渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置
【課題】精度よく渋滞発生を予測するとともに、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置を提供する。
【解決手段】 渋滞発生抑制装置は、車載装置１および路側装置２を備えている。路側装置２は、サグ領域における減速伝播比を算出し、減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えるか否かを判定する。さらに、減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えた回数を計測する。また、減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えた回数が減速伝播比しきい値超回数設定値を超えた場合に、渋滞発生直前であると判定する。
【解決手段】 渋滞発生抑制装置は、車載装置１および路側装置２を備えている。路側装置２は、サグ領域における減速伝播比を算出し、減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えるか否かを判定する。さらに、減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えた回数を計測する。また、減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えた回数が減速伝播比しきい値超回数設定値を超えた場合に、渋滞発生直前であると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渋滞が発生しやすい場所等における渋滞の発生の予測および抑制を行う渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速道路などにおけるいわゆるサグ部などにおける渋滞の発生の予測や抑制を行うことが行われている。このように、渋滞の発生の予測や抑制を行う技術として、たとえば特許文献１に開示された交通渋滞緩和装置がある。この交通渋滞緩和装置は、所定の区間における平均交通量と平均速度から渋滞緩和情報を作成し、次区間を走行する車両に対して、作成した渋滞緩和情報を提供するものである。また、このような情報提供を行うことにより、各車線の利用の適正化を促すことができ、車両密度の適正化を図ることができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された交通渋滞緩和装置によって渋滞緩和を図るにあたって、渋滞の発生を予測する際には、平均速度の低下や平均交通量の増加が渋滞の前提条件となっている。しかしなら、平均速度の低下や平均交通量の増加があったとしても、必ずしも渋滞が発生するとは限らない。このため、精度のよい渋滞発生の予測を行うことができないという問題があった。さらには、渋滞発生の予測の精度が高くないことから、十分な渋滞発生の抑制を行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、精度よく渋滞発生を予測するとともに、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る渋滞発生予測装置は、先行車両の速度低下量と後行車両の速度低下量とに基づいて減速伝播比を算出する減速伝播比算出手段と、減速伝播比が所定値を超えた回数を取得する所定値超回数取得手段と、所定値超回数取得手段で取得された回数が、所定回数を超えたときに、渋滞発生直前状態であると判定する渋滞発生判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る渋滞発生予測装置においては、先行車両の速度低下量と後行車両の速度低下量とに基づいて算出した減速伝播比を用いて渋滞発生直前状態の判定を行っている。減速伝播比による現象は渋滞発生メカニズムに相当するものであり、このメカニズムが働くことにより、渋滞は発生する。したがって、減速伝播比を観測して渋滞発生予測を行うことにより、精度よく渋滞発生を予測することができる。このとき、減速伝播比が所定値を超えたか否かで渋滞発生直前状態を判定することも考えられるが、減速伝播比はサグ部などで複数求められるため、渋滞発生直前状態を判定する際の基準の設定が難しくなる。この点、本発明に係る渋滞発生予測装置においては、減速伝播比が所定値を超えた回数を取得し、この回数が、所定回数を超えたときに、渋滞発生直前状態であると判定している。したがって、渋滞発生直前状態の判定を行う際の規準を明確にすることができ、精度よく渋滞発生を予測することができる。
【０００８】
また、上記課題を解決した本発明に係る渋滞発生抑制装置は、上記の渋滞発生予測装置と、渋滞発生予測地点における目標車間距離を算出する目標車間距離算出手段と、渋滞発生予測地点における目標速度を算出する目標速度算出手段と、渋滞発生予測地点に向かう車両の加減速度を変更する加減速度変更手段と、を備え、加減速度変更手段は、渋滞発生判定手段が渋滞発生直前状態と判定した場合に、渋滞発生予測地点に向かう車両に対して、目標車間距離算出手段で算出した目標車間距離および目標速度算出手段で算出した目標速度へ変更を行うものである。
【０００９】
本発明に係る渋滞発生抑制装置においては、上記の渋滞発生判定手段が渋滞発生直前状態と判定した場合に、渋滞発生予測地点に向かう車両に対して、目標車間距離算出手段で算出した目標車間距離および目標速度算出手段で算出した目標速度へ変更を行っている。このため、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる。
【００１０】
ここで、加減速制御を開始することを事前にドライバに対して通知する通知手段を備える態様とすることができる。
【００１１】
このように、加減速制御を開始することを事前にドライバに対して通知する通知手段を備えることにより、加減速制御を開始する旨をドライバに知らせることができる。このため、車両の加減速をドライバに対して予め知らせることができるので、加減速制御を開始する際にドライバに与える違和感を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置によれば、精度よく渋滞発生を予測するとともに、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る渋滞発生抑制装置のブロック構成図である。
【図２】サグ部において渋滞が発生する状態を説明するためのイメージ図である。
【図３】サグ領域における複数の車両における車速の経時変化を示すグラフである。
【図４】路側装置における動作手順を示すフローチャートである。
【図５】車載装置における動作手順を示すフローチャートである。
【図６】サグ領域に到達する車両の走行状態を説明するためのイメージ図である。
【図７】自車両の速度の時間変化および先行車両との車間距離の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置は、車両に搭載される車載装置１および道路の路側などに設けられる路側装置２を備えている。車載装置１は、道路を走行する車両に搭載されており、路側装置２との通信が可能とされている。
【００１６】
また、図２に示すように、道路には、複数の車両Ｍｎ（ｎ＝１、２、・・・）が走行しているとする。さらに、道路には、適宜の位置に路側通信アンテナＡｔが立設されているとする。車両Ｍｎは、道路を走行する他車両との間で車車間通信Ｃ−Ｃが可能とされている。また、道路の脇に立設された路側通信アンテナＡｔを介して路側装置２との間で路車間通信Ｃ−Ｒが可能とされている。
【００１７】
さらに、道路には、渋滞発生予測地点となるサグ部ＳＢが存在している。サグ部ＳＢは、下り坂から上り坂への変化点など、道路の形状等によって車両の速度が落ち易く、渋滞が発生しやすい部位である。路側装置２では、道路のサグ部およびその上流側について、「車間調整前区間ＦＷ」「車間調整区間ＲＷ」「サグ領域区間ＳＷ」の３つの区間を設定している。路側装置２では、サグ領域区間ＳＷにおける車両の挙動等に基づいて、サグ部における渋滞の発生を予測する。また、車間調整前区間ＦＷ、車間調整区間ＲＷを走行する車両Ｍｎに搭載された車載装置１によって各車両Ｍｎの車速を制御する等によって、渋滞の発生を抑制するようにしている。
【００１８】
車載装置１は、渋滞抑制制御部１０を備えている。渋滞抑制制御部１０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータを主体として構成されている。渋滞抑制制御部１０には、車間距離センサ１１、車速センサ１２、および車載通信部１３が接続されている。また、渋滞抑制制御部１０は、目標車速・車間距離算出部１４、加減速制御部１５、および通知判断部１６を備えている。さらに、渋滞抑制制御部１０には、加減速アクチュエータ１７および情報提供装置１８が接続されている。
【００１９】
また、路側装置２は、路側通信部２１、車速集計部２２、および減速伝播比算出部２３を備えている。また、路側装置２は、減速伝播比しきい値超判断部２４、減速伝播比しきい値超回数計測部２５および減速伝播比しきい値超回数超判断部２６を備えている。
【００２０】
車載装置１における車間距離センサ１１は、ミリ波などを利用して前方の車両を検出するレーダセンサを備えている。車間距離センサ１１では、レーダビームを左右方向にスキャンしながら自車両から前方に向けて送信し、反射してきたレーダビームを受信する。また、車間距離センサ１１は、受信したレーダビームに応じた各反射点の情報に基づいて、先行車両との車間距離を計測する。車間距離センサ１１は、計測した車間距離に応じた車間距離情報を渋滞抑制制御部１０および車載通信部１３に出力する。
【００２１】
車速センサ１２は、たとえば車両の車輪に取り付けられた車輪速センサを備えている。車速センサ１２は、車輪速センサで検出した車輪速に基づいて車両の車速を検出する。車速センサ１２は、検出した車速に応じた車速情報を渋滞抑制制御部１０および車載通信部１３に出力する。
【００２２】
車載通信部１３は、他の車両における車載装置１に搭載される車載通信部１３との間における車車間通信が可能とされるとともに、路側装置２における路側通信部２１との間における路車間通信が可能とされている。車載通信部１３は、車間距離センサ１１から出力される車間距離情報および車速センサ１２から出力される車速情報等を他車両に搭載された車載装置１における車載通信部１３や路側装置２における路側通信部２１に対して送信する。
【００２３】
さらに、車載通信部１３は、他車両に搭載された車載装置１における車載通信部１３から送信される車速情報および車間距離情報、あるいは路側装置２における路側通信部２１から送信される渋滞発生直前情報を受信する。車載通信部１３は、他車両から受信した車速情報および車間距離情報を渋滞抑制制御部１０に出力する。また、車載通信部１３は、路側装置２における路側通信部２１から送信された渋滞発生直前情報を取得した場合には、取得した渋滞発生直前情報を渋滞抑制制御部１０に出力する。
【００２４】
渋滞抑制制御部１０における目標車速・車間距離算出部１４は、車速センサ１２から出力される車速情報に基づいて自車両の車速を取得する。また、車載通信部１３から出力される前後の車両から取得した車速情報に基づいて自車両の前後を走行する先行車両および後行車両の車速を取得する。
【００２５】
さらには、車間距離センサ１１から出力される先行車両との車間距離情報や、車載通信部から出力される後方の車両から取得した車間距離情報に基づく後行車両との車間距離を取得する。また、車載通信部１３から出力される渋滞発生直前情報に基づいて、サグ部における渋滞の発生の有無を取得する。さらには、路側通信部２１から送信される現在位置情報を取得する。
【００２６】
目標車速・車間距離算出部１４は、取得したこれらの情報に基づいて、自車両の目標車速および先行車両との間の目標車間距離を算出する。さらに、目標車速・車間距離算出部１４は、算出した目標速度に基づく目標速度情報および目標車間距離に基づく目標車間距離情報を加減速制御部１５に出力する。
【００２７】
加減速制御部１５は、目標車速・車間距離算出部１４から出力された目標車速情報および目標車間距離情報に基づいて、自車両の加減速制御を行う。たとえば、目標車速が現在車速よりも大きく、先行車両との間の車間距離が大きい場合には、車両を加速する加速制御を行う。逆に、目標車速が現在車速よりも小さく、先行車両との間の車間距離が小さい場合には、車両を減速する減速制御を行う。加減速制御部１５は、加減速制御に応じた加減速情報を通知判断部１６および加減速アクチュエータ１７に出力する。
【００２８】
通知判断部１６は、加減速制御部１５から出力された加減速情報に基づいて、ドライバに対する通知内容を判断し、通知内容に応じた通知情報を情報提供装置１８に出力する。たとえば、加減速制御を開始する際には、加減速制御開始情報を情報提供装置１８に出力する。また、加減速制御を終了する際には、加減速制御終了情報を情報提供装置１８に出力する。
【００２９】
加減速アクチュエータ１７は、スロットル開度調整機構およびブレーキ作動部等を備えており、車両の加減速制御を行うアクチュエータである。加減速アクチュエータ１７は、加減速制御部１５から出力される加減速情報に基づいて、車両の加減速制御を行う。たとえば、加速情報が出力された際には、スロットル開度調整機構によってスロットル開度を大きくし、車両を加速する。また、減速情報が出力された際には、ブレーキ作動部を作動させて、車両を減速する。
【００３０】
情報提供装置１８は、スピーカなどの音声情報提供手段およびモニタなどの文字情報お提供手段などを備えている。情報提供装置１８は、通知判断部１６から出力される通知情報に応じた情報を音声情報提供手段および文字情報提供手段などによって出力する。たとえば、加速情報が出力された場合には、「車両を加速します」などの音声を出力させるとともに、モニタに「加速」の文字を表示したりする。
【００３１】
路側装置２における路側通信部２１は、各車両に搭載された車載装置１から送信される車速情報を受信する。路側通信部２１は、車速情報を受信した順に車両位置情報を生成する。路側通信部２１では、受信した車速情報に生成した車両位置情報を付加して車速集計部２２に出力する。
【００３２】
また、路側通信部２１は、減速伝播比しきい値超回数超判断部２６から渋滞発生直前情報を取得した場合に、取得した渋滞発生直前情報を車載装置１における車載通信部１３に送信する。さらに、路側通信部２１は、渋滞発生直前情報を送信する際、送信する路側通信アンテナＡｔの設置位置に応じた現在位置情報を車載装置１における車載通信部１３に送信する。たとえば、車間調整前区間ＦＷを走行している車両に対して車間調整前区間走行信号を送信する。また、車間調整区間ＲＷを走行している車両に対して車間調整区間走行信号を送信する。さらに、サグ領域区間ＳＷを走行している車両に対してサグ領域区間走行信号を送信する。
【００３３】
車速集計部２２は、路側通信部２１から出力された車速情報に基づいて、複数の各車両における車速および各車両の前後関係を集計し、車速集計結果情報を生成する。車速集計結果情報は、たとえば、図３に示すような車両の速度変化グラフに表すことができる。車速集計部２２は、生成した車速集計結果情報を減速伝播比算出部２３に出力する。
【００３４】
減速伝播比算出部２３では、車速集計部２２から出力された車速集計結果情報に基づいて、複数の車両の速度低下量を算出する。それから、算出した複数の車両の速度低下量のうち、サグ領域区間ＳＷにおける先行車両と後行車両との速度低加量に基づいてサグ領域区間ＳＷにおける減速伝播比を算出する。減速伝播比算出部２３は、算出したサグ領域区間ＳＷにおける減速伝播比を減速伝播比しきい値超判断部２４に出力する。
【００３５】
減速伝播比しきい値超判断部２４は、サグ部において渋滞が発生する可能性が高くなると判定するための減速伝播比しきい値を記憶している。減速伝播比しきい値超判断部２４では、記憶している減速伝播比しきい値と減速伝播比算出部２３から出力されたサグ領域における減速伝播比を比較する。ここで、減速伝播比算出部２３から出力されたサグ領域における減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えた場合に、減速伝播比超情報を減速伝播比しきい値超回数計測部２５に出力する。
【００３６】
減速伝播比しきい値超回数計測部２５では、減速伝播比しきい値超判断部２４から出力された減速伝播比情報を取得した回数である減速伝播比しきい値超回数を計測している。減速伝播比しきい値超回数計測部２５は、計測した減速伝播比しきい値超回数を減速伝播比しきい値超回数超判断部２６に出力する。
【００３７】
減速伝播比しきい値超回数超判断部２６は、サグ部において渋滞が発生する可能性が高くなると判定するための減速伝播比しきい値超回数設定値を設定する。減速伝播比しきい値超回数超判断部２６では、設定した減速伝播比しきい値超回数設定値と減速伝播比しきい値超回数計測部２５から出力された減速伝播比しきい値超回数とを比較し、減速伝播比しきい値超回数が減速伝播比しきい値超回数設定値を超えた場合に、渋滞発生直前であると判定する。減速伝播比しきい値超回数超判断部２６は、渋滞発生直前であると判断した場合に、渋滞発生直前情報を路側通信部２１に出力する。
【００３８】
次に、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置の動作について説明する。ここでは、渋滞発生抑制装置の動作について、路側装置２の動作と車載装置１の動作とを分けて説明する。図４は、路側装置２における動作手順を示すフローチャート、図５は、車載装置１における動作手順を示すフローチャートである。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置において路側装置２では、まず、車載装置１との間で行われる車車間通信により、サグ領域内における各車両Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の車速Ｖｉを取得する（Ｓ１）。次に、取得した各車両の車速Ｖｉに基づいて、減速伝播比算出部２３において減速伝播比を算出する（Ｓ２）。減速伝播比の算出は、先行車両の車速低下量と、後行車両の車速低下量とを用いて行われる。ここで、速度低下量とは、サグ領域を走行する車両のうち、任意の１車両を第１車両とし、この第１車両に対して低下した速度量を意味する。以下、図３に示す車両の速度変化グラフを用いて減速伝播比の算出方法について説明する。ここでは、第１車両から第５車両までの５台の車両を対象とし、各車両間の減速伝播比を算出する。この例では、第１車両の速度低下量が先行車両の速度低下量となり、第２車両〜第５車両の速度低下量が後行車両の速度低下量となる。
【００４０】
図３において、第１車両〜第５車両の車速の時間変化をそれぞれ第１曲線Ｌ１〜第５曲線Ｌ５にそれぞれ示す。まず、第１曲線Ｌ１を参照し、第１車両の車速がサグ領域において大きく減少を開始し、減速を開始した時点の車速とから、第１車両の車速がもっとも小さくなったときの車速との差をΔＶＡとする。
【００４１】
また、第１曲線Ｌ１および第２曲線Ｌ２を参照し、第１車両が減速を開始した時点における第１車両の車速と第２車両の車速がもっとも小さくなったときの車速との差をΔＶＢとする。同様に、第１曲線Ｌ１と第３曲線Ｌ３〜第５曲線Ｌ５を参照し、第１車両が減速を開始した時点における第１車両の車速と第３車両〜第５車両の車速がもっとも小さくなったときの車速との差をそれぞれΔＶＣ〜ΔＶＥとする。これらのΔＶＡ〜ΔＶＥが、それぞれ第１車両〜第５車両の速度低下量となる。
【００４２】
続いて、第１車両から第２車両への減速伝播比Ｐｔ（２）を算出する。減速伝播比は、第１車両の速度低下量と第ｎ車両の速度低下量との比で表される。ここで、第２車両〜第５車両までの減速伝播比Ｐｔ（２）〜Ｐｔ（５）は、それぞれ下記（１）式〜（４）式によって示される。
【００４３】
Ｐｔ（２）＝ΔＶＢ／ΔＶＡ ・・・（１）
Ｐｔ（３）＝ΔＶＣ／ΔＶＢ ・・・（２）
Ｐｔ（４）＝ΔＶＤ／ΔＶＣ ・・・（３）
Ｐｔ（５）＝ΔＶＥ／ΔＶＤ ・・・（４）
【００４４】
こうして減速伝播比を算出したら、減速伝播比しきい値超判断部２４が記憶している減速伝播比しきい値Ｐｃと、減速伝播比算出部２３で算出した減速伝播比Ｐｔ（ｉ）とを順次比較する（Ｓ３）。減速伝播比しきい値Ｐｃとしては、１以上の任意の値が設定されている。減速伝播比しきい値Ｐｃが１を超えると、減速が増幅伝播することになる。
【００４５】
その結果、減速伝播比Ｐｔ（i）が減速伝播比しきい値Ｐｃを超えていると判断した場合には、減速伝播比しきい値超回数計測部２５において、減速伝播比しきい値超回数計測部２５における減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃをインクリメントする（Ｓ４）。一方、減速伝播比Ｐｔ（i）が減速伝播比しきい値Ｐｃ以下となっていると判断した場合には、減速伝播比しきい値超回数計測部２５における減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃを維持する（Ｓ５）。
【００４６】
その後、減速伝播比しきい値超回数超判断部２６において、減速伝播比しきい値超回数計測部２５において所定時間Ｔ内に計測された減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが、減速伝播比しきい値超回数超判断部２６が記憶している減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを超えているか否かを判断する（Ｓ６）。
【００４７】
ここで、所定時間Ｔは、車速Ｖｉでサグ領域長さＬｓを通過する際の時間Ｌｓ／Ｖｉである。また、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐは、以下のように設定する。サグ領域区間ＳＷに車両が進入する際の車速を進入車速Ｖｉ、サグ部で車間が詰まって発生した減速量をＶＩとする。ここで、進入車速Ｖｉは、渋滞が発生しなかったと仮定した場合の車速である。このとき、減速伝播が一回発生すると、車速は車速低下量ΔＶだけ低下する。車速低下量ΔＶは、下記（５）式で現すことができる。
【００４８】
ΔＶ＝ＶＩ（Ｐｔ（ｉ）−１） ・・・（５）
【００４９】
ここで、渋滞発生時の車速を渋滞発生車速Ｖｊとする。この渋滞発生車速Ｖｊは、渋滞時の車速としての速度統計値である。このとき、非渋滞時の車速Ｖｉから渋滞発生車速Ｖｊに低下するのは、減速伝播が所定時間Ｔ内に（Ｖｉ−Ｖｊ）／ΔＶ回発生する場合となる。したがって、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐは、所定時間Ｔ内に（Ｖｉ−Ｖｊ）／ＶＩ（Ｐｔ（ｉ）−１）回に設定する。
【００５０】
なお、減速量ＶＩは、自車両に先行する先行車両が定常走行状態から車間が詰まって減速する量であり、車速低下量ΔＶは、先行車両の減速量と自車両の減速量の差である。このため、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）が１より大きくかつ一定であるとすると、減速伝播回数と車速低下量ΔＶの積が全体の速度低下量となる。
【００５１】
たとえば、車速Ｖｉ＝８０ｋｍ／ｈ、渋滞発生車速Ｖｊ＝３０ｋｍ／ｈ、減速量ＶＩ＝７ｋｍ／ｈ、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）＝１．３とすると、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐ＝（８０−３０）／７（１．３−１）≒２４となる。
【００５２】
ステップＳ６における判断の結果、所定時間Ｔ内に計測された減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを超えていると判断した場合には、渋滞発生直前フラグＳＪをセット（ＳＪ＝１）する（Ｓ７）。一方、所定時間Ｔ内に計測された減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐ以下であると判断した場合には、渋滞発生直前フラグＳＪをクリア（ＳＪ＝０）する（Ｓ８）。その後、路側通信部２１を介して渋滞発生直前フラグＳＪを車載装置１に送信する（Ｓ９）。こうして、路側装置２における処理を終了する。
【００５３】
このように、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）が減速伝播比しきい値Ｐｃを超えた回数である減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを超えていると判断した場合には、渋滞発生直前フラグＳＪをセットすることにより、渋滞発生直前状態を判定する際の基準の設定を明確にすることができる。したがって、渋滞発生直前状態の判定を行う際の規準を明確にすることができ、精度よく渋滞発生を予測することができる。
【００５４】
たとえば、平均交通量や平均車速を観測して渋滞発生予測を行う場合と、本実施形態のように減速伝播比を観測して渋滞発生予測を行う場合について比較する。この場合、平均速度の低下、平均交通量の増加は渋滞発生の前提条件である。このため、前提条件が成立したとしても、必ずしも渋滞が発生するわけではない。
【００５５】
これに対して、減速伝播比による現象は渋滞発生メカニズムに相当するものであり、このメカニズムが働くことにより、渋滞は発生する。したがって、減速伝播比を観測して渋滞発生予測を行うことにより、精度よく渋滞発生を予測することができる。
【００５６】
次に、車載装置１における処理について説明する。図５に示すように、車載装置１においては、サグ領域までの距離Ｌや自車両の車速、先行車両との車間距離などの諸データを取得する（Ｓ１１）。これらの諸データのうち、サグ領域までの距離Ｌは、路車間通信によって路側装置２から送信される現在位置情報等から取得される。また、自車両の車速は、車速センサ１２から出力される車速情報から取得される。さらに、先行車両の車間距離は、車間距離センサ１１から出力される車間距離情報から取得される。他方、これらの情報は、車載通信部１３を介して受信した車車間通信や路車間通信による情報によっても補足的に取得される。
【００５７】
諸データを取得したら、サグ領域までの距離Ｌが所定の距離設定値Ｌｊ以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。ここでの距離設定値Ｌｊは、サグ領域から渋滞発生予測を行う対象となる範囲に設定されている。この距離設定値Ｌｊは、サグ部から図２に示す車間調整区間ＲＷに進入する直前の位置までの距離に設定されている。
【００５８】
ステップＳ１２による判断の結果、サグ領域までの距離Ｌが所定の距離設定値Ｌｊ以下でないと判断した場合には、ステップＳ１２における処理を繰り返す。一方、サグ領域までの距離Ｌが所定の距離設定値Ｌｊ以下であると判断した場合には、路車間通信によって路側装置２から送信されるインフラデータを取得する（Ｓ１３）。ここで、インフラデータには、渋滞発生直前フラグＳＪが含まれている。
【００５９】
インフラデータに含まれている渋滞発生直前フラグＳＪがセットされているか否かを判断する（Ｓ１４）。その結果、渋滞発生直前フラグＳＪがセットされていない（ＳＪ＝０）場合には、ステップＳ１３に戻り、インフラデータの取得を繰り返す。一方、渋滞発生直前フラグＳＪがセットされている（Ｓ＝１）と判断した場合には、自車両が現在走行している走行区間を判断する（Ｓ１５）。
【００６０】
その結果、現在走行している区間が車間調整前区間ＦＷである場合には、目標車速・車間距離算出部１４は、サグ部における車両密度が目標車両密度ｑｍとなる目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを算出する（Ｓ１６）。目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍの算出手順については後に説明する。目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを算出している間、自車両に対して走行車線を維持して走行する制御を行う（Ｓ１６）。
【００６１】
また、現在走行している区間が車間調整区間ＲＷである場合には、車間調整前区間ＦＷを走行している際に算出した目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを達成するように自車両の加減速制御を行う（Ｓ１７）。加減速制御を行う際には、目標車速・車間距離算出部１４は、加減速制御部１５に対して目標速度情報および目標車間距離情報を出力する。加減速制御部１５は、目標車速・車間距離算出部１４から出力された目標車速情報および目標車間距離情報に基づいて、加減速制御を行う。そのため、加減速制御部１５は、加減速制御に応じた加減速情報を加減速アクチュエータ１７に出力する。さらに、現在走行している区間がサグ領域区間ＳＷ内である場合には、目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを維持する制御を行う（Ｓ１８）。こうして、サグ領域を通過するまで目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを維持する制御を行う。
【００６２】
ここで、目標車速および目標車間距離の算出手順（Ｓ１６）について説明する。ここでは、車間調整前区間ＦＷ、車間調整区間ＲＷについて説明した後、目標車速および目標車間距離の算出手順について説明する。いま、図２に示す車間調整前区間ＦＷを走行している車両の車載装置１に対して渋滞発生直前フラグＳＪが含まれるインフラデータが送信されると、車載装置１における目標車速・車間距離算出部１４では、まず、図６に示す調整必要距離Ｌａ１を算出する。調整必要距離Ｌａ１の長さは、図２に示す車間調整区間ＲＷの長さと同じとされている。また、ここでの調整必要距離Ｌａ１は、図７に示す必要距離Ｒに所定の幅を加算した距離である。次に、後に実行する加減速制御等の内容をドライバに伝達するために必要な時間に対応した距離である伝達対応距離Ｌｃを算出する。この調整必要距離Ｌａ１と伝達対応距離Ｌｃとの和が距離設定値Ｌｊとなる。
【００６３】
たとえば、路車間通信および車車間通信・演算処理、１０秒間のドライバへの伝達を２回行うと仮定する。また、自車両の車速Ｖｉを８０ｋｍ／ｈと仮定すると、伝達対応距離Ｌｃは、下記の（６）式により、４５０ｍ以上とすることができる。
【００６４】
Ｌｃ＝８０／３．６×２０＝４４４≒４５０（ｍ） ・・・（６）
【００６５】
また、現在の車速Ｖｉを８０ｋｍ／ｈ、目標車間時間ｔｍを達成するための減速量を現在の車速Ｖｉから差し引いた車速Ｖｉ２を７０Ｋｍ／ｈ、目標車速Ｖｍ＝８０Ｋｍ／ｈ、使用可能減速度Ｇｍを０．１Ｇとし、現状車間時間ｔｃを１．５ｓ、目標車間時間ｔｍを２．５ｓと、車間時間を１秒拡大するようにすると、必要距離Ｒは２１６．４≒２２０ｍと算出される。この必要距離Ｒに所定の幅を持たせることにより、調整必要距離Ｌａ１は、２２０ｍ以上とすることができる。
【００６６】
したがって、たとえばサグ部ＳＢの５ｋｍ程度手前位置である第１地点α１からサグ部ＳＢの２〜３ｋｍ手前位置である第２地点α２までを車間調整前区間ＦＷとすることができる。また、第２地点α２からサグ領域、たとえばサグ部が底部である場合の勾配減少開始点である第３地点α３までを車間調整区間ＲＷとすることができる。
【００６７】
続いて、目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍについて説明する。いま、渋滞発生の可能性が高い車両密度ｑｓ以上の車両密度であるとする。この場合の目標車両密度ｑｍを設定する。目標車両密度ｑｍは、渋滞発生の可能性が高い車両密度ｑｓに所定の定数ｋ（０＜ｋ＜１）を乗じることによって、下記（７）式によって算出することができる。
【００６８】
Ｌｍ＝１０００／ｑｍ ・・・（７）
【００６９】
ここで、１０００（ｍ）／Ｌｍ＝ｑｍであることから、目標車間距離Ｌｍは１０００／ｑｍと表すことができる。また、目標車間時間ｔｍを用いて目標車間距離Ｌｍ＝Ｖｍ×ｔｍと表すことができるので、下記（８）式が成立する。
【００７０】
Ｖｍ＝（１０００／（ｑｍ×ｔｍ）） ・・・（８）
【００７１】
上記（７）式および（８）式を用いることにより、目標車間距離Ｌｍおよび目標車速Ｖｍを算出することができる。具体例として、定数ｋ＝０．７、車両密度ｑｓ＝２５、目標車間時間ｔｍ＝２．５の場合、目標車両密度ｑｍ＝２５×０．７＝１７．５となる。したがって、目標車間距離Ｌｍ＝１０００／１７．５＝５７（ｍ）となる。また、目標車速Ｖｍ＝１０００／（１７．５×２．５）＝２２．８（ｍ／ｓ）＝８２（ｋｍ／ｈ）となる。
【００７２】
また、Ｓ１６〜Ｓ１８のいずれかの制御を行う際に、通知判断部１６は、加減速制御部１５から提供された加減速情報に基づいて、情報提供装置１８に対して出力する加減速制御開始情報を生成し、情報提供装置１８に出力する。情報提供装置１８では、通知判断部１６から出力された加減速制御開始情報に基づく情報提供をドライバに対して行う。このようにドライバに対して情報提供を行うことにより、加減速制御を開始する旨をドライバに知らせることができる。このため、車両の加減速をドライバに対して予め知らせることができるので、加減速制御を開始する際にドライバに与える違和感を軽減することができる。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、路側装置２において渋滞予測を行っているが、車載装置に減速伝播比算出部等を設け、車載装置において渋滞予測を行う態様とすることもできる。
また、上記実施形態では車載装置においてそれぞれの車両について渋滞抑制制御を行っているが、たとえば渋滞抑制のための目標車速や目標車間距離などを路側装置で算出し、車載装置に送信して渋滞抑制制御を行う態様とすることもできる。あるいは、一の車両で複数の車両の目標車速や目標車間距離を算出し、車車間通信によってそれぞれの車両に対して目標車速や目標車間距離を送信する態様とすることもできる。また、上記実施形態では、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）、車速Ｖｉ、渋滞発生車速Ｖｊを用いて減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを算出しているが、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐは、たとえばサグ部ごとに定数として設定しておく態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１…車載装置、２…路側装置、１０…渋滞抑制制御部、１１…車間距離センサ、１２…車速センサ、１３…車載通信部、１４…目標車速・車間距離算出部、１５…加減速制御部、１６…通知判断部、１７…加減速アクチュエータ、１８…情報提供装置、２１…路側通信部、２２…車速集計部、２３…減速伝播比算出部、２４…減速伝播比しきい値超判断部、２５…減速伝播比しきい値超回数計測部、２６…減速伝播比しきい値超回数超判断部、、Ａｔ…路側通信アンテナ、ＦＷ…車間調整前区間、ＲＷ…車間調整区間、ＳＷ…サグ領域区間、ＳＢ…サグ部、Ｌａ１…調整必要距離、Ｌｃ…伝達対応距離、Ｌｊ…距離設定値、Ｌｓ…サグ領域長さ、α１…第１地点、α２…第２地点、α３…第３地点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渋滞が発生しやすい場所等における渋滞の発生の予測および抑制を行う渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速道路などにおけるいわゆるサグ部などにおける渋滞の発生の予測や抑制を行うことが行われている。このように、渋滞の発生の予測や抑制を行う技術として、たとえば特許文献１に開示された交通渋滞緩和装置がある。この交通渋滞緩和装置は、所定の区間における平均交通量と平均速度から渋滞緩和情報を作成し、次区間を走行する車両に対して、作成した渋滞緩和情報を提供するものである。また、このような情報提供を行うことにより、各車線の利用の適正化を促すことができ、車両密度の適正化を図ることができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された交通渋滞緩和装置によって渋滞緩和を図るにあたって、渋滞の発生を予測する際には、平均速度の低下や平均交通量の増加が渋滞の前提条件となっている。しかしなら、平均速度の低下や平均交通量の増加があったとしても、必ずしも渋滞が発生するとは限らない。このため、精度のよい渋滞発生の予測を行うことができないという問題があった。さらには、渋滞発生の予測の精度が高くないことから、十分な渋滞発生の抑制を行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、精度よく渋滞発生を予測するとともに、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る渋滞発生予測装置は、先行車両の速度低下量と後行車両の速度低下量とに基づいて減速伝播比を算出する減速伝播比算出手段と、減速伝播比が所定値を超えた回数を取得する所定値超回数取得手段と、所定値超回数取得手段で取得された回数が、所定回数を超えたときに、渋滞発生直前状態であると判定する渋滞発生判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る渋滞発生予測装置においては、先行車両の速度低下量と後行車両の速度低下量とに基づいて算出した減速伝播比を用いて渋滞発生直前状態の判定を行っている。減速伝播比による現象は渋滞発生メカニズムに相当するものであり、このメカニズムが働くことにより、渋滞は発生する。したがって、減速伝播比を観測して渋滞発生予測を行うことにより、精度よく渋滞発生を予測することができる。このとき、減速伝播比が所定値を超えたか否かで渋滞発生直前状態を判定することも考えられるが、減速伝播比はサグ部などで複数求められるため、渋滞発生直前状態を判定する際の基準の設定が難しくなる。この点、本発明に係る渋滞発生予測装置においては、減速伝播比が所定値を超えた回数を取得し、この回数が、所定回数を超えたときに、渋滞発生直前状態であると判定している。したがって、渋滞発生直前状態の判定を行う際の規準を明確にすることができ、精度よく渋滞発生を予測することができる。
【０００８】
また、上記課題を解決した本発明に係る渋滞発生抑制装置は、上記の渋滞発生予測装置と、渋滞発生予測地点における目標車間距離を算出する目標車間距離算出手段と、渋滞発生予測地点における目標速度を算出する目標速度算出手段と、渋滞発生予測地点に向かう車両の加減速度を変更する加減速度変更手段と、を備え、加減速度変更手段は、渋滞発生判定手段が渋滞発生直前状態と判定した場合に、渋滞発生予測地点に向かう車両に対して、目標車間距離算出手段で算出した目標車間距離および目標速度算出手段で算出した目標速度へ変更を行うものである。
【０００９】
本発明に係る渋滞発生抑制装置においては、上記の渋滞発生判定手段が渋滞発生直前状態と判定した場合に、渋滞発生予測地点に向かう車両に対して、目標車間距離算出手段で算出した目標車間距離および目標速度算出手段で算出した目標速度へ変更を行っている。このため、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる。
【００１０】
ここで、加減速制御を開始することを事前にドライバに対して通知する通知手段を備える態様とすることができる。
【００１１】
このように、加減速制御を開始することを事前にドライバに対して通知する通知手段を備えることにより、加減速制御を開始する旨をドライバに知らせることができる。このため、車両の加減速をドライバに対して予め知らせることができるので、加減速制御を開始する際にドライバに与える違和感を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る渋滞発生予測装置および渋滞発生抑制装置によれば、精度よく渋滞発生を予測するとともに、精度のよい渋滞発生の予測によって渋滞発生の抑制効果を高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る渋滞発生抑制装置のブロック構成図である。
【図２】サグ部において渋滞が発生する状態を説明するためのイメージ図である。
【図３】サグ領域における複数の車両における車速の経時変化を示すグラフである。
【図４】路側装置における動作手順を示すフローチャートである。
【図５】車載装置における動作手順を示すフローチャートである。
【図６】サグ領域に到達する車両の走行状態を説明するためのイメージ図である。
【図７】自車両の速度の時間変化および先行車両との車間距離の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置は、車両に搭載される車載装置１および道路の路側などに設けられる路側装置２を備えている。車載装置１は、道路を走行する車両に搭載されており、路側装置２との通信が可能とされている。
【００１６】
また、図２に示すように、道路には、複数の車両Ｍｎ（ｎ＝１、２、・・・）が走行しているとする。さらに、道路には、適宜の位置に路側通信アンテナＡｔが立設されているとする。車両Ｍｎは、道路を走行する他車両との間で車車間通信Ｃ−Ｃが可能とされている。また、道路の脇に立設された路側通信アンテナＡｔを介して路側装置２との間で路車間通信Ｃ−Ｒが可能とされている。
【００１７】
さらに、道路には、渋滞発生予測地点となるサグ部ＳＢが存在している。サグ部ＳＢは、下り坂から上り坂への変化点など、道路の形状等によって車両の速度が落ち易く、渋滞が発生しやすい部位である。路側装置２では、道路のサグ部およびその上流側について、「車間調整前区間ＦＷ」「車間調整区間ＲＷ」「サグ領域区間ＳＷ」の３つの区間を設定している。路側装置２では、サグ領域区間ＳＷにおける車両の挙動等に基づいて、サグ部における渋滞の発生を予測する。また、車間調整前区間ＦＷ、車間調整区間ＲＷを走行する車両Ｍｎに搭載された車載装置１によって各車両Ｍｎの車速を制御する等によって、渋滞の発生を抑制するようにしている。
【００１８】
車載装置１は、渋滞抑制制御部１０を備えている。渋滞抑制制御部１０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータを主体として構成されている。渋滞抑制制御部１０には、車間距離センサ１１、車速センサ１２、および車載通信部１３が接続されている。また、渋滞抑制制御部１０は、目標車速・車間距離算出部１４、加減速制御部１５、および通知判断部１６を備えている。さらに、渋滞抑制制御部１０には、加減速アクチュエータ１７および情報提供装置１８が接続されている。
【００１９】
また、路側装置２は、路側通信部２１、車速集計部２２、および減速伝播比算出部２３を備えている。また、路側装置２は、減速伝播比しきい値超判断部２４、減速伝播比しきい値超回数計測部２５および減速伝播比しきい値超回数超判断部２６を備えている。
【００２０】
車載装置１における車間距離センサ１１は、ミリ波などを利用して前方の車両を検出するレーダセンサを備えている。車間距離センサ１１では、レーダビームを左右方向にスキャンしながら自車両から前方に向けて送信し、反射してきたレーダビームを受信する。また、車間距離センサ１１は、受信したレーダビームに応じた各反射点の情報に基づいて、先行車両との車間距離を計測する。車間距離センサ１１は、計測した車間距離に応じた車間距離情報を渋滞抑制制御部１０および車載通信部１３に出力する。
【００２１】
車速センサ１２は、たとえば車両の車輪に取り付けられた車輪速センサを備えている。車速センサ１２は、車輪速センサで検出した車輪速に基づいて車両の車速を検出する。車速センサ１２は、検出した車速に応じた車速情報を渋滞抑制制御部１０および車載通信部１３に出力する。
【００２２】
車載通信部１３は、他の車両における車載装置１に搭載される車載通信部１３との間における車車間通信が可能とされるとともに、路側装置２における路側通信部２１との間における路車間通信が可能とされている。車載通信部１３は、車間距離センサ１１から出力される車間距離情報および車速センサ１２から出力される車速情報等を他車両に搭載された車載装置１における車載通信部１３や路側装置２における路側通信部２１に対して送信する。
【００２３】
さらに、車載通信部１３は、他車両に搭載された車載装置１における車載通信部１３から送信される車速情報および車間距離情報、あるいは路側装置２における路側通信部２１から送信される渋滞発生直前情報を受信する。車載通信部１３は、他車両から受信した車速情報および車間距離情報を渋滞抑制制御部１０に出力する。また、車載通信部１３は、路側装置２における路側通信部２１から送信された渋滞発生直前情報を取得した場合には、取得した渋滞発生直前情報を渋滞抑制制御部１０に出力する。
【００２４】
渋滞抑制制御部１０における目標車速・車間距離算出部１４は、車速センサ１２から出力される車速情報に基づいて自車両の車速を取得する。また、車載通信部１３から出力される前後の車両から取得した車速情報に基づいて自車両の前後を走行する先行車両および後行車両の車速を取得する。
【００２５】
さらには、車間距離センサ１１から出力される先行車両との車間距離情報や、車載通信部から出力される後方の車両から取得した車間距離情報に基づく後行車両との車間距離を取得する。また、車載通信部１３から出力される渋滞発生直前情報に基づいて、サグ部における渋滞の発生の有無を取得する。さらには、路側通信部２１から送信される現在位置情報を取得する。
【００２６】
目標車速・車間距離算出部１４は、取得したこれらの情報に基づいて、自車両の目標車速および先行車両との間の目標車間距離を算出する。さらに、目標車速・車間距離算出部１４は、算出した目標速度に基づく目標速度情報および目標車間距離に基づく目標車間距離情報を加減速制御部１５に出力する。
【００２７】
加減速制御部１５は、目標車速・車間距離算出部１４から出力された目標車速情報および目標車間距離情報に基づいて、自車両の加減速制御を行う。たとえば、目標車速が現在車速よりも大きく、先行車両との間の車間距離が大きい場合には、車両を加速する加速制御を行う。逆に、目標車速が現在車速よりも小さく、先行車両との間の車間距離が小さい場合には、車両を減速する減速制御を行う。加減速制御部１５は、加減速制御に応じた加減速情報を通知判断部１６および加減速アクチュエータ１７に出力する。
【００２８】
通知判断部１６は、加減速制御部１５から出力された加減速情報に基づいて、ドライバに対する通知内容を判断し、通知内容に応じた通知情報を情報提供装置１８に出力する。たとえば、加減速制御を開始する際には、加減速制御開始情報を情報提供装置１８に出力する。また、加減速制御を終了する際には、加減速制御終了情報を情報提供装置１８に出力する。
【００２９】
加減速アクチュエータ１７は、スロットル開度調整機構およびブレーキ作動部等を備えており、車両の加減速制御を行うアクチュエータである。加減速アクチュエータ１７は、加減速制御部１５から出力される加減速情報に基づいて、車両の加減速制御を行う。たとえば、加速情報が出力された際には、スロットル開度調整機構によってスロットル開度を大きくし、車両を加速する。また、減速情報が出力された際には、ブレーキ作動部を作動させて、車両を減速する。
【００３０】
情報提供装置１８は、スピーカなどの音声情報提供手段およびモニタなどの文字情報お提供手段などを備えている。情報提供装置１８は、通知判断部１６から出力される通知情報に応じた情報を音声情報提供手段および文字情報提供手段などによって出力する。たとえば、加速情報が出力された場合には、「車両を加速します」などの音声を出力させるとともに、モニタに「加速」の文字を表示したりする。
【００３１】
路側装置２における路側通信部２１は、各車両に搭載された車載装置１から送信される車速情報を受信する。路側通信部２１は、車速情報を受信した順に車両位置情報を生成する。路側通信部２１では、受信した車速情報に生成した車両位置情報を付加して車速集計部２２に出力する。
【００３２】
また、路側通信部２１は、減速伝播比しきい値超回数超判断部２６から渋滞発生直前情報を取得した場合に、取得した渋滞発生直前情報を車載装置１における車載通信部１３に送信する。さらに、路側通信部２１は、渋滞発生直前情報を送信する際、送信する路側通信アンテナＡｔの設置位置に応じた現在位置情報を車載装置１における車載通信部１３に送信する。たとえば、車間調整前区間ＦＷを走行している車両に対して車間調整前区間走行信号を送信する。また、車間調整区間ＲＷを走行している車両に対して車間調整区間走行信号を送信する。さらに、サグ領域区間ＳＷを走行している車両に対してサグ領域区間走行信号を送信する。
【００３３】
車速集計部２２は、路側通信部２１から出力された車速情報に基づいて、複数の各車両における車速および各車両の前後関係を集計し、車速集計結果情報を生成する。車速集計結果情報は、たとえば、図３に示すような車両の速度変化グラフに表すことができる。車速集計部２２は、生成した車速集計結果情報を減速伝播比算出部２３に出力する。
【００３４】
減速伝播比算出部２３では、車速集計部２２から出力された車速集計結果情報に基づいて、複数の車両の速度低下量を算出する。それから、算出した複数の車両の速度低下量のうち、サグ領域区間ＳＷにおける先行車両と後行車両との速度低加量に基づいてサグ領域区間ＳＷにおける減速伝播比を算出する。減速伝播比算出部２３は、算出したサグ領域区間ＳＷにおける減速伝播比を減速伝播比しきい値超判断部２４に出力する。
【００３５】
減速伝播比しきい値超判断部２４は、サグ部において渋滞が発生する可能性が高くなると判定するための減速伝播比しきい値を記憶している。減速伝播比しきい値超判断部２４では、記憶している減速伝播比しきい値と減速伝播比算出部２３から出力されたサグ領域における減速伝播比を比較する。ここで、減速伝播比算出部２３から出力されたサグ領域における減速伝播比が減速伝播比しきい値を超えた場合に、減速伝播比超情報を減速伝播比しきい値超回数計測部２５に出力する。
【００３６】
減速伝播比しきい値超回数計測部２５では、減速伝播比しきい値超判断部２４から出力された減速伝播比情報を取得した回数である減速伝播比しきい値超回数を計測している。減速伝播比しきい値超回数計測部２５は、計測した減速伝播比しきい値超回数を減速伝播比しきい値超回数超判断部２６に出力する。
【００３７】
減速伝播比しきい値超回数超判断部２６は、サグ部において渋滞が発生する可能性が高くなると判定するための減速伝播比しきい値超回数設定値を設定する。減速伝播比しきい値超回数超判断部２６では、設定した減速伝播比しきい値超回数設定値と減速伝播比しきい値超回数計測部２５から出力された減速伝播比しきい値超回数とを比較し、減速伝播比しきい値超回数が減速伝播比しきい値超回数設定値を超えた場合に、渋滞発生直前であると判定する。減速伝播比しきい値超回数超判断部２６は、渋滞発生直前であると判断した場合に、渋滞発生直前情報を路側通信部２１に出力する。
【００３８】
次に、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置の動作について説明する。ここでは、渋滞発生抑制装置の動作について、路側装置２の動作と車載装置１の動作とを分けて説明する。図４は、路側装置２における動作手順を示すフローチャート、図５は、車載装置１における動作手順を示すフローチャートである。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態に係る渋滞発生抑制装置において路側装置２では、まず、車載装置１との間で行われる車車間通信により、サグ領域内における各車両Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の車速Ｖｉを取得する（Ｓ１）。次に、取得した各車両の車速Ｖｉに基づいて、減速伝播比算出部２３において減速伝播比を算出する（Ｓ２）。減速伝播比の算出は、先行車両の車速低下量と、後行車両の車速低下量とを用いて行われる。ここで、速度低下量とは、サグ領域を走行する車両のうち、任意の１車両を第１車両とし、この第１車両に対して低下した速度量を意味する。以下、図３に示す車両の速度変化グラフを用いて減速伝播比の算出方法について説明する。ここでは、第１車両から第５車両までの５台の車両を対象とし、各車両間の減速伝播比を算出する。この例では、第１車両の速度低下量が先行車両の速度低下量となり、第２車両〜第５車両の速度低下量が後行車両の速度低下量となる。
【００４０】
図３において、第１車両〜第５車両の車速の時間変化をそれぞれ第１曲線Ｌ１〜第５曲線Ｌ５にそれぞれ示す。まず、第１曲線Ｌ１を参照し、第１車両の車速がサグ領域において大きく減少を開始し、減速を開始した時点の車速とから、第１車両の車速がもっとも小さくなったときの車速との差をΔＶＡとする。
【００４１】
また、第１曲線Ｌ１および第２曲線Ｌ２を参照し、第１車両が減速を開始した時点における第１車両の車速と第２車両の車速がもっとも小さくなったときの車速との差をΔＶＢとする。同様に、第１曲線Ｌ１と第３曲線Ｌ３〜第５曲線Ｌ５を参照し、第１車両が減速を開始した時点における第１車両の車速と第３車両〜第５車両の車速がもっとも小さくなったときの車速との差をそれぞれΔＶＣ〜ΔＶＥとする。これらのΔＶＡ〜ΔＶＥが、それぞれ第１車両〜第５車両の速度低下量となる。
【００４２】
続いて、第１車両から第２車両への減速伝播比Ｐｔ（２）を算出する。減速伝播比は、第１車両の速度低下量と第ｎ車両の速度低下量との比で表される。ここで、第２車両〜第５車両までの減速伝播比Ｐｔ（２）〜Ｐｔ（５）は、それぞれ下記（１）式〜（４）式によって示される。
【００４３】
Ｐｔ（２）＝ΔＶＢ／ΔＶＡ ・・・（１）
Ｐｔ（３）＝ΔＶＣ／ΔＶＢ ・・・（２）
Ｐｔ（４）＝ΔＶＤ／ΔＶＣ ・・・（３）
Ｐｔ（５）＝ΔＶＥ／ΔＶＤ ・・・（４）
【００４４】
こうして減速伝播比を算出したら、減速伝播比しきい値超判断部２４が記憶している減速伝播比しきい値Ｐｃと、減速伝播比算出部２３で算出した減速伝播比Ｐｔ（ｉ）とを順次比較する（Ｓ３）。減速伝播比しきい値Ｐｃとしては、１以上の任意の値が設定されている。減速伝播比しきい値Ｐｃが１を超えると、減速が増幅伝播することになる。
【００４５】
その結果、減速伝播比Ｐｔ（i）が減速伝播比しきい値Ｐｃを超えていると判断した場合には、減速伝播比しきい値超回数計測部２５において、減速伝播比しきい値超回数計測部２５における減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃをインクリメントする（Ｓ４）。一方、減速伝播比Ｐｔ（i）が減速伝播比しきい値Ｐｃ以下となっていると判断した場合には、減速伝播比しきい値超回数計測部２５における減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃを維持する（Ｓ５）。
【００４６】
その後、減速伝播比しきい値超回数超判断部２６において、減速伝播比しきい値超回数計測部２５において所定時間Ｔ内に計測された減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが、減速伝播比しきい値超回数超判断部２６が記憶している減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを超えているか否かを判断する（Ｓ６）。
【００４７】
ここで、所定時間Ｔは、車速Ｖｉでサグ領域長さＬｓを通過する際の時間Ｌｓ／Ｖｉである。また、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐは、以下のように設定する。サグ領域区間ＳＷに車両が進入する際の車速を進入車速Ｖｉ、サグ部で車間が詰まって発生した減速量をＶＩとする。ここで、進入車速Ｖｉは、渋滞が発生しなかったと仮定した場合の車速である。このとき、減速伝播が一回発生すると、車速は車速低下量ΔＶだけ低下する。車速低下量ΔＶは、下記（５）式で現すことができる。
【００４８】
ΔＶ＝ＶＩ（Ｐｔ（ｉ）−１） ・・・（５）
【００４９】
ここで、渋滞発生時の車速を渋滞発生車速Ｖｊとする。この渋滞発生車速Ｖｊは、渋滞時の車速としての速度統計値である。このとき、非渋滞時の車速Ｖｉから渋滞発生車速Ｖｊに低下するのは、減速伝播が所定時間Ｔ内に（Ｖｉ−Ｖｊ）／ΔＶ回発生する場合となる。したがって、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐは、所定時間Ｔ内に（Ｖｉ−Ｖｊ）／ＶＩ（Ｐｔ（ｉ）−１）回に設定する。
【００５０】
なお、減速量ＶＩは、自車両に先行する先行車両が定常走行状態から車間が詰まって減速する量であり、車速低下量ΔＶは、先行車両の減速量と自車両の減速量の差である。このため、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）が１より大きくかつ一定であるとすると、減速伝播回数と車速低下量ΔＶの積が全体の速度低下量となる。
【００５１】
たとえば、車速Ｖｉ＝８０ｋｍ／ｈ、渋滞発生車速Ｖｊ＝３０ｋｍ／ｈ、減速量ＶＩ＝７ｋｍ／ｈ、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）＝１．３とすると、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐ＝（８０−３０）／７（１．３−１）≒２４となる。
【００５２】
ステップＳ６における判断の結果、所定時間Ｔ内に計測された減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを超えていると判断した場合には、渋滞発生直前フラグＳＪをセット（ＳＪ＝１）する（Ｓ７）。一方、所定時間Ｔ内に計測された減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐ以下であると判断した場合には、渋滞発生直前フラグＳＪをクリア（ＳＪ＝０）する（Ｓ８）。その後、路側通信部２１を介して渋滞発生直前フラグＳＪを車載装置１に送信する（Ｓ９）。こうして、路側装置２における処理を終了する。
【００５３】
このように、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）が減速伝播比しきい値Ｐｃを超えた回数である減速伝播比しきい値超回数Ｎｐｃが減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを超えていると判断した場合には、渋滞発生直前フラグＳＪをセットすることにより、渋滞発生直前状態を判定する際の基準の設定を明確にすることができる。したがって、渋滞発生直前状態の判定を行う際の規準を明確にすることができ、精度よく渋滞発生を予測することができる。
【００５４】
たとえば、平均交通量や平均車速を観測して渋滞発生予測を行う場合と、本実施形態のように減速伝播比を観測して渋滞発生予測を行う場合について比較する。この場合、平均速度の低下、平均交通量の増加は渋滞発生の前提条件である。このため、前提条件が成立したとしても、必ずしも渋滞が発生するわけではない。
【００５５】
これに対して、減速伝播比による現象は渋滞発生メカニズムに相当するものであり、このメカニズムが働くことにより、渋滞は発生する。したがって、減速伝播比を観測して渋滞発生予測を行うことにより、精度よく渋滞発生を予測することができる。
【００５６】
次に、車載装置１における処理について説明する。図５に示すように、車載装置１においては、サグ領域までの距離Ｌや自車両の車速、先行車両との車間距離などの諸データを取得する（Ｓ１１）。これらの諸データのうち、サグ領域までの距離Ｌは、路車間通信によって路側装置２から送信される現在位置情報等から取得される。また、自車両の車速は、車速センサ１２から出力される車速情報から取得される。さらに、先行車両の車間距離は、車間距離センサ１１から出力される車間距離情報から取得される。他方、これらの情報は、車載通信部１３を介して受信した車車間通信や路車間通信による情報によっても補足的に取得される。
【００５７】
諸データを取得したら、サグ領域までの距離Ｌが所定の距離設定値Ｌｊ以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。ここでの距離設定値Ｌｊは、サグ領域から渋滞発生予測を行う対象となる範囲に設定されている。この距離設定値Ｌｊは、サグ部から図２に示す車間調整区間ＲＷに進入する直前の位置までの距離に設定されている。
【００５８】
ステップＳ１２による判断の結果、サグ領域までの距離Ｌが所定の距離設定値Ｌｊ以下でないと判断した場合には、ステップＳ１２における処理を繰り返す。一方、サグ領域までの距離Ｌが所定の距離設定値Ｌｊ以下であると判断した場合には、路車間通信によって路側装置２から送信されるインフラデータを取得する（Ｓ１３）。ここで、インフラデータには、渋滞発生直前フラグＳＪが含まれている。
【００５９】
インフラデータに含まれている渋滞発生直前フラグＳＪがセットされているか否かを判断する（Ｓ１４）。その結果、渋滞発生直前フラグＳＪがセットされていない（ＳＪ＝０）場合には、ステップＳ１３に戻り、インフラデータの取得を繰り返す。一方、渋滞発生直前フラグＳＪがセットされている（Ｓ＝１）と判断した場合には、自車両が現在走行している走行区間を判断する（Ｓ１５）。
【００６０】
その結果、現在走行している区間が車間調整前区間ＦＷである場合には、目標車速・車間距離算出部１４は、サグ部における車両密度が目標車両密度ｑｍとなる目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを算出する（Ｓ１６）。目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍの算出手順については後に説明する。目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを算出している間、自車両に対して走行車線を維持して走行する制御を行う（Ｓ１６）。
【００６１】
また、現在走行している区間が車間調整区間ＲＷである場合には、車間調整前区間ＦＷを走行している際に算出した目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを達成するように自車両の加減速制御を行う（Ｓ１７）。加減速制御を行う際には、目標車速・車間距離算出部１４は、加減速制御部１５に対して目標速度情報および目標車間距離情報を出力する。加減速制御部１５は、目標車速・車間距離算出部１４から出力された目標車速情報および目標車間距離情報に基づいて、加減速制御を行う。そのため、加減速制御部１５は、加減速制御に応じた加減速情報を加減速アクチュエータ１７に出力する。さらに、現在走行している区間がサグ領域区間ＳＷ内である場合には、目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを維持する制御を行う（Ｓ１８）。こうして、サグ領域を通過するまで目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍを維持する制御を行う。
【００６２】
ここで、目標車速および目標車間距離の算出手順（Ｓ１６）について説明する。ここでは、車間調整前区間ＦＷ、車間調整区間ＲＷについて説明した後、目標車速および目標車間距離の算出手順について説明する。いま、図２に示す車間調整前区間ＦＷを走行している車両の車載装置１に対して渋滞発生直前フラグＳＪが含まれるインフラデータが送信されると、車載装置１における目標車速・車間距離算出部１４では、まず、図６に示す調整必要距離Ｌａ１を算出する。調整必要距離Ｌａ１の長さは、図２に示す車間調整区間ＲＷの長さと同じとされている。また、ここでの調整必要距離Ｌａ１は、図７に示す必要距離Ｒに所定の幅を加算した距離である。次に、後に実行する加減速制御等の内容をドライバに伝達するために必要な時間に対応した距離である伝達対応距離Ｌｃを算出する。この調整必要距離Ｌａ１と伝達対応距離Ｌｃとの和が距離設定値Ｌｊとなる。
【００６３】
たとえば、路車間通信および車車間通信・演算処理、１０秒間のドライバへの伝達を２回行うと仮定する。また、自車両の車速Ｖｉを８０ｋｍ／ｈと仮定すると、伝達対応距離Ｌｃは、下記の（６）式により、４５０ｍ以上とすることができる。
【００６４】
Ｌｃ＝８０／３．６×２０＝４４４≒４５０（ｍ） ・・・（６）
【００６５】
また、現在の車速Ｖｉを８０ｋｍ／ｈ、目標車間時間ｔｍを達成するための減速量を現在の車速Ｖｉから差し引いた車速Ｖｉ２を７０Ｋｍ／ｈ、目標車速Ｖｍ＝８０Ｋｍ／ｈ、使用可能減速度Ｇｍを０．１Ｇとし、現状車間時間ｔｃを１．５ｓ、目標車間時間ｔｍを２．５ｓと、車間時間を１秒拡大するようにすると、必要距離Ｒは２１６．４≒２２０ｍと算出される。この必要距離Ｒに所定の幅を持たせることにより、調整必要距離Ｌａ１は、２２０ｍ以上とすることができる。
【００６６】
したがって、たとえばサグ部ＳＢの５ｋｍ程度手前位置である第１地点α１からサグ部ＳＢの２〜３ｋｍ手前位置である第２地点α２までを車間調整前区間ＦＷとすることができる。また、第２地点α２からサグ領域、たとえばサグ部が底部である場合の勾配減少開始点である第３地点α３までを車間調整区間ＲＷとすることができる。
【００６７】
続いて、目標車速Ｖｍおよび目標車間距離Ｌｍについて説明する。いま、渋滞発生の可能性が高い車両密度ｑｓ以上の車両密度であるとする。この場合の目標車両密度ｑｍを設定する。目標車両密度ｑｍは、渋滞発生の可能性が高い車両密度ｑｓに所定の定数ｋ（０＜ｋ＜１）を乗じることによって、下記（７）式によって算出することができる。
【００６８】
Ｌｍ＝１０００／ｑｍ ・・・（７）
【００６９】
ここで、１０００（ｍ）／Ｌｍ＝ｑｍであることから、目標車間距離Ｌｍは１０００／ｑｍと表すことができる。また、目標車間時間ｔｍを用いて目標車間距離Ｌｍ＝Ｖｍ×ｔｍと表すことができるので、下記（８）式が成立する。
【００７０】
Ｖｍ＝（１０００／（ｑｍ×ｔｍ）） ・・・（８）
【００７１】
上記（７）式および（８）式を用いることにより、目標車間距離Ｌｍおよび目標車速Ｖｍを算出することができる。具体例として、定数ｋ＝０．７、車両密度ｑｓ＝２５、目標車間時間ｔｍ＝２．５の場合、目標車両密度ｑｍ＝２５×０．７＝１７．５となる。したがって、目標車間距離Ｌｍ＝１０００／１７．５＝５７（ｍ）となる。また、目標車速Ｖｍ＝１０００／（１７．５×２．５）＝２２．８（ｍ／ｓ）＝８２（ｋｍ／ｈ）となる。
【００７２】
また、Ｓ１６〜Ｓ１８のいずれかの制御を行う際に、通知判断部１６は、加減速制御部１５から提供された加減速情報に基づいて、情報提供装置１８に対して出力する加減速制御開始情報を生成し、情報提供装置１８に出力する。情報提供装置１８では、通知判断部１６から出力された加減速制御開始情報に基づく情報提供をドライバに対して行う。このようにドライバに対して情報提供を行うことにより、加減速制御を開始する旨をドライバに知らせることができる。このため、車両の加減速をドライバに対して予め知らせることができるので、加減速制御を開始する際にドライバに与える違和感を軽減することができる。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、路側装置２において渋滞予測を行っているが、車載装置に減速伝播比算出部等を設け、車載装置において渋滞予測を行う態様とすることもできる。
また、上記実施形態では車載装置においてそれぞれの車両について渋滞抑制制御を行っているが、たとえば渋滞抑制のための目標車速や目標車間距離などを路側装置で算出し、車載装置に送信して渋滞抑制制御を行う態様とすることもできる。あるいは、一の車両で複数の車両の目標車速や目標車間距離を算出し、車車間通信によってそれぞれの車両に対して目標車速や目標車間距離を送信する態様とすることもできる。また、上記実施形態では、減速伝播比Ｐｔ（ｉ）、車速Ｖｉ、渋滞発生車速Ｖｊを用いて減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐを算出しているが、減速伝播比しきい値超回数設定値Ｎｐは、たとえばサグ部ごとに定数として設定しておく態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１…車載装置、２…路側装置、１０…渋滞抑制制御部、１１…車間距離センサ、１２…車速センサ、１３…車載通信部、１４…目標車速・車間距離算出部、１５…加減速制御部、１６…通知判断部、１７…加減速アクチュエータ、１８…情報提供装置、２１…路側通信部、２２…車速集計部、２３…減速伝播比算出部、２４…減速伝播比しきい値超判断部、２５…減速伝播比しきい値超回数計測部、２６…減速伝播比しきい値超回数超判断部、、Ａｔ…路側通信アンテナ、ＦＷ…車間調整前区間、ＲＷ…車間調整区間、ＳＷ…サグ領域区間、ＳＢ…サグ部、Ｌａ１…調整必要距離、Ｌｃ…伝達対応距離、Ｌｊ…距離設定値、Ｌｓ…サグ領域長さ、α１…第１地点、α２…第２地点、α３…第３地点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行車両の速度低下量と後行車両の速度低下量とに基づいて減速伝播比を算出する減速伝播比算出手段と、
前記減速伝播比が所定値を超えた回数を取得する所定値超回数取得手段と、
前記所定値超回数取得手段で取得された回数が、所定回数を超えたときに、渋滞発生直前状態であると判定する渋滞発生判定手段と、
を備えることを特徴とする渋滞発生予測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の渋滞発生予測装置と、
渋滞発生予測地点における目標車間距離を算出する目標車間距離算出手段と、
前記渋滞発生予測地点における目標速度を算出する目標速度算出手段と、
前記渋滞発生予測地点に向かう車両の加減速度を変更する加減速度変更手段と、を備え、
前記加減速度変更手段は、前記渋滞発生判定手段が前記渋滞発生直前状態と判定した場合に、前記渋滞発生予測地点に向かう車両に対して、前記目標車間距離算出手段で算出した目標車間距離および前記目標速度算出手段で算出した目標速度へ変更を行う渋滞発生抑制装置。
【請求項３】
前記加減速制御を開始することを事前にドライバに対して通知する通知手段を備える請求項２に記載の渋滞発生抑制装置。
【請求項１】
先行車両の速度低下量と後行車両の速度低下量とに基づいて減速伝播比を算出する減速伝播比算出手段と、
前記減速伝播比が所定値を超えた回数を取得する所定値超回数取得手段と、
前記所定値超回数取得手段で取得された回数が、所定回数を超えたときに、渋滞発生直前状態であると判定する渋滞発生判定手段と、
を備えることを特徴とする渋滞発生予測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の渋滞発生予測装置と、
渋滞発生予測地点における目標車間距離を算出する目標車間距離算出手段と、
前記渋滞発生予測地点における目標速度を算出する目標速度算出手段と、
前記渋滞発生予測地点に向かう車両の加減速度を変更する加減速度変更手段と、を備え、
前記加減速度変更手段は、前記渋滞発生判定手段が前記渋滞発生直前状態と判定した場合に、前記渋滞発生予測地点に向かう車両に対して、前記目標車間距離算出手段で算出した目標車間距離および前記目標速度算出手段で算出した目標速度へ変更を行う渋滞発生抑制装置。
【請求項３】
前記加減速制御を開始することを事前にドライバに対して通知する通知手段を備える請求項２に記載の渋滞発生抑制装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４５９２９（Ｐ２０１１−１４５９２９Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６８７３（Ｐ２０１０−６８７３）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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