の算出が可能となる。実施例１及び実施例２では停止している先行車両に対して後続車両が接近して連結制御する例を示したが、実施例３では先行車両１０１、後続車両１０２がともに走行しながら連結してもよい。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１０１：先行車両　　　　　　　　　１０２：後続車両
　１１１：連結器（第一の連結器）　　１２１：連結器（第二の連結器）
　１２２：位置情報測定装置　　　　　１２３：速度制御装置
　１２４：操舵制御装置　　　　　　　１２５：車速センサ
　１２６：異常検知装置　　　　　　　１２７：連結器認識装置
　１２８：特徴点情報記録装置

Claims (4)

  1. 　第一の連結器を備えた第一の車両と、
    　前記第一の車両と連結する第二の連結器及び位置情報測定装置を備えた第二の車両と、からなる車両連結制御システムにおいて、
    　前記第二の車両には、予め前記第一の車両の連結面における少なくとも２点の特徴点の位置情報と、当該特徴点に対する前記第一の連結器の配置情報が記録されており、
    　前記位置情報測定装置は前記特徴点のそれぞれを特定し、特定した前記特徴点の位置情報を測定し、
    　前記位置情報測定装置により測定した前記特徴点の位置情報、及び、前記特徴点に対する前記第一の連結器の配置情報に基づいて、前記第二の連結器に対する前記第一の連結器の位置を特定して、前記第一の車両と前記第二の車両の少なくともいずれかの車両において、両連結器が連結するまでの走行経路及び速度を導出し、
    　導出した前記走行経路及び速度に基づいて、当該いずれかの車両の操舵、車速、制動装置を制御することにより、両連結器を連結することを特徴とする車両連結制御システム。
  2. 　請求項１に記載の車両連結制御システムにおいて、
    　前記位置情報測定装置は、前方の複数角度範囲を測定可能なレーザレーダであり、
    　前記第一の車両の連結面における特徴点の位置情報は、当該車両の車両形状、前記連結器の位置情報、凹凸形状情報、リフレクタの配置情報の少なくとも１つを含むことを特徴とする車両連結制御システム。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の車両連結制御システムにおいて、
    　前記第二の車両は、前記位置情報測定装置として少なくとも前記特徴点までの距離を計測する測定装置を２台以上備え、
    　各位置情報測定装置による測定情報と、前記特徴点の位置情報及び前記特徴点に対する前記第一の連結器の位置情報に基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両の少なくともいずれかの車両において、両連結器が連結するまでの走行経路及び速度を導出することを特徴とする車両連結制御システム。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれかに１項に記載の車両連結制御システムにおいて、
    　前記第一の連結器及び前記第二の連結器の少なくともいずれか一方に、連結器の角度を変更するアクチュエータを備えることを特徴とする車両連結制御システム。
PCT/JP2014/053270 2014-02-13 2014-02-13 車両連結制御システム WO2015121935A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/053270 WO2015121935A1 (ja) 2014-02-13 2014-02-13 車両連結制御システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/053270 WO2015121935A1 (ja) 2014-02-13 2014-02-13 車両連結制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015121935A1 true WO2015121935A1 (ja) 2015-08-20

Family

ID=53799704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/053270 WO2015121935A1 (ja) 2014-02-13 2014-02-13 車両連結制御システム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015121935A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005157875A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Daihatsu Motor Co Ltd 車両認識方法及び車両認識装置
JP2005313780A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Denso Corp 先行車両認識装置
JP2006001533A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Daimler Chrysler Ag トレーラを自動車に連結する方法
JP2007523793A (ja) * 2004-02-25 2007-08-23 ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト 連結車両の制御システム
JP2011182608A (ja) * 2010-03-03 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd 電気自動車

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005157875A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Daihatsu Motor Co Ltd 車両認識方法及び車両認識装置
JP2007523793A (ja) * 2004-02-25 2007-08-23 ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト 連結車両の制御システム
JP2005313780A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Denso Corp 先行車両認識装置
JP2006001533A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Daimler Chrysler Ag トレーラを自動車に連結する方法
JP2011182608A (ja) * 2010-03-03 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd 電気自動車

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3088280B1 (en) Autonomous driving vehicle system
US9880554B2 (en) Misrecognition determination device
US10713952B2 (en) Road information recognition system and road information recognition method
KR102466727B1 (ko) 주차 지원 방법 및 주차 제어 장치
US20180335774A1 (en) Abnormality detection device
CN108490950B (zh) 一种基于虚拟轨道的变道方法及系统
WO2020135772A1 (zh) 车辆自动驾驶时动态目标线的生成方法、生成系统及车辆
CN109031302B (zh) 分析车辆环境的方法和设备以及装备有这种设备的车辆
JP2004531424A (ja) 車用の感知装置
JP6547785B2 (ja) 物標検出装置
JP2012123495A (ja) 走行環境認識装置
CN103124994A (zh) 车辆控制设备、目标引导车辆指定设备和车辆控制方法
JPH04270402A (ja) ラテラル車両誘導システム
JP6357050B2 (ja) 運転支援システム
CN109624973B (zh) 车辆控制装置、车辆控制方法及存储介质
KR20190040573A (ko) 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 감지방법, 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템 및 정차지원방법
JP6504078B2 (ja) 衝突予測装置
KR102011663B1 (ko) 차선 유지 보조 시스템의 시험 평가 장치 및 방법
JP3744352B2 (ja) 障害物位置計測方法および障害物位置計測装置
CN112449164A (zh) 用于对车辆定位的方法以及用于执行该方法的车辆
WO2021251028A1 (ja) 障害物検知システム、障害物検知方法および自己位置推定システム
JP6609292B2 (ja) 車外環境認識装置
US11702072B2 (en) Motor vehicle driving assistance using minimum lateral shift of fluctuating relevant object
WO2019203160A1 (ja) 運転支援システムおよび方法
WO2015121935A1 (ja) 車両連結制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14882747

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14882747

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP