交通信号制御装置及びコンピュータプログラム
【課題】 経路探索によって発生し得る将来の交通量を考慮して、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御を行う。
【解決手段】 本発明は、交通信号機１の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令Ｓ１を生成する交通信号制御装置４に関する。この装置４は、経路探索の結果を有する車両５の経路を取得し、その経路に含まれる交差点Ｃｉに流入する当該車両５についての時間帯ごとの部分交通量を算出する。また、この装置４は、その部分交通量を用いて、制御対象となる交差点Ｃｉについての時間帯ごとの予測交通量を算出し、この予測交通量に基づいて信号制御指令Ｓ１を生成する。
【解決手段】 本発明は、交通信号機１の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令Ｓ１を生成する交通信号制御装置４に関する。この装置４は、経路探索の結果を有する車両５の経路を取得し、その経路に含まれる交差点Ｃｉに流入する当該車両５についての時間帯ごとの部分交通量を算出する。また、この装置４は、その部分交通量を用いて、制御対象となる交差点Ｃｉについての時間帯ごとの予測交通量を算出し、この予測交通量に基づいて信号制御指令Ｓ１を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差点に流入する予測交通量に基づいて交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御する信号制御の改良に関する。
より詳しくは、車両感知器等の路側センサによる路側計測情報に加えて、経路探索の結果得られた経路から交差点での交通量の変動状況を動的に予測し、交通信号機の信号灯色を効率的に制御する交通信号制御装置と、この装置による交通信号制御を実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の系統制御や広域制御による交通信号の信号制御方式を、信号制御パラメータ（スプリット、サイクル長及びオフセット等）の設定方式の視点で大別すると、時間帯に応じて信号制御パラメータを設定する定周期制御と、交通状況に応じて信号制御パラメータを設定する交通感応制御の２種類がある。
このうち、後者の交通感応制御は、端末の交通信号制御機ごとに行う端末感応制御と、路線系統制御或いは面制御される複数の交差点を対象に信号制御パラメータを変化させる中央感応制御に分類される。
【０００３】
上記中央感応制御は、交通流の変動に対応した高度な系統制御や広域制御（面制御）を行えるため、交通量の時間変動が激しくかつ交通量が多く、高い交通処理効率が要求される道路に適用され、プログラム選択制御又はプログラム形成制御が採用される。
プログラム選択制御とは、予め設定された複数のプログラムの中から、車両感知器情報に基づいてそのときの交通状態に最適な一つのプログラムを選択する方式である。また、プログラム形成制御とは、予め有限個のパラメータ値を設定するのではなく、車両感知器情報に基づいてオンラインで信号制御パラメータや信号表示の切り替えタイミングを決定する方式である。
【０００４】
交通管制センターが行う中央感応制御では、一般にプログラム選択制御が採用されているが、これには次のような短所がある。
（１）パラメータの設計に多大な労力を要する。
（２）交通状況の経年変化で状況が大きく変化した時の再設計が必要となる。
（３）評価指標（交通量と占有率の加重和）が経験的かつ曖昧である。
（４）余裕を持たせるためにサイクル長が長くなる傾向にあり、無駄な青時間が発生したり、歩行者待ち時間が大きくなったりし易い。
【０００５】
そこで、上記短所を解決するために、交通管制センターの中央装置が交通状況に応じて信号制御パラメータを自動的に更新するプログラム形成制御が行われており、この制御方式はＭＯＤＥＲＡＴＯ（Management by Origin-DEstination Related Adaptation for Traffic Optimization）制御と呼ばれている（非特許文献１参照）。
【０００６】
一方、上記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御に加えて、一部の交差点に関して、信号制御に未来の予測情報を用いて青時間を最適化することにより、更にリアルタイム性を高めたＵＴＭＳ（Universal Traffic Management Systems）という制御方式を採用する場合がある。このＵＴＭＳ制御の特徴は次の通りである（非特許文献２参照）。
（１） 現在から１サイクル未来の交通需要の予測
（２） 車両の時間遅れの直接評価に基づいたリアルタイム制御の実現
（３） 分散型の制御意思決定：中央制御と連携するハイブリッド型または隣接交差点が強調して動作する自律型の制御モードが選択可能
【０００７】
かかるＵＴＭＳ制御では、車両が交差点の停止線に到着する予測交通量の時系列データである到着プロファイルを所定時間ごとに推定しており、この到着プロファイルと他の信号制御情報に基づいてシミュレーション演算を実行する。
上記シミュレーション演算は、具体的には、交差点全体の待ち行列台数の変動状況である遅れ時間（信号停止待ち時間）を算出し、この遅れ時間に基づく評価値が最も小さくなる青終了タイミングを探索し、最適な青終了タイミングを決定するものである（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「改訂 交通信号の手引き」 編集・発行 社団法人 交通工学研究会（１６〜１８頁、８３〜８７頁）
【非特許文献２】「次世代信号制御方式の開発と実証実験」 ＳＥＩテクニカルレビュー ２００４年３月 第１６６号 ５１〜５５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御を行う場合に必要な交通指標である待ち行列台数は、通常、道路に設置した車両感知器等の路側センサによって検出された、制御対象の交差点への流入交通量に基づいて待ち行列長さを推定し、これを平均車頭距離で割ることによって算出される。
しかし、車両感知器等の路側センサで検出した流入交通量から求めた交通指標は、路側センサが設置されていない道路の交通状況を反映していないので、かかる交通指標を用いて上記各制御を行っても、必ずしも実態に即した交通信号制御にならない場合がある。
【００１０】
例えば、制御エリア内の特定の道路区間が渋滞している時に上記ＵＴＭＳ制御を行うと、その渋滞を解消させるために、渋滞区間の進行方向の青時間が長くなり、その渋滞区間の交差区間の青時間が短くなるように信号制御される。
しかし、これと同時に、ナビゲーションシステムによる経路探索の結果、上記渋滞区間を避けるためにその交差区間の経路を案内された車両が多く発生した場合には、今度はその交差区間で新たな渋滞が生じる恐れがあり、ＵＴＭＳ制御の実行が交差区間の渋滞を却って助長させる場合がある。
【００１１】
このように、路側計測情報に基づいて実行された交通信号制御が、経路探索の結果に従って走行する車両の動向と矛盾することがあり、この場合、ナビゲーションシステムの利用者にとっては当該交通信号制御が却って迷惑になってしまう。
本発明は、かかる実情に鑑み、経路探索によって発生し得る将来の交通量を考慮して、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御が可能な交通信号制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１） 本発明の交通信号制御装置は、交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令を生成する交通信号制御装置であって、経路探索の結果を有する車両の経路を取得する取得手段と、前記経路に含まれる交差点に流入する当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出する第１の算出手段と、前記部分交通量を用いて、制御対象となる前記交差点についての時間帯ごとの予測交通量を算出する第２の算出手段と、前記予測交通量に基づいて前記信号制御指令を生成する生成手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の交通信号制御装置によれば、上記第１の算出手段が、経路探索の結果を有する車両の経路に含まれる交差点に流入する、当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出し、上記第２の算出手段が、その部分交通量を用いて、制御対象となる交差点についての時間帯ごとの予測交通量を算出するので、当該予測交通量について、経路探索の結果に従って走行しようとする車両の交通量が加味される。なお、この場合の「経路」は、経路探索によって得られた経路のことを意味しており、従って車両は当該経路に沿って走行する可能性が高いと考えられる。
そして、上記生成手段が、経路探索によって発生し得る交通量を加味した予測交通量に基づいて信号制御指令を生成するので、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御を行うことができる。
【００１４】
（２） 交差点に流入する道路には、車両の通過台数を検出可能な路側センサがない道路（以下、「センサなし道路」という場合がある。）と、その路側センサがある道路（以下、「センサあり道路」という場合がある。）があるが、これらの道路種別に対応して予測交通量を個別に算出することが好ましい。
その理由は、センサなし道路では、路側計測情報に基づく過去の交通量が不明であるから、この過去の交通量を予測交通量に反映させる必要がないが、センサあり道路では、その過去の交通量が判明しているので、当該過去の交通量を予測交通量に反映させるべきだからである。
【００１５】
具体的には、前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を含む路側計測情報を検出する路側センサがない道路については、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量を、前記予測交通量として採用すればよい。
【００１６】
（３） また、前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を検出可能な路側センサがある道路については、その路側計測情報に基づく過去の交通量と、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量とから求めた交通量を、前記予測交通量として採用すればよい。
【００１７】
（４） 一方、部分交通量を全体交通量に換算する方法としては、例えば次の方法が考えられる。すなわち、自装置が管理する制御エリア内の前記道路に、前記車両が送信するアップリンクを受信し、その受信位置で前記車両の通過台数を検出可能な路側通信装置（例えば、光ビーコン）が設置されている場合には、前記第２の算出手段は、前記路側通信装置が検出したアップリンク数と前記通過台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出することができる。
その理由は、上記アップリンク数と通過台数との比率は、部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致するものと考えられるからである。
【００１８】
（５） また、前記第２の算出手段において、前記経路又はこの探索に必要な入力情報を外部に送信可能な前記車両の台数と全車両の登録台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出することにしてもよい。
その理由は、上記車両の台数と全車両の登録台数との比率も、部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致すると考えられるからである。
【００１９】
（６） 本発明のコンピュータプログラムは、本発明の交通信号制御装置による制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、本発明の交通信号制御装置と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２０】
以上の通り、本発明によれば、経路探索によって発生し得る交通量を加味した予測交通量に基づいて信号制御指令を生成するようにしたので、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】交通信号制御システムの概要を示す全体構成図である。
【図２】交通信号機の構成を示すための道路平面図である。
【図３】中央装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図４】交通信号制御機の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図５】車載装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図６】予測交通量の算出処理を含む交通信号制御のフローチャートである。
【図７】搭載率の算出方法の一例を示すための道路平面図である。
【図８】交通信号制御の効果を説明するための道路平面図である。
【図９】交通信号制御の効果を説明するための道路平面図である。
【図１０】変形例を示すための道路交差点の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔システムの全体構成〕
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を採用した交通信号制御システムの全体構成を示している。また、図２は、同システムの交通信号機１の構成を示すための道路平面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の交通信号制御システムは、交通信号機１、車載装置２、車両感知器等よりなる路側センサ３、中央装置４、車載装置２を搭載した車両５、経路探索サーバー９、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：「ＶＩＣＳ」は登録商標）センター１０、光ビーコン１１などを含む。
【００２３】
図１及び図２において、符号Ｓ１〜Ｓ５で示される各種の信号又は情報のうち、Ｓ１は中央装置４が生成する、交通信号機１の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令である。
また、Ｓ２はＶＩＣＳセンター１０が生成するＶＩＣＳ情報である。このＶＩＣＳ情報Ｓ２には、渋滞情報、リンク旅行時間、事故・故障車・工事情報、速度規制・車線規制情報、駐車場の位置、駐車場・サービスエリア・パーキングエリアの満車・空車情報などが含まれている。
【００２４】
更に、Ｓ３は、車載装置４を搭載した車両（プローブ車両）５が生成するプローブ情報であり、このプローブ情報Ｓ３は、走行中の車両５の所定時間又は距離ごとの位置、速度及び時刻等が含まれている。Ｓ４は路側センサ３が計測した路側計測情報（例えば、車両５の通過台数）である。
また、Ｓ５は経路探索サーバー９が生成する経路情報である。この経路情報Ｓ５には、サーバー９の利用者（プローブ車両５のドライバ等）からの探索要求を受けて、出発地点から目的地点までの経路コストが最小となるように演算された経路（最小コスト経路）が含まれている。
【００２５】
図１に示す交通信号制御システムにおいて、各交通信号機１は、複数の交差点Ｃｉ（ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置され、電話回線等の通信回線６を介してルータ７に接続されている。
このルータ７は交通管制センター内の中央装置４に接続され、中央装置４は自装置が管轄する制御エリアに含まれる、各交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａとＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
【００２６】
従って、中央装置４は各交通信号制御機１ａと双方向通信が可能であり、各交通信号機１は他の交通信号機１とも双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
また、図１では、図示を簡略化するために、各交差点Ｃｉに信号灯器１ｂが１つだけ描写されているが、実際の交差点Ｃｉには、例えば図２に示すように、互いに交差する道路の上り下り用として４つの信号灯器１ｂが設置されている。
【００２７】
路側センサ３は、例えば、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器や、インダクタンス変化で車両５を感知するループコイル、或いは、カメラの画像を画像処理して交通量や車両速度を計測する画像感知器よりなり、交差点Ｃｉに流入する車両台数や車両速度を計測する目的で、制御エリア内の一部の道路に設置されている。
この路側センサ３は、対応する交差点Ｃｉの上流側に設置されており、通信回線を介して交通信号制御機１ａと繋がっている。路側センサ３が検出した路側計測情報Ｓ４は、交通信号制御機１ａで中継され、通信回線６を介して中央装置４に送信される。
【００２８】
図２に示すように、光ビーコン１１は、道路脇の支柱に取り付けられたビーコン制御機１１ａと、その支柱の上端部から道路側に延びる梁材に取り付けられた１つ又は複数のビーコンヘッド（投受光器：以下、単に「ヘッド」という。）１１ｂとを備えている。
ビーコン制御機１１ａは、通信回線８を通じて交通信号制御機１ａと双方向通信が可能である。ヘッド１１ｂは道路の車線数だけ設けられ、その車線の直上に配置されている。また、各ヘッド１１ｂは発光素子と受光素子を内部に有する。
【００２９】
これらの素子が発光又は受光することで通信可能となる道路上の範囲（通信領域）は、ヘッド１１ｂの直下よりもやや上流に設定されている。車載装置２（後述の光通信部２０４）は、その通信領域を通過する間に、ヘッド１１ｂとの間でアップリンクＵＬとダウンリンクＤＬの送受信が可能である。
ビーコン制御機１１ａは、交通信号制御機１ａを通じて受信したＶＩＣＳ情報Ｓ２と経路情報Ｓ５とを、車載装置２に送信するダウンリンクＤＬに含めることができる。また、車載装置２が送信するアップリンクＵＬには、プローブ情報Ｓ３が含まれており、このプローブ情報Ｓ３は交通信号制御機１ａを介して経路探索サーバー９に転送される。
【００３０】
光ビーコン１１のヘッド１１ｂの内部には、直下を通行する車両５を超音波感知するセンサも搭載されており、光ビーコン１１は、ヘッド１１ｂの直下を通行する車両台数の計測を行うこともできる。
このため、光ビーコン１１は、アップリンクＵＬとダウンリンクＤＬを送受信することで車両５と双方向通信する路側通信装置としての機能だけでなく、車両台数を検出する路側センサ３としての機能を併有しており、この光ビーコン１１が計測した路側計測情報Ｓ４も、交通信号制御機１ａを介して中央装置４に転送される。
【００３１】
〔ナビゲーションシステム〕
上記経路探索サーバー９、車両５に搭載された車載装置４及び光ビーコン１１は、出発地点から目的地点までの最適な経路を外部のコンピュータで探索し、その経路探索の結果（最小コスト経路）を車両５に通知するナビゲーションシステムを構成している。
このナビゲーションシステムは、予め入会登録された会員（ユーザー）の車両５自体をセンサとして、各車両５から経路探索サーバー９が情報収集し、メンバー間で相互に情報提供し合って運用することにより、サーバー９から各会員に対してより有用な交通情報を提供するようにしたものである。
【００３２】
従って、このナビゲーションシステムによれば、通常のＶＩＣＳ情報Ｓ２とともに、このＶＩＣＳ情報Ｓ２に含まれていないより詳細かつ動的な交通情報を、各会員の車両５に提供することができる。
経路探索サーバー９は、専用の通信回線を介して交通情報センター１０に接続され、必要に応じてＶＩＣＳ情報Ｓ２を同センター１０から入手している。また、経路探索サーバー９は、光ビーコン１１へのアップリンクＵＬに含まれる登録会員の車両５のプローブ情報Ｓ３を、交通信号制御機１ａを介して取得している。
【００３３】
経路探索サーバー９は、ある登録会員からの探索要求（出発地点と目的地点を含む。）が光ビーコン１１へのアップリンクＵＬに含まれていると、旅行時間等の経路コストが最小となる経路（最小コスト経路）をダイクストラ法等によって演算する。
この場合、ＶＩＣＳ情報Ｓ２にリンク旅行時間だけでなく渋滞情報も含まれていることから、経路探索サーバー９が行う探索アルゴリズムでは、渋滞区間について非常に大きな経路コストが設定されようになっている。従って、渋滞区間がある場合には、なるべくその区間を避ける経路が探索されることになる。
【００３４】
経路探索サーバー９は、経路探索のための演算が完了すると、その探索結果である出発始点から目的地点までの最小コスト経路と、探索要求を行った車両５の車両ＩＤとを含む経路情報Ｓ５を、交通信号制御機１ａを通じて各光ビーコン１１のビーコン制御機１１ａにブロードキャスト送信する。
なお、上記最小コスト経路には、その経路途中の交差点等を含む経由地点を通過する通過時刻も含まれている。
【００３５】
ビーコン制御機１１ａは、探索要求を行った車両５からのアップリンクＵＬを検出すると、上記経路情報Ｓ５をダウンリンクＤＬに含めて、ヘッド１１ｂに光送信させる。これにより、探索要求を行った車両５のドライバは、経路探索サーバー９による探索結果（最適経路）を取得することができる。
【００３６】
〔中央装置〕
図３は、中央装置４の内部構成を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、中央装置４は、制御部４０１、表示部４０２、通信部４０３、記憶部４０４及び操作部４０５を含んでいる。
中央装置４の制御部４０１は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなり、交通信号制御機１ａや路側センサ３等からの各種の計測情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。制御部４０１は、内部バスを介して上記ハードウェア各部と繋がっており、これら各部の動作も制御する。
【００３７】
中央装置４の制御部４０１は、自身のネットワークに属する交差点Ｃｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うものであり、例えば、前記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御とＵＴＭＳ制御を行うことができる。
ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御は、ネットワークに属するすべての交通信号機１をマクロ制御するもので、近飽和の交通状態に対応するために、負荷率という交通指標を用いて各交通信号機１に最適な信号制御パラメータをサイクルごとに自動生成する。
【００３８】
例えば、スプリット制御の場合には、各交差点Ｃｉについて、現示ごとの各流入路の負荷率の最大値を求め、現示負荷率の比で正規化されたスプリットを配分する負荷率比配分方式が採用される。上記負荷率ρは、車両の流入流量Ｑ（台／時）、待ち行列台数Ｅ（台／時）及び飽和交通流率ｓ（台／時）を用いて、ρ＝（Ｑ＋Ｅ）／ｓ で定義される。
一方、ＵＴＭＳ制御は、ネットワークに属する一部の交通信号機１をミクロ制御するものであり、着目する交差点Ｃｉの上流側で観測された情報を基に交通状況の変化を事前に予測し、その予測に基づいて交差点Ｃｉでの信号待ちによる遅れ時間を最小にするように、最適な青の打ち切りタイミングを決定する。
【００３９】
かかるＵＴＭＳ制御では、ある交差点Ｃｉにおける、停止線の到着プロファイルの情報と信号制御情報とに基づいてシミュレーション演算を行い、現時点から１サイクル以上未来までの待ち行列台数Ｅの変動状況を計算する。
本実施形態では、中央装置４において上記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御を行うことから、制御部４０１は、これらの制御を実行する場合の入力情報となる、各交差点Ｃｉの予測交通量（交差点Ｃｉに流入する車両台数）を算出する。なお、この予測交通量の算出方法の詳細（図６）については、後述する。
【００４０】
中央装置４の通信部４０３は、通信回線６を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースであり、所定時間ごとに信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１と、ＶＩＣＳセンター１０から取得した渋滞情報等を含むＶＩＣＳ情報Ｓ２とを各交通信号制御機１ａに送信している。
信号制御指令Ｓ１は、信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、ＶＩＣＳ情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。
【００４１】
また、中央装置４の通信部４０３は、各交通信号制御機１ａから、路側センサ３や光ビーコン１１が検出した路側計測情報Ｓ４をリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）で受信しているとともに、経路探索サーバー９が生成した経路情報Ｓ５についても、同サーバー９からほぼリアルタイムで取得している。
【００４２】
中央装置４の記憶部４０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、前記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御を行う制御プログラムと、この制御に用いる予測交通量や交通指標の演算プログラムを記憶している。
また、記憶部４０４は、制御部４０１が生成した信号制御指令Ｓ１と、ＶＩＣＳセンター１０から取得したＶＩＣＳ情報Ｓ２と、ＬＡＮ側から取得した路側計測情報Ｓ４と、経路探索サーバー９から取得した経路情報Ｓ５とを一時的に記憶する。
【００４３】
中央装置４の表示部４０２は、自身が管理する制御エリアの道路地図と、この道路地図上のすべての交通信号機１や光ビーコン１１等の位置が表示された表示画面により構成され、中央オペレータに渋滞や事故等の交通状況を報知するものである。
中央装置４の操作部４０５は、キーボードやマウス等の入力インタフェースよりなり、この操作部４０５によって中央オペレータが上記表示部４０２に対する表示切り替え操作等を行えるようになっている。
【００４４】
〔交通信号機〕
次に、図２及び図４を参照して、交通信号機１の構成を説明する。なお、図２では、交通量の多い主道路ＲＭ１，ＲＭ２と交通量の少ない従道路ＲＳ１，ＲＳ２とが合流した交差点Ｃｉを例示している。
図２に示すように、交通信号機１は、主道路ＲＭ１，ＲＭ２及び従道路ＲＳ１，ＲＳ２のそれぞれに設置された４つの信号灯器１ｂと、この信号灯器１ｂと通信回線８を介して接続された交通信号制御機１ａとを備えている。
【００４５】
交通信号制御機１ａは、中央装置４から信号制御指令Ｓ１を受信し、当該信号制御指令Ｓ１に基づいて、各信号灯器１ｂの青、黄、赤及び右折矢等の各信号灯の点灯、消灯及び点滅を制御する。
図４は、上記交通信号制御機１ａの内部構成を示す機能ブロック図である。
図４に示すように、交通信号制御機１ａは、制御部１０１、灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４を含んでいる。
【００４６】
交通信号制御機１ａの制御部１０１は、１又は複数のマイクロコンピュータから構成され、制御部１０１には、内部バスを介して灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４が接続されており、制御部１０１はこれらのハードウェア各部の動作を制御する。
制御部１０１は、中央装置４が系統制御や広域制御（ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御等）を行った結果の出力である信号制御指令Ｓ１に従って各信号灯器１ｂを駆動し、その指令Ｓ１に基づく所定のタイミングで各信号灯器１ｂの信号灯色を切り替える。
【００４７】
灯器駆動部１０２は、半導体リレー（図示せず）を備え、上記制御部１０１から入力された信号制御指令Ｓ１に基づいて、複数の信号灯器１ｂの青色灯、黄色灯、赤色灯それぞれに対応して各色の信号灯に供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）又は直流電圧をオン／オフする。
【００４８】
交通信号制御機１ａの通信部１０３は、中央装置４、路側センサ３及び光ビーコン１１との間で有線通信を行う通信インタフェースである。
通信部１０３は、中央装置４から信号制御指令Ｓ１及びＶＩＣＳ情報Ｓ２を受信し、信号制御指令Ｓ１については自装置の制御部１０１に送り、ＶＩＣＳ情報Ｓ２についてはビーコン制御機１１ａに転送する。また、通信部１０３は、路側センサ３及び光ビーコン１１から路側計測情報Ｓ４を受信し、この路側計測情報Ｓ４については中央装置４に転送する。
【００４９】
更に、通信部１０３は、ビーコン制御機１１ａからプローブ情報Ｓ３を受信すると、このプローブ情報Ｓ３を経路探索サーバー９に転送し、経路探索サーバーＳ３から経路情報Ｓ５を受信した場合には、この経路情報Ｓ５をビーコン制御機１１ａに転送する。
交通信号制御機１ａの記憶部１０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、信号制御指令Ｓ１に基づいて信号灯色の切り替え制御を行うプログラムを記憶しているとともに、通信部１０３が受信した各種情報（信号制御指令Ｓ１やＶＩＣＳ情報Ｓ２等）を一時的に記憶する。
【００５０】
〔車載装置〕
図５は、車載装置２の内部構成を示す機能ブロック図である。
この車載装置２は、光ビーコン１１との間で双方向の光通信を行う路車間通信機能と、搭乗者が設定した目的地に案内するナビゲーション機能を有する。
図５に示すように、車載装置２は、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、光通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８及び制御部２０９等を含む。
【００５１】
ＧＰＳ処理部２０１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、ＧＰＳ衛星の軌道、測位補正情報等に基づいて、プローブ車両５の位置（緯度、経度及び高度）を計測する。
方位センサ２０２は、光ファイバジャイロなどで構成されており、プローブ車両５の方位及び角速度を計測する。車速取得部２０３は、車速センサ（図示せず）が車輪の角速度を検出することにより計測したプローブ車両５の速度データを取得する。
【００５２】
車載装置２の光通信部２０４は、道路上の所定位置に設定された光ビーコン１１の通信領域において、アップリンクＵＬとダウンリンクＤＬを送受信する。
すなわち、車載装置２の光通信部２０４は、ある交差点Ｃｉを流出したプローブ車両５が光ビーコン１１の通信領域に入ると、ＶＩＣＳ情報Ｓ２を含むダウンリンクＤＬを受信し、自身のプローブ情報Ｓ３を含むアップリンクＵＬを光ビーコン１１に送信する。なお、光ビーコン１１が経路情報Ｓ５を受信している場合には、この経路情報Ｓ５もダウンリンクＤＬに含められる。
【００５３】
車載装置２の記憶部２０５は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成され、ダウンリンクＤＬに含まれるＶＩＣＳ情報Ｓ２及び経路情報Ｓ５や、アップリンクＵＬに含めるプローブ情報Ｓ３等の各種情報を記憶するための記憶領域を有する。
記憶部２０５は、道路地図データも記憶している。この道路地図データには、交差点ＩＤと交差点の位置とを対応付けた交差点データが含まれている。また、道路地図データには、リンクＩＤと、リンクの始点・終点・補間点（道路が折れ曲がる地点に対応）それぞれの位置と、リンクの始点に接続するリンクのリンクＩＤと、リンクの終点に接続するリンクのリンクＩＤと、最適経路の特定に使用するリンクコストとを対応付けたリンクデータも含まれている。
【００５４】
上記リンクコストは、例えば、リンクとその終点に接続するリンクの組み合わせの数だけ用意されており、リンクの始点に進入してから当該リンクの終点を退出し、次に接続するリンクの始点に進入するまでに要する時間が設定されている。
すなわち、リンクコストには、リンクの始点から終点までを走行するのに要するコスト（時間）と、リンクの終点から次のリンクの始点までを走行するのに要するコスト（時間）、つまり、交差点を通過するのに要するコストが含まれている。
【００５５】
車載装置２の操作部２０６は、タッチパネルやボタン等から構成されており、ドライバを含む車両５の搭乗者が目的地の設定等を行えるようになっている。
車載装置２の表示部２０７は、車両５のダッシュボード部分に取り付けられたモニタ装置（図示せず）よりなり、制御部２０９が後述する感応要求処理において作成した画像データを搭乗者に表示する。また、音声出力部２０８は、制御部２０９が作成した音声データをスピーカー（図示せず）から出力する。
【００５６】
車載装置２の制御部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータから構成され、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、光通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８での各処理を制御する。
また、車載装置２の制御部２０９は、ＧＰＳ処理部２０１が計測した位置、方位センサ２０２が計測した方位及び角速度、車速取得部２０３が取得した速度に対して、道路地図データに基づいてマップマッチング処理を行うことにより、道路地図データのリンク上における車両５の位置、方位及び速度等を算出可能である。
【００５７】
更に、車載装置２の制御部２０９は、車両５の走行中に生じる位置、方位及び速度等よりなる走行データを、所定の時間間隔又は距離間隔で収集したプローブ情報Ｓ３を生成し、このプローブ情報Ｓ３を記憶部２０５に記憶させる。
なお、本実施形態では、インフラ側へのプローブ情報Ｓ３の送信手段として光ビーコン１１を利用しているので、車載装置２の制御部２０９は、ある光ビーコン１１とその次に通過する光ビーコン１１との間の経路を走行中に生じた走行データを集めたプローブ情報Ｓ３を生成する。
【００５８】
〔中央装置による交通信号制御〕
図６は、中央装置４の制御部４０１が実行する、予測交通量の算出処理を含む交通信号制御のフローチャートである。以下、この図６を参照しつつ、各交差点Ｃｉに対する予測交通量の算出方法を説明する。
図６に示すように、中央装置４の制御部４０１は、まず、経路探索サーバー９が生成した、当該サーバー９の利用者のための経路計算の結果である経路情報Ｓ５を、通信部４０３を介して取得する（ステップＳＴ１）。
【００５９】
前述の通り、上記経路情報Ｓ５には、経路探索サーバー９を利用したナビゲーションシステムの利用者（例えば、プローブ車両５のドライバ）からの探索要求を受けて、出発地点から目的地点までの経路コストが最小となるように演算された経路（最小コスト経路）が含まれている。
また、この最小コスト経路には、経路途中の交差点等を含む経由地点を通過する通過時刻が含まれている。
【００６０】
そこで、中央装置４の制御部４０１は、経路情報Ｓ５の最小コスト経路に含まれる通過時刻に基づいて、交通信号制御の制御対象となる交差点（対象交差点）Ｃｉを車両５が通過する予測通過時刻を求め、この予測通過時刻における対象交差点Ｃｉへの車両５の流入台数を更新する（ステップＳＴ２）。
制御部４０１は、上記流入台数の更新処理（ステップＳＴ２）を、すべての対象交差点Ｃｉ、及び、経路探索サーバー９から取得したすべての経路計算結果（経路情報Ｓ５）に対して実行する（ステップＳＴ３及びＳＴ４）。
【００６１】
上記ステップＳＴ４までの更新処理により、車載装置２を搭載している車両５のうち、経路探索サーバー９による経路探索の結果を利用する車両５についての、対象交差点Ｃｉへ流入する時間帯ごとの交通量（以下、「部分交通量」という。）が算出される。
そして、中央装置４の制御部４０１は、対象交差点Ｃｉへの所定時間先の上記部分交通量と路側計測情報Ｓ４とに基づいて、対象交差点Ｃｉに対する全車両についての予測交通量を算出する（ステップＳＴ５）。
【００６２】
〔予測交通量の推定方法（ステップＳＴ５）〕
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、路側センサ３がない道路（センサなし道路）と路側センサ３がある道路（センサあり道路）とに場合分けし、これら各々の道路についての所定時間帯（例えば、１時間）ごとの予測交通量を、次の式（１）及び（２）に従って算出する。
【００６３】
（１） センサなし道路の場合
予測交通量
＝ 部分交通量×（１／搭載率）×ａ
（２） センサあり道路の場合
予測交通量
＝ 路側計測情報Ｓ４に基づく１日前の同時間帯の交通量×（α／（α＋β））
＋部分交通量×（１／搭載率）×ａ×（β／（α＋β））
【００６４】
なお、上記各式（１）及び（２）において、「搭載率」とは、プローブ情報Ｓ３を光ビーコン１１にアップリンクした車両台数（アップリンク数）を、同じ光ビーコン１１がカウントした車両台数（光ビーコン１１の通過台数）で割った値のことである。
また、ａは、０＜ａ＜１の範囲で適宜定められる調整係数である。更に、αとβは、センサあり道路の場合において、過去の交通量と将来の部分交通量との加重平均を取る場合の重み係数であり、α＝１でかつβ＝０の場合を含む。
【００６５】
上記式（１）及び（２）に示すように、本実施形態の制御部４０１では、予測交通量を求めるに当たって、経路探索の結果によって生じる部分交通量を搭載率で割ることにより、当該道路で生じ得る実際の交通量（全体交通量）に換算している。
その理由は、アップリンク数と通過台数との比率（搭載率の逆数）は、経路探索の結果を利用可能な車両５の台数とこれを含む全車両の台数との比率であり、この比率は、当該道路の部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致すると考えられるからである。
【００６６】
また、上記式（１）の場合に路側計測情報Ｓ４に基づく過去の交通量を足していない理由は、センサなし道路の場合にはその過去の交通量が不明であるから、当該過去の交通量を予測交通量に反映させる必要がないからである。
逆に、上記式（２）において路側計測情報Ｓ４に基づく過去の交通量を足している理由は、センサあり道路ではその過去の交通量が判明しているので、当該過去の交通量を予測交通量に反映させるべきだからである。
【００６７】
〔搭載率の算出方法〕
図７は、搭載率の算出方法の一例を示すための道路平面図である。
図７において、実線は光ビーコン１１が設置されている道路を示し、破線は光ビーコン１１が設置されていない道路を示している。
中央装置４の制御部４０１は、例えば、県単位や市町村単位といった一部の所定エリア内にある光ビーコン１１のそれぞれについて、所定時間毎にアップリンク数と通過台数を収集しており、収集した各データから求めた平均値を、当該所定エリアに含まれる交差点Ｃｉの予測交通量を求める場合の搭載率としている。
【００６８】
もっとも、所定エリアにおける搭載率を求めるための平均算出方式は、次の（１）及び（２）のいずれであってもよい。なお、この場合、各道路リンクにおけるアップリンク数をａｉ（ｉ＝１〜ｎ）とし、通過台数をｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）としている。
（１） 所定エリアの搭載率 ＝（Σａｉ）／（Σｂｉ）
（２） 所定エリアの搭載率 ＝｛Σ（ａｉ／ｂｉ）｝／ｎ
【００６９】
図６に戻り、中央装置４の制御部４０１は、前記のようにして対象交差点Ｃｉについての時間帯ごとの予測交通量が求まると、その予測交通量を入力情報として前記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御とＵＴＭＳ制御を実行し、これにより、当該対象交差点Ｃｉについての信号制御指令Ｓ１を生成する（ステップＳＴ６）。
その後、制御部４０１は、対象交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａに対し、生成した信号制御指令Ｓ１を送信する（ステップＳＴ７）。
【００７０】
〔交通信号制御の効果〕
図８及び図９は、中央装置４による交通信号制御の効果を説明するための道路平面図である。
図８に示す例において、車両５は、経路探索サーバー９の登録会員の車両であり、経路探索の結果の経路を当該サーバー９から取得しているものとする。
また、この車両５は、交差点Ｃ８に向かって図示上方に走行中であり、その先の交差点Ｃ５の図示下方の区間において渋滞が発生しているものとする。更に、交差点Ｃ６は高架道路上にあるため、交差点Ｃ６に矢印Ａ方向に流入する車両５は交差点Ｃ５にしか行けないものとし、交差点Ｃ１から交差点Ｃ５の区間には路側センサ３がないものとする。
【００７１】
この場合、仮に、中央装置４の制御部４０１が、路側計測情報Ｓ４のみから求めた予測交通量に基づいてＵＴＭＳ制御を行ったとすると、渋滞を解消させるために、その渋滞区間の進行方向（交差点Ｃ５を上方に抜ける方向）の青時間が長くなり、その渋滞区間の交差区間（交差点Ｃ５を左方に抜ける方向）の青時間が短くなるように、交差点Ｃ５の交通信号機１が制御されることになる。
一方、これと同時に、経路探索サーバー９は、ＶＩＣＳ情報Ｓ２に含まれるリンク旅行時間や渋滞情報に基づいて最小コスト経路を探索し、その結果を車両５に伝えている。
【００７２】
従って、サーバー９による経路探索の結果が、例えば図８の仮想線で示す経路（Ｃ８→Ｃ４→Ｃ２→Ｃ１→Ｃ５）のように、渋滞区間を迂回して交差点Ｃ５を左方に抜ける経路となる場合があり、かかる経路を取得した車両５が多く発生すると、今度は、交差点Ｃ１から交差点Ｃ５に向かう交差区間で新たな渋滞が発生する恐れがある。
しかし、交差点Ｃ１から交差点Ｃ５に向かう区間には路側センサ３が設けられていないので、この区間で新たな渋滞が発生しても、路側計測情報Ｓ４のみに基づく信号制御では交差点Ｃ５の横方向に優先的に青信号が割り当てられることはない。
【００７３】
また、図９に示す例において、車両５は、経路探索サーバー９による経路探索の結果に従い、交差点Ｃ９を経由して観光地に向かう経路を走行する予定であるとし、その交差点Ｃ９の図示下方の区間では、この区間を通勤目的等で定常的に利用する車両５により、渋滞が発生しているものとする。更に、交差点Ｃ９を横方向に通過する交差区間には、路側センサ３がないものとする。
この場合においても、仮に、中央装置４の制御部４０１が、路側計測情報Ｓ４のみから求めた予測交通量に基づいてＵＴＭＳ制御を行ったとすると、渋滞を解消させるために、その渋滞区間の進行方向（交差点Ｃ９を上方に抜ける方向）の青時間が長くなり、その渋滞区間の交差区間（交差点Ｃ９を左方に抜ける方向）の青時間が短くなるように、交差点Ｃ９の交通信号機１が制御されることになる。
【００７４】
そして、図９の仮想線で示すように、観光地に向かう経路を経路探索サーバー９から取得した車両５が多く発生すると、今度は、交差点Ｃ９を左方に抜ける交差区間で新たな渋滞が発生する恐れがある。
しかし、交差点Ｃ９の交差区間には路側センサ３が設けられていないので、この交差区間で新たな渋滞が発生しても、路側計測情報Ｓ４のみに基づく信号制御では交差点Ｃ９の横方向に優先的に青信号が割り当てられることはない。
このように、路側計測情報Ｓ４に基づいて実行された交通信号制御が、経路探索の結果に従って走行する車両５の動向と矛盾することがあり、この場合、経路探索サーバー９の利用者にとっては、中央装置４による交通信号制御が却って迷惑になってしまう。
【００７５】
これに対して、本実施形態の中央装置４によれば、経路探索サーバー９による探索結果として得られた経路に含まれる交差点Ｃ５，Ｃ９に流入する、当該車両５についての時間帯ごとの部分交通量を算出し、その部分交通量を用いて、制御対象となる交差点Ｃ５，Ｃ９についての時間帯ごとの予測交通量を算出するので、当該予測交通量について、経路探索の結果に従って走行しようとする車両５の交通量が加味される。
そして、本実施形態の中央装置４では、経路探索によって発生し得る交通量を加味した上記予測交通量に基づいて信号制御指令Ｓ１を生成するので、経路探索サーバー９の利用者に不利にならない交通信号制御を行うことができる。
【００７６】
〔変形例〕
図１０は、本発明の変形例を示すための道路交差点の平面図である。
この変形例が上記実施形態（図１〜図７）と異なる点は、次の（１）及び（２）の通りであり、これ以外の装置構成や、中央装置４が行う予測交通量の算出方法、及び、信号制御指令Ｓ１の生成方法については、上記実施形態の場合と同様である。
【００７７】
（１） 車載装置２は、通信部２０４として、携帯電話機、ＰＨＳ端末及びＰＤＡ端末等よりなるモバイル端末装置２０４Ａを備え、この端末装置２０４Ａを利用して、蓄積したプローブ情報Ｓ３を携帯電話網等の外部ネットワーク（図示せず）に送信する。経路探索サーバー９は、外部ネットワークに送信されたプローブ情報Ｓ３を取得する。
【００７８】
（２） 経路探索サーバー９は、外部ネットワークを通じて取得した時系列のプローブ情報Ｓ３と、ＶＩＣＳセンター１０から取得したＶＩＣＳ情報Ｓ２に基づいて、経路情報Ｓ５を生成し、そのＶＩＣＳ情報Ｓ２と経路情報Ｓ５を外部ネットワークに送信する。車載装置２の端末装置２０４Ａは、外部ネットワークに送信されたＶＩＣＳ情報Ｓ２と経路情報Ｓ５を取得する。
【００７９】
図１０に示す変形例の場合には、プローブ情報Ｓ３のアップリンク手段として、モバイル端末装置２０４Ａによる無線通信が採用されているので、光ビーコン１１の検出情報を利用して前記搭載率を算出できない。
そこで、この変形例の制御部４０１では、経路情報Ｓ５の入力情報となる出発地点と目的地点を送信可能な車両５の台数（すなわち、経路探索サーバー９の登録会員数）と、全車両の登録台数との比率を部分交通量に適用することにより、全体交通量を算出するようになっている。
【００８０】
その理由は、上記登録会員数と全車両の登録台数との比率も、部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致すると考えられるからである。
なお、後述の通り、各車両５自身が経路探索した結果得られた経路を中央装置４が収集して、予測交通量に反映させてもよいが、この場合には、その経路を送信可能な車両５の台数と全車両の登録台数との比率を、部分交通量に適用することになる。
【００８１】
〔その他の変形例〕
上記実施形態（変形例を含む。）は例示であって本発明の権利範囲を制限するものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内のすべての変更が本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、交通管制センターとは無関係に運用される経路探索サーバー９が経路探索を行い、このサーバー９が生成した経路情報Ｓ５を同センターの中央装置４が取得しているが、経路情報Ｓ５の生成を中央装置４が行ってもよい。
【００８２】
また、経路探索サーバー９による探索結果だけでなく、各々の車載装置４が行った経路探索の結果を中央装置４が収集することにより、本発明を実施することもできる。
更に、本発明は、中央装置４が広域制御を行う場合に限らず、ＬＡＮに含まれる複数の交通信号機１が、中央装置４による制御とは別個のグループ単位での系統制御又は広域制御を行う場合にも適用することができる。
【００８３】
また、本発明は、ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御だけなく、その他の交通信号制御を行うシステムに採用することができる。
特に、本発明は、ＵＴＭＳ制御のように、シミュレーション手法によって信号待ち遅れ時間の予測値算出を行う予測制御全般に有効であり、かかる予測制御に本発明を適用すれば、予測開始時点での実交通量をより正確に把握でき、予測制御を高精度化できる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 交通信号機
１ａ 交通信号制御機
１ｂ 信号灯器
２ 車載装置
３ 路側センサ
４ 中央装置（交通信号制御装置）
４０１ 制御部（第１及び第２算出手段、生成手段）
４０２ 表示部
４０３ 通信部（取得手段）
４０４ 記憶部
４０５ 操作部
５ 車両
９ 経路探索サーバー
１１ 光ビーコン
Ｃｉ 交差点
Ｓ１ 信号制御指令
Ｓ２ ＶＩＣＳ情報
Ｓ３ プローブ情報
Ｓ４ 路側計測情報
Ｓ５ 経路情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差点に流入する予測交通量に基づいて交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御する信号制御の改良に関する。
より詳しくは、車両感知器等の路側センサによる路側計測情報に加えて、経路探索の結果得られた経路から交差点での交通量の変動状況を動的に予測し、交通信号機の信号灯色を効率的に制御する交通信号制御装置と、この装置による交通信号制御を実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の系統制御や広域制御による交通信号の信号制御方式を、信号制御パラメータ（スプリット、サイクル長及びオフセット等）の設定方式の視点で大別すると、時間帯に応じて信号制御パラメータを設定する定周期制御と、交通状況に応じて信号制御パラメータを設定する交通感応制御の２種類がある。
このうち、後者の交通感応制御は、端末の交通信号制御機ごとに行う端末感応制御と、路線系統制御或いは面制御される複数の交差点を対象に信号制御パラメータを変化させる中央感応制御に分類される。
【０００３】
上記中央感応制御は、交通流の変動に対応した高度な系統制御や広域制御（面制御）を行えるため、交通量の時間変動が激しくかつ交通量が多く、高い交通処理効率が要求される道路に適用され、プログラム選択制御又はプログラム形成制御が採用される。
プログラム選択制御とは、予め設定された複数のプログラムの中から、車両感知器情報に基づいてそのときの交通状態に最適な一つのプログラムを選択する方式である。また、プログラム形成制御とは、予め有限個のパラメータ値を設定するのではなく、車両感知器情報に基づいてオンラインで信号制御パラメータや信号表示の切り替えタイミングを決定する方式である。
【０００４】
交通管制センターが行う中央感応制御では、一般にプログラム選択制御が採用されているが、これには次のような短所がある。
（１）パラメータの設計に多大な労力を要する。
（２）交通状況の経年変化で状況が大きく変化した時の再設計が必要となる。
（３）評価指標（交通量と占有率の加重和）が経験的かつ曖昧である。
（４）余裕を持たせるためにサイクル長が長くなる傾向にあり、無駄な青時間が発生したり、歩行者待ち時間が大きくなったりし易い。
【０００５】
そこで、上記短所を解決するために、交通管制センターの中央装置が交通状況に応じて信号制御パラメータを自動的に更新するプログラム形成制御が行われており、この制御方式はＭＯＤＥＲＡＴＯ（Management by Origin-DEstination Related Adaptation for Traffic Optimization）制御と呼ばれている（非特許文献１参照）。
【０００６】
一方、上記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御に加えて、一部の交差点に関して、信号制御に未来の予測情報を用いて青時間を最適化することにより、更にリアルタイム性を高めたＵＴＭＳ（Universal Traffic Management Systems）という制御方式を採用する場合がある。このＵＴＭＳ制御の特徴は次の通りである（非特許文献２参照）。
（１） 現在から１サイクル未来の交通需要の予測
（２） 車両の時間遅れの直接評価に基づいたリアルタイム制御の実現
（３） 分散型の制御意思決定：中央制御と連携するハイブリッド型または隣接交差点が強調して動作する自律型の制御モードが選択可能
【０００７】
かかるＵＴＭＳ制御では、車両が交差点の停止線に到着する予測交通量の時系列データである到着プロファイルを所定時間ごとに推定しており、この到着プロファイルと他の信号制御情報に基づいてシミュレーション演算を実行する。
上記シミュレーション演算は、具体的には、交差点全体の待ち行列台数の変動状況である遅れ時間（信号停止待ち時間）を算出し、この遅れ時間に基づく評価値が最も小さくなる青終了タイミングを探索し、最適な青終了タイミングを決定するものである（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「改訂 交通信号の手引き」 編集・発行 社団法人 交通工学研究会（１６〜１８頁、８３〜８７頁）
【非特許文献２】「次世代信号制御方式の開発と実証実験」 ＳＥＩテクニカルレビュー ２００４年３月 第１６６号 ５１〜５５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御を行う場合に必要な交通指標である待ち行列台数は、通常、道路に設置した車両感知器等の路側センサによって検出された、制御対象の交差点への流入交通量に基づいて待ち行列長さを推定し、これを平均車頭距離で割ることによって算出される。
しかし、車両感知器等の路側センサで検出した流入交通量から求めた交通指標は、路側センサが設置されていない道路の交通状況を反映していないので、かかる交通指標を用いて上記各制御を行っても、必ずしも実態に即した交通信号制御にならない場合がある。
【００１０】
例えば、制御エリア内の特定の道路区間が渋滞している時に上記ＵＴＭＳ制御を行うと、その渋滞を解消させるために、渋滞区間の進行方向の青時間が長くなり、その渋滞区間の交差区間の青時間が短くなるように信号制御される。
しかし、これと同時に、ナビゲーションシステムによる経路探索の結果、上記渋滞区間を避けるためにその交差区間の経路を案内された車両が多く発生した場合には、今度はその交差区間で新たな渋滞が生じる恐れがあり、ＵＴＭＳ制御の実行が交差区間の渋滞を却って助長させる場合がある。
【００１１】
このように、路側計測情報に基づいて実行された交通信号制御が、経路探索の結果に従って走行する車両の動向と矛盾することがあり、この場合、ナビゲーションシステムの利用者にとっては当該交通信号制御が却って迷惑になってしまう。
本発明は、かかる実情に鑑み、経路探索によって発生し得る将来の交通量を考慮して、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御が可能な交通信号制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１） 本発明の交通信号制御装置は、交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令を生成する交通信号制御装置であって、経路探索の結果を有する車両の経路を取得する取得手段と、前記経路に含まれる交差点に流入する当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出する第１の算出手段と、前記部分交通量を用いて、制御対象となる前記交差点についての時間帯ごとの予測交通量を算出する第２の算出手段と、前記予測交通量に基づいて前記信号制御指令を生成する生成手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の交通信号制御装置によれば、上記第１の算出手段が、経路探索の結果を有する車両の経路に含まれる交差点に流入する、当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出し、上記第２の算出手段が、その部分交通量を用いて、制御対象となる交差点についての時間帯ごとの予測交通量を算出するので、当該予測交通量について、経路探索の結果に従って走行しようとする車両の交通量が加味される。なお、この場合の「経路」は、経路探索によって得られた経路のことを意味しており、従って車両は当該経路に沿って走行する可能性が高いと考えられる。
そして、上記生成手段が、経路探索によって発生し得る交通量を加味した予測交通量に基づいて信号制御指令を生成するので、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御を行うことができる。
【００１４】
（２） 交差点に流入する道路には、車両の通過台数を検出可能な路側センサがない道路（以下、「センサなし道路」という場合がある。）と、その路側センサがある道路（以下、「センサあり道路」という場合がある。）があるが、これらの道路種別に対応して予測交通量を個別に算出することが好ましい。
その理由は、センサなし道路では、路側計測情報に基づく過去の交通量が不明であるから、この過去の交通量を予測交通量に反映させる必要がないが、センサあり道路では、その過去の交通量が判明しているので、当該過去の交通量を予測交通量に反映させるべきだからである。
【００１５】
具体的には、前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を含む路側計測情報を検出する路側センサがない道路については、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量を、前記予測交通量として採用すればよい。
【００１６】
（３） また、前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を検出可能な路側センサがある道路については、その路側計測情報に基づく過去の交通量と、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量とから求めた交通量を、前記予測交通量として採用すればよい。
【００１７】
（４） 一方、部分交通量を全体交通量に換算する方法としては、例えば次の方法が考えられる。すなわち、自装置が管理する制御エリア内の前記道路に、前記車両が送信するアップリンクを受信し、その受信位置で前記車両の通過台数を検出可能な路側通信装置（例えば、光ビーコン）が設置されている場合には、前記第２の算出手段は、前記路側通信装置が検出したアップリンク数と前記通過台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出することができる。
その理由は、上記アップリンク数と通過台数との比率は、部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致するものと考えられるからである。
【００１８】
（５） また、前記第２の算出手段において、前記経路又はこの探索に必要な入力情報を外部に送信可能な前記車両の台数と全車両の登録台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出することにしてもよい。
その理由は、上記車両の台数と全車両の登録台数との比率も、部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致すると考えられるからである。
【００１９】
（６） 本発明のコンピュータプログラムは、本発明の交通信号制御装置による制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、本発明の交通信号制御装置と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２０】
以上の通り、本発明によれば、経路探索によって発生し得る交通量を加味した予測交通量に基づいて信号制御指令を生成するようにしたので、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】交通信号制御システムの概要を示す全体構成図である。
【図２】交通信号機の構成を示すための道路平面図である。
【図３】中央装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図４】交通信号制御機の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図５】車載装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図６】予測交通量の算出処理を含む交通信号制御のフローチャートである。
【図７】搭載率の算出方法の一例を示すための道路平面図である。
【図８】交通信号制御の効果を説明するための道路平面図である。
【図９】交通信号制御の効果を説明するための道路平面図である。
【図１０】変形例を示すための道路交差点の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔システムの全体構成〕
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を採用した交通信号制御システムの全体構成を示している。また、図２は、同システムの交通信号機１の構成を示すための道路平面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の交通信号制御システムは、交通信号機１、車載装置２、車両感知器等よりなる路側センサ３、中央装置４、車載装置２を搭載した車両５、経路探索サーバー９、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：「ＶＩＣＳ」は登録商標）センター１０、光ビーコン１１などを含む。
【００２３】
図１及び図２において、符号Ｓ１〜Ｓ５で示される各種の信号又は情報のうち、Ｓ１は中央装置４が生成する、交通信号機１の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令である。
また、Ｓ２はＶＩＣＳセンター１０が生成するＶＩＣＳ情報である。このＶＩＣＳ情報Ｓ２には、渋滞情報、リンク旅行時間、事故・故障車・工事情報、速度規制・車線規制情報、駐車場の位置、駐車場・サービスエリア・パーキングエリアの満車・空車情報などが含まれている。
【００２４】
更に、Ｓ３は、車載装置４を搭載した車両（プローブ車両）５が生成するプローブ情報であり、このプローブ情報Ｓ３は、走行中の車両５の所定時間又は距離ごとの位置、速度及び時刻等が含まれている。Ｓ４は路側センサ３が計測した路側計測情報（例えば、車両５の通過台数）である。
また、Ｓ５は経路探索サーバー９が生成する経路情報である。この経路情報Ｓ５には、サーバー９の利用者（プローブ車両５のドライバ等）からの探索要求を受けて、出発地点から目的地点までの経路コストが最小となるように演算された経路（最小コスト経路）が含まれている。
【００２５】
図１に示す交通信号制御システムにおいて、各交通信号機１は、複数の交差点Ｃｉ（ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置され、電話回線等の通信回線６を介してルータ７に接続されている。
このルータ７は交通管制センター内の中央装置４に接続され、中央装置４は自装置が管轄する制御エリアに含まれる、各交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａとＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
【００２６】
従って、中央装置４は各交通信号制御機１ａと双方向通信が可能であり、各交通信号機１は他の交通信号機１とも双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
また、図１では、図示を簡略化するために、各交差点Ｃｉに信号灯器１ｂが１つだけ描写されているが、実際の交差点Ｃｉには、例えば図２に示すように、互いに交差する道路の上り下り用として４つの信号灯器１ｂが設置されている。
【００２７】
路側センサ３は、例えば、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器や、インダクタンス変化で車両５を感知するループコイル、或いは、カメラの画像を画像処理して交通量や車両速度を計測する画像感知器よりなり、交差点Ｃｉに流入する車両台数や車両速度を計測する目的で、制御エリア内の一部の道路に設置されている。
この路側センサ３は、対応する交差点Ｃｉの上流側に設置されており、通信回線を介して交通信号制御機１ａと繋がっている。路側センサ３が検出した路側計測情報Ｓ４は、交通信号制御機１ａで中継され、通信回線６を介して中央装置４に送信される。
【００２８】
図２に示すように、光ビーコン１１は、道路脇の支柱に取り付けられたビーコン制御機１１ａと、その支柱の上端部から道路側に延びる梁材に取り付けられた１つ又は複数のビーコンヘッド（投受光器：以下、単に「ヘッド」という。）１１ｂとを備えている。
ビーコン制御機１１ａは、通信回線８を通じて交通信号制御機１ａと双方向通信が可能である。ヘッド１１ｂは道路の車線数だけ設けられ、その車線の直上に配置されている。また、各ヘッド１１ｂは発光素子と受光素子を内部に有する。
【００２９】
これらの素子が発光又は受光することで通信可能となる道路上の範囲（通信領域）は、ヘッド１１ｂの直下よりもやや上流に設定されている。車載装置２（後述の光通信部２０４）は、その通信領域を通過する間に、ヘッド１１ｂとの間でアップリンクＵＬとダウンリンクＤＬの送受信が可能である。
ビーコン制御機１１ａは、交通信号制御機１ａを通じて受信したＶＩＣＳ情報Ｓ２と経路情報Ｓ５とを、車載装置２に送信するダウンリンクＤＬに含めることができる。また、車載装置２が送信するアップリンクＵＬには、プローブ情報Ｓ３が含まれており、このプローブ情報Ｓ３は交通信号制御機１ａを介して経路探索サーバー９に転送される。
【００３０】
光ビーコン１１のヘッド１１ｂの内部には、直下を通行する車両５を超音波感知するセンサも搭載されており、光ビーコン１１は、ヘッド１１ｂの直下を通行する車両台数の計測を行うこともできる。
このため、光ビーコン１１は、アップリンクＵＬとダウンリンクＤＬを送受信することで車両５と双方向通信する路側通信装置としての機能だけでなく、車両台数を検出する路側センサ３としての機能を併有しており、この光ビーコン１１が計測した路側計測情報Ｓ４も、交通信号制御機１ａを介して中央装置４に転送される。
【００３１】
〔ナビゲーションシステム〕
上記経路探索サーバー９、車両５に搭載された車載装置４及び光ビーコン１１は、出発地点から目的地点までの最適な経路を外部のコンピュータで探索し、その経路探索の結果（最小コスト経路）を車両５に通知するナビゲーションシステムを構成している。
このナビゲーションシステムは、予め入会登録された会員（ユーザー）の車両５自体をセンサとして、各車両５から経路探索サーバー９が情報収集し、メンバー間で相互に情報提供し合って運用することにより、サーバー９から各会員に対してより有用な交通情報を提供するようにしたものである。
【００３２】
従って、このナビゲーションシステムによれば、通常のＶＩＣＳ情報Ｓ２とともに、このＶＩＣＳ情報Ｓ２に含まれていないより詳細かつ動的な交通情報を、各会員の車両５に提供することができる。
経路探索サーバー９は、専用の通信回線を介して交通情報センター１０に接続され、必要に応じてＶＩＣＳ情報Ｓ２を同センター１０から入手している。また、経路探索サーバー９は、光ビーコン１１へのアップリンクＵＬに含まれる登録会員の車両５のプローブ情報Ｓ３を、交通信号制御機１ａを介して取得している。
【００３３】
経路探索サーバー９は、ある登録会員からの探索要求（出発地点と目的地点を含む。）が光ビーコン１１へのアップリンクＵＬに含まれていると、旅行時間等の経路コストが最小となる経路（最小コスト経路）をダイクストラ法等によって演算する。
この場合、ＶＩＣＳ情報Ｓ２にリンク旅行時間だけでなく渋滞情報も含まれていることから、経路探索サーバー９が行う探索アルゴリズムでは、渋滞区間について非常に大きな経路コストが設定されようになっている。従って、渋滞区間がある場合には、なるべくその区間を避ける経路が探索されることになる。
【００３４】
経路探索サーバー９は、経路探索のための演算が完了すると、その探索結果である出発始点から目的地点までの最小コスト経路と、探索要求を行った車両５の車両ＩＤとを含む経路情報Ｓ５を、交通信号制御機１ａを通じて各光ビーコン１１のビーコン制御機１１ａにブロードキャスト送信する。
なお、上記最小コスト経路には、その経路途中の交差点等を含む経由地点を通過する通過時刻も含まれている。
【００３５】
ビーコン制御機１１ａは、探索要求を行った車両５からのアップリンクＵＬを検出すると、上記経路情報Ｓ５をダウンリンクＤＬに含めて、ヘッド１１ｂに光送信させる。これにより、探索要求を行った車両５のドライバは、経路探索サーバー９による探索結果（最適経路）を取得することができる。
【００３６】
〔中央装置〕
図３は、中央装置４の内部構成を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、中央装置４は、制御部４０１、表示部４０２、通信部４０３、記憶部４０４及び操作部４０５を含んでいる。
中央装置４の制御部４０１は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなり、交通信号制御機１ａや路側センサ３等からの各種の計測情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。制御部４０１は、内部バスを介して上記ハードウェア各部と繋がっており、これら各部の動作も制御する。
【００３７】
中央装置４の制御部４０１は、自身のネットワークに属する交差点Ｃｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うものであり、例えば、前記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御とＵＴＭＳ制御を行うことができる。
ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御は、ネットワークに属するすべての交通信号機１をマクロ制御するもので、近飽和の交通状態に対応するために、負荷率という交通指標を用いて各交通信号機１に最適な信号制御パラメータをサイクルごとに自動生成する。
【００３８】
例えば、スプリット制御の場合には、各交差点Ｃｉについて、現示ごとの各流入路の負荷率の最大値を求め、現示負荷率の比で正規化されたスプリットを配分する負荷率比配分方式が採用される。上記負荷率ρは、車両の流入流量Ｑ（台／時）、待ち行列台数Ｅ（台／時）及び飽和交通流率ｓ（台／時）を用いて、ρ＝（Ｑ＋Ｅ）／ｓ で定義される。
一方、ＵＴＭＳ制御は、ネットワークに属する一部の交通信号機１をミクロ制御するものであり、着目する交差点Ｃｉの上流側で観測された情報を基に交通状況の変化を事前に予測し、その予測に基づいて交差点Ｃｉでの信号待ちによる遅れ時間を最小にするように、最適な青の打ち切りタイミングを決定する。
【００３９】
かかるＵＴＭＳ制御では、ある交差点Ｃｉにおける、停止線の到着プロファイルの情報と信号制御情報とに基づいてシミュレーション演算を行い、現時点から１サイクル以上未来までの待ち行列台数Ｅの変動状況を計算する。
本実施形態では、中央装置４において上記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御を行うことから、制御部４０１は、これらの制御を実行する場合の入力情報となる、各交差点Ｃｉの予測交通量（交差点Ｃｉに流入する車両台数）を算出する。なお、この予測交通量の算出方法の詳細（図６）については、後述する。
【００４０】
中央装置４の通信部４０３は、通信回線６を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースであり、所定時間ごとに信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１と、ＶＩＣＳセンター１０から取得した渋滞情報等を含むＶＩＣＳ情報Ｓ２とを各交通信号制御機１ａに送信している。
信号制御指令Ｓ１は、信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、ＶＩＣＳ情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。
【００４１】
また、中央装置４の通信部４０３は、各交通信号制御機１ａから、路側センサ３や光ビーコン１１が検出した路側計測情報Ｓ４をリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）で受信しているとともに、経路探索サーバー９が生成した経路情報Ｓ５についても、同サーバー９からほぼリアルタイムで取得している。
【００４２】
中央装置４の記憶部４０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、前記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御を行う制御プログラムと、この制御に用いる予測交通量や交通指標の演算プログラムを記憶している。
また、記憶部４０４は、制御部４０１が生成した信号制御指令Ｓ１と、ＶＩＣＳセンター１０から取得したＶＩＣＳ情報Ｓ２と、ＬＡＮ側から取得した路側計測情報Ｓ４と、経路探索サーバー９から取得した経路情報Ｓ５とを一時的に記憶する。
【００４３】
中央装置４の表示部４０２は、自身が管理する制御エリアの道路地図と、この道路地図上のすべての交通信号機１や光ビーコン１１等の位置が表示された表示画面により構成され、中央オペレータに渋滞や事故等の交通状況を報知するものである。
中央装置４の操作部４０５は、キーボードやマウス等の入力インタフェースよりなり、この操作部４０５によって中央オペレータが上記表示部４０２に対する表示切り替え操作等を行えるようになっている。
【００４４】
〔交通信号機〕
次に、図２及び図４を参照して、交通信号機１の構成を説明する。なお、図２では、交通量の多い主道路ＲＭ１，ＲＭ２と交通量の少ない従道路ＲＳ１，ＲＳ２とが合流した交差点Ｃｉを例示している。
図２に示すように、交通信号機１は、主道路ＲＭ１，ＲＭ２及び従道路ＲＳ１，ＲＳ２のそれぞれに設置された４つの信号灯器１ｂと、この信号灯器１ｂと通信回線８を介して接続された交通信号制御機１ａとを備えている。
【００４５】
交通信号制御機１ａは、中央装置４から信号制御指令Ｓ１を受信し、当該信号制御指令Ｓ１に基づいて、各信号灯器１ｂの青、黄、赤及び右折矢等の各信号灯の点灯、消灯及び点滅を制御する。
図４は、上記交通信号制御機１ａの内部構成を示す機能ブロック図である。
図４に示すように、交通信号制御機１ａは、制御部１０１、灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４を含んでいる。
【００４６】
交通信号制御機１ａの制御部１０１は、１又は複数のマイクロコンピュータから構成され、制御部１０１には、内部バスを介して灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４が接続されており、制御部１０１はこれらのハードウェア各部の動作を制御する。
制御部１０１は、中央装置４が系統制御や広域制御（ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御等）を行った結果の出力である信号制御指令Ｓ１に従って各信号灯器１ｂを駆動し、その指令Ｓ１に基づく所定のタイミングで各信号灯器１ｂの信号灯色を切り替える。
【００４７】
灯器駆動部１０２は、半導体リレー（図示せず）を備え、上記制御部１０１から入力された信号制御指令Ｓ１に基づいて、複数の信号灯器１ｂの青色灯、黄色灯、赤色灯それぞれに対応して各色の信号灯に供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）又は直流電圧をオン／オフする。
【００４８】
交通信号制御機１ａの通信部１０３は、中央装置４、路側センサ３及び光ビーコン１１との間で有線通信を行う通信インタフェースである。
通信部１０３は、中央装置４から信号制御指令Ｓ１及びＶＩＣＳ情報Ｓ２を受信し、信号制御指令Ｓ１については自装置の制御部１０１に送り、ＶＩＣＳ情報Ｓ２についてはビーコン制御機１１ａに転送する。また、通信部１０３は、路側センサ３及び光ビーコン１１から路側計測情報Ｓ４を受信し、この路側計測情報Ｓ４については中央装置４に転送する。
【００４９】
更に、通信部１０３は、ビーコン制御機１１ａからプローブ情報Ｓ３を受信すると、このプローブ情報Ｓ３を経路探索サーバー９に転送し、経路探索サーバーＳ３から経路情報Ｓ５を受信した場合には、この経路情報Ｓ５をビーコン制御機１１ａに転送する。
交通信号制御機１ａの記憶部１０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、信号制御指令Ｓ１に基づいて信号灯色の切り替え制御を行うプログラムを記憶しているとともに、通信部１０３が受信した各種情報（信号制御指令Ｓ１やＶＩＣＳ情報Ｓ２等）を一時的に記憶する。
【００５０】
〔車載装置〕
図５は、車載装置２の内部構成を示す機能ブロック図である。
この車載装置２は、光ビーコン１１との間で双方向の光通信を行う路車間通信機能と、搭乗者が設定した目的地に案内するナビゲーション機能を有する。
図５に示すように、車載装置２は、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、光通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８及び制御部２０９等を含む。
【００５１】
ＧＰＳ処理部２０１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、ＧＰＳ衛星の軌道、測位補正情報等に基づいて、プローブ車両５の位置（緯度、経度及び高度）を計測する。
方位センサ２０２は、光ファイバジャイロなどで構成されており、プローブ車両５の方位及び角速度を計測する。車速取得部２０３は、車速センサ（図示せず）が車輪の角速度を検出することにより計測したプローブ車両５の速度データを取得する。
【００５２】
車載装置２の光通信部２０４は、道路上の所定位置に設定された光ビーコン１１の通信領域において、アップリンクＵＬとダウンリンクＤＬを送受信する。
すなわち、車載装置２の光通信部２０４は、ある交差点Ｃｉを流出したプローブ車両５が光ビーコン１１の通信領域に入ると、ＶＩＣＳ情報Ｓ２を含むダウンリンクＤＬを受信し、自身のプローブ情報Ｓ３を含むアップリンクＵＬを光ビーコン１１に送信する。なお、光ビーコン１１が経路情報Ｓ５を受信している場合には、この経路情報Ｓ５もダウンリンクＤＬに含められる。
【００５３】
車載装置２の記憶部２０５は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成され、ダウンリンクＤＬに含まれるＶＩＣＳ情報Ｓ２及び経路情報Ｓ５や、アップリンクＵＬに含めるプローブ情報Ｓ３等の各種情報を記憶するための記憶領域を有する。
記憶部２０５は、道路地図データも記憶している。この道路地図データには、交差点ＩＤと交差点の位置とを対応付けた交差点データが含まれている。また、道路地図データには、リンクＩＤと、リンクの始点・終点・補間点（道路が折れ曲がる地点に対応）それぞれの位置と、リンクの始点に接続するリンクのリンクＩＤと、リンクの終点に接続するリンクのリンクＩＤと、最適経路の特定に使用するリンクコストとを対応付けたリンクデータも含まれている。
【００５４】
上記リンクコストは、例えば、リンクとその終点に接続するリンクの組み合わせの数だけ用意されており、リンクの始点に進入してから当該リンクの終点を退出し、次に接続するリンクの始点に進入するまでに要する時間が設定されている。
すなわち、リンクコストには、リンクの始点から終点までを走行するのに要するコスト（時間）と、リンクの終点から次のリンクの始点までを走行するのに要するコスト（時間）、つまり、交差点を通過するのに要するコストが含まれている。
【００５５】
車載装置２の操作部２０６は、タッチパネルやボタン等から構成されており、ドライバを含む車両５の搭乗者が目的地の設定等を行えるようになっている。
車載装置２の表示部２０７は、車両５のダッシュボード部分に取り付けられたモニタ装置（図示せず）よりなり、制御部２０９が後述する感応要求処理において作成した画像データを搭乗者に表示する。また、音声出力部２０８は、制御部２０９が作成した音声データをスピーカー（図示せず）から出力する。
【００５６】
車載装置２の制御部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータから構成され、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、光通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８での各処理を制御する。
また、車載装置２の制御部２０９は、ＧＰＳ処理部２０１が計測した位置、方位センサ２０２が計測した方位及び角速度、車速取得部２０３が取得した速度に対して、道路地図データに基づいてマップマッチング処理を行うことにより、道路地図データのリンク上における車両５の位置、方位及び速度等を算出可能である。
【００５７】
更に、車載装置２の制御部２０９は、車両５の走行中に生じる位置、方位及び速度等よりなる走行データを、所定の時間間隔又は距離間隔で収集したプローブ情報Ｓ３を生成し、このプローブ情報Ｓ３を記憶部２０５に記憶させる。
なお、本実施形態では、インフラ側へのプローブ情報Ｓ３の送信手段として光ビーコン１１を利用しているので、車載装置２の制御部２０９は、ある光ビーコン１１とその次に通過する光ビーコン１１との間の経路を走行中に生じた走行データを集めたプローブ情報Ｓ３を生成する。
【００５８】
〔中央装置による交通信号制御〕
図６は、中央装置４の制御部４０１が実行する、予測交通量の算出処理を含む交通信号制御のフローチャートである。以下、この図６を参照しつつ、各交差点Ｃｉに対する予測交通量の算出方法を説明する。
図６に示すように、中央装置４の制御部４０１は、まず、経路探索サーバー９が生成した、当該サーバー９の利用者のための経路計算の結果である経路情報Ｓ５を、通信部４０３を介して取得する（ステップＳＴ１）。
【００５９】
前述の通り、上記経路情報Ｓ５には、経路探索サーバー９を利用したナビゲーションシステムの利用者（例えば、プローブ車両５のドライバ）からの探索要求を受けて、出発地点から目的地点までの経路コストが最小となるように演算された経路（最小コスト経路）が含まれている。
また、この最小コスト経路には、経路途中の交差点等を含む経由地点を通過する通過時刻が含まれている。
【００６０】
そこで、中央装置４の制御部４０１は、経路情報Ｓ５の最小コスト経路に含まれる通過時刻に基づいて、交通信号制御の制御対象となる交差点（対象交差点）Ｃｉを車両５が通過する予測通過時刻を求め、この予測通過時刻における対象交差点Ｃｉへの車両５の流入台数を更新する（ステップＳＴ２）。
制御部４０１は、上記流入台数の更新処理（ステップＳＴ２）を、すべての対象交差点Ｃｉ、及び、経路探索サーバー９から取得したすべての経路計算結果（経路情報Ｓ５）に対して実行する（ステップＳＴ３及びＳＴ４）。
【００６１】
上記ステップＳＴ４までの更新処理により、車載装置２を搭載している車両５のうち、経路探索サーバー９による経路探索の結果を利用する車両５についての、対象交差点Ｃｉへ流入する時間帯ごとの交通量（以下、「部分交通量」という。）が算出される。
そして、中央装置４の制御部４０１は、対象交差点Ｃｉへの所定時間先の上記部分交通量と路側計測情報Ｓ４とに基づいて、対象交差点Ｃｉに対する全車両についての予測交通量を算出する（ステップＳＴ５）。
【００６２】
〔予測交通量の推定方法（ステップＳＴ５）〕
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、路側センサ３がない道路（センサなし道路）と路側センサ３がある道路（センサあり道路）とに場合分けし、これら各々の道路についての所定時間帯（例えば、１時間）ごとの予測交通量を、次の式（１）及び（２）に従って算出する。
【００６３】
（１） センサなし道路の場合
予測交通量
＝ 部分交通量×（１／搭載率）×ａ
（２） センサあり道路の場合
予測交通量
＝ 路側計測情報Ｓ４に基づく１日前の同時間帯の交通量×（α／（α＋β））
＋部分交通量×（１／搭載率）×ａ×（β／（α＋β））
【００６４】
なお、上記各式（１）及び（２）において、「搭載率」とは、プローブ情報Ｓ３を光ビーコン１１にアップリンクした車両台数（アップリンク数）を、同じ光ビーコン１１がカウントした車両台数（光ビーコン１１の通過台数）で割った値のことである。
また、ａは、０＜ａ＜１の範囲で適宜定められる調整係数である。更に、αとβは、センサあり道路の場合において、過去の交通量と将来の部分交通量との加重平均を取る場合の重み係数であり、α＝１でかつβ＝０の場合を含む。
【００６５】
上記式（１）及び（２）に示すように、本実施形態の制御部４０１では、予測交通量を求めるに当たって、経路探索の結果によって生じる部分交通量を搭載率で割ることにより、当該道路で生じ得る実際の交通量（全体交通量）に換算している。
その理由は、アップリンク数と通過台数との比率（搭載率の逆数）は、経路探索の結果を利用可能な車両５の台数とこれを含む全車両の台数との比率であり、この比率は、当該道路の部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致すると考えられるからである。
【００６６】
また、上記式（１）の場合に路側計測情報Ｓ４に基づく過去の交通量を足していない理由は、センサなし道路の場合にはその過去の交通量が不明であるから、当該過去の交通量を予測交通量に反映させる必要がないからである。
逆に、上記式（２）において路側計測情報Ｓ４に基づく過去の交通量を足している理由は、センサあり道路ではその過去の交通量が判明しているので、当該過去の交通量を予測交通量に反映させるべきだからである。
【００６７】
〔搭載率の算出方法〕
図７は、搭載率の算出方法の一例を示すための道路平面図である。
図７において、実線は光ビーコン１１が設置されている道路を示し、破線は光ビーコン１１が設置されていない道路を示している。
中央装置４の制御部４０１は、例えば、県単位や市町村単位といった一部の所定エリア内にある光ビーコン１１のそれぞれについて、所定時間毎にアップリンク数と通過台数を収集しており、収集した各データから求めた平均値を、当該所定エリアに含まれる交差点Ｃｉの予測交通量を求める場合の搭載率としている。
【００６８】
もっとも、所定エリアにおける搭載率を求めるための平均算出方式は、次の（１）及び（２）のいずれであってもよい。なお、この場合、各道路リンクにおけるアップリンク数をａｉ（ｉ＝１〜ｎ）とし、通過台数をｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）としている。
（１） 所定エリアの搭載率 ＝（Σａｉ）／（Σｂｉ）
（２） 所定エリアの搭載率 ＝｛Σ（ａｉ／ｂｉ）｝／ｎ
【００６９】
図６に戻り、中央装置４の制御部４０１は、前記のようにして対象交差点Ｃｉについての時間帯ごとの予測交通量が求まると、その予測交通量を入力情報として前記ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御とＵＴＭＳ制御を実行し、これにより、当該対象交差点Ｃｉについての信号制御指令Ｓ１を生成する（ステップＳＴ６）。
その後、制御部４０１は、対象交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａに対し、生成した信号制御指令Ｓ１を送信する（ステップＳＴ７）。
【００７０】
〔交通信号制御の効果〕
図８及び図９は、中央装置４による交通信号制御の効果を説明するための道路平面図である。
図８に示す例において、車両５は、経路探索サーバー９の登録会員の車両であり、経路探索の結果の経路を当該サーバー９から取得しているものとする。
また、この車両５は、交差点Ｃ８に向かって図示上方に走行中であり、その先の交差点Ｃ５の図示下方の区間において渋滞が発生しているものとする。更に、交差点Ｃ６は高架道路上にあるため、交差点Ｃ６に矢印Ａ方向に流入する車両５は交差点Ｃ５にしか行けないものとし、交差点Ｃ１から交差点Ｃ５の区間には路側センサ３がないものとする。
【００７１】
この場合、仮に、中央装置４の制御部４０１が、路側計測情報Ｓ４のみから求めた予測交通量に基づいてＵＴＭＳ制御を行ったとすると、渋滞を解消させるために、その渋滞区間の進行方向（交差点Ｃ５を上方に抜ける方向）の青時間が長くなり、その渋滞区間の交差区間（交差点Ｃ５を左方に抜ける方向）の青時間が短くなるように、交差点Ｃ５の交通信号機１が制御されることになる。
一方、これと同時に、経路探索サーバー９は、ＶＩＣＳ情報Ｓ２に含まれるリンク旅行時間や渋滞情報に基づいて最小コスト経路を探索し、その結果を車両５に伝えている。
【００７２】
従って、サーバー９による経路探索の結果が、例えば図８の仮想線で示す経路（Ｃ８→Ｃ４→Ｃ２→Ｃ１→Ｃ５）のように、渋滞区間を迂回して交差点Ｃ５を左方に抜ける経路となる場合があり、かかる経路を取得した車両５が多く発生すると、今度は、交差点Ｃ１から交差点Ｃ５に向かう交差区間で新たな渋滞が発生する恐れがある。
しかし、交差点Ｃ１から交差点Ｃ５に向かう区間には路側センサ３が設けられていないので、この区間で新たな渋滞が発生しても、路側計測情報Ｓ４のみに基づく信号制御では交差点Ｃ５の横方向に優先的に青信号が割り当てられることはない。
【００７３】
また、図９に示す例において、車両５は、経路探索サーバー９による経路探索の結果に従い、交差点Ｃ９を経由して観光地に向かう経路を走行する予定であるとし、その交差点Ｃ９の図示下方の区間では、この区間を通勤目的等で定常的に利用する車両５により、渋滞が発生しているものとする。更に、交差点Ｃ９を横方向に通過する交差区間には、路側センサ３がないものとする。
この場合においても、仮に、中央装置４の制御部４０１が、路側計測情報Ｓ４のみから求めた予測交通量に基づいてＵＴＭＳ制御を行ったとすると、渋滞を解消させるために、その渋滞区間の進行方向（交差点Ｃ９を上方に抜ける方向）の青時間が長くなり、その渋滞区間の交差区間（交差点Ｃ９を左方に抜ける方向）の青時間が短くなるように、交差点Ｃ９の交通信号機１が制御されることになる。
【００７４】
そして、図９の仮想線で示すように、観光地に向かう経路を経路探索サーバー９から取得した車両５が多く発生すると、今度は、交差点Ｃ９を左方に抜ける交差区間で新たな渋滞が発生する恐れがある。
しかし、交差点Ｃ９の交差区間には路側センサ３が設けられていないので、この交差区間で新たな渋滞が発生しても、路側計測情報Ｓ４のみに基づく信号制御では交差点Ｃ９の横方向に優先的に青信号が割り当てられることはない。
このように、路側計測情報Ｓ４に基づいて実行された交通信号制御が、経路探索の結果に従って走行する車両５の動向と矛盾することがあり、この場合、経路探索サーバー９の利用者にとっては、中央装置４による交通信号制御が却って迷惑になってしまう。
【００７５】
これに対して、本実施形態の中央装置４によれば、経路探索サーバー９による探索結果として得られた経路に含まれる交差点Ｃ５，Ｃ９に流入する、当該車両５についての時間帯ごとの部分交通量を算出し、その部分交通量を用いて、制御対象となる交差点Ｃ５，Ｃ９についての時間帯ごとの予測交通量を算出するので、当該予測交通量について、経路探索の結果に従って走行しようとする車両５の交通量が加味される。
そして、本実施形態の中央装置４では、経路探索によって発生し得る交通量を加味した上記予測交通量に基づいて信号制御指令Ｓ１を生成するので、経路探索サーバー９の利用者に不利にならない交通信号制御を行うことができる。
【００７６】
〔変形例〕
図１０は、本発明の変形例を示すための道路交差点の平面図である。
この変形例が上記実施形態（図１〜図７）と異なる点は、次の（１）及び（２）の通りであり、これ以外の装置構成や、中央装置４が行う予測交通量の算出方法、及び、信号制御指令Ｓ１の生成方法については、上記実施形態の場合と同様である。
【００７７】
（１） 車載装置２は、通信部２０４として、携帯電話機、ＰＨＳ端末及びＰＤＡ端末等よりなるモバイル端末装置２０４Ａを備え、この端末装置２０４Ａを利用して、蓄積したプローブ情報Ｓ３を携帯電話網等の外部ネットワーク（図示せず）に送信する。経路探索サーバー９は、外部ネットワークに送信されたプローブ情報Ｓ３を取得する。
【００７８】
（２） 経路探索サーバー９は、外部ネットワークを通じて取得した時系列のプローブ情報Ｓ３と、ＶＩＣＳセンター１０から取得したＶＩＣＳ情報Ｓ２に基づいて、経路情報Ｓ５を生成し、そのＶＩＣＳ情報Ｓ２と経路情報Ｓ５を外部ネットワークに送信する。車載装置２の端末装置２０４Ａは、外部ネットワークに送信されたＶＩＣＳ情報Ｓ２と経路情報Ｓ５を取得する。
【００７９】
図１０に示す変形例の場合には、プローブ情報Ｓ３のアップリンク手段として、モバイル端末装置２０４Ａによる無線通信が採用されているので、光ビーコン１１の検出情報を利用して前記搭載率を算出できない。
そこで、この変形例の制御部４０１では、経路情報Ｓ５の入力情報となる出発地点と目的地点を送信可能な車両５の台数（すなわち、経路探索サーバー９の登録会員数）と、全車両の登録台数との比率を部分交通量に適用することにより、全体交通量を算出するようになっている。
【００８０】
その理由は、上記登録会員数と全車両の登録台数との比率も、部分交通量と全体交通量との比率と概ね一致すると考えられるからである。
なお、後述の通り、各車両５自身が経路探索した結果得られた経路を中央装置４が収集して、予測交通量に反映させてもよいが、この場合には、その経路を送信可能な車両５の台数と全車両の登録台数との比率を、部分交通量に適用することになる。
【００８１】
〔その他の変形例〕
上記実施形態（変形例を含む。）は例示であって本発明の権利範囲を制限するものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内のすべての変更が本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、交通管制センターとは無関係に運用される経路探索サーバー９が経路探索を行い、このサーバー９が生成した経路情報Ｓ５を同センターの中央装置４が取得しているが、経路情報Ｓ５の生成を中央装置４が行ってもよい。
【００８２】
また、経路探索サーバー９による探索結果だけでなく、各々の車載装置４が行った経路探索の結果を中央装置４が収集することにより、本発明を実施することもできる。
更に、本発明は、中央装置４が広域制御を行う場合に限らず、ＬＡＮに含まれる複数の交通信号機１が、中央装置４による制御とは別個のグループ単位での系統制御又は広域制御を行う場合にも適用することができる。
【００８３】
また、本発明は、ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やＵＴＭＳ制御だけなく、その他の交通信号制御を行うシステムに採用することができる。
特に、本発明は、ＵＴＭＳ制御のように、シミュレーション手法によって信号待ち遅れ時間の予測値算出を行う予測制御全般に有効であり、かかる予測制御に本発明を適用すれば、予測開始時点での実交通量をより正確に把握でき、予測制御を高精度化できる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 交通信号機
１ａ 交通信号制御機
１ｂ 信号灯器
２ 車載装置
３ 路側センサ
４ 中央装置（交通信号制御装置）
４０１ 制御部（第１及び第２算出手段、生成手段）
４０２ 表示部
４０３ 通信部（取得手段）
４０４ 記憶部
４０５ 操作部
５ 車両
９ 経路探索サーバー
１１ 光ビーコン
Ｃｉ 交差点
Ｓ１ 信号制御指令
Ｓ２ ＶＩＣＳ情報
Ｓ３ プローブ情報
Ｓ４ 路側計測情報
Ｓ５ 経路情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令を生成する交通信号制御装置であって、
経路探索の結果を有する車両の経路を取得する取得手段と、
前記経路に含まれる交差点に流入する当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出する第１の算出手段と、
前記部分交通量を用いて、制御対象となる前記交差点についての時間帯ごとの予測交通量を算出する第２の算出手段と、
前記予測交通量に基づいて前記信号制御指令を生成する生成手段と、
を備えていることを特徴とする交通信号制御装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を含む路側計測情報を検出する路側センサがない道路については、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量を、前記予測交通量として採用する請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項３】
前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を含む路側計測情報を検出する路側センサがある道路については、その路側計測情報に基づく過去の交通量と、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量とから求めた交通量を、前記予測交通量として採用する請求項１又は２に記載の交通信号制御装置。
【請求項４】
自装置が管理する制御エリア内の前記道路に、前記車両が送信するアップリンクを受信し、その受信位置で前記車両の通過台数を検出可能な路側通信装置が設置され、
前記第２の算出手段は、前記路側通信装置が検出したアップリンク数と前記通過台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出する請求項２又は３に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記第２の算出手段は、前記経路又はこの探索に必要な入力情報を外部に送信可能な前記車両の台数と全車両の登録台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出する請求項２又は３に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令の生成処理を、交通信号制御装置に実行させるためのコンピュータプログラムであって、
経路探索の結果を有する車両の経路を取得するステップと、
前記経路に含まれる交差点に流入する当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出するステップと、
前記部分交通量を用いて、制御対象となる前記交差点に流入する全車両についての時間帯ごとの予測交通量を算出するステップと、
前記予測交通量に基づいて前記信号制御指令を生成するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１】
交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令を生成する交通信号制御装置であって、
経路探索の結果を有する車両の経路を取得する取得手段と、
前記経路に含まれる交差点に流入する当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出する第１の算出手段と、
前記部分交通量を用いて、制御対象となる前記交差点についての時間帯ごとの予測交通量を算出する第２の算出手段と、
前記予測交通量に基づいて前記信号制御指令を生成する生成手段と、
を備えていることを特徴とする交通信号制御装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を含む路側計測情報を検出する路側センサがない道路については、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量を、前記予測交通量として採用する請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項３】
前記第２の算出手段は、前記車両の通過台数を含む路側計測情報を検出する路側センサがある道路については、その路側計測情報に基づく過去の交通量と、当該道路の前記部分交通量に所定比率を掛けた値に基づく全体交通量とから求めた交通量を、前記予測交通量として採用する請求項１又は２に記載の交通信号制御装置。
【請求項４】
自装置が管理する制御エリア内の前記道路に、前記車両が送信するアップリンクを受信し、その受信位置で前記車両の通過台数を検出可能な路側通信装置が設置され、
前記第２の算出手段は、前記路側通信装置が検出したアップリンク数と前記通過台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出する請求項２又は３に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記第２の算出手段は、前記経路又はこの探索に必要な入力情報を外部に送信可能な前記車両の台数と全車両の登録台数との比率を前記部分交通量に適用して、前記全体交通量を算出する請求項２又は３に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
交通信号機の信号灯色の切り替えタイミングを制御するための信号制御指令の生成処理を、交通信号制御装置に実行させるためのコンピュータプログラムであって、
経路探索の結果を有する車両の経路を取得するステップと、
前記経路に含まれる交差点に流入する当該車両についての時間帯ごとの部分交通量を算出するステップと、
前記部分交通量を用いて、制御対象となる前記交差点に流入する全車両についての時間帯ごとの予測交通量を算出するステップと、
前記予測交通量に基づいて前記信号制御指令を生成するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−６００１９（Ｐ２０１１−６００１９Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９４４５（Ｐ２００９−２０９４４５）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]