WO2021033378A1 - 交通流制御システム、交通流制御プログラム、交通流制御方法、および走行制御装置 - Google Patents

交通流制御システム、交通流制御プログラム、交通流制御方法、および走行制御装置 Download PDF

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WO2021033378A1
WO2021033378A1 PCT/JP2020/019509 JP2020019509W WO2021033378A1 WO 2021033378 A1 WO2021033378 A1 WO 2021033378A1 JP 2020019509 W JP2020019509 W JP 2020019509W WO 2021033378 A1 WO2021033378 A1 WO 2021033378A1
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勝田　敬一
絢也 高橋
健人 緒方
航 田中
麻里子 水落
健太郎 牧
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a traffic flow control system, a traffic flow control program, a traffic flow control method, and a travel control device.
  • AIM Autonomous Intersection management
  • CVIC Cooperative Vehicle Intersection Control
  • the autonomous intersection management method is a method in which an intersection is divided into small cells and the possession right of the cell is managed in time. In response to a passage permission request from the vehicle, another vehicle follows the path through which the vehicle passes. This is a method of controlling a group of vehicles by determining whether or not to pass depending on whether or not the vehicle is occupied and returning the result.
  • the cooperative vehicle intersection control method is a method of predicting the traveling locus of all vehicles entering the intersection and controlling the speed of each vehicle so as to eliminate the possibility of collision.
  • the device on the ground side that controls the traffic flow is the detailed position information and speed information of the vehicle from the on-board devices of all vehicles traveling at the intersection. , It is necessary to acquire information on the driving course for which the vehicle is intended to travel at high speed and frequently, and to calculate the appropriate approach timing to the intersection and the appropriate driving speed.
  • the ground-side device that controls the traffic flow is required to have high-performance computer performance, and the communication system between the ground-side device and the on-board device of the vehicle is required to have high-speed and large-capacity communication performance. .. Therefore, it was technically difficult to control the traffic flow.
  • an object of the present invention is to provide a technique for controlling a traffic flow.
  • one of the typical traffic flow control systems of the present invention communicates with a travel control device of a moving body passing through a traffic route to control the traffic flow of the traffic route. It is a flow control system and includes an entry right management unit and a communication unit.
  • the entry right management unit manages the entry right for each area in the traffic route divided into virtual areas, manages the number of tokens according to the area, and attaches the entry right to the token. By giving it to the traveling control device, the moving body is guided to enter the area.
  • the communication unit communicates the entry right and the token with the travel control device.
  • the present invention provides a technique for controlling traffic flow.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure when the vehicle 2a enters the area a.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure after the vehicle 2a has entered the area a.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the behavior of each token after the token ⁇ is returned from the vehicle 2a to the entry right management terminal 1b.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a case where the request for the right to enter the area b by the vehicle 2b is suspended.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a procedure after the vehicle 2a has entered the area b.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure when the vehicle 2a enters the area a.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure after the vehicle 2a has entered the area a.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the behavior of each token after the token
  • FIG. 7 is a diagram for explaining that after the entry right of the area b is returned from the vehicle 2a to the entry right management terminal 1b, the token ⁇ to which the entry right of the area b is added is sent to the vehicle 2b.
  • FIG. 8 is a diagram showing a server configuration of the traffic flow control system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration when the intersection is a three-way junction.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a procedure when the vehicle 2c enters the area e in front of the main line.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a procedure after the vehicle 2c has entered the area e in front of the main line.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the behavior of each token after the token ⁇ is returned from the vehicle 2c to the entry right management terminal 1f.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a case where the request for the right to enter the merging area f from the vehicle 2d is suspended.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a procedure after the vehicle 2c has entered the merging area f.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining that after the entry right of the merging area f is returned from the vehicle 2c to the entry right management terminal 1f, the token ⁇ to which the entry right of the merging area f is added is sent to the vehicle 2d. ..
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a traffic flow control system when the main lane is composed of a plurality of lanes.
  • One of the embodiments is a traffic flow control system that controls the traffic flow of the controlled road by communicating with a travel control device of a vehicle (corresponding to a moving body) passing through the controlled road (corresponding to a traffic road). It has an entry right management department and a communication department.
  • the road to be controlled is divided into a plurality of areas in order to control the traffic flow, and the entry right management department manages the entry right for each area.
  • the entry right management department manages the entry right for each area.
  • only the number of tokens corresponding to the number of areas (preferably the same number as the number of areas) is prepared, and the right to enter each area is given to the travel control device of the vehicle traveling on the controlled road in the form of being added to the token. .. That is, a mechanism is realized in which the total number of vehicles that can enter the controlled road is limited by the number of tokens while preventing the event that a plurality of vehicles competing for each other enter the same area at the same time by using the entry right of the area.
  • the vehicle travel control device requests the entry right of the area from the entry right management department in charge of the area at the entrance / exit of the area where the vehicle is intended to travel. After the entry right is given, the vehicle travel control device allows the vehicle to enter the area while paying attention to the preceding vehicle and obstacles.
  • collisions can be avoided by using the concept of possession right used in the autonomous intersection management method explained in the background technology, in other words, the mechanism that only one or less vehicles can always enter the cell, instead of the entry right. By doing so, it is possible to manage the traffic flow. However, at that time, the distance interval required for collision avoidance (at least the distance interval obtained by adding the cell length and the braking distance of the vehicle) is opened between the vehicles passing through the intersection, and the distance per unit time is increased. The number of vehicles passing through intersections may be limited to low.
  • a vehicle front obstacle detection technology for which many known technologies already exist, a means for detecting a preceding vehicle and avoiding a collision, a collision avoidance technology by a driver, and the like are used together.
  • the traffic flow is managed using the concept of entry right (qualification right that the moving object can enter the area) instead of possession right (exclusive right to exclude the invasion of other moving objects into the area). It was decided to.
  • the intersection is divided into four areas as one area from the entrance from the connecting road to the entrance to the next road in a clockwise direction, and the area a and the area are respectively. It will be referred to as b, area c, and area d.
  • the entry right for each area is handled by the entry right management terminals 1a to 1d arranged for each area.
  • These entry right management terminals 1a to 1d are configured by decentralizing the above-mentioned entry right management unit and communication unit as terminal devices (real devices or virtual device objects in a program) in charge of the area.
  • the entry rights for each of the areas a to d are managed by the entry right management terminals 1a to 1d, respectively.
  • these four entry right management terminals 1a to 1d manage four tokens ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ in total.
  • each entry right management terminal holds one token.
  • the entry right management terminal in charge of the area transmits a token with the entry right to the area to the travel control device. ..
  • this entry right management terminal holds the entry right even if it receives a request for the entry right from the travel control device of another vehicle until the entry right is returned, and does not give the entry right.
  • this entry right management terminal receives the return of the entry right, it cannot give the entry right without the token.
  • the entry right management terminals 1a to 1d give the entry right to the traveling control device of the requested vehicle only when the entry right is not given to any vehicle at that time and the token is held. be able to.
  • the vehicle travel control device requests the entry right from the entry right management terminal in charge of the area at the entrance / exit of the area. After that, when the driving control device receives the token to which the entry right to the area is added (that is, if the entry right to the area is given), the driving control device pays attention to the preceding vehicle and obstacles in the area and hits the vehicle. Enter the area.
  • the travel control device After entering the area, the travel control device returns the entry right of the area to the entry right management terminal in charge of the area, and returns the token to the entry right management terminal in charge of the next area.
  • the travel control device adds a reservation right to the token to be returned and makes a reservation. Send as a token with rights and at the same time request the right to enter the next area.
  • the tokens are adjusted between the entry right management terminals 1a to 1d in a timely manner so that their locations are not biased.
  • the entry right management terminal transfers tokens without reservation rights to other entry right management terminals as necessary so as not to hold two or more tokens at the same time, unless both are tokens with reservation rights. Hand over.
  • the entry right management terminal when the token is returned, the entry right management terminal, if it already has another token, hands it over to the entry right management terminal in the next area. Then, if the entry right management terminal to which the token has been delivered also holds another token at that time, the entry right management terminal in the next area will be handed over the token. As a result, the token always moves between the entry right management terminals without bias.
  • the entry right management terminal adds the entry right to the area to the token and gives the reservation right if the entry right has not been given to another vehicle at that time. It is transmitted to the travel control device of the vehicle.
  • the entry right management terminal If the entry right has already been given to another vehicle and it has not been returned yet, the entry right management terminal withholds the entry right request, but takes precedence over the request from other entrances. Then, when the entry right is returned, the entry right management terminal adds the entry right to the area to the token with the reservation right and transmits it to the travel control device of the vehicle having the reservation right.
  • the delay of the vehicle is reduced in the areas a to d that tend to be the barrier (so-called neck) of the traffic flow, so that the traffic flow of the vehicle heading for the intersection also flows smoothly. Therefore, the traffic flow in and around the intersection will flow smoothly as a whole.
  • the entry right (qualification right that the moving body can invade the area) is given instead of the exclusive exclusive management by the possession right (the exclusive exclusive right that excludes the invasion of other moving objects into the area). If given, the traffic flow is controlled by management that no other is given until the entry right is returned.
  • the driver and the driving control device (driving assist mechanism, safety braking mechanism, automatic driving mechanism, etc.) voluntarily judge the road condition of the vehicle given the right of entry. Therefore, before and after granting the right to enter the vehicle, the traffic speed and inter-vehicle distance required for collision avoidance are guaranteed on the vehicle side.
  • the traffic flow control system side performs high-speed information such as detailed position information, speed information, and travel course information of the vehicle from the onboard devices of all vehicles traveling at the intersection. Moreover, it is not particularly necessary to acquire the information frequently, and it is not particularly necessary to calculate an appropriate vehicle interval at an intersection and an appropriate traveling speed and give a command for each vehicle. Furthermore, the high-performance computer performance on the device side and the high-speed and large-capacity communication performance for each vehicle, which were conventionally required for that purpose, are not particularly required. Therefore, the technical difficulty of controlling the traffic flow becomes low. The above is the outline of the functions of this embodiment.
  • the vehicle 2a is provided with a travel control device 3a.
  • the traffic flow control system gives the right to enter the area to the vehicle communication unit 4 for communicating with the traffic flow control system and the vehicle 2a that intends to enter the area.
  • Control to prevent entry into the area until given for example, automatic stop control, driving assistance from deceleration to pause, automatic holding of pause state, route guidance for pause, warning instruction for pause, etc.
  • a control unit 5 for a moving body is provided.
  • the entry rights of areas a, b, c, and d are managed by the entry right management terminals 1a, 1b, 1c, and 1d, respectively. Further, in the initial state, it is assumed that the entry right management terminals 1a, 1b, 1c, and 1d hold the tokens ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ , respectively.
  • the travel control device 3a of the vehicle 2a which intends to enter the intersection, enters the area a with respect to the approach right management terminal 1a at the start point Z of the route from the road A to the area a. Request entry rights.
  • the travel control device 3a controls the vehicle 2a so that the vehicle 2a does not enter the area a until the right to enter the area a is received, for example, with the boundary between the road A and the area a as a stop point (vehicle travel control or The same shall apply hereinafter, including instruction control to the driver.
  • the self-position of the vehicle there are many means for estimating the self-position of the vehicle, such as a method using radio waves from satellites such as GPS (Global Positioning System) and a method using a laser radar and an environmental map.
  • GPS Global Positioning System
  • the method does not matter in this embodiment.
  • the position information may be stored in advance, and a sign indicating such information may be placed on the side of the road, or a line, Symbols, letters, numbers, etc. may be written on the road surface and recognized by an external sensor, and the method does not matter in this embodiment.
  • the entry right management terminal 1a responds to the entry right request from the travel control device 3a and sends the token ⁇ to which the entry right to the area a is added to the travel control device 3a.
  • the travel control device 3a receives the token ⁇ to which the entry right to enter the area a is added from the entry right management terminal 1a, the travel control device 3a releases the stop point set at the boundary between the road A and the area a, and newly sets the area a.
  • the vehicle 2a is made to enter the area a with the boundary between the area b and the area b as a stop point.
  • the travel control device 3a controls the vehicle 2a so as not to collide with them.
  • the means for detecting a preceding vehicle or an obstacle in the area and avoiding a collision many methods using external sensors such as a monocular camera, a stereo camera, a laser radar, and a millimeter wave radar are disclosed. In the example, the method does not matter.
  • the travel control device 3a After the vehicle 2a enters the area a, as shown in FIG. 3, the travel control device 3a returns the entry right of the area a to the entry right management terminal 1a, and gives the token ⁇ the reservation right to the vehicle 2a. In addition, it is returned to the entry right management terminal 1b in the next area.
  • the entry right management terminal 1b is requested to enter the area b.
  • the travel control device 3a In order to reduce the number of communications between the travel control device 3a mounted on the vehicle and the entry right management terminals 1a to 1d installed on the ground side, the travel control device 3a also has the entry right for the area a. Together with the token ⁇ to which the reservation right to 2a is added and the request for the entry right to the area b, it is returned to the entry right management terminal 1b in the area b, and the entry right management terminal 1b returns it to the entry right management terminal 1a. It may be returned to.
  • the entry right management terminal 1b When the entry right management terminal 1b receives the token ⁇ returned from the travel control device 3a, it delivers the held token ⁇ to the entry right management terminal 1c in the next area, as shown in FIG.
  • the entry right management terminal 1c that receives the token ⁇ delivers the token ⁇ to the entry right management terminal 1d, and the entry right management terminal 1d that receives the token ⁇ delivers the token ⁇ to the entry right management terminal 1a.
  • the entry right management terminal 1b responds to the entry right request from the travel control device 3a, and sends a token ⁇ with a reservation right to which the entry right to the area b is added to the travel control device 3a.
  • the travel control device 3a When the travel control device 3a receives the token ⁇ to which the right to enter the area b is added, the travel control device 3a releases the stop point set at the boundary between the area a and the area b, and causes the vehicle 2a to enter the area b.
  • the travel control device 3a After the vehicle 2a enters the area b, as shown in FIG. 6, the travel control device 3a returns the entry right of the area b to the entry right management terminal 1b, and the token ⁇ manages the entry right of the next area. Return it to terminal 1c. Then, the travel control device 3a advances the vehicle 2a from the area b to the road C, paying attention to the preceding vehicle and obstacles in the road C. At this time, the entry right management terminal 1c holds the token ⁇ to the entry right management terminal 1d, the entry right management terminal 1d holds the token ⁇ to the entry right management terminal 1a, and the entry right management terminal 1a. Hands over the held token ⁇ to the entry right management terminal 1b.
  • the entry right management terminal 1b which was previously requested to enter the area b from the vehicle 2b and has been reserved, returns the entry right from the vehicle 2a, and also receives the token ⁇ from the entry right management terminal 1a. Since it has been delivered, as shown in FIG. 7, the token ⁇ with the right to enter the area b can be sent to the travel control device 3b.
  • the vehicle 2b is equipped with the travel control device 3b.
  • the travel control device 3b includes a mobile communication unit 4 and a mobile control unit 5.
  • the mobile control unit 5 controls such as releasing the stop point set at the boundary between the road B and the area b. I do. As a result, the vehicle 2b is guided to enter the area b. At this time, if there is a preceding vehicle or an obstacle in the area b such as the vehicle 2a, the travel control device 3b controls the vehicle 2b so as not to collide with them.
  • the traffic flow of the controlled road is controlled by the traffic flow control system.
  • Example 1 Action and effect of Example 1 >>
  • the device on the ground side that controls the traffic flow only electronically exchanges a small amount of data such as a token and an area entry right with the on-board device of each vehicle traveling at the intersection. Therefore, it becomes possible to smoothly control the traffic flow at the intersection.
  • the vehicle once entered the area is automatically reserved for the right to enter another area according to the progress course. Therefore, the traffic flow between the areas, which is a barrier (neck) of the traffic flow, flows smoothly, and the traffic flow in and around the area can flow smoothly as a whole.
  • the actual approach timing and approach speed to the intersection for each vehicle are left to the traveling control device. Therefore, the traffic flow control system does not need to calculate and instruct the inter-vehicle distance at the intersection, the actual approach timing, the approach speed, and the like for each vehicle, and does not require high-performance computer performance.
  • the intersection to be controlled may be divided into any number of areas, but since the same number of tokens as the number of areas are prepared, the maximum number of vehicles entering the intersection will be the same as the number of areas. If the number of areas is large, the number of vehicles passing per unit time will increase, but the risk of deadlock that the vehicle will not move also increases. Therefore, it is desirable to divide the number of areas into an appropriate number so as not to cause a deadlock even in such a case, considering the situation where the same number of vehicles enter the intersection.
  • the intersection composed of three-way junctions may be divided into four areas a to d in the circumferential direction with respect to the intersection center and controlled.
  • the vehicle advance route from the area c is only one route to the area d
  • the vehicle approach route to the area d is only one route from the area c.
  • the flow can be controlled smoothly.
  • the number of divisions of the area may be 5 or more or 3 or less as long as the vehicle spacing is not too wide and the possibility of deadlock is low.
  • FIG. 9 shows a configuration diagram of the traffic flow control system according to the second embodiment.
  • the traffic flow control system of this embodiment is a communication on a network that enables information communication between an approach right management server 11 installed on a network such as a road management center and a travel control device 13 mounted on a vehicle 2. It is composed of a system 14 (a wireless communication network, a short-range wireless system, a combination thereof, etc.). The token is electronically exchanged between the entry right management server 11 and the travel control device 13.
  • the travel control device 13 includes a mobile communication unit 4 and a mobile control unit 5 in the same manner as the travel control device 3a of the first embodiment.
  • the entry right management server 11 and the communication system 14 can be arranged at a distance from each other by using a network if necessary. Therefore, the approach right management server 11 does not need to be arranged near the controlled road (traffic route), and can be arranged far away.
  • the entry right management server 11 is configured as a computer system equipped with, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a memory as hardware.
  • a CPU Central Processing Unit
  • this hardware executes the traffic flow control program, the functions of the entry right management unit and the communication unit (or the entry right management terminals 1a to 1d) are realized.
  • dedicated equipment general-purpose machine learning machines, DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field-Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), PLD (programmable logic device) You may substitute with.
  • DSP Digital Signal Processor
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • GPU Graphics Processing Unit
  • PLD programmable logic device
  • one traffic flow control system can control the traffic flow for multiple traffic routes. Good.
  • wide-area traffic flow control including a plurality of traffic routes can be realized.
  • the vehicles (groups) of VIPs are given priority to enter the vehicle compared to other vehicles, and while moving quickly from the starting point to the destination, approaching other vehicles.
  • overall traffic flow control such as smoothing the overall traffic flow becomes possible.
  • the travel control device 13 of the vehicle 2 can also be configured as a computer system including a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like as hardware.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the function of the travel control device is realized.
  • Example 2 also has the same effect as that of Example 1 described above. Therefore, the description overlapping with the first embodiment will be omitted.
  • a traffic flow control system for controlling the confluence of the main line and the frontage road will be described as one of the embodiments. (Regardless of the shape of the road, the traffic flow control system automatically operates according to the time of day or traffic volume so that the one with relatively heavy traffic is the main road and the one with relatively low traffic is the frontage road. You may switch.)
  • the section that joins the main line from the frontage road and the main line section in front of it is referred to as a merging area f
  • the main line section in front of the merging area f is referred to as a main line front area e.
  • the vehicle approach route to the main line front area e is one of the routes from the front of the main line
  • the vehicle advance route from the main line front area e is one of the routes to the confluence area f.
  • there are two vehicle approach routes to the confluence area f a route from the frontage area e of the main line and a route from the frontage road
  • a vehicle advance route from the confluence area f is one route to the front of the main line.
  • the entry rights for the area e in front of the main line and the confluence area f are managed by the entry right management terminals 1e and 1f, respectively.
  • these entry right management terminals manage two tokens in total, and in the initial state in which the vehicle does not enter the confluence, each entry right management terminal holds one token as shown in FIG. To do.
  • the tokens ⁇ and ⁇ will be referred to.
  • the travel control device 3c is a travel control device including a mobile communication unit 4 and a mobile control unit 5.
  • the travel control device 3c of the vehicle 2c which intends to enter the confluence, is located in front of the main line with respect to the approach right management terminal 1e at the starting point Y of the route from the main line to the area e in front of the main line. Request the right to enter area e.
  • the travel control device 3c controls the vehicle 2c so that the vehicle 2c does not enter the main line front area e until the right to enter the main line front area e is received, for example, with the front boundary of the main line front area e as a stop point. ..
  • the entry right management terminal 1e responds to the entry right request from the travel control device 3c, and sends a token ⁇ to the travel control device 3c with an entry right to the area e in front of the main line.
  • the travel control device 3c When the travel control device 3c receives the token ⁇ to which the entry right to enter the main line front area e is added from the approach right management terminal 1e, the travel control device 3c releases the stop point set at the front boundary of the main line front area e and newly sets the front boundary of the main line. The vehicle 2c is made to enter the area e in front of the main line with the boundary between the area e and the merging area f as a stop point. At this time, if there are preceding vehicles or obstacles in the area e in front of the main line, the travel control device 3c controls the vehicle 2c so as not to collide with them.
  • the travel control device 3c After the vehicle 2c enters the front area e of the main line, as shown in FIG. 12, the travel control device 3c returns the entry right of the area e in front of the main line to the entry right management terminal 1e, and the token ⁇ is transferred to the vehicle 2c. The reservation right of is added and returned to the entry right management terminal 1f in the next area. Further, the entry right management terminal 1f is requested to enter the confluence area f.
  • the travel control device 3c also transfers the entry right to the area e in front of the main line to the vehicle 2c. It is returned to the entry right management terminal 1f of the area together with the request for the entry right to the token ⁇ and the merging area f to which the reservation right is added, and the entry right management terminal 1f returns it to the entry right management terminal 1e. It may be in shape.
  • the entry right management terminal 1f When the entry right management terminal 1f receives the token ⁇ returned from the travel control device 3c, it hands over the held token ⁇ to the other entry right management terminal 1e as shown in FIG. Then, the approach right management terminal 1f responds to the entry right request from the travel control device 3c and sends the token ⁇ to which the entry right to the merging area f is added to the travel control device 3c.
  • the travel control device 3c receives the token ⁇ to which the right to enter the merging area f is added, the travel control device 3c releases the stop point set at the boundary between the main line front area e and the merging area f, and puts the vehicle 2c in the merging area f. Let it enter.
  • the travel control device 3c After the vehicle 2c enters the merging area f, as shown in FIG. 15, the travel control device 3c returns the entry right of the merging area f to the entry right management terminal 1f, and the token ⁇ is the other entry right. Return it to the management terminal 1e. Then, the travel control device 3c advances the vehicle 2c from the merging area f to the front of the main line, paying attention to the preceding vehicle and obstacles in front of the main line. At this time, the entry right management terminal 1e hands over the held token ⁇ to the entry right management terminal 1f.
  • the entry right management terminal 1f which had previously suspended the request for the entry right from the vehicle 2d to the merging area f, is returned with the entry right from the vehicle 2c, and also receives the token ⁇ from the entry right management terminal 1e. Therefore, as shown in FIG. 16, the token ⁇ with the right to enter the merging area f is sent to the traveling control device 3d.
  • the vehicle 2d is equipped with the travel control device 3d.
  • the travel control device 3d includes a mobile communication unit 4 and a mobile control unit 5.
  • the mobile control unit 5 controls the stop point set at the boundary between the frontage road and the merging area f. Do. As a result, the vehicle 2d is guided to enter the confluence area f. At this time, if there is a preceding vehicle or an obstacle in the merging area f, the travel control device 3d controls the vehicle 2d so as not to collide with them.
  • the traffic flow control system in this embodiment may also be realized by the same configuration as the server configuration shown in FIG.
  • the device on the ground side for controlling the traffic flow is the device of each vehicle traveling at the confluence of the main line and the side road.
  • the on-board device By electronically exchanging a small amount of information such as tokens and entry rights with the on-board device, it is possible to smoothly control the traffic flow at the confluence of the main line and the side road.
  • high-performance sensor function and computer performance are not required.
  • the second lane is provided with a merging area h merging from the main lane front area e of the first lane and an area g in front of the merging area h
  • the third lane is provided with a merging area j merging from the area g of the second lane.
  • Area i is provided in front of it.
  • the entry right of each area is managed by each entry right management department, and the entry right management department of each lane jointly manages the same number of tokens as the number of areas. That is, in the second lane, the entry right management terminals 1g and 1h manage the entry rights of the areas g and h, respectively, and jointly manage the tokens ⁇ and ⁇ . In the third lane, the entry right management terminals 1i and 1j manage the entry rights of areas i and j, respectively, and jointly manage the tokens ⁇ and ⁇ .
  • the merging area h is based on the vehicle approach route from the area e in front of the main line to the merging area h.
  • the entry right can be requested from the entry right management terminal 1h. At that time, if the entry right management terminal 1h can receive the token ⁇ or ⁇ to which the entry right to the merging area h is added, it is possible to change the course to the second lane.
  • Example 3 also has the same effects as those of Example 1 and Example 2 already described. Therefore, the description overlapping with the first and second embodiments will be omitted.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • traffic flow control systems, traffic flow control methods, and traffic flow control programs include not only road traffic, but also construction machinery, transport vehicles, factories, warehouses, hospitals, etc. that travel on construction sites, construction sites, mines, etc. It can also be applied to traffic flow control of transport vehicles and cargo handling vehicles traveling in stations, buildings, etc.
  • the explanation is limited to the land route.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to the land routes described in the embodiments, but is also applied to traffic routes such as sea routes, river routes, waterways, canals, underground routes, underwater routes, railroad tracks, elevated routes, air routes, sidewalks, and outer space.
  • the moving body is a moving body that passes through a traffic route, so for example, a car, a railroad vehicle, a ship, an airplane, an air vehicle, a drone, a submarine, a motorcycle, a bicycle, a self-propelled body, a robot, a pedestrian, or a spaceship.
  • the travel control device is a moving body such as an automatic driving device for a moving body, an automatic braking mechanism, a running assist device, a navigation device for route guidance, an alarm instruction device for movement timing and a movement course, and the like. It corresponds to all devices that can directly or indirectly control the movement of.
  • the travel control device is not limited to the form mounted on each moving body.
  • a driving control device is placed on a cloud (network, etc.) and controlled from there to a moving body via a network or communication medium (for example, automatic driving, automatic braking, driving assistance, route guidance, and warning instruction). Etc.) may be performed.
  • the token with the reservation right is set and sent on the mobile side, but the present invention is not limited to this.
  • the entry right management department will automatically reserve the tokens that will be returned to the next area from the mobile that has entered the area. It may be treated as a attached token.
  • the entry right is given to the moving body with the entry right added to the token.
  • the entry right may be given to the moving object with the token and the entry right attached.
  • an appropriate time lag may be provided such that the token and the entry right are associated with each other and transmitted as separate packets.

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Abstract

従来の方法では、地上側の装置は交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を企図している進路の情報などを高速かつ高頻度に取得し、交差点への適切な進入タイミングや、適切な進入速度を計算する必要があり、高性能な計算機を必要とした。このため、本発明の交通流制御システムの一つは、交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、交通路の交通流を制御する交通流制御システムであって、進入権管理部、および通信部を備える。進入権管理部は、仮想的なエリアに区分された交通路においてエリアごとに進入権を管理し、エリアに応じた数のトークンを管理し、トークンに進入権を付随させて走行制御装置に与えることによって移動体のエリアへの進入を誘導する。通信部は、走行制御装置との間で、進入権およびトークンの通信を行う。

Description

交通流制御システム、交通流制御プログラム、交通流制御方法、および走行制御装置
　本発明は、交通流制御システム、交通流制御プログラム、交通流制御方法、および走行制御装置に関する。
　交差点における車群の制御方法として、自律的交差点管理法（AIM; Autonomous Intersection management、非特許文献１参照）や、協調車両交差点制御法（CVIC; Cooperative Vehicle Intersection Control、非特許文献２参照）がある。
　自律的交差点管理法は、交差点を細かいセルに分割し、そのセルの占有権を時間的に管理する方法で、車両からの通過許可要求に対して、当該車両が通過する進路を他の車両が占有するか否かに応じて通過可否を判断し、その結果を返すことによって車群を制御する方法である。
　また、協調車両交差点制御法は、交差点に進入してくる全ての車両の走行軌跡を予測し、衝突の可能性を排除するように各車両の速度を制御する方法である。
K.Dresner and P.Stone、"A multiagent approach to autonomous intersection management"、Journal of Artificial Intelligent Research、vol.31、no.1、pp.591-656、2008 J.Lee and B.Park、"Development and evaluation of a cooperative vehicle intersection control algorithm under the connected vehicles environment"、IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems、vol.13、no.1、pp.81-90、2012
　自律的交差点管理法と協調車両交差点制御法のどちらの方法とも、交通流を制御する地上側の装置は、交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を企図している走行コースの情報などを高速かつ高頻度に取得し、交差点への適切な進入タイミングや、適切な走行速度を計算する必要がある。
　そのため、交通流を制御する地上側の装置には高性能な計算機性能が求められ、さらに地上側の装置と車両の搭載装置との間の通信システムには高速かつ大容量な通信性能が求められる。そのため、交通流を制御することは技術的に難度が高かった。
　そこで、本発明は、交通流を制御する技術を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、代表的な本発明の交通流制御システムの一つは、交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、前記交通路の交通流を制御する交通流制御システムであって、進入権管理部、および通信部を備える。
　前記進入権管理部は、仮想的なエリアに区分された前記交通路において前記エリアごとに進入権を管理し、前記エリアに応じた数のトークンを管理し、前記トークンに前記進入権を付随させて前記走行制御装置に与えることによって前記移動体の前記エリアへの進入を誘導する。
　前記通信部は、前記走行制御装置との間で、前記進入権および前記トークンの通信を行う。
　本発明により、交通流を制御する技術が提供される。
　上記した以外の課題、構成および効果は、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の構成を説明する図である。 図２は、車両２ａがエリアａに進入する際の手順を説明する図である。 図３は、車両２ａがエリアａに進入した後の手順を説明する図である。 図４は、車両２ａから進入権管理端末１ｂにトークンαが返却された後の各トークンの挙動を説明する図である。 図５は、車両２ｂによるエリアｂの進入権の要求が保留されるケースを説明する図である。 図６は、車両２ａがエリアｂに進入した後の手順を説明する図である。 図７は、車両２ａから進入権管理端末１ｂにエリアｂの進入権が返却された後に車両２ｂへエリアｂの進入権が付加されたトークンδが送付されることを説明する図である。 図８は、実施例２における交通流制御システムのサーバ構成を示す図である。 図９は、交差点が三差路の場合の構成を説明する図である。 図１０は、実施例３の構成を説明する図である。 図１１は、車両２ｃが本線手前エリアｅに進入する際の手順を説明する図である。 図１２は、車両２ｃが本線手前エリアｅに進入した後の手順を説明する図である。 図１３は、車両２ｃから進入権管理端末１ｆにトークンεが返却された後の各トークンの挙動を説明する図である。 図１４は、車両２ｄからの合流エリアｆの進入権要求が保留されるケースを説明する図である。 図１５は、車両２ｃが合流エリアｆに進入した後の手順を説明する図である。 図１６は、車両２ｃから進入権管理端末１ｆに合流エリアｆの進入権が返却された後に車両２ｄへ合流エリアｆの進入権が付加されたトークンζが送付されることを説明する図である。 図１７は、本線が複数車線から構成される場合の交通流制御システムの構成を説明する図である。
　実施形態の一つは、制御対象道路（交通路に相当）を通行する車両（移動体に相当）の走行制御装置と通信を行って、制御対象道路の交通流を制御する交通流制御システムであって、進入権管理部、および通信部を備える。
　制御対象道路は、交通流を制御するために複数のエリアに分割され、エリアごとの進入権を進入権管理部が管理する。また、トークンはエリア数に応じた数（好ましくはエリア数と同数）だけが用意され、各エリアへの進入権はトークンに付加する形で制御対象道路を走行する車両の走行制御装置に与えられる。つまり、エリアの進入権を用いて進路の競合する複数の車両が同じエリアに同時に進入する事象を防ぎつつ、トークンの数によって制御対象道路に進入可能な車両の総数を制限する仕組みを実現する。
　車両の走行制御装置は、走行を企図するエリアの進入口で、当該エリアを担当する進入権管理部に当該エリアの進入権を要求する。車両の走行制御装置は、進入権が与えられた後は、当該エリアへ先行車両や障害物に注意して車両を進入させる。
　なお、進入権ではなく、背景技術で説明した自律的交差点管理法で用いられている占有権の概念、言い換えると常にセルには１台以下の車両しか入らないという仕組みを使っても衝突を回避することにより交通流を管理することはできる。しかしながら、そのとき交差点を通過する車両と車両との間には衝突回避に必要な距離間隔（少なくともセル長と車両の制動距離とを足した距離間隔など）が開くことになり、単位時間当たりの交差点通過台数が低く制限される場合がある。
　このため、ここでの実施形態では、既に多くの公知技術が存在する車両前方障害物検知技術、要するに先行車両を検知して衝突を回避する手段や運転手による衝突回避技術などを合わせて用いることを前提にして、占有権（他の移動体のエリアへの侵入を排除する独占的排他権）ではなく進入権（移動体はエリアに進入できるという資格権）の概念を用いて交通流を管理することとした。
　以下、具体的な実施例について図面を参照して説明する。なお、後述する進入権管理端末１ａ～１ｄのように同一種が複数存在する構成について、特定の符号に逐一限定する必要性がない場合は、説明を簡略化するために符号を省略して説明する場合がある。
　実施例１には、本発明の交通流制御方法の実施形態の一つとして、左側通行四差路の交差点を制御対象とした場合の制御方法を説明する。車両は交差点内をラウンドアバウト式に右回り（俯瞰して時計回り）に走行することとし、交差点内は進入権を管理する単位で複数のエリアに分割する。
　実施例１では、交差点を図１に示すように、接続する道路からの進入口から右回りで次の道路への進出口までを１つのエリアとして４つのエリアに分割し、それぞれエリアａ、エリアｂ、エリアｃ、エリアｄと呼ぶこととする。
　このとき、各エリアへの車両進入経路は、手前のエリアからの経路と接続する道路からの経路の２つとなり、また、各エリアからの車両進出経路は、次のエリアへの経路と接続する道路への経路の２つとなる。例えば、エリアａへの車両進入経路は、エリアｄからの経路と道路Ａからの経路の２つ、エリアａからの車両進出経路は、エリアｂへの経路と道路Ｂへの経路の２つである。
　各エリアの進入権は、そのエリアごとに配置される進入権管理端末１ａ～１ｄがそれぞれ担当する。これら進入権管理端末１ａ～１ｄは、前述の進入権管理部および通信部を、エリアを担当する端末装置（現実の装置、またはプログラム上の仮想的な装置オブジェクト）として分散構成したものである。
　実施例１では、エリアａ～ｄごとの進入権は、進入権管理端末１ａ～１ｄがそれぞれ管理する。
　また、これら４つの進入権管理端末１ａ～１ｄが全体で４つのトークンα、β、γ、δを管理する。
　交差点に車両が進入していない初期状態では、各進入権管理端末がそれぞれ１つのトークンを保有する。
　エリアへの走行を企図する車両の走行制御装置から進入権の要求を受けた場合、当該エリアを担当する進入権管理端末は、当該エリアへの進入権を付加したトークンを走行制御装置へ送信する。
　その後、この進入権管理端末は、進入権の返却を受けるまでは、他車両の走行制御装置から進入権の要求を受けても保留し、進入権を与えない。
　また、この進入権管理端末は、進入権の返却を受けても、トークンがなければ、進入権を与えることはできない。
　つまり、進入権管理端末１ａ～１ｄは、その時点においてどの車両にも進入権を与えていない、かつトークンを保有している場合に限り、要求のあった車両の走行制御装置に進入権を与えることができる。
　一方、車両の走行制御装置は、エリアへの進入を企図した際、当該エリアの進入口において、当該エリアを担当する進入権管理端末に進入権を要求する。その後、走行制御装置は、当該エリアの進入権が付加されたトークンを受信すると（つまり当該エリアへの進入権が与えられれば）、当該エリア内の先行車両や障害物に注意して車両を当該エリアへ進入させる。
　走行制御装置は、エリアに進入した後に、当該エリアの進入権を当該エリアの担当である進入権管理端末に返却し、トークンは次のエリアを担当する進入権管理端末に返却する。
　但し、このとき当該エリアに接続する道路へと交差点から進出するのではなく、さらに次のエリアへの進入を企図する場合には、走行制御装置は、返却するトークンに予約権を付加して予約権付きトークンとして送信し、同時に次のエリアへの進入権を要求する。
　なお、トークンはその所在が偏らないよう、適時に進入権管理端末１ａ～１ｄの相互間で調整を行う。つまり、進入権管理端末は、２つとも予約権付きのトークンである場合を除き、トークンを同時に２個以上保有しないように、必要に応じて予約権無しのトークンを他の進入権管理端末に受け渡す。
　具体的に説明すると、進入権管理端末は、トークンを返却された時、既に別のトークンを保有していれば、これを次のエリアの進入権管理端末に受け渡す。そして、さらにそのトークンを受け渡された進入権管理端末も、そのときに別のトークンを保有していれば、これを次のエリアの進入権管理部に受け渡すようにする。これにより、トークンは常に偏りなく進入権管理端末の間を回ることになる。
　また、予約権が付加されたトークンを返却された場合、進入権管理端末は、その時点において他車に進入権を与えていなければ、当該トークンにエリアへの進入権を付加して予約権を持つ車両の走行制御装置に送信する。
　既に他車に進入権を与えており、まだ返却されていない場合には、進入権管理端末は進入権の要求を保留するが、他の進入口からの要求よりも優先する。そして、進入権が返却された時点で、進入権管理端末は、予約権付きトークンにエリアへの進入権を付加して予約権を持つ車両の走行制御装置に送信する。
　このようにして、「エリアａ～ｄのいずれかに一旦進入した車両には、隣接する他エリアの進入を企図する場合に、隣接する他エリアへの進入権が自動的に予約される」という機能が実現する。その結果、エリアａ～ｄ内の車両には、エリアａ～ｄ外の車両に比べて優先的に進入権が与えられる。そのため、エリアａ～ｄ内の車両は遅滞なくラウンドアバウト式に進行し、エリアａ～ｄ内の車両を域外へ迅速に進出させることが可能になる。
　その結果、交通流の障壁（いわゆるネック）になりやすいエリアａ～ｄ内において、車両の遅滞が少なくなるため、交差点に向かう車両の交通流も円滑に流れるようになる。したがって、交差点およびその周辺の交通流が全体として円滑に流れるようになる。
　また、実施例１では、占有権（他の移動体のエリアへの侵入を排除する独占的排他権）による独占排他する管理ではなく、進入権（移動体はエリアに侵入できるという資格権）を与えると、その進入権が返却されるまでは他に与えないとする管理によって、交通流を制御する。この進入権を与えられた車両は、運転手や走行制御装置（運転アシスト機構や安全ブレーキ機構や自動運転機構など）が道路状況を自主的に判断する。そのため、車両に進入権を付与する前後の時点において、衝突回避に必要な通行速度および車間距離が車両側の責任で保証される。これを前提とする場合、交通流制御システム側は、交差点を走行する全ての車両の搭載装置から、当該車両の詳細な位置情報、速度情報、走行を企図している走行コースの情報などを高速かつ高頻度に取得する必要が特になく、交差点における適切な車両間隔や、適切な走行速度を計算して車両ごとに指令を与える必要も特にない。さらには、従来そのために必要であった、装置側の高性能な計算機性能や、各車両に対する高速かつ大容量な通信性能が特に必要なくなる。そのため、交通流を制御することの技術的な難度が低くなる。
　以上が、本実施例の機能の概要である。
　次に、図１に示した交差点を車両２ａが道路Ａから進入し、道路Ｃへ進出するケースを例に挙げて、実施例１における進入権管理端末１ａ～１ｄと車両の走行制御装置との動作、トークンの挙動についてさらに詳しく説明する。
　車両２ａには走行制御装置３ａが設けられる。この走行制御装置３ａは、交通流制御システムとの間で通信を行うための移動体用通信部４と、エリアへ進入を企図する車両２ａに対して交通流制御システムから当該エリアの進入権が与えられるまでは当該エリアに進入しないための制御（例えば、自動停止制御、減速から一時停止までの走行アシスト、一時停止状態の自動保持、一時停止の経路案内、一時停止の警報指示など）を行う移動体用制御部５とを備える。
　エリアａ、ｂ、ｃ、ｄの進入権はそれぞれ進入権管理端末１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄによって管理される。また、初期状態では、進入権管理端末１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄがそれぞれトークンα、β、γ、δを保有しているものとする。
　まず、図２に示すように、交差点への進入を企図する車両２ａの走行制御装置３ａは、道路Ａからエリアａへの経路の始点Ｚにおいて、進入権管理端末１ａに対し、エリアａへの進入権を要求する。その後、走行制御装置３ａは、エリアａへの進入権を受領するまで車両２ａをエリアａに進入しないよう、例えば道路Ａとエリアａの境界を停止点として車両２ａを制御（車両の走行制御または運転手への指示制御などを含む、以下同じ）する。
　このような停止点の制御において、車両の自己位置を推定する手段については、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）などの衛星からの電波を利用して求める方式やレーザレーダと環境地図を用いる方式など、多数開示されているが、本実施例ではその方式を問わない。また、経路の始点の検知や、エリアの繋がりや範囲の検知についても、予めそれらの位置情報を記憶しておいてもよいし、それらの情報を意味する標識を道路脇に立てる、または線、シンボル、文字、数字などを路面に書いておき、これらを外界センサで認識してもよく、本実施例ではその方式を問わない。
　進入権管理端末１ａは、走行制御装置３ａからの進入権要求に対応し、エリアａへの進入権を付加したトークンαを走行制御装置３ａに送付する。
　そして、走行制御装置３ａは、進入権管理端末１ａからエリアａへの進入権を付加したトークンαを受領した時点で道路Ａとエリアａの境界に設定した停止点を解除し、新たにエリアａとエリアｂの境界を停止点として車両２ａをエリアａ内に進入させる。なお、このとき、エリアａ内に先行車両や障害物がある場合にはこれらに衝突しないように、走行制御装置３ａは車両２ａを制御する。エリア内の先行車両や障害物を検知して衝突を回避する手段については、単眼カメラ、ステレオカメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダなどの外界センサを用いた方式が多数開示されているが、本実施例ではその方式を問わない。
　車両２ａがエリアａ内に進入した後は、図３に示すように、走行制御装置３ａは、エリアａの進入権を進入権管理端末１ａに返却し、トークンαに車両２ａへの予約権を付加して次のエリアの進入権管理端末１ｂに返却する。
　さらに、進入権管理端末１ｂに対してエリアｂへの進入権を要求する。なお、車両に搭載される走行制御装置３ａと地上側に設置される進入権管理端末１ａ～１ｄとの間の通信回数を減らすために、走行制御装置３ａが、エリアａの進入権も、車両２ａへの予約権を付加したトークンαや、エリアｂへの進入権の要求と合わせて、エリアｂの進入権管理端末１ｂに返却し、それを、進入権管理端末１ｂが進入権管理端末１ａに返却する形としてもよい。
　進入権管理端末１ｂは、走行制御装置３ａから返却されたトークンαを受け取ると、図４に示すように、保持していたトークンβを次のエリアの進入権管理端末１ｃに受け渡す。トークンβを受け取った進入権管理端末１ｃはトークンγを進入権管理端末１ｄに受け渡し、トークンγを受け取った進入権管理端末１ｄはトークンδを進入権管理端末１ａに受け渡す。そして、進入権管理端末１ｂは、走行制御装置３ａからの進入権要求に対応し、エリアｂへの進入権を付加した予約権付きトークンαを走行制御装置３ａに送付する。走行制御装置３ａは、エリアｂへの進入権を付加したトークンαを受領した時点でエリアａとエリアｂの境界に設定した停止点を解除し、車両２ａをエリアｂ内に進入させる。
　なお、このとき、図５に示すように、別の車両２ｂが道路Ｂから交差点への進入を企図したとする。しかし、車両２ｂの走行制御装置３ｂが、進入権管理端末１ｂに対してエリアｂへの進入権を要求しても、既に車両２ａへ与えた進入権がまだ返却されておらず、トークンも保有していないことから、その要求は保留されることとなる。
　車両２ａがエリアｂ内に進入した後は、図６に示すように、走行制御装置３ａは、エリアｂの進入権を進入権管理端末１ｂに返却し、トークンαは次のエリアの進入権管理端末１ｃに返却する。そして、走行制御装置３ａは、エリアｂからは道路Ｃへ、道路Ｃ内の先行車両や障害物に注意して車両２ａを進出させる。なお、このとき、進入権管理端末１ｃは保持していたトークンβを進入権管理端末１ｄに、進入権管理端末１ｄは保持していたトークンγを進入権管理端末１ａに、進入権管理端末１ａは保持していたトークンδを進入権管理端末１ｂに受け渡す。
　すると、先ほど、車両２ｂからのエリアｂへの進入権を要求され、これを保留していた進入権管理端末１ｂは、車両２ａから進入権を返却され、また進入権管理端末１ａからトークンδを受け渡されたことから、図７に示すように、エリアｂへの進入権を付加したトークンδを走行制御装置３ｂに送付することができる。
　車両２ｂには、走行制御装置３ｂが搭載される。この走行制御装置３ｂは、移動体用通信部４および移動体用制御部５を具備する。
　この移動体用通信部４がエリアｂへの進入権を付加したトークンδを受け取ると、移動体用制御部５は、道路Ｂとエリアｂとの境界に設定した停止点を解除するなどの制御を行う。その結果、車両２ｂはエリアｂ内に進入するように誘導される。なお、このとき、車両２ａなどエリアｂ内に先行車両や障害物がある場合には、走行制御装置３ｂは、これらに衝突しないように車両２ｂを制御する。
　以上の動作を継続的に繰り返すことにより、交通流制御システムによる制御対象道路の交通流制御が行われる。
　《実施例１の作用効果》
　実施例１では、交通流を制御する地上側の装置は、交差点を走行する各車両の搭載装置との間で、トークンとエリアの進入権というわずかな情報量のデータを電子的にやりとりするだけで、交差点の交通流を円滑に制御することが可能になる。
　特に、実施例１では、エリアに一旦進入した車両に対して、進行コースに従って他エリアの進入権を自動的に予約する。したがって、交通流の障壁（ネック）となるエリア相互間の交通流が円滑に流れ、エリアおよびその周辺の交通流を総体的に円滑に流すことが可能になる。
　また、実施例１では、各車両についての交差点への実際の進入タイミングや進入速度などについては走行制御装置に任される。そのため、交通流制御システムとしては、各車両について交差点での車間距離や実際に進入するタイミングや進入速度などを計算して指示する必要がなく、高性能な計算機性能を必要としない。
　なお、右側通行の交差点の場合には、エリアを左回りに設定し、同様の方法で制御する。また、制御対象の交差点はいくつのエリアに分割してもよいが、エリア数と同数のトークンが用意されるため、交差点には最大でエリア数と同数の車両が進入することになる。エリア数が多ければ単位時間当たりの車両通過数は増えるが、車両が動けなくなるデッドロックのリスクも増える。したがって、エリア数を同数の車両が交差点に進入する状況を踏まえて、そのよう場合でもデッドロックに陥らないような適切な数に分割することが望ましい。
　例えば、図８に示すように、三叉路からなる交差路を交差中心に対して周方向に４つのエリアａ～ｄに分割して制御してもよい。このとき、エリアｃからの車両進出経路はエリアｄへの経路の１つ、エリアｄのへの車両進入経路はエリアｃからの経路の１つのみとなるが、もちろん上述した仕組みを使って交通流を円滑に制御できる。なお、エリアの分割数は、デッドロックに陥る可能性が低く、車両間隔が必要以上に開きすぎなければ、５つ以上でも３つ以下でもよい。
　続いて、交通流制御システムを、サーバ構成により実現するケースについて説明する。
　図９に、実施例２における交通流制御システムの構成図を示す。本実施例の交通流制御システムは、道路管理センタなどのネットワーク上に設置された進入権管理サーバ１１と、車両２に搭載される走行制御装置１３との情報通信を可能とするネットワーク上の通信システム１４（無線通信ネットワークや近距離無線システムやそれらの組み合わせなど）とから構成される。
　トークンは進入権管理サーバ１１と走行制御装置１３との間で電子的にやり取りされる。
　走行制御装置１３は、実施例１の走行制御装置３ａと同様に移動体用通信部４および移動体用制御部５を備える。
　これらの進入権管理サーバ１１と通信システム１４とは、必要であればネットワークを介することにより、距離を離して配置することが可能になる。そのため、進入権管理サーバ１１を、制御対象道路（交通路）の近くに配置する必要はなく、遠方に配置することもできる。
　進入権管理サーバ１１は、例えばハードウェアとしてＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータシステムとして構成される。このハードウェアが交通流制御プログラムを実行することにより、進入権管理部および通信部（または進入権管理端末１ａ～１ｄ）の機能が実現する。このハードウェアの一部または全部については、専用の装置、汎用の機械学習マシン、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＰＬＤ（programmable logic device）などで代替してもよい。
　また、ハードウェアの一部または全部をネットワーク上のサーバに集中または分散して配置してクラウド利用可能とすることにより、複数の交通路に対する交通流制御を一つの交通流制御システムで担ってもよい。その場合、複数の交通路を含む広域的な交通流制御も実現可能になる。例えば、要人警護のために、要人の乗車車両（群）を他の車両に比べて優先的に進入権を与えて出発点から目的点まで迅速に移動させつつ、それ以外の車両に対する進入権を地点別に迅速に回復させることにより、全体の交通流を円滑にするなどの総体的な交通流制御が可能になる。
　また、車両２の走行制御装置１３も、ハードウェアとしてＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータシステムとして構成可能である。このハードウェアが走行制御プログラムを実行することにより、走行制御装置の機能が実現する。
　なお、実施例２は、既に述べた実施例１と同じ作用効果も奏する。そのため、実施例１と重複する説明については省略する。
　実施例３では、実施形態の一つとして、本線と側道の合流を制御対象とした交通流制御システムについて説明する。（なお、道路形状によらず、交通量の比較的多い方を本線とし、交通量の比較的少ない方を側道とするように、時間帯または交通量に応じて交通流制御システムが自動で切り替えてもよい。）
　側道から本線に合流する区間と、その手前の本線区間の２つのエリアに進入権を設定して交通流を制御する。実施例３では、図１０に示すように、側道から本線に合流する区間を合流エリアｆ、その手前の本線区間を本線手前エリアｅと呼ぶこととする。
　本線手前エリアｅへの車両進入経路は、本線手前からの経路の１つ、本線手前エリアｅからの車両進出経路は合流エリアｆへの経路の１つとなる。また、合流エリアｆへの車両進入経路は、本線手前エリアｅからの経路と側道からの経路の２つ、合流エリアｆからの車両進出経路は、本線前方への経路１つとなる。
　本線手前エリアｅと合流エリアｆの進入権は、それぞれの進入権管理端末１ｅ、１ｆが管理する。また、これらの進入権管理端末が全体で２つのトークンを管理し、合流点に車両が進入していない初期状態では、図１０に示すように、各進入権管理端末がそれぞれ１つのトークンを保有する。なお、本実施例では、トークンε、ζと呼ぶこととする。
　それぞれの進入権管理端末１ｅ、１ｆと、合流点を走行する車両の走行制御装置の機能、これらの手段間におけるトークンと進入権のやりとりの仕組みについては、実施例１と同様である。
　以下に、図１０に示した合流点を車両２ｃが本線から進入し、本線手前エリアと合流エリアを通過するケースを例に挙げて説明する。なお、車両２ｃには走行制御装置３ｃが搭載されているものとする。この走行制御装置３ｃは、移動体用通信部４および移動体用制御部５を具備する走行制御装置である。
　まず、図１１に示すように、合流点への進入を企図する車両２ｃの走行制御装置３ｃは、本線から本線手前エリアｅへの経路の始点Ｙにおいて、進入権管理端末１ｅに対し、本線手前エリアｅへの進入権を要求する。その後、走行制御装置３ｃは、本線手前エリアｅへの進入権を受領するまで、車両２ｃを本線手前エリアｅに進入しないよう、例えば本線手前エリアｅの手前境界を停止点として車両２ｃを制御する。
　進入権管理端末１ｅは、走行制御装置３ｃからの進入権要求に対応し、本線手前エリアｅへの進入権を付加したトークンεを走行制御装置３ｃに送付する。
　走行制御装置３ｃは、進入権管理端末１ｅから本線手前エリアｅへの進入権を付加したトークンεを受領した時点で本線手前エリアｅの手前境界に設定した停止点を解除し、新たに本線手前エリアｅと合流エリアｆの境界を停止点として車両２ｃを本線手前エリアｅ内に進入させる。
　このとき、走行制御装置３ｃは、本線手前エリアｅ内に先行車両や障害物がある場合にはこれらに衝突しないように車両２ｃを制御する。
　車両２ｃが本線手前エリアｅ内に進入した後は、図１２に示すように、走行制御装置３ｃは、本線手前エリアｅの進入権を進入権管理端末１ｅに返却し、トークンεは車両２ｃへの予約権を付加して次のエリアの進入権管理端末１ｆに返却する。さらに、進入権管理端末１ｆに対して合流エリアｆへの進入権を要求する。
　なお、車両に搭載される走行制御装置と地上側に設置される進入権管理部との間の通信回数を減らすために、走行制御装置３ｃが、本線手前エリアｅの進入権も、車両２ｃへの予約権を付加したトークンεや合流エリアｆへの進入権の要求と合わせて、エリアの進入権管理端末１ｆに返却し、それを、進入権管理端末１ｆが進入権管理端末１ｅに返却する形としてもよい。
　進入権管理端末１ｆは、走行制御装置３ｃから返却されたトークンεを受け取ると、図１３に示すように、保持していたトークンζをもう一方の進入権管理端末１ｅに受け渡す。そして、進入権管理端末１ｆは、走行制御装置３ｃからの進入権要求に対応し、合流エリアｆへの進入権を付加したトークンεを走行制御装置３ｃに送付する。走行制御装置３ｃは、合流エリアｆへの進入権を付加したトークンεを受領した時点で本線手前エリアｅと合流エリアｆの境界に設定した停止点を解除し、車両２ｃを合流エリアｆ内に進入させる。
　なお、このとき、図１４に示すように、別の車両２ｄが側道から合流点への進入を企図したとする。しかし、車両２ｄの走行制御装置３ｄが、進入権管理端末１ｆに対して合流エリアｆへの進入権を要求しても、既に車両２ｃへ与えた進入権がまだ返却されておらず、トークンも保有していないことから、その要求は保留されることとなる。
　車両２ｃが合流エリアｆ内に進入した後は、図１５に示すように、走行制御装置３ｃは、合流エリアｆの進入権を進入権管理端末１ｆに返却し、トークンεはもう一方の進入権管理端末１ｅに返却する。そして、走行制御装置３ｃは、合流エリアｆからは本線前方へ、本線前方の先行車両や障害物に注意して車両２ｃを進出させる。なお、このとき、進入権管理端末１ｅは保持していたトークンζを進入権管理端末１ｆに受け渡す。
　すると、先ほど、車両２ｄからの合流エリアｆへの進入権の要求を保留していた進入権管理端末１ｆは、車両２ｃから進入権を返却され、また進入権管理端末１ｅからトークンζを受け渡されたことから、図１６に示すように、合流エリアｆへの進入権を付加したトークンζを走行制御装置３ｄに送付する。
　車両２ｄには、走行制御装置３ｄが搭載される。この走行制御装置３ｄは、移動体用通信部４および移動体用制御部５を具備する。
　この移動体用通信部４が合流エリアｆへの進入権を付加したトークンζを受け取ると、移動体用制御部５は、側道と合流エリアｆとの境界に設定した停止点などの制御を行う。その結果、車両２ｄは合流エリアｆ内に進入するように誘導される。なお、このとき、合流エリアｆ内に先行車両や障害物がある場合には、走行制御装置３ｄは、これらに衝突しないように車両２ｄを制御する。
　なお、本実施例における交通流制御システムも、図９に示すサーバ構成と同様の構成により実現してもよい。
　このように本実施例の交通流制御システム、交通流制御方法、および交通流制御プログラムによれば、交通流を制御する地上側の装置は、本線と側道の合流点を走行する各車両の搭載装置との間で、トークンと進入権というわずかな情報量のデータを電子的にやりとりするだけで、本線と側道の合流点の交通流を円滑に制御することができる。また、各車両について本線と側道の合流点への実際の進入タイミングや進入速度などを計算して指示する必要もないため、高性能なセンサ機能や計算機性能も必要としない。
　また、本線手前エリアｅに進入した車両には、合流エリアｆの進入権に対する予約が自動的に与えられる。そのため、本線区間の交通流を、側道の交通流に優先して流すことが可能になる。したがって、本線側の交通流を円滑に流す交通流制御が実現する。
　なお、上述の方法に基づけば、本線が複数の車線から構成される場合に、図１７のように各車線に左車線からの合流点を設けて制御することで、さらに円滑な交通流制御を行うことができる。
　例えば、第２車線には、第１車線の本線手前エリアｅから合流する合流エリアｈとその手前にエリアｇを設け、第３車線には、第２車線のエリアｇから合流する合流エリアｊとその手前にエリアｉを設ける。それぞれのエリアの進入権はそれぞれの進入権管理部が管理し、それぞれの車線の進入権管理部が共同でエリア数と同数のトークンを管理する。つまり、第２車線では、進入権管理端末１ｇ、１ｈがそれぞれエリアｇ、ｈの進入権を管理し、共同でトークンη、θを管理する。第３車線では、進入権管理端末１ｉ、１ｊがそれぞれエリアｉ、ｊの進入権を管理し、共同でトークンι、κを管理する。
　上記の方法により、合流エリアの進入権の要求を保留され、車両速度を落とさなければならない場合に、オプションとして右車線への車線変更を企図することが可能となる。例えば、側道からの車両２ｆの合流企図によって、車両２ｅの合流エリアｆへの進入権要求が保留された場合、本線手前エリアｅからの合流エリアｈへの車両進入経路に基づいて合流エリアｈの進入権を進入権管理端末１ｈに要求することができる。その際、進入権管理端末１ｈから合流エリアｈへの進入権が付加されたトークンηもしくはθを受け取ることができれば第２車線への進路変更が可能となる。
　なお、実施例３は、既に述べた実施例１や実施例２と同じ作用効果も奏する。そのため、実施例１や実施例２と重複する説明については省略する。
　また、本実施例の説明は左側通行を前提としたが、右側通行の場合も同様である。
　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。
　さらに、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。
　例えば、このような交通流制御システム、交通流制御方法、および交通流制御プログラムは、道路交通のみならず、建設現場、工事現場、鉱山などを走行する建設機械や搬送車両、工場、倉庫、病院、駅、ビルなどの中を走行する搬送車両や荷役車両の交通流制御にも適用できる。
　また、実施形態では、説明を分かりやすくするために、陸路に限定して説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明としては実施形態の述べた陸路に限らず、海路や河川路や水路や運河や地中路や水中路や鉄道線路や高架路や航空路や歩道や宇宙空間などの交通路にも適用可能である。その場合の移動体は、交通路を通行する移動体となるため、例えば自動車や鉄道車両や船舶や飛行機や飛行体やドローンや潜水艦やオートバイや自転車や自走体やロボットや歩行者や宇宙船やロケットなどの移動体の全般に相当する。また、走行制御装置は、移動体の自動運転装置や、自動ブレーキ機構や、走行アシスト装置や、経路案内のためのナビゲーション装置や、移動タイミングや移動コースに関する警報指示装置などのように、移動体の移動を直接または間接に制御可能な装置全般に相当する。
　なお、走行制御装置については、移動体ごとに搭載される形態に限定されない。例えば、クラウド（ネットワークなど）上に走行制御装置を配置して、そこからネットワークや通信媒体などを介して移動体に対して制御（例えば、自動運転や自動ブレーキや走行アシストや経路案内や警報指示など）を行ってもよい。
　さらに、実施形態では、予約権付きトークンを移動体の側で設定して送っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、エリアに進入した移動体において、進出経路が特定の次エリアに限定される場合は、進入権管理部は、エリアに進入した移動体から次エリアへ返却されるトークンを自動的に予約権付きトークンとして扱ってもよい。
　また、実施形態では、トークンに進入権が付加された状態で移動体へ進入権を与えている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。トークンと進入権とが付随した状態で移動体へ進入権を与えてもよい。例えば、トークンと進入権とを対応付けた上で別々のパケットで伝送するなど適当なタイムラグを設けてもよい。
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ…進入権管理端末
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ…車両
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、１３…走行制御装置
４…移動体用通信部
５…移動体用制御部
１１…進入権管理サーバ
１４…通信システム
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…道路
α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、ι、κ…トークン

Claims (10)

  1. 　交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、前記交通路の交通流を制御する交通流制御システムであって、
    　仮想的なエリアに区分された前記交通路において前記エリアごとに進入権を管理し、前記エリアに応じた数のトークンを管理し、前記トークンに前記進入権を付随させて前記走行制御装置に与えることによって前記移動体の前記エリアへの進入を誘導する進入権管理部と、
    　前記走行制御装置との間で、前記進入権および前記トークンの通信を行うための通信部と
    　を備えたことを特徴とする交通流制御システム。
  2. 　請求項１に記載の交通流制御システムであって、
    　前記進入権管理部は、前記進入権を行使して前記エリアに進入した前記移動体側から、前記エリアの前記進入権の返却を受け付け、前記移動体側が保有するトークンを、前記移動体が次に進入する前記エリア（以下「次エリア」という）の進入権を予約するトークン（以下「予約権付きトークン」という）として受け付ける
    　ことを特徴とする交通流制御システム。
  3. 　請求項２に記載の交通流制御システムであって、
    　前記進入権管理部は、前記予約権付きトークンにより予約された前記次エリアの前記進入権を、前記予約権付きトークンを送信した前記移動体側に与える
    　ことを特徴とする交通流制御システム。
  4. 　請求項２～３のいずれか一項に記載の交通流制御システムであって、
    　前記進入権管理部および前記通信部は、前記エリアをそれぞれ担当する進入権管理端末の群に分散して構成され、
    　一の前記進入権管理端末が前記トークンを保有している状況で、別の前記トークンが受け渡された場合、前記予約権付きトークン以外の前記トークンを他の前記進入権管理端末に受け渡す
    　ことを特徴とする交通流制御システム。
  5. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
    　前記進入権管理部の機能を実装し、ネットワークに接続される進入権管理サーバと、
    　前記ネットワークに接続され、前記通信部の機能を実装する通信システムと
    　を備えたことを特徴とする交通流制御システム。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
    　前記交通路は、交差路であり、
    　前記エリアは、前記交通路の交差中心の周方向に少なくとも区分される
    　ことを特徴とする交通流制御システム。
  7. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の交通流制御システムにおいて、
    　前記交通路は、側道から本線に合流する合流路であり、
    　前記エリアは、前記側道および前記本線が合流する合流エリアと、前記本線から前記合流エリアに進入する本線手前エリアとに少なくとも区分される
    　ことを特徴とする交通流制御システム。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の交通流制御システムとして、コンピュータシステムを機能させる
    　ことを特徴とする交通流制御プログラム。
  9. 　交通路を通行する移動体の走行制御装置と通信を行って、前記交通路の交通流を制御する交通流制御方法であって、
    　仮想的なエリアに区分された前記交通路において前記エリアごとに進入権を管理し、前記エリアに応じた数のトークンを管理し、前記トークンに前記進入権を付随させて前記走行制御装置に与えることによって前記移動体の前記エリアへの進入を誘導する進入権管理部と、
    　前記走行制御装置との間で、前記進入権および前記トークンの通信を行うための通信部と
    　を備えたことを特徴とする交通流制御方法。
  10. 　交通路の交通流を制御する交通流制御システムと通信を行って、前記交通路を通行する移動体の移動を制御する走行制御装置であって、
    　前記交通流制御システムとの間で通信を行うための移動体用通信部と、
    　前記交通路を区分したエリアへの進入を企図する前記移動体に対し、前記交通流制御システムから当該エリアの進入権が与えられるまでは当該エリアに進入しないための制御を行う移動体用制御部と
    　を備えたことを特徴とする走行制御装置。
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