JP3526034B2 - 道路交通システムにおける交通状況監視及び車両流入制御方法 - Google Patents

道路交通システムにおける交通状況監視及び車両流入制御方法

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JP3526034B2 JP2000564175A JP2000564175A JP3526034B2 JP 3526034 B2 JP3526034 B2 JP 3526034B2 JP 2000564175 A JP2000564175 A JP 2000564175A JP 2000564175 A JP2000564175 A JP 2000564175A JP 3526034 B2 JP3526034 B2 JP 3526034B2
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、請求項１の前提部分による道路交通システム
の交通状況を監視するための方法、および請求項９の前
提部分による、車両流入を交通状況の関数として制御す
るための方法に関する。
【０００１】この型式の種々の方法は交通制御技術の分
野で既知である。この分野では、交通状況は、適切なセ
ンサを設けることによって、測定装置を用いた道路交通
システムの監視点について所定の時間に感知され、およ
び／または前記監視点の交通状況が前もって予測され
る。それぞれの時間にそれぞれの監視点で予想される交
通状況について、測定値および好ましくは経験的に決定
される交通状況によって予想される値も適切に評価する
適切に構成された交通制御コンピュータは、上記目的の
ために通常使用される。このようにして決定された交通
状況情報は、次に種々の目的のために、例えば走行時間
予測のために、ダイナミックルートプランニングのため
に、また交通システムのそれぞれの部分の入口の車両流
入の制御のような交通制御介入のために利用することが
でき、用語「制御」は、単純化するため、開ループおよ
び閉ループ制御システムの両方を含むより広い意味の制
御として用いられる。
【０００２】研究によれば、道路交通システムの交通状
況は、３つの相当異なった種類の状況、特に自由流交通
の状況、徐行交通の状況および停滞交通の状況に分割し
得ることが示され、これについては、Ｂ．Ｓ．Ｋｅｒｎ
ｅｒおよびＨ．Ｒｅｈｂｏｒｎ、交通渋滞の実験的な特
徴と性質、Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ．Ｅ，Ｖｏｌ．５３，１２
９７ページ，１９９６、Ｖｏｌ．５３、１２９７ペー
ジ、１９９６年およびＢ．Ｓ．ＫｅｒｎｅｒおよびＨ．
Ｒｅｈｂｏｒｎ、交通流の複雑さの実験的な性質、Ｐｈ
ｙｓ Ｒｅｖ．Ｅ，Ｖｏｌ．５３，Ｒ４２７５ページ，
１９９６を参照されたい。この場合、自由流交通は、任
意の道路使用者が自由にその速度を選択でき、また任意
の所望の追い越し操作が可能である状態と理解される。
停滞交通状況は、道路上の交通密度が最大の場合の停止
した車両を意味する。徐行交通は、ストップアンドゴー
交通とも呼ばれ、自由流交通と渋滞状況との間の交通状
況を意味し、この状況では、交通密度、すなわち交通流
は相対的に大きいことが可能であるが、交通密度が相対
的に高く、かくして車速は自由流交通におけるよりも相
当低く、走行時間を非常に大きく増加させる。交通密度
がより高いため、追い越し操作は実質的に不可能であ
り、その理由のため多車線道路（高速道路）の異なった
車線の１つの位置における車速は、すべての車線が同一
方向に走っている時に徐行状態である。
【０００３】渋滞状況を検出するための方法がすでに多
数存在し、この方法では局所的に測定された交通データ
は、故障の検出と分析を含めて適切に分析される。ドイ
ツ公開公報ＤＥ１９６ ４７ １２７Ａ１およびその中
に参照された文献を参照する。
【０００４】流入計測とも呼ばれる車両流入の制御は、
交通障害が検出されるか、あるいは予測された時、交通
流の制御方法に介入し、かくして走行時間の増加を最小
限にし、また道路の効率を最大にするために、障害の発
生を防止するか、あるいはすべての場合に可能な限りそ
の結果を制限する可能な方法の１つを意味する。高速道
路への進入の流入計測のために多数の異なった方法がす
でにある。例えば、しばしば米国で用いられる簡単な方
法は、交通が停止した時に入口を単純に閉鎖することで
あるが、その米国では、流入を制限するための基準とし
て、流入および上流側測定の合計と下流側道路容量との
比較を用いる方法がまた使用され、これについては、
Ｌ．Ｅ．Ｌｉｐｐ，Ｌ．Ｊ．Ｃｏｒｃｏｒａｎ，Ａ．
Ｈ．Ｈｉｃｋｍａｎ，デンバーランプ計測の中央コンピ
ュータ制御の利点、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒ
ｅｓ Ｂｏａｒｄ Ｎｏ．１３２０，Ｗａｓｈｉｎｇｔ
ｏｎＤ．Ｃ．，１９９１およびＮ．Ｌ．Ｎｉｈａｎ，
Ｍ．Ｇ．Ｈ．Ｂｅｌｌ，リアルタイムランプ制御システ
ムの予測アルゴリズム，ＩＴＥ Ｊｏｕｒｎａｌ，６／
１９９２を参照されたい。英国では、流入制御のために
多層アルゴリズムが使用され、このアルゴリズムでは道
路容量が監視され、また過度に低い速度で流入制御が実
施され、この場合交通密度の変動の空間／時間特性が追
跡され、また渋滞車両の列長さが用いられ、これについ
ては、Ｄ．Ｏｗｅｎｓ，Ｍ．Ｊ．Ｓｃｈｏｆｉｅｌ
ｄ，，Ｍ６自動車道路のアクセス制御：英国の最初のラ
ンプ計測スキームの評価、Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ＋Ｃｏｎｔｒｏｌ，６１６ページ，１９８
８を参照されたい。オランダでは、３００台の車両／時
間から８００台の車両／時間の計測に応じて、４．５秒
から１２秒の車両循環時間に関する個別計測の構想が、
１２秒の車両循環時間の値を可能な最大値として追求さ
れ、これについては、Ｈ．Ｂｕｊｉｎ，Ｆ．Ｍｉｄｅｌ
ｈａｍ，オランダのランプ計測制御，Ｒｏａｄ Ｔｒａ
ｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ５／１９９０およびＰｒｏ
ｊｅｋｔｂｅｒｉｃｈｔ［プロジェクト報告］ＤＲＩＶ
Ｅ Ｉ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｖ １０３５ ＣＨＲＩＳＴ
ＩＡＮＥ−孤立したランプ計測：オランダの実際生活の
研究，Ｄｅｌｉｖｅｒａｂｌｅ ７ａ，Ｍａｒｃｈ１９
９１ ｏｆｔｈｅ ＥＵ ｐｒｏｊｅｃｔ ＣＨＲＩＳ
ＴＩＡＮＥを参照されたい。フランスでは、ＥＵプロジ
ェクト内でＣＨＲＩＳＴＩＡＮＥが開発かつ利用され、
次にＡＬＩＮＥＡアルゴリズムが、占有度の代わりに交
通密度を用いた修正形態でドイツの実地試験で開発かつ
利用され、これについては、プロジェクト報告ＤＲＩＶ
Ｅ Ｉ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｖ １０３５ ＣＨＲＩＳＴ
ＩＡＮＥ−孤立したランプ計測：フランスの実際生活の
研究およびソフトウェアプロトタイプ，Ｄｅｌｉｖｅｒ
ａｂｌｅ ７ｂ，１０／１９９１およびＰ．Ｓｔｏｅｖ
ｅｋｅｎ，Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ ｚｕｒ Ｓｔｅｕｅｒ
ｕｎｇ ｄｅｓ Ｖｅｒｋｅｈｒｓａｂｌａｕｆｓ ａ
ｕｆ Ｓｔａｄｔａｕｔｏｂａｈｎｅｎ ｍｉｔｔｅｌ
ｓ Ｇｅｓｃｈｗｉｎｄｉｇｋｅｉｔｓ−ｕｎｄ Ｚｕ
ｆｌｕｓｓｒｅｇｅｌｕｎｇ，Ｓｔｒａｓｓｅｎｖｅｒ
ｋｅｈｒｓｔｅｃｈｎｉｋ［速度を用いた都市自動車道
路の交通流を制御するための方法および流入制御，ｒｏ
ａｄ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ］，６／
１９９２を参照されたい。
【０００５】停滞交通状況のみでなく、徐行交通の状況
も最大可能な道路効率を維持するために非常に重要であ
る。徐行交通の場合の走行時間は、自由流交通と比較し
てかなり増加し、それ自体望ましくないし、さらに関連
用途、例えばテレマティック用途にも望ましくない。し
たがって、徐行交通の状況を確実に検出して、特に自由
流交通の状況と区別でき、次に、特に道路効率を可能な
最善の方法で活用する流入計測のためにおよび／または
走行時間の短期予測のために、この情報を適切に利用で
きるようにする方法の必要性がある。
【０００６】本発明が基礎とする技術的問題は、特に自
由流交通と徐行交通の間の段階移行に関しておよび／ま
たは停滞交通状況に関して、交通経過を確実に監視する
と共に必要な場合前もって見積もることができ、また交
通システムのそれぞれ監視される部分の高効率度が、か
なり小さな費用によって好適に得られる、冒頭に述べた
種類の交通状況を監視するための方法と、このような監
視方法を使用する車両流入制御方法とを提供することで
ある。
【０００７】上記課題は、請求項１、２、６または７の
特徴を有する交通状況監視方法と、請求項９の特徴を有
する車両流入制御方法とを提供することによって克服さ
れる。
【０００８】請求項１、２および６に記載の監視方法
は、かなり簡単な手段を用いて、自由流交通から徐行交
通への段階移行の比較的信頼性の高い検出と、また逆に
徐行交通から自由流交通への検出とを許容する。前記請
求項に示した条件は、共に、十分な信頼性によって自由
流交通と徐行交通との間を区別する方法を提供し、また
許容可能な程度の費用の測定および計算装置を使用して
試験し得ることが明らかになっている。このために使用
される、平均速度のような測定パラメータ、すなわち道
路の１つ以上の車線上のそれぞれの監視点を通過する平
均的車両の車速と、交通流、すなわち時間単位当たり監
視点を通過する車両数とを容易に感知できる。交通流
は、本出願全体を通して、１車線当たりの交通流、すな
わち各車線について、あるいは１つの自動車道路の車線
全体にわたって平均された交通流として理解すべきであ
る。したがって、流入と流出は車線のそれぞれの数ｎに
常に関連し、すなわちｎで割算される。最大可能な道路
効率の保証に関するまた交通の予測に関する、特に自由
流交通から徐行交通への段階移行の高水準の重要度は、
特に、徐行交通の場合の車両のスループット速度が、走
行時間の非常に大きな増加にもかかわらず自由流交通の
スループット速度と実質的に同じであり得る事実によ
る。徐行交通への段階移行の検出と、前記交通状況の分
散と自由流交通の状況への戻りによって、徐行交通が生
じた時に適切な対抗措置を適時に講じることが可能にな
る。これらの段階移行は、現在時間についても、また必
要な場合将来の交通状況に関する予測の部分としても、
予想される段階移行として決定することができる。
【０００９】請求項１に記載の方法では、徐行交通への
段階移行を検出するために、平均速度と交通流が特に試
験され、平均速度が、予め規定された程度よりも大きな
程度に減少するかどうかを、および交通流が、予め規定
可能な交通流しきい値よりも大きいかどうかを決定す
る。前述の条件は、自由流交通から徐行交通への移行時
に、平均速度が比較的迅速に減少するという観測を利用
する。第２の条件によって、停滞交通では交通流が徐行
交通の場合よりも相当低いので、徐行交通の状況が停滞
交通状況と区別される。
【００１０】請求項２に記載の方法では、徐行交通への
段階移行を検出するために、第一に、平均速度が減少し
ているかどうか、第二に、交通流が予め規定可能な交通
流しきい値よりも大きいかどうか、また第三に、交通流
の変化で割算された平均速度の変化から形成される商
が、絶対項の予め規定可能なしきい値を超えるかどうか
について、条件に関して特定の問合わせが行われる。前
述の条件は、自由流交通から徐行交通への移行時に、平
均速度が比較的迅速にまた相当減少し、これに対し交通
流はこのような過度の変化を示さないという観測を利用
する。
【００１１】請求項３により発展された監視方法の場
合、自由流交通から徐行交通への将来の段階移行は、交
通予測、すなわち道路交通システムおよび／またはその
特定部分の予想される交通状況に先行した計算の部分と
して、前もって見積もられ、前記段階移行は、所定の時
点に検出される上流側段階移行によって引き起こされ
る。徐行交通の将来の状況に先行したこの検出は、好適
に利用して、予想される走行時間の見積もりを改良し、
また早い時点に適切な対抗措置を開始することができ
る。この対抗措置によって、交通の前記予想される速度
低下あるいは交通の停滞交通状況さえも、適切な交通制
御介入によって対処することができる。予測のために使
用される基準は、入口および／または出口が、現在検出
された交通状況の点と予測される上流側徐行交通状況の
点との間に配置される場合も考慮する。
【００１２】請求項４により発展された監視方法では、
入口または出口の上流側の自由流交通から徐行交通への
現在検出された段階移行によって引き起こされる徐行交
通状況の期間は、特定の適切な基準によって前もって見
積もられる。入口は、本出願ではより広い意味で車線の
数が低減される収斂部と解釈される。同様に、請求項５
により発展された監視方法によって、このような誘発さ
れた徐行交通状況の空間範囲の予測が適切な基準に基づ
き行われる。
【００１３】請求項６に記載の方法では、平均速度が予
め規定可能な速度しきい値を超えるか、あるいは予め規
定可能な程度よりも大きく予め規定可能な速度値を上回
るならば、徐行交通から自由流交通への段階移行が特に
推論される。適切な履歴現象により、徐行交通がそれ以
前の自由流交通から形成される時点の逆の状態よりも交
通密度が明らかに低くなって初めて、自由流交通への移
行が達成され、したがってそれまで徐行交通の状況は分
散されない。したがって、平均速度が、あるしきい値を
超えるか、あるいは予め規定可能な程度よりも大きく予
め規定可能な速度値を上回るかどうかを決定するための
平均速度の創意に富んだ観測によって、徐行交通の状況
が分散されて、自由流交通に変わったかどうかについ
て、非常に信頼性の高い基準が形成されることが明らか
になる。
【００１４】請求項７に記載の監視方法は、前述のドイ
ツ公開公報ＤＥ １９６ ４７ １２７Ａ１に記述され
た方法のさらなる発展形態を形成し、また所定の時点に
生じ、検出されたか、あるいは将来生じるであろう予測
される停滞交通状況への進展に先行して、比較的信頼性
の高い見積もりを許容する。次に、停滞交通状況への進
展のこの予測は、例えば、走行時間予測の際に考慮に入
れることができる。この方法によって、停滞交通状況の
開始および停滞交通状況の終了、したがって停滞交通へ
の進展のすべての側面を比較的確実に予想し得ることが
明白である。
【００１５】停滞交通状況への進展のこの予測の１つの
発展形態では、最近更新された交通状況データがこの期
間にもはや獲得できなければ、請求項８により、将来の
期間に関する以前に利用可能な交通状況データから上流
側および／または下流側の前部停滞交通の速度値を前も
って見積もること可能である。したがって、次に、上流
側および／または下流側の前部停滞交通の将来の位置も
また決定することができる。
【００１６】請求項９に記載の流入制御方法は、自由流
交通と徐行交通との間の段階移行の関数として流入点の
流入を制御することによってそれぞれの流入点における
車両流入を適切に制御するために、交通状況監視、例え
ば特に請求項１から８による監視によって前記段階移行
の観測を利用する。このように、自由流交通から徐行交
通への検出された段階移行を流入制御システムの基礎と
して使用することによって、最適化するために必要な交
通流への非常に頻繁な制御介入なしに、道路システムの
交通流の最適化が可能になる。また、交通流入への制御
介入のこの低い頻度によって、流入が行われる二次交通
システム部分に対するそれらの効果を低く維持すること
が好適に保証される。全体として、このようにして連続
的に増加する交通量の所定の条件下における本発明によ
る流入制御方法は、交通システム、特にその高速道路部
分に対する最適効率を保証する。
【００１７】請求項１０により発展された流入制御方法
によれば、自由流交通から徐行交通への段階移行が、下
流側および／または上流側方向の流入点に最も近い監視
点で検出されるならば、流入が制限される。
【００１８】請求項１１により発展された流入制御方法
では、徐行交通への移行において前もって作動される流
入制限は、自由流交通への段階移行が、上流側および／
または下流側の最も近い監視点で検出されるならば、再
び解除され、すなわち以前に検出された徐行交通は再び
分散して、自由流交通を形成する。
【００１９】本発明の有利な実施形態について、図面を
参考にして以下に説明する。
【００２０】実施例によって表される自動車道路部分に
関して以下に説明する創意に富んだ方法は、それぞれの
交通システム、特に高速道路システムの走行時間を最小
にするために、またこれらの道路の可能な最高効率度を
達成するために、使用される。上記目的のために、本方
法は、自由流交通と徐行交通との間の段階移行の検出を
有する交通状況監視システムと、入口、すなわち特に複
数車線の高速道路の入口ランプにおける入口計測システ
ムとを含み、この方法は、このように検出された交通状
況に依存し、したがって、この方法は自由流交通と徐行
交通との間の段階移行の検出に依存する。この特定の交
通状況依存の流入制御システムによって、可能な最短走
行時間と共に最大道路効率を達成することが可能であ
り、一方、流入制限の形態の交通流に対する介入の実行
はかなり小さくて済む。
【００２１】これは、本例の場合、自由流交通から徐行
交通への監視される交通状況が変化するまで、流入制限
を行う必要がないからである。次に、さらなる詳細につ
いて、図示した交通システム部分を参考にして説明す
る。
【００２２】図１は、実施例によって、上流側の自動車
道路交差点ＡＫ１と下流側の自動車道路交差点ＡＫ２と
の間の３車線自動車道路部分ＡＦを示している。５００
ｍから１２００ｍの測定点間隔を有するそれぞれ誘導コ
イル検出器の形態の測定点Ｍ1からＭ10が、自動車道路
部分ＡＦにわたって設けられる。測定点Ｍ1からＭ
10は、個別ベースで１分毎に平均車速および交通流の形
態の交通測定データを、３つの車線の各々の交通を監視
かつ制御するための制御コンピュータを備えた従来の交
通制御センタ（図示せず）に供給する。要求に応じて、
各車線を個々に評価することができるか、あるいは車線
全体にわたって平均される速度と交通流値、すなわち交
通密度が利用される。代わりに、他の従来の技術も利用
して、例えば赤外線検出器またはビデオカメラを使用し
て交通測定値から、サンプル車両データ、すなわちいわ
ゆる浮動(floating)車両データから、あるいは占有度ま
たは車両間の間隔の測定から、交通状況に関連するデー
タを感知かつ評価することができる。さらに、データは
負荷曲線予測からも獲得することができる。
【００２３】図２は、実施例によって、入口Ｚを含む図
１の自動車道路部分の領域を示し、下流側方向のこの入
口Ｚに最も近い測定点または監視点Ｍi+1と、上流側方
向の入口Ｚに最も近い測定点または監視点Ｍi+1が概略
的に示されている。例えば制御可能なバリアまたは光学
信号システムの形態の適切な流入制御手段１が入口Ｚに
設けられ、この手段によって、入口Ｚを介して自動車道
路部分に進入する車両の流入ｑeを交通状況の関数とし
て制御することができる。このために、流入制御手段は
交通制御センタとのデータ交換接続部を有する。特にこ
の流入制御のために、現在の状態としてであろうが、あ
るいは交通予測により将来予想される交通状況としてで
あろうが、自由流交通から徐行交通への段階移行が、隣
接した自動車道路部分に検出されるならば、流入ｑeは
制限され、すなわち充分に低減される。徐行交通の分
散、すなわち自由流交通への段階移行が後の時点に再び
検出されるや否や、流入制限は再び解除される。
【００２４】この交通状況依存の流入制御を実行するた
めに、状況監視方法は次の測定を含む。交通状況測定値
を評価するために、また適切ならば、交通制御コンピュ
ータを用いて将来の交通状況を予測するために、すべて
の測定点あるいは「基準点」を表す一般的な監視点に関
して、任意の所望の従来の検出方法を使用して個々ある
いは全体の車線について平均速度値と交通密度値ならび
に長時間にわたるそれらの変化を決定または予測して、
評価する。この評価方法は、従来のものであると共に、
したがって本出願では関心が及ばないさらなる測定を実
装することと、自由流交通と徐行交通との間の段階移行
がそれぞれの監視点で行われているかどうかを検出する
こととを含む。システム構成に応じて、流入制御の結果
の予想によっておよび／または流入の負荷曲線予測によ
って、種々の交通状況予測、例えば段階移行が検出され
た後に交通の状況がいかにあるかという予測、交通の上
流側に検出された段階移行によって誘発される段階移行
の予測、停滞交通の発生の予測および／または徐行交通
が、主走行方向の更新された測定によっていかに変化す
るかという予測をさらに実施することができる。負荷曲
線予測は、本出願では、それぞれの時間にそれぞれの位
置で恐らく予想される交通状況に関する経験的なデータ
に基づく予測であると解釈される。停滞交通の発生が交
通の列をつくっている状況の任意の予測または適切な測
定によって検出されたならば、例えば上に引用した特許
出願ＤＥ １９６ ４７ １２７Ａ１に記述された方
法、あるいは対照的に次のように修正される方法によっ
て、状況が将来いかに変化するかという予測および／ま
たは対応する走行時間予測を実施することができる。
【００２５】この方法では、測定手段によってまたは予
測によって特定の時間に検出されるか、あるいは将来の
時間に予想される停滞交通の上流側または下流側縁部の
位置ｘlおよび／またはｘrは、次の関係に従って前もっ
て見積もられる。
【００２６】
【数３】 ここで、ρminは停滞交通の後ろの下流側交通密度を示
し、この密度は、任意の所望の方法によってまたは式ρ
min＝ｑout（ｔ）／Ｗmax（ｔ）を基準にして決定さ
れ、またρ0は停滞交通の前の上流側交通密度であり、
これもまた任意の所望の従来の方法によって決定する
か、あるいは式ρ0＝ｑ0（ｔ）／Ｗ0（ｔ）によって計
算することができる。さらに、ｑoutとＷmaxは、停滞交
通の後ろのそれぞれの下流側監視点における交通の交通
流または平均車速を意味し、またｑ0とＷ0は停滞交通の
前の対応する上流側監視点における交通の交通流と平均
車速を意味する。時間ｔ0は、停滞交通の上流側縁部が
測定方法または予測方法によって特定の位置に検出また
は予測される時点であり、一方、ｔ1は、停滞交通の下
流側縁部が任意の所望の測定方法または予測方法によっ
てある位置に検出または予測される時点を示す。占有度
の測定では、例えば米国で一般に行われているように、
交通密度値ρmin、ρmaxおよびρ0は、上述の式で、係
数λによりスケーリングされた占有度の対応値Ｂmin、
ＢmaxおよびＢ0によって置換される。停滞交通状況およ
び停滞交通の拡大の変化の予測を実施するために、被積
分関数、すなわちｑmin、ｑout、ｑ0、ρmax、ρminお
よびρ0のすべての値を、任意の所望の従来の負荷曲線
予測によって決定することが好ましい。さらに、手順は
ドイツ公開公報ＤＥ １９６ ４７ １２７Ａ１に開示
された方法に従って行われ、さらなる詳細については、
この文献を参照することができる。
【００２７】停滞交通推移の上記予測範囲内で、停滞交
通の上流側の時間ｔ(k)から始まるおよび／または停滞
交通の下流側の時間ｔ(m)から始まる、ある測定点の値
または監視点の値の利用がもはや不可能である場合があ
り、すなわち停滞交通の上流側と下流側の交通状況パラ
メータは、時間ｔ(k)またはｔ(m)までのみ負荷曲線予測
によって測定または決定することができる。この場合、
本発明により、次式、
【００２８】
【数４】 に従って、その時点まで検出された交通状況データか
ら、停滞交通の下流側縁部または上流側縁部について、
予測平均速度ｖgr、ｖglが導かれるようにされ、△ｔ
は、予測方法のサイクル時間および実証されるその方法
のパラメータを意味する。次に、停滞交通の縁部の関連
空間座標ｘr、ｘlは、このようにして見積もられる平均
速度Ｖgr、Ｖglから、停滞交通の下流側および上流側縁
部について、次の関係に従って前もって予め決定するこ
とができる。
【００２９】
【数５】 同様に、停滞交通の下流側縁部の速度Ｖgrも決定して、
任意の所望の道路の特徴的な予想値として利用すること
ができる。停滞交通の下流側または上流側縁部の速度値
Ｖgr、Ｖglはまた、負荷曲線法を用いて直接決定するこ
とができる。
【００３０】次の手順によって、自由流交通から徐行交
通への段階移行を確実に検出することが可能である。そ
れぞれの監視点について、時間ｔ１およびｔ２＝ｔ１＋
Δｔで実施される２つの時間的に連続した測定サイクル
の平均速度値ｖt1、ｖt2の差ｄｖt1，t2が決定され、Δ
ｔはゼロよりも大きな任意の所望の選択可能な時間間隔
であり、実証される方法のパラメータを表す。次に、そ
れぞれの速度差ｄｖt1，t2＝ｖt2−ｖt1が一方でゼロよ
りも小さいかどうか、他方で、絶対項の予め規定可能な
速度しきい値ｖGよりも大きいかどうか、すなわち、条
件ｄｖt1，t2＜０および｜ｄｖt1，t2｜＞ｖGが満たさ
れるかどうかが検出される。さらに、時間ｔ２における
交通流ｑt2が記録され、またｑt2が、予め規定可能な交
通流限界値ｑGを超えるかどうか、すなわち条件ｑt2＞
ｑGが満たされるかどうかが検出される。上述の３つの
すべての条件が満たされるならば、これは自由流交通か
ら徐行交通への段階移行の発生であると解釈される。こ
のための方法が非常に信頼性が高いことが明白である。
２つの速度条件は、この実際の段階移行において平均速
度の比較的速い低下がある事実を考慮する。交通流条件
は、一方で、徐行交通と停滞交通状況の間を、他方で、
相対的に小さな交通流を有する自由流交通の状況の間を
確実に区別する。
【００３１】自由流交通から徐行交通への段階移行の発
生を検出するための代替的な手順では、２つの時間的に
連続した測定サイクルの平均速度ｖt1、ｖt2は、上記の
方法のように記録され、またそれらの差ｄｖt1，t2＝ｖ
t2−ｖt1がゼロよりも少ないかどうかを決定するため
に、点検される。同様に、時間ｔ２における交通流ｑt2
が記録され、またそれが予め規定された交通流しきい値
ｑGよりも大きいかどうかを決定するために、点検され
る。さらに、上記の方法と異なって、交通密度値ｑt1，
ｑt2の間の差ｄｑt1，t2＝ｑt2−ｑt1および２つの時間
的に連続した測定サイクル時間ｔ１、ｔ２、次に関連交
通流の間の差ｄｑｔ１，ｔ２で割算した平均速度の間の
差ｄｖt1，t2の商ｄｖt1，t2／ｄｑt1，t2が形成され
る。次に、この商ｄｖt1，t2／ｄｑt1，t2が、絶対項の
予め規定可能なしきい値を超えるかどうかが、試験され
る。形成された商のこの条件は、以前に上に指定した方
法の速度しきい値条件に取って代わる。もしすべての３
つの状態が満たされるなら、これは次に自由流交通から
徐行交通への段階移行の発生と解釈される。商の条件も
またこれに非常に適切であることが明白である。これ
は、自由流交通から徐行交通への移行において、平均速
度が交通流よりも大きく変化する、すなわち減少すると
いう事実を考慮し、前記交通流は、交通密度と平均速度
とから形成されるに対応することが既知である。平均速
度の減少は、徐行交通の発生を実際に引き起こす交通密
度の増加による自由流交通から徐行交通への移行におい
て少なくとも部分的に補なわれる。
【００３２】自由流交通から徐行交通への段階移行の発
生が、上記の方法の１つのある時間に特定の監視点で検
出されるならば、発生しまた検出された段階移行が、監
視点の上流側において、より遅いで、対応する段階移行
を引き起こすかどうかについて予測を実施することも好
ましい。それぞれの監視点で段階移行が検出された特定
の時間に、監視点の上流側に位置する点におけるよりも
小さな交通流が検出されるならば、上記のことが想定さ
れる。これは、この場合、形成される徐行交通の位置へ
の車両流入が、車両の流出よりも大きく、この結果徐行
交通を含む領域が上流側方向に拡大するからである。上
記の基準は、厳密に言えば、２つのそれぞれの点の間に
入口または出口がない場合に適用される。しかし、この
例は、上記基準の簡単な修正によって考慮に入れること
ができ、この修正では、現在の段階移行の位置における
交通流は入口の可能な流入によって低減されるか、ある
いは出口の可能な流出によって増加される。したがっ
て、基準は、現在の段階移行の位置における交通流が、
上流点における交通流と、２点の間の流入又は流出の差
とを足した和よりも少ないことである。
【００３３】必要な場合、同様の方法で、自由流交通か
ら徐行交通への誘発された上流側段階移行に関する上述
の条件が適用されるならば、徐行交通状況の期間および
／または空間範囲に関する予測は、入口または出口の上
流側の対応する自由流交通から徐行交通への段階移行の
検出後に行うことができる。入口という用語はまた車線
の数が低減される収斂部を含む。この進行中の徐行交通
の期間に関する予測については、入口の交通流が特定の
予め規定可能な値を超えるか、あるいは出口の車速が特
定の予め規定可能な値よりも小さく、さらに第２の条件
として、主な自動車道路の上流側の交通流は特定の予め
規定可能な値を超える限り、徐行交通が継続すると想定
される。入口または出口の上流側の徐行交通状況の空間
範囲に関する予測については、進行中の徐行交通状況の
下流側限界を、それぞれの入口または出口に留まるか、
あるいは徐行交通から自由流交通への段階移行が検出さ
れる位置にあると想定し、またその上流側限界を、自由
流交通から徐行交通への誘発された上流側段階移行に関
する上述の条件が入口または出口でもはや満たされない
か、あるいは停滞交通が広範囲の領域にわたって生じ、
次に状況のその後の変化が、停滞交通がいかに変化する
かという前述の予測によって追跡できるという事実から
求める。停滞交通の下流側限界は、この場合、前もって
見積もられる徐行交通状況の上流側限界を決定する。
【００３４】徐行交通の分散、したがって自由流交通へ
の移行は、交通量が増加するにつれて自由流交通から徐
行交通へ逆の形成が行われるほど容易に行われない。経
験によれば、徐行交通からの分散プロセスの終了段階
で、すなわち自由流交通への段階移行で、平均速度は次
に以前よりもかなり高い値まで増加する。したがって、
実用では、徐行交通から自由流交通への段階移行を検出
するためには、予め規定可能なさらなる速度しきい値を
平均速度が超えるという基準を用いることで、十分であ
る。代わりに、長時間にわたる平均速度の変化が関連し
きい値を超え、また平均速度それ自体が、それと関連し
て予め規定されるしきい値の上方に位置するかどうかに
関する基準も利用することができる。
【００３５】次に、自由流交通と徐行交通との間の段階
移行の上述の検出は、これらの段階移行の発生の関数と
して車両流入を制御する車両流入制御方法に利用され
る。この流入制御の種々の手段について、図２の実施例
を参考にして以下に説明する。第１の別の実施形態で
は、下流側方向のそれぞれの流入点Ｚに最も近い監視点
Ｍi+1は、このような段階移行の発生について監視され
る。交通制御コンピュータが流入点Ｚで自由流交通を検
出する限り、前記制御コンピュータは入口Ｚの流入制御
手段１を作動しないように維持し、すなわち車両は制限
なしに入口Ｚから入ることができる。制御コンピュータ
が下流側監視点Ｍi+1で自由流交通から徐行交通への段
階移行の発生を検出するや否や、前記制御コンピュータ
は流入制御手段１を作動させ、かくして入口Ｚを介した
車両流入ｑeを、状態の関数として、すなわち主ルート
の車線の数の関数としておよび／または発生する徐行交
通の上流側の主ルートの交通流の測定値または予測値の
関数として、好ましくは可変に予め規定し得る予め規定
可能な程度に制限する。単純化した実施形態では、徐行
交通の時に入口Ｚを完全に閉鎖することも可能である。
次に、制御コンピュータがそれぞれの監視点Ｍi+1の平
均速度値を用いて、徐行交通から自由流交通への逆の段
階移行が入口Ｚで行われたこと、すなわち徐行交通が自
由流交通に分散したことを検出するならば、前記コンピ
ュータは、流入制御手段１を適切に作動することによっ
て入口制限を解除する。
【００３６】第２の別の実施形態は、上記第１の別の実
施形態に類似した手順にあり、後者とは、下流側方向の
入口Ｚに最も近い監視点Ｍi+1の代わりに、上流側方向
の最も近い監視点Ｍiが使用される点で異なり、すなわ
ち前記上流側監視点Ｍｉで、交通制御コンピュータは自
由流交通から徐行交通への段階移行の発生を検出し、ま
たその逆も実施する。自由流交通が監視点Ｍiに生じる
ならば、入口Ｚを介した流入制限は行われず、これに対
し徐行交通への移行があると、流入制御手段１は状態の
関数としてこの流入ｑeを制限する。
【００３７】２つのさらなる別の実施形態では、自由流
交通と徐行交通との間の段階移行の発生は、上流側方向
のそれぞれの入口Ｚに最も近い監視点Ｍｉと、下流側方
向のそれぞれの入口Ｚに最も近い監視点Ｍi+1の両方で
監視される。次に、入口Ｚを介した流入ｑeの制限は、
自由流交通から徐行交通への段階移行の発生が、上流側
方向の入口Ｚに最も近い監視点Ｍｉで検出される時点
に、上記２つの別の実施形態の１つに課される。次に、
流入制限は、徐行交通から自由流交通への逆の段階移行
が、下流側方向の入口Ｚに最も近い監視点Ｍi+1で検出
される時点に、例えば平均速度が予め規定可能なしきい
値を超えるという時点に、再び解除される。両方の監視
点Ｍi、Ｍi+1を利用する他の別の実施形態では、それら
の役割は入れ替えられ、すなわち、自由流交通から徐行
交通への段階移行が、下流側方向の最も近い監視点Ｍ
i+1で検出されるならば、入口制限が課せられ、また徐
行交通から自由流交通への逆の段階移行が、上流側方向
の最も近い監視点Ｍiで記録されていたならば、入口制
限が再び解除される。
【００３８】自由流交通と徐行交通との間の段階移行の
発生の関数として流入を制御するための、有利な実施形
態に説明した方法を利用することによって、適切に監視
かつ流入制御される道路、走行時間の低減および信頼性
の高い交通予測が高効率度で可能になり、大きな交通量
がある場合にも自由流交通の状況が可能な限り長く維持
され、また選択的に、徐行交通の変化および／または停
滞交通の発生に関する予測が行われる。本発明による方
法は、流入を制限する制御介入によって徐行交通の状況
の期間を最小にする。
【００３９】当然、上述の本発明の実施形態以外の実施
形態が可能である。特に、当業者は、言及したしきい値
および段階移行基準を特定の用途に従って決定し、また
必要な場合、状況の関数として変更し得ることが明白で
ある。 ［図面の簡単な説明］
【図１】交通状況を監視するために、互いに離間された
複数の監視点を有する３車線自動車道路部分の概略ブロ
ック図である。
【図２】入口を有する図１の自動車道路部分の概略部分
平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−62979（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−263783（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−21488（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−262488（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−124791（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−246798（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−503317（ＪＰ，Ａ) 独国特許出願公開19647127（ＤＥ，Ａ １) 米国特許5684475（ＵＳ，Ａ) 国際公開89／11138（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08G 1/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 道路交通システムの１つ以上の点（Ｍ1
    からＭ10）について、現在の交通状況または将来予想さ
    れる交通状況を決定し、 ３つの交通状況の形態、すなわち、自由流交通、追い越
    し操作が実質的に不可能である徐行交通および停滞交通
    を区別する、道路交通システムの交通状況を監視するた
    めの方法において、 （ｉ）平均速度（ｖ）が、予め規定可能な程度を超えて
    減少し、 （ｉｉ）交通流（ｑ）が、予め規定可能な交通流しきい
    値（ｑG）よりも大きい、 状況が満たされたならば、自由流交通から徐行交通への
    段階移行があると推論することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 道路交通システムの１つ以上の点（Ｍ1
    からＭ10）について、現在の交通状況または将来予想さ
    れる交通状況を決定し、 ３つの交通状況の形態、すなわち、自由流交通、追い越
    し操作が実質的に不可能である徐行交通および停滞交通
    を区別する、道路交通システムの交通状況を監視するた
    めの方法において、 （ｉ）平均速度（ｖ）が減少し、 （ｉｉ）交通流（ｑ）が、予め規定可能な交通流しきい
    値（ｑG）よりも大きく、 （ｉｉｉ）平均速度（ｖ）の変化（ｄｖ）を交通流
    （ｑ）の変化（ｄｑ）で割算して形成される商（ｄｖ／
    ｄｑ）の絶対値が、予め規定可能なしきい値を超える、 状況が満たされたならば、自由流交通から徐行交通への
    段階移行があると推論することを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 自由流交通から徐行交通への現在の段階移行が検出され
    た時、現在の段階移行の位置における交通流およびその
    上流側の交通流を感知し、また前記交通流を互いに比較
    し、また現在の段階移行の位置における交通流が、上流
    点における交通流に、２点間の流入又は流出の差を加え
    た合計よりも小さいならば、上流点における自由流交通
    から徐行交通への誘発される将来の段階移行の発生を推
    論することをさらに特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかにおいて、 自由流交通から徐行交通への現在の段階移行が入口また
    は出口の上流側に検出された時、これによって誘発され
    る上流側の徐行交通状況の期間を、第一に、入口の交通
    流が予め規定可能なしきい値を超えているか、あるいは
    出口の平均車速が予め規定可能なしきい値よりも低く、
    第二に、主な自動車道路の上流の交通流が、予め規定可
    能なしきい値を超えている限り、前記期間が持続すると
    推論することによって、予測することをさらに特徴とす
    る方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかにおいて、 自由流交通から徐行交通への現在の段階移行が入口また
    は出口の上流側に検出された時、これによって誘発され
    る上流側の徐行交通状況の空間範囲を、一方で、徐行交
    通状況の下流側縁部が入口または出口に留まるか、ある
    いは徐行交通から自由流交通への段階移行が検出される
    位置にあると仮定し、他方で、自由流交通から徐行交通
    への誘発された段階移行の条件がもはや満たされない
    か、あるいは広範囲の停滞交通の発生が検出されるとい
    う事実により徐行交通状況の上流側縁部の位置を推論す
    ることによって、予測することを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 道路交通システムの１つ以上の点（Ｍ1
    からＭ10）について、現在の交通状況または将来予想さ
    れる交通状況を決定し、 ３つの交通状況の形態、すなわち、自由流交通、追い越
    し操作が実質的に不可能である徐行交通および停滞交通
    を区別する、特に請求項１から５のいずれかの道路交通
    システムの交通状況を監視するための方法において、 平均速度（ｖ）が予め規定可能な速度しきい値（ｖG）
    を超えるか、または予め規定可能な程度よりも大きく、
    予め規定可能な速度しきい値を超えて上昇するならば、
    徐行交通から自由流交通への段階移行を推論することを
    特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 交通システムの１つ以上の点（Ｍ1から
    Ｍ10）について、現在の交通状況または将来予想される
    交通状況を決定し、 ３つの交通状況の形態、すなわち、自由流交通、徐行交
    通および停滞交通を区別する、特に請求項１から６のい
    ずれかの道路交通システムの交通状況を監視するための
    方法において、 停滞交通が検出された後に、前記停滞交通の変化が、次
    式、 【数１】 に従って、停滞交通の上流側縁部または停滞交通の下流
    側縁部の時間依存位置（ｘl）および／または（ｘr）を
    連続的に見積もることによって予測し、 ここで、 （ｉ）ｑminは停滞交通の交通流であり、またρｍａｘ
    は停滞交通の交通密度であり、 （ｉｉ）ｔ0は、ある位置で停滞交通が検出または予測
    される上流側縁部における時間であり、 （ｉｉｉ）ｔ1は、ある位置の停滞交通が検出または予
    測される下流側縁部における時間であり、 （ｉｖ）ｑoutおよびρminは、停滞交通の下流側の交通
    流または交通密度であり、 （ｖ）ｑ0およびρ0は、停滞交通の上流側の交通流また
    は交通密度であることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】請求項７において、 次式、 【数２】 に従って、時間ｔ(k)またはｔ(m)から開始して、停滞交
    通の下流側縁部および／または上流側縁部の速度
    （ｖgr、ｖgl）が、その時点まで記録された交通状況デ
    ータから前もって見積もられ、△ｔは、実証されるべき
    予測サイクル時間であり、またｋまたはｍは、考慮して
    いた実行監視サイクルの数であることをさらに特徴とす
    る方法。
  9. 【請求項９】交通システム部分の交通状況を監視し、 前記交通システム部分への車両流入を、検出される交通
    状況に基づいて制御する、道路交通システムの交通流を
    制御するための方法において、 交通状況の監視が、特に請求項１から４のいずれかの方
    法によって自由流交通と追い越し操作が実質的に不可能
    である徐行交通との間の段階移行を検出することを含
    み、 それぞれの流入点（Ｚ）における車両流入を、自由流交
    通と徐行交通との間の交通状況を監視することによって
    検出される段階移行に基づいて制御することを特徴とす
    る方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、 自由流交通から徐行交通への段階移行が、下流方向の流
    入点に最も近い１つのみの監視点（Ｍi+1）で、あるい
    は上流方向の流入点に最も近い１つのみの監視点
    （Ｍi）で、あるいは両方の監視点で、交互に検出され
    るならば、それぞれの流入点（Ｚ）における車両流入を
    制限することをさらに特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、 徐行交通から自由流交通への段階移行が、下流方向の流
    入点（Ｚ）に最も近い前記監視点（Ｍi+1）のみで、あ
    るいは上流方向の流入点（Ｚ）に最も近い前記監視点
    （Ｍi）のみで、あるいは前記両方の監視点で、交互に
    検出されるならば、流入制限を解除することを特徴とす
    る方法。
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