交通信号制御装置及び交通信号制御方法
【課題】自律分散型の交通信号制御において、渋滞の発生を検出し、検出した渋滞の発生に応じた適切な信号制御を実現すること。
【解決手段】自律分散型の交通信号制御装置２０は、自交差点の各流入路の判定地点それぞれについて、当該判定地点に設置された車両感知器４０からの感知結果信号（時間占有率）に基づく渋滞の発生有無の検出を行うとともに、該当する流入路の予測した交通流に基づく渋滞の発生有無の推定を行い、これらの検出結果及び推定結果をもとに、当該判定地点における渋滞の発生有無を判定する。そして、判定地点それぞれの判定結果の組合せに予め対応付けて定められている渋滞時用パラメータに、信号制御パラメータを変更する。
【解決手段】自律分散型の交通信号制御装置２０は、自交差点の各流入路の判定地点それぞれについて、当該判定地点に設置された車両感知器４０からの感知結果信号（時間占有率）に基づく渋滞の発生有無の検出を行うとともに、該当する流入路の予測した交通流に基づく渋滞の発生有無の推定を行い、これらの検出結果及び推定結果をもとに、当該判定地点における渋滞の発生有無を判定する。そして、判定地点それぞれの判定結果の組合せに予め対応付けて定められている渋滞時用パラメータに、信号制御パラメータを変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律分散型の交通信号制御装置、及び自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自律分散型の交通信号制御システムでは、各交差点に設置された交通信号制御装置それぞれが自交差点の交通信号制御を行うものであり、例えば数分先までといった近い将来の自交差点の交通需要を予測し、予測した交通需要に応じて信号制御を行う。具体的には、他の交差点の制御装置との間で予測した流出交通流のデータをやり取りすることで、自交差点への到着交通流の時系列変化を予測し、自交差点の最適な信号制御パラメータを決定して信号制御を行う（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１に示した従来の交通信号制御では、予測した交通需要にもとづいて信号制御パラメータを変更していたため、過多の交通需要に対する適切な制御がなされない場合が起こり得た。すなわち、交通需要が多い結果、渋滞が発生してしまっている場合に適切な信号制御がなされない場合があった。渋滞時（過飽和状態）では、渋滞が悪化しても交通量は頭打ちとなって変化しない（増加しない）。このため、予測した交通量と実際の需要とが乖離し、渋滞を更に増長させてしまうといった事態も起こり得た。また、渋滞時には、交差点間の車両速度が遅くなるため到着タイミングの予測誤差が大きくなる。これも、予測した交通量と実際の交通需要とが大きく乖離する原因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自律分散型の交通信号制御において、渋滞の発生を判定し、判定した渋滞の発生に応じた適切な信号制御を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段（例えば、図８の通信制御部２００）と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段（例えば、図８の到着交通流予測部１１０）と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段（例えば、図８の流出交通流予測部１４０）と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段（例えば、図８の制御パラメータ変更部１３０及び信号制御部１５０）とを備えた自律分散型の交通信号制御装置（例えば、図８の交通信号制御装置２０）であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段（例えば、図８の渋滞発生判定部１２０）と、
前記渋滞発生判定手段の判定に応じて、前記信号制御手段による自交差点の信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する渋滞時信号制御手段（例えば、図８の制御パラメータ変更部１３０）と、
を更に備えた交通信号制御装置である。
【０００６】
また、第７の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、自交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し（例えば、図２７のステップＣ９〜Ｃ１５）、
前記渋滞発生の判定に応じて、前記予測結果に基づく信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する（例えば、図２６のステップＢ５〜Ｂ７）、
交通信号制御方法である。
【０００７】
この第１又は第７の発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて当該流入路における渋滞発生が判定され、この渋滞発生の判定に応じて、信号制御パラメータが予め定められた渋滞時用パラメータに変更される。これにより、渋滞が発生していないときには、到着交通流の予測結果を基に信号制御パラメータを可変して信号制御し、渋滞の発生を判定すると、この渋滞の解消に最適な信号制御パラメータとして定められた渋滞時用パラメータに変更して信号制御するといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な信号制御が実現される。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の交通信号制御装置であって、
前記渋滞発生判定手段は、自交差点の流入路に配設された各車両感知器の感知結果に基づき流入路別の渋滞発生を判定し（例えば、図２７のステップＣ９〜Ｃ１５）、
前記渋滞時信号制御手段は、流入路別の渋滞発生の有無の組合せそれぞれに対して予め定められた渋滞時用パラメータの中から、前記渋滞発生判定手段による流入路別の渋滞発生の有無の組合せに対応する渋滞時用パラメータを選択し、自交差点の信号制御パラメータを当該選択した渋滞時用パラメータに変更する（例えば、図２６のステップＢ５〜Ｂ７）、
交通信号制御装置である。
【０００９】
この第２の発明によれば、車両感知器の感知結果を基に流入路別の渋滞発生が判定され、流入路別の渋滞発生の有無の組合せそれぞれに対して予め定められた渋滞時用パラメータの中から、判定された流入路別の渋滞発生の有無の組合せに対応する渋滞時用パラメータに、自交差点の信号制御パラメータが変更される。これにより、例えば渋滞の発生有りと判定された流入路の組合せに応じて、流入路毎に、通行権を与える現示の現示時間を相対的に変化させるといったように、どの流入路に渋滞が発生しているのかに応じて、よりきめ細かな交通信号制御が実現される。
【００１０】
第３の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段とを備えた自律分散型の交通信号制御装置であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段を更に備え、
前記信号制御手段が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する補正手段を有する、
交通信号制御装置である。
【００１１】
また、第８の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し、
前記渋滞発生の判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する、
交通信号制御方法である。
【００１２】
この第３又は第８の発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて当該流入路における渋滞発生が判定され、この渋滞発生の判定がなされた場合に、当該判定結果に基づいて信号制御パラメータが補正される。これにより、渋滞が発生していないときには、流出交通流の予測結果を基に算出した信号制御パラメータを可変して信号制御し、渋滞の発生を判定すると、算出した信号制御パラメータを、この渋滞の解消に最適な値に補正して信号制御するといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な信号制御が実現される。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明の交通信号制御装置であって、
前記補正手段は、渋滞発生が判定された流入路に通行権を与える現示と渋滞発生が判定されていない流入路に通行権を与える現示とが存在する場合に、前者の現示の現示時間が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされなかったときに比べて長くするように信号制御パラメータを補正する交通信号制御装置である。
【００１４】
この第４の発明によれば、信号制御パラメータの補正は、渋滞発生が判定された流入路に通行権を与える現示時間が、渋滞発生の判定がなされなかったときに比べて長くするように行われる。これにより、渋滞発生が判定された流入路に通行権が有る時間が長くなることで、当該流入路における渋滞が解消されて、より適切な信号制御が実現される。
【００１５】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明の交通信号制御装置であって、
前記流出交通流予測手段により予測された自交差点の各流入路の滞留台数に基づいて流入路別の渋滞発生を推定する渋滞発生推定手段を更に備え、
前記渋滞発生判定手段が、前記車両感知器の感知結果と前記渋滞発生推定手段による推定結果とに基づいて渋滞の発生を判定する、
交通信号制御装置である。
【００１６】
この第５の発明によれば、予測された自交差点の各流入路の滞留台数に基づいて流入路別の渋滞発生が推定され、車両感知器の感知結果と渋滞発生の推定結果とに基づいて渋滞の発生が判定される。すなわち、車両感知器の感知結果に加え、更に予測した滞留台数にも基づいて渋滞の発生を判定することで、より精確な渋滞の判定が可能となり、その結果、渋滞の発生状況に応じた適切な信号制御が実現される。
【００１７】
第６の発明は、第５の発明の交通信号制御装置であって、
前記渋滞発生判定手段が、流入路別の渋滞発生を、前記車両感知器が配設されている流入路については当該車両感知器の感知結果に基づいて判定し、前記車両感知器が配設されていない流入路については前記渋滞発生推定手段による当該流入路の推定結果に基づいて判定する、
交通信号制御装置である。
【００１８】
この第６の発明によれば、流入路別の渋滞発生は、原則、車両感知器の感知結果に基づいて判定され、設置されていない場合には、予測した滞留台数に基づいて判定される。このように、予測した滞留台数に基づく判定結果を補助的に用いることで、実際の交通状況により則した適切な信号制御が実現される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて当該流入路における渋滞発生が判定され、この渋滞発生の判定に応じて、信号制御パラメータが予め定められた渋滞時用パラメータに変更される。これにより、渋滞が発生していないときには、到着交通流の予測結果を基に信号制御パラメータを可変して信号制御し、渋滞の発生を判定すると、この渋滞の解消に最適な信号制御パラメータとして定められた渋滞時用パラメータに変更して信号制御するといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な信号制御が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２１】
［システム構成］
図１は、本実施形態の自律分散型交通信号制御システム１の全体構成図である。同図によれば、自律分散型交通信号制御システム１は、管制センタに設置された中央管理装置１０と、各交差点に設置された複数の交通信号制御装置２０とが、伝送路Ｎを介して接続されて構成される。また、交通信号制御装置２０には、当該装置が設置された交差点（自交差点）に設けられた複数の交通信号機３０及び車両感知器４０が接続されている。交通信号制御装置２０は、隣接交差点等の他の交通信号制御装置２０との間でデータの送受信を行い、車両感知器４０による感知結果信号等に基づいて、自交差点に設けられた各交通信号機３０を制御する。
【００２２】
図２は、交通信号制御装置２０の制御対象となる交差点の一例を示す図である。同図によれば、交差点は、四つの流入路Ａ〜Ｄを有する十字交差点であり、流入路Ａ〜Ｄそれぞれに交通信号機３０及び車両感知器４０が設置されている。なお、同図は交差点の一例であり、この十字交差点に限らず、例えば三叉路交差点やＴ字交差点といった他の形状の交差点についても同様に適用可能である。
【００２３】
車両感知器４０は、例えば超音波式や光学式であり、設置された位置を通過する車両の存在を感知する。そして、感知結果として、一定時間に対する車両の存在を感知した時間の割合である時間占有率を出力する。なお、この車両感知器４０を画像式としても良い。この場合、各車線を走行する車両を撮像し画像処理することで、交通量や車両の速度、待ち行列長（渋滞長）を計測する。
【００２４】
図３は、車両感知器４０の設置例を示す図である。同図によれば、交差点の各流入路には、渋滞の発生有無の判定対象となる地点（判定地点）が定められている。そして、これらの判定地点のうちの幾つかの地点には、当該地点を感知対象とする車両感知器４０が設置されている。同図では、流入路Ａの判定地点Ａ−１，Ａ−２、流入路Ｂの判定地点Ｂ−１、流入路Ｃの判定地点Ｃ−１及び流入路Ｄの判定地点Ｄ−１のそれぞれに、車両感知器４０が設置されている。
【００２５】
図４は、この交差点の現示方式の一例を示す図である。同図において、実線矢印は通行権が与えられる車両の動線を示している。すなわち、この交差点では、流入路Ａ，Ｃの車両交通に通行権を与える現示１φと、流入路Ｂ，Ｄの車両交通に通行権を与える現示２φとが交互に表示される。なお、同図は現示方式の一例であり、この２現示に限らず、３現示以上の多現示方式とすることも可能である。
【００２６】
［信号制御の概要］
図５は、交通信号制御装置２０における信号制御の概要図である。交通信号制御装置２０は、先ず、（１）隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した予測流出交通流情報をもとに、自交差点に到着する交通流を予測する。次いで、（２）予測した到着交通流（予測到着交通流）をもとに、自交差点の各交通信号機３０の制御パラメータ（サイクル長Ｃ及びスプリット）を変更する。そして、（３）変更した制御パラメータに従って、自交差点の各交通信号機３０を制御する。また、（４）予測到着交通流及び信号制御パラメータにもとづき、自交差点から流出する交通流（流出交通流）を予測する。そして、流出すると予測した交通流の情報（予測流出交通流情報）を、各隣接交差点の交通信号制御装置２０へ送信する。
【００２７】
［原理］
（１）流出予測
流出交通流の予測原理について説明する。図６，図７は、流出交通流の予測の原理図であり、図２の流入路Ａ又はＣについて示している。流入路Ａ，Ｃは、図２に示したように、二車線の直進左折レーンと一車線の右折レーンとを有する。また、飽和交通流は、何れの車線も等しく「０．５［台／ｓ］」である。
【００２８】
流入路に到着した車両は、交差点内を直進、左折或いは右折方向に進行し、当該進行方向に該当する流入路（方路）から流出する。流入路に到着した車両が何れの方向へ進行するかは、確率的に定められる。具体的には、直進方向へ進行する確率（直進率）は「０．７（７０％）」、左折方向へ進行する確率（左折率）は「０．１（１０％）」、右折方向へ進行する確率（右折率）は「０．２（２０％）」である。
【００２９】
（１−１）通行権が無い場合
図６は、流入路に通行権が無い場合の流出予測の説明図である。同図では、図中左側から順に、当該流入路の到着交通流、信号制御パラメータから予測される予定現示、及び各レーンの滞留台数を、図中下方向を時間軸ｔとして示している。通行権が無い場合、流入路に到着した車両は、そのまま当該流入路に滞留する。すなわち、予定現示が「赤」である時刻ｔにおいて流入路に到着した車両は、全て当該流入路に滞留する。詳細には、到着台数のうち、「０．８（＝直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進左折レーンに到着し、「０．２（＝右折率）」の割合の台数が右折レーンに到着する。そして、時刻ｔにおける各レーンの滞留台数は、直前の時刻ｔでの当該レーンの滞留台数にこの到着台数を加算した台数となる。
【００３０】
例えば、予定現示が「赤」である時刻ｔ１の到着台数は「０．５［台］」である。つまり、「０．４（＝０．５×０．８）［台］」が直進左折レーンに到着し、「０．１（＝０．５×０．２）［台］」が右折レーンに到着する。そして、時刻ｔ１における各レーンの滞留台数は、直進左折レーンについては、直前の時刻ｔ０における滞留台数「３．２［台］」に到着台数「０．４［台］」を加算した「３．６［台］」となり、右折レーンについては、直前の時刻ｔ０における滞留台数「０．２［台］」に到着台数「０．１［台］」を加算した「０．３［台］」となる。
【００３１】
（１−２）通行権が有る場合
図７は、流入路に通行権が有る場合の流出予測の説明図である。同図では、図中左側から順に、当該流入路の到着交通流、予定現示、各レーンの滞留台数、及び流出交通流を、図中下方向を時間ｔとして示している。通行権が有る場合、流入路に到着した車両は、当該流入路に滞留していた車両とともに交差点内を進行し、他の流入路から流出する。すなわち、予定現示が「青」である時刻ｔにおいて、流入路に到着した車両は、図６に示した通行権が無い場合と同様に、「０．８（＝直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進左折レーンに到着し、「０．２（右折率）」の割合の台数が右折レーンに到着する。ここで、各レーンに到着した車両は、当該レーンに滞留している車両とともに当該レーンに一時的に滞留しているとみなし、直前の時刻ｔにおける滞留台数にこの到着台数を加算した台数を、「一時滞留台数」という。
【００３２】
そして、各レーンに一時滞留している車両が、直進、左折或いは右折方向の何れかの方向に進行し、他の流入路から流出する。すなわち、直進左折レーンからは、一時滞留している車両が直進方向或いは左折方向に流出する。詳細には、直進左折レーンからは、一時滞留台数の「０．７（直進率）／０．８（直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進方向に流出し、「０．１（左折率）／０．８（直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が左折方向に流出する。また、右折レーンからは、一時滞留している全ての車両が右折方向に流出する。
【００３３】
但し、各レーンからの流出台数は、当該レーンの飽和交通流を超えないように定められる。すなわち、一時滞留台数が飽和交通流以下の場合には、一時滞留台数が当該レーンからの流出台数となり、一時滞留台数が飽和交通流を超える場合には、飽和交通流分の台数が当該レーンからの流出台数となる。なお、図２の例では直進左折レーンは二車線であるため、上記一車線当たりの飽和交通流「０．５［台／ｓ］」に、当該レーンの車線数「２」を乗じた「１．０［台／ｓ］」となる。
【００３４】
例えば、予定現示が「青」である時刻ｔ３における到着台数は「０．５［台］」である。すなわち、到着した車両のうち、「０．４（＝０．５×（直進率「０．７」＋左折率「０．１」））［台］」が直進左折レーンに到着し、「０．１（＝０．５×右折率「０．２」）［台］」が右折レーンに到着する。次いで、直進左折レーンでは、直前の時刻ｔ２における滞留台数「３．６［台］」に到着台数「０．４［台］」を加算した「４．０［台］」が一時滞留台数となるが、この一時滞留台数「４．０［台］」は飽和交通流「１．０［台／ｓ］（＝０．５×２［車線］）」を超えるため、直進左折レーンからの流出台数は「１．０［台］」となる。そして、この流出台数「１．０［台］」のうち、「０．９（≒１．０×０．７／０．８）［台］」が直進方向に進行して流出し、「０．１（≒１．０×０．１／０．８）［台］」が左折方向に進行して流出する。従って、直進左折レーンでの時刻ｔ３における滞留台数は、「３．０（＝４．０−１．０）［台］」となる。
【００３５】
一方、右折レーンでは、直前の時刻ｔ２における滞留台数「０．３［台］」に到着台数「０．１［台］」を加算した「０．４［台］」が一時滞留台数となるが、この一時滞留台数「０．４［台］」は、飽和交通流「０．５［台／ｓ］」に達しないため、右折レーンからの流出台数は「０．４［台］」となる。そして、この流出台数「０．４［台］」の全てが右折方向に流出する。従って、右折レーンでの時刻ｔ３における滞留台数は、「０．０［台］」となる。
【００３６】
但し、車両が交差点内の通過に要する時間Δｔを考慮し、時刻ｔにおいて流入路の各レーンから流出した車両は、交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）において、進行方向の流入路（方路）から流出することとする。
【００３７】
（２）信号制御パラメータの算出
次に、信号制御パラメータの算出原理について説明する。
【００３８】
（２−１）交通渋滞の発生有無
先ず、交通渋滞の発生有無を判定する。具体的には、車両感知器４０からの感知結果信号にもとづく交通渋滞の発生有無の「検出」、及び予測した到着交通流にもとづく交通渋滞の発生有無の「推定」を行い、この検出結果及び推定結果によって渋滞の発生有無を判定する。
【００３９】
交通渋滞の発生有無の「検出」としては、車両感知器４０からの感知結果信号をもとに、各流入路における渋滞の発生有無を判定する。具体的には、各流入路の判定地点それぞれについて、当該判定地点に設置されている車両感知器４０から入力される感知結果信号をもとに、過去の所定期間（例えば、５分間）の時間占有率の平均値を算出し、算出した平均占有率が所定の閾値（例えば、０．４）を超えるか否かによって、渋滞の発生有無を検出する。すなわち、平均占有率が閾値を超えるならば、渋滞の発生“有り”と検出し、超えないならば、渋滞の発生“無し”と検出する。このとき、平均占有率の算出は、判定地点の流入路に通行権が有る時間帯の占有率のみを用いて行う。但し、車両感知器４０が設置されていない判定地点や、車両感知器４０が設置されているけれども故障等によって感知結果信号が受信されていない判定地点については、車両感知器４０による渋滞の発生の検出結果を“不明”とする。
【００４０】
なお、車両感知器４０を画像式車両感知器で実現する場合には、計測した待ち行列長（渋滞長）をもとに渋滞の発生有無を検出することにしても良い。具体的には、待ち行列長が各判定地点に達しているか否かに応じて、当該判定地点における渋滞の発生有無を検出する。
【００４１】
また、交通渋滞の発生有無の「推定」としては、流出交通流の予測の過程において算出された滞留台数をもとに、各流入路における渋滞の発生有無を判定する。具体的には、流入路それぞれについて、現在の信号制御パラメータから、当該流入路に通行権が有る現示から無い現示に切り替わる次回のタイミングを判定する。次いで、判定した切替タイミングの直前での滞留台数を判定する。なお、滞留台数は、上述した流出交通流の予測の過程において算出される。そして、判定した滞留台数を基に、予測される渋滞長（予測渋滞長）を算出する。予測渋滞長は、例えば、車間距離を含む車両１台あたりの全長（例えば、４［ｍ］）に判定した滞留台数を乗じて算出する。
【００４２】
続いて、各流入路の判定地点それぞれについて、当該流入路の予測渋滞長が当該判定地点に達しているか否かによって、渋滞の発生有無を推定する。すなわち、予測渋滞長が判定地点に達しているならば渋滞の発生“有り”と推定し、達していないならば渋滞の発生“無し”と推定する。
【００４３】
そして、これらの検出結果及び推定結果をもとに、判定地点それぞれの渋滞の発生有無を判定する。すなわち、検出結果が“有り”の判定地点については、渋滞の発生“有り”と判定し、検出結果が“無し”或いは“不明”の判定地点については、推定結果をそのまま判定結果とする。
【００４４】
（２−２）交通渋滞の発生“有り”の場合
交通渋滞の発生有無の判定の結果、少なくとも一つの判定地点において渋滞の発生“有り”と判定した場合には、予め定められた渋滞の発生時用の制御パラメータの値に変更する。すなわち、予め、各流入路における渋滞の発生有無の組合せそれぞれに渋滞の発生時用の制御パラメータの値が対応付けて定められており、判定した渋滞の発生有無の組合せに対応付けられている信号制御パラメータの値に変更する。
【００４５】
（２−３）交通渋滞の発生“無し”の場合
一方、交通渋滞の発生有無の判定の結果、全ての判定地点において渋滞の発生“無し”と判定した場合には、予測した到着交通流に基づいて信号制御パラメータを算出・変更する。すなわち、式（１）に従ってサイクル長Ｃを算出する。
【数１】
式（１）において、Ｌは交差点の損失時間である。λは交差点の需要率であり、各現示ｉの需要ρｉの合計値である。この交差点需要率λは、例えば図４に示す現示方式の交差点では、現示１φ，２φそれぞれの需要率ρ１，ρ２の合計値となる。
【００４６】
次いで、スプリットを算出する。スプリットは、サイクル長Ｃから損失時間Ｌを減算した時間（Ｃ−Ｌ）を、各現示ｉの需要率ρｉに比例して配分するように算出する。
【００４７】
［交通信号制御装置］
図８は、交通信号制御装置２０の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、交通信号制御装置２０は、処理部１００と、通信制御部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。
【００４８】
処理部１００は、記憶部３００に記憶されているプログラムやデータ、通信制御部２００を介して外部装置（主に、隣接交差点の交通信号制御装置２０）から受信したデータ（予測流出交通流の情報）等に基づいて、交通信号制御装置２０の全体制御等の各種処理を行う。この処理部１００は、例えばＣＰＵ等で実現される。また、処理部１００は、到着交通流予測部１１０と、渋滞発生判定部１２０と、制御パラメータ変更部１３０と、流出交通流予測部１４０と、信号制御部１５０とを有する。
【００４９】
なお、交通信号制御装置２０の制御対象となる交差点（自交差点）の構成は、自交差点構成テーブル３２１により定義されている。図９に、自交差点構成テーブル３２１のデータ構成の一例を示す。同図によれば、自交差点構成テーブル３２１は、自交差点の流入路３２１ａ毎に、流入路を構成するレーン３２１ｂと、車線数３２１ｃを対応付けて格納している。
【００５０】
また、自交差点に定められている判定地点については、渋滞判定地点テーブル３２２に定義されている。図１０に、渋滞判定地点テーブル３２２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞判定地点テーブル３２２は、自交差点の流入路３２２ａ毎に、予め定められている判定地点３２２ｂと、その位置３２２ｃと、車両感知器４０の設置有無３２２ｄとを対応付けて格納している。位置３２２ｃは、停止線からの距離で表されている。
【００５１】
到着交通流予測部１１０は、隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、到着すると予測される交通流（予測交通流）を算出する。具体的には、隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、当該隣接交差点の流入路のうち、自交差点の流入路に繋がる流入路からの流出交通流を、当該隣接交差点から自交差点までの旅行時間だけ遅らせて、自交差点への到着交通流とする。到着交通流予測部１１０は、この予測到着交通流の算出を、所定時間間隔で繰り返し実行する。
【００５２】
予測流出交通流データ３３１は、交差点から流出すると予測される交通流（予測流出交通流）のデータである。図１１に、予測流出交通流データ３３１の一例を示す。同図（ａ）によれば、予測流出交通流データ３３１は、自交差点の予測流出交通流データ３３１Ａと、各隣接交差点の予測流出交通流データ３３１Ｂとを含んでいる。自交差点の予測流出交通流データ３３１Ａは、流出交通流予測部１４０により生成され、隣接交差点の予測流出交通流データ３３１Ｂは、他の交通信号制御装置２０から受信されたデータである。
【００５３】
同図（ｂ）によれば、予測流出交通流データ３３１は、予測対象の時間範囲内の時刻３３１ａ毎に、該当する交差点の各流入路からの流出台数３３１ｂを対応付けて格納している。時刻３３１ａは、予測対象の時間範囲である、時刻ｔ０から所定時間後（例えば、２００秒）の時刻ｔｎまでの所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。なお、予測時間範囲の開始時刻ｔ０は、該当する流出予測が行われた時点の現在時刻である。
【００５４】
予測到着交通流データ３３２は、自交差点に到着すると予測される交通流（到着交通流）のデータである。図１２に、予測到着交通流データ３３２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、予測到着交通流データ３３２は、予測対象の時間範囲内の時刻３３２ａ毎に、自交差点の各流入路への到着台数３３２ｂを対応付けて格納している。時刻３３２ａは、予測流出交通流データ３３１と同様に、予測対象の時間範囲である時刻ｔ０から所定時間後（例えば、２００秒後）の時刻ｔｎまでの、所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。
【００５５】
渋滞発生判定部１２０は、渋滞発生の有無を判定する。具体的には、先ず、車両感知器４０から入力される感知結果信号をもとに、自交差点の各流入路における渋滞の発生有無を検出する。車両感知器４０からは、感知結果信号として、該当する判定地点における時間占有率の値が出力されており、この車両感知器４０からの感知結果信号が、感知結果データ３４１として記憶されている。
【００５６】
図１３に、感知結果データ３４１のデータ構成の一例を示す。同図によれば、感知結果データ３４１は、時刻３４１ａ毎に、現示３４１ｂと、各判定地点の感知結果３４１ｃとを対応付けて格納している。時刻３４１ａは、現在時刻ｔ０から所定時間前（例えば、１００秒前）の時刻ｔ−１００までの、所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。現示３４１ｂは、実際の現示である。感知結果３４１ｃは、各判定地点に設置されている車両感知器４０から取得された時間占有率を格納している。この感知結果データ３４１は、所定時間（例えば、１秒間各）で最新の値に更新される。
【００５７】
渋滞発生判定部１２０は、感知結果データ３４１を参照して、各判定地点について、該当する流入路に通行権が与えられている期間の時間占有率の平均（平均占有率）を算出する。例えば、図３に示した交差点では、判定地点Ａ−１については、該当する流入路Ａに通行権が与えられる、現示１φの期間における時間占有率の平均値を算出する。そして、算出した平均占有率が所定の閾値（例えば「０．２」）を超えるならば、当該判定地点において渋滞の発生“有り”を検出したとし、超えないならば、渋滞の発生“無し”を検出したとする。
【００５８】
渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の検出結果は、渋滞検出結果データ３４２に格納される。図１４に、渋滞検出結果データ３４２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞検出結果データ３４２は、判定地点３４２ａ毎に、平均占有率３４２ｂと、検出結果３４２ｃとを対応付けて格納している。検出結果３４２ｃは、渋滞の発生“有り”、“無し”或いは“不明”を示す値が格納される。
【００５９】
また、渋滞発生判定部１２０は、流出交通流予測部１４０により予測された流出交通流をもとに、自交差点の各流入路における近い将来の渋滞の発生有無を推定する。すなわち、各流入路について、現在の信号制御パラメータから、当該流入路に通行権が有る現示から無い現示に切り替わる次回のタイミングを判定する。次いで、滞留台数データ３３４を参照して、判定した切替タイミングの直前での当該流入路において予測される滞留台数を判定する。続いて、算出した滞留台数に予め定められた車両１台の全長を乗じて、予測渋滞長を算出する。そして、流入路それぞれについて、算出した予測渋滞長と各判定地点の位置（停止線からの距離）とを比較することで、各判定地点における渋滞の発生有無を推定する。すなわち、予測渋滞長が判定地点に達しているならば、当該判定地点において渋滞の発生“有り”と推定し、達していないならば、渋滞の発生“無し”と推定する。
【００６０】
ここで、現在の信号制御パラメータは、信号制御パラメータデータ３３６に格納されている。図１５に、信号制御パラメータデータ３３６の一例を示す。同図によれば、信号制御パラメータデータ３３６は、サイクル長３３６ａと、スプリット３３６ｂとを格納している。この信号制御パラメータデータ３３６は、後述のように、制御パラメータ変更部１３０により生成・更新される。
【００６１】
また、滞留台数データ３３４は、自交差点の各流入路において予測される滞留台数のデータであり、後述のように、流出交通流予測部１４０により生成・更新される。図１６に、滞留台数データ３３４のデータ構成の一例を示す。同図によれば、滞留台数データ３３４は、予測対象の時刻範囲内の時刻３３４ａ毎に、予定現示３３４ｂと、各レーンの滞留台数３３４ｃとを対応付けて格納している。予定現示３３４ｂは、信号制御パラメータから予測される現示である。
【００６２】
そして、渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の推定結果は、渋滞推定結果データ３４３に格納される。図１７に、渋滞推定結果データ３４３のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞推定結果データ３４３は、流入路３４３ａ毎に、予測滞留台数３４３ｂと、予測渋滞長３４３ｃと、判定地点３４３ｄと、推定結果３４３ｅとを対応付けて格納している。推定結果３４３ｅは、渋滞の発生“有り”或いは“無し”を示す値が格納される。
【００６３】
その後、渋滞発生判定部１２０は、これらの渋滞発生の検出結果及び推定結果をもとに、各流入路における渋滞の発生有無を判定する。すなわち、流入路それぞれについて、検出結果と推定結果との組合せをもとに、渋滞発生有無判定テーブル３２７に従って、交通渋滞の発生有無を判定する。
【００６４】
渋滞発生有無判定テーブル３２７は、検出結果及び推定結果と判定結果との対応関係を定義したデータテーブルである。図１８に、渋滞発生有無判定テーブル３２７のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞発生有無判定テーブル３２７は、検出／推定結果の組合せ３２７ａと、渋滞発生有無の判定結果３２７ｂとを対応付けて格納している。
【００６５】
渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の判定結果は、渋滞判定結果データ３４４に格納される。図１９に、渋滞判定結果データ３４４のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞判定結果データ３４４は、判定地点３４４ａ毎に、検出結果３４４ｂと、推定結果３４４ｃと、判定結果３４４ｃとを対応付けて格納している。
【００６６】
渋滞発生判定部１２０は、この交通渋滞の発生有無の判定を、所定時間間隔で繰り返し実行する。従って、渋滞検出結果データ３４２、渋滞推定結果データ３４３及び渋滞判定結果データ３４４それぞれは、所定時間間隔で更新される。
【００６７】
制御パラメータ変更部１３０は、渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の判定結果をもとに、交通信号機３０の制御パラメータを変更する。具体的には、渋滞判定結果データ３４４を参照して、各判定地点における渋滞の発生有無の判定結果を判断する。その結果、一箇所でも渋滞の発生“有り”と判定されているならば、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せを判断し、渋滞発生有無組合せテーブル３２５に従って、判断した組合せに対応する制御パターンを選択する。そして、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６を参照して、選択した制御パターンとして定められている信号制御パラメータの値に、信号制御パラメータを変更する。
【００６８】
渋滞発生有無組合せテーブル３２５は、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せと制御パターンとの対応関係を定義したデータテーブルである。図２０に、渋滞発生有無組合せテーブル３２５のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞発生有無組合せテーブル３２５は、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せ３２５ａ毎に、制御パターン３２５ｂを対応付けて格納している。
【００６９】
渋滞時用制御パラメータテーブル３２６は、渋滞の発生“有り”と判定されたとき（渋滞時）の信号制御パラメータを定義したデータテーブルである。図２１に、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６は、制御パターン３２６ａ毎に、信号制御パラメータであるサイクル長３２６ｂ及びスプリット３２６ｃの値を対応付けて格納している。
【００７０】
一方、全ての判定地点について渋滞の発生“無し”と判定されているならば、制御パラメータ変更部１３０は、到着交通流予測部１１０により生成された予測到着交通流データ３３２を基に、自交差点の各交通信号機３０の制御パラメータ（サイクル長Ｃ、及びスプリット）を算出する。すなわち、到着交通流予測部１１０により予測された到着交通流や、後述の流出交通流予測部１４０により予測された流出交通流等をもとに各現示ｉの需要率ρｉを算出し、算出した各需要率ρｉ加算して交差点の需要率λを算出する。次いで、算出した交差点需要率λをもとに、式（１）に従ってサイクル長Ｃを算出する。そして、算出したサイクル長Ｃ及び各現示ｉの需要率ρｉをもとに、サイクル長Ｃから自交差点の損失時間Ｌを減算した時間（Ｃ−Ｌ）を各現示ｉの需要率ρｉに比例するように配分して、スプリットを算出する。
【００７１】
制御パラメータ変更部１３０により算出された制御パラメータは、信号制御パラメータデータ３３６として記憶される。制御パラメータ変更部１３０は、この信号制御パラメータの更新を、所定の時間間隔で繰り返し実行する。従って、信号制御パラメータは、所定時間間隔で更新される。
【００７２】
流出交通流予測部１４０は、到着交通流予測部１１０により算出された予測到着交通流、及び制御パラメータ変更部１３０により算出された信号制御パラメータを基に、自交差点の各流入路から流出すると予測される交通流（予測流出交通流）を算出する。具体的には、自交差点の各流入路から各進行方向への流出台数を、予測対象の時間範囲内の各時刻ｔについて算出する。すなわち、信号制御パラメータデータ３３６を参照して、予測対象の時刻ｔにおける現示を判定し、判定した現示により各流入路に通行権が与えられるか否かを判定する。
【００７３】
通行権が与えられない流入路については、図６を参照して説明したように、当該流入路の各レーンの滞留台数及び各進行方向への流出台数を算出する。すなわち、予測到着交通流データ３３２を参照して得られた、予測時刻ｔにおいて当該流入路に到着する台数（到着台数）を基に、各進行方向への進行率に従って、当該流入路の各レーンに到着する台数（レーン別到着台数）を算出する。
【００７４】
各進行方向への進行率は、進行率テーブル３２３に格納されている。図２２に、進行率テーブル３２３のデータ構成の一例を示す。同図によれば、進行率テーブル３２３は、進行方向３２３ａと進行率３２３ｂとを対応付けて格納している。進行方向３２３ａは、自交差点が十字交差点であるため、「直進」、「左折」及び「右折」の三方向である。進行率３２３ｂは、全ての進行方向についての合計が「１．０」となるように定められている。
【００７５】
次いで、流出交通流予測部１４０は、当該流入路の各レーンについて、予測時刻ｔの直前時刻ｔ−１における滞留台数に算出したレーン別到着台数を加算して、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数を算出する。
【００７６】
ここで、算出した滞留台数は滞留台数データ３３４に、流出台数は流入路別流出台数データ３３５に、それぞれ格納される。
【００７７】
流入路別流出台数データ３３５は、自交差点の各流入路から各進行方向への流出台数のデータである。図２３に、流入路別流出台数データ３３５のデータ構成の一例を示す。同図によれば、流入路別流出台数データ３３５は、自交差点の流入路毎に生成され、予測対象の時刻範囲内の時刻３３５ａ毎に、当該流入路から各進行方向への流出台数３３５ｂを対応付けて格納している。同図では流入路Ａについてのデータ構成を示しているが、他の流入路Ｂ〜Ｄについても同様の構成である。
【００７８】
一方、通行権が与えられる流入路については、図７を参照して説明したように、当該流入路の各レーンの滞留台数、及び当該流入路から各進行方向への流出台数を算出する。すなわち、通行権が与えられる流入路と同様に、予測到着交通流データ３３２を参照して得られた予測時刻ｔにおける到着台数を基に、各進行方向への進行率に従って、当該流入路の各レーンへの到着台数（レーン別到着台数）を算出する。次いで、当該流入路の各レーンについて、予測時刻ｔの直前時刻ｔ−１における滞留台数に算出したレーン別到着台数を加算して、予測時刻ｔにおける当該レーンの一時滞留台数を算出する。続いて、当該流入路の各レーンについて、飽和交通流テーブル３２４を参照して、算出した当該レーンの一時滞留台数が飽和交通流を超えるか否かを判定する。
【００７９】
飽和交通流テーブル３２４は、自交差点の飽和交通流を定義したデータテーブルである。図２４に、飽和交通流テーブル３２４のデータ構成の一例を示す。同図によれば、飽和交通流テーブル３２４は、各流入路３２４ａのレーン３２４ｂ毎に、飽和交通流３２４ｃを対応付けて格納している。なお、飽和交通流３２４ｃは、一車線当たりの値である。
【００８０】
また、一時滞留台数が飽和交通流を超えないレーンについては、算出した一時滞留台数を当該レーンからの流出台数とする。そして、この流出台数を基に、各進行方向の進行率に従って当該レーンから各進行方向への流出台数を算出し、予測時刻ｔから所定の交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）における、当該流入路から該当する進行方向への流出台数とする。また、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数を「０」とする。
【００８１】
一方、一時滞留台数が飽和交通流を超えるレーンについては、この飽和交通流を当該レーンからの流出台数とする。そして、この流出台数を基に、各進行方向の進行率に従って当該レーンから各進行方向への流出台数を算出し、算出した流出台数を、予測時刻ｔから所定の交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）における、当該流入路から該当する進行方向への流出台数とする。また、当該レーンの予測時刻ｔの直前時刻ｔ−１における滞留台数から、算出した当該レーンからの流出台数を減算した台数を算出し、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数とする。
【００８２】
信号制御部１５０は、制御パラメータ変更部１３０によって算出された信号制御パラメータに従って、自交差点の各交通信号機３０を制御する。
【００８３】
通信制御部２００は、他の交通信号制御装置２０や、中央管理装置１０といった外部装置との間の通信を制御する。例えば、隣接交差点の交通信号制御装置２０から送信されてくる予測流出交通流データ３３１を受信したり、流出交通流予測部１４０により算出された予測流出交通流データ３３１を、隣接交差点の交通信号制御装置２０それぞれに送信する。
【００８４】
記憶部３００は、処理部１００が交通信号制御装置２０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、本実施形態の交通信号制御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１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。この記憶部３００は、例えば各種ＩＣメモリやハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で実現される。本実施形態では、記憶部３００には、交通信号制御プログラム３１０と、自交差点構成テーブル３２１と、渋滞判定地点テーブル３２２と、進行率テーブル３２３と、飽和交通流テーブル３２４と、渋滞発生有無組合せテーブル３２５と、渋滞時用パラメータテーブル３２６と、渋滞発生有無判定テーブル３２７と、予測流出交通流データ３３１と、予測到着交通流データ３３２と、滞留台数データ３３４と、流入路別流出台数データ３３５と、信号制御パラメータデータ３３６と、感知結果データ３４１と、渋滞判定結果データ３４４と、渋滞検出結果データ３４２と、渋滞推定結果データ３４３と、渋滞判定結果データ３４４とが記憶される。
【００８５】
［処理の流れ］
図２５は、交通信号制御処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、処理部１００が交通信号制御プログラム３１０を実行することで実現される。同図によれば、先ず、到着交通流予測部１１０が、自交差点への到着交通流を予測する（ステップＡ１）。すなわち、隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した予測流出交通流データ３３１をもとに、自交差点の各流入路に到着すると予測される交通流（到着交通流）を算出し、予測到着交通流データ３３２を生成する。この到着交通流の予測は、公知の方法を利用できる。次いで、制御パラメータ変更処理を実行して、自交差点の信号制御パラメータを変更する（ステップＡ３）。
【００８６】
図２６は、制御パラメータ変更処理を説明するためのフローチャートである。同図によれば、渋滞発生判定部１２０が、渋滞判定処理を実行して、各流入路における渋滞の発生有無を判定する（ステップＢ１）。
【００８７】
図２７は、渋滞発生判定処理を説明するためのフローチャートである。同図によれば、渋滞発生判定部１２０は、流入路それぞれを対象としたループＡの処理を行う。ループＡでは、信号制御パラメータデータ３３６を参照して、対象流入路に通行権が有る現示から無い現示への切替タイミングを判定する（ステップＣ１）。次いで、滞留台数データ３３４を参照して、判定した切替タイミングの直前の予測される滞留台数を判定する（ステップＣ３）。そして、判定した予測滞留台数に所定の車両全長を乗じて予測渋滞長を算出する（ステップ５）。ループＡはこのように行われる。
【００８８】
全ての流入路を対象としたループＡの処理を行うと、渋滞発生判定部１２０は、続いて、判定地点それぞれを対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、渋滞判定地点テーブル３２２を参照して、対象の判定地点（対象地点）に車両感知器４０が設置されているか否かを判断する。車両感知器４０が設置されているならば（ステップＣ７：ＹＥＳ）、感知結果データ３４１を参照して、対象地点に該当する流入路に通行権が有る期間を判断し、判断した期間における時間占有率の平均値を算出する（ステップＣ９）。そして、算出した平均占有率が所定の閾値を超えるならば（ステップＣ１１：ＹＥＳ）、対象地点の渋滞の発生有無の検出結果を“有り”とし（ステップＣ１３）、閾値を超えないならば（ステップＣ１１：ＮＯ）、対象地点の渋滞の発生有無の検出結果を“無し”とする（ステップＣ１５）。一方、対象地点に車両感知器４０が設置されていないならば（ステップＣ７：ＮＯ）、対象地点の渋滞発生有無の感知結果を“不明”とする（ステップＣ１７）。
【００８９】
続いて、渋滞発生判定部１２０は、対象地点に該当する流入路の予測渋滞長が対象地点の位置に達しているか否かを判断する。その結果、予測渋滞長が対象地点に達しているならば（ステップＣ１９：ＹＥＳ）、対象地点の渋滞発生有無の推定結果を“有り”とし、達していないならば（ステップＣ２１：ＮＯ）、対象地点の渋滞発生有無の推定結果を“無し”とする（ステップＣ２３）。
【００９０】
その後、渋滞発生有無判定テーブル３２７に従って、対象地点の渋滞発生有無の検出結果及び推定結果の組合せに対応する渋滞有無を判定する（ステップＣ２５）。ループＢはこのように行われる。全ての判定地点を対象としたループＢの処理を行うと、渋滞判定処理は終了となる。
【００９１】
渋滞判定処理が終了すると、制御パラメータ変更部１３０は、渋滞判定結果データ３４４を参照して、各判定地点における交通渋滞の発生有無を判断する。判断の結果、一箇所でも渋滞の発生“有り”と判定されているならば（ステップＢ３：ＹＥＳ）、渋滞判定結果データ３４４をもとに、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せを判断し、渋滞発生有無組合せテーブル３２５を参照して、判断した組合せに対応する制御パターンを選択する（ステップＢ５）。そして、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６を参照して、選択した制御パターンに対応する信号制御パラメータの値に変更する（ステップＢ７）。
【００９２】
一方、全ての判定地点について渋滞の発生“無し”と判定されているならば（ステップ３Ｂ：ＮＯ）、制御パラメータ変更部１３０は、予測到着交通流データ３３２や予測流出交通流データ３３１をもとに各現示ｉの需要率ρｉを算出し（ステップＢ９）、算出した各現示需要率ρｉを加算して交差点の需要率λを算出する（ステップＢ１１）。次いで、算出した交差点需要率λをもとにサイクル長Ｃを算出し（ステップＢ１３）、サイクル長Ｃ及び各現示ｉの需要率ρｉをもとにスプリットを算出する（ステップＢ１５）。そして、算出したサイクル長Ｃ及びスプリットに、信号制御パラメータを更新する（ステップＢ１７）。以上の処理を行うと、制御パラメータ変更処理は終了となる。
【００９３】
制御パラメータ変更処理が終了すると、続いて、流出交通流予測部１４０が、自交差点の各流入路から流出すると予測される交通流（流出交通流）を算出し、予測流出交通流データ３３１を生成する（ステップＡ５）。この流出交通流の予測も、公知の方法を利用できる。そして、処理部１００は、生成された予測流出交通流データ３３１を、隣接交差点の交通信号制御装置２０それぞれに送信する（ステップＡ７）。その後、ステップＡ１に戻る。処理部１００は、このステップＡ１〜Ａ７の処理を、所定時間間隔（例えば、５秒間隔）で繰り返し実行する。
【００９４】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、自律分散型の交通信号制御装置２０は、自交差点の各流入路の判定地点それぞれについて、当該判定地点に設置された車両感知器４０からの感知結果信号（時間占有率）に基づく渋滞の発生有無の検出を行うとともに、該当する流入路の予測した交通流に基づく渋滞の発生有無の推定を行い、これらの検出結果及び推定結果をもとに、当該判定地点における渋滞の発生有無を判定する。そして、判定地点それぞれの判定結果の組合せに予め対応付けて定められている渋滞時用パラメータに、信号制御パラメータを変更する。これにより、渋滞の発生を判定し、各流入路の渋滞の発生有無の組合せに応じて適切な信号制御パラメータに可変して信号制御を行うといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な交通信号制御が実現される。
【００９５】
［変形例］
尚、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である。
【００９６】
（Ａ）信号制御パラメータの変更
例えば、上述の実施形態では、渋滞の発生“有り”を判定した場合に、渋滞の発生有無の組合せに応じた信号制御パラメータに「変更」することにしたが、「補正」することにしても良い。具体的には、先ず、予測した到着交通流等をもとに信号制御パラメータを算出し、その後、渋滞の発生有無の判定結果に応じてこの信号制御パラメータの値を補正して変更する。すなわち、渋滞の発生“有り”と判定した流入路に通行権を与える現示の現示時間を所定時間だけ長くする。長くする時間は、一定時間（例えば、３秒）としても良いし、渋滞の発生有無の判定に用いた平均占有率や予測滞留台数に比例するように決定しても良い。この場合、現示時間の増加に伴ってサイクル長Ｃが長くなる。或いは、渋滞の発生“有り”と判定した流入路に通行権を与える現示のスプリットを大きくし、渋滞の発生“無し“と判定した流入路に通行権を与える現示のスプリットを小さくするように変更する。このとき、サイクル長Ｃも変更することにしても良い。何れにしても、渋滞の発生“有り”と判定した流入路に通行権を与える現示の現示時間を相対的に長くするよう補正する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】自律分散型交通信号制御システムの構成。
【図２】交差点の一例。
【図３】車両感知器の設置例。
【図４】現示方式の一例。
【図５】交通信号制御の概要。
【図６】通行権が無い流入路についての流出予測の原理。
【図７】通行権が有る流入路についての流出予測の原理。
【図８】交通信号制御装置の構成。
【図９】自交差点構成テーブルのデータ構成例。
【図１０】渋滞判定地点テーブルのデータ構成例。
【図１１】予測流出交通流データのデータ構成例。
【図１２】予測到着交通流データのデータ構成例。
【図１３】感知結果データのデータ構成例。
【図１４】渋滞検出結果データのデータ構成例。
【図１５】信号制御パラメータデータのデータ構成例。
【図１６】滞留台数データのデータ構成例。
【図１７】渋滞推定結果データのデータ構成例。
【図１８】渋滞発生有無判定テーブルのデータ構成例。
【図１９】渋滞判定結果データのデータ構成例。
【図２０】渋滞発生有無組合せテーブルのデータ構成例。
【図２１】渋滞時用制御パラメータテーブルのデータ構成例。
【図２２】進行率テーブルのデータ構成例。
【図２３】流入路別流出台数データのデータ構成例。
【図２４】飽和交通流テーブルのデータ構成例。
【図２５】交通信号制御処理のフローチャート。
【図２６】交通信号制御処理中に実行される制御パラメータ変更処理のフローチャート。
【図２７】制御パラメータ変更処理中に実行される渋滞判定処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００９８】
１ 自律分散型交通信号制御システム
２０ 交通信号制御装置
１００ 処理部
１１０ 到着交通流算出部、１２０ 渋滞発生判定部
３０ 制御パラメータ変更部、１４０ 流出交通流予測部、１５０ 信号制御部
２００ 通信制御部
３００ 記憶部
３１０ 交通信号制御プログラム
３２１ 自交差点構成テーブル、３２２ 渋滞判定地点テーブル
３２３ 進行率テーブル、３２４ 飽和交通流テーブル
３２５ 渋滞発生有無組合せテーブル、３２６ 渋滞時用制御パラメータテーブル
３２７ 渋滞発生有無判定テーブル
３３１ 予測流出交通流データ、３３２ 予測到着交通流データ
３３４ 滞留台数データ、３３５ 流入路別流出台数データ
３３６ 信号制御パラメータデータ
３４１ 感知結果データ、３４２ 渋滞検出結果データ
３４３ 渋滞推定結果データ、３４４ 渋滞判定結果データ
３０ 交通信号機、４０ 車両感知器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律分散型の交通信号制御装置、及び自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自律分散型の交通信号制御システムでは、各交差点に設置された交通信号制御装置それぞれが自交差点の交通信号制御を行うものであり、例えば数分先までといった近い将来の自交差点の交通需要を予測し、予測した交通需要に応じて信号制御を行う。具体的には、他の交差点の制御装置との間で予測した流出交通流のデータをやり取りすることで、自交差点への到着交通流の時系列変化を予測し、自交差点の最適な信号制御パラメータを決定して信号制御を行う（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１に示した従来の交通信号制御では、予測した交通需要にもとづいて信号制御パラメータを変更していたため、過多の交通需要に対する適切な制御がなされない場合が起こり得た。すなわち、交通需要が多い結果、渋滞が発生してしまっている場合に適切な信号制御がなされない場合があった。渋滞時（過飽和状態）では、渋滞が悪化しても交通量は頭打ちとなって変化しない（増加しない）。このため、予測した交通量と実際の需要とが乖離し、渋滞を更に増長させてしまうといった事態も起こり得た。また、渋滞時には、交差点間の車両速度が遅くなるため到着タイミングの予測誤差が大きくなる。これも、予測した交通量と実際の交通需要とが大きく乖離する原因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自律分散型の交通信号制御において、渋滞の発生を判定し、判定した渋滞の発生に応じた適切な信号制御を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段（例えば、図８の通信制御部２００）と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段（例えば、図８の到着交通流予測部１１０）と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段（例えば、図８の流出交通流予測部１４０）と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段（例えば、図８の制御パラメータ変更部１３０及び信号制御部１５０）とを備えた自律分散型の交通信号制御装置（例えば、図８の交通信号制御装置２０）であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段（例えば、図８の渋滞発生判定部１２０）と、
前記渋滞発生判定手段の判定に応じて、前記信号制御手段による自交差点の信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する渋滞時信号制御手段（例えば、図８の制御パラメータ変更部１３０）と、
を更に備えた交通信号制御装置である。
【０００６】
また、第７の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、自交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し（例えば、図２７のステップＣ９〜Ｃ１５）、
前記渋滞発生の判定に応じて、前記予測結果に基づく信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する（例えば、図２６のステップＢ５〜Ｂ７）、
交通信号制御方法である。
【０００７】
この第１又は第７の発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて当該流入路における渋滞発生が判定され、この渋滞発生の判定に応じて、信号制御パラメータが予め定められた渋滞時用パラメータに変更される。これにより、渋滞が発生していないときには、到着交通流の予測結果を基に信号制御パラメータを可変して信号制御し、渋滞の発生を判定すると、この渋滞の解消に最適な信号制御パラメータとして定められた渋滞時用パラメータに変更して信号制御するといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な信号制御が実現される。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の交通信号制御装置であって、
前記渋滞発生判定手段は、自交差点の流入路に配設された各車両感知器の感知結果に基づき流入路別の渋滞発生を判定し（例えば、図２７のステップＣ９〜Ｃ１５）、
前記渋滞時信号制御手段は、流入路別の渋滞発生の有無の組合せそれぞれに対して予め定められた渋滞時用パラメータの中から、前記渋滞発生判定手段による流入路別の渋滞発生の有無の組合せに対応する渋滞時用パラメータを選択し、自交差点の信号制御パラメータを当該選択した渋滞時用パラメータに変更する（例えば、図２６のステップＢ５〜Ｂ７）、
交通信号制御装置である。
【０００９】
この第２の発明によれば、車両感知器の感知結果を基に流入路別の渋滞発生が判定され、流入路別の渋滞発生の有無の組合せそれぞれに対して予め定められた渋滞時用パラメータの中から、判定された流入路別の渋滞発生の有無の組合せに対応する渋滞時用パラメータに、自交差点の信号制御パラメータが変更される。これにより、例えば渋滞の発生有りと判定された流入路の組合せに応じて、流入路毎に、通行権を与える現示の現示時間を相対的に変化させるといったように、どの流入路に渋滞が発生しているのかに応じて、よりきめ細かな交通信号制御が実現される。
【００１０】
第３の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段とを備えた自律分散型の交通信号制御装置であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段を更に備え、
前記信号制御手段が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する補正手段を有する、
交通信号制御装置である。
【００１１】
また、第８の発明は、
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し、
前記渋滞発生の判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する、
交通信号制御方法である。
【００１２】
この第３又は第８の発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて当該流入路における渋滞発生が判定され、この渋滞発生の判定がなされた場合に、当該判定結果に基づいて信号制御パラメータが補正される。これにより、渋滞が発生していないときには、流出交通流の予測結果を基に算出した信号制御パラメータを可変して信号制御し、渋滞の発生を判定すると、算出した信号制御パラメータを、この渋滞の解消に最適な値に補正して信号制御するといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な信号制御が実現される。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明の交通信号制御装置であって、
前記補正手段は、渋滞発生が判定された流入路に通行権を与える現示と渋滞発生が判定されていない流入路に通行権を与える現示とが存在する場合に、前者の現示の現示時間が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされなかったときに比べて長くするように信号制御パラメータを補正する交通信号制御装置である。
【００１４】
この第４の発明によれば、信号制御パラメータの補正は、渋滞発生が判定された流入路に通行権を与える現示時間が、渋滞発生の判定がなされなかったときに比べて長くするように行われる。これにより、渋滞発生が判定された流入路に通行権が有る時間が長くなることで、当該流入路における渋滞が解消されて、より適切な信号制御が実現される。
【００１５】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明の交通信号制御装置であって、
前記流出交通流予測手段により予測された自交差点の各流入路の滞留台数に基づいて流入路別の渋滞発生を推定する渋滞発生推定手段を更に備え、
前記渋滞発生判定手段が、前記車両感知器の感知結果と前記渋滞発生推定手段による推定結果とに基づいて渋滞の発生を判定する、
交通信号制御装置である。
【００１６】
この第５の発明によれば、予測された自交差点の各流入路の滞留台数に基づいて流入路別の渋滞発生が推定され、車両感知器の感知結果と渋滞発生の推定結果とに基づいて渋滞の発生が判定される。すなわち、車両感知器の感知結果に加え、更に予測した滞留台数にも基づいて渋滞の発生を判定することで、より精確な渋滞の判定が可能となり、その結果、渋滞の発生状況に応じた適切な信号制御が実現される。
【００１７】
第６の発明は、第５の発明の交通信号制御装置であって、
前記渋滞発生判定手段が、流入路別の渋滞発生を、前記車両感知器が配設されている流入路については当該車両感知器の感知結果に基づいて判定し、前記車両感知器が配設されていない流入路については前記渋滞発生推定手段による当該流入路の推定結果に基づいて判定する、
交通信号制御装置である。
【００１８】
この第６の発明によれば、流入路別の渋滞発生は、原則、車両感知器の感知結果に基づいて判定され、設置されていない場合には、予測した滞留台数に基づいて判定される。このように、予測した滞留台数に基づく判定結果を補助的に用いることで、実際の交通状況により則した適切な信号制御が実現される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて当該流入路における渋滞発生が判定され、この渋滞発生の判定に応じて、信号制御パラメータが予め定められた渋滞時用パラメータに変更される。これにより、渋滞が発生していないときには、到着交通流の予測結果を基に信号制御パラメータを可変して信号制御し、渋滞の発生を判定すると、この渋滞の解消に最適な信号制御パラメータとして定められた渋滞時用パラメータに変更して信号制御するといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な信号制御が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２１】
［システム構成］
図１は、本実施形態の自律分散型交通信号制御システム１の全体構成図である。同図によれば、自律分散型交通信号制御システム１は、管制センタに設置された中央管理装置１０と、各交差点に設置された複数の交通信号制御装置２０とが、伝送路Ｎを介して接続されて構成される。また、交通信号制御装置２０には、当該装置が設置された交差点（自交差点）に設けられた複数の交通信号機３０及び車両感知器４０が接続されている。交通信号制御装置２０は、隣接交差点等の他の交通信号制御装置２０との間でデータの送受信を行い、車両感知器４０による感知結果信号等に基づいて、自交差点に設けられた各交通信号機３０を制御する。
【００２２】
図２は、交通信号制御装置２０の制御対象となる交差点の一例を示す図である。同図によれば、交差点は、四つの流入路Ａ〜Ｄを有する十字交差点であり、流入路Ａ〜Ｄそれぞれに交通信号機３０及び車両感知器４０が設置されている。なお、同図は交差点の一例であり、この十字交差点に限らず、例えば三叉路交差点やＴ字交差点といった他の形状の交差点についても同様に適用可能である。
【００２３】
車両感知器４０は、例えば超音波式や光学式であり、設置された位置を通過する車両の存在を感知する。そして、感知結果として、一定時間に対する車両の存在を感知した時間の割合である時間占有率を出力する。なお、この車両感知器４０を画像式としても良い。この場合、各車線を走行する車両を撮像し画像処理することで、交通量や車両の速度、待ち行列長（渋滞長）を計測する。
【００２４】
図３は、車両感知器４０の設置例を示す図である。同図によれば、交差点の各流入路には、渋滞の発生有無の判定対象となる地点（判定地点）が定められている。そして、これらの判定地点のうちの幾つかの地点には、当該地点を感知対象とする車両感知器４０が設置されている。同図では、流入路Ａの判定地点Ａ−１，Ａ−２、流入路Ｂの判定地点Ｂ−１、流入路Ｃの判定地点Ｃ−１及び流入路Ｄの判定地点Ｄ−１のそれぞれに、車両感知器４０が設置されている。
【００２５】
図４は、この交差点の現示方式の一例を示す図である。同図において、実線矢印は通行権が与えられる車両の動線を示している。すなわち、この交差点では、流入路Ａ，Ｃの車両交通に通行権を与える現示１φと、流入路Ｂ，Ｄの車両交通に通行権を与える現示２φとが交互に表示される。なお、同図は現示方式の一例であり、この２現示に限らず、３現示以上の多現示方式とすることも可能である。
【００２６】
［信号制御の概要］
図５は、交通信号制御装置２０における信号制御の概要図である。交通信号制御装置２０は、先ず、（１）隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した予測流出交通流情報をもとに、自交差点に到着する交通流を予測する。次いで、（２）予測した到着交通流（予測到着交通流）をもとに、自交差点の各交通信号機３０の制御パラメータ（サイクル長Ｃ及びスプリット）を変更する。そして、（３）変更した制御パラメータに従って、自交差点の各交通信号機３０を制御する。また、（４）予測到着交通流及び信号制御パラメータにもとづき、自交差点から流出する交通流（流出交通流）を予測する。そして、流出すると予測した交通流の情報（予測流出交通流情報）を、各隣接交差点の交通信号制御装置２０へ送信する。
【００２７】
［原理］
（１）流出予測
流出交通流の予測原理について説明する。図６，図７は、流出交通流の予測の原理図であり、図２の流入路Ａ又はＣについて示している。流入路Ａ，Ｃは、図２に示したように、二車線の直進左折レーンと一車線の右折レーンとを有する。また、飽和交通流は、何れの車線も等しく「０．５［台／ｓ］」である。
【００２８】
流入路に到着した車両は、交差点内を直進、左折或いは右折方向に進行し、当該進行方向に該当する流入路（方路）から流出する。流入路に到着した車両が何れの方向へ進行するかは、確率的に定められる。具体的には、直進方向へ進行する確率（直進率）は「０．７（７０％）」、左折方向へ進行する確率（左折率）は「０．１（１０％）」、右折方向へ進行する確率（右折率）は「０．２（２０％）」である。
【００２９】
（１−１）通行権が無い場合
図６は、流入路に通行権が無い場合の流出予測の説明図である。同図では、図中左側から順に、当該流入路の到着交通流、信号制御パラメータから予測される予定現示、及び各レーンの滞留台数を、図中下方向を時間軸ｔとして示している。通行権が無い場合、流入路に到着した車両は、そのまま当該流入路に滞留する。すなわち、予定現示が「赤」である時刻ｔにおいて流入路に到着した車両は、全て当該流入路に滞留する。詳細には、到着台数のうち、「０．８（＝直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進左折レーンに到着し、「０．２（＝右折率）」の割合の台数が右折レーンに到着する。そして、時刻ｔにおける各レーンの滞留台数は、直前の時刻ｔでの当該レーンの滞留台数にこの到着台数を加算した台数となる。
【００３０】
例えば、予定現示が「赤」である時刻ｔ１の到着台数は「０．５［台］」である。つまり、「０．４（＝０．５×０．８）［台］」が直進左折レーンに到着し、「０．１（＝０．５×０．２）［台］」が右折レーンに到着する。そして、時刻ｔ１における各レーンの滞留台数は、直進左折レーンについては、直前の時刻ｔ０における滞留台数「３．２［台］」に到着台数「０．４［台］」を加算した「３．６［台］」となり、右折レーンについては、直前の時刻ｔ０における滞留台数「０．２［台］」に到着台数「０．１［台］」を加算した「０．３［台］」となる。
【００３１】
（１−２）通行権が有る場合
図７は、流入路に通行権が有る場合の流出予測の説明図である。同図では、図中左側から順に、当該流入路の到着交通流、予定現示、各レーンの滞留台数、及び流出交通流を、図中下方向を時間ｔとして示している。通行権が有る場合、流入路に到着した車両は、当該流入路に滞留していた車両とともに交差点内を進行し、他の流入路から流出する。すなわち、予定現示が「青」である時刻ｔにおいて、流入路に到着した車両は、図６に示した通行権が無い場合と同様に、「０．８（＝直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進左折レーンに到着し、「０．２（右折率）」の割合の台数が右折レーンに到着する。ここで、各レーンに到着した車両は、当該レーンに滞留している車両とともに当該レーンに一時的に滞留しているとみなし、直前の時刻ｔにおける滞留台数にこの到着台数を加算した台数を、「一時滞留台数」という。
【００３２】
そして、各レーンに一時滞留している車両が、直進、左折或いは右折方向の何れかの方向に進行し、他の流入路から流出する。すなわち、直進左折レーンからは、一時滞留している車両が直進方向或いは左折方向に流出する。詳細には、直進左折レーンからは、一時滞留台数の「０．７（直進率）／０．８（直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進方向に流出し、「０．１（左折率）／０．８（直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が左折方向に流出する。また、右折レーンからは、一時滞留している全ての車両が右折方向に流出する。
【００３３】
但し、各レーンからの流出台数は、当該レーンの飽和交通流を超えないように定められる。すなわち、一時滞留台数が飽和交通流以下の場合には、一時滞留台数が当該レーンからの流出台数となり、一時滞留台数が飽和交通流を超える場合には、飽和交通流分の台数が当該レーンからの流出台数となる。なお、図２の例では直進左折レーンは二車線であるため、上記一車線当たりの飽和交通流「０．５［台／ｓ］」に、当該レーンの車線数「２」を乗じた「１．０［台／ｓ］」となる。
【００３４】
例えば、予定現示が「青」である時刻ｔ３における到着台数は「０．５［台］」である。すなわち、到着した車両のうち、「０．４（＝０．５×（直進率「０．７」＋左折率「０．１」））［台］」が直進左折レーンに到着し、「０．１（＝０．５×右折率「０．２」）［台］」が右折レーンに到着する。次いで、直進左折レーンでは、直前の時刻ｔ２における滞留台数「３．６［台］」に到着台数「０．４［台］」を加算した「４．０［台］」が一時滞留台数となるが、この一時滞留台数「４．０［台］」は飽和交通流「１．０［台／ｓ］（＝０．５×２［車線］）」を超えるため、直進左折レーンからの流出台数は「１．０［台］」となる。そして、この流出台数「１．０［台］」のうち、「０．９（≒１．０×０．７／０．８）［台］」が直進方向に進行して流出し、「０．１（≒１．０×０．１／０．８）［台］」が左折方向に進行して流出する。従って、直進左折レーンでの時刻ｔ３における滞留台数は、「３．０（＝４．０−１．０）［台］」となる。
【００３５】
一方、右折レーンでは、直前の時刻ｔ２における滞留台数「０．３［台］」に到着台数「０．１［台］」を加算した「０．４［台］」が一時滞留台数となるが、この一時滞留台数「０．４［台］」は、飽和交通流「０．５［台／ｓ］」に達しないため、右折レーンからの流出台数は「０．４［台］」となる。そして、この流出台数「０．４［台］」の全てが右折方向に流出する。従って、右折レーンでの時刻ｔ３における滞留台数は、「０．０［台］」となる。
【００３６】
但し、車両が交差点内の通過に要する時間Δｔを考慮し、時刻ｔにおいて流入路の各レーンから流出した車両は、交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）において、進行方向の流入路（方路）から流出することとする。
【００３７】
（２）信号制御パラメータの算出
次に、信号制御パラメータの算出原理について説明する。
【００３８】
（２−１）交通渋滞の発生有無
先ず、交通渋滞の発生有無を判定する。具体的には、車両感知器４０からの感知結果信号にもとづく交通渋滞の発生有無の「検出」、及び予測した到着交通流にもとづく交通渋滞の発生有無の「推定」を行い、この検出結果及び推定結果によって渋滞の発生有無を判定する。
【００３９】
交通渋滞の発生有無の「検出」としては、車両感知器４０からの感知結果信号をもとに、各流入路における渋滞の発生有無を判定する。具体的には、各流入路の判定地点それぞれについて、当該判定地点に設置されている車両感知器４０から入力される感知結果信号をもとに、過去の所定期間（例えば、５分間）の時間占有率の平均値を算出し、算出した平均占有率が所定の閾値（例えば、０．４）を超えるか否かによって、渋滞の発生有無を検出する。すなわち、平均占有率が閾値を超えるならば、渋滞の発生“有り”と検出し、超えないならば、渋滞の発生“無し”と検出する。このとき、平均占有率の算出は、判定地点の流入路に通行権が有る時間帯の占有率のみを用いて行う。但し、車両感知器４０が設置されていない判定地点や、車両感知器４０が設置されているけれども故障等によって感知結果信号が受信されていない判定地点については、車両感知器４０による渋滞の発生の検出結果を“不明”とする。
【００４０】
なお、車両感知器４０を画像式車両感知器で実現する場合には、計測した待ち行列長（渋滞長）をもとに渋滞の発生有無を検出することにしても良い。具体的には、待ち行列長が各判定地点に達しているか否かに応じて、当該判定地点における渋滞の発生有無を検出する。
【００４１】
また、交通渋滞の発生有無の「推定」としては、流出交通流の予測の過程において算出された滞留台数をもとに、各流入路における渋滞の発生有無を判定する。具体的には、流入路それぞれについて、現在の信号制御パラメータから、当該流入路に通行権が有る現示から無い現示に切り替わる次回のタイミングを判定する。次いで、判定した切替タイミングの直前での滞留台数を判定する。なお、滞留台数は、上述した流出交通流の予測の過程において算出される。そして、判定した滞留台数を基に、予測される渋滞長（予測渋滞長）を算出する。予測渋滞長は、例えば、車間距離を含む車両１台あたりの全長（例えば、４［ｍ］）に判定した滞留台数を乗じて算出する。
【００４２】
続いて、各流入路の判定地点それぞれについて、当該流入路の予測渋滞長が当該判定地点に達しているか否かによって、渋滞の発生有無を推定する。すなわち、予測渋滞長が判定地点に達しているならば渋滞の発生“有り”と推定し、達していないならば渋滞の発生“無し”と推定する。
【００４３】
そして、これらの検出結果及び推定結果をもとに、判定地点それぞれの渋滞の発生有無を判定する。すなわち、検出結果が“有り”の判定地点については、渋滞の発生“有り”と判定し、検出結果が“無し”或いは“不明”の判定地点については、推定結果をそのまま判定結果とする。
【００４４】
（２−２）交通渋滞の発生“有り”の場合
交通渋滞の発生有無の判定の結果、少なくとも一つの判定地点において渋滞の発生“有り”と判定した場合には、予め定められた渋滞の発生時用の制御パラメータの値に変更する。すなわち、予め、各流入路における渋滞の発生有無の組合せそれぞれに渋滞の発生時用の制御パラメータの値が対応付けて定められており、判定した渋滞の発生有無の組合せに対応付けられている信号制御パラメータの値に変更する。
【００４５】
（２−３）交通渋滞の発生“無し”の場合
一方、交通渋滞の発生有無の判定の結果、全ての判定地点において渋滞の発生“無し”と判定した場合には、予測した到着交通流に基づいて信号制御パラメータを算出・変更する。すなわち、式（１）に従ってサイクル長Ｃを算出する。
【数１】
式（１）において、Ｌは交差点の損失時間である。λは交差点の需要率であり、各現示ｉの需要ρｉの合計値である。この交差点需要率λは、例えば図４に示す現示方式の交差点では、現示１φ，２φそれぞれの需要率ρ１，ρ２の合計値となる。
【００４６】
次いで、スプリットを算出する。スプリットは、サイクル長Ｃから損失時間Ｌを減算した時間（Ｃ−Ｌ）を、各現示ｉの需要率ρｉに比例して配分するように算出する。
【００４７】
［交通信号制御装置］
図８は、交通信号制御装置２０の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、交通信号制御装置２０は、処理部１００と、通信制御部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。
【００４８】
処理部１００は、記憶部３００に記憶されているプログラムやデータ、通信制御部２００を介して外部装置（主に、隣接交差点の交通信号制御装置２０）から受信したデータ（予測流出交通流の情報）等に基づいて、交通信号制御装置２０の全体制御等の各種処理を行う。この処理部１００は、例えばＣＰＵ等で実現される。また、処理部１００は、到着交通流予測部１１０と、渋滞発生判定部１２０と、制御パラメータ変更部１３０と、流出交通流予測部１４０と、信号制御部１５０とを有する。
【００４９】
なお、交通信号制御装置２０の制御対象となる交差点（自交差点）の構成は、自交差点構成テーブル３２１により定義されている。図９に、自交差点構成テーブル３２１のデータ構成の一例を示す。同図によれば、自交差点構成テーブル３２１は、自交差点の流入路３２１ａ毎に、流入路を構成するレーン３２１ｂと、車線数３２１ｃを対応付けて格納している。
【００５０】
また、自交差点に定められている判定地点については、渋滞判定地点テーブル３２２に定義されている。図１０に、渋滞判定地点テーブル３２２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞判定地点テーブル３２２は、自交差点の流入路３２２ａ毎に、予め定められている判定地点３２２ｂと、その位置３２２ｃと、車両感知器４０の設置有無３２２ｄとを対応付けて格納している。位置３２２ｃは、停止線からの距離で表されている。
【００５１】
到着交通流予測部１１０は、隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、到着すると予測される交通流（予測交通流）を算出する。具体的には、隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、当該隣接交差点の流入路のうち、自交差点の流入路に繋がる流入路からの流出交通流を、当該隣接交差点から自交差点までの旅行時間だけ遅らせて、自交差点への到着交通流とする。到着交通流予測部１１０は、この予測到着交通流の算出を、所定時間間隔で繰り返し実行する。
【００５２】
予測流出交通流データ３３１は、交差点から流出すると予測される交通流（予測流出交通流）のデータである。図１１に、予測流出交通流データ３３１の一例を示す。同図（ａ）によれば、予測流出交通流データ３３１は、自交差点の予測流出交通流データ３３１Ａと、各隣接交差点の予測流出交通流データ３３１Ｂとを含んでいる。自交差点の予測流出交通流データ３３１Ａは、流出交通流予測部１４０により生成され、隣接交差点の予測流出交通流データ３３１Ｂは、他の交通信号制御装置２０から受信されたデータである。
【００５３】
同図（ｂ）によれば、予測流出交通流データ３３１は、予測対象の時間範囲内の時刻３３１ａ毎に、該当する交差点の各流入路からの流出台数３３１ｂを対応付けて格納している。時刻３３１ａは、予測対象の時間範囲である、時刻ｔ０から所定時間後（例えば、２００秒）の時刻ｔｎまでの所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。なお、予測時間範囲の開始時刻ｔ０は、該当する流出予測が行われた時点の現在時刻である。
【００５４】
予測到着交通流データ３３２は、自交差点に到着すると予測される交通流（到着交通流）のデータである。図１２に、予測到着交通流データ３３２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、予測到着交通流データ３３２は、予測対象の時間範囲内の時刻３３２ａ毎に、自交差点の各流入路への到着台数３３２ｂを対応付けて格納している。時刻３３２ａは、予測流出交通流データ３３１と同様に、予測対象の時間範囲である時刻ｔ０から所定時間後（例えば、２００秒後）の時刻ｔｎまでの、所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。
【００５５】
渋滞発生判定部１２０は、渋滞発生の有無を判定する。具体的には、先ず、車両感知器４０から入力される感知結果信号をもとに、自交差点の各流入路における渋滞の発生有無を検出する。車両感知器４０からは、感知結果信号として、該当する判定地点における時間占有率の値が出力されており、この車両感知器４０からの感知結果信号が、感知結果データ３４１として記憶されている。
【００５６】
図１３に、感知結果データ３４１のデータ構成の一例を示す。同図によれば、感知結果データ３４１は、時刻３４１ａ毎に、現示３４１ｂと、各判定地点の感知結果３４１ｃとを対応付けて格納している。時刻３４１ａは、現在時刻ｔ０から所定時間前（例えば、１００秒前）の時刻ｔ−１００までの、所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。現示３４１ｂは、実際の現示である。感知結果３４１ｃは、各判定地点に設置されている車両感知器４０から取得された時間占有率を格納している。この感知結果データ３４１は、所定時間（例えば、１秒間各）で最新の値に更新される。
【００５７】
渋滞発生判定部１２０は、感知結果データ３４１を参照して、各判定地点について、該当する流入路に通行権が与えられている期間の時間占有率の平均（平均占有率）を算出する。例えば、図３に示した交差点では、判定地点Ａ−１については、該当する流入路Ａに通行権が与えられる、現示１φの期間における時間占有率の平均値を算出する。そして、算出した平均占有率が所定の閾値（例えば「０．２」）を超えるならば、当該判定地点において渋滞の発生“有り”を検出したとし、超えないならば、渋滞の発生“無し”を検出したとする。
【００５８】
渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の検出結果は、渋滞検出結果データ３４２に格納される。図１４に、渋滞検出結果データ３４２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞検出結果データ３４２は、判定地点３４２ａ毎に、平均占有率３４２ｂと、検出結果３４２ｃとを対応付けて格納している。検出結果３４２ｃは、渋滞の発生“有り”、“無し”或いは“不明”を示す値が格納される。
【００５９】
また、渋滞発生判定部１２０は、流出交通流予測部１４０により予測された流出交通流をもとに、自交差点の各流入路における近い将来の渋滞の発生有無を推定する。すなわち、各流入路について、現在の信号制御パラメータから、当該流入路に通行権が有る現示から無い現示に切り替わる次回のタイミングを判定する。次いで、滞留台数データ３３４を参照して、判定した切替タイミングの直前での当該流入路において予測される滞留台数を判定する。続いて、算出した滞留台数に予め定められた車両１台の全長を乗じて、予測渋滞長を算出する。そして、流入路それぞれについて、算出した予測渋滞長と各判定地点の位置（停止線からの距離）とを比較することで、各判定地点における渋滞の発生有無を推定する。すなわち、予測渋滞長が判定地点に達しているならば、当該判定地点において渋滞の発生“有り”と推定し、達していないならば、渋滞の発生“無し”と推定する。
【００６０】
ここで、現在の信号制御パラメータは、信号制御パラメータデータ３３６に格納されている。図１５に、信号制御パラメータデータ３３６の一例を示す。同図によれば、信号制御パラメータデータ３３６は、サイクル長３３６ａと、スプリット３３６ｂとを格納している。この信号制御パラメータデータ３３６は、後述のように、制御パラメータ変更部１３０により生成・更新される。
【００６１】
また、滞留台数データ３３４は、自交差点の各流入路において予測される滞留台数のデータであり、後述のように、流出交通流予測部１４０により生成・更新される。図１６に、滞留台数データ３３４のデータ構成の一例を示す。同図によれば、滞留台数データ３３４は、予測対象の時刻範囲内の時刻３３４ａ毎に、予定現示３３４ｂと、各レーンの滞留台数３３４ｃとを対応付けて格納している。予定現示３３４ｂは、信号制御パラメータから予測される現示である。
【００６２】
そして、渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の推定結果は、渋滞推定結果データ３４３に格納される。図１７に、渋滞推定結果データ３４３のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞推定結果データ３４３は、流入路３４３ａ毎に、予測滞留台数３４３ｂと、予測渋滞長３４３ｃと、判定地点３４３ｄと、推定結果３４３ｅとを対応付けて格納している。推定結果３４３ｅは、渋滞の発生“有り”或いは“無し”を示す値が格納される。
【００６３】
その後、渋滞発生判定部１２０は、これらの渋滞発生の検出結果及び推定結果をもとに、各流入路における渋滞の発生有無を判定する。すなわち、流入路それぞれについて、検出結果と推定結果との組合せをもとに、渋滞発生有無判定テーブル３２７に従って、交通渋滞の発生有無を判定する。
【００６４】
渋滞発生有無判定テーブル３２７は、検出結果及び推定結果と判定結果との対応関係を定義したデータテーブルである。図１８に、渋滞発生有無判定テーブル３２７のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞発生有無判定テーブル３２７は、検出／推定結果の組合せ３２７ａと、渋滞発生有無の判定結果３２７ｂとを対応付けて格納している。
【００６５】
渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の判定結果は、渋滞判定結果データ３４４に格納される。図１９に、渋滞判定結果データ３４４のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞判定結果データ３４４は、判定地点３４４ａ毎に、検出結果３４４ｂと、推定結果３４４ｃと、判定結果３４４ｃとを対応付けて格納している。
【００６６】
渋滞発生判定部１２０は、この交通渋滞の発生有無の判定を、所定時間間隔で繰り返し実行する。従って、渋滞検出結果データ３４２、渋滞推定結果データ３４３及び渋滞判定結果データ３４４それぞれは、所定時間間隔で更新される。
【００６７】
制御パラメータ変更部１３０は、渋滞発生判定部１２０による交通渋滞の発生有無の判定結果をもとに、交通信号機３０の制御パラメータを変更する。具体的には、渋滞判定結果データ３４４を参照して、各判定地点における渋滞の発生有無の判定結果を判断する。その結果、一箇所でも渋滞の発生“有り”と判定されているならば、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せを判断し、渋滞発生有無組合せテーブル３２５に従って、判断した組合せに対応する制御パターンを選択する。そして、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６を参照して、選択した制御パターンとして定められている信号制御パラメータの値に、信号制御パラメータを変更する。
【００６８】
渋滞発生有無組合せテーブル３２５は、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せと制御パターンとの対応関係を定義したデータテーブルである。図２０に、渋滞発生有無組合せテーブル３２５のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞発生有無組合せテーブル３２５は、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せ３２５ａ毎に、制御パターン３２５ｂを対応付けて格納している。
【００６９】
渋滞時用制御パラメータテーブル３２６は、渋滞の発生“有り”と判定されたとき（渋滞時）の信号制御パラメータを定義したデータテーブルである。図２１に、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６のデータ構成の一例を示す。同図によれば、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６は、制御パターン３２６ａ毎に、信号制御パラメータであるサイクル長３２６ｂ及びスプリット３２６ｃの値を対応付けて格納している。
【００７０】
一方、全ての判定地点について渋滞の発生“無し”と判定されているならば、制御パラメータ変更部１３０は、到着交通流予測部１１０により生成された予測到着交通流データ３３２を基に、自交差点の各交通信号機３０の制御パラメータ（サイクル長Ｃ、及びスプリット）を算出する。すなわち、到着交通流予測部１１０により予測された到着交通流や、後述の流出交通流予測部１４０により予測された流出交通流等をもとに各現示ｉの需要率ρｉを算出し、算出した各需要率ρｉ加算して交差点の需要率λを算出する。次いで、算出した交差点需要率λをもとに、式（１）に従ってサイクル長Ｃを算出する。そして、算出したサイクル長Ｃ及び各現示ｉの需要率ρｉをもとに、サイクル長Ｃから自交差点の損失時間Ｌを減算した時間（Ｃ−Ｌ）を各現示ｉの需要率ρｉに比例するように配分して、スプリットを算出する。
【００７１】
制御パラメータ変更部１３０により算出された制御パラメータは、信号制御パラメータデータ３３６として記憶される。制御パラメータ変更部１３０は、この信号制御パラメータの更新を、所定の時間間隔で繰り返し実行する。従って、信号制御パラメータは、所定時間間隔で更新される。
【００７２】
流出交通流予測部１４０は、到着交通流予測部１１０により算出された予測到着交通流、及び制御パラメータ変更部１３０により算出された信号制御パラメータを基に、自交差点の各流入路から流出すると予測される交通流（予測流出交通流）を算出する。具体的には、自交差点の各流入路から各進行方向への流出台数を、予測対象の時間範囲内の各時刻ｔについて算出する。すなわち、信号制御パラメータデータ３３６を参照して、予測対象の時刻ｔにおける現示を判定し、判定した現示により各流入路に通行権が与えられるか否かを判定する。
【００７３】
通行権が与えられない流入路については、図６を参照して説明したように、当該流入路の各レーンの滞留台数及び各進行方向への流出台数を算出する。すなわち、予測到着交通流データ３３２を参照して得られた、予測時刻ｔにおいて当該流入路に到着する台数（到着台数）を基に、各進行方向への進行率に従って、当該流入路の各レーンに到着する台数（レーン別到着台数）を算出する。
【００７４】
各進行方向への進行率は、進行率テーブル３２３に格納されている。図２２に、進行率テーブル３２３のデータ構成の一例を示す。同図によれば、進行率テーブル３２３は、進行方向３２３ａと進行率３２３ｂとを対応付けて格納している。進行方向３２３ａは、自交差点が十字交差点であるため、「直進」、「左折」及び「右折」の三方向である。進行率３２３ｂは、全ての進行方向についての合計が「１．０」となるように定められている。
【００７５】
次いで、流出交通流予測部１４０は、当該流入路の各レーンについて、予測時刻ｔの直前時刻ｔ−１における滞留台数に算出したレーン別到着台数を加算して、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数を算出する。
【００７６】
ここで、算出した滞留台数は滞留台数データ３３４に、流出台数は流入路別流出台数データ３３５に、それぞれ格納される。
【００７７】
流入路別流出台数データ３３５は、自交差点の各流入路から各進行方向への流出台数のデータである。図２３に、流入路別流出台数データ３３５のデータ構成の一例を示す。同図によれば、流入路別流出台数データ３３５は、自交差点の流入路毎に生成され、予測対象の時刻範囲内の時刻３３５ａ毎に、当該流入路から各進行方向への流出台数３３５ｂを対応付けて格納している。同図では流入路Ａについてのデータ構成を示しているが、他の流入路Ｂ〜Ｄについても同様の構成である。
【００７８】
一方、通行権が与えられる流入路については、図７を参照して説明したように、当該流入路の各レーンの滞留台数、及び当該流入路から各進行方向への流出台数を算出する。すなわち、通行権が与えられる流入路と同様に、予測到着交通流データ３３２を参照して得られた予測時刻ｔにおける到着台数を基に、各進行方向への進行率に従って、当該流入路の各レーンへの到着台数（レーン別到着台数）を算出する。次いで、当該流入路の各レーンについて、予測時刻ｔの直前時刻ｔ−１における滞留台数に算出したレーン別到着台数を加算して、予測時刻ｔにおける当該レーンの一時滞留台数を算出する。続いて、当該流入路の各レーンについて、飽和交通流テーブル３２４を参照して、算出した当該レーンの一時滞留台数が飽和交通流を超えるか否かを判定する。
【００７９】
飽和交通流テーブル３２４は、自交差点の飽和交通流を定義したデータテーブルである。図２４に、飽和交通流テーブル３２４のデータ構成の一例を示す。同図によれば、飽和交通流テーブル３２４は、各流入路３２４ａのレーン３２４ｂ毎に、飽和交通流３２４ｃを対応付けて格納している。なお、飽和交通流３２４ｃは、一車線当たりの値である。
【００８０】
また、一時滞留台数が飽和交通流を超えないレーンについては、算出した一時滞留台数を当該レーンからの流出台数とする。そして、この流出台数を基に、各進行方向の進行率に従って当該レーンから各進行方向への流出台数を算出し、予測時刻ｔから所定の交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）における、当該流入路から該当する進行方向への流出台数とする。また、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数を「０」とする。
【００８１】
一方、一時滞留台数が飽和交通流を超えるレーンについては、この飽和交通流を当該レーンからの流出台数とする。そして、この流出台数を基に、各進行方向の進行率に従って当該レーンから各進行方向への流出台数を算出し、算出した流出台数を、予測時刻ｔから所定の交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）における、当該流入路から該当する進行方向への流出台数とする。また、当該レーンの予測時刻ｔの直前時刻ｔ−１における滞留台数から、算出した当該レーンからの流出台数を減算した台数を算出し、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数とする。
【００８２】
信号制御部１５０は、制御パラメータ変更部１３０によって算出された信号制御パラメータに従って、自交差点の各交通信号機３０を制御する。
【００８３】
通信制御部２００は、他の交通信号制御装置２０や、中央管理装置１０といった外部装置との間の通信を制御する。例えば、隣接交差点の交通信号制御装置２０から送信されてくる予測流出交通流データ３３１を受信したり、流出交通流予測部１４０により算出された予測流出交通流データ３３１を、隣接交差点の交通信号制御装置２０それぞれに送信する。
【００８４】
記憶部３００は、処理部１００が交通信号制御装置２０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、本実施形態の交通信号制御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１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。この記憶部３００は、例えば各種ＩＣメモリやハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で実現される。本実施形態では、記憶部３００には、交通信号制御プログラム３１０と、自交差点構成テーブル３２１と、渋滞判定地点テーブル３２２と、進行率テーブル３２３と、飽和交通流テーブル３２４と、渋滞発生有無組合せテーブル３２５と、渋滞時用パラメータテーブル３２６と、渋滞発生有無判定テーブル３２７と、予測流出交通流データ３３１と、予測到着交通流データ３３２と、滞留台数データ３３４と、流入路別流出台数データ３３５と、信号制御パラメータデータ３３６と、感知結果データ３４１と、渋滞判定結果データ３４４と、渋滞検出結果データ３４２と、渋滞推定結果データ３４３と、渋滞判定結果データ３４４とが記憶される。
【００８５】
［処理の流れ］
図２５は、交通信号制御処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、処理部１００が交通信号制御プログラム３１０を実行することで実現される。同図によれば、先ず、到着交通流予測部１１０が、自交差点への到着交通流を予測する（ステップＡ１）。すなわち、隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した予測流出交通流データ３３１をもとに、自交差点の各流入路に到着すると予測される交通流（到着交通流）を算出し、予測到着交通流データ３３２を生成する。この到着交通流の予測は、公知の方法を利用できる。次いで、制御パラメータ変更処理を実行して、自交差点の信号制御パラメータを変更する（ステップＡ３）。
【００８６】
図２６は、制御パラメータ変更処理を説明するためのフローチャートである。同図によれば、渋滞発生判定部１２０が、渋滞判定処理を実行して、各流入路における渋滞の発生有無を判定する（ステップＢ１）。
【００８７】
図２７は、渋滞発生判定処理を説明するためのフローチャートである。同図によれば、渋滞発生判定部１２０は、流入路それぞれを対象としたループＡの処理を行う。ループＡでは、信号制御パラメータデータ３３６を参照して、対象流入路に通行権が有る現示から無い現示への切替タイミングを判定する（ステップＣ１）。次いで、滞留台数データ３３４を参照して、判定した切替タイミングの直前の予測される滞留台数を判定する（ステップＣ３）。そして、判定した予測滞留台数に所定の車両全長を乗じて予測渋滞長を算出する（ステップ５）。ループＡはこのように行われる。
【００８８】
全ての流入路を対象としたループＡの処理を行うと、渋滞発生判定部１２０は、続いて、判定地点それぞれを対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、渋滞判定地点テーブル３２２を参照して、対象の判定地点（対象地点）に車両感知器４０が設置されているか否かを判断する。車両感知器４０が設置されているならば（ステップＣ７：ＹＥＳ）、感知結果データ３４１を参照して、対象地点に該当する流入路に通行権が有る期間を判断し、判断した期間における時間占有率の平均値を算出する（ステップＣ９）。そして、算出した平均占有率が所定の閾値を超えるならば（ステップＣ１１：ＹＥＳ）、対象地点の渋滞の発生有無の検出結果を“有り”とし（ステップＣ１３）、閾値を超えないならば（ステップＣ１１：ＮＯ）、対象地点の渋滞の発生有無の検出結果を“無し”とする（ステップＣ１５）。一方、対象地点に車両感知器４０が設置されていないならば（ステップＣ７：ＮＯ）、対象地点の渋滞発生有無の感知結果を“不明”とする（ステップＣ１７）。
【００８９】
続いて、渋滞発生判定部１２０は、対象地点に該当する流入路の予測渋滞長が対象地点の位置に達しているか否かを判断する。その結果、予測渋滞長が対象地点に達しているならば（ステップＣ１９：ＹＥＳ）、対象地点の渋滞発生有無の推定結果を“有り”とし、達していないならば（ステップＣ２１：ＮＯ）、対象地点の渋滞発生有無の推定結果を“無し”とする（ステップＣ２３）。
【００９０】
その後、渋滞発生有無判定テーブル３２７に従って、対象地点の渋滞発生有無の検出結果及び推定結果の組合せに対応する渋滞有無を判定する（ステップＣ２５）。ループＢはこのように行われる。全ての判定地点を対象としたループＢの処理を行うと、渋滞判定処理は終了となる。
【００９１】
渋滞判定処理が終了すると、制御パラメータ変更部１３０は、渋滞判定結果データ３４４を参照して、各判定地点における交通渋滞の発生有無を判断する。判断の結果、一箇所でも渋滞の発生“有り”と判定されているならば（ステップＢ３：ＹＥＳ）、渋滞判定結果データ３４４をもとに、各判定地点における渋滞の発生有無の組合せを判断し、渋滞発生有無組合せテーブル３２５を参照して、判断した組合せに対応する制御パターンを選択する（ステップＢ５）。そして、渋滞時用制御パラメータテーブル３２６を参照して、選択した制御パターンに対応する信号制御パラメータの値に変更する（ステップＢ７）。
【００９２】
一方、全ての判定地点について渋滞の発生“無し”と判定されているならば（ステップ３Ｂ：ＮＯ）、制御パラメータ変更部１３０は、予測到着交通流データ３３２や予測流出交通流データ３３１をもとに各現示ｉの需要率ρｉを算出し（ステップＢ９）、算出した各現示需要率ρｉを加算して交差点の需要率λを算出する（ステップＢ１１）。次いで、算出した交差点需要率λをもとにサイクル長Ｃを算出し（ステップＢ１３）、サイクル長Ｃ及び各現示ｉの需要率ρｉをもとにスプリットを算出する（ステップＢ１５）。そして、算出したサイクル長Ｃ及びスプリットに、信号制御パラメータを更新する（ステップＢ１７）。以上の処理を行うと、制御パラメータ変更処理は終了となる。
【００９３】
制御パラメータ変更処理が終了すると、続いて、流出交通流予測部１４０が、自交差点の各流入路から流出すると予測される交通流（流出交通流）を算出し、予測流出交通流データ３３１を生成する（ステップＡ５）。この流出交通流の予測も、公知の方法を利用できる。そして、処理部１００は、生成された予測流出交通流データ３３１を、隣接交差点の交通信号制御装置２０それぞれに送信する（ステップＡ７）。その後、ステップＡ１に戻る。処理部１００は、このステップＡ１〜Ａ７の処理を、所定時間間隔（例えば、５秒間隔）で繰り返し実行する。
【００９４】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、自律分散型の交通信号制御装置２０は、自交差点の各流入路の判定地点それぞれについて、当該判定地点に設置された車両感知器４０からの感知結果信号（時間占有率）に基づく渋滞の発生有無の検出を行うとともに、該当する流入路の予測した交通流に基づく渋滞の発生有無の推定を行い、これらの検出結果及び推定結果をもとに、当該判定地点における渋滞の発生有無を判定する。そして、判定地点それぞれの判定結果の組合せに予め対応付けて定められている渋滞時用パラメータに、信号制御パラメータを変更する。これにより、渋滞の発生を判定し、各流入路の渋滞の発生有無の組合せに応じて適切な信号制御パラメータに可変して信号制御を行うといった、発生した渋滞を速やかに解消可能な適切な交通信号制御が実現される。
【００９５】
［変形例］
尚、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である。
【００９６】
（Ａ）信号制御パラメータの変更
例えば、上述の実施形態では、渋滞の発生“有り”を判定した場合に、渋滞の発生有無の組合せに応じた信号制御パラメータに「変更」することにしたが、「補正」することにしても良い。具体的には、先ず、予測した到着交通流等をもとに信号制御パラメータを算出し、その後、渋滞の発生有無の判定結果に応じてこの信号制御パラメータの値を補正して変更する。すなわち、渋滞の発生“有り”と判定した流入路に通行権を与える現示の現示時間を所定時間だけ長くする。長くする時間は、一定時間（例えば、３秒）としても良いし、渋滞の発生有無の判定に用いた平均占有率や予測滞留台数に比例するように決定しても良い。この場合、現示時間の増加に伴ってサイクル長Ｃが長くなる。或いは、渋滞の発生“有り”と判定した流入路に通行権を与える現示のスプリットを大きくし、渋滞の発生“無し“と判定した流入路に通行権を与える現示のスプリットを小さくするように変更する。このとき、サイクル長Ｃも変更することにしても良い。何れにしても、渋滞の発生“有り”と判定した流入路に通行権を与える現示の現示時間を相対的に長くするよう補正する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】自律分散型交通信号制御システムの構成。
【図２】交差点の一例。
【図３】車両感知器の設置例。
【図４】現示方式の一例。
【図５】交通信号制御の概要。
【図６】通行権が無い流入路についての流出予測の原理。
【図７】通行権が有る流入路についての流出予測の原理。
【図８】交通信号制御装置の構成。
【図９】自交差点構成テーブルのデータ構成例。
【図１０】渋滞判定地点テーブルのデータ構成例。
【図１１】予測流出交通流データのデータ構成例。
【図１２】予測到着交通流データのデータ構成例。
【図１３】感知結果データのデータ構成例。
【図１４】渋滞検出結果データのデータ構成例。
【図１５】信号制御パラメータデータのデータ構成例。
【図１６】滞留台数データのデータ構成例。
【図１７】渋滞推定結果データのデータ構成例。
【図１８】渋滞発生有無判定テーブルのデータ構成例。
【図１９】渋滞判定結果データのデータ構成例。
【図２０】渋滞発生有無組合せテーブルのデータ構成例。
【図２１】渋滞時用制御パラメータテーブルのデータ構成例。
【図２２】進行率テーブルのデータ構成例。
【図２３】流入路別流出台数データのデータ構成例。
【図２４】飽和交通流テーブルのデータ構成例。
【図２５】交通信号制御処理のフローチャート。
【図２６】交通信号制御処理中に実行される制御パラメータ変更処理のフローチャート。
【図２７】制御パラメータ変更処理中に実行される渋滞判定処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００９８】
１ 自律分散型交通信号制御システム
２０ 交通信号制御装置
１００ 処理部
１１０ 到着交通流算出部、１２０ 渋滞発生判定部
３０ 制御パラメータ変更部、１４０ 流出交通流予測部、１５０ 信号制御部
２００ 通信制御部
３００ 記憶部
３１０ 交通信号制御プログラム
３２１ 自交差点構成テーブル、３２２ 渋滞判定地点テーブル
３２３ 進行率テーブル、３２４ 飽和交通流テーブル
３２５ 渋滞発生有無組合せテーブル、３２６ 渋滞時用制御パラメータテーブル
３２７ 渋滞発生有無判定テーブル
３３１ 予測流出交通流データ、３３２ 予測到着交通流データ
３３４ 滞留台数データ、３３５ 流入路別流出台数データ
３３６ 信号制御パラメータデータ
３４１ 感知結果データ、３４２ 渋滞検出結果データ
３４３ 渋滞推定結果データ、３４４ 渋滞判定結果データ
３０ 交通信号機、４０ 車両感知器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段とを備えた自律分散型の交通信号制御装置であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段と、
前記渋滞発生判定手段の判定に応じて、前記信号制御手段による自交差点の信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する渋滞時信号制御手段と、
を更に備えた交通信号制御装置。
【請求項２】
前記渋滞発生判定手段は、自交差点の流入路に配設された各車両感知器の感知結果に基づき流入路別の渋滞発生を判定し、
前記渋滞時信号制御手段は、流入路別の渋滞発生の有無の組合せそれぞれに対して予め定められた渋滞時用パラメータの中から、前記渋滞発生判定手段による流入路別の渋滞発生の有無の組合せに対応する渋滞時用パラメータを選択し、自交差点の信号制御パラメータを当該選択した渋滞時用パラメータに変更する、
請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項３】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段とを備えた自律分散型の交通信号制御装置であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段を更に備え、
前記信号制御手段が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する補正手段を有する、
交通信号制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、渋滞発生が判定された流入路に通行権を与える現示と渋滞発生が判定されていない流入路に通行権を与える現示とが存在する場合に、前者の現示の現示時間が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされなかったときに比べて長くするように信号制御パラメータを補正する請求項３に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記流出交通流予測手段により予測された自交差点の各流入路の滞留台数に基づいて流入路別の渋滞発生を推定する渋滞発生推定手段を更に備え、
前記渋滞発生判定手段が、前記車両感知器の感知結果と前記渋滞発生推定手段による推定結果とに基づいて渋滞の発生を判定する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
前記渋滞発生判定手段が、流入路別の渋滞発生を、前記車両感知器が配設されている流入路については当該車両感知器の感知結果に基づいて判定し、前記車両感知器が配設されていない流入路については前記渋滞発生推定手段による当該流入路の推定結果に基づいて判定する、
請求項５に記載の交通信号制御装置。
【請求項７】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、自交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し、
前記渋滞発生の判定に応じて、前記予測結果に基づく信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する、
交通信号制御方法。
【請求項８】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し、
前記渋滞発生の判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する、
交通信号制御方法。
【請求項１】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段とを備えた自律分散型の交通信号制御装置であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段と、
前記渋滞発生判定手段の判定に応じて、前記信号制御手段による自交差点の信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する渋滞時信号制御手段と、
を更に備えた交通信号制御装置。
【請求項２】
前記渋滞発生判定手段は、自交差点の流入路に配設された各車両感知器の感知結果に基づき流入路別の渋滞発生を判定し、
前記渋滞時信号制御手段は、流入路別の渋滞発生の有無の組合せそれぞれに対して予め定められた渋滞時用パラメータの中から、前記渋滞発生判定手段による流入路別の渋滞発生の有無の組合せに対応する渋滞時用パラメータを選択し、自交差点の信号制御パラメータを当該選択した渋滞時用パラメータに変更する、
請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項３】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信する通信手段と、自交差点への到着交通流を予測する到着交通流予測手段と、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測する流出交通流予測手段と、予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する信号制御手段とを備えた自律分散型の交通信号制御装置であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定する渋滞発生判定手段を更に備え、
前記信号制御手段が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する補正手段を有する、
交通信号制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、渋滞発生が判定された流入路に通行権を与える現示と渋滞発生が判定されていない流入路に通行権を与える現示とが存在する場合に、前者の現示の現示時間が、前記渋滞発生判定手段による判定がなされなかったときに比べて長くするように信号制御パラメータを補正する請求項３に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記流出交通流予測手段により予測された自交差点の各流入路の滞留台数に基づいて流入路別の渋滞発生を推定する渋滞発生推定手段を更に備え、
前記渋滞発生判定手段が、前記車両感知器の感知結果と前記渋滞発生推定手段による推定結果とに基づいて渋滞の発生を判定する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
前記渋滞発生判定手段が、流入路別の渋滞発生を、前記車両感知器が配設されている流入路については当該車両感知器の感知結果に基づいて判定し、前記車両感知器が配設されていない流入路については前記渋滞発生推定手段による当該流入路の推定結果に基づいて判定する、
請求項５に記載の交通信号制御装置。
【請求項７】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、自交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し、
前記渋滞発生の判定に応じて、前記予測結果に基づく信号制御パラメータを、予め定められた渋滞時用パラメータに変更する、
交通信号制御方法。
【請求項８】
他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、交差点への到着交通流を予測し、自交差点の各流入路の滞留台数及び各流入路から他方路への流出方向別の流出台数を予測して自交差点からの流出交通流を予測し、前記予測結果に基づいて自交差点の信号制御パラメータを可変して自交差点の信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
自交差点の流入路に配設された車両感知器の感知結果に基づいて、当該流入路における渋滞発生を判定し、
前記渋滞発生の判定がなされた場合に当該判定結果に基づいて信号制御パラメータを補正する、
交通信号制御方法。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００９−１５７０５（Ｐ２００９−１５７０５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７８５９５（Ｐ２００７−１７８５９５）
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【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２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
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