JP2012038020A - 交通指標推定装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】待ち行列に関する交通指標をプローブ情報から正確に推定する。
【解決手段】交通指標推定装置４は、プローブ車両５に対応する感知信号Ｓ６であるマッチング信号を抽出する抽出手段と、プローブ車両５の停止位置が車両感知センサ７の設置位置よりも上流側にあることを条件として、マッチング信号以後に検出された時間間隔が所定間隔以内である感知信号Ｓ６の数に基づいて、待ち行列に関する交通指標を推定する推定手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、渋滞時の待ち行列に関する交通指標を推定する交通指標推定装置と、その推定処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムに関する。

車両が存在しないのに青が表示される無駄青時間の発生や、車両が存在するのに青時間が不足するような状況に陥らないように、適切な信号制御を実現するためには、処理すべき交通需要と処理できる交通容量を正確に把握することが重要である。
この場合、交通需要は、「前回の制御対象周期で捌け残った車両台数（待ち行列台数）と、今回の制御対象周期に新たに到着する車両台数の和」として記述される。また、交差点の処理容量は、「青１秒あたりの通過最大可能台数を表す飽和交通流率×青時間」として記述される。

しかし、現在普及している超音波感知方式の車両感知器は、その設置場所の直下を通過する車両台数をスポット的に計測するものであるから、車両感知器が検出する時系列の感知信号（パルス信号）から、連続的に任意の位置に変動する待ち行列の末尾位置や待ち行列台数を直接的に求めることは困難である。
また、車両感知器では車両が飽和流か否かを判断することが困難であるため、時系列の感知信号から飽和交通流率を直接的に計測することも困難である。

そこで、近年、車両が計測した自車両の走行状態情報を、無線通信システムを通じて路側の交通情報処理装置（中央装置等）に送信し、この情報を用いて上記の交通指標を推定することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
この情報は「プローブ情報」と呼ばれ、時系列に変化する車両の位置、進行方向、速度等の走行軌跡情報よりなる。

特開２００７−２４１４２９号公報

しかしながら、上記プローブ情報は、プローブ情報を路側に送信できる車載装置を搭載した車両（以下、「プローブ車両」という。）から得られる限定的なサンプル情報であるため、待ち行列が最終的にどの程度まで延伸しているかを当該プローブ情報だけから推定するのは非常に困難である。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、待ち行列に関する交通指標をプローブ情報から正確に推定することができる交通指標推定装置等を提供することを目的とする。

（１） 本発明の交通指標推定装置は、渋滞時の待ち行列に関する交通指標を推定する交通指標推定装置であって、交差点の流入路に設置された車両感知センサが検出する時系列の感知信号と、前記流入路を走行して前記交差点に進入するプローブ車両の時系列位置を含むプローブ情報と、交通信号機の灯色切り替えタイミングとを取得する取得手段と、前記プローブ車両に対応する前記感知信号であるマッチング信号を抽出する抽出手段と、前記プローブ車両の停止位置が前記車両感知センサの設置位置よりも上流側にあることを条件として、前記マッチング信号以後に検出された時間間隔が所定範囲以内である前記感知信号の数に基づいて、前記待ち行列に関する交通指標を推定する推定手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の交通指標推定装置によれば、上記抽出手段が、プローブ車両に対応する感知信号であるマッチング信号を抽出し、上記推定手段が、プローブ車両の停止位置が車両感知センサの設置位置よりも上流側にあることを条件として、マッチング信号以後に検出された時間間隔が所定範囲以内である感知信号の数に基づいて、待ち行列に関する交通指標を推定するので、待ち行列がプローブ情報の停止位置よりも上流側に延伸している場合でも、その待ち行列の交通指標（待ち行列の末尾位置、待ち行列台数等）を正確に推定することができる。

（２） 本発明の交通指標推定装置において、前記抽出手段は、例えば、前記プローブ車両の感知器通過時刻に最も近い時刻に検出された前記感知信号を、前記マッチング信号として抽出することができる。
（３） 或いは、前記抽出手段において、複数の前記感知信号のうち、青開始時点以降に検出された感知器通過台数に平均車頭間隔を乗じた距離を前記車両感知センサの設置位置に加えた位置が、前記プローブ車両の停止位置に最も近くなる前記感知信号を、前記マッチング信号として抽出することにしてもよい。

（４） また、本発明の交通指標推定装置において、前記推定手段は、前記プローブ情報の走行軌跡から求まる飽和交通流率の逆数を、前記所定間隔として採用することが好ましい。
その理由は、プローブ情報の走行軌跡から求まる飽和交通流率の逆数を所定間隔とすれば、渋滞からの発進が継続している場合の感知信号の数（車両感知センサの通過台数）を正確にカウントすることができ、待ち行列に関する交通指標の推定精度を向上できるからである。

（５） 本発明のコンピュータプログラムは、渋滞時の待ち行列に関する交通指標を推定する処理を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、本発明の交通指標推定装置と実質同一の技術的特徴を有する。
このため、本発明のコンピュータプログラムは、本発明の有効性判定装置と同様の作用効果を奏する。

以上の通り、本発明によれば、待ち行列に関する交通指標をプローブ情報から正確に推定することができる。

交通信号制御システムの全体構成を示す道路平面図である。 情報中継装置の機能ブロック図である。 中央装置の機能ブロック図である。 交差点手前の待ち行列と車両の走行軌跡を示すグラフである。 （ａ）は飽和交通流率の算出方法を示す説明図であり、（ｂ）は平均車頭距離の説明図である。 中央装置の制御部が行う交通指標の生成処理のフローチャートである。 プローブ車両の停止位置が車両感知器の設置位置より上流側である場合の、交差点手前の待ち行列とプローブ車両の走行軌跡を示すグラフである。 プローブ車両の停止位置が車両感知器の設置位置より下流側である場合の、交差点手前の待ち行列とプローブ車両の走行軌跡を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔用語の定義〕
本発明の実施形態を説明するに当たり、まず、本明細書で用いる用語の定義を行う。
「車両感知センサ」：道路を走行する車両の存在を定位置で１台ずつ感知するセンサのことをいう。例えば、直下を通行する車両を超音波感知する車両感知器や、インダクタンス変化で車両を感知するループコイル等がこれに該当する。

「感知信号」：道路の所定位置に設置された車両感知センサが１台の車両を検出した時に出力するパルス信号のことをいう。従って、複数台の車両が車両感知センサを通過した場合には、各車両に対応する感知信号が時系列に出力される。
「プローブ情報」：実際に道路を走行するプローブ車両の車載装置から得られる車両に関する各種情報のことをいう。車両ＩＤ、車両位置、車両速度、車両方位及びこれらの発生時刻がこれに含まれる。

このプローブ情報は、所定の時間ごと、所定の走行距離ごと、所定の加減速度ごと、或いは、所定の方位変化ごとに収集され、停止時及び発進時の車両位置及び時刻等のデータもプローブ情報に含められる。
ただし、車両ＩＤや時刻は必ずしもプローブ車両の車載装置が生成する必要はなく、受信側がそれらのデータをプローブ情報に割り付けてもよい。このようにすることで、路車間での無線通信の負荷を軽減することができる。

「灯色切り替えタイミング」：交差点の信号灯色を切り替えるタイミングに関する情報のことをいう。信号灯色の開始時刻（青信号開始、黄信号開始、赤信号開始時刻及び右左折矢印の開始時刻）、信号灯色時間（青信号時間、黄信号時間、赤信号時間及び右左折矢印時間）、信号パラメータ（スプリット、信号サイクル及びオフセット）等がこれに含まれる。

「待ち行列」：信号待ち等のために交差点の手前で停止している車両の行列のことをいう。
「交差点の渋滞」：交差点の手前にできた待ち行列が１回の青信号時間で捌けない状況のことをいう。従って、１回の青信号時間で信号待ち行列が捌ける場合は、当該交差点では「渋滞」が生じていない。

「停止波」：赤信号になると信号待ち行列が発生し、行列の長さが時間とともに増大する。この待ち行列長さを長くする伝達波のことを停止波という。
「発進波」：信号待ち行列の発生中に青信号に切り替わると、交差点に近い前方の車両から順に発進し始める。この信号待ち車両が発進する時の伝達波を発進波という。
「発進波速度」：発進波の伝搬速度のことをいう。すなわち、発進波遅れを車両停止位置の一次関数で定義した場合の、当該一次関数の傾きのことである。
「流入路」「流出路」：ある交差点から見て、当該交差点に向かって流入する方向に進む道路を流入路といい、当該交差点から流出する方向に進む道路を流出路という。

〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る交通信号制御システムを示す道路平面図である。
図１に示すように、本実施形態の交通信号制御システムは、交通信号制御機１、情報中継装置２、路側通信機３、中央装置４、車両５に搭載された車載装置６、車両感知器７などを含む。
なお、車両感知器７の代わりに、ループコイルその他の前記車両感知センサを使用することにしてもよい。

交差点Ｊに向かう流入路を走行する車両５のうち、一部の車両５には路側通信機３と無線通信可能な車載装置６が搭載されているが、当該車載装置６を搭載していない車両５もある。なお、本明細書において、車載装置６を搭載したプローブ車両５に対して、車載装置６を搭載していない車両５を「通常車両」ということがある。
図１に示す交差点Ｊでは、比較的交通量の多い主道路ＲＭ１，ＲＭ２と、比較的交通量の少ない従道路ＲＳ１，ＲＳ２とが合流しており、主道路ＲＭ１の交差点Ｊに対する流入路と、主道路ＲＭ１の交差点Ｊに対する流出路に車両感知器７が設置されている。

中央装置４は、交通管制センター（図示せず）内に設置されており、自身が管轄する制御エリア内に含まれる複数の交差点Ｊのそれぞれに設置された交通信号制御機１及び情報中継装置２と、電話回線等の通信回線を介して接続されている。
また、情報中継装置２は、通信回線を介して交通信号制御機１及び路側通信機３とも接続されており、中央装置４と路側通信機３との間の通信データを中継する機能を有する。

図１に示すように、交差点Ｊに配置された複数（図例では４つ）の信号灯器１ａは交通信号制御機１と電源線で繋がっている。
交通信号制御機１は、中央装置４から受信した前記灯色切り替えタイミングを有する信号制御指令Ｓ１に基づいて、各信号灯器１ｂの青、黄、赤及び右折矢等の各信号灯の点灯、消灯及び点滅を制御する。

路側通信機３は、車載装置６との間でダウンリンク信号Ｓ３とアップリンク信号Ｓ４との送受信を行う無線通信装置である。
この路側通信機３は、例えば、無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access ）等に準拠した中・広域の無線通信装置であり、図１の例では、交差点Ｊに流入する各道路のうち、主道路ＲＭ１，ＲＭ２の交差点Ｊの上流側を走行するプローブ車両５の車載装置６と通信可能となっている。

路側通信機３の通信領域の延長（交差点Ｊからの走行方向長さ）は、交差点Ｊ上流側の車両感知器７の設置位置（例えば、停止線から上流側に１５０〜２００ｍ程度）よりも遠くに電波が届く距離となっている。
路側通信機３が送信するダウンリンク信号Ｓ３には、中央装置４が配信する交通情報（渋滞情報や交通規制情報等）Ｓ２が含まれている。また、車載装置６が送信するアップリンク信号Ｓ４には、プローブ車両５の位置、速度及び方向等を含むプローブ情報Ｓ５が含まれている。

車載装置６は、路側通信機３との間でアップリンク信号Ｓ４とダウンリンク信号Ｓ３を無線で送受信する通信機能と、搭乗者が設定した目的地に案内するナビゲーション機能とを有する。
この車載装置６は、車両５が主道路Ｒ１，Ｒ２を交差点Ｊに向かって走行中に路側通信機３の通信領域に入ると、通信機３から交通情報Ｓ２を含むダウンリンク信号Ｓ３を受信するとともに、プローブ情報Ｓ５を含むアップリンク信号Ｓ４を所定の送信周期（例えば、１００ｍ秒）で路側通信機３に送信する。

車載装置６には、ＧＰＳ処理部、方位センサ、車速取得部が含まれている。ＧＰＳ処理部は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して、そのＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、ＧＰＳ衛星の軌道、測位補正情報等に基づいて、プローブ車両５の位置（緯度、経度及び高度）を計測することができる。
また、方位センサは、光ファイバジャイロなどで構成されており、プローブ車両５の方位及び角速度を計測する。車速取得部は、車速センサが車輪の角速度を検出することにより計測したプローブ車両５の速度データを取得する。

〔情報中継装置〕
図２は、情報中継装置２の機能ブロック図である。
図２に示すように、情報中継装置２は、第１インタフェース部２１、第２インタフェース部２２、中継部２３、制御部２４及び記憶部２５を含む。
このうち、第１インタフェース部２１は、中央装置４との間の通信と、交通信号制御機１との間の通信を行うための通信インタフェースである。また、第２インタフェース部２２は、路側通信機３との間の通信を行うための通信インタフェースである。

制御部２４は、１又は複数のマイクロコンピュータから構成され、内部バスを介して中継部２３と記憶部２５に接続されている。制御部２４はこれら各部の動作を制御する。中継部２３は、制御部２４の制御指令に従い、各インタフェース部２１，２２で送受される各種情報を中継して、情報の送信先を決定する。
例えば、中継部２３は、第２インタフェース部２２が路側通信機３から受信したアップリンク信号Ｓ４からプローブ情報Ｓ５を抽出し、このプローブ情報Ｓ５を、第１インタフェース部２１を通じて中央装置４に送信する。

また、中継部２３は、第１インタフェース部２１が中央装置４から受信した交通情報Ｓ２をダウンリンク信号Ｓ４に格納し、このダウンリンク信号Ｓ４を、第２インタフェース部２２を通じて路側通信機３に送信する。
更に、中継部２３は、第１インタフェース部２１が車両感知器７から受信した時系列の感知信号Ｓ６を、同じ第１インタフェース部２１を通じて中央装置４に送信する。
記憶部２５は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、インタフェース部２１，２２が受信した各種情報（交通情報Ｓ２やプローブ情報Ｓ５等）を一時的に記憶するとともに、記憶部２５は、上記制御部２４が行う中継処理のための制御プログラムを記憶している。

〔中央装置〕
図３は、中央装置４の内部構成を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、中央装置４は、制御部４０１、表示部４０２、通信部４０３、記憶部４０４及び操作部４０５を含んでいる。
中央装置４の制御部４０１は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなり、情報中継装置２等からの各種データの収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。

また、中央装置４の制御部４０１は、自身の管轄エリアに属する交通信号制御機１に対して、同一道路上の交通信号機群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を実行可能である。
すなわち、制御部４０１は、交通状況に応じて信号制御パラメータ（スプリット、サイクル長及びオフセット等）を設定する交通感応制御を行うことができる。制御部４０１が行う交通感応制御には、例えば、ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やプロファイル制御等の複数種類のものが含まれる。

中央装置４の通信部４０３は、通信回線を介して交通信号制御機１と情報中継装置２に接続された通信インタフェースであり、所定時間ごとの信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミング等に関する信号制御指令Ｓ１と、道路リンクの旅行時間や渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２を、交通信号制御機１と情報中継装置２に送信している。
信号制御指令Ｓ１は、信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。

また、中央装置４の通信部４０３は、プローブ車両５の位置及び時刻（軌跡）と車両ＩＤとを含むプローブ情報Ｓ５と、車両感知器７が検出した時系列の感知信号Ｓ６とを情報中継装置２から受信する。

中央装置４の表示部４０２は、自身が管理するエリアの道路地図と、この道路地図上のすべての交通信号制御機１や車両感知器７の位置等が表示された表示画面により構成されており、中央オペレータに渋滞や事故等の交通状況を報知するものである。
中央装置４の操作部４０５は、キーボードやマウス等の入力インタフェースよりなり、この操作部４０５によって中央オペレータが上記表示部４０２に対する表示切り替え操作等を行えるようになっている。

中央装置４の記憶部４０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、前記交通感応制御のための制御プログラムや、この交通感応制御等に用いる交通指標の推定又は算出プログラムを記憶しており、制御部４０１が生成した信号制御指令Ｓ１や交通情報Ｓ２の一時的な記憶領域も有する。
また、中央装置４の記憶部４０４は、プローブ用データベースＤＢ１、路側用データベースＤＢ２及び地図データベースＤＢ３を備えている。

プローブ用データベースＤＢ１は、プローブ情報Ｓ５に含まれる各種計測値（プローブ車両５の通過位置と時刻よりなる走行軌跡）を車両ＩＤごとに集積している。
路側用データベースＤＢ２は、車両感知器７が検出した車両５の時系列の感知信号Ｓ６を当該車両感知器７ごとに集積している。
地図データベースＤＢ３は道路地図データを有する。この道路地図データには、交差点ＩＤと交差点の位置とを対応付けた交差点データが含まれている。

道路地図データには、リンクＩＤと、リンクの始点・終点・補間点（道路が折れ曲がる地点に対応）のそれぞれの位置と、リンクの始点に接続するリンクのリンクＩＤと、リンクの終点に接続するリンクのリンクＩＤとを対応付けた、リンクデータが含まれている。
中央装置４の制御部４０１は、路側用データベースＤＢ２に蓄積されたプローブ車両５ごとの走行軌跡を用いて、管轄エリア内の交差点Ｊについて、飽和交通流率や待ち行列末尾位置等の交通指標の生成処理（図６）を行う。なお、この詳細については後述する。

〔車両の走行挙動と発進波の関係〕
図４は、交差点手前の待ち行列と車両の走行軌跡を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は時刻（秒）、縦軸は交差点Ｊの停止線からの距離（ｍ）を表している。
図４において、縦ハッチングで示したほぼ三角形状の領域は待ち行列を表す。この領域の上辺は、待ち行列に進入した車両５の停止位置を表し、車両５はまず赤信号（黄信号を含んでもよい。以下同じ。）の待ち行列の末尾に加わって停止する。

他方、三角形状の領域の下辺は、青信号になって交差点から発進する車両５の発進位置を表す。青信号になると、車両５は待ち行列の先頭から発進する。
そして、図４に示すように、上記停止位置及び発進位置は、それぞれ時間とともに上流側へ延びて行くものであり、それぞれ伝搬速度を持っている。これらの伝搬速度が前記した停止波及び発進波である。

なお、停止波と発進波が交わる時点は、待ち行列中に停止車両がなくなり、車両５が停止することなく、走行を開始した待ち行列の末尾車両に追従していくような境界時点を表す。この時点以後に交差点に進入する車両５は、待ち行列を形成していた車両５の走行車列に加わっていくことになる。

図４に示すように、交差点で赤信号に遭遇したことによる、ある特定の車両５の走行軌跡は、車両５が待ち行列に順次到達する際の「停止波」（これは到着交通量に依存する。）と、その後、青信号になって待ち行列内の車両５が動き出す「発進波」の伝搬速度により関係づけられる。
すなわち、交差点での渋滞の程度、交通量の多さ、灯色切り替えタイミングとの関係で、自由走行していた車両５は信号待ちの待ち行列末尾に加わって停止し、所定時間だけ行列内で停止してからその行列内で走行し、交差点に至るという走行軌跡を描く。

〔飽和交通流率の算出方法〕
図５（ａ）は飽和交通流率の算出方法を示す説明図であり、図５（ｂ）は平均車頭距離の説明図である。
図５（ａ）に示すように、あるプローブ車両５の走行軌跡が得られている場合において、その停止位置をＬｔ１とし、発進波速度をＶａとし、プローブ車両５の待ち行列内での走行速度である流出速度をＶｂとする。また、図５（ｂ）に示すように、交差点の手前で停止している停止車両の平均車頭距離をｈとする。

この場合、飽和交通流率（１／秒）ｓ、各速度Ｖａ，Ｖｂ及び平均車頭距離ｈの間には、次式が成立する。
１／ｓ＝ｈ×（１／Ｖａ＋１／Ｖｂ）
ここで、青開始時点ｔｇからプローブ車両５の発進時点ｔ１までの経過時間をＴ１、プローブ車両５の発進時点からプローブ車両５が交差点を通過するまでの経過時間をＴ２とすると、Ｖａ＝Ｌｔ１／Ｔ１、Ｖｂ＝Ｌｔ１／Ｔ２となる。

従って、この経過時間Ｔ１，Ｔ２を用いると、上記の関係式は、以下のように変形することができる。
ｈ×（Ｔ１／Ｌｔ１＋Ｔ２／Ｌｔ１）＝１／ｓ
ｈ×（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｌｔ１＝１／ｓ
このため、飽和交通流率ｓは、次の式によって求めることができる。
ｓ＝Ｌｔ１／｛ｈ×（Ｔ１＋Ｔ２）｝
なお、複数のプローブ車両５についての走行軌跡が得られている場合には、複数の走行軌跡で求めた飽和交通流率ｓの統計的な代表値（例えば平均値）を、当該交差点についての飽和交通流率として採用すればよい。

〔交通指標の生成処理〕
図６は、中央装置４の制御部４０１が行う交通指標の生成処理のフローチャートを示している。
なお、本実施形態では、制御部４０１が生成する交通指標は、交差点Ｊの手前の交通流が飽和している場合における「飽和交通流率」と「待ち行列の末尾位置」である。

図６に示すように、中央装置４の制御部４０１は、まず、特定の車両ＩＤのプローブ車両５について、交差点Ｊの上流側に停止位置があるプローブ情報Ｓ５を取得したか否かを判定し（ステップＳＴ１）、取得している場合に限り次のステップＳＴ２に移行する。
次に、制御部４０１は、プローブ情報Ｓ５の停止位置（交差点Ｊの停止線を原点とした上流側の距離値）が、車両感知器７の上流側と下流側のいずれであるかを判定する（ステップＳＴ２）。

そして、制御部４０１は、上流側である場合には第１有効性判定処理を実行し（ステップＳＴ３）、下流側である場合には第２有効性判定処理を実行する（ステップＳＴ７）。
上記第１有効性判定処理を行った結果、プローブ情報Ｓ５が有効である場合（ステップＳＴ４でＹｅｓ）には、制御部４０１は、そのプローブ情報Ｓ５の走行軌跡を用いて飽和交通流率を算出し（ステップＳＴ５）、待ち行列の末尾位置を推定する処理の１つである第１推定処理を実行する（ステップＳＴ６）。

制御部４０１は、第１有効性判定処理を行った結果、プローブ情報Ｓ５が有効でない場合（ステップＳＴ４でＮｏ）には、飽和交通流率の算出（ステップＳＴ５）と第１推定処理（ステップＳＴ６）を行わずに処理を終了する。

一方、第２有効性判定処理を行った結果、プローブ情報Ｓ５が有効である場合（ステップＳＴ８でＹｅｓ）には、制御部４０１は、そのプローブ情報Ｓ５の走行軌跡を用いて飽和交通流率を算出し（ステップＳＴ９）、待ち行列の末尾位置を推定する処理の１つである第２推定処理を実行する（ステップＳＴ１０）。
また、制御部４０１は、第２有効性判定処理を行った結果、プローブ情報Ｓ５が有効でない場合（ステップＳＴ８でＮｏ）にも、飽和交通流率の算出（ステップＳＴ９）と第２推定処理２（ステップＳＴ１０）を行わずに処理を終了する。

なお、以下において、プローブ情報Ｓ５の停止位置が車両感知器７の上流側である場合に行われる第１有効判定処理から第１推定処理までの一連の処理を、「第１処理モード」といい、プローブ情報Ｓ５の停止位置が車両感知器７の下流側である場合に行われる第２有効判定処理から第２推定処理までの一連の処理を、「第２処理モード」という。

〔第１処理モードでの処理内容〕
図７は、プローブ車両５の停止位置Ｚ１が車両感知器７の設置位置Ｚ０より上流側である場合の、交差点手前の待ち行列とプローブ車両５の走行軌跡を示すグラフである。以下、この図７を参照しつつ、中央装置４の制御部４０１が行う「第１処理モード」での処理内容を説明する。
なお、図７（図８も同様）において、太い実線の矢印はプローブ車両５の走行軌跡を示し、破線の矢印は、車載装置６を搭載していない通常車両５の走行軌跡を示している。

また、図７（図８も同様）において、Ｐｉ（ｉ＝１，２……）は、車両感知器７が設置位置Ｚ０において検出する感知信号（パルス信号）Ｓ６を時系列に図示したものである。
更に、図７（図８も同様）において、時間軸の下方に付した各帯部のうち、白抜きの帯部は青信号時間を示し、黒塗りの帯部は赤信号時間を示し、ハッチングを付した帯部は黄信号時間を示している。

ここで、図７に示すように、プローブ車両５の停止位置Ｚ１が車両感知器７の設置位置Ｚ０の上流側にある場合、プローブ情報Ｓ５が正確だとすると、少なくとも設置位置Ｚ０よりも上流側の停止位置Ｚ１まで渋滞が波及している。
また、一般に、渋滞から車両５が発進する場合の発進波は飽和流であり、その捌け率は飽和交通流率で安定している。

＜第１有効性判定処理＞
そこで、中央装置４の制御部４０１は、渋滞時における上記の特性を利用して、プローブ車両５の走行軌跡と感知信号Ｓ６の時系列データＰｉとの間の整合性を評価して、プローブ情報Ｓ５が交通指標の生成用データとして有効か否かを判定する「第１有効性判定処理」（図６のステップＳＴ３）を実行する。
具体的には、制御部４０１は、まず、次の第１発進波速度Ｖａ１と第２発進波速度Ｖａ２とを求める。

「第１発進波速度Ｖａ１」
プローブ車両５の停止位置Ｚ１の交差点までの距離を、青開始時点ｔｇからプローブ車両５の発進までの経過時間Ｔ１で割った速度
「第２発進波速度Ｖａ２」
車両感知器７の設置位置Ｚ０の交差点までの距離を、青開始時点ｔｇ以後に最初に車両感知器７が任意の車両５を感知するまでの経過時間Ｔ０で割った速度

そして、制御部４０１は、上記で定義される第１発進波速度Ｖａ１と第２発進波速度Ｖａ２を用いて、次の条件１及び２の双方を満足する場合に、プローブ情報Ｓ５を有効と判定し、いずれか一方を満足しない場合には、プローブ情報Ｓ５を無効と判定する。
（条件１）両発進波速度Ｖａ１，Ｖａ２の差分が所定の閾値内にあること。
（条件２）第１発進波速度Ｖａ１が定数設定された適正な数値範囲内にあること。

なお、条件２における「適正な数値範囲」とは、現地で発生した実際の待ち行列に対する実測データから特定される発進波の伝搬速度の数値範囲よりなり、具体的には、４．５〜６．０ｍ／ｓ、好ましくは５．５〜５．７ｍ／ｓの数値範囲に設定すればよい。
また、この第１有効性判定処理において、上記の条件１及び２のいずれか一方のみを、プローブ情報Ｓ５を有効と判定するための条件としてもよい。

＜第１推定処理＞
次に、中央装置４の制御部４０１は、第１有効性判定処理を経て有効とされたプローブ情報Ｓ５がある場合には、その有効なプローブ情報Ｓ５の走行軌跡を用いて、飽和交通流率ｓを算出するとともに、待ち行列の末尾位置を推定する「第１推定処理」（図６のステップＳＴ６）を実行する。
この第１推定処理には、「基本推定」と「オプション推定」の２種類の推定処理が含まれる。

そのうち、基本推定は、有効と判定されたプローブ情報Ｓ５の走行軌跡から特定される、プローブ車両５の停止位置Ｚ１をそのまま待ち行列の末尾位置として採用する。
この場合でも、プローブ情報Ｓ５を利用して、少なくとも車両感知器７の設置位置Ｚ０を超えた上流側の位置まで、待ち行列の延伸を推定できるという利点がある。
しかし、上記の「基本推定」では、プローブ車両５の停止位置Ｚ１よりも上流側に延びる待ち行列の末尾位置を推定することができない。

そこで、「オプション推定」では、プローブ車両５の停止位置Ｚ１以遠にまで延伸した待ち行列の末尾位置を、感知信号Ｓ６の時系列データＰｉを加味して推定するようになっている。
具体的には、中央装置４の制御部４は、プローブ車両５の走行軌跡と感知信号Ｓ６の時系列データＰｉとを用いて次の２種類のマッチング処理を行い、車両感知器７によるプローブ車両５に対応する感知信号Ｓ６であるマッチング信号を抽出する。

１） 第１マッチング処理
プローブ車両５の走行軌跡で推定した感知器通過時刻と感知信号Ｓ６の時系列データＰｉを比較し、その感知器通過時刻に最も近い感知信号Ｓ６を、第１マッチング信号として抽出する。
２） 第２マッチング処理
青開始時点ｔｇ以後に検出された車両台数に平均車頭距離ｈを乗じた距離を、車両感知器７の設置位置Ｚ０に加えた位置が、プローブ車両５の停止位置Ｚ１に最も近くなる感知信号Ｓ６を、第２マッチング信号として抽出する。

この場合、中央装置４の制御部４０１は、待ち行列長の過大評価をできるだけ回避するため、上記第１及び第２マッチング信号のうち、時間的に後になるマッチング信号を１つ採用する。
そして、制御部４０１は、プローブ車両５から飽和流が継続していると見なせる車両台数（当該プローブ車両５を含む。）に平均車頭距離ｈを乗じた距離値を、プローブ車両５の停止位置Ｚ１に加算することにより、待ち行列の末尾位置を推定する。

具体的には、制御部４０１は、採用したマッチング信号以後に検出された、時間間隔が所定間隔（例えば、定数設定の閾値）以内である感知信号Ｓ６の数をカウントし、この感知信号Ｓ６の数に平均車頭距離ｈを乗じた距離値を、プローブ車両５の停止位置Ｚ１に加算して待ち行列の末尾位置とする。
この場合、定数設定の閾値の代わりに、プローブ車両５の走行軌跡を用いて既に算出した飽和交通流率の逆数１／ｓ（＝ｈ×（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｌｔ１）を、所定間隔として採用することにしてもよい。

その理由は、飽和交通流率の逆数１／ｓを所定間隔に採用すれば、渋滞からの発進が継続している場合の感知信号Ｓ６の数（車両感知器７の通過台数）をより正確にカウントすることができ、待ち行列の末尾位置を正確に推定できるようになるからである。
また、この場合、飽和交通流率の逆数１／ｓに余裕を持たせた、１／ｓ＋β（補正値）を所定間隔に採用することにしてもよい。
なお、この第１推定処理において、プローブ情報Ｓ５に含まれる位置誤差を考慮して、プローブ車両５の停止位置Ｚ１に加算する距離値に対して所定の補正係数α（＜１．０）を掛けることにしてもよい。

〔第２処理モードでの処理内容〕
図８は、プローブ車両５の停止位置Ｚ１，Ｚ２が車両感知器７の設置位置Ｚ０より下流側である場合の、交差点手前の待ち行列とプローブ車両５の走行軌跡を示すグラフである。以下、この図８を参照しつつ、中央装置４の制御部４０１が行う「第２処理モード」での処理内容を説明する。

ここで、図８に示すように、２台のプローブ車両５の停止位置Ｚ１，Ｚ２が車両感知器７の設置位置Ｚ０の下流側にある場合、それらのプローブ情報Ｓ５がいすれも正確であり、かつ、２台のプローブ車両５がいずれも同じ車線を走行していたと仮定すると、２台のプローブ車両５が交差点手間で停止した場合の距離差（Ｚ１とＺ２の距離差）は、それら２台のプローブ車両５が車両感知器７を通過する間に交差点Ｊに流入した、他の車両５の台数分によって発生したものと考えられる。

＜第２有効性判定処理＞
そこで、中央装置４の制御部４０１は、上記の推論を応用して、車両感知器７による２台のプローブ車両５に対応する感知信号Ｓ６であるマッチング信号を用いた「第２有効性判定処理」（図６のステップＳＴ７）を実行する。
具体的には、制御部４０１は、２台のプローブ車両５が同じ車線を走行していたことを前提条件として、その２台のプローブ車両５の走行軌跡から推定した感知器通過時刻と感知信号（パルス信号）Ｓ６の時系列データＰｉとを比較し、その感知器通過時刻に最も近い２つのマッチング信号を抽出する。

次に、制御部４０１は、上記２つのマッチング信号の間の時間帯に検出された車両台数に平均車頭距離ｈを乗じて算出した距離値ΔＺ’と、当該２台のプローブ車両５の停止位置Ｚ１，Ｚ２の距離差ΔＺ（＝Ｚ２−Ｚ１）とを算出する。
そして、制御部４０１は、上記距離値ΔＺ’と距離差ΔＺの差分が予め設定した所定の閾値内にある場合に、当該２台のプローブ車両５に対応する各プローブ情報Ｓ５を有効と判定し、その閾値を外れる場合には、各プローブ情報Ｓ５を無効と判定する。

なお、この場合、２つのマッチング信号の間の時間帯に検出された車両台数と、２台のプローブ車両５の停止位置Ｚ１，Ｚ２の距離差ΔＺを平均車頭距離ｈで除した台数との差が、予め設定した所定の閾値内にある場合に、当該２台のプローブ車両５に対応する各プローブ情報Ｓ５を有効と判定することにしてもよい。
また、この第２有効性判定処理の場合も、前記した第１有効性判定処理の「条件２」、すなわち、第１発進波速度Ｖａ１が定数設定された適正な数値範囲内にあることを、各プローブ情報Ｓ５を有効と判定する条件として付加することにしてもよい。
また、この第２有効性判定処理において、第１有効性判定処理の「条件２」のみを、各プローブ情報Ｓ５を有効と判定する条件に設定してもよい。

＜第２推定処理＞
次に、中央装置４の制御部４０１は、第２有効性判定処理を経て有効とされた２つのプローブ情報Ｓ５がある場合には、その有効なプローブ情報Ｓ５の走行軌跡を用いて、飽和交通流率ｓを算出するとともに、待ち行列の末尾位置を推定する「第２推定処理」（図６のステップＳＴ１０）を実行する。
具体的には、制御部４０１は、２台のプローブ車両５のうちいずれか一方を選択し、その選択したプローブ車両５の感知器通過時点から青開始時点ｔｇまでの間に車両感知器７が検出した車両台数をカウントする。

そして、制御部４０１は、カウントした車両台数に平均車頭距離ｈを乗算した距離値を、選択したプローブ車両５の停止位置Ｚ１（又はＺ２）に加算した値を、待ち行列の末尾位置として採用する。
なお、車両台数のカウントを、上記「青開始時点ｔｇ」で止めるのではなく、所定速度（定数設定の速度値でもプローブ車両５の速度値でもよい。）の車両５が車両感知器７を通過してから渋滞時の停止波にぶつかる時点ｔｑ（図８参照）までシフトしてもよい。この場合、待ち行列の末尾位置の推定範囲をより上流側まで延ばすことができる。

〔その他の変形例〕
上記実施形態は例示であって本発明の権利範囲を制限するものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内のすべての変更が本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、中央装置４の制御部４０１が求める待ち行列に関する交通指標が当該待ち行列の末尾位置になっているが、その交通指標は待ち行列台数であってもよい。

また、上記実施形態では、中央装置４の制御部４０１が、飽和交通流率や待ち行列に関する交通指標の生成処理（図６）を行っているが、情報中継装置２の制御部２４や交通信号制御機１の制御部（図示せず）がその生成処理を行うことにしてもよい。
また、プローブ情報Ｓ５をインフラ側にアップリンクする手段としては、前記路側通信機３に限らず、光ビーコン等の狭域通信装置や携帯電話機その他の通信手段によって行うこともできる。

更に、本発明は、中央装置４が広域制御を行う場合に限らず、ＬＡＮに含まれる複数の交通信号制御機１が、中央装置４による制御とは別個のグループ単位での系統制御又は広域制御を行う場合にも適用することができる。
また、上記実施形態では、中央装置４が、車両感知器７の感知信号Ｓ６を情報中継装置２から取得しているが、情報中継装置２の代わりに、交通信号制御機１を経由して車両感知器７の感知信号Ｓ６を取得するシステム構成であってもよい。

１ 交通信号制御機
２ 情報中継装置
３ 路側通信機
４ 中央装置（交通指標推定装置）
５ 車両（プローブ車両又は通常車両）
６ 車載装置
７ 車両感知器（車両感知センサ）
４０１ 制御部（抽出手段、推定手段）
４０３ 通信部（取得手段）
Ｓ１ 信号制御指令
Ｓ５ プローブ情報
Ｓ６ 感知信号
Ｚ０ 設置位置
Ｚ１ 停止位置
Ｚ２ 停止位置
Ｊ 交差点

Claims (5)

1. 渋滞時の待ち行列に関する交通指標を推定する交通指標推定装置であって、
   交差点の流入路に設置された車両感知センサが検出する時系列の感知信号と、前記流入路を走行して前記交差点に進入するプローブ車両の時系列位置を含むプローブ情報と、交通信号機の灯色切り替えタイミングとを取得する取得手段と、
   前記プローブ車両に対応する前記感知信号であるマッチング信号を抽出する抽出手段と、
   前記プローブ車両の停止位置が前記車両感知センサの設置位置よりも上流側にあることを条件として、前記マッチング信号以後に検出された時間間隔が所定間隔以内である前記感知信号の数に基づいて、前記待ち行列に関する交通指標を推定する推定手段と、
   を備えていることを特徴とする交通指標推定装置。
2. 前記抽出手段は、前記プローブ車両の感知器通過時刻に最も近い時刻に検出された前記感知信号を、前記マッチング信号として抽出する請求項１に記載の交通指標推定装置。
3. 前記抽出手段は、複数の前記感知信号のうち、青開始時点以降に検出された感知器通過台数に平均車頭間隔を乗じた距離を前記車両感知センサの設置位置に加えた位置が、前記プローブ車両の停止位置に最も近くなる前記感知信号を、前記マッチング信号として抽出する請求項１又は２に記載の交通指標推定装置。
4. 前記推定手段は、前記プローブ情報の走行軌跡から求まる飽和交通流率の逆数に基づいて、前記所定間隔を設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の交通指標推定装置。
5. 渋滞時の待ち行列に関する交通指標を推定する処理を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
   交差点の流入路に設置された車両感知センサが検出する時系列の感知信号と、前記流入路を走行して前記交差点に進入するプローブ車両の時系列位置を含むプローブ情報と、交通信号機の灯色切り替えタイミングとを取得するステップと、
   前記プローブ車両に対応する前記感知信号であるマッチング信号を抽出するステップと、
   前記プローブ車両の停止位置が前記車両感知センサの設置位置よりも上流側にあることを条件として、前記マッチング信号以後に検出された時間間隔が所定範囲内である前記感知信号の数に基づいて、前記待ち行列に関する交通指標を推定するステップと、
   を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。

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