JP2003067887A - 自律分散型信号制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 制御エリア全体の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、エリア全体の交通状況
を反映した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】 本システムは、制御エリアの各交差点１
をそれぞれ制御するローカルステーション２と、交差点
１のうちから交通状況に応じて基軸交差点（１_１）を逐
次自動的に選択する基軸交差点決定手段２、３１とを備
えている。基軸交差点は自己を中心とした隣接交差点１
を含む範囲の交通状況に基づいて、信号制御パターンを
自己独立的に作成する。他の交差点は基軸交差点
（１_１）の制御パターンに協調しながら自己の制御パタ
ーンを作成する。マスターステーション３１は各ローカ
ルステーション２と通信回路で接続され動作状況の監視
と制御指針の決定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自律分散型信号制
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】しかし、制御エリアの全交差点を、安定的
に、且つ、最適に制御可能な自律分散制御は、実用化さ
れていないのが現状である。全交差点を安定的に動かす
ための調整するべきパラメータが存在し、その調整ノウ
ハウが必要となると考えられる。

【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】本発明の更に他の目的は、各交差点は自律
的に制御を行うものエリア全体の状況を判断することは
できないため、簡易的な中央装置を用意してエリア全体
の制御指針を各交差点に当てることにより大局的な最適
化を達成することにある。また、中央装置を介して運用
者が信号制御に介入できることにある。

【０００９】

【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。

【００１０】本発明による自律分散型信号制御システム
は、制御エリアの各交差点（１）にそれぞれ設けられた
信号灯器（３、４）と、各交差点（１）にそれぞれ設け
られ、前記信号灯器（３、４）をそれぞれ制御するロー
カルステーション（２）と、交差点（１）のうちから交
通状況に応じて基軸交差点（１_１）を逐次自動的に選択
する基軸交差点決定手段（２、３１）とを備えている。
ローカルステーション（２）のうちの基軸交差点
（１_１）に選択された基軸ローカルステーション
（２ _１）は、基軸交差点（１）を中心とした隣接交差点
（１）を含む範囲の交通状況に基づいて、基軸交差点
（１_１）を制御する制御パターンを自己独立的に作成す
る。ローカルステーション（２）のうち、基軸交差点
（１）以外である協調交差点（１_２〜１_５）に選択され
た協調ローカルステーション（２_２〜２_５）のそれぞれ
は、基軸交差点（１_１）の制御パターンに協調しなが
ら、それぞれが設けられた協調交差点（１_２〜１_５）の
交通状況に基づいて、協調交差点（１_２〜１_５）の制御
パターンを作成する。当該自律分散型信号制御システム
は、ローカルステーション（２）のそれぞれと通信回線
（３２）で接続可能であり、制御エリア全体の動作状況
の監視、あるいは、制御エリア全体の政策的な制御指針
を決定しローカルステーション（２）に指示可能なマス
ターステーション（３１）を持つ。

【００１１】ローカルステーション（２）のそれぞれ
は、マスターステーション（３１）との通信が途絶した
とき、ローカルステーション（２）間の協調により制御
パターンを作成可能であることが好ましい。例えば、マ
スターステーション（３１）が故障したとき、マスター
ステーション（３１）がメンテナンスのために停止して
いるとき、又は通信回線（３２）が故障しているときに
は、ローカルステーション（２）とマスターステーショ
ン（３１）との通信は途絶する。このような場合に、ロ
ーカルステーション（２）間の協調により制御パターン
を作成可能であることにより、信号灯器（３、４）の制
御が途絶する事態が防がれる。

【００１２】他の交差点（１_７）に新規信号灯器と新規
ローカルステーション（２_７）とを設け、新規ローカル
ステーション（２）を通信回線（３２）に接続すること
により、前記制御エリアに前記他の交差点（１）を追加
することが可能なことが好ましい。

【００１３】前記マスターステーション（３１）は、制
御エリア全体の交通状況に基づき、制御エリア全体とし
て最適となる制御指針を計算し、各ローカルステーショ
ン（２）に制御指針を与え、ローカルステーション
（２）のそれぞれは、前記制御指針に基づいて、前記制
御パターンを求めることが好ましい。

【００１４】前記制御指針は、制御指針サイクル長（Ｃ
^Ｔ）と、制御指針サイクル長（Ｃ^Ｔ）の許容範囲である
サイクル長許容範囲（ΔＣ^Ｔ）と、制御エリア内のリン
クそれぞれの制御指針オフセット（Ｏ_ｋ ^Ｔ）と、制御指
針オフセット（Ｏ_ｋ ^Ｔ）の許容範囲であるオフセット許
容範囲（ΔＯ_ｋ ^Ｔ）と、制御エリア内の交差点（１）そ
れぞれの制御指針スプリット（Ｓ^Ｔ）と、制御指針スプ
リット（Ｓ^Ｔ）の許容範囲であるスプリット許容範囲
（ΔＳ^Ｔ）とを含むことが好ましい。

【００１５】制御指針は、制御エリア内のリンクそれぞ
れの交通流率の目標値である目標交通流率と、目標交通
流率の許容範囲である目標交通流率範囲とを含むことが
好ましい。

【００１６】前記マスターステーション（３１）は、前
記制御エリア内にある出発地と目的地との組のそれぞれ
について、前記出発地から前記目的地への交通需要の予
測値を求めてＯＤ需要予測を算出し、且つ、前記制御指
針を、前記ＯＤ需要予測に基づいて定めることが好まし
い。

【００１７】また、当該自律分散型信号制御システム
は、更に、交差点（１）のそれぞれに設けられた光ビー
コンを受信する感知器（５）を備え、前記光ビーコンの
アップリンク情報は、前記制御範囲を走行する車両を識
別する車両ＩＤを含み、マスターステーション（３１）
は、アップリンク情報に基づいて、ＯＤ需要予測を算出
することが好ましい。

【００１８】基軸交差点決定手段（２、３１）は、前記
ローカルステーション（２）であり、基軸交差点
（１_１）は、前記ローカルステーション（２）間のデー
タ交換により定められることが可能である。

【００１９】また、基軸交差点決定手段（２、３１）
は、前記マスターステーション（３１）であることが可
能である。

【００２０】前記基軸交差点（１_１）は、交差点（１）
それぞれの混雑程度に基づいて定められることが可能で
ある。

【００２１】マスターステーション（３１）は、交差点
（１）それぞれの交通量から交差点（１）それぞれの交
通量の目標値である目標交通流量を定め、前記基軸交差
点（１_１）は、前記目標交通流量に基づいて定められる
ことが可能である。

【００２２】マスターステーション（３１）は、前記ロ
ーカルステーション（２）それぞれの動作状態、及び／
又は制御エリア全体の交通状況を監視することが好まし
い。

【００２３】前記マスターステーション（３１）は、前
記ローカルステーション（２）それぞれの動作状態、及
び／又は前記制御エリア全体の交通状況を監視すること
が好ましい。

【００２４】マスターステーション（３１）は、運用者
により行われた操作に基づいてローカルステーション
（２）を制御することが好ましい。

【００２５】マスターステーション（３１）は、制御エ
リアに含まれるリンクのうちの特定リンクの走行を優先
するようにローカルステーション（２）に指示すること
がある。

【００２６】マスターステーション（３１）は、制御エ
リアに含まれるリンクのうちの特定リンクの走行を規制
するように指示することがある。

【００２７】前記マスターステーション（３１）は、制
御エリアのうち交通が停滞している事故エリアを検出
し、事故エリアを検出した場合、前記事故エリアを前記
制御範囲から切り離すことが好ましい。

【００２８】マスターステーション（３１）は、事故エ
リアへの車両の流入を抑制するように制御パターンを定
めることをローカルステーション（２）に指示すること
が好ましい。

【００２９】マスターステーション（３１）は、緊急車
両に関する通報を受信し、その通報に基づいて、ローカ
ルステーション（２）を制御することが好ましい。

【００３０】マスターステーション（３１）は、前記緊
急車両が走行するリンクの交通を制御する信号灯器を、
優先的に青にするようにローカルステーション（２）に
指示することが好ましい。

【００３１】

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

【００３２】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、制御エリア内にある交差点１のそれぞれにローカル
ステーション（ＬＳ）２が設けられる。交差点１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。

【００３３】全てのローカルステーション２は、通信回
線３２を介してマスターステーション３１に接続されて
いる。マスターステーション３１は、ローカルステーシ
ョン２の制御に必要な情報を、通信回線３２を介してロ
ーカルステーション２に提供する。

【００３４】また、ローカルステーション２相互の通信
も通信回線３２を介して行われ、ローカルステーション
２相互で、制御に必要な情報が交換される。

【００３５】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。

【００３６】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。感知器５は、光ビーコンを受信可能
である。車両が光ビーコンの車載器を搭載している場
合、光ビーコンのアップリング情報を受信する。そのア
ップリンク情報には、その車両のＩＤ番号が含まれてい
る。そのＩＤ番号により、感知器５は、車両のそれぞれ
を判別することができる。光ビーコンのアップリンク情
報は、後述されるように、車両の流れの検出と、制御エ
リア内の交通需要の予測に使用される。

【００３７】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、通信回線３２に接続され、その通信回線３２を
介してマスターステーション３１と他のローカルステー
ション２に接続される。

【００３８】当該信号制御システムで行われる制御の論
理構造は、図３に示されているように、上位層、中位層
及び下位層の合計３層に分かれている。上位層、中位
層、及び下位層の制御演算は、それぞれ、周期Ｔ_１、周
期Ｔ_２、及び周期Ｔ_３毎に行われる。ここで、上位層の
制御演算の周期Ｔ_１は、中位層の制御演算の周期Ｔ_２よ
り短く、中位層の制御演算の周期Ｔ_２は、下位層の制御
演算の周期Ｔ_３よりも短い。周期Ｔ_１は、典型的には１
５分程度であり、周期Ｔ_２は、典型的には３分程度であ
り、周期Ｔ_３は、典型的には、３秒程度である。

【００３９】上位層の制御演算では、制御エリア全体の
政策的な制御指針が策定される。制御指針は、制御エリ
ア内の各リンクの目標交通流量及びその許容範囲、並び
に制御指針パターン及びその許容範囲を含む。

【００４０】目標交通流率とは、単位時間あたりに通過
する車両の台数の目標値である。その目標交通流率に対
して許容され得る最大値と最小値とが定められ、目標交
通流率の許容範囲が定められる。

【００４１】制御指針パターンとは、簡易的に算出され
た、各交差点で行われる制御パターンの最適解に近いと
考えられる解であり、制御エリア全体のサイクル長の指
針である制御指針サイクル長、各交差点のスプリットの
指針である制御指針スプリット、及び各リンクのオフセ
ットの指針である制御指針オフセットと、これらそれぞ
れの許容範囲とで表現される。

【００４２】制御指針の策定は、マスターステーション
３１により行われる。マスターステーション３１は、策
定した制御指針を、通信回線３２を介して各ローカルス
テーション２に送信する。後述されるように、各ローカ
ルステーション２は、受信した制御指針を参照しなが
ら、より最適な制御パターンの実行解を算出し、信号灯
器３、４の制御を行う。制御パターンの実行解の算出の
際に制御指針が参照されることにより、エリア全体の大
局的な最適化が図られる。

【００４３】より詳細には、上位層の制御演算は、下記
のようにして行われる。まず、ＯＤ需要予測が算出され
る。ＯＤ需要予測の予測のために、制御エリア内には、
出発地と目的地との組が定められる。ＯＤ需要予測は、
その組のそれぞれについて算出された、現時点から所定
のある一定時間後までの、出発地から目的地に向かう交
通需要の予測値から構成される。典型的には、現時点か
ら、１５分〜３０分間の交通需要の予測値が、ＯＤ需要
予測とされる。

【００４４】ＯＤ需要予測の算出には、既述の光ビーコ
ンのアップリンク情報が用いられる。車両が制御エリア
内を走行すると、感知器５が受信した光ビーコンのアッ
プリンク情報により、その車両のＩＤ番号が識別でき
る。そのＩＤ番号から、制御エリア内を走行する各車両
の出発地と目的地とが特定される。複数の車両の出発地
と目的地との情報が集約され、過去値データベースに登
録しておく。過去値データベースは曜日、時刻毎にＯＤ
需要を管理しておく。過去値データベースを利用して、
将来１５分〜３０分のＯＤ需要予測を行う。

【００４５】続いて、算出されたＯＤ需要予測から、各
リンクの目標交通流率Ｑ_ｋを設定する。ＯＤ需要予測に
従って、各車両が最短ルートとなるリンクを通過すると
仮定して、各リンクを通過する単位時間あたりの交通量
を求め、これを目標交通流率とする。但し、目標交通流
率が交差点の処理能力を超える場合には、交差点の処理
能力Ｑ_ｋ’を目標交通流率の上限値Ｑ_ｋ ^ｍａｘとして設
定する。迂回路がある場合には、迂回路となるリンクの
交通流率を修正し、迂回する交通量を加算する。

【００４６】ここで、交差点の処理能力Ｑ_ｋ’は、以下
のように求める。 Ｑ_ｋ’＝Ｇ_ｋ×Ｓ_ｋ Ｇ_ｋ：対象交差点のリンクｋ側の信号が青である時間比
率 Ｓ_ｋ：リンクｋの飽和交通流率 Ｇ_ｋは、対象である交差点に接続する各リンクの目標交
通流率Ｑ_ｋの比から算出する。

【００４７】このようにして算出された各リンクの目標
交通流率Ｑ_ｋ及び上限値Ｑ_ｋ ^ｍａｘは、各ローカルステ
ーション２に送信され、制御パターンの算出に利用され
る。

【００４８】続いて、下記の過程により、制御指針パタ
ーンの作成が行われる。まず、制御指針パターンの候補
となる複数の制御指針候補パターンが作成される。制御
指針候補パターンの作成のために、制御指針候補パター
ンのサイクル長の候補として、数パターンの候補サイク
ル長が用意され、制御指針候補パターンのスプリットの
候補として、数パターンの候補スプリットが用意され、
制御指針候補パターンのオフセットの候補として、数パ
ターンの候補オフセットが用意される。候補オフセット
は、候補サイクル長に対する比率（単位は％）で表現さ
れる、

【００４９】候補サイクル長、候補スプリット、及び候
補オフセットは、それぞれ、ある値を公差とする等差数
列で与えられる。例えば、１０ｓ毎に、６０ｓ、７０
ｓ、…、１５０ｓの１０個の候補サイクル長が用意さ
れ、２５％毎に０％、２５％、５０％、７５％の４つの
候補オフセットが用意される。用意された候補サイクル
長、候補スプリット、及び候補オフセットが組み合わさ
れて、複数の制御指針候補パターンが作成される。

【００５０】このとき、制御指針パターンの策定に必要
な演算量を減少するために、下記の条件の下に制御指針
候補パターンが作成される。第１に、用意された候補サ
イクル長のうち、最も交通量負荷率λの大きい交差点の
必要サイクルＣ_ｍｉｎ以上のもののみが組合せに使用さ
れる。ここで、必要サイクルＣ_ｍｉｎは、

【数１】 Ｌ：損失時間合計（信号が黄である時間と、全ての方向
の信号が赤である時間との合計）で定義される値であ
る。ある交差点の交差点負荷率λは、図４を参照して、
次式：

【数２】 で定義される。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３】 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］ Ｔ：捌け残り処理時間の目標値（秒） 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。
捌け残り処理時間の目標値Ｔは、捌け残りが発生したと
きに、その後、どれぐらいの時間でその捌け残りを解消
するかを設定するパラメータである。

【００５１】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。

【００５２】各ローカルステーション２は、それが設置
された交差点の交差点負荷率λをそれぞれ算出し、マス
ターステーション３１に通知する。マスターステーショ
ン３１は、通知された交差点負荷率λから、交差点負荷
率λが最大である交差点の必要サイクルＣ_ｍｉｎを算出
する。

【００５３】マスターステーション３１は、用意された
候補サイクル長のうち、最も交通量負荷率λの大きい交
差点の必要サイクルＣ_ｍｉｎ以上のもののみを組み合わ
せて、上述の制御指針候補パターンを作成する。必要サ
イクルＣ_ｍｉｎよりも短いサイクル長は、最も負荷率λ
の大きい交差点の交通量を捌くことを考慮した場合、明
らかに最適でない。このようなサイクル長を含む制御指
針候補パターンは作成されず、これにより、制御指針候
補パターンの数が減らされている。

【００５４】第２に、距離が所定の基準長よりも短いリ
ンクの制御指針候補オフセットは、全て０とされ、その
リンクについては、複数の候補オフセットは用意されな
い。距離が短いリンクのオフセットが大きな値をとるこ
とは、交通量の制御上、好ましくない。距離が所定の基
準長よりも短いリンクの制御指針候補オフセットは、全
て０とされ、制御指針候補パターンの数が減らされてい
る。

【００５５】第３に、交差点を結ぶリンクのうち、目標
交通流率が所定の基準値よりも少ないリンクの制御指針
候補オフセットは、そのリンクの長さと、サイクル長と
の関数である、ある値にされる。交通量が少ないリンク
は、交通の最適制御の上で全体に及ぼす影響が少ない。
従って、このようなリンクのオフセットは、簡単なルー
ルで決定され、制御指針候補パターンの数が減らされて
いる。

【００５６】第４に、複数のリンクにより閉ループが構
成される場合、図５（ａ）に示されているように、その
閉ループを構成するリンクのオフセットの和は１００％
の倍数であるように、制御指針候補オフセットは定めら
れる。図５（ｂ）に示されているような、閉ループを構
成するリンクのオフセットの和が１００％の倍数でない
制御指針候補オフセットは採用されない。交通の最適制
御においては、閉ループを構成するリンクのオフセット
の和は１００％の倍数が最適である。従って、閉ループ
を構成するリンクのオフセットの和が１００％の倍数と
ならないオフセットの組は、制御指針候補パターンに含
められない。これにより、制御指針候補パターンの数が
減らされている。

【００５７】作成された制御指針候補パターンのそれぞ
れについて、制御エリアに含まれる全リンクのうち、目
標交通流率が所定の基準値より多い主要リンクで発生す
る遅れ時間の総和が算出され、算出された遅れ時間の総
和が最も小さいものが、制御指針パターンと定められ
る。このとき、目標交通流率が所定の基準値より多いリ
ンクのみが遅れ時間の対象とされることにより、制御指
針パターンの策定の際の演算量の削減が図られている。

【００５８】更に、マスターステーション３１は、算出
された制御指針パターンの許容範囲を定める。マスター
ステーション３１は、制御指針パターンの制御指針サイ
クル長Ｃ^Ｔについて許容範囲ΔＣ^Ｔを定め、各交差点１
の制御指針スプリットＳ_ｊ ^Ｔについて、それぞれ許容範
囲ΔＳ_ｊ ^Ｔを定め、各リンクの制御指針オフセットＯ _ｋ
^Ｔについて、それぞれ許容範囲ΔＯ_ｋ ^Ｔを定める。許容
範囲ΔＣ^Ｔは、等差数列である候補サイクル長の公差に
一致するように定められる。上述された例のように、１
０ｓ毎に、６０ｓ、７０ｓ、…、１５０ｓの１０個の候
補サイクル長が用意される場合には、許容範囲ΔＣ
^Ｔは、候補サイクル長の公差に等しい１０ｓである。同
様に、許容範囲ΔＳ_ｊ ^Ｔは、候補スプリットの公差に一
致するように定められ、許容範囲ΔＯ_ｋ ^Ｔは、候補オフ
セットの公差に一致するように定められる。

【００５９】各交差点の制御パターンの算出の際には、
制御エリアの全ての交差点１のサイクル長は、Ｃ_Ｔを中
心としたＣ^Ｔ−ΔＣ^ＴからＣ^Ｔ＋ΔＣ^Ｔの範囲で定めら
れる。更に、各交差点１のスプリットは、Ｓ_ｊ ^Ｔを中心
としたＳ_ｊ ^Ｔ−Ｓ_ｊ ^ＴからＳ _ｊ ^Ｔ＋ΔＳ_ｊ ^Ｔの範囲で定
められ、各リンクのオフセットは、Ｏ_ｊ ^Ｔを中心とした
Ｏ_ｊ ^Ｔ−Ｏ_ｊ ^ＴからＯ_ｊ ^Ｔ＋ΔＯ_ｊ ^Ｔの範囲で定められ
る

【００６０】以上で、上位層の制御演算が完了する。

【００６１】中位層の制御演算は、各ローカルステーシ
ョン２で行われる。中位層の制御演算では、図３に示さ
れているように、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
る。各ローカルステーション２は、互いに情報を交換し
合うことにより、基軸交差点を選択する。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。

【００６２】基軸交差点は、各交差点の目標交差点負荷
率λ’に基づいて定められる。目標交差点負荷率λ’と
は、マスターステーション３１から与えられた目標交通
流率Ｑ_ｋから求めた交差点の負荷率であり、図５を参照
して、ある交差点の目標交差点負荷率λ’は、次式：

【数４】 で求められる。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の目標負荷率であり、

【数５】 Ｑ_ｉ：流入点７_ｉへ流入する車両の交通流率の実測値
［台／秒］ Ｑ_ｉ’：流入点７_ｉへ流入する車両の目標交通流率［台
／秒］ Ｓ_ｉ：流入点７_ｉの飽和交通流率［台／秒］ で定義される。流入点７_ｉへ流入する車両の目標交通流
率よりも実測された交通流率が多い場合には、流入点７
_１〜７_４の目標負荷率λ_１’〜λ_４’は、上方修正さ
れ、実測値により算出されることになる。

【００６３】上記の目標交差点負荷率λ’は、信号が同
時に青になる２つの流入点の目標負荷率のうち、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。目標交差点負荷率λ’は、流入点７_１と流入点７_３
の目標負荷率のうちの大きい方と、流入点７_２と流入点
７_４の目標負荷率のうちの大きい方との和で定義され
る。各交差点の目標交差点負荷率λ’は、上述の定義に
従ってそれぞれ算出される。

【００６４】交差点１_１〜１_６のうち、目標交差点負荷
率λ’が最大であるものが、基軸交差点と定められる。
基軸交差点以外の交差点は、協調交差点と定められる。
交差点１_１〜１_６の制御パターンは、上述されているよ
うに、それが基軸交差点と協調交差点とのいずれである
かに応じて定められる。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。

【００６５】基軸交差点と定められた交差点１は、以
下、基軸交差点１_１と記載されることがある。また、図
６に示されているように、基軸交差点１_１に隣接する交
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_５は、それぞれ、協調ＬＳ２_２〜２
_５と記載されることがある。

【００６６】基軸交差点の決定は、ローカルステーショ
ン２の中位層で行うことを前提とするが、マスターステ
ーション３１の上位層で実施してもよい。

【００６７】また、マスターステーション３１が故障す
るなどの原因により、マスターステーション３１とロー
カルステーション２との間の通信が途絶した場合には、
マスターステーション３１から目標交通流率が与えられ
ないため、交差点負荷率λ’は、実測した交通量Ｑ_ｉか
ら求めることにする。

【００６８】基軸交差点が定められた後、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_Ｕ、
スプリットの目標値Ｓ_Ｕ、及び隣接する交差点との間の
リンクのオフセットの目標値Ｏ_Ｕの３つとで定まる。

【００６９】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。

【００７０】図７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、既述の制御指針パタ
ーンと、その許容範囲とをマスターステーション３１か
ら受け取り、受け取った制御指針パターンと、その許容
範囲とから、制御目標パターンの候補となる制御目標候
補パターンを複数作成する（ステップＳ０１）。制御指
針パターンには、制御指針サイクル長Ｃ^Ｔとその許容範
囲ΔＣ^Ｔ、制御指針スプリット長Ｓ^Ｔとその許容範囲Δ
Ｓ^Ｔ、制御指針オフセットＯ^Ｔ _２、Ｏ^Ｔ _３、Ｏ^Ｔ _４、Ｏ
^Ｔ _５と、その許容範囲ΔＯ^Ｔ _２、ΔＯ^Ｔ _３、ΔＯ^Ｔ _４、
ΔＯ^Ｔ _５とが含まれている。ここで、Ｏ ^Ｔ _２、Ｏ^Ｔ _３、
Ｏ^Ｔ _４、Ｏ^Ｔ _５は、図８に示されているように、それぞ
れ基軸交差点１_１と、それに隣接する各協調交差点１_２
〜１_５とを接続するリンク１１_２〜１１_５について定め
られた制御指針オフセットである。許容範囲ΔＯ^Ｔ _２、
ΔＯ^Ｔ _３、ΔＯ^Ｔ _４、及びΔＯ^Ｔ _５は、それぞれ、制御
指針オフセットＯ^Ｔ _２、Ｏ ^Ｔ _３、Ｏ^Ｔ _４、及びＯ^Ｔ _５の
許容範囲である。

【００７１】基軸ＬＳ２_１は、制御指針サイクル長Ｃ^Ｔ
を中心とし、その制御指針サイクル長Ｃ^Ｔの近傍にある
５つのサイクル長 Ｃ^Ｔ−２・ΔＣ、Ｃ^Ｔ−ΔＣ、Ｃ^Ｔ、Ｃ^Ｔ＋ΔＣ、及び
Ｃ^Ｔ＋２・ΔＣ を制御目標パターンのサイクル長の候補とする。但し、 ΔＣ＝ΔＣ^Ｔ／４， であり、Ｃ^Ｔ−２・ΔＣ^ＴからＣ^Ｔ＋２・ΔＣ^Ｔまでの
範囲で等間隔に、５つのサイクル長の候補が定められ
る。

【００７２】更に、基軸ＬＳ２_１は、制御指針スプリッ
トＳ^Ｔを中心とし、その制御指針スプリットＳ^Ｔの近傍
にある５つのスプリット Ｓ^Ｔ−２・ΔＳ、Ｓ^Ｔ−ΔＳ、Ｓ^Ｔ、Ｓ^Ｔ＋ΔＳ、及び
Ｓ^Ｔ＋２・ΔＳ を制御目標パターンのサイクル長の候補とする。但し、 ΔＳ＝ΔＳ^Ｔ／４， であり、Ｓ^Ｔ−２・ΔＳ^ＴからＳ^Ｔ＋２・ΔＳ^Ｔまでの
範囲で等間隔に、５つのサイクル長の候補が定められ
る。

【００７３】更に、基軸ＬＳ２_１は、リンク１１_２〜１
１_５のそれぞれについて、制御指針オフセットＯ^Ｔ _ｉを
中心とし、その制御指針オフセットＯ^Ｔ _ｉの近傍にある
５つのオフセット Ｏ^Ｔ _ｉ−２・ΔＯ_ｉ、Ｏ^Ｔ _ｉ−ΔＯ_ｉ、Ｏ^Ｔ _ｉ、Ｏ^Ｔ _ｉ
＋ΔＯ_ｉ、Ｏ^Ｔ _２＋２・ΔＯ_ｉ を制御目標候補パターンの各リンク１１_２〜１１_５のオ
フセットの候補とする。ここで、ｉは、２以上５以下の
整数である。更に、 ΔＯ_ｉ＝ΔＣ^Ｔ／４， であり、Ｏ^Ｔ _ｉ−２・ΔＯ^Ｔ _ｉからＯ^Ｔ _ｉ＋２・ΔＯ^Ｔ
_ｉの範囲で等間隔に、５つのオフセットの候補が定めら
れる。

【００７４】基軸ＬＳ２_１は、候補とされたサイクル
長、スプリット、及びオフセットを組み合わせて、制御
目標候補パターンを複数作成する。上記のサイクル長、
スプリット及びオフセットとの組み合わせから、５^６個
の制御目標候補パターンが作成されることになる。

【００７５】続いて基軸ＬＳ２_１は、図７に示されてい
るように、基軸交差点１_１を制御目標候補パターンに従
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。

【００７６】図９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。

【００７７】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。

【００７８】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。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。

【００７９】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１０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_１
３（ｔ）が算出される。

【００８０】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、制御目標候補パターンに
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 ^３（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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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６】 …式（１）

【００８４】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
対象である制御目標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７】 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。

【００８５】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。

【００８６】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８】 により定められる。

【００８７】制御目標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。

【００８８】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。

【００８９】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。図６に示され
た交差点のうち、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。

【００９０】図１１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。

【００９１】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。

【００９２】更に、協調ＬＳ２_５は、既述の制御指針パ
ターンをマスターステーション３１から受け取り、受け
取った制御指針パターンから、制御目標パターンの候補
となる制御目標候補パターンを複数作成する（ステップ
Ｓ１２）。

【００９３】作成された全ての制御目標候補パターンの
サイクル長は、既述のようにして定められた基軸交差点
１_１の制御目標パターンのサイクル長に一致するように
定められる。

【００９４】更に、制御指針パターンに定められた協調
交差点１_５のスプリットＳ^Ｔを中心とし、その制御指針
オフセットＳ^Ｔの近傍にある下記５つのオフセット Ｓ^Ｔ−２・ΔＳ、Ｓ^Ｔ−ΔＳ、Ｓ^Ｔ、Ｓ^Ｔ＋ΔＳ、Ｓ^Ｔ
＋２・ΔＳ が、協調交差点１_５の制御目標候補パターンの各スプリ
ットになる。ここで、ΔＳは、制御指針スプリットの許
容範囲ΔＳ^Ｔを用いて、 ΔＳ＝ΔＳ^Ｔ／４， で算出される。

【００９５】更に、制御指針パターンに定められた協調
交差点１_５に接続する各リンクのオフセットＯ_ｉ ^Ｔを中
心とし、その制御指針オフセットＯ_ｉ ^Ｔの近傍にある下
記５つのオフセット Ｏ_ｉ ^Ｔ−２・ΔＯ_ｉ、Ｏ_ｉ ^Ｔ−ΔＯ_ｉ、Ｏ_ｉ ^Ｔ、Ｏ_ｉ ^Ｔ
＋ΔＯ_ｉ、Ｏ_ｉ ^Ｔ＋２・ΔＯ_ｉ が、協調交差点１_５に接続する各リンクの制御目標候補
パターンの各オフセットになる。ここで、ΔＯ_ｉは、制
御指針オフセットに定められた各リンクの許容範囲ΔＯ
_ｉ ^Ｔを用いて、 ΔＯ_ｉ＝ΔＯ_ｉ ^Ｔ／４， で算出される。

【００９６】続いて、各制御目標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１２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ＬＳ
２_５の制御目標パターンの決定が行われる場合、図１２
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、制御目
標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。

【００９７】続いて協調ＬＳ２_５は、図１１に示されて
いるように、制御目標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。

【００９８】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
ァイルと制御指針パターンに基づいて、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。

【００９９】図３に示された中位層の制御演算は、以上
で完了する。

【０１００】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、ε、及びζは、係数である。
Ｆ_１は、Ｔ_Ｄ１及びＴ_{Ｄ ２}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、ΔＣ_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。Ｆ_５は、ΔＣ
_３及びΔＯ _３のそれぞれに対して単調に増加する関数で
ある。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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、待ち行列台数の算出に使用される。

【０１０５】図１３（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。

【０１０６】図１３（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１３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１３（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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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_Ｕ、スプリットＳ_Ｕ、オフセットＯ
_Ｕ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。

【０１１２】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_Ｕ、スプリ
ットＳ_Ｕ、オフセットＯ_Ｕ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。

【０１１３】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。

【０１１４】図１４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１４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。

【０１１５】図１５（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。

【０１１６】図１５（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。

【０１１７】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。

【０１１８】更に、評価関数Ｆの第５項の引数であるΔ
Ｃ_３、ΔＯ_３は、それぞれ、制御パターンの実行解のサ
イクル長Ｃ、オフセットＯと、制御指針パターンのサイ
クル長Ｃ^Ｔ、オフセットＯ^Ｔとの差分である。評価関数
Ｆに、ε・Ｆ_５（ΔＣ_３、ΔＯ_３）なる項が含まれてい
ることにより、制御指針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。

【０１１９】更に、評価関数Ｆの第６項の引数であるＱ
_ｋは、既述の上位層で設定された目標交通流率である。
更に、Ｑ_ｋ ^ｍａｘは、既述の上位層で設定された目標交
通流率の上限値である。更に、Ｑ_ｋ ^ａは、下位層で求め
た制御パターンを実行することで達成される各リンクの
交通流率である。

【０１２０】達成される交通流率Ｑ_ｋ ^ａと目標交通流率
Ｑ_ｋとのずれが大きくなると、関数Ｆ_６は増加する。ま
た、上限値Ｑ_ｋ ^ｍａｘが上位層から設定されている場合
には、達成される交通流率Ｑ_ｋ ^ａと上限値Ｑ_ｋ ^ｍａｘと
のずれが大きくなると、関数Ｆ_６は増加させるようにす
る。このようにして、上位層で設定した目標交通流率を
下位層の制御パターンに反映することでエリア全体を考
慮した交通流の最適配分を達成する。

【０１２１】下位層の制御演算は、以上で完了する。

【０１２２】評価関数Ｆの各項の係数α、β、γ、δ、
ε、及びζは、下記のように制御され、交通流の適切な
制御が実現されている。なお、各項の係数の制御は、マ
スターステーション３１の上位層、あるいは、ローカル
ステーション２の中位層のどちらも行えるものとする。

【０１２３】制御指針パターンが大きく変更された直後
の第１期間では、全ローカルステーション２が行う制御
の制御パターンが制御指針パターンにほぼ一致するよう
に、係数α、β、γ、δ、ε、及びζが定められる。即
ち、γとεとが、大きな値に定められ、更に、α、β、
δ、及びζが小さな値に定められ、これにより、評価関
数Ｆは、実質的に、Ｆ≒γ・Ｆ_３（ΔＣ_２、ΔＳ_２、Δ
Ｏ_２）＋ε・Ｆ_５（ΔＣ_３、ΔＯ_３），になる。Δ
Ｃ_２、ΔＳ_２、ΔＯ_２は、隣接する交差点との制御パタ
ーンの差分であるから、全ローカルステーション２の制
御パターンが制御指針パターンにほぼ一致すると評価関
数Ｆは最小になり。従って、全ローカルステーション２
の制御パターンが制御指針パターンにほぼ一致するよう
に定められる。制御指針パターンが変更されたときに、
全ローカルステーション２の制御パターンが制御指針パ
ターンにほぼ一致するように定められることにより、マ
スターステーション３１で判断した大域的な最適解を各
交差点に反映することができる。

【０１２４】上述の第１期間が経過した後の第２期間で
は、基軸交差点と協調交差点とでは、α、β、γ、δ、
ε、及びζの値として、異なる値が使用され、基軸交差
点と協調交差点とで異なる態様での制御が行われる。

【０１２５】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、ε、及びζ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。

【０１２６】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、ε及びζ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。

【０１２７】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、δ、ε、
及びζ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、全てのローカルステーション２に
ついて、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。

【０１２８】評価関数Ｆの各項の係数α、β、γ、δ、
ε及びζ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。

【０１２９】更に、評価関数Ｆの各項の係数α、β、
γ、δ、ε及びζは、システム運用者がマスターステー
ション３１を操作することにより変更されることが可能
である。システム運用者の操作に応じて、マスターステ
ーション３１は、優先走行させたいリンクに接続する交
差点に設けられたローカルステーション２に、重み係数
αを増加するように指示する。そのリンクで発生する待
ち時間Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２は減少し、優先走行が実現され
る。更に、マスターステーション３１は、システム運用
者の操作に応じて、規制したいリンクに接続する交差点
に設けられたローカルステーション２に、重み係数αを
０にするように指示する。これにより、そのリンクへの
交通の流入が妨げられる。

【０１３０】更に、評価関数Ｆの各項の係数α、β、
γ、δ、ε及びζは、事故エリアの発生に応じて変更さ
れることが可能である。マスターステーション３１は、
各交差点２の感知器５が取得した交通状況を、制御エリ
ア全体にわたって監視する。マスターステーション３１
は、ある交差点に流入する交通量が増加していないのに
も関わらず、捌け残りができ、且つ、その交差点の流出
側では、青時間を与えているのに、一定期間継続して、
車両の流出量が所定の値よりも小さいことを検出する
と、その交差点が事故交差点であると判断する。マスタ
ーステーション３１は、事故交差点に流入するリンクに
接続する交差点に設けられたローカルステーション２
に、重み係数αを０にするように指示する。これによ
り、その事故エリアへの交通の流入が妨げられる。更
に、マスターステーション３１は、事故交差点を制御エ
リアから切り離し、残りの制御エリア内において基軸交
差点が選定され、基軸交差点を中心とした各協調交差点
の連携が図られることになる。

【０１３１】更に、評価関数Ｆの各項の係数α、β、
γ、δ、ε及びζは、緊急車両の走行の通報に応じて変
更されることが可能である。マスターステーション３１
は、緊急車両の走行の通報を受けると、緊急車両が走行
するリンクに接続する交差点１に設けられたローカルス
テーション２に、重み係数αを増加するように指示す
る。更に、緊急車両が走行しないリンクに接続する交差
点１に設けられたローカルステーション２に、重み係数
αを減少するように指示する。これにより、緊急車両が
走行するリンクの青時間は長くなり、且つ、緊急車両が
走行しないリンクの青時間は短くなり、緊急車両のスム
ーズな走行が実現される。

【０１３２】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１６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。

【０１３３】（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、通信回線３２に接続される。 （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が起動される。 （９）更に、マスターステーション３１の設定が変更さ
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。

【０１３４】このとき、マスターステーション３１の設
定変更のためにマスターステーション３１を一時的に停
止した場合でも、各ローカルステーション２は、ローカ
ルステーション２の間の協調により制御が係属可能であ
る。マスターステーション３１を停止中であっても、ロ
ーカルステーション２間の、データ交換により、基軸交
差点が選択される。更に、評価関数Ｆの係数であるεと
ζとが０に設定され、マスターステーション３１から制
御指針パターンや目標交通流率が与えられなくても、ロ
ーカルステーション２は、マスターステーション３１か
ら独立して制御継続可能である。

【０１３５】以上に説明されているように、本実施の形
態の自律分散型信号制御システムでは、マスターステー
ション３１により作成された制御指針が各ローカルステ
ーション２に示される。各ローカルステーション２は、
その示された制御指針を参照して、各交差点の制御パタ
ーンを決定する。このとき、基軸交差点は、制御指針を
参照し、且つ、計測した交通状況に基づいて定められた
制御パターンに従って制御され、且つ、協調交差点は、
基軸交差点に直接的、又は間接的に協調しながら制御が
行われ、制御エリア全体としての安定化と最適化が実現
される。

【０１３６】また、基軸交差点が、目標交差点負荷率
λ’に基づいて定められ、交通量が多いと予測される交
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。

【０１３７】更に、本実施の形態の自律分散型信号制御
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。

【０１３８】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。

【０１３９】また、本実施の形態の自律分散型信号制御
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。

【０１４０】なお、本実施の形態では、基軸交差点の選
定は、目標交通流率に基づいて行われるが、基軸交差点
の選定は、現実に測定された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
と定められることも可能である。各交差点の混雑程度
は、上位層の制御演算で算出された交差点負荷率λを指
標として評価され、交差点１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
ることが可能である。

【０１４１】実施の第２形態：実施の第２形態の自律分
散型信号制御システムでは、基軸交差点における制御目
標パターンが、実施の第１形態と異なる算出法により算
出され、もって制御目標パターンの算出に必要な計算量
の削減が図られている。実施の第２形態の自律分散型信
号制御システムの他の構成及び動作は実施の第１形態と
同じである。

【０１４２】実施の第２形態では、ローカルステーショ
ン２のうちの基軸ＬＳ２_１は、制御指針パターンをマス
ターステーション３１から受け取る。制御指針パターン
の内容は、実施の第１形態で記載された通りであり、制
御指針パターンには、制御指針サイクル長Ｃ^Ｔと、制御
指針スプリットＳ^Ｔと、制御指針オフセットＯ^Ｔ _２、Ｏ
^Ｔ _３、Ｏ^Ｔ _４、Ｏ^Ｔ _５とが含まれている。ここで、Ｏ^Ｔ
_２、Ｏ^Ｔ _３、Ｏ^Ｔ _４、Ｏ^Ｔ _５は、図７に示されているよ
うに、それぞれ基軸交差点１_１と、それに隣接する各協
調交差点１_２〜１_５とを接続するリンク１１_２〜１１_５
について定められた制御指針オフセットである。

【０１４３】基軸ＬＳ２_１は、受け取った制御指針パタ
ーンから、まず、制御目標パターンのサイクル長の候補
である候補サイクル長を決定する。制御指針サイクル長
Ｃ^Ｔを中心とし、その制御指針サイクル長Ｃ^Ｔの近傍に
ある５つのサイクル長 Ｃ^Ｔ−２・ΔＣ、Ｃ^Ｔ−ΔＣ、Ｃ^Ｔ、Ｃ^Ｔ＋ΔＣ、及び
Ｃ^Ｔ＋２・ΔＣ が候補サイクル長とされる。

【０１４４】候補であるサイクル長のうち、基軸交差点
１_１と、それに隣接する各協調交差点１_２〜１_５とで発
生する遅れ時間の予測値の和ｔ^１ _ＳＵＭを最小にするも
のが、制御目標パターンのサイクル長と決定される。こ
のとき、基軸交差点のスプリットは、制御指針パターン
に与えられた制御指針スプリットＳ^Ｔに固定され、基軸
交差点１_１と、それに隣接する各協調交差点１_２〜１_５
とを接続するリンク１１_２〜１１_５のオフセットは、制
御指針パターンに与えられた制御指針オフセット
Ｏ^Ｔ _２、Ｏ^Ｔ _３、Ｏ^Ｔ _４、Ｏ^Ｔ _５で固定される。遅れ時
間の予測値の和ｔ^１ _{Ｓ ＵＭ}の算出方法は、実施の第１形
態における遅れ時間の予測値の和ｔ_ＳＵＭの算出方法と
同一である。

【０１４５】続いて、決定された制御目標パターンのサ
イクル長を固定とし、オフセットを制御指針パターンに
与えられた制御指針オフセットＯ^Ｔ _２、Ｏ^Ｔ _３、
Ｏ^Ｔ _４、Ｏ ^Ｔ _５で固定として、且つ、互いにスプリット
が異なる複数個の制御目標候補パターンが作成される。
制御指針スプリットＳ^Ｔを中心とし、その制御指針スプ
リットＳ^Ｔの近傍にある５つのスプリット Ｓ^Ｔ−２・ΔＳ、Ｓ^Ｔ−ΔＳ、Ｓ^Ｔ、Ｓ^Ｔ＋ΔＳ、及び
Ｓ^Ｔ＋２・ΔＳ を制御目標パターンのスプリットの候補とする。

【０１４６】これら５つのスプリットのうち、基軸交差
点１_１と、それに隣接する各協調交差点１_２〜１_５とで
発生する遅れ時間の予測値の和ｔ^２ _ＳＵＭを最小にする
ものが、制御目標パターンのスプリットと決定される。

【０１４７】更に続いて、決定された制御目標パターン
のサイクル長とスプリットを固定とし、且つ、互いにオ
フセットが異なる複数個の制御目標候補パターンが作成
される。制御指針オフセットＯ^Ｔ _ｉを中心とし、その制
御指針オフセットＯ^Ｔ _ｉの近傍にある５つのオフセット Ｏ^Ｔ _ｉ−２・ΔＯ、Ｏ^Ｔ _ｉ−ΔＯ、Ｏ^Ｔ _ｉ、Ｏ^Ｔ _ｉ＋Δ
Ｏ、Ｏ^Ｔ _２＋２・ΔＯ を制御目標候補パターンの各リンク１１_２〜１１_５のオ
フセットの候補とされる。ここで、ｉは、２以上５以下
の整数である。作成される制御目標候補パターンの数
は、５^４個である。

【０１４８】続いて、制御目標候補パターンのうち、基
軸交差点１_１と、それに隣接する各協調交差点１_２〜１
_５とで発生する遅れ時間の予測値の和ｔ^３ _ＳＵＭを最小
にするものが、制御目標パターンと決定される。

【０１４９】このようにして制御目標パターンを決定す
ることにより、実施の第１形態では、５^６通りの解の探
索が必要であったのに対し、実施の第２形態では、サイ
クルについて５通り、スプリットについて５通りオフセ
ットについて５^４通りの計６３５通りの解の探索によ
り、制御目標パターンが決定できる。このように、実施
の第２形態は、基軸交差点の制御目標パターンの算出に
必要な計算量が削減される点で実施の第１形態よりも好
ましい。

【０１５０】

【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、パソコン
などの簡易的な中央装置を接続することにより、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、大域的な交通状況を反映した制御を行
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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】また、本発明により、中央装置の故障やメ
ンテナンスなどにより、中央装置を停止している場合で
も、各交差点の信号制御装置間の協調により中央装置か
ら独立した各交差点の自律的な信号制御を継続できる自
立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、本発明による自律分散型信号制御シス
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、閉ループを構成するリンクについての
制御指針候補オフセットの決定方法を示す。

【図６】図６は、基軸交差点１_１の近傍の図を示す。

【図７】図７は、基軸交差点の制御目標パターンの決定
方法を示す。

【図８】図８は、リンク１１_２〜１１_５と、それぞれの
リンク１１_２〜１１_５に定められた制御指針オフセット
Ｏ^Ｔ _２〜Ｏ^Ｔ _５を示す。

【図９】図９は、遅れ時間の算出対象である流入点８_１
〜８_２０を示す。

【図１０】図１０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１１】図１１は、協調交差点の制御目標パターンの
決定方法を示す。

【図１２】図１２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１３】図１３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１４】図１４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１５】図１５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１６】図１６は、当該自律分散型信号制御システム
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 ３１：マスターステーション ３２：通信回線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 BB02 CC02 DD02 DD05 EE02 JJ02 JJ06 JJ10 JJ12 JJ13 JJ15

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御エリア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
   ぞれ制御するローカルステーションと、 前記交差点のうちから交通状況に応じて基軸交差点を逐
   次自動的に選択する基軸交差点決定手段とを備え、 前記ローカルステーションのうちの前記基軸交差点に選
   択された基軸ローカルステーションは、基軸交差点を中
   心とした隣接交差点を含む範囲の交通状況に基づいて、
   前記基軸交差点を制御する制御パターンを自己独立的に
   作成し、 前記ローカルステーションのうち、前記基軸交差点以外
   である協調交差点に選択された協調ローカルステーショ
   ンのそれぞれは、前記基軸交差点の制御パターンに協調
   しながら、それぞれが設けられた協調交差点の交通状況
   に基づいて、協調交差点の制御パターンを作成し、 前記ローカルステーションのそれぞれと通信回線で接続
   可能であり、制御エリア全体の動作状況の監視、あるい
   は、制御エリア全体の政策的な制御指針を決定しローカ
   ルステーションに指示可能なマスターステーションを持
   つ、 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、 前記ローカルステーションのそれぞれは、マスターステ
   ーションとの通信が途絶したとき、ローカルステーショ
   ン間の協調により制御パターンを作成可能である自律分
   散型信号制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２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ローカルステーション
   とを設け、前記新規ローカルステーションを前記通信回
   線に接続することにより、前記制御エリアに前記他の交
   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。
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、 前記マスターステーションは、制御エリア全体の交通状
   況に基づき、制御エリア全体として最適となる制御指針
   を計算し、各ローカルステーションに制御指針を与え、 前記ローカルステーションのそれぞれは、前記制御指針
   に基づいて、前記制御パターンを求める自律分散型信号
   制御システム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記制御指針は、 制御指針サイクル長と、 前記制御指針サイクル長の許容範囲であるサイクル長許
   容範囲と、 前記制御エリア内のリンクそれぞれの制御指針オフセッ
   トと、 前記制御指針オフセットの許容範囲であるオフセット許
   容範囲と、 前記交差点それぞれの制御指針スプリットと、 前記制御指針スプリットの許容範囲であるスプリット許
   容範囲とを含む 自律分散型信号制御システム。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記制御指針は、 前記制御エリア内のリンクそれぞれの交通流率の目標値
   である目標交通流率と、 前記目標交通流率の許容範囲である目標交通流率範囲と
   を含む自律分散型信号制御システム。
7. 【請求項７】 請求項４に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 前記マスターステーションは、前記制御エリア内にある
   出発地と目的地との組のそれぞれについて、前記出発地
   から前記目的地への交通需要の予測値を求めてＯＤ需要
   予測を算出し、且つ、前記制御指針を、前記ＯＤ需要予
   測に基づいて定める自律分散型信号制御システム。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の自律分散型信号制御シ
   ステムにおいて、 更に、 前記交差点のそれぞれに設けられた光ビーコンを受信す
   る感知器を備え、 前記光ビーコンのアップリンク情報は、前記制御範囲を
   走行する車両を識別する車両ＩＤを含み、 前記マスターステーションは、前記アップリンク情報に
   基づいて、前記ＯＤ需要予測を算出する自律分散型信号
   制御システム。
9. 【請求項９】 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、 前記基軸交差点決定手段は、前記ローカルステーション
   であり、 前記基軸交差点は、前記ローカルステーション間のデー
   タ交換により定められる自律分散型信号制御システム。
10. 【請求項１０】 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、 前記基軸交差点決定手段は、前記マスターステーション
    である自律分散型信号制御システム。
11. 【請求項１１】 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、前記交差点それぞれの混雑程度に基
    づいて定められる自律分散型信号制御システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の自律分散型信号制
    御システムにおいて、 前記マスターステーションは、前記交差点それぞれの交
    通量から前記交差点それぞれの交通量の目標値である目
    標交通流量を定め、 前記基軸交差点は、前記目標交通流量に基づいて定めら
    れる自律分散型信号制御システム。
13. 【請求項１３】 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、 前記マスターステーションは、前記ローカルステーショ
    ンそれぞれの動作状態、及び／又は前記制御エリア全体
    の交通状況を監視する自律分散型信号制御システム。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載の自律分散型制御シス
    テムにおいて、 前記マスターステーションは、運用者により行われた操
    作に基づいて前記ローカルステーションを制御する自律
    分散型信号制御システム。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の自律分散型信号制
    御システムにおいて、 前記マスターステーションは、前記制御エリアに含まれ
    るリンクのうちの特定リンクの走行を優先するように前
    記マスターステーションに指示する自律分散型信号制御
    システム。
16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の自律分散型信号制
    御システムにおいて、 前記マスターステーションは、前記制御エリアに含まれ
    るリンクのうちの特定リンクの走行を規制するように指
    示する自律分散型信号制御システム。
17. 【請求項１７】 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、 前記マスターステーションは、前記制御エリアのうち交
    通が停滞している事故エリアを検出し、前記事故エリア
    を検出した場合、前記事故エリアを前記制御範囲から切
    り離す自律分散型信号制御システム。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の自律分散型信号制
    御システムにおいて、 前記マスターステーションは、前記事故エリアへの車両
    の流入を抑制するように制御パターンを定めることを前
    記ローカルステーションに指示する自律分散型信号制御
    システム。
19. 【請求項１９】 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、 前記マスターステーションは、緊急車両に関する通報を
    受信し、且つ、前記通報に基づいて、前記ローカルステ
    ーションを制御する自律分散型信号制御システム。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の自律分散型信号制
    御システムにおいて、 前記マスターステーションは、前記緊急車両が走行する
    リンクの交通を制御する信号灯器を、優先的に青にする
    ように前記ローカルステーションに指示する自律分散型
    信号制御システム。
21. 【請求項２１】 （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
    を制御する新設ローカルステーションとを設置するステ
    ップと、 （ｃ）前記新設ローカルステーションに前記通信回線を
    接続するステップと、 （ｄ）前記新設ローカルステーションに、前記ローカル
    ステーションと同一の動作を行わせるステップと、 （ｅ）前記マスターステーションの設定を変更するステ
    ップとを備えた自律分散型信号制御システムの拡張方
    法。