交通信号制御システム及び信号制御方法
【課題】交差点に設置された各信号灯器を駆動するＳＳＵと該交差点の交通信号を制御する制御装置とが無線通信によって接続された交通信号制御システムにおける信頼性及び安全性の向上。
【解決手段】交通信号制御システム１では、信号灯器１０それぞれの近傍に該信号灯器１０を駆動対象とする灯器駆動部２０が設けられ、各灯器駆動部２０と該交差点の交通信号を制御する制御装置３０の間が無線通信で接続されている。制御装置３０は、信号灯器１０の信号表示指令を含む指令パケットを各灯器駆動部２０に同報送信する。各灯器駆動部２０は、受信した指令パケットの複製データを含む応答パケットを、定められた順序で、順次、制御装置３０及び他の各灯器駆動部２０に同報通知する。また、灯器駆動部２０は、制御装置３０から受信した指令パケット或いは他の灯器駆動部２０から受信した応答パケットに含まれる信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０の信号灯を点灯させる。
【解決手段】交通信号制御システム１では、信号灯器１０それぞれの近傍に該信号灯器１０を駆動対象とする灯器駆動部２０が設けられ、各灯器駆動部２０と該交差点の交通信号を制御する制御装置３０の間が無線通信で接続されている。制御装置３０は、信号灯器１０の信号表示指令を含む指令パケットを各灯器駆動部２０に同報送信する。各灯器駆動部２０は、受信した指令パケットの複製データを含む応答パケットを、定められた順序で、順次、制御装置３０及び他の各灯器駆動部２０に同報通知する。また、灯器駆動部２０は、制御装置３０から受信した指令パケット或いは他の灯器駆動部２０から受信した応答パケットに含まれる信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０の信号灯を点灯させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号制御システム及び信号制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交差点における交通整理のための交通信号制御システムでは、交差点に設置された複数の信号灯器と、これらの信号灯器の信号表示を制御する制御装置とを備えて構成される。制御装置は、各信号灯器の信号灯を駆動するＳＳＵ（ソリッド・ステート・リレー・ユニット：ＳＳＲユニット）を内蔵している。そして、制御装置と各信号灯器との間には、信号灯器の信号灯を制御するための信号ケーブルが配線される。しかし、特に都市部においては、設置される信号灯器の数の増加や、制御装置と信号灯器との距離が長くなることから、ケーブルの設置にかかる費用や工期等の面で問題があった。
【０００３】
そこで、近年では、制御装置に内蔵されていたＳＳＵを制御装置から分離させ、対応する信号灯器の近傍に設置するとともに、各ＳＳＵと制御装置との通信を無線通信によって実現し、制御装置と信号灯器との間の配線を不要とした構成が知られている。これにより、設置工事が容易となる、配線の断線が無いために災害時等の影響が少ないといった利点が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−４６６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳＳＵを制御装置から分離させてこれらの間を無線通信とした構成では、安全性や信頼性の低下という問題が生じ得る。無線通信では、有線通信に比較して通信遅延や通信エラーが生じやすい。交通信号制御では、１つの交差点における各信号灯器の信号表示の切り替えを同期させる必要があるが、通信遅延によって各信号灯器間の同期のずれが生じたり、或いは、通信エラーによって信号表示の切り替えが行われないといった事態が生じるおそれがある。これは、車両や歩行者の安全な通行の確保といった面から非常に問題となる。また、信号灯器の機械的な故障等によって、例えば１つの信号灯器において複数の信号灯が点灯したり、交差点で異方向の信号灯器が同時に青表示となるといった信号表示の異常が生じることがあるが、これらの異常を速やかに検出し対処する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、交差点に設置された各信号灯器を駆動するＳＳＵと該交差点の交通信号を制御する制御装置とが無線通信によって接続された交通信号制御システムにおける信頼性及び安全性の向上を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムであって、
前記信号制御装置は、
信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信手段を備え、
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する表示制御手段と、
前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信手段と、
を備えるとともに、
前記表示制御手段が、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する手段を有している、
交通信号制御システムである。
【０００７】
また、他の発明として、
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムにおける信号制御方法であって、
前記信号制御装置が、信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第１の表示制御ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第２の表示制御ステップと、
を含む信号制御方法を構成しても良い。
【０００８】
この第１の発明等によれば、信号制御装置と、各信号灯器を駆動する灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムにおいて、各灯器駆動部は、信号制御装置から受信した複製データを含む応答情報を、信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する。つまり、各灯器駆動部は、信号制御装置からの指令情報に加えて、他の灯器駆動部から送信される応答情報をも受信している。これにより、灯器駆動部が制御装置からの指令情報を受信できなかった場合にも、他の灯器駆動部からの応答情報を受信していることから、この応答情報に含まれる信号表示指令に従って信号灯器の信号表示を制御できる。つまり、次の指令情報の受信を待つことなく、速やかに、信号表示指令に従った信号灯器の信号表示を行うことができ、安全性を高めた交通信号制御が実現される。
【０００９】
第２の発明として、第１の発明の交通信号制御システムであって、
前記灯器駆動部それぞれは、
自灯器駆動部が駆動している信号灯器の現在の表示状態を検出する表示状態検出手段と、
前記信号表示指令と前記検出された現在の表示状態とに基づいて、自灯器駆動部が駆動している信号灯器における表示異常を検出する表示異常検出手段と、
を更に備えた交通信号制御システムを構成しても良い。
【００１０】
この第２の発明によれば、灯器駆動部では、信号制御装置から受信した信号表示指令と、駆動している信号灯器の現在の表示状態とに基づいて、信号灯器の表示異常が検出される。従って、信号灯器において自身の表示異常を判断することが可能となる。
【００１１】
第３の発明として、第１又は第２の発明の交通信号制御システムであって、
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から前記指令情報を最後に受信してからの経過時間と、前記所定時間間隔とに基づいて通信異常を検出する通信異常検出手段を更に備えた交通信号制御システムを構成しても良い。
【００１２】
この第３の発明によれば、灯器駆動部では、信号制御装置から指令情報を最後に受信してからの経過時間と、信号制御装置における指令情報を送信する時間間隔とに基づいて、通信異常が検出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［全体構成］
図１は、本実施形態の交通信号制御システム１の設置例を示す図である。同図によれば、交通信号制御システム１は、交差点毎に設置・構成され、複数（同図では、４台）の信号灯器１０と、信号灯器１０それぞれを駆動する灯器駆動部２０と、制御装置３０とを備えて構成される。灯器駆動部２０それぞれと制御装置３０とは、ＳＳ（Spread Spectrum）無線によって通信可能となっている。
【００１４】
信号灯器１０は、車両用であり、交差点の所定位置に設置された柱の上方に取り付けられている。灯器駆動部２０は、駆動対象となる信号灯器１０の近傍に取り付けられる。例えば、信号灯器１０に隣接して取り付けられたり、信号灯器１０に内蔵されたり、或いは、信号灯器１０が取り付けられた柱の内部に取り付けられる。
【００１５】
制御装置３０は、例えば信号灯器１０が取り付けられた何れかの柱の下方やその近傍に設置され、自交差点にかかる交通信号全体を制御する。具体的には、制御装置３０は、灯器駆動部２０それぞれに対して、対応する信号灯器１０の信号表示を指示する信号表示指令を送信する。そして、灯器駆動部２０では、受信した信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０を駆動し、各灯色の点灯や消灯等を制御する。なお、本実施形態における信号制御方式は、定周期制御であるとする。
【００１６】
なお、同図では、４つの交通路で構成される十字交差点を対象とし、４つの車両用の信号灯器１０が設置される場合を示しているが、交差点の形状や信号灯器１０の数はこれに限らないし、更に、歩行者用の信号灯器が設置されることにしても良い。
【００１７】
［通信方式］
各灯器駆動部２０と制御装置３０との間の通信手順について説明する。図２は、各灯器駆動部２０と制御装置３０との間の通信手順を説明する図である。同図では、横軸を時刻ｔとして、各灯器駆動部２０制御装置３０及びそれぞれのデータの送信タイミングを示している。
【００１８】
つまり、制御装置３０からは、指令情報である指令パケット４０が、全ての灯器駆動部２０に対して同報送信される。この指令パケット４０の送出は、所定の送信時間間隔で繰り返し行われる。そして、灯器駆動部２０からは、指令パケット４０の受信後、所定の送信待ち時間Ｔｗが経過した後、応答情報である応答パケット５０（５０−１，５０−２，・・・）が、制御装置３０及び他の灯器駆動部２０それぞれに対して同報送信される。
【００１９】
送信待ち時間Ｔｗ（Ｔｗ１，Ｔｗ２，・・・）は、灯器駆動部２０からの応答パケット５０の送信タイミングを指定する時間であり、灯器駆動部２０毎に、指令パケット４０の受信時点からの経過時間として予め定められている。この送信待ち時間Ｔｗは、各灯器駆動部２０の応答パケット５０の送信タイミングが重ならないように、すなわち同時に複数の灯器駆動部２０から応答パケット５０が送信されることがないように、各灯器駆動部２０による応答パケット５０の送信順序や、応答パケット５０のデータ長、無線通信による通信速度等をもとに定められる。
【００２０】
そして、制御装置３０からの指令パケット４０の送信時間間隔は、全ての灯器駆動部２０からの応答パケット５０の送信が完了するのに充分な時間間隔として定められる。また、この送信時間間隔は数百ｍｓ程度であり、交通信号制御における各ステップ（階梯）の長さよりも充分短い。つまり、１ステップ中に複数回の指令パケット４０の送信が行われることになる。
【００２１】
図３は、この通信手順に従ったデータ送受信の一例を示す図である。同図（ａ）に示すように、先ず、制御装置３０が、指令パケット４０を、灯器駆動部２０−１〜２０−４それぞれに同報送信する。つまり、各灯器駆動部２０−１〜２０−４では、この指令パケット４０を受信する。
【００２２】
すると、同図（ｂ）に示すように、灯器駆動部２０−１が、応答パケット５０−１を、制御装置３０及び他の灯器駆動部２０−２〜２０−４それぞれに同報送信する。つまり、制御装置３０及び灯器駆動部２０−２〜２０−４それぞれは、灯器駆動部２０−１からの応答パケット５０−１を受信する。
【００２３】
次いで、同図（ｃ）に示すように、灯器駆動部２０−２が、応答パケット５０−２を、制御装置３０及び他の灯器駆動部２０−１，２０−３，２０−４それぞれに同報送信する。つまり、制御装置３０及び灯器駆動部２０−１，２０−３，２０−４それぞれは、灯器駆動部２０−２からの応答パケット５０−２を受信する。続く灯器駆動部２０−３，２０−４についても同様である。
【００２４】
このように、制御装置３０では、指令パケット４０を送出すると、これに応答して灯器駆動部２０それぞれから送信される応答パケット５０を、順次受信することになる。また、各灯器駆動部２０では、指令パケット４０を受信すると、これに応答して他の灯器駆動部２０それぞれから送信される応答パケット５０も、順次受信することになる。
【００２５】
図４は、制御装置３０から送信される指令パケット４０のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、指令パケット４０は、ヘッダ部及びデータ部から成る。ヘッダ部には、該パケットの種類（種別）を示すデータ（同図では、「指令」）が格納される。また、データ部には、信号表示指令と、異常復帰指令とが格納される。信号表示指令は各信号灯器１０における各灯色の点灯を指示するデータであり、本実施形態では、ステップカウンタ値（階梯番号）が格納される。また、異常復帰指令は、信号灯器１０や灯器駆動部２０において発生した動作異常に対する復帰指令の有無を表すフラグデータである。
【００２６】
図５は、灯器駆動部２０から送信される応答パケット５０のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、応答パケット５０は、ヘッダ部及びデータ部から成る。ヘッダ部には、該パケットの種類を示すデータ（同図では、「応答」）が格納される。また、データ部には、直前に受信した指令パケット４０の複製データ５１、及び、該当する信号灯器１０に関するデータが格納される。信号灯器１０に関するデータには、該信号灯器１０の識別番号と、現在の表示状態と、動作異常の有無とが含まれる。表示状態とは、各灯色（青（Ｇ）、黄（Ｙ）及び赤（Ｒ））の点灯や消灯、点滅といった点灯状態である。動作異常の有無は、タイムアウトといった通信異常や、二重現示といった表示異常の発生有無である。
【００２７】
このように、応答パケット５０には、指令パケット４０の内容が含まれている。また、ある灯器駆動部２０からの応答パケット５０は、他の全ての灯器駆動部２０にも同報送信される。これにより、ある灯器駆動部２０において、制御装置３０からの指令パケットが受信できなくとも、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信することによって、制御装置３０からの信号表示指令を取得することができる。
【００２８】
［機能構成］
図６は、灯器駆動部２０の機能構成を示すブロック図である。同図によれば、灯器駆動部２０は、機能的には、処理部２１０と、無線通信部２２０と、リレー部２３０と、電源部２４０と、記憶部２５０と、二重現示検出回路２６０とを有して構成される。
【００２９】
処理部２１０は、例えばＣＰＵで実現され、灯器駆動部２０の全体制御を行う。また、処理部２１０は、灯器制御プログラム２５１に従った灯器制御処理を行って、駆動対象の信号灯器１０を駆動する。具体的には、制御装置３０から指令パケット４０を受信すると、受信した指令パケット４０に含まれる信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０の信号表示を制御する。すなわち、灯色テーブル２５２に従って、指令パケット４０に含まれるステップカウンタ値に対応する信号灯器１０の灯色を点灯させる。
【００３０】
図７は、灯色テーブル２５２のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、灯色テーブル２５２は、ステップカウンタ値２５２ａそれぞれについて、灯色それぞれの点灯２５２ｂを対応付けて格納している。
【００３１】
なお、灯器駆動部２０に定められる灯色テーブル２５２は、該当する交差点に定められた現示階梯表を実現するように定められる。図８に、現示階梯表の一例を示す。同図に示すように、現示階梯表は、交差点における全ての信号灯器１０の表示状態の組合せを規定したデータテーブルである。
【００３２】
また、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信したときも、同様に信号灯器１０の表示制御を行う。すなわち、応答パケット５０に含まれる複製データ５１の信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０の灯色を更新する。
【００３３】
また、処理部２１０は、制御装置３０から指令パケット４０を受信すると、この指令パケット４０の受信時点から所定の送信待ち時間Ｔｗが経過した後、応答パケット５０を生成し、制御装置３０及び他の全ての灯器駆動部２０それぞれに対して同報送信する。このとき、応答パケット５０には、直前に受信した指令パケット４０の複製データとともに、駆動対象の信号灯器１０の識別番号や現在の表示状態、動作異常の発生有無を含める。また、信号灯器１０の表示状態の検出は、リレー部２３０から該信号灯器１０の各灯色のＬＥＤに供給される交流電圧を検出することで行う。また、動作異常の発生有無は、表示異常の発生有無を示す表示異常フラグ、及び、通信異常の発生有無を示す通信異常フラグそれぞれの設定値から判断する。なお、表示異常及び通信異常の発生有無の判定については、後述する。
【００３４】
また、処理部２１０は、制御装置３０からの指令パケット４０の不達を検出することで、「通信異常」の発生を判断する。すなわち、前回の指令パケット４０の受信から、所定の受信監視時間Ｔｇが経過しても次の指令パケット４０が受信されない場合、「タイムアウト」が発生したと判断する。そして、このタイムアウトが所定回数（例えば、２回）連続して発生した場合、「通信異常」が生じたと判断する。通信異常が生じたと判断すると、駆動対象の信号灯器１０を強制的に滅灯（消灯）させる。また、通信異常フラグを「１」に設定する。この通信異常は、その後に指令パケット４０が受信されると解除される。
【００３５】
また、処理部２１０は、二重現示検出回路２６０による「二重現示」の検出によって「表示異常」の発生を判断する。二重現示とは、１つの信号灯器１０において複数の灯色が点灯することである。表示異常が生じたと判断すると、駆動対象の信号灯器１０を強制的に滅灯させる。また、表示異常フラグを「１」に設定する。この表示異常は、制御装置３０から異常復旧指令がなされるまで解除されず、異常復旧指令がなされることで解除される。
【００３６】
二重現示検出回路２６０は、制御装置３０からの信号表示指令によって点灯させるとして指示された灯色（指令灯色）と、信号灯器１０において現在点灯している灯色とをもとに、二重現示の発生を検出する。
【００３７】
図９は、二重現示検出回路２６０における二重現示の検出理論を示す図である。同図に示すように、二重現示検出回路２６０は、指令灯色と現在の点灯灯色とが異なるときに、二重現示の発生可能性有りと検出する。すなわち、厳密には二重現示の発生そのものを検出しているわけではなく、フェールセーフに鑑みて、二重現示の可能性を検出し、処理部２１０は、二重現示の可能性が検出されることで表示異常が生じたと判断している。
【００３８】
なお、二重現示検出回路２６０による二重現示の検出を、処理部２１０がソフトウェア的に行うことにしても良い。この場合、図９に示した検出理論をデータテーブル化した二重現示検出テーブル２５３を用意しておき、この二重現示検出テーブル２５３に従って二重現示の発生可能性を検出する。
【００３９】
図６に戻り、無線通信部２２０は、ＳＳ無線通信を行う無線通信装置であり、外部装置（主に、制御装置３０）との間の無線通信を制御する。
【００４０】
リレー部２３０は、電源部２４０から信号灯器１０の各灯色（青、黄及び赤）のＬＥＤに供給される直流電圧をオン／オフする半導体リレーを有する。各半導体リレーは、処理部２１０の制御によってオン／オフされる。
【００４１】
電源部２４０は、商用電源及び太陽電池を併用した直流電源であり、商用電源はバックアップとして用いられる。すなわち、太陽電池による不足分を、商用電源のＡＣ１００Ｖを直流変換した直流電力によって補う。
【００４２】
記憶部２５０は、例えばＩＣメモリやハードディスク等で実現され、処理部２１０に灯器駆動部２０を統合的に制御させるためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部２１０の作業領域として用いられる。本実施形態では、記憶部２５０には、プログラムとして灯器制御プログラム２５１が記憶されるとともに、データとして、灯色テーブル２５２と、二重現示検出テーブル２５３とが記憶される。
【００４３】
図１０は、制御装置３０の機能構成を示すブロック図である。同図によれば、制御装置３０は、入力部３１０と、処理部３２０と、表示部３３０と、音声出力部３４０と、無線通信部３５０と、電源部３６０と、記憶部３７０とを有して構成される。
【００４４】
入力部３１０は、例えばキーボードやマウス、プッシュボタン、タッチパネル等の入力装置で実現され、管理者の操作に応じた操作信号を処理部３２０に出力する。
【００４５】
処理部３２０は、例えばＣＰＵで実現され、制御装置３０の全体制御を行う。また、処理部３２０は、交通信号制御プログラム３７１に従った交通信号制御処理を行って、対象の交差点における交通信号を制御する。具体的には、定められた送出時間間隔で、指令パケット４０を生成し、灯器駆動部２０それぞれに対して同報送信する。
【００４６】
また、処理部３２０は、灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信すると、受信した応答パケット５０をもとに、該当する信号灯器１０の表示状態や動作異常の発生有無を管理する。各信号灯器１０の表示状態や動作状態は、灯器管理データ３７２にて管理する。
【００４７】
図１１は、灯器管理データ３７２のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、灯器管理データ３７２は、制御対象の信号灯器１０それぞれについて、灯器番号３７２ａと、現在の表示状態３７２ｂと、動作異常３７２ｃとを対応付けて格納している。動作異常３７２ｃには、表示異常及び通信異常それぞれの発生有無が格納される。
【００４８】
また、受信した応答パケット５０により、信号灯器１０にて表示異常が発生したことを把握した場合には、表示異常が発生したことを報知する所定の報知画面を表示部３３０に表示させたり、所定の異常ランプを点灯させたり、所定の報知音声を音声出力部３４０から出力させるといった所定の報知を行う。なお、図示していないが、各交差点の交通信号状態を統括的に制御しているサーバに報知信号を送信することにしても良い。そして、入力部３１０から管理者による表示異常の復旧指令が入力されると、該当する信号灯器１０に対する異常復旧指令を、次の指令パケット４０に含めて送信する。
【００４９】
図１０に戻り、表示部３３０は、例えばＬＣＤ等の表示装置で実現され、処理部３２０の制御に従って、例えば信号灯器１０の動作異常を知らせる報知画面を表示する。音声出力部３４０は、例えばスピーカ等の音声出力装置で実現され、処理部３２０の制御に従って、例えば信号灯器１０の動作異常を知らせる報知音声等を出力する。
【００５０】
無線通信部３５０は、ＳＳ無線通信を行う無線通信装置で実現され、外部装置（主に、灯器駆動部２０）との間の無線通信を制御する。電源部３６０は、商用電源から供給されたＡＣ１００Ｖを所定の直流電圧に変換し、制御装置３０の各部が作動するために必要な直流電力を生成・供給する。
【００５１】
記憶部３７０は、例えばＩＣメモリやハードディスク等で実現され、処理部３２０に制御装置３０を統合的に制御させるためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部３２０の作業領域として用いられる。本実施形態では、記憶部３７０には、プログラムとして交通信号制御プログラム３７１が記憶されるとともに、データとして、灯器管理データ３７２が記憶される。
【００５２】
［処理の流れ］
図１２，図１３は、灯器駆動部２０における灯器制御処理を説明するフローチャートである。同図によれば、処理部２１０は、制御装置３０から指令パケット４０を受信したならば（ステップＡ１：ＹＥＳ）、該指令パケット４０の受信時点を開始時点とした応答パケット５０の送信待ち時間Ｔｗの計時を開始するとともに（ステップＡ３）、指令パケット４０の受信監視時間Ｔｇの計時を開始する（ステップＡ５）。
【００５３】
次いで、通信異常フラグを判断し、「１」に設定されているならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、指令パケット４０が受信されたことで通信異常が解除されたとみなし、通信異常フラグを「０」に設定するとともに（ステップＡ９）、タイムアウトの連続発生回数ｎをゼロクリアする（ステップＡ１１）。
【００５４】
また、表示異常フラグを判断し、「１」に設定されているならば（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、表示異常が発生していると判断して、受信した指令パケット４０中に異常復帰指令が含まれているか否かを判断する。そして、異常復帰指令が含まれているならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、この異常復帰指令によって表示異常が解除されたとみなし、表示異常フラグを「０」に設定する（ステップＡ１７）。次いで、受信した指令パケット４０中の信号表示指令（ステップカウンタ値）に従って、信号灯器１０の点灯を更新する（ステップＡ１９）。
【００５５】
一方、表示異常フラグが「０」に設定されているならば（ステップＡ１３：ＮＯ）、表示異常が発生していないので、受信した指令パケット４０中の信号表示指令（ステップカウンタ値）に従って、信号灯器１０の点灯制御を行う（ステップＡ１９）。
【００５６】
また、処理部２１０は、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信したならば（ステップＡ２１：ＹＥＳ）、表示異常フラグを判断し、「１」に設定されているならば（ステップＡ２３：ＹＥＳ）、表示異常が発生していると判断して、受信した応答パケット５０中に異常復帰指令が含まれているか否かを判断する。異常復帰指令が含まれているならば（ステップＡ２５：ＹＥＳ）、この異常復帰指令によって表示異常が解除されたとみなし、表示異常フラグを「０」に設定する（ステップＡ２７）。次いで、応答パケット５０に含まれる信号表示指令（ステップカウンタ値）に従って、信号灯器１０の点灯制御を行う（ステップＡ２９）。
【００５７】
一方、表示異常フラグが「０」に設定されているならば（ステップＡ２３：ＮＯ）、表示異常が生じていないと判断して、応答パケット５０に含まれる信号表示指令に従って、信号灯器１０の点灯制御を行う（ステップＡ２９）。
【００５８】
また、処理部２１０は、送信待ち時間Ｔｗが経過したならば（ステップＡ３１：ＹＥＳ）、直前に受信した指令パケット４０の複製データや、駆動対象の信号灯器１０の表示状態、表示異常フラグや表示異常フラグの設定値から判断した動作異常の発生有無等を含む応答パケット５０を生成する（ステップＡ３３）。そして、生成した応答パケット５０を、制御装置３０及び他の全ての灯器駆動部２０に対して同報送信する（ステップＡ３５）。
【００５９】
また、通信異常フラグが「０」であり（ステップＡ３７：ＹＥＳ）、且つ、定められた受信監視時間Ｔｇに達したならば（ステップＡ３９：ＹＥＳ）、タイムアウトの連続発生回数ｎを「１」加算した値に更新する（ステップＡ４１）。その結果、連続発生回数ｎが所定数Ｎ（２）に達したならば（ステップＡ４３：ＹＥＳ）、通信異常が発生したと判断して、通信異常フラグを「１」に設定するとともに（ステップＡ４５）、信号灯器１０を強制滅灯させる（ステップＡ４７）。一方、連続発生回数ｎがＮ（２）に達していないならば（ステップＡ４３：ＮＯ）、受信監視時間Ｔｇに達した時点から、再度、受信監視時間Ｔｇの計時を開始する（ステップＡ４９）。
【００６０】
続いて、処理部２１０は、二重現示検出回路２６０によって二重現示の発生可能性が検出されたか否かを判断する（ステップＡ５１）。二重現示の発生可能性が検出されたならば（ステップＡ５３：ＹＥＳ）、表示異常フラグを「１」に設定し（ステップＡ５５）、信号灯器を強制滅灯させる（ステップＡ５７）。以上の処理を行うと、ステップＡ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６１】
図１４は、制御装置３０における交通信号制御処理の流れを説明するフローチャートである。同図によれば、処理部３２０は、指令パケット４０の送信タイミングとなったならば（ステップＢ１：ＹＥＳ）、現在のステップカウンタ値や、必要な異常復旧指令の有無を含めた指令パケット４０を生成する（ステップＢ３）。そして、生成した指令パケット４０を、全ての灯器駆動部２０それぞれに同報送信する（ステップＢ５）。
【００６２】
また、ステップカウンタの更新タイミングとなったならば（ステップＢ７：ＹＥＳ）、ステップカウンタ値を次の値に更新する（ステップＢ９）。
【００６３】
また、灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信したならば（ステップＢ１１：ＹＥＳ）。受信した応答パケット５０をもとに、該当する信号灯器１０の表示状態や動作異常の有無を更新する（ステップＢ１３）。また、この応答パケット５０に、表示異常の発生有りが含まれるならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、所定の報知画面の表示や報知音声の出力といった、表示異常の発生の報知を行う（ステップＢ１７）。以上の処理を行うと、ステップＢ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６４】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、交差点に設置された複数の信号灯器１０それぞれを駆動する複数の灯器駆動部２０と、該交差点の交通信号を制御する制御装置３０の間が無線通信で接続された交通信号制御システム１において、制御装置３０は、信号灯器１０に対する信号表示指令を含む指令パケット４０を各灯器駆動部２０に同報送信し、各灯器駆動部２０は、受信した指令パケット４０の複製データを含む応答パケット５０を制御装置３０及び他の灯器駆動部２０に同報送信する。つまり、各灯器駆動部２０では、指令パケット４０に加えて他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０をも受信している。これにより、ある灯器駆動部２０において、制御装置３０からの指令パケットが受信できなくとも、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信することによって、制御装置３０からの信号表示指令を取得することができる。
【００６５】
また、灯器駆動部２０では、指令された灯色と信号灯器１０の実際の灯色とが一致するか否かによって表示異常の検出を行うとともに、指令パケット４０の受信間隔を監視することで通信異常の検出を行う。そして、表示異常或いは通信異常を検出すると、信号灯器１０を強制的に滅灯させるとともに、異常の発生を示すデータを応答パケット５０に含めて送信する。これにより、動作異常の発生を制御装置３０にて知ることができ、速やかな復旧が可能となる。
【００６６】
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】交通信号制御システムの設置例。
【図２】灯器駆動部と制御装置間の通信手順の説明図。
【図３】灯器駆動部と制御装置間のデータ送受信の一例。
【図４】指令パケットのデータ構成例。
【図５】応答パケットのデータ構成例。
【図６】灯器駆動部の機能構成図。
【図７】灯色テーブルのデータ構成例。
【図８】現示階梯表の一例。
【図９】二重現示の検出理論の説明図。
【図１０】制御装置の機能構成図。
【図１１】灯器管理テーブルのデータ構成例。
【図１２】灯器駆動部における灯器制御処理のフローチャート。
【図１３】図１２のフローチャートの続き。
【図１４】制御装置における交通信号制御処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００６８】
１ 交通信号制御システム
１０ 信号灯器
２０ 灯器駆動部
２１０ 処理部、２２０ 無線通信部、２３０ リレー部、２４０ 電源部
２５０ 記憶部
２５１ 灯器制御プログラム
２５２ 灯色テーブル、２５３ 二重現示検出テーブル
２６０ 二重現示検出回路
３０ 制御装置
３１０ 入力部、３２０ 処理部、３３０ 表示部
３４０ 音声出力部、３５０ 無線通信部、３６０ 電源部
３７０ 記憶部
３７１ 交通信号制御プログラム、３７２ 灯器管理テーブル
４０ 指令パケット、５０ 応答パケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号制御システム及び信号制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交差点における交通整理のための交通信号制御システムでは、交差点に設置された複数の信号灯器と、これらの信号灯器の信号表示を制御する制御装置とを備えて構成される。制御装置は、各信号灯器の信号灯を駆動するＳＳＵ（ソリッド・ステート・リレー・ユニット：ＳＳＲユニット）を内蔵している。そして、制御装置と各信号灯器との間には、信号灯器の信号灯を制御するための信号ケーブルが配線される。しかし、特に都市部においては、設置される信号灯器の数の増加や、制御装置と信号灯器との距離が長くなることから、ケーブルの設置にかかる費用や工期等の面で問題があった。
【０００３】
そこで、近年では、制御装置に内蔵されていたＳＳＵを制御装置から分離させ、対応する信号灯器の近傍に設置するとともに、各ＳＳＵと制御装置との通信を無線通信によって実現し、制御装置と信号灯器との間の配線を不要とした構成が知られている。これにより、設置工事が容易となる、配線の断線が無いために災害時等の影響が少ないといった利点が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−４６６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳＳＵを制御装置から分離させてこれらの間を無線通信とした構成では、安全性や信頼性の低下という問題が生じ得る。無線通信では、有線通信に比較して通信遅延や通信エラーが生じやすい。交通信号制御では、１つの交差点における各信号灯器の信号表示の切り替えを同期させる必要があるが、通信遅延によって各信号灯器間の同期のずれが生じたり、或いは、通信エラーによって信号表示の切り替えが行われないといった事態が生じるおそれがある。これは、車両や歩行者の安全な通行の確保といった面から非常に問題となる。また、信号灯器の機械的な故障等によって、例えば１つの信号灯器において複数の信号灯が点灯したり、交差点で異方向の信号灯器が同時に青表示となるといった信号表示の異常が生じることがあるが、これらの異常を速やかに検出し対処する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、交差点に設置された各信号灯器を駆動するＳＳＵと該交差点の交通信号を制御する制御装置とが無線通信によって接続された交通信号制御システムにおける信頼性及び安全性の向上を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムであって、
前記信号制御装置は、
信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信手段を備え、
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する表示制御手段と、
前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信手段と、
を備えるとともに、
前記表示制御手段が、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する手段を有している、
交通信号制御システムである。
【０００７】
また、他の発明として、
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムにおける信号制御方法であって、
前記信号制御装置が、信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第１の表示制御ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第２の表示制御ステップと、
を含む信号制御方法を構成しても良い。
【０００８】
この第１の発明等によれば、信号制御装置と、各信号灯器を駆動する灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムにおいて、各灯器駆動部は、信号制御装置から受信した複製データを含む応答情報を、信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する。つまり、各灯器駆動部は、信号制御装置からの指令情報に加えて、他の灯器駆動部から送信される応答情報をも受信している。これにより、灯器駆動部が制御装置からの指令情報を受信できなかった場合にも、他の灯器駆動部からの応答情報を受信していることから、この応答情報に含まれる信号表示指令に従って信号灯器の信号表示を制御できる。つまり、次の指令情報の受信を待つことなく、速やかに、信号表示指令に従った信号灯器の信号表示を行うことができ、安全性を高めた交通信号制御が実現される。
【０００９】
第２の発明として、第１の発明の交通信号制御システムであって、
前記灯器駆動部それぞれは、
自灯器駆動部が駆動している信号灯器の現在の表示状態を検出する表示状態検出手段と、
前記信号表示指令と前記検出された現在の表示状態とに基づいて、自灯器駆動部が駆動している信号灯器における表示異常を検出する表示異常検出手段と、
を更に備えた交通信号制御システムを構成しても良い。
【００１０】
この第２の発明によれば、灯器駆動部では、信号制御装置から受信した信号表示指令と、駆動している信号灯器の現在の表示状態とに基づいて、信号灯器の表示異常が検出される。従って、信号灯器において自身の表示異常を判断することが可能となる。
【００１１】
第３の発明として、第１又は第２の発明の交通信号制御システムであって、
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から前記指令情報を最後に受信してからの経過時間と、前記所定時間間隔とに基づいて通信異常を検出する通信異常検出手段を更に備えた交通信号制御システムを構成しても良い。
【００１２】
この第３の発明によれば、灯器駆動部では、信号制御装置から指令情報を最後に受信してからの経過時間と、信号制御装置における指令情報を送信する時間間隔とに基づいて、通信異常が検出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［全体構成］
図１は、本実施形態の交通信号制御システム１の設置例を示す図である。同図によれば、交通信号制御システム１は、交差点毎に設置・構成され、複数（同図では、４台）の信号灯器１０と、信号灯器１０それぞれを駆動する灯器駆動部２０と、制御装置３０とを備えて構成される。灯器駆動部２０それぞれと制御装置３０とは、ＳＳ（Spread Spectrum）無線によって通信可能となっている。
【００１４】
信号灯器１０は、車両用であり、交差点の所定位置に設置された柱の上方に取り付けられている。灯器駆動部２０は、駆動対象となる信号灯器１０の近傍に取り付けられる。例えば、信号灯器１０に隣接して取り付けられたり、信号灯器１０に内蔵されたり、或いは、信号灯器１０が取り付けられた柱の内部に取り付けられる。
【００１５】
制御装置３０は、例えば信号灯器１０が取り付けられた何れかの柱の下方やその近傍に設置され、自交差点にかかる交通信号全体を制御する。具体的には、制御装置３０は、灯器駆動部２０それぞれに対して、対応する信号灯器１０の信号表示を指示する信号表示指令を送信する。そして、灯器駆動部２０では、受信した信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０を駆動し、各灯色の点灯や消灯等を制御する。なお、本実施形態における信号制御方式は、定周期制御であるとする。
【００１６】
なお、同図では、４つの交通路で構成される十字交差点を対象とし、４つの車両用の信号灯器１０が設置される場合を示しているが、交差点の形状や信号灯器１０の数はこれに限らないし、更に、歩行者用の信号灯器が設置されることにしても良い。
【００１７】
［通信方式］
各灯器駆動部２０と制御装置３０との間の通信手順について説明する。図２は、各灯器駆動部２０と制御装置３０との間の通信手順を説明する図である。同図では、横軸を時刻ｔとして、各灯器駆動部２０制御装置３０及びそれぞれのデータの送信タイミングを示している。
【００１８】
つまり、制御装置３０からは、指令情報である指令パケット４０が、全ての灯器駆動部２０に対して同報送信される。この指令パケット４０の送出は、所定の送信時間間隔で繰り返し行われる。そして、灯器駆動部２０からは、指令パケット４０の受信後、所定の送信待ち時間Ｔｗが経過した後、応答情報である応答パケット５０（５０−１，５０−２，・・・）が、制御装置３０及び他の灯器駆動部２０それぞれに対して同報送信される。
【００１９】
送信待ち時間Ｔｗ（Ｔｗ１，Ｔｗ２，・・・）は、灯器駆動部２０からの応答パケット５０の送信タイミングを指定する時間であり、灯器駆動部２０毎に、指令パケット４０の受信時点からの経過時間として予め定められている。この送信待ち時間Ｔｗは、各灯器駆動部２０の応答パケット５０の送信タイミングが重ならないように、すなわち同時に複数の灯器駆動部２０から応答パケット５０が送信されることがないように、各灯器駆動部２０による応答パケット５０の送信順序や、応答パケット５０のデータ長、無線通信による通信速度等をもとに定められる。
【００２０】
そして、制御装置３０からの指令パケット４０の送信時間間隔は、全ての灯器駆動部２０からの応答パケット５０の送信が完了するのに充分な時間間隔として定められる。また、この送信時間間隔は数百ｍｓ程度であり、交通信号制御における各ステップ（階梯）の長さよりも充分短い。つまり、１ステップ中に複数回の指令パケット４０の送信が行われることになる。
【００２１】
図３は、この通信手順に従ったデータ送受信の一例を示す図である。同図（ａ）に示すように、先ず、制御装置３０が、指令パケット４０を、灯器駆動部２０−１〜２０−４それぞれに同報送信する。つまり、各灯器駆動部２０−１〜２０−４では、この指令パケット４０を受信する。
【００２２】
すると、同図（ｂ）に示すように、灯器駆動部２０−１が、応答パケット５０−１を、制御装置３０及び他の灯器駆動部２０−２〜２０−４それぞれに同報送信する。つまり、制御装置３０及び灯器駆動部２０−２〜２０−４それぞれは、灯器駆動部２０−１からの応答パケット５０−１を受信する。
【００２３】
次いで、同図（ｃ）に示すように、灯器駆動部２０−２が、応答パケット５０−２を、制御装置３０及び他の灯器駆動部２０−１，２０−３，２０−４それぞれに同報送信する。つまり、制御装置３０及び灯器駆動部２０−１，２０−３，２０−４それぞれは、灯器駆動部２０−２からの応答パケット５０−２を受信する。続く灯器駆動部２０−３，２０−４についても同様である。
【００２４】
このように、制御装置３０では、指令パケット４０を送出すると、これに応答して灯器駆動部２０それぞれから送信される応答パケット５０を、順次受信することになる。また、各灯器駆動部２０では、指令パケット４０を受信すると、これに応答して他の灯器駆動部２０それぞれから送信される応答パケット５０も、順次受信することになる。
【００２５】
図４は、制御装置３０から送信される指令パケット４０のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、指令パケット４０は、ヘッダ部及びデータ部から成る。ヘッダ部には、該パケットの種類（種別）を示すデータ（同図では、「指令」）が格納される。また、データ部には、信号表示指令と、異常復帰指令とが格納される。信号表示指令は各信号灯器１０における各灯色の点灯を指示するデータであり、本実施形態では、ステップカウンタ値（階梯番号）が格納される。また、異常復帰指令は、信号灯器１０や灯器駆動部２０において発生した動作異常に対する復帰指令の有無を表すフラグデータである。
【００２６】
図５は、灯器駆動部２０から送信される応答パケット５０のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、応答パケット５０は、ヘッダ部及びデータ部から成る。ヘッダ部には、該パケットの種類を示すデータ（同図では、「応答」）が格納される。また、データ部には、直前に受信した指令パケット４０の複製データ５１、及び、該当する信号灯器１０に関するデータが格納される。信号灯器１０に関するデータには、該信号灯器１０の識別番号と、現在の表示状態と、動作異常の有無とが含まれる。表示状態とは、各灯色（青（Ｇ）、黄（Ｙ）及び赤（Ｒ））の点灯や消灯、点滅といった点灯状態である。動作異常の有無は、タイムアウトといった通信異常や、二重現示といった表示異常の発生有無である。
【００２７】
このように、応答パケット５０には、指令パケット４０の内容が含まれている。また、ある灯器駆動部２０からの応答パケット５０は、他の全ての灯器駆動部２０にも同報送信される。これにより、ある灯器駆動部２０において、制御装置３０からの指令パケットが受信できなくとも、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信することによって、制御装置３０からの信号表示指令を取得することができる。
【００２８】
［機能構成］
図６は、灯器駆動部２０の機能構成を示すブロック図である。同図によれば、灯器駆動部２０は、機能的には、処理部２１０と、無線通信部２２０と、リレー部２３０と、電源部２４０と、記憶部２５０と、二重現示検出回路２６０とを有して構成される。
【００２９】
処理部２１０は、例えばＣＰＵで実現され、灯器駆動部２０の全体制御を行う。また、処理部２１０は、灯器制御プログラム２５１に従った灯器制御処理を行って、駆動対象の信号灯器１０を駆動する。具体的には、制御装置３０から指令パケット４０を受信すると、受信した指令パケット４０に含まれる信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０の信号表示を制御する。すなわち、灯色テーブル２５２に従って、指令パケット４０に含まれるステップカウンタ値に対応する信号灯器１０の灯色を点灯させる。
【００３０】
図７は、灯色テーブル２５２のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、灯色テーブル２５２は、ステップカウンタ値２５２ａそれぞれについて、灯色それぞれの点灯２５２ｂを対応付けて格納している。
【００３１】
なお、灯器駆動部２０に定められる灯色テーブル２５２は、該当する交差点に定められた現示階梯表を実現するように定められる。図８に、現示階梯表の一例を示す。同図に示すように、現示階梯表は、交差点における全ての信号灯器１０の表示状態の組合せを規定したデータテーブルである。
【００３２】
また、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信したときも、同様に信号灯器１０の表示制御を行う。すなわち、応答パケット５０に含まれる複製データ５１の信号表示指令に従って、駆動対象の信号灯器１０の灯色を更新する。
【００３３】
また、処理部２１０は、制御装置３０から指令パケット４０を受信すると、この指令パケット４０の受信時点から所定の送信待ち時間Ｔｗが経過した後、応答パケット５０を生成し、制御装置３０及び他の全ての灯器駆動部２０それぞれに対して同報送信する。このとき、応答パケット５０には、直前に受信した指令パケット４０の複製データとともに、駆動対象の信号灯器１０の識別番号や現在の表示状態、動作異常の発生有無を含める。また、信号灯器１０の表示状態の検出は、リレー部２３０から該信号灯器１０の各灯色のＬＥＤに供給される交流電圧を検出することで行う。また、動作異常の発生有無は、表示異常の発生有無を示す表示異常フラグ、及び、通信異常の発生有無を示す通信異常フラグそれぞれの設定値から判断する。なお、表示異常及び通信異常の発生有無の判定については、後述する。
【００３４】
また、処理部２１０は、制御装置３０からの指令パケット４０の不達を検出することで、「通信異常」の発生を判断する。すなわち、前回の指令パケット４０の受信から、所定の受信監視時間Ｔｇが経過しても次の指令パケット４０が受信されない場合、「タイムアウト」が発生したと判断する。そして、このタイムアウトが所定回数（例えば、２回）連続して発生した場合、「通信異常」が生じたと判断する。通信異常が生じたと判断すると、駆動対象の信号灯器１０を強制的に滅灯（消灯）させる。また、通信異常フラグを「１」に設定する。この通信異常は、その後に指令パケット４０が受信されると解除される。
【００３５】
また、処理部２１０は、二重現示検出回路２６０による「二重現示」の検出によって「表示異常」の発生を判断する。二重現示とは、１つの信号灯器１０において複数の灯色が点灯することである。表示異常が生じたと判断すると、駆動対象の信号灯器１０を強制的に滅灯させる。また、表示異常フラグを「１」に設定する。この表示異常は、制御装置３０から異常復旧指令がなされるまで解除されず、異常復旧指令がなされることで解除される。
【００３６】
二重現示検出回路２６０は、制御装置３０からの信号表示指令によって点灯させるとして指示された灯色（指令灯色）と、信号灯器１０において現在点灯している灯色とをもとに、二重現示の発生を検出する。
【００３７】
図９は、二重現示検出回路２６０における二重現示の検出理論を示す図である。同図に示すように、二重現示検出回路２６０は、指令灯色と現在の点灯灯色とが異なるときに、二重現示の発生可能性有りと検出する。すなわち、厳密には二重現示の発生そのものを検出しているわけではなく、フェールセーフに鑑みて、二重現示の可能性を検出し、処理部２１０は、二重現示の可能性が検出されることで表示異常が生じたと判断している。
【００３８】
なお、二重現示検出回路２６０による二重現示の検出を、処理部２１０がソフトウェア的に行うことにしても良い。この場合、図９に示した検出理論をデータテーブル化した二重現示検出テーブル２５３を用意しておき、この二重現示検出テーブル２５３に従って二重現示の発生可能性を検出する。
【００３９】
図６に戻り、無線通信部２２０は、ＳＳ無線通信を行う無線通信装置であり、外部装置（主に、制御装置３０）との間の無線通信を制御する。
【００４０】
リレー部２３０は、電源部２４０から信号灯器１０の各灯色（青、黄及び赤）のＬＥＤに供給される直流電圧をオン／オフする半導体リレーを有する。各半導体リレーは、処理部２１０の制御によってオン／オフされる。
【００４１】
電源部２４０は、商用電源及び太陽電池を併用した直流電源であり、商用電源はバックアップとして用いられる。すなわち、太陽電池による不足分を、商用電源のＡＣ１００Ｖを直流変換した直流電力によって補う。
【００４２】
記憶部２５０は、例えばＩＣメモリやハードディスク等で実現され、処理部２１０に灯器駆動部２０を統合的に制御させるためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部２１０の作業領域として用いられる。本実施形態では、記憶部２５０には、プログラムとして灯器制御プログラム２５１が記憶されるとともに、データとして、灯色テーブル２５２と、二重現示検出テーブル２５３とが記憶される。
【００４３】
図１０は、制御装置３０の機能構成を示すブロック図である。同図によれば、制御装置３０は、入力部３１０と、処理部３２０と、表示部３３０と、音声出力部３４０と、無線通信部３５０と、電源部３６０と、記憶部３７０とを有して構成される。
【００４４】
入力部３１０は、例えばキーボードやマウス、プッシュボタン、タッチパネル等の入力装置で実現され、管理者の操作に応じた操作信号を処理部３２０に出力する。
【００４５】
処理部３２０は、例えばＣＰＵで実現され、制御装置３０の全体制御を行う。また、処理部３２０は、交通信号制御プログラム３７１に従った交通信号制御処理を行って、対象の交差点における交通信号を制御する。具体的には、定められた送出時間間隔で、指令パケット４０を生成し、灯器駆動部２０それぞれに対して同報送信する。
【００４６】
また、処理部３２０は、灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信すると、受信した応答パケット５０をもとに、該当する信号灯器１０の表示状態や動作異常の発生有無を管理する。各信号灯器１０の表示状態や動作状態は、灯器管理データ３７２にて管理する。
【００４７】
図１１は、灯器管理データ３７２のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、灯器管理データ３７２は、制御対象の信号灯器１０それぞれについて、灯器番号３７２ａと、現在の表示状態３７２ｂと、動作異常３７２ｃとを対応付けて格納している。動作異常３７２ｃには、表示異常及び通信異常それぞれの発生有無が格納される。
【００４８】
また、受信した応答パケット５０により、信号灯器１０にて表示異常が発生したことを把握した場合には、表示異常が発生したことを報知する所定の報知画面を表示部３３０に表示させたり、所定の異常ランプを点灯させたり、所定の報知音声を音声出力部３４０から出力させるといった所定の報知を行う。なお、図示していないが、各交差点の交通信号状態を統括的に制御しているサーバに報知信号を送信することにしても良い。そして、入力部３１０から管理者による表示異常の復旧指令が入力されると、該当する信号灯器１０に対する異常復旧指令を、次の指令パケット４０に含めて送信する。
【００４９】
図１０に戻り、表示部３３０は、例えばＬＣＤ等の表示装置で実現され、処理部３２０の制御に従って、例えば信号灯器１０の動作異常を知らせる報知画面を表示する。音声出力部３４０は、例えばスピーカ等の音声出力装置で実現され、処理部３２０の制御に従って、例えば信号灯器１０の動作異常を知らせる報知音声等を出力する。
【００５０】
無線通信部３５０は、ＳＳ無線通信を行う無線通信装置で実現され、外部装置（主に、灯器駆動部２０）との間の無線通信を制御する。電源部３６０は、商用電源から供給されたＡＣ１００Ｖを所定の直流電圧に変換し、制御装置３０の各部が作動するために必要な直流電力を生成・供給する。
【００５１】
記憶部３７０は、例えばＩＣメモリやハードディスク等で実現され、処理部３２０に制御装置３０を統合的に制御させるためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部３２０の作業領域として用いられる。本実施形態では、記憶部３７０には、プログラムとして交通信号制御プログラム３７１が記憶されるとともに、データとして、灯器管理データ３７２が記憶される。
【００５２】
［処理の流れ］
図１２，図１３は、灯器駆動部２０における灯器制御処理を説明するフローチャートである。同図によれば、処理部２１０は、制御装置３０から指令パケット４０を受信したならば（ステップＡ１：ＹＥＳ）、該指令パケット４０の受信時点を開始時点とした応答パケット５０の送信待ち時間Ｔｗの計時を開始するとともに（ステップＡ３）、指令パケット４０の受信監視時間Ｔｇの計時を開始する（ステップＡ５）。
【００５３】
次いで、通信異常フラグを判断し、「１」に設定されているならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、指令パケット４０が受信されたことで通信異常が解除されたとみなし、通信異常フラグを「０」に設定するとともに（ステップＡ９）、タイムアウトの連続発生回数ｎをゼロクリアする（ステップＡ１１）。
【００５４】
また、表示異常フラグを判断し、「１」に設定されているならば（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、表示異常が発生していると判断して、受信した指令パケット４０中に異常復帰指令が含まれているか否かを判断する。そして、異常復帰指令が含まれているならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、この異常復帰指令によって表示異常が解除されたとみなし、表示異常フラグを「０」に設定する（ステップＡ１７）。次いで、受信した指令パケット４０中の信号表示指令（ステップカウンタ値）に従って、信号灯器１０の点灯を更新する（ステップＡ１９）。
【００５５】
一方、表示異常フラグが「０」に設定されているならば（ステップＡ１３：ＮＯ）、表示異常が発生していないので、受信した指令パケット４０中の信号表示指令（ステップカウンタ値）に従って、信号灯器１０の点灯制御を行う（ステップＡ１９）。
【００５６】
また、処理部２１０は、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信したならば（ステップＡ２１：ＹＥＳ）、表示異常フラグを判断し、「１」に設定されているならば（ステップＡ２３：ＹＥＳ）、表示異常が発生していると判断して、受信した応答パケット５０中に異常復帰指令が含まれているか否かを判断する。異常復帰指令が含まれているならば（ステップＡ２５：ＹＥＳ）、この異常復帰指令によって表示異常が解除されたとみなし、表示異常フラグを「０」に設定する（ステップＡ２７）。次いで、応答パケット５０に含まれる信号表示指令（ステップカウンタ値）に従って、信号灯器１０の点灯制御を行う（ステップＡ２９）。
【００５７】
一方、表示異常フラグが「０」に設定されているならば（ステップＡ２３：ＮＯ）、表示異常が生じていないと判断して、応答パケット５０に含まれる信号表示指令に従って、信号灯器１０の点灯制御を行う（ステップＡ２９）。
【００５８】
また、処理部２１０は、送信待ち時間Ｔｗが経過したならば（ステップＡ３１：ＹＥＳ）、直前に受信した指令パケット４０の複製データや、駆動対象の信号灯器１０の表示状態、表示異常フラグや表示異常フラグの設定値から判断した動作異常の発生有無等を含む応答パケット５０を生成する（ステップＡ３３）。そして、生成した応答パケット５０を、制御装置３０及び他の全ての灯器駆動部２０に対して同報送信する（ステップＡ３５）。
【００５９】
また、通信異常フラグが「０」であり（ステップＡ３７：ＹＥＳ）、且つ、定められた受信監視時間Ｔｇに達したならば（ステップＡ３９：ＹＥＳ）、タイムアウトの連続発生回数ｎを「１」加算した値に更新する（ステップＡ４１）。その結果、連続発生回数ｎが所定数Ｎ（２）に達したならば（ステップＡ４３：ＹＥＳ）、通信異常が発生したと判断して、通信異常フラグを「１」に設定するとともに（ステップＡ４５）、信号灯器１０を強制滅灯させる（ステップＡ４７）。一方、連続発生回数ｎがＮ（２）に達していないならば（ステップＡ４３：ＮＯ）、受信監視時間Ｔｇに達した時点から、再度、受信監視時間Ｔｇの計時を開始する（ステップＡ４９）。
【００６０】
続いて、処理部２１０は、二重現示検出回路２６０によって二重現示の発生可能性が検出されたか否かを判断する（ステップＡ５１）。二重現示の発生可能性が検出されたならば（ステップＡ５３：ＹＥＳ）、表示異常フラグを「１」に設定し（ステップＡ５５）、信号灯器を強制滅灯させる（ステップＡ５７）。以上の処理を行うと、ステップＡ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６１】
図１４は、制御装置３０における交通信号制御処理の流れを説明するフローチャートである。同図によれば、処理部３２０は、指令パケット４０の送信タイミングとなったならば（ステップＢ１：ＹＥＳ）、現在のステップカウンタ値や、必要な異常復旧指令の有無を含めた指令パケット４０を生成する（ステップＢ３）。そして、生成した指令パケット４０を、全ての灯器駆動部２０それぞれに同報送信する（ステップＢ５）。
【００６２】
また、ステップカウンタの更新タイミングとなったならば（ステップＢ７：ＹＥＳ）、ステップカウンタ値を次の値に更新する（ステップＢ９）。
【００６３】
また、灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信したならば（ステップＢ１１：ＹＥＳ）。受信した応答パケット５０をもとに、該当する信号灯器１０の表示状態や動作異常の有無を更新する（ステップＢ１３）。また、この応答パケット５０に、表示異常の発生有りが含まれるならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、所定の報知画面の表示や報知音声の出力といった、表示異常の発生の報知を行う（ステップＢ１７）。以上の処理を行うと、ステップＢ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６４】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、交差点に設置された複数の信号灯器１０それぞれを駆動する複数の灯器駆動部２０と、該交差点の交通信号を制御する制御装置３０の間が無線通信で接続された交通信号制御システム１において、制御装置３０は、信号灯器１０に対する信号表示指令を含む指令パケット４０を各灯器駆動部２０に同報送信し、各灯器駆動部２０は、受信した指令パケット４０の複製データを含む応答パケット５０を制御装置３０及び他の灯器駆動部２０に同報送信する。つまり、各灯器駆動部２０では、指令パケット４０に加えて他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０をも受信している。これにより、ある灯器駆動部２０において、制御装置３０からの指令パケットが受信できなくとも、他の灯器駆動部２０からの応答パケット５０を受信することによって、制御装置３０からの信号表示指令を取得することができる。
【００６５】
また、灯器駆動部２０では、指令された灯色と信号灯器１０の実際の灯色とが一致するか否かによって表示異常の検出を行うとともに、指令パケット４０の受信間隔を監視することで通信異常の検出を行う。そして、表示異常或いは通信異常を検出すると、信号灯器１０を強制的に滅灯させるとともに、異常の発生を示すデータを応答パケット５０に含めて送信する。これにより、動作異常の発生を制御装置３０にて知ることができ、速やかな復旧が可能となる。
【００６６】
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】交通信号制御システムの設置例。
【図２】灯器駆動部と制御装置間の通信手順の説明図。
【図３】灯器駆動部と制御装置間のデータ送受信の一例。
【図４】指令パケットのデータ構成例。
【図５】応答パケットのデータ構成例。
【図６】灯器駆動部の機能構成図。
【図７】灯色テーブルのデータ構成例。
【図８】現示階梯表の一例。
【図９】二重現示の検出理論の説明図。
【図１０】制御装置の機能構成図。
【図１１】灯器管理テーブルのデータ構成例。
【図１２】灯器駆動部における灯器制御処理のフローチャート。
【図１３】図１２のフローチャートの続き。
【図１４】制御装置における交通信号制御処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００６８】
１ 交通信号制御システム
１０ 信号灯器
２０ 灯器駆動部
２１０ 処理部、２２０ 無線通信部、２３０ リレー部、２４０ 電源部
２５０ 記憶部
２５１ 灯器制御プログラム
２５２ 灯色テーブル、２５３ 二重現示検出テーブル
２６０ 二重現示検出回路
３０ 制御装置
３１０ 入力部、３２０ 処理部、３３０ 表示部
３４０ 音声出力部、３５０ 無線通信部、３６０ 電源部
３７０ 記憶部
３７１ 交通信号制御プログラム、３７２ 灯器管理テーブル
４０ 指令パケット、５０ 応答パケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムであって、
前記信号制御装置は、
信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信手段を備え、
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する表示制御手段と、
前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信手段と、
を備えるとともに、
前記表示制御手段が、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する手段を有している、
交通信号制御システム。
【請求項２】
前記灯器駆動部それぞれは、
自灯器駆動部が駆動している信号灯器の現在の表示状態を検出する表示状態検出手段と、
前記信号表示指令と前記検出された現在の表示状態とに基づいて、自灯器駆動部が駆動している信号灯器における表示異常を検出する表示異常検出手段と、
を更に備えた請求項１に記載の交通信号制御システム。
【請求項３】
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から前記指令情報を最後に受信してからの経過時間と、前記所定時間間隔とに基づいて通信異常を検出する通信異常検出手段を更に備えた請求項１又は２に記載の交通信号制御システム。
【請求項４】
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムにおける信号制御方法であって、
前記信号制御装置が、信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第１の表示制御ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第２の表示制御ステップと、
を含む信号制御方法。
【請求項１】
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムであって、
前記信号制御装置は、
信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信手段を備え、
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する表示制御手段と、
前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信手段と、
を備えるとともに、
前記表示制御手段が、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する手段を有している、
交通信号制御システム。
【請求項２】
前記灯器駆動部それぞれは、
自灯器駆動部が駆動している信号灯器の現在の表示状態を検出する表示状態検出手段と、
前記信号表示指令と前記検出された現在の表示状態とに基づいて、自灯器駆動部が駆動している信号灯器における表示異常を検出する表示異常検出手段と、
を更に備えた請求項１に記載の交通信号制御システム。
【請求項３】
前記灯器駆動部それぞれは、
前記信号制御装置から前記指令情報を最後に受信してからの経過時間と、前記所定時間間隔とに基づいて通信異常を検出する通信異常検出手段を更に備えた請求項１又は２に記載の交通信号制御システム。
【請求項４】
交差点に係る各信号灯器の信号制御を司る信号制御装置と、前記信号灯器を駆動する個別の灯器駆動部とが無線通信で接続された交通信号制御システムにおける信号制御方法であって、
前記信号制御装置が、信号表示指令を含む指令情報を、全ての前記灯器駆動部に所定時間間隔で同報送信する指令送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報に含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第１の表示制御ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、前記信号制御装置から受信した指令情報の複製データを含む応答情報を、各灯器駆動部の送信タイミングが重ならないように前記所定時間間隔を時分割して定められた送信タイミングで、前記信号制御装置及び他の灯器駆動部に同報送信する応答送信ステップと、
前記灯器駆動部それぞれが、他の灯器駆動部から受信した前記複製データに含まれる信号表示指令に従って、自灯器駆動部が駆動している信号灯器の信号表示を制御する第２の表示制御ステップと、
を含む信号制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１５７１４８（Ｐ２０１０−１５７１４８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５６６４（Ｐ２００８−３３５６６４）
【出願日】平成２０年１２月２９日（２００８．１２．２９）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２９日（２００８．１２．２９）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
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