(57)【要約】【課題】  減速度の違いを少なくするような隊列走行車両のブレーキ操作の学習を実現して、隊列走行時の各車両間の車間時間をできるだけ安定的に短くする。【解決手段】  各車両Ａ０，Ａ１，Ａ２が互いに追突しない第一車間時間を保って隊列走行を開始し、全ての車両のブレーキのライニングの温度が定常状態温度になるまでの第一リセット時間ｔ１の間にブレーキ操作を行うことなく走行し、同じブレーキ操作を全ての車両について一斉に行って各車両にブレーキ操作を学習させ、その学習のために昇温した各車両のブレーキのライニングの温度が定常状態温度になるのを待って、第一車間時間よりも短い第二車間時間にして隊列走行を行うようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車両が進行方向に一列に並んで走行する隊列走行方法であって、車間時間を保ちながら先頭車両のブレーキ操作時に先頭車両からの指示に従って全ての後続車両が一斉に同じブレーキ操作を行う隊列走行方法において、
各車両が前方車両との間に第一車間時間を保って前方車両を追走し、当該第一車間時間は、各車両のブレーキのライニングの温度および温度変化の履歴の温度条件が互いに任意に異なっていたとしても、前記同じブレーキ操作の際に各車両が互いに追突しない距離とされ、
全ての車両のブレーキのライニングの温度が、定常状態温度になるまでの第一リセット時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
同じ減速度を目標値としたブレーキ操作を全ての車両について一斉に行い、
減速度の前記目標値と各車両の減速度の実際値との間の偏差に基づいて、各車両にブレーキ操作を学習させ、
当該学習のためのブレーキ操作によって昇温した各車両のブレーキのライニングの温度が前記定常状態温度になるまでの第一準備時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
前記第一準備時間の経過後、ブレーキ操作なしに走行している第一種交通状況下で、各車両が前方車両との間に前記第一車間時間よりも短い第二車間時間を保って前方車両を追走しかつ前記学習に基づいたブレーキ操作を行えるようにすることを特徴とする隊列走行方法。
【請求項２】
走行中のブレーキ操作の間隔が短くなり、ブレーキ操作後の各車両のブレーキのライニングの温度が前記定常状態温度になりきることなく再度のブレーキ操作によって再び昇温に転じる状態で走行する第二種交通状況下で、前記第二車間時間を前記第一車間時間に変更し、
第二種交通状況から抜けると、間隔の短いブレーキ操作により昇温していた各車両のブレーキのライニングの温度が、全て前記定常状態温度になるまでの第二リセット時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
同じ減速度を目標値としたブレーキ操作を全ての車両について一斉に行い、
減速度の前記目標値と各車両の減速度の実際値との間の偏差に基づいて、各車両にブレーキ操作を改めて学習させ、
当該学習のためのブレーキ操作によって昇温した各車両のブレーキのライニングの温度が前記定常状態温度になるまでの第二準備時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
前記第二準備時間の経過後、ブレーキ操作なしに走行している第一種交通状況下で、各車両が前方車両との間に前記第二車間時間を保って前方車両を追走しかつ改めて行った前記学習に基づいたブレーキ操作を行えるようにすることを特徴とする請求項１に記載の隊列走行方法。
【請求項３】
前記定常状態温度に達した時点を特定するために、
前記ライニングの温度を直接的に測定するか又は
前記ライニングの熱的な解析モデルを構築し、当該解析モデルを用いて所定温度からの前記ライニングの温度の変化を推定し、推定された温度が前記定常状態温度に達する時点を求めるか又は
前記ライニングの温度降下特性を走行実験により特定しておき、当該温度降下特性を用いて所定温度からの前記ライニングの温度変化を推定し、推定された温度が前記定常状態温度に達する時点を求めるかの少なくともいずれかを用い、
前記所定温度は、前記第一リセット時間の場合には、前記ライニングが到達する可能性のある最高温度であり、前記第二リセット時間の場合には、前記第二種交通状況下でのブレーキ操作のプロファイルに基づいて推定される前記ライニングの温度であり、前記第一準備時間および前記第二準備時間の場合には、積載量および減速度に基づいて推定される前記ライニングの温度であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の隊列走行方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の隊列走行方法の工程の少なくとも一部を実行する制御部を備えた車両。
【請求項５】
進行方向に一列に並んで走行する複数の車両からなる隊列走行システムであって、前記車両は請求項４に記載の車両であり、車間時間を保ちながら先頭車両のブレーキ操作時に先頭車両からの指示に従って全ての後続車両が一斉に同じブレーキ操作の制御を行う隊列走行システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車両が進行方向に一列に並んで走行する隊列走行方法に関し、とりわけ、先頭車両のブレーキ操作時に先頭車両からの指示に従って全ての後続車両が車間時間を保ちながら一斉に同じブレーキ操作を行う隊列走行方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動運転の実用化に向けた技術開発の一環として、一般道において複数台の車両が進行方向に一列に並んで走行する隊列走行を可能にすることを目指して研究開発が進められている。この隊列走行では、車間時間（車間距離をそのときの車速で進むのに要する時間）の安定した維持が必要不可欠である（特許文献１）。特に、隊列走行の自動運転時に車間時間をできるだけ安定的に短くできれば、空気抵抗が改善されて燃費の向上が図れる（非特許文献１，２）上に、他車の車間割込みを防ぐことができるという利点がある。
【０００３】
そのような短い車間時間を実現するには、高速走行からの急なブレーキ操作時に互いに追突しないようにするための一定の精度がブレーキに求められる。ところが、ブレーキの制動力は、ブレーキに用いられるライニングの制動時における温度や、さらには同じ温度であったとしても昇温時にあるのか降温時にあるのかといった温度変化の履歴（本明細書中、温度および温度変化の履歴を包括的に単に「温度条件」という場合もある。）にも依存し、車両ごとに制動力の違いが存在する。例えば、ドラムブレーキであれば、ライニングをドラムに押し当てるホイールシリンダの圧力を同じにするなどして同じ力でライニングをドラムに押し当てても、ライニングの温度の違いにより制動力が大きく異なる特性がある。また、同じ温度でも降温時の方が昇温時よりも制動力が全体的に大きくなる傾向にある。そのため、ライニングを押し当てる押圧力（例えばホイールシリンダの圧力）について、所望の制動力が得られるようにその値を指示したとしても、そのときのライニングの温度条件によってはその制動力が得られない。
【０００４】
そこで、制動力の違いを低減すべく車両のＥＢＳ（電子制御ブレーキシステム）は、随時学習を行ない、ライニングの上記押圧力と制動力との相関関係を取得しているが、学習時のライニングの温度条件が毎回異なるために精度の向上には限界がある。例えば、ブレーキ操作をまさに行おうとしているときのライニングの温度条件と、学習時のライニングの温度条件とが異なっていれば、学習により取得された相関関係が、そのまま目下のブレーキ操作時の相関関係として正しいものにならない。
【０００５】
図５は、そのようなライニングの押圧力と制動力との相関関係の学習の一例を概略的に示す図である。車両１は、中央制御部Ｃを搭載しており、この中央制御部ＣにおいてＥＢＳのための制御が行われる。先ず、中央制御部Ｃは、ドライバー等からの指示（例えばブレーキペダル操作）或いは運転制御プログラムに従って、所望の制動力ないし減速度（以下、「ｇ値」という場合もある。）を目標値として出力する（なお、車重は一般には車両ごとに異なるのが普通であり、そのため制動力（質量と加速度の積）よりも減速度（加速度）で表現した方が適切な場合がある。そこで、本明細書においては、以下に制動力という代わりに減速度（或いは「ｇ値」）と適宜言い換えることにする。）。この目標値は、ブレーキ制御部Ｂに入力され、ここでブレーキのドラムないしディスク等にライニングを押し当てる力に対応する操作変数（以下、「Ｐ値」という場合もある。）が生成される。例えばドラムブレーキの場合、ライニングをドラムに押し当てるためのホイールシリンダの内部圧力を指示する圧力値がこの操作変数に該当する。このとき、ブレーキ制御部Ｂは、過去に学習した経験に基づいて目標値（ｇ値）から当該目標値を得るための操作変数（Ｐ値）を生成する（以下、達成すべき減速度の目標値に対してライニングを操作するための操作変数を返す関数を「相関関数」と呼ぶことにする。そして、上記ｇ値とＰ値の相関関係をＰ＝ｆ（ｇ）と表すことにする。）。操作変数は、車両１の進行方向Ｆに対して前方の前方ブレーキライニング駆動部ＶＦと、後方の後方ブレーキライニング駆動部ＶＲとにそれぞれ伝達され、そこで各ライニングを動作させる駆動力に変換される。ドラムブレーキの場合であれば、ホイールシリンダが操作変数に対応する圧力を生成してその圧力によりドラムにライニングを押し当てる。前輪と後輪には例えばそれぞれ車速センサＳが取り付けられており、これらの車速センサＳで取得された車速は、中央制御部Ｃに送られ、そこで車速センサＳないしその他の車両ＣＡＮを介して得られた車速情報を適宜選択的に用いて車速変化から減速度の実際値が算出される。中央制御部Ｃでは、過去の経験も踏まえて減速度の目標値と実際値との偏差をできるだけ小さくするような新たな相関関数を使用するようにブレーキ制御部Ｂに指示を送る。例えば、ドラムブレーキであれば、相関関数ｆは、減速度（ｇ値）とライニングを駆動するホイールシリンダの圧力値（Ｐ値）とで（例えば減速度に対する圧力値の比率として）規定できるので、減速度（ｇ値）と圧力値（Ｐ値）に対する相関関数ｆの依存性を補正することになる。このような相関関数の修正を減速度（ｇ値）の目標値と実際値とに基づいて随時行うことでライニングの押圧力と制動力ないし減速度との相関関係の学習が行われる。
【０００６】
このような学習において、学習時のライニングの温度条件が異なると、経験的に学習していく相関関数ｆも異なってくる。つまり、相関関数ｆに温度条件依存性が存在する。このため、隊列走行時のブレーキ操作において各車両に同じ減速度の指示を与えても、学習結果に基づく各車両の減速度がまちまちで、ブレーキ操作時の各車両間の車間時間を一定に保つことができない。そのために、隊列走行の自動運転時に車間時間をできるだけ短くしたいにもかかわらず、減速度の違いの余裕をみて車間時間を長めに取らざるを得ないといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−０３３３８６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】大前学ほか，「大型トラックの協調型ＡＣＣにおける車間距離制御アルゴリズムの開発」自動車技術論文集，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．６，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０１３，Ｎｏ．２０１３４８６８，ｐ．１５０９−１５１５
【非特許文献２】青木啓二，「自動運転・隊列走行の実現に向けて−自動運転技術の開発状況について−」情報処理，Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ  ２０１３，ｐ．３０３−３０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑み、車両間の減速度の違いを少なくするような隊列走行車両のブレーキ操作の学習を実現して、隊列走行時の各車両間の車間時間をできるだけ安定的に短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、一つの隊列走行方法として、複数の車両が進行方向に一列に並んで走行する隊列走行方法であって、車間時間を保ちながら先頭車両のブレーキ操作時に先頭車両からの指示に従って全ての後続車両が一斉に同じブレーキ操作を行う隊列走行方法において、
各車両が前方車両との間に第一車間時間を保って前方車両を追走し、当該第一車間時間は、各車両のブレーキのライニングの温度および温度変化の履歴の温度条件が互いに任意に異なっていたとしても、前記同じブレーキ操作の際に各車両が互いに追突しない距離とされ、
全ての車両のブレーキのライニングの温度が、定常状態温度になるまでの第一リセット時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
同じ減速度を目標値としたブレーキ操作を全ての車両について一斉に行い、
減速度の前記目標値と各車両の減速度の実際値との間の偏差に基づいて、各車両にてブレーキ操作による学習をさせ、
当該学習のためのブレーキ操作によって昇温した各車両のブレーキのライニングの温度が前記定常状態温度になるまでの第一準備時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
前記第一準備時間の経過後、ブレーキ操作なしに走行している第一種交通状況下で、各車両が前方車両との間に前記第一車間時間よりも短い第二車間時間を保って前方車両を追走しかつ前記学習に基づいたブレーキ操作を行えるようにした。
【００１１】
すなわち、隊列走行する複数の車両は、隊列走行の開始直後の初期状態では各車両のブレーキのライニングの温度が必ずしもその定常状態にあるわけではなく、さらには過去において様々な温度条件下で相関関数の学習を行ってきているので、その初期状態では先頭車両から同じブレーキ操作の指示（各車両の減速度が同じになるような指示）を受けても制動力ないし減速度に違いが出る。そのため、各車両は、最初に比較的車間時間の長い第一車間時間を保つように走行する。この第一車間時間は、各車両のブレーキの制動力ないし減速度に通常想定される違いがあったとしても、同一ブレーキ操作の際に各車両が互いに追突しない距離である。
【００１２】
次に、ブレーキ操作を一切行わない状態で第一リセット時間走行する。この第一リセット時間は、広義には、全ての車両のブレーキのライニングの温度が、初期温度から概ねライニングの置かれた周囲環境温度に近い定常状態温度にまで降下するのに要する時間のことである。しかしながら、ライニングの温度が確実に定常状態温度に達していることを担保するために、第一リセット時間は、狭義には、全ての車両のブレーキのライニングの温度が、それらのライニングが到達する可能性のある最高温度から概ねライニングの置かれた周囲環境温度に近い定常状態温度にまで降下するのに要する時間とすることが好ましい。ここで、ライニングが到達する可能性のある最高温度とは、それ以上加熱するとブレーキとして機能しなくなる温度（いわゆるフェード状態となる温度）を指す。従って、ブレーキを操作することなく狭義の意味での第一リセット時間走行すれば、初期状態で各車両のライニングの温度が上記最高温度より低いいかなる温度であったにせよ、各車両のライニングの温度が必ず定常状態温度まで降下してきていることが保証される。なお、本明細書中、定常状態温度になる或いは定常状態温度まで降温ないし降下するとは、その温度における温度変化に対するブレーキ力の変化が自動隊列走行で求められるブレーキ誤差の許容範囲に収まるようになることを指す。一般的に、温度変化に対するブレーキ力の変化は、ライニングの材料、その使用履歴などによる違いが存在するものの、低温領域では小さく、高温領域では温度が上がるにつれてブレーキ力が右肩下がりに低下する（変化する）傾向がある。学習結果を安定的に自動隊列走行に反映させる（自動隊列走行時の車間時間の誤差を許容範囲に収める）には、温度変化に対するブレーキ力の変化が許容範囲に収まる領域（以下、「安定温度領域」という。）の中から定常状態温度を選択しなければならない。定常状態温度になる或いは定常状態温度まで降温ないし降下するまでの時間をできるだけ短くするために、ライニングの材料、その使用履歴などによっても異なる全てのライニングにおける複数の安定温度領域の中から、できるだけ温度の高い共通の所定温度を選択し、これを定常状態温度とする。
【００１３】
各車両のライニングの温度が定常状態温度まで降下した（或いは降下したと推定される）同一の温度条件（温度が同じかつ降温段階という温度変化の履歴も同じ）のもとで、同じかつ典型的な減速度を目標値としたブレーキ操作を全ての車両について一斉に行う。そして、減速度の目標値と各車両の減速度の実際値との間の偏差に基づいて、各車両がブレーキ操作を学習する。例えば、ライニングをドラムに押し当てる力、特には例えばライニングを押圧するホイールシリンダ内の圧力と、制動力ないし減速度との相関関係を表す相関関数を学習により補正する。
【００１４】
この学習のためのブレーキ操作によって各車両のブレーキのライニングの温度は再び若干上昇するので、この上昇した温度が再び定常状態温度に降温するまで所定の第一準備時間の間ブレーキ操作を行うことなく走行し続ける。学習のためのブレーキ操作による温度上昇は、直接的に測定してもよいし、積載量及び減速度などから計算により求めてもよい。第一準備時間は、最も温度低下の遅いブレーキのライニングであっても定常状態温度となり、従って、各車両の全てのライニングが定常状態温度になっていることが担保されるまでの時間をいう。
【００１５】
この第一準備時間が経過すれば、全ての車両のライニングの温度が定常状態温度にまで降温していることが保証され、確実に学習時と同じ温度条件下でブレーキ操作が行える。そこで、学習後にブレーキ操作なしに走行し、学習時と同じ温度条件下でのブレーキ操作が担保されている第一種交通状況下で、各車両が前方車両との間に第一車間時間よりも短い第二車間時間を保って前方車両を追走するようにし、このとき、先に学習した相関関数に基づいたブレーキ操作を行えるようにする。
【００１６】
この状態であれば、先頭車両が同じ減速度を目標値としたブレーキ操作を後続車両に指示しても、全車両で一斉に均一なブレーキ操作が可能となり、短い車間時間であってもその車間時間が高い精度で保たれ、追突するような事態にならない。
【００１７】
本発明は、このような隊列走行方法を実行することにより、隊列走行を行う各車両が過去にいかなる温度条件下で相関関数を学習してきたか、隊列走行開始時に各車両のライニングの温度がどのような条件になっているかにかかわらず、全ての車両のライニングが定常状態温度になるのを待って各車両のライニングの温度条件を揃えた状態で改めて相関関数を学習し直し、この学習時と同じ温度条件になるのを待ってブレーキ操作を行うようにするので、各車両間の制動力の違いを小さくでき、車間時間を短くしてもブレーキ操作時に各車両が互いに追突することのない高い精度のブレーキ操作が実現できる。
【００１８】
また、本発明は、その後に交通状況が変化しても対応できるように、一つの隊列走行方法として、走行中のブレーキ操作の間隔が短くなり、ブレーキ操作後の各車両のブレーキのライニングの温度が前記定常状態温度になりきることなく再度のブレーキ操作によって再び昇温に転じる状態で走行する第二種交通状況下で、前記第二車間時間を前記第一車間時間に変更し、
第二種交通状況から抜けると、間隔の短いブレーキ操作により昇温していた各車両のブレーキのライニングの温度が、全て前記定常状態温度になるまでの第二リセット時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
同じ減速度を目標値としたブレーキ操作を全ての車両について一斉に行い、減速度の前記目標値と各車両の減速度の実際値との間の偏差に基づいて、各車両にブレーキ操作を改めて学習させ、
当該学習のためのブレーキ操作によって昇温した各車両のブレーキのライニングの温度が前記定常状態温度になるまでの第二準備時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、
前記第二準備時間の経過後、ブレーキ操作なしに走行している第一種交通状況下で、各車両が前方車両との間に前記第二車間時間を保って前方車両を追走しかつ改めて行った前記学習に基づいたブレーキ操作を行えるようにした。
【００１９】
例えば渋滞といった交通の流れが悪くなる状況下では、走行中のブレーキ操作の間隔が短くなり、例えばその間隔が上記第一準備時間より極端に短くなる事態が頻繁に起こるようになると、ブレーキ操作後の各車両のブレーキのライニングの温度が定常状態温度になることなく再度のブレーキ操作によって再び昇温に転じる状態で各車両が走行することになる。このような第二種交通状況下では、先に学習した温度条件とは異なる温度条件でブレーキ操作を行うことになるので、精度の高いブレーキ操作が望めない。このような状態で車間時間を短くして走行していると、ブレーキ操作時に制動力の違いにより車両間で追突が発生しかねない。そこで、このような第二種交通状況下では、車間時間の短い第二車間時間から、車間時間の長い第一車間時間に変更し、追突を防止する。
【００２０】
しかしながら、このような第二種交通状況から抜ければ、上述したように全車両でライニングの温度条件を揃えて改めて学習を行い、再び車間時間の短い第二種車間時間に縮めることができる。このとき、学習のためにブレーキ操作を行わないようにする時間は、上記第一リセット時間である必要はない。第一リセット時間は、ブレーキ操作の履歴が不明な全ての車両について、第一リセット時間だけ待てば必ず温度条件が揃うという類のものであり、そのために、例えば狭義の意味での第一リセット時間であれば、全ての車両のライニングの温度条件を確実に揃えるために長めに設定されている。第二種交通状況下で隊列走行してきた各車両は、それらのブレーキ操作の履歴が全て等しく、そのために、これらのブレーキ操作の履歴や積載量等から各車両のライニングの温度を推定することができる。この温度は、ライニングが到達する可能性のある最高温度ではないので、狭義の意味での第一リセット時間待つまでもなくライニングの温度は第二リセット時間で定常状態温度にまで降温する。従って、この第二リセット時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、学習のために同じかつ典型的な減速度を目標値としたブレーキ操作を全ての車両について一斉に行う。このときの減速度の目標値は、上記初期状態で行う学習時の目標値と同じである必要は必ずしもないが、同じにした方が簡易である。なお、一例としてライニングの温度を推定する例を挙げたが、ライニングの温度を直接的に測定して第二リセット時間が経過したことを特定してもよいことは言うまでもない。
【００２１】
この工程の後、学習のためのブレーキ操作によって上昇した各車両のブレーキのライニングが再び定常状態温度に降温するまでの所定の第二準備時間の間、ブレーキ操作を行うことなく走行し、その後、ブレーキ操作なしに走行している第一種交通状況下で、各車両が前方車両との間に第一車間時間よりも短い第二車間時間を保って前方車両を追走するようにする。初期状態で行う学習時の減速度の目標値と、第二種交通状況下から抜け出した後に行なう学習時の減速度の目標値とを同じにする場合には、第一準備時間と第二準備時間は等しくすることができる。本明細書中、単に「準備時間」とのみいう場合には、第一準備時間と第二準備時間とが等しいことを意味する。なお、第二準備時間の考え方は、第一準備時間の場合と同様である。
【００２２】
また、本発明において、一つの隊列走行方法として、定常状態温度に達した時点を特定するために、ライニングの温度を直接的に測定するか又はライニングの熱的な解析モデルを構築し、当該解析モデルを用いて所定温度からの前記ライニングの温度の変化を推定し、推定された温度が前記定常状態温度に達する時点を求めるか又はライニングの温度降下特性を走行実験により特定しておき、当該温度降下特性を用いて所定温度からの前記ライニングの温度変化を推定し、推定された温度が前記定常状態温度に達する時点を求めるかの少なくともいずれかを用いる。
【００２３】
ここで、前記所定温度は、前記第一リセット時間の場合には、狭義の意味においてライニングが到達する可能性のある最高温度であり、前記第二リセット時間の場合には、前記第二種交通状況下でのブレーキ操作のプロファイルに基づいて推定される前記ライニングの温度であり、前記第一準備時間および前記第二準備時間の場合には、積載量および減速度に基づいて推定される前記ライニングの温度である。
【００２４】
第一リセット時間、第二リセット時間、第一準備時間および第二準備時間を決定するには、ライニングがいつ定常状態温度になるかを特定しなければならない。
【００２５】
そのために、例えば熱電対などの温度センサによってライニングの温度を直接的に測定することができる。この場合、実際にライニングが定常状態温度になったことを確認して第一リセット時間、第二リセット時間、第一準備時間および第二準備時間が経過したことを決定するので、その長さは変動する可能性があるものの、確実に温度条件が揃っていることが保証される。
【００２６】
次に、ブレーキ操作時に摩擦熱によりどれぐらいの熱量がライニングにもたらされ、その後に伝熱や放熱によりどのように降温するのか、熱的な解析モデルを構築し、この解析モデルを用いて温度の変化を推定する。例えば、第一リセット時間（この場合は狭義の意味での第一リセット時間）の場合であれば、ライニングが到達する可能性のある最高温度からのライニングの温度の変化を解析モデルを用いて推定し、推定されたライニングの温度が定常状態温度に達する時点を計算により求め、第一準備時間及び第二準備時間の場合であれば学習後の推定上昇温度から定常状態温度に達する時点を計算により求める。この場合、温度センサなどを設ける手間が省ける反面、あらゆる状況を想定して解析モデルを作成しなければならないという困難さが伴う。
【００２７】
最も簡便なのは、ライニングの温度降下特性を走行実験により特定しておき、当該温度降下特性を用いて所定温度からのライニングの温度変化を推定し、推定された温度が定常状態温度に達する時点を求めることである。すなわち、第一リセット時間（この場合は狭義の意味での第一リセット時間）の場合、ライニングが到達する可能性のある最高温度から定常状態温度になるまでの時間、また第一準備時間および第二準備時間の場合は学習後の推定上昇温度から定常状態温度になるまでの時間をその温度降下特性から決定しておくことである。この温度降下特性は、複数車軸の車輪のブレーキのライニングをその到達可能な最高温度まで昇温しておき、いくつかの車速（０ｋｍ／ｈを含む）を設定して、それらの車速を一定にした条件のもとで、その後どれくらいの時間をかけて定常状態温度にまで降下するかを測定し、その測定結果に基づき、走行時に想定される車速を考慮することにより特定する。このようにして特定された温度降下特性は、概ね指数関数的な曲線を呈し、これを各温度から定常状態温度になるまでの時間をそれぞれ決定するのに用いる。第一リセット時間、第一準備時間および第二準備時間は、一旦温度降下特性を用いて決定（第一準備時間および第二準備時間は、各車両の積載量が考慮される。）されたら、その後の隊列走行方法を実行する際にその固定値が常に用いられる。この場合、固定値を格納する記憶部を用意する必要はあるものの、温度センサを設ける手間も、解析モデルを構築する手間も省ける。この実施形態は、ライニングの温度が実際に定常状態温度に達しているかどうか確認するものではないが、ライニングの温度降下特性が全般的に共通していることを考慮すると、最も現実的な方法といえる。
【００２８】
上記ライニングの熱的解析モデルや温度降下特性に基づき第二リセット時間を求める場合には、第二種交通状況下でのブレーキ操作のプロファイルに基づいて推定される前記ライニングの温度からのライニングの温度の変化を推定し、推定されたライニングの温度が定常状態温度に達する時点を計算により求める。ライニングの温度は、車速ごと、積載量（例えば、法定最大積載量まで積載した定積、その半分の半積、全く積載しない空積の三通り）ごとに一回のブレーキ操作でどれだけ温度が上昇する温度特性を予め把握しておくことで、第二種交通状況下でのブレーキ操作のプロファイル、すなわちライニングの温度が上昇し始めた後のブレーキ操作の回数、長さおよび強さ（ホイールシリンダの圧力）等に応じて温度の上がり方が推定できる。第二リセット時間は、そのように推定されたライニングの温度が定常状態温度にまで降温する時間として特定される。
【００２９】
本発明は、さらに上記の少なくともいずれかの隊列走行方法の工程の少なくとも一部を実行する制御部を備えた車両を含む。
【００３０】
ここで、上記の少なくともいずれかの隊列走行方法の工程の少なくとも一部を実行するとは、その隊列走行方法の全部を実行するものでもよいし、一部だけを実行するものでもよいことを意味する。例えば、第一車間時間を保った隊列走行中に、ブレーキ操作の無い時間が第一リセット時間だけ継続したことをドライバーに表示し、ドライバーが学習を実行するスイッチを操作するのでもよいし、全てを自動化して、ブレーキ操作の無い時間が第一リセット時間だけ継続したらドライバーに学習を行うことを通知してそのまま自動的に学習を行うようにしてもよい。また、第一リセット時間が経過したことをドライバーがライニングの温度表示から読み取り、学習を実行させてもよい。このように、隊列走行方法を実行するためにどこまでを制御にまかせて自動化するか、どこまでを手動で行うかには様々な選択肢が存在する。従って、本発明の隊列走行方法の工程を一部でも実行し得る制御部をする車両は、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
また、本発明は、進行方向に一列に並んで走行する複数の車両からなる隊列走行システムであって、当該隊列走行システムの車両は、上記の少なくともいずれかの隊列走行方法の工程の少なくとも一部を実行する制御部を備えた車両であり、車間時間を保ちながら先頭車両のブレーキ操作時に先頭車両からの指示に従って全ての後続車両が一斉に同じブレーキ操作の制御を行う隊列走行システムを含む。
【００３２】
本発明の隊列走行システムでは、先頭車両のブレーキ操作時に先頭車両からの指示に従って全ての後続車両が車間時間を保ちながら一斉に同じブレーキ操作を行うことができ、その場合に、各車両間の制動力の違いを小さくでき、車間時間を短くしてもブレーキ操作時に各車両が互いに追突することのない高い精度のブレーキ操作が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】複数の車両が隊列走行している様子を示す概略図である。
【図２】隊列走行開始時における本発明の隊列走行方法を実行するときの工程を示すフロー図である。
【図３】図２に示す本発明の隊列走行方法を実施する際の前提となるブレーキのライニングの温度と時間との関係を示す図である。
【図４】隊列走行中に交通の流れが悪くなったときに本発明の隊列走行方法を実行するときの工程を示すフロー図である。
【図５】従来のブレーキ操作の学習の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１に複数の車両が隊列走行している様子を概略的に示す。本実施例では、一例として３台のトラックが隊列走行を行うものとするが、台数に特に制限がないことはいうまでもない。このトラック隊列では、有人の先頭車Ａ０からの制御情報が無人の第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２に送信され（ここで「無人」とは、人が乗車していても運転操作に携わらない場合を含む。）、第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２は、その制御情報を受信して、前方車両を追走する。先頭車Ａ０は、第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２に適切な車間時間等を指示し、第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２は、前方車両までの距離を距離センサで計測して車間時間を維持しながら隊列走行を行う一方、現在の前方車両までの距離と車速情報等を先頭車Ａ０に送信する。
【００３５】
本発明においては、隊列走行を行うために互いに通信制御を行う複数の車両により、隊列走行システムが形成されている。
【００３６】
このような隊列走行において、先頭車Ａ０がブレーキ操作する場合には、先頭車Ａ０のブレーキ操作の減速度の目標値と同じ目標値が第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２に送信され、第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２が先頭車Ａ０と同じブレーキ操作を一斉に行う。なお、本実施例では、各車両はドラムブレーキを備え、ホイールシリンダ内に供給した圧力を用いてライニングをドラム内面に押し当てることで車両が制動されるものとする。従って、第一後続車Ａ１と第二後続車Ａ２は、先頭車Ａ０から減速度の目標値（ｇ値）を受信すると、不図示のブレーキ制御部においてホイールシリンダ内の圧力値を指示する操作変数（Ｐ値）が生成され、その値に基づいてホイールシリンダがその値に対応した力でライニングをドラムに押し当てることになる。
【００３７】
図１に示すような隊列走行では、車間時間をできるだけ短くする方が有利である。車間時間を短縮すれば（車間距離を詰めれば）、それだけ空気抵抗が改善されて燃費の向上が図れるからである。また、他車が車間に割り込むことも防ぐことができる。
【００３８】
しかしながら、隊列走行を行うために各車両が集合した直後は、隊列走行を組む前に各車両が経験してきたブレーキ操作のプロファイル（ブレーキ操作の回数、長さおよび強さ）が異なり、その結果、各車両のブレーキのライニングの温度条件が異なっており、温度依存性を有するライニングの制動力に違いが存在する。さらに、減速度の目標値に対する操作変数を生成するための相関関数が各車両において異なる温度条件下で学習されてきている。これらに起因して、各車両に対する減速度の目標値が同じであったとしても、各車両の減速度に違いが生じる。こういった状態で車間時間を短く保ったまま隊列走行を行うと車両同士が追突する可能性があるため、隊列走行開始直後は、車間時間を長く取り、各車両の制動力に差があったとしても、追突しないようにする必要がある。
【００３９】
図２は、このような車間時間を長く取った隊列走行の開始から、車間時間を短く保って走行するようにするための本発明による隊列走行方法の工程を順に示すフロー図である。
【００４０】
先ず、図２において、隊列走行を開始するために車両が集合する（Ｓ１）。先頭車Ａ０、第一後続車Ａ１、第二後続車Ａ２の順番に隊列を編成し、隊列走行を開始する（Ｓ２）。このとき、運転操作は先頭車Ａ０のドライバーのみが担う。この隊列走行の初期段階では、車両間の車間時間として、長めの第一車間時間を空ける（Ｓ３）。この第一車間時間は、各車両のブレーキのライニングの温度条件とブレーキの学習履歴が互いに異なり、そのために制動力に想定され得るどんな違いがあったとしても、同じブレーキ操作（減速度の目標値が同じ）の際に各車両が互いに追突しない距離とされている。
【００４１】
次に、先頭車Ａ０、第一後続車Ａ１および第二後続車Ａ２の全ての車両のブレーキのライニングの温度が、これらのライニングが到達する可能性のある最高温度から、ライニングの置かれた周囲環境温度に近い定常状態温度になるまでの第一リセット時間ｔ１（狭義の意味での第一リセット時間）の間、ブレーキ操作を行うことなく走行する（Ｓ４）。ここで、定常状態温度とは、各車両における温度変化に対するブレーキ力の変化が自動隊列走行で求められるブレーキ誤差の許容範囲に収まるような温度のことである。
【００４２】
図３は、上記の第一リセット時間ｔ１がどのような類のものであるかを具体的に示している。この図３には、先頭車Ａ０、第一後続車Ａ１および第二後続車Ａ２のライニングの温度が最初にそれぞれ到達する可能性のある異なる最高温度にあり、これが第一リセット時間ｔ１だけ時間が経過して、いずれも概ね等しい定常状態温度（車両ごとに定常状態温度が異なることを妨げない。）になる様子が一例として示されている。隊列走行を開始するために車両が集合した直後に各車両のライニングの温度がこの最高温度になっているとは必ずしも限らないが、仮にどのような温度になっていたとしても、この第一リセット時間ｔ１だけ経過すれば、いずれの車両のライニングもそれぞれ定常状態温度になっていると考えられる。このような第一リセット時間ｔ１は、本実施例においては、実際の走行実験からライニングの温度降下特性求めておき、想定し得るライニングの最高温度から定常状態温度になるまでの時間を求めることで特定している。
【００４３】
第一リセット時間ｔ１が経過した段階で、同じ減速度（ｇ値）を目標値としたブレーキ操作を先頭車Ａ０、第一後続車Ａ１および第二後続車Ａ２の全ての車両について先頭車Ａ０の指示により一斉に行う。このとき、目標値としては任意で構わないが、典型的な一回のブレーキ操作として、ホイールシリンダの圧力範囲が４ｂａｒ以下、ジャーク範囲が−１〜＋１ｍ／ｓ３となる程度のものが好ましい。そこで、過去の学習により得られている相関関数Ｐ＝ｆＴ（ｇ）（ここで相関関数ｆＴのＴは、相関関数ｆＴが温度条件に依存して学習されるものであることを意味する。）に基づいて、所望のホイールシリンダの圧力に対応するライニングの操作変数（Ｐ値）が得られるような減速度の目標値（ｇ値）を選択する。そして、このブレーキ操作の際の車速の実測値に基づいて減速度の実際値を算出し、減速度の目標値と実際値の差を小さくするように、減速度とライニングの操作変数との対応関係（相関関数ｆＴ）を修正する（例えば減速度に対する圧力値の比率を修正する）学習を行う（Ｓ５）。
【００４４】
次に、学習のためのブレーキ操作により昇温したライニングの温度が再び定常状態温度に復帰するまでの準備時間ｔ２の間、ブレーキ操作を行うことなく走行する（Ｓ６）。
【００４５】
図３には、このような準備時間ｔ２についても示されている。図３において、第一リセット時間ｔ１が経過した時点で学習のために先頭車Ａ０、第一後続車Ａ１および第二後続車Ａ２の全ての車両について一斉に等しいブレーキ操作が行われて、各車両のライニングの温度が上昇している。図３では全ての車両についてライニングの温度が同程度上昇しているように示されているが、積載状況とブレーキ操作の強さに応じて昇温する程度はもちろん異なる。ただし、その昇温後の温度は、そのような場合であっても最高温度よりも遥かに低い温度にとどまる。この若干上昇したライニングの温度が準備時間ｔ２かけて降温し、全ての車両のライニングの温度が概ね等しい定常状態温度に達することが図３より看取できる。
【００４６】
この準備時間ｔ２が経過した後、この準備時間ｔ２の経過時間も含めて準備時間ｔ２以上ブレーキ操作なしに走行している状況（第一種交通状況）下で、各車両が前方車両との間に第一車間時間よりも短い第二車間時間を保って前方車両を追走しかつ工程Ｓ５で行った学習に基づいたブレーキ操作を行えるようにする（Ｓ７）。ここで、第二車間時間は、空気抵抗が少なくなることで燃費が向上したり、他車の割込みを防止するような適当な値とすることが好ましいが、第一車間時間よりも短い第二車間時間であれば、基本的にはどのような値に設定するかは任意である。
【００４７】
こうして、準備時間ｔ２が経過すれば、学習時と同じ温度条件下で各車両がブレーキ操作を行える環境が整うので、先の学習に基づいて精度の高いブレーキ操作が期待でき、車間時間を短縮してもブレーキ操作時に追突のおそれがない。
【００４８】
本発明による車間時間を短くした隊列走行によれば、空気抵抗が改善されて燃費が向上したり、他車の車間割込みを防いだりすることができる。そして、本発明により有利に隊列走行を行い、目的地まで移動したら隊列走行を終了し、各車両は解散する（Ｓ８）。
【００４９】
上記の隊列走行方法は、隊列走行中のブレーキ操作の頻度が高くなく、何らかのブレーキ操作後にライニングの温度がその都度定常状態温度にまで復帰する場合を想定している。しかしながら、隊列走行中に渋滞に突入するなど、走行中のブレーキ操作の間隔が短くなり、ブレーキ操作後の各車両のブレーキのライニングの温度が定常状態温度になりきることなく再度のブレーキ操作によって再び昇温に転じる状態で走行するような状況（第二種交通状況）になることもあり得る。このような第二種交通状況下では、先に学習した温度条件とは異なる温度条件でブレーキ操作を行うことになるので、ブレーキ操作の精度が低下し、ブレーキ操作時に制動力の違いにより車両間で追突が発生しかねない。
【００５０】
そこで、本発明では、交通の流れが悪くなり、第二種交通状況下に突入したと判断する（Ｓ２１）と、車間時間の短い第二車間時間から、車間時間の長い第一車間時間に変更し、追突を防止する（Ｓ２２）。
【００５１】
そして、ブレーキ操作の間隔等から第二種交通状況下から抜けたと判断する（Ｓ２３）と、第二種交通状況下におけるブレーキ操作のプロファイル（ブレーキ操作の回数、長さおよび強さ）から、各車両のライニングの温度を推定し、ライニングの温度降下特性を用いて全ての車両のライニングの温度が定常状態温度に復帰するまでの第二リセット時間ｔ１’を特定し、特定された第二リセット時間ｔ１’の間、ブレーキ操作を行うことなく走行する（Ｓ２４）。
【００５２】
第二リセット時間ｔ１’が経過し、全ての車両のライニングの温度が定常状態温度に戻ったとして、上記の工程Ｓ５で行ったのと同じやり方で、改めてブレーキ操作の学習を行う（Ｓ２５）。なお、本例では、初期段階での第一種交通状況下での学習と、第二種交通状況下から抜けた後の第一種交通状況下での学習におけるブレーキ操作は同じものとしているが、必ずしも同じである必要はない。
【００５３】
この学習工程の後、学習のためのブレーキ操作によって上昇した各車両のブレーキのライニングが再び定常状態温度に降温するまでの準備時間ｔ２の間、ブレーキ操作を行うことなく走行する（Ｓ２６）。
【００５４】
そして、準備時間ｔ２が経過した後、ブレーキ操作なしに走行している状況（第一種交通状況）下で、各車両が前方車両との間に第一車間時間よりも短い第二車間時間を保って前方車両を追走しかつ工程Ｓ５で行った学習に基づいたブレーキ操作を行えるようにする（Ｓ２７）。
【００５５】
このようにして有利に隊列走行を行い、目的地まで移動したら隊列走行を終了し、各車両は解散する（Ｓ２８）。
【００５６】
以上述べてきたように、本発明によれば、同一減速度要求時の実減速度の違いを少なくするような隊列走行車両のブレーキ操作の学習を行って、隊列走行時の各車両間の車間時間をできるだけ安定的に短くし、それにより空気抵抗が改善されて燃費が向上し、他車の車間割込みを防ぐことができる有利な隊列走行を行うことができる。
【００５７】
なお、上記の実施例において、定常状態温度に達した時点を特定するために、ライニングの温度降下特性を走行実験により特定しておき、各温度から前記定常状態温度になるまでの時間をそれぞれ決定するようにしたが、ライニングの温度を直接的に測定することにより定常状態温度に達した時点を特定してもよい。この場合、定常状態温度に達した時点をもって第一リセット時間（広義の第一リセット時間）、第二リセット時間および準備時間が経過したものとすることができる。
【００５８】
また、定常状態温度に達した時点を特定するために、ライニングの熱的な解析モデルを構築し、当該解析モデルを用いて所定温度からの前記ライニングの温度の変化を推定し、推定された温度が前記定常状態温度に達する時点を求めるようにしてもよい。この場合、定常状態温度に達するものとして求められた時点をもって第一リセット時間、第二リセット時間および準備時間が経過したものとすることができる。
【００５９】
本実施例による隊列走行を編成する先頭車Ａ０、第一後続車Ａ１および第二後続車Ａ２のそれぞれは、上記工程Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ２１〜Ｓ２８の少なくとも一部を実行する制御部を有していてもよい。これにより、本発明による隊列走行方法を一部または全部を自動化することができる。
【００６０】
本発明は、以上述べてきた実施例の態様に留まらず、本発明の技術的思想の枠組みの中で様々な態様で実施することができ、それらが本発明の技術的範囲に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１    車両
Ａ０  先頭車
Ａ１  第一後続車
Ａ２  第二後続車
Ｂ    ブレーキ制御部
Ｃ    中央制御部
ＶＦ  前方ブレーキライニング駆動部
ＶＲ  後方ブレーキライニング駆動部
Ｓ    車速センサ
Ｆ    進行方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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