JP7637314B2 - カーブ走行時に車両の走行速度を制限する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる、カーブ走行時に車両の走行速度を制限する方法に関する。

カーブ走行時の推奨速度の最適な位置決定について、文献に多くのアプローチがあるが、それらは現実をあまり反映していないか、または不十分である。複雑なカーブ形状が、たった１つの速度制限だけで考慮されることが多い。その結果、自動および予測速度制御システムは、カーブ走行時に間違ったタイミング（または間違った位置）で速度を調整するということがよくある。

独国特許出願公開第１０２００６００６３６５号明細書は、車両の前後方向の移動を制御するための装置および方法を説明しており、周囲データおよび／または区間データが検知され、ルート上の車両の位置に依存する車両に影響を与える基礎として使用される。ルートの曲率経過と、それに依存する最高速度経過が予め決定され、この最高速度経過は車両の物理的負荷限界に適合させるために修正され、その修正された最高速度経過に基づいて、速度制限が実施される。

独国特許出願公開第１０２００９０２３４８９号明細書は、車両の速度を制御する方法および装置を説明している。デジタルマップデータに基づいて、前方にある道路区間に依存する最高速度経過が算出される。さらに、車両の速度は、速度が最高速度経過の速度より大きくても、指定された制限速度を下回らないように、算出された最高速度経過に応じて制限される。

本発明は、カーブ走行時に車両の走行速度を制限するための改善された方法を提供することを目的とする。

この目的は、本発明に応じて、請求項１に記載の、カーブ走行時に車両の走行速度を制限する方法によって達成される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

カーブの走行時に車両の走行速度を制限する本発明による方法では、特にデジタルマップによって、および／または周囲検知のためのセンサシステムのデータによって、車両の前方にある道路区間の曲率の経過が算出され、この曲率の経過および車両の物理的な負荷限界に依存して、許容カーブ速度の経過が算出され、カーブの走行時に、算出された許容カーブ速度を超えないように車両が制御される。本発明によれば、曲率が指定の曲率限界値よりも大きい道路区間は、曲率経過の評価によってカーブ区間として識別され、この識別されたカーブ区間上で局所的な曲率最大値が識別され、カーブ区間上で複数の局所的な曲率最大値が識別された場合、各局所的な曲率最大値に対して、曲率および許容横方向加速度に依存して許容カーブ速度が算出される。

ここで説明されている発明は、カーブ内の関連する位置に、関連するカーブ速度を設定し、必要に応じて複数の速度制限も設定する。これにより、速度制御システムは、正確かつ確実に機能することができる。

１つの実施形態では、許容横方向加速度が曲率に依存して、特に特性曲線または参照テーブルとして指定される。

１つの実施形態では、識別されたカーブ区間が、複数の隣接するカーブセクションに分割され、隣り合うカーブセクション間の境界は、局所的な曲率最大値によって形成される。

１つの実施形態では、それぞれのカーブセクションの開始時と終了時の許容カーブ速度間の偏差が算出され、算出された偏差が指定の速度閾値を超える場合、それぞれのカーブセクション上で、補間、特に線形補間によって、それぞれのカーブセクションの開始時と終了時の許容カーブ速度に基づいて、少なくとも１つのさらなる許容カーブ速度が算出される。

１つの実施形態では、それぞれのカーブセクションの開始時と終了時の許容カーブ速度の間で算出された偏差が大きいほど、算出されたさらなる許容カーブ速度の数はより大きい数が選択される。

１つの実施形態において、少なくとも１つのさらなる許容カーブ速度に対するそれぞれの位置は、関連する曲率が決定され、２つの曲率値間の線形補間によって追加の速度制限の正確な位置が算出されることによって決定される。

１つの実施形態では、特性曲線または参照テーブルが、速度に依存して許容横方向加速度を算出するために使用される。

１つの実施形態では、追加の速度制限の必要性についての後付け検査が加速プロセスに基づいて実行され、後続の曲率最大値で速度制限に達するために必要な加速度が、指定のまたは指定することができる、調整可能な加速度制限を超える場合、追加の速度制限は省略される（不要とされる）。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。

カーブの概略図である。 カーブセクションに分割されたカーブの概略図である。 カーブ曲率に依存した許容横方向加速度の特性曲線の概略図である。 カーブセクションに分割されたカーブの概略図である。 速度に依存した許容横方向加速度の特性曲線の概略図である。

全ての図において、相互に対応する部分には、同一の参照符号が付されている。

本発明は、カーブＫの走行時に車両の走行速度を制限する方法に関する。

本発明によれば、特にデジタルマップを使って、車両前方の道路区間の曲率経過（変化）が算出される。曲率経過の評価により、曲率κ（カーブ曲率κとも称される）が指定の（所定の）曲率限界値κ_ｌｉｍよりも大きい道路区間は、カーブ区間として識別される。曲率κは、ここでは、曲率の量（大きさ）であると理解される。つまり、曲率の方向を示す任意の符号、すなわち曲率が左または右への曲率であるかどうかを示す符号は考慮されない。識別されたカーブ区間では、局所的な曲率最大値ｋ２、ｋ６、ｋ８、ｋ１２が識別される。各局所的最大値に対して、許容カーブ速度ｖが、曲率κおよび許容横方向加速度に依存して（に応じて、の関数として）算出される。車両は、カーブＫを走行する際、算出された許容カーブ速度ｖを超えないように制御される。

図１は、カーブの概略図である。

カーブＫは、例えばカーブ入口ＫＥとカーブ出口ＫＡを持つ領域ｋ１からｋ１６に分割され、曲率の一方向において、曲率閾値κ_ｌｉｍよりも大きい曲率κを有している。このとき、図１において、カーブ入口ＫＥは、曲率閾値κ_ｌｉｍよりも小さな曲率κを持つカーブＫの手前にある領域ｋ０である。図１において、カーブ出口ＫＡは、曲率閾値κ_ｌｉｍよりも小さな曲率κを持つカーブＫの後にある領域ｋ１４である。

図２は、カーブセクションＫＳ１からＫＳ５に分割されたカーブＫの概略図である。

カーブ入口ＫＥとカーブ出口ＫＡの間では、カーブＫをさらにカーブセクションＫＳ１からＫＳ５に分割することができ、これらのカーブセクションは、それぞれセクション開始とセクション終了を有している。

スタートセクションＫＳ１は、カーブ入口ＫＥ、つまり図２の領域ｋ０で始まり、後続のカーブ曲率最大値、つまり図２の領域ｋ２まで延びている。エンドセクションＫＳ５は、カーブ出口、つまり図２の領域ｋ１４で終わり、最後の曲率最大値、つまり図２の領域ｋ１２で始まる。

１つまたは複数の中間セクションＫＳ２からＫＳ４は、スタートセクションＫＳ１とエンドセクションＫＳ５の間に位置することができる。中間セクションＫＳ２からＫＳ４は、それぞれ曲率最大値、つまり図２の領域ｋ２、ｋ６、ｋ８でそれぞれ始まり、後続の曲率最大値、つまり図２の領域ｋ６、ｋ８、ｋ１２まで延びている。

別の実施形態では、異なる数のカーブセクションＫＳ１からＫＳｎが設けられていてよい。

これにより、複数のカーブセクションＫＳ１からＫＳｎを同じ方向に形成することができる。

１つの実施形態では、カーブ入口ＫＥには速度制限ｖ_ｚｕｌが与えられていない。

第１のカーブセクションＫＳ１（領域ｋ０からｋ２）内の第１の速度制限は、第１の曲率最大値（領域ｋ２）の位置にあってもよく、または追加の速度制限ｖ_ｚｕｌの位置にあってもよい。

カーブセクションＫＳ１からＫＳｎ内には、少なくとも１つの曲率最大値、ただし、最大２つの曲率最大値を含むことができる。

すべての曲率最大値で、速度制限ｖ_ｚｕｌを以下の式に基づいて算出することができる。

許容横方向加速度ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}（κ）は、カーブ曲率κに依存する特性曲線ＫＬ１として使用可能である。

図３は、特性曲線ＫＬ１の概略図である。

特性曲線ＫＬ１内では、その参照ポイント（格子点）間で線形補間を行う必要がある。

例えば、特性曲線ＫＬ１は、次の参照ポイントを有することができる。

曲率最大値での速度制限ｖ_ｚｕｌは、以下のように決定することができる。

考慮中のカーブセクションＫＳ１からＫＳｎが曲率最大値で始まる場合、必要な加速度が、指定のまたは指定することができる、調整可能な制限値を下回る場合（すなわち、後続の最大値の速度制限ｖ_ｚｕｌが量的に先行する最大値に近いところにある場合）は、後続の曲率最大値は省略されるべきである。

以下の場合、後続の最大値の速度制限ｖ_ｚｕｌは省略される。

カーブ出口ＫＡでの速度制限ｖ_ｚｕｌ（法定速度制限ｖ_{ｌｅｇａｌ}の位置）は、以下のように決定される。

考慮中のカーブセクションＫＳ１からＫＳｎがカーブ終点ＫＥで終了している（つまり、曲率κは、指定のまたは指定することができる、調整可能な曲率制限を下回っている）場合、曲率κが現在の速度制限ｖ_ｚｕｌに相当する、カーブ終点ＫＥの前にある位置が算出される。この位置は、所望のカーブ終点ＫＥである。この位置は次のように計算される。

カーブ曲率κと法定速度制限ｖ_{ｌｅｇａｌ}との関係は、特性曲線または参照テーブルに保存することができる。

許容横方向加速度ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}と法定速度制限ｖ_{ｌｅｇａｌ}との関係は、特性曲線または参照テーブルに保存することができる。

カーブ終点ＫＥは、本適用において、例えば特定のビット幅、例えば８ビットで、その数値範囲の最高値、例えば２５５であり、このことはデータが使用できない状態を示すことができる。カーブ終点ＫＥで、初めて法定速度制限ｖ_{ｌｅｇａｌ}で再び走行することができる。

個々のカーブセクションＫＳ１からＫＳｎ内の追加の速度制限は、以下のように計算することができる。

カーブセクションの始点とカーブセクションの終点との間の絶対速度差Δｖが考慮され、速度差パラメータｖ_Ｐ１、ｖ_Ｐ２と比較される。

ケースａ）では、Δｖ＜ｖ_Ｐ１が該当する。この場合、追加の速度制限は設定されない。

ケースｂ）では、Δｖ＞ｖ_Ｐ１が該当する。この場合、Δｖ/２に相当する位置で追加の速度制限が設定される。

ケースｃ）では、Δｖ＞ｖ_Ｐ２が該当する。この場合、Δｖ/３及び２Δｖ/３に相当する位置で２つの追加の速度制限が設定される。

図４は、カーブセクションＫＳ１からＫＳ３に分割されたカーブＫの概略図である。

スタートセクションＫＳ１は、カーブ入口ＫＥ、つまり図４の領域ｋ０で始まり、後続のカーブ曲率最大値、つまり図４の領域ｋ８まで延びている。エンドセクションＫＳ３は、カーブ出口ＫＡ、つまり図４の領域ｋ１４で終わり、最後の曲率最大値、つまり図４の領域ｋ１２で始まる。

中間セクションＫＳ２は、スタートセクションＫＳ１とエンドセクションＫＳ３との間に位置する。中間セクションＫＳ２は、カーブ曲率最大値、つまり図４の領域ｋ８で始まり、後続のカーブ曲率最大値、つまり図４の領域ｋ１２まで延びている。スタートセクションＫＳ１の始点では、１００ｋｍ／ｈの速度制限が設定されている。スタートセクションＫＳ１の終点では、６７ｋｍ／ｈの速度制限が設定されている。スタートセクションＫＳ１の始点とスタートセクションＫＳ１の終点との間の絶対速度差Δｖは、３３ｋｍ／ｈである。図示されている例では、速度差パラメータｖ_Ｐ１，ｖ_Ｐ２が以下のように設定されている。
ｖ_Ｐ２＝３０ｋｍ／ｈ
ｖ_Ｐ１＝２０ｋｍ／ｈ

第１の追加速度制限は、ｖ_ＡＣＳ１＝１００－３３／３＝８９ｋｍ／ｈとなる。第２の追加速度制限は、ｖ_ＡＣＳ２＝１００－２^＊３３／３＝７８ｋｍ／ｈとなる。

さらに、追加の速度制限に対して、関連する位置を決定することができる。このために、追加の速度制限に対して、関連するカーブ曲率を決定することができる。

追加速度制限の正確な位置は、例えば、２つの曲率値間の線形補間によって算出される。速度ｖに依存する（応じて）許容横方向加速度ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}を算出するための特性曲線を、使用することができる。

図５は、特性曲線ＫＬ２の概略図である。

例えば、特性曲線ＫＬ２は、次の参照ポイントを有することができる。

追加の速度制限の必要性について（に関する）後付け検査（フォローアップ検査、遡及検査）を加速プロセスに基づいて行うことができる。追加の速度制限は、例えば、後続の曲率最大値で速度制限ｖ_ｚｕｌに達するために必要な加速度が、指定のまたは指定することができる、調整可能な加速度制限を超える場合（つまり、追加の速度制限が後続の最大値からあまりに大きく異なっており、従って無効である場合）、省略される。

追加の速度制限は、例えば以下の場合に省略される。

加速度の制限ａ_{ｌｉｍｉｔ１}およびａ_{ｌｉｍｉｔ２}は、異なるように、または、同じであるように予め決定されてもよい。

独国特許出願公開第１０２００６００６３６５号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０２３４８９号明細書

Claims (9)

1. カーブ（Ｋ）の走行時に車両の走行速度（ｖ）を制限する方法であって、前記車両の前方にある道路区間の曲率（κ）の経過が算出され、前記曲率（κ）の経過および前記車両の物理的な負荷限界に依存して、許容カーブ速度（ｖ）の経過が算出され、前記カーブ（Ｋ）の走行時に、前記算出された許容カーブ速度（ｖ）を超えないように前記車両が制御される方法において、
   －前記曲率（κ）が指定の曲率限界値（κ_ｌｉｍ）よりも大きい道路区間は、前記曲率（κ）の経過の評価によってカーブ区間として識別され、
   －前記識別されたカーブ区間上で局所的な曲率最大値が識別され、
   －前記カーブ区間上で複数の前記局所的な曲率最大値が識別された場合、各々の前記局所的な曲率最大値に対して、前記曲率（κ）および許容横方向加速度（ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}）に依存して前記許容カーブ速度（ｖ）が算出され、
   －前記識別されたカーブ区間は、少なくとも一端が互いに重複する部分を有するように複数の隣接するカーブセクション（ＫＳ１からＫＳｎ）に分割され、前記重複する部分は、前記局所的な曲率最大値によって形成される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記許容横方向加速度（ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}）は、前記曲率（κ）に依存して指定される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記許容横方向加速度（ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}）は、前記曲率（κ）に依存して、特性曲線（ＫＬ１）または参照テーブルとして指定される
   ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. それぞれの前記カーブセクション（ＫＳ１からＫＳｎ）の開始時と終了時の前記許容カーブ速度（ｖ）間の偏差が算出され、前記算出された偏差が指定の速度閾値を超える場合、前記それぞれのカーブセクション（ＫＳ１からＫＳｎ）上で、補間によって、前記それぞれのカーブセクション（ＫＳ１からＫＳｎ）の開始時と終了時の前記許容カーブ速度（ｖ）に基づいて、少なくとも１つのさらなる許容カーブ速度（ｖ）が算出される
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記補間は、線形補間として実施される
   ことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記それぞれのカーブセクション（ＫＳ１からＫＳｎ）の開始時と終了時の前記許容カーブ速度（ｖ）間の前記算出された偏差が大きいほど、前記算出されたさらなる許容カーブ速度（ｖ）の数がより多く選択される
   ことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つのさらなる許容カーブ速度（ｖ）に対するそれぞれの位置は、前記関連する曲率（κ）が決定され、２つの曲率値間の線形補間によって追加の速度制限の正確な位置が算出されることによって決定される
   ことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
8. 特性曲線（ＫＬ２）または参照テーブルは、前記許容カーブ速度（ｖ）に依存して前記許容横方向加速度（ａ_{ｑｕｅｒｚｕｌ}）を算出するために使用される
   ことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記追加の速度制限の必要性についての後付け検査が加速プロセスに基づいて実行され、前記後付け検査において、前記追加の速度制限から後続の曲率最大値での速度制限に達するために必要な加速度が、所定の加速度の値を超えると判断された場合、前記追加の速度制限は省略される
   ことを特徴とする、請求項７に記載の方法。

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