JP2003016581A - 自律分散型信号制御システム、及びその拡張方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 中央信号制御装置で構成される大規模な完成
センター設備を持たずに、エリア全体を安定的に、且
つ、最適に制御を行うことができる自律分散型信号制御
システムを提供する。 【解決手段】 当該自律分散型信号制御システムでは、
交差点１_１〜１_６のうちから交通状況に応じて基軸交差
点１_１が逐次に選択される。信号制御装置２_１〜２_６の
うちの基軸交差点１_１に設けられた信号灯器を制御する
基軸信号制御装置２_１は、交通状況に応じて、基軸交差
点１_１の制御パターンを自己独立的に定める。信号制御
装置２_１〜２_６のうちの基軸交差点１_１以外の協調交差
点１_２〜１_６に設けられた信号灯器を制御する協調信号
制御装置２_２〜２_６は、基軸信号制御装置２_１に連携し
て協調交差点１_２〜１_６の制御パターンを自律的に定め
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、信号制御システム
に関する。本発明は、特に、各信号灯器が自律的に制御
される信号制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】信号灯器の制御パターンの最適化は、道
路交通を円滑にする上で重要である。信号灯器の制御パ
ターンは、サイクル長、スプリット、オフセットの３つ
の制御パラメータにより決定される。サイクル長とは、
信号灯器の制御周期である。スプリットとは、信号灯器
が青である時間の、サイクル長に占める割合である。オ
フセットは、隣接する交差点に設けられた信号灯器が青
になる時間のずれである。これらの制御パラメータを最
適化する信号制御システム及び信号灯器制御方法の開発
が進められている。

【０００３】信号制御システムの一として、多数の信号
灯器が中央信号制御装置に接続され、その中央信号制御
装置が各信号灯器の制御パターンを定める信号制御シス
テムが知られている。当該信号制御システムは、管理す
る領域全体について大局的な状況判断を行い、エリア全
体の制御を行う。当該信号制御システムでは、予め幾つ
かの制御パターンを用意しておき、計測した交通量に応
じて用意したパターンの１つを選択して実行する方法が
主流となっている。しかし、この方法は、交通状況の変
化に応じて用意するパターンを定期的に見なおす必要が
あり、交通量調査等を行って用意するパターンを作成す
る保守作業が必要となる。また、交通状況の変化に応じ
て制御パターンを逐次自動的に生成するならば、中央信
号制御装置が行うべき計算量が膨大で複雑となることか
ら右左折の分岐などの細かな交通状況にリアルタイムに
対応させにくい。

【０００４】また、他の信号制御システムとして、個々
の信号灯器について個別に予め制御パターンが定めら
れ、各信号灯器は、その制御パターンに従って動作する
信号制御システムが知られている。しかし、この信号制
御システムでは、各信号灯器は、予め決められた動作を
することしかできず、予期しない交通量の増減に対応で
きない。

【０００５】また、更に他の信号制御システムとして、
個々の信号灯器を個々の信号制御装置が自律的に制御す
る自律分散型信号制御システムが知られている。しか
し、このような自律分散型信号制御システムを、制御エ
リア全体について安定的に、且つ、最適に制御する方法
は、知られていない。このような自律分散型信号制御シ
ステムが、どのように動くかは、実際に動かしてみない
と分からないのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、中央
信号制御装置で構成される大規模な管制センター設備を
持たずに、制御エリア全体の交通状況の変化に応じて、
各交差点の信号制御装置が自律的に制御パターンを算出
し、エリア全体を安定的に、且つ、最適に制御を行うこ
とができる自律分散型信号制御システムを提供すること
にある。

【０００７】本発明の更に他の目的は、交通状況の変化
に応じた制御パターンを自動的に算出することにより、
定期的なパラメータ再調整を不要にし、保守費用を大幅
に削減できる自律分散型信号制御システムを提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の他の目的は、新たに交差点を追加
する場合において、交通量調査によるパラメータ調整作
業を行うことなく、新たに信号制御装置を交差点に設置
し、隣接する交差点に設置された信号制御装置と通信回
線で接続するだけで、制御エリアを拡張できる自律分散
型信号制御システムを提供することにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、交通状況の変化
に応じて各交差点の信号制御装置が自律的に最適制御を
実施するシステム形態により、交通管制センターにより
集中的に制御されている範囲を除いて、地域性や交通状
況を選ばずに導入できる自律分散型信号制御システムを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段が説明される。これらの番号・符号は、
[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。

【００１１】本発明による自律分散型信号制御システム
は、制御範囲の各交差点（１_１〜１ _６）にそれぞれ設け
られた信号灯器（３、４）と、各交差点（１_１〜１_６）
にそれぞれ設けられ、信号灯器（３、４）をそれぞれ制
御する信号制御装置（２_１〜２_６）とを備えている。各
交差点（１_１〜１_６）のうちの隣接する交差点に設けら
れた信号制御装置は、通信回線で接続される。当該自律
分散型信号制御システムでは、交差点（１_１〜１_６）の
うちから交通状況に応じて基軸交差点（１_１）が逐次に
選択される。信号制御装置（２_１〜２_６）のうちの基軸
交差点（１_１）に設けられた信号灯器（３、４）を制御
する基軸信号制御装置（２_１）は、交通状況に応じて、
基軸交差点（１_１）の制御パターンを自己独立的に定め
る。信号制御装置（２_１〜２_６）のうちの基軸交差点
（１_１）以外の協調交差点（１_２〜１_６）に設けられた
信号灯器（３、４）を制御する協調信号制御装置（２_２
〜２ _６）は、基軸信号制御装置（２_１）に連携して協調
交差点（１_２〜１_６）の制御パターンを自律的に定め
る。

【００１２】このとき、当該自律分散型信号制御システ
ムでは、他の交差点（１_７）に新規信号灯器（５’）と
新規信号制御装置（２_７）を設け、交差点（１_１〜
１_６）のうち他の交差点（１_７）に隣接する交差点（１
_３）に設けられた信号制御装置（２_３）に新規信号制御
装置（２_７）を接続することにより、前記制御範囲に前
記他の交差点（１_７）を追加することが可能であること
が好ましい。

【００１３】基軸交差点（１_１）は、交差点（１_１〜１
_６）における混雑程度に基づいて逐次に選定されること
が好ましい。

【００１４】また、基軸信号制御装置（２_１）は、基軸
交差点（１_１）と、基軸交差点（１ _１）に隣接する交差
点（１_２〜１_５）とで発生する遅れ時間が積極的に最小
になるように、基軸信号制御装置（２_１）が制御する信
号灯器（３、４）の制御パターンを定めることが好まし
い。

【００１５】また、交差点（１_１〜１_６）のうちの隣接
する交差点に設けられた信号制御装置のそれぞれは、隣
接する交差点のうちの自己が設置された交差点から他の
交差点に向かう交通量の将来における時間変化の予測で
ある流入予測プロファイルと、自己が設置された交差点
で車両を停止せずに捌くことができる、前記他の交差点
から自己が設置された交差点に向かう交通量の時間変化
の予測である流出予測プロファイルとを相互に交換し、
且つ、交換した流入予測プロファイルと流出予測プロフ
ァイルとに基づいて、信号灯器を制御する制御パターン
を定めることが好ましい。

【００１６】協調信号制御装置（２_２〜２_５）のそれぞ
れは、それが設置された前記協調交差点（１_２〜１_５）
への流入リンクと、協調交差点（１_２〜１_５）からの流
出リンクとでの遅れ時間及び待ち行列台数とを積極的に
小さくするように協調交差点（１_２〜１_５）の制御パタ
ーンを決定することが好ましい。

【００１７】また、協調信号制御装置（２_２〜２_５）
は、協調交差点（１_２〜１_５）に接続するリンクの車群
の速度が設計速度を超える可能性ρを積極的に小さくす
るように、協調交差点（１_２〜１_５）の制御パターンを
決定することが好ましい。

【００１８】前記流入予測プロファイルと前記流出予測
プロファイルとは、交通状況と、前記隣接する交差点の
制御パターンとに基づいて定められることが好ましい。

【００１９】また、全ての前記信号制御装置（２_１〜２
_６）は、同一の評価関数Ｈ： Ｈ＝Σα_ｉ・Ｆ_ｉ α_ｉ：重み係数 Ｆ_ｉ：関数 に基づいて、それぞれが設置された前記交差点（１_１〜
１_６）の制御パターンを定め、前記α_ｉは、信号制御装
置（２_１〜２_６）のそれぞれが基軸交差点（１_１）に設
置されるか、協調交差点（１_２〜１_６）に設置されるか
に応じて変更される

【００２０】本発明による自律分散型信号制御システム
の拡張方法は、（ａ）上述の自律分散型信号制御システ
ムを設置するステップと、（ｂ）他の交差点（１_７）に
新設信号灯器と、新設信号灯器を制御する新設信号制御
装置（２_７）とを設置するステップと、（ｃ）交差点
（１_１〜１_６）のうち、前記他の交差点（１_７）に隣接
する交差点（１_３）に設けられた信号制御装置（２_３）
と新設信号制御装置（２_７）とを通信回線により接続す
るステップと、（ｄ）新設信号制御装置（２_７）に、信
号制御装置（２_１〜２_６）と同一の動作を行わせるステ
ップとを備えている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明による信号制御システムの実施の一形態を説明す
る。

【００２２】実施の第１形態：本発明による信号制御シ
ステムの実施の第１形態では、図１に示されているよう
に、制御対象である交差点１_１〜１_６のそれぞれにロー
カルステーション（ＬＳ）２_１〜２_６が設けられる。交
差点１_１〜１_６は、総称して、交差点１と記載されるこ
とがあり、ローカルステーション２_１〜２_６は、総称し
て、ローカルステーション２と記載されることがある。
交差点１_１〜１_６に接続する道路は、リンクと呼ばれ
る。このとき、交差点に車両が流入するリンクは、流入
リンクと呼ばれ、交差点から車両が流出するリンクは、
流出リンクと呼ばれることがある。

【００２３】隣接する２つの交差点に設けられたローカ
ルステーションは、相互に通信回線により接続されてい
る。即ち、ローカルステーション２_１は、ローカルステ
ーション２_２〜２_５のそれぞれと通信回線により接続さ
れ、ローカルステーション２ _５は、ローカルステーショ
ン２_６と通信回線により接続されている。

【００２４】図２は、一の交差点１の詳細図を示す。交
差点１には、ローカルステーション２、信号灯器３、
４、及び感知器５が設けられる。信号灯器３は、交差点
１に横方向に流入する車両のために設けられ、信号灯器
４は、交差点１に縦方向に流入する車両のために設けら
れる。

【００２５】感知器５は、交差点１の交通状況を検出す
る。感知器５の検出結果から、交差点１への車両の流入
台数が検知される。このとき、感知器５は、光ビーコン
を受信可能であり、車両が光ビーコンの車載器を搭載し
ている場合、その車両のＩＤ番号を受信する。そのＩＤ
番号により、感知器５は、個別の車両を判別することが
できる。そのＩＤ番号は、後述されるように、車両の流
れの検出に使用される。

【００２６】ローカルステーション２は、信号灯器３、
４を制御する。ローカルステーション２には、ＣＰＵ２
ａが設けられ、ローカルステーション２で行われる演算
は、ＣＰＵ２ａにより実行される。ローカルステーショ
ン２は、隣接する交差点に設けられた他のローカルステ
ーションに通信回線により接続され、その通信回線を介
して信号灯器の制御に必要な情報を交換する。

【００２７】各ローカルステーション２が行う制御の論
理構造は、図３に示されているように、上位層及び下位
層の２層に分かれている。上位層の制御演算は、周期Ｔ
_１毎に行われ、下位層の制御演算は、周期Ｔ_１よりも短
い周期Ｔ_２毎に行われる。周期Ｔ_１は、典型的には３分
程度であり、周期Ｔ_２は、典型的には３秒程度である。

【００２８】上位層の制御演算では、まず、基軸交差点
の選定が行われる。基軸交差点は、各交差点の制御の基
準となる交差点であり、交差点１_１〜１_６のうちの一つ
が、基軸交差点として選択される。基軸交差点に設けら
れたローカルステーション２を基準として、他のローカ
ルステーション２は、基軸交差点に協調した制御を行
う。

【００２９】基軸交差点の選定は各交差点の混雑程度に
基づいて行われ、混雑程度が最も大きい交差点が基軸交
差点と定められる。各交差点の混雑程度は、感知器５に
より計測された交通状況に基づいて判断される。本実施
の形態では、各交差点の混雑程度は、交差点負荷率λを
指標として評価される。図４を参照して、ある交差点の
交差点負荷率λは、次式：

【数１】 但し、λ_１〜λ_４は、交差点に車両が流入する流入点７
_１〜７_４の負荷率であり、

【数２】 Ｑ_ｉ：流入点７_ｉにおいて計測された交通流率［台／
秒］ Ｓ_ｉ：流入点７_ｉの飽和交通流率［台／秒］ Ｒ_ｉ：流入点７_ｉにおいて計測された捌け残り台数
［台］ Ｃ：サイクル長［秒］ α：係数 で定義される。ここで、交通流率は、単位時間あたりに
通過する車両の台数である。飽和交通流率とは、単位時
間あたりにリンクが通過しうる最大の車両の台数であ
る。捌け残り台数とは、信号が青から赤になったとき
に、交差点を通過できずに残された車両の台数である。

【００３０】αは、捌け残りが発生したときにその後何
サイクル長でその捌け残りが捌かるべきか設定するパラ
メータである。αは、捌け残りＲが交差点負荷率に及ぼ
す影響の程度を定め、αが小さいと、捌け残りＲが交差
点負荷率に及ぼす影響が大きくなる。

【００３１】上記の交差点負荷率λは、信号が同時に青
になる２つの流入点の負荷率のうち、大きな方の和であ
る。流入点７_１と流入点７_３とは、互いに対向する位置
にあり、流入点７_１と流入点７_３との信号は同時に青に
なる。同様に、流入点７_２と流入点７_４は、互いに対向
する位置にあり、その信号は同時に青になる。交差点負
荷率λは、流入点７_１と流入点７_３の負荷率のうちの大
きい方と、流入点７_２と流入点７_４の負荷率のうちの大
きい方との和で定義される。

【００３２】各交差点は、自己の交差点負荷率λをそれ
ぞれ算出する。交差点１_１〜１_６のうち、既述の交差点
負荷率λが最大であるものが、基軸交差点であると定め
られる。基軸交差点以外の交差点は、以下、協調交差点
と記載する。また、基軸交差点に設けられたローカルス
テーションは、基軸ＬＳと、協調交差点に設けられたロ
ーカルステーションは、協調ＬＳと記載されることがあ
る。

【００３３】本実施の形態では、交差点１_１が、基軸交
差点と定められたとする。交差点１ _１は、以下、基軸交
差点１_１と記載されることがあり、他の交差点１_２〜１
_６は、以下、協調交差点１_２〜１_５と記載されることが
ある。更に、基軸交差点１_１に設けられたローカルステ
ーション２_１は、以下、基軸ＬＳ２_１と記載され、協調
交差点１_２〜１_５に設けられたローカルステーション２
_２〜２_６は、それぞれ、協調ＬＳ２_２〜２_６と記載され
ることがある。

【００３４】基軸交差点が定められた後、図３に示され
ているように、各ローカルステーション２は、それが設
置された交差点の制御目標パターンを定める。制御目標
パターンとは、各交差点の制御パターンの目標値であ
り、サイクル長の目標値Ｃ_Ａ、スプリットの目標値
Ｓ_Ａ、及び隣接する交差点との間のオフセットの目標値
Ｏ_Ａの３つとで定まる。

【００３５】まず、基軸交差点１_１に設けられた基軸Ｌ
Ｓ２_１が、基軸交差点１_１の制御目標パターンを定め
る。基軸ＬＳ２_１は、以下のようにして、基軸交差点１
_１の制御目標パターンを定める。

【００３６】図５は、基軸交差点の制御目標パターンの
設定方法を示すフローチャートである。ローカルステー
ション２のうちの基軸ＬＳ２_１は、事前に定められた基
軸交差点のサイクル長、スプリット、及び基軸交差点と
それに隣接する交差点とのオフセットの候補値を組み合
わせて、制御目標パターンの候補となる候補パターンを
複数作成する（ステップＳ０１）。これらの候補値は、
制御目標パターンの設定のために、予めそれぞれ数個ず
つ定められている。

【００３７】続いて基軸ＬＳ２_１は、基軸交差点１_１を
候補パターンに従って制御したと仮定したときの、基軸
交差点１_１の流入点、及び基軸交差点１_１に隣接する協
調交差点の流入点において発生する遅れ時間の予測値を
それぞれ算出する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２
の遅れ時間の予測値の算出においては、基軸交差点１ _１
に隣接する協調交差点１_２〜１_５のサイクル長は、基軸
交差点１_１のサイクル長と同一であると仮定される。更
に、協調交差点１_２〜１_５のスプリットは、協調交差点
１_２〜１_５への流入台数などから一意的に定められる。
遅れ時間の予測値の算出は、現時点から将来の一定の期
間について行われる。遅れ時間の予測値の算出期間は、
期間Ｔ_１〜Ｔ_ｎに等分される。期間Ｔ_１〜Ｔ_ｎのそれぞ
れの長さをΔｔとする。期間Ｔ_１〜Ｔ_ｎにおける遅れ時
間の予測値が、上記の全ての流出点についてそれぞれ算
出される。

【００３８】図６は、基軸交差点として交差点１_１が選
択された場合について、遅れ時間の予測値の算出が行わ
れる流入点８_１〜８_２０を示す。基軸交差点として交差
点１ _１が選択された場合、 （１）協調交差点１_２に車両が流入する流入点８_１〜８_３、８_１７ （２）協調交差点１_３に車両が流入する流入点８_４〜８_６、８_１８ （３）協調交差点１_４に車両が流入する流入点８_７〜８_９、８_１９ （４）協調交差点１_５に車両が流入する流入点８_１０〜８_１２、８_２０ （５）基軸交差点１_１に車両が流入する流入点８_１３〜８_１６ における遅れ時間が、期間Ｔ_１〜Ｔ_ｎのそれぞれについ
て算出される。

【００３９】遅れ時間の予測値の算出は以下のようにし
て行われる。まず、時刻ｔにおいて、単位時間あたりに
流入点８_ｉに車両が流入する流入台数Ｑ_ｉ（ｔ）（台／
秒）の算出が行われる。ここでｉは、１以上２０以下の
整数であり、ｔ＝０は、遅れ時間の予測値の算出期間の
開始時刻である。

【００４０】基軸交差点１_１に隣接する協調交差点１_２
〜１_５への流入点のうち、基軸交差点１_１以外の交差点
（制御エリア外も含む）から車両が流入する流入点の単
位時間あたりの流入台数Ｑ_ｉ（ｔ）は、その流入点で実
際に計測された車両の時間平均で一定であると仮定され
る。図４に示されているように、基軸交差点として交差
点１_１が選択されている場合、流入点８_１〜８_１２の単
位時間あたりの流入台数Ｑ_１（ｔ）〜Ｑ_１２（ｔ）は、
時間ｔに関わらず一定と仮定される。

【００４１】その他の流入点８_１３〜８_２０の単位時間
あたりの流入台数Ｑ_１３（ｔ）〜Ｑ _２０（ｔ）の算出法
を、図７を参照しながら以下に説明する。Ｑ_１３（ｔ）
〜Ｑ _２０（ｔ）のうち、基軸交差点１_１の流入点８_１３
の流入台数Ｑ_１３（ｔ）を例にとって説明する。基軸交
差点１_１の流入点８_１３に流入する車両は、全て、基軸
交差点１_１に隣接する協調交差点１_２の流出点９_１３か
ら流出した車両である。まず、その流出点９_１３から車
両が流出した単位時間あたりの流出台数Ｏ_１３（ｔ）が
算出される。

【００４２】流出点９_１３の流出台数Ｏ_１３（ｔ）は、 Ｏ_１３（ｔ）＝Ｏ_１３ ^１（ｔ）＋Ｏ_１３ ^２（ｔ）＋Ｏ
_１３ ^３（ｔ） Ｏ_１３ ^１（ｔ）：単位時間あたり、流入点８_１からの車
両が右折して流出点９_{１ ３}から流出する流出台数 Ｏ_１３ ^２（ｔ）：単位時間あたり、流入点８_２からの車
両が直進して流出点９_{１ ３}から流出する流出台数 Ｏ_１３ ^３（ｔ）：単位時間あたり、流入点８_３からの車
両が左折して流出点９_{１ ３}から流出する流出台数 により求められる。Ｏ_１３ ^１（ｔ）は、協調交差点１_２
の制御パラメータと、Ｑ _１（ｔ）（＝一定値）と右折率
α_１との積から算出される。協調交差点１_２の制御パラ
メータのうち、サイクル長は、候補パターンに定められ
たサイクル長及びスプリットに同じであると仮定され
る。更に、協調交差点１_２のスプリットは、協調交差点
１_２への流入台数などから一意的に定められる。同様
に、Ｏ_１３ ^２（ｔ）は、協調交差点１_２の制御パラメー
タと、Ｑ_２（ｔ）（＝一定値）と直進率α_２との積とか
ら算出され、Ｏ_１３ ^３（ｔ）は、協調交差点１_２の制御
パラメータと、Ｑ_３（ｔ）（＝一定値）と左折率α_３と
の積から算出される。Ｏ_１３ ^１（ｔ）〜Ｏ_１３ ^１（ｔ）
は、協調交差点１_２で行われる信号灯器の制御の影響を
うけるため、Ｑ_１（ｔ）〜Ｑ_３（ｔ）とは異なり、一般
に、時間的に一定にはならない。

【００４３】流入点８_１３の単位時間あたりの流入台数
Ｑ_１３（ｔ）は、 Ｑ_１３（ｔ）＝Ｏ_１３（ｔ−ｔ_ｔ） により求められる。ここで、ｔ_ｔは、協調交差点１_２の
流出点９_１３から、基軸交差点１_１の流入点８_１３への
旅行時間であり、 ｔ_ｔ＝Ｌ／ｖ Ｌ：流出点９_１３と流入点８_１３との距離 ｖ：流出点９_１３と流入点８_１３とを結ぶリンクの設計
速度 である。

【００４４】他の単位時間あたりの流入台数Ｑ
_１４（ｔ）〜Ｑ_２０（ｔ）も、同様にして算出される。

【００４５】算出された流入台数Ｑ_１（ｔ）〜Ｑ
_２０（ｔ）から、流入点８_ｉの期間Ｔ_ｊにおける遅延時
間ｔ_Ｄ（ｉ、ｊ）が算出される。期間Ｔ_ｊが時刻ｔ
_ｊ−１に開始して時刻ｔ_ｊに終了するとして、期間Ｔ_ｊ
における流入点８_ｉの流入台数ｑ_ｉ（ｊ）は、

【数３】 …式（１）

【００４６】また、期間Ｔ_ｊにおける流入点８_ｉでの待
ち行列台数をＲ_ｉ（ｊ）とすると、流入点８_ｉに到達し
ていた車両が、期間Ｔ_ｊにおいて交差点から流出する流
出台数ｏ_ｉ（ｊ）は、 ｏ_ｉ（ｊ）＝ｍｉｎ（Ｒ_ｉ（ｊ）＋ｑ_ｉ（ｊ），ｐ_ｉ（ｊ）） …式（２） ただし、最大流出可能数ｐ_ｉ（ｊ）は、遅れ時間の予測
対象である候補パターンに従って制御が行われたとき
に、流入点８_ｉに到達していた車両が期間Ｔ_ｊにおいて
交差点から流出し得る最大の流出数であり、

【数４】 但し、Ｐ_ｉ（ｔ）は、 Ｐ_ｉ（ｔ）＝０ （流入点８_ｉの信号が赤である期間） Ｐ_ｉ（ｔ）＝Ｓ_ｉ （流入点８_ｉの信号が青である期
間） Ｓ_ｉ：流入点８_ｉの飽和交通流率 である。流出台数ｏ_ｉ（ｊ）は、待ち行列台数Ｒ
_ｉ（ｊ）と流入台数ｑ_ｉ（ｊ）との和が大きいときは、
最大流出可能数ｐ_ｉ（ｊ）で制約される。一方、待ち行
列台数Ｒ_ｉ（ｊ）と流入台数ｑ_ｉ（ｊ）との和が小さい
ときは、その和よりも多く車両が流出することは起こり
得ないため、流出台数ｏ_ｉ（ｊ）は、待ち行列台数Ｒ_ｉ
（ｊ）と流入台数ｑ_ｉ（ｊ）との和で定まる。

【００４７】更に、期間Ｔ_ｊにおける流入点８_ｉでの待
ち行列台数Ｒ_ｉ（ｊ）、流入台数ｑ _ｉ（ｊ）、及び流出
台数ｏ_ｉ（ｊ）から、期間Ｔ_ｊ＋１における待ち行列台
数Ｒ _ｉ（ｊ＋１）は定まり、 Ｒ_ｉ（ｊ＋１）＝Ｒ_ｉ（ｊ）＋ｑ_ｉ（ｊ）−ｏ_ｉ（ｊ）． …式（３） 但し、Ｒ_ｉ（１）は、ｔ＝０において現実に計測されて
いる待ち行列台数である。式（１）〜式（３）により、
期間Ｔ_１〜Ｔ_ｎのそれぞれについて、待ち行列台数Ｒ_ｉ
（ｊ）（ｊは、１以上ｎ以下の整数）が定まる。

【００４８】期間Ｔ_ｊのそれぞれにおける流入点８_ｉの
遅れ時間の予測値ｔ_Ｄ（ｉ、ｊ）は、待ち行列台数Ｒ_ｉ
（ｊ）に比例し、 ｔ_Ｄ（ｉ、ｊ）＝ｋ・Ｒ_ｉ（ｊ）． 基軸交差点の流入点、及び基軸交差点に隣接する協調交
差点の流入点において発生する遅れ時間の予測値ｔ
_Ｄ（ｉ、ｊ）の和ｔ_ＳＵＭは、

【数５】 により定められる。

【００４９】候補パターンのうち、遅れ時間の予測値の
和ｔ_ＳＵＭを最小にするものが、基軸交差点の制御目標
パターンと決定される。

【００５０】基軸交差点の制御目標パターンを定めた基
軸ＬＳは、更に、その制御目標パターンに従って基軸交
差点を制御したと仮定して、基軸交差点に隣接する協調
交差点に向かうそれぞれの交通流の時間変化を予測し、
予測した交通流の時間変化を、通信回線を通じて協調交
差点に設置された協調ＬＳに送信する。予測された交通
流の時間変化は、流入目標プロファイルと呼ばれる。

【００５１】続いて、第１次協調交差点の制御目標パタ
ーンが定められる。ここで第１次協調交差点とは、協調
交差点のうち、基軸交差点に直接に隣接する協調交差点
をいう。更に、第２次協調交差点とは、基軸交差点に直
接に隣接せず、且つ、第１次協調交差点に直接に隣接す
る交差点をいい、同様に、第ｎ次協調交差点は、第ｎ−
２次協調交差点に直接に隣接せず、且つ、第ｎ−１次協
調交差点に直接に隣接する交差点をいう。本実施の形態
では、協調交差点１_２〜１_５が第１次協調交差点であ
り、協調交差点１_６が第２次協調交差点である。

【００５２】図８は、第１次協調交差点の制御目標パタ
ーンの決定方法を示す。以下では、基軸交差点１_１に直
接に隣接する協調交差点１_２〜１_５のうち、協調交差点
１_５を例にとって、第１次協調交差点の制御目標パター
ンの決定方法を説明する。

【００５３】協調交差点１_５に設けられた協調ＬＳ２_５
は、基軸ＬＳ２_１から流入目標プロファイルを受け取る
（ステップＳ１１）。以下では、受け取った流入目標プ
ロファイルをＱ_Ａ（ｔ）と表す。

【００５４】続いて、協調ＬＳ２_５は、事前に定められ
たスプリットと、隣接する交差点とのオフセットの候補
値を組み合わせて、制御目標パターンの候補となる候補
パターンを複数作成する（ステップＳ１２）。このと
き、制御目標パターンのサイクル長は、基軸交差点１_１
のサイクル長に一致される。

【００５５】続いて、各候補パターンについて、協調交
差点１_５への流入リンクと、協調交差点１_５に隣接する
第２次協調交差点、即ち、第２次協調交差点１_６への流
入リンクと、協調交差点１_５から基軸交差点１_１に向か
う流出リンクで発生する待ち時間の和が算出される（ス
テップＳ１３）。図９は、待ち時間の算出対象である流
入点１０_１〜１０_９を示している。待ち時間の算出の際
には、制御目標パターンの決定の対象である第１次協調
交差点に隣接する第２次協調交差点に流入する車両の単
位時間当たりの流入台数は、その流入台数の実際の計測
値の時間平均で一定であると仮定される。また、当該第
１次協調交差点に、制御範囲の外部から直接に車両が流
入する場合、その車両の単位時間当たりの流入台数は、
制御範囲の外部から流入する車両の実際の計測値の時間
平均で一定であると仮定される。協調ＬＳ２_５の制御目
標パターンの決定が行われる場合、図９に示されたＱ
_２１〜Ｑ_２５が、時間に無関係に一定であると仮定され
る。協調ＬＳ２_５は、単位時間あたりの流入台数Ｑ_２１
〜Ｑ_２５と、流入目標プロファイルＱ_Ａ（ｔ）とから、
流入点１０_３〜１０_９への単位時間あたりの流入台数Ｑ
_２６〜Ｑ_２９を算出し、更に、候補パターンのそれぞれ
について、協調ＬＳ２_５への流入リンクと、協調ＬＳ２
_５からの流出リンクで発生する待ち時間の和、即ち、流
入点１０_１〜１０_９で発生する待ち時間の和を算出す
る。

【００５６】続いて協調ＬＳ２_５は、図８に示されてい
るように、候補パターンのうち、待ち時間の和が最小の
ものを、協調交差点１_５の制御目標パターンに定める
（ステップＳ１４）。他の第１次協調交差点の制御目標
パターンも、同様にして決定される。

【００５７】第２次協調交差点の制御目標パターンの決
定も、第１次協調交差点と同様にして行われる。第１次
協調交差点から第２次協調交差点への流入目標プロファ
イルが、第２次協調交差点に設けられた協調ＬＳに送ら
れる。第１次協調交差点と同様に、その流入目標プロフ
ァイルに基づいて、第２次協調交差点の制御目標パター
ンが決定される。第ｎ次協調交差点についても同様にし
て制御目標パターンが決定され、順次、制御対象エリア
全ての交差点について制御目標パターンが決定される。

【００５８】図３に示された上位層の制御演算は、以上
で完了する。

【００５９】下位層の制御演算では、各ローカルステー
ション２は、下記評価関数Ｆを最小とする制御パターン
の実行解、即ち、評価関数Ｆを最小とするサイクル長
Ｃ、スプリットＳ、オフセットＯを算出する。 ここで、α、β、γ、δは、係数である。Ｆ_１は、Ｔ
_Ｄ１及びＴ_Ｄ２のそれぞれに対して単調に増加する関数
である。Ｆ_２は、ΔＣ_１、ΔＳ_１、及びΔＯ_１のそれぞ
れに対して単調に増加する関数である。Ｆ_３は、Δ
Ｃ_２、ΔＳ_２、及びΔＯ _２のそれぞれに対して単調に増
加する関数である。Ｆ_４は、ρ_１及びρ_２のそれぞれに
対して単調に増加する関数である。

【００６０】式（４）において、Ｔ_Ｄ１は、流入リンク
において発生する遅延時間であり、Ｔ_Ｄ２は、流出リン
クにおいて発生する遅延時間である。

【００６１】流入リンクにおいて発生する遅延時間Ｔ
_Ｄ１は、自交差点のサイクル長Ｃ、スプリットＳ、オフ
セットＯと、将来における隣接する交差点からの交通流
の時間変化、即ち、隣接する交差点からの流入予測プロ
ファイルから算出される。各ローカルステーション２の
遅延時間Ｔ_Ｄ１の算出のために、各ローカルステーショ
ン２は、それが設置されている交差点での待ち行列台数
と、その上流部にある感知器で計測した交通量とをもと
に、将来において、下流側（流出リンク側）の隣接交差
点に流出する交通量を予測計算する。各ローカルステー
ション２は、予測計算した流出する交通量を、下流側の
隣接交差点のローカルステーション２に送信する。各ロ
ーカルステーション２は、その予測計算した流出する交
通量、隣接する交差点からの流入予測プロファイルとし
て受信する。各ローカルステーション２は、受信した流
入予測プロファイルと、自己のサイクル長Ｃ、スプリッ
トＳ、オフセットＯを用いて、遅延時間Ｔ_Ｄ１を算出す
る。

【００６２】一方、自交差点のサイクル長Ｃ、スプリッ
トＳ、及びオフセットＯに応じて流出リンクに流出する
交通量が予測的に求まるため、流出する交通量と自己に
隣接する交差点からの流出予測プロファイルとを照らし
合わせることで、流出リンク側の待ち行列台数の時間変
化が算出される。ここで、流出予測プロファイルは、自
己の交差点の流入リンクにある待ち行列台数が現時点以
降で減少する時間変化、及び、待ち行列台数が完全に解
消した後で上流側から流入する車を停止させることなく
受け入れることができる交通量の時間変化で構成され
る。算出した流出リンク側の待ち行列台数の時間変化を
積算することにより、流出側での遅延時間Ｔ_Ｄ２が算出
される。各ローカルステーション２の遅延時間Ｔ_Ｄ２の
算出のために、各ローカルステーション２は、自己の交
差点のサイクル長Ｃ、スプリットＳ、並びにオフセット
Ｏ、及び自己の交差点に設置された感知器５から求めた
待ち行列台数をもとに、上流側（流入リンク側）の隣接
交差点から受け入れることができる交通量を予測計算す
る。予測計算した流入できる交通量を、上流側の隣接交
差点のローカルステーション２に送信する。

【００６３】より詳細には、以下のようにして、流入リ
ンクにおいて発生する遅延時間Ｔ_{Ｄ １}と、流出リンクに
おいて発生する遅延時間Ｔ_Ｄ２とが算出される。遅延時
間Ｔ _Ｄ１と遅延時間Ｔ_Ｄ２とは、それぞれ、流入リンク
及び流出リンクの待ち行列台数から算出される。この流
入リンク及び流出リンクの待ち行列台数は、各交差点に
設けられた感知器５が取得した車両の通過情報と、リン
クの接続先のサイクル長Ｃ、スプリットＳ、及びオフセ
ットＯとから求められる。前述されているように、感知
器５は、光ビーコンを受信可能である。光ビーコンによ
り伝えられるＩＤ番号から、感知器５は、光ビーコンの
車載器を搭載した車両を個別に判別することができる。
更に、感知器５は、光ビーコンの車載器を搭載していな
い車両が通過した場合でも、その車両が通過したこと自
体は、検出することができる。光ビーコンの車載器を搭
載した車両が、ＩＤ番号により個別に判別可能であるこ
とが、捌け残り台数の算出に使用される。

【００６４】図１０（ａ）に示されているように、光ビ
ーコンの車載器を搭載した車両αを含む車群が、上流側
の交差点１_Ａを通過し、下流側の交差点１_Ｂに向かった
とする。上流側の交差点１_Ａに設けられた感知器５を感
知器５_Ａ、下流側の交差点１ _Ｂに設けられた感知器５を
感知器５_Ｂとする。

【００６５】図１０（ｂ）に示されているように、感知
器５_Ａは、車両αの前にｎ_１台、車両αの後にｎ_２台の
車両が通過したことを検知する。図１０に示されている
例では、ｎ_１＝１であり、ｎ_２＝３である。一方、感知
器５_Ｂは、下流側の交差点１ _Ｂの信号が青である間に、
車両αの前にｎ_３台、車両αの後にｎ_４台の車両が通過
したことを検知する。図１０（ｂ）に示されている例で
は、ｎ_３＝５であり、ｎ_４＝１である。このとき、下流
の信号が青になる直前に、リンクに残されていた待ち行
列台数ｎ_Ａと、下流の信号が青になる直後に、リンクに
残されていた待ち行列台数ｎ_Ｂとは、 ｎ_Ａ＝ｎ_３−ｎ_１， ｎ_Ｂ＝ｎ_４−ｎ_２， で算出される。

【００６６】流入リンクの遅延時間Ｔ_Ｄ１の算出が行わ
れる場合、上流側の交差点１_Ｂの信号が青である間に、
車両αの前にｎ_１台、車両αの後にｎ_２台の車両が通過
したという情報が、上流側の交差点１_Ａから下流側の交
差点１_Ｂに通知される。この情報から、下流側の交差点
１_Ｂのローカルステーションは、流入リンクの待ち行列
台数ｎ_Ａ、ｎ_Ｂを算出することができる。更に、下流側
の交差点１_Ｂのローカルステーションは、この待ち行列
台数ｎ_Ａ、ｎ_Ｂから、流入リンクで発生する遅延時間Ｔ
_Ｄ１を高精度で予測して算出することができる。

【００６７】同様に、流出リンクの遅延時間Ｔ_Ｄ２の算
出が行われる場合、下流側の交差点１_Ｂの信号が青であ
る間に、車両αの前にｎ_３台、車両αの後にｎ_４台の車
両が通過したという情報が、下流側の交差点１_Ｂから上
流側の交差点１_Ａに通知される。この情報から、上流側
の交差点１_Ａのローカルステーションは、リンクの待ち
行列台数ｎ_Ａ、ｎ_Ｂとを算出することができる。更に、
上流側の交差点１_Ａのローカルステーションは、この待
ち行列台数ｎ_Ａ、ｎ_Ｂから、流出リンクで発生する遅延
時間Ｔ_Ｄ２を高精度で予測して算出することができる。

【００６８】評価関数Ｆに、上述の遅れ時間Ｔ_Ｄ１、Ｔ
_Ｄ２を引数とするα・Ｆ_１（Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２）なる項が
含まれていることにより、流入リンクと流出リンクとの
両方の遅れ時間を考慮した信号灯器の制御が実現されて
いる。即ち、ある交差点の信号灯器は、自己の交差点に
おける混雑程度と、自己の交差点の下流側にある交差点
の混雑程度の両方を最適化しながら、信号灯器の制御が
行われる。

【００６９】このとき、関数Ｆ_１は、流入リンクにおけ
る遅れ時間Ｔ_Ｄ１の代わりに、又は遅れ時間Ｔ_Ｄ１に加
えて、流入リンクで発生している待ち行列台数が最も大
きくなる時の値ｎ_１を引数とすることが可能である。同
様に、流出リンクにおける遅れ時間Ｔ_Ｄ２の代わりに、
又は遅れ時間Ｔ_Ｄ２に加えて、流出リンクで発生してい
る待ち行列台数が最も大きくなる時の値ｎ_２を引数とす
ることが可能である。従って、最も大きくなる時の待ち
行列台数を抑えることにより、待ち行列台数がそのリン
クに蓄積できる許容台数をオーバフローすることなく制
御することにより、積極的に先詰まりを未然に防止する
制御が実施される。

【００７０】評価関数Ｆの第２項の引数であるΔＣ_１、
ΔＳ_１、ΔＯ_１は、それぞれ、制御パターンの実行解の
サイクル長Ｃ、スプリットＳ、オフセットＯと、既述の
上位層の論理演算で定められた自交差点の制御目標パタ
ーンのサイクル長Ｃ_Ａ、スプリットＳ_Ａ、オフセットＯ
_Ａとの差分である。評価関数Ｆに、β・Ｆ_２（ΔＣ_１、
ΔＳ_１、ΔＯ_１）なる項が含まれていることにより、自
交差点の制御目標パターンに則した信号灯器の制御が行
われることになる。

【００７１】評価関数Ｆの第３項の引数であるΔＣ_２、
ΔＳ_２、ΔＯ_２は、それぞれ、制御パターンの実行解の
サイクル長Ｃ、スプリットＳ、オフセットＯと、隣接す
る交差点の制御目標パターンのサイクル長Ｃ_Ａ、スプリ
ットＳ_Ａ、オフセットＯ_Ａとの差分である。評価関数Ｆ
に、γ・Ｆ_３（ΔＣ_２、ΔＳ_２、ΔＯ_２）なる項が含ま
れていることにより、隣接した交差点の制御目標パター
ンに則した信号灯器の制御が行われることになる。

【００７２】一方、評価関数Ｆの第４項の引数であるρ
_１、ρ_２は、それぞれ、リンクの車群の速度が設計速度
を超える可能性を示し、 ρ_１＝（Ｏ−Ｏ_Ｒ１）・ｕ（Ｏ−Ｏ_Ｒ１）， ρ_２＝（Ｏ−Ｏ_Ｒ２）・ｕ（Ｏ−Ｏ_Ｒ２）， で表される。但し、Ｏ_Ｒ１は、流出リンクの車群の速度
を、設計速度に一致するために最適であるオフセットで
ある。Ｏ_Ｒ２は、流入リンクの車群の速度を、設計速度
に一致するために最適であるオフセットである。ｕは、
単位ステップ関数であり、 ｕ（ｘ）＝１ （ｘ＞０）， ｕ（ｘ）＝０ （ｘ≦０）． Ｏ_Ｒ１とＯ_Ｒ２は、下記のようにして求められる。

【００７３】図１１は、流出リンクの車群の速度を、設
計速度に一致するために最適であるオフセットＯ_Ｒ１の
算出方法を示す。上流側の交差点１_Ａに設けられたロー
カルステーション２は、上流側の交差点１_Ａと上流側の
交差点１_Ｂとに設けられた感知器５が取得した車両の通
過情報と、交差点１_Ｂの制御パターンの実行解のサイク
ル長Ｃ、スプリットＳ、及びオフセットＯとから下流側
の交差点１_Ｂの信号が青になる直前の待ち行列台数を算
出する。下流側の交差点１_Ｂの信号が青になって以後、
下流側の交差点１_Ｂの待ち行列が解消するのに要する時
間をｔ_Ｒ１とすると、Ｏ_Ｒ１は、 Ｏ_Ｒ１＝Ｌ／ｖ−ｔ_Ｒ１ である。ここでＬは、交差点間の距離であり、ｖは、設
計速度である。上流側の交差点１_Ａと交差点１_Ｂとのオ
フセットＯがＯ_Ｒ１よりも小さいと、図１１に示されて
いるように、ドライバーの心理に起因して、車群の速度
が上がる傾向にある。このとき、 ρ_１＝（Ｏ−Ｏ_Ｒ１）・ｕ（Ｏ−Ｏ_Ｒ１）， で定められるρ_１が０に近づくようにオフセットＯを定
めることにより、流出リンクを車群の速度を設計速度よ
り小さく保つことができる。

【００７４】図１２（ａ）は、流入リンクの車群の速度
を、設計速度に一致するために最適であるオフセットＯ
_Ｒ２の算出方法を示す。上流側の交差点１_Ａから送信さ
れてくる流出プロファイルから、下流側の交差点１_Ｂに
設けられたローカルステーション２は、自己の交差点１
_Ｂの信号が青になる直前の捌け残り台数が算出できる。
このとき、自己の交差点１_Ａの待ち行列が解消するのに
要する時間をｔ_Ｒ２とすると、Ｏ_Ｒ２は、 Ｏ_Ｒ２＝Ｌ／ｖ−ｔ_Ｒ２ である。ここでＬは、交差点間の距離であり、ｖは、設
計速度である。

【００７５】図１２（ｂ）に示されているように、下流
側の交差点１_Ｂが青になるタイミングが、オフセットＯ
_Ｒ２で定まるタイミングよりも速くなると、ドライバー
の心理に起因して、車群の速度が上がる傾向にある。流
出リンクと同様に、 ρ_２＝（Ｏ−Ｏ_Ｒ２）・ｕ（Ｏ−Ｏ_Ｒ２）， で定められるρ_２を０に近くすることにより、流入リン
クの車群の速度を設計速度に近づけることができる。

【００７６】評価関数Ｆに、上述のρ_１、ρ_２とを引数
とするδ・Ｆ_４（ρ_１、ρ_２）なる項が含まれているこ
とにより、車群の速度を適切に制御することができる。
なお、Ｆ_４の引数には、ρ_１、ρ_２との両方が含まれて
いるとは限られず、一方のみがＦ_４の引数とされること
が可能である。

【００７７】評価関数Ｆの各項の係数α、β、γ、δ
は、基軸交差点と協調交差点とでは、異なる値が使用さ
れる。基軸交差点の制御パターンの実行解の算出の際に
は、βが１．０に、α、γ、δが０に設定されて評価関
数Ｆが算出される。これにより、評価関数Ｆは、β・Ｆ
_２（ΔＣ_１、ΔＳ_１、ΔＯ_１）の項により主として支配
されることにある。基軸交差点は、実質的に、基軸交差
点の制御目標パターンに近い制御パターンで制御され
る。即ち、基軸交差点は、自己独立的に制御される。制
御目標パターンは、基軸交差点と隣接交差点とにおける
遅れ時間が積極的に小さくなるように定められるから、
結局、基軸交差点の制御パラメータは、基軸交差点と隣
接交差点とにおける遅れ時間が積極的に小さくなるよう
に定められる。

【００７８】一方、協調交差点の制御パターンの実行解
の算出の際には、β、γが小さな値に、αが大きな値に
設定されて評価関数Ｆが算出される。評価関数Ｆは、α
・Ｆ _１（Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２）の項に主として支配されるこ
とになる。α・Ｆ_１（Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２）の項が重視され
ることにより、協調交差点は、隣接する交差点との協調
を図りながら制御される。この結果、基軸交差点に直接
に隣接する第１次協調交差点では、基軸交差点に協調し
て信号灯器の制御が行われる。更に、第２次協調交差点
では、第１次協調交差点に協調して信号灯器の制御が行
われる。同様に、第ｎ次協調交差点では、第ｎ−１次協
調交差点に協調して信号灯器の制御が行われる。このよ
うな協調関係の連鎖により、制御対象である交差点は、
直接的、又は間接的に、基軸交差点に協調して制御され
る。このような協調制御により、信号制御システム全体
としては安定化と最適化とが達成される。

【００７９】このとき、ローカルステーション２が行う
評価関数Ｆの演算は、パラメータα、β、γ、及びδの
設定値が異なるものの、いずれも、式（４）に従って行
われる。即ち、基軸交差点と協調交差点との制御パター
ンの算出は、いずれも、式（４）に基づいて行われる。
これにより、基軸交差点と協調交差点との制御パターン
を算出するソフトウエアの共通化が図られている。

【００８０】評価関数Ｆの各項の係数α、β、γ、δ
は、地域性や、時間帯によって変更されることが可能で
ある。これにより、地域性や、時間帯に応じた最適な制
御が実現される。例えば、車両の速度超過が多いと予想
される道路や、夜間では、δの値が増加される。これに
より、評価関数Ｆの値に対するδ・Ｆ_４（ρ_１、ρ_２）
の影響が大きくなり、交差点間の車群の速度超過の防止
を重視した信号灯器の制御が行われる。

【００８１】上述された信号制御システムは、下記に述
べられるようにして、簡便にその制御エリアを拡張する
ことができる。図１３は、制御エリアの拡張方法を示
す。図１３に示されているように、交差点１_３に隣接し
た交差点１_７が制御エリアに追加される場合を考える。

【００８２】（１）交差点１_７には、新設のローカルス
テーション２_７と、新設の感知器５’と、信号灯器（図
示されない）とが設けられる。 （２）交差点１_７に設置されたローカルステーション２
_７は、交差点１_７に隣接する交差点１_３に設置されたロ
ーカルステーション２_３に通信回線により接続される。 （３）ローカルステーション２_７には、他のローカルス
テーション２_１〜２_６と同一のソフトウエアがインスト
ールされる。これにより、ローカルステーション２
_７は、他のローカルステーション２_１〜２_６と同一の動
作を行う。 （４）ローカルステーション２_７には、信号灯器を点灯
する順序、黄時間、全赤時間、各青時間の最大秒数、最
小秒数など、運用後の安全性を考慮した設定値が入力さ
れる。 （５）更にローカルステーション２_７には、既設のロー
カルステーション２_３が設けられた交差点１_３の方向、
交差点１_３と交差点１_７とを接続するリンクの距離、設
計速度が設定される。 （６）一方、ローカルステーション２_３には、ローカル
ステーション２_７が新設される交差点１_７、交差点１_３
の方向、交差点１_３と交差点１_７とを接続するリンクの
距離、設計速度が設定される。設定入力の間、ローカル
ステーション２_３は、ハードウエアに設定された固定の
制御パターンで信号灯器の制御を行い、制御用のソフト
ウエアが停止される。 （７）設定入力完了後、ローカルステーション２_３のソ
フトウエアが再起動され、ローカルステーション２
_３は、新しい設定で、自律分散制御を再開する。 （８）更に、ローカルステーション２_７が起動され、交
差点１_７を含めた制御エリアによる自律分散制御が開始
される。

【００８３】このように、新たに交差点を追加する場合
に、交通量調査によるパラメータ調整作業を行うことな
く、新たに信号制御装置を交差点に設置し、隣接する交
差点に設置された信号制御装置と通信回線で接続するだ
けで、制御エリアが拡張可能である。

【００８４】以上に説明されているように、本実施の形
態の信号制御システムでは、自己独立的に制御される基
軸交差点に、直接的、又は間接的に協調交差点が協調し
ながら制御が行われ、全体としての安定化と最適化が実
現される。

【００８５】更に、基軸交差点が、交差点負荷率λに基
づいて定められ、交通量の多い交差点を中心とした信号
の制御が行われる。これにより、制御対象エリア内の最
も混雑した交差点を中心にエリア全体の協調を図るの
で、混雑を解消し、エリア全体の交通量の平準化が行わ
れる。

【００８６】更に、本実施の形態の信号制御システムで
は、流入リンクと流出リンクとの両方の遅れ時間、及び
／又は待ち行列台数を考慮した信号灯器の制御がおこな
われ、自己の交差点における混雑程度と、自己の交差点
の下流側にある交差点の混雑程度の両方を最適化した信
号灯器の制御が実現される。

【００８７】遅れ時間や待ち行列を低減することは、車
両のアイドリング時間、停止し再発進する回数を低減す
ることにほぼ等しく、結果として車両から排出されるＣ
Ｏ_２を低減することに繋がり、環境保全に貢献するシス
テムが提供される。

【００８８】また、本実施の形態の信号制御システムで
は、光ビーコンを使用した待ち行列台数の検出が行わ
れ、流入リンク及び流出リンクにおける遅れ時間及び待
ち行列台数の正確な算出が行われる。更に、その遅れ時
間、及び／又は待ち行列台数を使用した信号灯器の制御
が行われ、より適切な信号灯器の制御が実現される。

【００８９】

【発明の効果】本発明により、中央信号制御装置で構成
される大規模な管制センター設備を持たずに、制御エリ
ア全体の交通状況の変化に応じて、各交差点の信号制御
装置が自律的に制御パターンを算出し、エリア全体を安
定的に、且つ、最適に制御を行うことができる自律分散
型信号制御システムが提供される。

【００９０】また、本発明により、交通状況の変化に応
じた制御パターンを自動的に算出することにより、定期
的なパラメータ再調整を不要にし、保守費用を大幅に削
減できる自律分散型信号制御システムが提供される。

【００９１】また、本発明により、新たに交差点を追加
する場合において、交通量調査によるパラメータ調整作
業を行うことなく、新たに信号制御装置を交差点に設置
し、隣接する交差点に設置された信号制御装置と通信回
線で接続するだけで、制御エリアを拡張できる自律分散
型信号制御システムが提供される。

【００９２】また、本発明により、交通状況の変化に応
じて各交差点の信号制御装置が自律的に最適制御を実施
するシステム形態により、交通管制センターにより集中
的に制御されている範囲を除いて、地域性や交通状況を
選ばずに導入できる自律分散型信号制御システムが提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による信号制御システムの実施
の一形態を示す。

【図２】図２は、交差点１の近傍の詳細図である。

【図３】図３は、本発明による信号制御システムで行わ
れる制御演算の論理構造を示す。

【図４】図４は、交差点負荷率λの算出法を説明する図
である。

【図５】図５は、基軸交差点の制御目標パターンの決定
方法を示す。

【図６】図６は、遅れ時間の算出対象である流入点８_１
〜８_２０を示す。

【図７】図７は、流入点８_１３への単位時間あたりの流
入台数Ｑ_１３（ｔ）の算出方法を示す。

【図８】図８は、協調交差点の制御目標パターンの決定
方法を示す。

【図９】図９は、協調交差点１_５の流入リンク及び流出
リンクの遅れ時間の算出方法を説明する図である

【図１０】図１０は、光ビーコンを使用した待ち行列台
数の推定方法を示す。

【図１１】図１１は、流出リンクにおける車群の速度超
過を防ぐのに最適なオフセットＯ _Ｒ１の算出方法を示
す。

【図１２】図１２は、流入リンクにおける車群の速度超
過を防ぐのに最適なオフセットＯ _Ｒ２の算出方法を示
す。

【図１３】図１３は、本実施の形態の自律分散型信号制
御システムの制御エリアの拡張方法を示す。

【符号の説明】

１_１〜１_７：交差点 ２_１〜２_７：ローカルステーション ３、４：信号灯器 ５、５’：検出器 ７_１〜７_４、８_１〜８_２０、１０_１〜１０_９：流入点 ９_１３：流出点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 久治 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 穂坂 重孝 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 射場 博之 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 5H180 AA01 JJ02 JJ06 JJ12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御範囲の各交差点にそれぞれ設けられ
   た信号灯器と、 前記各交差点にそれぞれ設けられ、前記信号灯器をそれ
   ぞれ制御する信号制御装置とを備え、 前記各交差点のうちの隣接する交差点に設けられた前記
   信号制御装置は、通信回線で接続され、 前記交差点のうちから交通状況に応じて基軸交差点が逐
   次に選択され、 前記信号制御装置のうちの前記基軸交差点に設けられた
   信号灯器を制御する基軸信号制御装置は、交通状況に応
   じて、前記基軸交差点の制御パターンを自己独立的に定
   め、 前記信号制御装置のうちの前記基軸交差点以外の協調交
   差点に設けられた信号灯器を制御する協調信号制御装置
   は、前記基軸信号制御装置に連携して前記協調交差点の
   制御パターンを自律的に定める自律分散型信号制御シス
   テム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 他の交差点に新規信号灯器と新規信号制御装置を設け、
   前記交差点のうち前記他の交差点に隣接する交差点に設
   けられた信号制御装置に前記新規信号制御装置を接続す
   ることにより、前記制御範囲に前記他の交差点を追加す
   ることが可能な自律分散型信号制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記基軸交差点は、前記交差点における混雑程度に基づ
   いて逐次に選定される自律分散型信号制御システム。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記基軸信号制御装置は、前記基軸交差点と、前記基軸
   交差点に隣接する交差点とで発生する遅れ時間が積極的
   に最小になるように、前記基軸信号制御装置が制御する
   信号灯器の制御パターンを定める自律分散型信号制御シ
   ステム。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記各交差点のうちの隣接する交差点に設けられた前記
   信号制御装置のそれぞれは、 前記隣接する交差点のうちの自己が設置された交差点か
   ら他の交差点に向かう交通量の将来における時間変化の
   予測である流入予測プロファイルと、 自己が設置された交差点で車両を停止せずに捌くことが
   できる、前記他の交差点から自己が設置された交差点に
   向かう交通量の時間変化の予測である流出予測プロファ
   イルとを相互に交換し、且つ、 前記流入予測プロファイルと流出予測プロファイルとに
   基づいて、信号灯器を制御する制御パターンを定める自
   律分散型信号制御システム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記協調信号制御装置のそれぞれは、それが設置された
   前記協調交差点への流入リンクと前記協調交差点からの
   流出リンクとの、遅れ時間及び待ち行列台数を積極的に
   小さくするように前記協調交差点の制御パターンを決定
   する自律分散型信号制御システム。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記協調信号制御装置は、前記協調交差点に接続するリ
   ンクの車群の速度が設計速度を超える可能性ρを積極的
   に小さくするように、前記協調交差点の制御パターンを
   決定する自律分散型信号制御システム。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の自律分散型制御システ
   ムにおいて、 前記流入予測プロファイルと前記流出予測プロファイル
   とは、交通状況と、前記隣接する交差点の制御パターン
   とに基づいて定められる自律分散型信号制御システム。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれか一の請
   求項に記載の自律分散型制御システムにおいて、 全ての前記信号制御装置は、同一の評価関数Ｈ： Ｈ＝Σα_ｉ・Ｆ_ｉ α_ｉ：重み係数 Ｆ_ｉ：関数 に基づいて、それぞれが設置された前記交差点の制御パ
   ターンを定め、 前記α_ｉは、前記信号制御装置のそれぞれが前記基軸交
   差点に設置されるか、前記協調交差点に設置されるかに
   応じて変更される自律分散型信号制御システム。
10. 【請求項１０】 （ａ）請求項１に記載の自律分散型信
    号制御システムを設置するステップと、 （ｂ）他の交差点に新設信号灯器と、前記新設信号灯器
    を制御する新設信号制御装置とを設置するステップと、 （ｃ）前記交差点のうち、前記他の交差点に隣接する交
    差点に設けられた信号制御装置と前記新設信号制御装置
    とを通信回線により接続するステップと、 （ｄ）前記新設信号制御装置に、前記信号制御装置と同
    一の動作を行わせるステップとを含む自律分散型信号制
    御システムの拡張方法。