世界が大きく変わる！新物流時代が見える特許！

自動運転技術を搭載した車は、一部で実用化されていることは、皆さんもよくご存知のことと思います。そして、すでにライドシェア技術の一環として、乗り捨てられた自動運転車両が、所定の返却場所まで自動で戻る技術は2015年に国際特許出願されています（お掃除ロボットが自動で充電ステーションに戻っていくようなイメージです）。

今回紹介する発明は、日本を代表する自動車メーカーであるトヨタ自動車による特許発明です。自動運転技術を応用することによって、カーシェアリング後に乗り捨て可能で、かつ、確実に返却先である駐車場が空いているエリアをユーザーに知らせることを特徴としたものです。これにより、例えば、カーシェアリングのユーザーによって、乗り捨て可能エリア以外へ自動運転車両を乗り捨てられるという事態を防止でき、確実に車両の返却ができることになります。

このような技術が広く実用化すれば、今よりもっとカーシェアリングが手軽となり、利用者が増えるばかりでなく、路上駐車などの迷惑行為が減っていくことが期待できそうです。では、この特許技術について、詳説していきます。

発明の背景

ご存じのように、人間が運転しなくても自動運転で走行する車両（自動車）の開発が進められています。一般公道で自動運転できるようになるには、もう少し時間が必要ですが、自動運転に関する技術開発は、次々と生み出されています。

本発明は、特に自動運転車両をカーシェアリングする場合に利用できる技術です。

従来、自動運転車両管理システムに関する技術として、乗り捨てられた自動運転車両が所定の返却場所まで自動で戻るライドシェア技術が知られています。

しかし、上記のような技術では、例えば返却場所が満車となっている場合に、返却場所の周辺に自動運転車両が乗り捨てられると、自動運転車両が返却場所に駐車できないため、自動運転車両の返車処理が滞ってしまいます。

どんな発明？

発明の目的

上記のような問題点から、自動運転車両に乗ったユーザに対して、乗捨て可能エリアに関する情報を提供でき、乗捨て可能エリアで自動運転車両を乗り捨てられるシステムが要望されています。特に、自動運転車両の走行可能距離に応じた適切な乗捨て可能エリアに関する情報を提供できるシステムが要望されています。

本発明は、このような問題点を解決できる新規な自動運転車両管理システムに関します。

発明の詳細

本発明の自動運転車両管理システムの具体例について、以下に説明します。

図面を参照して、例示的な実施形態について説明します。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略します。

［第１実施形態］

図１は、第１実施形態に係る自動運転車両管理システムの一例を示します。

自動運転車両管理システム１は、自動運転可能な自動運転車両をユーザに提供するためのシステムです。ユーザとは、自動運転車両の提供（配車）を受ける自動運転車両管理システム１の利用者です。

［自動運転車両管理システムの概要］

図１に示されるように、自動運転車両管理システム１は、サーバ３０を備えています。サーバ３０は、例えば、複数箇所に設けられたサーバ又はコンピュータから構成され、ネットワークＮを介して、複数の自動運転車両２Ａ，２Ｂ，…，２Ｘと通信可能に構成されています。ネットワークＮは、無線通信ネットワークです。

【図１】

自動運転車両２Ａ，２Ｂ，…２Ｘは、自動運転車両管理システム１にあらかじめ登録されています。自動運転車両２Ａ，２Ｂ，…２Ｘには、車両を識別するＩＤ（車両識別番号）が割り振られています。自動運転車両２Ａ，２Ｂ，…２Ｘの数は特に限定されません。以下、自動運転車両２Ａ，２Ｂ，…２Ｘの代表として自動運転車両２を挙げて説明を行います。

自動運転車両２は、例えばあらかじめ設定された地点に向かって、自動で車両を走行させる自動運転機能を有し、運転者が運転操作を行わなくても自動で走行します。自動運転車両２は、自動運転機能を実現するための各種センサ、カメラ、動作機構（アクチュエータ）等の構成を備えます。

図２は、複数の自動運転許容エリアの一例を示しています。図２に示されるように、自動運転車両管理システム１では、自動運転車両２は、複数の自動運転許容エリア３で自動運転可能です。例えば図２では、自動運転許容エリア３は、自動運転車両２の自動運転での走行が許容されたあらかじめ設定されたエリアであり、４つの自動運転許容エリア３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを含みます。

自動運転許容エリア３は、自動運転システムが設計どおりに動作する範囲であり、自動運転システムの動作範囲［ＯＤＤ：operation　design　domain］に相当します。なお、自動運転車両２は、自動運転許容エリア３の外では手動運転で走行可能です。

【図２】

駐車ステーション１０は、自動運転車両２の配車および返車の拠点として機能する駐車設備です。複数の駐車ステーション１０と、複数の自動運転許容エリア３とは、それぞれ関連付けられています。

例えば図２では、駐車ステーション１０は、４つの駐車ステーション１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを含み、それぞれの場所で１台又は２台以上の自動運転車両が駐車可能です。

［自動運転車両管理システムのハードウェア構成］

図３は、自動運転車両管理システムの構成要素のハードウェア構成例を示します。

図３に示されるように、例えばサーバ３０（図１の３０）は、プロセッサ３０１、メモリ３０２、ストレージ３０３、通信インターフェース３０４およびユーザインターフェース３０５を備えた一般的なコンピュータです。

【図３】

図３に示されるように、サーバ３０のプロセッサ３０１は、ＣＰＵなどの演算器です。メモリ３０２は、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶媒体です。ストレージ３０３は、ＨＤＤ（ハードディスク）などの記憶媒体です。通信インターフェース３０４は、データ通信を実現する通信機器です。ユーザインターフェース３０５は、液晶やスピーカなどの出力器、および、タッチパネルやマイクなどの入力器です。

プロセッサ３０１は、メモリ３０２、ストレージ３０３、通信インターフェース３０４およびユーザインターフェース３０５を統括し、サーバ３０の機能を実現します。

図３に示されるように、自動運転車両２はＥＣＵ［Electronic　Control　Unit］２０を備えます。ＥＣＵ２０は、上述したサーバ３０と同様に、プロセッサ２０１、メモリ２０２、ストレージ２０３、通信インターフェース２０４およびユーザインターフェース２０５を備えます。自動運転車両２は、ＧＰＳ受信機を備える場合があります。

図３に示されるように、駐車ステーション１０は、駐車ステーション１０における予約システムを運用するための処理装置（例えばコンピュータ）を備えています。駐車ステーション１０の処理装置は、上述したサーバ３０およびＥＣＵ２０と同様に、プロセッサ１０１、メモリ１０２、ストレージ１０３、通信インターフェース１０４およびユーザインターフェース１０５を備えます。

［自動運転車両管理システムの機能的構成］

図４は、自動運転車両管理システムの機能の一例を示すブロック図です。図４は、システムの機能を概念的に示しています。

図４に示されるように、駐車ステーション１０は、設備通信部１１および駐車台数取得部１２を備えます。
図４に示されるように、自動運転車両２のＥＣＵ２０は、表示制御部（情報提供部）２１、受付部２２、位置認識部２３、車両通信部２４、および自動運転部２５を備えます。
図４に示されるように、サーバ３０は、サーバ通信部３１、空き状況取得部３２、乗捨て可能エリア特定部３３、返車制御部３４、地図ＤＢ３５、および登録車両ＤＢ３６を備えます。

これらの詳細については、後に詳しく説明します。

ここで、自動運転車両２のユーザからの返車要求に基づいて、サーバ３０によって自動運転車両２の返車を管理するしくみについて説明します。特に「乗捨て可能エリア特定部３３」のはたらきについて詳しく説明します。また、「表示制御部２１」で表示される表示例についても説明します。

【図４】

図５は、乗捨て可能エリアにおける現在駐車台数や空き台数などの例を示します。

図５の例では、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、駐車ステーション１０がサーバ３０からの現在駐車台数の問い合わせを受信したときの駐車ステーション１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄについての情報にそれぞれ対応しています。

【図５】

図２および図５に示されるように、乗捨て可能エリア特定部３３は、乗捨て可能エリアを特定するために、例えば、空き台数と走行可能距離情報とに基づいて、返車地点５に乗り捨てられた自動運転車両２が駐車ステーション１０に到達可能か否かを判定します。返車地点５は、ユーザが自動運転車両２の利用を終えて、自動運転車両２が駐車ステーション１０に返却可能となる自動運転許容エリア３内の地点です。

【図２】

図２に示す駐車ステーション１０Ａの場合、図５のＰ１で示すように、上限数が１０台であり、現在駐車台数が４台であり、予約台数が２台であることから、空き台数は、４台です。よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、駐車ステーション１０Ａにある自動運転許容エリア３Ａを、乗捨て可能エリアの候補として特定します。また、自動運転車両２は、自動運転許容エリア３Ａの全域に相当する領域４Ａにおけるどの地点からも駐車ステーション１０Ａに到達可能です。

よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、領域４Ａを乗捨て可能エリアとして特定します。

図２に示す駐車ステーション１０Ｂの場合、自動運転車両２は、自動運転許容エリア３Ｂの全域に相当する領域４Ｂにおけるどの地点からも駐車ステーション１０Ｂに到達可能です。しかし、駐車ステーション１０Ｂでは、図５のＰ２で示すように、空き台数が０台です。よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、領域４Ｂを乗捨て可能エリアの候補として特定しません。

図２に示す駐車ステーション１０Ｃの場合、図５のＰ３で示すように、空き台数が５台です。よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、自動運転許容エリア３Ｃを乗捨て可能エリアの候補として特定します。しかし、自動運転車両２は、自動運転許容エリア３Ｃのうち、自動運転車両２が到達可能な地点の集合に相当する領域３ＣＸ内の地点（図２をご参照）からは、駐車ステーション１０Ｃに到達することができません。

よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、領域３ＣＸを乗捨て可能エリアとして特定しません。具体的な一例として、図２の二点鎖線ＬＥＸよりも自動運転車両２側の領域３ＣＸを図示します。

図２に示す駐車ステーション１０Ｄの場合、空き台数が５台です。よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、駐車ステーション１０Ｄにある自動運転許容エリア３Ｄを乗捨て可能エリアの候補として特定します。また、自動運転車両２は、自動運転許容エリア３Ｄのうち自動運転車両２が到達可能な地点の集合に相当する領域４Ｄ内の地点から、駐車ステーション１０Ｄに到達できます。よって、乗捨て可能エリア特定部３３は、領域４Ｄを乗捨て可能エリアとして特定します。

そして、乗捨て可能エリア特定部３３は、特定した乗捨て可能エリアに関する情報をユーザに提供します。乗捨て可能エリア特定部３３は、サーバ通信部３１を介して、乗捨て可能エリアに関する情報を自動運転車両２に送信します。

乗捨て可能エリア特定部３３は、例えば、地図上に乗捨て可能エリアを表示した画像を表示制御部２１に表示させることで、乗捨て可能エリアに関する情報をユーザに提供します。

図６は、乗捨て可能エリアの表示例を示します。図６に示されるように、表示制御部２１は、例えば、自動運転許容エリア３Ａ、３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを図５と同様の位置関係で示しつつ、領域４Ａ，４Ｄ（図６中ハッチングを付した部分）を乗捨て可能エリアとして示すような画像を表示器２１ａに表示させます。

【図６】

図２および図５の例において、乗捨て可能エリア特定部３３は、例えば、特定した複数の乗捨て可能エリア（領域４Ａ，４Ｄ）のうち、空き台数が多い方（領域４Ｄ）を強調させた画像を表示制御部２１に表示可能です。

または、乗捨て可能エリア特定部３３は、例えば、特定した複数の乗捨て可能エリア（領域４Ａ，４Ｄ）のうち、自動運転車両２からの距離が近い方（領域４Ａ）を強調させた画像を表示制御部２１に表示可能です。

なお、乗捨て可能エリアは、法的に自動運転車両２の駐車又は停車が禁止されていないエリア（例えば駐車場）です。乗捨て可能エリアは、例えば、駐車場内に設けられた自動運転車両２の駐停車用の駐車枠、コンビニエンスストア等の店舗の駐車場、または、自動車専用道路に設けられたパーキングエリア等の駐車場などです。

ここで、図４に戻って詳しく説明します。

【図４】

［駐車ステーション１０］

図４に示されるように、駐車ステーション１０における設備通信部１１は、サーバ３０と駐車ステーション１０との通信を管理します。設備通信部１１は、ネットワークＮを介して、サーバ３０からの現在駐車台数の問い合わせを受信し、また、現在駐車台数をサーバ３０へ送信します。

駐車ステーション１０における駐車台数取得部１２は、サーバ３０からの現在駐車台数の問い合わせが設備通信部１１で受信された場合、駐車ステーション１０の現在駐車台数を取得します。現在駐車台数とは、返車要求（後述）があったときの駐車ステーション１０の収容台数です。

駐車台数取得部１２は、例えば、駐車ステーション１０における予約システムの予約リストに基づいて、現在駐車台数を取得できます。駐車台数取得部１２は、駐車ステーション１０に設けられたカメラの撮像画像の画像解析結果に基づいて、現在駐車台数を取得できます。

なお、駐車台数取得部１２は、駐車ステーション１０に駐車している自動運転車両２から送信されたそれぞれの車両位置の情報に基づいて、現在駐車台数を取得することもできます。

［自動運転車両２のＥＣＵ２０］

図４に示されるように、自動運転車両２のＥＣＵ２０は、表示制御部（情報提供部）２１、受付部２２、位置認識部２３、車両通信部２４、および自動運転部２５を備えます。

表示制御部２１は、自動運転車両２の表示器２１ａ（図６参照）の画面に各種表示を行います。表示器２１ａとしては、例えば自動運転車両２に設けられたカーナビゲーション装置のタッチパネルディスプレイ等を用いることができます。

表示制御部２１は、ユーザが返車要求を行うための表示、乗捨て可能エリア（後述）に関する情報をユーザに提供するための表示、および、ユーザが乗捨て予約申込み（後述）をするための表示などを行います。

受付部２２は、自動運転車両２に乗車中のユーザによる操作を受け付けます。受付部２２としては、例えば自動運転車両２に設けられたカーナビゲーション装置のタッチパネルディスプレイ、ボタン等を用いることができます。受付部２２は、入力部へのユーザによるタッチ入力を受け付けることでユーザの操作を認識します。ユーザの操作には、例えば、ユーザが返車要求を行うための操作、ユーザが乗捨て可能エリアを選択するための操作、または、ユーザが乗捨て予約申込みをするための操作が含まれます。

位置認識部２３は、車載のＧＰＳ受信部の位置情報および地図情報に基づいて、自動運転車両２の地図上の位置を取得します。

車両通信部２４は、自動運転車両２の通信を管理します。車両通信部２４は、ネットワークＮと接続することで自動運転車両２とサーバ３０との通信を行います。車両通信部２４は、ネットワークＮを介して、ユーザの操作および自動運転車両２の車両位置に関する情報をサーバ３０へ送信し、また、乗捨て可能エリアに関する情報をサーバ３０から受信します。

自動運転部２５は、自動運転車両２の自動運転を実行します。自動運転部２５は、自動運転車両２のエンジン、ブレーキ、および操舵などを制御することで自動運転を行います。なお、自動運転部２５は、例えば、ユーザによって自動運転許容エリア３外の地点が設定された場合、自動運転を実行しないように構成されています。

自動運転部２５は、自動運転車両２の走行可能距離情報を生成します。自動運転部２５は、自動運転車両２が走行するためのエネルギーの残量（例えば蓄電量、燃料残量等）に基づいて、一般的な方法によって走行可能距離を算出できます。

［サーバ３０］

サーバ３０は、上述しましたように、例えばユーザからの返車要求に基づいて、このユーザの自動運転車両２の返車を管理します。

サーバ３０のサーバ通信部３１は、自動運転車両２と駐車ステーション１０とサーバ３０との通信を管理し、ネットワークＮを介して、ユーザからの返車要求を受信します。返車要求とは、自動運転車両２を乗り捨てて返却するためのユーザによる要求です。返車要求が可能なタイミングは、例えば、自動運転車両２がユーザへ提供される前、または、自動運転車両２の提供を受けたユーザが自動運転車両２に乗車している最中です。

サーバ３０の空き状況取得部３２は、ユーザからの返車要求がサーバ通信部３１で受信された場合に、複数の駐車ステーション１０の空き状況を取得します。

空き状況取得部３２は、例えば、駐車ステーション１０の収容可能な上限数と、返車要求があったときの現在駐車台数とに基づいて、空き台数を算出できます。空き状況取得部３２は、サーバ通信部３１を介して、駐車ステーション１０から受信した現在駐車台数を用いて、駐車ステーション１０の空き状況を算出します。

空き状況取得部３２は、上述の上限数および現在駐車台数に加えて、例えば、返車要求があったときの駐車ステーション１０の予約台数に基づいて、空き台数を算出します。予約台数は、返車要求があったときに駐車ステーション１０には収容されていないが、その後駐車ステーション１０に収容される予定となっている自動運転車両２の台数です。

サーバ３０の乗捨て可能エリア特定部３３は、上述した通り、空き状況と自動運転許容エリア３とに基づいて乗捨て可能エリアを特定します。乗捨て可能エリアは、例えば、複数の自動運転許容エリア３のなかから特定されます。乗捨て可能エリア特定部３３は、例えば、空き台数が１台以上である空き状況の駐車ステーション１０を候補として挙げます。そして、この駐車ステーション１０にある自動運転許容エリア３を乗捨て可能エリアの候補として特定します（図２をご参照）。

サーバ３０の返車制御部３４は、乗り捨てられた自動運転車両２の返車（返却）を制御します。返車制御部３４は、例えば、ユーザからの乗捨て予約申込みを受け付けます。

乗捨て予約申込みには、返車地点５の予定となる返車予定地点の情報が含まれます。返車予定地点とは、例えば、ユーザが自動運転車両２の利用を終えた地点又は終える予定である地点です。返車予定地点は、提供された乗捨て可能エリアに関する情報を参考にしてユーザが選択した地点です。

具体的な例では、返車予定地点は、乗車中のユーザが自動運転の目的地として設定する地点です。返車予定地点は、ユーザが自動運転車両２を停車させて自動運転を終了させる操作を行った地点、または、ユーザが自動運転車両２を停車させて自動運転車両２から降車した地点などです。

返車制御部３４は、乗捨て予約申込みに返車予定地点の情報が含まれている場合、返車予定地点を返車地点５として認識し、例えば自動運転部２５に乗り捨て後の自動運転を実行させます。

なお、ユーザは、必ずしも乗捨て予約申込みをする必要はありません。すなわち、ユーザは、提供を受けた情報を参考にして、乗捨て予約申込みをすることなく、乗捨て可能エリア内で自動運転車両２を乗り捨てることが可能です。この場合、自動運転車両２は、例えば、ユーザが乗捨て可能エリア内で自動運転車両２を乗り捨てた旨の情報と、乗り捨てられた地点の車両位置の情報とを、車両通信部２４およびネットワークＮを介してサーバ３０に送信します。返車制御部３４は、乗り捨てた旨の情報がサーバ通信部３１で受信された場合、乗り捨てられた地点を返車地点５として認識します。

返車制御部３４は、ユーザからの乗捨て予約申込みを受信した場合、又はユーザが自動運転車両２を乗り捨てた旨の情報がサーバ通信部３１で受信された場合、駐車ステーション１０の予約リストを更新します。返車制御部３４は、自動運転車両２の返車処理として、返車地点５で乗り捨てられた自動運転車両２を、自動運転によって、特定の駐車ステーション１０まで移動させます。

サーバ３０の地図ＤＢ３５は、地図情報を記憶したデータベースです。地図情報は、道路、道路構造物、建物等の位置情報を記憶したデータです。地図情報には、自動運転許容エリア３の地図上の位置および範囲に関する情報、各駐車ステーション１０の位置情報、および、各駐車ステーション１０の上述の上限数に関する情報が含まれます。

サーバ３０の登録車両ＤＢ３６は、例えば、各自動運転車両２のＩＤと、各自動運転車両２の車両位置の情報と、各自動運転車両２の走行計画とを関連付けて記憶します。

［変形例］

以上、本発明の実施形態について説明しましたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではありません。本発明は、上述した実施形態だけでなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施できます。

例えば、サーバ３０は、少なくとも機能的構成の１つがクラウドサーバ上に設けられている場合があります。

例えば、サーバ３０又は自動運転車両２は、走行可能距離情報を無視して乗捨て可能エリアを特定することもできます。この場合、サーバ３０又は自動運転車両２は、空き台数が１台以上であれば、どの自動運転許容エリア３（図５の例では、自動運転許容エリア３Ａ，３Ｃ，３Ｄ）であっても乗捨て可能エリアとして特定します。

また、ユーザは、自動運転車両の受付部２２に代えて、例えば、パーソナルコンピュータ、若しくは、タブレット又はスマートフォンなどの携帯通信端末等を利用して、返車要求および乗捨て予約申込みの入力操作をすることができます。この場合、車両位置の情報として、携帯通信端末の位置情報が用いられます。

上述した実施形態では、情報提供部の一例として表示制御部２１を例示しましたが、ユーザに乗捨て可能エリアに関する情報の提供が可能であればよく、例えば、音、音声、その他の報知手段による情報の提供があり得ます。

上述した実施形態では、自動運転車両２の提供を受けて実際に乗車したユーザが返車要求する場合について説明しました。一方、自動運転車両２の提供を受ける前のユーザが、パーソナルコンピュータ、若しくは、タブレット又はスマートフォンなどの携帯通信端末等を利用して、返車要求および乗捨て予約申込みの入力操作をすることも可能です。この場合、例えば、表示制御部２１に代えて、パーソナルコンピュータ、若しくは、タブレット又はスマートフォンなどの携帯通信端末等の表示画面に、乗捨て可能エリアに関する情報を表示させます。

図２の例では、複数の自動運転許容エリア３が互いに独立していましたが、複数の自動運転許容エリア３が重複している場合もあります。この場合、乗捨て可能エリア特定部３３は、例えば、複数の自動運転許容エリア３の重複領域を乗捨て可能エリアとして特定します。

乗捨て可能エリア特定部３３は、例えば、乗捨て予約申込みに含まれる返車予定地点が重複領域内となっている場合、返車予定地点からの距離が近い方の駐車ステーション１０にある自動運転許容エリア３を乗捨て可能エリアとして特定します。

ここがポイント！

上記の通り、本発明は、例えば、自動運転車両に乗ったユーザに対して、乗捨て可能エリアに関する情報を提供でき、乗捨て可能エリアで自動運転車両を乗り捨てられる自動運転車両管理システムを提供します。

本出願で特許となった本発明のポイントを解説しますと、特に、自動運転車両の走行可能距離に応じた適切な乗捨て可能エリアに関する情報を提供できる点に特徴があります。

本発明を要約しますと、本発明の自動運転車両管理システムは、複数の自動運転許容エリアで自動運転できる自動運転車両を、ユーザに提供するための自動運転車両管理システムです。

複数の自動運転許容エリアは、それぞれ駐車ステーションを有します。

自動運転車両管理システムは、駐車ステーションの空き状況を取得する空き状況取得部を備えます。また、自動運転車両管理システムは、空き状況取得部で取得した空き状況と、自動運転許容エリアとに基づいて、自動運転車両の乗り捨てが可能な乗捨て可能エリアを特定する乗捨て可能エリア特定部を備えます。

また、自動運転車両管理システムは、乗捨て可能エリア特定部によって特定された乗捨て可能エリアに関する情報をユーザに提供する情報提供部を備えます。

好ましくは、本発明の自動運転車両管理システムは、自動運転車両の車両位置を認識する位置認識部をさらに備えます。

上述した乗捨て可能エリア特定部は、走行中の自動運転車両の走行可能距離情報をさらに取得します。そして、取得した走行可能距離情報、上記の車両位置、空き状況、および、自動運転許容エリアに基づいて、乗捨て可能エリアを特定するように構成されています。

未来予想

本特許は、世界を代表するトヨタ自動車から出願されたものです。ご存じのようにハイブリッド車を開発および販売してきた実績のある会社です。今後は、二酸化炭素を排出しない自動車（電気自動車や水素ガスエンジン車など）の開発に注力すると予想されますが、一方で、自動車の自動運転システムの開発にも注力すると考えられます。

本特許の発明は、自動運転の自動車をより便利に利用するために考え出されたアイデアであると思われます。自動運転のシステム開発分野にも積極的に進出して、自動車に関わるあらゆる新規分野に挑戦しようという意図があるようです。

特許の概要

SDGｓをはじめとする世界的な環境意識の高まりによって、ガソリンを使わず、環境負荷の少ない鉄道は、物流分野でもその価値が再確認されています。近年では、大量輸送のための貨物列車を自動的、または遠隔的に制御して運用する動きがみられます。このような列車の運用は、鉱石などのバルク商品の運搬や、空港ターミナル間の専用軌道での客車の走行などに応用されます。

ここで、従来の鉄道の構造的な問題として、運搬物の重量が重くなればなるほど、カーブを回る際の脱線のリスクは高くなることは誰しもが理解できることと思います。

今回紹介する発明は、資源国として有名なオーストラリアの、バルク・オーア・シャトル・システム社による特許です。

バルク商品のような、全体として非常に重量のある貨物を運搬するための鉄道について、従来の車両よりもさらに積載量を増やすにはどうしたらよいか、一つの解決策を提示します。そして、その場合に生じる脱線のリスクをどのようにして低減するか、その解決策をも提示するというものです。

安全に大量の商品を運搬するにはどうしたらよいのか、その解決手段について、具体的にどのような方法が考えられるのか、詳説していきます。

発明の背景

遮断機の下りた踏切で列車の通過を待っていると、時々貨物列車がやってきます。これでもかというくらいにコンテナが乗っているもの、乗っていないもの含めて幾両もの車両が、目の前を通過していきますね。

鉄道貨物は大量の物資を長距離運ぶのに適しています。日本のコンテナ貨物列車は、機関車を除いて最長が26両編成で、5tコンテナであれば、1両につき5個積めるので26両編成ならば、最大650tの貨物を運ぶことができるのだそうです。これは、10tトラックに置き換えると65台分になる計算です。

輸送コストはトラックに比べて鉄道貨物のほうがかかります。しかし、鉄道貨物はトラック65台を動かすのに65人のドライバが必要のところ、鉄道なら1人ですみます。

小口輸送に適していないなどのデメリットがありますが、人件費、燃料費で鉄道輸送にメリットがあり、ドライバーの負担や環境負荷を抑えることができます。

私たちが日頃よく目にするのは、コンテナを積んだ貨物列車がほとんどです。あまり目にすることはありませんが、貨物列車は、鉱石や液体、粉体など（バルク材と言われています）も運んでいます。

バルク材は形状が一定ではないので列車の重量バランスが不安定になります。鉱石などは重量も増しますね。ご存じのように鉄道はレールの上を走行します。

列車の車両は1両ごとに車輪があり、他の車両との連結部分が備えられています。車輪は重量を受けるために、左右の車輪が車軸と固定されており、走行の際は左右同時に回転しています。ですので、レールがカーブしているときは、脱線せずに走り抜けるため、車輪をテーパー状にしたり、つばをつけたり工夫を重ねています。

また、たくさんの物を運ぶために、たくさんの車両（最大で２６両）を連結して走行します。一方、鉱石などのバルク材の貨物列車は1両ごとにバケット状の車体で運びます。

日本の鉄道では、カーブの大きさやトンネルの大きさにより、最長19.5m、最大幅2.8mと国土交通省の省令で示されているので、なるべくたくさんのバルク材を輸送するには、一両当たりこのサイズ目いっぱいの車両を用意する必要があります。

しかし、たくさん積めば重くなるので、速度を上げられない、脱線するかもしれないなどのリスクが高くなります。

重たいゆえにちょっとした坂を登れないなんてことも起こります。

こんな問題を何とかし、さらにコストをかけず大量のもの輸送することがを求められています。

どんな発明？

発明の目的

この発明は、物を輸送する鉄道において、なるべくたくさんのバルク材を運ぶための車両を考えることと、この車両に合わせた荷下ろし設備も考えること。

そして、大重量となった時の脱線のリスクを下げること、もっとたくさんの輸送を実現できないかを考えることを目的にしています。

発明の詳細

この発明の詳細を図で説明します。

図1はこの発明の全体の概略図で、図2はその分解図です。１２ａ、１２ｂ、１２ｃがＵ形の載荷ボディーで貨車の車両に相当します。

載荷ボディ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの繋ぎ部にはトラック５８が結合システム１４を介して結合されています。トラック５８は、車軸１６にレール車輪１８が取り付けられています。

連結された載荷ボディ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの上にバラク材を積み込みできるフレキシブルライナー２０（間仕切りがなく、３車両分余白なく積める）が乗せられます。

フレキシブルライナー２０は、載荷ボディ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの繋ぎ目の箇所が伸縮できるようになっているので、レールの曲がりにも追従して走行できます。

【図１】

【図２】

図３、図４、図５はトラック５８の斜視図、平面図、側面図です。

矩形フレーム６０は、トラック５８の主要構造部材です。その下にレール車輪１８が車軸１６に取り付けられています。レール車輪１８と車軸１６は左右に分割されていて、差動装置（図示なし）を間に挟んで連結されます。差動装置は、自動車のデェファレンシャルギヤのような働きをし、カーブのとき外側が内側より早く回転します。

載荷ボディはブッシュアセンブリ７６に連結します。ブッシュアセンブリ７６での連結により３つの回転動作の自由度（ピッチ、ヨー、回転）を与えられます。しかし、列車の車両に見られる進行方向のガタはありません。しかもこの３つの回転動作の自由度を制御装置（後述する）によって制限することができます。

この制御によって、より速い加速および減速を与えつつ、ブレーキをかけて直線またはカーブを走行する際の脱線のリスクを最小化することができます。

【図３】

【図４】

【図５】

図６は、図１で示した概略図の両端に連結される動力鉄道車両１０２です。この車両には駆動装置（エンジンやモータ）が装備されていて、駆動装置に関する機器（たとえばエンジンならば燃料タンク、モータならバッテリーや受電装置）や機能性を高める機器（制御機器やＧＰＳなど）が仕様によって装備されます。

制御装置は各車両に備えられたセンサーなどから、ブッシュアセンブリ７６での連結での自由度（ピッチ、ヨー、回転）を制御します。またＧＰＳなどを利用すれば自動運転が実現できますし、図７に示すような重連走行も可能となります。

【図６】

【図７】

図８は、図１で示した車両で運んだバルク材を荷下ろしする設備の概略図です。

荷下ろし位置に移動した車両は、昇降トラック３０２によって上にひきあげられます。荷下ろし位置まで上昇すると枢着フック３１０で載荷ボディにひっかけ、ガントリー３０６に沿って移動することでフレキシブルランナーごと載荷ボディをひっくり返しホッパー３０４にバルク材を荷下ろしします。

【図８】

ここがポイント！

大量のバルク材を輸送できるように、Ｕ字型の載荷ボディを複数両連結し、連結部分にトラック（車輪部分）を配します。載荷ボディにはバルク材を積載する間仕切りのないフレキシブルライナーを載せます。フレキシブルライナーは載荷ボディの連結部分でカーブに合わせ伸縮するようになっています。

載荷ボディとトラックの連結は、３つの回転動作の自由度（ピッチ、ヨー、回転）が与えられ、その量を加減できる方式です。

車輪は、左右の車輪が一体に連結されている一般の鉄道と異なり、差動装置を介して車輪が左右別々に回ることができるようになっています。これにより走行速度を落とさないように安全にカーブを曲がることができ、脱線のリスクを減らすことができます。

車両を走行させる動力車両を車列の前後に配置し、動力以外に制御装置やＧＰＳなどを装備することで、自動運転や複数列車の重連走行ができるようになります。

さらに専用の荷下ろし装置によって、バルク材を一気に荷下ろしすることができます。

未来予想

インターネットで特許権者「バルク　オーア　シャトル　システム」で検索しましたがホームページは見当たりませんでした。名前からすると鉱石を輸送する貨物列車に関係する会社のようです。残念ながらこの発明を利用した貨車は見つかりません。

この発明で提案されていることが実現できると、今まで貨車ごとに積んでいたバルク材を、複数車両にわたって設けられた一つの入れ物に積み込むことで、連結部の空間の無駄がなく大量に積み込むことができます。脱線のリスクが下がってスピードも上げられるのであれば客車にも応用がきくかもしれません。

さらに自動運転は、新交通システムではすでに実用化されていますが、通常路線でも試験運転の予定がされているようです。客車の自動運転はプラットホームでの停車・発車や乗客の乗り降りなど難しい制御が必要でしょうが、貨車については比較的ハードルが低いかもしれません。

また、重連運転などは、トラック輸送で実証実験が行われています。ひとりのドライバーが運転する先頭トラックを追うように２台のトラックが無人で追従する輸送方法で、ドライバーひとりで３台分の荷物を運ぶことができて人件費の削減に貢献できます。トラックは一般道路を走行するので車線変更などの対応は難しそうです。一方、鉄道は線路の上を走行するので、そのあたりはやはりハードルが低いように思います。

遮断機の下りた踏切で列車の通過を待っていると、「ピーー」と警笛を鳴らしながら、重連で自動走行する貨車を見る日が来るかもしれません。

特許の概要

我々の生活にとって、トラック輸送による物流は、欠かせないものです。ネット通販は言うまでもなく、生鮮食品であっても、毎日スーパーに新鮮な野菜が並ぶのは、日夜トラック輸送を行っていただいている運送業者の方々の活躍あってこそです。

このようなトラックによる商品の陸上輸送は、主として人間の運転手によって運転されるトラックの動作に基づいて、人間の運転手の関与と関連付けられる形で構造化され、管理されています。

一方、近年実用化されつつある自律自動運転貨物トラック等の車両を使用するトラック配達サービスにおいては、人間の運転手によって運転される輸送サービスでは発生しないような、新しい諸問題の発生が予測されます。

今回紹介する発明は、中国系スタートアップ企業である、米国のTuSimple社による、自律自動運転トラックを動作させるための統合システムに関するものです。

TuSimple社は、2021年12月に、米アリゾナ州のツーソンとフェニックスを結ぶ高速道路で、ドライバーが乗車せずに、かつ、人による遠隔介入も行わずに、完全な無人走行を成功させています。このような技術を社会実装するための特許発明について、詳説していきます。

発明の背景

トラックによる商品の陸上輸送は、遠隔地同士の商取引にとって必要不可欠な存在です。

とくに現在はネットショッピングの普及に伴い、商品輸送の機会が多くなり、その需要はますます大きくなってきています。

最初から最後まで一気通貫で担うこともあれば、鉄道による陸上輸送、航空機による航空輸送、船による水上輸送と組み合わせて、遠距離の輸送を完結させる役割を担うこともあります。

このように現代の商取引に欠かせないトラック輸送ですが、従来のように人間が運転するトラックのみに頼った方法では、主に以下3つの問題点が指摘されています。

1つ目は、技術面での問題です。
ある拠点からある拠点への輸送が安全かつ定時性をもって遂行されるかは、各ドライバーの運転技術に依存しています。疲労の蓄積により、トラックが事故を起こすなどの例も、少なくありません。

2つ目は、フリート管理上の問題です。
フリート管理とは、社用車両の運転状況や履歴などを追跡し、効率的な運用を可能にするための管理を指します。安全運転の推進やコンプライアンスの遵守などにも効果がある一方で、管理コストが増えたり、運転手に心理的負担を与える恐れがあったりするなど、デメリットも考えられます。

3つ目は、顧客サービスにおける問題です。
人間が運転する以上、各顧客にとって最適なタイミングでの配送を常に実現するのは困難です。たとえば時間帯やルートを指定して配送してもらうことは難しいといえます。

どんな発明？

発明の目的

本発明の目的は、先述した「トラック輸送の課題」、つまり、トラック輸送における技術的な問題やフリート管理上の問題、そして顧客サービスに関する問題を解決することです。

そして、これらの問題が解決されると、自動運転トラックによる効率的な陸上輸送が実現します。

本発明が提唱する「トラック配達サービス」は、人間が運転する際のトラック輸送サービスの特性に基づいて構造化され、管理されます。

ただし、完全に人間の運転手によって運行されるのではなく、自律自動運転トラックの特性や、配送ハブ施設を有するインフラストラクチャのシステムに基づいて管理されます。

この「配送ハブ施設」は、倉庫およびサービスセンターとしての役割を果たします。

他のフリートサービスおよび商品の輸送モードを、自動運転トラックによる輸送サービスと統合します。

また、自動運転トラックおよび配送ハブ施設を使用し、選択された地理的領域内で配達サービスを提供します。

さらに、配達用の自動運転トラックを割り当てる前に、自動運転トラック内の車載コンピュータで、安全性などの検査手続きをおこないます。

発明の詳細

本発明では、以下の3つの特徴をもつ通信ネットワークまたはリンクに結合されたコンピュータサーバのコンピュータシステムを提供します。

• 相互に通信して、自動運転トラックの車載コンピュータに高解像度地図情報およびナビゲーションデータを送ったり、商品ステータスをメンテナンス・監視・追跡したりする
• 車載コンピュータと通信して、自動運転トラックのステータスおよび動作を監視・追跡・管理することで、適切な配送ハブ施設で点検・修理できるようにする
• 顧客インターフェースを通じて、配達サービスの注文・追跡・支払や、商品の在庫ステータスを確認できる

このシステムの特徴について、図を交えながら、詳しく見ていきましょう。

図１Ａは、TuSimple Connectの概念図を示しています。

TuSimple Connectとは、中国のスタートアップ企業であるTuSimple社が開発した、配送ハブ施設のネットワークおよびソフトウェアシステムのことです。

TuSimple Connectには、自律自動運転トラックの監視・追跡・管理をおこなったり、顧客および運送業者とのインターフェースに接続したり、自律自動運転配達サービス運営のための内部物流および運送業者の管理をおこなったりする機能があります。

配送ハブ施設Aと配送ハブ施設Bをつなぐルートの選定には、「ソース場所C-D1」と「標的場所C-D2」の情報が用いられます。

この「ソース場所C-D1」「ソース場所C-D2」は、いずれも人間の運転手が運転したルート上に存在する任意の地点です。

つまり、実際に人間の運転手が運転したルートの情報をもとに、より効率的で安全なルートを算出し、自律自動運転用のルートとして選んでいるということになります。

【図１Ａ】

図２は、図１Ａのコンピュータシステムにおける、コンピュータおよびデバイスの関係を示す図です。

配達ハブ施設のコンピューターサーバは、クラウドサーバから情報を受け取ります。

この情報が、それぞれの目的に応じて「顧客デバイス（PCやスマホなど）」「自動運転トラックの車載コンピュータ」「配送ハブ施設の従業員が使用するPCやスマホ」の、3種類の送信先に送られます。

つまり、マスターとなる情報は一箇所に集約されているため、データの輻輳や改ざんがおこりづらくなると考えられます。

【図２】

ここがポイント！

本発明では、自動運転に割り当てられる前に、安全性などのチェックがおこなわれる点が画期的です。

また、安全に問題が生じうると判断された場合には、点検または修理をおこなうために、車載コンピュータにアラートを発信させるのも、重要な点です。

自動運転での安全対策は、どうしても「運転時」のブレーキ制御などに注目されがちですが、本発明では「運転前」の安全対策、つまり「事故を未然に防ぐための対策」を重視している点が特徴的だといえるでしょう。

未来予想

自動運転システムがより効果的かつ実践的に導入されるようになり、配送サービスのさらなる充実が期待できるでしょう。

シェアリングエコノミーの考え方に基づき、企業間で車両のシェアがおこなわれるようになると、交通量が減少し、交通渋滞や人間の運転する車両による事故が減少するかもしれません。

また、こうした管理システムは陸上輸送用のトラックだけでなく、他の業種・業態にも応用され、より円滑で確実性の高い流通ルートの確立に寄与する可能性があります。

特許の概要