JP2002063687A - 信号制御パラメータ設計方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路交通網において、交通状況に応じた旅行
速度と距離に基づいて、信号制御パラメータを設計する
方法および装置を提供する。 【解決手段】 交通流の旅行速度と通過距離から、青時
間算出手段６が通過方向および信号現示の青時間を算出
し、サイクル長算出手段７により交差点での信号周期時
間であるサイクル長を算出する。オフセット算出手段８
は旅行速度と距離による重みと青時間開始時間差から隣
接交差点からの交通流が停止せずに走行できる時間帯で
ある通過帯幅や交差点での待ち時間である遅れ時間を最
適にするよう、青信号開始時刻のずれを表すオフセット
を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路交通分野、計
測制御分野に係り、特に道路交通管制における信号制
御、交通管理または運用に利用するための信号制御パラ
メータ設計方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路交通信号制御に関する従来技術は、
文献「交通信号の手引」（社団法人交通工学研究会、平
成６年７月）に示される方法が一般的に用いられる。従
来の信号制御パラメータ設計においては、まず、交通量
と飽和交通流率から求めた交通量の最大交通量に対する
割合である飽和度または負荷率なる値を用いて信号の一
巡する周期であるサイクル長を決定する。青時間の分配
比にあたるスプリットについては、負荷率の比によって
サイクル長から損失時間を除いた青時間の分配比率とし
て決定したり、あるいは、旅行時間の比に基づいてスプ
リットを決定する方法がある。青信号開始時刻のずれで
あるオフセットについては、同上文献に示されるよう
に、隣接する交差点間で通過できる時間帯である通過帯
による設計や交差点での待ち時間や停止回数による遅れ
時間最適化の設計手法がある。また、従来の信号制御パ
ラメータ設計手法においては、サイクルサブエリア（以
下、サブエリア）と呼ぶ同一サイクル長で制御を行なう
エリアを構成する。このため、予め重要交差点を１つ含
む単位エリアを構成しておき、重要交差点の交通状況、
例えば重要交差点のサイクル長によって、この単位エリ
アの連結や切り離しによる構成を行なう。構成したエリ
ア内では同じサイクル長が適用され、同エリア内でオフ
セットが考慮される。

【０００３】一方、特開平７−１５２９９３号公報に記
載された道路交通信号制御装置では、車両の通過台数と
実測された旅行時間および目標旅行時間とを用いて、サ
イクル長、スプリット、オフセットの設定や、制御対象
領域を結合して得られるサブエリアにおける共通サイク
ル長を設定している。ここでは、交通量や旅行時間を用
いた交通需要なる概念の値を設定し、この値を利用して
サイクル長やスプリットを算出、サブエリアの共通サイ
クル長も同様に交通需要と旅行時間から求めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一般的な技術において、信号制御のための設定やパラメ
ータは、サブエリアや、サイクル長、青時間またはその
比に該当するスプリット、オフセット等を必要とする
が、一環した指標に基づいて設定されているわけではな
い。前述したように、主に、サイクル長とスプリットは
飽和度または負荷率に基づき、オフセットは通過帯や遅
れ時間に基づく。サブエリアの場合、基本エリアの設計
は技術者の経験的知識による部分が多く、その基本エリ
アの連結・切り離しは重要交差点のサイクル長による。
このように、各パラメータ等は異なる指標によって設計
されている。

【０００５】また、サイクル長とスプリット設計につい
ては、サイクル長を求めた後、スプリットを算出する
が、サイクル長算出は、非飽和の交通状況下での単独交
差点における一様到着を仮定したWebsterの実験式に基
づいており、かつ、使用される負荷率の算出には飽和交
通流率を必要とするが、この値は各道路交通環境にも依
存するため、別途算定される必要がある。同様に、サブ
エリアについては、重要交差点の選定やそれを含む単位
エリアを決定する必要があるが、明確な指針は策定され
ておらず、設計時のボトルネックとなっている。加え
て、構成したサブエリア間のオフセットは考慮されてい
ないため、この間で交通流が適切に制御されるとは限ら
ない。また、単位エリアの連結により新たなサブエリア
が構成された場合には、重要交差点に代表されてサイク
ル長が決定されるため、他交差点の交通状況に対して適
当とは言えない場合もある。

【０００６】また、オフセットに関する従来の設計手法
では、一般にグローバルな最適解を求め、これに対して
オフセットを変化させていくため、その過程において、
オフセット追従やオフセットが逆転するオフセット反転
と呼ばれる問題が発生する。交通状況は時々刻々と変化
するため、追従時に適当ではないオフセットになる可能
性もある。

【０００７】さらに、前述した従来技術の後者では、交
通需要なる指標によりサイクル長、スプリットを決定す
るが、基本的に前者同様、飽和度に基づくものであり、
旅行時間は補正に相当するものとしている。また、サブ
エリアを考慮しており、共通サイクル長の決定やオフセ
ット設定、サブエリア間オフセットについては、前者同
様の問題が生じる。

【０００８】本発明は、これらの問題を解決するもので
あり、交通状況に応じて、同様の交通流データやこれに
よる指標に基づいて各交差点の制御パラメータを導出
し、異なるサイクル長の場合を含め、道路網における他
の交差点との動作の連係を図り、交通流の円滑化を行な
うための道路交通における信号制御パラメータ設計方法
および装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の信号制御パラメ
ータ設計方法は、道路交通網において信号制御を行なう
ためのパラメータを設計する信号制御パラメータ設計方
法であって、信号機を設置する交差点を通過する交通流
の旅行速度および通過距離と、隣接交差点間の旅行速度
および距離による重みとを用いて、通過方向および信号
制御パターンである信号現示の青時間と、青信号開始時
刻から次の青信号開始時刻までの信号周期時間であるサ
イクル長と、隣接交差点との青信号開始時刻のずれを表
すオフセットとを算出することを特徴とするものであ
る。この方法により、旅行速度と距離に基づいて、各信
号制御パラメータを一元的に決定できることとなる。

【００１０】また、本発明の信号制御パラメータ設計方
法は、上記方法において、交差点を通過する交通流の旅
行速度および通過距離による旅行時間に応じて、通過方
向および信号現示の青時間を算出する処理を含むことを
特徴とするものである。この方法により、通過方向や同
一現示における実際の交通状況を計るサービス指標であ
る旅行時間に対応して、青時間を算出できることとな
る。

【００１１】また、本発明の信号制御パラメータ設計方
法は、上記方法において、算出した青時間と、黄時間や
全赤時間を含めて他に必要な信号表示時間を積算し、青
信号開始時刻から次の青信号開始時刻までの信号周期時
間であるサイクル長を算出する処理を含むことを特徴と
するものである。この方法により、サービス指標である
旅行時間による青時間と黄・全赤時間の合計の損失時間
等に応じて、交差点におけるサイクル長を算出できるこ
ととなる。

【００１２】また、本発明の信号制御パラメータ設計方
法は、上記方法において、一定の調整幅内で各交差点に
おける青信号開始時刻をずらし、隣接交差点間の旅行速
度および距離による重みと青信号開始時間差とを用い、
隣接交差点との青信号開始時刻のずれを表すオフセット
と隣接交差点からの交通流が停止せずに走行できる時間
帯である通過帯や交差点での待ち時間である遅れ時間
を、一定の制御周期内において算出し、最適な通過帯幅
や遅れ時間になる青信号開始時刻のずれであるオフセッ
トを決定する処理を含むことを特徴とするものである。
この方法により、旅行速度または旅行時間に基づいてオ
フセットを決定することが可能となり、さらに、同じま
たは異なるサイクル長の場合を含め、サブエリアを考慮
することなく、道路網における交差点間で相互に連係し
て制御することが可能となる。

【００１３】本発明の信号制御パラメータ設計装置は、
道路交通網において信号制御を行なうためのパラメータ
を設計する信号制御パラメータ設計装置であって、交差
点を通過する交通流の旅行速度および通過距離と、隣接
交差点間の旅行速度および距離による重みとを用いて、
通過方向および信号制御パターンである信号現示の青時
間と、青信号開始時刻から次の青信号開始時刻までの信
号周期時間であるサイクル長と、隣接交差点との青信号
開始時刻のずれを表すオフセットとを算出する処理部を
備えた構成を有する。この構成により、旅行速度と距離
に基づいて、各信号制御パラメータを一元的に決定でき
ることとなる。

【００１４】また、本発明の信号制御パラメータ設計装
置は、上記構成において、制御部が、交差点を通過する
交通流の旅行速度と通過距離による旅行時間に応じて、
通過方向および信号現示の青時間を算出する青時間算出
手段を備えた構成を有する。この構成により、通過方向
や同一現示における実際の交通状況を計るサービス指標
である旅行時間に対応して、青時間を算出できることと
なる。

【００１５】また、本発明の信号制御パラメータ設計装
置は、上記構成において、処理部が、算出した青時間
と、黄時間や全赤時間を含めて他に必要な信号表示時間
を積算し、青信号開始時刻から次の青信号開始時刻まで
の信号周期時間であるサイクル長を算出するサイクル長
算出手段を備えた構成を有する。この構成により、サー
ビス指標である旅行時間による青時間と黄・全赤時間の
合計の損失時間等に応じて、交差点におけるサイクル長
を算出できることとなる。

【００１６】また、本発明の信号制御パラメータ設計装
置は、上記構成において、制御部が、一定の調整幅内で
各交差点における青信号開始時刻をずらし、隣接交差点
間の旅行速度および距離による重みと青信号開始時間差
とを用い、隣接交差点との青信号開始時刻のずれを表す
オフセットと隣接交差点からの交通流が停止せずに走行
できる時間帯である通過帯や交差点での待ち時間である
遅れ時間を、一定の制御周期内において算出し、最適な
通過帯幅や遅れ時間になる青信号開始時刻のずれである
オフセットを決定するオフセット算出手段を備えた構成
を有する。この構成により、旅行速度または旅行時間に
基づいてオフセットを決定することが可能となり、さら
に、同じまたは異なるサイクル長の場合を含め、サブエ
リアを考慮することなく、道路網における交差点間で相
互に連係して制御することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態におけ
る信号制御パラメータ設計装置の全体構成を示す。図１
（ａ）において、道路１は、隣接交差点間における一走
行方向の接続道路に該当するリンクを含むものであり、
本実施の形態では、説明のために一本の幹線道路とそれ
に交差する道路による構成とする。交差点２は対象道路
網における交差点を、また信号機３は交差点２に設置さ
れた信号機をそれぞれ単純に模式化したものであり、交
差点２を通過する車両の流入する各方向に向けて設置さ
れているものとする（図では省略して一つのみ示してい
る）。車両感知器４は、道路１上の任意地点に設置さ
れ、本実施の形態では、リンクに対する交通流データの
速度または車両の通過時刻を計測可能なものとする。こ
こでは、全リンク上に１つずつ設置されていると仮定す
る。この車両感知器４の交通流データから、速度を計測
可能な場合には５分間平均速度［ｍ／秒］を、通過時刻
の場合には処理部５において隣接感知器４の通過時刻の
差と距離から、同様に当該地点の５分間平均速度を求め
ておく。以下では、この速度を、交差点を通過する交通
流や交差点間のリンクの速度として用いる。車両感知器
４が交通量、占有時間を計測可能なものの場合、適当な
平均車長、例えば予め時間帯によって設定した平均車長
を用いて、交通量［台／５分］に平均車長［ｍ］を乗じ
た後、５分間占有時間［秒］で除して平均速度［ｍ／
秒］を求めておけばよい。また、サイクルや青時間に同
期して計測した交通流データを用いることも可能であ
る。図１（ｂ）において、処理部５は、信号制御パラメ
ータ設計等を行うものであり、青時間算出手段６、サイ
クル長算出手段７、オフセット算出手段８およびメモリ
９等を備え、マイクロコンピュータにより構成されてい
る。処理部５では、処理部５内のプログラムメモリに格
納されるプログラムに従って、信号機３および車両感知
器４の計測値や信号制御パラメータに基づき処理を実行
する。青時間算出手段６は、通過方向および信号現示の
青時間を算出する。サイクル長算出手段７は、交差点で
の信号周期時間であるサイクル長を算出する。オフセッ
ト算出手段８は、旅行速度と距離による重みと青時間開
始時間差から隣接交差点からの交通流が停止せずに走行
できる時間帯である通過帯幅や交差点での待ち時間であ
る遅れ時間を最適にするよう、青信号開始時刻のずれを
表すオフセットを決定する。

【００１８】次に、本実施の形態における処理部５の動
作について説明する。今、車両が道路１上を走行し、各
車両感知器４の設置地点での交通流データとして、交通
量と占有時間が車両感知器４により計測され、処理部５
側に送られるものとする。本実施の形態では、５分毎に
処理部５が実行され、送られてきた計測値から、各地点
i(=1,2,…)の時点 t における旅行速度Ｖi(t)の交通流
データを得る。このデータは、t-1〜tまでの５分間平均
旅行速度である。ここで、例えばt+1〜t+2の予測速度を
用いてもよい。処理部５は、この速度データと、今現
在、交差点２の信号機３に設定し、処理部５において保
持されている信号制御パラメータに基づいて、上記各手
段６、７、８を実行し、信号制御パラメータである青時
間、サイクル長、オフセットを決定、新たなパラメータ
として処理部５に保持し、かつ、各信号機３に送信す
る。処理部５には、過去一定期間の算出したパラメータ
や、パラメータ算出に必要なデータがメモリ９に格納さ
れているものとする。以下、現時点をtとし、５分周期
で動作し、t時点での算出パラメータはt+1時点に適用す
るものとして各手段６、７、８の動作について説明す
る。

【００１９】図２は青時間算出手段６の処理フローを示
す。まず、メモリ９から、各地点データ、ここでは、現
時点tの交差点 k(=1,2,…)、交差点kに対する流入リン
クj(=1,2,…)における旅行速度Ｖkj(t)[ｍ／秒]を読み
込む（Ｓ１１）。この後、予め、メモリ９に設定されて
いる通過距離Ｄ［ｍ］を読み込む（Ｓ１２）。これは、
信号制御の対象とする距離であり、リンク長や交通状況
といった道路交通環境や制限速度等から任意に決定して
おく。以下では、例えば全交差点について同様に４００
［ｍ］とする。速度と通過距離を用いて、各流入方向の
青時間Ｇkj(t)［秒］を式（１）によって導出する（Ｓ
１３）。 Ｇkj(t)＝Ｄ／Ｖkj(t) （１）

【００２０】この処理を信号制御を行なう交差点の全て
の流入リンクに対して行なう（Ｓ１４）。次に、信号制
御パターンである現示のための青時間を導出する。本実
施の形態では、道路の直交する交差点のため、２現示
（p=1,2 ）として、交差点k において同現示で青で流入
できる方向の青時間の大きい方をその現示pの青時間Ｇk
p(t) ［秒］とする。つまり、現示pの青時間は、式
（２）によって導出する（Ｓ１５）。ここで、Ｇklは交
差点kでの現示pに含まれる流入リンクlの青時間であ
り、l∈jである。 Ｇkp(t)＝max₁Ｇkl(t) （２）

【００２１】以上の処理を信号制御を行なう交差点の全
ての現示に対して行ない（Ｓ１６）、得られた現示の青
時間Ｇkp(t)［秒］はメモリ９に保持する（Ｓ１７）。
現示に右折を含む場合には右折方向の地点間旅行速度等
から右折青時間を算出すればよい。

【００２２】図３はサイクル長算出手段７の処理フロー
を示す。メモリ９から、上記処理で算出した交差点kの
現示pの青時間Ｇkp(t)を読み込む（Ｓ２１）。次に、こ
こでは、損失時間として黄時間Ｙ［秒］と全赤時間Ｒ
［秒］を読み込み（Ｓ２２）、続いて、サイクル長の最
小時間Ｃmin［秒］と最大時間Ｃmax［秒］を読み込む
（Ｓ２３）。本実施の形態では、これらの時間は共通の
値として予めメモリ９に設定されているものとする。一
般に、黄や全赤時間は速度や交差点幅により標準的な値
が定められており、例えば、以下では簡単にＹ＝3
［秒］、Ｒ＝2［秒］とする。サイクル長の最小・最大
時間は現示数や歩行者の待ち時間等から定められ、例え
ば、以下ではＣmin＝30［秒］、Ｃmax＝150［秒］とす
る。これらの時間から、交差点kのサイクルＣk［秒］を
サイクル長算出処理によって算出する（Ｓ２４）。

【００２３】サイクル長算出処理の演算は次のとおりで
ある。ここでは、まず、単純に式（３）のように各時間
を加算し、総時間Ｃks(t)［秒］を求める。ＹＲは、式
（４）による本実施の形態での黄・全赤時間の合計によ
る損失時間である。 Ｃks(t)＝Σ_pＧkp(t)＋ＹＲ （３） ＹＲ＝Σ_p(Ｙ_p＋Ｒ_p ) （４）

【００２４】この総時間Ｃks(t)がＣmin以上かつＣmax
以下を満たすとき、この値をサイクル長として採用し、
Ｃk(t)をＣks(t)とする。この総時間Ｃks(t)がＣmin以
上かつＣmax以下を満たさないならば、現示の青時間を
再調整する。Ｃks(t)がＣmin未満ならば、満たない分を
現示の青時間で分配し、加算、更新し、サイクル長Ｃk
(t)をＣminとする。その処理は式（５）および式（６）
による。 ΔＣ＝Ｃmin−Ｃks(t) （５） Ｇ'kp(t)＝Ｇkp(t)＋ΔＣ×（Ｇkp(t)／Σ_p Ｇkp(t)） （６）

【００２５】同様に、Ｃks(t)がＣmaxより大きいなら
ば、過剰分を現示の青時間で分配、減算し更新する。処
理は式（７）および式（８）による。つまり、サイクル
長Ｃk(t) をＣmaxとする。 ΔＣ＝Ｃks(t)−Ｃmax （７） Ｇ'kp(t)＝Ｇkp(t)＋ΔＣ×（Ｇkp(t)／Σ_p Ｇkp(t)） （８）

【００２６】以上のサイクル長算出処理を各交差点につ
いて行ない（Ｓ２５）、処理後、更新した青時間Ｇ'kp
(t)をＧkp(t)としてメモリ９に格納し（Ｓ２６）、サイ
クル長Ｃk(t)をメモリ９に格納する（Ｓ２７）。

【００２７】図４および図５はオフセット算出手段８の
処理フローを示す。メモリ９から、現時点tにおける交
差点kの各リンクの旅行速度Ｖkj(t)と各リンクの距離Ｌ
kjを読み込み（Ｓ３１）、次に現在の運用されているオ
フセットＯk(t-1)を読み込む（Ｓ３２）。引き続いて、
現時点で算出した交差点k、現示pの青時間Ｇkp(t)と、
黄時間や全赤時間等による損失時間、算出したサイクル
長Ｃk(t)を読み込む（Ｓ３３）。本実施の形態では、こ
れらの値を用いて、新たなオフセットを生成し、隣接交
差点からの走行車両が当該交差点で停止せずに通過でき
る時間帯である通過帯を最大化するようにオフセットを
設定する。以下では、本道路網について共通な基準時点
からのずれによってオフセットを表現するものとして説
明する。また、ここでのオフセットでは、サイクル長の
異なる交差点間を考慮し、一定の制御周期（本実施の形
態では５分間）内の最初の青信号開始時刻のずれを扱
う。

【００２８】本実施の形態では、オフセットと通過帯の
算出に用いる速度による重みＷ_Vと距離による重みＷ_Lを
定義する。図６は速度による重みＷ_Vの具体例を示す。
この例では、任意の速度より小さいほど重み Ｗ_V が０
に近づく。ここでは、全ての交差点に同じ重みを適用す
るが、交差点毎に持ってもよい。また、この重みは、予
めシミュレーション等により適当な値に設定しておけば
よい。図７は距離による重みＷ_Lの具体例を示す。この
例では、任意の距離より大きいほど重みＷ_Lが０に近づ
く。これは、距離が大きいほど車両が分散したり到達に
時間を必要とするため、通過帯が有効でなくなることを
考慮したものである。重みが１で一定ならば、通過帯は
距離に関わらず評価される。ここでは、全ての交差点に
同じ重みを適用するが、リンク毎に持ってもよい。この
重みも、予めシミュレーション等により適当な値に設定
しておくことが可能である。

【００２９】オフセットの生成・算出は、これらの重み
や読み込んだ速度等を用いて行なう。ここでは、次のオ
フセット生成処理による。まず、乱数により交差点k(=
1,2,…)から任意個数、例えばk以下の交差点を選択す
る。その交差点のサイクルの開始時刻を一定の時間幅内
で乱数によりずらす。例えば、運用中のサイクル長Ｃk
(t-1)を基準として、この±12.5％の可変範囲内（これ
を±ΔＯmax(ΔＯmaxは0.0より大)とする）で乱数によ
りずらし、幅ΔＯkcを決定し、前後させる。これによる
オフセットは、現在の運用中のオフセットＯk(t-1) を
初期値Ｏ"k(t)とすると、式（９）および式（１０）の
ように表わすことができる。 Ｏ"k(t)＝Ｏk(t-1) （９） Ｏ'k(t)＝Ｏ"k(t)＋ΔＯkc(t) （１０）

【００３０】本実施の形態では、これを基盤として、旅
行速度に応じた重みＷ_Vを用いてオフセットを求める。
オフセットは、隣接あるいは系統を構成する信号交差点
の制御に関わる。このため、本実施の形態では、流入リ
ンクの速度Ｖkj(t)から、交差点間に対してボトルネッ
クとなっているリンクの速度を求める。ここでは、最小
速度によって代表させ、その速度のリンクを介して接続
する隣接交差点kminとのオフセットとの差をも考慮し、
この差と速度による重みを上記のオフセット生成に適用
し、新たなオフセットを得る。これらの処理は次のとお
りである。最小速度を式（１１)から求めると、重みは
Ｗ_V(Ｖkmin)となる。 Ｖkmin＝min_jＶkj(t) （１１）

【００３１】以下では、この重みと、式（１２）による
最小速度のリンクを介して接続する隣接交差点kminのオ
フセットとの差と、±ΔＯmaxの間で乱数により発生す
るずらし幅ΔＯkc(t)とを用いて、式（１３）、式（１
４）、式（１５）、式（１６）、式（１７）および式
（１８）によって新たなオフセットＯ'k(t) を生成す
る。式（１３）は、オフセットの差と乱数によるずらし
幅の重みを用いた結合である。式（１４）は、Ｏ"k(t)
とずらし幅により得られるオフセットである。式（１
５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）は、得られ
たオフセットを最大可変幅により補正するためのもので
ある。 ΔＯkmin(t)＝Ｏ"kmin(t)−Ｏ"k(t) （１２） ΔＯkw(t)＝(1.0-Ｗ_V(Ｖkmin))×ΔＯkmin(t)＋Ｗ_V(Ｖkmin)×ΔＯkc(t) （１３） Ｏkw(t)＝Ｏ"k(t)＋ΔＯkw(t) （１４） Ｏ'k(t)＝Ｏk(t-1)＋sign(Ｏkw(t)-Ｏk(t-1))×ΔＯmax；｜Ｏkw(t)-Ｏk( t-1)｜ ＞ΔＯmax のとき （１５） Ｏ'k(t)＝Ｏ"k(t)＋ΔＯkw(t)；｜Ｏkw(t)-Ｏk(t-1)｜ ≦ΔＯmax のとき （１６） 1＝sign(x)；x≧0 のとき （１７） -1＝sign(x)；x＜0 のとき （１８）

【００３２】設定したＷ_Vは、任意速度よりＶkminが小
さいほど０に近づく。よって、本実施の形態の場合、乱
数によるが、隣接する交差点間で速度が小さい程、いわ
ゆる同時オフセットに近いものとなる。また、重みが１
で一定ならば、乱数項のみ反映される。このように、重
みにより戦略的なオフセット設定が可能となる。また、
上記式では、ΔＯkw(t)を求める過程において、ΔＯkmi
n(t)とΔＯkc(t)の値を直接用いているが、重みの影響
を同等にするため、これらの値を正規化しておいて処理
してもよい。以上がオフセット生成処理である。

【００３３】通過帯は、以下の通過帯算出処理による。
選択された任意個数の交差点については、オフセット算
出処理による新たなオフセットＯ'k(t)、それ以外の交
差点は運用中のオフセットＯk(t-1)、青時間Ｇkp(t)と
サイクル長Ｃk(t)、黄Ｙ・全赤Ｒ時間による損失時間、
流入リンクの旅行速度Ｖkj(t)をt+1で適用したとして、
一定の制御周期内ここでは５分間つまりt+1〜t+2での隣
接交差点との通過帯を求め、この通過帯に距離Ｌkjによ
る重みＷ_L(Ｌkj)を適用して通過帯を算出する。重みを
用いた各流入リンクにおける通過帯は式（１９）とな
る。この通過帯を全ての交差点について求め、式（２
０）によって合計する。 Ｂ'kj(t)＝Ｂkj(t)×Ｗ_L(Ｌkj) （１９） Ｂall＝Σ_kΣ_jＢ'kj(t) （２０）

【００３４】以上が通過帯算出処理となる。図８は上記
通過帯算出処理について、交差点７１（k）と一隣接交
差点 ７２（k-1）と間の一つの流入リンク７３（j）に
対して、算出した、青時間７４（Ｇkp(t)）、サイクル
長７５（Ｃk(t)）、オフセット７６（Ｏ'k(t)）と、リ
ンクの旅行速度７７（Ｖkj(t)）と距離７８（Ｌkj）に
よる、通過帯７９（Ｂkj(t)）の算出過程を示したもの
である。隣接交差点７２の通過帯を通過した交通流の当
該交差点７１への到達開始または終了時刻は、隣接交差
点７２の通過帯の開始または終了時刻にリンクの距離７
８を旅行速度７７で除した時間を加算すれば求められ、
交差点７１のt+1〜t+2での通過帯７９は、これら到達開
始および終了時刻間と、オフセット７６とサイクル長７
５と青時間７４から決まる青開始時刻と終了時刻間との
重複部分を求めればよい。この各流入リンクについての
通過帯算出を全交差点にて行ない、重みＷ_L を用いた通
過帯合計を求める。なお、図８では便宜的に、実施の形
態での基準時点からのオフセットではなく、交差点k-1
との相対オフセットを示している。

【００３５】これらのオフセット生成処理と通過帯算出
処理による一連の処理は次のようになる。まず、運用中
のオフセットＯk(t-1)をt+1で適用するとし、Ｏk(t-1)
をＯ"k(t)としてメモリ９に格納する（Ｓ３４）。これ
はＯ"k(t)の初期値である。この後、運用中のオフセッ
トＯk(t-1)、算出した青時間Ｇkp(t)とサイクル長Ｃk
(t)、黄Ｙ・全赤Ｒ時間による損失時間、流入リンクの
旅行速度Ｖkj(t)をt+1以降でのサイクル開始時点で適用
したとし、通過帯算出処理と同様に、一定の制御周期
内、ここではt+1〜t+2の５分間での隣接交差点との通過
帯を求め、通過帯に距離による重みＷ_Lを適用、積算し
て、この重みとの演算による通過帯を全ての交差点につ
いて求め合計する。これを評価用の通過帯幅合計Ｂmax
としてメモリ９に保持しておく（Ｓ３５）。続いて、オ
フセットＯ"k(t)、リンクの旅行速度Ｖkj(t)をt+1以降
でのサイクル開始時点で適用するとし、これを基準に、
速度の重みＷ_Vを適用したオフセット算出処理により新
たなオフセットＯ'k(t)を生成する（Ｓ３６）。生成
後、オフセットＯ'k(t)、青時間Ｇkp(t)とサイクル長Ｃ
k(t)、黄Ｙ・全赤Ｒ時間による損失時間、リンク旅行速
度Ｖkj(t)をt+1以降でのサイクル開始時点で適用すると
し、一定の制御周期内（t+1〜t+2の５分間）での全交差
点の隣接交差点との通過帯の合計Ｂallを、前述の通過
帯算出処理によって求める（Ｓ３７）。本実施の形態で
は、このＢallが大きくなればよいものとし、Ｂall＞Ｂ
maxなる場合、ＢallをＢmaxとして更新、そのＢallと共
に、オフセットＯ'k(t)を新たなＯ"k(t)として更新、メ
モリ９に保持し、逆に大きくならないならば、そのオフ
セットＯ'k(t)を破棄する（Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４
０）。このオフセット生成と通過帯算出処理によるＳ３
６〜Ｓ４０を任意の試行回数分繰り返し行ない（Ｓ４
１）、最終的にメモリ９に保持されている最もＢallが
大きくなった場合のＯ"k(t)を採用し、新たなオフセッ
トＯk(t)としてメモリ９に格納する（Ｓ４２）。ここで
は、Ｂallを通過帯の合計として評価したが、他に、各
交差点の通過帯の最小値が最大になるオフセットを採用
するといった評価でもよい。その場合には、通過帯算出
処理におけるＢallの算出について、式（２０）を式
（２１）とし、同様に、評価用Ｂmaxの初期値を式（２
１）による最小値として、上記演算を行なえばよい。ま
た、通過帯以外に、遅れ時間によるといった場合には、
交差点での待ち時間を用いて、これの合計あるいは各交
差点での最大値の最小化を図ればよい。 Ｂall＝min_k min_j Ｂ'kj(t) （２１）

【００３６】これらの各手段実行後、処理部５は、次の
時点t+1において、メモリ９に格納されている黄や全赤
時間や、新たに求めた青時間、サイクル長、オフセット
からなる、各交差点毎の全ての信号制御パラメータを、
各信号側に送信し制御を行なう。以上の動作を、５分間
隔にて繰り返す。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
任意の道路網について、各交差点毎に時々刻々と変化す
る実際の道路交通状況に適応して、逐次、青時間やサイ
クル長といった信号制御パラメータを得られるので、よ
り早く的確に道路交通を円滑にし、渋滞を緩和できると
いう効果が得られる。これまで勘案されていなかったサ
イクル長の異なる部分でも、隣接交差点からの流入を考
慮してオフセットを設計し制御することができ、より柔
軟な制御を図れる。また、オフセット追従等の従来制御
における問題を解消し、サブエリアがなくとも対応でき
ることから、信号制御パラメータ設計に係るコストを低
減することも可能である。以上から、交通状況の変化に
応じた信号制御パラメータによる交通流制御を行なうこ
とができ、社会資本である道路の有効利用を図り、むだ
時間を削減し、交通環境の改善に寄与することができ
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パラメー
タ設計装置の信号機配置図（ａ）と機能ブロック図
（ｂ）

【図２】本発明の実施の形態における青時間算出手段の
処理フロー図

【図３】本発明の実施の形態におけるサイクル長算出手
段の処理フロー図

【図４】本発明の実施の形態におけるオフセット算出手
段の処理フロー図

【図５】本発明の実施の形態におけるオフセット算出手
段の処理フロー図（続き）

【図６】本実施の形態における速度による重み特性図

【図７】本実施の形態における距離による重み特性図

【図８】本実施の形態における通過帯算出における概念
図

【符号の説明】 １ 道路またはリンク ２ 交差点 ３ 信号機 ４ 車両感知器 ５ 処理部 ６ 青時間算出手段 ７ サイクル長算出手段 ８ オフセット算出手段 ９ メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 JJ02 JJ06 JJ12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路交通網において信号制御を行なうた
   めのパラメータを設計する信号制御パラメータ設計方法
   であって、信号機を設置する交差点を通過する交通流の
   旅行速度および通過距離と、隣接交差点間の旅行速度お
   よび距離による重みとを用いて、通過方向および信号制
   御パターンである信号現示の青時間と、青信号開始時刻
   から次の青信号開始時刻までの信号周期時間であるサイ
   クル長と、隣接交差点との青信号開始時刻のずれを表す
   オフセットとを算出することを特徴とする信号制御パラ
   メータ設計方法。
2. 【請求項２】 交差点を通過する交通流の旅行速度およ
   び通過距離による旅行時間に応じて、通過方向および信
   号現示の青時間を算出する処理を含むことを特徴とする
   請求項１記載の信号制御パラメータ設計方法。
3. 【請求項３】 算出した青時間と、黄時間や全赤時間を
   含めて他に必要な信号表示時間を積算し、青信号開始時
   刻から次の青信号開始時刻までの信号周期時間であるサ
   イクル長を算出する処理を含むことを特徴とする請求項
   １または２記載の信号制御パラメータ設計方法。
4. 【請求項４】 一定の調整幅内で各交差点における青時
   信号開始時刻をずらし、隣接交差点間の旅行速度および
   距離による重みと青信号開始時間差とを用い、隣接交差
   点との青信号開始時刻のずれを表すオフセットと隣接交
   差点からの交通流が停止せずに走行できる時間帯である
   通過帯や交差点での待ち時間である遅れ時間を、一定の
   制御周期内において算出し、最適な通過帯幅や遅れ時間
   になる青信号開始時刻のずれであるオフセットを決定す
   る処理を含むことを特徴とする請求項１または２または
   ３記載の信号制御パラメータ設計方法。
5. 【請求項５】 道路交通網において信号制御を行なうた
   めのパラメータを設計する信号制御パラメータ設計装置
   であって、信号機を設置する交差点を通過する交通流の
   旅行速度および通過距離と、隣接交差点間の旅行速度お
   よび距離による重みとを用いて、通過方向および信号制
   御パターンである信号現示の青時間と、青信号開始時刻
   から次の青信号開始時刻までの信号周期時間であるサイ
   クル長と、隣接交差点との青信号開始時刻のずれを表す
   オフセットとを算出する処理部を備えたことを特徴とす
   る信号制御パラメータ設計装置。
6. 【請求項６】 前記処理部が、交差点を通過する交通流
   の旅行速度および通過距離による旅行時間に応じて、通
   過方向および信号現示の青時間を算出する青時間算出手
   段を備えたことを特徴とする請求項５記載の信号制御パ
   ラメータ設計装置。
7. 【請求項７】 前記処理部が、算出した青時間と、黄時
   間や全赤時間を含めて他に必要な信号表示時間を積算
   し、青信号開始時刻から次の青信号開始時刻までの信号
   周期時間であるサイクル長を算出するサイクル長算出手
   段を備えたことを特徴とする請求項５または６記載の信
   号制御パラメータ設計装置。
8. 【請求項８】 前記処理部が、一定の調整幅内で各交差
   点における青信号開始時刻をずらし、隣接交差点間の旅
   行速度および距離による重みと青信号開始時間差とを用
   い、隣接交差点との青信号開始時刻のずれを表すオフセ
   ットと隣接交差点からの交通流が停止せずに走行できる
   時間帯である通過帯や交差点での待ち時間である遅れ時
   間を、一定の制御周期内において算出し、最適な通過帯
   幅や遅れ時間になる青信号開始時刻のずれであるオフセ
   ットを決定するオフセット算出手段を備えたことを特徴
   とする請求項５または６または７記載の信号制御パラメ
   ータ設計装置。