JP5583377B2

JP5583377B2 - 交通渋滞抑止補助装置および方法

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Publication number: JP5583377B2
Application number: JP2009221737A
Authority: JP
Inventors: 秀明奥
Original assignee: 秀明奥
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011070462A

Description

本発明は、車間距離センサを利用して、低速走行時及び停車時にも自車の加速能力に応じた適切な車間距離を保つように運転者に警報を発することを特徴とする、交通渋滞を最低限に抑止する交通渋滞抑止補助装置および方法に関する。

高速道路や自動車専用道路上における慢性的な交通渋滞を緩和する手段として、従来から多くの提案がなされている（例えば、非特許文献１〜２、特許文献２〜５）。だが、これらはすべて、交通流量に着眼したものであり、車の減速、加速時の車の加速度、速度、位置に着眼して渋滞の根本原因を分析したものはない。

非特許文献１の「高速道路の交通渋滞対策」は、従来の一般的な交通渋滞対策を開示している。
非特許文献２の「『交通渋滞』徹底解剖」は、交通渋滞とは何か、どのような科学的知見と技術的取り組みがあるのかを意図して書かれた一般啓蒙書である。

特許文献１，２は、有料道路の料金所における渋滞を緩和するための自動料金収受システム（ＥＴＣ）の例である。
これらは、交通渋滞を引き起こす引き金となる速度低下、停止状態をできるだけ少なくすることにより、渋滞を緩和するものである。

特許文献３〜６は、交通流センサ等の路側に設置された装置によって得た渋滞情報を運転者に伝えて、車線変更や駐車場等の利用を促すものである。

特開平０５−２１７０４１号公報、「有料道路料金収受システム」特開平０８−２８７３０８号公報、「有料道路料金収受装置」特開平１０−１０５８７５号公報、「交通量制御システム」特開２００１−３０７２７７号公報、「交通渋滞緩和システム」特開２００６−３０９７３５号公報、「交通渋滞緩和装置および方法」特開２００６−３０９７３６号公報、「交通渋滞緩和装置および方法」

大口敬著「高速道路の交通渋滞対策」、交通工学、Vol.33 No.6 1998 大口敬編著「『交通渋滞』徹底解剖」、(社)交通工学研究会、2005年8月

上述した特許文献１、２の自動料金収受システム(ＥＴＣ)は、渋滞の引き金となる速度低下、停止状態を少なくすることにより、渋滞を緩和しようとするもので、速度低下、停止状態後に引き起こされる渋滞を最小限に抑止するものではない。
また、特許文献３，４のシステムでは、交通情報の表示を走行区間に設置した表示板で行うだけであり、渋滞の存在を予告しているだけで、渋滞の根本原因を解決してそれを抑止するものではない。
また、特許文献５，６の装置では、得た交通情報を各車両へ個別に配信してきめ細かに渋滞緩和対策を行おうとするが、その対策は車線変更や駐車場使用の勧めであり、渋滞自体を抑止する効果を持つものではなく、渋滞抑止の効果は限定されている。

交通渋滞の原因は、前方の車が減速して後方の車より低速になる際、停止に至るまでの間に、後方の車が前方の車に接近し、ついにはほとんど間の距離がなくなるまで間を詰めてしまうことにある。
低速、または停車した原因が取り除かれて、前方の車が発進する際にも、後方の車はすぐには発進できない。それは、すぐに発進すれば、前方の車が急に止まって衝突しかねないという心理的要因と、走行時には衝突を避けるため車間距離をとるという、免許教習時の教育によるものである。

しかし、そのことが逆に、低速時または停止時には、前方の車との車間距離は大きくとらなくてもいい、むしろ車間距離をとると後続車に迷惑だという考えを助長してしまっている。
この通念によって、運転者が最も避けたいと思っている交通渋滞を自ら引き起こす結果になっていることを以下に説明する。

停止時に車間距離を詰めてしまっていると、前方の車が発進した後、後続の車が実際に発進するのは、前方の車が急に停車しても衝突前に十分に止まれる車間距離が開いてからか、または、前方の車より相対的に遅い速度を保って安心できる一定距離以上に車間距離が開くのを待つことになる。その後続の車はさらに遅い速度で走ることを余儀なくされ、これが繰り返されることでついには発進さえできなくなる車が出る。これが渋滞の起こるしくみなのである。

この現象は、停止時に前方の車との間を詰めて車を止めてしまった結果である。言い換えれば、巡航走行中に開いていた車間距離を取り戻す時間が、発進時に余分にかかってしまうのである。この余分にかかった時間が、1台当たりの発進時の遅延となる。後方の車のさらに１台後方の車は、後方の車よりさらに遅延して発進する。こうして、間を詰めて直列していた台数倍の遅延時間が、列の後ろに行くほど累積してしまうのである。
減速または停車時に、運転者は少しでも前へ出ようとうっかり前方の車との間を詰めてしまうが、これこそが渋滞を作りこんでしまう原因なのである。

渋滞抑止のためには、「少しでも間を詰めて先へ進むほうがよい」という誤った社会通念に反して、個々の運転者が走行中、停車中を問わず、前方の車との間に常に適当な距離をおくように心掛ければよいのだが、なかなか社会通念に逆らった行動はできない。これが本発明が解決しようとする課題である。

本発明は、走行中、低速走行中、停車中を問わず、前方の車との間に常に適当な距離をおくように運転者に警報を与えることで、運転者の自覚を促し、渋滞の原因たる後続車の発進遅れ時間を解消する。

減速、または停車時に、一定距離を保ったまま減速、または停車することができれば、前方の車の発進と同時に発進することができる。一定距離を保って減速、または停止していれば後方の車も、またその後方の車も、まったく同じように、あたかも前方の車がないかのように発進、加速、巡航速度に至ることができる。この状態はもはや渋滞ではない。このようにして、減速、停止時にも車間距離を保つことにより、渋滞は抑止できる。

しかしながら、一般の運転者は習慣として、前方の車が減速、または停止していれば、目的地に近づきたい一念で、なるべく前方の車との間を詰めてしまう性質がある。
個々の運転者に、前方の車との間に適当な距離をおいて停車させるには、前方の車とそれ以上近づくのを拒むかのような警報を発するのが効果的である。

適切な車間距離は、発進時の加速能力により異なる。すなわち加速能力のある車両は後続車との間に開くべき車間距離は短くてよく、逆に前方車との車間距離は長く取る必要がある。これは前方の車の加速能力が劣る場合、加速能力のある車両は、巡航速度に達するまでの時間が短いため、前方の車が巡航速度に達する前に追いついてしまい、減速を余儀なくされてしまうからである。このことは渋滞につながる時間遅れを引き起こす。
加速能力の低い重車両については、これとは逆に後方車との車間距離は長く、前方車との車間距離は短くてよい。そのため、判定部に自車の加速能力を記憶させておき、実際の車間距離との比較に用いる車間距離データは、記憶させておいた自車の加速能力に応じて設定するようにする。
具体的な例として、スポーツカータイプの車には、望ましい後方車間距離データは相対的に短く、望ましい前方車間距離は相対的に長く設定する。バスやトラックのような重量車には、望ましい後方車間距離データは相対的に長く、望ましい前方車間距離は相対的に短く設定する。
本装置を用いることで、これらの望ましい距離と現在の車間距離とを自動的に比較判定し、運転者に警告することができる。

さらに将来において、車を自動制御することができるようになれば、本装置の一部である車間距離測定装置と判定装置により、車間距離を保つように車の速度を自動制御してもよい。

本発明の発する警報により、車の運転者は、減速、または停止時にさえも一定の車間距離を保つように勤めやすくなる。これにより発進時に車間距離を再び確保するために生じる遅延時間を省くことができ、結果として前方の車と同時に発進でき、前方車がやむおえず減速、停車した時間より長い減速、停車を強制されずに走行することができる。つまり交通渋滞が最低限に抑止される。

このとき、車間距離をとる分、ゴール地点から遠くで車を減速、または停止しなければならないが、あたかも前方に車がいないかのように発進できるので、巡航速度が時速40kmであるとすれば巡航速度に達するのに要する時間は10秒弱、巡航速度で走れば車間距離分の距離はほんの一瞬で走行してしまうことができる。

現実にはさまざまな車種が混在してそれぞれの車間距離の最適値はばらばらだが、説明を簡単にするために加速性能が同じ車ばかりの車列について考える。例えば８秒間で巡航速度時速40kmに達する加速をし、その後巡航速度で走行するとする。車間距離は仮に 20m一定とする。停止状態から加速して20mまで走破するのは加速中の5.4秒後である。時速40kmの巡航速度に達してからは、20mを走行するのにかかる時間は、ほんの２秒弱に過ぎない。
仮に100台が車間距離をあけて停止していたとしても、１台あたり 20mの車間距離と100台分の車の長さを加えて 2.6kmの距離を、最後尾の車が走破するのには４分しかかからない。すでに車間距離は開いているので、先頭車と最後尾の車は、同時に発進することができることに注目する。

一方100台が車間距離をとらずに停車している状態で、先頭車から発進し始めると、前の車との車間距離が20m離れるのを待ってから発進すると仮定すれば、その待ち時間は１台行っては次の１台の車間距離が開くのを待つことになるので後の車になるほど累積・倍化し、最後尾の車は加速して20mに至るまでの 5.4秒の99倍である約９分間身動きがとれない状態におかれてしまう。ここから100台分の車の長さ600mを走行するのに約50秒かかるので、合計ほぼ10分かかることになる。４分と比較して約２倍の時間がかかるのである。

渋滞10kmが、単純に６mの車が連なっているとするとその台数は1600台あまりとなる。同様の仮定で計算すると、20mの車間距離をあけた1600台の最後尾が先頭車両の位置までかかる時間は、1600台の最後尾と先頭の距離が41.6kmなので、約１時間である。これは時速40km の巡航速度を保って走行するのとなんら変わりがない。
一方車間距離をとらずに停車している場合、発進までの待ち時間が5.4秒の1600台分で144分。それに加えて10km走行するのに15分かかるので、この仮定では計算上合計約２時間39分かかってしまうことになる。

もっとも厳密には、車間距離が十分開くまで後続車が動き始めないわけではないのでここまで差は開かないが、巡航速度で安心して走るには十分な車間距離をとらないと心配だという心理が働くので、結局動き始めても車間距離が開くまで前の車より遅いのろのろ運転を余儀なくされる。後ろの車は前の車より遅くなり、後ろにいくにつれどんどん減速して何台目か後の車は全く動けなくなるので、定性的議論としては誤っていない。思うように走れない待ち時間があれば、それが時間遅れとなりそれは後続する車に累積していく。
最後尾の車の総走行距離が100kmだとすると、車間距離を保って渋滞せずに巡航速度 40kmで走行した場合総走行時間は２時間半だが、10kmの渋滞に巻き込まれ、間を詰めて停車したと同時に10km先の先頭車が発進した場合、巡航速度で走行した 90kmの走行時間と10kmの渋滞を抜けるまでの時間との合計で５時間弱かかってしまうことになる。

このように、本発明による警報に従えば、車間距離が開くまで待つ遅延時間が累積しないので、先頭車の発進と同時に後続車も発進でき、渋滞の先頭車が減速または停止に至った原因が解消するまでにかかった時間以上には、後続車に遅延は起こらないし累積もしない。間を詰めて停車している渋滞状態にある車列と比較して、直列している車の数が多ければ多いほど、本発明による警報に従えば早く目的地に到着することができる。
もし全車両が適切な車間距離を低速、停止時にも保っていれば、それはまるで前方に車が１台もいないかのように自車が走行できるという効果があるのである。

効果は単に車が目的地に早く到着できるだけではない。渋滞中はいつでも低速で進行できるように、車はエンジンをかけ続けていることが多い。目的地に到着するのが遅れれば遅れるほど、エネルギーは空費され、温暖化ガスが無駄に排出されることになる。
本発明による渋滞抑止補助装置を使用し、運転者が減速、停止時にも本発明装置の警報に従って車間距離をそれ以上狭めないというルールに従うことで、渋滞が抑止され、運転者は目的地に最小限の時間で到着でき、かつ渋滞状態で空費されていたエネルギーの節約と、温室効果ガス排出を抑制することができる。

さらに停車時にさえも適切な車間距離が保たれているため、救急車、消防車、パトロールカーなどの緊急車両は、必要とあればいついかなるときもその車間距離の間を縫って走行することができ、人命救助、迅速な消火、事件の早期解決にも役立つ。
また、停車時にさえも適切な車間距離を保つので、玉突き衝突事故を大きく減らすという効果も期待できる。

図１は本発明の動作説明図である。（実施例１）図２は本発明の装置構成図である。（実施例１）図３は本発明の前方装置のフローチャート図である。（実施例１）図４は本発明の動作説明図である。（実施例２）図５は本発明の装置構成図である。（実施例２）図６は本発明の前方装置のフローチャート図である。（実施例２）図７は本発明の動作説明図である。（実施例３）図８は本発明の前方装置構成図である。（実施例３）図９は本発明の後方装置構成図である。（実施例３）図10は本発明の前方装置のフローチャート図である。（実施例３）図11は本発明の後方装置のフローチャート図である。（実施例３）図12は本発明の動作説明図である。（実施例４）図13は本発明の前方装置構成図である。（実施例４）図14は本発明の後方装置構成図である。（実施例４）図15は本発明の前方装置のフローチャート図である。（実施例４）図16は本発明の後方装置のフローチャート図である。（実施例４）

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の動作説明図である。
車１の前部に設けられた車間距離測定装置３が、車１と前方を走る車２との間の車間距離を測定する。測定装置には、天候状況にも距離測定結果に影響を受けにくいミリ波レーダーなどを使用する。

車１と車２の車間距離が、車１の加速性能に基づき予め設定された一定距離以上離れている(図1.a)。前方の道路状況に異常があるなどして、車２が減速すると、減速していない車１は車２に近づく。予め設定された一定距離に近づいたことを測定装置３が検出したら、判定装置４が後方を走る車１の警報装置５を動作させる(図1.b)。

その結果車１の運転者は、事前に受けた教育に基づき、この警報に従って減速し、かつ車１と車２との距離がこれ以上狭まらないように車間距離を保ちつつ、減速または停車できる。このように減速または停車時にも車間距離を狭めないことが警報によって指示される。車間距離が保たれているので、再発進時に遅延なく走行を開始でき、渋滞状態を回避できる。

警報装置には警報音を加えて警報効果を高めるとよりよい。警報音だけにして警報表示はなくてもよい。

縦列するすべての車が本発明を用いることで、発進時の遅延時間の累積が回避できるので、いわゆる渋滞状態を抑止することができる。

図２は、装置構成図、図３は距離検出から警報開始までのフローチャート図である。

図４は、本発明の第２実施形態の動作説明図である。
車１の前部に設けられた車間距離測定装置３が、車１と前方を走る車２との間の車間距離を測定する。測定装置には、天候状況にも距離測定結果に影響を受けにくいミリ波レーダーなどを使用する。

車１と車２の車間距離が、車１の加速性能に基づき予め設定された一定距離以上離れている(図4.a)。前方の道路状況に異常があるなどして、車２が減速すると、減速していない車１は車２に近づく。予め設定された一定距離に近づいたことを測定装置３が検出したら、判定装置４が車１の警報装置５に第一段階の警報を発信させる(図4.b)。予め設定された一定距離に到達する以前に注意を促すので、車１の運転者は、減速するための時間的余裕を与えられ、危険な急激な運転操作を避けることができる。

その結果、車１の運転者は、事前に受けた教育に基づき、第一段階から動作を開始しているので、第一の実施形態よりスムーズに速度調整ができる。また、減速操作によって第一段階の注意状態に戻すことで、車１が車２との間に保つべき一定距離を再び確保できたことを確認することができる。

このように、減速または停車時にも車間距離を狭めないことが警報によって指示される。車間距離が保たれているので、再発進時に遅延なく走行を開始でき、渋滞状態を回避できる。

警報装置には、第一段階と第二段階とで音量や音色を変えた警報音を加えて警報効果を高めるとよりよい。警報表示の変わりに段階的な警報音の音量や音色の変更だけにしてもよい。

図５は、装置構成図、図６は距離検出から警報開始までのフローチャート図である。

図７は、本発明の第３実施形態の動作説明図である。
車１の前部に設けられた車間距離測定装置３が、車１と前方を走る車２との間の車間距離を測定する。測定装置には、天候状況にも距離測定結果に影響を受けにくいミリ波レーダーなどを使用する。

車１と車２の車間距離が、車１の加速性能に基づき予め設定された一定距離以上離れている(図7.a)。前方の道路状況に異常があるなどして、車２が減速すると、減速していない車１は車２に近づく。予め設定された一定距離に近づいたことを測定装置３が検出したら、判定装置４が後方を走る車１の警報装置５を動作させる(図7.b)。

その結果車１の運転者は、事前に受けた教育に基づき、この警報に従って減速し、かつ車１と車２との距離がこれ以上狭まらないように車間距離を保ちつつ、減速または停車できる。このように、減速または停車時にも車間距離を狭めないことが警報によって指示される。車間距離が保たれているので、再発進時に遅延なく走行を開始でき、渋滞状態を回避できる。

さらに、車１の後部に設けられた車間距離測定装置７が、車１と後方を走る車６との間の車間距離を測定する(図7.c)。以下後方車との車間距離測定、判定、警報と同様で、判定装置８が車１の警報装置９を動作させる(図7.d)。それは車１のブレーキ操作によるブレーキランプ点灯とは区別できる警報表示とし、これを後方の車６に対して行う。

その結果後方の車６の運転者は、事前に受けた教育に基づき、この警報に従って減速し、かつ車１と車２との距離がこれ以上狭まらないように車間距離を保ちつつ、減速または停車できる。このように、減速または停車時にも車間距離を狭めないことが警報によって指示される。車間距離が保たれているので、再発進時に遅延なく走行を開始でき、渋滞状態を回避できる。

図８は、前方装置構成図、図９は後方装置構成図、図10は距離検出から警報開始までの前方装置のフローチャート図、図11は距離検出から警報開始までの後方装置のフローチャート図である。

図12は、本発明の第４実施形態の動作説明図である。
車１の前部に設けられた車間距離測定装置３が、車１と前方を走る車２との間の車間距離を測定する。測定装置には、天候状況にも距離測定結果に影響を受けにくいミリ波レーダーなどを使用する。

車１と車２の車間距離が、車１の加速性能に基づき予め設定された一定距離以上離れている(図12.a)。前方の道路状況に異常があるなどして、車２が減速すると、減速していない車１は車２に近づく。予め設定された一定距離に近づいたことを測定装置３が検出したら、判定装置４が車１の警報装置５に第一段階の警報を発信させる(図12.b)。予め設定された一定距離に到達する以前に注意を促すのは、車１に、減速するための時間的余裕を与え、危険な急激な運転操作を避けるためである。

それでも車２との車間距離がさらに狭まってしまい、予め設定された一定距離以下になったことを測定装置３が検出したら、判定装置４が車１の警報装置５に第二段階の警報を動作させる(図12.c)。

その結果、車１の運転者は、事前に受けた教育に基づき、第一段階から動作を開始しているので、第一の実施形態よりスムーズに速度調整ができる。また、第一段階の注意状態に戻すことで、車１が車２との間に保つべき一定距離を再び確保できたことを確認することができる。

さらに、車１の後部に設けられた車間距離測定装置７が、車１と後方を走る車６との間の車間距離を測定する。以下前方車との車間距離測定、判定、警報と同様で、判定装置８が車１の警報装置９に第一段階の警報を発信させる(図12.d)。それは交通信号に習い、注意の意味を示す黄色の点灯または点滅が望ましい。予め設定された一定距離に到達する以前に注意を促すのは、後続の車６に、減速するための時間を与えるためである。

それでも車６との車間距離がさらに狭まってしまい、予め設定された一定距離以下になったことを測定装置７が検出したら、判定装置８が車１の後部警報装置９に第二段階の警報を動作させる(図12.e)。それも交通信号に習い、赤色の点灯または点滅とするのが望ましい。

その結果、後方の車６の運転者は、事前に受けた教育に基づき、黄色の注意の段階から動作を開始しているので、第一の実施形態よりスムーズに速度調整ができる。また、黄色注意の状態に戻すことで、車２が車１との間に保つべき一定距離を再び確保できたことを確認することができる。

このように、減速または停車時にも車間距離を狭めないことが警報によって指示される。車間距離が保たれているので、車６も再発進時に遅延なく走行を開始できる。

図13は、前方装置構成図、図14は後方装置構成図、図15は距離検出から警報開始までの前方装置のフローチャート図、図16は距離検出から警報開始までの後方装置のフローチャート図である。

渋滞を最小限に抑止するので、陸上交通を効率化するとともに、エネルギー消費を減らし、救急搬送もスムーズに行え、玉突き衝突も減少させることができる。

１本装置を設置する車
２前方を走る車
３前方の車との距離測定装置
４前方の適切な車間距離を記憶した判定装置
５自車警報表示・警報音発生装置
６後方を走る車
７後方の車との距離測定装置
８後方の適切な車間距離を記憶した判定装置
９後方警報表示装置

Claims

前方の車との車間距離を測定できる距離測定装置と、この距離測定装置の測定結果の距離の数値と自車の加速性能に応じて事前に保持している前方の車と自車との間にあるべき一定の車間距離の数値とを比較し、前方の車との距離が一定以上狭まったと判定して警報装置の動作を開始させることができる判定装置と、運転者に対し、警報を発する警報装置とで構成され、低速時及び停車時にもこの警報を発して、低速時及び停車時にも運転者に前方の車と自車との間の車間距離を維持させることを特徴とする交通渋滞抑止補助装置。
前方の車との車間距離を測定できる距離測定装置と、この距離測定装置の測定結果の距離の数値と自車の加速性能に応じて事前に保持している前方の車と自車との間にあるべき一定の車間距離の数値とを比較し、前方の車との距離が一定以上狭まったと判定して警報装置の動作を開始させることができる判定装置と、運転者に対し、車間距離が一定値到達以前にまず注意の警報を表示し、さらに距離が縮まり、一定値を超えたときにより強い警告を意味する警報を発する２段階の警報装置とで構成され、低速時及び停車時にもこの警報を発して、低速時及び停車時にも運転者に前方の車と自車との間の車間距離を維持させることを特徴とする交通渋滞抑止補助装置。
後続車との車間距離を測定できる距離測定装置と、この距離測定装置の測定結果の距離の数値と自車の加速性能に応じて事前に保持している後続車と自車との間にあるべき一定の車間距離の数値とを比較し、後続車との距離が一定以上狭まったと判定して警報装置の動作を開始させることができる判定装置と、後続車の運転者に対し警報を発する警報装置とで構成され、低速時及び停車時にもこの警報を発して、低速時及び停車時にも後続車の運転者に前方の車と自車との間の車間距離を維持させることを特徴とする交通渋滞抑止補助装置。
後続車との車間距離を測定できる距離測定装置と、この距離測定装置の測定結果の距離の数値と自車の加速性能に応じて事前に保持している後続車と自車との間にあるべき一定の車間距離の数値とを比較し、後続車との距離が一定以上狭まったと判定して警報装置の動作を開始させることができる判定装置と、後続車の運転者に対し車間距離の一定値到達以前にまず注意の警報を表示し、さらに距離が縮まり、一定値を超えたときにより強い警告を意味する警報を発する２段階の警報装置とで構成され、低速時及び停車時にもこの警報を発して、低速時及び停車時にも後続車の運転者に前方の車と自車との間の車間距離を維持させることを特徴とする交通渋滞抑止補助装置。