隊列走行車両群と一般車両との安全な協調行動シミュレーションに関する研究
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19K04140
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18030:Design engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
北 栄輔 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (50234224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉城 龍洋 沖縄工業高等専門学校, メディア情報工学科, 教授 (60413837)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 隊列走行 / 車両追従モデル / シミュレーション / マインドストーム / 最適化 / 合流 / ロボット車両 / 車両隊列走行 / 右折 / 車車間通信 / 歩行者 / 資料追従モデル / LEGOマインドストーム / 交差点 / 追い越し / 安全安心な交通 |
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| Outline of Research at the Start |
隊列走行の研究においては，今後，実際の交通において安全な隊列走行を実現するためには様々なユースケース（交通状況）における隊列走行の制御についての研究が求められている．本研究では，隊列走行車両と一般車両が混在する場合と隊列が他車両を追い越す場合における車両の速度制御モデルについて研究し，数値シミュレーションとLEGOマインドストームによる実験によって妥当性を比較する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
車両隊列走行とは，複数の車両が短い車間距離をおいて連なって走行する方法である．交通容量の増大と，高速走行時の空気抵抗低減による燃費改善が期待できる．本研究室では，これまでに安定して隊列走行を実現する方法について研究している．今後は，具体的なユースケースにおける隊列走行の実現について研究を行う必要がある．
本年度の研究成果は次のようにまとめることができる．
第1は，2つの異なる車両隊列が1つの隊列に合流する場合の各車両の速度制御について検討したことである．速度制御モデルは，直前方車両との速度と車間距離によって，自車両の速度を制御するように定義されている．この速度制御モデルには車両毎に2つのパラメータを有しており，コンピュータシミュレーションによって適切なパラメータを設計した．その場合の設計目的に応じて3種類の目的関数を定義してパラメータを設計した．その結果を比較し，マインドストームを用いた実験と比較・検討した．その成果は，国際会議において査読付き論文として発表している．
第2は，隊列を構成する車両群を構成するロボット車両の行動制御アルゴリズムを進化的計算法で自動生成する手法について，研究を行ったことである．このために用いたアルゴリズムはGrammatical Evolution(文法進化)と呼ばれる方法であって，ロボットの制御コードそのものを自動的に進化させていく．その成果については，2つの査読付き国際会議論文に採録されている．
第３は，オンデマンドバスシステムにおける径路設計に関する研究である．この問題では，貨客混載を行うデマンドバスが倉庫を介して貨物を輸送する場合において，配送ルート最適化に進化的計算を組み合わせた方法を提案している．その成果については，査読付き学術雑誌に採録されている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初は，次のような研究計画を予定していた．隊列走行する車両群に，隊列走行制御されない一般車両が混ざる場合において，車両の速度と行動の制御モデルを設計することである．その結果を基に，LEGOマインドストームによる実験結果をコンピュータシミュレーションと比較し，結果の妥当性を検討する必要がある．しかし，新型コロナウイルスの蔓延に伴って，人との接触を避ける必要があり，実験を実施できなくなった．シミュレーションと実験を比較するためには．実験条件を変更しながら複数の実験を行う必要があるが，それが実施できなくなってしまったことが大きい．さらに，予定していた学会発表が実施できなかったことなどから上記の自己評価とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の研究計画は次のように予定している．
第1は，隊列走行の制御モデルの研究を進めることである．ユースケースとして，隊列走行する車両群に，隊列走行制御されない一般車両が混ざる場合において，右左折交通やサグ区間道路の走行などを検討し，数値シミュレーションを中心に議論を深めることである．
第2は，車両ロボットの制御プログラムの自動生成について検討を進めることである．複雑な制御モデルを生成できるかどうかを調査するために，迷路を抜けるような制御モデルを考える．計算機シミュレーションとLEGOマインドストームEV3による実験結果を比較する．
第3は，これらの成果について，国内講演会（計算工学講演会，日本機械学会計算力学講演会等）や国際会議（The Twelfth International Structural Engineering and Construction Conference, IEEE International Conference on Robotics and Automation Engineering， 2024 Latin American Conference on Structural Engineering and Construction，Fifth European and Mediterranean Structural Engineering and Construction Conference等）で発表を行うことである．
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Report
(4 results)
Research Products
(23 results)
