交通信号制御装置及び方法
【課題】 車両が迂回路を選択する可能性を高める交通感応制御を行えるようにして、交通渋滞をより効果的に抑制する。
【解決手段】 複数の交差点Ｃｉの交通信号機１が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置４において、制御エリア内の渋滞区間１０と、この渋滞区間の代替路となる迂回路１２とを記憶しておき、渋滞区間１０で渋滞が発生した時に、迂回路１２の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータを設定する優先制御を行う。
【解決手段】 複数の交差点Ｃｉの交通信号機１が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置４において、制御エリア内の渋滞区間１０と、この渋滞区間の代替路となる迂回路１２とを記憶しておき、渋滞区間１０で渋滞が発生した時に、迂回路１２の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータを設定する優先制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の交差点の交通信号機を連動させて信号灯色を切り替える交通感応制御、より詳しくは、渋滞を緩和する経路誘導が可能な交通感応制御を行う交通信号制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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い道路に適用される。かかる中央感応制御では、車両感知器情報に基づいてその時の交通状態に最適な一つのプログラムを選択するプログラム選択制御や、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プログラム形成制御を行うことにより、交通処理効率の向上を目指している（非特許文献１参照）。
【０００４】
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、上記中央感応制御を行う交通管制センターでは、制御エリア内に渋滞区間が発生すると、インフラ側の電光掲示表示板にその渋滞区間や迂回路に関する渋滞情報を表示したり、光ビーコンや電波ビーコン等によってその渋滞情報を車両の車載装置に送信したり、ラジオ放送局からその渋滞情報を放送させたりして、交通渋滞の緩和に努めている。
しかし、このように単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する対策だけでは、渋滞を回避する迂回路を選択するか否かはすべて車両の搭乗者の意思決定に委ねられるので、多くの車両が迂回路を走行するのをそれほど期待することができず、渋滞抑制の効果を余り向上することができなかった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、車両が迂回路を選択する可能性を高める交通感応制御を行えるようにして、交通渋滞をより効果的に抑制することができる交通信号制御装置及び方法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】
【０００７】
本発明の第一の交通信号制御装置は、複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間の代替路となる迂回路とを記憶する記憶手段と、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行う制御手段と、を備えていることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
この場合、制御手段が、迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行うので、流入抑制交差点の上流側を走行する車両が迂回路を走行する可能性を高めることができる。このため、単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する場合に比べて、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の第二の交通信号制御装置は、複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間に対する流入抑制交差点とを記憶する記憶手段と、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記流入抑制交差点の上流側を走行する前記車両が前記渋滞区間に進入し難くなるように、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行う制御手段と、を備えていることを特徴とする（請求項２）。
この場合、制御手段が、流入抑制交差点の上流側を走行する車両が渋滞区間に進入し難くなるように、流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行うので、流入抑制交差点の上流側を走行する車両が迂回路を走行する可能性をより高めることができる。このため、単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する場合に比べて、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の第一の交通信号制御装置において、前記記憶手段が前記渋滞区間に対する流入抑制交差点を更に記憶している場合には、前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定することが好ましい（請求項３）。
この場合、制御手段が、迂回路を選択した車両の割合（迂回率）に基づいて迂回路に含まれる交差点の信号制御パラメータを設定するので、迂回率の大小に応じて迂回路への選択のし易さを変更することができる。このため、迂回率が比較的小さい場合は迂回路への優先度を増大させるというような、よりきめの細かい優先制御が可能となる。
【００１１】
また、本発明の第二の交通信号制御装置において、前記記憶手段が前記渋滞区間の代替路となる迂回路を更に記憶している場合には、前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定することが好ましい（請求項４）。
この場合、制御手段が、迂回路を選択した車両の割合（迂回率）に基づいて流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定するので、迂回率の大小に応じて渋滞区間への抑制度合いを変更することができる。このため、迂回率が比較的小さい場合は渋滞区間への抑制度合いを増大させるというような、よりきめの細かい流入抑制制御が可能となる。
【００１２】
本発明の交通信号請求装置は、前記優先制御又は前記流入抑制制御若しくはこれらの双方が実施中であることを示す情報を前記車両に提供するための提供手段を更に備えていることが好ましい（請求項５）。
この場合、上記制御が実施中である情報が車両に提供されるので、車両の搭乗者は、迂回路への優先制御や流入抑制制御が行われていることを事前に察知することができる。このため、それらの情報を搭乗者が知らない場合に比べて、車両が迂回路を走行する可能性を更に高めることができる。
【００１３】
なお、本発明の交通信号制御方法（請求項６及び７）は上記交通信号制御装置（請求項１及び２）において行われる制御方法に関するものであり、当該制御装置と同様の作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１４】
以上の通り、本発明によれば、車両が迂回路を選択する可能性を高める信号制御を行うことができるので、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔システムの全体構成〕
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。
図１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（図２参照）、車両感知器３、中央装置４、車載装置２を搭載した車両５などを含む。
【００１６】
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、制御エリア内の交差点Ｃｉの各交通信号機１とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
従って、中央装置４は、各交通信号機１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。
【００１７】
車両感知器３は、各交差点Ｃｉに流入する車両台数をカウントするために、対応する各交差点Ｃｉの上流側に設置されており、図示しない通信回線を介して対応する各交通信号機１と繋がっている。
なお、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、実際の各交差点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。
【００１８】
また、図１に示すように、本実施形態では、中央装置４が管轄する制御エリアの道路構造は、比較的交通量の多い南北方向の主道路ＲＭと、比較的交通量の少ない東西方向の従道路ＲＳとから構成されているものする。
更に、図２に示すように、主道路ＲＭは、北行きの上り線ＲＭ１と南行きの下り線ＲＭ２とを備え、従道路ＲＳは、東行きの上り線ＲＳ１と西行きの下り線ＲＳ２とを備えているものとする。
【００１９】
〔中央装置〕
図３は、中央装置４の構成を示すブロック図である。
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、交通信号機１や車両感知器３からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。中央装置４の制御部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。
【００２０】
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、交通状況に応じて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）を設定する交通感応制御を行う。
【００２１】
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、所定時間ごとの信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミング等に関する信号制御指令Ｓ１と、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２と、自身が行う交通制御の種別に関する制御種別情報Ｓ６とを各交通信号機１に送信している。
なお、上記制御種別情報Ｓ６で識別される制御種別には、中央装置４が通常時に行う各種の感応制御の他、後述する優先制御と流入抑制制御も含まれる。
【００２２】
信号制御指令Ｓ１と信号種別情報Ｓ６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、交通情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。
また、中央装置４の通信部４０３は、各交通信号機１の通信部１０３から、車載装置２が搭載されている車両５の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４と、車両感知器３の感知信号Ｓ５とをリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）で受信している。
【００２３】
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、後述する優先制御や流入抑制制御を含む交通感応制御を行う制御プログラムや、この交通感応制御に用いる信号制御パラメータの演算プログラム等を記憶している。
また、中央装置４の記憶部４０４は、制御部４０１が生成した前記信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２及び制御種別情報Ｓ６と、ＬＡＮ側から取得した車両ＩＤ、位置情報Ｓ３、速度情報Ｓ５及び感知信号Ｓ５を一時的に記憶する。
【００２４】
中央装置４の表示部４０２は、自身が管理する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（図示せず）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。
【００２５】
中央装置４の記憶部４０４は、制御エリア内で経験的に渋滞が多発する渋滞区間１０と、この渋滞区間１０の上流側に位置する流入抑止交差点１１と、その渋滞区間１０で実際に渋滞が発生した場合に当該区間１０の代替路となるべき迂回路１２とを、予め記憶している。
図１に示す例では、交差点Ｃ６から交差点Ｃ５に向かう方向の主道路ＲＭの上り線が渋滞区間１０に設定され、この渋滞区間１０が始まる交差点Ｃ６が流入抑止交差点１１となっている。また、交差点Ｃ６→交差点Ｃ２→交差点Ｃ１に至るルートが迂回路１２に設定されている。なお、この迂回路１２は最小コスト経路探索によって決定してもよい。
【００２６】
そして、中央装置４の制御部４０１は、前記交通感応制御の一貫として、渋滞区間１０での渋滞を抑制するために、迂回路１２への優先制御と渋滞区間１０への流入抑制制御を行う。なお、この優先制御と流入抑制制御の内容については、後述する。
【００２７】
〔交通信号機〕
図２は、制御エリアに含まれる各交通信号機１の全体構成を示す模式図である。
図２に示すように、本実施形態の交通信号機１は、主道路の上下線ＲＭ１，ＲＭ２及び従道路の上下線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。
【００２８】
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。
交通信号制御機１ａは、中央装置４から受信した交通情報Ｓ２と自身が記憶している交差点ＩＤを、所定周期（例えば、０．１秒ごと）で車載装置２に送信する。また、交通信号制御機１ａは、車載装置２から車両５の位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４を受信し、車両感知器５から感知信号Ｓ５を受信する。
【００２９】
図４は、上記交通信号制御機１ａの構成を示すブロック図である。
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、有線通信部１０３、無線通信部１０５及び記憶部１０４を含んでいる。
交通信号制御機１ａの制御部１０１は、一又は複数のマイクロコンピュータから構成されている。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。
【００３０】
この交通信号制御機１ａの制御部１０１は、中央装置４が交通感応制御（後述の優先制御や流入抑制制御を含む。）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。
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から入力された出力指令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。
【００３１】
交通信号制御機１ａの有線通信部１０３は、中央装置４及び車両感知器３との間で有線通信を行う通信インタフェースであり、渋滞発生の有無に拘わらず、信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２及び制御種別情報Ｓ６を中央装置４から受信し、車両の感知信号Ｓ５を車両感知器３から受信する。
また、交通信号制御機１ａの無線通信部１０５は、交差点Ｃｉに流入する車両５の車載装置２との間で無線通信を行う通信インタフェースであり、渋滞発生の有無に拘わらず、交通情報Ｓ２を車載装置２に送信し、車両５の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４を車載装置２から受信する。
【００３２】
上記無線通信部１０５は、無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access）などの中・広域通信装置よりなり、車両５に搭載された車載装置２との間で各種情報を無線通信することができる。
図２に示すように、この無線通信部１０５は、交差点Ｃに流入するすべての道路ＲＭ１，ＲＭ２，ＲＳ１，ＲＳ２上の車両５の車載装置２と通信可能となっている。
【００３３】
そして、本実施形態の無線通信部１０５は、車載装置２に対して交差点ＩＤとともに対象となるリンク（図２の例では主道路ＲＭ１）のリンクＩＤを送信する。車載装置２は、無線通信部１０５から受信した情報に付されたリンクＩＤと走行中のリンクのリンクＩＤを照合することにより、自身に必要な情報を選択する。また、無線通信部１０５の通信領域の延長（上り線ＲＭ１の走行方向長さ）は、５０〜２００ｍ程度に設定されている。
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、有線通信部１０３が受信した信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２、感知信号Ｓ５及び制御種別情報Ｓ６や、無線通信部１０５が受信した車両５の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４等を記憶する。
【００３４】
〔車載装置〕
車両５に搭載された車載装置２は、交通信号制御機１ａとの間で各種情報を無線通信する通信機能と、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は、その車載装置２の構成を示すブロック図である。
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、通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８及び処理部２０９等を含んでいる。
【００３５】
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、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、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車両５の速度データを取得する。
【００３６】
車載装置２の通信部２０４は、車両５がある交差点Ｃｉに向かって走行中に、交通信号制御機１ａの無線通信部１０５の通信領域に入ると、その無線通信部１０５が送信する交通情報Ｓ２等の情報を受信し、自身の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４をリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）に無線通信部１０５に送信する。
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ており、通信部２０４が受信した交通情報Ｓ２等を記憶する。また、記憶部２０５は、道路地図データを記憶している。
【００３７】
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、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、リンクコストとを対応付けたリンクデータなどから構成されている。
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。
【００３８】
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、処理部２０９が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、処理部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。
【００３９】
車載装置２の処理部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータ等から構成されており、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８の各処理を制御する。
また、処理部２０９は、ＧＰＳ処理部２０１が計測した車両５の位置、方位センサ２０２が計測した車両５の方位及び角速度、車速取得部２０３が取得した車両５の速度の各データ、記憶部２０５に記憶している道路地図データに基づいてマップマッチング処理を行い、道路地図データのリンク上における車両５の位置を求める。
【００４０】
〔中央装置による優先制御及び流入抑制制御〕
次に、図１及び図６を参照しつつ、中央装置４の制御部４０１が実行する優先制御及び流入抑制制御を説明する。
【００４１】
〔渋滞判定〕
前記した通り、中央装置４は、制御エリア内で経験的に渋滞が多発する渋滞区間１０と、この渋滞区間１０の上流側に位置する流入抑止交差点１２と、その渋滞区間１０で実際に渋滞が発生した場合の迂回路１２とを、記憶部４０４において記憶している。
そこで、中央装置４の制御部４０１は、渋滞区間１０に設置された車両感知器３からの感知信号Ｓ５や、渋滞区間１０を走行する車両５からのアップリンク情報等から、渋滞区間１０での待ち行列長さを常時検出しており、この待ち行列長さを所定の閾値と比較することにより、当該渋滞区間１０で渋滞が発生したか否かを判定する（図６のＳＴ１）。
【００４２】
〔迂回路への優先制御〕
次に、中央装置４の制御部４０１は、上記判定によって渋滞区間１０における渋滞発生を検出すると、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が迂回路１２を選択し易くなるように、当該迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータを設定する優先制御を行う（図６のＳＴ２）。
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉに関して当該迂回路１２の迂回方向がこれと反対の方向よりも優先されるオフセットを演算し、このように演算したオフセットを実行するための信号制御指令Ｓ１を、迂回路１２に含まれる各交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａに配信する。
中央装置４の制御部４０１は、上り方向と下り方向の交通量を用いてシミュレーションを行い、各リンクの上り下り方向別のリンク指標の加重和である評価指標を最小化するオフセットを検索する。リンク指標は、各リンクにおいて車両の信号待ち時間に停止回数や赤開始前後に交差点に到着する車両台数である事故危険度を重み付きで加えた値である。
【００４３】
例えば、図１に示す例では、渋滞区間１０に対応する迂回路１２は、交差点Ｃ６→交差点Ｃ２→交差点Ｃ１を通過するルートになっている。
この場合、中央装置４の制御部４０１は、交差点Ｃ６と交差点Ｃ２を通る従道路ＲＳに関して、迂回路１２の進行方向である上り方向（東行き）がこれと反対の下り方向（西行き）よりも信号待ち時間が小さくなるように、上り方向のリンク指標に大きな優先度（重み）を付けたオフセットを演算する。
【００４４】
また、同様に、中央装置４の制御部４０１は、交差点Ｃ２と交差点Ｃ１を通る主道路ＲＭに関して、迂回路１２の進行方向である上り方向（北行き）がこれと反対の下り方向（南行き）よりも信号待ち時間が小さくなるように、上り方向のリンク指標に大きな優先度（重み）を付けたオフセットを演算する。
そして、中央装置４の制御部４０１は、上記のように演算したオフセットを実行するための信号制御指令Ｓ１を、交差点Ｃ６、交差点Ｃ２及び交差点Ｃ１の交通信号制御機１ａに配信する。
【００４５】
〔渋滞区間への流入抑制制御〕
また、中央装置４の制御部４０１は、前記渋滞判定によって渋滞区間１０における渋滞発生を検出すると、更に、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が渋滞区間１０に進入し難くなるように、流入抑制交差点１１の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行う（図６のＳＴ３）。
【００４６】
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、渋滞区間１０に進入しようとする交通流に対する現示長さを短縮する。
すなわち、図６に示す流入抑制交差点１１（交差点Ｃ６）を例に取ると、主道路の上り線ＲＭ１の直進青時間を所定時間（例えば、１０秒程度）だけ短縮するとともに、従道路の下り線ＲＳ２の右折矢時間を所定時間（例えば、５秒程度）だけ短縮し、このように短縮した信号現示を実行するための信号制御指令Ｓ１を、当該流入抑制交差点１１の交通信号制御機１ａに配信する。
なお、渋滞区間１０に進入しようとする交通流に対する現示長さを短縮する代わりに、渋滞区間１０の交差道路（図１では、道路ＲＳ１，ＲＳ２）の交通流に対する現示長さを長くすることにしてもよい。
【００４７】
〔迂回率に基づくパラメータの変更〕
中央装置４の制御部４０１は、優先制御や流入抑制制御を行う場合、流入抑制交差点１１の上流側を走行していた車両５のうち、迂回路１２を選択した当該車両５の割合（以下、迂回率という。）を実測する。
この迂回率の実測は、例えば、流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａと通信した車両５の台数に対する、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａと通信した車両５の台数の比で求めることができる。また、右折車両の台数をカウントする車両感知器がある交差点Ｃｉの場合には、一定方向への通行台数に対する右折台数の比で迂回率を実測することもできる。
【００４８】
中央装置４の制御部４０１は、実測した上記迂回率に基づいて、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータの設定と、流入抑制交差点１１に対する信号パラメータの設定をやり直す。
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、優先制御や流入抑制制御を実施中であるのに迂回率が比較的小さいと判断した場合には、迂回路１２の進行方向の優先度（重み）を更に増大させてオフセットを演算し、このオフセットを実行するための信号制御指令Ｓ１を、交差点Ｃ６、交差点Ｃ２及び交差点Ｃ１の交通信号制御機１ａに配信する。
【００４９】
また、中央装置４の制御部４０１は、渋滞区間１０に進入しようとする交通流に対する現示長さを更に短縮し、この信号現示を実行するための信号制御指令Ｓ１を、当該流入抑制交差点１１の交通信号制御機１ａに配信する。
このように、本実施形態の中央装置４によれば、迂回率に基づいて優先制御や流入抑制制御で使用する信号制御パラメータを変更するので、よりきめの細かい優先制御及び流入抑制制御を行うことができる。
【００５０】
〔車両への情報提供〕
中央装置４の制御部４０１は、優先制御や流入抑制制御を行う場合、制御種別がその優先制御や流入抑制制御である制御種別情報Ｓ６を生成する。中央装置４の通信部４０３は、その制御種別情報Ｓ６を流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａに送信する。
また、中央装置４の制御部１０４は、優先制御を行う場合、渋滞区間１０と迂回路１２の経路情報Ｓ７と、迂回路１２での信号切り替えタイミングに関する信号情報Ｓ８を生成する。中央装置４の通信部４０３は、その経路情報Ｓ７と信号情報Ｓ８を流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａに送信し、信号情報Ｓ８については、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉ（図例では交差点Ｃ２及びＣ１）の交通信号制御機１ａに対しても送信する。
【００５１】
一方、流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａの無線通信部１０５は、制御種別が優先制御や流入抑制制御である制御種別情報Ｓ６を車両５の車載装置２に送信する（図６の太矢印参照）。
上記制御種別情報Ｓ６を受信した車載装置２は、その表示部２０７や音声出力部２０８によって当該情報Ｓ６を搭乗者に報知する。このため、流入抑制交差点１１に向かって走行する車両５の搭乗者は、優先制御又は流入抑制制御若しくはこれらの双方が実施中であることを予め察知することができる。
【００５２】
流入抑止交差点１１及び迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａの無線通信部１０５は、経路情報Ｓ７と信号情報Ｓ８を車両５の車載装置２に送信する（図６の太矢印参照）。
上記経路情報Ｓ７と信号情報Ｓ８を受信した車載装置２は、その表示部２０７や音声出力部２０８によって当該情報Ｓ７，Ｓ８を搭乗者に報知する。このため、流入抑制交差点１１に向かって走行する車両５の搭乗者や、迂回路１２を走行中の車両の搭乗者は、迂回路１２への道順と、その迂回路１２を走行する際の信号切り替えタイミングを事前に察知することができ、迂回路１２をより安全かつ確実に走行することができる。
【００５３】
なお、車両５の車載装置２に対する制御種別情報Ｓ６、経路情報Ｓ７及び信号情報Ｓ８の提供方法としては、交通信号制御機１ａからの情報送信だけなく、中央装置４に設けた無線通信装置が各車両５に対して直接送信したり、光ビーコン等の他の通信インフラが各車両５に対して送信したりする方法を採用することもできる。
【００５４】
本実施形態の中央装置４によれば、渋滞区間１０で渋滞が発生した時に、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が迂回路１２を選択し易くなるように、当該迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータを設定する優先制御や、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両が渋滞区間１０に進入し難くなるように、流入抑制交差点１１の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行うので、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が迂回路１２を走行する可能性を高めることができる。
このため、単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する場合に比べて、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【００５５】
これまで開示した実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の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、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。
この場合、迂回路１２への優先制御や渋滞区間１０への流入抑制制御を、中央装置４の制御部４０１ではなく、同じ制御グループ内の一つの交通信号制御機１ａの制御部１０１に行わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】交通信号制御システムの概要を示す模式図である。
【図２】交通信号機の概要を示す模式図である。
【図３】中央装置の構成を示すブロック図である。
【図４】交通信号制御機の構成を示すブロック図である。
【図５】車載装置の構成を示すブロック図である。
【図６】流入抑制交差点にある交通信号機の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 交通信号機
１ａ 交通信号制御機
１ｂ 信号灯器
１０１ 制御部
１０２ 灯器駆動部
１０３ 有線通信部
１０４ 記憶部
１０５ 無線通信部
２ 車載装置
２０１ ＧＰＳ処理部
２０２ 方位センサ
２０３ 車速取得部
２０４ 通信部（送信手段）
２０５ 記憶部
２０６ 操作部
２０７ 表示部
２０８ 音声出力部
２０９ 処理部
３ 車両感知器
４ 中央装置（交通信号制御装置）
４０１ 制御部（制御手段）
４０２ 表示部
４０３ 通信部（提供手段）
４０４ 記憶部（記憶手段）
４０５ 操作部
５ 車両
１０ 渋滞区間
１１ 流入抑制交差点
１２ 迂回路
Ｃｉ 交差点
Ｓ１ 信号制御指令
Ｓ２ 交通情報
Ｓ３ 位置情報
Ｓ４ 速度情報
Ｓ５ 感知信号
Ｓ６ 制御種別情報
Ｓ７ 経路情報
Ｓ８ 信号情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の交差点の交通信号機を連動させて信号灯色を切り替える交通感応制御、より詳しくは、渋滞を緩和する経路誘導が可能な交通感応制御を行う交通信号制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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い道路に適用される。かかる中央感応制御では、車両感知器情報に基づいてその時の交通状態に最適な一つのプログラムを選択するプログラム選択制御や、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プログラム形成制御を行うことにより、交通処理効率の向上を目指している（非特許文献１参照）。
【０００４】
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、上記中央感応制御を行う交通管制センターでは、制御エリア内に渋滞区間が発生すると、インフラ側の電光掲示表示板にその渋滞区間や迂回路に関する渋滞情報を表示したり、光ビーコンや電波ビーコン等によってその渋滞情報を車両の車載装置に送信したり、ラジオ放送局からその渋滞情報を放送させたりして、交通渋滞の緩和に努めている。
しかし、このように単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する対策だけでは、渋滞を回避する迂回路を選択するか否かはすべて車両の搭乗者の意思決定に委ねられるので、多くの車両が迂回路を走行するのをそれほど期待することができず、渋滞抑制の効果を余り向上することができなかった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、車両が迂回路を選択する可能性を高める交通感応制御を行えるようにして、交通渋滞をより効果的に抑制することができる交通信号制御装置及び方法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】
【０００７】
本発明の第一の交通信号制御装置は、複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間の代替路となる迂回路とを記憶する記憶手段と、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行う制御手段と、を備えていることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
この場合、制御手段が、迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行うので、流入抑制交差点の上流側を走行する車両が迂回路を走行する可能性を高めることができる。このため、単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する場合に比べて、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の第二の交通信号制御装置は、複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間に対する流入抑制交差点とを記憶する記憶手段と、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記流入抑制交差点の上流側を走行する前記車両が前記渋滞区間に進入し難くなるように、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行う制御手段と、を備えていることを特徴とする（請求項２）。
この場合、制御手段が、流入抑制交差点の上流側を走行する車両が渋滞区間に進入し難くなるように、流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行うので、流入抑制交差点の上流側を走行する車両が迂回路を走行する可能性をより高めることができる。このため、単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する場合に比べて、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の第一の交通信号制御装置において、前記記憶手段が前記渋滞区間に対する流入抑制交差点を更に記憶している場合には、前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定することが好ましい（請求項３）。
この場合、制御手段が、迂回路を選択した車両の割合（迂回率）に基づいて迂回路に含まれる交差点の信号制御パラメータを設定するので、迂回率の大小に応じて迂回路への選択のし易さを変更することができる。このため、迂回率が比較的小さい場合は迂回路への優先度を増大させるというような、よりきめの細かい優先制御が可能となる。
【００１１】
また、本発明の第二の交通信号制御装置において、前記記憶手段が前記渋滞区間の代替路となる迂回路を更に記憶している場合には、前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定することが好ましい（請求項４）。
この場合、制御手段が、迂回路を選択した車両の割合（迂回率）に基づいて流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定するので、迂回率の大小に応じて渋滞区間への抑制度合いを変更することができる。このため、迂回率が比較的小さい場合は渋滞区間への抑制度合いを増大させるというような、よりきめの細かい流入抑制制御が可能となる。
【００１２】
本発明の交通信号請求装置は、前記優先制御又は前記流入抑制制御若しくはこれらの双方が実施中であることを示す情報を前記車両に提供するための提供手段を更に備えていることが好ましい（請求項５）。
この場合、上記制御が実施中である情報が車両に提供されるので、車両の搭乗者は、迂回路への優先制御や流入抑制制御が行われていることを事前に察知することができる。このため、それらの情報を搭乗者が知らない場合に比べて、車両が迂回路を走行する可能性を更に高めることができる。
【００１３】
なお、本発明の交通信号制御方法（請求項６及び７）は上記交通信号制御装置（請求項１及び２）において行われる制御方法に関するものであり、当該制御装置と同様の作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１４】
以上の通り、本発明によれば、車両が迂回路を選択する可能性を高める信号制御を行うことができるので、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔システムの全体構成〕
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。
図１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（図２参照）、車両感知器３、中央装置４、車載装置２を搭載した車両５などを含む。
【００１６】
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、制御エリア内の交差点Ｃｉの各交通信号機１とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
従って、中央装置４は、各交通信号機１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。
【００１７】
車両感知器３は、各交差点Ｃｉに流入する車両台数をカウントするために、対応する各交差点Ｃｉの上流側に設置されており、図示しない通信回線を介して対応する各交通信号機１と繋がっている。
なお、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、実際の各交差点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。
【００１８】
また、図１に示すように、本実施形態では、中央装置４が管轄する制御エリアの道路構造は、比較的交通量の多い南北方向の主道路ＲＭと、比較的交通量の少ない東西方向の従道路ＲＳとから構成されているものする。
更に、図２に示すように、主道路ＲＭは、北行きの上り線ＲＭ１と南行きの下り線ＲＭ２とを備え、従道路ＲＳは、東行きの上り線ＲＳ１と西行きの下り線ＲＳ２とを備えているものとする。
【００１９】
〔中央装置〕
図３は、中央装置４の構成を示すブロック図である。
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、交通信号機１や車両感知器３からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。中央装置４の制御部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。
【００２０】
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、交通状況に応じて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）を設定する交通感応制御を行う。
【００２１】
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、所定時間ごとの信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミング等に関する信号制御指令Ｓ１と、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２と、自身が行う交通制御の種別に関する制御種別情報Ｓ６とを各交通信号機１に送信している。
なお、上記制御種別情報Ｓ６で識別される制御種別には、中央装置４が通常時に行う各種の感応制御の他、後述する優先制御と流入抑制制御も含まれる。
【００２２】
信号制御指令Ｓ１と信号種別情報Ｓ６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、交通情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。
また、中央装置４の通信部４０３は、各交通信号機１の通信部１０３から、車載装置２が搭載されている車両５の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４と、車両感知器３の感知信号Ｓ５とをリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）で受信している。
【００２３】
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、後述する優先制御や流入抑制制御を含む交通感応制御を行う制御プログラムや、この交通感応制御に用いる信号制御パラメータの演算プログラム等を記憶している。
また、中央装置４の記憶部４０４は、制御部４０１が生成した前記信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２及び制御種別情報Ｓ６と、ＬＡＮ側から取得した車両ＩＤ、位置情報Ｓ３、速度情報Ｓ５及び感知信号Ｓ５を一時的に記憶する。
【００２４】
中央装置４の表示部４０２は、自身が管理する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（図示せず）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。
【００２５】
中央装置４の記憶部４０４は、制御エリア内で経験的に渋滞が多発する渋滞区間１０と、この渋滞区間１０の上流側に位置する流入抑止交差点１１と、その渋滞区間１０で実際に渋滞が発生した場合に当該区間１０の代替路となるべき迂回路１２とを、予め記憶している。
図１に示す例では、交差点Ｃ６から交差点Ｃ５に向かう方向の主道路ＲＭの上り線が渋滞区間１０に設定され、この渋滞区間１０が始まる交差点Ｃ６が流入抑止交差点１１となっている。また、交差点Ｃ６→交差点Ｃ２→交差点Ｃ１に至るルートが迂回路１２に設定されている。なお、この迂回路１２は最小コスト経路探索によって決定してもよい。
【００２６】
そして、中央装置４の制御部４０１は、前記交通感応制御の一貫として、渋滞区間１０での渋滞を抑制するために、迂回路１２への優先制御と渋滞区間１０への流入抑制制御を行う。なお、この優先制御と流入抑制制御の内容については、後述する。
【００２７】
〔交通信号機〕
図２は、制御エリアに含まれる各交通信号機１の全体構成を示す模式図である。
図２に示すように、本実施形態の交通信号機１は、主道路の上下線ＲＭ１，ＲＭ２及び従道路の上下線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。
【００２８】
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。
交通信号制御機１ａは、中央装置４から受信した交通情報Ｓ２と自身が記憶している交差点ＩＤを、所定周期（例えば、０．１秒ごと）で車載装置２に送信する。また、交通信号制御機１ａは、車載装置２から車両５の位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４を受信し、車両感知器５から感知信号Ｓ５を受信する。
【００２９】
図４は、上記交通信号制御機１ａの構成を示すブロック図である。
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、有線通信部１０３、無線通信部１０５及び記憶部１０４を含んでいる。
交通信号制御機１ａの制御部１０１は、一又は複数のマイクロコンピュータから構成されている。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。
【００３０】
この交通信号制御機１ａの制御部１０１は、中央装置４が交通感応制御（後述の優先制御や流入抑制制御を含む。）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。
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から入力された出力指令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。
【００３１】
交通信号制御機１ａの有線通信部１０３は、中央装置４及び車両感知器３との間で有線通信を行う通信インタフェースであり、渋滞発生の有無に拘わらず、信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２及び制御種別情報Ｓ６を中央装置４から受信し、車両の感知信号Ｓ５を車両感知器３から受信する。
また、交通信号制御機１ａの無線通信部１０５は、交差点Ｃｉに流入する車両５の車載装置２との間で無線通信を行う通信インタフェースであり、渋滞発生の有無に拘わらず、交通情報Ｓ２を車載装置２に送信し、車両５の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４を車載装置２から受信する。
【００３２】
上記無線通信部１０５は、無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access）などの中・広域通信装置よりなり、車両５に搭載された車載装置２との間で各種情報を無線通信することができる。
図２に示すように、この無線通信部１０５は、交差点Ｃに流入するすべての道路ＲＭ１，ＲＭ２，ＲＳ１，ＲＳ２上の車両５の車載装置２と通信可能となっている。
【００３３】
そして、本実施形態の無線通信部１０５は、車載装置２に対して交差点ＩＤとともに対象となるリンク（図２の例では主道路ＲＭ１）のリンクＩＤを送信する。車載装置２は、無線通信部１０５から受信した情報に付されたリンクＩＤと走行中のリンクのリンクＩＤを照合することにより、自身に必要な情報を選択する。また、無線通信部１０５の通信領域の延長（上り線ＲＭ１の走行方向長さ）は、５０〜２００ｍ程度に設定されている。
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、有線通信部１０３が受信した信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２、感知信号Ｓ５及び制御種別情報Ｓ６や、無線通信部１０５が受信した車両５の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４等を記憶する。
【００３４】
〔車載装置〕
車両５に搭載された車載装置２は、交通信号制御機１ａとの間で各種情報を無線通信する通信機能と、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は、その車載装置２の構成を示すブロック図である。
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、通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８及び処理部２０９等を含んでいる。
【００３５】
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、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、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車両５の速度データを取得する。
【００３６】
車載装置２の通信部２０４は、車両５がある交差点Ｃｉに向かって走行中に、交通信号制御機１ａの無線通信部１０５の通信領域に入ると、その無線通信部１０５が送信する交通情報Ｓ２等の情報を受信し、自身の車両ＩＤ、位置情報Ｓ３及び速度情報Ｓ４をリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）に無線通信部１０５に送信する。
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ており、通信部２０４が受信した交通情報Ｓ２等を記憶する。また、記憶部２０５は、道路地図データを記憶している。
【００３７】
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、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、リンクコストとを対応付けたリンクデータなどから構成されている。
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。
【００３８】
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、処理部２０９が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、処理部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。
【００３９】
車載装置２の処理部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータ等から構成されており、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８の各処理を制御する。
また、処理部２０９は、ＧＰＳ処理部２０１が計測した車両５の位置、方位センサ２０２が計測した車両５の方位及び角速度、車速取得部２０３が取得した車両５の速度の各データ、記憶部２０５に記憶している道路地図データに基づいてマップマッチング処理を行い、道路地図データのリンク上における車両５の位置を求める。
【００４０】
〔中央装置による優先制御及び流入抑制制御〕
次に、図１及び図６を参照しつつ、中央装置４の制御部４０１が実行する優先制御及び流入抑制制御を説明する。
【００４１】
〔渋滞判定〕
前記した通り、中央装置４は、制御エリア内で経験的に渋滞が多発する渋滞区間１０と、この渋滞区間１０の上流側に位置する流入抑止交差点１２と、その渋滞区間１０で実際に渋滞が発生した場合の迂回路１２とを、記憶部４０４において記憶している。
そこで、中央装置４の制御部４０１は、渋滞区間１０に設置された車両感知器３からの感知信号Ｓ５や、渋滞区間１０を走行する車両５からのアップリンク情報等から、渋滞区間１０での待ち行列長さを常時検出しており、この待ち行列長さを所定の閾値と比較することにより、当該渋滞区間１０で渋滞が発生したか否かを判定する（図６のＳＴ１）。
【００４２】
〔迂回路への優先制御〕
次に、中央装置４の制御部４０１は、上記判定によって渋滞区間１０における渋滞発生を検出すると、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が迂回路１２を選択し易くなるように、当該迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータを設定する優先制御を行う（図６のＳＴ２）。
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉに関して当該迂回路１２の迂回方向がこれと反対の方向よりも優先されるオフセットを演算し、このように演算したオフセットを実行するための信号制御指令Ｓ１を、迂回路１２に含まれる各交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａに配信する。
中央装置４の制御部４０１は、上り方向と下り方向の交通量を用いてシミュレーションを行い、各リンクの上り下り方向別のリンク指標の加重和である評価指標を最小化するオフセットを検索する。リンク指標は、各リンクにおいて車両の信号待ち時間に停止回数や赤開始前後に交差点に到着する車両台数である事故危険度を重み付きで加えた値である。
【００４３】
例えば、図１に示す例では、渋滞区間１０に対応する迂回路１２は、交差点Ｃ６→交差点Ｃ２→交差点Ｃ１を通過するルートになっている。
この場合、中央装置４の制御部４０１は、交差点Ｃ６と交差点Ｃ２を通る従道路ＲＳに関して、迂回路１２の進行方向である上り方向（東行き）がこれと反対の下り方向（西行き）よりも信号待ち時間が小さくなるように、上り方向のリンク指標に大きな優先度（重み）を付けたオフセットを演算する。
【００４４】
また、同様に、中央装置４の制御部４０１は、交差点Ｃ２と交差点Ｃ１を通る主道路ＲＭに関して、迂回路１２の進行方向である上り方向（北行き）がこれと反対の下り方向（南行き）よりも信号待ち時間が小さくなるように、上り方向のリンク指標に大きな優先度（重み）を付けたオフセットを演算する。
そして、中央装置４の制御部４０１は、上記のように演算したオフセットを実行するための信号制御指令Ｓ１を、交差点Ｃ６、交差点Ｃ２及び交差点Ｃ１の交通信号制御機１ａに配信する。
【００４５】
〔渋滞区間への流入抑制制御〕
また、中央装置４の制御部４０１は、前記渋滞判定によって渋滞区間１０における渋滞発生を検出すると、更に、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が渋滞区間１０に進入し難くなるように、流入抑制交差点１１の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行う（図６のＳＴ３）。
【００４６】
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、渋滞区間１０に進入しようとする交通流に対する現示長さを短縮する。
すなわち、図６に示す流入抑制交差点１１（交差点Ｃ６）を例に取ると、主道路の上り線ＲＭ１の直進青時間を所定時間（例えば、１０秒程度）だけ短縮するとともに、従道路の下り線ＲＳ２の右折矢時間を所定時間（例えば、５秒程度）だけ短縮し、このように短縮した信号現示を実行するための信号制御指令Ｓ１を、当該流入抑制交差点１１の交通信号制御機１ａに配信する。
なお、渋滞区間１０に進入しようとする交通流に対する現示長さを短縮する代わりに、渋滞区間１０の交差道路（図１では、道路ＲＳ１，ＲＳ２）の交通流に対する現示長さを長くすることにしてもよい。
【００４７】
〔迂回率に基づくパラメータの変更〕
中央装置４の制御部４０１は、優先制御や流入抑制制御を行う場合、流入抑制交差点１１の上流側を走行していた車両５のうち、迂回路１２を選択した当該車両５の割合（以下、迂回率という。）を実測する。
この迂回率の実測は、例えば、流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａと通信した車両５の台数に対する、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａと通信した車両５の台数の比で求めることができる。また、右折車両の台数をカウントする車両感知器がある交差点Ｃｉの場合には、一定方向への通行台数に対する右折台数の比で迂回率を実測することもできる。
【００４８】
中央装置４の制御部４０１は、実測した上記迂回率に基づいて、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータの設定と、流入抑制交差点１１に対する信号パラメータの設定をやり直す。
具体的には、中央装置４の制御部４０１は、優先制御や流入抑制制御を実施中であるのに迂回率が比較的小さいと判断した場合には、迂回路１２の進行方向の優先度（重み）を更に増大させてオフセットを演算し、このオフセットを実行するための信号制御指令Ｓ１を、交差点Ｃ６、交差点Ｃ２及び交差点Ｃ１の交通信号制御機１ａに配信する。
【００４９】
また、中央装置４の制御部４０１は、渋滞区間１０に進入しようとする交通流に対する現示長さを更に短縮し、この信号現示を実行するための信号制御指令Ｓ１を、当該流入抑制交差点１１の交通信号制御機１ａに配信する。
このように、本実施形態の中央装置４によれば、迂回率に基づいて優先制御や流入抑制制御で使用する信号制御パラメータを変更するので、よりきめの細かい優先制御及び流入抑制制御を行うことができる。
【００５０】
〔車両への情報提供〕
中央装置４の制御部４０１は、優先制御や流入抑制制御を行う場合、制御種別がその優先制御や流入抑制制御である制御種別情報Ｓ６を生成する。中央装置４の通信部４０３は、その制御種別情報Ｓ６を流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａに送信する。
また、中央装置４の制御部１０４は、優先制御を行う場合、渋滞区間１０と迂回路１２の経路情報Ｓ７と、迂回路１２での信号切り替えタイミングに関する信号情報Ｓ８を生成する。中央装置４の通信部４０３は、その経路情報Ｓ７と信号情報Ｓ８を流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａに送信し、信号情報Ｓ８については、迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉ（図例では交差点Ｃ２及びＣ１）の交通信号制御機１ａに対しても送信する。
【００５１】
一方、流入抑止交差点１１の交通信号制御機１ａの無線通信部１０５は、制御種別が優先制御や流入抑制制御である制御種別情報Ｓ６を車両５の車載装置２に送信する（図６の太矢印参照）。
上記制御種別情報Ｓ６を受信した車載装置２は、その表示部２０７や音声出力部２０８によって当該情報Ｓ６を搭乗者に報知する。このため、流入抑制交差点１１に向かって走行する車両５の搭乗者は、優先制御又は流入抑制制御若しくはこれらの双方が実施中であることを予め察知することができる。
【００５２】
流入抑止交差点１１及び迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの交通信号制御機１ａの無線通信部１０５は、経路情報Ｓ７と信号情報Ｓ８を車両５の車載装置２に送信する（図６の太矢印参照）。
上記経路情報Ｓ７と信号情報Ｓ８を受信した車載装置２は、その表示部２０７や音声出力部２０８によって当該情報Ｓ７，Ｓ８を搭乗者に報知する。このため、流入抑制交差点１１に向かって走行する車両５の搭乗者や、迂回路１２を走行中の車両の搭乗者は、迂回路１２への道順と、その迂回路１２を走行する際の信号切り替えタイミングを事前に察知することができ、迂回路１２をより安全かつ確実に走行することができる。
【００５３】
なお、車両５の車載装置２に対する制御種別情報Ｓ６、経路情報Ｓ７及び信号情報Ｓ８の提供方法としては、交通信号制御機１ａからの情報送信だけなく、中央装置４に設けた無線通信装置が各車両５に対して直接送信したり、光ビーコン等の他の通信インフラが各車両５に対して送信したりする方法を採用することもできる。
【００５４】
本実施形態の中央装置４によれば、渋滞区間１０で渋滞が発生した時に、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が迂回路１２を選択し易くなるように、当該迂回路１２に含まれる交差点Ｃｉの信号制御パラメータを設定する優先制御や、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両が渋滞区間１０に進入し難くなるように、流入抑制交差点１１の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行うので、流入抑制交差点１１の上流側を走行する車両５が迂回路１２を走行する可能性を高めることができる。
このため、単に渋滞情報を車両の搭乗者に報知する場合に比べて、交通渋滞をより効果的に抑制することができる。
【００５５】
これまで開示した実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の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、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。
この場合、迂回路１２への優先制御や渋滞区間１０への流入抑制制御を、中央装置４の制御部４０１ではなく、同じ制御グループ内の一つの交通信号制御機１ａの制御部１０１に行わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】交通信号制御システムの概要を示す模式図である。
【図２】交通信号機の概要を示す模式図である。
【図３】中央装置の構成を示すブロック図である。
【図４】交通信号制御機の構成を示すブロック図である。
【図５】車載装置の構成を示すブロック図である。
【図６】流入抑制交差点にある交通信号機の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 交通信号機
１ａ 交通信号制御機
１ｂ 信号灯器
１０１ 制御部
１０２ 灯器駆動部
１０３ 有線通信部
１０４ 記憶部
１０５ 無線通信部
２ 車載装置
２０１ ＧＰＳ処理部
２０２ 方位センサ
２０３ 車速取得部
２０４ 通信部（送信手段）
２０５ 記憶部
２０６ 操作部
２０７ 表示部
２０８ 音声出力部
２０９ 処理部
３ 車両感知器
４ 中央装置（交通信号制御装置）
４０１ 制御部（制御手段）
４０２ 表示部
４０３ 通信部（提供手段）
４０４ 記憶部（記憶手段）
４０５ 操作部
５ 車両
１０ 渋滞区間
１１ 流入抑制交差点
１２ 迂回路
Ｃｉ 交差点
Ｓ１ 信号制御指令
Ｓ２ 交通情報
Ｓ３ 位置情報
Ｓ４ 速度情報
Ｓ５ 感知信号
Ｓ６ 制御種別情報
Ｓ７ 経路情報
Ｓ８ 信号情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間の代替路となる迂回路とを記憶する記憶手段と、
前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行う制御手段と、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】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間に対する流入抑制交差点とを記憶する記憶手段と、
前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記流入抑制交差点の上流側を走行する前記車両が前記渋滞区間に進入し難くなるように、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行う制御手段と、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３】
前記記憶手段は、前記渋滞区間に対する流入抑制交差点を更に記憶しており、
前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記渋滞区間の代替路となる迂回路を更に記憶しており、
前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する請求項２に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記優先制御又は前記流入抑制制御若しくはこれらの双方が実施中であることを示す情報を前記車両に提供するための提供手段を更に備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御方法であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間の代替路となる迂回路とを記憶しておき、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行うことを特徴とする交通信号制御方法。
【請求項７】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御方法であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間に対する流入抑制交差点とを記憶しておき、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記流入抑制交差点の上流側を走行する前記車両が前記渋滞区間に進入し難くなるように、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行うことを特徴とする交通信号制御方法。
【請求項１】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間の代替路となる迂回路とを記憶する記憶手段と、
前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行う制御手段と、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】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御装置であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間に対する流入抑制交差点とを記憶する記憶手段と、
前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記流入抑制交差点の上流側を走行する前記車両が前記渋滞区間に進入し難くなるように、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行う制御手段と、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３】
前記記憶手段は、前記渋滞区間に対する流入抑制交差点を更に記憶しており、
前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記渋滞区間の代替路となる迂回路を更に記憶しており、
前記制御手段は、前記流入抑制交差点の上流側を走行していた前記車両のうち、前記迂回路を選択した当該車両の割合に基づいて、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する請求項２に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記優先制御又は前記流入抑制制御若しくはこれらの双方が実施中であることを示す情報を前記車両に提供するための提供手段を更に備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御方法であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間の代替路となる迂回路とを記憶しておき、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記迂回路の迂回方向がこれと反対の方向よりも信号待ち時間が小さくなるように、当該迂回路に含まれる前記交差点の信号制御パラメータを設定する優先制御を行うことを特徴とする交通信号制御方法。
【請求項７】
複数の交差点の交通信号機が連動するように信号制御パラメータを設定する交通感応制御を行う交通信号制御方法であって、
制御エリア内の渋滞区間と、この渋滞区間に対する流入抑制交差点とを記憶しておき、前記渋滞区間で渋滞が発生した時に、前記流入抑制交差点の上流側を走行する前記車両が前記渋滞区間に進入し難くなるように、前記流入抑制交差点の信号制御パラメータを設定する流入抑制制御を行うことを特徴とする交通信号制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３０５２９９（Ｐ２００８−３０５２９９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５３７１９（Ｐ２００７−１５３７１９）
【出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【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２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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