JP2001312791A - 信号制御エリア構成方法および装置 - Google Patents

信号制御エリア構成方法および装置

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JP2001312791A
JP2001312791A JP2000128531A JP2000128531A JP2001312791A JP 2001312791 A JP2001312791 A JP 2001312791A JP 2000128531 A JP2000128531 A JP 2000128531A JP 2000128531 A JP2000128531 A JP 2000128531A JP 2001312791 A JP2001312791 A JP 2001312791A
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control area
road
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area configuration
rank
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Hitoshi Fujiwara
整 藤原
Toru Okita
亨 音喜多
Toshihiko Oda
利彦 織田
Yoshito Masuyama
義人 増山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交通管制において複数交差点の信号機を同期
して制御する制御エリアを、道路の接続状態や利用形態
などの情報とその重要度を反映して構成する。 【解決手段】 信号機3を設置した交差点2と、交差点
2間を結ぶ道路1からなる道路網4上の各道路1に対
し、道路情報データベース5からのその道路の性質情報
に基づいて属性を決定する属性決定手段6と、属性決定
手段6より決定された属性に対しランクを設定するラン
ク設定手段7と、決定された属性に基づいて制御エリア
構成の評価を行う属性評価手段8と、設定されたランク
に基づいて制御エリア構成の評価を行うランク評価手段
9、属性評価手段8とランク評価手段9の各評価を統合
する総合評価手段10と、総合評価手段10の評価を基
に制御エリア構成の更新と評価を繰り返して最終的な制
御エリア構成情報12を出力する構成手段11とからな
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、交通信号制御方式
の設計を行なう際に、複数の信号機を同期して制御する
領域を構成する信号制御エリアを構成する方法およびそ
の装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交通管制において、複数交差点の
信号機を同期して制御する制御エリアを構成する方法と
しては、「交通信号の手引」(社団法人交通工学研究
会、pp.79〜82)がある。この方法ではまず、道
路(リンク)が交差する重要交差点の流入部に設けられ
た車両感知器の計測データに基づいて、同交差点におけ
る負荷率を求める。また、専門の技術者により、制御エ
リアの最小単位である基本エリアを構成する。次に、基
本エリア内の信号の動作周期を、基本エリア内に存在す
る重要交差点の負荷率に基づいて決定する。続いて基本
エリアの結合を行なう。隣接する基本エリアの動作周期
の差が既定値以下である場合、エリア同士を結合し、一
つにする。この結合を各基本エリア間で行ない、最終的
な構成を得る。
【0003】また、上記以外の方法として、特開平7−
272190号公報に記載された「信号制御システム」
が挙げられる。ここではまず、各交差点に付随して設置
された車両感知器から交通流データを収集する。次に、
収集データ、平均車長、リンク長をもとに各交差点間の
旅行時間を推定する。また、収集データより、各交差点
が渋滞状態にあるか否かを判定する。次に、推定旅行時
間と交通流データから、渋滞状態にある交差点におい
て、どの方向の流出入が混雑しているかを判定する。混
雑と判定された方向を系統方向と呼ぶ。最後に、渋滞状
態の交差点と、系統方向の直線上にある上下流交差点を
同一のエリアとする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、以下の課題が存在する。前者の方法による
と、制御エリアは、重要交差点に代表させて構成されて
いる。つまり、エリアの状況を、単独の交差点により判
断していた。したがって、必ずしも各交差点間の道路の
つながりや利用状況が考慮に含まれているわけではなか
った。また、予め構成した固定的な基本エリアを結合す
ることによりエリアの構成が決まるため、基本エリアの
設計が重要であった。基本エリアの構成は、専門の技術
者によりなされている。つまり、専門技術者の知識や経
験に依存する部分があった。さらに、エリアの結合は、
動作周期の比較に基づいて行われる。その周期は、重要
交差点の負荷率によって算出したものであるため、やは
り単独の交差点の状態が基準となっている。エリア間の
結合において、間の道路の接続関係等を広く考慮に含め
ることも必要であった。
【0005】また、後者の方法によると、交差点に付随
して設置された車両感知器からのデータにより判定され
た交差点の渋滞情報を基準に、エリアの構成がなされて
いる。つまり、交差点とその近辺の道路の交通状況は、
エリア構成に反映させるものである。ただ、比較的局所
の渋滞への対応であるため、より広域の路線やその利用
状況が反映されていないという問題があった。
【0006】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、道路の接続状態や利用形態などの情報と
その重要度を反映することのできる信号制御エリア構成
方法および装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の信号制御エリア
構成方法は、複数の道路からなる道路網内において包含
する信号機を同期して制御する制御エリアを構成する際
に、道路の定性的な性質に基づく属性と、属性間の関係
に基づくランクとによって、前記制御エリアを構成する
ことを特徴とするものである。この方法により、道路の
接続状態や利用形態などの情報とその重要度を反映した
信号制御エリアの設計を行うことができることとなる。
【0008】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、道路の幅員や車線数、道路種別、交通流の経路、起
終点情報を含む道路性質情報に基づいて、前記道路網内
の道路の属性を決定することを特徴とするものである。
この方法により、対象となる道路網における道路を複数
のグループに分類することができることとなる。
【0009】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、属性間の順序関係に基づいて各属性にランクを設定
することを特徴とするものである。この方法により、対
象となる道路の属性を重要度別に分類することができる
こととなる。
【0010】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、属性間の順序関係を経路の利用頻度に基づいて設定
することを特徴とするである。この方法により、対象と
なる道路の属性を重要度別に分類することができること
となる。
【0011】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、全道路に対する制御エリア内の道路の数および各制
御エリアにおける道路属性の割合に基づいて制御エリア
構成を評価することを特徴とするものである。この方法
により、エリアに含まれる道路の数とその属性種別に従
いエリア構成を評価することができることとなる。
【0012】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、制御エリア内道路と、周辺道路とつなぐ道路である
エリア外道路とのランクの格差に基づいて制御エリア構
成を評価することを特徴とするものである。この方法に
より、道路属性の重要度別による制御エリアの評価を行
うことができることとなる。
【0013】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、属性評価およびランク評価による各評価値を結合し
て、制御エリア構成を評価することを特徴とするもので
ある。この方法により、エリアの構成状況に対し、道路
性質やその重要度による単一の定量的な評価を行うこと
ができることとなる。
【0014】また、本発明の信号制御エリア構成方法
は、構成された制御エリアの更新と評価を繰り返して、
最終的な制御エリアを構成することを特徴とするもので
ある。この方法により、種々のエリアを生成し、評価す
ることができ、これを繰り返すことで、より高い評価を
満たすことのできる制御エリアを構成することができる
こととなる。
【0015】また、本発明の信号制御エリア構成装置
は、道路網上の各道路に対しその性質情報に基づいて属
性を決定する属性決定手段と、前記属性決定手段により
決定された属性に対しランクを与えるランク設定手段
と、前記決定された属性に基づいて制御エリア構成の評
価を行う属性評価手段と、前記与えられたランクに基づ
いて制御エリア構成の評価を行うランク評価手段と、前
記属性評価手段と前記ランク評価手段の各評価を統合し
て制御エリア構成を評価する総合評価手段と、前記総合
評価手段の評価を基に制御エリア構成の更新と評価を繰
り返して最終的な制御エリア構成情報を出力する構成手
段とを備えたものである。この構成により、道路の接続
状態や利用形態などの情報とその重要度を反映した信号
制御エリアの設計を行うことができることとなる。
【0016】また、本発明の信号制御エリア構成装置
は、前記属性決定手段が、道路の幅員や車線数、道路種
別、交通流の経路、起終点情報を含む道路性質情報に基
づいて、前記道路網内の道路の属性を決定することを特
徴とするものである。この構成により、対象となる道路
網における道路を複数のグループに分類することができ
ることとなる。
【0017】また、本発明の信号制御エリア構成装置
は、前記ランク設定手段が、属性間の順序関係に基づい
て各属性にランクを設定することを特徴とするものであ
る。この構成により、対象となる道路の属性を重要度別
に分類することができることとなる。
【0018】また、本発明の信号制御エリア構成装置
は、前記ランク設定手段が、前記属性間の順序関係を経
路の利用頻度に基づいて設定するものである。この構成
により、対象となる道路の属性を重要度別に分類するこ
とができることとなる。
【0019】また、本発明の信号制御エリア構成装置
は、前記属性評価手段が、全道路に対する制御エリア内
の道路の数および各制御エリアにおける道路属性の割合
に基づいて制御エリア構成を評価することを特徴とする
ものである。この構成により、エリアに含まれる道路の
数とその属性種別に従いエリア構成を評価することがで
きることとなる。
【0020】また、本発明の信号制御エリア構成装置
は、前記ランク評価手段が、制御エリア内道路と、周辺
道路とつなぐ道路であるエリア外道路とのランクの格差
に基づいて制御エリア構成を評価することを特徴とする
ものである。この構成により、道路属性の重要度別によ
る制御エリアの評価を行うことができることとなる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の一実施の形態にお
ける信号制御エリア構成装置の全体構成を示す。図1に
おいて、道路網4は、信号機3を設置した交差点2と、
交差点2間を結ぶ道路1からなる。道路情報データベー
ス5は、道路網4における道路1の幅員、車線数、道路
種別、交通流の経路、起終点情報を含む道路性質情報な
らびに道路や交差点の構造情報を含む。属性決定手段6
は、道路網4上の各道路に対し、その性質情報に基づい
て属性を決定する。ランク設定手段7は、属性決定手段
6により決定された属性に対しランクを設定する。属性
評価手段8は、決定された属性に基づいて制御エリア構
成の評価を行う。ランク評価手段9は、設定されたラン
クに基づいて制御エリア構成の評価を行う。総合評価手
段10は、属性評価手段6とランク評価手段7の各評価
を統合して制御エリア構成を評価する。構成手段11
は、総合評価手段10の評価を基に制御エリア構成の更
新と評価を繰り返し、最終的な制御エリア構成情報12
を出力する。
【0022】以下、各手段の動作について詳しく説明す
る。図2は属性決定手段6の処理フローを示す。本実施
の形態において、道路網1を構成する全道路をLi(i
=1、2、・・・、N)とする。i=1にセットし(S
201)、Liを抽出する(S202)。次に、抽出し
たLiに対し、属性を表現する記号LAiを割り当てる
(S203)。本実施の形態においては、属性として幅
員を用いることとし、記号をA(幅員8m以内)、B
(8〜12m)、C(12m以上)のように定める。図
3はこのときの属性設定の例を示す。幅員の代わりに車
線数、道路種別、経路、起終点情報などを用いてもよ
い。次に、Liに割り当てた記号を保存(S204)す
る。ここで、i=Nに達していない場合はiに1を加え
た後、S202に移動し、S202の処理を繰り返す。
属性決定手段6の実施後、属性のランクを設定する。
【0023】図4はランク設定手段7の処理フローを示
す。i=1にセットし(S401)、属性LAiを読み
込む(S402)。次に、読み込んだLAiに対するラ
ンクが設定されているかどうかを判別し(S403)、
設定されてない場合、以下S404〜S406を順次実
行する。本実施の形態では、まず、属性ランク対応テー
ブルを利用する方法を説明する。まず、属性ランク対応
テーブルを参照する(S404)。ここでは、テーブル
より、属性A、B、Cに対応するランク、1、2、3が
それぞれ得られることとする。次に、LAiに対応する
ランクR(LAi)を抽出する(S405)。次に、
(LAi)を保存する(S406)。
【0024】ランクを設定する別の方法として、経路の
利用頻度を用いる方法について図4および図5を用いて
説明する。図5おいて、各交差点にはI1〜I6までの
ラベルが与えられているものとする。また、車両の特定
が可能な光ビーコン501の通信結果などから、経路の
利用頻度が導出可能であるとする。図5の例では、I
1、I2間、I2、I3間およびI3、I6間を通る経
路502の利用頻度が高いものとする。ここでは、図4
のS404、S405を行なう代わりに、LAiの利用
頻度に応じて、ランクR(LAi)を設定する。次い
で、このR(LAi)を図4のS406と同様にして保
存する。ここで、i=Nに達していない場合は、iに1
を加えて図4のS402に移動後、S402の処理を繰
り返す。
【0025】図6は属性評価手段8の処理フローを示
す。i=1、評価を満たす良好リンク数NLA=0とし
(S601)、道路Liを読み込む(S602)。次
に、読み込んだLiがエリア内リンクであるかどうかを
判別する(S603)。ここでは、両端の交差点が同一
の制御エリアに含まれる場合、そのリンクをエリア内リ
ンクと呼び、これ以外のリンクをエリア外リンクと呼ぶ
こととする。続いて、Liがエリア内リンクであった場
合、同エリアにおいて、エリア内リンク数に対する属性
LAiのリンクの割合に応じて判別を行なう(S60
4)。本実施の形態においては、この割合の基準値を0.
9とする。次に、LAiの割合が基準値を超える場合、N
LAに1を加える(S605)。以上のS602〜605
の処理を、i=Nとなるまでiを1ずつ加算しながら繰
り返す(S606)。最後に、次式(1)を用いて、
N、NLAの値から属性評価関数ELAを算出し(S60
7)、算出したELAを保存する。 ELA=(N−NLA)/N ・・・(1)
【0026】図7はランク評価手段9の処理フローを示
す。i=1、エリア内リンク数Nin=0、評価を満たす
良好リンク数NR=0とし(S701)、道路Liを読み
込む(S702)。次に、読み込んだLiがエリア内リ
ンクであるかどうかを判別する(S703)。続いて、
iがエリア内リンクであった場合、Ninに1を加え
(S704)、Liと、隣接するエリアをつなぐリンク
とのランクの格差により判別する(S705)。本実施
の形態では、Liの属性のランクR(LAi)が、周辺の
すべてのエリア外リンクのそれよりも高い場合を良好と
する。このとき、NRに1を加算する(S706)。以
上のS702〜705の処理を、i=Nとなるまでiを
1ずつ加算しながら繰り返す(S707)。最後に、次
式(2)を用いて、Nin、NRの値から属性評価関数ER
を算出し(S708)、算出したE Rを保存する。 ER=(Nin−NR)/Nin ・・・(2)
【0027】図8は総合評価手段10の処理フローを示
す。まず、属性評価関数ELAを読み込む(S801)。
続いて、ランク評価関数ERを読み込む(S802)。
次に、これらを重み付きで結合し、総合評価関数Eを求
める(S803)。ここでは、属性およびランク評価に
対する結合加重をα、βとし、次式(3)を用いること
により、加重和計算を行う。ただし、α、βは正の実数
とし、α+β<1とする。最後に、算出した総合評価関
数Eを保存する(S804)。 E=αELA+βER ・・・(3)
【0028】図9は構成手段11の処理フローを示す。
まず、道路情報データベース5から道路網4の構造デー
タを読み込む(S901)。次に、読み込んだ道路網に
対し制御エリアを構成する(S902)。ここでは、乱
数により各交差点に制御エリア番号を割り当てる。この
とき、構造的に接続を持つ交差点同士が同一の番号を持
つ場合に、これらは一つの制御エリア内に存在すると見
做す。次に、制御エリア構成に対して総合評価手段10
による評価を適用する(S903)。ここで再び乱数に
より、各交差点へ割り当てたエリア番号に変更を加える
(S904)。さらに変更後のエリア構成に、総合評価
手段10による評価を適用する(S905)。続いて、
S905で得られた評価値Eが前構成よりも向上(減
少)しているかどうかを判別し(S906)、向上して
いる場合は変更後の構成を採用する。そうでない場合
は、エリア構成を変更前に戻す(S907)。以上のS
904〜907の操作を、所定回数または目標評価値が
得られるまで繰り返す(S908)。ここで、たとえば
計算回数の上限を10000回、目標評価値をE=0.
2とする。そして最後に、最終的に得られた制御エリア
構成情報12を出力する(S909)。なお、S904
〜908の一連の操作は、最適化手法としてランダム探
索法を用いた場合の処理である。ランダム探索法の代わ
りに、他の最適化手法(たとえば遺伝的アルゴリズム)
を用いてもよい。
【0029】このように、本実施の形態によれば、信号
機3を設置した交差点2と、交差点2間を結ぶ道路1か
らなる道路網4上の各道路1に対し、道路情報データベ
ース5からのその道路の性質情報に基づいて属性を決定
する属性決定手段6と、属性決定手段6より決定された
属性に対しランクを設定するランク設定手段7と、属性
決定手段6により決定された属性に基づいて制御エリア
構成の評価を行う属性評価手段8と、ランク設定手段7
により設定されたランクに基づいて制御エリア構成の評
価を行うランク評価手段9、属性評価手段8とランク評
価手段9の各評価を統合して制御エリア構成を評価する
総合評価手段10と、総合評価手段10の評価を基に制
御エリア構成の更新と評価を繰り返して最終的な制御エ
リア構成情報を出力する構成手段11とを備えているの
で、交通管制において複数交差点の信号機を同期して制
御する制御エリアを、道路の接続状態や利用形態などの
情報とその重要度を反映して構成することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
道路の属性やランクに関する評価方法に基づいて制御エ
リア構成を得るため、設計を自動化することが可能であ
る。従って、従来に比べ、コストや時間を削減すること
ができる。また、道路の幅員や車線数、道路種別、交通
流の経路、起終点などの情報を利用して設計を行なうた
め、いずれかの情報が変更されたり欠如した場合におい
てもエリアを構成することができる。従って、利用状況
の経年変化や、道路の新設、拡張、廃止などに伴う物理
的な変化に対しても、柔軟かつ容易に対応できる。さら
に、道路の性質や重要を考慮した制御エリアの構成を得
るため、交通流の円滑化にも貢献することができる。こ
れより、渋滞による経済的損失の低減や、環境改善にも
寄与することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における信号制御エリア構
成装置のブロック図
【図2】本発明の実施の形態における属性決定手段の処
理フロー図
【図3】本発明の実施の形態における属性決定手段によ
る属性決定例の模式図
【図4】本発明の実施の形態におけるランク設定手段の
処理フロー図
【図5】本発明の実施の形態におけるランク設定手段に
よるランク設定例の模式図
【図6】本発明の実施の形態における属性評価手段の処
理フロー図
【図7】本発明の実施の形態におけるランク評価手段の
処理フロー図
【図8】本発明の実施の形態における総合評価手段の処
理フロー図
【図9】本発明の実施の形態における構成手段の処理フ
ロー図
【符号の説明】
1 道路 2 交差点 3 信号機 4 道路網 5 道路情報データベース 6 属性決定手段 7 ランク設定手段 8 属性評価手段 9 ランク評価手段 10 総合評価手段 11 構成手段 12 制御エリア構成情報 501 光ビーコン 502 経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織田 利彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 増山 義人 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 5H180 AA01 DD01 JJ02 JJ06 JJ15

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の道路からなる道路網内において、
    包含する信号機を同期して制御する制御エリアを構成す
    る際に、道路の定性的な性質に基づく属性と、属性間の
    関係に基づくランクとによって、前記制御エリアを構成
    することを特徴とする信号制御エリア構成方法。
  2. 【請求項2】 道路の幅員や車線数、道路種別、交通流
    の経路、起終点情報を含む道路性質情報に基づいて、前
    記道路網内の道路の属性を決定することを特徴とする請
    求項1記載の信号制御エリア構成方法。
  3. 【請求項3】 属性間の順序関係に基づいて各属性にラ
    ンクを設定することを特徴とする請求項1または2記載
    の信号制御エリア構成方法。
  4. 【請求項4】 属性間の順序関係を経路の利用頻度に基
    づいて設定することを特徴とする請求項3記載の信号制
    御エリア構成方法。
  5. 【請求項5】 全道路に対する制御エリア内の道路の数
    および各制御エリアにおける道路属性の割合に基づいて
    制御エリア構成を評価することを特徴とする請求項1か
    ら4のいずれかに記載の信号制御エリア構成方法。
  6. 【請求項6】 制御エリア内道路と、周辺道路とつなぐ
    道路であるエリア外道路とのランクの格差に基づいて制
    御エリア構成を評価することを特徴とする請求項1から
    5のいずれかに記載の信号制御エリア構成方法。
  7. 【請求項7】 属性評価およびランク評価による各評価
    値を結合して、制御エリア構成を評価することを特徴と
    する請求項1から6のいずれかに記載の信号制御エリア
    構成方法。
  8. 【請求項8】 構成された制御エリアの更新と評価を繰
    り返して、最終的な制御エリアを構成することを特徴と
    する請求項1から7のいずれかに記載の信号制御エリア
    構成方法。
  9. 【請求項9】 道路網上の各道路に対しその性質情報に
    基づいて属性を決定する属性決定手段と、前記属性決定
    手段により決定された属性に対しランクを設定するラン
    ク設定手段と、前記決定された属性に基づいて制御エリ
    ア構成の評価を行う属性評価手段と、前記設定されたラ
    ンクに基づいて制御エリア構成の評価を行うランク評価
    手段と、前記属性評価手段と前記ランク評価手段の各評
    価を統合して制御エリア構成を評価する総合評価手段
    と、前記総合評価手段の評価を基に制御エリア構成の更
    新と評価を繰り返して最終的な制御エリア構成情報を出
    力する構成手段とを備えた信号制御エリア構成装置。
  10. 【請求項10】 前記属性決定手段が、道路の幅員や車
    線数、道路種別、交通流の経路、起終点情報を含む道路
    性質情報に基づいて、前記道路網内の道路の属性を決定
    することを特徴とする請求項9記載の信号制御エリア構
    成装置。
  11. 【請求項11】 前記ランク設定手段が、属性間の順序
    関係に基づいて各属性にランクを設定することを特徴と
    する請求項9または10記載の信号制御エリア構成装
    置。
  12. 【請求項12】 前記ランク設定手段が、前記属性間の
    順序関係を経路の利用頻度に基づいて設定することを特
    徴とする請求項11記載の信号制御エリア構成装置。
  13. 【請求項13】 前記属性評価手段が、全道路に対する
    制御エリア内の道路の数および各制御エリアにおける道
    路属性の割合に基づいて制御エリア構成を評価すること
    を特徴とする請求項9から12のいずれかに記載の信号
    制御エリア構成装置。
  14. 【請求項14】 前記ランク評価手段が、制御エリア内
    道路と、周辺道路とつなぐ道路であるエリア外道路との
    ランクの格差に基づいて制御エリア構成を評価すること
    を特徴とする請求項9から13のいずれかに記載の信号
    制御エリア構成装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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