(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信が可能な前方通信車と、前記前方通信車の後方を一般車を間に挟んで走行する少なくとも１台の無線通信が可能な後方通信車との車間距離を、前記後方通信車の速度で除した値である車間時間を算出する車間時間算出手段と、
前記車間時間算出手段が算出した前記車間時間が所定値以下である前記後方通信車については、無線通信により取得した前記前方通信車の減速開始時期と、前記後方通信車の減速開始時期とを合わせるように前記後方通信車の走行を制御する走行制御手段と、
を備えた交通制御システム。
【請求項２】
前記走行制御手段は、前記車間時間から前記後方通信車の目標加速度を算出する、請求項１に記載の交通制御システム。
【請求項３】
前記走行制御手段は、前記前方通信車と前記後方通信車との速度差が大きいほど、大きい前記目標加速度を算出する、請求項２に記載の交通制御システム。
【請求項４】
前記走行制御手段は、前記前方通信車と前記後方通信車との前記車間時間が小さいほど、大きい前記目標加速度を算出する、請求項２又は３に記載の交通制御システム。
【請求項５】
自車の前方を一般車を間に挟んで走行する無線通信が可能な前方通信車との車間距離を、前記自車の速度で除した値である車間時間を算出する車間時間算出手段と、
前記車間時間算出手段が算出した前記車間時間が所定値以下であるときは、無線通信により取得した前記前方通信車の減速開始時期と、前記自車の減速開始時期とを合わせるように前記自車の走行を制御する走行制御手段と、
を備えた車両走行制御装置。
【請求項６】
前記走行制御手段は、前記車間時間から前記自車の目標加速度を算出する、請求項５に記載の車両走行制御装置。
【請求項７】
前記走行制御手段は、前記前方通信車と前記自車との速度差が大きいほど、大きい前記目標加速度を算出する、請求項６に記載の車両走行制御装置。
【請求項８】
前記走行制御手段は、前記前方通信車と前記自車との前記車間時間が小さいほど、大きい前記目標加速度を算出する、請求項６又は７に記載の車両走行制御装置。
【請求項９】
無線通信が可能な前方通信車と、前記前方通信車の後方を一般車を間に挟んで走行する少なくとも１台の無線通信が可能な後方通信車との車間距離を、前記後方通信車の速度で除した値である車間時間を算出する車間時間算出工程と、
前記車間時間算出工程で算出した前記車間時間が所定値以下である前記後方通信車については、無線通信により取得した前記前方通信車の減速開始時期と、前記後方通信車の減速開始時期とを合わせるように前記後方通信車の走行を制御する走行制御工程と、
を含む交通制御方法。
【請求項１０】
前記走行制御工程では、前記車間時間から前記後方通信車の目標加速度を算出する、請求項９に記載の交通制御方法。
【請求項１１】
前記走行制御工程では、前記前方通信車と前記後方通信車との速度差が大きいほど、大きい前記目標加速度を算出する、請求項１０に記載の交通制御方法。
【請求項１２】
前記走行制御工程では、前記前方通信車と前記後方通信車との前記車間時間が小さいほど、大きい前記目標加速度を算出する、請求項１０又は１１に記載の交通制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通制御システム、車両走行制御装置及び交通制御方法に関し、特に、渋滞を緩和させるための交通制御システム、車両走行制御装置及び交通制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、交通の渋滞を緩和するシステムとしては、例えば特許文献１には、道路上に渋滞の要因があると判定した場合に、当該渋滞の要因がある地点に向かう各車両に対して事前に減速制御を行わせるシステムが開示されている。特許文献１のシステムでは、渋滞の要因がある地点と各車両との距離が遠いほど減速量を小さくさせることで、先行車の減速が後方車両に伝播する減速伝播の増幅を抑え、渋滞を緩和させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５１５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような技術においては、後続車両から減速させるために、かなり早い段階から前方車両の減速開始の時期と減速度の大きさとを予測する必要がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に考慮してなされたものであり、その目的は、前方車両の減速を予測する必要なく、減速伝播を抑え、渋滞を緩和させることが可能な交通制御システム、車両走行制御装置及び交通制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、無線通信が可能な前方通信車と前方通信車の後方を走行する少なくとも１台の無線通信が可能な後方通信車との車間距離を後方通信車の速度で除した値である車間時間を算出する車間時間算出手段と、車間時間算出手段が算出した車間時間が所定値以下である後方通信車については、無線通信により取得した前方通信車の減速開始時期と、後方通信車の減速開始時期とを合わせるように後方通信車の走行を制御する走行制御手段とを備えた交通制御システムである。
【０００７】
この構成によれば、車間時間算出手段が、前方通信車と少なくとも１台の後方通信車との車間時間を算出し、走行制御手段が、車間時間が所定値以下である減速伝播の増幅の恐れがある後方通信車については、無線通信により取得した前方通信車の減速開始時期と後方通信車の減速開始時期とを合わせるように後方通信車の走行を制御する。このように前方通信車の減速を通信により遅れなく把握することで、前方通信車とほぼ同時あるいは同時に後方通信車が減速を開始することが可能となる。そのため、減速伝播の増幅を後方通信車のところで分断することができ、前方車両の減速を予測する必要なく、減速伝播を抑え、渋滞を緩和させることが可能となる。
【０００８】
この場合、走行制御手段は、車間時間から後方通信車の目標加速度を算出することが好適である。
【０００９】
この構成によれば、車間距離を後方通信車の速度で除した値である車間時間から後方通信車の目標加速度（目標減速度）を算出するため、車間距離と後方通信車の速度とに応じた減速度を設定することが可能となる。
【００１０】
この場合、走行制御手段は、前方通信車と後方通信車との速度差が大きいほど、大きい目標加速度を算出することが好適である。
【００１１】
前方通信車と後方通信車との速度差が大きいほど大きな加速度（減速度）が必要となるため、この構成によれば、走行制御手段は、前方通信車と後方通信車との速度差が大きいほど、大きい目標加速度を算出することにより、より適切な減速度を設定することができる。
【００１２】
また、走行制御手段は、前方通信車と後方通信車との車間時間が小さいほど、大きい目標加速度を算出することが好適である。
【００１３】
前方通信車と後方通信車との車間時間が小さいほど大きな加速度が必要となるため、この構成によれば、走行制御手段は、前方通信車と後方通信車との車間時間が小さいほど、大きい目標加速度を算出することにより、より適切な減速度を設定することができる。
【００１４】
一方、本発明は、自車の前方を走行する無線通信が可能な前方通信車との車間距離を、自車の速度で除した値である車間時間を算出する車間時間算出手段と、車間時間算出手段が算出した車間時間が所定値以下であるときは、無線通信により取得した前方通信車の減速開始時期と、自車の減速開始時期とを合わせるように自車の走行を制御する走行制御手段とを備えた車両走行制御装置である。
【００１５】
この場合、走行制御手段は、車間時間から自車の目標加速度を算出することが好適である。
【００１６】
この場合、走行制御手段は、前方通信車と自車との速度差が大きいほど、大きい目標加速度を算出することが好適である。
【００１７】
また、走行制御手段は、前方通信車と自車との車間時間が小さいほど、大きい目標加速度を算出することが好適である。
【００１８】
一方、本発明は、無線通信が可能な前方通信車と、前方通信車の後方を走行する少なくとも１台の無線通信が可能な後方通信車との車間距離を、後方通信車の速度で除した値である車間時間を算出する車間時間算出工程と、車間時間算出工程で算出した車間時間が所定値以下である後方通信車については、無線通信により取得した前方通信車の減速開始時期と、後方通信車の減速開始時期とを合わせるように後方通信車の走行を制御する走行制御工程とを含む交通制御方法である。
【００１９】
この場合、走行制御工程では、車間時間から後方通信車の目標加速度を算出することが好適である。
【００２０】
この場合、走行制御工程では、前方通信車と後方通信車との速度差が大きいほど、大きい目標加速度を算出することが好適である。
【００２１】
また、走行制御工程では、前方通信車と後方通信車との車間時間が小さいほど、大きい目標加速度を算出することが好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の交通制御システム、車両走行制御装置及び交通制御方法によれば、前方車両の減速を予測する必要なく、減速伝播を抑え、渋滞を緩和させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る車両制御装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、サグ付近で渋滞が発生する過程を示す図である。
【図３】自車前方の渋滞状態を示す表示画面の例を示す図である。
【図４】実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る車両制御装置が適用される状況を示す平面図である。
【図６】通信車間時間とフィードバックゲインとの関係を示すグラフである。
【図７】減速前の通信車及び一般車の距離と速度との関係を示す図である。
【図８】減速後の通信車及び一般車の距離と速度との関係を示す図である。
【図９】従来の車両の減速伝播が生じるときの距離と速度との関係を示すグラフ図である。
【図１０】本実施形態の通信車が車列に存在する場合における減速伝播が生じるときの距離と速度との関係を示すグラフ図である。
【図１１】本実施形態の通信車が車列に存在する場合における各車両の時間と速度との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両走行制御装置を説明する。本実施形態の車両走行制御装置は、車両に搭載され、道路の交通量を改善するための走行制御を行なうためのものである。図１に示すように、本実施形態の車両走行制御装置１０は、車車間通信装置１２、車間距離計測装置１４、車両制御ＥＣＵ１６、加減速度発生装置１８、ドライバＩ／Ｆ２０を備えている。
【００２５】
車車間通信装置１２は、車車間通信により自車以外のシステム搭載車両の進行方向、位置、速度あるいは渋滞を防止する車両制御をＯＮあるいはＯＦＦにしているか否かといった情報を相互に送受信し、情報を共有するためのものである。なお、本実施形態で、無線通信が可能な先行通信車と自車とが通信を行う場合は、両者が直接に通信を行う他、情報処理センター等の路側施設を介して通信を行うようにしても良い。
【００２６】
車間距離計測装置１４は、直前車と自車両との車間距離を計測するためのものである。また、車間距離計測装置１４は、自車両の周辺に存在する障害物を認識するためのものである。車間距離計測装置１４は、具体的には、ミリ波レーダー、レーザーレーダー及びステレオカメラ等から構成される。
【００２７】
車両制御ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１６は、車車間通信装置１２及び車間距離計測装置１４から得られた情報に基づいて、自車と直前車との将来の相対速度、将来の車間距離及び目標加減速度を演算するためのものである。
【００２８】
加減速度発生装置１８は、具体的には自車両の全ての速度域で行われるＡＣＣ（Adaptive  Cruise  Control）の加減速制御を行なうためのものであり、車両制御ＥＣＵ１８からの指令信号に従い、アクセルアクチュエータやブレーキアクチュエータを駆動するためのものである。
【００２９】
ドライバＩ／Ｆ２０は、ドライバーが車両走行制御装置１０の制御開始や先行車と自車両との目標車間距離等を設定するためのものである。ドライバＩ／Ｆ２０は、具体的には、ＡＣＣスイッチや、ＡＣＣ操作レバー等である。
【００３０】
以下、本実施形態の車両走行制御装置１０の動作について説明する。まず、前提として、サグ等で渋滞が発生する原因について説明する。図２（Ａ）に示すように、道路５００を本実施形態の車両制御装置１０を搭載していない一般車両２００が縦列をなして走行している状況を想定する。交通量が増加し、車間距離が詰まり、一般車両２００それぞれの車速が約１０ｋｍ／ｈ程度低下する。この場合、図中破線部に示すように、車速低下を嫌った車両が追越車線に車線変更を行なうため、特に追越車線側の車間距離の減少が顕著になる。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、サグの勾配変化点５２０を過ぎた上り坂で気付かずに速度低下する一般車両２００が渋滞の契機となる。あるいは、トラック等の無理な割り込みも渋滞の契機となる。図２（Ｃ）に示すように、先行する一般車両２００の減速で車間距離が詰まると、後続の一般車両２００も先行車両との車間距離を維持するため減速する。この場合、後続車両は先行車両よりも低い速度までの減速が必要であるため、減速が先行車両から後続車両に増幅しつつ伝播する減速伝播が生じ、渋滞となる。
【００３２】
図２（Ｄ）に示すように、渋滞の起因となるサグの勾配変化点５２０を通過した後も、一般車両２００同士の車間距離が詰まっており、加速しにくいため、減速後の速度を回復するのが遅れ、渋滞が継続することとなる。
【００３３】
そこで、本実施形態では以下の手順により、減速伝播を抑え、渋滞を緩和させる。この場合、例えば、自車のナビゲーションシステムの表示画面５０には、図３に示すように、自車両１００の位置Ｐに対する渋滞の先頭となり得る先頭位置ＪＨと、渋滞となりつつある車列に関する情報Ｉとが表示される。図４に示すように、ドライバーによる車両走行制御装置１０のドライバＩ／Ｆ２０への操作により車間距離制御がＯＮとされる（Ｓ１１）。
【００３４】
ここで、図５に示すように、道路５００の同じ車線を互いに無線通信を行うことが可能な通信車１０１〜１０３が走行している状況を想定する。通信車１０１〜１０３は車両走行制御装置１０の車車間通信装置１２の通信範囲Ａ内を走行しているが、各車両の車間には無線通信を行うことができない一般車２００が走行しているものとする。
【００３５】
図４に戻り、通信車１０２，１０３は、車両走行制御装置１０の車車間通信装置１２及び車間距離計測装置１４により取得した各々の前方の通信車１０１，１０２との通信車車間距離Ｌｃから、通信車１０２，１０３の車速を除した値である通信車車間時間Ｔｃを算出する（Ｓ１２）。通信車車間時間Ｔｃ  ｍａｘ以下の通信車が存在する場合は（Ｓ１３）、車両走行制御装置１０の車両制御ＥＣＵ１６は、減速伝播分断モードにおいて、通信車車間時間Ｔｃ  ｍａｘ以下のそれぞれの通信車の通信車車間時間Ｔｃに対して、それぞれの速度差フィードバックゲインｋｖｃを算出する（Ｓ１４）。
【００３６】
近い通信車ほど減速の影響が大きいため、車両制御ＥＣＵ１６は、通信車車間時間Ｔｃが小さいほどゲインが大きくなるような関数を用いて速度差フィードバックゲインｋｖｃを算出する。この場合の関数は、例えば、図６に示すように、速度差フィードバックゲインｋｖｃの大きさが通信車車間時間Ｔｃに比例するような線形式としても良い。
【００３７】
車両制御ＥＣＵ１６は、減速伝播分断モードの自車目標加速度ａｔを算出する（Ｓ１５）。この場合の自車目標加速度ａｔの算出は、下式（１）により行うことができる。
{ｋｖｃ１（Ｖｃ１−Ｖ）＋ｋｖｃ２（Ｖｃ２−Ｖ）＋…＋ｋｖｃＮ（ＶｃＮ−Ｖ）}
＋ｋａＲｅｌＶ（Ｖｐｒｅ−Ｖ）＋ｋａＳ（Ｌｔ−Ｌ）      （１）
【００３８】
上式（１）において、
Ｖ：自車速度
Ｖｐｒｅ：直前車速度（図５の例では通信車１０３の直前の一般車２００の速度）
Ｌｔ：目標直前車車間距離
Ｌ：直前車車間距離
ｋｖｃ１〜ｋｖｃＮ：通信車車間時間Ｔｃ  ｍａｘ以下の通信車との速度差フィードバックゲイン
Ｖｃ１〜ＶｃＮ：通信車車間時間Ｔｃ  ｍａｘ以下の通信車の速度
ｋａＲｅｌＶ：直前車との速度差フィードバックゲイン
ｋａＳ：直前車との車間距離誤差フィードバックゲイン
である。
【００３９】
上式（１）において、{ｋｖｃ１（Ｖｃ１−Ｖ）＋ｋｖｃ２（Ｖｃ２−Ｖ）＋…＋ｋｖｃＮ（ＶｃＮ−Ｖ）}の項は、前方通信車との速度差フィードバック項となる。
【００４０】
一方、通信車車間時間Ｔｃ  ｍａｘ以下の通信車が存在しない場合は（Ｓ１３）、車両制御ＥＣＵ１６は、通常追従モードにおいて、自車目標加速度ａｔを算出する（Ｓ１６）。この場合の自車目標加速度ａｔの算出は、上式（１）から、前方通信車との速度差フィードバック項を除いた下式（２）により行うことができる。
ｋａＲｅｌＶ（Ｖｐｒｅ−Ｖ）＋ｋａＳ（Ｌｔ−Ｌ）      （２）
【００４１】
車両制御ＥＣＵ１６は、加減速度発生装置１８を駆動し、自車の加減速度を自車目標加速度ａｔとなるように制御する（Ｓ１７）。
【００４２】
本実施形態によれば、車両制御ＥＣＵ１６は、前方の通信車１０１と後方通信車１０２，１０３との通信車車間時間Ｔｃを算出し、通信車車間時間Ｔｃが所定値以下である減速伝播の増幅の恐れがある後方の通信車１０２，１０３については、無線通信により取得した前方の通信車１０１の減速開始時期と後方の通信車１０２，１０３の減速開始時期とを合わせるように後方の通信車１０２，１０３の走行を制御する。このように前方の通信車１０１の減速を通信により遅れなく把握することで、前方の通信車１０１とほぼ同時あるいは同時に後方の通信車１０２，１０３が減速を開始することが可能となる。そのため、減速伝播の増幅を後方の通信車１０２，１０３のところで分断することができ、前方車両の減速を予測する必要なく、減速伝播を抑え、渋滞を緩和させることが可能となる。
【００４３】
すなわち、図７に示すように、通信車１０１〜１０３とその車間を走行する一般車２００が等速度で走行している場合に前方の通信車１０１が減速した場合、本実施形態では図８に示すように、後方の通信車１０２，１０３は、直前の一般車２００よりも先に減速を開始する。直前車が減速を開始してから、後続の車両が順次減速をした場合、図９に示すように減速伝播が生じ、渋滞が生じることになる。一方、本実施形態では、図１０に示すように、後方通信車は前方通信車と同じ時期に減速を開始するため、減速伝播が通信車ごとに分断され、減速伝播が拡大しない。そのため、図１１に示すように、渋滞発生を遅らせる効果が期待できる。
【００４４】
本実施形態では、道路上の全ての車両を制御する必要は無く、通信車と一般車とが混在している場合でも適用できるため、本実施形態の車両走行制御装置１０や交通制御システムの普及率が低くとも効果を奏する。また、本実施形態では、前方通信車と同時に後方通信車が減速することにより、後方通信車の減速度の大きさは通常は前方通信車よりも小さくすることが可能である。すなわち、前方通信車と同時に後方通信車が減速すると、直前の一般車が減速伝播により減速を開始する頃には、車間距離が後方通信車と直前の一般車との車間距離が十分に開いているため、特に前方の通信車との車間距離が離れている場合は、減速度を小さくすることができる。
【００４５】
前方通信車と後方通信車との通信車車間時間Ｔｃが小さいほど大きな加速度が必要となるため、本実施形態では、車両制御ＥＣＵ１６は、前方通信車と後方通信車との通信車車間時間Ｔｃが小さいほど、大きい目標加速度ａｔを算出することにより、より適切な減速度を設定することができる。また本実施形態では、通信車車間距離Ｌｃを後方通信車の速度で除した値である通信車車間時間Ｔｃから後方通信車の目標加速度ａｔを算出するため、通信車車間距離と後方通信車の速度Ｖとに応じた減速度を設定することが可能となる。さらに、前方通信車と後方通信車との速度差が大きいほど大きな加速度が必要となるため、本実施形態では、車両制御ＥＣＵ１６は、前方通信車と後方通信車との速度差が大きいほど、大きい目標加速度ａｔを算出することにより、より適切な減速度を設定することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態では、速度差フィードバックゲインｋｖｃの大きさが通信車車間時間Ｔｃに比例するような線形式としたが、それ以外にも速度差フィードバックゲインｋｖｃを車間距離や車間時間が大きくなるほど単調減少する関数を適用することができる。また、通信車間に存在する一般車の台数が少ないと減速伝播も生じ難くなるため、通信車間に存在する一般車の台数が少ないほど、速度差フィードバックゲインｋｖｃを小さくするようにしても良い。
【００４７】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、個々のシステム搭載車両に搭載された車両走行制御装置が渋滞を防止するための走行制御を行う態様を中心に説明したが、例えば、車両走行制御装置は情報処理センターにのみ配置され、情報処理センターからの指令を通信により個々の車両に送信することで、渋滞を防止するための車両制御を行なうことも可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、算出した目標加速度ａｔを実現する方法としてＡＣＣのような加速度制御を挙げているが、音声案内や画像表示や体感装置などのＨＭＩ（human  machine  interface）装置によりドライバーに目標加速度ａｔを知らせたり、目標加速度ａｔとなるような運転操作を誘導しても良い。
【００４９】
また、本発明は、サグの勾配変化点５２０等における渋滞に限らず、一般の平坦な道路においても、速度を下げ過ぎない円滑な運転を促すためにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…車両走行制御装置、１２…車車間通信装置、１４…車間距離計測装置、１６…車両制御ＥＣＵ、１８…加減速度発生装置、２０…ドライバＩ／Ｆ、５０…表示画面、１０１，１０２，１０３…通信車、２００…一般車、５００…道路、５２０…サグの勾配変化点。
【図１】
0005381625.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005381625.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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