JP2008152495A - リンク待ち行列台数推定装置およびリンク待ち行列台数推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】待ち行列台数の推定対象道路の直近の感知器からの局所的なデータを利用するだけで、閑散から渋滞までの全ての交通状況に対してリンクの待ち行列台数を推定する。
【解決手段】上流道路の交通流データに基づいて、道路および上流道路の交通密度を算出する交通密度算出手段１４２と、道路および上流道路の交通密度および道路長に基づいて、道路および上流道路の存在台数を算出する存在台数算出手段１４４と、道路および上流道路の存在台数ならびに道路の道路属性情報に基づいて、道路の終端に位置する終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を取得する終端到着台数取得手段１４６〜１５０と、終端到着台数および終端信号交差点の信号現示データに基づいて、終端信号交差点を通過する車両の終端通過台数を算出し、終端到着台数と終端通過台数の差から道路の待ち行列台数を算出する待ち行列台数算出手段１５２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リンク待ち行列台数推定装置およびリンク待ち行列台数推定方法に関し、特に信号交差点（以下「ノード」という）および道路（以下「リンク」という）で構成された道路網上の任意のリンクにおける待ち行列台数を推定する装置および方法に関する。

リンクとノードからなる道路網においては、スムーズに車両が流れ、交通量が多くなっても、渋滞が生じないかまたはできるだけ少なくなるように、サイクル長、スプリット（サイクル長に対する青信号の時間の割合）およびオフセット（隣接交差点間の同一方向の青表示開始点のずれ）を設定することが望まれる。このため、実際の道路網における交通流のシミュレーションにより、上記のサイクル長、スプリットおよびオフセットからなる変数の多数の組み合わせのうち、最も渋滞が少なくなるような変数の組み合わせを探索し、その組み合わせによりリアルタイムに信号機を動作させる交通信号制御が行われている。

ここで、渋滞の程度を評価するための一指標として、任意の道路（リンク）における車両等の待ち行列台数がある。上記のシミュレーションを精度良くかつ高速に行うためには、この待ち行列台数を精度良く、高速に計算することが極めて重要である。なお、待ち行列台数は、待ち行列長の表し方の一つであり、台数以外に長さで表すことも可能である。

そこで、従来から、待ち行列台数を得るためのさまざまな方法が提案されている。特許文献１および特許文献２には、カメラによる撮影画像等によって、停止車列の先頭から末尾までの台数あるいは距離を直接計測することが開示されている。また、特許文献３には、通行中の車両の報告から得られる交通データに基づいて、待ち行列台数等の交通状況を決定する方法が開示されている。

特許文献４には、対象区間の複数箇所に設置された交通流センサによって得られるデータを用いて、センサ設置地点ごとのリンクが渋滞か否かを判定し、この判定結果を時刻とともに記憶しておき、センサ間のリンクにおける車両の待ち行列の伝搬を推定補間することによって、渋滞区間と時間帯を導出する方法が開示されている。

特許文献５には、ボトルネックのノードを通過できる交通容量を予め特定しておき、到着する交通量とボトルネックを通過できる交通量の収支計算によって、通過できずにノード付近に滞留した車両による渋滞長の台数を特定する方法が開示されている。
特開２００２−３４２７４８号公報 特開２００２−１８３８８０号公報 特開２００４−２０５２３４号公報 特開平９−６９１９９号公報 特開平１１−２７２９８９号公報

しかしながら、上記の従来技術には、以下のような問題が存在する。

特許文献１および特許文献２に記載の技術においては、車両の位置を把握するためのカメラを必要とする。このようなカメラは、既存の超音波感知器等に比べコストが高いため、現状では設置道路が限られるという問題がある。

特許文献３に記載の技術においては、車載器で計測されたデータが用いられるが、現状では、走行車両への車載器の搭載率は十分と言えないという問題がある。

特許文献４に記載の技術においては、リンク上に所定間隔で感知器を設置する必要があり、算出できる渋滞の長さが感知器間の距離に依存するという問題がある。また、一般に、感知器の設置位置や間隔によらず、ノードからの待ち行列台数を推定することも必要であるが、特許文献４に記載の技術においては、ノードからの渋滞長が得られるわけではない。

特許文献５は、ノードの状態が車線別に所定の速度よりも遅い車両または車群が連なる状態（ボトルネック）が発生したかどうかを判定するための構成が必要であるため、構成が複雑になるという問題がある。また、一般に、交通シミュレーションにおいては、閑散から渋滞までのどのような交通状況下においても待ち行列台数を得る方法が必要である。しかしながら、特許文献５に記載の技術においては、ボトルネックとはならないような通常時の待ち行列台数を求めることができないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、個々の車両を捉えるカメラ等の計測器を設置することなく、待ち行列台数の推定対象のリンクの直近の感知器からのデータを利用するだけで、閑散から渋滞までの全ての交通状況に対してノードからの待ち行列台数を推定することができるリンク待ち行列台数推定装置および方法を提供することを目的とする。

本発明のリンク待ち行列台数推定装置は、道路網上の任意の道路における待ち行列台数を推定するリンク待ち行列台数推定装置であって、前記道路および前記道路の始端に位置する始端信号交差点に接続された上流道路の、交通量および速度を含む交通流データに基づいて、前記道路および前記上流道路の交通密度を算出する交通密度算出手段と、前記道路および前記上流道路の前記交通密度および道路長に基づいて、前記道路および前記上流道路の存在台数を算出する存在台数算出手段と、前記道路および前記上流道路の存在台数ならびに前記道路の道路属性情報に基づいて、前記道路の終端に位置する終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を取得する終端到着台数取得手段と、前記終端到着台数および前記終端信号交差点の信号現示データに基づいて、前記終端信号交差点を通過する車両の終端通過台数を算出し、前記終端到着台数と前記終端通過台数の差から前記道路の待ち行列台数を算出する待ち行列台数算出手段と、を有する構成を採る。

本発明のリンク待ち行列台数推定方法は、道路網上の任意の道路における待ち行列台数を推定するリンク待ち行列台数推定方法であって、前記道路および前記道路の始端に位置する始端信号交差点に接続された上流道路の、交通量および速度を含む交通流データに基づいて、前記道路および前記上流道路の交通密度を算出する工程と、前記道路および前記上流道路の前記交通密度および道路長に基づいて、前記道路および前記上流道路の存在台数を算出する工程と、前記道路および前記上流道路の存在台数ならびに前記道路の道路属性情報に基づいて、前記道路の終端に位置する終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を取得する工程と、前記終端到着台数および前記終端信号交差点の信号現示データに基づいて、前記終端信号交差点を通過する車両の終端通過台数を算出し、前記終端到着台数と前記終端通過台数の差から前記道路の待ち行列台数を算出する工程と、を有するようにした。

本発明によれば、個々の車両を捉えるカメラ等の計測器を設置することなく、リンク待ち行列台数の推定対象のリンクの直近の感知器からの局所的なデータを利用するだけで、閑散から渋滞までの全ての交通状況に対して交差点からのリンク待ち行列台数を推定することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

始めに、本発明の一実施の形態に係るリンク待ち行列台数推定装置を含むシステム全体の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るリンク待ち行列台数推定装置を含む交通管制システムの構成を示すブロック図である。ここでは、道路のことをより抽象化した表現を用いて「リンク」という。またリンク待ち行列台数は、台数または長さで表すことができるが、本実施の形態では、台数を例にとって説明する。

図１に示す交通管制システム１００は、道路網全体の交通がスムーズに流れるよう信号の制御を行うシステムである。交通管制システム１００は、道路網１１０、交通管制装置１３０、およびリンク待ち行列台数推定装置１４０から構成されている。

始めに、道路網１１０について説明する。

道路網１１０は、当該リンク１１２、上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、始端ノード１１６ａ、終端ノード１１６ｂ、車両１１８、車両感知器（以下「感知器」という）１２０、および信号機１２２から構成されている。

当該リンク１１２および上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、それぞれ道路を表し、特に当該リンク１１２は、待ち行列台数推定の対象となるリンクを表している。本実施の形態におけるリンク待ち行列台数推定装置１４０は、ノードとその間を接続するリンクとで構成される対象道路網の中から、任意のリンクを選択してその待ち行列台数を算出する。上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、当該リンク１１２の上流側に接続され、流入車両が発生するリンクである。

なお、図１では、ノードの一例として上流リンクが３個ある場合を示しているが、一般にＮ個（Ｎは１以上の整数）の上流リンクが存在する場合にも適用できることはいうまでもない。

始端ノード１１６ａは、当該リンク１１２の始端に位置するノードであり、終端ノード１１６ｂは、当該リンク１１２の終端に位置するノードである。

感知器１２０は、全てのリンクに設置されており、車両の通過を感知する車両感知器である。感知器１２０は、超音波やマイクロ波、光学、ループコイルなどの方式により、車両の断面交通量（以下「交通量」という）や占有率、速度を測定する。

ここで、交通量とは、車線または車道のある断面を通過する単位時間ごとの車両の台数をいい、通過交通量または交通流率ともいう。占有率とは、単位時間に対する車両通過時間の占める割合をいう。

車両の速度は、感知器から照射した電波が反射して戻る時に生ずるドップラー効果や２ヘッド間の観測時間差を観測することにより、計測することができる。また、車両の速度は、交通量と占有率の関係から計算により推定することも可能である。

次に、交通管制装置１３０について説明する。

交通管制装置１３０は、交通流データベース１３２および信号現示データベース１３４を有している。交通管制装置１３０は、対象道路網の感知器１２０からデータの収集を行ったり、信号機１２２に対して信号制御を行うものであり、図示しない通信手段で感知器１２０と信号機１２２に接続されている。

より具体的には、交通管制装置１３０は、各リンクにある感知器１２０から、交通量や占有率、車両の速度等のデータを受け取り、交通流データベース１３２に保存し、必要に応じてリンク待ち行列台数推定装置１４０へ送信する。また、交通管制装置１３０は、後述する信号現示データを生成し、信号現示データベース１３４に保存し、信号現示データベース１３４の信号現示データに基づいて信号制御を行い、信号機１２２に必要な信号を送信する。

交通管制装置１３０は、例えば感知器１２０から取得したデータを５分間隔で集計して交通流データベース１３２に格納し、２.５分、５分、１０分といった間隔で信号現示データを生成して信号機１２２に送出するとともに、信号現示データベース１３４に蓄積する。交通管制装置１３０は、信号現示データをリンク待ち行列台数推定装置１４０の後述する記憶部１５４へ送信する。

ここで、図２を参照して、データベースである信号現示データベース１３４に格納されている信号現示データの一例について、説明する。図３は、本実施の形態における処理全体の概念図である。信号現示とは、１つのノードにおいてある一組の交通流に対して同時に与えられている通行権、またはその通行権が与えられている時間帯のことをいう。そして、信号切替の最小単位を階梯（ステップ）という。

図２において、左のステップから順に説明すると、１ＰＧ（Person Green）は、第１現示（主道路側つまり交通量の多い道路側の交通流分を「第１現示」と呼ぶ）であって、歩行者および車両に対し青表示であることを示し、このステップは、１５秒である。第１現示では、従道路側つまり交通量の少ない道路側には、通行権が与えられず、全て赤表示となる。

１ＰＦ（Person Flash）は、第１現示であって、歩行者に対し青点滅表示で、車両に対し青表示であることを示し、このステップは５秒である。１Ｇは、第１現示であって、車両に対し青表示で、歩行者に対し赤表示であることを示し、このステップは１０秒である。１Ｙ（Yellow）は、第１現示であって、車両に対し黄表示で歩行者に対し赤表示であることを示し、このステップは２秒である。１Ｒ（Red)は、第１現示であって、車両と歩行者に対し赤表示（全赤表示）であることを示し、このステップは３秒である。

２ＰＧは、第２現示（従道路を「第２現示」と呼ぶ）であって、歩行者および車両に対し青表示であることを示し、このステップは、１２秒である。２ＰＦは、第２現示であって、歩行者に対し青点滅表示で、車両に対し青表示であることを示し、このステップは６秒である。２Ｇは、第２現示であって、車両に対し青表示で、歩行者に対し赤表示であることを示し、このステップは７秒である。２Ｙは、第２現示であって、車両に対し黄表示で歩行者に対し赤表示であることを示し、このステップは２秒である。２Ｒは、第２現示であって、車両および歩行者に対し赤表示であることを示し、このステップは３秒である。第２現示では、主道路には通行権が与えられず、全て赤表示となる。

ここで、１ＰＧから２Ｒまでの全てのステップの時間の合計（信号表示が一巡するのに要する時間）をサイクル長という。

次に、図１を参照して、本発明に係るリンク待ち行列台数推定装置１４０の構成について説明する。リンク待ち行列台数推定装置１４０は、交通密度算出部１４２、存在台数算出部１４４、流入台数算出部１４６、始端通過台数算出部１４８、到着台数算出部１５０、待ち行列台数算出部１５２、記憶部１５４およびモニタ１５６から構成される。リンク待ち行列台数推定装置１４０は、交通流データベース１３２の交通流データおよび信号現示データベース１３４の信号現示データに基づいて当該リンク１１２の待ち行列台数を算出する。

次に、図３を参照して、本装置における各構成要素が実行する処理の概要を説明する。以下、図中に示す各データまたはその添え字に関して、当該リンク１１２をｄ、当該リンク１１２に接続する全部でＮ本の上流リンクをｕｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）と表記する。例えば、図１、図３、図４、図６、および図１１では、Ｎ＝３であり、ｉ＝１のときは上流リンク１１４ａ、ｉ＝２のときは上流リンク１１４ｂ、ｉ＝３のときは上流リンク１１４ｃをそれぞれ表す。そして、上流リンクｕｉの交通密度をｋ_ｕｉ[台/ｍ]、リンク長をＬ_ｕｉ[ｍ]、存在台数をＥ_ｕｉ[台]、分岐率をＤ_ｕｉ[％]、上流リンクｕｉから当該リンク１１２への流入台数をＱ_ＩＮｉ[台]、始端ノード１１６ａの通過台数をＱ_ｕＯＵＴ[台]、終端ノード１１６ｂの到着台数をＱ_ｄＡＲＶ[台]、および終端ノード１１６ｂからの通過台数をＱ_ｄＯＵＴ[台]とそれぞれ表記する。

なお、交通密度とは、ある時刻に単位長のリンクに存在する車両の見なし台数をいう。分岐率とは、ある上流リンクからノードを経て当該リンクへ流入する車両の見なし台数の、当該リンクへ流入する全車両の見なし台数に対する割合をいう。

交通密度算出部１４２は、交通流データベース１３２、および記憶部１５４を介して感知器１２０から提供された交通流データ（ここでは５分間交通量Ｑ_ｕｉおよび速度Ｖ_ｕｉ）に基づいて、当該リンク１１２と上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃの交通密度ｋ_ｕｉ[台/ｍ]を算出する。

存在台数算出部１４４は、交通密度算出部１４２が算出した交通密度ｋ_ｕｉと記憶部１５４に格納されたリンク長Ｌ_ｕｉのデータに基づいて、各リンクの存在台数Ｅ_ｕｉを算出する。

流入台数算出部１４６は、後述する存在台数Ｅ_ｕｉと後述する分岐率Ｄ_ｕｉのデータに基づいて、始端ノード１１６ａへの流入台数Ｑ_ＩＮｉを算出する。

始端通過台数算出部１４８は、流入台数Ｑ_ＩＮｉと始端ノード１１６ａの信号現示データに基づいて、当該リンク１１２への通過台数Ｑ_ｕＯＵＴを算出する。到着台数算出部１５０は、通過台数Ｑ_ｕＯＵＴと当該リンク１１２の存在台数Ｅ_ｄと、当該リンク１１２の容量および飽和交通流率を含む道路属性情報（以下「リンク属性情報」という）に基づいて、終端ノード１１６ｂへの到着台数Ｑ_ｄＡＲＶを算出する。ここで、リンク容量とは、車両の状態には関係なく、そのリンクに収容できる最大の車両台数をいう。また、飽和交通流率とは、交通需要が十分に存在する状態で交差点流入部において単位時間あたりに通過できる最大の車両のみなし台数をいう。

待ち行列台数算出部１５２は、到着台数Ｑ_ｄＡＲＶと終端ノード１１６ｂの信号現示データに基づいて、終端ノード１１６ｂを通過する通過台数Ｑ_ｄＯＵＴを算出する。さらに、到着台数Ｑ_ｄＡＲＶと通過台数Ｑ_ｄＯＵＴの差（Ｑ_ｄＡＲＶ−Ｑ_ｄＯＵＴ）を当該リンク１１２の待ち行列台数として算出する。

記憶部１５４は、交通調査などにより予め交通流データベース１３２から取得した交通量Ｑ_ｕｉ、および速度Ｖ_ｕｉ、信号現示データベース１３４から予め取得した信号現示データ、分岐率Ｄ_ｕｉ、リンク長Ｌ_ｕｉ、リンク容量、飽和交通流率、ならびに各算出部１４２〜１５２の計算結果を記憶部１５４に格納する。

こうして得られた到着台数Ｑ_ｄＡＲＶと通過台数Ｑ_ｄＯＵＴの差（Ｑ_ｄＡＲＶ−Ｑ_ｄＯＵＴ）は、当該リンク１１２の待ち行列台数とみなされ、数値化またはグラフ化した台数がモニタ１５６に表示される。また、待ち行列台数算出部１５２は、待ち行列台数（Ｑ_ｄＡＲＶ−Ｑ_ｄＯＵＴ）を交通管制装置１３０へ送信するようにしてもよい。交通管制装置１３０は、この待ち行列台数をもとにして、信号現示データの生成に役立てることができる。

図示しない制御部は、リンク待ち行列台数推定装置１４０における各算出部１４２〜１５２や記憶部１５４の動作を管理・統括する。

また、本実施の形態では、データベースとして機能する交通管制装置１３０内の交通流データベース１３２や信号現示データベース１３４に、例えば最近の５分間に計測された感知器１２０のデータと、生成された信号現示のデータが既に納められているものとする。なお、過去の交通流データと信号現示データを蓄積しておき、任意の過去時点のリンク待ち行列台数を推定してもよい。

次に、本実施の形態におけるリンク待ち行列台数推定装置１４０の動作について、図４〜図１２を参照して説明する。最初に、交通密度算出部１４２の動作について、図４に概念図を示し、図５のフローチャートにより交通密度算出部１４２の動作を説明する。

交通密度算出部１４２は、当該リンクとその上流リンクについて交通密度を算出する。以下でパラメータを表現する場合、上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを表す記号または添字をそれぞれｕ１、ｕ２、ｕ３とする。より一般的に表現すると、上流リンクがＮ個ある場合は、ｕ１、ｕ２、ｕ３、…、ｕＮと表現することができる。図４は、各上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃおよび当該リンク１１２において、交通密度ｋ_ｕｉは、式（１）により、感知器１２０から得られた交通量Ｑ_ｕｉを速度Ｖ_ｕｉで除算して得られることを示している。交通密度ｋ_ｄも同様に求められる。

次に、図５のフローチャートにより、交通密度算出部１４２の動作を説明する。まず、交通密度算出部１４２は、ｉ＝１とし（Ｓ１１００）、リンクｕｉの交通量データＱ_ｕｉと速度データＶ_ｕｉを記憶部１５４から読み込む（Ｓ１２００）。各リンクについて、式（１）に従い交通密度ｋ_ｕｉを算出し（Ｓ１３００）、記憶部１５４に保存する（Ｓ１４００）。ｉがＮ未満であれば（Ｓ１５００：ＮＯ）、ｉに１を加算して（Ｓ１９００）、Ｓ１２００に戻る。ｉ＝Ｎの場合（Ｓ１５００：ＹＥＳ）、続いて当該リンクの交通量データＱ_ｄと速度データＶ_ｄを記憶部１５４から読み込む（Ｓ１６００）。同様に式（１）を用いて交通密度ｋ_ｄを算出し（Ｓ１７００）、記憶部１５４に保存する（Ｓ１８００）。図１の場合はＮ＝３である。

次に、図６に本発明の実施の形態における存在台数算出部１４４の行う処理の概念図を示し、図７のフローチャートを用いてその動作を説明する。図６は、各上流リンク１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃおよび当該リンク１１２において、存在台数Ｅ_ｕｉが、式（２）により交通密度ｋ_ｕｉにリンク長Ｌ_ｕｉを乗算して得られることを示している。交通密度ｋ_ｄも同様に求められる。

次に、図７のフローチャートにより、存在台数算出部１４４の動作を説明する。ここでは、交通密度算出部１４２によって求めた交通密度がリンクを代表するものとみなし、この交通密度と予め記憶部１５４に格納されたリンク長データを用いて存在台数を算出する。まず、ｉ＝１とし（Ｓ２１００）、リンクｕｉの交通密度ｋ_ｕｉとリンク長データＬ_ｕｉを記憶部１５４から読み込む（Ｓ２２００）。各リンクについて、式（２）に従い存在台数Ｅ_ｕｉを算出し（Ｓ２３００）、記憶部１５４に保存する（Ｓ２４００）。

ｉがＮ未満であれば（Ｓ２５００：ＮＯ）、ｉに１を加算して（Ｓ２９００）、Ｓ２２００に戻る。ｉ＝Ｎの場合（Ｓ２５００：ＹＥＳ）、続いて当該リンクの交通密度ｋ_ｄとリンク長データＬ_ｄを記憶部１５４から読み込む（Ｓ２６００）。式（２）を用いて存在台数Ｅ_ｄを算出し（Ｓ２７００）、記憶部１５４に保存する（Ｓ２８００）。図１の場合はＮ＝３である。

なお、存在台数算出部１４４を用いる代わりに、計測した車両の速度とリンク長からリンク旅行時間を求め、交通量を旅行時間分だけ累積した台数を存在台数としてもよい。

次に、図８のフローチャートにより、本実施の形態における流入台数算出部１４６の動作を説明する。流入台数算出部１４６は、まず記憶部１５４から上流リンク１１４の存在台数(Ｅ_ｕ１、Ｅ_ｕ２、Ｅ_ｕ３、…)と、当該リンク１１２への分岐率(Ｄ_ｕ１、Ｄ_ｕ２、Ｄ_ｕ３、…)を読み込む（Ｓ３１００）。続いてｉ＝１とし（Ｓ３２００）、リンクｉの存在台数Ｅ_ｕｉと分岐率Ｄ_ｕｉから式（３）に従い始端ノード１１６ａへの流入台数Ｑ_ＩＮｉを算出する（Ｓ３３００）。Ｑ_ＩＮｉを記憶部１５４に保存し（Ｓ３４００）、ｉがＮ未満であれば（Ｓ３５００：ＮＯ）、ｉに１を加算して（Ｓ３６００）、Ｓ３３００に戻る。ｉ＝Ｎ（Ｓ３５００：ＹＥＳ）であれば終了する。図１の場合はＮ＝３である。

次に、図９のフローチャートにより、本発明の実施の形態における始端通過台数算出部１４８の動作を説明する。始端通過台数算出部１４８は、まず、ｉ＝１とし（Ｓ４１００）、上流リンクからの流入台数Ｑ_ＩＮｉと始端ノード１１６ａの信号現示データを記憶部１５４から読み込む（Ｓ４２００）。本実施の形態では、始端ノード１１６ａの信号現示データにおいて、青開始時点（図２では第１現示の場合、１ＰＧの開始時点）から次の青開始時点までの所要時間であるサイクル長を単位時間ｔ_ｕｉ[秒]とする。

本処理開始からｔ_ｕｉ秒までの信号ステップとその秒数に基づいて、式（４）に従って、各リンクｉに対する青時間Ｂ_ｕｉ[秒]の比率を平均通過率Ｐ_ｕｉとして算出する（Ｓ４３００）。青時間Ｂ_ｕｉは、第１現示の場合、１ＰＧと１ＰＦと１Ｇの合計となる。

ｉがＮ未満であれば（Ｓ４４００：ＮＯ）、ｉに１を加算して（Ｓ４７００）、Ｓ４２００に戻る。ｉ＝Ｎの場合（Ｓ４４００：ＹＥＳ）、式（５）に従って、各リンクの流入台数Ｑ_ＩＮｉに平均通過率Ｐ_ｕｉを乗じた値をｉ＝１からＮまで加算し、これを通過台数Ｑ_ｕＯＵＴとして算出し（Ｓ４５００）、通過台数Ｑ_ｕＯＵＴを保存する（Ｓ４６００）。

次に、図１０のフローチャートにより、本発明の実施の形態における到着台数算出部１５０の動作を説明する。ここではまず記憶部１５４から、通過台数Ｑ_ｕＯＵＴと、当該リンク１１２の存在台数Ｅ_ｄと、当該リンク１１２の容量および飽和交通流率を含むリンク属性情報を読み込む（Ｓ５１００）。続いて、Ｑ_ｕＯＵＴとＥ_ｄを合わせた車群の走行を交通流モデルによって模擬し、ｔ＝０から終端ノードのサイクル長ｔ_ｄ[秒]までに到着する台数Ｑ_ｄＡＲＶを求める（Ｓ５２００）。

このＱ_ｄＡＲＶを記憶部１５４に保存して終了する（Ｓ５３００）。

また、図１１の概念図により、終端ノード１１６ｂにおける経過時間と到着台数の関係について説明する。当該リンク１１２においては、ｔ＝０のときに当該リンク１１２内に存在した車両の存在台数Ｅ_ｄとあらたに当該リンク１１２に入ってくる車両の始端通過台数Ｑ_ｕＯＵＴが、今後終端ノード１１６ｂに到着する車両の対象となる。経過時間に対して到着台数がどのように変化するかは、様々なケースが考えられる。ここでは、最も単純なケースとして、常に単位時間当たり一定の台数が到着するケースを図１１下に示している。この場合は、ｔ＝０で到着台数は０であるが、ｔ＝ｔ_ｄ（サイクル長経過時）の時の到着台数の値がＱ_ｄＡＲＶとなる。

次に、図１２のフローチャートにより、本発明の実施の形態における待ち行列台数算出部１５２の動作を説明する。ここではまず、記憶部１５４から到着台数Ｑ_ｄＡＲＶと終端ノード１１６ｂの信号現示データを読み込む（Ｓ６１００）。続いて、信号現示データのうち、終端ノード１１６ｂの青開始時点からの単位時間ｔ_ｄの信号ステップから、式（６）に従い、当該リンク１１２のサイクル長ｔ_ｄに対する青時間Ｂ_ｄの比率を平均通過率Ｐ_ｄとして算出する（Ｓ６２００）。

さらに、式（７）に従い、Ｑ_ｄＡＲＶに通過率Ｐ_ｄを乗算した台数を終端通過台数Ｑ_ｄＯＵＴとして算出する（Ｓ６３００）。最後に、到着台数Ｑ_ｄＡＲＶから終端通過台数Ｑ_ｄＯＵＴを減算した台数Ｑ_ｄＡＲＶ−Ｑ_ｄＯＵＴを待ち行列台数として算出し（Ｓ６４００）、Ｑ_ｄＡＲＶ−Ｑ_ｄＯＵＴを記憶部１５４に保存し（Ｓ６５００）、上記一連の処理を終了する。待ち行列台数は、算出後に直接、または記憶部１５４に一度保存した後に、モニタ１５６に表示するようにしてもよい。また、算出した待ち行列台数は、図示しないプリンタからプリントアウトするようにしてもよい。また、通信回線を利用して、交通管制装置１３０へ送信し、信号現示データの計算に使用してもよい。

このように、本実施の形態によれば、当該リンクおよび当該リンクの上流リンクに設置された感知器から得る交通流データ（交通量および車両の速度）と、当該リンクの始端ノードおよび終端ノードの信号現示データとからなる局所的なデータのみを用いてリンク待ち行列台数の推定を行う。このため、道路網全体の交通流を再現しなくても、当該リンクの周辺の局所的なデータのみから任意リンクの待ち行列台数を容易に得ることができる。

また、本実施の形態によれば、感知器から得られた交通量、速度に基づいて当該リンクとその上流リンクの交通密度を算出し、前記交通密度とリンク長から各リンクの存在台数を算出し、これに基づいて交通流を再現するため、感知器の設置位置に関わらず、ノードからの待ち行列台数を推定することができる。

なお、本実施の形態で実現される機能および動作はコンピュータのプログラムにより実現するようにしてもよく、その場合は、そのプログラムを格納する図示しないメモリや制御を行うＣＰＵ等を、リンク待ち行列台数推定装置に備えるものとする。また、プログラムを格納する媒体は外部記憶媒体でもよく、例えば、ＥＰＲＯＭやフラッシュＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどであってもよい。

本発明は、個々の車両を捉えるカメラ等の計測器を設置することなく、待ち行列台数の推定対象の道路の直近の感知器からの局所的なデータを利用するだけで、閑散から渋滞までの全ての交通状況に対してリンクの待ち行列台数を推定することができるという効果を有し、信号制御システムや交通情報提供システム等に有用である。

本発明の一実施の形態に係るリンク待ち行列台数推定装置を含む交通管制システムの構成図 本実施の形態における信号現示データの構成を示す図 本実施の形態における処理全体の概念図 本実施の形態における交通密度算出処理の概念図 本実施の形態における交通密度算出部の動作を示すフローチャート 本実施の形態における存在台数算出処理の概念図 本実施の形態における存在台数算出部の動作を示すフローチャート 本実施の形態における流入台数算出部の動作を示すフローチャート 本実施の形態における始端通過台数算出部の動作を示すフローチャート 本実施の形態における到着台数算出部の動作を示すフローチャート 本実施の形態における到着台数算出処理の概念図 本実施の形態における待ち行列台数算出部の動作を示すフローチャート

符号の説明

１００ 交通管制システム
１１０ 道路網
１１２ 当該リンク
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ 上流リンク
１１６ａ 始端ノード
１１６ｂ 終端ノード
１１８ 車両
１２０ 感知器
１２２ 信号機
１３０ 交通管制装置
１３２ 交通流データベース
１３４ 信号現示データベース
１４０ リンク待ち行列台数推定装置
１４２ 交通密度算出部
１４４ 存在台数算出部
１４６ 流入台数算出部
１４８ 始端通過台数算出部
１５０ 到着台数算出部
１５２ 待ち行列台数算出部
１５４ 記憶部
１５６ モニタ

Claims (9)

1. 道路網上の任意の道路における待ち行列台数を推定する待ち行列台数推定装置であって、
   前記道路および前記道路の始端に位置する始端信号交差点に接続された上流道路の、交通量および速度を含む交通流データに基づいて、前記道路および前記上流道路の交通密度を算出する交通密度算出手段と、
   前記道路および前記上流道路の前記交通密度および道路長に基づいて、前記道路および前記上流道路の存在台数を算出する存在台数算出手段と、
   前記道路および前記上流道路の存在台数ならびに前記道路の道路属性情報に基づいて、前記道路の終端に位置する終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を取得する終端到着台数取得手段と、
   前記終端到着台数および前記終端信号交差点の信号現示データに基づいて、前記終端信号交差点を通過する車両の終端通過台数を算出し、前記終端到着台数と前記終端通過台数の差から前記道路の待ち行列台数を算出する待ち行列台数算出手段と、
   を有する待ち行列台数推定装置。
2. 前記終端到着台数取得手段は、
   前記上流道路の存在台数および前記始端信号交差点の分岐率に基づいて、前記道路に流入する車両の流入台数を算出する流入台数算出手段と、
   前記流入台数および前記始端信号交差点の信号現示データに基づいて、前記道路の始端を通過する車両の始端通過台数を算出する始端通過台数算出手段と、
   前記始端通過台数および前記道路の存在台数に基づいて、車群推移を模擬し、前記終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を算出する終端到着台数算出手段と、
   を備える請求項１記載の待ち行列台数推定装置。
3. 前記交通密度算出手段は、
   前記上流道路の交通流データとして、前記上流道路に設置された感知器から取得されたデータを用いる、
   請求項１または請求項２記載の待ち行列台数推定装置。
4. 前記流入台数算出手段は、
   前記上流道路のそれぞれについて前記上流道路の存在台数と前記上流道路の分岐率とを乗算し、得られた値を加算することにより、前記道路への流入台数を算出する、
   請求項２記載の待ち行列台数推定装置。
5. 前記始端通過台数算出手段は、
   前記上流道路のそれぞれについて、信号現示データとしてサイクル長および青時間のデータを取得し、前記サイクル長に対する前記青時間の比率である平均通過率を算出し、前記上流道路からの流入台数と前記平均通過率とを乗算し、得られた値を加算することにより、前記道路の始端通過台数を算出する、
   請求項２記載の待ち行列台数推定装置。
6. 前記終端到着台数算出手段は、
   前記始端通過台数、前記道路の存在台数、および前記道路の道路属性情報に基づいて、車群推移を模擬することにより、前記道路の終端到着台数を算出する、
   請求項２記載の待ち行列台数推定装置。
7. 前記待ち行列台数算出手段は、
   前記終端信号交差点における信号現示データとしてサイクル長および青時間のデータを取得し、前記サイクル長に対する前記青時間の比率である平均通過率を算出し、前記終端到着台数と前記平均通過率とを乗算することにより、前記道路の終端通過台数を算出する、
   請求項１記載の待ち行列台数推定装置。
8. 道路網上の任意の道路における待ち行列台数を推定する待ち行列台数推定方法であって、
   前記道路および前記道路の始端に位置する始端信号交差点に接続された上流道路の、交通量および速度を含む交通流データに基づいて、前記道路および前記上流道路の交通密度を算出する工程と、
   前記道路および前記上流道路の前記交通密度および道路長に基づいて、前記道路および前記上流道路の存在台数を算出する工程と、
   前記道路および前記上流道路の存在台数ならびに前記道路の道路属性情報に基づいて、前記道路の終端に位置する終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を取得する工程と、
   前記終端到着台数および前記終端信号交差点の信号現示データに基づいて、前記終端信号交差点を通過する車両の終端通過台数を算出し、前記終端到着台数と前記終端通過台数の差から前記道路の待ち行列台数を算出する工程と、
   を有する待ち行列台数推定方法。
9. 道路網上の任意の道路における待ち行列台数を推定する待ち行列台数推定プログラムであって、
   前記道路および前記道路の始端に位置する始端信号交差点に接続された上流道路の、交通量および速度を含む交通流データに基づいて、前記道路および前記上流道路の交通密度を算出する工程と、
   前記道路および前記上流道路の前記交通密度および道路長に基づいて、前記道路および前記上流道路の存在台数を算出する工程と、
   前記道路および前記上流道路の存在台数ならびに前記道路の道路属性情報に基づいて、前記道路の終端に位置する終端信号交差点に到着する車両の終端到着台数を取得する工程と、
   前記終端到着台数および前記終端信号交差点の信号現示データに基づいて、前記終端信号交差点を通過する車両の終端通過台数を算出し、前記終端到着台数と前記終端通過台数の差から前記道路の待ち行列台数を算出する工程と、
   をコンピュータに実行させるための待ち行列台数推定プログラム。
   

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