JP2001134893A - 交通信号制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急激な交通状況の変動にも対応することがで
きる交通信号制御装置を提供する。 【解決手段】 道路に備えられた感知器により交通情報
を収集し、現在から未来の交差点の状態をプロファイル
データとして得る（Ｓ１０１）。ローリングホライゾン
方式により、信号制御パラメータ（サイクル、スプリッ
ト、オフセット）の最適化を行なう（Ｓ１０７〜Ｓ１１
３）。また、交通情報の収集周期と最適化の周期とを独
立に定義し、かつ信号制御の周期または交通状況に応じ
て最適化の周期を可変とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は交通信号制御装置
に関し、特に現在から未来の交通状況の変動を予測し、
近飽和まではローリングホライゾン方式による信号制御
パラメータの最適化を行ない、過飽和では政策的な制御
を実行することで閑散から過飽和までの交通を扱うこと
のできる交通信号制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、信号制御パラメータ（サイク
ル、スプリット、オフセット）を中央装置により算出
し、信号端末の制御を行なう交通信号制御装置が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
交通信号制御装置においては、急激な交通状況の変動が
あった場合に、信号制御パラメータを変更するタイミン
グが遅れ、大きな渋滞を引起こす場合があった。

【０００４】この発明は、急激な交通状況の変動にも対
応することができる交通信号制御装置を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明のある局面に従うと、交通信号制御装置は、道
路に設けられた感知器により交通情報を収集する収集手
段と、現在から未来の交通状況の変動を予測し、ローリ
ングホライゾン方式による信号制御パラメータの最適化
を行なう最適化手段とを備え、交通情報の収集周期と最
適化の周期とを独立に定義することができ、かつ信号制
御の周期または交通状況に応じて最適化の周期を可変と
することを特徴とする。

【０００６】この発明によると、ローリングホライゾン
方式が採用され、交通情報の収集周期と最適化の周期と
を独立に定義することができ、かつ信号制御の周期また
は交通状態に応じて最適化の周期を可変とすることがで
きるため、急激な交通状況の変動にも対応することがで
きる交通信号制御装置を提供することが可能となる。

【０００７】好ましくは交通信号制御装置は、隣接する
交差点間で交通情報と信号制御内容とを交換することに
より、ネットワーク全体の整合性を保持しながら、各交
差点ごとに個別に信号制御パラメータの最適化を実行す
る。

【０００８】このように隣接する交差点間で交通情報と
信号制御内容とを交換することにすると、より実用的な
交通信号制御装置を提供することが可能となる。

【０００９】好ましくは交通信号制御装置は、リンク上
流に設置された交通流計測手段と上流接続交差点から入
手される予測流入交通流量を用いて、現在から未来の交
通流が停止線に到着するタイミングを予測する手段を更
に備える。

【００１０】このように予測流入交通流量を用いて現在
から未来の交通量が停止線に到着するタイミングを予測
することにすると、より良好な制御を行なうことができ
る交通信号制御装置を提供することが可能となる。

【００１１】好ましくは交通信号制御装置は、交通事故
の危険性の低減、環境への影響およびバスその他の公共
交通機関の信号停止回数の低減を、個別にあるいは同時
に考慮した信号制御を実現する機能を有する。

【００１２】このように交通事故の危険性などを考慮し
た信号制御を実現することとすると、より良い交通信号
の制御を行なうことができる交通信号制御装置を提供す
ることが可能となる。

【００１３】好ましくは交通信号制御装置は、信号灯色
の履歴と流出先リンクの交通流計測装置で計測された交
通量の関係より、見積もった予測流出量を補正する自己
補正機能を有する。

【００１４】この発明によると、見積もった予測流出量
を補正することができる交通信号制御装置を提供するこ
とが可能となる。

【００１５】好ましくは交通信号制御装置は、画像感知
器で計測された渋滞長あるいは交通流計測装置により入
手される交通情報から算出した渋滞長により、推定した
渋滞長を補正する機能を有する。

【００１６】この発明によると、推定した渋滞長を補正
することができる交通信号制御装置を提供することが可
能となる。

【００１７】好ましくは交通信号制御装置は、交通状
況、地域特性、制御目標に応じて、信号制御パラメータ
の評価関数における各コスト要素の重み係数を変更する
機能を有する。

【００１８】この発明によると、信号制御パラメータの
評価関数における各コスト要素の重み係数を変更するこ
とができる交通信号制御装置を提供することが可能とな
る。

【００１９】好ましくは交通信号制御装置は、交差点処
理能力を超える交通需要が交差点に流入した場合に、制
御目標をコスト最小化から捌け量の最大化に切換える、
あるいは特定の方向を優先する優先制御に切換える機能
を有する。

【００２０】この発明によると、状況に応じて制御目標
を切換えることができる交通信号制御装置を提供するこ
とが可能となる。

【００２１】好ましくは交通信号制御装置は、一部のリ
ンクにおいてのみ局所的に過大な渋滞が発生した場合、
青時間最大制約を緩和し、コスト要素の１つである下流
遅れの重み係数を０とすることにより、このリンクによ
る処理量を促進させる機能を有する。

【００２２】この発明によると、局所的に過大な渋滞が
発生した場合にそのリンクにおける処理量を促進させる
ことができる交通信号制御装置を提供することが可能と
なる。

【００２３】好ましくは交通信号制御装置は、非飽和、
近飽和、過飽和の各々の交通状況、異常時、あるいは指
令に応じて信号制御方式を切換える手段を有する。

【００２４】この発明によると、交通状況、異常時ある
いは指令に応じて信号制御方式を切換えることができる
交通信号制御装置を提供することが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の１つ
における交通信号制御装置について説明する。

【００２６】既存の信号制御システムの問題点は、交通
状況の変動に対する追従遅れである。したがって、急激
な交通状況の変動があった場合、信号制御パラメータ
（サイクル、スプリット、オフセット）を変更するタイ
ミングが遅れて、大きな渋滞を引起こす場合があった。

【００２７】そこで、本実施の形態では、未来の予測交
通変動状況に応じて、信号制御プランを動的に最適化す
る。本実施の形態における信号制御は、従来の一定周期
で実行される制御とは異なり、交通状況の変化に応じて
より柔軟に信号制御パラメータを変更する。

【００２８】より詳しくは、既存の信号制御システム
は、過去に計測された感知器データを元に信号制御パラ
メータを５分あるいは２．５分ごとに更新している。こ
れに対して本実施の形態においては、最適化手法にロー
リングホライゾン方式を採用し、未来の予測交通変動状
況に応じて、信号制御プランを数秒ごとに動的に最適化
する。ローリングホライゾン方式は、オペレーションリ
サーチの分野で採用されている将来の状況が不確実な状
況下における最適化手法である。その特徴は、図１を参
照して、「現在から数分先の限られた最適化範囲内（ホ
ライゾン）の状況予測に基づいて最適化を実行する」、
「最適化計算を数秒（ここでは６秒）ごとに実行する」
ことである。すなわち、新たに収集された交通情報に基
づいて最適化範囲（ホライゾン）をシフト（ローリン
グ）しながら、随時最適解を更新する。

【００２９】その結果、算出された最適解に基づく信号
制御が数秒間のみ実行されることになる。これにより、
時々刻々と変動する状況に応じて動的な対応が可能とな
る。また、本実施の形態においては、制御モードを交通
状況に応じて変更する。特に過飽和において政策的な信
号制御を行なうことによって、非飽和から過飽和までの
交通を取扱うことができる。

【００３０】その他、本実施の形態においては、交通事
故の軽減および環境を考慮した制御（交通騒音や排気ガ
スの低減など）を実現することができる。また、バスな
どの公共車両の停止回数低減を考慮することができる。

【００３１】本実施の形態における信号制御アルゴリズ
ムでは、単位秒（たとえば６秒）ごとに最適化を実行す
る。最適化計算は現在から１５０秒先（ホライゾン）の
範囲までを対象として行なうものとする。本実施の形態
におけるシステムでは、交通状況が安定している平日の
昼間や青時間が最小制約範囲内で青打切りが実行されな
い時間帯では、最適化周期を長くするなど、最適化周期
を交通状況や制御状況に応じて可変とする。

【００３２】図２は、本実施の形態におけるシステムの
構成を示す概念図である。図を参照して、システムは、
中央信号制御装置１０１と、下位装置１０３と、複数の
端末１０５ａ…とから構成される。

【００３３】中央信号制御装置１０１は、下位装置１０
３に対して制御モード切換え指令や制御エリア外交差点
交通情報や、信号制御パラメータを送信する。下位装置
１０３は、各端末１０５ａ…に対し、歩進指令あるいは
信号制御定数テーブルを送信する。

【００３４】端末１０５ａ…は、信号機と感知器とから
構成されており、感知器のデータを所定時間（１秒な
ど）ごとに下位装置１０３へ送信する。下位装置１０３
は、中央信号制御装置１０１に対し信号動作実行情報や
異常情報を送信する。

【００３５】図３は、より具体的な本実施の形態におけ
るシステムの構成を示すブロック図である。図を参照し
て、中央信号制御装置１０１に下位装置１０３ａ，１０
３ｂが接続され、それぞれの下位装置１０３ａ，１０３
ｂに端末１０５ａ〜１０５ｃおよび端末１０５ｄ〜１０
５ｆが接続されている。

【００３６】下位装置１０３ａ，１０３ｂはそれぞれ隣
接する交差点間で交通情報と信号制御内容とを交換する
ことにより、ネットワーク全体の整合性を保持しなが
ら、各交差点ごとに個別に信号制御パラメータの最適化
を実行する。

【００３７】下位装置１０３ａ，１０３ｂは、既設の中
央信号制御装置１０１が算出した信号制御パラメータ
（サイクル、スプリット、オフセット）を最適化する。
したがって、既設の信号制御システムと本実施の形態に
おけるシステムとを併用することができる。下位装置１
０３ａ，１０３ｂは、オペレータの命令、時刻、交通感
知情報などによって、サブエリアごとに処理を実行す
る。また、簡易に従来の制御に切換えることができるも
のとする。ただし、従来の制御を実行している間も、交
通状態（渋滞台数）の見積りは継続して実行することが
必要である。

【００３８】図４は、図３の構成の変形例を示すブロッ
ク図である。システムは、図３に示されるように中央型
のものを用いてもよいし、図４に示される分散型のもの
を用いてもよい。すなわち、図４においては中央信号制
御装置１０１にＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）
通信制御部１０７が接続される。ＬＡＮ通信制御部１０
７にはルータ１０９ｂが接続される。

【００３９】一方、端末１０５ａ〜１０５ｄのそれぞれ
に下位装置１０３ａ〜１０３ｄが接続される。端末１０
５ａ〜１０５ｄはそれぞれＬＡＮにルータ１０９ａ，１
０９ｃとともに接続される。

【００４０】ルータ１０９ａ〜１０９ｃ間で通信が行な
われることにより、図３と同様の処理を行なうことがで
きる。

【００４１】図５は、端末が設置される１つの交差点の
平面図であり、図６は、図５の交差点を表わすリンクの
集合を表わした図である。図５に示されるような交差点
において、直進車線、右折車線、左折車線を、独立した
リンクとして扱い、それぞれのリンクにおいて交通状態
の見積りが行なわれる。

【００４２】図７は、端末１０５ａが設置された交差点
の構成を示す図である。端末１０５ａは下位装置１０３
ａに接続される。また、下位装置１０３ａには他の端末
１０５ｂ，１０５ｃが接続されている。

【００４３】端末１０５ａはその交差点における車両を
感知する感知器ＳＥ１〜ＳＥ８を備えている。標準的に
は、各流入路の入口直近に設置された感知器によって、
断面交通流が計測される。最小で、１つの交差点あたり
４つの感知器が必要となる。なお、右折付加車線が存在
する場合には、その付加車線の上流地点に、右折交通量
計測用の感知器を設置することが望ましい。

【００４４】本実施の形態におけるシステムでは、以下
の（１）〜（６）の処理が行なわれる。

【００４５】（１） プロファイルデータの作成（交通
情報収集）：車両感知器データを元に、１秒ごとに集計
された車両台数を停止線到着順に整理する。

【００４６】（２） 信号制御プラン最適化：単位秒ご
とに青時間の最小／最大制約条件に基づいて信号制御プ
ランを設計する。各信号制御プランを実行したときの交
通状況の変動をシミュレートし、そのコストを算出す
る。コスト最小となる最適な信号制御プランを選定し、
それに基づいて信号制御プランの更新を行なう。

【００４７】（３） 標準となる信号制御パラメータの
更新：中央信号制御装置１０１で５分（あるいは２．５
分）ごとに算出されたサイクル長、スプリットにより、
標準信号制御パラメータを更新する。

【００４８】（４） 交通指標更新：一定周期ごとに、
分岐率、渋滞台数などの交通指標を推定する。他の情報
収集装置（画像感知器など）の計測情報により、交通指
標の補正を行なう。

【００４９】（５） 補正機能：誤差の蓄積を防ぐた
め、システムが見積もった渋滞台数（渋滞長）を補正す
る。

【００５０】（６） 制御モード選択：指令、時刻、交
通感応などにより、制御モードの切換を行なう。特に、
過飽和と判定された場合、特定方向の交通の流れを優先
する政策制御を行なう。

【００５１】図８は本実施の形態において単位秒ごとに
実行される処理を示すフローチャートである。単位秒
（ここでは６秒）ごとに信号制御パラメータの最適化が
実行される。

【００５２】図８を参照して、ステップＳ１０１で交差
点の状態を見積もるための車両プロファイルデータが入
力される。ステップＳ１０３で、過飽和の状態を判定
し、レベル１を超えていなければ、ステップＳ１０７に
移る。もし、ステップＳ１０３でＹＥＳであると判定さ
れたのであれば、政策制御モードに切換を行ない、特定
方向の交通を優先させる制御を行なう。

【００５３】ステップＳ１０５において、中央信号制御
装置１０１が算出したパラメータが入力される。また、
最新の隣接する交差点の見積り情報（予測流出量、予測
渋滞、制御プラン）が入力される。

【００５４】ステップＳ１０７で交通信号を制御するプ
ランの作成が行なわれる。ステップＳ１０７でそのプラ
ンのコストの見積りが行なわれる。ステップＳ１１１で
最適プランの探索が終了したかが判定され、ＹＥＳにな
るまでステップＳ１０７およびＳ１０９の処理を繰返し
行なう。

【００５５】ステップＳ１１１でＹＥＳとなったのであ
れば、ステップＳ１１３で信号制御プランを決定し、ス
テップＳ１１５で信号制御プランの更新を行なう。ステ
ップＳ１１７でサイクル周回（赤→青になったまたは青
→赤になったタイミング）であるかが判定され、ＮＯで
あればステップＳ１１９へ進む。ステップＳ１１９にお
いては、すべての交差点において信号制御プランの更新
が終了したかが判定され、ＹＥＳになるまでステップＳ
１０５からの処理を繰返し行なう。

【００５６】ステップＳ１１７でＹＥＳとなったのであ
れば、ステップＳ１２１で他系（画像処理装置など）に
よる推定渋滞台数が入力され、ステップＳ１２３で交通
指標（分岐率や渋滞台数）の更新が行なわれ、ステップ
Ｓ１１９へ進む。

【００５７】次に、図８のフローチャートで実行される
処理の詳細について説明する。 （１） 車両プロファイルデータの作成（Ｓ１０１） １秒単位で集計した感知器からのデータにより交差点の
状態の見積りが行なわれる。すなわち、リンクの上流に
設置された交通流計測装置と上流接続交差点から入手さ
れる予測流入交通量を用いて、現在から数分先の未来の
交通流が交差点の停止線に到着するタイミングを予測す
るものである。

【００５８】これは、流入した車両が設定した速度で走
行するという仮定に基づいて、停止線到着予想時間順に
感知機によるデータを並べるものである。そして、１秒
単位の時間ステップごとに集計を行なう。なお、感知器
設置位置より上流から到着する交通量は、上流隣接交差
点と交換される上流交差点の予測流出交通量情報より与
えられる。車両プロファイルデータの作成は、以下の
〜のステップに基づいて行なわれる。

【００５９】 図９を参照して、感知器ＳＥ１０，１
１のデータ（観測交通量）により、推定断面交通量を算
出する。

【００６０】 推定分岐率により推定断面交通量を振
り分け、進行方向別に停止線到着プロファイルを作成す
る。

【００６１】 感知器が設置されていないリンクで
は、上流の推定予想流出プロファイルより、車両到着プ
ロファイルを見積もる。

【００６２】なお、上流交差点のデータが得られない制
御エリアの縁に位置するリンク（図１０における矢印で
示されるリンク）においては、１サイクル前の平均断面
流入交通量を需要交通量として採用する。また、渋滞が
感知器位置を超えて流入交通量が測定できない場合に
は、過去の統計値を需要交通量とする。

【００６３】（２） 信号制御プラン更新（Ｓ１１５） 各信号制御プランにおいて、最もコスト（ＰＩ）が小さ
いプランを信号制御プランとして採用する。この信号制
御プランは、次の１ステップ（単位秒間）のみ実行さ
れ、再度最適信号制御プランの探索が行なわれる。

【００６４】（３） 交通見積り補正機能（Ｓ１２３） 誤差の蓄積を防ぐため、渋滞台数（渋滞長）の補正が行
なわれる。すなわち最適化を実行するタイミングにおい
て、前回の最適化タイミングにおいて予測された流出交
通量と、灯色情報（灯色情報履歴）とに基づいて、流出
が計測されていると考えられる時間帯において下流のリ
ンクで実際に計測された交通量を比較し、これに基づい
て見積もった予測流出量と渋滞台数とを補正する。ま
た、画像感知器で渋滞長が計測可能な場合、あるいは感
知器情報に基づいて渋滞長が算出される場合、これを基
に渋滞台数の補正が行なわれる。

【００６５】（４） 信号制御モードの選択 交通条件（非飽和／近飽和／過飽和）、異常時、または
オペレータの指示により制御モード（信号制御方式）を
選択する。選択されるモードとして以下のモードがあ
る。

【００６６】 スプリット最適化 サイクル長、オフセットを固定した条件でスプリットを
最適化する。決定する変数は各現示のスプリットであ
る。このモードは主に閑散時に適用する。

【００６７】 完全自動最適化 サイクル、スプリット、オフセットを自動的に生成す
る。決定する変数は現在の現示の終了タイミングであ
る。閑散から近飽和において適用する。

【００６８】 過飽和制御 局所的に一部のリンクで渋滞が発生した場合、リンク流
出量を増大させるために以下の対策を実行する。まず、
最大青時間制約が緩和される。次に、任意の予測時点に
おいて当該リンクが渋滞かつ行き先リンクに渋滞がない
場合、そのリンクへの流出交通のOut Delayコストを
「０」とする。すなわち一部のリンクにおいてのみ局所
的に過大な渋滞が発生した場合、青時間最大制約を緩和
し、コスト要素の１つである下流遅れ（流出交通流が流
出先で受けると予想される遅れ）の重み係数を０とする
ことにより、このリンクにおける処理量を促進させるも
のである。

【００６９】つまり、交差点処理能力を超える交通需要
が発生した場合、政策的渋滞制御へ切換え、特定方向の
青時間を大きくするなどの優先制御を実行する。あるい
は、制御目標を捌け量最大化として予測範囲内の交差点
処理交通量が最大となる信号制御プランを実行する。

【００７０】 環境制御 主要な交通公害である騒音と排ガスの低減を目的とした
制御を実行する。騒音低減制御は主に交通が閑散である
夜間などにおいて騒音コストの重み係数を極大化するこ
とで実現される。排気ガス抑制を目的とする場合も同様
に、排気ガスコストの重み係数を極大化することで実現
される。

【００７１】 既存制御 異常時など、必要な場合は既存の制御が算出した標準現
示長にて制御を実行する。

【００７２】（５） 交通指標見積り（Ｓ１０５） 流出先リンクのプロファイルデータおよび信号制御履歴
情報を基に、サイクルごとに分岐率情報などの更新を行
なう。過去数サイクルにおける、対象方向への流出が可
能な現示において、流出先の感知器情報より、直進／右
折／左折交通量を推定する。画像感知器など、他系で見
積もられた交通情報が入手できる場合、その情報交換に
より見積もり情報の補正を行なう。

【００７３】（６） 標準現示長の更新（Ｓ１０５） 既存の中央信号制御装置が算出した、サイクル、スプリ
ットより各標準信号制御パラメータを更新する。この標
準信号制御パラメータに基づいて、信号制御プランが作
成される。

【００７４】（７） 制御履歴の蓄積 サイクルごとに信号制御履歴は中央信号制御装置に伝送
される。信号制御履歴は、中央信号制御装置において蓄
積される。

【００７５】（８） 制御の切換 制御の切換指令により、本実施の形態におけるシステム
による制御と既存の制御との切換が行なわれる。介入を
行なう場合には、制御を既存制御に切換え、従来の機能
により介入を実行する。

【００７６】（９） 異常処理 端末異常などの異常情報は中央信号制御装置に通知され
る。

【００７７】次に図８におけるステップＳ１０７〜Ｓ１
１３で行なわれる処理について詳しく説明する。

【００７８】図１１は、信号制御プラン決定処理を詳し
く示すフローチャートである。本実施の形態において
は、山登り法を用いて、最適プラン探索の処理時間の短
縮が図られている。

【００７９】すなわち、ステップＳ２０１において初期
プランによって評価値ａが算出される。ステップＳ２０
３で山登り法の刻み値に従い青時間を増加させる。ステ
ップＳ２０５で、シミュレーションにより評価値ｂを算
出する。

【００８０】ステップＳ２０７でａ＞ｂであるかが判定
され、ＹＥＳであればステップＳ２０９でｂの値をａの
値に置換え、同一刻み幅分青時間を増加させる。そして
評価値を再度算出し、増加するまで、ステップＳ２０５
からの処理を繰返し実行する。もしも、ステップＳ２０
９で評価値が増加したのであれば、ステップＳ２１１で
山登り法の刻み幅登録値の次の値で評価値が最小となる
青時間を求め、ステップＳ２０５へ戻る。

【００８１】一方、ステップＳ２０７でＮＯであれば、
ステップＳ２１３で同一刻み幅分青時間を減少させ、評
価値を算出する。そして、増加するまでステップＳ２０
５からの処理を繰返し行なう。また、ステップＳ２１３
で評価値が増加したのであれば、ステップＳ２１１へ進
む。

【００８２】本実施の形態においては、信号制御のプラ
ンとして１５０秒のホライゾンにわたる信号制御プラン
が作成される。そして、現在の現示について、最小制約
と最大制約との範囲で信号制御プランは設計される。予
測範囲（１５０秒）のホライゾンにおける以降の現示長
には標準現示長が設定される。各々の制御プランを実行
した場合の単位秒ごとの交差点の交通状況変動をシミュ
レートし、１５０秒のホライゾン全体におけるコストが
算出される。コストは、コスト要素の重み付き線形和で
定式化される。最小コストとなるプランが次のステップ
での実行制御プランに採用される。

【００８３】図１２は、図１１のステップＳ２０１また
はＳ２０５で実行される評価値（コスト）算出処理を示
すフローチャートである。

【００８４】図を参照して、ステップＳ３０１で標準現
示長との偏差が算出される。ステップＳ３０３で作成さ
れたプランにおける停止線到着交通量が算出される。ス
テップＳ３０５で停止回数が算出される。ステップＳ３
０７で、危険度、環境要因および公共性要因が算出され
る。ステップＳ３０９で流出交通量が算出される。ステ
ップＳ３１１で渋滞台数が算出される。ステップＳ３１
３で遅れ量が算出される。

【００８５】ステップＳ３１５で、全流入路について処
理が行なわれたかが判定され、ＮＯであれば流入路をス
テップＳ３２７で代え、ステップＳ３０３からの処理を
繰返し行なう。

【００８６】ステップＳ３１５でＹＥＳとなれば、ステ
ップＳ３１７で全予測ステップが終了したかが判定さ
れ、ＮＯであればステップＳ３２９で次のステップに進
み、ステップＳ３０３からの処理を繰返し行なう。

【００８７】ステップＳ３１７でＹＥＳであれば、ステ
ップＳ３１９で過飽和状態がレベル２以上となったかが
判定され、ＹＥＳであればステップＳ３２５で評価値の
算出式として過飽和状態のものを用いる。

【００８８】一方、ステップＳ３１９でＮＯであれば、
ステップＳ３２１で各リンクの下流遅れ量が算出され、
ステップＳ３２３で非飽和状態における評価値の算出が
行なわれる。

【００８９】ステップＳ３１９においては、予測される
交通状況指標（飽和度）がしきい値２を超えて過飽和
（交差点処理能力を超える交通需要が流入した場合）と
判定された場合には、制御目標を捌け量最大化（Ｓ３２
５）に切換えるものである。なお、予測される交通状況
指標（飽和度）がしきい値１を超えた場合は、制御モー
ドを特定方向の優先制御に切換えている（図８のステッ
プＳ１０３でＹＥＳ）。なお、各コスト要素の重み係数
ｗ１〜ｗ７は、地域特性、交通状況、制御目標に応じて
任意に変更される。なお、リンク重み係数の設定によ
り、幹線側を重視する制御を行なうことも可能である。

【００９０】飽和度がしきい値２を超えない場合の制御
（Ｓ３２３）における評価値ＰＩの算出式を式（１）
に、しきい値２を超えた場合（Ｓ３２５）の算出式を式
（２）に示す。

【００９１】 非飽和（PI最小化） PI＝ΣL_i×（w1×Delay＋w2×Stop+w3×OutDelay）＋w4×DangerousFactor＋w 5×EnvironmentFactor＋w6×PublicFactor＋w7×Dev …（１） 過飽和（PI最小化） PI＝１／w_x×Outgo …（２） ここで、 L_i：リンク重み係数 Wn：各コスト要素ｎの重み係数 Delay：交差点遅れ量（台・秒） Stop：停止回数（回）（赤時間の停止線到着台数） OutDelay：接続下流リンクでの予測遅れ値（台・秒） DangerousFactor：危険度 EnvironmentFactor：環境要因 PublicFactor：公共性要因 Dev：標準現示長との偏差（秒） Outgo：捌け台数（台） 以下に、評価値の算出において用いられる情報について
説明する。

【００９２】（１） 停止線到着交通量推定 単位秒の各ステップごとの停止線に到着する流入交通量
を推定する。流入交通量は、上流感知器情報を基に作成
した停止線到着プロファイル情報を正規化した値であ
る。リンク最上流の感知器位置よりさらに上流から流入
する交通量については、エリア境界リンクの場合（感知
器情報が収集できない渋滞時：統計値）（非渋滞時：前
回サイクルの平均値）とする。また、内部リンクについ
ては、上流交差点の予測流出交通量を流入交通量とす
る。

【００９３】停止線到着交通量（停止線到着台数）は式
（３）により算出される。 Income（t）＝（1-α）×Profile（t−arrive）＋α×Profile（t-1-arrive） …（３） ｔ：ステップ α：正規化係数 arrive：感知器位置から停止線到着までのステップ数 Income（t）：ステップｔにおける停止線到着台数 Profile（t）：ステップｔにおける感知器収集プロファ
イルデータ （２） 流出交通量推定 信号灯色情報と飽和流率量より、単位秒ごとの流出交通
量を見積もる。下流リンクにおいて、予測時点での渋滞
台数が下流リンク容量を超えている場合、その下流リン
クへの流出台数は０台とする。また、コンフリクト条件
により、コンフリクト対象となるリンクに流出可能な交
通量が存在する場合、その該当進行方向への流出台数は
０台とする。

【００９４】 Outgo（t）＝minimize（Q（t）＋Income（t）,α×SF） …（４） Outgo（t）：ステップｔにおける流出台数 Q（t）：ステップｔにおける渋滞台数 Income（t）：ステップｔにおける停止線到着台数 SF ：飽和流量（台／秒） α ：車線閉塞補正係数 （３） 渋滞台数（渋滞長）推定 以下の式（５）により各リンクの単位秒ごとの渋滞台数
を見積もる。

【００９５】 Q（t＋1）＝Q（t）＋Income（t）−Outgo（t） …（５） Q（t）：時刻ｔにおける渋滞台数 Income（t）：時刻ｔにおける停止線到着台数 Outgo（t）：時刻ｔにおける流出台数 （４） 遅れ量算出 算出された予測渋滞台数より遅れ量が式（６）により算
出される。

【００９６】 Delay＝ΣQ（t） …（６） （５） 下流リンクの遅れ量算出 リンクを流出した車両が、１５０秒のホライゾンにおい
て下流リンクで被る遅れ量を当該リンクの場合と同様
に、下流リンクの信号灯色情報と交通情報とにより見積
もる。

【００９７】（６） 停止回数 信号灯色が赤の時間帯に停止線に到着する車両台数を停
止回数とする。

【００９８】（７） 危険度 信号灯色が青から赤に切換わる時間帯では、交通事故の
危険性が高くなる。これは、停止するか通過するかの判
断が一瞬遅れるために、急ブレーキによって制動する車
両や、無理に交差点に進入する車両が発生し、追突や衝
突などの交通事故が発生するためである。

【００９９】したがって、このような危険な時間帯に進
入する車両台数を少なくするために、図１３を参照し
て、黄色および全赤の時間帯に停止線に到着する車両台
数を式（７）および（８）により危険度と定義する。な
お、赤の開始時刻をｔとする。 ・青終了直前（時刻ｔi）の危険度の算出（ｔ−a≦ｘ≦ｔ） DangerousFactor＝1/a×∫｛x−（t−a）｝×Q（t）dx …（７） ・赤開始直後（時刻ｔｉ）の危険度の算出（ｔ≦ｘ≦ｔ＋ｂ） DangerousFactor＝1/b×∫｛（t＋b）−x｝×Q（x）dx …（８） （８） 環境要因 騒音は代表的な交通公害である。問題となる騒音は車両
の発進加速時に発生している。環境要因をコスト要素と
して導入する目的は、大型車や整備不良車といった騒音
発生源を交差点で停止させずに速やかに通過させ、交差
点での発進加速による騒音発生を抑えることである。騒
音感知器の情報より騒音プロファイルが作成される。測
定あるいは設定した速度で騒音発生車群が走行すると仮
定し、騒音発生車群が赤信号時で停止線に到着する場合
の測定騒音時を騒音コストとする。また、排気ガスにお
いても排気ガス感知器によって得られた排気ガスプロフ
ァイルを用いて同様のコストを与える。

【０１００】 EnvironmentFactor＝wa×Noise＋wb×Gas …（９） Noise：騒音値 Gas：排気ガス濃度 （９） 公共性要因 バスなどの公共車を優先させるための要因である。すな
わち、バス感知器のデータよりバスの停止線到着タイミ
ングを予測する。信号が赤の時間帯に停止線に到着する
バスの台数をコスト要素として与える。これによって、
全体の遅れとバランスを取りながらバスを優先させるこ
とが実現される。

【０１０１】（１０） 標準現示長との偏差 同一サブエリアの交差点間の整合性を保つために、制御
プランと標準現示長との差異をコスト要素に加える。

【０１０２】このようにして、本実施の形態においては
交通事故の危険性の低減、環境への影響の低減およびバ
スその他の公共交通機関の信号停止回数低減を、個別に
あるいは同時に考慮した信号制御を実現することができ
る。

【０１０３】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ローリングホライゾン方式を説明するための
図である。

【図２】 本実施の形態における交通信号制御装置の構
成を示すブロック図である。

【図３】 交通信号制御装置のより詳しい構成を示すブ
ロック図である。

【図４】 図３の変形例を示す図である。

【図５】 交差点の具体例を示す平面図である。

【図６】 図５の交差点をリンクにより表現した状態を
示す図である。

【図７】 交差点付近に設置される信号端末の構成を示
す平面図である。

【図８】 交通信号制御処理について説明するためのフ
ローチャートである。

【図９】 車両の停止線到着プロファイルを作成する処
理について説明するための図である。

【図１０】 制御エリアの縁に位置するリンクを説明す
るための図である。

【図１１】 最適プランの探索手法を示すフローチャー
トである。

【図１２】 評価値の算出方法を示すフローチャートで
ある。

【図１３】 危険度について説明するための図である。

【符号の説明】 １０１ 中央信号制御装置、１０３，１０３ａ〜１０３
ｄ 下位装置、１０５ａ〜１０５ｆ 信号端末、ＳＥ１
〜ＳＥ８ 車両感知器。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月２７日（２０００．４．２
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】一方、端末１０５ａ〜１０５ｄはそれぞれ
ルータ１０９ａ，１０９ｃとともに接続される。図４に
おいては、端末１０５ａ〜１０５ｄ自身が図３に示した
下位装置１０３ａ〜１０３ｂと同様の処理を行ない、各
々の信号制御パラメータを最適化する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月１７日（２０００．７．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】一方、端末１０５ａ〜１０５ｄのそれぞれ
に下位装置１０３ａ〜１０３ｄが接続される。端末１０
５ａ〜１０５ｄはそれぞれＬＡＮにルータ１０９ａ，１
０９ｃとともに接続される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇佐美 勤 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 Ｆターム(参考） 5H180 DD01 DD04 EE03 JJ02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路に設けられた感知器により交通情報
   を収集する収集手段と、 現在から未来の交通状況の変動を予測し、ローリングホ
   ライゾン方式による信号制御パラメータの最適化を行な
   う最適化手段とを備え、 前記交通情報の収集周期と前記最適化の周期とを独立に
   定義することができ、かつ信号制御の周期または交通状
   況に応じて前記最適化の周期を可変とすることを特徴と
   する、交通信号制御装置。
2. 【請求項２】 隣接する交差点間で交通情報と信号制御
   内容とを交換することにより、ネットワーク全体の整合
   性を保持しながら、各交差点ごとに個別に信号制御パラ
   メータの最適化を実行する、請求項１に記載の交通信号
   制御装置。
3. 【請求項３】 リンク上流に設置された交通流計測手段
   と上流接続交差点から入手される予測流入交通流量を用
   いて、現在から未来の交通流が停止線に到着するタイミ
   ングを予測する手段を更に備えた、請求項１または２に
   記載の交通信号制御装置。
4. 【請求項４】 交通事故の危険性の低減、環境への影響
   およびバスその他の公共交通機関の信号停止回数の低減
   を、個別にあるいは同時に考慮した信号制御を実現する
   機能を有する、請求項１から３のいずれかに記載の交通
   信号制御装置。
5. 【請求項５】 信号灯色の履歴と流出先リンクの交通流
   計測装置で計測された交通量の関係より、見積もった予
   測流出量を補正する自己補正機能を有する、請求項１か
   ら４のいずれかに記載の交通信号制御装置。
6. 【請求項６】 画像感知器で計測された渋滞長あるいは
   交通流計測装置により入手される交通情報から算出した
   渋滞長により、推定した渋滞長を補正する機能を有す
   る、請求項１から５のいずれかに記載の交通信号制御装
   置。
7. 【請求項７】 交通状況、地域特性、制御目標に応じ
   て、信号制御パラメータの評価関数における各コスト要
   素の重み係数を変更する機能を有する、請求項１から６
   のいずれかに記載の交通信号制御装置。
8. 【請求項８】 交差点処理能力を超える交通需要が交差
   点に流入した場合に、制御目標をコスト最小化から捌け
   量の最大化に切換える、あるいは特定の方向を優先する
   優先制御に切換える機能を有する、請求項１から７のい
   ずれかに記載の交通信号制御装置。
9. 【請求項９】 一部のリンクにおいてのみ局所的に過大
   な渋滞が発生した場合、青時間最大制約を緩和し、コス
   ト要素の１つである下流遅れの重み係数を０とすること
   により、このリンクによる処理量を促進させる機能を有
   する、請求項１から８のいずれかに記載の交通信号制御
   装置。
10. 【請求項１０】 非飽和、近飽和、過飽和の各々の交通
    状況、異常時、あるいは指令に応じて信号制御方式を切
    換える手段を有する、請求項１から９のいずれかに記載
    の交通信号制御装置。