リスク最小化制御実行中の車線変更時の安全性に関する実験的考察

自動車安全研究部
上席研究員 児島 亨
令和 4年度 講演会

講 演 内 容
1 ．背景・目的
2 ．実験方法
3 ．実験結果
4 ．実験結果から得られた知見
5 ．自動車基準調和世界フォーラム会議への提案
6 ．まとめ1

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１．背景・目的• 高速道路等において60km/h以下で作動し、同一車線内の走行に限定したレベル3の自動運転システム（Automated Lane Keeping System）では、システムからの運転操作引継ぎ要求にドライバが応じなかった場合等に、危険最小化制御（Minimum Risk Manoeuvre、以下、MRM）を実行⇒車線内で減速、停止• 路肩等、より安全な場所へ停止するため、MRM中の車線変更の必要性
を国連の専門家会議（R157ALKS-SIG）にて議論• 退避可能な路肩等が存在しない場合には、低速側の車線へ車線変更した後に車線内で停止する可能性⇒MRM作動中の後方車両との速度差、減速タイミング等について慎重な検討が必要
2

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本研究では• MRM作動中の自動運転車（以下、MRM車両）が第2車線から第1車線へ車線変更（Lane Change、以下、LC）し、第1車線上で停止する場面
において、➢ 第1車線後方から接近する車両との速度差➢ MRM車両の減速度➢ MRM車両が減速を開始するタイミング等を変えた場合に、後方車両ドライバの衝突回避行動へ与える影響を評価• 評価にはドライビングシミュレータを使用

3

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２．実験方法 －実験場面－
減速・停止

ハザード
ランプ点滅
(t3以降)

右後輪が車線境界線に到達(t3)

左前輪が車線境界線 横移動 方向指示器に到達
開始 点滅開始
(t2)
(t0)
(t1)

x2（Scritical）

MRM中の自動運転車（MRM車両）

x0

100km/h
進行方向

自車 (実験協力者が運転)（実験参加者が運転）•t0～t1：1秒

交通車両•t1～t2：2秒•t2～t3：3秒•t0時点の自車速度：100km/h
4

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２．実験方法 －MRM中の車線変更及び減速方法－
MRM中の車線変更及び減速方法として、３つのケースを想定し、実験で検証
ケース

ケース1

メリット（MRM車両にとって）懸念点（後方車両にとって）①車線変更中に減速

より短時間（短い距離）で減速中の車両が自車の前②車線変更終了後に停止停止可能に入ってきた後に停止してMRM車両の振舞いも衝突を回避可能か？

ケース2

ケース3

①速度を低下前方を検知するセンサの速度差が大きく、遅い車両が②車線変更機能低下等によってMRM自車の前に入り、減速・停止③減速・停止が作動した場合に有効しても衝突を回避可能か？

①速度差が小さく車間時間が交通量が多く、十分な自車の直前に入ってきた

短い状況で車線変更車間時間を取りづらい

車両が減速・停止しても場面で有効衝突を回避可能か？

②減速・停止5

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２．実験方法 －MRM中の車線変更及び減速方法－
３つのケースの実験条件＜ケース1＞
(t2)
(t3)
(t1)
(t0)
• t0におけるMRM車両の速度を100km/h• t0よりMRM車両は減速開始（減速度一定）• 減速度は1～4m/s2の間で4水準設定
Direction of travel＜ケース2＞• t0におけるMRM車両の速度を50km/h（車線変更終了まで速度一定）• t3以降に4m/s2（一定）で減速• MRM車両の減速開始タイミングを“t3と同時”～“t3から4秒後”の間で5水準設定＜ケース3＞• t0におけるMRM車両の速度を100km/h（車線変更終了まで速度一定）• t3以降に4m/s2（一定）で減速• 減速開始タイミングを“t3と同時”～“t3から3秒後”の間で4水準設定
6

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相対距離（x2）については、R79 ACSFカテゴリC（自動車線変更機能）におけるScriticalの式を用いて計算により設定
Scritical = (Vrear – VACSF) ・ tB + (Vrear – VACSF)2 / (2・a) + VACSF ・ tG
(t2)

(t1)

(t0)

Scritical：t2時点における相対距離[m]VACSF：ACSF車両の速度[m/s] ⇒MRM車両の速度x2（Scritical）
Vrear：後方車両の速度[m/s]tB：後方車両に期待する減速開始タイミング[s] （t2から0.4秒後）
a：後方車両に期待する減速度[m/s2] （3m/s2）
tG：後方車両が減速を終了するまでの間の最小車間時間[s] （1秒）
7

x0

Direction of travel

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➢ケース1～ケース3において、Scriticalの式からx2を計算する際の前提条件を設定＜ケース1＞• MRM車両の速度（式中のVACSF）が減速度に応じて時間とともに変化• 後方車両はt2から0.4秒後に3m/s2で減速を開始（停止まで継続）• 車間時間の最小値は約1秒＜ケース2＞• 後方車両はt2から0.4秒後に3m/s2で減速開始。速度差が0km/hとなった時点で減速終了• MRM車両が減速を開始してから0.4秒後に3m/s2で減速を再開• 車間時間の最小値は約1秒※ ※MRM車両が減速を開始するまでの間に速度差が0km/hとなる条件のみ＜ケース3＞• x2は車間時間1秒相当（27.8m）➢t0時点の相対距離（x0）についても計算により設定→実験時はx0を統制
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２．実験方法 －その他の実験条件等－• 実験場面に到達するまでの間（5～6分）、交通車両が自車の前方で車線変更するダミーイベントを1走行につき数回実施• MRM車両がLCを開始後、第2車線後方より複数の交通車両が接近（ドライバは右方向への操舵による衝突回避が困難）• 実験参加者は日常的に自動車を運転する20代～50代の20名で構成（男性9名、女性11名）• 全員が全ての実験に参加（実験参加者内計画）• 当研究所の「人間を対象とする実験に関する倫理規程」に基づき実施• 同意書への署名を実施

9

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２．実験方法 －ドライビングシミュレータ概要－

外観

運転席

スクリーン画像例（前方画像）＜特長＞• 小型乗用車の車体（クローズドボディ）を使用• 解像度の高い映像を描画可能• 車両に発生する加速度等を現実に近い形で体感可能
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３．実験結果－ケース1 自車ブレーキ操作開始タイミング－＜ケース1の懸念点＞
減速中の車両が自車の前に入ってきた後に停止しても衝突を回避可能か？
◼ t0時点の速度
MRM車両：100km/h
後方接近車両：100km/h◼ MRM車両の減速開始：t0

ブレーキ操作開始タイミング[s]* : p<0.05

*
*

7*

（ 各20名）最大値
75 % ile6

中央値

525 % ile

4
←t2

321

←t1

0

←t0
条件1x0=33.6m
減速度1m/s2

条件2

条件3x0=46.6m
x0=96.1m
減速度2m/s2 減速度3m/s2

条件4×
◆

最小値
平均値
外れ値

Scriticalの式において後方接近車両の減速開始を期待する
タイミング（t2から0.4秒後）

x0=128.8m
減速度4m/s2• LC開始（t0）時点の相対距離（x0）が長い条件3、条件4は、条件1、条件2よりもMRM車両の減速度の値が大きいにもかかわらずブレーキ操作開始が遅れた⇒自車から遠いことにより、衝突の危険性を認識するまでにより多くの時間を要したためと推定
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３．実験結果－ケース1 自車の平均減速度－＜ケース1の懸念点＞
減速中の車両が自車の前に入ってきた後に停止しても衝突を回避可能か？

平均減速度[m/s2]*

987654321*
*

*

最大値

（ 各20名）75 % ile*: p<0.05

中央値
25 % ile×◆

最小値
平均値
外れ値

Scriticalの式において後方接近車両に期待する減速度（3m/s2）
条件1x0=33.6m
減速度1m/s2

条件2

条件3x0=46.6m
x0=96.1m
2
減速度2m/s 減速度3m/s2

条件4x0=128.8m
減速度4m/s2• MRM車両の減速度の値が大きい条件3、条件4は条件1、条件2よりも平均減速度の値が大きく、Scriticalの式で後方車両に期待する3m/s2よりも大きい⇒ブレーキ操作開始が遅れたことによる影響
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３．実験結果－ケース1 自車とMRM車両の最小車間時間－*＜ケース1の懸念点＞
減速中の車両が自車の前に入ってきた後に停止しても衝突を回避可能か？

最小車間時間[s]*: p<0.05***

75 % ile4

中央値
25 % ile32

衝突（1件）

1

衝突（2件）

0
Scriticalの式における最小車間時間（1s）最大値（ 各20名）

条件1x0=33.6m
減速度1m/s2

条件2

条件3x0=46.6m
x0=96.1m
2
減速度2m/s 減速度3m/s2

条件4x0=128.8.m
減速度4m/s2×◆

最小値
平均値
外れ値

衝突した事例から、LC中に減速する場合、減速度を2m/s2以下とすることが必要• 条件3及び条件4において衝突が発生⇒ブレーキ操作開始の遅れが衝突の要因• 衝突した事例以外では、条件3、条件4は最小車間時間がより大きい値⇒LC開始時点における相対距離が長かったことに加え、少しでも早く安全な車間距離を確保すべく、より高い減速度で減速したドライバが存在したため
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３．実験結果－ケース2 自車ブレーキ操作開始タイミング－＜ケース2の懸念点＞
速度差が大きく遅い車両が自車の前に入り、減速・停止しても衝突を回避可能か？

ブレーキ操作開始タイミング[s]not significant◼ t0時点の速度
MRM車両：50km/h
後方接近車両：100km/h◼t0時点の相対距離（x0）：94.1m◼ MRM車両の減速度：4m/s2（ 各20名）最大値

475 % ile

←t23

中央値
25 % ile

2×1

←t1

0

←t0

条件1t3から減速開始

条件2

条件3

条件4条件5t3から1秒後 t3から2秒後 t3から3秒後 t3から4秒後に減速開始 に減速開始 に減速開始 に減速開始

◆最小値
平均値
外れ値

Scriticalの式において後方接近車両の減速開始を期待するタイミング（t2から0.4秒後）• 全ての条件において、Scriticalの式で想定する減速開始タイミング（t2から0.4秒後）よりも1秒以上早くブレーキ操作を開始⇒速度差（50km/h）が大きかったことから、後方車両のドライバは、より短時間で衝突回避が必要であると判断
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＜ケース2の懸念点＞
速度差が大きく遅い車両が自車の前に入り、減速・停止しても衝突を回避可能か？

３．実験結果－ケース2 自車平均減速度－

RMF車両が減速を開始した後MRM車両が減速を開始した後

not significant（ 各20名）7766
平均減速度[m/s2]

平均減速度[m/s2]

not significant

RMF車両が減速を開始する前
MRM車両が減速を開始する前

543
225 % ile
×3

最小値
平均値
外れ値

20条件4

中央値

◆0条件375 % ile

41
条件2

最大値

51
条件1（ 各20名）

条件5条件1条件2条件3条件4

条件5t3からt3から1秒後 t3から2秒後 t3から3秒後 t3から4秒後減速開始 に減速開始 に減速開始 に減速開始 に減速開始

t3からt3から1秒後 t3から2秒後 t3から3秒後 t3から4秒後減速開始 に減速開始 に減速開始 に減速開始 に減速開始

Scriticalの式における後方接近車両の減速度（3m/s2）

2） 2
MRM車両の減速度（4/ms
RMF車両の減速度（4m/s）• MRM車両の減速を開始前は、Scriticalの式で想定する3m/s2と同等またはより大きい値• MRM車両の減速開始後は、 LC終了後、2秒以上経過してから減速を開始した条件3～条件5はやや小さい（MRM車両が減速を開始した時点で自車速度が50km/h以下）
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３．実験結果－ケース2 自車とMRM車両の最小車間時間－
MRM車両が減速を開始した後RMF車両が減速を開始した後**最小車間時間[s]＜ケース2の懸念点＞
速度差が大きく遅い車
両が自車の前に入り、減速・停止しても衝突を回避可能か？

**: p<0.05 （ 各20名）

14131211109876543210

最大値
75 % ile
中央値

25 % ile
×◆

最小値平均値
外れ値

Scriticalの式における最小車間時間（1s）※※条件3～条件5に適用

条件1t3から減速開始

条件2

条件3

条件4

条件5

t3から1秒後 t3から2秒後 t3から3秒後 t3から4秒後に減速開始 に減速開始 に減速開始 に減速開始• LC終了後、2秒以上経過してから減速を開始した
条件3～条件5は最小車間時間が増大（有意な差）⇒後方車両のより安全な衝突回避に効果的
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３．実験結果－ケース3 自車ブレーキ操作開始タイミング－◼ t0時点の速度
MRM車両：100km/h
後方接近車両：100km/h◼t0時点の相対距離（x0）：27.8m◼ MRM車両の減速度：4m/s2

not significant

ブレーキ操作開始タイミング[s]＜ケース3の懸念点＞
自車の直前に入ってきた車両が減速・停止しても衝突を回避可能か？

（ 各20名）

109876543210

最大値
75 % ile
中央値

25 % ile←t3×←t2

◆

最小値
平均値
外れ値

←t1
←t0
条件1

条件2

条件3

条件4t3から減速開始

t3から1秒後に減速開始

t3から2秒後に減速開始

t3から3秒後に減速開始• ケース1、ケース2に比べ、データがより広範囲に分布⇒LC開始（t0）時点で速度差が無く、車間時間が1秒あったことから、速やかに対応したドライバもいる一方、LC終了（t3）までブレーキ操作を行わなかったドライバも存在
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３．実験結果－ケース3 自車平均減速度－8

最大値
75 % ile

7平均減速度[m/s2]＜ケース3の懸念点＞
自車の直前に入ってきた車両が減速・停止しても衝突を回避可能か？

（ 各20名）not significant

中央値

25 % ile

65×◆

最小値
平均値
外れ値

43

RMF車両の減速度（4m/s
MRM車両の減速度（4/ms22））

2
条件1

条件2

条件3

条件4

t3から減速開始

t3から1秒後に減速開始

t3から2秒後に減速開始

t3から3秒後に減速開始• LC終了後、2秒以上経過してから減速を開始した条件3、条件4は減速度の値が小さい⇒LC終了後のハザードランプ点滅に反応し、早めにブレーキ操作を開始
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３．実験結果－ケース3 自車とMRM車両の最小車間時間－
not significant
最大値

1
最小車間時間[s]＜ケース3の懸念点＞
自車の直前に入ってきた車両が減速・停止しても衝突を回避可能か？

1.2

75 % ile

0.8

中央値

25 % ile0.6

衝突（1件）

0.4

×◆

0.2

最小値
平均値
外れ値

t0時点の車間時間（1s）

0
条件1

条件2

条件3

条件4

t3から減速開始

t3から1秒後に減速開始

t3から2秒後に減速開始

t3から3秒後に減速開始• 条件1において衝突が発生（1件）⇒ブレーキ操作開始タイミングの遅れが衝突の要因⇒LC終了から減速開始までの間に、2秒以上ハザードランプ点滅による注意喚起が重要
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４．実験結果から得られた知見
１）車線変更先の後方から接近する車両との相対距離• ACSFカテゴリCのScriticalの式及びパラメータを用いて算出可能• Scriticalの式を用いてt2以外の任意の時点（例：t0時点）における相対距離を算出することも可能
Scritical = (Vrear – VACSF) ・ tB + (Vrear – VACSF)2 / (2・a) + VACSF ・ tG
(t2)

Scritical：t2時点における相対距離[m]VACSF：ACSF車両の速度[m/s] ⇒MRM車両の速度
Vrear：後方車両の速度[m/s]tB：後方車両に期待する減速開始タイミング[s] （t2から0.4秒後）
a：後方車両に期待する減速度[m/s2] （3m/s2）
tG：後方車両が減速を終了するまでの間の最小車間時間[s] （1秒）
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(t1)

(t0)

x2（Scritical）

x0

Direction of travel

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４．実験結果から得られた知見
１）後方車両との相対距離• 車線変更中にMRM車両を減速させる場合、Scriticalの式におけるVACSFが時系列に変化し、後方車両との速度差が時間の経過ともに大きくなる点を考慮することが必要• 後方車両との間に速度差が無く、 速度一定で車線変更を行う場合には、Scriticalの式における tG=1 秒を距離に換算してScriticalとすることが可能
実験で取得した後方車両の対応（減速開始タイミング、減速度）は、Scriticalの式中のパラメータとは必ずしも一致しないが、一定の条件下では後方車両は衝突を回避可能⇒Scriticalの式及びパラメータを使用して必要な相対距離を算出することの妥当性を確認

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４．実験結果から得られた知見
2）MRM中の車線変更方法① 車線変更中に減速する場合、 減速度が2m/s2以下であれば後方車両は衝突を回避可能② 先ず速度を低下させる場合、50km/h（一定）で車線変更を実行
しても後方車両は衝突を回避可能③ 速度差が無く、一定の速度で車線変更を行う場合、車間時間が1秒あれば後方車両は衝突を回避可能④ 車線変更終了後に減速を行う場合、ハザードランプ点滅等による報知を2秒以上行った後に減速を開始※することが必要※前方に差し迫った危険が生じ、危険を回避するため直ちに減速せざるを得ない場合を除く

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5．自動車基準調和世界フォーラム会議への提案• 実験結果をR157ALKS-SIGで報告、減速を伴う車線変更に関する要件追加を提案• R157の改正ドラフト（文書番号：GRVA-12-51）に下記の規程が追加された
5.2.6.7.5.

5.2.6.7.6.

In case the ALKS decelerates the vehicle during a lane change procedure into a regularlane of traffic, this deceleration shall be factored in when assessing the distance to avehicle approaching from the rear, and the deceleration shall not exceed 2 m/s2, except forthe purpose of avoiding or mitigating the risk of an imminent collision or when required
to ensure reaching the target stop area during an MRM.
How the provisions of this paragraph are implemented in the system design shall bedemonstrated to the Technical Service during type approval.
Where there is not sufficient headway time for the vehicle behind at the end of the lanechange procedure, the ALKS shall not increase the rate of deceleration for at least 2seconds after the completion of the lane change procedure, except for the purpose of
avoiding or mitigating the risk of an imminent collision, when required to fulfil otherrequirements of this regulation (e.g., to adapt to changing speed limits, maintain sufficient
following distance), or to ensure reaching the target stop area during an MRM.
How the provisions of this paragraph are implemented in the system design shall bedemonstrated to the Technical Service during type approval.
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6．まとめ• MRM中の自動運転車が車線変更し、第1車線上で停止する場面
において、後方車両のドライバの衝突回避行動を計測するドライビ
ングシミュレータ実験を実施• 実験で取得したデータを基に、MRM中の後方車両との相対距離及び車線変更に関する知見を整理• 実験結果を国連の専門家会議（R157ALKS-SIG）で報告、減速を伴う車線変更に関する要件追加を提案

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ご清聴ありがとうございました

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