交通情報算出装置、交通システム及びコンピュータプログラム
【課題】 渋滞長の計測に使用する機器の数を節減して、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる交通情報算出装置等を提供する。
【解決手段】 交通情報算出装置１の演算部１０１は、ステップＳ０３において、記憶部に記憶している複数のアップリンク情報に基づいて、選定リンクの旅行時間ｃ［秒］を算出する。演算部１０１は、ステップＳ０４において、記憶部に記憶している複数の感知器情報に基づいて、選定リンクの単位時間内交通量ｂ［台／秒］を算出する。演算部１０１は、ステップＳ０５において、算出した旅行時間ｃ、算出した単位時間内交通量ｂ、記憶部に記憶している選定リンクの渋滞長内車両密度ａ、区間長ｄ、非渋滞部旅行速度ｅに基づいて、渋滞内存在台数Ｘ［台］、渋滞長Ｙ［ｍ］、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］を算出する。
【解決手段】 交通情報算出装置１の演算部１０１は、ステップＳ０３において、記憶部に記憶している複数のアップリンク情報に基づいて、選定リンクの旅行時間ｃ［秒］を算出する。演算部１０１は、ステップＳ０４において、記憶部に記憶している複数の感知器情報に基づいて、選定リンクの単位時間内交通量ｂ［台／秒］を算出する。演算部１０１は、ステップＳ０５において、算出した旅行時間ｃ、算出した単位時間内交通量ｂ、記憶部に記憶している選定リンクの渋滞長内車両密度ａ、区間長ｄ、非渋滞部旅行速度ｅに基づいて、渋滞内存在台数Ｘ［台］、渋滞長Ｙ［ｍ］、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置と、この交通情報算出装置を含む交通システム、及び渋滞長の算出を当該装置に実行させるためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交差点間の道路区間（リンク）における渋滞長は、交通信号制御機による信号制御や車載装置による目的地までの経路探索などにおいて、最も重要な指標の一つである。従来、渋滞長は、リンクに沿って多くの超音波式車両感知器などの車両感知器を設置し、これらから得られる交通流量、占有率などの計測データを用いて求めていた。具体的には、まず、各車両感知器において、交通流量と占有率から速度を算出し、所定の関係式を用いてこの速度から待行列波及度を求める。そして、横軸に交差点からの距離、縦軸に待行列波及度をとり、各車両感知器における交差点からの距離と待行列波及度の点をプロットして、これらの点を線で結ぶ。このとき、結んだ線と待行列波及度が０．５の線が交わる点を求め、この交点における交差点からの距離を渋滞長とする（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】山口盛兄、他４名、「旅行時間予測方式と実験」、道路交通研究会資料、電気学会、1992年9月24日、RTA-92-18
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この従来の渋滞長の算出方法では、渋滞長の精度が車両感知器の設置密度に依存し、高い精度を得るにはリンクに多くの車両感知器を設置する必要があるため、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用などが大きくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、渋滞長の計測に使用する機器の数を節減して、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる交通情報算出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】
【０００６】
第１発明の交通情報算出装置は、道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置であって、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得する手段と、前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える（請求項１）。
【０００７】
例えば、前記区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍に光ビーコンなどの路上通信装置を設置し、車両からそれぞれの路上通信装置に対して送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を収集し、同一の車両識別情報を含むアップリンク情報の受信時刻の差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する。この旅行時間ｃと、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａ、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂ、前記区間の長さである区間長ｄ、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを用いて、前記区間の渋滞長を算出すれば、前記区間に設置する機器は１台（渋滞長を算出する区間が連続している場合、下流側の区間の上流端の近傍に機器を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した機器を利用できる）又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【０００８】
ここで、渋滞長内車両密度ａ、単位時間内交通量ｂ、非渋滞部旅行速度ｅについては、予め設定した値を取得しても良いし、算出した値を取得しても良い。第１発明により算出する渋滞長は０以上の値をとり、「０」も含む。「０」も含むのは、渋滞長が「０」、すなわち、渋滞が発生していないという結果も、交通信号制御機による信号制御や車載装置による目的地までの経路探索にとっては重要となるからである。そのため、非渋滞部旅行速度ｅの定義は、上記のとおり「前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度」となっており、「全部」も含むようになっている。
【０００９】
なお、前記区間の旅行時間ｃについては、当該区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置した光ビーコンなどの路上通信装置に対して車両から送信された、当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を利用して取得することに限定されない。例えば、前記区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍にナンバープレート読取装置を設置し、この装置で読み取った車番とその車番を読み取った時刻を利用して、当該区間の旅行時間ｃを取得することができる。この場合、前記区間に設置するナンバープレート読取装置は上述の路上通信装置の場合と同様に１台又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。また、随時位置を計測して時刻とともに蓄積することができる車載装置から、蓄積した位置と時刻の情報を含む走行軌跡情報を取得し、前記区間を経由する走行軌跡情報を利用して、当該区間の旅行時間ｃを取得することもできる。この場合も、車載装置から走行軌跡情報を取得できる路上通信装置を前記区間に１台または複数の区間に１台設置するだけで済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００１０】
前記算出手段は、Ｙ＝ｂ（ｃ・ｅ−ｄ）／（ａ・ｅ−ｂ）により、渋滞長Ｙを算出しても良い（請求項２）。
【００１１】
前記旅行時間ｃは、前記区間の両端それぞれの近傍に設置された路上通信装置に対して車両から送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報に基づいて算出されていても良い（請求項３）。
【００１２】
この場合、前記区間に設置する路上通信装置は１台（渋滞長の算出対象の区間が連続している場合、下流側の区間の渋滞長を算出するに際して、下流側の区間の上流端の近傍に路上通信装置を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した路上通信装置を利用できる）又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００１３】
第２発明の交通システムは、道路上の特定の区間の上流端の近傍に設置された路上通信装置である上流側路上通信装置と、当該区間の下流端の近傍に設置された路上通信装置である下流側路上通信装置と、当該区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置とを備える交通システムであって、前記上流側路上通信装置及び前記下流側路上通信装置は、車両から当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を受信する手段と、受信したアップリンク情報を前記交通情報算出装置に送信する手段とを備え、前記交通情報算出装置は、前記上流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である上流側アップリンク情報を受信する手段と、前記下流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である下流側アップリンク情報を受信する手段と、前記上流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報と前記下流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報とが一致する場合に、当該上流側アップリンク情報を受信した時刻と当該下流側アップリンク情報を受信した時刻との差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する手段と、前記区間において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、前記区間において渋滞が生じていない場合の当該区間を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、前記渋滞長内車両密度ａと、前記単位時間内交通量ｂと、前記旅行時間ｃと、前記区間長ｄと、前記非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える（請求項４）。
【００１４】
第２発明によれば、前記区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍に光ビーコンなどの路上通信装置を設置し、車両からそれぞれの路上通信装置に対して送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を収集し、同一の車両識別情報を含むアップリンク情報の受信時刻の差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する。この旅行時間ｃと、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａ、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂ、前記区間の長さである区間長ｄ、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを用いて、前記区間の渋滞長を算出すれば、前記区間に設置する路上通信装置は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。なお、渋滞長を算出する区間が連続している場合、下流側の区間の上流端の近傍に路上通信装置を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した路上通信装置を利用できるので、当該下流側の区間では、設置する路上通信装置は１台で済むので、さらに設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約することができる。
【００１５】
第３発明のコンピュータプログラムは、道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出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、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得するステップと、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得するステップと、前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得するステップと、前記区間の長さである区間長ｄをステップする手段と、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得するステップと、取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出するステップとを含む（請求項５）。
【００１６】
第３発明のコンピュータプログラムは、第１発明と実質同一のコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、渋滞長の計測に使用する機器の数を節減して、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る交通情報算出装置を含む交通システムの概要を示す模式図である。
【図２】交通情報算出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】渋滞情報算出処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態において、図１は、本発明に係る交通情報算出装置を含む交通システムの概要を示す模式図である。
【００２０】
〔システムの全体構成〕
交通システムは、交通情報算出装置１、路上通信装置２、交通信号制御機３、信号灯器４、車載装置５、車両６などを含む。交通情報算出装置１は、交通管制センター内に設置されている。路上通信装置２は、複数の交差点（図１では、交差点ＩＳ１、交差点ＩＳ２）それぞれから流出する複数のリンク（図１では、リンクＬＯ１、リンクＬＯ２、リンクＬＯ３、リンクＬＯ４、リンクＬＯ５、リンクＬＯ６、リンクＬＯ７、リンクＬＯ８）それぞれの上流端の近傍の地点に設置されており、交通情報算出装置１と電話回線などの通信回線を介して接続されている。ここで、リンクとは、交差点間の道路区間であって、方向を持つものをいう。図１では、リンクＬＯ２とリンクＬＯ６に設置されている路上通信装置２のみが図示されているが、他のリンクＬＯ１などにも路上通信装置２は設置されている。交通信号制御機３は、複数の交差点それぞれに設置されており、交通情報算出装置１と電話回線などの通信回線を介して接続されている。信号灯器４は、複数の交差点それぞれから流出する複数のリンクそれぞれの上流端の近傍の地点に設置されており、交通信号制御機３と電力線を介して接続されている。
【００２１】
路上通信装置２は、例えば光ビーコンであり、車両６に搭載された車載装置５との間で各種情報の無線通信を行うとともに、直下を通過する車両６を感知するヘッド２ａと、ヘッド２ａを制御する制御機２ｂとを含んでいる。
【００２２】
路上通信装置２は、車両６が路上通信装置２のヘッド２ａの通信エリアを通過する際に、車両６を識別するための車両ＩＤ（車両識別情報）を含むアップリンク情報を車載装置５から受信するとともに、後述するダウンリンク情報を車載装置５に送信する。路上通信装置２は、車両ＩＤを含むアップリンク情報を受信すると、そのアップリンク情報に自己を識別するための路上通信装置ＩＤ（路上通信装置識別情報）を追加して、交通情報算出装置１に送信する。
【００２３】
また、路上通信装置２は、車両６がヘッド２ａの感知エリアに進入すると、その台数を計測し、所定の周期（例えば、１秒）ごとに累積台数と自己を識別するための路上通信装置ＩＤとを含む感知器情報を交通情報算出装置１に送信する。
【００２４】
交通情報算出装置１は、アップリンク情報を受信すると、そのアップリンク情報に当該情報の受信時刻を追加して、記憶部に記憶する。また、交通情報算出装置１は、感知器情報を受信すると、その感知器情報に当該情報の受信時刻を追加して、記憶部に記憶する。
【００２５】
交通情報算出装置１は、所定の周期（例えば、５分）ごとに渋滞情報算出処理、交通量情報算出処理、信号制御パラメータ算出処理、ダウンリンク情報作成処理を実行する。
【００２６】
渋滞情報算出処理は、記憶部に記憶したアップリンク情報などに基づいて、それぞれのリンクの旅行時間と渋滞長とを算出する処理であり、詳細は後述する。
【００２７】
交通量情報算出処理は、記憶部に記憶した感知器情報に基づいて、それぞれのリンクの交通量を算出する処理である。
【００２８】
信号制御パラメータ算出処理は、算出した各リンクの旅行時間、渋滞長、交通量に基づいて、それぞれの交差点のサイクル長（信号表示が一巡する期間）、スプリット（サイクル長に占める各現示の時間比率）、オフセット（隣接する交差点間の信号表示開始時刻の時間差）などを含む信号制御パラメータを算出する処理である。
【００２９】
ダウンリンク情報作成処理は、算出した各リンクの旅行時間、渋滞長の情報、別途取得した各リンクの通行規制の情報などから、ダウンリンク情報を作成する処理である。
【００３０】
交通情報算出装置１は、作成したダウンリンク情報を、各リンクに設置された路上通信装置２に送信する。また、交通情報算出装置１は、算出した各交差点の信号制御パラメータの情報を、当該交差点に設置された交通信号制御機３に送信する。
【００３１】
交通信号制御機３は、信号制御パラメータの情報を受信し、この情報に基づいて自己に接続している信号灯器４を制御する。
【００３２】
〔交通情報算出装置〕
図２は交通情報算出装置の構成を示すブロック図である。交通情報算出装置１は、演算部１０１、記憶部１０２、送受信部１０３などを備える。
【００３３】
演算部１０１は、１又は複数のコンピュータから構成されており、装置全体の制御を行う。また、演算部１０１は、渋滞情報算出処理、交通量情報算出処理、信号制御パラメータ算出処理、ダウンリンク情報作成処理などの各種の演算処理を行う。これらの各処理は、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどの所定の記憶媒体に記録されたコンピュータプログラムを、演算部１０１のコンピュータが実行することにより行われる。
【００３４】
記憶部１０２は、演算部１０１による各種の演算処理の結果や、送受信部１０３が受信したアップリンク情報、感知器情報などの各種情報などを記憶する。
【００３５】
また、記憶部１０２は、それぞれのリンクごとに予め値が設定された、当該リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２と当該リンクの下流端の近傍に設置された路上通信装置２（同時に、当該リンクの下流リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２でもある）との距離である区間長ｄ［ｍ］、当該リンクの一部又は全部において渋滞が生じている場合の渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａ［台／ｍ］、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅ［ｍ／秒］などの情報を記憶している。区間長ｄ［ｍ］は、路上通信装置２がリンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置されている場合には、当該リンクの長さを表しているものと近似できる。例えば、渋滞長内車両密度ａとしては、０．１［台／ｍ］などの値を設定することができ、非渋滞部旅行速度ｅとしては、１［ｍ／秒］などの値を設定することができる。
【００３６】
送受信部１０３は、路上通信装置２からアップリンク情報、感知器情報などを受信する。また、送受信部１０３は、ダウンリンク情報を各リンクに設置された路上通信装置２に、信号制御パラメータの情報を各交差点に設置された交通信号制御機３に送信する。
【００３７】
〔渋滞情報算出処理〕
図３は、渋滞情報算出処理の手順を示すフローチャートである。演算部１０１は、所定の周期（例えば、５分）毎に、以下の渋滞情報算出処理を行う。
【００３８】
演算部１０１は、ステップＳ０１において、交通情報算出装置１が管轄するエリアにおけるすべてのリンクの中に、ステップＳ０２以降の処理を行っていないリンクがあるか否かを判定する。演算部１０１は、未処理のリンクがあれば（ステップＳ０１においてＹＥＳ）、ステップＳ０２以降の処理を行い、未処理のリンクがなければ（ステップＳ０１においてＮＯ）、渋滞情報算出処理を終了する。
【００３９】
演算部１０１は、ステップＳ０２において、交通情報算出装置１が管轄するエリアにおけるすべてのリンクの中から、ステップＳ０３以降の処理を行っていないリンクを１つ選定する（ステップＳ０２で選定したリンクを以下「選定リンク」という）。
【００４０】
演算部１０１は、ステップＳ０３において、記憶部１０２に記憶している複数のアップリンク情報に基づいて、選定リンクを車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃ［秒］を算出する。
具体的には、まず、演算部１０１は、記憶部１０２に記憶している複数のアップリンク情報の中から、選定リンクの下流端の近傍に設置された路上通信装置２（同時に、選定リンクの下流リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２でもある。図１の場合、選定リンクがＲＯ２であれば、下流リンクであるＲＯ６の上流端の近傍に設置された路上通信装置２）の路上通信装置ＩＤを含み、かつ、受信時刻が過去１周内となっているアップリンク情報（以下、「下流側アップリンク情報」）を抽出する。
次に、演算部１０１は、記憶部１０２に記憶している複数のアップリンク情報の中から、選定リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２（図１の場合、選定リンクのＲＯ２の上流端の近傍に設置された路上通信装置２）の路上通信装置ＩＤを含み、かつ、抽出した下流側アップリンク情報に含まれる車両ＩＤと同じ車両ＩＤを含み、かつ、抽出した下流側アップリンク情報に含まれる受信時刻よりも前の受信時刻を含むアップリンク情報（以下、「上流側アップリンク情報」）を抽出する。
そして、演算部１０１は、同じ車両ＩＤを含む上流側アップリンク情報と下流側アップリンク情報の組み合わせそれぞれについて、上流側アップリンク情報に含まれる受信時刻と下流側アップリンク情報に含まれる受信時刻との差分を求め、これらの平均値を求めて選択リンクの旅行時間ｃとする。
【００４１】
算出した旅行時間ｃは、厳密には選択リンクの上流端の近傍に設置した路上通信装置２から当該選択リンクの下流端の近傍に設置した路上通信装置２までの区間を車両が走行するのに要する時間を表しているが、路上通信装置２が選択リンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置されている場合には、選択リンクを車両が走行するのに要する時間を表しているものと近似できる。
【００４２】
演算部１０１は、ステップＳ０４において、記憶部１０２に記憶している、選定リンクに設置された路上通信装置２における複数の感知器情報に基づいて、選定リンクの単位時間内交通量ｂ［台／秒］を算出する。
具体的には、まず、演算部１０１は、記憶部１０２に記憶している複数の感知器情報の中から、選定リンクに設置された路上通信装置２（図１の場合、選定リンクのＲＯ２に設置された路上通信装置２）の路上通信装置ＩＤを含み、かつ、受信時刻が過去１周期（５分）内となっている感知器情報を抽出する。
次に、演算部１０１は、抽出した感知器情報のうちで、受信時刻が最も早い感知器情報と受信時刻が最も遅い感知器情報とを選定し、これらの感知器情報に含まれる累積台数の差分を、受信時刻の差分で除して、選択リンクにおける単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂとする。
【００４３】
演算部１０１は、ステップＳ０５において、ステップＳ０３で算出した旅行時間ｃ、ステップＳ０４で算出した単位時間内交通量ｂ、記憶部１０２に記憶している選定リンクの渋滞長内車両密度ａ、区間長ｄ、非渋滞部旅行速度ｅに基づいて、式（１）、式（２）、式（３）により渋滞内存在台数Ｘ［台］、渋滞長Ｙ［ｍ］、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］を算出する。
【００４４】
【数１】
【００４５】
ここで、上述の式（１）〜式（３）の導き方を以下に説明する。
まず、渋滞内存在台数Ｘ［台］は、渋滞長Ｙ［ｍ］を渋滞長内車両密度ａ［台／ｍ］で除したものであるから、Ｘ、Ｙ、ａには下記の式（４）が成立する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
次に、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］は、渋滞内存在台数Ｘ［台］を単位時間内交通量ｂ［台／秒］で除したものであるから、Ｚ、Ｘ、ｂには下記の式（５）が成立する。
【００４８】
【数３】
【００４９】
さらに、旅行時間ｃ［秒］は、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］と非渋滞部旅行時間とを加えたものであり、非渋滞部旅行時間は非渋滞部の長さ（すなわち、区間長ｄ［ｍ］から渋滞長Ｙ［ｍ］を減じたもの）を非渋滞部旅行速度ｅ［ｍ／秒］で除したものであるから、ｃ、Ｚ、ｄ、Ｙには下記の式（６）が成立する。
【００５０】
【数４】
【００５１】
これらの式（４）〜式（６）を整理し、Ｘ、Ｙ、Ｚをａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで表すと、式（１）〜式（３）を導くことができる。
【００５２】
なお、式（１）、式（２）、式（３）により算出した渋滞内存在台数Ｘ［台］、渋滞長Ｙ［ｍ］、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］は、厳密には選択リンクの下流端の近傍に設置した路上通信装置２（同時に、選択リンクの下流リンクの上流端の近傍に設置した路上通信装置２でもある）を起点として上流に延びる渋滞部分における渋滞内存在台数、渋滞長、渋滞部旅行時間を表しているが、当該路上通信装置２が選択リンクの下流端、すなわち交差点に近いため、交差点を起点として上流に延びる渋滞部分における渋滞内存在台数、渋滞長、渋滞部旅行時間を表しているものと近似できる。
【００５３】
以上のように、本発明に係る交通情報算出装置１によれば、リンクに多くの超音波式車両感知器等の車両感知器を設置しなくても、リンクに１台（渋滞長の算出対象のリンクが連続している場合、下流側のリンクの渋滞長を算出するに際して、下流側のリンクの上流端の近傍に機器を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した機器を利用できる）又は２台の路上通信装置２を設置すれば、当該リンクの上流端の近傍に設置した路上通信装置２と下流端の近傍に設置した路上通信装置２の間の旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を精度良く求めることができるので、リンクに多くの車両感知器を設置する場合に比べて設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約することができる。
【００５４】
上述の実施形態においては、それぞれのリンクにおける非渋滞部旅行速度ｅ［ｋｍ／ｈ］は予め設定した値を用いていたが、これに限られない。それぞれのリンクにおいて、渋滞情報算出処理のステップＳ０５で算出した渋滞長が０［ｍ］であるときに、そのリンクにおける区間長ｄを同処理のステップＳ０３で算出した旅行時間ｃで除して求めた速度［ｋｍ／ｈ］を用いても良い。
【００５５】
また、上述の実施形態において、交通情報算出装置１は１つの筐体によって実現されていても良いし、複数の筐体の組み合わせによって実現されていても良い。また、交通情報算出装置１は、交通管制センター内に設置されず、路上に設置されていても良い。
【００５６】
また、上述の実施形態において、路上通信装置２は光ビーコンであったが、これに限定されることはなく、車載装置５から車両ＩＤを含むアップリンク情報を受信できる同様の装置であれば、いかなるものであっても良い。
【００５７】
また、上述の実施形態において、渋滞長内車両密度ａとして、予め設定した値を用いていたが、これに限定されることはなく、算出した値を用いても良い。例えば、リンク上に設置したカメラにより当該リンクに渋滞が発生しているときの車両の待ち行列を撮像し、撮像した画像に含まれる待ち行列の全部又は一部（カメラの撮像範囲は数十ｍ程度であるため、渋滞が発生しているときの待ち行列を全部撮像することができない場合があり、このときはカメラの撮像範囲に含まれる待ち行列の一部を用いる）の長さとこの待ち行列の全部又は一部に含まれる車両の台数を求め、前者の長さを後者の台数で除して渋滞長内車両密度ａを算出することができる。この場合、渋滞長を算出するリンクにカメラが設置されていない場合であっても、いずれかのリンクにカメラが設置されていれば、この設置されたリンクにおいて算出した渋滞長内車両密度ａを、前記の渋滞長を算出するリンクにそのまま適用しても良い。
【００５８】
また、上述の実施形態において、非渋滞部旅行速度ｅとして、予め設定した値を用いていたが、これに限定されることはなく、算出した値を用いても良い。例えば、リンク上に設置した速度センサにより当該リンクに渋滞が発生していないときの車両の速度を求め、この速度を非渋滞部旅行速度ｅとすることができる。この場合、渋滞長を算出するリンクに速度センサが設置されていない場合であっても、いずれかのリンクに速度センサが設置されていれば、この設置されたリンクにおいて算出した非渋滞部旅行速度ｅを、前記の渋滞長を算出するリンクにそのまま適用しても良い。
【００５９】
また、上述の実施形態においては、リンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置した路上通信装置２に対して車両から送信された、当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報に基づいて算出した当該リンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であったが、これに限られない。
【００６０】
例えば、リンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に路上通信装置２の代わりにナンバープレート読取装置を設置し、この装置で読み取った車番とその車番を読み取った時刻に基づいて算出した当該リンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であっても良い。この場合、リンクの上流端の近傍に設置したナンバープレート読取装置で読み取った車番と、当該リンクの下流端の近傍に設置したナンバープレート読取装置で読み取った車番とを照合し、車番が一致する場合に、当該車番を上流側のナンバープレート読取装置で読み取った時刻と下流側のナンバープレート読取装置で読み取った時刻との差分から、当該リンクの旅行時間を求めることができる。この構成であれば、リンクに設置するナンバープレート読取装置は上述の路上通信装置２の場合と同様１台又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００６１】
また、随時位置を計測して時刻とともに蓄積できる車載装置から、蓄積した位置と時刻の情報を含む走行軌跡情報を取得し、リンクを経由する走行軌跡情報に基づいて算出した当該リンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であっても良い。この場合、走行軌跡情報に含まれる位置情報の中から、リンクの上流端に最も近いものを選定して、その位置情報に対応する時刻情報を選定し、さらに走行軌跡情報に含まれる位置情報の中から、当該リンクの下流端に最も近いものを選定して、その位置情報に対応する時刻情報を選定し、選定した２つの時刻情報の差分から当該リンクの旅行時間を求めることができる。この構成であれば、車載装置から走行軌跡情報を取得できる路上通信装置をリンクに１台または複数のリンクに１台設置するだけで済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００６２】
また、各種の交通シミュレーション装置を用いて算出したリンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であっても良い。この場合、交通流シミュレーション装置にリンクの交通量などを入力して、その交通量に応じた複数の車両を模擬的に走行させ、これらの車両が当該リンクを走行するのに要した時間から、当該リンクの旅行時間を算出することができる。この構成であれば、交通流シミュレーション装置を１台用意すれば済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１ 交通情報算出装置
１０１ 演算部
１０２ 記憶部
１０３ 送受信部
２ 路上通信装置
２ａ ヘッド
２ｂ 制御機
３ 交通信号制御機
４ 信号灯器
３ｂ 撮像制御装置
５ 車載装置
６ 車両
ＩＳ１、ＩＳ２ 交差点
ＬＯ１、ＬＯ２、ＬＯ３、ＬＯ４、ＬＯ５、ＬＯ６、ＬＯ７、ＬＯ８ リンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置と、この交通情報算出装置を含む交通システム、及び渋滞長の算出を当該装置に実行させるためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交差点間の道路区間（リンク）における渋滞長は、交通信号制御機による信号制御や車載装置による目的地までの経路探索などにおいて、最も重要な指標の一つである。従来、渋滞長は、リンクに沿って多くの超音波式車両感知器などの車両感知器を設置し、これらから得られる交通流量、占有率などの計測データを用いて求めていた。具体的には、まず、各車両感知器において、交通流量と占有率から速度を算出し、所定の関係式を用いてこの速度から待行列波及度を求める。そして、横軸に交差点からの距離、縦軸に待行列波及度をとり、各車両感知器における交差点からの距離と待行列波及度の点をプロットして、これらの点を線で結ぶ。このとき、結んだ線と待行列波及度が０．５の線が交わる点を求め、この交点における交差点からの距離を渋滞長とする（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】山口盛兄、他４名、「旅行時間予測方式と実験」、道路交通研究会資料、電気学会、1992年9月24日、RTA-92-18
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この従来の渋滞長の算出方法では、渋滞長の精度が車両感知器の設置密度に依存し、高い精度を得るにはリンクに多くの車両感知器を設置する必要があるため、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用などが大きくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、渋滞長の計測に使用する機器の数を節減して、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる交通情報算出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】
【０００６】
第１発明の交通情報算出装置は、道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置であって、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得する手段と、前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える（請求項１）。
【０００７】
例えば、前記区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍に光ビーコンなどの路上通信装置を設置し、車両からそれぞれの路上通信装置に対して送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を収集し、同一の車両識別情報を含むアップリンク情報の受信時刻の差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する。この旅行時間ｃと、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａ、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂ、前記区間の長さである区間長ｄ、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを用いて、前記区間の渋滞長を算出すれば、前記区間に設置する機器は１台（渋滞長を算出する区間が連続している場合、下流側の区間の上流端の近傍に機器を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した機器を利用できる）又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【０００８】
ここで、渋滞長内車両密度ａ、単位時間内交通量ｂ、非渋滞部旅行速度ｅについては、予め設定した値を取得しても良いし、算出した値を取得しても良い。第１発明により算出する渋滞長は０以上の値をとり、「０」も含む。「０」も含むのは、渋滞長が「０」、すなわち、渋滞が発生していないという結果も、交通信号制御機による信号制御や車載装置による目的地までの経路探索にとっては重要となるからである。そのため、非渋滞部旅行速度ｅの定義は、上記のとおり「前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度」となっており、「全部」も含むようになっている。
【０００９】
なお、前記区間の旅行時間ｃについては、当該区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置した光ビーコンなどの路上通信装置に対して車両から送信された、当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を利用して取得することに限定されない。例えば、前記区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍にナンバープレート読取装置を設置し、この装置で読み取った車番とその車番を読み取った時刻を利用して、当該区間の旅行時間ｃを取得することができる。この場合、前記区間に設置するナンバープレート読取装置は上述の路上通信装置の場合と同様に１台又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。また、随時位置を計測して時刻とともに蓄積することができる車載装置から、蓄積した位置と時刻の情報を含む走行軌跡情報を取得し、前記区間を経由する走行軌跡情報を利用して、当該区間の旅行時間ｃを取得することもできる。この場合も、車載装置から走行軌跡情報を取得できる路上通信装置を前記区間に１台または複数の区間に１台設置するだけで済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００１０】
前記算出手段は、Ｙ＝ｂ（ｃ・ｅ−ｄ）／（ａ・ｅ−ｂ）により、渋滞長Ｙを算出しても良い（請求項２）。
【００１１】
前記旅行時間ｃは、前記区間の両端それぞれの近傍に設置された路上通信装置に対して車両から送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報に基づいて算出されていても良い（請求項３）。
【００１２】
この場合、前記区間に設置する路上通信装置は１台（渋滞長の算出対象の区間が連続している場合、下流側の区間の渋滞長を算出するに際して、下流側の区間の上流端の近傍に路上通信装置を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した路上通信装置を利用できる）又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００１３】
第２発明の交通システムは、道路上の特定の区間の上流端の近傍に設置された路上通信装置である上流側路上通信装置と、当該区間の下流端の近傍に設置された路上通信装置である下流側路上通信装置と、当該区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置とを備える交通システムであって、前記上流側路上通信装置及び前記下流側路上通信装置は、車両から当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を受信する手段と、受信したアップリンク情報を前記交通情報算出装置に送信する手段とを備え、前記交通情報算出装置は、前記上流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である上流側アップリンク情報を受信する手段と、前記下流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である下流側アップリンク情報を受信する手段と、前記上流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報と前記下流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報とが一致する場合に、当該上流側アップリンク情報を受信した時刻と当該下流側アップリンク情報を受信した時刻との差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する手段と、前記区間において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、前記区間において渋滞が生じていない場合の当該区間を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、前記渋滞長内車両密度ａと、前記単位時間内交通量ｂと、前記旅行時間ｃと、前記区間長ｄと、前記非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える（請求項４）。
【００１４】
第２発明によれば、前記区間の上流端と下流端のそれぞれの近傍に光ビーコンなどの路上通信装置を設置し、車両からそれぞれの路上通信装置に対して送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を収集し、同一の車両識別情報を含むアップリンク情報の受信時刻の差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する。この旅行時間ｃと、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａ、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂ、前記区間の長さである区間長ｄ、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを用いて、前記区間の渋滞長を算出すれば、前記区間に設置する路上通信装置は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。なお、渋滞長を算出する区間が連続している場合、下流側の区間の上流端の近傍に路上通信装置を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した路上通信装置を利用できるので、当該下流側の区間では、設置する路上通信装置は１台で済むので、さらに設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約することができる。
【００１５】
第３発明のコンピュータプログラムは、道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出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、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得するステップと、前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得するステップと、前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得するステップと、前記区間の長さである区間長ｄをステップする手段と、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得するステップと、取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出するステップとを含む（請求項５）。
【００１６】
第３発明のコンピュータプログラムは、第１発明と実質同一のコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、渋滞長の計測に使用する機器の数を節減して、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る交通情報算出装置を含む交通システムの概要を示す模式図である。
【図２】交通情報算出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】渋滞情報算出処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態において、図１は、本発明に係る交通情報算出装置を含む交通システムの概要を示す模式図である。
【００２０】
〔システムの全体構成〕
交通システムは、交通情報算出装置１、路上通信装置２、交通信号制御機３、信号灯器４、車載装置５、車両６などを含む。交通情報算出装置１は、交通管制センター内に設置されている。路上通信装置２は、複数の交差点（図１では、交差点ＩＳ１、交差点ＩＳ２）それぞれから流出する複数のリンク（図１では、リンクＬＯ１、リンクＬＯ２、リンクＬＯ３、リンクＬＯ４、リンクＬＯ５、リンクＬＯ６、リンクＬＯ７、リンクＬＯ８）それぞれの上流端の近傍の地点に設置されており、交通情報算出装置１と電話回線などの通信回線を介して接続されている。ここで、リンクとは、交差点間の道路区間であって、方向を持つものをいう。図１では、リンクＬＯ２とリンクＬＯ６に設置されている路上通信装置２のみが図示されているが、他のリンクＬＯ１などにも路上通信装置２は設置されている。交通信号制御機３は、複数の交差点それぞれに設置されており、交通情報算出装置１と電話回線などの通信回線を介して接続されている。信号灯器４は、複数の交差点それぞれから流出する複数のリンクそれぞれの上流端の近傍の地点に設置されており、交通信号制御機３と電力線を介して接続されている。
【００２１】
路上通信装置２は、例えば光ビーコンであり、車両６に搭載された車載装置５との間で各種情報の無線通信を行うとともに、直下を通過する車両６を感知するヘッド２ａと、ヘッド２ａを制御する制御機２ｂとを含んでいる。
【００２２】
路上通信装置２は、車両６が路上通信装置２のヘッド２ａの通信エリアを通過する際に、車両６を識別するための車両ＩＤ（車両識別情報）を含むアップリンク情報を車載装置５から受信するとともに、後述するダウンリンク情報を車載装置５に送信する。路上通信装置２は、車両ＩＤを含むアップリンク情報を受信すると、そのアップリンク情報に自己を識別するための路上通信装置ＩＤ（路上通信装置識別情報）を追加して、交通情報算出装置１に送信する。
【００２３】
また、路上通信装置２は、車両６がヘッド２ａの感知エリアに進入すると、その台数を計測し、所定の周期（例えば、１秒）ごとに累積台数と自己を識別するための路上通信装置ＩＤとを含む感知器情報を交通情報算出装置１に送信する。
【００２４】
交通情報算出装置１は、アップリンク情報を受信すると、そのアップリンク情報に当該情報の受信時刻を追加して、記憶部に記憶する。また、交通情報算出装置１は、感知器情報を受信すると、その感知器情報に当該情報の受信時刻を追加して、記憶部に記憶する。
【００２５】
交通情報算出装置１は、所定の周期（例えば、５分）ごとに渋滞情報算出処理、交通量情報算出処理、信号制御パラメータ算出処理、ダウンリンク情報作成処理を実行する。
【００２６】
渋滞情報算出処理は、記憶部に記憶したアップリンク情報などに基づいて、それぞれのリンクの旅行時間と渋滞長とを算出する処理であり、詳細は後述する。
【００２７】
交通量情報算出処理は、記憶部に記憶した感知器情報に基づいて、それぞれのリンクの交通量を算出する処理である。
【００２８】
信号制御パラメータ算出処理は、算出した各リンクの旅行時間、渋滞長、交通量に基づいて、それぞれの交差点のサイクル長（信号表示が一巡する期間）、スプリット（サイクル長に占める各現示の時間比率）、オフセット（隣接する交差点間の信号表示開始時刻の時間差）などを含む信号制御パラメータを算出する処理である。
【００２９】
ダウンリンク情報作成処理は、算出した各リンクの旅行時間、渋滞長の情報、別途取得した各リンクの通行規制の情報などから、ダウンリンク情報を作成する処理である。
【００３０】
交通情報算出装置１は、作成したダウンリンク情報を、各リンクに設置された路上通信装置２に送信する。また、交通情報算出装置１は、算出した各交差点の信号制御パラメータの情報を、当該交差点に設置された交通信号制御機３に送信する。
【００３１】
交通信号制御機３は、信号制御パラメータの情報を受信し、この情報に基づいて自己に接続している信号灯器４を制御する。
【００３２】
〔交通情報算出装置〕
図２は交通情報算出装置の構成を示すブロック図である。交通情報算出装置１は、演算部１０１、記憶部１０２、送受信部１０３などを備える。
【００３３】
演算部１０１は、１又は複数のコンピュータから構成されており、装置全体の制御を行う。また、演算部１０１は、渋滞情報算出処理、交通量情報算出処理、信号制御パラメータ算出処理、ダウンリンク情報作成処理などの各種の演算処理を行う。これらの各処理は、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどの所定の記憶媒体に記録されたコンピュータプログラムを、演算部１０１のコンピュータが実行することにより行われる。
【００３４】
記憶部１０２は、演算部１０１による各種の演算処理の結果や、送受信部１０３が受信したアップリンク情報、感知器情報などの各種情報などを記憶する。
【００３５】
また、記憶部１０２は、それぞれのリンクごとに予め値が設定された、当該リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２と当該リンクの下流端の近傍に設置された路上通信装置２（同時に、当該リンクの下流リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２でもある）との距離である区間長ｄ［ｍ］、当該リンクの一部又は全部において渋滞が生じている場合の渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａ［台／ｍ］、前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅ［ｍ／秒］などの情報を記憶している。区間長ｄ［ｍ］は、路上通信装置２がリンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置されている場合には、当該リンクの長さを表しているものと近似できる。例えば、渋滞長内車両密度ａとしては、０．１［台／ｍ］などの値を設定することができ、非渋滞部旅行速度ｅとしては、１［ｍ／秒］などの値を設定することができる。
【００３６】
送受信部１０３は、路上通信装置２からアップリンク情報、感知器情報などを受信する。また、送受信部１０３は、ダウンリンク情報を各リンクに設置された路上通信装置２に、信号制御パラメータの情報を各交差点に設置された交通信号制御機３に送信する。
【００３７】
〔渋滞情報算出処理〕
図３は、渋滞情報算出処理の手順を示すフローチャートである。演算部１０１は、所定の周期（例えば、５分）毎に、以下の渋滞情報算出処理を行う。
【００３８】
演算部１０１は、ステップＳ０１において、交通情報算出装置１が管轄するエリアにおけるすべてのリンクの中に、ステップＳ０２以降の処理を行っていないリンクがあるか否かを判定する。演算部１０１は、未処理のリンクがあれば（ステップＳ０１においてＹＥＳ）、ステップＳ０２以降の処理を行い、未処理のリンクがなければ（ステップＳ０１においてＮＯ）、渋滞情報算出処理を終了する。
【００３９】
演算部１０１は、ステップＳ０２において、交通情報算出装置１が管轄するエリアにおけるすべてのリンクの中から、ステップＳ０３以降の処理を行っていないリンクを１つ選定する（ステップＳ０２で選定したリンクを以下「選定リンク」という）。
【００４０】
演算部１０１は、ステップＳ０３において、記憶部１０２に記憶している複数のアップリンク情報に基づいて、選定リンクを車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃ［秒］を算出する。
具体的には、まず、演算部１０１は、記憶部１０２に記憶している複数のアップリンク情報の中から、選定リンクの下流端の近傍に設置された路上通信装置２（同時に、選定リンクの下流リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２でもある。図１の場合、選定リンクがＲＯ２であれば、下流リンクであるＲＯ６の上流端の近傍に設置された路上通信装置２）の路上通信装置ＩＤを含み、かつ、受信時刻が過去１周内となっているアップリンク情報（以下、「下流側アップリンク情報」）を抽出する。
次に、演算部１０１は、記憶部１０２に記憶している複数のアップリンク情報の中から、選定リンクの上流端の近傍に設置された路上通信装置２（図１の場合、選定リンクのＲＯ２の上流端の近傍に設置された路上通信装置２）の路上通信装置ＩＤを含み、かつ、抽出した下流側アップリンク情報に含まれる車両ＩＤと同じ車両ＩＤを含み、かつ、抽出した下流側アップリンク情報に含まれる受信時刻よりも前の受信時刻を含むアップリンク情報（以下、「上流側アップリンク情報」）を抽出する。
そして、演算部１０１は、同じ車両ＩＤを含む上流側アップリンク情報と下流側アップリンク情報の組み合わせそれぞれについて、上流側アップリンク情報に含まれる受信時刻と下流側アップリンク情報に含まれる受信時刻との差分を求め、これらの平均値を求めて選択リンクの旅行時間ｃとする。
【００４１】
算出した旅行時間ｃは、厳密には選択リンクの上流端の近傍に設置した路上通信装置２から当該選択リンクの下流端の近傍に設置した路上通信装置２までの区間を車両が走行するのに要する時間を表しているが、路上通信装置２が選択リンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置されている場合には、選択リンクを車両が走行するのに要する時間を表しているものと近似できる。
【００４２】
演算部１０１は、ステップＳ０４において、記憶部１０２に記憶している、選定リンクに設置された路上通信装置２における複数の感知器情報に基づいて、選定リンクの単位時間内交通量ｂ［台／秒］を算出する。
具体的には、まず、演算部１０１は、記憶部１０２に記憶している複数の感知器情報の中から、選定リンクに設置された路上通信装置２（図１の場合、選定リンクのＲＯ２に設置された路上通信装置２）の路上通信装置ＩＤを含み、かつ、受信時刻が過去１周期（５分）内となっている感知器情報を抽出する。
次に、演算部１０１は、抽出した感知器情報のうちで、受信時刻が最も早い感知器情報と受信時刻が最も遅い感知器情報とを選定し、これらの感知器情報に含まれる累積台数の差分を、受信時刻の差分で除して、選択リンクにおける単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂとする。
【００４３】
演算部１０１は、ステップＳ０５において、ステップＳ０３で算出した旅行時間ｃ、ステップＳ０４で算出した単位時間内交通量ｂ、記憶部１０２に記憶している選定リンクの渋滞長内車両密度ａ、区間長ｄ、非渋滞部旅行速度ｅに基づいて、式（１）、式（２）、式（３）により渋滞内存在台数Ｘ［台］、渋滞長Ｙ［ｍ］、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］を算出する。
【００４４】
【数１】
【００４５】
ここで、上述の式（１）〜式（３）の導き方を以下に説明する。
まず、渋滞内存在台数Ｘ［台］は、渋滞長Ｙ［ｍ］を渋滞長内車両密度ａ［台／ｍ］で除したものであるから、Ｘ、Ｙ、ａには下記の式（４）が成立する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
次に、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］は、渋滞内存在台数Ｘ［台］を単位時間内交通量ｂ［台／秒］で除したものであるから、Ｚ、Ｘ、ｂには下記の式（５）が成立する。
【００４８】
【数３】
【００４９】
さらに、旅行時間ｃ［秒］は、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］と非渋滞部旅行時間とを加えたものであり、非渋滞部旅行時間は非渋滞部の長さ（すなわち、区間長ｄ［ｍ］から渋滞長Ｙ［ｍ］を減じたもの）を非渋滞部旅行速度ｅ［ｍ／秒］で除したものであるから、ｃ、Ｚ、ｄ、Ｙには下記の式（６）が成立する。
【００５０】
【数４】
【００５１】
これらの式（４）〜式（６）を整理し、Ｘ、Ｙ、Ｚをａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで表すと、式（１）〜式（３）を導くことができる。
【００５２】
なお、式（１）、式（２）、式（３）により算出した渋滞内存在台数Ｘ［台］、渋滞長Ｙ［ｍ］、渋滞部旅行時間Ｚ［秒］は、厳密には選択リンクの下流端の近傍に設置した路上通信装置２（同時に、選択リンクの下流リンクの上流端の近傍に設置した路上通信装置２でもある）を起点として上流に延びる渋滞部分における渋滞内存在台数、渋滞長、渋滞部旅行時間を表しているが、当該路上通信装置２が選択リンクの下流端、すなわち交差点に近いため、交差点を起点として上流に延びる渋滞部分における渋滞内存在台数、渋滞長、渋滞部旅行時間を表しているものと近似できる。
【００５３】
以上のように、本発明に係る交通情報算出装置１によれば、リンクに多くの超音波式車両感知器等の車両感知器を設置しなくても、リンクに１台（渋滞長の算出対象のリンクが連続している場合、下流側のリンクの渋滞長を算出するに際して、下流側のリンクの上流端の近傍に機器を設置せずとも、上流側の区間の下流端の近傍に設置した機器を利用できる）又は２台の路上通信装置２を設置すれば、当該リンクの上流端の近傍に設置した路上通信装置２と下流端の近傍に設置した路上通信装置２の間の旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を精度良く求めることができるので、リンクに多くの車両感知器を設置する場合に比べて設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約することができる。
【００５４】
上述の実施形態においては、それぞれのリンクにおける非渋滞部旅行速度ｅ［ｋｍ／ｈ］は予め設定した値を用いていたが、これに限られない。それぞれのリンクにおいて、渋滞情報算出処理のステップＳ０５で算出した渋滞長が０［ｍ］であるときに、そのリンクにおける区間長ｄを同処理のステップＳ０３で算出した旅行時間ｃで除して求めた速度［ｋｍ／ｈ］を用いても良い。
【００５５】
また、上述の実施形態において、交通情報算出装置１は１つの筐体によって実現されていても良いし、複数の筐体の組み合わせによって実現されていても良い。また、交通情報算出装置１は、交通管制センター内に設置されず、路上に設置されていても良い。
【００５６】
また、上述の実施形態において、路上通信装置２は光ビーコンであったが、これに限定されることはなく、車載装置５から車両ＩＤを含むアップリンク情報を受信できる同様の装置であれば、いかなるものであっても良い。
【００５７】
また、上述の実施形態において、渋滞長内車両密度ａとして、予め設定した値を用いていたが、これに限定されることはなく、算出した値を用いても良い。例えば、リンク上に設置したカメラにより当該リンクに渋滞が発生しているときの車両の待ち行列を撮像し、撮像した画像に含まれる待ち行列の全部又は一部（カメラの撮像範囲は数十ｍ程度であるため、渋滞が発生しているときの待ち行列を全部撮像することができない場合があり、このときはカメラの撮像範囲に含まれる待ち行列の一部を用いる）の長さとこの待ち行列の全部又は一部に含まれる車両の台数を求め、前者の長さを後者の台数で除して渋滞長内車両密度ａを算出することができる。この場合、渋滞長を算出するリンクにカメラが設置されていない場合であっても、いずれかのリンクにカメラが設置されていれば、この設置されたリンクにおいて算出した渋滞長内車両密度ａを、前記の渋滞長を算出するリンクにそのまま適用しても良い。
【００５８】
また、上述の実施形態において、非渋滞部旅行速度ｅとして、予め設定した値を用いていたが、これに限定されることはなく、算出した値を用いても良い。例えば、リンク上に設置した速度センサにより当該リンクに渋滞が発生していないときの車両の速度を求め、この速度を非渋滞部旅行速度ｅとすることができる。この場合、渋滞長を算出するリンクに速度センサが設置されていない場合であっても、いずれかのリンクに速度センサが設置されていれば、この設置されたリンクにおいて算出した非渋滞部旅行速度ｅを、前記の渋滞長を算出するリンクにそのまま適用しても良い。
【００５９】
また、上述の実施形態においては、リンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に設置した路上通信装置２に対して車両から送信された、当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報に基づいて算出した当該リンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であったが、これに限られない。
【００６０】
例えば、リンクの上流端と下流端のそれぞれの近傍に路上通信装置２の代わりにナンバープレート読取装置を設置し、この装置で読み取った車番とその車番を読み取った時刻に基づいて算出した当該リンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であっても良い。この場合、リンクの上流端の近傍に設置したナンバープレート読取装置で読み取った車番と、当該リンクの下流端の近傍に設置したナンバープレート読取装置で読み取った車番とを照合し、車番が一致する場合に、当該車番を上流側のナンバープレート読取装置で読み取った時刻と下流側のナンバープレート読取装置で読み取った時刻との差分から、当該リンクの旅行時間を求めることができる。この構成であれば、リンクに設置するナンバープレート読取装置は上述の路上通信装置２の場合と同様１台又は２台で済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００６１】
また、随時位置を計測して時刻とともに蓄積できる車載装置から、蓄積した位置と時刻の情報を含む走行軌跡情報を取得し、リンクを経由する走行軌跡情報に基づいて算出した当該リンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であっても良い。この場合、走行軌跡情報に含まれる位置情報の中から、リンクの上流端に最も近いものを選定して、その位置情報に対応する時刻情報を選定し、さらに走行軌跡情報に含まれる位置情報の中から、当該リンクの下流端に最も近いものを選定して、その位置情報に対応する時刻情報を選定し、選定した２つの時刻情報の差分から当該リンクの旅行時間を求めることができる。この構成であれば、車載装置から走行軌跡情報を取得できる路上通信装置をリンクに１台または複数のリンクに１台設置するだけで済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００６２】
また、各種の交通シミュレーション装置を用いて算出したリンクの旅行時間を用いて、当該リンクの渋滞長を求める構成であっても良い。この場合、交通流シミュレーション装置にリンクの交通量などを入力して、その交通量に応じた複数の車両を模擬的に走行させ、これらの車両が当該リンクを走行するのに要した時間から、当該リンクの旅行時間を算出することができる。この構成であれば、交通流シミュレーション装置を１台用意すれば済むので、設置費用や通信回線の運用費用、メンテナンスの費用を節約しつつ、渋滞長を算出することができる。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１ 交通情報算出装置
１０１ 演算部
１０２ 記憶部
１０３ 送受信部
２ 路上通信装置
２ａ ヘッド
２ｂ 制御機
３ 交通信号制御機
４ 信号灯器
３ｂ 撮像制御装置
５ 車載装置
６ 車両
ＩＳ１、ＩＳ２ 交差点
ＬＯ１、ＬＯ２、ＬＯ３、ＬＯ４、ＬＯ５、ＬＯ６、ＬＯ７、ＬＯ８ リンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置であって、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、
前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、
前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得する手段と、
前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、
取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える
交通情報算出装置。
【請求項２】
前記算出手段は、Ｙ＝ｂ（ｃ・ｅ−ｄ）／（ａ・ｅ−ｂ）により、渋滞長Ｙを算出する
請求項１に記載の交通情報算出装置。
【請求項３】
前記旅行時間ｃは、前記区間の両端それぞれの近傍に設置された路上通信装置に対して車両から送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報に基づいて算出されている
請求項１又は２に記載の交通情報算出装置。
【請求項４】
道路上の特定の区間の上流端の近傍に設置された路上通信装置である上流側路上通信装置と、当該区間の下流端の近傍に設置された路上通信装置である下流側路上通信装置と、当該区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置とを備える交通システムであって、
前記上流側路上通信装置及び前記下流側路上通信装置は、
車両から当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を受信する手段と、
受信したアップリンク情報を前記交通情報算出装置に送信する手段とを備え、
前記交通情報算出装置は、
前記上流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である上流側アップリンク情報を受信する手段と、
前記下流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である下流側アップリンク情報を受信する手段と、
前記上流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報と前記下流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報とが一致する場合に、当該上流側アップリンク情報を受信した時刻と当該下流側アップリンク情報を受信した時刻との差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する手段と、
前記区間において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、
前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、
前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、
前記区間において渋滞が生じていない場合の当該区間を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、
前記渋滞長内車両密度ａと、前記単位時間内交通量ｂと、前記旅行時間ｃと、前記区間長ｄと、前記非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える
交通システム。
【請求項５】
道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出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、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得するステップと、
前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得するステップと、
前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得するステップと、
前記区間の長さである区間長ｄをステップする手段と、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得するステップと、
取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出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】
道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置であって、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、
前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、
前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得する手段と、
前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、
取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える
交通情報算出装置。
【請求項２】
前記算出手段は、Ｙ＝ｂ（ｃ・ｅ−ｄ）／（ａ・ｅ−ｂ）により、渋滞長Ｙを算出する
請求項１に記載の交通情報算出装置。
【請求項３】
前記旅行時間ｃは、前記区間の両端それぞれの近傍に設置された路上通信装置に対して車両から送信された当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報に基づいて算出されている
請求項１又は２に記載の交通情報算出装置。
【請求項４】
道路上の特定の区間の上流端の近傍に設置された路上通信装置である上流側路上通信装置と、当該区間の下流端の近傍に設置された路上通信装置である下流側路上通信装置と、当該区間における渋滞長を算出する交通情報算出装置とを備える交通システムであって、
前記上流側路上通信装置及び前記下流側路上通信装置は、
車両から当該車両を識別するための車両識別情報を含むアップリンク情報を受信する手段と、
受信したアップリンク情報を前記交通情報算出装置に送信する手段とを備え、
前記交通情報算出装置は、
前記上流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である上流側アップリンク情報を受信する手段と、
前記下流側路上通信装置から送信されたアップリンク情報である下流側アップリンク情報を受信する手段と、
前記上流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報と前記下流側アップリンク情報に含まれる車両識別情報とが一致する場合に、当該上流側アップリンク情報を受信した時刻と当該下流側アップリンク情報を受信した時刻との差分から前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを算出する手段と、
前記区間において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得する手段と、
前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得する手段と、
前記区間の長さである区間長ｄを取得する手段と、
前記区間において渋滞が生じていない場合の当該区間を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得する手段と、
前記渋滞長内車両密度ａと、前記単位時間内交通量ｂと、前記旅行時間ｃと、前記区間長ｄと、前記非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出する算出手段とを備える
交通システム。
【請求項５】
道路上の特定の区間における渋滞長を算出する交通情報算出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、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じている場合の当該渋滞部分における車両密度である渋滞長内車両密度ａを取得するステップと、
前記区間における単位時間内の交通量である単位時間内交通量ｂを取得するステップと、
前記区間を車両が走行するのに要する時間である旅行時間ｃを取得するステップと、
前記区間の長さである区間長ｄをステップする手段と、
前記区間の一部又は全部において渋滞が生じていない場合の当該非渋滞部分を車両が走行するときの速度である非渋滞部旅行速度ｅを取得するステップと、
取得した渋滞長内車両密度ａと、単位時間内交通量ｂと、旅行時間ｃと、区間長ｄと、非渋滞部旅行速度ｅとに基づいて、前記区間の渋滞長を算出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２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１１８５２１（Ｐ２０１１−１１８５２１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７３４７７（Ｐ２００９−２７３４７７）
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【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６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【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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