JP2009003699A - 交通信号制御装置、及び交通信号制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自律分散型の交通信号制御において、右折専用現示等の特定現示の現示時間を交通状況に応じて適切に可変して設定すること。
【解決手段】信号機の制御パラメータは、（１）右折専用現示といった特定現示の現示時間Ｔ、（２）サイクル長Ｃ、（３）スプリットの順に決定する。（１）現示時間Ｔは、自交差点の流入路のうち、特定現示で通行権が有る各流入路の需要率ρを算出し、算出した各需要率ρの何れかをもとに、予め定められた需要率ρと現示時間Ｔとの関係に従って決定する。そして、（３）スプリットは、サイクル長Ｃから損失時間Ｌ（特定現示の現示時間Ｔを含む）を減じた時間（Ｃ−Ｌ）を、特定現示を除く他の各現示の需要率λに比例して配分するように決定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、自律分散型の交通信号制御装置、及び自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法に関する。

従来の交通信号制御は、交通管制センタに設置された中央装置によって各交差点の交通信号が一元的に集中管理される集中型が一般的であった。この集中型の交通信号制御では、中央装置において各交差点の交通信号機の制御パラメータが算出され、算出された信号制御パラメータが該当する交差点の交通信号機に伝送されることで、各交差点の交通信号が遠隔制御される。

ところで、右折交通需要が多い交差点では右折専用車線を設置し右折専用現示を含む多現示方式とするといったように、交差点の形状（構成）や交通需要に応じた特別な現示を含む多現示方式とすることが多い。そして、例えば右折専用現示の現示時間（表示時間）は、信号制御パラメータの一つであるサイクル長に比例して決定されていた。

また近年では、自律分散型の交通信号制御が研究・開発され、実用化の段階にある。この自律分散型の交通信号制御は、各交差点に設置された制御装置が当該交差点の交通信号機の制御を行うものであり、例えば数分先までといった近い将来の自交差点の交通需要を予測し、他交差点の制御装置との間で予測した流出交通流のデータを交換するとともに、予測した交通需要に応じた最適な信号制御パラメータを決定して信号制御を行う（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１８２２１９号公報

しかしながら、この自律分散型の交通信号制御では、上述した右折専用現示等の特定現示の現示時間は固定（一定）であることが一般的である。本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、自律分散型の交通信号制御において、右折専用現示等の特定現示の現示時間を交通状況に応じて適切に可変することを目的としている。

上記課題を解決するための第１の発明は、他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置であって、前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の有る流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定する特定現示時間決定手段と、サイクル長を決定するサイクル長決定手段と、前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出するスプリット決定手段とを備え、前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御装置である。

また、第４の発明は、他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の有る流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定し、サイクル長を決定し、前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出し、前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御方法である。

この第１又は第４の発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、特定現示で通行権の有る流入路の、１）他交差点の流出交通流を基に算出した流入路需要率、２）車両感知器の感知結果を基に算出した計測交通量、３）車両感知器の感知結果を基に算出した計測行列長の何れかに基づいて、この特定現示の現示時間が決定される。これにより、従来の自律分散型の信号制御では固定（一定）としていた、例えば右折専用現示といった特定現示の現示時間を、予測した流入路の需要率や計測された交通量又は行列長といった交通状況に応じて可変に設定することができ、より適切な信号制御が実現される。

第２の発明は、他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置であって、前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の無い流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定する特定現示時間決定手段と、サイクル長を決定するサイクル長決定手段と、前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出するスプリット決定手段とを備え、前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御装置である。

また、第５の発明は、他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の無い流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定し、サイクル長を決定し、前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出し、前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御方法である。

この第２又は第５の発明によれば、自律分散型の交通信号制御装置において、特定現示で通行権の無い流入路の、１）他交差点の流出交通流を基に算出した流入路需要率、２）車両感知器の感知結果を基に算出した計測交通量、３）車両感知器の感知結果を基に算出した計測行列長の何れかに基づいて、この特定現示の現示時間が決定される。これにより、従来の自律分散型の信号制御では固定（一定）としていた、例えば右折専用現示といった特定現示の現示時間を、予測した流入路の需要率や計測された交通量又は行列長といった交通状況に応じて可変に設定することができ、より適切な信号制御が実現される。

第３の発明は、第１又は第２の発明の交通信号制御装置であって、前記特定現示時間決定手段は、前記特定現示の現示時間を、予め定められた下限秒数以上、上限秒数以下の範囲で決定する交通信号制御装置である。

この第３の発明によれば、特定現示の現示時間は、予め定められた下限秒数以上、上限秒数以下の範囲で決定される。

本発明によれば、従来の自律分散制御では固定（一定）としていた、例えば右折専用現示といった特定現示の現示時間を、予測した流入路の需要率や計測された交通量又は行列長といった交通状況に応じて可変に設定することができ、より適切な信号制御が実現される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

［システム構成］
図１は、本実施形態の自律分散型交通信号制御システム１の全体構成図である。自律分散型交通信号制御システム１は、管制センタに設置される中央管理装置１０と、各交差点に設置された複数の交通信号制御装置２０とが、伝送路Ｎを介して接続されて構成される。また、交通信号制御装置２０には、当該装置が設置された交差点（自交差点）に設けられた複数の交通信号機３０及び車両感知器４０が接続されている。交通信号制御装置２０は、隣接交差点等の他の交通信号制御装置２０との間でデータの送受信を行い、車両感知器４０による車両感知信号に基づいて、自交差点に設けられた各交通信号機３０を制御する。

図２は、交通信号制御装置２０の制御対象となる交差点の配置図である。この交差点は、四つの流入路Ａ〜Ｄを有する十字交差点であり、流入路Ａ〜Ｄそれぞれに四つの交通信号機３０及び車両感知器４０が設置されている。

また、交差点の信号現示は３現示方式である。図３に、現示の一例を示す。同図において、実線矢印は通行権が与えられる車両の動線を示している。すなわち、この交差点では、流入路Ａ，Ｃの車両交通に通行権を与える現示１φと、流入路Ａ，Ｃの右折方向への車両交通に通行権を与える右折専用現示である現示２φと、流入路Ｂ，Ｄの車両交通に通行権を与える現示３φとが、交互に表示される。また、本実施形態では、これらの３現示のうち、現示２φが特定現示である。

［信号制御の概要］
図４は、交通信号制御装置２０における信号制御の概要図である。交通信号制御装置２０は、先ず、（１）隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した予測流出交通流情報を基に、自交差点に到着する交通流を予測する。次いで、（２）予測した到着交通流（予測到着交通流）を基に、自交差点の各交通信号機３０の制御パラメータ（サイクル長Ｃ、及びスプリット）を算出する。そして、（３）算出した制御パラメータに従って、自交差点の各交通信号機３０を制御する。

また、（４）予測した到着交通流（予測到着交通流）及び算出した各交通信号機３０の制御パラメータ（信号制御パラメータ）に基づき、自交差点から流出する交通流（流出交通流）を予測する。そして、流出すると予測した交通流の情報（予測流出交通流情報）を、各隣接交差点の交通信号制御装置２０へ送信する。

［原理］
（１）流出予測
流出交通流の予測原理について説明する。図５，図６は、流出交通流の予測の原理図であり、図２の流入路Ａ又はＣについて示している。流入路Ａ，Ｃは、図２に示したように、二車線の直進左折レーンと一車線の右折レーンとを有する。また、飽和交通流は、何れの車線も等しく「０．５［台／ｓ］」である。

流入路に到着した車両は、交差点内を直進、左折或いは右折方向に進行し、当該進行方向に該当する流入路（方路）から流出する。流入路に到着した車両が何れの方向へ進行するかは、確率的に定められる。具体的には、直進方向へ進行する確率（直進率）は「０．７（７０％）」、左折方向へ進行する確率（左折率）は「０．１（１０％）」、右折方向へ進行する確率（右折率）は「０．２（２０％）」である。

（１−１）通行権が無い場合
図５は、流入路に通行権が無い場合の流出予測の説明図である。同図では、図中左側から順に、当該流入路の到着交通流、信号制御パラメータから予測される予定現示、及び各レーンの滞留台数を、図中下方向を時間軸ｔとして示している。通行権が無い場合、流入路に到着した車両は、そのまま当該流入路に滞留する。すなわち、予定現示が「赤」である時刻ｔにおいて流入路に到着した車両は、全て当該流入路に滞留する。詳細には、到着台数のうち、「０．８（＝直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進左折レーンに到着し、「０．２（＝右折率）」の割合の台数が右折レーンに到着する。そして、時刻ｔにおける各レーンの滞留台数は、直前の時刻ｔでの当該レーンの滞留台数にこの到着台数を加算した台数となる。

例えば、予定現示が「赤」である時刻ｔ_１の到着台数は「０．５［台］」である。つまり、「０．４（＝０．５×０．８）［台］」が直進左折レーンに到着し、「０．１（＝０．５×０．２）［台］」が右折レーンに到着する。そして、時刻ｔ_１における各レーンの滞留台数は、直進左折レーンについては、直前の時刻ｔ_０における滞留台数「３．２［台］」に到着台数「０．４［台］」を加算した「３．６［台］」となり、右折レーンについては、直前の時刻ｔ_０における滞留台数「０．２［台］」に到着台数「０．１［台］」を加算した「０．３［台］」となる。

（１−２）通行権が有る場合
図６は、流入路に通行権が有る場合の流出予測の説明図である。同図では、図中左側から順に、当該流入路の到着交通流、予定現示、各レーンの滞留台数、及び流出交通流を、図中下方向を時間ｔとして示している。通行権が有る場合、流入路に到着した車両は、当該流入路に滞留していた車両とともに交差点内を進行し、他の流入路から流出する。すなわち、予定現示が「青」である時刻ｔにおいて、流入路に到着した車両は、図５に示した通行権が無い場合と同様に、「０．８（＝直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進左折レーンに到着し、「０．２（右折率）」の割合の台数が右折レーンに到着する。ここで、各レーンに到着した車両は、当該レーンに滞留している車両とともに当該レーンに一時的に滞留しているとみなし、直前の時刻ｔにおける滞留台数にこの到着台数を加算した台数を、「一時滞留台数」という。

そして、各レーンに一時滞留している車両が、直進、左折或いは右折方向の何れかの方向に進行し、他の流入路から流出する。すなわち、直進左折レーンからは、一時滞留している車両が直進方向或いは左折方向に流出する。詳細には、直進左折レーンからは、一時滞留台数の「０．７（直進率）／０．８（直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が直進方向に流出し、「０．１（左折率）／０．８（直進率「０．７」＋左折率「０．１」）」の割合の台数が左折方向に流出する。また、右折レーンからは、一時滞留している全ての車両が右折方向に流出する。

但し、各レーンからの流出台数は、当該レーンの飽和交通流を超えないように定められる。すなわち、一時滞留台数が飽和交通流以下の場合には、一時滞留台数が当該レーンからの流出台数となり、一時滞留台数が飽和交通流を超える場合には、飽和交通流分の台数が当該レーンからの流出台数となる。なお、図２の例では直進左折レーンは二車線であるため、上記一車線当たりの飽和交通流「０．５［台／ｓ］」に、当該レーンの車線数「２」を乗じた「１．０［台／ｓ］」となる。

例えば、予定現示が「青」である時刻ｔ_３における到着台数は「０．５［台］」である。すなわち、到着した車両のうち、「０．４（＝０．５×（直進率「０．７」＋左折率「０．１」））［台］」が直進左折レーンに到着し、「０．１（＝０．５×右折率「０．２」）［台］」が右折レーンに到着する。次いで、直進左折レーンでは、直前の時刻ｔ_２における滞留台数「３．６［台］」に到着台数「０．４［台］」を加算した「４．０［台］」が一時滞留台数となるが、この一時滞留台数「４．０［台］」は飽和交通流「１．０［台／ｓ］（＝０．５×２［車線］）」を超えるため、直進左折レーンからの流出台数は「１．０［台］」となる。そして、この流出台数「１．０［台］」のうち、「０．９（≒１．０×０．７／０．８）［台］」が直進方向に進行して流出し、「０．１（≒１．０×０．１／０．８）［台］」が左折方向に進行して流出する。従って、直進左折レーンでの時刻ｔ_３における滞留台数は、「３．０（＝４．０−１．０）［台］」となる。

一方、右折レーンでは、直前の時刻ｔ_２における滞留台数「０．３［台］」に到着台数「０．１［台］」を加算した「０．４［台］」が一時滞留台数となるが、この一時滞留台数「０．４［台］」は、飽和交通流「０．５［台／ｓ］」に達しないため、右折レーンからの流出台数は「０．４［台］」となる。そして、この流出台数「０．４［台］」の全てが右折方向に流出する。従って、右折レーンでの時刻ｔ_３における滞留台数は、「０．０［台］」となる。

但し、車両が交差点内の通過に要する時間Δｔを考慮し、時刻ｔにおいて流入路の各レーンから流出した車両は、交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）において、進行方向の方路から流出することとする。

（２）信号制御パラメータの算出
次に、信号制御パラメータの算出原理について説明する。

（２−１）特定現示の現示時間Ｔ
先ず、特定現示の現示時間（ステップ秒数）Ｔが決定される。具体的には、特定現示により通行権が有る流入路それぞれの需要率ρが算出される。図３に示した３現示方式の交差点では、現示２φが特定現示であり、この現示２φにより通行権が有る流入路Ａ，Ｃそれぞれの需要率ρａ，ρｃが算出される。流入路ｉの需要率ρは、次式（１）で算出される。

式（１）において、Ｑは流入路iの代表レーンの平均到着台数［台／ｓ］であり、１サイクル期間の代表レーンへの到着台数の合計台数を、サイクル長Ｃで除した値である。Ｊは代表レーンの平均待ち行列［台／ｓ］であり、流入路ｉに通行権が有る現示から無い現示に切り替わるタイミングでの代表レーンの滞留台数を、サイクル長Ｃで除した値である。また、Ｎは代表レーンの車線数であり、Ｓは代表レーンの１車線当たりの飽和交通流率［台／ｓ］である。ここで、サイクル長Ｃやサイクル期間、現示の切替タイミングは、前記算出された信号制御パラメータをもとに判断される。

そして、算出された各流入路ｉの需要率ρｉのうち、最も大きい需要率ρをもとに、特定現示の現示時間Ｔが決定される。図７に、流入路需要率ρと特定現示の現示時間Ｔとの関係の一例を示す。同図では、横軸を流入路需要率ρ、縦軸を現示時間Ｔとしたグラフを示している。流入路需要率ρが大きくなるほど、現示時間Ｔが長くなるように定められている。また、現示時間Ｔには、上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎが定められており、例えば、上限値Ｔｍａｘは１０［ｓ］、下限値Ｔｍｉｎは４［ｓ］である。なお、この関係を表すグラフの形状はこれに限らず、流入路需要率ρが大きくなるほど現示時間Ｔが長くなるとともに、現示時間Ｔに上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎが定められているのならば、例えば曲線といった線形形状であっても良い。

（２−２）サイクル長Ｃ
特定現示の現示時間Ｔが決定されると、次いで、サイクル長Ｃが決定される。サイクル長Ｃは、次式（２）で算出される。

式（２）において、Ｌは交差点の損失時間であり、決定した特定現示の現示時間Ｔを含んでいる。σは交差点の需要率であり、特定現示を除く他の現示ｊのそれぞれの需要率λｊの総和である。例えば、図３に示す現示方式の交差点では、現示１φ，３φそれぞれの現示需要率λ１，λ３の和となる。

（２−３）スプリット
その後、スプリットが決定される。スプリットは、サイクル長Ｃから損失時間Ｌ（特定現示の現示時間Ｔを含む）を減算した時間（Ｃ−Ｌ）を、特定現示以外の他の現示ｊそれぞれの需要率λｊに比例して配分するように算出される。

［交通信号制御装置］
図８は、交通信号制御装置２０の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、交通信号制御装置２０は、処理部１００と、通信制御部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。

処理部１００は、記憶部３００に記憶されているプログラムやデータ、通信制御部２００を介して外部装置（主に、隣接交差点の交通信号制御装置２０）から受信したデータ（予測流出交通流の情報）等に基づいて、交通信号制御装置２０の全体制御等の各種処理を行う。この処理部１００は、例えばＣＰＵ等で実現される。また、処理部１００は、到着交通流予測部１１０と、制御パラメータ算出部１２０と、流出交通流予測部１３０と、信号制御部１４０とを有する。

なお、交通信号制御装置２０の制御対象となる交差点（自交差点）の構成は、自交差点構成テーブル３２１により定義されている。図９に、自交差点構成テーブル３２１のデータ構成の一例を示す。同図によれば、自交差点構成テーブル３２１は、自交差点の流入路３２１ａ毎に、流入路を構成するレーン３２１ｂと、車線数３２１ｃを対応付けて格納している。

到着交通流予測部１１０は、隣接交差点の交通信号制御装置２０から受信した隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、到着すると予測される交通流（予測交通流）を算出する。具体的には、隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、当該隣接交差点の流入路のうち、自交差点の流入路に繋がる流入路からの流出交通流を、当該隣接交差点から自交差点までの旅行時間だけ遅らせて、自交差点への到着交通流とする。到着交通流予測部１１０は、この予測到着交通流の算出を、所定時間間隔で繰り返し実行する。

予測流出交通流データ３３１は、交差点から流出すると予測される交通流（予測流出交通流）のデータである。図１０に、予測流出交通流データ３３１の一例を示す。同図（ａ）によれば、予測流出交通流データ３３１は、自交差点の予測流出交通流データ３３１Ａと、各隣接交差点の予測流出交通流データ３３１Ｂとを含んでいる。自交差点の予測流出交通流データ３３１Ａは、流出交通流予測部１３０により生成され、隣接交差点の予測流出交通流データ３３１Ｂは、他の交通信号制御装置２０から受信されたデータである。

同図（ｂ）によれば、予測流出交通流データ３３１は、予測対象の時間範囲内の時刻３３１ａ毎に、該当する交差点の各流入路からの流出台数３３１ｂを対応付けて格納している。時刻３３１ａは、予測対象の時間範囲である、時刻ｔ_０から所定時間後（例えば、２００秒）の時刻ｔ_ｎまでの所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。なお、予測時間範囲の開始時刻ｔ_０は、該当する流出予測が行われた時点の現在時刻である。

予測到着交通流データ３３２は、自交差点に到着すると予測される交通流（到着交通流）のデータである。図１１に、予測到着交通流データ３３２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、予測到着交通流データ３３２は、予測対象の時間範囲内の時刻３３２ａ毎に、自交差点の各流入路への到着台数３３２ｂを対応付けて格納している。時刻３３２ａは、予測流出交通流データ３３１と同様に、予測対象の時間範囲である時刻ｔ_０から所定時間後（例えば、２００秒後）の時刻ｔ_ｎまでの、所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で連続する時刻である。

制御パラメータ算出部１２０は、到着交通流予測部１１０により生成された予測到着交通流データ３３２を基に、自交差点の各交通信号機３０の制御パラメータ（サイクル長Ｃ及びスプリット）を算出する。具体的には、自交差点の流入路のうち、特定現示で通行権が有る流入路ｉを判定し、判定した流入路ｉそれぞれについて、式（１）に従って流入路需要率ρｉを算出する。このとき、代表レーンの平均到着台数Ｑは、予測到着交通流データ３３２を参照して、１サイクル期間の対象流入路ｉの代表レーンへの到着台数の合計台数を算出し、算出した合計台数をサイクル長Ｃで除して算出する。また、平均待ち行列Ｊは、滞留台数データ３３３を参照して、対象流入路に通行権が有る現示から無い現示への切替タイミングの直前での代表レーンの滞留台数を取得し、取得した滞留台数をサイクル長Ｃで除して算出する。ここで、サイクル期間やサイクル長Ｃ、現示の切替タイミングは、前回算出した信号制御パラメータをもとに判定する。また、代表レーンの車線数Ｎは、自交差点構成テーブル３２１から取得し、飽和交通流Ｓは、飽和交通流テーブル３２３から取得する。

滞留台数データ３３３は、自交差点の各流入路における滞留台数のデータであり、後述のように、流出交通流予測部１３０により生成される。すなわち、ここで取得される滞留台数は、前回の流出予測における値である。図１２に、滞留台数データ３３３のデータ構成の一例を示す。同図によれば、滞留台数データ３３３は、予測対象の時刻範囲内の時刻３３３ａ毎に、予定現示３３３ｂと、各レーンの滞留台数３３３ｃとを対応付けて格納している。予定現示３３３ｂは、信号制御パラメータから予測される現示である。

飽和交通流テーブル３２３は、自交差点の飽和交通流を定義したデータテーブルである。図１３に、飽和交通流テーブル３２３のデータ構成の一例を示す。同図によれば、飽和交通流テーブル３２３は、各流入路３２３ａのレーン３２３ｂ毎に、飽和交通流３２３ｃを対応付けて格納している。なお、飽和交通流３２３ｃは、一車線当たりの値である。

特定現示により通行権がある流入路それぞれについて需要率ρを算出すると、算出した需要率ρのうち最も大きい需要率ρをもとに、現示時間設定データ３２４を参照して特定現示の現示時間Ｔを決定する。現示時間設定データ３２４は、流入路需要率ρと特定現示の現示時間Ｔとの関係を定義したデータであり、例えば図７に一例を示したグラフの関数式のデータである。なお、ここで、特定現示により通行権が有る流入路それぞれの需要率ρを算出する際に、当該流入路の交通量から特定現示により通行権が有るレーンの交通量を減じて算出することにしても良い。例えば、図２に示す交差点では、特定現示である現示２φにより流入路Ａ，Ｃそれぞれの右折レーンに通行権が与えられるが、このような場合には、流入路Ａ，Ｃそれぞれの流入路全体の交通量から右折レーンの交通量を減じた交通量をもとに、流入路Ａ，Ｃそれぞれの需要率ρを算出する。

続いて、式（２）に従ってサイクル長Ｃを算出する。このとき、損失時間Ｌは、特定現示の現示時間Ｔを含む値とする。また、交差点需要率σは、特定現示を除く他の現示ｊそれぞれの需要率λｊの総和とする。現示需要率λｊは、予測到着交通流データ３３２や、流出交通流予測部１３０による前回の流出予測において生成された予測流出交通流データ３３１及び滞留台数データ３３３等をもとに算出される。

その後、算出した特定現示の現示時間Ｔ、サイクル長Ｃ、及び各現示の需要率λをもとに、スプリットを算出する。すなわち、サイクル長Ｃから自交差点の損失時間Ｌ（現示時間Ｔを含む）を減算した時間（Ｃ−Ｌ）を、特定現示を除く他の各現示ｊの需要率λｊに比例するように配分して、スプリットを算出する。制御パラメータ算出部１２０は、この信号制御パラメータの算出を、所定時間間隔で繰り返し実行する。

制御パラメータ算出部１２０により算出された制御パラメータは、信号制御パラメータデータ３４１として記憶される。図１４に、信号制御パラメータデータ３４１の一例を示す。同図によれば、信号制御パラメータデータ３４１は、信号制御パラメータであるサイクル長３４１ａと、スプリット３４１ｂとを格納している。この信号制御パラメータデータ３４１は、制御パラメータ算出部１２０による制御パラメータの算出毎に、更新される。

流出交通流予測部１３０は、到着交通流予測部１１０により算出された予測到着交通流、及び制御パラメータ算出部１２０により算出された信号制御パラメータを基に、自交差点の各流入路から流出すると予測される交通流（予測流出交通流）を算出する。具体的には、自交差点の各流入路から各進行方向への流出台数を、予測対象の時間範囲内の各時刻ｔについて算出する。すなわち、信号制御パラメータデータ３４１を参照して、予測対象の時刻ｔにおける現示を判定し、判定した現示により各流入路に通行権が与えられるか否かを判定する。

通行権が与えられない流入路については、図５を参照して説明したように、当該流入路の各レーンの滞留台数及び各進行方向への流出台数を算出する。すなわち、予測到着交通流データ３３２を参照して得られた、予測時刻ｔにおいて当該流入路に到着する台数（到着台数）を基に、各進行方向への進行率に従って、当該流入路の各レーンに到着する台数（レーン別到着台数）を算出する。

各進行方向への進行率は、進行率テーブル３２２に格納されている。図１５に、進行率テーブル３２２のデータ構成の一例を示す。同図によれば、進行率テーブル３２２は、進行方向３２２ａと進行率３２２ｂとを対応付けて格納している。進行方向３２２ａは、自交差点が十字交差点であるため、「直進」、「左折」及び「右折」の三方向である。進行率３２２ｂは、全ての進行方向についての合計が「１．０」となるように定められている。

次いで、流出交通流予測部１３０は、当該流入路の各レーンについて、予測時刻ｔの直前時刻ｔ_−１における滞留台数に算出したレーン別到着台数を加算して、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数を算出する。

ここで、算出した滞留台数は滞留台数データ３３３に、流出台数は流入路別流出台数データ３３５に、それぞれ格納される。

流入路別流出台数データ３３５は、自交差点の各流入路から各進行方向への流出台数のデータである。図１６に、流入路別流出台数データ３３５のデータ構成の一例を示す。同図によれば、流入路別流出台数データ３３５は、自交差点の流入路毎に生成され、予測対象の時刻範囲内の時刻３３５ａ毎に、当該流入路から各進行方向への流出台数３３５ｂを対応付けて格納している。同図では流入路Ａについてのデータ構成を示しているが、他の流入路Ｂ〜Ｄについても同様の構成である。

一方、通行権が与えられる流入路については、図６を参照して説明したように、当該流入路の各レーンの滞留台数、及び当該流入路から各進行方向への流出台数を算出する。すなわち、通行権が与えられる流入路と同様に、予測到着交通流データ３３２を参照して得られた予測時刻ｔにおける到着台数を基に、各進行方向への進行率に従って、当該流入路の各レーンへの到着台数（レーン別到着台数）を算出する。次いで、当該流入路の各レーンについて、予測時刻ｔの直前時刻ｔ_−１における滞留台数に算出したレーン別到着台数を加算して、予測時刻ｔにおける当該レーンの一時滞留台数を算出する。続いて、当該流入路の各レーンについて、飽和交通流テーブル３２３を参照して、算出した当該レーンの一時滞留台数が飽和交通流を超えるか否かを判定する。

また、一時滞留台数が飽和交通流を超えないレーンについては、算出した一時滞留台数を当該レーンからの流出台数とする。そして、この流出台数を基に、各進行方向の進行率に従って当該レーンから各進行方向への流出台数を算出し、予測時刻ｔから所定の交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）における、当該流入路から該当する進行方向への流出台数とする。また、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数を「０」とする。

一方、一時滞留台数が飽和交通流を超えるレーンについては、この飽和交通流を当該レーンからの流出台数とする。そして、この流出台数を基に、各進行方向の進行率に従って当該レーンから各進行方向への流出台数を算出し、算出した流出台数を、予測時刻ｔから所定の交差点通過時間Δｔ後の時刻（ｔ＋Δｔ）における、当該流入路から該当する進行方向への流出台数とする。また、当該レーンの予測時刻ｔの直前時刻ｔ_−１における滞留台数から、算出した当該レーンからの流出台数を減算した台数を算出し、予測時刻ｔにおける当該レーンの滞留台数とする。

図８に戻り、信号制御部１４０は、制御パラメータ算出部１２０によって算出された信号制御パラメータに従って、自交差点の各交通信号機３０を制御する。

通信制御部２００は、他の交通信号制御装置２０や、中央管理装置１０といった外部装置との間の通信を制御する。例えば、隣接交差点の交通信号制御装置２０から送信されてくる予測流出交通流データ３３１を受信したり、流出交通流予測部１３０により算出された予測流出交通流データ３３１を、隣接交差点の交通信号制御装置２０それぞれに送信する。

記憶部３００は、処理部１００が交通信号制御装置２０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、本実施形態の交通信号制御を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。この記憶部３００は、例えば各種ＩＣメモリやハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で実現される。本実施形態では、記憶部３００には、交通信号制御プログラム３１０と、自交差点構成テーブル３２１と、進行率テーブル３２２と、飽和交通流テーブル３２３と、現示時間設定データ３２４と、予測流出交通流データ３３１と、予測到着交通流データ３３２と、滞留台数データ３３３と、流入路別流出台数データ３３５と、信号制御パラメータデータ３４１とが記憶される。

［処理の流れ］
図１７は、交通信号制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。この処理は、処理部１００が記憶部３００の交通信号制御プログラム３１０を実行することで実現される。

同図によれば、先ず、到着交通流予測部１３０が、自交差点への到着交通流を予測する。すなわち、他の交通信号制御装置２０から受信した隣接交差点の予測流出交通流データ３３１を基に、自交差点の各流入路に到着する交通流（到着交通流）を予測し、予測到着交通流データ３３２を生成する（ステップＡ１）。この到着交通流の予測は、公知の方法を利用できる。次いで、制御パラメータ算出部１２０が、制御パラメータ算出処理を実行して、自交差点の交通信号制御パラメータを算出する（ステップＡ３）。

図１８は、制御パラメータ算出処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図によれば、特定現示で通行権が有る流入路を判定する（ステップＢ１）。そして、判定した流入路それぞれを対象としたループＡの処理を行う。

ループＡでは、予測到着交通流データ３３２を参照して、対象流入路の代表レーンへの、１サイクル期間に到着台数の合計台数を算出し、算出した合計台数をサイクル長Ｃで除して平均到着台数Ｑを算出する（ステップＢ３）。また、前回算出した信号制御パラメータをもとに、対象流入路に通行権が有る現示から無い現示への切替タイミングを判定し、滞留台数データ３３３を参照して、対象流入路の代表レーンにおける、判定した現示の切替タイミングの直前での滞留台数をサイクル長Ｃで除して平均待ち行列Ｊを算出する（ステップＢ５）。そして、算出した平均到着台数Ｑ、及び平均待ち行列Ｊをもとに、式（１）に従って対象流入路の需要率ρを算出する（ステップＢ７）。ループＡはこのように行われる。

特定現示により通行権があると判定した全ての流入路を対象としたループＡの処理を終了すると、制御パラメータ算出部１２０は、算出した各流入路需要率ρのうち、値が最も大きいものを選択する（ステップＢ９）。そして、選択した流入路需要率ρをもとに、特定現示の現示時間Ｔを決定する（ステップＢ１１）。

続いて、制御パラメータ算出部１２０は、特定現示を除く他の現示それぞれの需要率λを算出し（ステップＢ１３）、算出した各現示需要率λを加算して、自交差点の需要率σを算出する（ステップＢ１５）。そして、算出した交差点需要率σをもとに、式（２）に従ってサイクル長Ｃを算出する（ステップＢ１７）。その後、算出したサイクル長Ｃ、特定現示の現示時間Ｔ、及び各現示需要率λｊをもとに、スプリットを算出する（ステップＢ１９）。以上の処理を行うと、制御パラメータ算出部１２０は、制御パラメータ算出処理を終了する。

制御パラメータ算出処理が終了すると、続いて、流出交通流予測部１３０が、自交差点の各流入路から流出する交通流（流出交通流）を予測し、予測流出交通流データ３３１を生成する（ステップＡ５）。この流出交通流の予測も、公知の方法を利用できる。そして、処理部１００は、生成された予測流出交通流データ３３１を、各隣接交差点の交通信号制御装置２０それぞれに送信する（ステップＡ７）。その後、ステップＡ１に戻る。処理部１００は、このステップＡ１〜Ａ７の一連の処理を、所定時間間隔（例えば、５秒間隔）で繰り返し実行する。

［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、自律分散型の交通信号制御装置２０において、自交差点の交通信号機３０の制御パラメータは、右折専用現示といった特定現示の現示時間Ｔ、サイクル長Ｃ、そしてスプリットの順に決定される。すなわち、現示時間Ｔは、自交差点の流入路のうち、特定現示で通行権が有る各流入路の需要率ρが算出され、算出された各需要率ρの何れかをもとに、予め定められた需要率ρと現示時間Ｔとの関係に従って決定される。サイクル長Ｃは、特定現示の現示時間Ｔを損失時間Ｌに含めるとともに、特定現示以外の各現示の現示需要率λの総和を交差点需要率σとして算出される。そして、スプリットは、サイクル長Ｃから損失時間Ｌ（特定現示の現示時間Ｔを含む）を減じた時間（Ｃ−Ｌ）を、特定現示を除く他の各現示の需要率λに比例して配分するように算出される。これにより、従来の自律分散型の信号制御では固定（一定）としていた、例えば右折専用現示といった特定現示の現示時間を、予測した流入路の需要率といった交通状況に応じて可変に設定することができ、より適切な信号制御が実現される。

［変形例］
なお、本発明の適用は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）特定現示の現示時間Ｔ
例えば、上述の実施形態では、特定現示の現示時間Ｔを、当該特定現示により通行権が有る流入路の需要率ρに応じて決定することにしたが、次のように決定しても良い。

（Ａ−１）特定現示で通行権の無い流入路ρに応じて決定
例えば、特定現示により通行権の無い流入路の需要率ρに応じて決定する。具体的には、上述の実施形態と同様に、自交差点の各流入路のうち、特定現示で通行権が無い各流入路の需要率ρを算出する。そして、算出した需要率ρのうちから最も大きい値のものを選択し、選択した需要率ρをもとに特定現示の現示時間Ｔを決定する。図１９に、この場合の流入路需要率ρと特定現示の現示時間Ｔとの関係の一例を示す。同図では、横軸を流入路需要率、縦軸を特定現示の現示時間Ｔとしたグラフを示している。同図によれば、通行権の無い流入路の需要率ρが大きいほど、現示時間Ｔが短くなるように定められている。

（Ａ−２）検出した交通量に応じて決定
また、特定現示の現示時間Ｔを、車両感知器４０の感知信号を基に算出した交通量に応じて決定することにしても良い。例えば、特定現示で通行権が有る各流入路の交通量Ｆに応じて決定する。具体的には、通行権が有る流入路それぞれについて、当該流入路に設置されている車両感知器４０からの感知信号をもとに当該流入路の交通量Ｆ（例えば、単位時間当たりの通過台数）を算出する。そして、算出した各流入路の交通量Ｆのうちから最も大きいものを選択し、選択した交通量Ｆをもとに現示時間Ｔを決定する。この交通量Ｆと現示時間Ｔとの関係は、交通量Ｆが多いほど現示時間Ｔが長くなるように定められるとともに、現示時間Ｔには上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎが定められる。

また、特定現示により通行権が無い流入路の交通量Ｆに応じて決定することにしても良い。この場合、交通量Ｆと現示時間Ｔとの関係は、交通量Ｆが多いほど現示時間Ｔが短くなるように定められる。

（Ａ−３）検出した行列長に応じて決定
また、特定現示の現示時間Ｔを、車両感知器４０の感知信号を基に算出した行列長Ｌに応じて決定することにしても良い。例えば、特定現示で通行権が有る流入路の行列長Ｌに応じて決定する。具体的には、通行権が有る流入路それぞれについて、当該流入路に設置されている車両感知器４０からの感知信号をもとに当該流入路の行列長Ｌを算出する。そして、算出した各流入路の行列長Ｌのうちから最も大きいものを選択し、選択した行列長Ｌをもとに現示時間Ｔを決定する。この行列長Ｌと現示時間Ｔとの関係は、行列長Ｌが長いほど現示時Ｔが長くなるように定められるとともに、現示時間Ｔには上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎが定められる。

また、通行権が無い流入路の行列長Ｌに応じて決定することにしても良い。この場合、行列長Ｌと現示時間Ｔとの関係は、行列長Ｌが長いほど現示時間Ｔが短くなるように定められる。

（Ａ−４）錯綜する流入路の需要率に応じて決定
また、特定現示で通行権がある流入路の需要率ρに加えて、この流入路に交錯する他の流入路の需要に応じて決定することにしても良い。図２１に、この場合の一例であるＴ字交差点の場合を示す。同図（ａ）は、Ｔ字交差点の配置図を示し、同図（ｂ）は、この交差点における現示方式を示している。この場合、流入路Ａのみに通行権を与える現示２φが特定現示である。そして、この特定現示の現示時間Ｔは、現示φ２で通行権が有る流入路Ａの需要率ρａと、この流入路Ａに交錯して現示φ２で通行権が無い交通流である流入路Ｂの需要率ρｂとをもとに決定される。例えば、流入路Ｂの需要率ρｂが小さい（需要が少ない）場合には、流入路Ａからの右折車両は、対向車両である流入路Ｂの間隙をぬって右折できるため、現示２φ（特定現示）の現示時間Ｔを短くすることができる。一方、流入路Ｂの需要率ρｂが大きい（需要が多い）場合には、流入路Ａからの右折車両はほぼ現示２φでしか右折できないため、現示２φ（特定現示）の現示時間Ｔを長くする必要がある。

（Ｂ）特定現示
また、上述の実施形態では、３現示のうちの「右折専用現示」を特定現示としたが、他の現示を特定現示としても同様に適用可能である。例えば、図２０は、時差式交差点における現示方式の一例を示す図である。同図では、流入路Ａの車両交通にのみ通行権を与える現示２φが特定現示である。そして、流入路Ａの需要率ρをもとに、現示２φの現示時間Ｔが決定される。

（Ｃ）交差点の形状
また、上述の実施形態では、一般的な十字交差点（四枝交差点）について説明したが、他の形状の交差点についても同様に適用可能である。例えば、図２１に示したＴ字交差点のほか、三叉路交差点といった各種の形状の交差点が考えられる。図２１に示すＴ字交差点では、現示２φが特定現示であり、その現示時間Ｔは、流入路Ａの需要率ρａをもとに決定される。

自律分散型交通信号制御システムの構成。 交差点の一例。 現示の一例。 信号制御の概要。 通行権が無い流入路についての流出予測の原理。 通行権が有る流入路についての流出予測の原理。 通行権が有る流入路の需要率ρと特定現示の現示時間Ｔとの関係例。 交通信号制御装置の内部構成。 自交差点構成テーブルのデータ構成例。 予測流出交通流データのデータ構成例。 予測到着交通流データのデータ構成例。 滞留台数データのデータ構成例。 飽和交通流テーブルのデータ構成例。 信号制御パラメータのデータ構成例。 進行率テーブルのデータ構成例。 流入路別流出台数データのデータ構成例。 交通信号制御処理のフローチャート。 交通信号制御処理中に実行される制御パラメータ算出処理のフローチャート。 通行権が無い流入路の需要率ρと現示時間Ｔとの関係例。 時差式交差点の現示方式の一例。 Ｔ字交差点の配置図（ａ）及び現示方式（ｂ）。

符号の説明

１ 自律分散型交通信号制御システム
２０ 交通信号制御装置
１００処理部
１１０ 到着交通流予測部、１２０ 制御パラメータ算出部、
１３０ 流出交通流予測部、１４０ 信号制御部
３００ 記憶部
３１０ 交通信号制御プログラム
３２１ 自交差点構成テーブル、３２２ 進行率テーブル、
３２３ 飽和交通流テーブル、３２４ 現示時間設定データ
３３１ 予測流出交通流データ、３３２予測到着交通流データ
３３３ 滞留台数データ
３３５ 流入路別流出台数データ、
３４１ 信号制御パラメータデータ、
３０ 交通信号機、４０ 車両感知器

Claims (5)

1. 他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置であって、
   前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の有る流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定する特定現示時間決定手段と、
   サイクル長を決定するサイクル長決定手段と、
   前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出するスプリット決定手段と、
   を備え、前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御装置。
2. 他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置であって、
   前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の無い流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定する特定現示時間決定手段と、
   サイクル長を決定するサイクル長決定手段と、
   前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出するスプリット決定手段と、
   を備え、前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御装置。
3. 前記特定現示時間決定手段は、前記特定現示の現示時間を、予め定められた下限秒数以上、上限秒数以下の範囲で決定する請求項１又は２に記載の交通信号制御装置。
4. 他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
   前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の有る流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定し、
   サイクル長を決定し、
   前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出し、
   前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御方法。
5. 他交差点の他交通信号制御装置との間で互いに流出交通流の情報を送受信し、３以上の多現示を切り替えて自交差点の交通信号を制御する自律分散型の交通信号制御装置における交通信号制御方法であって、
   前記多現示のうちの予め定められた特定現示の現示時間の長さを、自交差点の各流入路のうちの前記特定現示で通行権の無い流入路の、１）他交差点から受信した前記流出交通流と所定の飽和交通流率とに基づいて算出される流入路需要率、２）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測交通量、及び、３）当該流入路に設置された車両感知器の感知結果に基づいて算出される計測行列長のうちの何れかに基づいて決定し、
   サイクル長を決定し、
   前記決定された前記特定現示の現示時間と前記決定されたサイクル長とを用いてスプリットを算出し、
   前記決定されたサイクル長及びスプリットに基づいて自交差点の交通信号を制御する交通信号制御方法。

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