JP2000222680A - 交通信号機制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両が赤信号で停止することなく連続的に走行
を可能としたり、遠隔で広域の交通状況を管理・制御す
るため、交通通信号機を交通の状況に応じて簡易に制御
するシステムを提供する。 【構成】電波に個別の交通信号機の識別番号、点灯時
刻、点灯継続時間等をディジタル信号で乗せて送信し、
交通信号機はこの指令信号に従って点灯時刻、点灯継続
時間等を制御するシステム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交通信号の制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、交通信号の制御は、一般的に信号
機の近傍に設置されている制御装置によって単独に制御
するか、或いは車の進行に従って順々に青となるよう
に、複数の信号機をケーブルで互いに接続し、まとめて
制御する方法が用いられていた。複数の信号を制御する
場合には、ある特定の場所に交通管制センターを設け
て、ここからケーブルを接続して制御する場合もあっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、次の
ような不都合があった。即ち、単独の制御では、個別の
信号機が独立で動作しており、複数の信号機に対して信
号の点灯時刻、或いは青又は赤等の点灯継続時間等を関
連づけて制御は行っていないこと、或いは複数の交通信
号機をまとめて制御する場合でも、ある都市から都市と
いうような長距離に対しては、車の進行に従って順に信
号を青とするというような制御がなされておらず、車両
の通行がスムーズにゆかないという不都合があった。ま
た、複数の信号をまとめて制御する場合には、信号が設
置されている場所間の距離だけケーブルを敷設する必要
がある、更に特定の場所に管制センターを設置する場合
にはより長い距離のケーブルを敷設する必要があり費用
がかかる、という不都合があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記の不都
合を解決するために無線電波による制御を行う。即ち、
交通管制センターから個々の交通信号機に対し、青及び
赤等の点灯時刻及び点灯継続時間の指令を電波で送信す
る。数多くの交通信号機を特定するために、個々の交通
信号機に特定の番号を付しておき、交通管制センターか
らの指令電波には、個々の交通信号機を特定する番号
と、基準時刻信号と上述の青及び赤の点灯時刻及び点灯
継続時間等の指令をディジタル信号で送信する。指令を
受けた交通信号機は、基準時刻信号により内部の時計装
置を補正するとともに、指令に従って青及び赤の点灯時
刻、点灯継続時間等を制御するものである。また、本方
法によれば、指令信号は交通の状況に応じて任意に変更
可能であるため、ある方向へ車の進行速度に従って青を
順次点灯させ、信号で停止することなくスムーズに通行
させる或いは通行量の多い場合には青の点灯継続時間を
長くすることによりスムーズな運行を可能とするもので
ある。

【発明の実施の形態】

【実施例１】

【０００５】以下、図面を用いて説明する。従来、交通
信号機は、信号機近傍に設置された制御装置により、単
独で青及び赤等の点灯制御が行われていた。従って、複
数の信号を通過する場合を考えると、車の通行時間と必
ずしもタイミングが合わないため、ある信号で青であっ
ても次の信号で赤になって停車しなければならないとい
うような不都合があった。

【０００６】また、一部には複数の信号機をケーブルで
接続して、車の進行にタイミングをあわせて青が点灯す
るように、同期をとって制御する信号システムが設置さ
れているが、距離的に離れた場所に設置されている信号
機を接続する必要があるため、ケーブルの敷設に多大な
費用が必要であるという不都合があった。交通量は時間
によって変化するため、交通量に合わせて信号を制御す
るべく、最近ではある場所に管制センターを設置して集
中的に制御する方法も採られているが、このために管制
センターから信号機までケーブルを敷設する必要があ
り、多大な費用が必要となるという不都合があった。更
に、ある都市から都市というような長距離に対しては、
ケーブルの敷設に多大な費用が必要なため、前述のよう
に同期を取って制御することは行われていなかった。

【０００７】上記のような不都合を解決するため、本発
明では個々の交通信号機が、交通の状況に応じて点灯時
刻、点灯継続時間等を可変できるよう無線電波による制
御を行う方法を用いる。即ち、ある場所に設置された交
通管制センターから多くの交通信号機を集中的に制御す
るもので、制御するための指令信号はディジタル信号を
無線電波に乗せて送信する方法である。

【０００８】無線電波で指令を送信することで、多くの
交通信号機との間にケーブルを敷設する必要が無くな
り、妥当な費用で交通信号制御システムを構築する事が
できる。また、指令信号にディジタル信号を用いること
で、多数の信号機に特定の指令を送ること等、複雑な処
理が容易に実現できるというメリットがある。以下に具
体的な例を示す。

【０００９】図−１に、ある都市１６へ向かう幹線道路
１５の模式図を示す。この幹線道路１５には都市１６に
遠いほうから順に交通信号機１１、１２、１３、１４が
設置されているものとする。一般的にこのような幹線道
路１５は、平日の朝頃都市１６へ向かう車で混雑し、夕
方には逆方向の車で混雑する。従って、朝の時間帯に
は、交通信号機は１１から１４の順に車の通行速度に合
わせて青に変わると便利であり、夕方には逆方向に向け
て順に青に点灯するとスムーズな通行が可能となる。

【００１０】今、交通信号機１１から交通信号機１４の
間隔をそれぞれ２ｋｍ、０．５ｋｍ、１ｋｍとし、制限
時速は６０ｋｍとする。この場合で、交通信号機１１は
７時から青に点灯したとすると、交通信号機１２は７時
２分から青に点灯し、交通信号機１３は７時２分３０秒
から、交通信号機１４は７時３分３０秒から青に点灯す
ると、時速６０ｋｍで通行している車両は信号での停止
が無くスムーズに通過する事ができる。つまり、各信号
機が車両が通過する時間間隔だけずれて青信号が点灯す
るためである。また、車両がスムーズに通過できるよう
に、青信号の点灯継続時間も交通信号機１１から交通信
号機１４まで例えば１分と同じ長さとするとよい。更
に、上記で述べたとおり、朝と夕方では混雑する方向が
異なるので、朝と夕方では交通信号機の青の点灯順序を
逆とするとよい。

【００１１】上記のような交通信号機の制御をするため
に、本発明ではディジタルの制御信号を無線にて送信す
る方法を用いる。即ち、上記のような制御をするために
最低限、各交通信号機の識別番号、基準時刻信号、青点
灯開始時刻信号、青点灯継続時間信号、赤点灯継続時間
信号を送信する。

【００１２】まず各交通信号機の識別番号であるが、同
一の電波で非常に多くの交通信号機を制御可能とするよ
う、個々の信号機を識別するための信号である。即ち、
個々の信号機にはそれぞれ別の番号を付番しておき、こ
の番号と同じ識別番号が電波で送信されてきた場合の
み、その後送られてくる制御信号を受信可能とするため
である。このような方法は、民間の衛星放送で既に実施
されており、電波で受信者の識別番号が送られてこない
と、受信できないようになっているものである。

【００１３】次に基準時刻信号であるが、これは各信号
機が適切な時刻に点灯するための基準となる時刻であっ
て、全ての交通信号機を同じ時刻を基準にして動作させ
るための信号である。個々の交通信号機の内部に独立の
時計装置を有していてこの時計装置の時刻で制御する場
合、いずれは誤差を生じてくるため、内部の時計装置の
補正のための信号である。最近の時計は非常に精度が良
いが、１週間あたり数秒から十数秒は誤差を持つので、
更に長期間であれば１分以上にもなることが考えられ
る。１分程度の誤差があると、交通信号機の場合、青或
いは赤の点灯継続時間が１分前後であるので、本来青を
点灯させようとしても赤が点灯するようなことにもな
り、意図した制御が行えないことになる。

【００１４】この基準時刻信号は電波の発信される時点
での時刻を送信する。指令信号は任意の時刻に発信され
るので、常に電波の発信される時点での時刻を送信する
ようにすると良い。

【００１５】なお、前記の基準時刻信号であるが、本発
明のように青点灯時刻信号等と一緒に送信しなくても短
波放送等で基準時刻信号が送られているので、この信号
を利用しても良い。この場合には、本発明に係わる指令
信号を受信している時間以外に短波放送等を受信し、内
部の時計装置を補正すると良い。

【００１６】青点灯開始時刻信号、青点灯継続時間信号
は先述のように通行する車両が信号で停止することな
く、所定の速度で走行していれば赤信号とならないよう
なタイミングで点灯するように指令する信号であり、例
えば青点灯開始時刻信号は７時丁度、青点灯継続時間は
１分というような信号を送信すればよい。

【００１７】赤点灯継続時間も青点灯継続時間と同様、
赤信号が連続して点灯している時間を指令する信号であ
る。本実施例では点灯継続時間信号のみを送信してお
り、点灯開始時刻は送信していない。これは、交通信号
は一般に青信号の次に黄色となり、続いて赤となるが、
既に青信号の点灯時刻、点灯継続時間の指令信号を送信
済みであるので、赤点灯開始時刻は各信号によって自動
的に決めることが出来るため、点灯継続時間信号のみを
送信しているものである。即ち、黄色の点灯継続時間
は、各信号機とも大差無く、また個別の信号機で特有の
値を信号機内部に持っていれば先述の青信号に関する指
令を基に算出できるため、このような方法を取っている
ものである。もちろん、送信すれば更にきめ細かな制御
が行えることになる。

【００１８】赤点灯継続時間は、基本的には制御対象と
する道路と交差する道路の通行量に応じて決めてやれば
良い。図−１のような例では交通信号機１１から交通信
号機１４までの各信号の青点灯継続時間を同じとしてい
るので、これに従い、赤の信号点灯継続時間は交通信号
機１１から交通信号機１４まで同じ時間となる。

【００１９】このような指令信号に従って交通信号機が
制御されることになるが、一旦指令信号を受け取った後
は、その指令信号を記憶しておき、次ぎの指令信号がく
るまでその指令に基づいて同じ制御を行うと良い。例え
ば、指令信号が青点灯開始時刻７時、青点灯継続時間１
分、赤点灯継続時間１分であった場合で黄色の点灯継続
時間が１０秒とすると、１サイクルに要する時間は２分
１０秒である。従って、次のサイクルでは、７時２分１
０秒から青が１分間点灯し、次に黄色が１０秒間、赤が
１分間となり、７時４分２０秒に終了することになる。
このように制御することで、サイクル毎に指令信号を送
信する必要が無くなり、システムを簡略化する事が出来
る。

【００２０】以上に述べた指令信号の例を図−２に示
す。指令信号２０は、ヘッダ２１、識別番号２２、基準
時刻信号２３、青点灯開始時刻信号２４、青点灯継続時
間信号２５、赤点灯継続時間信号２６、予備２７、誤り
訂正信号２８、フッタ２９のディジタル信号から構成し
た例である。図の下に示した数値は、各信号のビット数
を示している。

【００２１】ヘッダ２１、フッタ２９は、本信号が交通
信号機の指令信号であることを示す信号で、ディジタル
信号の送受信では一般的に用いられている信号である。

【００２２】識別番号２２は個々の交通信号機を特定す
る信号である。日本では、全国に１０数万個程度の信号
機が設置されている。従って、東京都内というようなあ
る特定の地域を考えた場合、数万個あればほぼ全ての信
号機をカバーすることが出来る。そのため、図−２で示
す例では、１６ビット即ち６５５３６とおりの組み合わ
せが可能なビット数を選定している。もちろん、全国に
設置されている信号機の数をカバーするビット数である
１８ビット以上を当てても良い。

【００２３】次に基準時刻信号２３であるが、１秒以下
程度の分解能を持っていれば、本発明においては十分で
ある。つまり、各信号機の時刻が１秒程度の誤差を持っ
ている場合、青点灯開始時刻等が１秒程度ずれる事にな
るが、実用上は全く問題にならないためである。従っ
て、余裕を持たせて、約１６分の１秒の分解能を持つ２
０ビットを選定している。２０ビットで表せる数は１０
４８５７６個であり、一日の秒数８６４００秒から計算
すると約１６分の１秒単位の信号となる。

【００２４】青点灯開始時刻信号２４であるが、これは
１日のある時刻を指定する信号であるので、１日２４時
間を秒で表した８６４００秒をカバーできる数として１
７ビットが必要となるが、切りの良い数値である２０ビ
ットを選定している。

【００２５】青点灯継続時間信号２５であるが、秒単位
で指定するとし、１時間即ち３６００秒をカバーできる
数値として１２ビットを選定している。これは、場所に
よっては１〜２時間連続点灯という場合もあるので、１
時間をカバーできるものとしている。一時間を超えて連
続点灯する場合は、まず１時間の継続点灯の指令を送信
し、この１時間以内に次の１時間の連続点灯指令信号を
送信すればよい。

【００２６】赤点灯継続時間信号２６であるが、青点灯
継続時間信号と同様１２ビットとする例を示しており、
１時間余りの時間を指定できる。

【００２７】次に、予備２７であるが通常の青、黄、赤
が順次点灯する信号であれば特に必要無いが、右折矢
印、ある方向だけ通行可能等単純でない制御を行ってい
る信号機の場合に対して、必要な情報を送信するために
持たせておくものである。もう一つには、指令信号２０
の全体の長さを切りの良い数値として１６０ビットとし
ているが、このための余りのビット数として予備を取っ
ているものである。もちろん、図−２は例であって、全
体を更に長いビット数とし、黄色矢印、青矢印等の制御
を行うための指令信号を設けることもできる。

【００２８】誤り訂正信号２８は、通常ディジタル信号
を送信する際には必ず用いられるもので、本来送信すべ
き信号の情報量の２割程度を使用するものとして３２ビ
ットを当てている。

【００２９】このような指令信号を無線電波に乗せて送
信してやればよいが、電波にディジタル信号を乗せる例
として衛生放送の場合を参考にすると、音声信号をディ
ジタル信号で送信しており、５．８メガヘルツ（メガヘ
ルツは以下ＭＨＺと記す）の周波数で一秒あたり約２メ
ガビット（メガビットは以下Ｍビットと記す）のデータ
を送信している。本発明での指令信号は上述の例であれ
ば一つの信号機当たり１６０ビットであるので、一秒あ
たり２Ｍビットの送信レートならば、一秒当たり約１万
２千個の信号機に指令信号を送信可能である。従って、
数万個の信号に対しては数秒で指令信号を送信可能であ
り、十分実用的なシステムとして構築することが出来
る。使用する電波の周波数が上記の例より高ければ、更
に高いレートで信号を送信可能であり、適切に電波の周
波数を選定してやれば良い。

【００３０】衛生放送の音声信号と同様な送信方式を用
いる場合、ディジタル信号はＤＰＳＫ変調という変調方
式で送信されている。ＤＰＳＫ変調というのはＤＩＦＦ
ＥＲＥＮＴＩＡＬ ＰＨＡＳＥ ＳＩＦＴ ＫＥＹＩＮ
Ｇ の略で、一種の位相変調であるので、位相差を正確
に求めるために基準となる位相信号、即ち同期信号をヘ
ッダ２１の前に送信すると良い。

【００３１】指令信号を受け取る交通信号機は、常に指
令信号の電波を受信出来るようにしておき、電波を受信
した場合には後述のような受信回路で自動的に指令信号
をディジタル信号に変換する。その後、受け取った指令
信号が自分に対する指令か否か、識別信号２２を読みと
り判断する。自分に対する指令信号の場合には、その後
に引き続く所定の長さの指令データを読み込み、内部の
メモリーに記憶する。

【００３２】更に、指令信号を受け取った場合、次のよ
うな考慮をすると良い。それは、指令信号が届いてから
の指令に対する応答性である。指令信号は現在の信号の
点灯状況と関連無く届くこともあるので、場合よって
は、赤が点灯しているときに青の点灯指令が来るかもし
れない。このような場合、直ちに指令信号に追随する
と、今までの信号の変化の様子から突然全く違う変化に
なるため、通行している車両にとまどいが生じ、危険な
状態となることも考えられる。従って交通信号機が現在
のパターンと大幅に異なるパターンの指令が来た場合に
は、新しいパターンに向けて少しづつ変化するようにす
ると良い。

【００３３】交通信号機の青または赤の点灯継続時間は
一般的に数十秒であるので、数秒程度づつ変化させると
良い。即ち、青又は赤或いは両者の点灯継続時間を長く
するか或いは短くすることにより、新しいパターンに徐
々に移行して行けばよい。この程度であれば、通行車両
はほとんど気づくことは無く混乱も生じない。また、こ
のように変化させると、信号の１０サイクル程度で新し
いパターンに移行することになるが、１０サイクル程度
の信号変化は、時間に直すと１０分から２０分程度であ
り、現実的な変化と言える。

【００３４】個別の交通信号機における指令信号の受信
回路であるが、上記の例で、衛生放送の音声信号の変調
方式を用いてディジタル信号を送信するとした場合につ
いて受信回路の例を示す。図−３にその例を示す。

【００３５】各交通信号機の指令信号受信部は代表的な
例として、高周波増幅回路３１、ディジタル信号復調回
路３２、識別信号識別回路３４、メモリ３５で構成する
ことができる。この指令信号受信部の出力はディジタル
指令信号３３として図−２に示すような形態で得られる
が、この識別番号２２を識別信号識別回路３４で自信号
機に対する指令か否か判定し、地震後右記に対するもの
であった場合には、指令信号全体を交通信号機へ伝達す
ればよい。また、受け取った指令信号はしばらくの時
間、その指令に従って制御を行うことになるので、メモ
リ３５に記憶しておくと良い。

【００３６】本実施例では前記のように、数ＭＨＺでの
周波数の電波に指令信号をのせて送信する例について示
すものとするが、このような信号は更に高周波で変調し
て送信するのが一般的である。従って、受信部ではまず
変調された高周波を受信、増幅し、低周波に落として更
に増幅する。次に、変調方法として一般的に用いられて
いるＦＭ変調からもとのＤＰＳＫ変調された信号に復調
即ちＦＭ復調する。その後、ＤＰＳＫ復調回路、ＰＣＭ
復調回路を通して、元のディジタル信号に戻すことがで
きる。

【００３７】指令信号を受信した交通信号機は、指令信
号に従って信号の点灯制御を開始することになるが、指
令を受け取った事を確認するために、受信確認の信号を
司令所に送り返すと便利である。受信確認の信号は、メ
モリ３５の内容を読み出し、既に示したような指令信号
と同じ形態として送信することができる。この場合、次
のような考慮を払うと良い。

【００３８】まず、送信する周波数であるが、司令所で
受け取る際の便宜を考えて、司令所から交通信号機に送
信する周波数とは異なる周波数を用いると良い。司令所
から交通信号機へ送信する周波数と同じであると、司令
所で送信と受信の切替を行う必要が生するので、システ
ムを簡略化するため異なる周波数を用いるものである。

【００３９】次に送信のタイミングであるが、各交通信
号機が同時に受信確認信号を発信したのでは多数の電波
信号が混合してしまい、判別できなくなる。従って、各
交通信号機はそれぞれ異なった時刻に受信確認信号を発
信するのがよい。これは、次のように行うことができ
る。即ち、指令信号を受信してから、一定の時間後に決
まった時間の間だけ受信確認の信号を発信すると良い。
ここで一定の時間後というのは、各交通信号機に共通の
時間を示す。このようにすると、司令所からの信号は図
−２で示しているように、ある一つの交通信号に対して
１６０ビット、次の交通信号機に対して次の１６０ビッ
トというように、各交通信号機に対して時間差を持って
順々に送られてくるので、この時間差を保ったまま受信
確認の信号が発信されるからである。

【００４０】具体例を示すと次の通りとなる。本実施例
において指令信号は、一つの交通信号機あたり１６０ビ
ットのデータ量を持っている。これを一秒あたり約２Ｍ
ビットの速度で送信すると、一つの交通信号機あたり必
要となる時間は約８０マイクロ秒である。説明を簡単に
するために、これを１００マイクロ秒即ち０．１ミリ秒
とすると、交通信号機１、２、３−−に対して送信され
る指令信号は、ある時刻を基準として０秒後、０．１ミ
リ秒後、０．２ミリ秒後−−となる。この指令信号を受
け取った交通信号機は、例えば指令信号を受け取った後
０．１ミリ秒後に受信確認信号を発信するものとする。
すると、交通信号機１、２、３−−が受信確認信号を発
信する時刻は、先ほどと同じ時刻を基準とするとそれぞ
れ０．１ミリ秒後、０．２ミリ秒後、０．３ミリ秒後と
なり、交通信号機同志で重なり合うことがない。

【００４１】厳密に言えば、指令信号を司令所から発信
して各交通信号機に到達する時間及び、各交通信号機が
指令信号を受信してから、指令信号を受信したと認識
し、受信確認信号を発するまで電子回路内での遅れがあ
る。しかしながら、前者は電波の到達速度は極めて早い
ので無視できること、後者も極めて早いうえに、各交通
信号機に同一の回路を使用する等して、遅れは信号機に
よらず一定になるようにすれば、受信確認信号発信の時
刻が重なり合うようなことにはならない。

【００４２】交通信号機の点灯時間を状況に応じて変化
させるためには、交通の状況を常に把握する必要がある
が、これは、テレビカメラ等で道路状況を映像として司
令所に伝送し、人間が判断すると良い。但し、特定の日
の特定の時間、例えば休日でない月曜日の朝７時という
ような時間であれば、ほぼ同じ状況となる道路或いは場
所もあるので、このような場所については、必ずしもテ
レビで監視する必要はなく、今までの経験で決められる
適切なデータを送信してやればよい。

【００４３】本発明を用いれば、極めて広範囲の交通信
号機を通行がスムーズになるように簡単に制御できると
共に、新たに道路が追加される等道路状況に変更があっ
た場合にも、交通信号機同士を接続するケーブル等の変
更を行う必要が無く、非常に容易に新たな交通信号機の
制御方式を適用することができる。

【発明の効果】本発明により、交通状況に応じて容易に
交通信号を制御することができ、車両のスムーズな通行
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる実施例１の幹線道路の構成図

【図２】本発明に係わる実施例１の指令信号構成図

【図３】本発明に係わる実施例１の指令信号受信回路の
構成図

【符号の説明】

１１−−交通信号機、１２−−交通信号機、１３−−交
通信号機、１４−−交通信号機、１５−−幹線道路、１
６−−都市、２０−−指令信号、２１−−ヘッダ、２２
−−識別番号、２３−−基準時刻信号、２４−−青点灯
開始時刻信号、２５−−青点灯継続時間信号、２６−−
赤点灯継続時間信号、２７−−予備、２８−−誤り訂正
信号、２９−−フッタ、３１−−高周波増幅回路、３２
−−ディジタル信号復調回路、３３−−ディジタル指令
信号、３４−−識別信号識別回路、３５−−メモリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交通信号機を制御する指令側にて交通信号
   機を特定する識別信号と、交通信号機を制御する基準時
   刻信号、青点灯時刻信号、青点灯継続時間信号、赤点灯
   継続時間信号等をディジタル信号として無線電波に重畳
   する手段と、前記無線電波を交通信号機に向けて発信す
   る手段と、各交通信号機或いは複数の交通信号機単位で
   設置した前記識別信号及び制御信号を受信する手段と、
   受信した識別信号を識別する手段と、識別された後制御
   信号に基づき交通信号機を制御する手段とを備えたこと
   を特徴とする交通信号機制御システム。
2. 【請求項２】請求項１の交通信号機制御システムにおい
   て、各交通信号機或いは複数の交通信号機単位で設置さ
   れた識別信号及び制御信号を受信したことを確認する受
   信確認信号を電波で発信する手段と、前記受信確認信号
   を前記司令所側にて受信する手段を備えたことを特徴と
   する交通信号機制御システム。
3. 【請求項３】請求項１の制御信号のうち、基準時刻信号
   を通常の公共放送による信号を利用する交通信号機制御
   システム。