JP2008046682A - 交通信号制御システム、交通信号灯器駆動システム、駆動装置及び交通信号制御機 - Google Patents

Abstract

【課題】設置工事を容易にすることができるとともに、配線の断線など災害時の影響を少なくすることができる交通信号制御システム、該交通信号制御システムを構成する交通信号灯器駆動システム、駆動装置、及び交通信号制御機を提供する。
【解決手段】交差点に設置された柱に信号灯器１０、…を据え付け、各信号灯器１０の近傍にＳＳＵ２００、…を設置し、各信号灯器１０の点灯等の制御を行う交通信号制御機１００を１つの柱の近傍に設置する。交通信号制御機１００は、無線通信部１０４を通じて、各信号灯器１０を制御する制御信号を各ＳＳＵ２００へ送信する。各ＳＳＵ２００は、制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて、赤色、青色、黄色の各信号灯用の半導体リレーそれぞれを個別にオン／オフする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用又は歩行者用の交通信号灯器、交通信号灯器を駆動する駆動部、駆動部に制御信号を出力する交通信号制御機などを備え、交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御する交通信号制御システム、該交通信号制御システムを構成する交通信号灯器駆動システム、駆動装置及び交通信号制御機に関する。

交差点又は横断歩道などには、車両、歩行者などの安全な通行を確保するため複数の信号灯器（交通信号灯器）が所定の位置に設置され、各信号灯器の青、黄、赤、青矢印等の点灯、消灯、又は点滅などを所定の時間間隔で繰り返すように制御する交通信号制御システムがすでに実用化されており、近年の技術進歩に伴い、交通信号制御システムに関する技術開発が行われている。

例えば、近年の半導体技術等の発展に伴い、青色ＬＥＤ又は高輝度ＬＥＤなどの実用化が進み、従来の白熱灯に比較して消費電力が少なく寿命も長いという利点を生かして、様々な分野でＬＥＤが利用されるようになり、信号灯器においても、従来使用されていた白熱灯からＬＥＤへの移行が進んでいる。例えば、ＬＥＤを用いた信号灯器を駆動する太陽電池又は蓄電池を状況に応じて切り替えることで省電力化を図ることができる交通信号システムが提案されている（特許文献１参照）。

一方で、現在実用化されている交通信号制御システムの大多数は、従来から使用されている白熱灯を用いた信号灯器との互換性を確保するため、ＬＥＤを用いた信号灯器であっても、信号灯器に交流電圧（例えば、商用電源から供給されるＡＣ１００Ｖ）を供給し、信号灯器の青色、黄色、赤色の信号灯夫々に印加される交流電圧をオン／オフすることにより、信号灯器の点灯、消灯、又は点滅等の制御を行っている。

図１２は従来の交通信号制御システムの構成の一例を示す模式図であり、図１３は従来のＳＳＵ５１０の構成を示すブロック図であり、図１４は従来の信号灯器１０の構成を示すブロック図である。従来の交通信号制御システムは、例えば、交差点の所定位置に設置された柱に据え付けられた信号灯器１０、…、各信号灯器１０の点灯、消灯、又は点滅等の制御を行う交通信号制御機５００などを備えている。交通信号制御機５００は、例えば、信号灯器１０が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に設置されるとともに、商用電源１（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に接続され、各信号灯器１０の点灯、消灯、又は点滅等の制御を行うための制御信号を出力する制御部５０１、外部（例えば、交通管制センター等に設置された中央監視装置など）との間で通信を行うための外部インタフェース部５０２、制御信号をパラレルデータとして各ＳＳＵ５１０へ出力するパラレルインタフェース部５０３、内部に所要の直流電圧を供給するための電源部５０４、各信号灯器１０に対応したＳＳＵ（ソリッド・ステート・リレー・ユニット、ＳＳＲユニット）５１０、…などを備えている。なお、外部インタフェース部５０２は、地点単独で動作するタイプの交通信号制御機には搭載されない場合もある。

ＳＳＵ５１０は、商用電源１から供給されたＡＣ１００Ｖをオン／オフするための半導体リレー５１３、５１３、５１３を備え、各半導体リレー５１３は、パラレルインタフェース部５１１で取得した制御信号に基づいて、信号灯器１０の赤色灯（赤色ＬＥＤ）、青色灯（青色ＬＥＤ）、黄色灯（黄色ＬＥＤ）それぞれに対応して各色のＬＥＤに供給されるＡＣ１００Ｖをオン／オフする。電圧検出部５１２は、信号灯器１０の赤色灯（赤色ＬＥＤ）、青色灯（青色ＬＥＤ）、黄色灯（黄色ＬＥＤ）それぞれに供給されるＡＣ１００Ｖの有無を検出し、検出結果は、パラレルインタフェース部５１１を介して制御部５０１へ出力される。

信号灯器１０は、赤色ＬＥＤ１１、青色ＬＥＤ１２、黄色ＬＥＤ１３、各ＬＥＤ１１、１２、１３に対応して、ＳＳＵ５１０から供給されるＡＣ１００Ｖを全波整流する全波整流回路１５、…、各ＬＥＤ１１、１２、１３に適正な電圧を供給するために、全波整流された電圧を制限するための制限抵抗１４、…などを備えている。なお、ＬＥＤ１１、１２、１３は、一例として、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群を複数並列に接続することにより所要の個数のＬＥＤで構成されている。
特開２００６−１４６２９５号公報

特許文献１のシステムにあっては、信号灯器の各信号灯を駆動するために所定の電圧をもつ電力信号を交通信号制御機から各信号灯器へ出力するため、交通信号制御機と各信号灯器との間に電力線を配線する必要がある。

また、従来の例でも、交通信号制御機に内蔵したＳＳＵを通じて信号灯器の各信号灯の点灯、消灯、点滅等を制御するため、交通信号制御機と各信号灯器との間に電力供給用の配線を施す必要がある。特に都市部などの大きな交差点においては、設置される信号灯器の数が増加するとともに、交通信号制御機と信号灯器との距離も長くなり、交通信号制御機と信号灯器との間の電力線の設置工事が困難になるという問題が顕著になり、設置工事を簡略化することが望まれていた。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、１又は複数の交通信号灯器毎に該交通信号灯器を駆動する複数の駆動部のうち少なくとも１つの駆動部は、前記交通信号制御機から離隔して配置されるように構成し、駆動部及び交通信号制御機は、制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることにより、設置工事を容易にすることができるとともに、配線の断線など災害時の影響を少なくすることができる交通信号制御システム、該交通信号制御システムを構成する交通信号灯器駆動システム、駆動装置、及び交通信号制御機を提供することを目的とする。

第１発明に係る交通信号制御システムは、離隔して配置される複数の交通信号灯器と、各交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を出力する交通信号制御機と、該交通信号制御機が出力した制御信号に基づいて、１又は複数の交通信号灯器毎に該交通信号灯器を駆動する複数の駆動部とを備える交通信号制御システムにおいて、少なくとも１つの駆動部は、前記交通信号制御機から離隔して配置されるように構成してあり、前記駆動部及び交通信号制御機は、制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする。

第２発明に係る交通信号灯器駆動システムは、１又は複数の交通信号灯器と、該交通信号灯器を駆動する駆動部とを備え、交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御する交通信号灯器駆動システムであって、前記駆動部は、前記交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする。

第３発明に係る駆動装置は、１又は複数の交通信号灯器を駆動する駆動装置において、前記交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする。

第４発明に係る交通信号制御機は、複数の交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を、前記交通信号灯器を駆動する複数の駆動部へ出力する交通信号制御機において、少なくとも１つの駆動部から離隔して配置するように構成してあり、前記駆動部との間で制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする。

第１発明乃至第４発明にあっては、１又は複数の交通信号灯器毎に該交通信号灯器を駆動する複数の駆動部のうち、少なくとも１つの駆動部は、交通信号制御機から離隔して配置する。例えば、４つの交通路で構成される十字交差点の各四隅に柱を設置して、設置した各柱に交通信号灯器を据え付ける。交通信号制御機は、４つの柱のうちの１つの柱付近に設置する。各交通信号灯器を駆動する駆動部を駆動対象の交通信号灯器の近傍に配置する。この場合、交通信号制御機が設置された直近の柱を除く他の３つの柱に据え付けられた交通信号灯器を駆動する駆動部は、交通信号制御機から離隔して交通信号灯器の近傍（例えば、柱の内部あるいは柱の下部など）に配置する。また、交通信号制御機が設置された柱又は直近の柱に据え付けられた交通信号灯器を駆動する駆動部は、交通信号灯器と交通信号制御機との距離が短いため、交通信号制御機の内部に配置してもよく、あるいは交通信号制御機から離隔して交通信号灯器の近傍に配置してもよい。

交通信号制御機は、離隔して配置された駆動部へ制御信号を無線通信で送信する。これにより、交差点を横断して交通信号制御機と駆動部との間で電力線及び信号線のいずれの配線工事も行う必要がなく、設置工事を容易にすることができるとともに、配線の断線など災害時の影響を少なくすることができる。また、駆動部が交通信号制御機から離隔して配置されることにより、駆動部が交通信号灯器の近傍に設置される場合に、各交通信号灯器付近に配電されている商用電源が存在するときは、近くに配電された商用電源を活用することができ、駆動部に供給するための商用電源の分散化が図られ、商用電源への接続工事の自由度が増すととともに、設置工事が一層容易になる。

本発明にあっては、１又は複数の交通信号灯器毎に該交通信号灯器を駆動する複数の駆動部のうち少なくとも１つの駆動部は、前記交通信号制御機から離隔して配置されるように構成し、駆動部及び交通信号制御機は、制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることにより、設置工事を容易にすることができるとともに、配線の断線など災害時の影響を少なくすることができる。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る交通信号制御システムの構成の一例を示す模式図である。本発明の交通信号制御システムは、例えば、４つの交通路で構成される十字交差点の四隅の所定位置に設置された柱（不図示）に据え付けられた信号灯器（交通信号灯器）１０、…、各信号灯器１０の近傍に設置されたＳＳＵ（ソリッド・ステート・リレー・ユニット、ＳＳＲユニット）２００、…、各信号灯器１０の点灯、消灯、又は点滅等の制御を行う交通信号制御機１００などを備えている。

各ＳＳＵ２００の設置場所は、駆動対象の信号灯器１０の近傍であり、これは、例えば、信号灯器１０と交通信号制御機１００との離隔距離（又は配線距離）の２分の１より信号灯器１０により近い位置として定義することが可能であるが、現実的には、各ＳＳＵ２００は、駆動対象の信号灯器１０が据え付けられた柱の付近、柱の下部、柱の内部などに設けてもよい。また、信号灯器１０に隣接するように設けるか、あるいは信号灯器１０に内蔵するように設けてもよい。

交通信号制御機１００は、例えば、信号灯器１０が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に設置され、制御部１０１、外部インタフェース部１０２、電源部１０３、無線通信部１０４などを備えている。また、交通信号制御機１００には、商用電源１（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を接続してある。

電源部１０３は、整流回路、あるいは整流回路及び定電圧回路などにより構成され、商用電源１から供給されたＡＣ１００Ｖを所定の直流電圧に変換し、交通信号制御機１００内の各部が作動するために必要な所要の直流電圧を供給する。

外部インタフェース部１０２は、外部（例えば、交通管制装置、中央監視装置など）との間で情報の送受信を行うための通信インタフェース機能を備えている。例えば、交通信号制御機１００は、交通管制センター等に設置された交通管制装置（不図示）から、交通信号制御に関する指令計画を受信するとともに、交通信号制御機１００で取得した各信号灯器１０の情報を交通管制装置へ送信する。

制御部１０１は、交通信号制御機１００全体の動作を制御するとともに、無線通信部１０４を介して各信号灯器１０の点灯、消灯、点滅等の制御を行うための制御信号を各ＳＳＵ２００へ出力する。また、各ＳＳＵ２００には、交差点の四隅において接続可能な商用電源２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを接続してある。なお、信号灯器１０が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に交通信号制御機１００が設置されている場合（例えば、図１中交差点の右下）、商用電源２ｄに代えて、商用電源１をＳＳＵ２００に接続することもできる。また、この場合、信号灯器１０と交通信号制御機１００との離隔距離が短いため、ＳＳＵ２００を交通信号制御機１００に内蔵する構成であってもよい。

無線通信部１０４は、送信側では、各ＳＳＵ２００へ送信するデータ（例えば、信号灯器１０の点灯、消灯、点滅等の制御を行うための制御信号など）を符号化する符号化回路、符号化されたデータを変調する変調回路、変調回路で変調された信号を所定の通信帯域（例えば、２．４ＧＨｚ帯）で送信するためのフィルタなどを備え、受信側では、各ＳＳＵ２００から受信した信号から所定の通信帯域の信号を取り出すためのフィルタ、受信した信号を復調する復調回路、復調回路で復調されたデータを復号化する復号化回路などを備えている。

図２はＳＳＵ２００の構成の一例を示すブロック図である。ＳＳＵ２００は、無線通信部２０１、電圧検出部２０２、半導体リレー２０３、…などを備えている。各半導体リレー２０３は、商用電源２ａから供給されたＡＣ１００Ｖをオン／オフするためのものである。各半導体リレー２０３は、無線通信部２０１で取得した制御信号に基づいて、信号灯器１０の赤色灯（赤色ＬＥＤ）、青色灯（青色ＬＥＤ）、黄色灯（黄色ＬＥＤ）それぞれに対応して各色のＬＥＤに供給されるＡＣ１００Ｖをオン／オフする。

電圧検出部２０２は、信号灯器１０の赤色灯（赤色ＬＥＤ）、青色灯（青色ＬＥＤ）、黄色灯（黄色ＬＥＤ）それぞれに供給されるＡＣ１００Ｖの有無を検出し、検出結果（灯器状態信号）は、無線通信部２０１を介して制御部１０１へ出力される。

制御部１０１は、例えば、２つの信号灯器１０、１０で同時に青色灯が点灯することを防止するため、電圧検出部２０２で検出された検出結果を監視する。なお、電圧検出部２０２で検出する電圧は、青色灯に供給されるＡＣ１００Ｖの有無のみを検出する構成であってもよい。

無線通信部２０１は、送信側では、交通信号制御機１００へ送信するデータを符号化する符号化回路、符号化されたデータを変調する変調回路、変調回路で変調された信号を所定の通信帯域（例えば、２．４ＧＨｚ帯）で送信するためのフィルタなどを備え、受信側では、交通信号制御機１００から受信した信号から所定の通信帯域の信号を取り出すためのフィルタ、受信した信号を復調する復調回路、復調回路で復調されたデータを復号化する復号化回路などを備えている。

信号灯器１０の構成は、図１４で説明したものと同様であるので、説明は省略する。

図３は制御信号の一例を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、制御信号はヘッダ部、データ部、フッタ部などで構成されるシリアルデータ形式で表される。ヘッダ部は、例えば、制御信号の開始を示す情報などが格納され、フッタ部は、例えば、制御信号の終了を示す情報などが格納されている。図３（ｂ）に示すように、データ部は、例えば、４ビットのビット列により各指令内容が特定される。例えば、ビット列が「０００１」の場合は、車両用信号灯器の青出力指令を示し、ビット列が「００１０」の場合は、車両用信号灯器の黄出力指令を示し、ビット列が「００１１」の場合は、車両用信号灯器の赤出力指令を示す。なお、制御信号は一例であって、これに限定されるものではない。

次に本発明の交通信号制御システムの動作について説明する。交通信号制御機１００は、予め交通管制センター等に設置された交通管制装置等の外部装置から信号灯器の点灯等の制御に関する指令計画（例えば、信号灯器の信号灯色の点灯時間）を制御部１０１で格納しておき、この指令計画に基づいて、制御信号を無線通信部１０４へ出力する。

無線通信部１０４は、所定のシリアルデータ形式の制御信号を符号化し、符号化したデータを変調し、変調後の信号を各ＳＳＵ２００へ送信する。各ＳＳＵ２００は、交通信号制御機１００が送信した制御信号を無線通信部２０１で受信し、受信した信号を復調、復号化して制御信号を復元し、復元した制御信号に基づいて、赤色灯用の半導体リレー２０３、青色灯用の半導体リレー２０３、黄色灯用の半導体リレー２０３それぞれを個別にオン／オフする。これにより、各信号灯器１０は、指令計画に従って点灯、消灯、点滅等の制御が行われる。

以上説明したように、本発明にあっては、ＳＳＵ２００を交通信号制御機１００から離隔して配置し、交通信号制御機１００と各ＳＳＵ２００との間を無線通信により通信する構成としたことにより、交通信号制御機１００と各ＳＳＵ２００との間の配線等の設置工事を容易にすることができるとともに、配線の断線など災害時の影響を少なくすることができる。また、ＳＳＵ２００が交通信号制御機１００から離隔して、各信号灯器１０の近傍に設置されるため、ＳＳＵ２００に供給するための商用電源の分散化が図られ、商用電源への接続工事の自由度が増すととともに、設置工事を一層容易にすることができる。

実施の形態２
実施の形態１では、各ＳＳＵ２００はＡＣ１００Ｖをオン／オフして信号灯器１０を駆動する構成であったが、これに限定されるものではなく、ＡＣ１００Ｖに代えてＬＥＤを駆動するのに適した低電圧（例えば、十数Ｖ）の直流電圧をオン／オフして信号灯器を駆動する構成であってもよい。

図４は実施の形態２のＳＳＵ２１０の構成を示すブロック図である。ＳＳＵ２１０は、無線通信部２０１、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１、電圧検出部２１３、半導体リレー２１２、…などを備えている。ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１は、整流回路、あるいは整流回路及び定電圧回路などにより構成され、商用電源２ａから供給される交流（ＡＣ１００Ｖ）を後述する信号灯器２０（図５参照）の赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ毎の所定電圧（例えば、１２Ｖ）の直流に変換し、変換した直流（直流電圧）を各半導体リレー２１２へ出力する。

各半導体リレー２１２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１から供給された直流電圧をオン／オフするためのものである。各半導体リレー２１２は、無線通信部２０１で受信した制御信号に基づいて、後述する信号灯器２０（図５参照）の赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤそれぞれのＬＥＤに供給される直流電圧をオン／オフする。

電圧検出部２１３は、後述する信号灯器２０の赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤそれぞれに供給される直流電圧の有無を検出し、検出結果は、無線通信部２０１を介して制御部１０１へ送信される。制御部１０１は、例えば、２つの信号灯器２０、２０で同時に青色灯が点灯することを防止するため、電圧検出部２１３で検出された検出結果を監視する。なお、電圧検出部２１３で検出する電圧は、青色ＬＥＤに供給される直流電圧の有無のみを検出する構成であってもよい。なお、無線通信部２０１は、実施の形態１と同様であるので同一符号を付して説明は省略する。

図５は実施の形態２の信号灯器２０の構成を示すブロック図である。信号灯器２０は、赤色ＬＥＤ２１、青色ＬＥＤ２２、黄色ＬＥＤ２３などを備え、ＳＳＵ２１０から供給される直流電圧（例えば、１２Ｖ）が直接印加されるように構成されている。なお、各ＬＥＤ２１、２２、２３は、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ群を複数並列に接続することにより所要の個数のＬＥＤで構成されている。

ＳＳＵ２１０を信号灯器２０の近傍に配置できるので、ＳＳＵ２１０と信号灯器２０との間の配線長を短くすることができる。このため、比較的低電圧（例えば、１２Ｖ）の直流電圧でＬＥＤを駆動しても、ＳＳＵ２１０と信号灯器２０との間の配線に流れる電流による電力損失（抵抗損）を低減することができる。

従来のように各ＳＳＵを交通信号制御機に内蔵する構成とした場合、各ＳＳＵと信号灯器との間の配線長は、大きな交差点では２００ｍ程度に達する。信号灯器のＬＥＤ（例えば、青色ＬＥＤ）の消費電力を１２Ｗ、駆動電圧を１２Ｖとすると、ＳＳＵと信号灯器との間の配線には、約１Ａの電流が流れる。ＳＳＵと信号灯器との間の配線の抵抗値が、例えば、約１．１Ωとすると、配線の抵抗により信号灯当り約１．１Ｗの抵抗損失が生じ、多くの信号灯器が設置される場合には、電力損失が無視できなくなり、信号灯器の電力利用効率が低下する。特に、交通信号制御システムを省電力の観点、あるいは災害時の商用電源遮断時でも運用できるように、非常電源（例えば、電池）を用いて電力供給する場合、電力損失が大きな問題となる。

しかし、本発明の場合には、ＳＳＵ２１０と信号灯器２０との間の配線距離は、例えば、２０ｍ以下にすることができ、抵抗損失も従来の１０分の１に低減することができる。すなわち、本発明にあっては、比較的低電圧（例えば、１２Ｖ）の直流電圧で信号灯器２０のＬＥＤ２１、２２、２３を直接駆動しても、ＳＳＵ２１０と信号灯器２０との間の配線に流れる電流による電力損失（抵抗損）を低減することができ、信号灯器２０のＬＥＤ２１、２２、２３を従来の如く交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ）ではなく、ＬＥＤ２１、２２、２３を駆動するのに必要な直流電圧で直接駆動することができる。これにより、従来のような制限抵抗１４が不要となり、信号灯器２０で消費される電力も低減することができ、システム全体として消費電力を低減することができる。

したがって、本発明にあっては、以下のような従来例の問題を解決することができる。すなわち、商用電源が供給される地域に設置される交通信号制御システムでは、従来使用されていた白熱灯の信号灯器との互換性の観点から、信号灯器にＬＥＤを用いた場合であっても、信号灯器にはＡＣ１００Ｖが供給され、各信号灯に印加されるＡＣ１００Ｖをオン／オフすることにより、信号灯の点灯等を制御している。このため、比較的低い直流電圧により駆動可能なＬＥＤにＡＣ１００Ｖを印加するため、ＬＥＤに流れる電流を許容値以下（すなわち、ＬＥＤに印加される電圧を適正な電圧以下）に設定するため制限抵抗等を設ける必要がある。このため、制限抵抗等で消費される電力損失（抵抗損）が大きくなるという問題があったが、本発明により、かかる問題も解決することができる。

実施の形態３
実施の形態１、２では、商用電源を交通信号制御機１００、ＳＳＵ２００、２１０に接続する構成であったが、商用電源が供給できない地域であっても本発明の交通信号制御システムを適用することは可能である。この場合、商用電源に代えて、例えば、太陽電池を用いることができる。

図６は実施の形態３の交通信号制御システムの構成を示す模式図である。実施の形態３の交通信号制御システムは、例えば、４つの交通路で構成される十字交差点の四隅の所定位置に設置された柱（不図示）に据え付けられた信号灯器２０、…、各信号灯器２０の近傍に設置されたＳＳＵ（ソリッド・ステート・リレー・ユニット、ＳＳＲユニット）２２０、…、各信号灯器２０の点灯、消灯、又は点滅等の制御を行う交通信号制御機１１０などを備えている。なお、信号灯器２０は実施の形態２の場合と同様であるので、説明は省略する。

各ＳＳＵ２２０には、太陽電池３が接続されている。各ＳＳＵ２２０の設置場所は、駆動対象の信号灯器２０の近傍であり、各ＳＳＵ２２０は、駆動対象の信号灯器２０が据え付けられた柱の付近、柱の下部、柱の内部などに設ける点は、実施の形態１、２と同様である。また、太陽電池３は、例えば、信号灯器２０の上面に設置してある。

交通信号制御機１１０は、例えば、信号灯器２０が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に設置され、制御部１０１、外部インタフェース部１０２、無線通信部１０４、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１、電源制御部１１２、蓄電池１１３などを備えている。また、交通信号制御機１１０には、太陽電池４（例えば、ＤＣ１８Ｖ）を接続してある。

ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１は、太陽電池４から供給された直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を電源制御部１１２へ出力する。

電源制御部１１２は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１から出力された直流電圧により蓄電池１１３を充電制御するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１から出力される直流電圧と蓄電池１１３からの直流電圧を切り替え、交通信号制御機１１０内の各部が作動するために必要な所要の直流電圧を供給する。

蓄電池１１３は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などの二次電池を用いることができる。なお、制御部１０１、外部インタフェース部１０２、無線通信部１０４の動作は、実施の形態１、２と同様であるので同一符号を付して説明は省略する。

図７は実施の形態３のＳＳＵ２２０の構成を示すブロック図である。ＳＳＵ２２０は、無線通信部２０１、ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１、電源制御部２２２、蓄電池２２３、電圧検出部２１３、半導体リレー２１２、…などを備えている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１は、太陽電池３から供給された直流電圧を所定の直流電圧（例えば、１２Ｖ）に変換し、変換後の直流電圧を電源制御部２２２へ出力する。

電源制御部２２２は、ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１から出力された直流電圧により蓄電池２２３を充電制御するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１から出力される直流電圧と蓄電池２２３からの直流電圧を切り替え、切り替えた直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。なお、この場合、電源制御部２２２は、信号灯器２０の赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ毎の所定の直流電圧を出力するように制御することもできる。

電源制御部２２２は、太陽電池３の出力に十分余裕がある場合、余剰電力で蓄電池２２３を充電するとともに、太陽電池３からの直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。また、電源制御部２２２は、太陽電池３の出力が十分でない場合、蓄電池２２３からの直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。

蓄電池２２３は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などの二次電池を用いることができる。なお、無線通信部２０１、電圧検出部２１３、半導体リレー２１２は、実施の形態１又は実施の形態２と同様であるので同一符号を付して説明は省略する。

以上説明したように、本発明にあっては、商用電源が不要となり、商用電源を用いることによるＡＣ／ＤＣ変換に伴う電力損失を削減することができ、さらに消費電力を低減することができる。また、商用電源が供給されない地域においても設置することが容易になり、臨時又は仮設を問わず、電池の容量が十分であれば常設も含めた信号灯器２０を容易に設置することができる。また、太陽電池３を各信号灯器２０の上面に設置し、太陽電池４を交通信号制御機１１０付近に設置するため、複数の太陽電池３、４を分散して設置することができ、個々の太陽電池３、４の容量を小さくして小型化することができるという利点がある。さらに、交通信号制御機１１０、信号灯器２０夫々が必要とする電力に合わせて、最適な容量の太陽電池３、４を選択することができる利点もある。

実施の形態４
実施の形態３では、ＳＳＵ２２０、交通信号制御機１１０に太陽電池３、４を接続する構成であったが、商用電源と太陽電池の両方を接続する構成とすることもできる。

図８は実施の形態４の交通信号制御システムの構成を示す模式図である。実施の形態４の交通信号制御システムは、例えば、４つの交通路で構成される十字交差点の四隅の所定位置に設置された柱（不図示）に据え付けられた信号灯器２０、…、各信号灯器２０の近傍に設置されたＳＳＵ（ソリッド・ステート・リレー・ユニット、ＳＳＲユニット）２３０、…、各信号灯器２０の点灯、消灯、又は点滅等の制御を行う交通信号制御機１２０などを備えている。なお、信号灯器２０は実施の形態２、３の場合と同様であるので、説明は省略する。

各ＳＳＵ２３０には、商用電源２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、及び太陽電池３、…が接続されている。各ＳＳＵ２３０の設置場所、太陽電池３、…の設置場所は、実施の形態３と同様である。

交通信号制御機１２０は、例えば、信号灯器２０が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に設置され、制御部１０１、外部インタフェース部１０２、無線通信部１０４、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１、電源制御部１２１、蓄電池１１３、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２２などを備えている。交通信号制御機１２０には、商用電源１及び太陽電池４（例えば、ＤＣ１８Ｖ）を接続してある。

ＡＣ／ＤＣ変換回路１２２は、整流回路、あるいは整流回路及び定電圧回路などにより構成され、商用電源１から供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を電源制御部１２１へ出力する。

電源制御部１２１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２２又はＤＣ／ＤＣ変換回路１１１から出力された直流電圧により蓄電池１１３を充電制御するとともに、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２２、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１、又は蓄電池１１３から出力される直流電圧を切り替え、交通信号制御機１２０内の各部が作動するために必要な所要の直流電圧を供給する。なお、制御部１０１、外部インタフェース部１０２、無線通信部１０４、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１１の動作は実施の形態１〜３と同様であるので同一符号を付して説明は省略する。

図９は実施の形態４のＳＳＵ２３０の構成を示すブロック図である。ＳＳＵ２３０は、無線通信部２０１、ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１、電源制御部２３２、蓄電池２２３、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１、電圧検出部２１３、半導体リレー２１２、…などを備えている。

電源制御部２３２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１又はＤＣ／ＤＣ変換回路２２１から出力された直流電圧により蓄電池２２３を充電制御するとともに、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１、ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１、又は蓄電池２２３から出力される直流電圧を切り替え、切り替えた直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。なお、この場合、電源制御部２３２は、信号灯器２０の赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ毎の所定の直流電圧を出力するように制御することもできる。

電源制御部２３２は、太陽電池３の出力に十分余裕がある場合、余剰電力で蓄電池２２３を充電するとともに、太陽電池３からの直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。また、電源制御部２３２は、太陽電池３の出力が十分でない場合、蓄電池２２３からの直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。また、電源制御部２３２は、太陽電池３及び蓄電池２２３からの出力が十分でない場合、商用電源２ａからの交流電圧を変換した直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。さらに、電源制御部２３２は、商用電源２ａが何らかの理由で遮断された場合、太陽電池３又は蓄電池２２３のうち出力が十分な方に切り替え、切り替えた直流電圧を各半導体リレー２１２へ出力する。

以上説明したように本発明にあっては、電池（太陽電池３又は蓄電池２２３）の残量が多い場合には、電池から得られる直流に切り替えて交流電源で消費される電力を抑制して消費電力を低減することができる。また、交流電源が何らかの災害により遮断されたような場合には、電池から得られる直流に切り替えて、停電等の異常時においても電力供給を確実に確保し、信号灯器２０の制御を継続して可用性を高めることができる。

実施の形態５
実施の形態４では、信号灯器２０の点灯、消灯、点滅を制御する構成であったが、点灯等の制御はこれに限定されるものではなく、状況に応じて信号灯器の信号灯を調光することもできる。

図１０は実施の形態５のＳＳＵ２４０の構成を示すブロック図であり、図１１は実施の形態５の信号灯器３０の構成を示すブロック図である。実施の形態４との相違点は、無線通信部２４１が調光指令を出力する点である。

ＳＳＵ２４０は、無線通信部２４１、ＤＣ／ＤＣ変換回路２２１、電源制御部２３２、蓄電池２２３、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１１、電圧検出部２１３、半導体リレー２１２、…などを備えている。無線通信部２４１は、交通信号制御機１２０から送信される制御信号に基づいて、調光指令を信号灯器３０へ出力する。なお、その他の箇所は、実施の形態４と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。

信号灯器３０は、赤色ＬＥＤ２１、青色ＬＥＤ２２、黄色ＬＥＤ２３、ＬＥＤドライバ３１、…、ＰＷＭ制御回路３２などを備える。ＰＷＭ制御回路３２は、発振回路を備え、ＳＳＵ２４０から出力される調光指令に基づいて、調光度合いに応じた所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）のパルス信号のデューティー比を変化させたＰＷＭ信号を各ＬＥＤドライバ３１へ出力する。調光指令は、昼夜の別、時間帯、商用電源の異常の有無、太陽電池３又は蓄電池２２３の出力などに応じて、信号灯器３０の信号灯の明るさを調整すべく設定され、調光指令に応じて、例えば、デューティー比が１００％から６０％程度の間で変換するように構成されている。なお、デユーティー比は一例であって、これに限定されるものではない。

ＬＥＤドライバ３１は、トランジスタなどのスイッチング素子を備え、ＰＷＭ制御回路３２から入力されたＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子をオン／オフして出力する電流（各ＬＥＤ２１、２２、２３に流れる電流）を制御する。ＬＥＤドライバ３１は、ＰＷＭ制御回路３２から入力されたＰＷＭ信号のデューティー比が６０％の場合、電流を出力する時間を短くし、ＰＷＭ信号のデューティー比が１００％の場合、電流を出力する時間を長くする。なお、その他の箇所は、実施の形態２と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。

これにより、昼間は各ＬＥＤ２１、２２、２３に対して電流を流す時間を長くして、信号灯を明るくして信号灯の視認性を高めるとともに、夜間は、各ＬＥＤ２１、２２、２３に対して電流を流す時間を短くして、信号灯の視認性を維持しつつ消費電力を抑制することができる。また、商用電源が障害等で遮断された場合、各ＬＥＤ２１、２２、２３に対して電流を流す時間を短くして消費電力を抑え、商用電源が復帰するまでの間、できるだけ長時間信号灯器が稼動できるようにすることができる。

上述の実施の形態５では、信号灯器３０にＰＷＭ制御回路３２を備える構成であったが、ＰＷＭ制御回路３２を省き、各ＬＥＤドライバ３１、ＬＥＤ２１、２２、２３を備える構成であってもよい。この場合には、調光機能は有しないが、ＬＥＤドライバ３１をＬＥＤ２１、２２、２３の特性に合わせた定電流駆動するように構成することにより、ＬＥＤ２１、２２、２３を効率よく駆動することができる。

上述の実施の形態１〜５においては、ＳＳＵは信号灯器の近傍に設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、ＳＳＵを信号灯器に組み込むことにより一体化して信号灯器駆動装置（駆動装置）を構成することもできる。この場合、ＳＳＵを構成する部品を基板に実装し、実装基板を信号灯器内に配置することもでき、また、ＳＳＵを構成する部品を筐体に内蔵し、該筐体を収容するための収容部を信号灯器に設けることにより、ＳＳＵを信号灯器に組み込むことができる。

さらに、信号灯器及びＳＳＵをそれぞれ筐体で構成し、各筐体を電気的に接続するためのコネクタを設け、ＳＳＵと信号灯器とを着脱可能にした信号灯器駆動装置を構成することもできる。この場合、ＳＳＵ及び信号灯器それぞれに相互に係止する係止部を設け、両者を機械的に固定するようにすることもできる。これにより、ＳＳＵと信号灯器との離隔寸法を一層小さくすることができる。また、ＳＳＵの取り付け作業、保守作業などの作業性を向上させることができる。

上述の実施の形態１〜５においては、交差点に４つの信号灯器を設ける構成であったが、信号灯器の数はこれに限定されるものではなく、交通路毎に１つではなく２つの車両用信号灯器を設ける構成であってもよい。また、信号灯器は、車両用に限定されるものではなく、歩行者用の信号灯器を備える構成でもよい。例えば、十字交差点では、横断歩道毎に２つの歩行者用信号灯器を備える場合、全部で８つの歩行者用信号灯器を備えることになる。また、交差点の構成は、十字交差点に限定されるものではなく、３つの交通路が交差するような交差点、５つの交通路が交差するような交差点であってもよい。

上述の実施の形態１〜５においては、信号灯器と駆動部とを１対１に設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、２つの信号灯器を１つの駆動部で駆動する構成であってもよい。

上述の実施の形態１〜５においては、交通信号制御機は、信号灯器が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に設置される例を示したが、交通信号制御機の設置場所は、限定されるものではなく、交差点の状況に応じて、信号灯器から離れた場所に設置してもよい。交通信号制御機を信号灯器が据え付けられた柱のうち１つの柱の近傍に設置する場合には、交通信号制御機と信号灯器との距離が長くないため、該信号灯器を駆動するＳＳＵのみを交通信号制御機に内蔵する構成としてもよい。

上述の実施の形態１〜５においては、信号灯器の信号灯としてＬＥＤを用いる構成であったが、直流で駆動される信号灯としては、ＬＥＤに限定されるものではなく、例えば、表示素子の表示面を反転させる磁気反転方式のものを用いることもできる。

上述の実施の形態３〜５においては、太陽電池と蓄電池を用いる構成であったが、電池としては太陽電池に限定されるものではなく、水素源として様々な燃料を用いた燃料電池であってもよく、あるいは太陽電池と大容量キャパシタなどのような発電／充電機能を有するものでもよい。

上述の実施の形態１〜５では、半導体リレーを用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、交流又は直流のオン／オフを制御できるものであれば、半導体スイッチング素子を用いることもできる。また、直流をオン／オフする場合にはＦＥＴを用いてもよい。

上述の実施の形態１〜５において、交通信号制御機と各ＳＳＵとの間の通信帯域は、２．４ＧＨｚ帯に限定されるものではなく、５ＧＨｚ帯など他の周波数帯域を用いることができる。

本発明に係る交通信号制御システムの構成の一例を示す模式図である。 ＳＳＵの構成の一例を示すブロック図である。 制御信号の一例を示す説明図である。 実施の形態２のＳＳＵの構成を示すブロック図である。 実施の形態２の信号灯器の構成を示すブロック図である。 実施の形態３の交通信号制御システムの構成を示す模式図である。 実施の形態３のＳＳＵの構成を示すブロック図である。 実施の形態４の交通信号制御システムの構成を示す模式図である。 実施の形態４のＳＳＵの構成を示すブロック図である。 実施の形態５のＳＳＵの構成を示すブロック図である。 実施の形態５の信号灯器の構成を示すブロック図である。 従来の交通信号制御システムの構成の一例を示す模式図である。 従来のＳＳＵの構成を示すブロック図である。 従来の信号灯器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 商用電源
３、４ 太陽電池
１０、２０、３０ 信号灯器
１００、１１０、１２０ 交通信号制御機
１０１ 制御部
１０２ 外部インタフェース部
１０３ 電源部
１０４ 無線通信部
１１１ ＤＣ／ＤＣ変換回路
１１２、１２１ 電源制御部
１１３ 蓄電池
１２２ ＡＣ／ＤＣ変換回路
２００、２１０、２２０、２３０、２４０ ＳＳＵ
２０１、２４１ 無線通信部
２０２、２１３ 電圧検出部
２０３、２１２ 半導体リレー
２１１ ＡＣ／ＤＣ変換回路
２２１ ＤＣ／ＤＣ変換回路
２２２、２３２ 電源制御部
２２３ 蓄電池

Claims (4)

1. 離隔して配置される複数の交通信号灯器と、各交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を出力する交通信号制御機と、該交通信号制御機が出力した制御信号に基づいて、１又は複数の交通信号灯器毎に該交通信号灯器を駆動する複数の駆動部とを備える交通信号制御システムにおいて、
   少なくとも１つの駆動部は、前記交通信号制御機から離隔して配置されるように構成してあり、
   前記駆動部及び交通信号制御機は、
   制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする交通信号制御システム。
2. １又は複数の交通信号灯器と、該交通信号灯器を駆動する駆動部とを備え、交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御する交通信号灯器駆動システムであって、
   前記駆動部は、
   前記交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする交通信号灯器駆動システム。
3. １又は複数の交通信号灯器を駆動する駆動装置において、
   前記交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする駆動装置。
4. 複数の交通信号灯器の点灯、消灯又は点滅を制御するための制御信号を、前記交通信号灯器を駆動する複数の駆動部へ出力する交通信号制御機において、
   少なくとも１つの駆動部から離隔して配置するように構成してあり、
   前記駆動部との間で制御信号を無線により通信する無線通信手段を備えることを特徴とする交通信号制御機。

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