(57)【要約】【課題】車両が自動操舵する場合に、車両の横揺れの低減と、予定される走行経路からのずれの低減とを両立させられるようにする。【解決手段】操舵制御システムが、軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える。【選択図】図１
2019156387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、
前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、
前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備える操舵制御システム。
【請求項２】
前記車両のキロ程毎の操舵指令値を示す操舵パターン情報を記憶する記憶部と、
前記車両のキロ程を検出するキロ程検出部と、
前記キロ程検出部が検出したキロ程に前記操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力するフィードフォワード制御部と、
を備える請求項１に記載の操舵制御システム。
【請求項３】
車両の荷重を検出する荷重検出部を備え、
前記記憶部は、前記車両の荷重毎に操舵パターン情報を記憶し、
前記フィードフォワード制御部は、前記車両のキロ程に、前記車両の荷重に応じた前記操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力する
請求項２に記載の操舵制御システム。
【請求項４】
前記フィードバック制御部は、フィードバック制御における操舵指令値に周波数フィルタを適用する、請求項１から３の何れか一項に記載の操舵制御システム。
【請求項５】
前記フィードバック制御部は、乗り心地に影響しやすい周波数として定められた所定の周波数の振動を除去、または、低減させる、前記周波数フィルタを用いる、請求項４に記載の操舵制御システム。
【請求項６】
前記フィードバック制御部は、前記車両の固有振動数の振動を除去、または、低減させる、前記周波数フィルタを用いる、請求項４または請求項５に記載の操舵制御システム。
【請求項７】
車両と車両制御装置とを備え、
前記車両は、
軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、
前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、
を備え、
前記車両制御装置は、
前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部を備える、
操舵システム。
【請求項８】
軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、
前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、
前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備える車両。
【請求項９】
前記フィードバック制御部のフィードバック制御に従って動作するアクチュエータであって、操舵指令値に対する一次遅れ要素が設けられているアクチュエータ
を備える、請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出することと、
前記車両の横揺れ量を検出することと、
前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の走行方向をフィードバック制御することと、
を含む操舵制御方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量の情報を取得することと、
前記車両の横揺れ量の情報を取得することと、
前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の走行方向をフィードバック制御することと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御システム、操舵システム、車両、操舵制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
新交通システムにおける操舵方法として、ＡＧＴ（Automated Guideway Transit、自動案内軌条式旅客輸送システム）のように、軌道に沿って案内レールを設置しておき、車両が案内輪を案内レールに押し当てて走行する方法がある。案内輪が案内レールに押されることで、車両は案内レールに沿う方向、すなわち、軌道に沿う方向に走行する。
このように、車両が案内輪を案内レールに押し当てて走行する方法では、案内レールの表面の凹凸等によって車両に横揺れが生じ、乗り心地が低下する場合がある。
【０００３】
これに対し、特許文献１に記載の交通システムでは、パッシブ操舵区間とアクティブ操舵とが設けられており、アクティブ操舵区間では、車両が自らの操舵によって軌道上を走行する。アクティブ操舵区間では、車両は、変位センサによって車両の左右変位を計測し、常に左右の隙間が一定になるように操舵リンク機構を操作する。アクティブ操舵区間では、案内輪を案内レールに押し当てる必要がなく、案内レールの表面の凹凸等によって車両に横揺れが生じることを回避できる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の軌道非接触車両の操舵装置は、ニューラルネットワークまたは遺伝子アルゴリズム等による機械学習を行い、機械学習の結果を用いて目標操舵角を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９４３３６号
【特許文献２】国際公開第２００４／０４０３９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両が案内輪を案内レールに押し当てずに自動操舵する場合、操舵のオーバーシュートにより走行方向の変更を繰り返すと、かかる走行方向の変更の繰り返しによって車両に横揺れが生じ、乗り心地が低下してしまう。これに対し、フィードバック制御ゲインを小さくすれば、走行方向の変更の繰り返しを低減させることができるが、予定される走行経路からのずれが大きくなり、軌道の幅を大きくとる必要がある点で、設備コストの増加につながる。
車両が自動操舵する場合に、車両の横揺れの低減と、予定される走行経路からのずれの低減とを両立させられることが好ましい。
【０００７】
本発明は、車両が自動操舵する場合に、車両の横揺れの低減と、予定される走行経路からのずれの低減とを両立させることができる操舵制御システム、操舵システム、車両、操舵制御方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、操舵制御システムは、軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える。
【０００９】
前記車両のキロ程毎の操舵指令値を示す操舵パターン情報を記憶する記憶部と、前記車両のキロ程を検出するキロ程検出部と、前記キロ程検出部が検出したキロ程に前記操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力するフィードフォワード制御部と、を備えるようにしてもよい。
【００１０】
車両の荷重を検出する荷重検出部を備え、前記記憶部は、前記車両の荷重毎に操舵パターン情報を記憶し、前記フィードフォワード制御部は、前記車両のキロ程に、前記車両の荷重に応じた前記操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力するようにしてもよい。
【００１１】
前記フィードバック制御部は、フィードバック制御における操舵指令値に周波数フィルタを適用するようにしてもよい。
【００１２】
前記フィードバック制御部は、乗り心地に影響しやすい周波数として定められた所定の周波数の振動を除去し、または、低減させる、前記周波数フィルタを用いるようにしてもよい。
【００１３】
前記フィードバック制御部は、前記車両の固有振動数の振動を除去し、または、低減させる、前記周波数フィルタを用いるようにしてもよい。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、操舵システムは、車両と車両制御装置とを備え、前記車両は、軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、を備え、前記車両制御装置は、前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部を備える。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、車両は、軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出するずれ量検出部と、前記車両の横揺れ量を検出する横揺れ量検出部と、前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の操舵をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える。
【００１６】
前記フィードバック制御部のフィードバック制御に従って動作するアクチュエータであって、操舵指令値に対する一次遅れ要素が設けられているアクチュエータを備えるようにしてもよい。
【００１７】
本発明の第４の態様によれば、操舵制御方法は、軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量を検出することと、前記車両の横揺れ量を検出することと、前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の走行方向をフィードバック制御することと、を含む。
【００１８】
本発明の第５の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、軌道を走行する車両の、前記軌道の幅方向における前記車両の基準走行経路からのずれ量の情報を取得することと、前記車両の横揺れ量の情報を取得することと、前記ずれ量および前記横揺れ量を最小化するように前記車両の走行方向をフィードバック制御することと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
上記した操舵制御システム、操舵システム、車両、操舵制御方法およびプログラムによれば、車両が自動操舵する場合に、車両の横揺れの低減と、予定される走行経路からのずれの低減とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一実施形態に係る車両の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】第一実施形態に係る車両における距離センサの設置位置の例を示す図である。
【図３】第一実施形態に係る制御部が行う車両の操舵の制御の例を示すブロック線図である。
【図４】第二実施形態に係る操舵システムの装置構成を示す概略ブロック図である。
【図５】第二実施形態に係る車両制御サーバ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図６】第二実施形態に係る車両の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図７】第三実施形態に係る制御部が行う車両の操舵の制御の例を示すブロック線図である。
【図８】第三実施形態に係るシミュレーションに用いる車両の構成の例を示す図である。
【図９】第三実施形態に係るシミュレーションでの車両の軌道の例を示す図である。
【図１０】第三実施形態に係るシミュレーションで得られた操舵角の例を示す図である。
【図１１】第三実施形態に係るシミュレーションで得られた横方向のずれの例を示す図である。
【図１２】第三実施形態に係るシミュレーションで得られた横揺れ量の例を示す図である。
【図１３】第４実施形態に係る車両におけるアクチュエータの配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２２】
＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る車両１００の機能構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、車両１００は、ずれ量検出部１１０と、横揺れ量検出部１２０と、キロ程検出部１３０と、荷重検出部１４０と、操舵部１５０と、記憶部１８０と、制御部１９０とを備える。制御部１９０は、フィードフォワード制御部１９１と、フィードバック制御部１９２とを備える。
【００２３】
車両１００は、走行タイヤ、案内輪および分岐輪を有し、ＡＧＴ（Automated Guideway Transit、自動案内軌条式旅客輸送システム）の車両として走行可能である。但し、車両１００は、案内レールおよび分岐レールを用いずに自律的に操舵して走行可能である点で、一般的なＡＧＴの車両と異なる。ここでいう操舵は、車両の走行方向など移動体の進行方向を制御することである。
【００２４】
ずれ量検出部１１０は、軌道における車両１００の横方向（軌道の幅方向）の位置の、基準走行経路からのずれ量を検出する。ここでいう軌道は、車両１００が走行可能な領域である。例えば、路面上に左右の案内レールが設置されて車両１００がこれら左右の案内レールの間を走行可能な場合、左右の案内レールの間の領域が軌道の例に該当する。
ここでいう基準走行経路は、車両１００の走行経路として軌道の範囲内で予め設定されている経路である。
以下では、軌道における車両１００の横方向の位置の、基準走行経路からのずれ量を、車両１００の横方向のずれ量と称する。
【００２５】
例えば、基準走行経路が軌道の中央を通る経路に設定されている場合、ずれ量検出部１１０が、車両の左右に設置された距離センサを含んで構成されていてもよい。そして、ずれ量検出部１１０が、車両１００から軌道の左端までの距離と、車両１００から軌道の右端までの距離との差をずれ量として検出するようにしてもよい。この場合のずれ量検出部１１０の距離センサの設置位置の例について図２を参照して説明する。
【００２６】
図２は、車両１００における距離センサの設置位置の例を示す図である。
図２に示すように、車両１００は図１を参照して説明した各部に加えて、車両本体２１０と、前側走行タイヤ２２１と、後側走行タイヤ２２２と、支持体２３１と、案内輪２３２と、分岐輪２３３と、ずれ量検出部１１０（図１）の一部として構成される距離センサ１１１と、横揺れ量検出部１２０（図１）の一部として構成される前側加速度センサ２４１および後側加速度センサ２４２とを備える。
【００２７】
また、図２には、軌道９００が示され、軌道９００の一部として路面９１０と側壁９２０とが示されている。図２では、車両１００自らが走行する自律走行区間の場合の例が示されており、軌道９００は、案内レールおよび分岐レールを備えていない。車両１００と、軌道９００など車両１００が走行するための設備とを総称して、交通システムと表記する。
また、図２の例における車両１００の走行方向を矢印Ａ１１で示している。なお、ここでいう前後左右は、車両１００の走行方向から見ての前後左右である。すなわち、ここでいう右、左は、それぞれ、車両１００の走行方向に向かって右、左である。前または前側は、車両１００の走行方向側である。後または後側は、車両１００の走行方向と反対側である。
【００２８】
前側加速度センサ２４１が車両１００の前側に設置され、後側加速度センサ２４２が車両１００の後側に設置されている。
前側加速度センサ２４１および後側加速度センサ２４２は、例えば何れも右側を正とし、左側を負として横方向の加速度の測定値を出力する。あるいは、前側加速度センサ２４１および後側加速度センサ２４２が、何れも左側を正とし、右側を負として横方向の加速度の測定値を出力するようにしてもよい。
前側加速度センサ２４１と後側加速度センサ２４２とを総称して加速度センサ２４０と表記する。
【００２９】
前側走行タイヤ２２１が車両１００の前側に設置され、後側走行タイヤ２２２が車両１００の後側に設置されている。
前側走行タイヤ２２１および後側走行タイヤ２２２は、いずれも向きを変更可能に設けられており、車両１００の駆動および操舵に用いられる。特に、前側走行タイヤ２２１および後側走行タイヤ２２２のうちいずれか一方または両方の向きを変化させることで、車両１００の走行方向が変化する。前側走行タイヤ２２１と後側走行タイヤ２２２とを総称して走行タイヤ２２０と表記する。
距離センサ１１１は、図２に示すように車両本体２１０の左右それぞれの側面に設置され、例えば側壁９２０など距離検出対象までの距離を測定する。これにより、軌道９００の幅方向（車両１００の横方向）における車両１００の位置を検出することができる。
【００３０】
案内輪２３２および分岐輪２３３は、案内レールおよび分岐レールを用いて車両１００の操舵を行う誘導区間において、一般的なＡＧＴの場合と同様に用いられる。案内輪２３２が案内レールに押し当てられ、車両１００は案内レールに沿って走行する。分岐点では、左右いずれかのうち曲がる方向の分岐輪がＵ字型の分岐レールにはめ込まれ、車両１００は分岐レールに沿って走行する。
【００３１】
横揺れ量検出部１２０は、車両１００の横揺れ量を検出する。例えば、横揺れ量検出部１２０は加速度センサを含んで構成され、車両１００の横方向の加速度、あるいは、加速度の積算量を横揺れ量として検出する。例えば、図２の例で、横揺れ量検出部１２０は、前側加速度センサ２４１の加速度測定値と、後側加速度センサ２４２の加速度測定値との合計を、車両１００の横揺れ量を示す値として算出する。具体的には、前側加速度センサ２４１の加速度測定値と、後側加速度センサ２４２の加速度測定値との合計の大きさ（絶対値）が、車両１００の横揺れ量を示す。
但し、横揺れ量検出部１２０が車両１００の横揺れ量を検出する方法は、これに限定されない。例えば、車両１００に１つの加速度センサが設けられ、横揺れ量検出部１２０が、その加速度センサが測定する車両１００の横方向の加速度の大きさを、車両１００の横揺れ量として検出するようにしてもよい。
【００３２】
横揺れ量検出部１２０が、車両１００の横揺れ量に加えて、車両１００のヨー角の変化量を算出するようにしてもよい。ここでいうヨー角は、例えば東向きなど基準の方向に対して車両１００の走行方向がなす角度である。例えば、横揺れ量検出部１２０が、前側加速度センサ２４１の加速度測定値か、後側加速度センサ２４２の加速度測定値を減算した差の、単位時間当たりの変化の大きさを、ヨー角の変化量として算出するようにしてもよい。
但し、横揺れ量検出部１２０が車両１００のヨー角の変化量を取得する方法は、これに限定されない。例えば、横揺れ量検出部１２０がジャイロスコープを備えて車両１００のヨー角を検出し、単位時間当たりのヨー角の変化の大きさを算出する世にしてもよい。
また、車両１００の制御にヨー角の変化量を用いることは必須ではない。従って、横揺れ量検出部１２０がヨー角の変化量を取得することは必須ではない。
【００３３】
キロ程検出部１３０は、車両１００のキロ程を検出する。例えば、キロ程検出部１３０は、走行タイヤ２２０の回転数を走行距離に換算する走行距離計を含んで構成され、始発駅からの走行距離をキロ程として検出する。また、軌道上にはマーカが設けられており、マーカの位置におけるキロ程が予め測定されている。キロ程検出部１３０は、マーカの位置におけるキロ程について既知であり、マーカを検出すると、測定中のキロ程をマーカの位置におけるキロ程に更新することで、走行距離計によるキロ程の測定誤差を修正する。
【００３４】
なお、キロ程検出部１３０が軌道９００側に設けられていてもよい。例えば、軌道９００における位置（キロ程）毎に、当該位置を通過する車両１００を検出する物体検出センサが設けられていてもよい。この場合、物体検出センサは、当該センサの位置を通過する車両１００を検出した場合、当該センサのキロ程を当該車両１００に通知（送信）するようにしてもよい。
【００３５】
荷重検出部１４０は、車両１００の荷重（積載重量）を検出する。車両１００の荷重は、車両１００に乗車する乗客およびその荷物の荷重など、車両１００が収容する人および物等の総重量である。荷重検出部１４０が検出する車両１００の荷重は、車両１００の操舵の制御に用いられる。走行タイヤ２２０の向きが同じでも荷重によって車両１００の曲がり具合が異なるためである。荷重が重いほど車両１００は曲がりにくい。
荷重検出部１４０が検出する車両１００の荷重は、車両１００がどの程度曲がり易いかを示すものであればよく、車両１００の荷重だけに限定されない。例えば、荷重検出部１４０が、車両１００の荷重と車両１００自らの重量との合計である車両１００の総重量を測定するようにしてもよい。
【００３６】
操舵部１５０は、制御部１９０の制御に従って走行タイヤ２２０の向きを変える。これにより、操舵部１５０は、車両１００の自動操舵を実行する。
記憶部１８０は、各種データを記憶する。特に、記憶部１８０は操舵パターン情報を記憶する。ここでいう操舵パターン情報は、車両１００のキロ程毎の操舵指令値を示す情報である。操舵指令値として、例えば操舵角を用いることができる。
【００３７】
車両１００が軌道９００を走行し、軌道９００に基準走行経路を設定可能であること、および、車両１００の速度について運行ダイヤ（速度のパターン）が定められていることから、予め操舵パターン情報を生成しておくことが可能である。
上記のように、走行タイヤ２２０の向きが同じでも荷重によって車両１００の曲がり具合が異なるため、記憶部１８０は、車両１００の荷重毎に操舵パターン情報を記憶する。
【００３８】
制御部１９０は、車両１００内の各部を制御して各種処理を行う。特に、制御部１９０は、操舵部１５０に操舵指令値を出力する。これにより、制御部１９０は、操舵部１５０を制御して走行タイヤ２２０の向きを変えさせる。これにより、制御部１９０は、車両１００の自動操舵を行う。
フィードフォワード制御部１９１は、フィードフォワード制御にて操舵指令値を出力する。具体的には、フィードフォワード制御部１９１は、記憶部１８０が車両１００の荷重毎に記憶する操舵パターン情報のうち、荷重検出部１４０が検出した荷重に対応付けられている操舵パターン情報を選択する。そして、フィードフォワード制御部１９１は、キロ程検出部１３０が検出したキロ程に操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力する。
【００３９】
フィードバック制御部１９２は、車両１００の横方向のずれ量、および、車両１００の横揺れ量を制御対象値として、これらずれ量および横揺れ量を最小化するように、車両１００の走行方向をフィードバック制御する。
フィードバック制御部１９２が、車両１００の横方向のずれ量だけでなく、車両１００の横揺れ量も最小化するようにフィードバック制御を行うことで、車両１００が自動操舵する場合に、車両１００の横揺れの低減と、車両１００の横方向のずれの低減とを両立させることができる。
【００４０】
ずれ量検出部１１０と、横揺れ量検出部１２０と、キロ程検出部１３０と、記憶部１８０と、制御部１９０（フィードフォワード制御部１９１およびフィードバック制御部１９２を含む）とを総称して、操舵制御システム２と表記する。操舵制御システム２は、操舵部１５０を制御することで、車両１００を操舵する。
また、車両１００は、操舵制御システム２と、操舵制御システム２による制御対象である操舵部１５０および走行タイヤ２２０とを含んでおり、車両１００を操舵システム１とも称する。
【００４１】
記憶部１８０および制御部１９０は、例えば操舵制御システム２の車載コンピュータを用いて構成されていてもよい。この場合、記憶部１８０は、車載コンピュータが備える記憶デバイスを用いて構成される。制御部１９０は、車載コンピュータが備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が記憶部１８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
【００４２】
次に、図３を参照して制御部１９０による車両１００の操舵の制御について説明する。
図３は、制御部１９０が行う車両１００の操舵の制御の例を示すブロック線図である。
図３に示す制御で、フィードフォワード制御部１９１は、キロ程検出部１３０が検出する車両のキロ程を取得し、検出したキロ程に操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を読み出して出力する（要素Ｅ１１）。
【００４３】
そのために、フィードフォワード制御部１９１は、車両１００が駅を出発する毎に、記憶部１８０が記憶している複数の操舵パターン情報のうち、荷重検出部１４０が検出した車両１００の荷重に対応付けられる操舵パターン情報を読み出す。
例えば、記憶部１８０は、車両１００が空車の場合、車両１００が空車と満員との中間の場合、車両１００が満員の場合のそれぞれについて操舵パターン情報を記憶しておく。フィードフォワード制御部１９１は、車両１００の荷重について予め設定されている２つの閾値を用いて、荷重検出部１４０が検出した車両１００の荷重を「軽」、「中」、「重」の３段階の何れかに分類する。荷重を「軽」に分類した場合、フィードフォワード制御部１９１は、車両１００が空の場合の操舵パターン情報を選択する。荷重を「中」に分類した場合、フィードフォワード制御部１９１は、車両１００が空と満員との中間の場合の操舵パターン情報を選択する。荷重を「重」に分類した場合、フィードフォワード制御部１９１は、車両１００が満員の場合の操舵パターン情報を選択する。
車両１００が駅を出発してから次の駅に到着するまでは、車両１００の荷重は変化しない。そこで、フィードフォワード制御部１９１は、選択した操舵パターン情報を車両１００が次の駅に到着するまで使い続ける。
【００４４】
図３の例では、記憶部１８０は、キロ程と、前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値と、後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値とが対応付けられた操舵パターン情報を記憶している。そして、フィードフォワード制御部１９１は、キロ程検出部１３０が検出したキロ程に対応付けられている、前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値、および、後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値を読み出して出力する。
フィードフォワード制御部１９１が、キロ程の入力に対して操舵指令値を出力する処理は、フィードフォワード制御の例に該当する。
【００４５】
また、ずれ量検出部１１０は、軌道の幅方向における車両１００の位置から目標位置を減算して、軌道の幅方向における車両１００の位置のずれ量を検出する（要素Ｅ２１）。ここでの目標位置は、基準走行経路上における、キロ程検出部１３０が検出するキロ程の位置である。
フィードバック制御部１９２は、車両１００の横方向のずれ量と、車両１００の横揺れ量と、車両１００のヨー角の変化量とに基づいて、車両１００の操舵をフィードバック制御する（要素Ｅ３１）。但し、フィードバック制御部１９２がヨー角の変化量を制御に用いることは必須ではない。フィードバック制御部１９２が、ヨー角の変化量を用いずに、車両１００の横方向のずれ量と、車両１００の横揺れ量とに基づいて、車両１００の操舵をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００４６】
具体的には、フィードバック制御部１９２は、車両１００の横方向のずれ量と、車両１００の横揺れ量とを含む目的関数を用いて、目的関数の値を最小化する最適制御（Optimal Control）を行う。フィードバック制御部１９２は、最適制御にて前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値、および、後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値を取得し出力する。
フィードバック制御部１９２が最適制御に用いる目的関数として、例えば式（１）を用いることができる。
【００４７】
【数１】
2019156387.tif 000003
【００４８】
ここで、ｆは目的関数を示す。ａは、車両１００の横方向のずれ量を示す。ｂは、車両１００の横揺れ量を示す。ただし、フィードバック制御部１９２の最適制御の目的関数は、式（１）に示すものに限らない。車両１００の横方向のずれ量が大きくなるほど目的関数の値が大きくなり、車両１００の横揺れ量が大きくなるほど目的関数の値が大きくなるいろいろな目的関数を用いることができる。
フィードバック制御部１９２が行うフィードバック制御は、フィードフォワード制御部１９１が行うフィードフォワード制御による操舵指令値を補正する形で用いられる。このため、フィードバック制御部１９２が行うフィードバック制御を補正制御とも称する。
【００４９】
制御部１９０は、フィードバック制御部１９２が出力した前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値を、フィードフォワード制御部１９１が出力した前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値に加算する（要素Ｅ４１）。
制御部１９０は、前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値を操舵部１５０へ出力し、操舵部１５０は、得られた操舵指令値に従って前側走行タイヤ２２１の向きを制御する（要素Ｅ４３）。
【００５０】
また、制御部１９０は、フィードバック制御部１９２が出力した後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値を、フィードフォワード制御部１９１が出力した後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値に加算する（要素Ｅ５１）。
制御部１９０は、後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値を操舵部１５０へ出力し、操舵部１５０は、得られた操舵指令値に従って後側走行タイヤ２２２の向きを制御する（要素Ｅ５３）。
【００５１】
車両１００は、前側走行タイヤ２２１の向きおよび後側走行タイヤ２２２の向きに応じた走行方向に走行し、さらに、車両１００の走行方向には路面９１０、車両１００の荷重、風などいろいろな要因による外乱が加わる（要素Ｅ６１）。
【００５２】
なお、操舵パターン情報をシミュレーションで取得し、記憶部１８０に記憶させておくようにしてもよい。
例えば、シミュレーション用のコンピュータに、車両１００および軌道９００のモデルを構築する。また、基準走行経路を、例えば軌道９００の中央を走行する経路など軌道９００の範囲内で設定しておく。そして、車両１００が空車の場合、空車と満員との中間の場合、満員の場合など、車両１００の荷重の複数の場合の各々について、車両１００の走行のシミュレーションを行う。
シミュレーションでは、車両１００が予定されている運行ダイヤに従って基準走行経路を走行するように制御部１９０に制御を行わせ、制御部１９０から操舵部１５０への操舵指令値をキロ程に対応付けて記録しておく。これにより、車両１００の荷重毎の操舵パターン情報を得られる。
例えば、横揺れ量および横方向のずれ量の両方を評価値として、あるいは、横揺れ量および横方向のずれ量を含む評価値を用いて、シミュレーションを繰り返し、横揺れ量および横方向のずれ量を最小化するような操舵パターン情報を取得するようにしてもよい。
【００５３】
以上のように、ずれ量検出部１１０は、軌道９００を走行する車両１００の、軌道９００の幅方向における車両１００の基準走行経路からのずれ量を検出する。横揺れ量検出部１２０は、車両１００の横揺れ量を検出する。フィードバック制御部１９２は、車両１００のずれ量および車両１００の横揺れ量を最小化するように車両１００の操舵をフィードバック制御する。
フィードバック制御部１９２が、車両１００の横方向のずれ量だけでなく、車両１００の横揺れ量も最小化するようにフィードバック制御を行うことで、車両１００が自動操舵する場合に、車両１００の横揺れの低減と、車両１００の横方向のずれの低減とを両立させることができる。
【００５４】
また、記憶部１８０は、車両１００のキロ程毎の操舵指令値を示す操舵パターン情報を記憶する。キロ程検出部１３０は、車両１００のキロ程を検出する。フィードフォワード制御部１９１は、キロ程検出部１３０が検出したキロ程に操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力する。
車両１００が軌道９００を走行し、軌道９００に基準走行経路を設定可能であること、および、車両１００の速度について運行ダイヤ（速度のパターン）が定められていることから、予め操舵パターン情報を生成しておくことが可能である。操舵パターン情報を記憶部１８０が予め記憶しておくことで、フィードフォワード制御部１９１が車両１００の操舵をフィードフォワード制御することができる。フィードフォワード制御部１９１が、基準走行経路に基づいて生成された操舵パターン情報に従って車両１００の操舵をフィードフォワード制御することで、車両１００が基準走行経路に基づいて走行するように制御することができる。この点で、フィードフォワード制御部１９１によれば、車両１００の操舵を高精度に制御することができる。
【００５５】
また、荷重検出部１４０は、車両１００の荷重を検出する。記憶部１８０は、車両１００の荷重毎に操舵パターン情報を記憶する。フィードフォワード制御部１９１は、車両１００のキロ程に、車両１００の荷重に応じた操舵パターン情報で対応付けられている操舵指令値を出力する。
これにより、フィードフォワード制御部１９１は、車両１００の荷重を反映して車両１００の操舵をフィードフォワード制御することできる。この点で、フィードフォワード制御部１９１は、車両１００の操舵を高精度にフィードフォワード制御することができる。
【００５６】
また、操舵の制御ための処理が車両１００内で閉じているので、操舵の制御のために通信を行う必要がない。この点で、車両１００による通信量が少なくてすむ。また、通信時間の影響を受けない点で、制御のための処理時間の遅延を避けることができる。
【００５７】
制御部１９０が、案内レールのない区間である自律走行区間で図３の制御を行うことで、車両１００が、自律走行区間を走行できる。かつ、制御部１９０が、フィードバック制御のみを行う場合よりも、オーバーシュート等による振動が低減され、この点で、車両１００の乗り心地がよい。
また、制御部１９０が、案内レールのある区間で図３の制御を行うことで、車両１００が、案内輪２３２を案内レールに当てずに走行できると期待される。これにより、案内輪２３２が案内レールに接していない状態から案内レールに当たり、車両１００に振動が伝わって車両１００の乗り心地が低下することを防止する、または、乗り心地の低下を低減させることができる。また、案内輪２３２が案内レールに接して案内レールの表面の凹凸を拾い、その凹凸による振動が車両１００に伝わって車両１００の乗り心地が低下することを防止する、または、乗り心地の低下を低減させることができる。
【００５８】
＜第二実施形態＞
図４は、第二実施形態に係る操舵システムの装置構成を示す概略ブロック図である。図４に示すように、操舵システム３は、車両制御サーバ装置３００と、車両４００とを備える。操舵システム３が備える車両４００の数は１つ以上であればよい。
操舵システム３は、車両４００が自律走行するためのシステムである。
【００５９】
車両制御サーバ装置３００は、車両４００に対して操舵指令値を送信する。車両制御サーバ装置３００と車両４００とはサーバクライアントの構成になっており、車両制御サーバ装置３００は、車両４００の各々から当該車両４００における横方向のずれ量、横揺れ量、キロ程、荷重の各情報を取得し、車両４００毎に操舵指令値を送信する。
車両制御サーバ装置３００は、例えばワークステーション（Workstation）などのコンピュータを用いて構成される。車両制御サーバ装置３００は、車両制御装置の例に該当する。
車両４００は、車両制御サーバ装置３００からの操舵指令値に従って自動操舵を行って走行する。
【００６０】
図５は、車両制御サーバ装置３００の機能構成を示す概略ブロック図である。図５に示すように、車両制御サーバ装置３００は、サーバ側通信装置３１０と、記憶部３８０と、サーバ側制御部３９０とを備える。サーバ側制御部３９０は、フィードフォワード制御部１９１と、フィードバック制御部１９２とを備える。
図５の各部のうち図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１９１、１９２）を付して説明を省略する。また、自律走行区間における軌道は、図２を参照して説明したのと同様であり、第二実施形態でも図２に示す符号を用いる。
【００６１】
サーバ側通信装置３１０は、他の機器と通信を行う。特に、サーバ側通信装置３１０は、車両４００と通信を行い、当該車両４００における横方向のずれ量、横揺れ量、キロ程、荷重の各情報を受信し、車両４００毎に操舵指令値を送信する。
記憶部３８０は、各種情報を記憶する。特に、記憶部３８０は、記憶部１８０（図１）の場合と同様、車両４００の荷重毎に操舵パターン情報を記憶する。記憶部１８０の場合と同様、操舵指令値として例えば操舵角を用いることができる。
記憶部３８０は、車両制御サーバ装置３００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
【００６２】
サーバ側制御部３９０は、車両制御サーバ装置３００の各部を制御して各種処理を行う。特にサーバ側制御部３９０は、制御部１９０（図１）の場合と同様、操舵部１５０に操舵指令値を出力する。サーバ側制御部３９０が行う車両４００の操舵の制御は、図３を参照して説明したサーバ側制御部３９０の場合と同様である。
【００６３】
図６は、車両４００の機能構成を示す概略ブロック図である。図６に示すように、車両４００は、ずれ量検出部１１０と、横揺れ量検出部１２０と、キロ程検出部１３０と、荷重検出部１４０と、操舵部１５０と、車両側通信部４１０と、車両側制御部４９０とを備える。
図６の各部のうち、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１０、１２０、１３０、１４０、１５０）を付して説明を省略する。
【００６４】
車両側通信部４１０は、他の装置と通信を行う。特に、車両側通信部４１０は、サーバ側制御部３９０のサーバ側通信装置３１０と通信を行う。車両側通信部４１０は、車両側通信部４１０自らを備える車両４００の横方向のずれ量、横揺れ量、キロ程、荷重の各情報をサーバ側制御部３９０へ送信し、車両４００毎の操舵指令値を受信する。
車両側制御部４９０は、車両４００内の各部を制御する。特に、車両側制御部４９０は、ずれ量検出部１１０、横揺れ量検出部１２０、キロ程検出部１３０および荷重検出部１４０が検出する各種情報を、車両側通信部４１０を介してサーバ側制御部３９０へ送信する。また、車両側制御部４９０は、車両側通信部４１０が受信する車両制御サーバ装置３００からの操舵指令値に従って操舵部１５０を制御する。
【００６５】
車両制御サーバ装置３００のサーバ側通信装置３１０と、記憶部３８０と、サーバ側制御部３９０（フィードフォワード制御部１９１と、フィードバック制御部１９２とを含む）と、および、車両４００のずれ量検出部１１０と、横揺れ量検出部１２０と、キロ程検出部１３０と、荷重検出部１４０と、車両側通信部４１０と、車両側制御部４９０との組み合わせは、操舵制御システムの例に該当する。
【００６６】
第一実施形態では、操舵制御システム２の全体が車両１００内に設けられていた。これに対し、第二実施形態では、操舵指令値を算出する部分であるサーバ側制御部３９０が、車両制御サーバ装置３００側に設けられている。これに伴い、車両制御サーバ装置３００にサーバ側通信装置３１０が設けられ、車両４００に車両側通信部４１０が設けられている。それ以外の点では、第二実施形態は、第一実施形態の場合と同様である。
このように、操舵指令値を算出する部分を車両制御サーバ装置３００に設けることで、複数の車両４００が１つの車両制御サーバ装置３００を共用することができる。この点で、操舵システム３では、設備の構成を簡単にすることができ、装置構成を簡単にすることができる。
【００６７】
＜第三実施形態＞
第一実施形態で説明したように、車両１００をＡＧＴで自律走行可能な車両として用いる場合、車両１００の走行のために確保する路面の面積をなるべく小さくする観点からすると、車両１００の横方向のずれ量がなるべく小さいことが好ましい。例えば、車両の自動走行におけるずれの許容値が２００ミリメートル（ｍｍ）程度と言われているのに対し、車両１００の横ずれ量の許容値を５０ミリメートルに設定することが考えられる。但し、許容値５０ミリメートルは一例であり、これに限定されるものではない。
【００６８】
このように、車両１００の横ずれ量の許容値を比較的小さい値に設定することが考えられる。一方、制御部１９０が、比較的小さい許容値を満たすように比較的敏感な制御を行うと、制御のオーバーシュートによる車両１００の振動が生じやすくなるなど、車両１００の乗り心地が比較的悪くなる可能性がある。
第三実施形態では、車両１００の横ずれ量の許容値が比較的小さい場合に、乗り心地を確保する方法として、操舵指令値に周波数フィルタを適用する方法を用いることについて説明する。ここでいう乗り心地を確保することは、乗り心地を比較的よくすることである。
第三実施形態では、車両１００の制御方法以外は第一実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略して、第一実施形態の場合と同じ符号を用いる。
【００６９】
図７は、第三実施形態に係る制御部１９０が行う車両１００の操舵の制御の例を示すブロック線図である。
図７に示す制御では、フィードバック制御部１９２が、要素Ｅ３１で算出した前側走行タイヤ２２１に対する操舵指令値、および、後側走行タイヤ２２２に対する操舵指令値の各々をフィルタに通してから（要素Ｅ３２）フィードバックする点で、図３の場合と異なる。それ以外の点では、図７に示す制御は図３の場合と同様であり、ここでは説明を省略して図３の場合と同じ符号を用いる。
【００７０】
フィードバック制御部１９２が要素Ｅ３２で操舵指令値に適用するフィルタとして、乗り心地に影響しやすい周波数の振動を低減させる周波数フィルタを用いるようにしてもよい。ここでいう低減させることは、０にすることを含む。すなわち、ここでいう低減させることは、除去することを含む。ここでいう低減させることを、除去し、または、低減させることとも記載する。
例えば、米国自動車協会の規格を参考にして、４ヘルツ（Ｈｚ）から１５ヘルツの振動を低減させる周波数フィルタを用いることが考えられる。
具体的には、フィードバック制御部１９２が、４ヘルツから１５ヘルツの振動を低減させるバンドストップフィルタ（Band-Stop Filter）またはノッチフィルタ（Notch Filter）を操舵指令値に適用するようにしてもよい。バンドストップフィルタは、特定の周波数を低減させるフィルタである。ノッチフィルタは、バンドストップフィルタの一種であり、特に、低減させる周波数の範囲が狭いフィルタである。
【００７１】
あるいは、フィードバック制御部１９２が、１５ヘルツ以下の振動を低減させるハイパスフィルタ（high-Pass Filter）を操舵指令値に適用するようにしてもよい。
特に、フィードバック制御部１９２が、乗り心地に影響しやすい周波数の振動を低減させることで、車両１００の乗り心地の向上が期待される。かつ、フィードバック制御部１９２が、比較的高周波の振動については低減を行わないことで、突風などの外乱に対して素早く対応するフィードバック制御を行うことができる。これによって、案内輪２３２が案内レールに当たって振動が発生し、車両１００の乗り心地が低下することを防止する、または、乗り心地の低下を低減させることが。
【００７２】
あるいは、フィードバック制御部１９２が、４ヘルツ以上の振動を低減させるローパスフィルタ（Low-Pass Filter）を操舵指令値に適用するようにしてもよい。ローパスフィルタは一次遅れ要素で表される。
あるいは、ＩＳＯ２６３１を参考にして、フィードバック制御部１９２が、２ヘルツ以上の振動を低減させるローパスフィルタ（Low-Pass Filter）を操舵指令値に適用するようにしてもよい。
【００７３】
フィードバック制御部１９２が周波数フィルタを操舵指令値に適用した場合の車両１００の動作のシミュレーション結果について、図８から図１２を参照して説明する。
図８は、シミュレーションに用いる車両１００の構成の例を示す図である。図８の例では、車両１００は、台車２５０と、空気バネ２６０と、車体２７０とを備える。
台車２５０には、走行タイヤ２２０が設けられている。台車２５０が、制御部１９０の制御に従って走行タイヤ２２０の向きを変えながら走行タイヤ２２０を回転させることで、車両１００が走行する。ここでは、台車２５０が、前側走行タイヤ２２１を含む前側の台車２５０と、後側走行タイヤ２２２を含む後側の台車２５０とに分かれた構成を用いる。
【００７４】
また、台車２５０に車体２７０が積載され、台車２５０と車体２７０との間に空気バネ２６０が設けられている。車体２７０は、乗客を収容する。すなわち、乗客は車体２７０に乗車する。空気バネ２６０は、乗客が車体２７０に乗車することによる重量の変化に応じて空気量を変化させることで、空気バネ２６０自らの硬さを調整する。
台車２５０のうち走行タイヤ２２０を除く部分と、空気バネ２６０と、車体２７０とは、車両本体の例に該当する。
図８の構成を第一実施形態および第二実施形態のうち何れか一方、またはこれら両方に適用するようにしてもよい。
【００７５】
図９は、車両１００の軌道の例を示す図である。線Ｌ１１は、シミュレーションに用いた車両１００の目標軌道を示す。シミュレーション結果の車両１００の走行軌道も、線Ｌ１１とほぼ同じ軌道になった。矢印Ａ２１は、車両１００の走行方向を示す。
図９は、車両１００の軌道が直線区間から曲線区間に入って車両１００が左へ曲がり、その後、車両１００の軌道が直線区間に入る場合の例を示している。
【００７６】
図１０は、シミュレーションで得られた操舵角の例を示す図である。図１０の横軸は時間を示す。横軸の単位は秒である。縦軸は、操舵角を示す。図１０の縦軸には詳細な数値を示していないが、操舵角の単位として度（Degree）を用いることができる。図１０は、前側走行タイヤ２２１の操舵角の例を示す。
線Ｌ２１は、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用しない場合の操舵額の例を示す。線Ｌ２２は、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用する場合の操舵角の例を示す。
【００７７】
線Ｌ２１と線Ｌ２２とを比較すると、線Ｌ２１では、車両１００が直線区間から曲線区間に入った後、時間Ｔ２１の区間で、操舵角が急激に変化している。時間Ｔ２２の区間では、制御のオーバーシュートによる振動が生じている。
一方、線Ｌ２２では、時間Ｔ２１の区間での操舵角の変化が比較的緩やかになっている。また、時間Ｔ２２の区間での制御のオーバーシュートが抑制されている。
【００７８】
図１１は、シミュレーションで得られた横方向のずれの例を示す図である。図１１の横軸は時間を示す。横軸の単位は秒である。縦軸は、車両１００の横方向のずれを示す。具体的には、縦軸は、前側の台車２５０の位置の基準位置からのずれを示す。図１１の縦軸には詳細な数値を示していないが、ずれの単位としてメートル（ｍ）を用いることができる。このずれの絶対値がずれ量を示す。
線Ｌ３１は、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用しない場合の横方向のずれ量の例を示す。線Ｌ３２は、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用する場合の横方向のずれ量の例を示す。
【００７９】
線Ｌ３１と線Ｌ３２とを比較すると、線Ｌ３１のほうがずれ量が小さく制御できている。一方、線Ｌ３２のほうが、ずれ量の変化が比較的緩やかになっている。具体的には、線Ｌ３２では、時間Ｔ２１の区間で、ずれ量が比較的緩やかに大きくなっている。そして、時間Ｔ２２の区間で、ずれ量が比較的ゆっくりと減少している。
シミュレーションでは、横方向のずれ量の許容値を５ミリメートルに設定しており、線Ｌ３１の場合、線Ｌ３２の場合の何れも、この許容値を満たしている。
【００８０】
図１２は、シミュレーションで得られた横揺れ量の例を示す図である。図１２の横軸は時間を示す。横軸の単位は秒である。縦軸は、横揺れを示す。具体的には、縦軸は、車体の左右方向の加速度を示す。図１２の縦軸には詳細な数値を示していないが、加速度の単位としてジー（Ｇ）を用いることができる。この加速度の絶対値が横揺れ量を示す。
線Ｌ４１は、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用しない場合の横揺れ量の例を示す。線Ｌ４２は、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用する場合の横揺れ量の例を示す。
【００８１】
線Ｌ４１と線Ｌ４２とを比較すると、線Ｌ４２のほうが横揺れ量が小さくなっている。特に時間Ｔ３１の区間で、線Ｌ４２のほうが横揺れ量が小さく、また、横揺れの変化が緩やかになっている。従って、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に周波数フィルタを適用することで、車両１００の乗り心地が向上している。
【００８２】
フィードバック制御部１９２が、要素Ｅ３２におけるフィルタリングで、乗り心地に影響しやすい周波数の振動の低減に加えて、あるいは代えて、車両１００の横揺れにおける固有振動数の振動を低減させるようにしてもよい。
例えば図８に示される、台車２５０と車体２７０とが空気バネ２６０を挟んで結合されている構成で、車両１００の横揺れにおける固有振動数として、車体２７０の横揺れにおける固有振動数を用いる。この構成では、車体２７０の横揺れにおける固有振動数は、車体２７０の荷重と、空気バネ２６０の剛性とを入力パラメータとする関数となる。車体２７０の荷重は、上述した車両１００の荷重と同じである。
例えば、車体２７０の荷重と車体２７０自体の重量とを合計した車体２７０の総重量をｍとし、空気バネ２６０の剛性をｋとすると、車体２７０の横揺れにおける固有振動数ｎｆは、式（２）のように示される。
【００８３】
【数２】
2019156387.tif 000004
【００８４】
車体２７０自体の荷重は定数で表されるので、式（２）は、車体２７０の荷重と、空気バネ２６０の剛性とを入力パラメータとする関数となっている。
車両１００では、固有振動数の振動が大きくなり易い。フィードバック制御部１９２が、車両１００の横揺れにおける固有振動数の振動を低減させることで、車両１００の横揺れが小さくなると期待される。
【００８５】
例えば、制御部１９０は、荷重検出部１４０が検出する車両１００の荷重を取得する。また、制御部１９０が、車両１００の荷重に応じて空気バネ２６０の空気量を制御することで、空気バネ２６０の剛性について既知である。そこで、制御部１９０は、車両１００の荷重と空気バネ２６０の剛性とに基づいて車両１００の横揺れにおける固有振動数を算出する。フィードバック制御部１９２は、得られた固有振動数を含む帯域の振動を低減させるバンドストップフィルタまたはノッチフィルタを、要素Ｅ３２におけるフィルタとして設定する。
【００８６】
乗客の乗降は駅で行われ、駅間では車両１００の荷重は一定である。そこで、制御部１９０は、駅で乗客の乗降が完了して車両１００のドアが閉まった後、車両１００の荷重を取得して空気バネ２６０の空気量を決定して制御する。さらに、制御部１９０は、車両１００の横揺れにおける固有振動数を算出する。フィードバック制御部１９２は、制御部１９０が固有振動数を算出する毎に、要素Ｅ３２におけるフィルタを設定する。フィードバック制御部１９２は、駅間では、フィルタの設定を維持する。
なお、車両１００が連結車両として構成されている場合、乗客がある車両１００から他の車両１００に移動することで移動元の車両１００の荷重及び移動先の車両１００の荷重が変化するが、車両１００自体の重量との関係で無視し得る。
【００８７】
あるいは、フィードバック制御部１９２が固定の荷重想定値から算出される固有振動数に基づいて周波数フィルタを設定するようにしてもよい。例えば、制御部１９０が、車両１００に頻出する荷重に基づいて車両１００の横揺れにおける固有振動数を算出するようにしてもよい。そして、フィードバック制御部１９２が、算出された固有振動数を中心に、比較的広めの周波数帯域をカットするバンドカットフィルタを設定するようにしてもよい。
【００８８】
車両１００の横方向のずれ量が許容値の限度に近づいた場合に、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に対するフィルタの適用を中止するようにしてもよい。例えば、車両１００の横方向のずれ量の最大許容値が５０ミリメートルである場合、車両１００の横方向のずれ量が４０ミリメートル以上になると、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値に対するフィルタの適用を中止するようにしてもよい。
【００８９】
例えば、フィルタをオフにすることによる車両１００の乗り心地の低下よりも、案内輪２３２が案内レールに当たることによる車両１００の乗り心地の低下のほうが大きい場合が考えられる。この場合、フィードバック制御部１９２が一時的にフィルタをオフにすることで、案内輪２３２が案内レールに当たることを回避でき、車両１００の乗り心地の低下が小さくて済むことが期待される。
また、案内レールのない自律走行区間で、車両１００の横方向のずれ量が許容値よりも大きくなると、車両１００が軌道から逸脱してしまう、あるいは、車両１００が他の物に接触してしまうなど、好ましくない状況になる場合が考えられる。この場合、フィードバック制御部１９２が一時的にフィルタをオフにすることで、車両１００の横方向のずれ量が許容値より大きくなることを回避でき、これによって好ましくない状況を回避できることが期待される。
【００９０】
フィードバック制御部１９２が、車両１００の乗り心地に影響しやすい周波数の振動のフィルタリングと、車両１００の横揺れにおける固有振動数の振動のフィルタリングとの両方を行っている場合、何れか一方のみを中止するようにしてもよいし、両方を中止するようにしてもよい。
【００９１】
荷重検出部１４０が、空気バネ２６０の空気圧から車両１００の荷重を算出するようにしてもよい。車両における空気バネの圧力を常時測定することが一般的に行われており、これによれば、荷重検出部１４０が車両１００の荷重を検出するための専用のセンサを設ける必要がない。あるいは、荷重検出部１４０が、ロードセルなど車両１００の荷重を検出するためのセンサを備えるようにしてもよい。
ここで説明した荷重検出部１４０の荷重検出方法を、第一実施形態および第二実施形態のうち何れか一方、またはこれら両方に適用するようにしてもよい。
【００９２】
以上のように、フィードバック制御部１９２は、フィードバック制御における操舵指令値に周波数フィルタを適用する。
この周波数フィルタの適用によって、操舵指令値から所定の周波数成分を低減させることができ、車両１００の振動におけるその周波数成分の振動を低減させることができる。車両１００の振動における所定の周波数成分の振動を低減させることで、車両１００の乗り心地が比較的よくなると期待される。
また、フィードバック制御部１９２が、操舵指令値から特定の周波数成分を選択的に低減させることで、車両１００の乗り心地を比較的よくすることと、車両１００の走行を比較的高精度に制御することとの両立を図ることができる。
【００９３】
また、フィードバック制御部１９２は、乗り心地に影響しやすい周波数として定められた所定の周波数の振動を除去し、または、低減させる、周波数フィルタを用いる。
これにより、車両１００の振動のうち、乗り心地に影響し易い周波数成分の振動が除去または低減され、この点で、車両１００の乗り心地が良くなることが期待される。
【００９４】
また、フィードバック制御部１９２は、車両１００の固有振動数の振動を除去し、または、低減させる周波数フィルタを用いる。これにより、車両１００の振動の低減効果が比較的大きくなり、この点で、車両１００の乗り心地が良くなることが期待される。
【００９５】
なお、複数の車両１００が連結されて運用される場合、個々の車両１００に第三実施形態を適用するようにしてもよい。特に車両１００毎の荷重の差が比較的小さい場合、各車両１００が同様の動作を行い、１つの車両１００の単独運用の場合と同様の動きとなることが期待される。
以上では、第一実施形態を用いて第三実施形態を実施する場合を例に説明したが、第二実施形態を用いて第三実施形態を実施するようにしてもよい。
【００９６】
＜第四実施形態＞
フィードバック制御部１９２が操舵指令値に周波数フィルタを適用することに加えて、あるいは代えて、車両１００が備えるアクチュエータに、操舵指令値に対する一次遅れ要素が設けられていてもよい。第四実施形態では、この点について説明する。
第四実施形態では、アクチュエータに、操舵指令値に対する一次遅れ要素が設けられている点以外は第一実施形態の場合と同様であり、第一実施形態の場合と同じ符号を用いる。
【００９７】
図１３は、車両１００におけるアクチュエータの配置例を示す図である。図１３は、車両１００を下側から（軌道９００の側から）見た例を示している。図１３の例で、車両１００が、前側台車２５１および後側台車２５２の２つの台車２５０と、車体２７０とを備える構成が示されている。前側台車２５１は、前側走行タイヤ２２１と、支持体２３１と、案内輪２３２と、分岐輪２３３と、前側アクチュエータ２８１とを備えている。後側台車２５２は、後側走行タイヤ２２２と、支持体２３１と、案内輪２３２と、分岐輪２３３と、後側アクチュエータ２８２とを備えている。前側アクチュエータ２８１と後側アクチュエータ２８２とを総称して、アクチュエータ２８０と表記する。
また、図１３の例では、車体２７０は、距離センサ１１１を備えており、車体２７０の四隅の側面側それぞれに距離センサ１１１が設置される配置が示されている。
【００９８】
矢印Ａ３１は、車両１００の走行方向を示している。また、図１３では、案内レール９３０が示されている。但し、車両１００の自律走行区間についても第四実施形態を適用可能である。
第一実施形態から第三実施形態までの何れか１つ以上にも、図１３の配置を適用するようにしてもよい。
【００９９】
アクチュエータ２８０は、制御部１９０からの操舵指令値に従って、走行タイヤ２２０の向きを操舵指令値で指示される向きにする。但し、アクチュエータ２８０には操舵指令値に対する一次遅れ要素が設けられており、操舵指令値に対するローパスフィルタとして機能する。これにより、車両１００が操舵指令値に従って動作する際に、車両１００の横方向の動作のうち所定周波数以上の周波数成分の振動が低減される。車両１００の横方向の動作から振動が低減される点で、車両１００の乗り心地が比較的高くなることが期待される。
【０１００】
アクチュエータ２８０の一次遅れ要素は、例えばアクチュエータ２８０に油圧シリンダが設けられるなど、油圧式の一次遅れ要素として構成されていてもよい。あるいは、アクチュエータ２８０が電気モータを用いて構成されている場合、例えばフライホイールなど、電気モータの慣性を大きくする一次遅れ要素が設けられていてもよい。あるいは、アクチュエータ２８０がボールねじを含んで構成される場合、ボールねじの潤滑油として比較的粘性の高い油が用いられるなど、ボールねじの抵抗を大きくする一次遅れ要素が設けられていてもよい。
【０１０１】
以上のように、フィードバック制御部１９２のフィードバック制御に従って動作するアクチュエータ２８０に、制御指令値に対する一次遅れ要素が設けられている。
これにより、車両１００の振動が抑制され、この点で車両１００の乗り心地が良いことが期待される。
以上では、第一実施形態を用いて第四実施形態を実施する場合を例に説明したが、第二実施形態、および、第三実施形態のうち何れか一方を用いて第四実施形態を実施するようにしてもよい。あるいは、第二実施形態、および、第三実施形態の両方を用いて第四実施形態を実施するようにしてもよい。
【０１０２】
本願発明と特許文献２に記載の発明との相違点についてさらに説明する。
引用文献２には、操舵角の目標値として用いられる最適目標操舵角を決定する際に、車輛の操舵に起因する振動を最小化するように決定することが記載されている。このように決定された最適目標操舵角に基づいて操舵角を制御することで、車輛の操舵に起因する振動を最小化できることが見込まれる。
一方、本願発明の一態様では、フィードバック制御部１９２が、車両１００の横方向のずれ量、および、車両１００の横揺れ量を制御対象値として、これらずれ量および横揺れ量を最小化するように、車両１００の走行方向をフィードバック制御する。これにより、本願発明の態様一態様では、車輛の操舵に起因する振動に限らず、車両の横方向のずれおよび横揺れといった振動を低減させることができる。
また、本願発明の一態様では、フィードバック制御部１９２が、車両１００の横揺れにおける固有振動数として、車体２７０の横揺れにおける固有振動数を用いて、固有振動数の振動を低減させる。これにより、本願発明の態様一態様では、乗客が乗車する車体の振動を低減させることができ、この点で、乗り心地への影響が大きい。
【０１０３】
また、特許文献２には、ニューラルネットワークまたは遺伝子アルゴリズム等による機械学習を行い、機械学習の結果を用いて目標操舵角を算出することが記載されている。この機械学習により、目標操舵角を自動的に算出できるようになる。
一方、本願発明の一態様では、フィードバック制御部１９２が、目的関数の値を最小化する最適制御を行うなど、機械学習以外の方法による制御を行う。これにより、本願発明の態様一態様では、同じ路線を繰り返し走行する等により学習データを収集する必要なしに、制御を行うことができる。
【０１０４】
また、特許文献２には、車輛の上方部位の先頭部位に位置検出センサを配置して、走行軌条面の横幅方向の距離偏差を検出することが記載されている。この距離偏差を検出することで、軌道に対する車両の横ずれ量と、振動による車両の横揺れ幅とが合成された偏差を検出することができ、操舵の制御に反映させることができる。
一方、本願発明の一態様では、ずれ量検出部１１０は、軌道における車両１００の横方向（軌道の幅方向）の位置の、基準走行経路からのずれ量を検出する。また、横揺れ量検出部１２０は、例えば、加速度センサを含んで構成され、車両１００の横方向の加速度、あるいは、加速度の積算量を横揺れ量として検出する。このように、車両１００の横方向のずれ量と、車両１００の横揺れ量とをそれぞれ検出することで、それぞれに対応して正制御を行うことができる。例えば、フィードバック制御部１９２が、車両１００の横方向のずれ量だけでなく、車両１００の横揺れ量も最小化するようにフィードバック制御を行うことで、車両１００が自動操舵する場合に、車両１００の横揺れの低減と、車両１００の横方向のずれの低減とを両立させることができる。
【０１０５】
なお、制御部１９０およびサーバ側制御部３９０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１０７】
１、３  操舵システム
２  操舵制御システム
１００、４００  車両
１１０  ずれ量検出部
１２０  横揺れ量検出部
１３０  キロ程検出部
１４０  荷重検出部
１５０  操舵部
１８０、３８０  記憶部
１９０  制御部
１９１  フィードフォワード制御部
１９２  フィードバック制御部
３００  車両制御サーバ装置
３１０  サーバ側通信装置
３９０  サーバ側制御部
４１０  車両側通信部
４９０  車両側制御部
【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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【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】
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