JP2015165369A - 信号機および信号機システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電力不足により信号機が動作不能になるのを回避する技術的手段を提供する。
【解決手段】 給電部１６を介する外部からの給電がなくなった場合、信号機１０のコントローラ１２の制御部２１は、スイッチ２２をオフにし、蓄電部１５の蓄電残量が十分であるか否かを判断する。蓄電部１５の蓄電残量が十分でない場合、制御部２１は、通信装置１３を介して他の信号機１０に給電要求を行う。給電要求を受けた他の信号機１０は、蓄電残量を給電要求元に通知する。給電要求元の信号機１０は、蓄電残量の最も多い信号機１０を給電元の信号機１０に決定して通知する。給電元に決定した信号機１０の制御部２１と給電要求元の信号機１０の制御部２１は、それぞれスイッチ２２をオンにする。これにより、給電部１６を介して、給電元に決定した信号機１０から給電要求元の信号機１０へ給電される。
【選択図】図７

Description

この発明は、信号機、および複数の信号機から構成される信号機システムに関する。

交通整理を担う交通信号機（以下、単に信号機という）は、一般に、商用電源から供給された電力を使用して動作する。この種の信号機は、災害などにより商用電源からの電力の供給が断たれると動作不能となる。この問題を解決することを目的とした信号機が特許文献１に開示されている。特許文献１の信号機は、太陽光発電装置、風力発電機および蓄電装置からなる電源手段を有している。このため、特許文献１の信号機は、商用電源からの電力の供給が断たれても太陽光発電装置等によって生成した電力を蓄電装置に蓄電しつつ蓄電装置に蓄えられた電力を使用して動作する。

特開２０１１−２３８１９６号公報

ところで、信号機の設置場所や動作条件は信号機毎に異なる。そして、信号機の消費電力量は、その信号機の設置場所や動作条件に応じて異なる。このため、信号機の消費電力量は信号機毎に異なる。また、太陽光発電装置や風力発電機の生成する電力量は、一般に、その太陽光発電装置や風力発電機の設置態様や気象条件（日照や風力など）に応じて異なる。このため、特許文献１の信号機は、その信号機の消費電力量および太陽光発電装置等の生成する電力量が信号機毎に異なる。従って、特許文献１の信号機は、その設置場所によっては、商用電源からの電力の供給が断たれると、太陽光発電装置等が生成して蓄電装置に蓄電するよりも多くの電力を消費する虞がある。そして、蓄電装置の蓄電残量が少なくなり、信号機は動作不能になる虞がある。このように、太陽光発電装置等を有していても、信号機によっては、電力不足により当該信号機が動作不能になる虞がある。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、電力不足により信号機が動作不能になるのを回避する技術的手段を提供することを目的としている。

本発明は、他の信号機と通信する通信手段と、通信手段を介して送受信する電力事情を示す情報に基づいて他の信号機との間で電力を融通する制御を行う制御手段と、を具備する信号機を提供する。また、この信号機を複数有する信号機システムを提供する。

本発明によれば、電力の余裕のある信号機から電力の余裕のない信号機に電力が供給される。従って、電力不足により信号機が動作不能になるのを回避することができる。

この発明の一実施形態である信号機システム１の概要を示す概念図である。 同信号機システム１の構成例を示す模式図である。 同信号機システム１の信号機１０が接続されている送配電網の例を示す図である。 同信号機システム１の信号機１０の構成を示すブロック図である。 同信号機１０の通信装置１３が行う通信におけるフレームの構造を示す図である。 同信号機１０の外観例を示す図である。 同信号機１０のコントローラ１２の構成を示すブロック図である。 同信号機１０の動作の流れを示すフローチャートである。 同信号機システム１の信号機１０Ａ〜１０Ｄのスイッチ２２Ａ〜２２Ｄの状態および給電経路を示す概念図である。 同信号機システム１の信号機１０Ａ〜１０Ｄ間の通信の内容を示すシーケンスチャートである。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜実施形態＞
図１は、この発明の一実施形態による信号機システム１の概要を示す概念図である。図１に示すように、信号機システム１は、複数の信号機１０を含んでいる。各信号機１０は、交通整理を担う交通信号機であり、道路Ｗに沿って設置されている。各信号機１０は、通信装置（例えば無線通信装置）を有している。各信号機１０は、その通信装置を介して他の信号機１０と通信を行う。本実施形態による信号機システム１では、その通信装置を介した通信の内容に従って、各信号機１０間で各信号機１０を動作させるための電力の融通が行われる。

図２は、本実施形態による信号機システム１の構成例を示す模式図である。図２には、縦方向の道路Ｗ１およびＷ２と横方向の道路Ｗ３およびＷ４が表示されている。道路Ｗ１と道路Ｗ３とが交差する位置には交差点Ａが、道路Ｗ２と道路Ｗ３とが交差する位置には交差点Ｂが、道路Ｗ１と道路Ｗ４とが交差する位置には交差点Ｃが、道路Ｗ２と道路Ｗ４とが交差する位置には交差点Ｄがある。各交差点Ａ〜Ｄには、本実施形態による信号機１０が１個ずつ設置されている。この例では、交差点Ａに設置されている信号機を信号機１０Ａと呼び、交差点Ｂに設置されている信号機を信号機１０Ｂと呼び、交差点Ｃに設置されている信号機を信号機１０Ｃと呼び、交差点Ｄに設置されている信号機を信号機１０Ｄと呼ぶ。なお、各信号機を区別しない場合、信号機１０と表示する。また、図２の例では、説明の便宜のため４個の信号機１０Ａ〜１０Ｄを表示しているが、信号機システム１を構成する信号機１０の数は、これに限らない。例えば、信号機システム１は、数百個程度の信号機１０から構成される。

図３は、本実施形態による信号機システム１の信号機１０が接続されている送配電網の例を示す図である。図３に示す電力線Ｐ１〜Ｐ３は、送配電網（具体的には商用電源の送配電網）を構成する電力線の一部である。電力線Ｐ１〜Ｐ３は、ノードＰＮにおいて互いに接続されている。また、電力線Ｐ１が送配電網における上流側であり、電力線Ｐ２およびＰ３が送配電網における下流側であるとする。電力線Ｐ２には、信号機１０Ａおよび信号機１０Ｂが接続されている。電力線Ｐ３には、信号機１０Ｃおよび信号機１０Ｄが接続されている。

図４は、本実施形態による信号機システム１の信号機１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、信号機１０は、４個の表示装置１１、コントローラ１２、通信装置１３、発電装置１４、蓄電部１５および給電部１６を有している。

表示装置１１は、交通整理のための青色、黄色および赤色の表示灯を含んでいる。表示装置１１は、コントローラ１２から供給される電力を使用して各表示灯の点灯、消灯、点滅などの動作を行う。信号機１０が４個の表示装置１１を有しているのは、図２に示すように、１つの４差路（図２では交差点Ａ〜Ｄ）に本実施形態の信号機１０（図２では１０Ａ〜１０Ｄ）を１つ設置しているからである。例えば、信号機１０Ａの４つの表示装置１１のうちの１つ目は、交差点Ａにおける道路Ｗ１の上方向へ向かう車の交通整理を行うように設置され、同２つ目は、交差点Ａにおける道路Ｗ１の下方向へ向かう車の交通整理を行うように設置され、同３つ目は、交差点Ａにおける道路Ｗ３の右方向へ向かう車の交通整理を行うように設置され、同４つ目は、交差点Ａにおける道路Ｗ３の左方向へ向かう車の交通整理を行うように設置される、という具合である。

給電部１６は、例えば、商用電源の送配電網に接続された電力ケーブルである。給電部１６の終端は、コントローラ１２に接続されている。

発電装置１４は、電力を生成する装置である。発電装置１４は、例えば、太陽光発電装置などの自然エネルギから電力を生成する装置であることが好ましい。また、発電装置１４は、ディーゼル発電装置などであっても良い。発電装置１４は、生成した電力をコントローラ１２に供給する。

蓄電部１５は、例えば、２次電池やコンデンサなどの電力を蓄える装置である。蓄電部１５は、コントローラ１２から供給される電力を蓄える。より正確には、蓄電部１５は、給電部１６からコントローラ１２を介して供給される電力および発電装置１４からコントローラ１２を介して供給される電力を蓄える。また、蓄電部１５は、蓄えた電力をコントローラ１２へ放電する。

通信装置１３は、他の信号機１０の通信装置１３との間で通信を行う装置である。通信装置１３は、例えば、無線通信装置である。通信装置１３は、他の信号機１０の通信装置１３との間に無線メッシュネットワークを形成している。信号機１０には、信号機１０毎（より正確には通信装置１３毎）に通信アドレスが与えられている。その通信アドレスは、例えば、信号機１０のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス（より正確には通信装置１３のＭＡＣアドレス）である。通信装置１３は、他の信号機１０から当該他の信号機１０の電力事情に関する情報を受け取ると、その受け取った情報をコントローラ１２に引き渡す。また、通信装置１３は、コントローラ１２の制御の下、自己の電力事情に関する情報を他の信号機１０宛に送信する。

図５は、通信装置１３が行う通信におけるフレームの構造を示す図である。図５に示すように、フレームは、ヘッダとペイロードとから構成される。ヘッダには、フレームの送信先となる信号機１０のアドレス（具体的には送信先となる信号機１０のＭＡＣアドレス）と、フレームの送信元となる信号機１０のアドレス（具体的には送信元となる信号機１０のＭＡＣアドレス）とが格納される。ペイロードには、電力事情の内容を示すデータが格納される。電力事情の内容を示すデータの一例としては、送信元の蓄電部１５の蓄電残量を示す情報や給電要求を示す情報が挙げられる。

図４に示すコントローラ１２は、例えば、パワーコンディショナである。コントローラ１２は、給電部１６、発電装置１４または蓄電部１５から供給される電力を表示装置１１に供給する装置である。本実施形態のコントローラ１２は、４個の表示装置１１の各々に電力を供給する。また、コントローラ１２は、通信装置１３を介して送受信する電力事情に関する情報に基づいて他の信号機１０との間で電力を融通する制御を行う。コントローラ１２については、後に詳述する。

図６は、信号機１０の外観の１例を示す図である。図６では、信号機１０の有する４つの表示装置１１のうちの１の表示装置１１が図示されている。地面に固定された円柱状の支柱１８の上端には、発電装置（図６では太陽光発電装置）１４が固定されている。支柱１８近傍の地面上には、蓄電部１５が設置されている。支柱１８の長手方向における中央と上端との間には、棒状の腕金１９が固定されている。腕金１９の側面には通信装置１３が固定されている。腕金１９の先には、表示装置１１が固定されている。支柱１８の長手方向における中央近傍の側面には、コントローラ１２が固定されている。コントローラ１２の下方には、支柱１８に沿って給電部１６が固定されている。コントローラ１２と表示装置１１との間には、コントローラ１２から表示装置１１へ電力を供給するための線が支柱１８および腕金１９に沿って設けられている（図示略）。図６に示す支柱１８（コントローラ１２等が固定されている支柱１８）は、交差点における１の位置に設置される。その交差点における他の位置には、表示装置１１のみが固定された支柱１８（すなわち、コントローラ１２等が固定されていない支柱１８）が設置される。また、コントローラ１２と同一交差点内の他の表示装置１１との間にも、コントローラ１２から電力を供給するための線が設けられる。

次に、コントローラ１２について詳述する。図７は、コントローラ１２の構成を示すブロック図である。図７では、各構成間の関係を把握し易くするために単線図で示している。図７に示すように、コントローラ１２は、制御部２１、スイッチ２２、電圧検出部２３、電流検出部２４、インバータ２５およびコンバータ２６を有している。

コンバータ２６の入力端子は、電流検出部２４を介して給電部１６に接続されている。コンバータ２６の出力端子は、スイッチ２２の一端に接続されている。スイッチ２２の他端は、ノードＮに接続されている。コンバータ２６は、給電部１６から供給される交流電力を直流電力に変換してスイッチ２２を介してノードＮへ出力する装置である。スイッチ２２は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのスイッチング素子である。スイッチ２２は、制御部２１の制御（例えば、制御部２１からのゲート信号）に従ってオン／オフする。電流検出部２４は、給電部１６を介してコントローラ１６に供給される電流の有無（すなわち給電部１６を介した受電の有無）を検出する装置である。電流検出部２４は、検出結果を制御部２１に引き渡す。

ノードＮには、スイッチ２２の他端の他、発電装置１４、蓄電部１５およびインバータ２５の入力端子が接続されている。そして、インバータ２５の出力端子には、表示装置１１が接続されている。インバータ２５は、ノードＮから供給される直流電力を交流電力に変換して表示装置１１に出力する装置である。インバータ２５は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を含んでいる。インバータ２５は、制御部２１から当該スイッチング素子をオン／オフするゲート信号が与えられることにより動作する。

電圧検出部２３は、蓄電部１５の蓄電電圧を検出する装置である。電圧検出部２３の検出端子は、蓄電部１５の両極（例えば、２次電池の両極）間に取り付けられる。電圧検出部２３は、検出結果を示すデータ（すなわち、蓄電部１５の蓄電電圧を示すデータ）を制御部２１に引き渡す。

制御部２１は、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの半導体集積回路であり、コントローラ１２の各部を制御する回路である。制御部２１は、通信装置１３を介して取得した電力事情を示す情報、電流検出器２４の検出結果および電圧検出器２３の検出結果に基づいてスイッチ２２のオン／オフを切り替える制御を行う。制御部２１の行う制御については、動作の説明において詳述する。
以上が、信号機システム１および信号機１０の構成である。

次に、信号機システム１および信号機１０の動作を説明する。
まず、信号機システム１に含まれる４つの信号機１０のうちの１つに着目して信号機１０の動作を説明する。図８は、信号機１０の動作の流れを示すフローチャートである。信号機１０のコントローラ１２のスイッチ２２は、初期状態ではオンしている。制御部２１は、コントローラ１２の電源が投入されたことを契機として（ＳＡ１００）、後続の制御を行う。まず、制御部２１は、当該信号機１０を他の信号機１０に認識させる（ＳＡ１１０）。より詳細には、制御部２１は、自己のＭＡＣアドレスを送信元アドレスとするフレームを通信装置１３を介してブロードキャストする。周囲の信号機１０の制御部２１は、ブロードキャストされたＭＡＣアドレスを取得すると、そのＭＡＣアドレスを記憶する。そして、周囲の信号機１０の制御部２１は、ブロードキャストされたＭＡＣアドレスを送信先アドレスとし、自己のＭＡＣアドレスを送信元アドレスとするフレームを通信装置１３を介して送信する。周囲の信号機１０から送信されたフレームを受信した信号機１０の制御部２１は、そのフレームにおける送信元アドレスを示すＭＡＣアドレスを記憶する。このようにして、各制御部２１は、周囲の信号機１０を認識する。

次に、制御部２１は、外部から（すなわち、商用電源から）電力が供給されているか否かを判断する（ＳＡ１２０）。より詳細に説明すると、制御部２１は、電流検出器２４が電流を検出しているときに外部から電力が供給されていると判断し、電流検出器２４が電流を検出しなかったときに外部から電力が供給されていないと判断する。

外部から電力が供給されている場合（ＳＡ１２０：Ｙｅｓ）、制御部２１は、ステップＳＡ１２０を繰り返す。外部から電力が供給されている状態では、コントローラ１２は、給電部１６を介して供給される外部からの電力を表示装置１１に出力する。より具体的に説明すると、コントローラ１２は、給電部１６からの交流電力をコンバータ２６で直流電力に変換し、変換した直流電力をインバータ２５で交流電力に再変換し、再変換した交流電力を表示装置１１に出力する。また、コントローラ１２は、コンバータ２６で直流電力に変換した電力をノードＮを介して蓄電部１５にも出力して、蓄電部１５に蓄電させる。また、コントローラ１２は、発電装置１４が生成した電力をノードＮを介して蓄電部１５に出力して蓄電部１５に蓄電させる。

外部から電力が供給されていない場合（ＳＡ１２０：Ｎｏ）、制御部２１は、スイッチ２２をオフにする信号をスイッチ２２に送る（ＳＡ１３０）。スイッチ２２をオフにした後の状態では、コントローラ１２は、発電装置１４が生成した電力を蓄電部１５に出力して蓄電部１５を蓄電させつつ発電装置１４が生成した電力を表示装置１１に出力する。また、コントローラ１２は、発電装置１４の生成電力量よりも信号機１０の消費電力量が多い場合（例えば、日照が十分でなく太陽光発電装置の生成電力量が信号機１０の消費電力量よりも少ない場合）、蓄電部１５に蓄えた電力を表示装置１１に出力する。

スイッチ２２をオフにした後、制御部２１は、外部からの電力の供給が復旧したか否かを判断する（ＳＡ１４０）。より詳細に説明すると、制御部２１は、外部からの電力の供給が復旧した旨を示す情報（例えば、送配電網内の電力線の補修完了を示す情報など）を通信装置１３を介して取得したときに外部からの電力の供給が復旧したと判断する。外部からの電力の供給が復旧した場合（ＳＡ１４０：Ｙｅｓ）、制御部２１は、スイッチ２２をオンにする信号をスイッチ２２に送る（ＳＡ１５０）。その後、制御部２１は、ステップＳＡ１２０以降の処理を実行する。

外部からの電力の供給が復旧していない場合（ＳＡ１４０：Ｎｏ）、制御部２１は、蓄電部１５の蓄電残量が十分であるか否かを判断する（ＳＡ１６０）。具体的には、制御部２１は、電圧検出器２３の検出結果が所定の下限閾値電圧以上である場合を蓄電部１５の蓄電残量が十分であると判断する。また、蓄電残量が十分であるか否かの判断は、蓄電残量の絶対量で行っても良いし、蓄電部１５の容量に対する蓄電されている割合により行っても良い。例えば、制御部１１は、蓄電部１５の蓄電残量が蓄電部１５の容量の５０％を下回ったときに蓄電残量が十分でないと判断する、という具合である。

蓄電残量が十分でない場合（ＳＡ１６０：Ｎｏ）、制御部２１は、他の信号機１０に対して本信号機１０へ給電するよう要求する（ＳＡ１７０）。この場合（ＳＡ１６０：Ｎｏ）、信号機１０は、給電される側となる。具体的には、制御部２１は、本信号機１０の周囲の各信号機１０に対して給電要求を示す情報をペイロードに書き込んだフレームを通信装置１３を介して送信する。その後、制御部２１は、周囲の信号機１０から当該周囲の信号機１０における蓄電残量を示す情報を通信装置１３を介して取得すると、取得した蓄電残量を示す情報から給電元となる信号機１０を決定する（ＳＡ１８０）。具体的には、制御部１０は、取得した複数の蓄電残量を示す情報を比較し、最も蓄電残量が多い信号機１０を給電元となる信号機１０に決定する。なお、給電元となる信号機１０の決定は、最も蓄電残量の多い信号機を給電元となる信号機１０にするものに限られず、種々の条件により行っても良い。そして、制御部２１は、給電元となる信号機１０に決定された旨を示す情報または給電元となる信号機１０に決定されなかった旨を示す情報をペイロードに書き込んだフレームを、蓄電残量を示す情報の送信元に送信する。

給電元となる信号機１０に決定されたか否かを示す情報に対する了解通知を取得すると、制御部２１は、スイッチ２２をオンにする信号をスイッチ２２に送る（ＳＡ１９０）。スイッチ２２をオンすると、本信号機１０のコントローラ１２には、給電元に決定した信号機１０から給電部１６および商用電源の送配電網を介して電力が供給される。

次に、制御部２１は、給電元の信号機１０からの給電により、蓄電部１５に電力が十分に蓄えられたか否かを判断する（ＳＡ２００）。具体的には、制御部２１は、電圧検出器２３の検出結果が所定の上限閾値電圧以上となった場合に十分に蓄電されたと判断する。また、十分に蓄電されたか否かの判断は、ステップＳＡ１６０と同様に、蓄電残量の絶対量で行っても良いし、蓄電部１５の容量に対する蓄電されている割合により行っても良い。例えば、制御部２１は、蓄電部１５の蓄電残量が蓄電部１５の容量の９０％以上になったときに十分に蓄電されたと判断する、という具合である。なお、制御部２１は、蓄電部１５が完全に蓄電されたとき（フル充電されたとき）に十分に蓄電されたと判断しても良い。十分に蓄電されていない場合（ＳＡ２００：Ｎｏ）、制御部２１は、ステップＳＡ２００を繰り返す。十分に蓄電された場合（ＳＡ２００：Ｙｅｓ）、制御部２１は、給電の終了を給電元の信号機１０に通信装置１３を介して通知する（ＳＡ２１０）。その後、制御部２１は、ステップＳＡ１３０に戻ってスイッチ２２をオフにする信号をスイッチ２２に送る。

一方、ステップＳＡ１６０の判定結果がＹｅｓであった場合（蓄電残量が十分である場合）、制御部２１は、他の信号機１０から給電要求を示す情報を取得したか否かを判断する（ＳＡ２２０）。他の信号機１０から給電要求を示す情報を取得しなかった場合（ＳＡ２２０：Ｎｏ）、制御部２１は、ステップＳＡ１４０に戻る。他の信号機１０から給電要求を示す情報を取得した場合（ＳＡ２２０：Ｙｅｓ）、制御部２１は、蓄電残量を示す情報をペイロードに書き込んだフレームを給電要求を示す情報の送信元の信号機１０に通信装置１３を介して送信する（ＳＡ２３０）。その後、制御部２１は、給電要求元の信号機１０へ給電することになったか否か（すなわち給電元となる信号機１０に決定されたか否か）を判断する（ＳＡ２４０）。具体的には、制御部１０は、給電元に決定された旨を示す情報を取得した場合に給電することになったと判断する。給電元に決定されなかった旨を示す情報を取得した場合（ＳＡ２４０：Ｎｏ）、制御部２１は、ステップＳＡ１４０以降の処理を実行する。

給電元に決定された旨を示す情報を取得した場合（ＳＡ２４０：Ｙｅｓ）、制御部２１は、スイッチ２２をオンにする信号をスイッチ２２に送る（ＳＡ２５０）。この場合（ＳＡ２４０：Ｙｅｓ）、信号機１０は、給電する側となる。スイッチ２２をオンすると、本信号機１０のコントローラ１２は、給電要求元の信号機１０に給電部１６および商用電源の送配電網を介して電力を供給する。電力の供給についてより詳細に説明する。給電元の信号機１０の蓄電部１５の電圧は、十分に蓄電されているため、十分に蓄電されていない給電要求元の信号機１０の蓄電部１５の電圧よりも高い。給電元の信号機１０のスイッチ２２と給電要求元の信号機１０のスイッチ２２とを共にオンすると、給電元の信号機１０と給電要求元の信号機１０との間で給電部１６および送配電網を介して電位勾配が生じる。これにより、給電元の蓄電部１５から給電要求元の蓄電部１５に電流が流れる。その結果、給電要求元の信号機１０は、給電元の信号機１０によって給電される。

次に、制御部２１は、通信装置１３を介して給電要求元の信号機１０から給電の終了を通知されたか否かを判断する（ＳＡ２６０）。制御部２１は、給電の終了の通知を受け取るまでステップ２６０を繰り返す（ＳＡ２６０：Ｎｏ）。給電の終了の通知を受け取った場合（ＳＡ２６０：Ｙｅｓ）、制御部２１は、ＳＡ１３０に戻りスイッチ２２をオフにする信号をスイッチ２２に送る。スイッチ２２がオフになると、給電要求元への給電が終了する。
以上が、信号機１０の動作である。

次に、図３に示す信号機１０Ａ〜１０Ｄを例に、信号機１０間の動作を詳述する。なお、以後、各信号機１０Ａ〜１０Ｄの各要素を区別するときは、それらの符号の末尾にＡ〜Ｄを付して区別する。例えば、信号機１０Ａの制御部２１を制御部２１Ａと表示するといった具合である。

図９は、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄの状態および給電経路を示す概念図である。図９では、給電経路を矢印で示している。図９（Ａ）は、制御部２１Ａ〜２１Ｄの各々が図８のフローチャートに示すステップＳＡ１２０の処理を繰り返している場合を示している。この場合、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄは、それぞれオンしている。このため、すべての表示装置１１Ａ〜１１Ｄは、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄを介して電力線Ｐ１〜Ｐ３から供給される電力を使用して動作している。

今、電力線Ｐ１が災害などにより断線したとする。電力線Ｐ１が断線すると、電力線Ｐ１の上流から電力線Ｐ１の下流である電力線Ｐ２およびＰ３に電力が供給されず、各信号機１０Ａ〜１０Ｄへの給電が遮断される。このため、すべての制御部２１Ａ〜２１Ｄは、外部からの給電がないと判断し（ＳＡ１２０：Ｎｏ）、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄをオフする（ＳＡ１３０）。図９（Ｂ）は、このときのスイッチ２２Ａ〜２２Ｄの状態を示している。図９（Ｂ）に示すように、各信号機１０Ａ〜１０Ｄへの給電が遮断されると、各表示装置１１Ａ〜１１Ｄには、自信号機１０Ａ〜１０Ｄの発電装置１４Ａ〜１４Ｄの生成する電力および自信号機１０Ａ〜１０Ｄの蓄電部１５Ａ〜１５Ｄに蓄えられている電力が供給される。なお、図９では、発電装置１４Ａ〜１４Ｄの表示を省略している。

図１０は、信号機１０Ａ〜１０Ｄ間の通信の内容を示すシーケンスチャートである。図３の電力線Ｐ１が断線した状態で、例えば、図１０に示すように、蓄電部１５Ａの蓄電残量が蓄電容量の５０％（下限閾値）よりも少なくなったとする。この場合、制御部２１Ａは、蓄電残量が十分ではないと判断する（ＳＡ１６０：Ｎｏ）。そして、制御部２１Ａは、信号機１０Ａの周囲の信号機である信号機１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄに対して給電要求を示す情報（Ｍ１７０）を送信する（ＳＡ１７０）。

給電要求を示す情報（Ｍ１７０）を信号機１０Ｂが受信する時点では、蓄電部１５Ｂの蓄電残量は蓄電容量の７０％であったとする。制御部２１Ｂは、蓄電部１５Ｂの蓄電残量が下限閾値（蓄電容量の５０％）よりも多いため蓄電量は十分であると判断する（ＳＡ１６０：Ｙｅｓ）。この場合において、制御部２１Ｂは、信号機１０Ａからの給電要求を示す情報（Ｍ１７０）を通信装置１３Ｂを介して取得すると、他の信号機１０から給電要求があったと判断する（ＳＡ２２０：Ｙｅｓ）。そして、制御部２１Ｂは、蓄電部１５Ｂの現在の蓄電残量が蓄電容量の７０％である旨を示す情報（Ｍ２３２）を通信装置１３Ｂを介して信号機１０Ａに送信する（ＳＡ２３０）。

同様に、制御部２１Ｃは、信号機１０Ａからの給電要求を示す情報を取得すると（ＳＡ２２０：Ｙｅｓ）、蓄電部１５Ｃの現在の蓄電残量が蓄電容量の８０％である旨を示す情報（Ｍ２３４）を通信装置１３Ｃを介して信号機１０Ａに送信する（ＳＡ２３０）。また、制御部２１Ｄは、信号機１０Ａからの給電要求を示す情報を取得すると（ＳＡ２２０：Ｙｅｓ）、蓄電部１５Ｄの現在の蓄電残量が蓄電容量の１００％である旨を示す情報（Ｍ２３６）を通信装置１３Ｄを介して信号機１０Ａに送信する（ＳＡ２３０）。

制御部２１Ａは、信号機１０Ｂから信号機１０Ｂにおける蓄電残量（７０％）を示す情報（Ｍ２３２）を取得し、信号機１０Ｃから信号機１０Ｃにおける蓄電残量（８０％）を示す情報（Ｍ２３４）を取得し、信号機１０Ｄから信号機１０Ｄにおける蓄電残量（１００％）を示す情報（Ｍ２３６）を取得する。制御部２１Ａは、取得した信号機１０Ｂ〜１０Ｄにおける蓄電残量を示す情報（Ｍ２３２、Ｍ２３４およびＭ２３６）を比較し、最も蓄電残量が多い信号機１０（この例では信号機１０Ｄ）を給電元となる信号機１０に決定する（ＳＡ１８０）。なお、最も蓄電残量が多い信号機１０が複数あった場合（例えば、蓄電残量が１００％の信号機１０が２以上あった場合など）、制御部２１Ａは、その最も蓄電残量が多い信号機１０の中から、信号機１０Ａに最も近い位置に設置されている信号機１０を給電元となる信号機１０に決定すれば良い。

次いで、制御部２１Ａは、信号機１０Ｂおよび１０Ｃの各々に対し給電元に決定されなかった旨を示す情報（Ｍ１８２、Ｍ１８４）を送信する。一方、制御部２１Ａは、給電元に決定された旨を示す情報（Ｍ１８６）を信号機１０Ｄに送信する。

制御部２１Ｂは、給電元に決定されなかった旨を示す情報（Ｍ１８２）を受け取ると、給電元に決定されなかったと判断し（ＳＡ２４０：Ｎｏ）、了解を示す情報（Ｍ２４２）を信号機１０Ａに送信する。同様に、制御部２１Ｃは、給電元に決定されなかった旨を示す情報（Ｍ１８４）を受け取ると、給電元に決定されなかったと判断し（ＳＡ２４０：Ｎｏ）、了解を示す情報（Ｍ２４４）を信号機１０Ａに送信する。そして、信号機１０Ｂおよび信号機１０Ｃは、信号機１０Ａへの給電動作を行わず、外部からの電力の供給が復旧するのを待つ（ＳＡ１４０）。一方、制御部２１Ｄは、給電元に決定された旨を示す情報（Ｍ１８６）を受け取ると、給電元に決定されたと判断し（ＳＡ２４０：Ｙｅｓ）、了解を示す情報（Ｍ２４６）を信号機１０Ａに送信する。そして、制御部２１Ｄは、スイッチ２２Ｄをオンにさせる（ＳＡ２５０）。

制御部２１Ａは、信号機１０Ｂ〜１０Ｄから了解を示す情報（Ｍ２４２、Ｍ２４４およびＭ２４６）を受け取ると、スイッチ２２Ａをオンにさせる（ＳＡ１９０）。図９（Ｃ）は、このときのスイッチ２２Ａ〜２２Ｄの状態を示している。図９（Ｃ）に示すように、給電要求元の信号機１０Ａのスイッチ２２Ａと給電元に決定された信号機１０Ｄのスイッチ２２Ｄのみがオンとなっている。スイッチ２２Ａとスイッチ２２Ｄの両方がオンになると、蓄電部１５Ｄは、スイッチ２２Ｄ、給電部１６Ｄ、電力線Ｐ３、電力線Ｐ２、給電部１６Ａおよびスイッチ２２Ａを介して蓄電部１５Ａに接続されることとなる。このため、蓄電部１５Ｄに蓄えられている電力が電力線Ｐ３およびＰ２を介して信号機１０Ａに供給される。そして、蓄電部１５Ｄから信号機１０Ａに供給された電力は、蓄電部１５Ａに蓄えられるとともに、表示装置１１Ａに供給される。

信号機１０Ｄから信号機１０Ａへの給電時、スイッチ２２Ｂおよび２２Ｃはオフしているため、蓄電部１５Ｄに蓄えられている電力が信号機１０Ｂおよび１０Ｃに供給されることはない。また、蓄電部２２Ｂおよび２２Ｃに蓄えられている電力が信号機１０Ａに供給されることはない。従って、本信号機システム１では、給電要求元の信号機１０と給電元に決定された信号機１０との間でのみ電力の供給が行われる。

蓄電部１５Ａに十分に蓄電されると（ＳＡ２００：Ｙｅｓ）、制御部２１Ａは、信号機１０Ｄに給電の終了を示す情報（Ｍ２１０）を送信する（ＳＡ２１０）。制御部２１Ｄは、給電の終了を示す情報（Ｍ２１０）を取得すると（ＳＡ２６０：Ｙｅｓ）、了解を示す情報（Ｍ２６２）を信号機１０Ａに送信し、スイッチ２２Ｄをオフにさせる（ＳＡ１３０）。制御部２１Ａは、信号機１０Ｄから了解を示す情報を取得すると、スイッチ２２Ａをオフにさせる（ＳＡ１３０）。これにより、信号機１０Ｄから信号機１０Ａへの給電が完了する。なお、信号機１０Ｄから信号機１０Ａへの給電について例示したが、給電元および給電要求元の関係はこの態様に限られない。

このように、本実施形態による信号機システム１の信号機１０は、他の信号機１０と通信を行う通信装置１３と、通信装置１３を介して送受信する電力事情を示す情報に基づいて他の信号機との間で電力を融通する制御を行うコントローラ１２と、を具備している。このため、信号機システム１では、電力の余裕のある信号機１０から電力の余裕のない信号機１０に電力が供給される。すなわち、信号機１０は、電力が不足する前に電力の供給を受けることができる。従って、本実施形態による信号機１０を含む信号機システム１は、電力不足により信号機１０が動作不能になるのを回避することができる。その結果、信号機１０の動作不能により生じる交通事故などの２次災害の発生を回避することができる。

また、本実施形態による信号機システム１の信号機１０は、蓄電部１５をさらに有している。また、コントローラ１２は、通信装置１３を介して送受信する蓄電部１５の蓄電残量を示す情報に基づいて他の信号機との間で電力を融通する制御を行っている。このため、本実施形態による信号機システム１では、蓄電部１５の蓄電残量の多い信号機１０から蓄電部１５の蓄電残量の少ない信号機１０に電力を供給することができる。その結果、信号機システム１全体として電力融通を効率良く行うことができる。

また、本実施形態による信号機システム１の信号機１０は、発電装置１４をさらに有している。このため、本実施形態による信号機システム１では、商用電源からの電力の供給が断たれても発電装置１４の生成する電力によって蓄電部１５を蓄電させることができる。従って、蓄電部１５の蓄電残量が少なくなるのを低減することができる。

また、本実施形態による信号機システム１では、商用電源の送配電網を介して信号機１０間の電力融通を行っている。このため、信号機１０間の電力融通を行うための新たな送配電網を構築することなく信号機システム１を構築することができる。

また、本実施形態による信号機システム１の各信号機１０は、無線メッシュネットワークを構成している。無線メッシュネットワークを構成する各信号機１０は、その内のいくつかの信号機１０が故障すると、他の信号機１０との間で通信路を再構成して送信先の信号機１０に接続する。従って、本実施形態による信号機システム１では、信号機１０が故障しても信号機システム１を容易に維持することができる。また、各信号機１０は無線メッシュネットワークを構成しているため、アクセスポイントを用いる態様に比較して初期設定等を行うことなく新たな信号機１０を設置することができる。従って、信号機システム１の拡張および変更を容易に行うことができる。
＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記実施形態の信号機１０は、コントローラ１２に４個の表示装置１１が接続されていた。しかし、コントローラ１２に接続される表示装置１１の数は、これに限られない。例えば、信号機１０は、１のコントローラ１２に対して１の表示装置１１が接続される態様としても良い。この態様では、１の表示装置１１毎に電力融通制御を行うことができるため、よりきめ細やかな電力融通制御を行うことができる。また、例えば、信号機１０は、１のコントローラ１２に対して４よりも多い数（例えば８個）の表示装置１１が接続される態様としても良い。この態様では、より広い範囲の表示装置１１に対して電力融通制御を行うことができる。すなわち、コントローラ１２に接続される表示装置１１の数は、信号機システム１のコストと信頼性との兼ね合いにより設計すれば良い。また、３差路では、１のコントローラ１２に対して３個の表示装置１１を接続し、４差路では、１のコントローラ１２に対して４個の表示装置１１を接続し、５差路では、１のコントローラ１２に対して５個の表示装置１１を接続するという具合に、交差点の形状によりコントローラ１２に接続される表示装置１１の個数を変えても良い。また、信号機システム１において、コントローラ１２に接続される表示装置１１の個数が異なる信号機１０が混在していても良い。

（２）上記実施形態による信号機システム１の信号機１０は、他の１の信号機１０から給電されていた。しかし、信号機１０は、他の複数の信号機１０から同時に給電されても良い。例えば、給電要求元の信号機１０の制御部２１は、取得した蓄電残量を示す情報を比較して蓄電残量の多い順から所定数（複数）の信号機１０を給電元となる信号機１０に決定する、という具合である。この態様では、給電をより早く完了させることができる。

（３）上記実施形態では、電力事情を示す情報として蓄電部１５の蓄電残量を利用していた。しかし、電力事情を示す情報はこれに限られない。例えば、電力事情を示す情報として発電装置１４の生成電力量を利用しても良い。発電装置１４の生成電力量が少なくなるということは、蓄電部１５に蓄電される電力が少なくなることに対応するからである。この態様では、例えば、発電装置１４とコントローラ１２のノードＮとの間に電力量検出部を設ける。制御部２１は、電力量検出部の検出結果が所定の電力量以下となったときや所定の電力量以下の状態が所定時間継続したときに給電要求を行う。給電要求を受けた他の信号機１０の制御部２１は、電力量検出部の検出した生成電力量を示す情報を給電要求元の信号機１０へ送信する。そして、給電要求元の信号機１０の制御部２１は、取得した生成電力量を示す情報を比較して生成電力量の最も多い信号機１０を給電元となる信号機１０に決定する、という具合である。この態様においても上記実施形態と同様の効果が得られる。

（４）信号機１０の通信装置１３は、集中管理センタ（防災センタなど）と通信可能であっても良い。また、その集中管理センタは、信号機システム１における電力融通に関する各情報を収集しても良い。集中管理センタにて電力融通に関する情報を収集および分析することで、どの信号機１０が電力不足になりやすいかを把握したり、災害復旧に利用したりできるからである。

（５）信号機１０の発電装置１４は、各信号機１０で同じ種類のものであっても良いし、異なった種類のものであっても良い。例えば、信号機システム１は、発電装置１４として太陽光発電装置を有する複数の信号機１０と発電装置１４としてディーゼル発電機を有する複数の信号機１０とにより構成される、という具合である。また、ディーゼル発電機のように燃料残量により発電時間が制限されるものを信号機１０の発電装置１４とした場合、制御部２１は、外部からの電力の供給がなくなったことを契機として、発電装置１４の動作を開始させるようにすれば良い。

（６）上記実施形態による各信号機１０は、商用電源の送配電網を介して他の信号機１０との間で電力の融通を行っていた。しかし、各信号機１０間に専用の送配電網を敷設し、敷設した専用の送配電網を介して他の信号機との間で電力の融通を行っても良い。この態様でも上記実施形態と同様の効果が得られる。また、各信号機１０は、商用電源の送配電網と専用の送配電網の両方により他の信号機１０との間で電力の融通を行っても良い。

（７）上記実施形態では、各信号機１０に蓄電部１５を設けていた。しかし、各信号機１０に蓄電部１５を設けなくても良い。信号機１０は、外部からの電力の供給がなくなったときに、外部から電力の供給を受けている信号機１０から電力の供給を受ければ良いからである。例えば、各信号機１０は、それらの間で外部からの電力の供給を受けている旨の情報を定期的に送受信する。外部からの電力の供給がなくなると、信号機１０は、その情報の送受信をすることができなくなる。その情報の送受信が途絶えた場合、その情報の途絶えた信号機１０の周囲の信号機１０（外部からの電力の供給を受けている信号機１０）は、その情報の途絶えた信号機１０（外部からの電力の供給が断たれた信号機１０）へ商用電源の送配電網または専用の送配電網を介して給電を行う、という具合である。信号機１０間で電力の融通を行う点において上記実施形態と同様であるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。

（８）上記実施形態では、各信号機１０に発電装置１４を設けていた。しかし、各信号機１０に発電装置１４を設けなくても良い。外部からの給電がなくなったときに蓄電部１５に蓄えられている電力が表示装置１１に出力される点において上記実施形態と同様であるからである。従って、上記実施形態と同様の効果が得られる。

（９）上記実施形態の信号機１０は、コントローラ１２の電源が投入されたことを契機として、当該信号機１０を他の信号機１０に認識させていた。しかし、信号機１０は、ブロードキャストされた給電要求を示す情報を受け取ったことを契機として、他の信号機１０を認識しても良い。例えば、信号機１０は、ブロードキャストされた給電要求を示す情報を受け取ったときに、給電要求元の信号機１０のＭＡＣアドレスを送信先アドレスとし、自己のＭＡＣアドレスを送信元アドレスとし、ペイロードに自己の蓄電残量を示すデータを格納したフレームを給電要求元の信号機１０に送信する、という具合である。この態様でも上記実施形態と同様の効果が得られる。また、この態様では、周囲の信号機のＭＡＣアドレスを予め記憶しておくための記憶手段を省略することができる。

（１０）信号機１０のコントローラ１２は、蓄電部１５の蓄電残量に基づいて当該信号機１０の消費電力を調整する制御を行っても良い。例えば、コントローラ１２は、蓄電部１５の蓄電残量が少なくなった時に、表示装置１１に輝度を抑えて表示させる制御を行う、という具合である。また、制御部２１は、発電装置１４の生成電力量により当該信号機１０の消費電力を調整する制御を行っても良い。この態様では、蓄電残量が十分でない状態になるのを遅くすることができる。

（１１）上記実施形態による通信装置１３は、無線通信装置であった。しかし、通信装置１３は、無線通信装置に限られず、有線通信装置であっても良いし、赤外線通信装置であっても良い。

（１２）上記実施形態による信号機システム１では、各信号機１０間の電力融通動作を電子回路により実現した。しかし、コンピュータにプログラムを実行させることにより各信号機１０間の電力融通動作を実現しても良い。この場合のプログラムは、信号機１０にインストールされた状態で取引されても良いし、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で別個に取引されても良いし、ネットワークを介したダウンロードにより取引されても良い。

１…信号機システム、１０…信号機、１１…表示装置、１２…コントローラ、１３…通信装置、１４…発電装置、１５…蓄電部、１６…給電部、２１…制御部、２２…スイッチ、２３…電圧検出部、２４…電流検出部、２５…インバータ、２６…コンバータ、Ｎ…ノード。

Claims (9)

1. 他の信号機と通信する通信手段と、
   前記通信手段を介して送受信する電力事情を示す情報に基づいて他の信号機との間で電力を融通する制御を行う制御手段と、
   を具備することを特徴とする信号機。
2. 前記制御手段は、商用電源の送配電網を介して他の信号機との間の電力の融通を行うことを特徴とする請求項１に記載の信号機。
3. 蓄電手段をさらに具備し、
   前記電力事情を示す情報は、前記蓄電手段の蓄電残量を示す情報であり、
   前記制御手段は、前記蓄電残量を示す情報に基づいて他の信号機との間で前記蓄電手段に蓄えた電力を融通する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の信号機。
4. 前記蓄電手段に蓄電させる電力を生成する発電手段をさらに具備したことを特徴とする請求項３に記載の信号機。
5. 前記制御手段は、前記蓄電手段の蓄電残量が閾値よりも少なくなったことを契機として、他の信号機に対して前記通信手段を介して給電要求を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の信号機。
6. 前記制御手段は、前記給電要求を前記通信手段を介して取得したことを契機として、前記蓄電手段の蓄電残量を示す情報を前記給電要求元の信号機へ送信することを特徴とする請求項５に記載の信号機。
7. 前記制御手段は、前記通信手段を介して取得した他の信号機における蓄電残量を示す情報から給電元となる信号機を決定し、給電元に決定した信号機から電力の供給を受ける制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の信号機。
8. 前記通信手段は、他の信号機の通信手段との間に無線メッシュネットワークを形成することを特徴とする請求項１から７のいずれか１の請求項に記載の信号機。
9. 通信手段と、
   蓄電手段と、
   前記蓄電手段に蓄電させる電力を生成する発電手段と、
   前記通信手段を介して送受信する前記蓄電手段の蓄電残量を示す情報に基づいて他の信号機との間で電力を融通する制御を行う制御手段と、を具備する信号機を複数有し、
   前記複数の信号機の各々の制御手段は、自己の蓄電手段の蓄電残量が閾値よりも少なくなったことを契機として、他の信号機に対して通信手段を介して給電要求を行い、通信手段を介して取得した他の信号機の蓄電手段の蓄電残量を示す情報から給電元となる信号機を決定し、給電元に決定した信号機から送配電網を介して電力の供給を受ける制御を行う一方、前記給電要求を通信手段を介して取得したことを契機として、自己の蓄電手段の蓄電残量を示す情報を給電要求元の信号機へ送信し、給電元に決定された場合に給電要求元の信号機に送配電網を介して電力を供給する制御を行う
   ことを特徴とする信号機システム。
   

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