JP2021163040A - 待ち行列台数の算出装置及び算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流入路の待ち行列台数を正確に算出できるようにする。【解決手段】 本開示の一態様に係る装置は、信号制御の対象となる交差点の流入路における車両の待ち行列台数を算出する装置であって、前記流入路における推定渋滞長と、前記流入路における信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間と、前記流入路の飽和交通流率と、前記流入路の信号情報とに基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出する第１算出部と、算出された前記平均車頭距離に基づいて、前記流入路の負荷率の算出に用いられる当該流入路の前記待ち行列台数を算出する第２算出部と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、待ち行列台数の算出装置及び算出方法に関する。

交通管制センターの中央装置が行う遠隔制御の方式として、ＭＯＤＥＲＡＴＯ（Management by Origin-DEstination Related Adaptation for Traffic Optimization）、ＳＣＯＯＴ（Split Cycle Offset Optimisation Technique）、及びＳＣＡＴＳ（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System）などが知られている。
このうち、日本で採用されているＭＯＤＥＲＡＴＯは、交差点の流入路ごとの負荷率（＝（流入交通量＋待ち行列台数）／飽和交通流率）に基づいて、スプリット及びサイクル長などの信号制御パラメータを自動生成するシステムである（特許文献１参照）。

国際公開第２０１６／１４７３５０号 特開２００９−１５８１７号公報

交差点の流入路の待ち行列台数は、流入路の推定渋滞度を車両の平均車頭距離で除算することにより算出され、推定渋滞度は、流入路に配置された複数の車両感知器の感知地点における車両の平均速度から算出される。
一方、平均車頭距離は、車両感知器の感知信号からは導出できないので、従来の遠隔制御では、所定の固定値（例えば８〜１０（ｍ／台））が採用されている。

しかし、実際の車間距離は渋滞度合いなどにより変動するため、平均車頭距離を固定値とすると、待ち行列台数の値に誤差が生じ負荷率が交通状況と整合しなくなる。
このため、負荷率から算出される信号制御パラメータも不正確となり、却って渋滞や遅れを引き起こす可能性がある。従って、待ち行列台数を正確に算出できる装置及び方法が望まれる。

本開示は、かかる従来の問題点に鑑み、流入路の待ち行列台数を正確に算出できるようにすることを目的とする。

本開示の一態様に係る装置は、信号制御の対象となる交差点の流入路における車両の待ち行列台数を算出する装置であって、前記流入路における推定渋滞長と、前記流入路における信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間と、前記流入路の飽和交通流率と、前記流入路の信号情報とに基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出する第１算出部と、算出された前記平均車頭距離に基づいて、前記流入路の負荷率の算出に用いられる当該流入路の前記待ち行列台数を算出する第２算出部と、を備える。

本開示の一態様に係る方法は、信号制御の対象となる交差点の流入路における車両の待ち行列台数を算出する方法であって、前記流入路における推定渋滞長と、前記流入路における信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間と、前記流入路の飽和交通流率と、前記流入路の信号情報とに基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出する第１ステップと、算出された前記平均車頭距離に基づいて、前記流入路の負荷率の算出に用いられる当該流入路の前記待ち行列台数を算出する第２ステップと、を含む。

本開示によれば、流入路の待ち行列台数を正確に算出することができる。

図１は、交通信号制御システムの全体構成の一例を示す斜視図である。 図２は、交通信号制御システムに含まれる中央装置、及びプローブ車両の車載装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 図３は、流入路に設置される車両感知器の配置例を示す平面図である。 図４は、車両感知器５の感知信号を元データとして算出される推定渋滞長の算出手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、推定渋滞長の算出処理の一例を示す説明図である。 図６は、中央装置が実行する遠隔制御（ＭＯＤＥＲＡＴＯ）の概要を示すフローチャートである。 図７は、推定渋滞長と平均車頭距離との関係を示す道路平面図である。 図８は、交差点を通過する車両の走行軌跡の一例を表すグラフである。 図９は、過飽和時における交差点の交通状況の一例を示す説明図である。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１） 本実施形態の算出装置は、信号制御の対象となる交差点の流入路における車両の待ち行列台数を算出する装置であって、前記流入路における推定渋滞長と、前記流入路における信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間と、前記流入路の飽和交通流率と、前記流入路の信号情報とに基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出する第１算出部と、算出された前記平均車頭距離に基づいて、前記流入路の負荷率の算出に用いられる当該流入路の前記待ち行列台数を算出する第２算出部と、を備える。

本実施形態の算出装置によれば、第１算出部が、上記の推定渋滞長、遅れ時間、飽和交通流率及び信号情報に基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出するので、平均車頭距離を固定値とする場合に比べて、交通状況の変化に応じて平均車頭距離の値を正確に算出することができる。
この場合、第２算出部が、正確な平均車頭距離に基づいて流入路の待ち行列台数を算出するので、流入路の待ち行列台数を正確に算出することができる。

（２） 本実施形態の算出装置において、前記第１算出部は、前記流入路を通行するプローブ車両の平均旅行時間に基づいて、前記遅れ時間を算出することが好ましい。
（３） 具体的には、前記第１算出部は、次の式（９）により前記遅れ時間を算出すればよい。この場合、プローブ車両から収集したプローブ情報を元データとして、平均車頭距離の算出に必要となる遅れ時間を正確に算出することができる。

ｄａｖ＝Ｔｔ−｛Ｌ／（Ｖｅ／３．６）｝ ……（９）
ただし、ｄａｖ：信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間（平均値）（秒）
Ｌ ：交差点間のリンク長（ｍ）
Ｔｔ：プローブ車両の平均旅行時間（秒）
Ｖｅ：想定速度（例えば規制速度）（ｋｍ／時）

（４） 本実施形態の算出装置において、前記第１算出部は、次の式（１０）により前記平均車頭距離を算出することが好ましい。この場合、下記の数式により、交通状況の変化に応じて平均車頭距離の値を正確に算出することができる。

Ｈ＝Ｊ／〔｛（ｄａｖ−Ｒ／２）／Ｒ｝×（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆ×Ｃ〕 ……（１０）
ただし、Ｈ ：平均車頭距離（ｍ／台）
ｄａｖ：信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間（平均値）（秒）
Ｊ ：推定渋滞長（ｍ）
Ｒ ：対象交差点の流入路の赤時間（秒）
Ｃ ：対象交差点のサイクル長（秒）

（５） 本実施形態の算出装置において、前記第１算出部は、前記流入路に配列された複数の車両感知器の感知地点における車両の平均速度と、前記感知地点に設定された待ち行列波及度とに基づいて、前記推定渋滞長を算出することが好ましい。
このようにすれば、既設の複数の車両感知器の感知信号を元データとして、流入路の推定渋滞長を算出することができる。

（６） 本実施形態の算出装置において、前記第１算出部は、前記流入路の青時間内に車両感知器の感知地点を通過した車両台数を青時間で割った流率と、飽和交通流率の設定値との比較結果に基づいて、前記飽和交通流率を算出することが好ましい。
このようにすれば、飽和交通流率を設定値に固定する場合に比べて、飽和交通流率を正確に算出できる。このため、交通状況の変化に応じて平均車頭距離の値を正確に算出することができる。

（７） 本実施形態の算出装置において、前記第２算出部は、次の式（１）により前記待ち行列台数を算出することが好ましい。この場合、交通状況の変化に応じた正確な平均車頭距離の値が式（１）に代入されることにより、流入路の待ち行列台数を正確に算出することができる。

Ｑｉｎ＝Ｊ／Ｈ／Ｃ ……（１）
ただし、Ｑｉｎ：待ち行列台数（台／秒）
Ｊ ：推定渋滞長（ｍ）
Ｈ ：平均車頭距離（ｍ／台）
Ｃ ：交差点のサイクル長（秒）

（８） 本実施形態の算出方法は、上述の（１）〜（７）の算出装置が実行する算出方法である。従って、本実施形態の算出方法は、上述の（１）〜（７）の算出装置と同様の作用効果を奏する。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

〔用語の定義〕
本実施形態の詳細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」：道路を通行する車両全般のことをいう。従って、自動車、軽車両及びトロリーバスのほか、自動二輪車も車両に該当する。
本実施形態では、単に「車両」というときは、プローブ情報を送信可能な車載装置を有するプローブ車両と、その車載装置を有しない通常の車両の双方を含む。

「プローブ情報」：道路を走行中のプローブ車両がセンシングした当該車両に関する各種の情報のことをいう。プローブ情報は、プローブデータ或いはフローティングカーデータとも称される。プローブ情報には、プローブ車両の識別情報、車両位置、車両速度、車両方位及びこれらの発生時刻などの各種の車両データを含めることができる。プローブ情報には、車内のスマートフォンやタブレット等で取得された位置や加速度などの情報を利用するようにしてもよい。

「プローブ車両」：プローブ情報をセンシングして外部に送信する車両のことをいう。道路を通行する車両には、プローブ車両とこれ以外の車両の双方が含まれる。ただし、プローブ情報を送信可能な車載装置を有していない通常の車両であっても、車両の位置情報等のプローブ情報を外部に送信できる、上述のようなスマートフォン、タブレットＰＣ等を有する車両はプローブ車両に含める。

「車両感知器」：交差点に流入する車両台数のカウント及び車両速度の検出などの目的で、交通管制エリア内の道路の適所に設置された感知器のことである。
車両感知器は、直下を通行する車両を超音波で感知する超音波式車両感知器、インダクタンスの変化で車両を感知する磁気式車両感知器、車両の通行状況を時系列に撮影する画像式車両感知器、或いは、車両と近赤外線による光通信を行う光ビーコン（光学式車両感知器）などよりなる。

「信号制御パラメータ」：信号表示の時間的要素であるサイクル長、スプリット及びオフセットを総称して信号制御パラメータ又は信号制御定数という。
「サイクル長」：交通信号機の青（又は赤）開始時刻から次の青（又は赤）開始時刻までの１サイクルの時間のことをいう。なお、日本では、緑色の信号灯色を青と呼ぶことが法令で定められている。

「スプリット」：各現示に割り当てられる時間の長さのサイクル長に対する割合のことをいう。一般に、百分率あるいは割合で表す。厳密には、有効青時間をサイクル長で割った値である。
「オフセット」：系統制御又は地域制御において、信号表示のある時点、例えば、主道路青信号の開始時点の当該信号機群に共通な基準時点からのずれ、或いは、隣接交差点間の同一表示開始点のずれのことをいう。前者を絶対オフセット、後者を相対オフセットといい、時間（秒）又は周期の百分率で表す。

「青時間」：交差点において車両に通行権がある時間帯のことをいう。青時間の終了時点は、最も早い場合で青灯器の消灯時点、最も遅い場合で黄灯器の消灯時点に設定すればよい。矢印灯器のある交差点の場合は、右折矢印の終了時点であってもよい。
「赤時間」：交差点において車両に通行権がない時間帯のことをいう。赤時間の開始時点は、最も早い場合で青灯器の消灯時点、最も遅い場合で黄灯器の消灯時点に設定すればよい。矢印灯器のある交差点の場合は、右折矢印の終了時点であってもよい。

上記の通り、本実施形態では、１サイクルに含まれる時間帯を、通行権ありの青時間と通行権なしの赤時間とに大別する。従って、青時間をＧ、赤時間をＲ、サイクル長をＣとすると、Ｃ＝Ｇ＋Ｒの関係がある。
このため、Ｒが含まれる算出式（例えば、後述の式（１０）及び式（１１）など）については、Ｒの代わりに（Ｃ−Ｇ）を用いてもよい。すなわち、本実施形態の赤時間Ｒは、サイクル長Ｃと青時間Ｇから間接的に算出した値であってもよい。

「待ち行列」：赤信号による信号待ちなどのために、交差点の手前で停止している車両の行列のことをいう。
「リンク」：交差点などのノード間を繋ぐ、上り又は下りの方向を有する道路区間のことをいう。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のリンクのことを流入リンクといい、ある交差点から見て、当該交差点から流出する方向のリンクのことを流出リンクという。

「旅行時間」：車両がある区間を旅行するのに要した時間のことをいう。旅行時間には、途中の停止時間及び遅れ時間が含まれる。
「リンク旅行時間」：旅行時間の算出単位の道路区間が「リンク」である場合の旅行時間、すなわち、車両が１つのリンクの始端から終端までを通行するのに必要な旅行時間のことをいう。

「交通容量」：道路の交通容量は、道路の形状、幅員、勾配等の道路条件及び車種構成、速度制限等の交通条件の下で、一定時間内に一方向の道路、又は１車線の所定区間を無理なく通過できる車両の最大数をいう。ただし、２車線又は３車線の道路では両方の交通量をとる。

「交通量」：単位時間内の通過台数のことである。特に断らないときは、１時間の通過台数で表すが、制御や評価のためには、例えば秒単位、５分又は１５分単位などの短時間の交通量を用いることがある。一般に交通量は、交通需要に応じて増加するが、交通需要が交通容量を超えると逆に減少する。

「負荷率」：過飽和状態においては、制御対象変量として、停止線通過交通量に捌け残り待ち行列台数を加えた「負荷交通量」を考える必要がある。
単位時間当たりの負荷交通量（交通流率）の飽和交通流率に対する比率を、負荷率という。過飽和状態による捌け残り台数が少ないときには、負荷率は需要率と等価である。
「交通需要」：ある交差点又は流入路ごと、或いは交通の方路別を対象として、一定時間内に流入路の停止線へ到着する交通量又は交通流率を交通需要という。

「交通流率」：車線又は車道のある断面をある時間（通常は１時間未満）に通過する台数を単位時間（通常は１時間）当たりに換算した値のことを、交通流率という。
例えば、１５分間の交通量が９０台の場合、この１５分間の交通流率は３６０（台／時間）又は６（台／分）となる。交通流率は、対象としたある期間に通過した車両の平均車頭時間の逆数である。

「過飽和・非飽和・近飽和」：青表示終了時に信号待ち行列の捌け残りが生じる時は、交通需要は交通容量を超過している。この状態を「過飽和状態」という。
逆に、交通需要が交通容量以下の状態で、青表示終了時には信号待ち行列が解消する状態を「非飽和状態」という。過飽和ではないが、需要率が高い状態（例えば０．８５以上の状態）を近飽和という。なお、需要率は１未満である。

「飽和交通流率」：交通需要が十分に存在する状態で、交差点の流入部において単位時間（例えば１秒）かつ一車線当たりに停止線を通過しうる、最大の車両数を飽和交通流率という。
直進車線の他に右折専用車線又は左折専用車線がある場合など、交通流の動線が異なると飽和交通流率の値は異なる。飽和交通流率の値は、車線幅員や大型車混入率など道路又は交通条件によっても異なる。

「地点制御」：交通信号制御を交差点数及び空間的な構成から分類すると、地点制御、系統制御、及び面制御の３つに分類できる。このうち、地点制御は、信号交差点を単独で制御する方式のことである。

「系統制御」：一連の隣接する交差点を相互に連動させて制御する方式のことをいう。この方式の特徴は，系統制御する複数の信号に対して共通のサイクル長（系統の共通サイクル長）とオフセットを定める点にある。
「面制御」：面的に広がる道路網に設置された多数の信号機を一括して制御する方式である。路線系統制御を面的に拡大したものである。

「定周期制御」：交通信号制御を信号制御パラメータの設定方式により分類すると、定周期制御、交通感応制御及び交通順応制御の３つに分類できる。
このうち、定周期制御は、時間帯に応じて予め信号制御パラメータが設定される方式である。時間帯や曜日（平日、土曜日、日曜日及び祝日）などに応じて予め設定された信号制御パラメータの組み合せ（プログラムと呼ぶ。）の中から１つを選んで実施される。

「交通感応制御」：車両感知器を用いる交通信号制御のうち、信号制御機ごとに実行される方式である。端末感応制御ともいう。
交通感応制御では、短時間の交通需要の変化に対応して青表示の開始や終了時点を決定し、その結果、青時間長及びサイクル長を変化させる。

「交通順応制御」：交通管制センターの中央装置が、重要交差点の交通信号制御機、或いは、系統制御又は面制御される複数の交差点の交通信号制御機を制御対象として、信号制御パラメータを変化させる制御方式である。中央装置が１又は複数の交通信号制御機を遠隔で制御するため、本実施形態では「遠隔制御」ともいう。
交通順応制御は、交通流の変動に対応した高度な系統制御が可能であるため、交通量やその時間変動が大きく、高い交通処理効率が要求される道路に適用される。

交通順応制御は、「プログラム選択制御」と「プログラム形成制御」の２種類に分類される。プログラム選択制御は，予め用意された複数の組合せ（プログラム）の中から、車両感知器の情報などから現時点の交通状況に適したものを選択する方式である。
プログラム形成制御は、有限個の信号制御パラメータの組み合せを用意せず、車両感知器の情報などに基づいて、即時に信号制御パラメータ又は信号灯色の切り替えタイミングを決定する方式である。

「ＭＯＤＥＲＡＴＯ」（Management by Origin-DEstination Related Adaptation for Traffic Optimization）：日本のＵＴＭＳ（Universal Traffic Management System）におけるプログラム形成制御の名称である。
ＭＯＲＥＲＡＴＯは、交差点の流入路ごとの負荷率（＝（流入交通量＋待ち行列台数）／飽和交通流率）から信号制御パラメータを自動生成するシステムである。

〔交通信号制御システムの全体構成〕
図１は、交通信号制御システム１の全体構成の一例を示す斜視図である。
図２は、交通信号制御システム１に含まれる中央装置２、及びプローブ車両３の車載装置４の内部構成の一例を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、交通信号制御システム１は、交通管制センターの中央装置２、複数のプローブ車両３、プローブ車両３の車載装置４、交差点の流入路に設置された複数の車両感知器５、及び交差点に設置された複数の交通信号制御機６などを備える。

交通信号制御機６は、交通管制エリアに含まれる複数の交差点Ｊｉ（図例ではｉ＝１〜１２）に設置されている。本実施形態では、各交差点Ｊｉの交通信号制御機６は、中央装置２による遠隔制御（例えばＭＯＤＥＲＡＴＯ）の制御対象である。
もっとも、中央装置２の交通管制エリアには、中央装置２による遠隔制御の対象ではなく、単独で信号灯色を決定する地点制御（定周期制御など）を行うスタンドアロンの交通信号制御機が含まれていてもよい。

交通信号制御機６は、電話線などの専用の通信回線９を介してルータ１５に接続されている。ルータ１５は、通信回線９を介して中央装置２に接続されている。
中央装置２は、各交差点Ｊｉの交通信号制御機６とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。従って、中央装置２は、各交通信号制御機６との通信が可能であり、各交通信号制御機６は、他の交差点Ｊｉの交通信号制御機６とも通信が可能である。

車両感知器５は、当該車両感知器５の下流側に位置する交通信号制御機６に、専用の信号線により接続されている。交通信号制御機６は、車両感知器５から受信した感知信号の中継機能を有する。
車両感知器５が計測する感知信号は、当該車両感知器５に繋がる交通信号制御機６が収集する。交通信号制御機６は、収集した感知信号を中央装置２にほぼリアルタイム（例えば０．１〜１．０秒周期）で送信する。

車両感知器５の感知領域は、車線の幅方向中央部にセットされている。感知信号は、車両感知器５の所定の感知地点（例えば、図３の感知地点Ａ〜Ｅ）における車両の存在をオン信号とする、時系列のパルス信号よりなる。
従って、車両感知器５の感知信号は、車両の存在（車両感知）を表すオン信号と、不存在（車両非感知）を表すオフ信号が繰り返されるほぼ矩形波よりなる（図４参照）。

中央装置２は、交差点Ｊｉの交通信号制御機６から受信した感知信号に基づいて、交差点Ｊｉの負荷率の算出に必要となる交通指標を算出する。
負荷率の算出に必要となる交通指標には、例えば、交差点Ｊｉに流入する車両の交通量、流入路における待ち行列台数及び飽和交通流率などがある。流入路における待ち行列台数は、感知信号を元データとする推定渋滞長から算出される。流入交通量及び推定渋滞長の算出手順（図４）の詳細については、後述する。

プローブ車両３の車載装置４は、各地の無線基地局７（例えば、携帯基地局）との無線通信が可能である。無線基地局７は、コアネットワーク及びインターネットなどの公衆通信網８を介して中央装置２と通信可能である。
従って、車載装置４は、中央装置２宛てのアップリンク情報Ｓ１を無線基地局７に無線送信することができる。また、中央装置２は、特定の車載装置４宛てのダウンリンク情報Ｓ２を公衆通信網８に送信することができる。

〔中央装置の構成〕
図２に示すように、中央装置２は、サーバコンピュータ１０と、サーバコンピュータ１０に繋がる複数のデータベース２１〜２３とを備える。
中央装置２のサーバコンピュータ１０は、自装置の交通管制エリアに含まれる交差点Ｊｉの交通信号制御機６を統括的に制御するサーバであり、処理部１１、記憶部１２及び通信部１３を備える。

処理部１１は、記憶部１２の不揮発性メモリに格納されたコンピュータプログラム１４を読み出し、当該プログラム１４に従って各種の情報処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む演算処理装置よりなる。
記憶部１２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及びＳＳＤ（Solid State Drive）のうちの少なくとも１つの不揮発性メモリ（記録媒体）と、ランダムアクセスメモリ等よりなる揮発性メモリ（記録媒体）とを含む記憶装置である。不揮発性メモリは、リムーバブルであってもよい。

中央装置２のコンピュータプログラム１４には、ＭＯＤＥＲＡＴＯなどの遠隔制御（交通順応制御）を処理部１１のＣＰＵに実行させるためのプログラムが含まれる。ＭＯＤＥＲＡＴＯには交差点Ｊｉの流入路ごとの負荷率が必要である。
従って、中央装置２のコンピュータプログラム１４には、負荷率の算出の元データである流入路の交通量、待ち行列台数及び飽和交通流率の算出、及び、待ち行列台数の算出の元データである流入路における推定渋滞度の算出などを、処理部１１のＣＰＵに実行させるためのプログラムも含まれる。

処理部１１は、遠隔制御により信号制御パラメータを生成すると、遠隔制御の対象交差点に対応する交通信号制御機６に通知する信号制御指令を生成する。
信号制御指令は、新たに生成した信号制御パラメータに対応する、信号灯器の階梯（ステップ）ごとの継続時間の決定に必要な情報を含む指令である。信号制御指令は、例えば遠隔制御の制御周期（例えば１．０〜２．５分）ごとに生成される。

通信部１３は、専用の通信回線９を介して交通信号制御機６と通信する通信インタフェースよりなる。
従って、通信部１３は、制御周期ごとに処理部１１が生成した信号制御パラメータを含む信号制御指令を、遠隔制御の対象である交通信号制御機６に送信する。通信部１３は、交通信号制御機６が行った過去の制御内容を表す信号制御実行情報を、各交通信号制御機６から受信する。

通信部１３には、公衆通信網８を介して無線基地局７と通信する通信インタフェースも含まれる。
従って、通信部１３は、無線基地局７からアップリンク情報Ｓ１を受信可能であり、自装置で生成したダウンリンク情報Ｓ２を無線基地局７に送信可能である。アップリンク情報Ｓ１には、車載装置４が送信元のプローブ情報が含まれる。ダウンリンク情報Ｓ２には、処理部１１が算出したリンク旅行時間などが含まれる。

なお、プローブ車両３と中央装置２との通信は、車載装置４と光ビーコンとの光通信を介在した通信であってもよいし、７００ＭＨｚ帯のＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）無線通信を介在した通信であってもよい。

各種のデータベース２１〜２３は、ＨＤＤ又はＳＳＤなどを含む大容量ストレージよりなる。これらのデータベース２１〜２３は、サーバコンピュータ１０にそれぞれデータ転送可能に接続されている。
データベース２１〜２３には、地図データベース２１、プローブデータベース２２、及び会員データベース２３が含まれる。

地図データベース２１には、国内を網羅する道路地図データ２５が記録されている。道路地図データ２５には、「交差点データ」と「リンクデータ」が含まれる。
「交差点データ」は、国内の交差点に付与された交差点ＩＤと、交差点の位置情報とを対応付けたデータである。「リンクデータ」は、国内の道路に対応して付与された特定リンクのリンクＩＤに対して、次の情報１）〜４）を対応付けたデータよりなる。

情報１）特定リンクの始点・終点・補間点の位置情報
情報２）特定リンクの始点に接続するリンクＩＤ
情報３）特定リンクの終点に接続するリンクＩＤ
情報４）特定リンクのリンクコスト

道路地図データ２５は、実際の道路線形と道路の走行方向に対応したネットワークを構成する。このため、道路地図データ２５は、交差点を表すノード間の道路区間を有向リンクｌ（小文字のエル）で繋いだネットワークになっている。
具体的には、道路地図データ２５は、交差点ごとにノードｎが設定され、各ノードｎ間が逆向きの一対の有向リンクｌで繋がった有向グラフよりなる。従って、一方通行の道路の場合は、一方向の有向リンクｌのみノードｎが接続される。

道路地図データ２５には、地図上の各道路に対応する特定の有向リンクｌが、一般道路であるか有料道路であるかを表す道路種別情報、及び、有向リンクｌに含まれる料金所又はパーキングエリアなど施設の種別を表す施設情報も含まれる。
道路地図データ２５には、有効リンクｌに含まれる車両感知器５の感知器ＩＤと、車両感知器５の感知地点（例えば、図３の感知地点Ａ〜Ｅ）の位置情報も含まれる。

プローブデータベース２２には、予め登録されたプローブ車両３から受信したプローブ情報が、プローブ車両３の識別情報ごとに蓄積される。
蓄積されるプローブ情報には、少なくとも車両位置とその通過時刻が含まれる。プローブ情報には、車両速度、車両方位、車両の状態情報（停止／走行イベント）などの車両データが含まれていてもよい。プローブ情報のセンシング周期は、プローブ車両３の走行履歴を正確に特定可能な粒度であり、例えば０．１〜１．０秒である。

会員データベース２３には、プローブ車両３の所有者（登録会員）の住所及び氏名などの個人情報、車両識別番号（ＶＩＮ）、及び車載装置４の識別情報（例えば、ＭＡＣアドレス、メールアドレス及び電話番号などのうちの少なくとも１つ）が記録される。

〔車載装置の構成〕
図２に示すように、車載装置４は、処理部３１、記憶部３２及び通信部３３などを備えるコンピュータ装置よりなる。
処理部３１は、記憶部３２の不揮発性メモリに格納されたコンピュータプログラム３４を読み出し、当該プログラム３４に従って各種の情報処理を行うＣＰＵを含む演算処理装置よりなる。

記憶部３２は、ＨＤＤ及びＳＳＤのうちの少なくとも１つの不揮発性メモリ（記録媒体）と、ランダムアクセスメモリ等よりなる揮発性メモリ（記録媒体）とを含む記憶装置である。
車載装置４のコンピュータプログラム３４には、プローブ情報のセンシング及び生成、プローブ車両３の経路探索処理、ナビゲーション装置のディスプレイに探索結果を表示するための画像処理などを処理部３１のＣＰＵに実行させるプログラムなどが含まれる。

通信部３３は、プローブ車両３に恒常的に搭載された無線通信機、或いは、プローブ車両３に一時的に搭載されたデータ通信端末（例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ又はノード型パソコンなど）よりなる。
通信部３３は、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の受信機を有する。処理部３１は、ＧＮＳＳの位置情報に基づいて、自車両の現在位置をほぼリアルタイムにモニタリングする。なお、車両の測位は他の方法で行ってもよい。

処理部３１は、自車両の車両位置、車両速度、車両方位、及びＣＡＮ情報などの車両データを所定のセンシング周期（例えば０．１〜１．０秒）ごとに計測し、計測時刻とともに記憶部３２に記録する。
記憶部３２に所定の記録時間（例えば１〜２分）の分だけ車両データが蓄積されると、通信部３３は、蓄積された車両データと自車両の識別情報を含むプローブ情報を生成し、生成したプローブ情報を中央装置２宛てにアップリンク送信する。

車載装置４には、運転者の操作入力を受け付ける入力インタフェース（図示せず）が含まれる。入力インタフェースは、例えばナビゲーション装置に付随する入力機器、或いは、プローブ車両３に搭載されたデータ通信端末の入力機器などよりなる。

〔車両感知器の配置例〕
図３は、流入路に設置される車両感知器５の配置例を示す平面図である。
図３において、交差点Ｊｋは遠隔制御の対象交差点であり、交差点Ｊｋ＋１は交差点Ｊｋの上流側に隣接する交差点である。
図３の感知地点Ａ〜Ｅ及び感知地点Ｒは、交差点Ｊｋの上流側に設置された車両感知器５による車両の感知地点を示す。

交差点Ｊｋの流入路の交通量と飽和交通流率を車両感知器５の感知信号から算出する場合には、停止線から例えば１５０ｍの感知地点Ａ（全車線）に、車両感知器５が設置される。なお、感知地点Ｒは、右折車両の台数をカウントするための感知地点である。
交差点Ｊｋと交差点Ｊｋ＋１の間の道路区間の推定渋滞長を感知信号から算出する場合には、感知地点Ａの他に、停止線から例えば３００ｍの感知地点Ｂと、停止線から例えば５００ｍの感知地点Ｃに車両感知器５が設置される。

交差点Ｊｋの停止線から数えて３段目の感知地点Ｃから更に上流側の感知地点Ｄ，Ｅに、車両感知器５が配置されることもある。
感知地点Ｃより上流側の感知地点Ｄ，Ｅの配置間隔は、市街地の場合には例えば２５０ｍ間隔であり、郊外の場合には例えば５００ｍ間隔である。

図３に含まれるグラフは、感知地点Ａにおける待ち行列波及度（Congestion Degree）の算出に使用されるグラフである。もっとも、他の感知地点Ｂ〜Ｅにも、感知地点Ａと同様のグラフが設定される。
すなわち、感知地点Ａ〜Ｅには、当該感知地点Ａ〜Ｅの待ち行列波及度を車両の平均速度から求めるための、速度閾値Ｖ１〜Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）が予め設定される。

待ち行列波及度とは、車両感知器５の感知地点Ａ〜Ｅにおいて、車両の待ち行列が波及している度合いを示す交通指標である。
例えば、感知地点の平均速度ＶがＶ１以下の場合は波及度が１であり、感知地点の平均速度ＶがＶ２の場合は波及度が０．５であり、平均速度ＶがＶ３以上の場合は波及度が０である。平均速度ＶがＶ１からＶ３の間の場合は、波及度が０〜１まで連続して線形的に変化する値となるように、Ｖ２以上とＶ２以下の範囲でそれぞれ一次関数が定義される。

道路地図データ２５のリンクデータのうち、渋滞観測用の車両感知器５が設置された交差点Ｊｋの流入路に対応するリンクデータには、上記の速度閾値Ｖ１〜Ｖ３とともに、速度閾値Ｖ１〜Ｖ３により区分される速度範囲ごとに、平均速度Ｖと待ち行列波及度との間に成立する一次関数が予め設定されている。以上を纏めると次のようになる。

待ち行列波及度は、０≦Ｖ≦Ｖ１の範囲では１．０（一定値）となり、Ｖ３≦Ｖの範囲では０（一定値）となる。
待ち行列波及度は、Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２の範囲では、１．０から０．５まで線形的に減少する負の傾きを有する平均速度Ｖの一次関数となる。
待ち行列波及度は、Ｖ２≦Ｖ≦Ｖ３の場合では、０．５から０．０まで線形的に減少する負の傾きを有する平均速度Ｖの一次関数となる。

感知地点Ａ〜Ｅの平均速度Ｖに応じた待ち行列波及度の速度閾値Ｖ１〜Ｖ３は、感知地点Ａ〜Ｅにおける交通状況などに基づいて、交通管制センターなどの交通技術者が感知地点Ａ〜Ｅごとに決定する。
交通技術者は、サーバコンピュータ１０に接続されたキーボードなどの入力機器を操作することにより、感知地点Ａ〜Ｅの位置情報と、感知地点Ａ〜Ｅについて決定した速度閾値Ｖ１〜Ｖ３の値を、地図データベース２１の道路地図データ２５に記憶させる。

〔感知信号に基づく推定渋滞長の算出手順〕
図４は、車両感知器５の感知信号を元データとして算出される推定渋滞長の算出手順の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、推定渋滞長の算出手順には、次の算出処理Ｃ１〜Ｃ３が含まれる。

（算出処理Ｃ１：交通量、占有率及び平均速度の算出）
図４に示すように、車両感知器５の感知信号は、感知地点Ａ〜Ｅでの車両感知を表すオン信号と、車両非感知を表すオフ信号とが繰り返されるパルス信号よりなる。
中央装置２の処理部１１は、車両感知器５の感知信号から、サイクルと同期した流入路における「交通量」、「占有率」及び「平均速度」を感知地点Ａ〜Ｅごとに算出する。

交通量は、所定期間Ｔ０に含まれる感知信号のパルス数（オン信号の数）である。占有率は、所定期間Ｔ０に含まれるオン信号の総時間帯が全時間に占める割合である。平均速度は、所定期間Ｔ０に車両感知器５を通過する各車両の速度の平均値である。
ここで、所定期間Ｔ０が車両感知器５の下流側の交差点Ｊｋのサイクルと非同期であると、例えば所定期間Ｔ０内に２サイクル分の赤時間が含まれるなどが原因で、交通量、占有率及び平均速度の変動が大きくなる。

そこで、処理部１１は、車両感知器５の下流側の交差点Ｊｋのサイクルと同期して感知信号を集計し（サイクル同期収集）、最新の２〜３サイクル分の感知信号に基づいて、所定期間Ｔ０当たりの交通量及び占有率を算出する。すなわち、処理部１１は、所定期間Ｔ０の交通量及び占有率を次式により算出する。
交通量＝（ｎサイクルの総パルス数／ｎサイクルの総時間）×所定期間Ｔ０
占有率＝（ｎサイクルの総オン時間／ｎサイクルの総時間）×所定期間Ｔ０

中央装置２の処理部１１は、車両の平均速度を、交通量、占有率及び実効車長（＝感知領域長＋平均車長）から次式によって算出する。
平均速度＝実効車長／（占有率／交通量）
平均車長は、大型車の混入率等に応じて変動するので、流入路の感知地点Ａ〜Ｅごとに決定される。例えば、道路に設置した監視カメラ（図示せず）により所定期間内に通過した車種の比率を統計的に算出し、算出した車種の比率から平均車長が決定される。

（算出処理Ｃ２：待ち行列波及度の算出）
次に、中央装置２の処理部１１は、算出処理Ｃ１により算出した平均速度を用いて、感知地点Ａ〜Ｅごとの待ち行列波及度を算出する。
前述の通り、平均速度のランダムな変動に対応するため、感知地点Ａ〜Ｅにそれぞれ対応する３つの速度閾値Ｖ１〜Ｖ３と、速度範囲ごとの待ち行列波及度を規定する一次関数が、予め地図データベース２１の道路地図データ２５に記録されている。

そこで、中央装置２の処理部１１は、感知地点Ａ〜Ｅに対応する速度閾値Ｖ１〜Ｖ３と一次関数を地図データベース２１から読み出し、読み出した一次関数に算出処理Ｃ１で算出した平均速度を適用して、当該平均速度に対応する待ち行列波及度を求める。

例えば、処理部１１は、感知地点Ａの平均速度ＶａがＶａ＜Ｖ１である場合は、当該感知地点Ａにおける待ち行列波及度を１とする。
処理部１１は、感知地点Ｂの平均速度ＶｂがＶ１＜Ｖｂ＜Ｖ２である場合は、速度閾値Ｖ１，Ｖ２間の待ち行列波及度を規定する一次関数にＶｂを代入して、当該感知地点Ｂにおける待ち行列波及度を求める。

処理部１１は、感知地点Ｃの平均速度ＶｃがＶ２＜Ｖｃ＜Ｖ３である場合は、速度閾値Ｖ２，Ｖ３間の待ち行列波及度を規定する一次関数にＶｃを代入して、当該感知地点Ｃにおける待ち行列波及度を求める。
処理部１１は、感知地点Ｄの平均速度ＶｄがＶ３＜Ｖｄである場合は、当該感知地点Ｄにおける待ち行列波及度を０とする。

（算出処理Ｃ３：推定渋滞長の算出）
次に、中央装置２の処理部１１は、交差点Ｊｋの上流側の道路区間に含まれる複数の感知地点Ａ〜Ｅの待ち行列波及度に基づいて、交差点Ｊｋから延伸する推定渋滞長（渋滞末尾から停止線位置までの距離）を算出する。

図５は、推定渋滞長の算出処理の一例を示す説明図である。
図５のグラフは、横軸を交差点Ｊｋからの距離とし、縦軸を待ち行列波及度として、感知地点Ａ〜Ｅの待ち行列波及度の値をプロットした折れ線グラフである。
図５に示すように、中央装置２の処理部１１は、待ち行列波及度が０．５（＝速度閾値Ｖ２に対応する波及度）以上の区間を「渋滞」と判定し、０．５未満の区間を「非渋滞」と判定する。

従って、図例では、感知地点Ａの波及度値と感知地点Ｃの波及度値を結ぶ直線と、波及度が０．５である水平線との交点Ｐｃの位置が、交差点Ｊｋの停止線から上流側に延伸する渋滞の末尾位置と判定される。
この場合、判定された末尾位置から交差点Ｊｋの停止線までの距離値が、推定渋滞長の算出値となる。

〔中央装置による遠隔制御の概要〕
図６は、中央装置２が実行する遠隔制御（ＭＯＤＥＲＡＴＯ）の概要を示すフローチャートである。
図６に示すように、中央装置２が実行する遠隔制御には、次のステップＳ１〜Ｓ４が含まれる。中央装置２の処理部１１は、次のステップＳ１〜Ｓ４の各処理を、所定の制御周期（例えば１．０〜２．５分）ごとに繰り返し実行する。

ステップＳ１：「負荷率の元データの算出」（ステップＳ１）
ステップＳ２：「負荷率の算出」（ステップＳ２）
ステップＳ３：「信号制御パラメータの算出」
ステップＳ４：「信号制御パラメータの反映」

「負荷率の元データの算出」（ステップＳ１）は、各流入路の負荷率の算出に必要な元データを流入路ごとに算出する処理である。各流入路の負荷率の算出に必要な元データには、次の交通指標が含まれる。ただし、Ｑｉｎは、交通量の換算値である。
Ｖｉｎ：対象交差点Ｊｋの流入路の交通量(台／秒)（「流入交通量」ともいう。）
Ｑｉｎ：対象交差点Ｊｋの流入路の待ち行列台数（台／秒）
Ｓｆ： 対象交差点Ｊｋの流入路の飽和交通流率（台／秒）

交差点Ｊｋの流入交通量Ｖｉｎは、前述の通り、車両感知器５の感知信号に基づいて算出される（図４の算出処理Ｃ１）。
交差点Ｊｋの流入路の待ち行列台数Ｑｉｎは、待ち行列波及度が０．５以上の感知地点Ａ〜Ｅが観測された場合に、次の式（１）により算出される。
Ｑｉｎ＝Ｊ／Ｈ／Ｃ ……（１）
ただし、Ｊ：推定渋滞長（ｍ）
Ｈ：平均車頭距離（ｍ／台）
Ｃ：対象交差点Ｊｋのサイクル長（秒）

式（１）の推定渋滞長Ｊは、前述の通り、流入路の複数の感知地点Ａ〜Ｅにおける待ち行列波及度から算出される（図４の算出処理Ｃ２，Ｃ３）。
平均車頭距離Ｈは、渋滞中の複数の車両に含まれる、走行方向に隣接する２台の車両の車頭（先端）間距離の平均値を意味する。本実施形態では、式（１）に代入する平均車頭距離Ｈの値を制御周期ごとに動的に算出するが、その算出方法については後述する。

交差点Ｊｋの流入路の飽和交通流率Ｓｆは、流入路の青時間内に車両感知器５の感知地点Ａを通過した車両台数を青時間で割った流率（台／秒）と、飽和交通流率の設定値（定数）とを比較し、大きい方を今回周期の飽和交通流率とする方法が採用される。
具体的には、飽和交通流率Ｓｆは、交差点Ｊｋの流入路の青時間（秒）をＧ、通過台数（台）をｑ、飽和交通流率の設定値をＳｃとすると、次の式（２）により算出される。
Ｓｆ＝Ｍａｘ｛ｑ／Ｇ，Ｓｃ｝ ……（２）

「負荷率の算出」（ステップＳ２）は、ステップＳ１で算出された流入交通量Ｖｉｎ、待ち行列台数Ｑｉｎ、及び飽和交通流率Ｓｆを次の式（３）に代入することにより、各流入路の負荷率Ｌｒを算出する処理である。
負荷率Ｌｒは、遠隔制御がＭＯＤＥＲＡＴＯである場合に使用される交通指標であり、１サイクル中に処理できる最大交通量に対する交通需要の比を意味する。
Ｌｒ＝（Ｖｉｎ＋ｋ×Ｑｉｎ）／Ｓｆ ……（３）
ただし、ｋ：重み係数（通常は１．０が用いられる。）

「信号制御パラメータの算出」（ステップＳ３）は、ステップＳ２で算出された負荷率Ｌｒを用いて、制御対象の交差点Ｊｋのスプリット及びサイクル長などの信号制御パラメータを算出する処理である。
ここでは、２つの現示のみを含む十字路交差点のスプリット及びサイクル長を算出する場合を想定する。また、現示の番号を「ｉ」（ｉ＝１，２）で表し、各現示ｉの流入路の方向を「ｊ」（ｊ＝１，２）で表す。

現示ｉの各流入路ｊの負荷率を「Ｌｉｊ」、流入路ｊにおける交通量を「Ｖｉｊ」、流入路ｊにおける待ち行列台数を「Ｑｉｊ」、流入路ｊにおける飽和交通流率を「Ｓｉｊ」とすると、負荷率Ｌｉｊは、次の式（４）の通りである。
Ｌｉｊ＝（Ｖｉｊ＋Ｑｉｊ）／Ｓｉｊ ……（４）

中央装置２の処理部１１は、現示ｉの負荷率Ｌｒｉを次の式（５）により算出し、交差点全体の負荷率Ｌｒｔを次の式（６）により算出する。式（５）において、「Ｍａｘｊ」は、現示ｉに含まれるｊ個の負荷率Ｌｉｊのうちの最大値を意味する。
Ｌｒｉ＝Ｍａｘｊ（Ｌｉｊ） ……（５）
Ｌｒｔ＝Ｌｒ１＋Ｌｒ２ ……（６）

そして、中央装置２の処理部１１は、現示ｉのスプリットλｉ及びサイクル長Ｃを、次の式（７）及び（８）により算出する。なお、式（８）において、Ｋは損失時間を表し、ａ１〜ａ３は係数である。
λｉ＝Ｌｒｉ／Ｌｒｔ ……（７）
Ｃ＝（ａ１×Ｋ＋ａ２）／（１−ａ３×Ｌｒｔ） ……（８）

「信号制御パラメータの反映」（ステップＳ４）は、ステップＳ３で算出された信号制御パラメータにより対象交差点Ｊｋの交通信号制御機６を動作させる処理である。
具体的には、中央装置２の処理部１１は、算出した信号制御パラメータに基づいて信号制御指令を生成し、生成した信号制御指令を交通信号制御機６に送信する。なお、歩進制御の場合には、処理部１１は、算出した信号制御パラメータに基づいて灯器の点灯又は消灯を指令する歩進指令を生成し、生成した歩進指令を交通信号制御機６に送信する。

〔従来の遠隔制御の問題点と解決策〕
図７は、推定渋滞長Ｊと平均車頭距離Ｈ０，Ｈ１との関係を示す道路平面図である。
図７Ａは、推定渋滞長Ｊが固定値の平均車頭距離Ｈ０で並ぶ複数の車両で構成される場合を示し、図７Ｂは、推定渋滞長Ｊが実際の平均車頭距離Ｈ１（＞Ｈ０）で並ぶ複数の車両で構成される場合を示す。

上述の式（１）の通り、待ち行列台数Ｑｉｎは、推定渋滞長Ｊを平均車頭距離Ｈで除算し、これを更にサイクル長Ｃで除算することにより算出される（式（１）参照）。
ここで、平均車頭距離Ｈは、車両感知器５の感知信号からは導出できないので、従来の遠隔制御では、式（１）に適用する平均車頭距離Ｈとして、所定の固定値Ｈ０（例えば８〜１０（ｍ／台））を採用している。

しかし、実際の車間距離は渋滞度合いなどにより変動するため、式（１）に用いる平均車頭距離Ｈを固定値Ｈ０とすると、待ち行列台数Ｑｉｎの値に誤差が生じる。
例えば、図７Ｂに示すように、実際の平均車頭距離Ｈ１＞固定値Ｈ０である場合は、推定渋滞長Ｊから算出される待ち行列台数Ｑｉｎ（＝Ｊ／Ｈ／Ｃ）の値が実際よりも大きい値となる。

上記のように、実際と異なる待ち行列台数Ｑｉｎの値を式（３）に代入すると、負荷率Ｌｒが交通状況と整合しなくなるので、式（７）及び式（８）により負荷率Ｌｒから算出されるスプリットλやサイクル長Ｃなどの信号制御パラメータも不正確となり、却って渋滞や遅れを引き起こす信号制御パラメータが生成される可能性がある。

そこで、本実施形態では、中央装置２の処理部１１が、プローブ情報を元データとする次の式（９）により、対象交差点Ｊｋでの信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間ｄａｖを算出し、算出した遅れ時間ｄａｖの値を次の式（１０）に代入することにより、平均車頭距離Ｈの値を制御周期ごとに動的に算出する。

このため、流入路における交通状況の変化に応じて平均車頭距離Ｈの値を正確に算出することができる。
そして、中央装置２の処理部１１は、式（１０）により算出した平均車頭距離Ｈの値を式（１）に代入して、待ち行列台数Ｑｉｎを算出する。従って、流入路の待ち行列台数Ｑｉｎを正確に算出することができる。

ｄａｖ＝Ｔｔ−｛Ｌ／（Ｖｅ／３．６）｝ ……（９）
ただし、Ｌ ：交差点間のリンク長（ｍ）
Ｔｔ：プローブ車両の平均旅行時間（秒）
Ｖｅ：想定速度（例えば規制速度）（ｋｍ／時）

Ｈ＝Ｊ／〔｛（ｄａｖ−Ｒ／２）／Ｒ｝×（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆ×Ｃ〕 ……（１０）
ただし、ｄａｖ：信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間（平均値）（秒）
Ｊ ：推定渋滞長（ｍ）
Ｒ ：対象交差点Ｊｋの流入路の赤時間（秒）
Ｃ ：対象交差点Ｊｋのサイクル長（秒）

以上から明らかな通り、中央装置２の処理部１１は、次の第１及び第２算出部としての機能を有する。
第１算出部：感知信号を元データとする推定渋滞長Ｊと飽和交通流率Ｓｆの値、プローブ情報を元データとする遅れ時間ｄａｖの値、及び、対象交差点Ｊｋの流入路の赤時間Ｒ及びサイクル長Ｃの値を式（１０）に代入し、平均車頭距離Ｈの値を動的に算出する。
第２算出部：算出した平均車頭距離Ｈの値を式（１）に代入し、負荷率Ｌｒの算出に必要な待ち行列台数Ｑｉｎを算出する。

〔平均車頭距離の算出式の成立理由〕
以下、図８及び図９を参照しつつ、式（９）及び式（１０）が成立する理由について説明する。図８は、対象交差点Ｊｋを通過する車両の走行軌跡の一例を表すグラフである。
図８において、グラフの横軸は上流側の交差点Ｊｋ＋１からの距離であり、グラフの縦軸は車両の旅行時間である。ここでは、Ｊｋ＋１からＪｋに向かう流入路には、系統制御が行われていないものとする。

交差点Ｊｋ＋１から交差点Ｊｋに至るリンクを複数の車両が通行した場合、交差点Ｊｋにおける信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間ｄａｖは、信号待ちの後に交差点Ｊｋを通過する全車両の総遅れ時間（図７の三角形の面積）を車両台数で割った値である。
そして、複数のプローブ車両３の平均旅行時間Ｔｔには、上記の車両１台当たりの遅れ時間ｄａｖが含まれると見なすことができる。

このため、信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間ｄａｖは、複数のプローブ車両３の平均旅行時間Ｔｔから、信号待ちなしでリンクを想定速度Ｖｅで走行した場合の旅行時間（＝Ｌ／（Ｖｅ／３．６)）を減算した値となる。従って、遅れ時間ｄａｖは、次の式（９）で定義することができる。
ｄａｖ＝Ｔｔ−｛Ｌ／（Ｖｅ／３．６）｝ ……（９）

中央装置２の処理部１１は、プローブデータベース２２に含まれるプローブ情報の位置及び時刻から、今回の制御周期に交差点Ｊｋ＋１，Ｊｋ間のリンクを通過した複数のプローブ情報を抽出する。
そして、処理部１１は、抽出した複数のプローブ情報の位置及び時刻に基づいて、プローブ車両３の平均旅行時間Ｔｔを算出し、算出したＴｔを式（９）に代入して遅れ時間ｄａｖを求める。

なお、信号待ち以外の停止が明らかなプローブ情報（例えば、駐車フラグ付きのプローブ情報）が含まれる場合には、平均旅行時間Ｔｔの算出対象から外すことが好ましい。
また、信号待ち以外の停止時間が特定可能なプローブ情報（例えば、駐車時間を含むプローブ情報）の場合には、その停止時間を考慮して平均旅行時間Ｔｔを算出することが好ましい。

図９は、過飽和時における交差点Ｊｋの交通状況の一例を示す説明図である。
図９に示すように、流入路が過飽和か否かの判定は、Ｒ／２＜ｄａｖであるか否かにより行われる。ここでは、過飽和の流入路において、信号２回待ち以上の車両が含まれる過飽和状態のモデルとして、走行と停止のみの単純なモデルを想定する。この場合、２回目以降の信号待ち停止においては、１回当たりの停止時間は赤時間Ｒと等しくなる。

図９のパターン１は、今回のサイクルで待ち行列が捌けた場合（０サイクル待ち）、すなわち、交差点Ｊｋがちょうど飽和状態の場合の交通状況を示す。
図９のパターン２は、次回のサイクルで待ち行列が捌けた場合（１サイクル待ち）の交通状況を示す。図９のパターン３は、次々回のサイクルで待ち行列が捌けた場合（２サイクル待ち）の交通状況を示す。

パターン１では、ｄａｖ＝０．５Ｒ、Ｑｉｎ＝０となる。
パターン２では、ｄａｖ＝１．５Ｒ、Ｑｉｎ＝（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆとなる。
パターン３では、ｄａｖ＝２．５Ｒ、Ｑｉｎ＝２×（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆとなる。
従って、交差点Ｊｋの流入路が過飽和である場合の、待ち行列台数Ｑｉｎの算出式は、次の式（１１）となる。
Ｑｉｎ＝{（ｄａｖ−Ｒ／２）／Ｒ}×（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆ ……（１１）

式（１）からＨ＝Ｊ／（Ｑｉｎ×Ｃ）となるので、右辺のＱｉｎに式（１１）の算出式を代入すれば、平均車頭距離Ｈは次の式（１０）で定義されることになる。
Ｈ＝Ｊ／〔｛（ｄａｖ−Ｒ／２）／Ｒ｝×（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆ×Ｃ〕 ……（１０）

〔本実施形態の効果〕
本実施形態によれば、中央装置２の処理部１１が、プローブ情報を元データとする遅れ時間ｄａｖの値、車両感知器５の感知信号を元データとする推定渋滞長Ｊの値、流入路の赤時間Ｒ及びサイクル長Ｃの値を用いて平均車頭距離Ｈを算出するので、平均車頭距離Ｈを固定値Ｈ０とする場合に比べて、交通状況の変化に応じて平均車頭距離Ｈの値を正確に算出することができる。

また、中央装置２の処理部１１は、上記の正確な平均車頭距離Ｈに基づいて、流入路の待ち行列台数Ｑｉｎを算出するので、待ち行列台数Ｑｉｎの値も正確になる。
従って、遠隔制御に必要な流入路の負荷率Ｌｒを正確に求めることができ、遠隔制御の精度を向上することができる。

〔第１の変形例〕
上述の実施形態において、待ち行列台数Ｑｉｎを遠隔制御に使用したが、これを他の目的に活用することにしてもよい。
例えば、交通管制センターでは、各道路単位で、渋滞部と非渋滞部における車両の存在台数を演算し、それらを都道府県単位又は市区町村単位で集計することにより、車両の瞬間存在台数を算出している。

瞬間存在台数は、交通管制センターの中央表示板（図示せず）に常時表示される他、その統計値が信号制御の効果評価や道路交通計画などに活用される。
上述の通り、本実施形態では、正確な平均車頭距離Ｈに基づいて精度の高い待ち行列台数Ｑｉｎを算出することができる。このため、渋滞部の存在台数（待ち行列台数）の推定精度が向上し、実態に合った瞬間存在台数を交通技術者に提供することが可能となる。

〔その他の変形例〕
上述の実施形態（変形例を含む。）は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態において、飽和交通流率Ｓｆは設定値のみを採用しもよい。また、飽和交通流率Ｓｆは、ほぼリアルタイムなプローブ車両３の速度情報と位置情報を含むプローブ情報から算出することもできる（特開２００９−１５８１７号公報参照）。

１ 交通信号制御システム
２ 中央装置（待ち行列台数の算出装置）
３ プローブ車両
４ 車載装置
５ 車両感知器
６ 交通信号制御機
７ 無線基地局
８ 公衆通信網
９ 通信回線
１０ サーバコンピュータ
１１ 処理部（第１算出部、第２算出部）
１２ 記憶部
１３ 通信部
１４ コンピュータプログラム
１５ ルータ
２１ 地図データベース
２２ プローブデータベース
２３ 会員データベース
２５ 道路地図データ
３１ 処理部
３２ 記憶部
３３ 通信部
３４ コンピュータプログラム

Claims (8)

1. 信号制御の対象となる交差点の流入路における車両の待ち行列台数を算出する装置であって、
   前記流入路における推定渋滞長と、前記流入路における信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間と、前記流入路の飽和交通流率と、前記流入路の信号情報とに基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出する第１算出部と、
   算出された前記平均車頭距離に基づいて、前記流入路の負荷率の算出に用いられる当該流入路の前記待ち行列台数を算出する第２算出部と、を備える待ち行列台数の算出装置。
2. 前記第１算出部は、
   前記流入路を通行するプローブ車両の平均旅行時間に基づいて、前記遅れ時間を算出する請求項１に記載の待ち行列台数の算出装置。
3. 前記第１算出部は、
   次の式（９）により前記遅れ時間を算出する請求項１又は請求項２に記載の待ち行列台数の算出装置。
   ｄａｖ＝Ｔｔ−｛Ｌ／（Ｖｅ／３．６）｝ ……（９）
   ただし、ｄａｖ：信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間（平均値）（秒）
   Ｌ ：交差点間のリンク長（ｍ）
   Ｔｔ：プローブ車両の平均旅行時間（秒）
   Ｖｅ：想定速度（例えば規制速度）（ｋｍ／時）
4. 前記第１算出部は、
   次の式（１０）により前記平均車頭距離を算出する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の待ち行列台数の算出装置。
   Ｈ＝Ｊ／〔｛（ｄａｖ−Ｒ／２）／Ｒ｝×（１−Ｒ／Ｃ）×Ｓｆ×Ｃ〕 ……（１０）
   ただし、Ｈ ：平均車頭距離（ｍ／台）
   ｄａｖ：信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間（平均値）（秒）
   Ｊ ：推定渋滞長（ｍ）
   Ｒ ：対象交差点の流入路の赤時間（秒）
   Ｃ ：対象交差点のサイクル長（秒）
5. 前記第１算出部は、
   前記流入路に配置された複数の車両感知器の感知地点における車両の平均速度と、前記感知地点に設定された待ち行列波及度とに基づいて、前記推定渋滞長を算出する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の待ち行列台数の算出装置。
6. 前記第１算出部は、
   前記流入路の青時間内に車両感知器の感知地点を通過した車両台数を青時間で割った流率と、飽和交通流率の設定値との比較結果に基づいて、前記飽和交通流率を算出する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の待ち行列台数の算出装置。
7. 前記第２算出部は、
   次の式（１）により前記待ち行列台数を算出する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の待ち行列台数の算出装置。
   Ｑｉｎ＝Ｊ／Ｈ／Ｃ ……（１）
   ただし、Ｑｉｎ：待ち行列台数（台／秒）
   Ｊ ：推定渋滞長（ｍ）
   Ｈ ：平均車頭距離（ｍ／台）
   Ｃ ：対象交差点のサイクル長（秒）
8. 信号制御の対象となる交差点の流入路における車両の待ち行列台数を算出する方法であって、
   前記流入路における推定渋滞長と、前記流入路における信号待ちによる車両１台当たりの遅れ時間と、前記流入路の飽和交通流率と、前記流入路の信号情報とに基づいて、渋滞中の車両の平均車頭距離を算出する第１ステップと、
   算出された前記平均車頭距離に基づいて、前記流入路の負荷率の算出に用いられる当該流入路の前記待ち行列台数を算出する第２ステップと、を含む待ち行列台数の算出方法。

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