JP2001143109A - 有料道路の車線運用推定装置および車線運用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】予め車線ゲートの設定が可能で、変化時にも対
応できる車線運用推定装置および車線運用方法を提供す
る。 【解決手段】例えば、時間や天気などを加味した過去の
運用実績等のデータをニューラルネットワークを用いて
学習し、運用車線数を決定する。実際の到着台数にあわ
せて、運用する車線の数を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有料道路の出入り
口の料金所に複数設置された車線運用推定装置及び車線
運用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有料道路の出入り口に設置されている料
金所では、通行券発行や料金収受など様々な処理がなさ
れる。交通量が多くなると有料道路利用者が長時間待た
されることを避けるために、有料道路の出入り口には複
数の車線が用意されている。この出入り口の車線数は、
交通量の比較的多いときを想定して決定されている。し
かし、交通量は時間，季節，天候など様々な要因により
刻々と変化する。このように出入り口において稼動すべ
き車線数には、交通量に応じて適切な数が存在する。こ
のため、交通量の少ない時は料金所の車線数を適切に低
減させて、収受員配置や機器の稼動コストを下げる必要
がある。この料金所の稼動すべき車線数の決定方法とし
て、有料道路におけるゲートの解放数の決定、すなわち
小野学，土木技術，Ｖol.３７，Ｎo.５，ｐｐ３２−
３７，１９８２ に記載のように、高速道路料金所にお
ける最適ブース数の決定することが開示されている。
又、則武通彦，技宛，Ｎo.６１，ｐｐ．３２−３８，１
９８９には、個々の料金所毎に到着台数の分布と処理時
間の待ち行列台数を求めることが開示されている。又、
特開平8−297795 号公報には、車速から料金所への到着
時間を予測して車線数を決定することが記載されてい
る。

【０００３】又、特開平10−79062号公報，特開平10−7
9062号公報，特開平11−66362 号公報には、料金所手前
に設けられた車両検知判別装置により自動料金収受可能
車両と自動料金収受不可能車両とを判別し、自動料金収
受行うために設定した車線ゲート，自動料金収受不可能
車両用の料金収受装置の車線ゲートに誘導表示する料金
収受装置が開示されている。そして、特開平10−79062
号公報には、自動料金収受不可能車両用の割合を予測し
てその割合に応じて車線を変更すること、渋滞検出装置
により検出された位置情報と検知情報を元に渋滞距離を
算出して車線ゲートの制御を行うことも記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、個々
の料金所毎に、到着台数の分布と処理時間，待ち行列台
数といった視点で検討されているが、これらはデータを
観測した後に適切な運用車線数を決定するものであり、
観測した時点と交通需要は大きく変動しないという前提
が必要となり、交通需要が動的に変動する場合は適用で
きないという問題があった。

【０００５】一方、特開平8−297795 号公報に記載の従
来の技術では、料金所への車両の到着時間は、統計学を
もとに決定されているため、例えば事故などの突発的要
因により、料金所への車両の流入量が増えた場合に対応
できないという問題がある。又、特開平10−79062 号公
報，特開平10−79062 号公報，特開平11−66362 号公報
に開示のものは、料金所手前に設けられた車両検知判別
装置により車線ゲートの変更を行っているため、予め設
定が十分にできなく、交通量が動的もしくは急激に変化
する場合は対応が難しいという問題がある。

【０００６】本発明の第１の目的は、各料金所におい
て、日時，天候等交通量に関係するパラメータをニュー
ラルネットワークに入力し適切な車線数を求める有料道
路の車線運用推定装置および車線運用方法を提供するこ
とにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、予め車線ゲートの
設定が可能で、変化時にも対応できる車線運用推定装置
および車線運用方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の有料道路の車線運用推定装置は、料金所の
過去の運用実績から現時点の日時，曜日，天候などの入
力により運用車線数を決定するニューラルネットワーク
と、該ニューラルネットワークに並列に設けられ、料金
所手前に設置された車両検知機からの信号に基づいて運
用車線数補正値を出力する運用車線補正部とを備え、該
運用車線補正部は評価関数を用いて運用車線の数の増減
数を決定することを特徴とする。

【０００９】又、料金所の過去の自動料金収受する車線
の運用実績，自動料金収受を行わない車線の運用実績か
ら現時点の日時，曜日，天候などの入力により自動料金
収受する運用車線数及び自動料金収受を行わない運用車
線を決定するニューラルネットワークと、該ニューラル
ネットワークに並列に設けられ、料金所手前に設置され
た車両検知機からの自動料金収受可能な車両と自動料金
収受不可能な車両信号に基づいて運用車線数補正値を出
力する運用車線補正部とを備え、該運用車線補正部は評
価関数を用いて自動料金収受する運用車線数及び自動料
金収受を行わない運用車線数の増減数を決定することを
特徴とする。

【００１０】又、有料道路の車線運用方法は、料金所の
過去の運用実績からニューラルネットワークを用いて運
用車線数を運用時間前に決定して用意し、料金所手前に
設置された車両検知機からの信号に基づいて運用車線の
数の増減数を決定して運用車線数を変更することを特徴
とする。

【００１１】又、料金所の過去の運用実績からニューラ
ルネットワークを用いて運用時間前に料金所への車両の
到着台数を予測し、その到着台数に応じた車線運用を予
め決定し、料金所手前に設置された車両検知機からの信
号に基づいて運用車線の数の増減数を決定して運用車線
数を変更することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に示す。図１は、本発明の一実施例による
有料道路の料金所の全体構成を示す図である。有料道路
の本線１０１には、一般道路と接続する接続路１０２が
接続されている。接続路１０２には、料金所１０９があ
り、料金所業務を行う。また接続路１０２は、有料道路
から流出していく車両用の案内標識１０５及び車両検知
機１０６を備え、有料道路へ流入していく車両用の案内
標識１０３及び車両検知機１０４を備えている。接続路
１０２には複数の車線が設けられており、料金所１０９
ではさらに分岐された車線が設けられ、車線毎に料金収
受を行う収受員が配置されている料金収受所が設けられ
ている。この料金収受所には図示しない表示装置又はス
ピーカが設けられ、料金収受所の閉鎖等を指示するよう
になっている。料金収受所の表示装置又はスピーカ，信
号機，高速代金表示装置等は料金所制御装置１０８に接
続され、料金所制御装置１０８はコンピュータ１０７に
接続されている。運用車線の数はコンピュータ１０７を
用いて決定され、料金所制御装置１０８を介して運用開
始の指示が出され、信号機を赤から青に切替え、高速代
金表示装置等を起動させる。又、運用を停止する場合
は、料金収受所にその指示を行い、信号機を青から赤に
切替え、高速代金表示装置等を停止させる。

【００１３】近年、電波や光などの媒体を介した無線通
信を利用して、車両と料金所間で人手を介さずに、車両
を停止させずに料金収受処理を行うシステムが検討さ
れ、実用化されつつある。このシステムを現在運用中の
有料道路に適用した場合、車載機器を介して無線通信で
出入り口を通過する自動料金収受可能な車両と従来の運
用に従って通過する自動料金収受不可能な車両が混在す
ることになる。又、出入り口では、その無線通信により
自動料金収受運行が可能な機器を設置した車線と従来の
自動料金収受可能な運用しかできない車線が混在するこ
とになる。そこで、例えば料金所の出入り口において車
載機器を搭載しているか否かを計測する手段を設け、通
過する車両に対する車載機器の搭載率を求めておき、コ
ンピュータ１０７により求められた運用車線数と車載機
器搭載率から運用すべき車線を決定することも行う。

【００１４】コンピュータ１０７はデータベースより過
去の天候，利用台数，運用車線数などの運用実績を読み
込みニューラルネットワークを用いて学習を行い、現時
点の日時，曜日，天候などの入力により運用車線数を決
定する。この決定された運用車線数を予め用意してお
く。又、時間帯と運用車線数，自動料金収受可能な車線
のデータを料金所の表示装置に表示させ、通常時は表示
されるデータを参照して車線の運用の変更を行う。

【００１５】図２は、料金所制御装置の構成を示す図で
ある。料金所制御装置１０８は、大きく４つの部分から
構成される。即ち、コンピュータ１０７での車線運用数
の決定数に基づき運用車線の制御を行う運用車線制御部
２０１，料金所手前に設置された案内標識の制御を司る
案内標識制御部２０２，通過車両台数を検知する車両検
知部２０３および、時計２０４である。運用車線制御部
２０１は、運用車線数決定処理３０１からの情報をもと
に料金収受所の閉鎖等の指示を出す部分であり、料金収
受所の表示装置，スピーカ，高速代金表示装置等の制御
を行う。案内標識制御部２０２は、案内標識制御処理部
３０２からの情報をもとに、案内標識の制御を行う。車
両検知部２０３は料金所手前に設置された車両検知機か
らの信号を時計２０４から得られる日時を付加して、出
入り口情報計測処理３０３へ送るものである。

【００１６】図３はコンピュータ１０７の構成を示す図
である。コンピュータ１０７は、運用車線数の決定を行
う運用車線数決定処理３０１、運用車線数決定処理部で
決定した運用車線数をもとに料金所制御装置の案内標識
制御部へ標識の点灯の指示を送る案内標識制御処理部３
０２，通過車両台数および速度を計測する出入り口情報
計測処理３０３，入力装置３０４，表示装置３０５、及
びデータを記録しておくハードディスク３０６からな
る。出入り口情報計測処理は、料金所制御装置の車両検
知部から得られた信号をもとに車速や車両台数を計測
し、運用車線数決定処理の運用車線数補正部を起動する
役割を果たす。また、ハードディスクに通過車両のデー
タを保存しておく。このデータは、事故や渋滞などの突
発的な要因が生じる確度を算出するのにも用いられ、車
線運用計画に反映される。

【００１７】図４は運用車線決定処理３０１の詳細を示
す図である。運用車線決定処理301は、複数の入力部
と、ニューラルネットワーク４０１と、ニューラルネッ
トワーク４０１に並列に設けられ、運用車線補正起動信
号を入力し、運用車線数補正値を出力する運用車線補正
部４０２からなる。ニューラルネットワーク４０１は、
予測する時間帯の過去の同時刻の天気，通過台数，運用
車線数等あるいは、予測する時間帯の例えば５時間前か
らの運用実績等を予め学習しておく。又、場合によって
は５時間前より以前の例えば２４時間前から予め学習し
ておく。

【００１８】運用車線数補正部４０４の初期値は０とし
ておき、最初はニューラルネットワーク４０１の出力４
０３をそのまま運用車線数４０５とする。車線運用中に
料金所を通過する車両の台数が著しく増えた場合、ある
いは減った場合は運用車線数補正部が出入り口情報計測
処理から起動される。運用車線補正部は評価関数を用い
て運用車線の数の増減数４０４を決定する。即ちニュー
ラルネットワークの出力４０３と運用車線数補正部の出
力４０４を加えあわせた出力４０５が運用車線数とな
る。

【００１９】このように、過去の運用実績を用いてニュ
ーラルネットワークで予め運用車線数を決定して用意し
ておくので、計画的な車線運用が行え、計測結果から車
両の速度の変化、通過台数の変化で運用車線数補正部を
起動して運用車線の数の増減数４０４を決定するので、
事故や渋滞などの突発的な要因に対して対応可能とな
る。

【００２０】図５は保存するデータの形式の一例を示す
図である。車両検知機の前を通過した車両の台数を計測
し、日付５０２，曜日５０３，時間帯５０４，料金所の
種別５０５、通過台数５０６、運用車線数５０７等を記
録しておき、後の学習データとして用いる。このような
学習データもしくは運用車線の補正値は、端末から入力
することもでき、図６は入力画面の一例を示す図であ
る。ディスプレイ６０１には、年月日，時刻の項目６０
３，天候の項目６０２等が表示され、ディスプレイ６０
１に表示された項目に必要な値を入れ、ＯＫボタン６０
４を押すことにより、ニューラルネットワークへ入力さ
れる。又、取り消す場合は、cancelボタン６０５を押
す。

【００２１】以上の説明では、図１を代表的な構成例と
して説明してきたが、近年電波や光などの媒体を介した
無線通信を利用して、車両と料金所間で情報交換をする
ことで人手を介さず、かつ車両を停止させずに料金収受
する自動料金収受システムに適用した場合は、次のよう
に推定する。ニューラルネットワークでは例えば図５で
自動料金収受データも示す形式の運用実績データを読み
出し、学習を行う。自動料金収受する運用車線数，自動
料金収受を行わない運用車線数が決定したら、予め時間
帯毎の自動料金収受する車線と自動料金収受を行わない
運用車線の用意を行う。又、利用者の混乱を避けるため
に、料金所手前に設置された車線案内板へ運用中の車線
を表示して利用者を誘導する。料金所手前には車両検知
機を設置し、その前を通過する自動料金収受可能な車両
の台数と自動料金収受不可能な車両の台数及び速度を計
測する。この時通過した自動料金収受可能な車両の台数
と自動料金収受不可能な車両の台数は、データベースに
保存しておき、後の運用決定の参考として用いる。通過
した車両の台数が多い場合や車両の速度が著しく低下し
ている場合、料金所において長い待ち行列ができている
と判断し、運用車線補正部を起動する。同様に車両検知
機の前を通過する車両が著しく少ない場合は、交通量が
非常に少ないと判断し、運用車線補正部を起動する。運
用車線補正部を起動する際は、通過車両台数，車速にし
きい値を設け、運用車線補正部が起動するレベルを変更
することができる。運用車線補正部では、評価関数を設
けて、現時点での交通量や過去の実績をもとに、運用車
線の増減を決定する。運用する車線が決定したら、自動
料金収受する運用車線と自動料金収受を行わない運用車
線の変更を料金所手前に設置された表示板へを表示し、
利用者を自動料金収受する運用車線と自動料金収受を行
わない運用車線へと誘導する。

【００２２】このように構成することにより、自動料金
収受する運用車線と自動料金収受を行わない運用車線の
計画的な車線運用が行え、自動料金収受可能な車両と自
動料金収受動料金収受不可能な車両についての計測結果
からそれぞれ車両の速度の変化，通過台数の変化で運用
車線数補正部を起動して運用車線の数の増減数を決定す
るので、自動料金収受する運用車線と自動料金収受を行
わない運用車線の渋滞のアンバランスが生じるのを防止
でき、事故や渋滞などの突発的な要因に対して対応可能
となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、過去の運用実績を用い
てニューラルネットワークで予め運用車線数を決定して
用意しておくので、計画的な車線運用が行え、計測結果
運用車線の数の増減数を決定するので、事故や渋滞など
の突発的な要因に対して対応可能となる。その結果、有
料道路利用者の利便性の向上及び料金所運用コストの削
減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である有料道路の料金所の全
体構成を示す図である。

【図２】料金所制御装置の構成を示す図である。

【図３】コンピュータの構成を示す図である。

【図４】運用車線決定処理の詳細を示す図である。

【図５】保存するデータ形式の一例を示す図である。

【図６】入力画面の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０１…有料道路、１０２…接続路、１０３…入り口車
線用案内標識、１０４…入り口車線用車両検知機、１０
５…出口車線用案内標識、１０６…出口車線用車両検知
機、１０７…コンピュータ、１０８…料金所制御装置、
１０９…料金所、２０１…運用車線制御部、２０２…案
内標識制御部、２０３…車両検知部、２０４…時計、３
０１…運用車線決定処理部、３０２…案内標識制御処理
部、３０３…出入り口情報計測処理部、３０４…入力装
置、３０５…表示装置、306…記憶装置、４０１…学習
用ニューラルネットワーク、４０２…運用車線補正部、
６０１…ディスプレイ装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】料金所の過去の運用実績から現時点の日
   時，曜日，天候などの入力により運用車線数を決定する
   ニューラルネットワークと、該ニューラルネットワーク
   に並列に設けられ、料金所手前に設置された車両検知機
   からの信号に基づいて運用車線数補正値を出力する運用
   車線補正部とを備え、該運用車線補正部は評価関数を用
   いて運用車線の数の増減数を決定することを特徴とする
   有料道路の車線運用推定装置。
2. 【請求項２】料金所の過去の自動料金収受する車線の運
   用実績，自動料金収受を行わない車線の運用実績から現
   時点の日時，曜日，天候などの入力により自動料金収受
   する運用車線数及び自動料金収受を行わない運用車線を
   決定するニューラルネットワークと、該ニューラルネッ
   トワークに並列に設けられ、料金所手前に設置された車
   両検知機からの自動料金収受可能な車両と自動料金収受
   不可能な車両信号に基づいて運用車線数補正値を出力す
   る運用車線補正部とを備え、該運用車線補正部は評価関
   数を用いて自動料金収受する運用車線数及び自動料金収
   受を行わない運用車線数の増減数を決定することを特徴
   とする料金所の車線運用推定装置。
3. 【請求項３】料金所の過去の運用実績からニューラルネ
   ットワークを用いて運用車線数を運用時間前に決定して
   用意し、料金所手前に設置された車両検知機からの信号
   に基づいて運用車線の数の増減数を決定して運用車線数
   を変更することを特徴とする有料道路の車線運用方法。
4. 【請求項４】料金所の過去の運用実績からニューラルネ
   ットワークを用いて運用時間前に料金所への車両の到着
   台数を予測し、その到着台数に応じた車線運用を予め決
   定し、料金所手前に設置された車両検知機からの信号に
   基づいて運用車線の数の増減数を決定して運用車線数を
   変更することを特徴とする有料道路の車線運用方法。
5. 【請求項５】前記車両検知機により通過する車両の台数
   を計測し、計測結果をデータベースに蓄積し、今後の運
   用車線数決定に利用する請求項３又は４に記載の有料道
   路の車線運用方法。
6. 【請求項６】現時点の車線の運用状態と、次の時点での
   車線の運用状態の変更指示を自動的に表示板に表示する
   請求項３又は４に記載の有料道路の車線運用方法。
7. 【請求項７】前記運用車線数が自動料金収受する車線運
   用数，自動料金収受を行わない車線運用数である請求項
   ３又は４に記載の有料道路の車線運用方法。