(57)【要約】  本発明の車群制御方法は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、車間の変更中におけるｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。
2010131324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項２】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項３】
前記車群内のすべての車間距離を所定の変化量分だけ変更するときには、
前記車両の台数と、前記所定の変化量と、前記車群の先頭車両の車速と、に基づいて前記車間距離の変更にかける時間を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項４】
前記車群内の車間距離を広げる場合に、
前記車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、
前記所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることを特徴とする請求項１に記載の車群制御方法。
【請求項５】
前記車群内の車間距離を縮める場合に、
前記車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、
前記所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることを特徴とする請求項２に記載の車群制御方法。
【請求項６】
前記車間の変更前における車群の車速がゼロの場合には、車間の変更の開始後の所定の時間内において、前記車群のすべての目標車間距離を固定させ、
前記車間の変更後における車群の車速をゼロとする場合には、車間の変更の終了前の所定の時間内において、前記車群のすべての目標車間距離を固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項７】
前記車群の車速が所定値よりも小さい場合には、前記車群のすべての目標車間距離を固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項８】
前記車群内のすべての車間距離を変更する場合に、
前記車群内の前からｋ台目の車両とｋ＋１台目の車両（ｋ＝２，３，…，ｎ−１）との車間距離の変更は、
前記車群内の前からｋ−１台目の車両とｋ台目の車両との車間距離の変更が完了した直後に開始されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項９】
前記車群内の車間距離を変更する場合に、
車群の後方の車両にいくほど、前記相対速度がピークに達するタイミングが遅くなるように、前記各車両の前記相対速度を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項１０】
前記車群内のすべての車間距離を広げる場合に、
車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、前記先頭車両に対して同時に減速を開始させた後、
各々の前記後続車両を各々の切り替えタイミングで加速に切り替えて、前記先頭車両の車速と等しくなるまで加速させ、
前記切り替えタイミングは、
車群の後方の車両にいくほど遅くなることを特徴とする請求項１に記載の車群制御方法。
【請求項１１】
前記車群内のすべての車間距離を縮める場合に、
車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、前記先頭車両に対して同時に加速を開始させた後、
各々の前記後続車両を各々の切り替えタイミングで減速に切り替えて、前記先頭車両の車速と等しくなるまで減速させ、
前記切り替えタイミングは、
車群の後方の車両にいくほど遅くなることを特徴とする請求項２に記載の車群制御方法。
【請求項１２】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、
前記車群制御手段は、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車両。
【請求項１３】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、
前記車群制御手段は、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車両で構成される車群の走行を制御する車群制御方法、及びそのような車群制御手段を備えた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００１−３４４６８６号公報に開示された走行制御装置が知られている。この装置は、車群走行可能な所定のサービス区間において、前方車両及び／または後方車両、並びに道路設備側の通信機器との通信を行いながら、それら車両と車群を編成した状態で自車両を走行させるものである。この装置では、上記サービス区間の終了地点までの距離が所定距離より短くなったときに、自車両の直前を走行する前方車両との目標車間距離を大きな値に変更するようにし、サービス区間の終了地点におけるスムーズなトラフィックを確保することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４４６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、車群走行の際には車群走行可能なサービス区間の終了や、車両の合流・離脱などに対応して車群を構成する車両の車間を変更する必要が生じるが、上記特許文献１の走行制御装置では、車速をコントロールして車間距離を広げることが記載されているのみで、各車両間の相対速度や相対加速度までは言及がなく、車間変更の過程における相対車速変化のスムーズさや制御精度にも問題が残る。【０００５】
本発明は、車群走行において、スムーズな相対車速の変化をもって車間変化を精度良く行うことができる車群制御方法及び車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車群制御方法は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、車間の変更中におけるｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。【０００７】
この車群制御方法によれば、ｊ−１台目の車両とｊ台目の車両の車間を広げるときに、ｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を広げる変化を精度よく行うことができる。【０００８】
本発明の車群制御方法は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、車間の変更中におけるｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。【０００９】
この車群制御方法によれば、ｊ−１台目の車両とｊ台目の車両の車間を縮めるときに、ｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を縮める変化を精度よく行うことができる。【００１０】
また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を所定の変化量分だけ変更するときには、車両の台数と、所定の変化量と、車群の先頭車両の車速と、に基づいて車間距離の変更にかける時間を決定することとしてもよい。【００１１】
車群内のすべての車間距離を変更する場合、特に、車群の両端（車群の先頭又は車群の最後尾）に近い車両においては、大きな速度変化が要求される可能性がある。従って、車群の両端の車両への負担が大きくなり、好ましくない場合もある。これに対し、上記の車群制御方法によれば、車両の台数と、所定の変化量と、車群の先頭車両の車速と、に基づいて車間距離の変更にかける時間が決定されるので、車間距離の変更にかける時間を長く調整することで、上記のような車両への負担を抑えることが可能になる。【００１２】
また、本発明の車群制御方法では、車群内の車間距離を広げる場合に、車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることとしてもよい。【００１３】
この車群制御方法によれば、基準位置よりも前方の車両の車速は時間軸上で極大値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも前方の車両は、車群内で当該基準位置から前方に離れるように移動する。また、基準位置よりも後方の車両の車速は時間軸上で極小値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも後方の車両は、車群内で当該基準位置から後方に離れるように移動する。そして、上記基準位置は、車群の先頭車両と最後尾車両との間に存在する。従って、車群内では、各車両が車群内の基準位置から離れるように移動して、車群内の車間距離が広がることになる。従って、車群の両端に近い車両の移動を少なくすることができ、車両の両端に近い車両の加減速の負荷を抑えながらも、車間距離を広げる時間を短縮することができる。【００１４】
また、本発明の車群制御方法では、車群内の車間距離を縮める場合に、車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることとしてもよい。【００１５】
この車群制御方法によれば、基準位置よりも前方の車両の車速は時間軸上で極小値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも前方の車両は、車群内で当該基準位置に近づくように後方に移動する。また、基準位置よりも後方の車両の車速は時間軸上で極大値を持つグラフで示されるので、基準位置よりも後方の車両は、車群内で当該基準位置に近づくように前方に移動する。そして、上記基準位置は、車群の先頭車両と最後尾車両との間に存在する。従って、車群内では、各車両が車群内の基準位置に集まるように移動して、車群内の車間距離が縮まることになる。従って、車群の両端に近い車両の移動を少なくすることができ、車両の両端に近い車両の加減速の負荷を抑えながらも、車間距離を縮める時間を短縮することができる。【００１６】
また、本発明の車群制御方法では、車間の変更前における車群の車速がゼロの場合には、車間の変更の開始後の所定の時間内において、車群のすべての目標車間距離を固定させ、車間の変更後における車群の車速をゼロとする場合には、車間の変更の終了前の所定の時間内において、車群のすべての目標車間距離を固定させることとしてもよい。【００１７】
車群の停止状態から車両を発進させて車間を広げる場合、発進後から所定の時間内は、高精度の加減速の制御が難しい。また、車群の走行状態から車間を縮めて車両を停止させる場合、停止前の所定の時間内は、高精度の加減速の制御が難しい。このような加減速の制御が難しい時間帯において複雑な車間の制御を行えば、各車両の同時発進や同時停止のタイミングが乱れる場合がある。これに対し、上記の車群制御方法によれば、高精度の加減速の制御が難しい時間帯においてすべての目標車間距離を固定させることとしているので、車間距離の制御が比較的容易であり、同時発進や同時停止のタイミングの乱れを抑えることができる。【００１８】
また、本発明の車群制御方法では、車群の車速が所定値よりも小さい場合には、車群のすべての目標車間距離を固定させることとしてもよい。【００１９】
各車両の性質上、車速が小さい場合には高精度の加減速の制御が難しいので、複雑な車間の制御を行えば車群の車間が乱れる場合がある。これに対し、上記の車群制御方法によれば、車群の車速が所定値よりも小さい場合には、すべての目標車間距離を固定させることとしているので、例えば、発進直後や停止直前のように車速が小さい場合における車間の乱れを抑えることができる。【００２０】
また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を変更する場合に、車群内の前からｋ台目の車両とｋ＋１台目の車両（ｋ＝２，３，…，ｎ−１）との車間距離の変更は、車群内の前からｋ−１台目の車両とｋ台目の車両との車間距離の変更が完了した直後に開始されることとしてもよい。【００２１】
この車群制御方法によれば、車群内の車間距離を変更する場合に、車群の前方から後方に向かって順に車間距離の変更が完了していく。従って、車群の構成車両の台数が多い場合にも、車群の最後尾に近い車両に対して大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。【００２２】
また、本発明の車群制御方法では、車群内の車間距離を変更する場合に、車群の後方の車両にいくほど、相対速度がピークに達するタイミングが遅くなるように、各車両の相対速度を変化させることとしてもよい。【００２３】
この車群制御方法によれば、車群内の車間距離を変更する場合に、車群の前方の車両から順に、自車前方の車両に対する相対速度がピークに達していく。従って、車群の前方から後方に向かって順に車間距離が変更されるように、車群内で車両が移動する。従って、車群の構成車両の台数が多い場合にも、車群の最後尾に近い車両に対して大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。【００２４】
また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を広げる場合に、車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、先頭車両に対して同時に減速を開始させた後、各々の後続車両を各々の切り替えタイミングで加速に切り替えて、先頭車両の車速と等しくなるまで加速させ、上記切り替えタイミングは、車群の後方の車両にいくほど遅くなることとしてもよい。【００２５】
この車群制御方法によれば、先頭車両に対して後続車両が同時に減速を開始し、前方の後続車両から順に、各後続車両が加速し先頭車両と等しい車速に復帰する。最初に後続車両の減速が同時に開始されるので、すべての車間距離の変更をある程度同時進行することができ、比較的素早い車間距離の変更が可能になる。また、先頭車両に対する相対的な移動距離は後方の車両ほど大きくなるが、後方の車両ほど上記の切り替えタイミングが遅いので移動時間が長くなり、後方の車両に大きな加減速が強いられることも避けられる。【００２６】
また、本発明の車群制御方法では、車群内のすべての車間距離を縮める場合に、車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、先頭車両に対して同時に加速を開始させた後、各々の後続車両を各々の切り替えタイミングで減速に切り替えて、先頭車両の車速と等しくなるまで減速させ、上記切り替えタイミングは、車群の後方の車両にいくほど遅くなることとしてもよい。【００２７】
この車群制御方法によれば、先頭車両に対して後続車両が同時に加速を開始し、前方の後続車両から順に、各後続車両が減速し先頭車両と等しい車速に復帰する。最初に後続車両の加速が同時に開始されるので、すべての車間距離の変更をある程度同時進行することができ、比較的素早い車間距離の変更が可能になる。また、先頭車両に対する相対的な移動距離は後方の車両ほど大きくなるが、後方の車両ほど上記の切り替えタイミングが遅いので移動時間が長くなり、後方の車両に大きな加減速が強いられることも避けられる。【００２８】
また、本発明の車両は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、車群制御手段は、車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、車間の変更中におけるｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。【００２９】
この車両によれば、車群のｊ−１台目の車両とｊ台目の車両の車間を広げるときに、ｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を広げる変化を精度よく行うことができる。【００３０】
また、本発明の車両は、ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、車群制御手段は、車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、車間の変更中におけるｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする。【００３１】
この車両によれば、車群のｊ−１台目の車両とｊ台目の車両の車間を縮めるときに、ｊ−１台目の車両に対するｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度をスムーズに変化させるので、このような相対速度のスムーズな変化をもって、車間を縮める変化を精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の車群制御方法及び車両によれば、車群走行において、スムーズな相対車速の変化をもって車間変化を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に係る車両が備える車群走行制御システムの第１〜第６実施形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の車群走行制御システムで実現される車群走行を示す図である。
【図３】図３は、車群走行の車間距離を変更する処理を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は、第１実施形態における相対加速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図４（ｂ）は、相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図４（ｃ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。
【図５】図５は、車間距離変更工程における各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、第１実施形態における相対加速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図６（ｂ）は、相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図６（ｃ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、車間距離変更工程における各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の一例を示すグラフであり、図７（ｂ）は、第２実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、車両Ｃ２の位置に設定された基準位置Ｚを示す図である。
【図９】図９は、第３実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、第３実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の他の例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第４実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、第４実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の他の例を示すグラフである。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｄ）は、第５実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の一例を示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ）は、第５実施形態における相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図１４（ｂ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。
【図１５】図１５は、第６実施形態における車間距離変更工程での各車速Ｖ１〜Ｖ４の変化の他の例を示すグラフである。
【図１６】図１６（ａ）は、第６実施形態における相対速度の目標値変化パターンを示すグラフであり、図１６（ｂ）は、前方車間距離の変化分の目標値変化パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る車両及び車群制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、互いに同一又は同等な構成については重複する説明を省略する。
【００３５】
（第１実施形態）
図１に示す車群走行制御システム１は、複数の車両に車群を組んで走行させるべく、当該複数の車両の各々の走行状態を制御するシステムである。この車群走行制御システム１によって、図２に示すように、複数の車両が比較的狭い車間距離で縦一列に並んで走行する車群走行が実現される。
【００３６】
なお、以下の説明においては、車群を構成する車両の台数を「ｎ」で表す。図２の例の場合は、ｎ＝４である。また、図２に示されるように、車群の先頭から数えてｊ番目（ｊ＝１，２，…，ｎ）の車両Ｃｊの加速度を「ａｊ」で表し、車両Ｃｊの速度を「Ｖｊ」で表し、車両Ｃｊの加速度指令値を「ｕｊ」で表す。また、車両Ｃｊと車両Ｃｊ＋１との車間距離を「Ｌｊ」で表す。また、車両Ｃｊに対する車両Ｃｊ＋１の相対速度Ｖｊ＋１−Ｖｊを「Ｖｒｊ」で表し、車両Ｃｊに対する車両Ｃｊ＋１の相対加速度ａｊ＋１−ａｊを「ａｒｊ」で表す。なお、速度Ｖｊ，相対速度Ｖｒｊ、加速度ａｊ，相対加速度ａｒｊについては、車群の進行方法（矢印Ｙ方向）をプラスの符号とする。また、車群の構成車両Ｃ１〜Ｃｎのうち、先頭を走行する車両Ｃ１を「先頭車両」と呼び、これに対して、車両Ｃ２〜Ｃｎを総称し「後続車両」と呼ぶ場合がある。また、車両Ｃｎを「最後尾車両」と呼ぶ場合がある。
【００３７】
この車群走行制御システム１では、任意台数の車両で構成される車群走行を実現することができるが、ここでは、図２に示すように、４台の車両Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で車群走行が行われる場合（ｎ＝４の場合）を例に挙げて説明する。
【００３８】
車群を構成するすべての車両Ｃ１〜Ｃ４は、それぞれ１つずつ、以下に説明する車群走行制御システム１を搭載している。
【００３９】
図１に示すように、車群走行制御システム１は、車両制御ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０を備えている。車両制御ＥＣＵ１０は、車群走行制御システム１の全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。車両制御ＥＣＵ１０は、情報を一時的又は長期的に保存することが可能な情報記憶部１０ａを有している。情報記憶部１０ａには、自車両の種々の特性を示す車両諸元情報が保存されている。なお、この車両制御ＥＣＵ１０は、後述する所定の演算により車両Ｃ１〜Ｃ４の各加速度指令値ｕ１〜ｕ４を算出する演算手段として機能する。
【００４０】
更に、車群走行制御システム１は、自車両の走行状態を検知するためのセンサ類を備えている。このセンサ類には、前方車間距離センサ２１ａと、後方車間距離センサ２２ａと、車速センサ２３ａと、加速度センサ２４ａとが含まれている。
【００４１】
前方車間距離センサ２１ａは、自車両の直ぐ前方を走行する車両との車間距離を検知することができる。同様に、後方車間距離センサ２２ａは、自車両の直ぐ後方を走行する車両との車間距離を検知することができる。このような前方車間距離センサ２１ａ及び後方車間距離センサ２２ａとしては、例えば、それぞれ車両の前部及び後部にそれぞれ設けられたミリ波レーダが採用される。前方車間距離センサ２１ａで得られる信号は、前方センサＥＣＵ２１で処理され、前方車間距離情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。同様に、後方車間距離センサ２２ａで得られる信号は、後方センサＥＣＵ２２で処理され、後方車間距離情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。
【００４２】
車速センサ２３ａは、自車両の速度を検知することができる。車速センサ２３ａとしては、例えば、車輪速を検知する電磁ピックアップセンサが用いられる。車速センサ２３ａで得られる信号は、車速センサＥＣＵ２３で処理され、車速情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。加速度センサ２４ａとしては、例えば、ガスレートセンサもしくはジャイロセンサが用いられる。加速度センサ２４ａで得られる信号は、加速度センサＥＣＵ２４で処理され、加速度情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。
【００４３】
なお、前方センサＥＣＵ２１と、後方センサＥＣＵ２２と、車速センサＥＣＵ２３と、加速度センサＥＣＵ２４とは、車両内ネットワークとして構築された通信・センサ系ＣＡＮ２０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。
【００４４】
以上のように、車群走行制御システム１では、上述のセンサ類により、自車両についての前方車間距離情報と、後方車間距離情報と、車速情報と、加速度情報とが得られる。なお、以下の説明では、前方車間距離情報と、後方車間距離情報と、車速情報と、加速度情報とをまとめて「走行状態情報」という場合がある。
【００４５】
更に、システム１は、自車両の加減速・操舵等の操作を行うべく、エンジン制御ＥＣＵ３１と、ブレーキ制御ＥＣＵ３２と、ステアリング制御ＥＣＵ３３とを備えている。エンジン制御ＥＣＵ３１は、車両制御ＥＣＵ１０から送信される加速度指令値情報を受信し、当該加速度指令値に対応する操作量でスロットルアクチュエータ３１ａ等を操作する。また、ブレーキ制御ＥＣＵ３２は、上記加速度指令値情報を受信し、当該加速度指令値に対応する操作量でブレーキアクチュエータ３２ａ等を操作する。また、ステアリング制御ＥＣＵ３３は、車両制御ＥＣＵ１０から送信される操舵指令値情報を受信し、当該操舵指令値に対応する操作量でステアリングアクチュエータ３３ａ等を操作する。エンジン制御ＥＣＵ３１と、ブレーキ制御ＥＣＵ３２と、ステアリング制御ＥＣＵ３３とは、車両内ネットワークとして構築された制御系ＣＡＮ３０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。
【００４６】
また、車群走行制御システム１は、車群の他の構成車両との間で互いの走行状態情報等を交換すべく、無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６を備えている。車群内の各車両Ｃ１〜Ｃ４は、この無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６により互いに車車間通信を行い、他の構成車両すべての車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度指令値情報を取得すると共に、自車両の車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度指令値情報を他車両に送信する。このような車車間通信により、すべての車両Ｃ１〜Ｃ４の車両制御ＥＣＵ１０において、すべての車両Ｃ１〜Ｃ４の車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度指令値情報を共有することができる。また、車両Ｃ１〜Ｃ４は、走行状態情報等に限られず、車車間通信によって他の種々の情報を共有することも可能である。なお、無線制御ＥＣＵ２６は、前述の通信・センサ系ＣＡＮ２０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。
【００４７】
車群走行制御システム１は、上位のアプリケーション又はドライバから与えられた設定車間距離Ｌに基づき、車群内の互いの車間距離Ｌ１〜Ｌ３をすべて等しく設定車間距離Ｌに維持するように各車両Ｃ１〜Ｃ４の走行状態を制御する。先頭車両Ｃ１の車群走行制御システム１は、上位のアプリケーション又はドライバから与えられたフィードフォワード加速度指令値ｕｆｆに基づいて、自車両Ｃ１の加減速を制御する。後続車両Ｃｍ（ｍ＝２，３，４）のそれぞれの車群走行制御システム１は、設定車間距離Ｌを目標車間距離として、自車両Ｃｍの前方の車間距離Ｌｍ−１が目標車間距離Ｌに維持されるように、自車両Ｃｍの加減速を制御する。この加減速制御においては、自車両Ｃｍの前方車間距離Ｌｍ−１と、前方車両Ｃｍ−１との相対速度Ｖｒｍ−１と、前方車両Ｃｍ−１との相対加速度ａｒｍ−１と、がフィードバックされる。
【００４８】
フィードバックされる前方車間距離Ｌｍ−１は、前方車間距離センサ２１ａから取得される。相対速度Ｖｒｍ−１は、車速センサ２３ａで得られた車速Ｖｍと、車車間通信で得られた前方車両Ｃｍ−１の車速Ｖｍ−１と、の差分の算出により取得される。相対加速度ａｒｍ−１は、加速度センサ２４ａで得られた加速度ａｍと、車車間通信で得られた前方車両Ｃｍ−１の加速度ａｍ−１と、の差分の算出により取得される。このように、各車両Ｃ２〜Ｃ４が前方の車間距離を維持すべくそれぞれが走行状態の制御を行う結果、４台の車両Ｃ１〜Ｃ４が設定車間距離Ｌの等間隔で一列に並んで走行する車群走行が実現される。なお、設定車間距離Ｌの値は、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに一時的に記憶されている。
【００４９】
続いて、上記のような車群走行中において、設定車間距離Ｌが変更された場合における車群走行制御システム１の処理について説明する。以下、設定車間距離Ｌの変更に応じて車間距離Ｌ１〜Ｌ３を変化させる工程を「車間距離変更工程」と呼ぶ場合がある。
【００５０】
〔車間距離を広げる処理〕
ここでは、設定車間距離Ｌの変更に伴い、上位のアプリケーション又はドライバから、変化させるべき車間距離Ｌ１〜Ｌ３の変化量Ｌｓと、車間距離Ｌ１〜Ｌ３の変化にかけるべき変化時間ｔｓとが与えられる。与えられた変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓは、車車間通信によって車群内のすべての車両Ｃ１〜Ｃ４に共有される。そして、各車両Ｃ１〜Ｃ４の車群走行制御システム１は、車間距離変更工程の開始時の同期を取り、それぞれ独立して前方車間距離の変更に関する自車両の制御を開始する。
【００５１】
以下では、車群の先頭からｍ台目（ｍ＝２，３，４）の車両Ｃｍの車群走行制御システム１が行う処理について説明する。車両Ｃｍの車群走行制御システム１は、車群内における自車両の順位（ｍの値：自車両が車群内の何番目を走行しているか）を認識する必要があるが、自車両の順位は、例えば、車車間通信で共有される各車両Ｃ１〜Ｃ４の現在位置を比較して導出することができる。この場合、各車両Ｃ１〜Ｃ４は、自車両の現在位置を取得するために、ＧＰＳ装置等の自車両位置検知手段を備えてもよい。
【００５２】
ここでは、上位アプリケーション等から、車間距離を広げる旨の指示がなされた場合を考える。すなわち、与えられた上記変化量Ｌｓはプラスの値である。
【００５３】
図３のフローチャートに示すように、まず、車群走行制御システム１の車両制御ＥＣＵ１０は、上位アプリケーション等から与えられた前方車間距離Ｌｍ−１の変化量Ｌｓと、変化時間ｔｓとを取得し（Ｓ１０１）、このときの時刻ｔをｔ＝０とする（Ｓ１０３）。続いて、車両制御ＥＣＵ１０は、変化量Ｌｓと、変化時間ｔｓとに基づいて決定された目標値変化パターンに基づいて、現在時刻ｔに対応する目標値ａｒ（ｔ）、Ｖｒ（ｔ）、Ｌｒ（ｔ）を算出する（Ｓ１０５）。
【００５４】
上記の目標値変化パターンとは、車両Ｃｍの加減速制御に用いられる前方車間距離Ｌｍ−１の変化分の目標値、相対速度Ｖｒｍ−１の目標値、相対加速度ａｒｍ−１の目標値の時刻ｔ＝０〜ｔｓにおける経時的変化のパターンを表すものである。目標値変化パターンは、変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとに基づいて設定される。ここでは、Ｌｓ／２＝１／２・ａｒ・（ｔｓ／２）２との関係が採用され、時刻ｔにおける前方車間距離Ｌｍ−１の変化分の目標値Ｌｒ（ｔ）は、図４（ｃ）に示すような曲線のグラフで表される。なお、このグラフでは、前方車間距離Ｌｍ−１が長くなるような変化分をプラスの符号で表し、前方車間距離Ｌｍ−１が短くなるような変化分をマイナスの符号で表す。また、時刻ｔにおける相対速度Ｖｒｍ−１の目標値Ｖｒ（ｔ）は、目標値Ｌｒ（ｔ）を時間微分したものであり、図４（ｂ）に示すように、２つの直線からなり下に凸のＶ字形のグラフで表される。この目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極小値を持っている。
すなわち、この目標値Ｖｒ（ｔ）は、
Vr(t)= -(4Ls/ts2)・t          （０＜ｔ≦ｔｓ／２）    …（１．１）
Vr(t)= -(4Ls/ts2)・(ts-t)      （ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）  …（１．２）
と表される。
また、時刻ｔにおける相対加速度ａｒｍ−１の目標値ａｒ（ｔ）は、目標値Ｖｒ（ｔ）を時間微分したものであり、図４（ａ）に示すように、車間距離変更工程の前半（０＜ｔ≦ｔｓ／２）ではマイナスの値で一定、後半（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）ではプラスの値で一定である。
【００５５】
車両Ｃｍは、後述する加減速制御により、時刻ｔ＝０〜ｔｓにおいて、前方車間距離Ｌｍ−１と、相対速度Ｖｒｍ−１と、相対加速度ａｒｍ−１と、を図４（ａ），（ｂ），（ｃ）で示される上記目標値変化パターンに沿って変化させる。この目標値変化パターンの場合、車間距離変更工程の前半（０＜ｔ≦ｔｓ／２）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ−１に対して等減速度で相対的に減速され、車間距離変更工程の後半（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ−１に対して等加速度で相対的に加速されることになる。なお、この車群走行制御システム１では、すべての車両Ｃ１〜Ｃ４において、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す目標値変化パターンが共通して用いられる。
【００５６】
続いて、車両制御ＥＣＵ１０は、Ｌ＋Ｌｒ（ｔ）、Ｖｒ（ｔ）、ａｒ（ｔ）を、それぞれ、目標前方車間距離Ｌｍ−１＿ｔｇｔ、目標相対速度Ｖｒｍ−１＿ｔｇｔ、目標相対加速度ａｒｍ−１＿ｔｇｔとして、時刻ｔにおけるフィードバック加速度指令値ｕｆｂ＿ｍを算出する（Ｓ１０７）。具体的には、フィードバック加速度指令値ｕｆｂ＿ｍは下式（１．３）で算出される。
ufb_m = k・(Lm-1-Lm-1_tgt)+c・(Vrm-1-Vrm-1_tgt)+f・(arm-1-arm-1_tgt)  …（１．３）
ただし、式（１．３）中のｋ，ｃ，ｆは、予め定められたゲインであり、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。なお、式（１．３）において、ｃ＝０，ｆ＝０としても前方車間距離Ｌｍ−１のフィードバック制御は可能であるが、ここでは、ｃ≠０，ｆ≠０とされて、相対速度Ｖｒｍ−１と相対加速度ａｒｍ−１も、各目標値Ｖｒ（ｔ），ａｒ（ｔ）に沿って変化する。
【００５７】
次に、車両制御ＥＣＵ１０は、先頭車両Ｃ１のフィードフォワード加速度指令値ｕｆｆをフィードフォワードとして、自車両Ｃｍの加速度指令値ｕｍを算出する。具体的には、加速度指令値ｕｍは下式（１．４）で算出される。
um = uff+ufb_m-ar(t)・(m-1)  …（１．４）
そして、車両制御ＥＣＵ１０は、算出された加速度指令値ｕｍを、加速度実現部としてのエンジン制御ＥＣＵ３１とブレーキ制御ＥＣＵ３２に送信する（Ｓ１０９）。このときエンジン制御ＥＣＵ３１は受信した加速度指令値ｕｍに基づいてスロットルアクチュエータ３１ａを操作し、ブレーキ制御ＥＣＵ３２は受信した加速度指令値ｕｍに基づいてブレーキアクチュエータ３２ａを操作することで、車両Ｃｍの加減速が実現される。なおここでは、上記の式（１．４）に代えて、下式（１．５）を用いてもよい。
um = uff'+ufb_m-ar(t)  …（１．５）
式（１．５）中のuff'は、自車両の直前の車両Ｃｍ−１のフィードフォワード加速度指令値である。
【００５８】
前述の処理Ｓ１０５〜Ｓ１０９が、ｔ＞ｔｓになるまで繰り返されることにより（Ｓ１１１）、時刻ｔ＝０〜ｔｓの間に、車両Ｃｍの前方車間距離Ｌｍ−１が、距離Ｌｓだけ増加される。その後、設定車間距離Ｌが新たな距離Ｌ＋Ｌｓに更新される（Ｓ１１３）。以上のような処理Ｓ１０１〜Ｓ１１３が、車両Ｃ２〜Ｃ４でそれぞれ行われることにより、車群のすべての車間距離Ｌ１〜Ｌ３が、時間ｔｓをかけて、距離Ｌｓだけ、同じタイミングで広がるといったことが実現される。
【００５９】
ここで、例えば、上述の車間距離変更工程中に、先頭車両Ｃ１が加速度指令値ｕｆｆに基づき等加速度で走行しているものとすれば、時刻ｔ＝０〜ｔｓにおける各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化は、図５に示すようなものとなる。
【００６０】
以上説明した車群走行制御システム１を備える車両Ｃ１〜Ｃ４、及び車群走行制御方法によれば、車間距離Ｌ１〜Ｌ３の変更の際には、目標値変化パターンにより、前方車間距離、相対速度、相対加速度について、それぞれ、車間変化時間ｔ＝０〜ｔｓにおける目標値変化パターンが与えられ、当該目標値変化パターンに沿った経時変化をもって、前方車間距離Ｌ１〜Ｌ３、相対速度Ｖｒ１〜Ｖｒ３、相対加速度ａｒ１〜ａｒ３が変更される。また、図４（ｂ）に示す通り、各車両Ｃｍの前方車両Ｃｍ−１に対する相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、下に凸のＶ字形のグラフ（図４（ｂ）参照）のような極小値を持つグラフで表されるので、車両Ｃｍは、車間距離変更工程の開始直後（ｔ＝０付近）には前方車両Ｃｍ−１に対して徐々に離れるように移動し、車間距離変更工程の途中（ｔ＝ｔｓ／２付近）には前方車両Ｃｍ−１に対して素早く離れるように移動し、また、車間距離変更工程の終了直前（ｔ＝ｔｓ付近）には前方車両Ｃｍ−１に対して徐々に停止するといったように、各車間距離Ｌｍ−１がスムーズに変更される。このように、上述の車両Ｃ１〜Ｃ４及び車群走行制御方法によれば、車両Ｃ１〜Ｃ４相互間のスムーズな相対車速の変化をもって、車間変化を精度良く行うことができる。
【００６１】
なお、ここでは、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、Ｖ字形のグラフとしているが、これには限られない。目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ軸上で極小値を持つグラフであればよく、グラフが直線からなることも必須ではない。すなわち、ｔ＝０及びｔ＝ｔｓのときに共にＶｒ（ｔ）がゼロであり、かつ、ｔ＝０〜ｔｓにおいてＶｒ（ｔ）≦０であればよい。この構成によれば、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、ｔ＝０〜ｔｓで常にゼロ以下の値であるので、各車間距離Ｌｍ−１は、ｔ＝０〜ｔｓにおいて常に広がり続けることになり、車間距離Ｌｍ−１の無駄な伸縮の発生が抑えられる。
【００６２】
〔車間距離を縮める処理〕
続いて、上位アプリケーション等から、車間距離をＬｓだけ縮める旨の指示がなされた場合を考える。
【００６３】
この場合、前述の説明における車間距離の変化量を−Ｌｓとすればよく、前述の説明における変化量Ｌｓの符号を反転させればよいので、各目標値変化パターンは、図４（ａ）〜（ｃ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。すなわち、時刻ｔにおける前方車間距離Ｌｍ−１の変化分の目標値Ｌｒ（ｔ）は、図６（ｃ）に示すように、図４（ｃ）のグラフを上下反転させた曲線のグラフで表される。また、時刻ｔにおける相対速度Ｖｒｍ−１の目標値Ｖｒ（ｔ）は、図６（ｂ）に示すように、図４（ｂ）のグラフを上下反転させたものであり、２つの直線からなり上に凸の山形のグラフで表される。この目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極大値を持っている。
すなわち、この目標値Ｖｒ（ｔ）は、
Vr(t)= (4Ls/ts2)・t          （０＜ｔ≦ｔｓ／２）    …（１．６）
Vr(t)= (4Ls/ts2)・(ts-t)      （ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）  …（１．７）
と表される。
また、時刻ｔにおける相対加速度ａｒｍ−１の目標値ａｒ（ｔ）は、図６（ａ）に示すように、図４（ａ）のグラフを上下反転させたものであり、車間距離変更工程の前半ではプラスの値で一定、後半ではマイナスの値で一定である。
【００６４】
すなわち、このパターンの場合、車間距離変更工程の前半（０＜ｔ≦ｔｓ／２）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ−１に対して等加速度で相対的に加速され、車間距離変更工程の後半（ｔｓ／２＜ｔ≦ｔｓ）では車両Ｃｍが前方車両Ｃｍ−１に対して等減速度で相対的に減速されることになる。
【００６５】
このように、各車両Ｃｍの前方車両Ｃｍ−１に対する相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、上に凸の山形のグラフ（図６（ｂ）参照）のような極大値を持つグラフで表されるので、車両Ｃｍは、車間距離変更工程の開始直後（ｔ＝０付近）には前方車両Ｃｍ−１に対して徐々に近づくように移動し、車間距離変更工程の途中（ｔ＝ｔｓ／２付近）には前方車両Ｃｍ−１に対して素早く近づくように移動し、また、車間距離変更工程の終了直前（ｔ＝ｔｓ付近）には前方車両Ｃｍ−１に対して徐々に停止するといったように、各車間距離Ｌｍ−１がスムーズに変更される。このように、上述の車群走行制御システム１及び車群走行制御方法によれば、車間距離を縮める場合においても、車両Ｃ１〜Ｃ４相互間のスムーズな相対車速の変化をもって、車間変化を精度良く行うことができる。
【００６６】
なお、ここでは、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、山形のグラフとしているが、これには限られない。目標値Ｖｒ（ｔ）のグラフは、ｔ軸上で極大値を持つグラフであればよく、グラフが直線からなることも必須ではない。すなわち、ｔ＝０及びｔ＝ｔｓのときに共にＶｒ（ｔ）がゼロであり、かつ、ｔ＝０〜ｔｓにおいてＶｒ（ｔ）≧０であればよい。この構成によれば、相対速度の目標値Ｖｒ（ｔ）は、ｔ＝０〜ｔｓで常にゼロ以上の値であるので、各車間距離Ｌｍ−１は、ｔ＝０〜ｔｓにおいて常に縮み続けることになり、車間距離Ｌｍ−１の無駄な伸縮の発生が抑えられる。
【００６７】
（第２実施形態）
続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第２実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１〜Ｃ４に搭載される車群走行制御システム２０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００６８】
前述の車群走行制御システム１及び車群走行制御方法においては、車間距離変更工程中において、上式（１．４）からも理解されるように、車群の後方の車両ほど要求される速度変化が大きい。従って、先頭車両Ｃ１が加速度指令値ｕｆｆに基づき一定速度で走行しているものとすれば、時刻ｔ＝０〜ｔｓにおける各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化が、図７（ａ）に示すようなものとなる場合もある。図７（ａ）の例の場合、車両Ｃ４の車速Ｖ４は、時刻ｔ＝ｔｓ／２付近において、マイナスの値になっている。この場合、車間距離を広げる工程の時刻ｔ＝ｔｓ／２付近において、車両Ｃ４には後退する動作が要求されることになり、好ましくない。
【００６９】
また、図７（ａ）に示されるように、車群の後方の車両ほど大きい加減速度が要求されるので、後方の車両の加減速の負担も大きくなる。また、この場合、後方の車両においては、時刻ｔ＝ｔｓ／２における減速から加速への切り替わりが急激なものとなり、乗り心地にも問題が生じる可能性がある。このように、上位アプリケーション等から与えられる変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓによっては、車群の最後尾付近の車両に大きな負担を強いることになり、好ましくない。
【００７０】
そこで、車群走行制御システム２０１では、与えられた変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓに従うとした場合に、車群の最後尾車両Ｃｎに大きな負担が発生する場合には、与えられた変化時間ｔｓに代えて、より長い変化時間ｔｓ’を適用して以降の処理を行うこととしている。具体的な処理は、次の通りである。なおここでは、車間距離変更工程中において、先頭車両Ｃ１は加速度指令値ｕｆｆに基づき一定速度で走行しているものとする。
【００７１】
まず、車群走行制御システム２０１の車両制御ＥＣＵ１０は、変化量Ｌｓ及び変化時間ｔｓが与えられると、車間距離変更工程中に要求される最後尾車両Ｃｎの車速Ｖｎの最小値を算出する。なおｎは、車群を構成する車両の台数である。具体的には、車速Ｖｎは時刻ｔ＝ｔｓ／２で最小値をとるので、車速Ｖｎの最小値は、下式（２．１）で表される。
Vn（最小値）=V1-(n-1)・4Ls/ts2  …（２．１）
そして、図７（ｂ）に示すように、この車速Ｖｎの最小値が所定の許容速度ｃよりも大であることを許容条件とすれば、
V1-(n-1)・4Ls/ts2>c  …（２．２）
となる。
【００７２】
また、車両制御ＥＣＵ１０は、車間距離変更工程中に要求される最後尾車両Ｃｎの加減速度ａｎを、算出する。加減速度ａｎは、下式（２．３）で表される。
an =|(n-1)・4Ls/ts2｜  …（２．３）
そして、この加減速度ａｎが所定の許容加減速度ａｔｈよりも小であることを許容条件とすれば、
|(n-1)・4Ls/ts2｜ <ath  …（２．４）
となる。
【００７３】
車両制御ＥＣＵ１０は、車群の構成車両の台数ｎと、与えられた変化量Ｌｓと、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１と、に基づいて、上式（２．２），（２．４）を両方とも満たす最小の変化時間ｔｓ’を算出する。そして、車両制御ＥＣＵ１０は、算出した変化時間ｔｓ’が、上位アプリケーション等から与えられた変化時間ｔｓよりも長い場合には、変化時間ｔｓに代えて変化時間ｔｓ’を採用して以降の処理を行う。以降の処理は、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０３〜Ｓ１１３（図３参照）と同様であるので、重複する説明を省略する。本来であれば、上位アプリケーション等からの指示により、図７（ａ）に示すような負担が大きい各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４が要求されるところ、図７（ｂ）に示すような車速Ｖ１〜Ｖ４に代わることで、特に車群の最後尾付近の車両の負担が軽減される。
【００７４】
以上説明した車群走行制御システム２０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、車間距離変更工程中において、最後尾車両Ｃｎが、許容速度ｃ以下の低い車速まで減速する必要がなくなる。また、車両Ｃｎが、許容加減速度ａｔｈ以上の大きい加減速を行う必要もなくなる。また、車両Ｃｎにおいて、時刻ｔ＝ｔｓ’／２付近における加減速の切り替わりが急激なものとなることも避けられる。その結果、車間距離変更工程中において、最後尾車両Ｃｎ及び最後尾付近の車両の負担を軽減することができる。
【００７５】
なお、ここでは、条件式（２．２），（２．４）を両方とも満たすように変化時間ｔｓ’を決定しているが、これには限られず、条件式（２．２），（２．４）のうち何れか一方を満たすように変化時間ｔｓ’を決定してもよい。
【００７６】
（第３実施形態）
続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第３実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１〜Ｃ４に搭載される車群走行制御システム３０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００７７】
前述したように、車群走行制御システム１においては、車間距離変更工程中に、車群の後方の車両ほど負担が大きくなりやすい。そこで、車群走行制御システム３０１では、車間距離変更工程において、先頭車両Ｃ１に近い車両と、最後尾車両Ｃ４に近い車両とが反対の向きに加減速を行うようにしている。
【００７８】
〔車間距離を広げる処理〕
例えば、車間距離を広げる工程において、図８に示すように、車両Ｃ２の位置に基準位置Ｚを設定すれば、図９に示すように、基準位置Ｚよりも前方の車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり上に凸の山形のグラフで表される。この車速Ｖ１のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極大値を持っている。また、基準位置Ｚよりも後方の車両Ｃ３，Ｃ４の車速Ｖ３，Ｖ４は、２つの直線からなり下に凸のＶ字形のグラフで表される。この車速Ｖ３，Ｖ４のグラフは、共に、ｔ＝ｔｓ／２において極小値を持っている。また、この場合、車両Ｃ２は、車間距離変更工程中に一定速度で走行する。
【００７９】
このような車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４を実現するために、車両Ｃｍの車両制御ＥＣＵ１０は、上位アプリケーション等から変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとが与えられた後、先頭車両Ｃ１の加速度指令値ｕｆｆを下式（３．１）の加速度指令値ｕ１に変更する。
u1 =uff+k・ar(t)  …（３．１）
この式（３．１）中のａｒ（ｔ）は、図６（ａ）に示されるように、車間距離を縮める工程における相対加速度の目標値ａｒ（ｔ）と同様の経時変化パターンを示す値である。また、式（３．１）中のｋは、前述の式（２．２）を満たすように、１＜ｋ＜ｎ−１の範囲から適宜決定される。すなわち、車速Ｖ４の最小値が、許容速度ｃを超えるようにｋが決定される。
【００８０】
以降の各車両Ｃｍにおける車群走行制御システム３０１の処理は、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０３〜Ｓ１１３（図３参照）と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００８１】
以上説明した車群走行制御システム３０１を備える車両、及び車群走行制御方法による作用効果は、次の通りである。先頭車両Ｃ１に上式（３．１）のような加速度指令値ｕ１が与えられることで、車間距離を広げる工程において、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり上に凸の山形をなし極大値を持つグラフで表されることになる（図９参照）。それに伴い、車速Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のグラフも、図７（ａ）のグラフに比較して上方に移動することになり、その結果、車速Ｖ４の最小値も比較的大きくすることができ、車両Ｃ４の加減速度も比較的小さく抑えられる。従って、車間距離を広げる工程中において、上位アプリケーション等から与えられた変更時間ｔｓを延長することなく、最後尾車両Ｃｎ及び最後尾付近の車両の負担を軽減することができる。すなわち、この車群走行制御システム３０１は、変更時間ｔｓが長くなってしまうことが避けられる点において、車群走行制御システム２０１よりも優れている。
【００８２】
なお、ここでは、式（３．１）中のｋの値を決定する際に、式（２．２）を必要条件としているが、これに代えて式（２．４）を必要条件としてもよく、式（２．２）と式（２．４）との両方を必要条件としてもよい。またここでは、図８に示すように基準位置Ｚを車両Ｃ２の位置としているが、基準位置Ｚは、車群の先頭車両Ｃ１と最後尾車両Ｃｎとの間の位置であれば、何れの位置に設定してもよい。例えば、基準位置Ｚは、何れかの車両Ｃ１〜Ｃ４の位置に一致させてもよいが、必ずしも何れかの車両Ｃ１〜Ｃ４の位置に一致させる必要はなく、車両同士の間の位置であってもよい。設定される基準位置Ｚの位置は、式（３．１）中のｋの値の大小によって前後させることができる。
【００８３】
〔車間距離を縮める処理〕
車間距離を縮める工程においては、前述の車間距離を広げる工程に対して、各車両Ｃ１〜Ｃ４の加速と減速とを逆にすればよい。この場合、図１０に示すように、基準位置Ｚ（図８参照）よりも前方の車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり下に凸のＶ字形のグラフで表される。この車速Ｖ１のグラフは、ｔ＝ｔｓ／２において極小値を持っている。また、基準位置Ｚよりも後方の車両Ｃ３，Ｃ４の車速Ｖ３，Ｖ４は、２つの直線からなり上に凸の山形のグラフで表される。この車速Ｖ３，Ｖ４のグラフは、共に、ｔ＝ｔｓ／２において極大値を持っている。また、この場合、車両Ｃ２は、車間距離変更工程中に一定速度で走行する。
【００８４】
このように、車間距離を縮める工程において、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１は、２つの直線からなり下に凸のＶ字形をなし極小値を持つグラフで表されることになる。それに伴い、車速Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のグラフも、図７（ａ）のグラフに比較して下方に移動することになり、その結果、車速Ｖ４の最大値も比較的小さくすることができ、車両Ｃ４の加減速度も比較的小さく抑えられる。従って、車間距離を縮める工程中においても、上位アプリケーション等から与えられた変更時間ｔｓを延長することなく、最後尾車両Ｃｎ及び最後尾付近の車両の負担を軽減することができる。
【００８５】
（第４実施形態）
続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第４実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１〜Ｃ４に搭載される車群走行制御システム４０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００８６】
ここでは、比較的狭い車間距離で車両Ｃ１〜Ｃ４が停止している状態（車速がゼロの状態）から発進し加速しながら車間距離を広げる場合と、車群走行中の車両Ｃ１〜Ｃ４が、減速しながら車間距離を縮めて比較的狭い車間距離で停止する（車速がゼロの状態）場合と、を考える。
【００８７】
車両の性質上、発進直後や停止直前には正確な車間距離の制御が難しい。例えば、車両の発進直後はクリープで走行するため高精度の加減速制御は困難である。また、車両の停止直前の微低速時は各車両の速度等のバラツキにより同時に停止することが難しい。このような発進直後や停止直前に複雑な車間距離の制御を行えば、同時発進や同時停止のタイミングが乱れたり、車群の車間距離が乱れたりする場合がある。
【００８８】
そこで、車群走行制御システム４０１では、発進直後の所定の時間ｔ１内と、停止直前の所定の時間ｔ２内には、各車間距離Ｌ１〜Ｌ３を固定することとしている。ここで、時間ｔ１，ｔ２は、車両Ｃ１〜Ｃ４の正確な加減速制御が容易である時間帯を基にして予め設定され、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。例えば、時間ｔ１、ｔ２は、数秒程度の値である。
【００８９】
〔発進直後における処理〕
具体的には、車群の発進時に上位アプリケーション等から車間距離の変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとが与えられたとき、車両Ｃｍの車両制御ＥＣＵ１０は、変化時間ｔｓを、下式（４．１）のｔｓ’に変更する。
ts' =ts-t1  …（４．１）
その後、時間ｔ１が経過するまでの間は、自車の前方の車間距離Ｌｍ−１を一定に維持する制御を行う。すなわち、車両制御ＥＣＵ１０は、時間ｔ１が経過するまでの間、前方車間距離Ｌｍ−１の目標値を一定に固定する。その後、時間ｔ１が経過した時点でｔ＝０とする。以降の処理は、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０５〜Ｓ１１３（図３参照）と同様であるので、重複する説明を省略する。各車両Ｃ１〜Ｃ４による上記処理によれば、発進直後における各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化は、図１１に示すようなものとなる。
【００９０】
〔停止直前における処理〕
また、車群の停止前に上位アプリケーション等から車間距離の変化量Ｌｓと変化時間ｔｓとが与えられたとき、車両Ｃｍの車両制御ＥＣＵ１０は、変化時間ｔｓを、下式（４．２）のｔｓ”に変更する。
ts” =ts-t2  …（４．２）
その後、車群走行制御システム１における処理Ｓ１０３〜Ｓ１１１（図３参照）と同様の処理を行い、ｔ＞ｔｓ”となった以降は、自車の前方の車間距離Ｌｍ−１を一定に維持する制御を行いながら、自車を停止させる。すなわち、車両制御ＥＣＵ１０は、時刻ｔ”以降は、前方車間距離Ｌｍ−１の目標値を一定に固定する。各車両Ｃ１〜Ｃ４による上記処理によれば、停止直前における各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化は、図１２に示すようなものとなる。
【００９１】
ここでは、時間ｔ１，ｔ２を基準として車間距離を固定する時間帯を決定しているが、車群の車速Ｖ１〜Ｖ４が所定値Ｖａよりも小さい場合に車間距離を固定するようにしてもよい。この場合、車両制御ＥＣＵ１０は、発進時に上位アプリケーション等から与えられる加速度指令値ｕｆｆに基づいて、車速Ｖ１〜Ｖ４が上記所定値Ｖａに達する時間ｔａを算出する。また、停止時に上位アプリケーション等から与えられる加速度指令値ｕｆｆに基づいて、車速Ｖ１〜Ｖ４が所定値Ｖａに達する時間ｔｂを算出する。そして、この時間ｔａ，ｔｂをそれぞれ上記時間ｔ１，ｔ２に適用して、前述と同様の処理を行う。なお、所定値Ｖａは、車両Ｃ１〜Ｃ４の正確な加減速制御が容易である車速の下限値として予め設定され、例えば、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。
【００９２】
以上説明した車群走行制御システム４０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、各車両Ｃ１〜Ｃ４の高精度の加減速が難しい発進直後の時間帯において、車間距離を一定に維持するといった比較的容易な制御が行われるので、同時発進や同時停止のタイミングが乱れたり、車群の車間距離が乱れたりすることを抑えることができる。
【００９３】
（第５実施形態）
続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第５実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１〜Ｃ４に搭載される車群走行制御システム５０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００９４】
前述したように、車群走行制御システム１においては、車間距離変更工程中に、車群の後方の車両ほど負担が大きくなりやすい。特に、車群を構成する車両の台数が多くなるほど、この問題が顕著になる。そこで、車群走行制御システム５０１では、車間距離Ｌ１〜Ｌ３を、前方から順に１つずつ変更することとしている。すなわち、車間距離Ｌ１の変更が完了した直後に車間距離Ｌ２の変更を開始させ、車間距離Ｌ２の変更が完了した直後に車間距離Ｌ３の変更を開始させるようにしている。
【００９５】
具体的には、車間距離を広げる工程における各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４が、それぞれ図１３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフで示すような変化をするように、各車両の目標値変化パターンが決定される。このような車速Ｖ１〜Ｖ４の変化によれば、車両Ｃ１は、ｔ＝０〜３ｔｓ’の間、一定速度で走行する。そして、ｔ＝０〜ｔｓ’では、車両Ｃ１に対して車両Ｃ２〜Ｃ４が車間距離Ｌ２，Ｌ３を維持したまま後退することで、車間距離Ｌ１が広げられる。次に、車間距離Ｌ１の変更が完了した直後のｔ＝ｔｓ’〜２ｔｓ’では、車両Ｃ１，Ｃ２に対して車両Ｃ３，Ｃ４が車間距離Ｌ３を維持したまま後退することで、車間距離Ｌ２が広げられる。最後に、車間距離Ｌ２の変更が完了した直後のｔ＝２ｔｓ’〜３ｔｓ’では、車両Ｃ１〜Ｃ３に対して車両Ｃ４が後退することで、車間距離Ｌ３が広げられる。なお、上記の時間ｔｓ’は、上位アプリケーション等から与えられる変化時間ｔｓに対して、ｔｓ＝３ｔｓ’で表される。
【００９６】
このような車速Ｖ１〜Ｖ４の変化を実現するため、ｔ＝０〜ｔｓにおける各車両Ｃｍの相対速度Ｖｒｍの目標値Ｖｒｍ（ｔ）の変化パターンは、各車両ごとに異なり、図１４（ａ）に示すようなものとなる。図１４（ａ）のＶｒｍ（ｔ）のグラフは、図１３におけるＶｍ＋１のグラフとＶｍのグラフとの差分により導出される。また、各車両Ｃｍの車間距離Ｌｍの目標値Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、図１４（ｂ）に示すようなものとなる。また、各車両Ｃｍの相対加速度ａｒｍの目標値ａｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、各目標値Ｖｒｍ（ｔ）を時間微分して得られる。
【００９７】
各車両Ｃｍの車群走行制御システム５０１は、このように得られた目標値ａｒｍ（ｔ），Ｖｒｍ（ｔ），Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンを、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の目標値変化パターンの代わりに採用して、車群走行制御システム１と同様の前方車間距離Ｌｍ−１を広げる制御（図４のＳ１０１〜Ｓ１１３）を行う。そして、このような加減速制御が各車両Ｃ２〜Ｃ４で行われることにより、図１３に示すような車速Ｖ１〜Ｖ４の変化が達成される。なお、図１４（ａ）に示されるように、相対速度Ｖｒ１〜Ｖｒ３は、車群の後方に行くほど最小ピークに達するタイミングが遅くなっている。
【００９８】
以上説明した車群走行制御システム５０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、車群の前方から後方に向かって順に車間距離Ｌ１〜Ｌｎの変更が１つずつ完了していく。従って、車群の構成車両の台数ｎが多くなった場合にも、図１３から理解されるように、車群の最後尾に近い車両に対しても大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。
【００９９】
なお、ここでは、車間距離を広げる工程について説明したが、車間を縮める工程についても同様であり、車速Ｖｍ，変化量Ｌｓ等の符号を反転させればよいので、各目標値ａｒｍ（ｔ），Ｖｒｍ（ｔ），Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンは、図１４（ａ），（ｂ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。また、各車両の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化も、図１３（ａ）〜（ｄ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。またこの場合、相対速度Ｖｒ１〜Ｖｒ３は、車群の後方に行くほど最大ピークに達するタイミングが遅くなる。従って、車間を縮める工程においても、車群の最後尾に近い車両に対して大きな加減速が要求されることが避けられ、各車両に対する加減速の負担を軽減することができる。
【０１００】
（第６実施形態）
続いて、本発明に係る車両及び車群制御方法の第６実施形態について説明する。本実施形態の車両Ｃ１〜Ｃ４に搭載される車群走行制御システム６０１の物理的な構成は、図１に示すように、車群走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【０１０１】
前述した車群走行制御システム５０１においては、車間距離変更工程中における車群の後方の車両の負担を軽減できるが、変化時間ｔｓが車間距離の数に比例して長くなってしまう問題が残る。また、図１３（ｃ），（ｄ）に示されるように、後方の車両Ｃ３，Ｃ４は、加速と減速とを交互に複数回繰り返すことになり、効率が良くない。特に、車群を構成する車両の台数が多くなるほど、これら問題が顕著になる。
【０１０２】
そこで、車群走行制御システム６０１では、先頭車両Ｃ１に対する後続車両Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の相対的な移動を同時に開始し、後方の車両ほど加減速の切り替えのタイミングが遅くなるように、前方から順に１台ずつ後続車両Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の加減速の切り替えを開始させることとしている。具体的には、車間距離を広げる工程における各車両Ｃ１〜Ｃ４の車速Ｖ１〜Ｖ４が、それぞれ図１５のグラフで示すような変化をするように、各車両の目標値変化パターンが決定される。
【０１０３】
このような車速Ｖ１〜Ｖ４の変化によれば、先頭車両Ｃ１は、時刻ｔ＝０〜√（３）・ｔｓ’の間、一定速度で走行する。そして、時刻ｔ＝０〜ｔｓ’／２では、後続車両Ｃ２〜Ｃ４が同じ減速度で減速する。その後、時刻ｔ＝ｔｓ’／２において車両Ｃ２が加速に転じ、時刻ｔ＝√（２）・ｔｓ’／２において車両Ｃ３が加速に転じ、時刻ｔ＝√（３）・ｔｓ’／２において車両Ｃ４が加速に転じる。各後続車両Ｃ２〜Ｃ４は、それぞれ、先頭車両Ｃ１の車速Ｖ１に達したところで加速を終了する。なお、上記の時間ｔｓ’は、上位アプリケーション等から与えられる変化時間ｔｓに対して、ｔｓ＝√（３）・ｔｓ’で表される。
【０１０４】
このような車速Ｖ１〜Ｖ４の変化を実現するため、ｔ＝０〜ｔｓにおける各車両Ｃｍの相対速度Ｖｒｍの目標値Ｖｒｍ（ｔ）の変化パターンは、各車両ごとに異なり、図１６（ａ）に示すようなものとなる。図１６（ａ）のＶｒｍ（ｔ）のグラフは、図１５におけるＶｍ＋１のグラフとＶｍのグラフとの差分により導出される。図１６に示されるように、目標値Ｖｒ１（ｔ）は、時刻ｔ＝ｔｓ’／２で最小ピークに達し、目標値Ｖｒ２（ｔ）は、時刻ｔ＝√（２）・ｔｓ’／２で最小ピークに達し、目標値Ｖｒ３（ｔ）は、時刻ｔ＝√（３）ｔｓ’／２で最小ピークに達している。従って、上記の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化によれば、後方の車両に行くほど、前方車両との相対速度が最小ピークに達するタイミングが遅くなることが判る。そして、図１５に示されるように、後方の車両に行くほど、先頭車両Ｃ１と同じ車速Ｖ１に再び復帰する時刻が遅くなっている。
【０１０５】
また、各車両Ｃｍの車間距離Ｌｍの目標値Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、図１６（ｂ）に示すようなものとなる。また、各車両Ｃｍの相対加速度ａｒｍの目標値ａｒｍ（ｔ）の変化パターンも、各車両ごとに異なり、各目標値Ｖｒｍ（ｔ）を時間微分して得られる。
【０１０６】
各車両Ｃｍの車群走行制御システム６０１は、このように得られた目標値ａｒｍ（ｔ），Ｖｒｍ（ｔ），Ｌｒｍ（ｔ）の変化パターンを、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の目標値変化パターンの代わりに採用して、車群走行制御システム１と同様の前方車間距離Ｌｍ−１を広げる制御（図４のＳ１０１〜Ｓ１１３）を行う。そして、このような加減速制御が各車両Ｃ２〜Ｃ４で行われることにより、図１３に示すような車速Ｖ１〜Ｖ４の変化が達成される。
【０１０７】
具体的には、車両Ｃｍ−１と車両Ｃｍとの車間距離の変化が開始する時刻ｔ０ｍは下式（６．１）で表され、車両Ｃｍ−１と車両Ｃｍとの相対速度の最大値Ｖｒｍ’は下式（６．２）で表され、相対速度Ｖｒｍの減少が開始される時刻ｔ１ｍは下式（６．３）で表され、車間距離Ｌｍの変化が終了する時刻ｔ２ｍは下式（６．４）で表される。
【数１】
2010131324.tif 000003
【０１０８】
以上説明した車群走行制御システム５０１を備える車両、及び車群走行制御方法によれば、先頭車両Ｃ１に対して後続車両Ｃ２〜Ｃ４が同時に減速を開始し、前方の後続車両から順に加速に転じ、順に先頭車両Ｃ１と等しい車速Ｖ１に復帰する。この場合、最初に後続車両Ｃ２〜Ｃ４の減速が同時に開始されるので、すべての車間距離Ｌ１〜Ｌ３の変更をある程度同時進行することができ、比較的素早い車間距離の変更が可能になる。また、先頭車両Ｃ１に対する相対的な移動距離は後方の車両ほど大きくなるが、後方の車両ほど減速から加速への切り替えタイミングが遅いため移動時間が長く、後方の車両に大きな加減速が強いられることも避けられる。また、各後続車両Ｃ２〜Ｃ４は、減速から加速への切り替えを１回のみ行えばよく、効率がよい。すなわち、この車群走行制御システム６０１は、変更時間ｔｓをより短くすることができる点、及び各後続車両Ｃ２〜Ｃ４の繰り返しの加減速が避けられる点において、車群走行制御システム５０１よりも優れている。
【０１０９】
なお、ここでは、車間距離を広げる工程について説明したが、車間を縮める工程についても同様であり、車速Ｖｍ，変化量Ｌｓ等の符号を反転させればよいので、各目標値変化パターンは、図１６（ａ），（ｂ）のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。この場合、図１６（ａ）のグラフを上下反転させれば判るように、後方の車両に行くほど、前方車両との相対速度が最大ピークに達するタイミングが遅くなる。また、各車両の車速Ｖ１〜Ｖ４の変化も、図１５のグラフを、時間軸に対して上下反転させたものになる。従って、先頭車両Ｃ１に対して後続車両Ｃ２〜Ｃ４が同時に加速を開始し、前方の後続車両から順に減速に転じ、順に先頭車両Ｃ１と等しい車速Ｖ１に復帰する。すなわち、後方の車両に行くほど、先頭車両Ｃ１と同じ車速Ｖ１に再び復帰する時刻が遅くなっている。以上の結果、車間を縮める工程においても車間を広げる工程と同様に、比較的素早い車間距離の変更が可能になり、後方の車両に大きな加減速が強いられることが避けられる。また、各後続車両Ｃ２〜Ｃ４は、加速から減速への切り替えを１回のみ行えばよく、効率がよい。
【０１１０】
なお、本発明は上述した第１〜第５実施形態に限定されるものではない。例えば、第１〜第６実施形態では、各車両Ｃ１〜Ｃ４がそれぞれ備える各車群走行制御システムが、それぞれ独立して演算処理を並行して行うようにしているが、車両Ｃ１〜Ｃ４のうちの何れか１台の車両の車群走行制御システムが上記演算処理を行って加速度指令値ｕ１〜ｕ４を算出した後、車車間通信により演算結果を各他車両に配信するようにしてもよい。但し、各車両Ｃ１〜Ｃ４が備える各車群走行制御システムが、それぞれ独立して演算処理を行う方式は、車車間通信分の遅れが発生しない点で優れている。また、各車両Ｃ１〜Ｃ４が備える各車群走行制御システムが、それぞれ独立して演算処理を行うと共に、車車間通信により互いに演算結果を交換し、演算結果のクロスチェックを行うようにしてもよい。
【０１１１】
また、この第１〜第６実施形態では、４台の車両Ｃ１〜Ｃ４で車群走行が行われる場合を例として説明しているが、第１〜第６実施形態における車群走行制御に倣えば、４台に限られず任意台数の車両による車群走行が実現できることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、複数の車両で構成される車群の走行を制御する車群制御方法、及びそのような車群制御手段を備えた車両に関するものであり、車群走行において、スムーズな相対車速の変化をもって車間変化を精度良く行うことを可能にするものである。
【符号の説明】
【０１１３】
１…車群走行制御システム（車群制御手段）、Ｃ１〜Ｃ４…車両、Ｃ１…先頭車両、Ｃ４…最後尾車両、Ｌ１〜Ｌ３…車間距離、Ｖ１〜Ｖ４…車速、Ｖｒ１〜Ｖｒ３…相対速度、Ｚ…基準位置。
【図１】
2010131324.tif 000004
【図２】
2010131324.tif 000005
【図３】
2010131324.tif 000006
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010131324.tif 000016
【図１４】
2010131324.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
2010131324.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月20日(2010.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
変化させるべき前記車間の変化量と前記車間の変化にかけるべき変化時間とに基づく目標車間距離の変化パターンに沿って、前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両と前記ｊ台目の車両との目標車間距離を変化させ、
前記車間の変更中において、前記目標車間距離の時間変化率に相当する、前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項２】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
変化させるべき前記車間の変化量と前記車間の変化にかけるべき変化時間とに基づく目標車間距離の変化パターンに沿って、前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両と前記ｊ台目の車両との目標車間距離を変化させ、
前記車間の変更中において、前記目標車間距離の時間変化率に相当する、前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項３】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内のすべての車間距離を所定の変化量分だけ変更するときには、
前記車両の台数と、前記所定の変化量と、前記車群の先頭車両の車速と、に基づいて前記車間距離の変更にかける時間を決定することを特徴とする車群制御方法。
【請求項４】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内の車間距離を広げる場合に、
前記車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、
前記所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項５】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内の車間距離を縮める場合に、
前記車群の先頭車両と最後尾車両との間の所定の基準位置よりも前方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させ、
前記所定の基準位置よりも後方に位置する車両では、当該車両の前記車間の変更中における車速が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように当該車速を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項６】
前記車間の変更前における車群の車速がゼロの場合には、車間の変更の開始後の所定の時間内において、前記車群のすべての目標車間距離を固定させ、
前記車間の変更後における車群の車速をゼロとする場合には、車間の変更の終了前の所定の時間内において、前記車群のすべての目標車間距離を固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項７】
前記車群の車速が所定値よりも小さい場合には、前記車群のすべての目標車間距離を固定させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車群制御方法。
【請求項８】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内のすべての車間距離を変更する場合に、
前記車群内の前からｋ台目の車両とｋ＋１台目の車両（ｋ＝２，３，…，ｎ−１）との車間距離の変更は、
前記車群内の前からｋ−１台目の車両とｋ台目の車両との車間距離の変更が完了した直後に開始されることを特徴とする車群制御方法。
【請求項９】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内の車間距離を変更する場合に、
車群の後方の車両にいくほど、前記相対速度がピークに達するタイミングが遅くなるように、前記各車両の前記相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【請求項１０】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内のすべての車間距離を広げる場合に、
車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、前記先頭車両に対して同時に減速を開始させた後、
各々の前記後続車両を各々の切り替えタイミングで加速に切り替えて、前記先頭車両の車速と等しくなるまで加速させ、
前記切り替えタイミングは、
車群の後方の車両にいくほど遅くなることを特徴とする車群制御方法。
【請求項１１】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内のすべての車間距離を縮める場合に、
車群の先頭車両以外のすべての後続車両に、前記先頭車両に対して同時に加速を開始させた後、
各々の前記後続車両を各々の切り替えタイミングで減速に切り替えて、前記先頭車両の車速と等しくなるまで減速させ、
前記切り替えタイミングは、
車群の後方の車両にいくほど遅くなることを特徴とする車群制御方法。
【請求項１２】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、
前記車群制御手段は、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を広げるときには、
変化させるべき前記車間の変化量と前記車間の変化にかけるべき変化時間とに基づく目標車間距離の変化パターンに沿って、前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両と前記ｊ台目の車両との目標車間距離を変化させ、
前記車間の変更中において、前記目標車間距離の時間変化率に相当する、前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極小値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車両。
【請求項１３】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御手段を備えた車両であって、
前記車群制御手段は、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
変化させるべき前記車間の変化量と前記車間の変化にかけるべき変化時間とに基づく目標車間距離の変化パターンに沿って、前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両と前記ｊ台目の車両との目標車間距離を変化させ、
前記車間の変更中において、前記目標車間距離の時間変化率に相当する、前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させることを特徴とする車両。
【請求項１４】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内のすべての車間距離を所定の変化量分だけ変更するときには、
前記車両の台数と、前記所定の変化量と、前記車群の先頭車両の車速と、に基づいて前記車間距離の変更にかける時間を決定することを特徴とする車群制御方法。
【請求項１５】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内のすべての車間距離を変更する場合に、
前記車群内の前からｋ台目の車両とｋ＋１台目の車両（ｋ＝２，３，…，ｎ−１）との車間距離の変更は、
前記車群内の前からｋ−１台目の車両とｋ台目の車両との車間距離の変更が完了した直後に開始されることを特徴とする車群制御方法。
【請求項１６】
ｎ台の車両（ｎ＝２，３，…）で構成される車群の走行を制御する車群制御方法であって、
前記車群内の前からｊ−１台目の車両とｊ台目の車両（ｊ＝２，３，…，ｎ）との車間を縮めるときには、
前記車間の変更中における前記ｊ−１台目の車両に対する前記ｊ台目の車両の相対速度が、時間軸上で極大値を持つグラフで示されるように、当該相対速度を変化させ、
前記車群内の車間距離を変更する場合に、
車群の後方の車両にいくほど、前記相対速度がピークに達するタイミングが遅くなるように、前記各車両の前記相対速度を変化させることを特徴とする車群制御方法。
【国際調査報告】
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