先詰判定装置、コンピュータプログラム及び先詰判定方法
【課題】先詰まりの有無を精度良く判定することができる先詰判定装置、コンピュータプログラム及び先詰判定方法を提供する。
【解決手段】車両発進波到達時刻特定部１７は、流入路に対する青信号開始時点に発生した車両発進波が、車両感知器が設置された地点に到達する第１時点を特定する。車両停止波到達時刻特定部１８は、流入路に対する当該青信号の次の赤信号開始時点に発生した車両停止波が、車両感知器が設置された地点に到達する第２時点を特定する。通過車両台数検出部１９は、第１時点から第２時点までの間に、車両感知器が設置された地点を通過した車両の台数を検出する。先詰判定部２０は、通過した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定する。
【解決手段】車両発進波到達時刻特定部１７は、流入路に対する青信号開始時点に発生した車両発進波が、車両感知器が設置された地点に到達する第１時点を特定する。車両停止波到達時刻特定部１８は、流入路に対する当該青信号の次の赤信号開始時点に発生した車両停止波が、車両感知器が設置された地点に到達する第２時点を特定する。通過車両台数検出部１９は、第１時点から第２時点までの間に、車両感知器が設置された地点を通過した車両の台数を検出する。先詰判定部２０は、通過した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差点に流入する流入路を走行する車両が交差点下流での渋滞により青信号でも交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置、該先詰判定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び先詰判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交通信号の目的は、交差点における交通流を最適化することにより渋滞改善などの円滑性、あるいは交通事故防止などの安全性を向上させることである。円滑性の観点からは、交差点を直進、左折及び右折する交通量に応じて、適切な青信号時間（青信号の表示時間）を与えることが必要である。そして、青信号時間は、交差点に各方向から流入(到着)する流入路の交通需要に応じて計算される。
【０００３】
青信号時間の計算方法は、例えば、予め青信号時間を決めずに車群の切れ目を判定し、車群の切れ目が生じた時点で青信号時間を打ち切る方法、予め信号パターンを準備しておき、交通需要に応じて最適な信号パターンを選択する方法、あるいは交通需要を指標化して青信号時間を計算する方法などがある。これらの青信号時間の計算方法には、交差点に到着する交通量が多い方向、あるいは交差点での待ち台数が多い方向により多くの青信号時間を与えるという考え方に共通点がある。
【０００４】
このような考え方は、渋滞発生原因となる交差点が予め特定されており、特定された交差点の渋滞改善のみに注力することが可能な交通状況においては妥当なものである。しかし、都市部では、幹線道路が集中し、またこれらの幹線を結ぶ主要地方道などの道路も交通量が多い。このような交通条件下では、渋滞発生原因となり得る交差点が隣接しており、特定された交差点の下流側に交差点で発生した渋滞が、その上流側の交差点に達して、上流交差点での交差側の道路をも巻き込んで渋滞が更に伸張する。
【０００５】
また、渋滞の原因は交差点の他に、駐車場の出入口、交通事故、工事などの場合もあり、これらも渋滞の原因となって渋滞の末尾が上流側の交差点に達して、同様の現象が生じる。このように、何らかの原因で発生した下流での渋滞が上流の交差点に達し、交差点に流入する流入路に対して青信号(通行権)を与えても、車両がその交差点を通過できない状態を先詰まりと称する。
【０００６】
先詰まりが発生した場合、青信号時間を長くしても有効ではないので、青信号を打ち切り、先詰まりの発生していない他の方向に青信号与えること、渋滞の先頭となっている交差点の青信号時間を調整すること、渋滞の原因となっている駐車場の出入口を閉鎖すること、交通事故又は工事などの情報を提供して適切な迂回路へ導くことなどの方法が考えられる。しかし、何れにせよ、渋滞発生原因となり得る交差点で先詰まりが発生していることを迅速に検知して対策を講ずることが重要である。
【０００７】
先詰まりを感知する方法として、例えば、以下のような方法がある。第１の方法は、例えば、ＣＣＤカメラを備えた画像型車両感知器を交差点の流入部付近に設置し、車両の挙動を追尾し、青信号であるにも関わらず車両が停止した状態が一定時間以上継続した場合に、先詰まりが発生したと判断するものである。このような車両感知器は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００８】
また、第２の方法は、交差点の出口部付近(例えば、流出路の交差点から下流側５０ｍ以内)に車両感知器を設置して渋滞を計測し、車両感知器で渋滞を検知した場合に、先詰まりが発生したと判断するものである。また、第３の方法として、交差点の出口部付近、例えば、流出路の交差点から下流側５０ｍ以内に車両感知器が設置されていない場合、流出路で当該交差点に最も近い車両感知器での渋滞判定結果から、先詰まり発生の有無を推定する。そして流出路での渋滞末尾推定位置と交差点との距離が、例えば、２００ｍ以下（すなわち、流出路での渋滞末尾の位置と上流の交差点との距離が２００ｍ以内）ならば、先詰まりありと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−４４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の第１及び第２の方法にあっては、交差点の出口部付近（流出路の交差点付近）に車両感知器を設置する必要があるが、交差点の出口部付近に車両感知器が設置されていない場合には、第３の方法を採用せざるを得ない。しかし、第３の方法での渋滞末尾位置の推定の精度は高くなく、かつ、推定した渋滞末尾位置が上流の交差点から２００ｍ以内であるときに先詰まりありと判定（推定）しているので、推定の上に推定を重ねることになり、従来の先詰まりの判定精度も十分なものではなかった。
【００１１】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、先詰まりの有無を精度良く判定することができる先詰判定装置、該先詰判定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び先詰判定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】
【００１２】
第１発明に係る先詰判定装置は、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置であって、前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得する信号情報取得手段と、前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定する第１時点特定手段と、前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定する第２時点特定手段と、前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出する車両台数検出手段と、先詰まりの有無を判定する先詰判定手段とを備え、該先詰判定手段は、前記車両台数検出手段で検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係る先詰判定装置は、第１発明において、前記流入路の前記特定地点より上流側の渋滞長を算出する渋滞長算出手段と、該渋滞長算出手段で算出した渋滞長に対応する台数の車両が前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間の間に前記特定地点を通過できるか否かを判定する通過可否判定手段と、該通過可否判定手段で通過できないと判定した場合、前記先詰判定手段による判定を行うように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る先詰判定装置は、第１発明又は第２発明において、前記特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得する感知パルス情報取得手段を備え、前記先詰判定手段は、前記第１時点から第２時点までの間で、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第４発明に係る先詰判定装置は、第３発明において、前記第１時点後、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第２間隔閾値（＜第１間隔閾値）より長く、該感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値より短くなった時点までに、前記特定地点を通過した車両の台数を計数する台数計数手段と、該台数計数手段で計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて渋滞末尾を推定する渋滞末尾推定手段とを備え、前記制御手段は、前記通過判定手段で通過できると判定した場合、前記渋滞末尾推定手段による渋滞末尾の推定を行うべく制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
第５発明に係る先詰判定装置は、第１発明乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記流入路の前記特定地点より上流側で停止している車両が該特定地点を通過するのに要する所要時間を算出する所要時間算出手段と、前記流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器から該車両感知器の感知領域を通過する車両の速度を取得する速度取得手段と、前記所要時間算出手段で算出した所要時間が前記流入路に対する青信号時間よりも長い場合、前記速度取得手段で取得した前記地点での速度に基づいて、前記流入路の渋滞区間を推定する渋滞区間推定手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第６発明に係る先詰判定装置は、第１発明乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記台数閾値は、前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間に該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値であることを特徴とする。
【００１８】
第７発明に係る先詰判定装置は、第１発明乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記第１時点は、前記流入路に対する青信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、前記第２時点は、前記青信号の次の赤信号の開始時点から所定時間が経過した時点であることを特徴とする。
【００１９】
第８発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記交差点に設置された信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップとを実行させることを特徴とする。
【００２０】
第９発明に係る先詰判定方法は、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置による先詰判定方法であって、前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得するステップと、前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、特定された第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、検出された車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
第１発明、第８発明及び第９発明にあっては、交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得し、信号灯器の流入路に対する青信号開始時点から所定時間Ｔ１が経過した第１時点、及び当該青信号の次の赤信号開始時点から所定時間Ｔ２が経過した第２時点を特定する。第１時点から第２時点までの間に、流入路の交差点から特定距離にある特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数を検出する。例えば、流入路の特定地点には車両を検出するための車両感知器を設置しておく。所定時間Ｔ１は、交差点手前において赤信号で停止していた複数の停止車両が、青信号開始時から交差点へ向かって走行する際に移動開始する先頭車両の軌跡である車両発進波が特定地点に到達するのに要する時間である。第１時点は、車両発進波が特定地点に到達した時点である。また、所定時間Ｔ２は、当該青信号の次の赤信号開始時点から交差点手前において停止する複数の停止車両の最後尾の車両の軌跡である車両停止波が特定地点に到達するのに要する時間である。第２時点は、車両停止波が特定地点に到達した時点である。
【００２２】
第１時点から第２時点までの間に特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定する。先詰まりがない場合には、車両発進波が特定地点に到達した第１時点以降は、当該特定地点を交差点に向かって走行する車両は、特定地点の下流側及び上流側の渋滞の有無に応じて、例えば、飽和流、近飽和流あるいは非飽和流で渋滞なく流れるので、特定地点を通過できる車両は増加し、車両停止波が特定地点に到達する第２時点まで複数の車両が特定地点を通過する。一方、先詰まりがある場合、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が特定地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が特定地点に到達するため、特定地点を通過できる車両の台数は減少する。
【００２３】
すなわち、第１時点から第２時点までの間に特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定することができ、当該車両の台数が所定の台数閾値より多い場合、先詰まりなしと判定することができる。これにより、例えば、先詰まりの有無を判定する交差点の出口部付近（流出路付近）に車両感知器が設置されていない場合でも、当該交差点での渋滞が先詰まりによる渋滞か、それ以外の渋滞であるかを判別することができ、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【００２４】
第２発明にあっては、流入路の特定地点（例えば、車両感知器が設置された地点）より上流側の渋滞長（特定地点と渋滞末尾との距離）を算出し、算出した渋滞長に対応する台数の車両が、信号灯器の流入路に対する青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かを判定する。流入路での渋滞区間長は、任意の方法で推定すればよい。推定した渋滞区間長から特定地点の交差点からの距離（特定距離）を差し引くことにより、特定地点の上流側の渋滞長を算出することができる。渋滞長に対応する車両の台数は、例えば、算出した渋滞長を停止時の車頭距離で除算することにより求めることができる。渋滞長に対応する台数の車両が青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かは、例えば、車両の台数を飽和交通流率（例えば、０．５台／秒）で除算して、渋滞車両が特定時点を通過するのに要する所要時間を算出し、算出した所要時間が青信号時間より長い（大きい）場合には、通過できないと判定し、算出した所要時間が青信号時間より短い（小さい）場合には、通過できると判定する。
【００２５】
特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができないと判定した場合、先詰まり判定を行う。一般に、交差点の流出路（交差点の下流）での渋滞により先詰まりが発生した場合、先詰まりが発生した方向の車両（例えば、先詰まりで渋滞している流入路の車両）と交差点での交差側の道路から左折又は右折して当該流出路へ向かう車両とが、流出路への進入権を奪い合うので、先詰まりが発生した方向の渋滞伸長速度が速くなり、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離が長くなる。一方、先詰まりが発生していない状態でも、交差点からの流出台数よりも交差点への流入台数が多い場合には、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離は長くなるが、青信号を与えれば渋滞長の長さはある程度短くなる。そこで、特定地点よりも上流側の渋滞長が長くなり、青信号時間の間に特定時点を通過することができない程度以上に渋滞車両が溜まった状態で先詰まりの有無を判定する。これにより、先詰まりの判定を最適なタイミングで行うことができる。
【００２６】
第３発明にあっては、特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得し、第１時点（車両発進波が特定地点に到達した時点）から第２時点（車両停止波が特定地点に到達した時点）までの間で、取得した感知パルスのパルス間隔（例えば、パルス間隔の最大値）が第１間隔閾値（例えば、１０秒など）より長い場合、先詰まりありと判定する。車両感知器は、車両の感知領域における車両の有無を計測して矩形状の感知パルスを出力する。例えば、車両が感知領域に存在しているときは、感知パルスがオンであり、車両が感知領域に存在しないときは、感知パルスがオフである。従って、順次通過する２台の車両の時間間隔は、感知パルスがオンになった時点から一旦オフになり次にオンになるまでの時間であり、感知パルスのパルス間隔に相当する。
【００２７】
交通量が少ないときは、感知パルスオフの時間の割合が多くなり、そのときの車両の速度は一般的に速いので感知パルスオンの時間は短い。また、交通量が多いときは、感知パルスオフの時間の割合が少なくなり、そのときの車両の速度は一般的に遅いので感知パルスオンの時間は長い。また、先詰まりで渋滞して車両が停止しているときは、車両が感知領域で停止していれば感知パスルオンの時間が非常に長くなるか、あるいは感知領域で車両が停止していれば感知パルスオフの時間が非常に長くなり、感知パルスのパルス間隔（通過する２台の車両の時間間隔）は非常に長くなる。先詰まりがある場合には、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が特定地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が特定地点に到達するため、特定地点で車両が停止する場合が起こり得る。したがって、第１時点から第２時点までの間で、感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定することができ、精度良く先詰まりを判定することができる。
【００２８】
第４発明にあっては、特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、渋滞末尾位置の推定を行う。渋滞末尾位置の推定は以下のようにすることができる。第１時点（車両発進波が特定地点に到達した時点）から、取得した感知パルスのパルス間隔が第２間隔閾値（例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、特定地点を通過した車両の台数を計数する。車両感知器が設置された特定地点に車両発進波が到達（第１時点）すると、例えば、渋滞で停止していた車両が車両感知器下を飽和流で流れるようになり、渋滞末尾の車両が車両感知器下を通過するまで飽和流での車両の通過が継続する。車両が飽和流で流れる場合には、感知パルスのパルス間隔は比較的短い。そして、渋滞末尾の車両が車両感知器を通過した後は、特定地点を通過する車両は近飽和流又は非飽和流で流れるようになりパルス間隔は長くなり、速度も速くなるのでパルス幅も短くなる。そこで、車両発進波が特定地点に到達した時点から、パルス間隔が第２間隔閾値（例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、パルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、特定地点を通過した車両を、特定地点から渋滞末尾までの間で停止していた車両の台数として計数する。そして、計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて、特定地点より上流側の渋滞末尾を推定する。
【００２９】
上述のように、特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、すなわち、先詰まりがないと考えられる場合に、特定地点に設置された車両感知器の感知パルスの情報（パルス間隔及びパルス幅）を利用することにより、精度良く渋滞末尾位置の推定を行うことができる。
【００３０】
第５発明にあっては、流入路の特定地点より上流側で停止している車両が当該特定地点を通過するのに要する所要時間を算出し、算出した所要時間が当該流入路に対する青信号時間よりも長い場合、当該流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器の感知領域を通過する車両の速度に基づいて、流入路の渋滞区間を推定する。なお、所定時間内で感知パルスの数を計測することにより交通量を求めることができ、感知パルスのパルス幅を累積することにより占有率を求めることができる。車両の速度（平均速度）は、交通量と占有率の比に実効車長（例えば、感知領域＋平均車長）を乗算して求めることができる。また、車両の平均速度と渋滞度との関係を予め定めておく。例えば、平均速度Ｖ１が１０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が１．０とし、平均速度Ｖ２が２０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が０．５とし、平均速度Ｖ３が３０ｋｍ／ｈ以上であれば渋滞度が０．０とする。流入路上の各車両感知器で得られた渋滞度を流入路の車両感知器の配置に沿って並べ、渋滞度が０．５以上の区間を渋滞区間とし、渋滞度が０．５未満となる地点を渋滞末尾として渋滞区間を推定する。より具体的には、渋滞度が０．５以上の車両感知器と渋滞度が０．５未満の車両感知器との間で渋滞度を結んだときに渋滞度が０．５となる地点が渋滞末尾である。これにより、渋滞区間を推定することができる。
【００３１】
第６発明にあっては、台数閾値は、流入路に対する青信号時間に当該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値である。これにより、青信号時間に通行できる台数に対する所要の割合の台数を台数閾値とすることができ、流入路の交通量などの交通状況に応じて、先詰まりの判定基準を設定することができる。
【００３２】
第７発明にあっては、第１時点は、流入路に対する青信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、例えば、車両発進波が特定地点に到達した時点である。第２時点は、当該青信号の次の赤信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、例えば、車両停止波が特定地点に到達した時点である。第１時点及び第２時点を特定することにより、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係る先詰判定装置で判定する先詰まりの様子の一例を示す模式図である。
【図２】交差点への流入路の一例を示す模式図である。
【図３】本実施の形態の先詰判定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】感知パルスの一例を示す説明図である。
【図５】平均速度に基づく渋滞区間の推定方法の一例を示す説明図である。
【図６】先詰まりがない場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。
【図７】先詰まりがある場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。
【図８】流入路での渋滞状態の例を示す説明図である。
【図９】図８の各渋滞状態の計算例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態の先詰判定装置による渋滞末尾位置推定の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり実施可否判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本実施の形態の先詰判定装置による渋滞末尾位置推定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】本実施の形態の先詰判定装置による渋滞末尾位置推定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の他の例の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の他の例の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る先詰判定装置で判定する先詰まりの様子の一例を示す模式図である。図１に示すように、信号機（信号灯器）が設置された交差点３００に４つの道路が交差している。一の道路を交差点への流入路とした場合、該流入路の交差点より下流の同じ進行方向の道路を流出路と称し、交差点で交差する２つの道路を交差側道路と称する。
【００３６】
図１に示すように、交差点の下流側（流出路）で何らかの原因で発生した渋滞が、その上流側の交差点３００に達して、交差点３００の流入路だけでなく交差側の道路をも巻き込んで渋滞が更に伸張する。そして、交差点３００に流入する流入路に対して青信号(通行権)を与えても、車両がその交差点を通過できない状態を先詰まりと称する。本実施の形態の先詰判定装置は、交差点３００の流入路で先詰まりが発生しているか否かを迅速に判定するものである。
【００３７】
図２は交差点３００への流入路の一例を示す模式図である。図２に示すように、交差点３００への流入路には、交差点からの距離がＬ１、Ｌ２、Ｌ３の地点にそれぞれ車両感知器２０１、２０２、２０３を設置してある。なお、交差点からの距離は、交差点の停止線からの距離、交差点内の任意の地点（例えば、交差点の中央、交差点の出口付近など）からの距離とすることができる。距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、例えば、それぞれ１５０ｍ、２００ｍ、３５０ｍである。交差点３００に最も近い車両感知器２０１を第１車両感知器、さらに上流側の車両感知器２０２、２０３をそれぞれ第２車両感知器、第３車両感知器とも称する。第１車両感知器２０１が設置された地点を特定地点と称し、特定地点の交差点からの距離Ｌ１を特定距離とも称する。なお、図２の例では、車両感知器の数が３個であるが、車両感知器の数は３個に限定されるものではない。
【００３８】
図３は本実施の形態の先詰判定装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、先詰判定装置１００は、装置全体を制御する制御部１０、感知パルス情報取得部１１、車両速度算出部１２、渋滞区間推定部１３、渋滞長算出部１４、車両通過可否判定部１５、信号情報取得部１６、車両発進波到達時刻特定部１７、車両停止波到達時刻特定部１８、通過車両台数検出部１９、先詰判定部２０、パルス間隔算出部２１、パルス幅算出部２２、渋滞末尾位置推定部２３などを備える。
【００３９】
感知パルス情報取得部１１は、特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得する感知パルス情報取得手段としての機能を有する。感知パルス情報取得部１１は、交差点３００からの距離がＬ１の特定地点に設置された車両感知器２０１から感知パルスの情報を取得する。また、感知パルス情報取得部１１は、車両感知器２０２、２０３からも感知パルスの情報を取得する。
【００４０】
図４は感知パルスの一例を示す説明図である。車両感知器２０１は、車両の感知領域における車両の有無を計測して矩形状の感知パルスを出力する。図４Ａに示すように、例えば、車両が感知領域に存在しているときは、感知パルスがオンであり、図４Ｂに示すように、車両が感知領域に存在しないときは、感知パルスがオフである。図４Ｃに示すように、車両感知器２０１の下を車両が通過する都度、感知パルスがオンとなり、車両が通過している間、感知パルスはオン状態であり、車両が通過後は、感知パルスはオフとなる。従って、順次通過する２台の車両の時間間隔は、感知パルスがオフの時間であり、感知パルスのパルス間隔に相当する。また、車両が車両感知器の下に存在している時間が、感知パルス幅に相当する。他の車両感知器２０２、２０３も同様である。パルス幅とパルス間隔の合計値が実時間となる。
【００４１】
交通量が少ないときは、感知パルスオフの時間の割合が多くなり、そのときの車両の速度は一般的に速いので感知パルスオンの時間は短い。また、交通量が多いときは、感知パルスオフの時間の割合が少なくなり、そのときの車両の速度は一般的に遅いので感知パルスオンの時間は長い。また、先詰まりで渋滞して車両が停止しているときは、車両が感知領域で停止していれば感知パスルオンの時間が非常に長くなるか、あるいは感知領域で車両が停止していれば感知パルスオフの時間が非常に長くなり、感知パルスのパルス間隔（通過する２台の車両の時間間隔）は非常に長くなる。
【００４２】
車両速度算出部１２は、流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器から該車両感知器の感知領域を通過する車両の速度を取得する速度取得手段としての機能を有する。車両速度算出部１２は、車両感知器２０１〜２０３で計測した感知パルスに基づいて車両の平均速度を算出する。平均速度は、まず、所定時間内で感知パルスの数を計測することにより交通量を求め、感知パルスのパルス幅を累積することにより占有率を求め、交通量と占有率の比に実効車長（例えば、感知領域＋平均車長）を乗算して求めることができる。
【００４３】
渋滞区間推定部１３は、車両速度算出部１２で算出した車両感知器の設置地点での速度に基づいて、前記流入路の渋滞区間を推定する渋滞区間推定手段としての機能を有する。
【００４４】
図５は平均速度に基づく渋滞区間の推定方法の一例を示す説明図である。なお、図５の例では、交差点３００への流入路上で車両感知器を５個設けている場合を示す。まず、車両の平均速度と渋滞度との関係を予め定めておく。例えば、平均速度Ｖ１が１０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が１．０とし、平均速度Ｖ２が２０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が０．５とし、平均速度Ｖ３が３０ｋｍ／ｈ以上であれば渋滞度が０．０とする。
【００４５】
図５に示すように、流入路上の各車両感知器で得られた渋滞度を流入路の車両感知器の配置に沿って並べ、渋滞度が０．５以上の区間を渋滞区間とし、渋滞度が０．５未満となる地点を渋滞末尾として渋滞区間を推定する。より具体的には、渋滞度が０．５以上の車両感知器と渋滞度が０．５未満の車両感知器との間で渋滞度を結んだときに渋滞度が０．５となる地点が渋滞末尾であり、交差点と渋滞末尾との間が推定渋滞区間である。
【００４６】
次に、流入路を走行する車両の走行状態を先詰まりがない場合と先詰まりがある場合とに分けて説明する。図６は先詰まりがない場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。図６において、左から右の方向に交差点３００からの距離を示し、上から下方向に時間の経過を示す。交差点３００では、時間の経過とともに信号が切り替わる。説明を簡略化するため、信号は青信号、赤信号、青信号の順序で切り替わるものとする。また、図６においては、右上方から左下方への線分は車両の走行軌跡を示す。なお、車両の走行軌跡は、流入路を走行する全車両のものではなく、適宜抜粋しているものとする。
【００４７】
図６に示すように、交差点３００で流入路に対する信号灯器が赤信号になると（赤信号開始時点）、最初に交差点手前で停止した車両の後続の車両が次々と停止する。このため、交差点手前において停止する複数の停止車両の最後尾の車両の軌跡が車両停止波となって交差点３００から流入路の上流側へ移動する。また、交差点３００から車両停止波までの距離が停止車両の待ち行列長（待ち台数）を表す。
【００４８】
そして、交差点３００での信号が赤信号から青信号に切り替わると（青信号開始時点）、交差点手前で停止していた先頭車両が移動し始め、後続の停止車両も順次移動し始める。交差点手前において赤信号で停止していた複数の停止車両が、青信号開始時から交差点へ向かって走行する際に移動開始する先頭車両の軌跡が車両発進波となって交差点３００から流入路の上流側へ移動する。そして、車両発進波が渋滞末尾に到達した時点以降は、流入路を走行する後続の車両は停止することなく走行することができる。
【００４９】
図７は先詰まりがある場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。先詰まりがある場合は、交差点３００の下流側の下流交差点、交差点３００の流出路で渋滞が発生し、かかる渋滞が交差点３００の上流の流入路にまで到達する。図７に示すように、下流交差点で発生した渋滞の末尾が交差点３００まで達していない場合には、図６の場合と同様に、車両発進波が渋滞末尾に到達した時点以降は、車両感知器２０１の上流側の待ち車両が捌けた状態となる（図７の符号Ｓ１で示す）。この状態では、車両は近飽和流又は非飽和流で車両感知器２０１の下を通過する。
【００５０】
一方、下流交差点で発生した渋滞の末尾が交差点３００まで達し、さらに交差点３００の上流側の流入路まで伸長した場合には、交差点３００の信号灯器が青信号である場合でも、下流交差点からの車両停止波が、車両感知器２０１まで、あるいは車両感知器２０１より上流側まで達する。このため、交差点３００からの車両停止波が到達する前であっても、先詰まりにより車両が前に進めない状態となる(図７の符号Ｓ２で示す)。
【００５１】
すなわち、図７の符号Ｓ２で示す状態（車両が前に進めない状態）は、交差点３００の流入路に対する信号灯器が青信号であっても車両が前に進めないので、先詰まりが原因の渋滞である。逆に、青信号で車両が前に進める場合には、図７の符号Ｓ２で示す状態は発生しない。従って、車両感知器２０１より上流側の渋滞で停止している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１を通過することができるか否かで先詰まりの判定処理を行うか否かを判断することが可能となる。
【００５２】
すなわち、車両感知器２０１より上流側の渋滞で停止している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１を通過することができない場合には、先詰まりの可能性があるので、先詰まりの有無を判定する処理を実施することができる。また、車両感知器２０１より上流側の渋滞で停止している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１を通過することができる場合には、先詰まりの可能性は低いので、後述の渋滞末尾位置推定の処理を実施する。
【００５３】
次に、先詰まり有無の判定を実施するか否かを判定する先詰まり実施可否判定処理について説明する。
【００５４】
前述のように、渋滞区間推定部１３は、流入路の渋滞区間を推定する。
【００５５】
渋滞長算出部１４は、流入路の特定地点より上流側の渋滞長を算出する渋滞長算出手段としての機能を有する。渋滞長算出部１４は、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さから車両感知器２０１と交差点との距離Ｌ１を差し引いた値を車両感知器２０１が設置された特定地点から上流側の渋滞長として算出する。
【００５６】
車両通過可否判定部１５は、渋滞長算出部１４で算出した渋滞長に対応する台数の車両が流入路に対する青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かを判定する通過可否判定手段としての機能を有する。渋滞長に対応する車両の台数は、例えば、渋滞長算出部１４で算出した渋滞長を停止時の車頭距離で除算することにより求めることができる。渋滞長に対応する台数の車両が青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かは、例えば、車両の台数を飽和交通流率（例えば、０．５台／秒）で除算して、渋滞車両が特定時点を通過するのに要する所要時間を算出し、算出した所要時間が青信号時間より長い（大きい）場合には、通過できないと判定し、算出した所要時間が青信号時間より短い（小さい）場合には、通過できると判定する。
【００５７】
制御部１０は、車両通過可否判定部１５で特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができないと判定した場合、先詰判定部２０による先詰まり判定を行うべく制御する。なお、先詰まり判定の詳細は後述する。
【００５８】
一般に、交差点の流出路（交差点の下流）での渋滞により先詰まりが発生した場合、先詰まりが発生した方向の車両（例えば、先詰まりで渋滞している流入路の車両）と交差点での交差側の道路から左折又は右折して当該流出路へ向かう車両とが、流出路への進入権を奪い合うので、先詰まりが発生した方向の渋滞伸長速度が速くなり、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離が長くなる。一方、先詰まりが発生していない状態でも、交差点からの流出台数よりも交差点への流入台数が多い場合には、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離は長くなるが、青信号を与えれば渋滞長の長さはある程度短くなる。そこで、特定地点よりも上流側の渋滞長が長くなり、青信号時間の間に特定時点を通過することができない程度以上に渋滞車両が溜まった状態で先詰まりの有無を判定する。これにより、先詰まりの判定を最適なタイミングで行うことができる。
【００５９】
また、制御部１０は、車両通過可否判定部１５で特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、渋滞末尾位置推定部２３による渋滞末尾位置の推定を行うべく制御する。なお、渋滞末尾位置推定部２３による渋滞末尾位置の推定の詳細は後述する。
【００６０】
特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、すなわち、先詰まりがないと考えられる場合に、特定地点に設置された車両感知器の感知パルスの情報（パルス間隔及びパルス幅）を利用することにより、精度良く渋滞末尾位置の推定を行うことができる。
【００６１】
図８は流入路での渋滞状態の例を示す説明図である。図８に示すように、流入路には、交差点３００から上流側に向かって車両感知器２０１、２０２、２０３がそれぞれ交差点３００との距離１５０ｍ、２００ｍ、３５０ｍの地点に設置されているとする。状態ａは、渋滞末尾と交差点３００との距離が１５０ｍ未満である場合である。状態ｂは、渋滞末尾と交差点３００との距離が１５０〜１９９ｍである場合である。状態ｃは、渋滞末尾と交差点３００との距離が２００〜３４９ｍである場合である。状態ｄは、渋滞末尾と交差点３００との距離が３５０ｍ以上である場合である。
【００６２】
図９は図８の各渋滞状態の計算例を示す説明図である。図９に示すように、状態ａの場合には、実際の渋滞長は１５０ｍ未満である。状態ａの場合は、例えば、車両感知器２０１で計算した危険度が０．５以下であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは０ｍである。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は０ｍである。また、車両感知器２０１より上流側の停止車両は０台である。この場合には、渋滞が発生していないので、特段の処理を行う必要はない。
【００６３】
次に、状態ｂの場合には、実際の渋滞長は１５０〜１９９ｍである。状態ｂの場合は、例えば、車両感知器２０１で計算した危険度が０．５以上であり、車両感知器２０２で計算した危険度が０．５以下であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは１５０ｍである。なお、図９の例では、簡略化のため、渋滞末尾を車両感知器２０１、２０２の間の位置ではなく、車両感知器２０１の位置としている。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は０ｍである。また、車両感知器２０１より上流側の停止車両は０台である。この場合には、渋滞が発生しているので、渋滞末尾位置推定を行う。
【００６４】
次に、状態ｃの場合には、実際の渋滞長は２００〜３４９ｍである。状態ｃの場合は、例えば、車両感知器２０１、２０２で計算した危険度が０．５以上であり、車両感知器２０３で計算した危険度が０．５以下であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは２００ｍである。なお、図９の例では、簡略化のため、渋滞末尾を車両感知器２０２、２０３の間の位置ではなく、車両感知器２０２の位置としている。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は５０ｍ（２００ｍ−１５０ｍ）である。また、例えば、停止時の車頭距離を７ｍとして、車両感知器２０１より上流側の停止車両は７台である。７台の停止車両が車両感知器２０１を通過するのに要する時間は、飽和交通流率を０．５台／秒として１４秒である。当該所要時間１４秒は、青信号時間（例えば、５０秒）より短く、特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができるので、渋滞末尾位置推定を行う。
【００６５】
状態ｄの場合には、実際の渋滞長は３５０ｍ以上である。状態ｄの場合は、例えば、車両感知器２０１、２０２、２０３で計算した危険度が０．５以上であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは３５０ｍである。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は２００ｍ（３５０ｍ−１５０ｍ）である。また、例えば、停止時の車頭距離を７ｍとして、車両感知器２０１より上流側の停止車両は２８台である。２８台の停止車両が車両感知器２０１を通過するのに要する時間は、飽和交通流率を０．５台／秒として５６秒である。当該所要時間５６秒は、青信号時間（例えば、５０秒）より長く、特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができないので、先詰まり判定を行う。
【００６６】
次に、先詰まり判定の方法について説明する。信号情報取得部１６は、信号情報取得手段としての機能を有し、交差点３００に設置された信号灯器の信号情報を取得する。
【００６７】
車両発進波到達時刻特定部１７は、第１時点特定手段としての機能を有し、信号灯器の流入路に対する青信号開始時点から所定時間Ｔ１が経過した第１時点を特定する。第１時点とは、車両発進波が、車両感知器２０１が設置された地点に到達する時点である。また、所定時間Ｔ１は、交差点３００と車両感知器２０１との間の距離を車両発進波速度で除算した値である。
【００６８】
車両停止波到達時刻特定部１８は、第２時点特定手段としての機能を有し、信号灯器の流入路に対する当該青信号の次の赤信号開始時点から所定時間Ｔ２が経過した第２時点を特定する。第２時点とは、車両停止波が、車両感知器２０１が設置された地点に到達する時点である。また、所定時間Ｔ２は、交差点３００と車両感知器２０１との間の距離を飽和流における車両停止波速度で除算した値である。
【００６９】
通過車両台数検出部１９は、第１時点から第２時点までの間に、流入路の交差点から特定距離の特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数を検出する車両台数検出手段としての機能を有する。すなわち、通過車両台数検出部１９は、第１時点（車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点）から第２時点（車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点）までの間に、流入路の交差点から特定距離の特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数を検出する。
【００７０】
図１０は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり判定の一例を示す説明図である。例えば、流入路の特定地点には車両を検出するための車両感知器２０１を設置しておく。図１０に示すように、第１時点は、青信号開始時点に発生した車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点である。また、第２時点は、当該青信号の次の赤信号開始時点に発生した車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する時点である。
【００７１】
先詰判定部２０は、先詰判定手段としての機能を有し、第１時点から第２時点までの間に車両感知器２０１の設置地点を交差点に向かって通過した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定する。
【００７２】
先詰まりがない場合には、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した第１時点以降は、車両感知器２０１の設置地点を交差点に向かって走行する車両は、車両感知器２０１の設置地点の下流側及び上流側の渋滞の有無に応じて、例えば、飽和流、近飽和流あるいは非飽和流で渋滞なく流れるので、車両感知器２０１の設置地点を通過できる車両は増加し、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する第２時点まで複数の車両が車両感知器２０１の設置地点を通過する。
【００７３】
一方、先詰まりがある場合、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が車両感知器２０１の設置地点に到達するため、車両感知器２０１の設置地点を通過できる車両の台数は減少する。
【００７４】
すなわち、第１時点から第２時点までの間に車両感知器２０１の設置地点を交差点に向かって走行した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定することができ、当該車両の台数が所定の台数閾値より多い場合、先詰まりなしと判定することができる。これにより、例えば、先詰まりの有無を判定する交差点の出口部付近（流出路付近）に車両感知器が設置されていない場合でも、当該交差点での渋滞が先詰まりによる渋滞が、それ以外の渋滞であるかを判別することができ、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【００７５】
また、前述の台数閾値は、流入路に対する青信号時間に当該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値である。これにより、青信号時間に通行できる台数に対する所要の割合の台数を台数閾値とすることができ、流入路の交通量などの交通状況に応じて、先詰まりの判定基準を設定することができる。
【００７６】
また、先詰まり有無の判定は、以下の方法を用いてもよい。すなわち、特定地点に設置された車両感知器２０１で計測した感知パルスに関する情報を取得し、第１時点（車両発進波が特定地点に到達した時点）から第２時点（車両停止波が特定地点に到達した時点）までの間で、取得した感知パルスのパルス間隔（例えば、パルス間隔の最大値）が第１間隔閾値（例えば、１０秒など）より長い場合、先詰まりありと判定する。
【００７７】
先詰まりがある場合には、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が車両感知器２０１の設置地点に到達するため、車両感知器２０１の設置地点で車両が停止する場合が起こり得る。したがって、第１時点から第２時点までの間で、感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定することができ、精度良く先詰まりを判定することができる。
【００７８】
次に、渋滞末尾位置の推定方法について説明する。パルス間隔算出部２１は、感知パルス情報取得部１１で取得した感知パルス情報に基づいて、感知パルスのパルス間隔を算出する。また、パルス間隔算出部２１は、算出したパルス間隔を記録することができる。
【００７９】
パルス幅算出部２２は、感知パルス情報取得部１１で取得した感知パルス情報に基づいて、感知パルスのパルス幅を算出する。パルス幅算出部２２は、算出したパルス幅を記録することができる。
【００８０】
渋滞末尾位置推定部２３は、渋滞末尾推定手段としての機能を有する。
【００８１】
図１１は本実施の形態の先詰判定装置１００による渋滞末尾位置推定の一例を示す説明図である。図１１に示すように、第１時点（車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点）から、取得した感知パルスのパルス間隔が間隔閾値（第２間隔閾値、例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数を計数する。
【００８２】
車両感知器２０１が設置された特定地点に車両発進波が到達（第１時点）すると、例えば、渋滞で停止していた車両が車両感知器下を飽和流で流れるようになり、渋滞末尾の車両が車両感知器２０１下を通過するまで飽和流での車両の通過が継続する。車両が飽和流で流れる場合には、感知パルスのパルス間隔は比較的短い。そして、渋滞末尾の車両が車両感知器２０１を通過した後は、車両感知器２０１の設置地点を通過する車両は近飽和流又は非飽和流で流れるようになりパルス間隔は長くなり、速度も速くなるのでパルス幅も短くなる。
【００８３】
そこで、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点から、パルス間隔が第２間隔閾値（例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、パルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両を、車両感知器２０１の設置地点から渋滞末尾までの間で停止していた車両の台数として計数する。そして、計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて、車両感知器２０１の設置地点より上流側の渋滞末尾を推定する。
【００８４】
上述のように、車両感知器２０１の設置地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１の設置地点を通過することができると判定した場合、すなわち、先詰まりがないと考えられる場合に、特定地点に設置された車両感知器２０１の感知パルスの情報（パルス間隔及びパルス幅）を利用することにより、精度良く渋滞末尾位置の推定を行うことができる。
【００８５】
制御部１０は、渋滞長算出部１４を制御して、流入路の交差点から第１番目の車両感知器２０１より上流の渋滞長を算出する。制御部１０は、所要時間算出手段としての機能を有し、第１番目の車両感知器２０１より上流で停止している停止車両の台数を算出し、算出した停止車両が第１番目の車両感知器２０１を通過するのに要する所要時間を算出する。
【００８６】
制御部１０は、所要時間が流入路に対する青信号時間より長いか否かを判定し、所要時間が青信号時間より長い場合、渋滞区間推定部１３により、流入路の渋滞区間の推定を行う。これにより、渋滞区間を推定することができる。
【００８７】
次に、本実施の形態の先詰判定装置１００による処理手順について説明する。図１２は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり実施可否判定の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、渋滞区間推定部１３を制御して流入路の渋滞区間を推定し（Ｓ１１）、渋滞長算出部１４を制御して、流入路の交差点から第１番目の車両感知器２０１より上流の渋滞長を算出する（Ｓ１２）。
【００８８】
制御部１０は、第１番目の車両感知器２０１より上流で停止している停止車両の台数を算出し（Ｓ１３）、算出した停止車両が第１番目の車両感知器２０１を通過するのに要する所要時間を算出する（Ｓ１４）。
【００８９】
制御部１０は、所要時間が流入路に対する青信号時間より長いか否かを判定し（Ｓ１５）、所要時間が青信号時間より長い場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、先詰判定結果を採用し（Ｓ１６）、所要時間が青信号時間より長くない場合（Ｓ１５でＮＯ）、渋滞末尾位置推定結果を採用し（Ｓ１７）、処理を終了する。
【００９０】
なお、渋滞区間推定部１３による渋滞区間の推定は、例えば、５０秒経過の都度繰り返し行われる。そして、図１２で示す処理も、５０秒毎に繰り返し行うことができる。
【００９１】
図１３及び図１４は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり判定の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、台数Ｑを０に設定し（Ｑ＝０）、待ち行列計測フラグＣを０に設定し（Ｃ＝０）、パルス間隔を０に設定する（Ｓ３１）。
【００９２】
制御部１０は、感知パルスのサンプリングタイミングであるか否かを判定する（Ｓ３２）。感知パルスのサンプリング周期は、例えば、５０ｍｓとすることができる。サンプリングタイミングでない場合（Ｓ３２でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３２の処理を続ける。
【００９３】
サンプリングタイミングである場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ３３）、オフからオンになった場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス間隔を算出する（Ｓ３４）。
【００９４】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ３３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３４の処理を行うことなく、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定する（Ｓ３５）。オンからオフになった場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、制御部１０は、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス幅を算出する（Ｓ３６）。
【００９５】
感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ３５でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３６の処理を行うことなく、青信号開始からＮ秒経過したか、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）であるか否かを判定する（Ｓ３７）。ここで、Ｎ秒は所定時間Ｔ１であり、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【００９６】
青信号開始からＮ秒経過した場合、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）である場合（Ｓ３７でＹＥＳ）、制御部１０は、待ち行列計測フラグＣを１に設定する（Ｓ３８）。なお、待ち行列計測フラグＣがすでに１に設定されている場合、ステップＳ３８の処理を行う必要はない。
【００９７】
制御部１０は、赤信号開始からＭ秒経過したか否かを判定する（Ｓ３９）。ここで、Ｍ秒は所定時間Ｔ２であり、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【００９８】
赤信号開始からＭ秒経過した場合（Ｓ３９でＹＥＳ）、制御部１０は、青信号開始からＮ秒経過した時点から赤信号開始からＭ秒経過した時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数Ｑが台数閾値以下であるか、及び／又はパルス間隔の最大値がパルス間隔閾値（第１間隔閾値）より長いか否かの先詰まり条件を判定する（Ｓ４０）。
【００９９】
先詰まり条件を充足する場合（Ｓ４０でＹＥＳ）、制御部１０は、先詰まりありと判定し（Ｓ４１）、先詰まり条件を充足しない場合（Ｓ４０でＮＯ）、先詰まりなしと判定し（Ｓ４２）する。制御部１０は、処理終了するか否かを判定し（Ｓ４３）、処理を終了しない場合（Ｓ４３でＮＯ）、ステップＳ３１以降の処理を繰り返し、処理終了すると判定した場合（Ｓ４３でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１００】
赤信号開始からＭ秒経過していない場合（Ｓ３９でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ４４）、オフからオンになった場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、パルス間隔の最大値を特定する（Ｓ４５）。パルス間隔の最大値の特定とは、算出したパルス間隔の中で最大のパルス間隔を特定することである。
【０１０１】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ４４でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定し（Ｓ４６）、オンからオフになった場合（Ｓ４６でＹＥＳ）、車両の台数Ｑに１を加算し（Ｓ４７）、ステップＳ３２以降の処理を繰り返し、オンからオフになっていない場合（Ｓ４６でＮＯ）、ステップＳ４７の処理を行うことなく、ステップＳ３２以降の処理を繰り返す。
【０１０２】
青信号開始からＮ秒経過していない場合、かつ待ち行列計測中（Ｃ＝１）でない場合（Ｓ３７でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３２以降の処理を繰り返す。なお、図１３及び図１４の処理は、交差点３００の信号灯器のサイクル長に同期して行われるので、例えば、１００〜１５０秒程度に１回の割合で繰り返し行うことができる。また、図１３及び図１４の処理は、図１２の処理とは独立に別個に行うことができ、図１２の処理で得られた結果を利用する際には最新の結果を用いることができる。
【０１０３】
図１５及び図１６は本実施の形態の先詰判定装置１００による渋滞末尾位置推定の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、台数Ｑを０に設定し（Ｑ＝０）、待ち行列計測フラグＣを０に設定する（Ｓ６１）。
【０１０４】
制御部１０は、感知パルスのサンプリングタイミングであるか否かを判定する（Ｓ６２）。感知パルスのサンプリング周期は、例えば、５０ｍｓとすることができる。サンプリングタイミングでない場合（Ｓ６２でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６２の処理を続ける。
【０１０５】
サンプリングタイミングである場合（Ｓ６２でＹＥＳ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ６３）、オフからオンになった場合（Ｓ６３でＹＥＳ）、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス間隔を算出する（Ｓ６４）。
【０１０６】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ６３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６４の処理を行うことなく、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定する（Ｓ６５）。オンからオフになった場合（Ｓ６５でＹＥＳ）、制御部１０は、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス幅を算出する（Ｓ６６）。
【０１０７】
感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ６５でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６６の処理を行うことなく、青信号開始からＮ秒経過したか、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）であるか否かを判定する（Ｓ６７）。ここで、Ｎ秒は所定時間Ｔ１であり、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【０１０８】
青信号開始からＮ秒経過した場合、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）である場合（Ｓ６７でＹＥＳ）、制御部１０は、待ち行列計測フラグＣを１に設定する（Ｓ６８）。なお、待ち行列計測フラグＣがすでに１に設定されている場合、ステップＳ６８の処理を行う必要はない。青信号開始からＮ秒経過していない場合、かつ待ち行列計測中（Ｃ＝１）でない場合（Ｓ６７でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６２以降の処理を続ける。
【０１０９】
制御部１０は、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定し（Ｓ６９）、オンからオフになった場合（Ｓ６９でＹＥＳ）、車両感知器２０１を通過した車両の台数Ｑが初期台数閾値より少ないか否かを判定し（Ｓ７０）、台数Ｑが初期台数閾値より少ない場合（Ｓ７０でＹＥＳ）、台数Ｑに１を加算し（Ｓ７２）、ステップＳ６２以降の処理を続ける。
【０１１０】
ステップＳ７０の処理を行う理由は、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した直後の車両（車両感知器２０１の近傍の車両）の走行挙動は不安定であり、車両の発進などに遅れが生じる場合もある。そこで、初期台数閾値（例えば、４台程度）までは、通過車両の台数に無条件で加算することにより、車両発進波到達直後の不安定な状態を回避することができる。
【０１１１】
台数Ｑが初期台数閾値より少なくない場合（Ｓ７０でＮＯ）、制御部１０は、パルス間隔が間隔閾値（第２間隔閾値）より大きく、かつパルス幅が幅閾値より小さいか否かの条件を判定し（Ｓ７１）、当該条件を充足する場合（Ｓ７１でＹＥＳ）、渋滞末尾位置Ｌを、Ｌ＝台数Ｑ×停止時車頭距離の式により算出し（Ｓ７３）、処理終了するか否かを判定し（Ｓ７４）、処理を終了しない場合（Ｓ７４でＮＯ）、ステップＳ６１以降の処理を繰り返し、処理終了すると判定した場合（Ｓ７４でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１１２】
パルス間隔が間隔閾値より大きく、かつパルス幅が幅閾値より小さいか否かの条件を充足しない場合（Ｓ７１でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ７２の処理を行う。また、感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ６９でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６２以降の処理を続ける。
【０１１３】
なお、図１５及び図１６の処理は、交差点３００の信号灯器のサイクル長に同期して行われるので、例えば、１００〜１５０秒程度に１回の割合で繰り返し行うことができる。また、図１５及び図１６の処理は、図１２の処理とは独立に別個に行うことができ、図１２の処理で得られた結果を利用する際には最新の結果を用いることができる。
【０１１４】
上述の図１３及び図１４の先詰まり判定の処理では、青信号開始からＮ秒経過した時点から、赤信号開始からＭ秒経過した時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数Ｑが台数閾値以下であるか、及び／又はパルス間隔の最大値がパルス間隔閾値（第１間隔閾値）より長いか否かの先詰まり条件を判定する構成であったが、これに限定されるものではなく、第３の指標として、パルス幅最大値がパルス幅閾値より大きいか否かの条件を加味することもできる。以下、第３の指標を加味した場合の先詰まり判定の処理について説明する。
【０１１５】
図１７及び図１８は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり判定の他の例の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、台数Ｑを０に設定し（Ｑ＝０）、待ち行列計測フラグＣを０に設定し（Ｃ＝０）、パルス間隔を０に設定する（Ｓ８１）。
【０１１６】
制御部１０は、感知パルスのサンプリングタイミングであるか否かを判定する（Ｓ８２）。感知パルスのサンプリング周期は、例えば、５０ｍｓとすることができる。サンプリングタイミングでない場合（Ｓ８２でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８２の処理を続ける。
【０１１７】
サンプリングタイミングである場合（Ｓ８２でＹＥＳ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ８３）、オフからオンになった場合（Ｓ８３でＹＥＳ）、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス間隔を算出する（Ｓ８４）。
【０１１８】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ８３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８４の処理を行うことなく、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定する（Ｓ８５）。オンからオフになった場合（Ｓ８５でＹＥＳ）、制御部１０は、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス幅を算出する（Ｓ８６）。
【０１１９】
感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ８５でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８６の処理を行うことなく、青信号開始からＮ秒経過したか、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）であるか否かを判定する（Ｓ８７）。ここで、Ｎ秒は所定時間Ｔ１であり、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【０１２０】
青信号開始からＮ秒経過した場合、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）である場合（Ｓ８７でＹＥＳ）、制御部１０は、待ち行列計測フラグＣを１に設定する（Ｓ８８）。なお、待ち行列計測フラグＣがすでに１に設定されている場合、ステップＳ８８の処理を行う必要はない。
【０１２１】
制御部１０は、赤信号開始からＭ秒経過したか否かを判定する（Ｓ８９）。ここで、Ｍ秒は所定時間Ｔ２であり、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【０１２２】
赤信号開始からＭ秒経過した場合（Ｓ８９でＹＥＳ）、制御部１０は、青信号開始からＮ秒経過した時点から、赤信号開始からＭ秒経過した時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数Ｑが台数閾値以下であるか、及び／又はパルス間隔の最大値がパルス間隔閾値（第１間隔閾値）より長いか否か、及び／又はパルス幅最大値がパルス幅閾値（例えば、１２．０秒など）より長いか否かの先詰まり条件を判定する（Ｓ９０）。
【０１２３】
先詰まり条件を充足する場合（Ｓ９０でＹＥＳ）、制御部１０は、先詰まりありと判定し（Ｓ９１）、先詰まり条件を充足しない場合（Ｓ９０でＮＯ）、先詰まりなしと判定し（Ｓ９２）する。制御部１０は、処理終了するか否かを判定し（Ｓ９３）、処理を終了しない場合（Ｓ９３でＮＯ）、ステップＳ８１以降の処理を繰り返し、処理終了すると判定した場合（Ｓ９３でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１２４】
赤信号開始からＭ秒経過していない場合（Ｓ８９でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ９４）、オフからオンになった場合（Ｓ９４でＹＥＳ）、パルス間隔の最大値を特定する（Ｓ９５）。パルス間隔の最大値の特定とは、算出したパルス間隔の中で最大のパルス間隔を特定することである。
【０１２５】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ９４でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定し（Ｓ９６）、オンからオフになった場合（Ｓ９６でＹＥＳ）、車両の台数Ｑに１を加算し（Ｓ９７）、パルス幅の最大値を特定し（Ｓ９８）、ステップＳ８２以降の処理を繰り返し、オンからオフになっていない場合（Ｓ９６でＮＯ）、ステップＳ９７、Ｓ９８の処理を行うことなく、ステップＳ８２以降の処理を繰り返す。なお、パルス幅の最大値の特定とは、算出したパルス幅の中で最大のパルス幅を特定することである。
【０１２６】
青信号開始からＮ秒経過していない場合、かつ待ち行列計測中（Ｃ＝１）でない場合（Ｓ８７でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８２以降の処理を繰り返す。なお、図１７及び図１８の処理は、交差点３００の信号灯器のサイクル長に同期して行われるので、例えば、１００〜１５０秒程度に１回の割合で繰り返し行うことができる。また、図１７及び図１８の処理は、図１２の処理とは独立に別個に行うことができ、図１２の処理で得られた結果を利用する際には最新の結果を用いることができる。
【０１２７】
上述の先詰判定装置１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭなどを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１２乃至図１８に示すような、各処理手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭにロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵで実行することにより、コンピュータ上で先詰判定装置１００を実現することができる。
【０１２８】
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及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】
【０１２９】
１０ 制御部
１１ 感知パルス情報取得部
１２ 車両速度算出部
１３ 渋滞区間推定部
１４ 渋滞長算出部
１５ 車両通過可否判定部
１６ 信号情報取得部
１７ 車両発進波到達時刻特定部
１８ 車両停止波到達時刻特定部
１９ 通過車両台数検出部
２０ 先詰判定部
２１ パルス間隔算出部
２２ パルス幅算出部
２３ 渋滞末尾位置推定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差点に流入する流入路を走行する車両が交差点下流での渋滞により青信号でも交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置、該先詰判定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び先詰判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交通信号の目的は、交差点における交通流を最適化することにより渋滞改善などの円滑性、あるいは交通事故防止などの安全性を向上させることである。円滑性の観点からは、交差点を直進、左折及び右折する交通量に応じて、適切な青信号時間（青信号の表示時間）を与えることが必要である。そして、青信号時間は、交差点に各方向から流入(到着)する流入路の交通需要に応じて計算される。
【０００３】
青信号時間の計算方法は、例えば、予め青信号時間を決めずに車群の切れ目を判定し、車群の切れ目が生じた時点で青信号時間を打ち切る方法、予め信号パターンを準備しておき、交通需要に応じて最適な信号パターンを選択する方法、あるいは交通需要を指標化して青信号時間を計算する方法などがある。これらの青信号時間の計算方法には、交差点に到着する交通量が多い方向、あるいは交差点での待ち台数が多い方向により多くの青信号時間を与えるという考え方に共通点がある。
【０００４】
このような考え方は、渋滞発生原因となる交差点が予め特定されており、特定された交差点の渋滞改善のみに注力することが可能な交通状況においては妥当なものである。しかし、都市部では、幹線道路が集中し、またこれらの幹線を結ぶ主要地方道などの道路も交通量が多い。このような交通条件下では、渋滞発生原因となり得る交差点が隣接しており、特定された交差点の下流側に交差点で発生した渋滞が、その上流側の交差点に達して、上流交差点での交差側の道路をも巻き込んで渋滞が更に伸張する。
【０００５】
また、渋滞の原因は交差点の他に、駐車場の出入口、交通事故、工事などの場合もあり、これらも渋滞の原因となって渋滞の末尾が上流側の交差点に達して、同様の現象が生じる。このように、何らかの原因で発生した下流での渋滞が上流の交差点に達し、交差点に流入する流入路に対して青信号(通行権)を与えても、車両がその交差点を通過できない状態を先詰まりと称する。
【０００６】
先詰まりが発生した場合、青信号時間を長くしても有効ではないので、青信号を打ち切り、先詰まりの発生していない他の方向に青信号与えること、渋滞の先頭となっている交差点の青信号時間を調整すること、渋滞の原因となっている駐車場の出入口を閉鎖すること、交通事故又は工事などの情報を提供して適切な迂回路へ導くことなどの方法が考えられる。しかし、何れにせよ、渋滞発生原因となり得る交差点で先詰まりが発生していることを迅速に検知して対策を講ずることが重要である。
【０００７】
先詰まりを感知する方法として、例えば、以下のような方法がある。第１の方法は、例えば、ＣＣＤカメラを備えた画像型車両感知器を交差点の流入部付近に設置し、車両の挙動を追尾し、青信号であるにも関わらず車両が停止した状態が一定時間以上継続した場合に、先詰まりが発生したと判断するものである。このような車両感知器は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００８】
また、第２の方法は、交差点の出口部付近(例えば、流出路の交差点から下流側５０ｍ以内)に車両感知器を設置して渋滞を計測し、車両感知器で渋滞を検知した場合に、先詰まりが発生したと判断するものである。また、第３の方法として、交差点の出口部付近、例えば、流出路の交差点から下流側５０ｍ以内に車両感知器が設置されていない場合、流出路で当該交差点に最も近い車両感知器での渋滞判定結果から、先詰まり発生の有無を推定する。そして流出路での渋滞末尾推定位置と交差点との距離が、例えば、２００ｍ以下（すなわち、流出路での渋滞末尾の位置と上流の交差点との距離が２００ｍ以内）ならば、先詰まりありと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−４４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の第１及び第２の方法にあっては、交差点の出口部付近（流出路の交差点付近）に車両感知器を設置する必要があるが、交差点の出口部付近に車両感知器が設置されていない場合には、第３の方法を採用せざるを得ない。しかし、第３の方法での渋滞末尾位置の推定の精度は高くなく、かつ、推定した渋滞末尾位置が上流の交差点から２００ｍ以内であるときに先詰まりありと判定（推定）しているので、推定の上に推定を重ねることになり、従来の先詰まりの判定精度も十分なものではなかった。
【００１１】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、先詰まりの有無を精度良く判定することができる先詰判定装置、該先詰判定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び先詰判定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】
【００１２】
第１発明に係る先詰判定装置は、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置であって、前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得する信号情報取得手段と、前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定する第１時点特定手段と、前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定する第２時点特定手段と、前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出する車両台数検出手段と、先詰まりの有無を判定する先詰判定手段とを備え、該先詰判定手段は、前記車両台数検出手段で検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係る先詰判定装置は、第１発明において、前記流入路の前記特定地点より上流側の渋滞長を算出する渋滞長算出手段と、該渋滞長算出手段で算出した渋滞長に対応する台数の車両が前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間の間に前記特定地点を通過できるか否かを判定する通過可否判定手段と、該通過可否判定手段で通過できないと判定した場合、前記先詰判定手段による判定を行うように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る先詰判定装置は、第１発明又は第２発明において、前記特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得する感知パルス情報取得手段を備え、前記先詰判定手段は、前記第１時点から第２時点までの間で、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第４発明に係る先詰判定装置は、第３発明において、前記第１時点後、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第２間隔閾値（＜第１間隔閾値）より長く、該感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値より短くなった時点までに、前記特定地点を通過した車両の台数を計数する台数計数手段と、該台数計数手段で計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて渋滞末尾を推定する渋滞末尾推定手段とを備え、前記制御手段は、前記通過判定手段で通過できると判定した場合、前記渋滞末尾推定手段による渋滞末尾の推定を行うべく制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
第５発明に係る先詰判定装置は、第１発明乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記流入路の前記特定地点より上流側で停止している車両が該特定地点を通過するのに要する所要時間を算出する所要時間算出手段と、前記流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器から該車両感知器の感知領域を通過する車両の速度を取得する速度取得手段と、前記所要時間算出手段で算出した所要時間が前記流入路に対する青信号時間よりも長い場合、前記速度取得手段で取得した前記地点での速度に基づいて、前記流入路の渋滞区間を推定する渋滞区間推定手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第６発明に係る先詰判定装置は、第１発明乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記台数閾値は、前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間に該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値であることを特徴とする。
【００１８】
第７発明に係る先詰判定装置は、第１発明乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記第１時点は、前記流入路に対する青信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、前記第２時点は、前記青信号の次の赤信号の開始時点から所定時間が経過した時点であることを特徴とする。
【００１９】
第８発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記交差点に設置された信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップとを実行させることを特徴とする。
【００２０】
第９発明に係る先詰判定方法は、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置による先詰判定方法であって、前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得するステップと、前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、特定された第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、検出された車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
第１発明、第８発明及び第９発明にあっては、交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得し、信号灯器の流入路に対する青信号開始時点から所定時間Ｔ１が経過した第１時点、及び当該青信号の次の赤信号開始時点から所定時間Ｔ２が経過した第２時点を特定する。第１時点から第２時点までの間に、流入路の交差点から特定距離にある特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数を検出する。例えば、流入路の特定地点には車両を検出するための車両感知器を設置しておく。所定時間Ｔ１は、交差点手前において赤信号で停止していた複数の停止車両が、青信号開始時から交差点へ向かって走行する際に移動開始する先頭車両の軌跡である車両発進波が特定地点に到達するのに要する時間である。第１時点は、車両発進波が特定地点に到達した時点である。また、所定時間Ｔ２は、当該青信号の次の赤信号開始時点から交差点手前において停止する複数の停止車両の最後尾の車両の軌跡である車両停止波が特定地点に到達するのに要する時間である。第２時点は、車両停止波が特定地点に到達した時点である。
【００２２】
第１時点から第２時点までの間に特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定する。先詰まりがない場合には、車両発進波が特定地点に到達した第１時点以降は、当該特定地点を交差点に向かって走行する車両は、特定地点の下流側及び上流側の渋滞の有無に応じて、例えば、飽和流、近飽和流あるいは非飽和流で渋滞なく流れるので、特定地点を通過できる車両は増加し、車両停止波が特定地点に到達する第２時点まで複数の車両が特定地点を通過する。一方、先詰まりがある場合、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が特定地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が特定地点に到達するため、特定地点を通過できる車両の台数は減少する。
【００２３】
すなわち、第１時点から第２時点までの間に特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定することができ、当該車両の台数が所定の台数閾値より多い場合、先詰まりなしと判定することができる。これにより、例えば、先詰まりの有無を判定する交差点の出口部付近（流出路付近）に車両感知器が設置されていない場合でも、当該交差点での渋滞が先詰まりによる渋滞か、それ以外の渋滞であるかを判別することができ、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【００２４】
第２発明にあっては、流入路の特定地点（例えば、車両感知器が設置された地点）より上流側の渋滞長（特定地点と渋滞末尾との距離）を算出し、算出した渋滞長に対応する台数の車両が、信号灯器の流入路に対する青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かを判定する。流入路での渋滞区間長は、任意の方法で推定すればよい。推定した渋滞区間長から特定地点の交差点からの距離（特定距離）を差し引くことにより、特定地点の上流側の渋滞長を算出することができる。渋滞長に対応する車両の台数は、例えば、算出した渋滞長を停止時の車頭距離で除算することにより求めることができる。渋滞長に対応する台数の車両が青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かは、例えば、車両の台数を飽和交通流率（例えば、０．５台／秒）で除算して、渋滞車両が特定時点を通過するのに要する所要時間を算出し、算出した所要時間が青信号時間より長い（大きい）場合には、通過できないと判定し、算出した所要時間が青信号時間より短い（小さい）場合には、通過できると判定する。
【００２５】
特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができないと判定した場合、先詰まり判定を行う。一般に、交差点の流出路（交差点の下流）での渋滞により先詰まりが発生した場合、先詰まりが発生した方向の車両（例えば、先詰まりで渋滞している流入路の車両）と交差点での交差側の道路から左折又は右折して当該流出路へ向かう車両とが、流出路への進入権を奪い合うので、先詰まりが発生した方向の渋滞伸長速度が速くなり、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離が長くなる。一方、先詰まりが発生していない状態でも、交差点からの流出台数よりも交差点への流入台数が多い場合には、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離は長くなるが、青信号を与えれば渋滞長の長さはある程度短くなる。そこで、特定地点よりも上流側の渋滞長が長くなり、青信号時間の間に特定時点を通過することができない程度以上に渋滞車両が溜まった状態で先詰まりの有無を判定する。これにより、先詰まりの判定を最適なタイミングで行うことができる。
【００２６】
第３発明にあっては、特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得し、第１時点（車両発進波が特定地点に到達した時点）から第２時点（車両停止波が特定地点に到達した時点）までの間で、取得した感知パルスのパルス間隔（例えば、パルス間隔の最大値）が第１間隔閾値（例えば、１０秒など）より長い場合、先詰まりありと判定する。車両感知器は、車両の感知領域における車両の有無を計測して矩形状の感知パルスを出力する。例えば、車両が感知領域に存在しているときは、感知パルスがオンであり、車両が感知領域に存在しないときは、感知パルスがオフである。従って、順次通過する２台の車両の時間間隔は、感知パルスがオンになった時点から一旦オフになり次にオンになるまでの時間であり、感知パルスのパルス間隔に相当する。
【００２７】
交通量が少ないときは、感知パルスオフの時間の割合が多くなり、そのときの車両の速度は一般的に速いので感知パルスオンの時間は短い。また、交通量が多いときは、感知パルスオフの時間の割合が少なくなり、そのときの車両の速度は一般的に遅いので感知パルスオンの時間は長い。また、先詰まりで渋滞して車両が停止しているときは、車両が感知領域で停止していれば感知パスルオンの時間が非常に長くなるか、あるいは感知領域で車両が停止していれば感知パルスオフの時間が非常に長くなり、感知パルスのパルス間隔（通過する２台の車両の時間間隔）は非常に長くなる。先詰まりがある場合には、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が特定地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が特定地点に到達するため、特定地点で車両が停止する場合が起こり得る。したがって、第１時点から第２時点までの間で、感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定することができ、精度良く先詰まりを判定することができる。
【００２８】
第４発明にあっては、特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、渋滞末尾位置の推定を行う。渋滞末尾位置の推定は以下のようにすることができる。第１時点（車両発進波が特定地点に到達した時点）から、取得した感知パルスのパルス間隔が第２間隔閾値（例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、特定地点を通過した車両の台数を計数する。車両感知器が設置された特定地点に車両発進波が到達（第１時点）すると、例えば、渋滞で停止していた車両が車両感知器下を飽和流で流れるようになり、渋滞末尾の車両が車両感知器下を通過するまで飽和流での車両の通過が継続する。車両が飽和流で流れる場合には、感知パルスのパルス間隔は比較的短い。そして、渋滞末尾の車両が車両感知器を通過した後は、特定地点を通過する車両は近飽和流又は非飽和流で流れるようになりパルス間隔は長くなり、速度も速くなるのでパルス幅も短くなる。そこで、車両発進波が特定地点に到達した時点から、パルス間隔が第２間隔閾値（例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、パルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、特定地点を通過した車両を、特定地点から渋滞末尾までの間で停止していた車両の台数として計数する。そして、計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて、特定地点より上流側の渋滞末尾を推定する。
【００２９】
上述のように、特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、すなわち、先詰まりがないと考えられる場合に、特定地点に設置された車両感知器の感知パルスの情報（パルス間隔及びパルス幅）を利用することにより、精度良く渋滞末尾位置の推定を行うことができる。
【００３０】
第５発明にあっては、流入路の特定地点より上流側で停止している車両が当該特定地点を通過するのに要する所要時間を算出し、算出した所要時間が当該流入路に対する青信号時間よりも長い場合、当該流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器の感知領域を通過する車両の速度に基づいて、流入路の渋滞区間を推定する。なお、所定時間内で感知パルスの数を計測することにより交通量を求めることができ、感知パルスのパルス幅を累積することにより占有率を求めることができる。車両の速度（平均速度）は、交通量と占有率の比に実効車長（例えば、感知領域＋平均車長）を乗算して求めることができる。また、車両の平均速度と渋滞度との関係を予め定めておく。例えば、平均速度Ｖ１が１０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が１．０とし、平均速度Ｖ２が２０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が０．５とし、平均速度Ｖ３が３０ｋｍ／ｈ以上であれば渋滞度が０．０とする。流入路上の各車両感知器で得られた渋滞度を流入路の車両感知器の配置に沿って並べ、渋滞度が０．５以上の区間を渋滞区間とし、渋滞度が０．５未満となる地点を渋滞末尾として渋滞区間を推定する。より具体的には、渋滞度が０．５以上の車両感知器と渋滞度が０．５未満の車両感知器との間で渋滞度を結んだときに渋滞度が０．５となる地点が渋滞末尾である。これにより、渋滞区間を推定することができる。
【００３１】
第６発明にあっては、台数閾値は、流入路に対する青信号時間に当該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値である。これにより、青信号時間に通行できる台数に対する所要の割合の台数を台数閾値とすることができ、流入路の交通量などの交通状況に応じて、先詰まりの判定基準を設定することができる。
【００３２】
第７発明にあっては、第１時点は、流入路に対する青信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、例えば、車両発進波が特定地点に到達した時点である。第２時点は、当該青信号の次の赤信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、例えば、車両停止波が特定地点に到達した時点である。第１時点及び第２時点を特定することにより、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係る先詰判定装置で判定する先詰まりの様子の一例を示す模式図である。
【図２】交差点への流入路の一例を示す模式図である。
【図３】本実施の形態の先詰判定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】感知パルスの一例を示す説明図である。
【図５】平均速度に基づく渋滞区間の推定方法の一例を示す説明図である。
【図６】先詰まりがない場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。
【図７】先詰まりがある場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。
【図８】流入路での渋滞状態の例を示す説明図である。
【図９】図８の各渋滞状態の計算例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態の先詰判定装置による渋滞末尾位置推定の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり実施可否判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本実施の形態の先詰判定装置による渋滞末尾位置推定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】本実施の形態の先詰判定装置による渋滞末尾位置推定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の他の例の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】本実施の形態の先詰判定装置による先詰まり判定の他の例の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る先詰判定装置で判定する先詰まりの様子の一例を示す模式図である。図１に示すように、信号機（信号灯器）が設置された交差点３００に４つの道路が交差している。一の道路を交差点への流入路とした場合、該流入路の交差点より下流の同じ進行方向の道路を流出路と称し、交差点で交差する２つの道路を交差側道路と称する。
【００３６】
図１に示すように、交差点の下流側（流出路）で何らかの原因で発生した渋滞が、その上流側の交差点３００に達して、交差点３００の流入路だけでなく交差側の道路をも巻き込んで渋滞が更に伸張する。そして、交差点３００に流入する流入路に対して青信号(通行権)を与えても、車両がその交差点を通過できない状態を先詰まりと称する。本実施の形態の先詰判定装置は、交差点３００の流入路で先詰まりが発生しているか否かを迅速に判定するものである。
【００３７】
図２は交差点３００への流入路の一例を示す模式図である。図２に示すように、交差点３００への流入路には、交差点からの距離がＬ１、Ｌ２、Ｌ３の地点にそれぞれ車両感知器２０１、２０２、２０３を設置してある。なお、交差点からの距離は、交差点の停止線からの距離、交差点内の任意の地点（例えば、交差点の中央、交差点の出口付近など）からの距離とすることができる。距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、例えば、それぞれ１５０ｍ、２００ｍ、３５０ｍである。交差点３００に最も近い車両感知器２０１を第１車両感知器、さらに上流側の車両感知器２０２、２０３をそれぞれ第２車両感知器、第３車両感知器とも称する。第１車両感知器２０１が設置された地点を特定地点と称し、特定地点の交差点からの距離Ｌ１を特定距離とも称する。なお、図２の例では、車両感知器の数が３個であるが、車両感知器の数は３個に限定されるものではない。
【００３８】
図３は本実施の形態の先詰判定装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、先詰判定装置１００は、装置全体を制御する制御部１０、感知パルス情報取得部１１、車両速度算出部１２、渋滞区間推定部１３、渋滞長算出部１４、車両通過可否判定部１５、信号情報取得部１６、車両発進波到達時刻特定部１７、車両停止波到達時刻特定部１８、通過車両台数検出部１９、先詰判定部２０、パルス間隔算出部２１、パルス幅算出部２２、渋滞末尾位置推定部２３などを備える。
【００３９】
感知パルス情報取得部１１は、特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得する感知パルス情報取得手段としての機能を有する。感知パルス情報取得部１１は、交差点３００からの距離がＬ１の特定地点に設置された車両感知器２０１から感知パルスの情報を取得する。また、感知パルス情報取得部１１は、車両感知器２０２、２０３からも感知パルスの情報を取得する。
【００４０】
図４は感知パルスの一例を示す説明図である。車両感知器２０１は、車両の感知領域における車両の有無を計測して矩形状の感知パルスを出力する。図４Ａに示すように、例えば、車両が感知領域に存在しているときは、感知パルスがオンであり、図４Ｂに示すように、車両が感知領域に存在しないときは、感知パルスがオフである。図４Ｃに示すように、車両感知器２０１の下を車両が通過する都度、感知パルスがオンとなり、車両が通過している間、感知パルスはオン状態であり、車両が通過後は、感知パルスはオフとなる。従って、順次通過する２台の車両の時間間隔は、感知パルスがオフの時間であり、感知パルスのパルス間隔に相当する。また、車両が車両感知器の下に存在している時間が、感知パルス幅に相当する。他の車両感知器２０２、２０３も同様である。パルス幅とパルス間隔の合計値が実時間となる。
【００４１】
交通量が少ないときは、感知パルスオフの時間の割合が多くなり、そのときの車両の速度は一般的に速いので感知パルスオンの時間は短い。また、交通量が多いときは、感知パルスオフの時間の割合が少なくなり、そのときの車両の速度は一般的に遅いので感知パルスオンの時間は長い。また、先詰まりで渋滞して車両が停止しているときは、車両が感知領域で停止していれば感知パスルオンの時間が非常に長くなるか、あるいは感知領域で車両が停止していれば感知パルスオフの時間が非常に長くなり、感知パルスのパルス間隔（通過する２台の車両の時間間隔）は非常に長くなる。
【００４２】
車両速度算出部１２は、流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器から該車両感知器の感知領域を通過する車両の速度を取得する速度取得手段としての機能を有する。車両速度算出部１２は、車両感知器２０１〜２０３で計測した感知パルスに基づいて車両の平均速度を算出する。平均速度は、まず、所定時間内で感知パルスの数を計測することにより交通量を求め、感知パルスのパルス幅を累積することにより占有率を求め、交通量と占有率の比に実効車長（例えば、感知領域＋平均車長）を乗算して求めることができる。
【００４３】
渋滞区間推定部１３は、車両速度算出部１２で算出した車両感知器の設置地点での速度に基づいて、前記流入路の渋滞区間を推定する渋滞区間推定手段としての機能を有する。
【００４４】
図５は平均速度に基づく渋滞区間の推定方法の一例を示す説明図である。なお、図５の例では、交差点３００への流入路上で車両感知器を５個設けている場合を示す。まず、車両の平均速度と渋滞度との関係を予め定めておく。例えば、平均速度Ｖ１が１０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が１．０とし、平均速度Ｖ２が２０ｋｍ／ｈであれば渋滞度が０．５とし、平均速度Ｖ３が３０ｋｍ／ｈ以上であれば渋滞度が０．０とする。
【００４５】
図５に示すように、流入路上の各車両感知器で得られた渋滞度を流入路の車両感知器の配置に沿って並べ、渋滞度が０．５以上の区間を渋滞区間とし、渋滞度が０．５未満となる地点を渋滞末尾として渋滞区間を推定する。より具体的には、渋滞度が０．５以上の車両感知器と渋滞度が０．５未満の車両感知器との間で渋滞度を結んだときに渋滞度が０．５となる地点が渋滞末尾であり、交差点と渋滞末尾との間が推定渋滞区間である。
【００４６】
次に、流入路を走行する車両の走行状態を先詰まりがない場合と先詰まりがある場合とに分けて説明する。図６は先詰まりがない場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。図６において、左から右の方向に交差点３００からの距離を示し、上から下方向に時間の経過を示す。交差点３００では、時間の経過とともに信号が切り替わる。説明を簡略化するため、信号は青信号、赤信号、青信号の順序で切り替わるものとする。また、図６においては、右上方から左下方への線分は車両の走行軌跡を示す。なお、車両の走行軌跡は、流入路を走行する全車両のものではなく、適宜抜粋しているものとする。
【００４７】
図６に示すように、交差点３００で流入路に対する信号灯器が赤信号になると（赤信号開始時点）、最初に交差点手前で停止した車両の後続の車両が次々と停止する。このため、交差点手前において停止する複数の停止車両の最後尾の車両の軌跡が車両停止波となって交差点３００から流入路の上流側へ移動する。また、交差点３００から車両停止波までの距離が停止車両の待ち行列長（待ち台数）を表す。
【００４８】
そして、交差点３００での信号が赤信号から青信号に切り替わると（青信号開始時点）、交差点手前で停止していた先頭車両が移動し始め、後続の停止車両も順次移動し始める。交差点手前において赤信号で停止していた複数の停止車両が、青信号開始時から交差点へ向かって走行する際に移動開始する先頭車両の軌跡が車両発進波となって交差点３００から流入路の上流側へ移動する。そして、車両発進波が渋滞末尾に到達した時点以降は、流入路を走行する後続の車両は停止することなく走行することができる。
【００４９】
図７は先詰まりがある場合の車両の走行挙動の一例を示す説明図である。先詰まりがある場合は、交差点３００の下流側の下流交差点、交差点３００の流出路で渋滞が発生し、かかる渋滞が交差点３００の上流の流入路にまで到達する。図７に示すように、下流交差点で発生した渋滞の末尾が交差点３００まで達していない場合には、図６の場合と同様に、車両発進波が渋滞末尾に到達した時点以降は、車両感知器２０１の上流側の待ち車両が捌けた状態となる（図７の符号Ｓ１で示す）。この状態では、車両は近飽和流又は非飽和流で車両感知器２０１の下を通過する。
【００５０】
一方、下流交差点で発生した渋滞の末尾が交差点３００まで達し、さらに交差点３００の上流側の流入路まで伸長した場合には、交差点３００の信号灯器が青信号である場合でも、下流交差点からの車両停止波が、車両感知器２０１まで、あるいは車両感知器２０１より上流側まで達する。このため、交差点３００からの車両停止波が到達する前であっても、先詰まりにより車両が前に進めない状態となる(図７の符号Ｓ２で示す)。
【００５１】
すなわち、図７の符号Ｓ２で示す状態（車両が前に進めない状態）は、交差点３００の流入路に対する信号灯器が青信号であっても車両が前に進めないので、先詰まりが原因の渋滞である。逆に、青信号で車両が前に進める場合には、図７の符号Ｓ２で示す状態は発生しない。従って、車両感知器２０１より上流側の渋滞で停止している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１を通過することができるか否かで先詰まりの判定処理を行うか否かを判断することが可能となる。
【００５２】
すなわち、車両感知器２０１より上流側の渋滞で停止している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１を通過することができない場合には、先詰まりの可能性があるので、先詰まりの有無を判定する処理を実施することができる。また、車両感知器２０１より上流側の渋滞で停止している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１を通過することができる場合には、先詰まりの可能性は低いので、後述の渋滞末尾位置推定の処理を実施する。
【００５３】
次に、先詰まり有無の判定を実施するか否かを判定する先詰まり実施可否判定処理について説明する。
【００５４】
前述のように、渋滞区間推定部１３は、流入路の渋滞区間を推定する。
【００５５】
渋滞長算出部１４は、流入路の特定地点より上流側の渋滞長を算出する渋滞長算出手段としての機能を有する。渋滞長算出部１４は、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さから車両感知器２０１と交差点との距離Ｌ１を差し引いた値を車両感知器２０１が設置された特定地点から上流側の渋滞長として算出する。
【００５６】
車両通過可否判定部１５は、渋滞長算出部１４で算出した渋滞長に対応する台数の車両が流入路に対する青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かを判定する通過可否判定手段としての機能を有する。渋滞長に対応する車両の台数は、例えば、渋滞長算出部１４で算出した渋滞長を停止時の車頭距離で除算することにより求めることができる。渋滞長に対応する台数の車両が青信号時間の間に特定地点を通過できるか否かは、例えば、車両の台数を飽和交通流率（例えば、０．５台／秒）で除算して、渋滞車両が特定時点を通過するのに要する所要時間を算出し、算出した所要時間が青信号時間より長い（大きい）場合には、通過できないと判定し、算出した所要時間が青信号時間より短い（小さい）場合には、通過できると判定する。
【００５７】
制御部１０は、車両通過可否判定部１５で特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができないと判定した場合、先詰判定部２０による先詰まり判定を行うべく制御する。なお、先詰まり判定の詳細は後述する。
【００５８】
一般に、交差点の流出路（交差点の下流）での渋滞により先詰まりが発生した場合、先詰まりが発生した方向の車両（例えば、先詰まりで渋滞している流入路の車両）と交差点での交差側の道路から左折又は右折して当該流出路へ向かう車両とが、流出路への進入権を奪い合うので、先詰まりが発生した方向の渋滞伸長速度が速くなり、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離が長くなる。一方、先詰まりが発生していない状態でも、交差点からの流出台数よりも交差点への流入台数が多い場合には、流入路での渋滞末尾の交差点からの距離は長くなるが、青信号を与えれば渋滞長の長さはある程度短くなる。そこで、特定地点よりも上流側の渋滞長が長くなり、青信号時間の間に特定時点を通過することができない程度以上に渋滞車両が溜まった状態で先詰まりの有無を判定する。これにより、先詰まりの判定を最適なタイミングで行うことができる。
【００５９】
また、制御部１０は、車両通過可否判定部１５で特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、渋滞末尾位置推定部２３による渋滞末尾位置の推定を行うべく制御する。なお、渋滞末尾位置推定部２３による渋滞末尾位置の推定の詳細は後述する。
【００６０】
特定地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができると判定した場合、すなわち、先詰まりがないと考えられる場合に、特定地点に設置された車両感知器の感知パルスの情報（パルス間隔及びパルス幅）を利用することにより、精度良く渋滞末尾位置の推定を行うことができる。
【００６１】
図８は流入路での渋滞状態の例を示す説明図である。図８に示すように、流入路には、交差点３００から上流側に向かって車両感知器２０１、２０２、２０３がそれぞれ交差点３００との距離１５０ｍ、２００ｍ、３５０ｍの地点に設置されているとする。状態ａは、渋滞末尾と交差点３００との距離が１５０ｍ未満である場合である。状態ｂは、渋滞末尾と交差点３００との距離が１５０〜１９９ｍである場合である。状態ｃは、渋滞末尾と交差点３００との距離が２００〜３４９ｍである場合である。状態ｄは、渋滞末尾と交差点３００との距離が３５０ｍ以上である場合である。
【００６２】
図９は図８の各渋滞状態の計算例を示す説明図である。図９に示すように、状態ａの場合には、実際の渋滞長は１５０ｍ未満である。状態ａの場合は、例えば、車両感知器２０１で計算した危険度が０．５以下であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは０ｍである。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は０ｍである。また、車両感知器２０１より上流側の停止車両は０台である。この場合には、渋滞が発生していないので、特段の処理を行う必要はない。
【００６３】
次に、状態ｂの場合には、実際の渋滞長は１５０〜１９９ｍである。状態ｂの場合は、例えば、車両感知器２０１で計算した危険度が０．５以上であり、車両感知器２０２で計算した危険度が０．５以下であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは１５０ｍである。なお、図９の例では、簡略化のため、渋滞末尾を車両感知器２０１、２０２の間の位置ではなく、車両感知器２０１の位置としている。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は０ｍである。また、車両感知器２０１より上流側の停止車両は０台である。この場合には、渋滞が発生しているので、渋滞末尾位置推定を行う。
【００６４】
次に、状態ｃの場合には、実際の渋滞長は２００〜３４９ｍである。状態ｃの場合は、例えば、車両感知器２０１、２０２で計算した危険度が０．５以上であり、車両感知器２０３で計算した危険度が０．５以下であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは２００ｍである。なお、図９の例では、簡略化のため、渋滞末尾を車両感知器２０２、２０３の間の位置ではなく、車両感知器２０２の位置としている。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は５０ｍ（２００ｍ−１５０ｍ）である。また、例えば、停止時の車頭距離を７ｍとして、車両感知器２０１より上流側の停止車両は７台である。７台の停止車両が車両感知器２０１を通過するのに要する時間は、飽和交通流率を０．５台／秒として１４秒である。当該所要時間１４秒は、青信号時間（例えば、５０秒）より短く、特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができるので、渋滞末尾位置推定を行う。
【００６５】
状態ｄの場合には、実際の渋滞長は３５０ｍ以上である。状態ｄの場合は、例えば、車両感知器２０１、２０２、２０３で計算した危険度が０．５以上であり、渋滞区間推定部１３で推定した渋滞区間の長さは３５０ｍである。従って、渋滞長算出部１４で算出する車両感知器２０１より上流側の渋滞長は２００ｍ（３５０ｍ−１５０ｍ）である。また、例えば、停止時の車頭距離を７ｍとして、車両感知器２０１より上流側の停止車両は２８台である。２８台の停止車両が車両感知器２０１を通過するのに要する時間は、飽和交通流率を０．５台／秒として５６秒である。当該所要時間５６秒は、青信号時間（例えば、５０秒）より長く、特定地点（車両感知器２０１の設置地点）より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に特定時点を通過することができないので、先詰まり判定を行う。
【００６６】
次に、先詰まり判定の方法について説明する。信号情報取得部１６は、信号情報取得手段としての機能を有し、交差点３００に設置された信号灯器の信号情報を取得する。
【００６７】
車両発進波到達時刻特定部１７は、第１時点特定手段としての機能を有し、信号灯器の流入路に対する青信号開始時点から所定時間Ｔ１が経過した第１時点を特定する。第１時点とは、車両発進波が、車両感知器２０１が設置された地点に到達する時点である。また、所定時間Ｔ１は、交差点３００と車両感知器２０１との間の距離を車両発進波速度で除算した値である。
【００６８】
車両停止波到達時刻特定部１８は、第２時点特定手段としての機能を有し、信号灯器の流入路に対する当該青信号の次の赤信号開始時点から所定時間Ｔ２が経過した第２時点を特定する。第２時点とは、車両停止波が、車両感知器２０１が設置された地点に到達する時点である。また、所定時間Ｔ２は、交差点３００と車両感知器２０１との間の距離を飽和流における車両停止波速度で除算した値である。
【００６９】
通過車両台数検出部１９は、第１時点から第２時点までの間に、流入路の交差点から特定距離の特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数を検出する車両台数検出手段としての機能を有する。すなわち、通過車両台数検出部１９は、第１時点（車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点）から第２時点（車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点）までの間に、流入路の交差点から特定距離の特定地点を交差点に向かって走行した車両の台数を検出する。
【００７０】
図１０は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり判定の一例を示す説明図である。例えば、流入路の特定地点には車両を検出するための車両感知器２０１を設置しておく。図１０に示すように、第１時点は、青信号開始時点に発生した車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点である。また、第２時点は、当該青信号の次の赤信号開始時点に発生した車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する時点である。
【００７１】
先詰判定部２０は、先詰判定手段としての機能を有し、第１時点から第２時点までの間に車両感知器２０１の設置地点を交差点に向かって通過した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定する。
【００７２】
先詰まりがない場合には、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した第１時点以降は、車両感知器２０１の設置地点を交差点に向かって走行する車両は、車両感知器２０１の設置地点の下流側及び上流側の渋滞の有無に応じて、例えば、飽和流、近飽和流あるいは非飽和流で渋滞なく流れるので、車両感知器２０１の設置地点を通過できる車両は増加し、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する第２時点まで複数の車両が車両感知器２０１の設置地点を通過する。
【００７３】
一方、先詰まりがある場合、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が車両感知器２０１の設置地点に到達するため、車両感知器２０１の設置地点を通過できる車両の台数は減少する。
【００７４】
すなわち、第１時点から第２時点までの間に車両感知器２０１の設置地点を交差点に向かって走行した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定することができ、当該車両の台数が所定の台数閾値より多い場合、先詰まりなしと判定することができる。これにより、例えば、先詰まりの有無を判定する交差点の出口部付近（流出路付近）に車両感知器が設置されていない場合でも、当該交差点での渋滞が先詰まりによる渋滞が、それ以外の渋滞であるかを判別することができ、先詰まりの有無を精度良く判定することができる。
【００７５】
また、前述の台数閾値は、流入路に対する青信号時間に当該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値である。これにより、青信号時間に通行できる台数に対する所要の割合の台数を台数閾値とすることができ、流入路の交通量などの交通状況に応じて、先詰まりの判定基準を設定することができる。
【００７６】
また、先詰まり有無の判定は、以下の方法を用いてもよい。すなわち、特定地点に設置された車両感知器２０１で計測した感知パルスに関する情報を取得し、第１時点（車両発進波が特定地点に到達した時点）から第２時点（車両停止波が特定地点に到達した時点）までの間で、取得した感知パルスのパルス間隔（例えば、パルス間隔の最大値）が第１間隔閾値（例えば、１０秒など）より長い場合、先詰まりありと判定する。
【００７７】
先詰まりがある場合には、交差点の下流側（当該交差点の流出路）の渋滞が伸長し、当該交差点の流入路に対する信号が青信号でも渋滞末尾位置が流入路上流側へ移動する。すなわち、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達する第２時点より前に先詰まりによる渋滞末尾が車両感知器２０１の設置地点に到達するため、車両感知器２０１の設置地点で車両が停止する場合が起こり得る。したがって、第１時点から第２時点までの間で、感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定することができ、精度良く先詰まりを判定することができる。
【００７８】
次に、渋滞末尾位置の推定方法について説明する。パルス間隔算出部２１は、感知パルス情報取得部１１で取得した感知パルス情報に基づいて、感知パルスのパルス間隔を算出する。また、パルス間隔算出部２１は、算出したパルス間隔を記録することができる。
【００７９】
パルス幅算出部２２は、感知パルス情報取得部１１で取得した感知パルス情報に基づいて、感知パルスのパルス幅を算出する。パルス幅算出部２２は、算出したパルス幅を記録することができる。
【００８０】
渋滞末尾位置推定部２３は、渋滞末尾推定手段としての機能を有する。
【００８１】
図１１は本実施の形態の先詰判定装置１００による渋滞末尾位置推定の一例を示す説明図である。図１１に示すように、第１時点（車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点）から、取得した感知パルスのパルス間隔が間隔閾値（第２間隔閾値、例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数を計数する。
【００８２】
車両感知器２０１が設置された特定地点に車両発進波が到達（第１時点）すると、例えば、渋滞で停止していた車両が車両感知器下を飽和流で流れるようになり、渋滞末尾の車両が車両感知器２０１下を通過するまで飽和流での車両の通過が継続する。車両が飽和流で流れる場合には、感知パルスのパルス間隔は比較的短い。そして、渋滞末尾の車両が車両感知器２０１を通過した後は、車両感知器２０１の設置地点を通過する車両は近飽和流又は非飽和流で流れるようになりパルス間隔は長くなり、速度も速くなるのでパルス幅も短くなる。
【００８３】
そこで、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した時点から、パルス間隔が第２間隔閾値（例えば、４．５秒、第１間隔閾値より小さい）より長く、パルス幅がパルス幅閾値（例えば、０．８秒など）より短くなった時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両を、車両感知器２０１の設置地点から渋滞末尾までの間で停止していた車両の台数として計数する。そして、計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて、車両感知器２０１の設置地点より上流側の渋滞末尾を推定する。
【００８４】
上述のように、車両感知器２０１の設置地点より上流で渋滞している車両が青信号時間の間に車両感知器２０１の設置地点を通過することができると判定した場合、すなわち、先詰まりがないと考えられる場合に、特定地点に設置された車両感知器２０１の感知パルスの情報（パルス間隔及びパルス幅）を利用することにより、精度良く渋滞末尾位置の推定を行うことができる。
【００８５】
制御部１０は、渋滞長算出部１４を制御して、流入路の交差点から第１番目の車両感知器２０１より上流の渋滞長を算出する。制御部１０は、所要時間算出手段としての機能を有し、第１番目の車両感知器２０１より上流で停止している停止車両の台数を算出し、算出した停止車両が第１番目の車両感知器２０１を通過するのに要する所要時間を算出する。
【００８６】
制御部１０は、所要時間が流入路に対する青信号時間より長いか否かを判定し、所要時間が青信号時間より長い場合、渋滞区間推定部１３により、流入路の渋滞区間の推定を行う。これにより、渋滞区間を推定することができる。
【００８７】
次に、本実施の形態の先詰判定装置１００による処理手順について説明する。図１２は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり実施可否判定の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、渋滞区間推定部１３を制御して流入路の渋滞区間を推定し（Ｓ１１）、渋滞長算出部１４を制御して、流入路の交差点から第１番目の車両感知器２０１より上流の渋滞長を算出する（Ｓ１２）。
【００８８】
制御部１０は、第１番目の車両感知器２０１より上流で停止している停止車両の台数を算出し（Ｓ１３）、算出した停止車両が第１番目の車両感知器２０１を通過するのに要する所要時間を算出する（Ｓ１４）。
【００８９】
制御部１０は、所要時間が流入路に対する青信号時間より長いか否かを判定し（Ｓ１５）、所要時間が青信号時間より長い場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、先詰判定結果を採用し（Ｓ１６）、所要時間が青信号時間より長くない場合（Ｓ１５でＮＯ）、渋滞末尾位置推定結果を採用し（Ｓ１７）、処理を終了する。
【００９０】
なお、渋滞区間推定部１３による渋滞区間の推定は、例えば、５０秒経過の都度繰り返し行われる。そして、図１２で示す処理も、５０秒毎に繰り返し行うことができる。
【００９１】
図１３及び図１４は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり判定の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、台数Ｑを０に設定し（Ｑ＝０）、待ち行列計測フラグＣを０に設定し（Ｃ＝０）、パルス間隔を０に設定する（Ｓ３１）。
【００９２】
制御部１０は、感知パルスのサンプリングタイミングであるか否かを判定する（Ｓ３２）。感知パルスのサンプリング周期は、例えば、５０ｍｓとすることができる。サンプリングタイミングでない場合（Ｓ３２でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３２の処理を続ける。
【００９３】
サンプリングタイミングである場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ３３）、オフからオンになった場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス間隔を算出する（Ｓ３４）。
【００９４】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ３３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３４の処理を行うことなく、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定する（Ｓ３５）。オンからオフになった場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、制御部１０は、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス幅を算出する（Ｓ３６）。
【００９５】
感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ３５でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３６の処理を行うことなく、青信号開始からＮ秒経過したか、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）であるか否かを判定する（Ｓ３７）。ここで、Ｎ秒は所定時間Ｔ１であり、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【００９６】
青信号開始からＮ秒経過した場合、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）である場合（Ｓ３７でＹＥＳ）、制御部１０は、待ち行列計測フラグＣを１に設定する（Ｓ３８）。なお、待ち行列計測フラグＣがすでに１に設定されている場合、ステップＳ３８の処理を行う必要はない。
【００９７】
制御部１０は、赤信号開始からＭ秒経過したか否かを判定する（Ｓ３９）。ここで、Ｍ秒は所定時間Ｔ２であり、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【００９８】
赤信号開始からＭ秒経過した場合（Ｓ３９でＹＥＳ）、制御部１０は、青信号開始からＮ秒経過した時点から赤信号開始からＭ秒経過した時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数Ｑが台数閾値以下であるか、及び／又はパルス間隔の最大値がパルス間隔閾値（第１間隔閾値）より長いか否かの先詰まり条件を判定する（Ｓ４０）。
【００９９】
先詰まり条件を充足する場合（Ｓ４０でＹＥＳ）、制御部１０は、先詰まりありと判定し（Ｓ４１）、先詰まり条件を充足しない場合（Ｓ４０でＮＯ）、先詰まりなしと判定し（Ｓ４２）する。制御部１０は、処理終了するか否かを判定し（Ｓ４３）、処理を終了しない場合（Ｓ４３でＮＯ）、ステップＳ３１以降の処理を繰り返し、処理終了すると判定した場合（Ｓ４３でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１００】
赤信号開始からＭ秒経過していない場合（Ｓ３９でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ４４）、オフからオンになった場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、パルス間隔の最大値を特定する（Ｓ４５）。パルス間隔の最大値の特定とは、算出したパルス間隔の中で最大のパルス間隔を特定することである。
【０１０１】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ４４でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定し（Ｓ４６）、オンからオフになった場合（Ｓ４６でＹＥＳ）、車両の台数Ｑに１を加算し（Ｓ４７）、ステップＳ３２以降の処理を繰り返し、オンからオフになっていない場合（Ｓ４６でＮＯ）、ステップＳ４７の処理を行うことなく、ステップＳ３２以降の処理を繰り返す。
【０１０２】
青信号開始からＮ秒経過していない場合、かつ待ち行列計測中（Ｃ＝１）でない場合（Ｓ３７でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３２以降の処理を繰り返す。なお、図１３及び図１４の処理は、交差点３００の信号灯器のサイクル長に同期して行われるので、例えば、１００〜１５０秒程度に１回の割合で繰り返し行うことができる。また、図１３及び図１４の処理は、図１２の処理とは独立に別個に行うことができ、図１２の処理で得られた結果を利用する際には最新の結果を用いることができる。
【０１０３】
図１５及び図１６は本実施の形態の先詰判定装置１００による渋滞末尾位置推定の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、台数Ｑを０に設定し（Ｑ＝０）、待ち行列計測フラグＣを０に設定する（Ｓ６１）。
【０１０４】
制御部１０は、感知パルスのサンプリングタイミングであるか否かを判定する（Ｓ６２）。感知パルスのサンプリング周期は、例えば、５０ｍｓとすることができる。サンプリングタイミングでない場合（Ｓ６２でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６２の処理を続ける。
【０１０５】
サンプリングタイミングである場合（Ｓ６２でＹＥＳ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ６３）、オフからオンになった場合（Ｓ６３でＹＥＳ）、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス間隔を算出する（Ｓ６４）。
【０１０６】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ６３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６４の処理を行うことなく、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定する（Ｓ６５）。オンからオフになった場合（Ｓ６５でＹＥＳ）、制御部１０は、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス幅を算出する（Ｓ６６）。
【０１０７】
感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ６５でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６６の処理を行うことなく、青信号開始からＮ秒経過したか、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）であるか否かを判定する（Ｓ６７）。ここで、Ｎ秒は所定時間Ｔ１であり、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【０１０８】
青信号開始からＮ秒経過した場合、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）である場合（Ｓ６７でＹＥＳ）、制御部１０は、待ち行列計測フラグＣを１に設定する（Ｓ６８）。なお、待ち行列計測フラグＣがすでに１に設定されている場合、ステップＳ６８の処理を行う必要はない。青信号開始からＮ秒経過していない場合、かつ待ち行列計測中（Ｃ＝１）でない場合（Ｓ６７でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６２以降の処理を続ける。
【０１０９】
制御部１０は、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定し（Ｓ６９）、オンからオフになった場合（Ｓ６９でＹＥＳ）、車両感知器２０１を通過した車両の台数Ｑが初期台数閾値より少ないか否かを判定し（Ｓ７０）、台数Ｑが初期台数閾値より少ない場合（Ｓ７０でＹＥＳ）、台数Ｑに１を加算し（Ｓ７２）、ステップＳ６２以降の処理を続ける。
【０１１０】
ステップＳ７０の処理を行う理由は、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達した直後の車両（車両感知器２０１の近傍の車両）の走行挙動は不安定であり、車両の発進などに遅れが生じる場合もある。そこで、初期台数閾値（例えば、４台程度）までは、通過車両の台数に無条件で加算することにより、車両発進波到達直後の不安定な状態を回避することができる。
【０１１１】
台数Ｑが初期台数閾値より少なくない場合（Ｓ７０でＮＯ）、制御部１０は、パルス間隔が間隔閾値（第２間隔閾値）より大きく、かつパルス幅が幅閾値より小さいか否かの条件を判定し（Ｓ７１）、当該条件を充足する場合（Ｓ７１でＹＥＳ）、渋滞末尾位置Ｌを、Ｌ＝台数Ｑ×停止時車頭距離の式により算出し（Ｓ７３）、処理終了するか否かを判定し（Ｓ７４）、処理を終了しない場合（Ｓ７４でＮＯ）、ステップＳ６１以降の処理を繰り返し、処理終了すると判定した場合（Ｓ７４でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１１２】
パルス間隔が間隔閾値より大きく、かつパルス幅が幅閾値より小さいか否かの条件を充足しない場合（Ｓ７１でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ７２の処理を行う。また、感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ６９でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６２以降の処理を続ける。
【０１１３】
なお、図１５及び図１６の処理は、交差点３００の信号灯器のサイクル長に同期して行われるので、例えば、１００〜１５０秒程度に１回の割合で繰り返し行うことができる。また、図１５及び図１６の処理は、図１２の処理とは独立に別個に行うことができ、図１２の処理で得られた結果を利用する際には最新の結果を用いることができる。
【０１１４】
上述の図１３及び図１４の先詰まり判定の処理では、青信号開始からＮ秒経過した時点から、赤信号開始からＭ秒経過した時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数Ｑが台数閾値以下であるか、及び／又はパルス間隔の最大値がパルス間隔閾値（第１間隔閾値）より長いか否かの先詰まり条件を判定する構成であったが、これに限定されるものではなく、第３の指標として、パルス幅最大値がパルス幅閾値より大きいか否かの条件を加味することもできる。以下、第３の指標を加味した場合の先詰まり判定の処理について説明する。
【０１１５】
図１７及び図１８は本実施の形態の先詰判定装置１００による先詰まり判定の他の例の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、台数Ｑを０に設定し（Ｑ＝０）、待ち行列計測フラグＣを０に設定し（Ｃ＝０）、パルス間隔を０に設定する（Ｓ８１）。
【０１１６】
制御部１０は、感知パルスのサンプリングタイミングであるか否かを判定する（Ｓ８２）。感知パルスのサンプリング周期は、例えば、５０ｍｓとすることができる。サンプリングタイミングでない場合（Ｓ８２でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８２の処理を続ける。
【０１１７】
サンプリングタイミングである場合（Ｓ８２でＹＥＳ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ８３）、オフからオンになった場合（Ｓ８３でＹＥＳ）、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス間隔を算出する（Ｓ８４）。
【０１１８】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ８３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８４の処理を行うことなく、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定する（Ｓ８５）。オンからオフになった場合（Ｓ８５でＹＥＳ）、制御部１０は、直近のオンの時点からの経過時間を計算してパルス幅を算出する（Ｓ８６）。
【０１１９】
感知パルスがオンからオフになっていない場合（Ｓ８５でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８６の処理を行うことなく、青信号開始からＮ秒経過したか、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）であるか否かを判定する（Ｓ８７）。ここで、Ｎ秒は所定時間Ｔ１であり、車両発進波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【０１２０】
青信号開始からＮ秒経過した場合、又は待ち行列計測中（Ｃ＝１）である場合（Ｓ８７でＹＥＳ）、制御部１０は、待ち行列計測フラグＣを１に設定する（Ｓ８８）。なお、待ち行列計測フラグＣがすでに１に設定されている場合、ステップＳ８８の処理を行う必要はない。
【０１２１】
制御部１０は、赤信号開始からＭ秒経過したか否かを判定する（Ｓ８９）。ここで、Ｍ秒は所定時間Ｔ２であり、車両停止波が車両感知器２０１の設置地点に到達するのに要する時間である。
【０１２２】
赤信号開始からＭ秒経過した場合（Ｓ８９でＹＥＳ）、制御部１０は、青信号開始からＮ秒経過した時点から、赤信号開始からＭ秒経過した時点までの間に、車両感知器２０１の設置地点を通過した車両の台数Ｑが台数閾値以下であるか、及び／又はパルス間隔の最大値がパルス間隔閾値（第１間隔閾値）より長いか否か、及び／又はパルス幅最大値がパルス幅閾値（例えば、１２．０秒など）より長いか否かの先詰まり条件を判定する（Ｓ９０）。
【０１２３】
先詰まり条件を充足する場合（Ｓ９０でＹＥＳ）、制御部１０は、先詰まりありと判定し（Ｓ９１）、先詰まり条件を充足しない場合（Ｓ９０でＮＯ）、先詰まりなしと判定し（Ｓ９２）する。制御部１０は、処理終了するか否かを判定し（Ｓ９３）、処理を終了しない場合（Ｓ９３でＮＯ）、ステップＳ８１以降の処理を繰り返し、処理終了すると判定した場合（Ｓ９３でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１２４】
赤信号開始からＭ秒経過していない場合（Ｓ８９でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオフからオンになったか否かを判定し（Ｓ９４）、オフからオンになった場合（Ｓ９４でＹＥＳ）、パルス間隔の最大値を特定する（Ｓ９５）。パルス間隔の最大値の特定とは、算出したパルス間隔の中で最大のパルス間隔を特定することである。
【０１２５】
感知パルスがオフからオンになっていない場合（Ｓ９４でＮＯ）、制御部１０は、感知パルスがオンからオフになったか否かを判定し（Ｓ９６）、オンからオフになった場合（Ｓ９６でＹＥＳ）、車両の台数Ｑに１を加算し（Ｓ９７）、パルス幅の最大値を特定し（Ｓ９８）、ステップＳ８２以降の処理を繰り返し、オンからオフになっていない場合（Ｓ９６でＮＯ）、ステップＳ９７、Ｓ９８の処理を行うことなく、ステップＳ８２以降の処理を繰り返す。なお、パルス幅の最大値の特定とは、算出したパルス幅の中で最大のパルス幅を特定することである。
【０１２６】
青信号開始からＮ秒経過していない場合、かつ待ち行列計測中（Ｃ＝１）でない場合（Ｓ８７でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ８２以降の処理を繰り返す。なお、図１７及び図１８の処理は、交差点３００の信号灯器のサイクル長に同期して行われるので、例えば、１００〜１５０秒程度に１回の割合で繰り返し行うことができる。また、図１７及び図１８の処理は、図１２の処理とは独立に別個に行うことができ、図１２の処理で得られた結果を利用する際には最新の結果を用いることができる。
【０１２７】
上述の先詰判定装置１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭなどを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１２乃至図１８に示すような、各処理手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭにロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵで実行することにより、コンピュータ上で先詰判定装置１００を実現することができる。
【０１２８】
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及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】
【０１２９】
１０ 制御部
１１ 感知パルス情報取得部
１２ 車両速度算出部
１３ 渋滞区間推定部
１４ 渋滞長算出部
１５ 車両通過可否判定部
１６ 信号情報取得部
１７ 車両発進波到達時刻特定部
１８ 車両停止波到達時刻特定部
１９ 通過車両台数検出部
２０ 先詰判定部
２１ パルス間隔算出部
２２ パルス幅算出部
２３ 渋滞末尾位置推定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置であって、
前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得する信号情報取得手段と、
前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定する第１時点特定手段と、
前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定する第２時点特定手段と、
前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出する車両台数検出手段と、
先詰まりの有無を判定する先詰判定手段と
を備え、
該先詰判定手段は、
前記車両台数検出手段で検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする先詰判定装置。
【請求項２】
前記流入路の前記特定地点より上流側の渋滞長を算出する渋滞長算出手段と、
該渋滞長算出手段で算出した渋滞長に対応する台数の車両が前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間の間に前記特定地点を通過できるか否かを判定する通過可否判定手段と、
該通過可否判定手段で通過できないと判定した場合、前記先詰判定手段による判定を行うように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の先詰判定装置。
【請求項３】
前記特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得する感知パルス情報取得手段を備え、
前記先詰判定手段は、
前記第１時点から第２時点までの間で、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の先詰判定装置。
【請求項４】
前記第１時点後、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第２間隔閾値（＜第１間隔閾値）より長く、該感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値より短くなった時点までに、前記特定地点を通過した車両の台数を計数する台数計数手段と、
該台数計数手段で計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて渋滞末尾を推定する渋滞末尾推定手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記通過判定手段で通過できると判定した場合、前記渋滞末尾推定手段による渋滞末尾の推定を行うべく制御するように構成してあることを特徴とする請求項３に記載の先詰判定装置。
【請求項５】
前記流入路の前記特定地点より上流側で停止している車両が該特定地点を通過するのに要する所要時間を算出する所要時間算出手段と、
前記流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器から該車両感知器の感知領域を通過する車両の速度を取得する速度取得手段と、
前記所要時間算出手段で算出した所要時間が前記流入路に対する青信号時間よりも長い場合、前記速度取得手段で取得した前記地点での速度に基づいて、前記流入路の渋滞区間を推定する渋滞区間推定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の先詰判定装置。
【請求項６】
前記台数閾値は、
前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間に該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の先詰判定装置。
【請求項７】
前記第１時点は、
前記流入路に対する青信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、
前記第２時点は、
前記青信号の次の赤信号の開始時点から所定時間が経過した時点であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の先詰判定装置。
【請求項８】
コンピュータに、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記交差点に設置された信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、
前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、
前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、
検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置による先詰判定方法であって、
前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得するステップと、
前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、
前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、
特定された第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、
検出された車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップと
を含むことを特徴とする先詰判定方法。
【請求項１】
交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置であって、
前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得する信号情報取得手段と、
前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定する第１時点特定手段と、
前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定する第２時点特定手段と、
前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出する車両台数検出手段と、
先詰まりの有無を判定する先詰判定手段と
を備え、
該先詰判定手段は、
前記車両台数検出手段で検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする先詰判定装置。
【請求項２】
前記流入路の前記特定地点より上流側の渋滞長を算出する渋滞長算出手段と、
該渋滞長算出手段で算出した渋滞長に対応する台数の車両が前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間の間に前記特定地点を通過できるか否かを判定する通過可否判定手段と、
該通過可否判定手段で通過できないと判定した場合、前記先詰判定手段による判定を行うように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の先詰判定装置。
【請求項３】
前記特定地点に設置された車両感知器で計測した感知パルスに関する情報を取得する感知パルス情報取得手段を備え、
前記先詰判定手段は、
前記第１時点から第２時点までの間で、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第１間隔閾値より長い場合、先詰まりありと判定するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の先詰判定装置。
【請求項４】
前記第１時点後、前記感知パルス情報取得手段で取得した感知パルスのパルス間隔が第２間隔閾値（＜第１間隔閾値）より長く、該感知パルスのパルス幅がパルス幅閾値より短くなった時点までに、前記特定地点を通過した車両の台数を計数する台数計数手段と、
該台数計数手段で計数した台数に停止車両の車頭距離を乗算した値に基づいて渋滞末尾を推定する渋滞末尾推定手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記通過判定手段で通過できると判定した場合、前記渋滞末尾推定手段による渋滞末尾の推定を行うべく制御するように構成してあることを特徴とする請求項３に記載の先詰判定装置。
【請求項５】
前記流入路の前記特定地点より上流側で停止している車両が該特定地点を通過するのに要する所要時間を算出する所要時間算出手段と、
前記流入路の１又は複数の地点に設けられた車両感知器から該車両感知器の感知領域を通過する車両の速度を取得する速度取得手段と、
前記所要時間算出手段で算出した所要時間が前記流入路に対する青信号時間よりも長い場合、前記速度取得手段で取得した前記地点での速度に基づいて、前記流入路の渋滞区間を推定する渋滞区間推定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の先詰判定装置。
【請求項６】
前記台数閾値は、
前記信号灯器の前記流入路に対する青信号時間に該流入路の飽和交通流率及び所定係数を乗算した値であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の先詰判定装置。
【請求項７】
前記第１時点は、
前記流入路に対する青信号の開始時点から所定時間が経過した時点であり、
前記第２時点は、
前記青信号の次の赤信号の開始時点から所定時間が経過した時点であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の先詰判定装置。
【請求項８】
コンピュータに、交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記交差点に設置された信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、
前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、
前記第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、
検出した車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
交差点に流入する流入路を走行する車両が該交差点下流での渋滞により青信号でも前記交差点を通行できない先詰まりの有無を判定する先詰判定装置による先詰判定方法であって、
前記交差点に設置された信号灯器の信号情報を取得するステップと、
前記信号灯器の前記流入路に対する青信号開始時点から所定時間が経過した第１時点を特定するステップと、
前記青信号の次の赤信号開始時点から所定時間が経過した第２時点を特定するステップと、
特定された第１時点から第２時点までの間に、前記流入路の前記交差点から特定距離にある特定地点を前記交差点に向かって走行した車両の台数を検出するステップと、
検出された車両の台数が所定の台数閾値より少ない場合、先詰まりありと判定するステップと
を含むことを特徴とする先詰判定方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−８０４４５（Ｐ２０１３−８０４４５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１３６５（Ｐ２０１１−２２１３６５）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【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２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【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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