JP2003067883A - Method for predicting traffic situation in wide road traffic space - Google Patents

Method for predicting traffic situation in wide road traffic space

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JP2003067883A
JP2003067883A JP2002168582A JP2002168582A JP2003067883A JP 2003067883 A JP2003067883 A JP 2003067883A JP 2002168582 A JP2002168582 A JP 2002168582A JP 2002168582 A JP2002168582 A JP 2002168582A JP 2003067883 A JP2003067883 A JP 2003067883A
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Japan
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traffic
space
control
signal
road
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JP2002168582A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruki Inoue
春樹 井上
Shozo Shiozawa
正三 塩沢
Kenichi Nakamura
兼一 中村
Masakazu Yahiro
正和 八尋
Yoshizo Ito
芳三 伊藤
Yoshiyuki Sato
良幸 佐藤
Yutaka Sano
豊 佐野
Takayoshi Yokota
孝義 横田
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To predict a traffic situation of traffic space being a control object. SOLUTION: This method for predicting a traffic situation in wide road traffic space being a control object is provided with a first step for fetching traffic data in the traffic space, a second step for determining the positions of the whole vehicles existing in the traffic space after a sufficiently short time by checking traffic signal instruction information, a straightly advancing ratio, a right turning ratio and a left turning ratio defined foreseeingly, and space on straightly advancing road, space on a road to a left turn and space on a road to a right turn information, and a third step for controlling the second step so as to be repeated for a desired time. For this reason, a traffic situation of the whole traffic routs included in the traffic space of the object is predicted with high accuracy to be able to configure a control idea that eliminates and reduce congestion over the whole area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複雑なネットワークを
形成する道路交通空間に設置されている膨大な数の交通
信号機の指示パターン最適案を提供するための交通状況
の予測方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a traffic condition prediction method for providing an optimum pattern of instruction patterns for a huge number of traffic signals installed in a road traffic space forming a complicated network.

【0002】[0002]

【従来の技術】道路における渋滞は様々な場所で発生す
るが、頻度の高いケースとしては2車線から1車線の様
に交通処理量が少なくなる場所や、同じ車線数であって
も車線幅が狭くなる場合である。また、山道の様にカー
ブの多い場所、急カーブが続くつづら坂、勾配のきつい
道路も交通処理量を低下させる要因となる。
2. Description of the Related Art Traffic jams on roads occur in various places, but as a frequent case, the traffic processing amount is low such as from two lanes to one lane, or even if the number of lanes is the same, This is the case when it becomes narrow. In addition, a place with a lot of curves such as a mountain road, a steep slope with a sharp curve, and a road with a steep slope also cause a reduction in the traffic processing amount.

【0003】これらにより発生する交通渋滞は道路その
ものが発生の要因となっているが、他の大きな要因とし
て交差点がある。交差点は、道路が交差する場所であ
り、交通量の多い交差点を放置すると交通事故が多発す
る。現実的にも、交通事故の約6割は交差点で発生して
いる。一定以上の交通量がある交差点では交通整理の
為、信号機が配置されている。交通空間を一つのネット
ワークと把えると信号機はネットワーク上での交通量
を、それぞれの交差点に接続される経路に通行時間を割
当てる、制御効果器の役割を果たしている。
The traffic congestion caused by these causes the road itself, but another major factor is the intersection. An intersection is a place where roads intersect, and if an intersection with a large volume of traffic is left unattended, traffic accidents will frequently occur. In reality, about 60% of traffic accidents occur at intersections. At intersections with a certain amount of traffic, traffic lights are installed for traffic control. When the traffic space is regarded as one network, the traffic light plays a role of a control effector, which allocates the traffic volume on the network to the transit time to the route connected to each intersection.

【0004】本発明が対象としている信号制御の最適化
とは、青時間の無駄を無くすことであり、交通状況に時
間遅れなく対応することで対象とする交通空間の許容範
囲の最大化を図ることである。信号の最適化を達成する
ことは、例えば対症療法的に渋滞が発生する場所の道幅
を広げたり、バイパス用のトンネルを新たに建設する等
に比べ、本質的に問題を解決するという点で経済的に
も、実効果上も優れている。
The optimization of signal control, which is the object of the present invention, is to eliminate waste of green time, and to cope with traffic conditions without time delay to maximize the allowable range of the target traffic space. That is. Achieving signal optimization is more economical in that it essentially solves the problem than, for example, widening the road where congestion occurs due to symptomatic treatment or constructing a new bypass tunnel. It is also excellent in actual effect.

【0005】現在我国のみならず、世界各地で自動車利
用台数が急激に増加しているが、これに対し交通容量の
拡大が追いつかず、この結果、深刻な道路事情となって
いる。従って、広域に対し最適な信号制御が実現されれ
ば、問題は大きく改善されることが期待でき、この様な
制御の高度化が強く求められてきている。これに対し従
来より様々な、方法、装置が提案され実用化されてきた
が、広域に対する最適性において、十分な効果が得られ
ていないのが現状である。
At present, not only in Japan but also in various places around the world, the number of automobiles is rapidly increasing. However, the expansion of the traffic capacity cannot keep up with this, resulting in serious road conditions. Therefore, if optimal signal control is realized over a wide area, the problem can be expected to be greatly improved, and there is a strong demand for such advanced control. On the other hand, various methods and devices have been proposed and put to practical use in the past, but the present situation is that a sufficient effect is not obtained in terms of optimality over a wide area.

【0006】信号制御の方式を大別すると、(1)1つの
交差点の信号機動作を最適化する制御方法 (2)対象地域をネットワークとみなし、全体に対する最
適化を図る制御方法 の2種類となる。明らかに(2)の方法は(1)の方法を含
んでおり、(2)の方法が達成できれば(1)の方法も同時
に達成されることになるが、現実的には、(2)の方法に
関する技術レベルが十分でない為、(1)の方法の集合の
方が、(2)の方法より優れた結果となることが多い。
Signal control methods are roughly classified into two types: (1) a control method for optimizing the traffic signal operation at one intersection (2) a control method for considering the target area as a network and optimizing the whole area. . Clearly, the method of (2) includes the method of (1), and if the method of (2) can be achieved, the method of (1) will also be achieved at the same time, but in reality, the method of (2) Since the technical level of the method is not sufficient, the set of methods (1) often gives better results than the method (2).

【0007】(1)の方法に関する近年の技術として
は、公開特許「信号制御装置」(特開平2−28770
0)をあげることができる。この方法では対象とする交
差点における交通状況をセンサー情報として取り込み、
これらの時間的推移を参照し、更に曜日の波動情報を加
え、ファジィ推論により、信号機のパターンを定めるも
のである。
As a recent technique relating to the method (1), there is an open patent "Signal Controller" (Japanese Patent Laid-Open No. 28770/1990).
0) can be given. In this method, the traffic situation at the target intersection is captured as sensor information,
By referring to these temporal transitions, the wave information of the day of the week is further added, and the pattern of the traffic signal is determined by fuzzy reasoning.

【0008】(2)の方法として著名なのが、英国ロン
ドンの中心街の交通制御に用いられている「SCOO
T」と呼ばれる、オンラインの広域信号制御方法であ
る。本方法については文献「The SCOOT on-line traffi
c signal optimizationtechnique」(TRAFFIC ENGINEER
ING & CONTROL 誌 ,April 1982)あるいは,「The devel
opment of Urban Traffic Control in London: fixed-t
ime and 'SCOOT'」(同誌,October 1981)に詳しい。本方
法では、関連する複数の信号機が設置されている交差点
の交通量推移をセンサー情報とし、信号パターンが一巡
する時間、すなわちサイクルや、サイクル内の青や赤の
時間を示すスプリット、あるいは、交差点的の位置関係
と交通流の群速度で定まるサイクルの位相差であるオフ
セット等のパラメータをリアルタイムに最適に定めよう
とする方法である。その他、多くの方法があるが、問題
点は、上記に集約されているのが現状である。
The method (2) which is prominent is "SCOO" which is used for traffic control in the central area of London, England.
It is an online wide area signal control method called "T". This method is described in the document "The SCOOT on-line traffi
c signal optimization technique ”(TRAFFIC ENGINEER
ING & CONTROL magazine, April 1982) or "The devel
opment of Urban Traffic Control in London: fixed-t
For more information on "ime and 'SCOOT'" (the same magazine, October 1981). In this method, the traffic information transition at the intersection where a plurality of related traffic lights are installed is used as sensor information, and the time when the signal pattern makes one round, that is, a cycle, a split indicating the time of blue or red in the cycle, or the intersection This is a method for optimally determining parameters such as offset, which is the phase difference of the cycle determined by the physical positional relationship and the group velocity of the traffic flow, in real time. There are many other methods, but the problems are currently summarized above.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記(1)の方法は、
各信号機単位の制御であり、特定の交差点に対しては有
効であるが、例えば近接する交差点の状況を考慮してい
ない為、制御対象地域全体をみた場合、最適化が図られ
ることはなく、かえって対象交差点以外の交差点に問題
を波及させることになる。
The method of (1) above is
It is a control for each traffic light and is effective for a specific intersection, but since, for example, the situation of an adjacent intersection is not considered, when looking at the entire control target area, optimization is not achieved, Instead, the problem will spread to intersections other than the target intersection.

【0010】上記(2)の方法は、従来の信号制御の概
念で把えると、広域に対し、相互の交差点間の影響度を
考慮しつつ、考え得るパラメータをダイナミックに定め
ていく為に、効果が期待できると考えられていた。しか
し、現実的には、多くの改善すべき問題が内包されてい
る。本方法であると、第1に、各パラメータを定めるに
当って重視するのは、交通量が大きい方向、あるいは系
統であり、そうでない方向や系統については、十分な検
討がなされていない。これはパラメータであるオフセッ
トを定めてしまうことでも明らかである。オフセットと
はある一連の交差点の流れと位置関係で定めるものであ
るから対象地域内で該当しない経路では、規則性の無い
形になってしまうからである。このように、オフセット
を定めることによって、局所的には交通流が改善される
が、広域の交通空間全体でみると良い結果は得られな
い。更に、交通量の推移についても過去の実績に基づい
ている為、再現性が高い場合は良い制御になるが、そう
で無い場合は良い結果が得られない。
The above method (2) can be understood from the conventional concept of signal control, in order to dynamically determine possible parameters for a wide area while considering the degree of influence between mutual intersections. It was thought to be effective. However, in reality, many problems to be improved are included. According to this method, firstly, it is the direction or system in which the traffic volume is large that is emphasized in determining each parameter, and the directions and systems in which the traffic volume is not so large have not been sufficiently examined. This is also clear by defining an offset that is a parameter. This is because the offset is defined by the flow and the positional relationship of a certain series of intersections, so that the route that does not correspond within the target area will have no regularity. In this way, by setting the offset, the traffic flow is locally improved, but it does not give good results when viewed in the wide traffic space as a whole. Furthermore, since the transition of traffic volume is also based on past results, good control is achieved when reproducibility is high, but good results are not obtained when this is not the case.

【0011】本発明は、制御対象とする交通空間に含ま
れる全ての交通経路に対して交通状況を精度よく予測す
ることを目的とする。
It is an object of the present invention to accurately predict traffic conditions for all traffic routes included in a traffic space to be controlled.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象とす
る広域の道路交通空間における交通状況の予測方法であ
って、前記交通空間の交通センサーからの該時点での交
通状況を入力とし、十分短い時間分につき前記交通空間
内に存在する全車輌の挙動を予見演算し、所定の未来時
間分に達するまで前記予見演算を繰り返す広域道路交通
空間における交通状況の予測方法を提供する。
The present invention is a method for predicting the traffic situation in a wide area road traffic space to be controlled, wherein the traffic situation at that time is input from a traffic sensor in the traffic space, Provided is a method of predicting a traffic situation in a wide area road traffic space, which predicts the behavior of all vehicles existing in the traffic space for a sufficiently short time and repeats the predictive calculation until a predetermined future time is reached.

【0013】また、本発明は、制御対象とする広域の道
路交通空間における交通状況の予測方法であって、前記
交通空間内の交通データを取込む第1ステップと、前記
交通空間内に存在する全ての車輌に対して、十分小さい
時間後の位置を交通信号指示情報と先見的に定まる直進
比率、右折比率、左折比率と直進道路の空き、左折道路
の空き、右折道路の空き情報を定める第2のステップ
と、該第2ステップを所望の時間分繰り返す様に制御す
る第3のステップを具備する広域の道路交通空間におけ
る交通状況の予測方法を提供する。
The present invention is also a method of predicting a traffic situation in a wide area road traffic space to be controlled, which is present in the first step of capturing traffic data in the traffic space and in the traffic space. For all vehicles, the position after a sufficiently small time is determined from the traffic signal instruction information and straight ahead ratio, right turn ratio, left turn ratio and straight road vacancy, left turn road vacancy, right turn road vacancy information Provided is a method of predicting a traffic situation in a wide area road traffic space, which comprises the second step and a third step of controlling the second step to be repeated for a desired time.

【0014】[0014]

【作用】本発明の広域道路交通空間における交通状況の
予測方法によれば、制御対象とする交通空間の交通状況
を精度よく予測することができる。これによって、広域
に及ぶ交通ネットワークにおいて、特に交通量が許容交
通容量に近づいた場合等に発生する渋滞を解消するよう
な最適制御を実現することができる。ここにおける最適
とは、単に特定のエリアや系統に存在する車輌やドライ
バーのサービス性を向上するのみならず、全域に亘るサ
ービス性、安全性、及び経済性を向上させる様な制御効
果が得られることを指す。
According to the method for predicting the traffic condition in the wide area traffic space of the present invention, the traffic condition in the traffic space to be controlled can be accurately predicted. As a result, in a wide-area transportation network, optimal control can be realized so as to eliminate traffic congestion that occurs when the traffic volume approaches the allowable traffic capacity. Optimum here means not only to improve the serviceability of vehicles and drivers existing in a specific area or system, but also to obtain control effects that improve serviceability, safety, and economic efficiency over the entire area. It means that.

【0015】本発明の交通システムにおける信号制御方
法は、対象エリアに設置されている信号機の該時点での
動作パターン(実際は信号階梯パターンと称されること
が多い)を出発点とし、とり得る動作パターンの変化範
囲内で、変化させ、該当動作パターンを実行した場合の
一定時間後の状況を予測する。対象とするエリアが広域
である為、対象とする信号機の数、及び、ネットワーク
の規模が大である為、前記制御案を変化させ、かつ一定
の時間後の予測を行なう処理は、時間的に並列に動作し
得る方法とし、更に複数の制御案に対し、評価値の値に
より、繰り返し処理の元データとしての選択確率を高め
る様にしている為、極めて短時間で良い制御案を決定で
きる。
The signal control method in the traffic system according to the present invention uses the operation pattern of the traffic signal installed in the target area at that time (often referred to as a signal ladder pattern) as a starting point, and possible operations are possible. Within a change range of the pattern, the situation is predicted after a certain time when the pattern is changed and the corresponding operation pattern is executed. Since the target area is wide, the number of target traffic lights and the scale of the network are large, so the process of changing the control plan and performing prediction after a certain period of time is Since the method is such that they can operate in parallel, and the probability of selection as the original data of the iterative processing is increased by the value of the evaluation value for a plurality of control plans, a good control plan can be determined in an extremely short time.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図により本発明の一実施例を説明す
る。図1は、本発明による信号制御システムの構成例で
ある。本信号制御システムは広域の交通空間、すなわ
ち、意図的に分割された広域の道路交通空間を制御対象
とする。本システムは、最適な信号制御パターンを決定
する信号制御装置1と、この信号制御装置1で決定され
た制御パターンあるいは制御結果の評価を表示する表示
装置2と、制御上の制約条件や目的関数を信号制御装置
1に入力する入力装置3と、空間計測センサーからの交
通データを取込む信号入力装置9と、信号制御装置1で
決定された信号パターンを交通現場に設置されている各
交通信号機11の制御部11Aに出力する信号出力装置
10により構成される。制御対象となる交通空間には交
通システムの一部として多数の交通信号機11が設置さ
れており、その中で少くとも1台の交通信号機11はそ
の信号パラメータ、すなわち信号パターンを変化させる
ことができる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration example of a signal control system according to the present invention. This signal control system controls a wide area traffic space, that is, a wide area road traffic space intentionally divided. The present system includes a signal control device 1 that determines an optimum signal control pattern, a display device 2 that displays an evaluation of a control pattern or a control result determined by the signal control device 1, a constraint condition and an objective function for control. Input device 3 for inputting the signal to the signal control device 1, a signal input device 9 for fetching traffic data from the space measurement sensor, and traffic signal devices installed at the traffic site for the signal pattern determined by the signal control device 1. The signal output device 10 outputs the signal to the control unit 11A. A large number of traffic signals 11 are installed as part of the traffic system in the traffic space to be controlled, and at least one traffic signal 11 can change its signal parameter, that is, a signal pattern. .

【0017】信号制御装置1は、入力された交通データ
と入力情報により、最適な信号制御パターンを決定す
る。表示装置2はCRT、液晶表示装置等のハードウェ
アにて実現でき、入力装置3はキーボードにて実現でき
る。信号入力装置9は、交差点や道路12上に設置され
た超音波式センサー13、あるいはテレビカメラで撮像
した画像を処理する空間計測センサー14からの交通デ
ータを取込む。信号制御装置1は、従来の遂次実行型の
プロセス制御用コンピュータやマイクロコンピューター
でも実現できるが、制御対象信号機数が100を超える
場合は、処理装置を複数個並列に接続した構造を有し、
同一時間軸上で少なくとも2種類以上の独立した処理を
行なうことのできる並列コンピュータが必要となる。
The signal control device 1 determines an optimum signal control pattern based on the input traffic data and input information. The display device 2 can be realized by hardware such as a CRT and a liquid crystal display device, and the input device 3 can be realized by a keyboard. The signal input device 9 takes in traffic data from an ultrasonic sensor 13 installed at an intersection or a road 12 or a space measurement sensor 14 that processes an image captured by a television camera. The signal control device 1 can be realized by a conventional process control computer or microcomputer of the sequential execution type, but when the number of control target signal devices exceeds 100, it has a structure in which a plurality of processing devices are connected in parallel,
A parallel computer capable of performing at least two types of independent processing on the same time axis is required.

【0018】本発明の信号制御方法は、本質的に並列コ
ンピュータ上であっても効率の低下しない論理構造を有
している為、対象とする交通空間が広大になりかつ制御
対象の信号機の数が膨大になった場合でも、十分な数の
処理装置を準備することにより、容易に対応することが
できる。すなわち従来の遂次実行形のコンピュータのも
つ性能上限や、並列度数が上がると著しく効果が低下す
る従来の並列論理とは異なり、コンピュータのハードウ
ェアによる限界性能が無い方法である。
Since the signal control method of the present invention has a logical structure in which the efficiency is not deteriorated even on a parallel computer, the target traffic space becomes vast and the number of control target signals is increased. Even if the number becomes large, it is possible to easily cope with it by preparing a sufficient number of processing devices. That is, unlike the conventional upper limit of the performance of the sequential execution type computer and the conventional parallel logic in which the effect remarkably decreases when the degree of parallelism increases, the method has no limit performance by the hardware of the computer.

【0019】図2は、本発明の信号制御システムにより
広域制御を行なう場合の信号制御装置1のハードウェア
構成例を示したものである。本例では、入力装置3に接
続され入力情報を取込む入力装置制御ユニット8と、出
力装置2に接続され出力情報を出力する出力装置制御ユ
ニット7と、定数あるいは変数を記憶する共有メモリー
6と、装置全体を制御するセルプロセッサ超並列制御ユ
ニット4と、前記共有メモリー6及び超並列制御ユニッ
ト4に接続され、同一時間でのそれぞれの処理を実行で
きる複数の処理装置(MPU)5とにより構成される。
本例ではMPU5は825個となっているが、要求され
る処理性に応じて増減が可能である。プロセッサを1個
とした遂次実行型のコンピュータであっても良いのは前
述の通りである。
FIG. 2 shows an example of the hardware configuration of the signal control device 1 when performing wide area control by the signal control system of the present invention. In this example, an input device control unit 8 which is connected to the input device 3 and takes in input information, an output device control unit 7 which is connected to the output device 2 and outputs output information, and a shared memory 6 which stores constants or variables. , A cell processor massively parallel control unit 4 for controlling the entire device, and a plurality of processing units (MPU) 5 connected to the shared memory 6 and the massively parallel control unit 4 and capable of executing respective processes at the same time. To be done.
In this example, the number of MPUs 5 is 825, but the number can be increased or decreased according to the required processability. As described above, the computer may be a sequential execution type computer having one processor.

【0020】次に、図3に本システムにおける広域交通
ネットワークの構成例を示す。ビルや住宅等が密集する
都市部では、郊外によくみられる様な幹線を中心にして
その他の路線は従属的である様な比較的余裕のある形で
はなく、図3の様に網目の様に、道路12が複雑な2次
元的なネットワークを形成している。本例で○が付され
る交差点では信号機Sが設置されていることを示してお
り、信号機の数は140(台)である。本システムで
は、交通空間を図3に示すようなネットワークとして把
え、信号機の位置、経路との接続、経路の交通容量、交
差点における、直進、右折、左折の実績値により得る確
率値等の情報を予め交通情報記憶手段に記憶している。
Next, FIG. 3 shows a configuration example of a wide area transportation network in this system. In urban areas where buildings and houses are densely located, the main line that is often seen in the suburbs is the center, and the other lines are not subtly relatively subordinate. In addition, the road 12 forms a complicated two-dimensional network. In this example, the intersection marked with a circle indicates that the traffic signal S is installed, and the number of traffic signals is 140 (units). In this system, the traffic space is grasped as a network as shown in Fig. 3, and the information such as the position of the traffic light, the connection with the route, the traffic capacity of the route, the probability value obtained from the actual value of the straight, right turn and left turn at the intersection, etc. Is stored in advance in the traffic information storage means.

【0021】図4は、信号制御装置1の論理的な構成を
示したものである。本信号制御装置では、少なくとも、
プロセス信号を取込むプロセス信号取込手段102と、
プロセスへ制御結果を出力するプロセス信号出力手段1
04と、入力装置3より入力情報を取込む入力装置制御
手段106と、表示装置2を制御する表示装置制御手段
108と、前記交通ネットワークの情報と制御に必要な
信号機の特性を記憶する交通情報記憶手段110と、信
号の制御パターンが与えられると一定の時間後の交通状
況を予測する交通流予測手段112と、最適な信号パタ
ーンを決定する最適化手段114により構成される。最
適化手段114は、取り込まれた交通情報と制約条件と
目的関数を取込み与えられた目的関数値を最大または最
小とする信号制御指令を決定し、出力するものであり、
例えば遺伝的最適化手段により構成される。
FIG. 4 shows a logical configuration of the signal control device 1. In this signal control device, at least
A process signal capturing means 102 for capturing a process signal,
Process signal output means 1 for outputting a control result to a process
04, an input device control means 106 for receiving input information from the input device 3, a display device control means 108 for controlling the display device 2, and traffic information for storing information on the traffic network and characteristics of traffic signals necessary for control. The storage unit 110, a traffic flow prediction unit 112 that predicts a traffic situation after a certain time when a signal control pattern is given, and an optimization unit 114 that determines an optimum signal pattern. The optimizing unit 114 determines and outputs a signal control command that takes in the captured traffic information, the constraint condition, and the objective function and maximizes or minimizes the given objective function value.
For example, it is constituted by a genetic optimization means.

【0022】図5は、本発明における、対象地域内を制
御する信号機のパターンと、信号機毎の信号パターン番
号を要素とする、1次元ベクトルについての説明図であ
る。ここで制御実行の周期時間を160(秒)と定める
とこの時間内でG(グリーン)、Y(イエロー)、R
(レッド)に時間を割り振ることは、すなわち対向する
経路へ通過交通量を割り当てることと等価になる。ここ
で制御周期を160(秒)として定めることは、従来の
サイクル値とは本質的に異なり単に制御タイミングを与
える意味に限定される。図5の例ではとり得るパターン
数が100である。例えば信号機Siは、100の信号
楷梯(パターン)を持つことができ指定された動作を行
う。この信号パターン1は、該時点から順次20秒は
G、10秒はY、Rを100秒、再びGを30秒点燈す
ることを示している。現実的な交通信号ではG、Y、R
の他に、R下での右折指示、あるいはバス、歩行者優先
等があるが、これらは点燈種類が増加するだけであり、
G、Y、Rの組合せが可能であれば処理は同等である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a one-dimensional vector having, as elements, a signal pattern for controlling the target area and a signal pattern number for each signal in the present invention. If the control execution cycle time is set to 160 (seconds), G (green), Y (yellow), R
Allocating time to (red) is equivalent to allocating passing traffic to the opposite route. Defining the control cycle here as 160 (seconds) is essentially different from the conventional cycle value, and is limited to the meaning of simply giving the control timing. In the example of FIG. 5, the number of possible patterns is 100. For example, the traffic light Si can have 100 signal bridges (patterns) and performs specified operations. This signal pattern 1 indicates that from that time point, G is lit for 20 seconds, Y and R are lit for 100 seconds, G is lit for 30 seconds again. G, Y, R for realistic traffic lights
Besides, there are right turn instructions under R, bus, pedestrian priority, etc., but these are only increasing the types of lighting,
If the combination of G, Y, and R is possible, the processing is the same.

【0023】この様に、信号パターンを制御条件を保持
する範囲で考え得る数だけ設定しておく。次に、各信号
機Si(本例ではi=1〜140)の信号パターンPi
を要素とする1次元ベクトルXiを X=(P1,P2,……………,P140) と定める。このXを以下染色体と称する。Xにより、対
象空間の信号状態が一意に定まることになる。このXの
要素を適正に定めることが本発明の本質的な目的であ
る。
In this way, the number of signal patterns is set as many as can be considered within the range in which the control conditions are held. Next, the signal pattern Pi of each traffic signal Si (i = 1 to 140 in this example)
A one-dimensional vector Xi whose element is is defined as X = (P 1 , P 2 , ... ......, P 140 ). This X is hereinafter referred to as a chromosome. The signal state of the target space is uniquely determined by X. Proper definition of the elements of X is the essential purpose of the present invention.

【0024】Xの空間、すなわちとり得る場合の数n
(X)は、各信号機のパターン数が本例では100であ
り、信号機数が140であるから、 n(X)=100140 =10280 という膨大な数となる。各々の組合せに対して、一定時
間後の交通状況を予測し、例えば、渋滞が最も少ない組
合せが明らかに最適である。しかしながら、上記の様
に、膨大な数の場合全てについて予測を行なうことは、
許容時間内には極めて困難であり、現在のコンピュータ
では並列コンピュータであっても不可能である。本発明
の他の重要な目的はこれを、十分短時間で実行し得る方
法の提供にある。
The space of X, that is, the number n of possible cases
Since (X) has 100 patterns in each example and 140 signals in this example, n (X) = 100 140 = 10 280, which is a huge number. For each combination, the traffic situation after a certain period of time is predicted, and, for example, the combination with the least traffic congestion is obviously optimal. However, as mentioned above, making predictions for all of a large number of cases is
It is extremely difficult within the allowable time, and even with parallel computers, it is impossible with today's computers. Another important object of the present invention is to provide a method capable of doing this in a sufficiently short time.

【0025】図6は、信号制御装置1の処理フロー図で
ある。本処理は12のステップで成っており、160秒
毎に起動される。以下その動作を説明する。本例で使用
するハードウェアは10個の処理装置が並列に接続され
ている並列コンピューターとしている。
FIG. 6 is a processing flow chart of the signal control device 1. This process consists of 12 steps and is started every 160 seconds. The operation will be described below. The hardware used in this example is a parallel computer in which 10 processing devices are connected in parallel.

【0026】(ステップ1)交通データ取込み 交通ネットワーク上の経路、交差点上に設置されている
センサーから、交通ネットワークに存在する車輌数、移
動速度、渋滞状況、信号状況等の交通データを取込む。
(Step 1) Acquisition of Traffic Data Traffic data such as the number of vehicles existing in the traffic network, the moving speed, the traffic jam condition, the signal condition, etc. is acquired from the route installed on the traffic network and the sensor installed on the intersection.

【0027】(ステップ2)交通状況の推定 交通ネットワーク上の全ての経路、交差点上に的確なセ
ンサーが設置されていることは極めて希である為、交通
流予測手段により、センサーが設置されていない経路、
交差点については、(ステップ1)で得た情報を基に推
定し、対象交通ネットワーク全ての状況を把握する。
(Step 2) Estimation of traffic conditions Since it is extremely rare that accurate sensors are installed on all routes and intersections on the traffic network, no sensors are installed by the traffic flow prediction means. Route,
The intersection is estimated based on the information obtained in (step 1), and the conditions of all the target transportation networks are grasped.

【0028】(ステップ3)所期制御案の生成 制御案の初期値として、該時点で各信号機に与えられて
いる信号パターンを要素とする染色体Xを生成する。
(Step 3) Generation of desired control plan As an initial value of the control plan, a chromosome X having the signal pattern given to each traffic light at that point as an element is generated.

【0029】(ステップ4)制御案選択テーブルの作成 10個のCPUに与える制御案Xは、初期状態では同一
であるので、各制御案は、同一の確率で最適解候補とな
り得る様に、図18に示すような制御案選択テーブルを
作成する。
(Step 4) Creation of control plan selection table Since the control plans X given to the 10 CPUs are the same in the initial state, each control plan can be an optimal solution candidate with the same probability. A control plan selection table as shown in 18 is created.

【0030】以下(ステップ5)〜(ステップ9)は、
同時並行的に異なる処理装置(MPU)で実行される。
The following (step 5) to (step 9)
It is executed concurrently by different processing units (MPUs).

【0031】(ステップ5)ランダムに2つの制御案選
択 図18に示す制御案選択テーブルは0.0〜100.0
(%)のレンジを有しており、ある一つの0.0〜10
0.0の値に対して制御案M(i,j)が定まる。本ス
テップでは0.0〜100.0の範囲に一様に分布する
2種の乱数r1,r2を生成し、2種の制御案を定め
る。ここではX1とX2が選択されたものとする。
(Step 5) Two control plan selections at random The control plan selection table shown in FIG. 18 is 0.0 to 100.0.
(%) Has a range of 0.0-10
The control plan M (i, j) is determined for a value of 0.0. In this step, two kinds of random numbers r1 and r2 uniformly distributed in the range of 0.0 to 100.0 are generated, and two kinds of control plans are determined. Here, it is assumed that X 1 and X 2 are selected.

【0032】(ステップ6)突然変異操作 前記(ステップ5)の制御案選択により選択された2種
の制御案X1、X2の一部の信号パターンを変異させる。
これを突然変異操作と称する。図7に本突然変異操作処
理の詳細手順を、図8に、実例を用いた突然変異例を示
す。まず、(ステップF10)にて、1から信号機数1
40の範囲に一様に分布する乱数rand1と、0か1
の値を一様にとる乱数RAND1を生成する。次に(ス
テップF20)で同様にrand2,RAND2を生成
する。図8は(ステップF30)の処理を示すものであ
る。ここで rand1=5 RAND1=0 とすると、X1の信号機5の信号パターンが88である
ので、これを87に書き換える。つまり、信号番号ra
nd1の信号パターンを、RAND1が0の場合降順
に、1の場合昇順に更新する。これによりX1は一部に
変異を受け新たな制御案X1′が生成される。本方法は
突然変異の位置例あり、他の方法でよいことは言うまで
もない。(ステップF40)では同様に、第2の制御案
であるX2に、突然変異操作を加え、新たな制御案X2
を生成する。
(Step 6) Mutation Operation The signal patterns of a part of the two control plans X 1 and X 2 selected by the control plan selection in the above (step 5) are mutated.
This is called a mutation operation. FIG. 7 shows a detailed procedure of this mutation operation processing, and FIG. 8 shows a mutation example using an actual example. First, in (Step F10), from 1 to the number of traffic signals 1
Random number random1 uniformly distributed in the range of 40 and 0 or 1
A random number RAND1 that uniformly takes the value of is generated. Next, in step (F20), rand2 and RAND2 are similarly generated. FIG. 8 shows the process of (step F30). Here, if rand1 = 5 RAND1 = 0, the signal pattern of the traffic light 5 of X 1 is 88, so this is rewritten to 87. That is, the signal number ra
The signal pattern of nd1 is updated in descending order when RAND1 is 0 and in ascending order when RAND1 is 1. As a result, X 1 is partially mutated and a new control plan X 1 ′ is generated. It goes without saying that this method is an example of the location of mutation, and other methods may be used. (Step F 40) the same manner, the X 2 is a second control plan, the mutation operation was added, a new control plan X 2 '
To generate.

【0033】(ステップ7)制御案の合成(交配) 前記(ステップ6)で生成された2種の制御案を合成
(交配)し、新たな制御案を生成する。図9に本交配処
理の詳細手順を、図10に実例を用いた交配例を示す。
まず図9上のステップG10にて信号機数分の要素より
成り、各々の要素は一様に0か1かをとるストリングで
あるテンプレートTPを生成する。図10の例では TP=(0,1,0,0,0,1,1,0,…………
…) となっている。次に(ステップG30)以下の処理を信
号機数分繰り返し新たな制御案M(i,j)を生成す
る。ここでjは処理中のMPUの番号、iは世代数であ
る。M(i,j)はTPに基づいて、X1′X2′の性質
を引き継ぐように合成される。すなわちTPの値が0の
場合、Tpの該当信号機の信号パターンはX 1′のもの
を設定し、TPの値が1の場合はX2′のものを設定す
る様にする。図10の例では、信号機S1,S3,S
4,S5,S8についてはX1’のパターンが、S2,
S6,S7ではX2′のパターンが採用され、新たな制
御案M(i,j)が生成されていることがわかる。
(Step 7) Synthesis of control plan (mating) Combine the two control plans generated in (Step 6) above
(Mating) to generate a new control plan. Fig. 9 shows the main mating site
The detailed procedure of the processing is shown in FIG.
First, in step G10 in FIG.
Consists of a string where each element is uniformly 0 or 1.
Generate a template TP. In the example of FIG. TP = (0,1,0,0,0,1,1,0, ...
…) Has become. Next (step G30)
Generate a new control plan M (i, j) repeatedly for the number of units
It Here, j is the number of the MPU being processed and i is the number of generations.
It M (i, j) is X based on TP1’X2′ Property
Is synthesized to take over. That is, the value of TP is 0
In this case, the signal pattern of the traffic signal of Tp is X 1′ Thing
Is set, and if the value of TP is 1, X2'Set
To do so. In the example of FIG. 10, the traffic signals S1, S3, S
X for 4, S5 and S81'Pattern is S2
X in S6 and S72′ Pattern is adopted, new control
It can be seen that the plan M (i, j) is generated.

【0034】(ステップ8)一定時間後の交通状況予測 前記(ステップ7)で生成された制御案M(i,j)を
実行した場合の一定時間後の交通状況を、交通流予測手
段により予測する。
(Step 8) Prediction of Traffic Situation After Certain Time Predicted traffic situation after a certain time when the control plan M (i, j) generated in (Step 7) above is executed by the traffic flow prediction means. To do.

【0035】図11に一定時間後の交通状況予測の処理
手順を、図12に、典型的な2つのケースを示し、動作
を説明する。予測を精度良く行なうための様々な方法が
提案されているが、広域ネットワーク上で交差点、経路
の複雑な相互影響までを考慮できている方法は極めて少
ない。本発明における予測は基本的には車輌を1台づつ
短い時間推移単位で走行させるものであって、計算量は
大となるが、統計情報による傾向予測の様な多くの不確
定情報を含むことはない。
The processing procedure for predicting the traffic condition after a fixed time is shown in FIG. 11 and two typical cases are shown in FIG. 12, and the operation will be described. Although various methods have been proposed for making accurate predictions, very few methods are able to consider even complex mutual influences of intersections and routes on a wide area network. The prediction in the present invention is basically to drive one vehicle in a short time transition unit, and the calculation amount is large, but it includes a lot of uncertain information such as trend prediction by statistical information. There is no.

【0036】図11の例では、160(秒)後の交通状
況の予測を、4(秒)毎に、ネットワーク上に存在する
車輌を走行させ、これを40(回)繰り返すことで行な
っている。(ステップH20)にて、ネットワーク上の
全ての経路について(ステップH30)〜(ステップH
60)の処理を繰り返すよう制御する。(ステップH3
0)では、該当経路上の車輌の4秒後の位置を計算し、
該当経路から他へ流出する台数を定める。これは、信号
機の青時間TGと平均車速VSの積、TG×VSによって求
まる。図12に該当経路上の車輌の現在位置及び4秒後
における計算位置の例示す。(a)として示すケース1
においては、直進、右折、左折共に車輌は移動可能であ
る。経路A上には図上側に示すように現在100(台)
の車輌が存在するが、対向信号機が4秒間Gを継続する
場合(TG=4)、平均車速をVSとして該当経路上の距
離を考慮すると、4秒後には図下側に示すように、40
台の車が流出できる。
In the example of FIG. 11, the traffic condition prediction after 160 (seconds) is performed every 4 (seconds) by running a vehicle existing on the network and repeating this 40 times. . In (Step H20), (Step H30) to (Step H30) for all routes on the network.
The control of 60) is repeated. (Step H3
In 0), calculate the position of the vehicle 4 seconds after on the route,
Determine the number of vehicles that flow out from the relevant route to others. This is obtained by the product of the green time TG of the traffic light and the average vehicle speed VS, TG * VS. FIG. 12 shows an example of the current position of the vehicle on the route and the calculated position after 4 seconds. Case 1 shown as (a)
At, the vehicle can move straight ahead, turn right, and turn left. Currently 100 (units) on the route A as shown in the upper part of the figure.
However, if the oncoming traffic signal continues G for 4 seconds (TG = 4), considering the distance on the corresponding route with the average vehicle speed as VS, 4 seconds later, as shown in the lower part of the figure, 40
Cars can leak.

【0037】次に(ステップH40)にて、該当流出台
数の流出方向すなわち直進、右折、左折の各経路に対す
る振分けを行なう。これは道路幅、車線数等の道路事情
や地域慣習等が含まれる過去の長期的な統計データに基
づいて、精度良く定まる交差点毎の直進率、右折率、左
折率を用いて求める。
Next, in (Step H40), the outflow direction of the corresponding outflowing vehicles, that is, the straight, right turn, and left turn routes are sorted. This is calculated based on the past long-term statistical data including road conditions such as road width and number of lanes, regional customs, etc., using the straight-line rate, right turn rate, and left turn rate at each intersection that are accurately determined.

【0038】図12のケース1では、直進率が50
(%)、右折率が25(%)、左折率が25(%)であ
る為、流出した40台の車は、直進、右折、左折それぞ
れの方向に、20(台)、10(台)、10(台)が順
調に移動している。
In case 1 of FIG. 12, the straight traveling rate is 50.
(%), The right turn rate is 25 (%), and the left turn rate is 25 (%), so 40 cars that leaked are 20 (vehicles) and 10 (vehicles) in the directions of straight, right, and left turns, respectively. 10 (vehicles) are moving smoothly.

【0039】(ステップH50)は、隣接する経路上の
車輌状況により直進、右折、左折可能な台数を計算す
る。ケース1では十分な余裕が合ったが、図12の
(b)に示すケース2では、左折方向には余裕があるも
のの、直進方向は車輌が埋まっており、右折方向も、8
(台)しか進行できない状況である。この為、左折方向へ
は10(台)が進行できたが、右折は8(台)、直進は
1台もできなかったことになる。本例では車線数が十分
ある場合を想定しているが、そうでない場合は、本来空
いている方向への車輌も、他方向の車輌の停止により、
進行不能となることも有る。この結果に基づいて各経路
の車両台数を更新する。以上が(ステップH60)の処
理である。
(Step H50) calculates the number of vehicles that can go straight, turn right, and turn left depending on the vehicle conditions on the adjacent route. In Case 1, a sufficient margin was met, but in Case 2 shown in FIG. 12B, although there is a margin in the left turn direction, the vehicle is buried in the straight direction and the right turn direction is 8
Only (unit) can proceed. For this reason, 10 (vehicles) were able to proceed in the left turn direction, but 8 (vehicles) were not able to make a right turn and none were straight. In this example, it is assumed that the number of lanes is sufficient, but if this is not the case, the vehicle in the originally vacant direction will also be stopped by stopping the vehicle in the other direction.
It may become impossible to proceed. The number of vehicles on each route is updated based on this result. The above is the processing of (step H60).

【0040】この様に、ミクロに車輌を走行させ一定時
間後を予測して行くので、正確な予測精度が実現され
る。交通状況のセンサーとして、今後はテレビカメラを
用いた空間計測型のものが主流となってゆくのは確実で
あり、これにより、交差点、経路における、車輌の数、
移動速度、渋滞度が極めて正確に得られる様になる。本
方法は、この様な情報の正確さの向上、多様化により、
一層効果を発揮し得るものである。
As described above, since the vehicle is microscopically run and the prediction is made after a certain period of time, accurate prediction accuracy is realized. It is certain that the space measurement type using a TV camera will become the mainstream as a traffic condition sensor in the future, so that the number of vehicles at intersections and routes,
The speed of movement and the degree of traffic congestion can be obtained extremely accurately. This method improves the accuracy and diversification of such information,
It is possible to exert further effects.

【0041】(ステップ9)制御結果の評価 前記(ステップ8)で得られた、一定時間後の交通状況
を評価するステップである。本例では、制御の目的関数
として渋滞余裕度が指定され、この値を最大にするもの
としている。ここでは、渋滞度TJは、「R信号待以外
で速度が0の車輌台数」と定義する。もちろんR点燈中
であっても、次回のGのタイミングで該当交差点を通過
できない車輌は、渋滞度TJに含まれる。一方、渋滞余
裕度CTG(台)は、 CTJ(台)←(許容交通量(台))−(渋滞度
(台)) で定義される。許容交通量は、対象とする交通ネットワ
ークが定まれば一意に定まるので、TJとCTJは、質
的には同一の目的関数である。すなわち、渋滞度TJの
最小化を図ることは、渋滞余裕度CTJの最大化を図る
ことに他ならない。 図13は(ステップ9)の制御結
果評価の処理手順を、図14は現実的な渋滞状況の例を
示したものである。(ステップI20)が全ての経路に
ついて行なわれ、TJ(台)が計算される。これを図1
4にて説明する。
(Step 9) Evaluation of Control Result This is a step of evaluating the traffic condition after a certain period of time, which is obtained in the above (Step 8). In this example, the congestion margin is designated as the control objective function, and this value is maximized. Here, the congestion degree TJ is defined as "the number of vehicles having a speed of 0 other than waiting for an R signal". Of course, a vehicle that cannot pass through the intersection at the next G timing even during the R lighting is included in the congestion degree TJ. On the other hand, the congestion margin CTG (vehicle) is defined by CTJ (vehicle) ← (allowable traffic (vehicle))-(congestion degree (vehicle)). Since the allowable traffic volume is uniquely determined if the target transportation network is determined, TJ and CTJ are qualitatively the same objective function. That is, the minimization of the congestion degree TJ is nothing but the maximization of the congestion margin CTJ. FIG. 13 shows a processing procedure of (step 9) control result evaluation, and FIG. 14 shows an example of a realistic traffic jam condition. (Step I20) is performed for all the routes, and TJ (vehicle) is calculated. Figure 1
This will be explained in Section 4.

【0042】図14は、互いに近接した4つの交差点
A,B,C,Dにそれぞれ信号が設置されており、該時
点での点燈状態は図の通りである。このとき、車輌の台
数は矩形で示され、走行可能速度がゼロでない場合は実
線の矢印で、速度がゼロの場合は、破線で示されてい
る。信号がR点燈の場合は、速度がゼロであっても渋滞
では無いので矩形は白抜き表示としている。一方渋滞に
より、動きの自由が無い車輌は渋滞度対象車輌であり、
矩形はハッチング表示されている。この結果、全ての経
路上のハッチング部分の車輌の総和を計算することによ
り、下記の様に渋滞度TJが求められる。 本例での、ネットワーク上の許容交通量を1,000(台)
とすると、渋滞余裕度は 、 CTJ(台)=1,000−TJ =235(台) となる。
In FIG. 14, signals are installed at four intersections A, B, C and D which are close to each other, and the lighting state at that time is as shown in the figure. At this time, the number of vehicles is indicated by a rectangle, and is indicated by a solid arrow when the travelable speed is not zero, and by a broken line when the speed is zero. When the signal is an R-light, there is no traffic even if the speed is zero, so the rectangle is displayed as white. On the other hand, vehicles that are not free to move due to traffic congestion are vehicles subject to traffic congestion,
The rectangle is hatched. As a result, the congestion degree TJ is obtained as described below by calculating the total sum of vehicles in the hatched portions on all routes. In this example, the allowable traffic on the network is 1,000 (units)
Then, the traffic congestion margin is CTJ (vehicle) = 1,000−TJ = 235 (vehicle).

【0043】又本例では、制御の目的関数として交通エ
ネルギーが指定され、この値を最大にするものとしてい
る。一定時間のある路線上の交通量をTC(i)台、平
均速度をAU(i)(km/h)とすると、交通エネル
ギーTE(i)は、 TE(i)=TC(i)×AU(i) で定義し、交通ネットワーク図の交通エネルギーは、 TEA= TE(i) とする。
In this example, traffic energy is specified as the control objective function, and this value is maximized. Traffic energy TE (i) is: TE (i) = TC (i) × AU, where TC (i) is the traffic volume on a certain route and AU (i) (km / h) is the average speed. Defined in (i), the traffic energy in the traffic network diagram is TEA = TE (i).

【0044】この交通エネルギーの最大化を図ること
は、交通量を増加したか、平均速度が上昇したかであ
る。交通量が増加し、平均速度を上昇させることが、円
滑な交通状況を実現することに他ならない。
The aim of maximizing the traffic energy is whether the traffic volume is increased or the average speed is increased. Increasing traffic volume and increasing average speed is nothing but realizing smooth traffic conditions.

【0045】本例では、渋滞余裕度を最大にすることを
制御の目的としたが、待ち回数最小、待ち時間最小、旅
行時間最小、燃料消費量最小、時間便益費最小等として
もよいのは言うまでもない。これらは、制御タイミング
における、存在車輌と該当ネットワークの交通量に応じ
てダイナミックに変化させてゆくことも考えられる。
In this example, the purpose of control is to maximize the congestion margin, but the minimum number of waits, the minimum wait time, the minimum travel time, the minimum fuel consumption, the minimum time benefit cost, etc. may be set. Needless to say. These may be dynamically changed according to the traffic of the existing vehicle and the corresponding network at the control timing.

【0046】(ステップ10)選択テーブルの作製 (ステップ5)〜(ステップ9)で、本例では10個の
処理装置iで、世代j毎の御提案M(i,j)が生成さ
れ、評価された。(ステップ10)では、次の世代の処
理において、与えられた目的に対し、合致度が高い制御
案を優先的に選択させる為の、選択テーブルを以下の様
にして作成する。
(Step 10) In the preparation of the selection table (Step 5) to (Step 9), the proposal M (i, j) for each generation j is generated and evaluated by 10 processing devices i in this example. Was done. In (Step 10), a selection table for preferentially selecting a control plan with a high degree of matching for a given purpose in the process of the next generation is created as follows.

【0047】図16は、縦軸を処理装置MPUの番号
i、横軸を(ステップ11)が制御する繰返し数である
世代数jとし、制御案M(i,j)の評価値を表したも
のである。初期状態(世代=0)では前述の通り、該時
点での信号パターンを継続する制御案とし、これを全て
の処理数値に割付けている為、評価値はほぼ同一になっ
ている。ところが、世代1以降は、(ステップ6)の突
然変異操作と、(ステップ7)の交配操作により、評価
値にバラつきが発生している。図15における(ステッ
プJ10)では、世代iにおける、全ての制御案M
(i,j)(j=1〜10)の評価値CTJ(j)の総
和を計算する。例えば世代1においては、 ΣCTJ(1)=CTJ(1,1)+CTJ(2,1)+CTJ(3,1)+CTJ(4,1)+……+CTJ(10,1) =1,770 となる。次に(ステップJ20)で、総計ΣCTJ
(j)に対する、各々の制御案の評価値CTJ(i,
j)の比率が計算される。
In FIG. 16, the vertical axis represents the number i of the processing unit MPU and the horizontal axis represents the number of generations j, which is the number of repetitions controlled by (step 11), and the evaluation value of the control plan M (i, j) is shown. It is a thing. As described above, in the initial state (generation = 0), the control pattern for continuing the signal pattern at that time point is set, and this is assigned to all processing numerical values, so that the evaluation values are almost the same. However, in the generations 1 and later, the evaluation value varies due to the mutation operation in (Step 6) and the mating operation in (Step 7). In (step J10) in FIG. 15, all the control plans M in the generation i
The sum of the evaluation values CTJ (j) of (i, j) (j = 1 to 10) is calculated. For example, in generation 1, ΣCTJ (1) = CTJ (1,1) + CTJ (2,1) + CTJ (3,1) + CTJ (4,1) + ... + CTJ (10,1) = 1,770 . Next, in (Step J20), the total ΣCTJ
The evaluation value CTJ (i,
The ratio of j) is calculated.

【0048】図17は、この状況を示したものである。
世代1ではM(6,1)が最も評価が良く、全体の2
8.2(%)の評価値を有していることがわかる。一方
M(4,1),M(5,1),M(9,1)は5.6
(%)であり、目的に対する、合致度が低いことがわか
る。(ステップJ30)では、(ステップJ20)で計
算された値を基に制御案の優先的な選択テーブルを生成
する。
FIG. 17 shows this situation.
In generation 1, M (6,1) has the highest evaluation, and the overall 2
It can be seen that it has an evaluation value of 8.2 (%). On the other hand, M (4,1), M (5,1), M (9,1) is 5.6.
(%), Indicating that the degree of agreement with the purpose is low. In (Step J30), a priority selection table of the control plan is generated based on the value calculated in (Step J20).

【0049】図18は、図17に示した値を基に作成さ
れた世代1と世代100での選択テーブルである。円グ
ラフは0.0から100.0までの目盛を有し、各々の
値には、制御案の番号が割当てられている。制御案を選
択する場合、0.0から100.0の範囲に一様に分布
する変数を生成し、これにより制御案を定めることによ
り、評価値の優先順に制御案が決定されてゆくことにな
る。すなわち28.2(%)を割当てられている制御案
M(6,1)は、5.6(%)しか割当てられていない
5 1に比べ5倍以上の確率で次世代の元制御案として選
択されることになる。これは、良い制御案は多く残り、
そうでないものは淘汰されてゆくことを示している。
FIG. 18 is a selection table for generations 1 and 100 created based on the values shown in FIG. The pie chart has a scale of 0.0 to 100.0, and each value is assigned a control plan number. When a control plan is selected, variables that are uniformly distributed in the range of 0.0 to 100.0 are generated, and by defining the control plan by this, the control plan is determined in the order of priority of evaluation values. Become. That is, the control plan M (6,1) to which 28.2 (%) is allocated has a probability of 5 times or more compared to M 5 1 to which only 5.6 (%) is allocated. Will be selected as. This leaves many good control plans,
Those that are not are shown to be weeded out.

【0050】世代=1の初期段階では、評価値のバラつ
きが大きいが、世代=100になると、全ての制御案の
評価値は高く、均一になってゆくことがわかる。つまり
世代の更新により、進化が行なわれ、水準が上がった訳
である。
It can be seen that in the initial stage of generation = 1, the evaluation values greatly vary, but when generation = 100, the evaluation values of all control plans are high and become uniform. In other words, by updating the generations, evolution has taken place and the standard has risen.

【0051】(ステップ11)所定世代数繰り返し (ステップ5)〜(ステップ10)を所定世代数繰り返
す様に制御する。世代数は、対象問題の規模と、並列処
理度数、すなわち並列数により定まる。
(Step 11) Repeating a predetermined number of generations (Step 5) to (Step 10) is controlled to repeat a predetermined number of generations. The number of generations is determined by the scale of the target problem and the parallel processing frequency, that is, the parallel number.

【0052】(ステップ12)最良の制御案出力 最終的に存在する制御案の中より、最も評価値が良いも
のを最適案とし、出力する。図16の例ではMPU10
における制御案が最も優れているのでこの信号パターン
を出力する。
(Step 12) Output of the best control plan Among the finally existing control plans, the one with the best evaluation value is selected as the optimal plan and output. In the example of FIG. 16, MPU10
Since the control scheme in 1) is the best, this signal pattern is output.

【0053】図19は、本発明による信号制御システム
と従来の制御システムの効果の比較図である。本発明に
よる信号制御システムに対しては、渋滞余裕度最大を目
的関数及び戦略として与えた。従来の制御システムは、
信号パターンが固定された方式である。2つのグラフは
横軸を7:00〜10:30までの時刻推移とし、縦軸
は、上図は渋滞度、下図は渋滞余裕度を定義している。
前述の通り、渋滞度と渋滞余裕度は同内容を有している
為、ここでは渋滞度グラフをとり上げて説明する。上図
において、実線で示されているのが、本発明による信号
制御システムの制御結果であり、破線で示されているの
が、従来の制御システムの結果である。このグラフよ
り、特に交通量が大である7:50〜9:30の時間帯
では本発明により、大きな改善が達成されていることが
わかる。つまり、交通量が少なく、交差点や経路の相互
波及度が小さい場合は、従来の方法でも良い結果となる
が、交通量が、対象交通空間の交通容量に近づくと、最
早従来の制御方法では効果が期待できないことがわか
る。
FIG. 19 is a comparison diagram of the effects of the signal control system according to the present invention and the conventional control system. For the signal control system according to the present invention, the maximum congestion margin is given as the objective function and the strategy. The conventional control system is
This is a method in which the signal pattern is fixed. In the two graphs, the horizontal axis represents the time transition from 7:00 to 10:30, and the vertical axis defines the congestion degree in the upper figure and the congestion margin degree in the lower figure.
As described above, the congestion degree and the congestion allowance have the same contents, and therefore, the congestion degree graph will be described here. In the above figure, the solid line shows the control result of the signal control system according to the present invention, and the broken line shows the result of the conventional control system. From this graph, it can be seen that a significant improvement is achieved by the present invention particularly in the time zone of 7:50 to 9:30 when the traffic volume is large. In other words, when the traffic volume is low and the cross-spreading of intersections and routes is small, the conventional method will produce good results, but when the traffic volume approaches the traffic capacity of the target traffic space, the conventional control method will no longer be effective. It turns out that can't be expected.

【0054】図20は、対象交通空間を3次元的に示し
たものであり第1、第2の軸は対象地域の地図を示し、
渋滞度強度を第3の軸として定義した図であり、上図が
従来の固定信号パターンによる制御、下図が本発明によ
る交通エネルギーを最大とする信号パターン制御の時刻
8:30における渋滞状況を示したものである。上図に
おいては至るところに、大きな渋滞のピークがある。こ
れに対し、下図では、対象地域全体を総合的にかつ広く
観察した上での制御を行っているため、全体にピークが
よく抑えられており、交通量が均一に分散し、その結
果、渋滞が大きく改善され、スムーズな交通の流れを実
現していることがわかる。すなわち、従来の方法の様
に、局所的な最適化はかえって交通処理能力を低下させ
てしまっている訳である。
FIG. 20 shows the target traffic space three-dimensionally. The first and second axes show the map of the target area.
It is the figure which defined the congestion intensity as the 3rd axis | shaft, The upper figure shows the conventional fixed signal pattern control, and the lower figure shows the congestion situation at time 8:30 of the signal pattern control which maximizes the traffic energy by this invention. It is a thing. In the above figure, there are large peaks of congestion everywhere. On the other hand, in the figure below, the control is performed after observing the entire target area comprehensively and widely, so the peaks are well suppressed and the traffic volume is evenly distributed, resulting in congestion. It can be seen that is greatly improved and a smooth traffic flow is realized. That is, as in the conventional method, the local optimization rather reduces the traffic processing capacity.

【0055】図21は、評価項目を渋滞度のみならず、
交通量、停止回数、待時間、旅行時間、ジレンマゾーン
存在車輌数、総コスト、事故発生確率に拡張し、これら
の評価値を時間推移毎にプロットしたものである。上図
に示す従来の固定信号パターン制御による結果に対し、
下図の本発明による信号パターン制御では、ほとんどの
項目が大きく改善されていることがわかる。
In FIG. 21, not only the degree of congestion but also the evaluation items
It is expanded to traffic volume, number of stops, waiting time, travel time, number of vehicles in dilemma zone, total cost, accident probability, and these evaluation values are plotted for each time transition. Compared to the result of the conventional fixed signal pattern control shown in the above figure,
It can be seen that most of the items are greatly improved by the signal pattern control according to the present invention shown in the figure below.

【0056】このように、交通空間内の交通信号機を適
正に制御することにより以下の様な効果がある。 (1).全域に亘って渋滞が解消、又は軽減する。 (2).局所的な渋滞のピークが抑えられる。 (3).停止回数が減少する。 (4).待時間が減少する。 (5).旅行時間が減少する。 (6).無駄な燃料消費が減少する。 (7).交通便益が改善される。
By properly controlling the traffic signal in the traffic space in this way, the following effects can be obtained. (1). Congestion is eliminated or reduced over the entire area. (2). Local congestion peaks are suppressed. (3). The number of stops is reduced. (4). The waiting time is reduced. (5). Travel time is reduced. (6). Useless fuel consumption is reduced. (7). Transportation benefits are improved.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、制御
対象とする交通空間に含まれる全ての交通経路に対して
交通状況を精度よく予測することができ、もって交通空
間の全域に亘って渋滞が解消、又は軽減する制御案を構
成することができるようになる。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately predict the traffic condition for all traffic routes included in the traffic space to be controlled, so that the entire traffic space is covered. Thus, it becomes possible to configure a control plan that alleviates or reduces traffic congestion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の信号制御システムの一実施例の構成を
示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a signal control system of the present invention.

【図2】信号制御装置のハードウェア構成例を示した図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a signal control device.

【図3】制御対象の交通空間をネットワークで表現した
図である。
FIG. 3 is a diagram in which a traffic space to be controlled is represented by a network.

【図4】信号制御システムの機能構成を示した図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration of a signal control system.

【図5】信号機パターンを要素とする交通時空間の染色
体表現例を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a chromosomal expression of a traffic spacetime having a traffic light pattern as an element.

【図6】信号制御処理のフロー図である。FIG. 6 is a flowchart of signal control processing.

【図7】信号機状態の突然変異操作処理フロー図であ
る。
FIG. 7 is a flow chart of mutation operation processing of a traffic light state.

【図8】突然変異操作例である。FIG. 8 is an example of a mutation operation.

【図9】交配操作処理フロー図である。FIG. 9 is a flowchart of a mating operation process.

【図10】交配操作例である。FIG. 10 is an example of a mating operation.

【図11】交通状況予測処理フロー図である。FIG. 11 is a traffic situation prediction processing flowchart.

【図12】交通状況の予測例である。FIG. 12 is an example of traffic condition prediction.

【図13】制御結果評価処理フロー図である。FIG. 13 is a control result evaluation processing flowchart.

【図14】渋滞度の評価例である。FIG. 14 is an example of traffic congestion evaluation.

【図15】評価値に基づいた制御案の選択テーブル作成
処理フロー図である。
FIG. 15 is a flowchart of a control plan selection table creation process based on evaluation values.

【図16】世代毎の制御案評価値推移を示したものであ
る。
FIG. 16 shows a transition of the control plan evaluation value for each generation.

【図17】前評価値に対する各制御案の評価値を示した
ものである。
FIG. 17 shows the evaluation value of each control plan with respect to the previous evaluation value.

【図18】制御選択テーブル例である。FIG. 18 is an example of a control selection table.

【図19】目的関数を渋滞余裕最大とした場合の効果を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an effect when the objective function is set to the maximum congestion margin.

【図20】交通空間を3次元表現し、従来制御と本発明
の制御による渋滞度分布の比較を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a three-dimensional representation of a traffic space and showing a comparison of congestion degree distributions by the conventional control and the control of the present invention.

【図21】多項評価値の同時改善状況の説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of a simultaneous improvement situation of multinomial evaluation values.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…信号制御装置,2…表示装置,3…入力装置,4…
超並列制御ユニット,5…マイクロ処理装置,6…共有
メモリー,7…表示装置制御ユニット,8…入力装置制
御ユニット,9…信号入力装置,10…信号出力装置。
1 ... Signal control device, 2 ... Display device, 3 ... Input device, 4 ...
Massively parallel control unit, 5 ... Micro processing unit, 6 ... Shared memory, 7 ... Display device control unit, 8 ... Input device control unit, 9 ... Signal input device, 10 ... Signal output device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩沢 正三 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中村 兼一 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 八尋 正和 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 伊藤 芳三 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 佐藤 良幸 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 佐野 豊 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 横田 孝義 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 5H180 AA01 CC04 CC11 DD02 DD04 EE02 EE03 JJ02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shozo Shiozawa             Hitachi 2-3-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki             Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Nakamura             Hitachi 2-3-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki             Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Yahiro             5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi Ltd. Omika factory (72) Inventor Yoshizo Ito             5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi Ltd. Omika factory (72) Inventor Yoshiyuki Sato             5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi Ltd. Omika factory (72) Inventor Yutaka Sano             5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi Ltd. Omika factory (72) Inventor Takayoshi Yokota             7-1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Prefecture             Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. F-term (reference) 5H180 AA01 CC04 CC11 DD02 DD04                       EE02 EE03 JJ02

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御対象とする広域の道路交通空間におけ
る交通状況の予測方法であって、前記交通空間の交通セ
ンサーからの該時点での交通状況を入力とし、十分短い
時間分につき前記交通空間内に存在する全車輌の挙動を
予見演算し、所定の未来時間分に達するまで前記予見演
算を繰り返すことを特徴とする広域道路交通空間におけ
る交通状況の予測方法。
1. A method of predicting a traffic condition in a wide area road traffic space to be controlled, wherein the traffic condition at that time is input from a traffic sensor of the traffic space, and the traffic space is sufficiently short. A method of predicting a traffic situation in a wide area road traffic space, comprising predicting the behavior of all vehicles existing in the vehicle, and repeating the predictive computation until a predetermined future time is reached.
【請求項2】制御対象とする広域の道路交通空間におけ
る交通状況の予測方法であって、前記交通空間内の交通
データを取込む第1ステップと、前記交通空間内に存在
する全ての車輌に対して、十分小さい時間後の位置を交
通信号指示情報と先見的に定まる直進比率、右折比率、
左折比率と直進道路の空き、左折道路の空き、右折道路
の空き情報を定める第2のステップと、該第2ステップ
を所望の時間分繰り返す様に制御する第3のステップを
具備することを特徴とする広域の道路交通空間における
交通状況の予測方法。
2. A method of predicting a traffic condition in a wide area road traffic space to be controlled, comprising: a first step of capturing traffic data in the traffic space; and all vehicles existing in the traffic space. On the other hand, the position after a sufficiently small time is straight ahead ratio, right turn ratio, which is determined proactively with the traffic signal instruction information.
It is characterized by comprising a second step for determining left turn ratio, vacant straight road, vacant left road and vacant right road information, and a third step for controlling the second step to repeat for a desired time. Method for predicting traffic conditions in a wide area road traffic space.
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