(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の車両通行方向に沿って複数箇所設定された監視地点にそれぞれ設けられた車両検知手段と、
これら車両検知手段の検知結果から各監視地点を通過する車両台数及び平均速度を得る手段と、
前記各監視地点を境界とする区間のうち、各監視地点から収集された平均速度が所定の渋滞判定速度を下回る区間を渋滞発生区間と判定する手段と、
この渋滞発生区間のうち先頭となる渋滞開始区間の入り口の平均速度または単位時間当たりに走行可能な車両台数が減少し始める予め設定された下限速度のいずれか速い方を渋滞区間目標速度として設定する手段と、
この設定された渋滞区間目標速度を前記渋滞発生区間に侵入する車両のドライバに伝達する情報伝達手段と、
を備えたことを特徴とする渋滞回避支援装置。
【請求項２】
道路の車両通行方向に沿って複数箇所設定された監視地点にそれぞれ設けられた車両検知手段と、
これら車両検知手段の検知結果から各監視地点を通過する車両台数及び平均速度を得る手段と、
前記各監視地点を境界とする区間のうち、各監視地点から収集された平均速度が所定の渋滞判定速度を下回る区間を渋滞発生区間と判定する手段と、
この渋滞発生区間のうち先頭となる渋滞開始区間の入り口の平均速度または単位時間当たりに走行可能な車両台数が減少し始める予め設定された下限速度のいずれか速い方を渋滞区間目標速度として設定する手段と、
前記渋滞開始区間より上流の各区間について、隣接する下流区間への通過台数と自己区間への測定された平均速度及び通過台数とから、前記下流区間への通過台数に対応する速度を自己区間の目標速度として算出する演算を下流側から順次繰り返すと共に、前記渋滞開始区間に隣接する上流区間では、下流区間への通過台数として渋滞区間目標速度に対する最大車両台数に基づく値を初期設定して目標速度を算出する区間毎目標速度設定手段と、
この区間毎目標速度設定手段によって得られた各区間の目標速度を、対応する区間を走行する車両のドライバに伝達する情報伝達手段と、
を備えたことを特徴とする渋滞回避支援装置。
【請求項３】
情報伝達手段として表示板を設置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の渋滞回避支援装置。
【請求項４】
情報伝達手段として路車間通信を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の渋滞回避支援装置。
【請求項５】
通行不可車線検出手段と、
この通行不可車線検出手段の検出結果に基づき、通行不可車線を有する区間の上流区間を走行する車両に通行可能区間への車線変更を誘導する車線変更誘導手段と、
を加えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の渋滞回避支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車専用道路などに適用され、道路の渋滞発生状況に応じて車両を誘導する渋滞回避支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路上で事故が発生した場合や落下物等があった場合は、当該発生地点の走行車線の一部が一時的に通行できなくなる場合がある。この場合、その発生地点の周囲では、走行できなくなった車線から走行可能な車線へ車両が移動する車線変更が生じるため、走行可能な車線に車両が集中する。このため、走行車両台数が多い場合には十分な車間を確保できなくなり、走行速度が低下せざるを得なくなり、当該場所を基点に渋滞が発生する。
【０００３】
このような渋滞発生に対しては、道路に設置された監視カメラや車両センサ等により道路状況を監視し、その監視情報を監視センタに伝送し、そこで渋滞発生有無についての判断を行っている。そして、渋滞発生と判断されると、渋滞の位置や範囲などの情報を道路に設置された電光掲示板に表示し，ドライバに提供している。
【０００４】
しかし、従来、ドライバに提供されていた渋滞情報は渋滞発生箇所等の情報のみであり、それをもとにドライバがどのような運転をすればよいかまでの情報提供は行われていなかった。このため、ドライバは、渋滞末尾を確認するまではそれまでの速度を維持して走行を続け、渋滞末尾を発見して初めて渋滞末尾の車両に追突しないように減速を行うのが一般的であった。
【０００５】
この場合、ドライバは速度をどこまで下げればよいか判断することが困難であり、渋滞末尾手前で必要以上に大きく減速し、その後、前方車両の速度に合わせて徐々に加速するのが通常であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は渋滞発生箇所等の情報のみであったため、渋滞末尾まで高速で車両が到着することとなり、渋滞末尾に多数の車両が集中することになった。また、渋滞末尾に到着した車両のドライバは、速度を必要以上に下げることが多く、そのため後続の車両ほど低速になり、これが渋滞をより拡大することにもなった。
【０００７】
本発明の目的は、道路の渋滞発生を捉え、渋滞状況に応じて車両の走行状態を誘導することにより、安全で円滑な走行を可能とした渋滞回避支援装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による渋滞回避支援装置は、道路の車両通行方向に沿って複数箇所設定された監視地点にそれぞれ設けられた車両検知手段と、これら車両検知手段の検知結果から各監視地点を通過する車両台数及び平均速度を得る手段と、前記各監視地点を境界とする区間のうち、各監視地点から収集された平均速度が所定の渋滞判定速度を下回る区間を渋滞発生区間と判定する手段と、この渋滞発生区間のうち先頭となる渋滞開始区間の入り口の平均速度または単位時間当たりに走行可能な車両台数が減少し始める予め設定された下限速度のいずれか速い方を渋滞区間目標速度として設定する手段と、この設定された渋滞区間目標速度を前記渋滞発生区間に侵入する車両のドライバに伝達する情報伝達手段とを備えたことを特徴とする
【０００９】
また、前記渋滞開始区間より上流の各区間について、隣接する下流区間への通過台数と自己区間への測定された平均速度及び通過台数とから、前記下流区間への通過台数に対応する速度を自己区間の目標速度として算出する演算を下流側から順次繰り返すと共に、前記渋滞開始区間に隣接する上流区間では、下流区間への通過台数として渋滞区間目標速度に対する最大車両台数に基づく値を設定して目標速度を算出する区間毎目標速度設定手段を設け、さらに、この区間毎目標速度設定手段によって得られた各区間の目標速度を、対応する区間を走行する車両のドライバに伝達する情報伝達手段を設けた構成としてもよい。
【００１０】
また、情報伝達手段として表示板を設置してもよい。
【００１１】
また、情報伝達手段として路車間通信を用いてもよい。
【００１２】
また、通行不可車線検出手段と、この通行不可車線検出手段の検出結果に基づき、通行不可車線を有する区間の上流区間を走行する車両に通行可能区間への車線変更を誘導する車線変更誘導手段とを加えてもよい。
【００１４】
これらの発明では、道路の車両通行方向に沿って複数箇所設定された監視地点にそれぞれ設けられた車両検知手段の検知結果から各監視地点を通過する車両台数及び平均速度を得、各監視地点から収集された平均速度が所定の渋滞速度を下回る区間を渋滞発生区間と判定する。この渋滞発生区間の先頭となる渋滞開始区間の入り口の平均速度または予め設定された下限速度のいずれか速い方を渋滞区間目標速度として設定し、これをドライバに伝達する。さらに、前記渋滞開始区間より上流の各区間について、自己区間の目標速度を下流側から順次算出しこれらをドライバに伝達する。この結果、渋滞状況に応じて車両の走行状態を的確に誘導できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による渋滞回避支援装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの実施の形態における全体構成を示す機能ブロック図、図２は適用道路との関係を示す模式図である。
【００１６】
図１及び図２において、１１は監視地点を表し、サフィックスＡ，Ｂ，Ｃを付したように、道路１２の車両走行方向に沿って複数箇所設定されている。これら各監視地点１１には、通過車両を検知する車両検知器１３及び平均速度算出手段１４がそれぞれ設けられている。道路１２の各監視地点１１を境界とする部分を監視区間１５（サフィックスａ、ｂを付している）とする。
【００１７】
なお、図２では上下線とも、監視地点１１及び監視区間１５を同じにしているが、上下線それぞれの状況に応じて任意に設定することができる。
【００１８】
車両検知器１３は、各監視地点１１を通過する車両を検知し、その走行速度を計測する、車両速度を計測する手段としては、既設の車両検知器で得られた画像データを処理して車両速度を計測する既存の技術を用いる。また、平均速度算出手段１４は、車両検知器１３から予め設定された時間内に当該地点を通過した車両の走行速度を入力し、この予定時間内における平均速度及び通過車両台数を算出する。
【００１９】
１７は走行データ収集手段で、監視センタ等に設けられ、各監視地点１１から通過台数や平均速度などのデータを入力し、保存する。
【００２０】
１８は渋滞発生区間判定手段で、走行データ収集手段１７によって収集された全監視地点１１の平均速度を、予め設定した渋滞判定速度と比較し、この渋滞判定速度より平均速度が低い監視地点１１を渋滞地点と判定する。そして、この渋滞地点が渋滞開始地点か、末尾地点か、これら以外の渋滞中間地点かを、後述するアルゴリズムによって判別し、渋滞開始地点から末尾地点までの監視区間１５を渋滞区間とする。
【００２１】
１９は渋滞区間目標速度設定手段で、渋滞区間に侵入する車両に対し、この渋滞区間の先頭部分である渋滞開始地点を通過するまでに維持すべき目標速度を後述する手法で設定する。
【００２２】
２０は区間毎目標速度設定手段で、渋滞区間の先頭である渋滞開始区間より上流側の各区間について、隣接する下流側区間に流入する車両台数を調整するために、自己区間の目標速度を後述する手法により設定する。
【００２３】
２１は路車間通信手段で、渋滞区間目標速度設定手段１９及び区間毎目標速度設定手段２０で設定された各区間の目標速度を、各区間を走行中の車両に伝達する。この通信手段としては、道路に設けられたビーコンから各車両に搭載された受信機に送信する既存手段を用いることができる。
【００２４】
２２は車載表示手段で、路車間通信手段２１によって車両に通信された目標速度をドライバに提示する。
【００２５】
このような構成により、ドライバが提示された目標速度を維持することにより渋滞の拡大を回避でき、渋滞原因解消後は速やかに渋滞を解消することが可能になる。
【００２６】
以下、上述した各部の詳細を説明する。
【００２７】
各監視地点１１に設けられた車両検知手段１３及び平均速度算出手段１４によって得られた各監視地点の通過車両台数及びそれらの平均速度は、走行データ収集手段１７によって全監視地点分収集保持されている。渋滞発生区間判定手段１８はこの収集された全監視地点１１からのデータに基づき渋滞発生の有無を判定する。この判定アルゴリズムを図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
まず、渋滞状態パラメータの初期値として「渋滞なし」を設定する（ステップ３０１）。また、この判定アルゴリズムは道路の上流側から実行されるため、監視地点の識別子ｉに１を設定し、これが最上流の監視地点であることを表す（ステップ３０２）。
【００２９】
次に、この監視地点ｉを通過する車両の平均速度が予め設定された渋滞判定速度Ｖ１より小さいか判断する（ステップ３０３）。その結果、平均速度が渋滞判定速度Ｖ１より小さい（渋滞発生）と判定された場合は、渋滞状態パラメータが「渋滞なし」となっているか判定する（ステップ３０４）。「渋滞なし」となっている場合は、監視地点ｉより上流側に渋滞がなかったことを意味するので、監視地点ｉを渋滞末尾地点に設定する。同時に、渋滞パラメータを「渋滞あり」に設定する（ステップ３０５）。
【００３０】
これに対し、監視地点ｉの平均速度が渋滞判定速度Ｖ１以上（渋滞発生せず）と判定された（ステップ３０３：ＮＯ）場合は、渋滞状態パラメータが「渋滞あり」となっているかを判定する（スッテップ３０６）。「渋滞あり」となっている場合は、監視地点ｉより上流の監視地点（ｉ−１）は渋滞していたことを意味するので、監視地点ｉ−１を渋滞の先頭である渋滞開始地点に設定する。また、同時に渋滞情報パラメータを「渋滞なし」に設定する（ステップ３０７）。
【００３１】
この後、次の監視地点があるかを判定し（ステップ３０８）、ある場合にはｉに１を加え、下流側の監視地点ｉ+１について（ステップ３０３）以降の処理を繰り返す。また、次の監視地点がない（ステップ３０８：ＮＯ）と判断された場合は、処理を終了する（ステップ３１０）。
【００３２】
以上の処理により、渋滞開始地点と渋滞末尾地点とを判別できる。以下の説明では、渋滞開始地点と渋滞末尾地点との間の区間を渋滞区間と呼ぶ。
【００３３】
渋滞区間目標速度設定手段１９は、前述のように、渋滞区間に侵入する車両が、この渋滞区間を通過するまで、すなわち、渋滞開始地点を抜けるまで維持すべき目標速度を設定する。
【００３４】
通常、車両検知器１３で得られる情報のみでは渋滞原因の状況を知ることができないため、この目標速度としては、渋滞開始区間の入り口側における平均速度を用いる。ただし、この平均速度が予め設定した下限速度Ｖ２以下の場合は、この下限速度Ｖ２を目標速度として設定する。すなわち、渋滞開始区間の入り口の平均速度または予め設定された下限速度Ｖ２のいずれか速い方を渋滞区間目標速度として設定する。
【００３５】
この下限速度について図４を用いて説明する。図４の曲線αは車両の走行速度に対する車間距離の関係を示す。この曲線αで示すように、一般に車両速度が高くなるに連れて前方車両との車間距離は長くなる。すなわち、速度が高いほど緊急停止するのに要する距離は長くなる。そのため、ドライバは高速で走行する場合、前方車両との車間距離を大きくとろうとする。逆に、車間距離を十分とれない場合は、そのときの車間距離で緊急停止できると思われる速度まで減速して走行する。一般に、車両速度ｖと車間距離ｄとの関係は次式で表される。
【００３６】
ｄ＝ａ＋ｖ×ｔ＋ｖ２／（２×ｇ×ｂ）                      （式１）
ａ：停止後の車間距離
ｂ：摩擦係数
ｔ：反応時間
ｇ：重力加速度
図４の曲線αは、式１において、ａ＝３ｍ、ｂ＝０．７、ｔ＝１秒を仮定した場合の車両速度と車間距離との関係を示したものである。
【００３７】
車間距離ｄが（式１）で与えられる場合、車間距離を維持して単位時間内に走行可能な１車線当りの最大車両台数ｎは次式で与えられる。
【００３８】
ｎ＝ｖ／ｄ                                                （式２）
この（式２）から得られる１車線当りの最大車両台数を示したものが図４における曲線βである。曲線βで示すように、低速度ほど車間距離が短くなるため、最大車両台数は増加する。しかし、ある速度（曲線βの例では約３０ｋｍ／ｈ）以下では速度を下げるほど最大車両台数は減少する。すなわち、車両速度が上記速度以下に低下すると、速度が低くなるほど単位時間当たりに走行可能な車両台数は減少する。このため、車両速度が上記速度まで低下すると、それ以下にならないようにドライバを誘導することが渋滞を早期に解消させる上で有効である。
【００３９】
そこで、渋滞区間目標速度設定手段１９では、この単位時間当たりに走行可能な車両台数が減少し始める速度を前記下限速度Ｖ２とし、渋滞開始区間の入り口側における平均速度がこの下限速度Ｖ２以下の場合はこの下限速度Ｖ２を渋滞区間の目標速度として設定する。
【００４０】
このようにして得られた渋滞区間の目標速度は、路車間通信手段２１によって各監視区間を走行中の車両に伝達する。ドライバは車両内に設けられた車載表示手段２２によって目標速度を認識する。この結果、各車両を渋滞通過可能な速度に誘導できるため、必要以上の減速を回避して円滑な走行を支援できる。
【００４１】
区間毎目標速度設定手段２０は、前述のように、渋滞開始区間より上流側の各区間において、隣接する下流側区間に流入する車両台数を調整するために、自己区間の目標速度を設定するものである。以下、その処理アルゴリズムの一例を図５により説明する。
【００４２】
まず、速度の変数Ｖｎの初期値として、渋滞区間目標速度設定手段１９で設定した渋滞区間の目標速度を設定する（ステップ５０１）。また、台数の変数Ｎｎの初期値として、上記速度Ｖｎに対する最大車両台数を前記式２から求め、これに渋滞区間の通行可能な車線数を乗算した値を設定する（ステップ５０２）。さらに、監視地点の識別子ｉを渋滞開始地点の一つ上流側の地点に設定する（ステップ５０３）。例えば、渋滞開始地点が、最上流の監視地点（ｉ＝１）から８番目の監視地点であれば、一つ上流側地点の識別子ｉの加算値Ｉは７であり、識別子ｉは７に設定される。
【００４３】
次に、渋滞開始区間の一つ上流側の区間の目標速度をＶｔｉとして、
Ｖｔｉ＝Ｎｎ／Ｎｉ×Ｖｉ                                  （式３）
を設定する（ステップ５０４）。ここで、Ｖｉ、Ｎｉはそれぞれ監視地点ｉで測定された自己区間への平均速度及び通行車両台数である。
【００４４】
上式は、渋滞区間への流入車両台数がＮｎとなるように、自己区間の目標速度Ｖｔｉを決定することを意味している。後述する２回目以降の処理では、下流側の監視区間ｉ＋１への流入車両台数がＮｎとなるように目標速度Ｖｔｉを決定する。
【００４５】
次に、この決定された目標速度ＶｔｉがＶｎより小さいかを判定し（ステップ５０５）、小さい場合は目標速度ＶｔｉをＶｎとする（ステップ５０６）。これにより、目標速度が、一つ下流側の監視地点の目標速度Ｖｎより小さくなることを防いでいる。
【００４６】
次に、Ｖｔｉ／Ｎｎが前記式１から求まる車間距離ｄより小さいかチェックし（ステップ５０７）、小さい場合は、前記（式２）の最大車両台数がＮｎとなる速度を図４から求め、これを目標速度Ｖｔｉとする（ステップ５０８）。すなわち、Ｖｔｉ／Ｎｎは車間距離を意味しており、これが（式１）で与えられる車間距離ｄより短くなる場合は、最大車両台数がＮｎとなる速度を求めてこれを目標速度Ｖｔｉとする。
【００４７】
次に、このようにして求めた目標速度Ｖｔｉが現在の速度Ｖｉより高いかを判定し（ステップ５０９）、高ければ目標速度Ｖｔｉに現在速度Ｖｉを設定する（ステップ５１０）。すなわち現在の速度Ｖｉより高い速度を目標速度Ｖｔｉに設定することを防いでいる。
【００４８】
このようにして自己区間の目標速度が決定された後、監視地点識別子ｉの加算値Ｉが１より大きいか、すなわち監視地点が最上流に達していないかを判断する（ステップ５１１）。１回目の処理では、最上流の監視地点でない（ｉ＞１）場合が多く、その場合は、一つ上流側の監視地点（ｉ−１）に移行し（ステップ５１２）、前述した２回目以降の処理に移行する。
【００４９】
すなわち、２回目以降の処理では、前回の処理で求めた自己区間の目標速度Ｖｔｉ及び自己区間への通過台数Ｎｉを、今回の処理における下流区間の目標速度Ｖｎ及び下流区間への通過台数Ｎｎとして設定し（ステップ５１３）、以後、自己区間の目標速度を設定する処理（ステップ５０４以降）を、最上流の監視地点まで繰り返す。
【００５０】
これらの動作をまとめると次のようになる。渋滞開始区間より上流の各区間について、一つ下流の隣接する下流区間への通過台数Ｎｎと自己区間への測定された平均速度Ｖｉ及び通過台数Ｎｉとから、前記下流区間への通過台数Ｎｎに対応する速度を自己区間の目標速度Ｖｔｉとして算出する演算を下流側から順次繰り返す。また、前記渋滞開始区間に隣接する上流区間の演算（１回目）では、下流区間への通過台数Ｎｎとして、初期設定された渋滞区間目標速度Ｖｎに対する最大車両台数に基づく値を用いて目標速度Ｖｔｉを算出する
このようにして、渋滞開始区間より上流側の各区間について、それぞれ目標速度Ｖｔｉが設定されるので、この各区間の目標速度を、路車間通信手段２１によって各監視区間を走行中の車両に伝達する。ドライバは車両内に設けられた車載表示手段２２によって目標速度を認識する。
【００５１】
このように渋滞開始区間より上流側の区間を走行する車両に対し、目標速度をそれぞれ提示するので、下流側の渋滞区間への過度な車両流入を抑制して渋滞区間通過速度の大幅な低下を防止することが可能となる。さらに、渋滞原因が解消された後は、渋滞状況に応じて目標速度が高く設定されるため、渋滞を速やかに解消することができる。
【００５２】
上記実施の形態では、渋滞区間目標速度や各区間の目標速度をドライバに伝達する手段として、路車間通信手段２１を用いているが、各監視地点近傍に、各区間の目標速度をドライバに表示する表示板を設置してもよい。このようにすると路車間通信手段２１や車載表示手段２２を持たない車両に対しても目標速度を提示することができ、適用範囲が拡大する。
【００５３】
また、図１の構成に加え、道路側に通行不可車線検出手段を設けると共に、この通行不可車線検出手段の検出結果に基づき、通行不可車線を有する区間の上流区間を走行する車両に、通行可能区間への車線変更を誘導する車線変更誘導手段を設けてもよい。
【００５４】
このように構成すると、渋滞発生原因が、車線の一部が通行不可になった場合、通行不可の車線を検出し、この車線を通行不可に指定すると共に、渋滞発生地点より上流を走行している車両に対し、通行可能区間への車線変更を早めに誘導でき、渋滞の拡大を防止できる。すなわち、従来は車線変更が通行不可地点の近傍に集中することになり、渋滞を拡大する恐れがあったが、上記構成によれば、車線変更誘導手段によって早めに車線変更を誘導できるため、車線変更を分散することが可能になり、渋滞の拡大を防ぐことができる。
【００５５】
さらに、図１の構成に加え、自然渋滞多発区間の目標速度設定手段を設けることにより、自然渋滞の発生を未然に防ぐこともできる。すなわち、予め指定された自然渋滞多発区間の入り口側の監視地点に、時間当たりの通過車両台数が設定値を超えると、予め設定された速度をこの自然渋滞多発区間の目標速度として設定する手段を設ける。
【００５６】
一般に、道路勾配が下りから上りに変わる地点等では、自然に車速が低下して自然渋滞を発生させやすい。そこで、このような自然渋滞多発区間の入り口地点で、通過車両を監視し、時間当たりの通過車両台数が所定値を越えると、渋滞が発生していなくても、当該区間の目標速度を設定する。この目標速度は、道路勾配等、自然渋滞発生要因を考慮して事前に決定しておく。
【００５７】
この場合、図１で示した区間毎目標速度設定手段２０には、自然渋滞多発区間の目標速度を下流区間への通過速度として自己区間目標速度の演算を行う機能を設けておく。このようにすると、自然渋滞多発区間より上流の各区間について、目標速度をそれぞれ設定することができる。この結果、自然渋滞の発生を未然に防止することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、道路の渋滞発生を的確に捉え、渋滞状況に応じて車両の走行状態を誘導するので、安全で円滑な走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による渋滞回避支援装置の一実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図２】同上一実施の形態における道路側の設備を説明する模式図である。
【図３】同上一実施の形態における渋滞発生区間判定手段の動作を説明するフローチャートである。
【図４】同上一実施の形態における車両速度に対する車間距離及び通過車両台数の関係を示す特性図である。
【図５】同上一実施の形態における区間毎目標速度設定手段の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１１    監視地点
１３    車両検知手段
１４    平均速度算出手段
１８    渋滞発生区間判定手段
１９    渋滞区間目標速度設定手段
２０    区間毎目標速度設定手段
２１    炉車間通信手段
【図１】
0003854881.tif 000002
【図２】
0003854881.tif 000003
【図３】
0003854881.tif 000004
【図４】
0003854881.tif 000005
【図５】
0003854881.tif 000006