JP3876653B2 - 交通流の異常検知装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路に車両感知器等を設置して交通計測データを集め、この交通計測データによって、突発事象の発生による交通流の異常を検知することができる交通流の異常検知装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路上に交通事故、災害などの突発事象が発生したとき、この突発事象に基づく交通流の異常をいち早く検知して、後続の車両に知らせたり、後続の車両を誘導したりする必要がある。
従来、道路にカメラを設置して、画像処理をして交通流の異常を検知することが行われているが（特開平７−２１４８８号公報、特開平１０−４０４９０号公報など参照）、道路の広い範囲にわたってカメラを設置することは経費がかかり、また、夜間や悪天候時の検知が困難である。
【０００３】
そこで、道路の随所に設置した車両感知器を使って道路の交通量、車両の速度などを測定し、これらの測定値に基づいて交通流の異常を監視することが行われている。
この監視装置によれば、交通量が少ないのに速度が急激に落ち、その状態が一定時間継続したときに事故発生と判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記の監視装置では、車両の走行速度に基づいて判定しているため、自然渋滞時に突発事象が発生した場合に区別がつきにくく、検知精度が低下するという問題があった。
そこで、発明者は、所定地域若しくは所定区間の道路上の車両（走行車両、停車車両を含む）の存在台数に着目し、この増減を算出することにより、道路上の突発事象の発生を、交通状態の影響を受けることなく、精度よく検知することができるのではないかと考えた。
【０００５】
本発明は、少ない誤差で、道路上の突発事象の発生を確実に検知することができる交通流の異常検知装置及び方法を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の交通流の異常検知装置は、道路を走行する車両を計測する車両計測手段と、車両計測手段の計測結果に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める変動算出手段と、変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動の一定期間にわたる分散がしきい値以上となったとき、道路上の突発事象の発生を検知する総合判定手段とを有するものである（請求項１）。
前記総合判定手段は、一定期間の車両の存在台数を記録しておき、その時間変動の一定期間にわたる分散がしきい値以上となったとき、道路上の突発事象の発生を検知する。前記一定期間が短すぎると、ノイズによる誤差を拾ってしまうことがある。一定期間が長すぎると、道路上の突発事象の検知が遅れてしまう。これらのことを考慮して前記一定期間を決めるとよい。
【０００７】
交通の流れが定常であれば、地域若しくは区間に流入する車両台数と流出する車両台数とはほぼ等しいので、地域若しくは区間内の存在台数はほとんど変化しない。しかし事故などの突発事象が発生したとき、交通流に乱れが生じるため、地域若しくは区間内の存在台数は不安定に変化する。そこで、地域若しくは区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求め、この時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生を検知する。
【０００８】
(2)存在台数の変動の算出方法として、次の (a)(b) の２つがある。
(a)複数の地点で道路の交通量を計測し、当該複数の地点での交通量の差に基づいて存在台数の変動を直接求める（請求項２）。
例えば区間に流入する交通量Ｑ1と区間から流出する交通量Ｑ2との差ΔＱ
ΔＱ＝Ｑ1−Ｑ2
を求めれば、そのΔＱが区間内の存在台数の変動を表す。
【０００９】
(b)複数の地点での交通量と速度と区間距離とに基づいて車両の存在台数を算出し、さらに車両の存在台数の時間変動を算出する（請求項３）。
区間内の交通量Ｑ、速度Ｖ、区間距離Ｌに基づいて存在台数Ｅが求められる。
Ｅ＝ＱＬ／Ｖ
その存在台数Ｅの変化の幅（分散）をとったり、存在台数Ｅを時間微分したりして、存在台数の変動を求める。
【００１０】
なお、区間に流入する地点の交通量Ｑ1と速度Ｖ1、区間から流出する交通量Ｑ2と速度Ｖ2しか分からないときは、区間を前半（区間距離Ｌ／２）と後半（区間距離Ｌ／２）に分け、前半についてはＱ1，Ｖ1を用い、後半についてはＱ2，Ｖ2を用いて存在台数Ｅを求めることができる。
Ｅ＝（Ｑ1／Ｖ1）（Ｌ／２）＋（Ｑ2／Ｖ2）（Ｌ／２）
【００１１】
前記しきい値は、時間帯、曜日などに応じて統計的に求められ、記憶されている値であってもよい（請求項４）。車両の存在台数の変動に、統計的な傾向が現れることがあるからである。
(4)車両計測手段は、車両の通過とその速度を感知することのできる車両感知器であってもよい（請求項５）。
車両感知器の車両感知信号に基づいて、交通量や速度情報を得ることができる。車両感知器は、簡単な構造を持つので、低コストで道路に設置できる。
【００１２】
(5)本発明の交通流の異常検知装置は、複数の地点で道路の交通量と車両の速度とを計測する車両計測手段と、当該複数の地点での交通量の差に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める第１の変動算出手段と、当該複数の地点での交通量と速度と区間距離とに基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める第２の変動算出手段と、前記第１の変動算出手段、及び第２の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す評価値を算出し、この評価値に基づいて道路上の突発事象の発生を検知する総合判定手段とを有するものである（請求項６）。
【００１３】
この構成によれば、前記(2)の２つの方法(a)(b)で存在台数の時間変動をそれぞれ算出し、各変動算出手段の検知結果を組み合わせることにより、各欠点を補い、より精度の高い判定をすることができる。
前記総合判定手段は、前記第１の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す第１の評価値を算出し、第２の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す第２の評価値を算出し、これらの評価値の重み付け平均値に基づいて道路上の突発事象の発生を検知するものであってもよい（請求項７）。
【００１４】
突発事象の発生状況に応じて、各変動算出手段の検知精度が異なるので、各評価値に対して重み付け平均演算を行い、この重み付け平均値に基づいて、総合判定を行えば、判定の精度をさらに向上させることができる。
前記重み付け平均をとる場合に用いる重み係数を、次の(a)〜(g)のいずれか１つ、又はこれらの組み合わせの関数とし、自動的に決定されるようにしてもよい（請求項８）。
(a)交通計測データ：交通量Ｑ、速度Ｖ、占有率Ｏなど交通計測データに応じて各変動算出手段の検知精度が異なることがある。交通量Ｑが多いときに有利な変動算出手段、不利な変動算出手段がある。
【００１５】
(b)道路線形：道路の曲がり具合や道路幅などにより、各変動算出手段の検知精度が異なることがある。例えば、急カーブの多い道路では、速度も遅くなり渋滞しやすいが、このようなときに有利な変動算出手段、不利な変動算出手段がある。
(c)曜日：曜日によって混んだり空いたりする道路があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
【００１６】
(d)時間帯：時間帯によって混んだり空いたりする道路があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
(e)渋滞の程度：渋滞の多い少ないによって有利な変動算出手段、不利な変動算出手段があり、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
(f)各変動算出手段の実績データ：各変動算出手段の過去の検知結果などの実績データに基づき、精度のよい変動算出手段、精度のよくない変動算出手段があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
【００１７】
(g)天候：雨、雪などの天候状態により精度のよい変動算出手段、精度のよくない変動算出手段があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
(9)また、本発明によれば、実際の突発事象の発生に関連する交通計測データに基づいて、各変動算出手段での検知結果を求め、実績データとして蓄積することが好ましい（請求項９）。これにより、各変動算出手段の実績に基づいて重み係数を決定することができる。
【００１８】
前記実績データには、正検知率、検知漏れ率、誤検知率、検知遅れ時間のうち１又は複数のデータが含まれていてもよい（請求項１０）。これらの値は、重み係数を決定するのに役立つパラメータとなる。
(10)本発明の交通流の異常検知装置は、総合判定手段により道路上の突発事象が検知された場合に、その突発事象の発生を外部に知らせる情報提供手段をさらに有することが、好ましい（請求項１１）。ドライバなどに知らせることにより、事故の拡大を防止するためである。
【００１９】
前記情報提供手段は、当該地域内若しくは当該区間内を走行する車両、又は当該地域内若しくは当該区間内への走行が予想される車両に対して情報を提供してもよい（請求項１２）。例えば路側ビーコンなどの移動通信手段を用いて、車両のドライバに情報を提供することができる。
情報提供手段は、すでに予定されている道路上の規制に対しては、その影響を検知しても外部に知らせなくてもよい。例えば、道路工事等のためある時間から車線が制限されることが分かっているときは、その時間に道路上の規制による影響が検知されても、外部に知らせない。これは外部に知らせることによる混乱を防止するためである。
【００２０】
前記総合判定手段は、判定の基礎となった値の大きさ（尤度）に応じて、段階的な判定を行い、前記情報提供手段は、この総合判定手段による段階的な判定の結果によって異常情報の内容を変えることが好ましい（請求項１３）。
突発事象発生の尤度（確実性）に応じて、例えば「この先事故・止まれ」、「前方注意」など情報提供の内容を変えることにより、ドライバなどに、より適切な情報を与えることができる。
【００２１】
(11)前記総合判定手段は、複数の道路区間で交通流の異常を検知した場合、判定の基礎となった値の大きさに応じて、異常発生区間を特定してもよい（請求項１４）。突発事象発生の尤度（確実性）の一番高い区間を異常発生区間とすることにより、後続のドライバなどに発生区間の情報や回避ルートの情報を知らせることができる。
(12) また、本発明の交通流の異常検知方法（請求項１５）は、請求項１記載の交通流の異常検知装置と同一発明に係る方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、高速道路の交通流監視を例にとって、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
１．システムの構成
図１は、交通流の異常検知をするための交通流監視システムを示す概略図である。
【００２３】
２車線ある高速道路１に、２ループ埋め込み式の車両感知器５が、間隔をおいて車線ごとに設置されている。また、車両の上方から車高を測定する超音波式の車両感知器３も、車線ごとに設置されている。これらの車両感知器３，５が設置された高速道路の区間を区間１，２，‥‥，ｉ，‥‥（ｉは２以上の整数）と表示する。各区間の距離をＬiとする。これらの車両感知器３，５、カメラは、一次処理装置４につながれていて、一次処理装置４は、車両通過台数のカウントや、車両速度の検知等を行う。
【００２４】
また、高速道路１には、事故情報や路面情報などを車両に知らせるための可変表示板６が設けられている。また、車両と双方向通信を行う路側ビーコン７が設けられている。
さらに、高速道路１に接続する一般道路２には、高速道路１の事故情報や路面情報などを、高速道路１に入ろうとする車両に知らせるための可変表示板９が設けられている。
【００２５】
交通管理センター１０内部のコンピュータ１１は、各区間に設置された一次処理装置４、路側ビーコン７、可変表示板６などと、有線通信網１２（無線通信網であってもよい）を通して接続されている。また、当該コンピュータ１１は、国土交通省、警察庁、都道府県警、消防庁などの関係機関１３と通信回線を通して結ばれており、放送局１４とも通信回線を通して結ばれている。
なお、前記のシステム例では、高速道路を想定していたが、一般道路であってもよい。車線数が２車線の道路を想定したが、車線数は、２に限られるものではなく、１車線であっても３以上の車線であってもよい。
【００２６】
また、複数埋め込み式の車両感知器５に代えて、道路の脇に設置されるドップラー式の車両感知器を用いてもよい。また、道路にテレビカメラを設置して画像処理により車両通過台数、車高、車長、通過速度などを検知してもよい。
２．交通管理センター
以下に説明するコンピュータ１１の機能の全部又は一部は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータ１１が実行することにより実現される。
【００２７】
図２は、交通管理センター１０内部のコンピュータ１１の機能ブロック図である。
コンピュータ１１の入力処理部２１には、車両感知器５の感知信号が一次処理装置４を介して入力される。入力処理部２１は、車両感知器５が感知した車両の通過台数や車両速度の検知量に基づいて、交通量（単位時間当たりの通過台数）Ｑ、平均速度Ｖ、占有率Ｏ（ある時間Ｔ内に車両が車両感知器を横切った時間ｔkの総和Σｔkを時間Ｔで割ったもの：Σｔk／Ｔ）や車両の特徴量等を算出する。「平均」速度としたのは、一定時間内に通過した各車両の速度の平均をとるためである。以下、「平均速度」のことを単に「速度」という。
【００２８】
区間ｉに注目して、区間ｉの距離をＬi、時刻ｔにおける区間ｉへの第１車線の流入交通量をＱ1,i(t)、第２車線の流入交通量をＱ2,i(t)とし、第１車線と第２車線の両方を合わせた、時刻ｔにおける区間ｉへの流入交通量をＱi(t)とする。同じく、区間ｉからの第１車線の流出交通量をＱ1,i+1(t)、第２車線の流出交通量をＱ2,i+1(t)とし、第１車線と第２車線の両方を合わせた、時刻ｔにおける区間ｉからの流出交通量をＱi+1(t)とする。
【００２９】
Ｑi(t)＝Ｑ1,i(t)＋Ｑ2,i(t)
Ｑi+1(t)＝Ｑ1,i+1(t)＋Ｑ2,i+1(t)
また、時刻ｔにおける区間ｉへの第１車線の流入速度をＶ1,i(t)、第２車線の流入速度をＶ2,i(t)とする。同じく、区間ｉからの第１車線の流出速度をＶ1,i+1(t)、第２車線の流出速度をＶ2,i+1(t)とする。第１車線と第２車線の、各交通量で重み付け平均した時刻ｔにおける区間ｉへの流入速度をＶi(t)とし、区間ｉからの流出速度をＶi+1(t)とする。
【００３０】
また、第１車線の車両の占有率をＯ1(t)，第２車線の車両の占有率をＯ2(t)とする。両車線の占有率をＯ(t)とする。
また、入力処理部２１は、車両の特徴量を算出する。すなわち、車両感知器３の出力に基づいて各車両の最大車高を算出するとともに、車両感知器５の２つのループの出力時間差に基づいて車両の速度を測定し、これと車両の感知時間とに基づいて車長を算出する。車両が通過するごとに車高、車長が算出されるので、１又は複数の車高、車長のデータ列が車線ごとに得られる。
【００３１】
なお、コンピュータ１１の入力処理部２１において交通量Ｑや平均速度Ｖを算出していたが、これらの算出処理は、一次処理装置４の中でするようにしてもよい。
これらの交通量、速度、占有率、車高、車長等の検知データを、「交通計測データ」という。
コンピュータ１１には、判定部２２が設けられており、判定部２２の中には、違った判定アルゴリズムにより、車両存在台数の時間変動量の分散をそれぞれ算出する算出部Ａ，Ｂが設けられている。
【００３２】
３．分散の算出
算出部Ａは、流入交通量Ｑi(t)と流出交通量Ｑi+1(t)との差ΔＱi(t)を算出する。
ΔＱi(t)＝Ｑi(t)−Ｑi+1(t)
そして算出部Ａは、車両存在台数Ｅi(t)の時間変動量を求める。ΔＱi(t)そのものが、車両存在台数Ｅi(t)の時間変動量を表すことになる。
【００３３】
算出部Ａは、一定（例えば１分）間隔の時刻ｔ1，ｔ2，ｔ３，‥‥，ｔk，‥‥（代表するときは添え字ｋを使う）ごとにΔＱi(tk)を記録し、過去の期間Ｔ（例えば１０分）にわたる分散(variance)を算出する。この分散をσ1(tk)と書く。
算出部Ｂは、区間ｉを前半と後半に分け、それぞれにおいて車両存在台数を算出する。区間前半においては流入交通量Ｑi(t)と、流入速度Ｖi(t)とを用いて区間前半の存在台数Ｅi1(t)を求める。
【００３４】
Ｅi1(t) ＝Ｑi(t)／ Ｖi(t)・ Ｌi／２
区間後半においては流出交通量Ｑi+1(t)と流出速度Ｖi+1(t)とから区間後半の存在台数Ｅi2(t)を求める。
Ｅi2(t) ＝Ｑi+1(t)／ Ｖi+1(t)・ Ｌi／２
そして、両方の存在台数Ｅi1(t)，Ｅi2(t)の和をとって、区間ｉの車両存在台数Ｅi(t)とする。
【００３５】
Ｅi(t)＝Ｅi1(t)＋Ｅi2(t)
算出部Ｂは、車両存在台数Ｅi(t)の時間変動量を求めるために、各時刻ｔkごとにＥi(tk)を記録し、過去の期間Ｔにわたる分散を算出する。この分散をσ2(tk)と書く。
４．突発事象の発生判定
コンピュータ１１には、総合判定部２３が設けられている。総合判定部２３は、算出部Ａ，Ｂの算出結果に基づいて、評価値（突発事象の発生尤度（確からしさ）を表す数値）を算出し、この評価値に基づいて突発事象が発生しているかどうかを判定する。次の２つの判定方法を説明する。
【００３６】
４．１ 総合判定１（評価値加算方式）
図３は、総合判定部２３が行う評価値加算方式による突発事象発生を判定する処理を説明するフローチャートである。
総合判定部２３は、この処理を、時刻ｔkごとに繰り返し行う。図３に沿って説明すると、総合判定部２３は、分散σ1(tk)、σ2(tk)を取得し(ステップＳ１)、σ1(tk)、σ2(tk)がそれぞれしきい値以上であるかどうか判定する(ステップＳ２，４)。両方がしきい値以上であれば、評価値に定数ｑを加算し(ステップＳ３)、一方のみがしきい値以上であれば、評価値に定数ｒ（ｒ＜ｑ）を加算する(ステップＳ５)。ｑ、ｒは判定の確からしさを設定するための加算項である。
【００３７】
σ1(tk)、σ2(tk)がいずれもしきい値未満であれば、評価値を０にリセットする(ステップＳ６)。
評価値が一定値以上となったかどうか判定し(ステップＳ７)、一定値以上となれば、総合判定部２３は、突発事象が発生したと判断する(ステップＳ８)。一定値以上でなければ、次の時刻ｔk+1に判断を持ち越す。
以上のようにして突発事象の発生が判定されると、交通管理センター１０は、関係機関等に情報伝達する（ステップＳ９）。
【００３８】
４．２ 総合判定２（重み付け方式）
算出部Ａの出力した分散σ1(tk)に基づいて行う判定アルゴリズムを「方法Ａ」、算出部Ｂの出力した分散σ2(tk)に基づいて行う判定アルゴリズムを「方法Ｂ」という。
この重み付け方式では、方法Ａに基づいて評価値ＰAを算出し、方法Ｂに基づいて評価値ＰBを算出し、各評価値ＰA，ＰBの重み付け平均をとる。
【００３９】
図４、図５は、総合判定部２３が行う重み付け処理を説明するためのフローチャートである。
総合判定部２３は、この処理を、時刻ｔkごとに繰り返し行う。総合判定部２３は、分散σ1(tk)を取得し(ステップＴ１)、σ1(tk)がしきい値以上であるかどうか判定する(ステップＴ２)。しきい値以上であれば、評価値ＰAに定数を加算し(ステップＴ３)、しきい値未満であれば、評価値ＰAを０にリセットする(ステップＴ５)。
【００４０】
次に、分散σ2(tk)を取得し(ステップＴ５)、σ2(tk)がしきい値以上であるかどうか判定する(ステップＴ６)。しきい値以上であれば、評価値ＰBに定数を加算し(ステップＴ７)、しきい値未満であれば、評価値ＰBを０にリセットする(ステップＴ８)。
総合判定部２３は、それぞれ重み係数α，βを用いて、算出した評価値ＰA，ＰBの重み付き平均値Ｐtotalを算出する（ステップＴ９）。
【００４１】
Ｐtotal＝（αＰ1＋βＰ2）／（α＋β）
そしてこのＰtotalを検知しきい値と比較し(ステップＴ１０)、検知しきい値を超えていれば突発事象の発生尤度が十分に高く「突発事象発生」と判断する(ステップＴ１２)。この検知しきい値が高すぎると検知漏れが多くなり、検知しきい値が低すぎると誤検知が増える。この検知しきい値は、後に図６を用いて説明する検知漏れ率や誤検知率の実績に基づき、自動的に決定されるようにしてもよい。
【００４２】
検知しきい値を超えていなければ、このＰtotalを注意しきい値と比較する(ステップＴ１１)。注意しきい値＜検知しきい値の関係がある。注意しきい値を超えていれば、突発事象の発生尤度が中程度に高く、「突発事象の発生の可能性が高い注意状態」と判断する(ステップＴ１３)。
注意しきい値を超えていなければ、突発事象の発生尤度が低く、「突発事象の発生なし」と判断する(ステップＴ１４)。
【００４３】
ここで、前記重み係数α，βの決定の仕方を説明する。この決定をする前提として、実際に交通計測データを集め、突発事象の発生時の交通計測データに基づいて、総合判定部２３で異常判定して、正しく検知したかどうかなどの実績を調べておく必要がある。
図６は、この検知率等の記録方法を説明するためのフローチャートである。まず、交通計測データを常時集積する(ステップＵ１)。実際に突発事象が発生したことが分かると(ステップＵ２のYES)、発生時刻前後の交通計測データを参照し(ステップＵ３)、α＝１，β＝０として処理を行い（方法Ａ）、α＝０，β＝１として処理を行う（方法Ｂ）（ステップＵ４）。それぞれの方法Ａ，Ｂで評価値ＰA，ＰBがしきい値を超えて交通流の異常検知を行っていたかどうか判断する。以上の処理を、突発事象が発生するたびに行う。
【００４４】
この結果、方法Ａ，Ｂごとに、突発事象全発生件数に対して正しく検知できた確率を「正検知率」、突発事象全発生件数に対して検知できなかった確率を「検知漏れ率」、総検知数に対して誤って検知した確率を「誤検知率」、突発事象が実際に発生してから検知するまでの時間を「検知遅れ時間」とする(ステップＵ５)。
総合判定部２３は、２つの方法Ａ，Ｂごとにこれらの値を、交通状態、曜日、季節、天候、時間帯別に分類し、記録している。
【００４５】
次の表１は、記録内容に基づいて、２つの方法Ａ，Ｂを評価した一例を示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
総合判定部２３は、重み係数α，βを決定する。
重み係数α，βは、交通量Ｑ、速度Ｖ、占有率Ｏ、道路線形（カーブ、ジグザグ等）、曜日、時間帯、渋滞の程度、過去の検知実績（表１）などの関数とする。
図７は、重み係数α，βの決定処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、リアルタイムで行う処理である。α，βの初期値（例えば初め全部同一の値とする）に対して修正を施す。
【００４８】
まず、検知の対象となる道路区間の道路線形による重みを加算する(ステップＶ１)。例えば、ボトルネックとなりそうな道路線形であれば、方法Ｂの重み係数βを上げる。
次に、曜日に基づいた重みを加算する(ステップＶ２)。例えば現在が日曜日であれば、方法Ａの重み係数αを上げる。平日であれば、方法Ｂの重み係数βを上げる。
【００４９】
次に、時間帯に基づいた重みを加算する(ステップＶ３)。例えば昼、夜であれば、方法Ａの重み係数αを上げる。早朝、夕方であれば、方法Ｂの重み係数βを上げる。
次に、過去の実績に基づいた重みを加算する(ステップＶ４)。例えば当該区間で検知率の高い方法の重み係数を上げる。
そして、今の交通状態（渋滞の程度）をチェックする(ステップＶ５)。渋滞がなければ(ステップＶ６のNO)、方法Ａの重み係数αを上げる(ステップＶ７)。
【００５０】
渋滞があれば、方法Ｂの重み係数βを上げる(ステップＶ８)。
以上のようにして、重み係数α，βが自動的に決定されるので、これらを用いて総合評価値Ｐtotalを算出することができる。
５．突発事象発生区間の特定
以上に説明した突発事象の発生が複数の区間で判定された場合、各区間における判定の評価値を比較して、もっとも評価値の高い区間を突発事象発生区間として特定することができる。
【００５１】
図８は、突発事象発生区間を特定する処理を説明するためのフローチャートである。
まず、図３〜図５で説明した突発事象発生検知処理を、それぞれの監視対象道路区間１，２，‥‥，ｉ，‥‥で行う（ステップＷ１）。すべての監視対象道路区間１，２，‥‥，ｉで同処理が終了すれば（ステップＷ２のYES）、突発事象発生と判定された区間があるかどうか調べる（ステップＷ３）。そして、各区間で算出された評価値を比較する（ステップＷ４）。この評価値が最大を示す区間を、突発事象発生区間と特定する（ステップＷ５）。
【００５２】
図９は、５つの区間での検知処理結果から得られた評価値の時間推移を示すグラフである。このグラフによれば、事故は８時２０分に発生し、各区間１〜３での評価値が上がっている。特に区間２の評価値が最大であるので、区間２が突発事象発生区間と特定することができる。
６．情報伝達
以上のようにして突発事象の発生及びその発生区間が決定されると、交通管理センター１０は、可変表示板６，９に、突発事象の発生を表示し、路側ビーコン７を通して車両に突発事象の発生を通知する。
【００５３】
この通知にあたっては、図５ステップＴ１２で示したように「突発事象発生」と判定されていれば、交通管理センター１０の出力処理部２５は、可変表示板６，９に「この先事故・止まれ」のような運転者の警告を与えるメッセージを表示し、路側ビーコン７を通して車両にも危険区間である旨を通知する。
図５ステップＴ１２で示したように「突発事象の発生の可能性が高い注意状態」と判定されていれば、出力処理部２５は、可変表示板６，９に「前方注意」のように運転者の注意を喚起するようなメッセージを表示し、路側ビーコン７を通して車両にも走行注意区間である旨を通知する。
【００５４】
そして、この情報を通信回線を通して関係機関１３や放送局１４に連絡する。なお、すでに道路工事などが予定され、交通流の異常が予想されている場合は、出力処理部２５は、当該時刻に突発事象の発生を判定しても、この判定に基づいて可変表示板６，９に突発事象の発生を表示することはなく、関係機関１３や放送局１４に連絡することもない。
【００５５】
【実施例】
高速道路に、５００ｍおきに車両感知器を設置し、車両感知器の感知信号に基づいて、車両存在台数Ｅ2(t)の時間変動ΔＥ2(t)を算出した。
ΔＥ2(tk)＝Ｅi(tk)−Ｅi(tk-1)
図１０は、実際に事故の発生した日に算出された車両存在台数Ｅ2(t)の変動ΔＥ2(t)を示すグラフである。
【００５６】
事故の起こった時刻１３時２５分よりも前、ΔＥ2(t)は０に近くなる。しかし、事故の起こった時刻１３時２５分よりも後は、ΔＥ2(t)は大きくなる。
したがって、事故の発生と車両存在台数Ｅ2(t)の変動とが相関付けられたといえる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明の交通流の異常検知装置又は方法によれば、道路上の突発事象の発生をより精度よく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】交通流の異常検知をするための交通流監視システムを示す概略図である。
【図２】交通管理センター１０内のコンピュータ１１の機能ブロック図である。
【図３】算出部Ａが行う突発事象発生を監視する処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】総合判定方法の１つである多数決方式を説明するためのフローチャートである。
【図５】総合判定方法の１つである重み付け方式を説明するためのフローチャートである。
【図６】過去の実績に基づく検知率等の記録方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】重み係数の決定処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】突発事象発生区間を特定する処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】各区間で算出された評価値の時間推移を示すグラフである。
【図１０】実際に事故の発生した日に算出された車両存在台数Ｅ2(t)の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 高速道路
２ 一般道路
３ 車両感知器
４ 一次処理装置
５ 車両感知器
６ 可変表示板
７ 路側ビーコン
９ 可変表示板
１０ 交通管理センター
１１ コンピュータ
１３ 関係機関
１４ 放送局
２１ 入力処理部
２２ 判定部
２３ 総合判定部
２５ 出力処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路に車両感知器等を設置して交通計測データを集め、この交通計測データによって、突発事象の発生による交通流の異常を検知することができる交通流の異常検知装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路上に交通事故、災害などの突発事象が発生したとき、この突発事象に基づく交通流の異常をいち早く検知して、後続の車両に知らせたり、後続の車両を誘導したりする必要がある。
従来、道路にカメラを設置して、画像処理をして交通流の異常を検知することが行われているが（特開平７−２１４８８号公報、特開平１０−４０４９０号公報など参照）、道路の広い範囲にわたってカメラを設置することは経費がかかり、また、夜間や悪天候時の検知が困難である。
【０００３】
そこで、道路の随所に設置した車両感知器を使って道路の交通量、車両の速度などを測定し、これらの測定値に基づいて交通流の異常を監視することが行われている。
この監視装置によれば、交通量が少ないのに速度が急激に落ち、その状態が一定時間継続したときに事故発生と判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記の監視装置では、車両の走行速度に基づいて判定しているため、自然渋滞時に突発事象が発生した場合に区別がつきにくく、検知精度が低下するという問題があった。
そこで、発明者は、所定地域若しくは所定区間の道路上の車両（走行車両、停車車両を含む）の存在台数に着目し、この増減を算出することにより、道路上の突発事象の発生を、交通状態の影響を受けることなく、精度よく検知することができるのではないかと考えた。
【０００５】
本発明は、少ない誤差で、道路上の突発事象の発生を確実に検知することができる交通流の異常検知装置及び方法を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の交通流の異常検知装置は、道路を走行する車両を計測する車両計測手段と、車両計測手段の計測結果に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める変動算出手段と、変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動の一定期間にわたる分散がしきい値以上となったとき、道路上の突発事象の発生を検知する総合判定手段とを有するものである（請求項１）。
前記総合判定手段は、一定期間の車両の存在台数を記録しておき、その時間変動の一定期間にわたる分散がしきい値以上となったとき、道路上の突発事象の発生を検知する。前記一定期間が短すぎると、ノイズによる誤差を拾ってしまうことがある。一定期間が長すぎると、道路上の突発事象の検知が遅れてしまう。これらのことを考慮して前記一定期間を決めるとよい。
【０００７】
交通の流れが定常であれば、地域若しくは区間に流入する車両台数と流出する車両台数とはほぼ等しいので、地域若しくは区間内の存在台数はほとんど変化しない。しかし事故などの突発事象が発生したとき、交通流に乱れが生じるため、地域若しくは区間内の存在台数は不安定に変化する。そこで、地域若しくは区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求め、この時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生を検知する。
【０００８】
(2)存在台数の変動の算出方法として、次の (a)(b) の２つがある。
(a)複数の地点で道路の交通量を計測し、当該複数の地点での交通量の差に基づいて存在台数の変動を直接求める（請求項２）。
例えば区間に流入する交通量Ｑ1と区間から流出する交通量Ｑ2との差ΔＱ
ΔＱ＝Ｑ1−Ｑ2
を求めれば、そのΔＱが区間内の存在台数の変動を表す。
【０００９】
(b)複数の地点での交通量と速度と区間距離とに基づいて車両の存在台数を算出し、さらに車両の存在台数の時間変動を算出する（請求項３）。
区間内の交通量Ｑ、速度Ｖ、区間距離Ｌに基づいて存在台数Ｅが求められる。
Ｅ＝ＱＬ／Ｖ
その存在台数Ｅの変化の幅（分散）をとったり、存在台数Ｅを時間微分したりして、存在台数の変動を求める。
【００１０】
なお、区間に流入する地点の交通量Ｑ1と速度Ｖ1、区間から流出する交通量Ｑ2と速度Ｖ2しか分からないときは、区間を前半（区間距離Ｌ／２）と後半（区間距離Ｌ／２）に分け、前半についてはＱ1，Ｖ1を用い、後半についてはＱ2，Ｖ2を用いて存在台数Ｅを求めることができる。
Ｅ＝（Ｑ1／Ｖ1）（Ｌ／２）＋（Ｑ2／Ｖ2）（Ｌ／２）
【００１１】
前記しきい値は、時間帯、曜日などに応じて統計的に求められ、記憶されている値であってもよい（請求項４）。車両の存在台数の変動に、統計的な傾向が現れることがあるからである。
(4)車両計測手段は、車両の通過とその速度を感知することのできる車両感知器であってもよい（請求項５）。
車両感知器の車両感知信号に基づいて、交通量や速度情報を得ることができる。車両感知器は、簡単な構造を持つので、低コストで道路に設置できる。
【００１２】
(5)本発明の交通流の異常検知装置は、複数の地点で道路の交通量と車両の速度とを計測する車両計測手段と、当該複数の地点での交通量の差に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める第１の変動算出手段と、当該複数の地点での交通量と速度と区間距離とに基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める第２の変動算出手段と、前記第１の変動算出手段、及び第２の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す評価値を算出し、この評価値に基づいて道路上の突発事象の発生を検知する総合判定手段とを有するものである（請求項６）。
【００１３】
この構成によれば、前記(2)の２つの方法(a)(b)で存在台数の時間変動をそれぞれ算出し、各変動算出手段の検知結果を組み合わせることにより、各欠点を補い、より精度の高い判定をすることができる。
前記総合判定手段は、前記第１の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す第１の評価値を算出し、第２の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す第２の評価値を算出し、これらの評価値の重み付け平均値に基づいて道路上の突発事象の発生を検知するものであってもよい（請求項７）。
【００１４】
突発事象の発生状況に応じて、各変動算出手段の検知精度が異なるので、各評価値に対して重み付け平均演算を行い、この重み付け平均値に基づいて、総合判定を行えば、判定の精度をさらに向上させることができる。
前記重み付け平均をとる場合に用いる重み係数を、次の(a)〜(g)のいずれか１つ、又はこれらの組み合わせの関数とし、自動的に決定されるようにしてもよい（請求項８）。
(a)交通計測データ：交通量Ｑ、速度Ｖ、占有率Ｏなど交通計測データに応じて各変動算出手段の検知精度が異なることがある。交通量Ｑが多いときに有利な変動算出手段、不利な変動算出手段がある。
【００１５】
(b)道路線形：道路の曲がり具合や道路幅などにより、各変動算出手段の検知精度が異なることがある。例えば、急カーブの多い道路では、速度も遅くなり渋滞しやすいが、このようなときに有利な変動算出手段、不利な変動算出手段がある。
(c)曜日：曜日によって混んだり空いたりする道路があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
【００１６】
(d)時間帯：時間帯によって混んだり空いたりする道路があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
(e)渋滞の程度：渋滞の多い少ないによって有利な変動算出手段、不利な変動算出手段があり、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
(f)各変動算出手段の実績データ：各変動算出手段の過去の検知結果などの実績データに基づき、精度のよい変動算出手段、精度のよくない変動算出手段があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
【００１７】
(g)天候：雨、雪などの天候状態により精度のよい変動算出手段、精度のよくない変動算出手段があるので、どのような変動算出手段を重視するか決めることができる。
(9)また、本発明によれば、実際の突発事象の発生に関連する交通計測データに基づいて、各変動算出手段での検知結果を求め、実績データとして蓄積することが好ましい（請求項９）。これにより、各変動算出手段の実績に基づいて重み係数を決定することができる。
【００１８】
前記実績データには、正検知率、検知漏れ率、誤検知率、検知遅れ時間のうち１又は複数のデータが含まれていてもよい（請求項１０）。これらの値は、重み係数を決定するのに役立つパラメータとなる。
(10)本発明の交通流の異常検知装置は、総合判定手段により道路上の突発事象が検知された場合に、その突発事象の発生を外部に知らせる情報提供手段をさらに有することが、好ましい（請求項１１）。ドライバなどに知らせることにより、事故の拡大を防止するためである。
【００１９】
前記情報提供手段は、当該地域内若しくは当該区間内を走行する車両、又は当該地域内若しくは当該区間内への走行が予想される車両に対して情報を提供してもよい（請求項１２）。例えば路側ビーコンなどの移動通信手段を用いて、車両のドライバに情報を提供することができる。
情報提供手段は、すでに予定されている道路上の規制に対しては、その影響を検知しても外部に知らせなくてもよい。例えば、道路工事等のためある時間から車線が制限されることが分かっているときは、その時間に道路上の規制による影響が検知されても、外部に知らせない。これは外部に知らせることによる混乱を防止するためである。
【００２０】
前記総合判定手段は、判定の基礎となった値の大きさ（尤度）に応じて、段階的な判定を行い、前記情報提供手段は、この総合判定手段による段階的な判定の結果によって異常情報の内容を変えることが好ましい（請求項１３）。
突発事象発生の尤度（確実性）に応じて、例えば「この先事故・止まれ」、「前方注意」など情報提供の内容を変えることにより、ドライバなどに、より適切な情報を与えることができる。
【００２１】
(11)前記総合判定手段は、複数の道路区間で交通流の異常を検知した場合、判定の基礎となった値の大きさに応じて、異常発生区間を特定してもよい（請求項１４）。突発事象発生の尤度（確実性）の一番高い区間を異常発生区間とすることにより、後続のドライバなどに発生区間の情報や回避ルートの情報を知らせることができる。
(12) また、本発明の交通流の異常検知方法（請求項１５）は、請求項１記載の交通流の異常検知装置と同一発明に係る方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、高速道路の交通流監視を例にとって、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
１．システムの構成
図１は、交通流の異常検知をするための交通流監視システムを示す概略図である。
【００２３】
２車線ある高速道路１に、２ループ埋め込み式の車両感知器５が、間隔をおいて車線ごとに設置されている。また、車両の上方から車高を測定する超音波式の車両感知器３も、車線ごとに設置されている。これらの車両感知器３，５が設置された高速道路の区間を区間１，２，‥‥，ｉ，‥‥（ｉは２以上の整数）と表示する。各区間の距離をＬiとする。これらの車両感知器３，５、カメラは、一次処理装置４につながれていて、一次処理装置４は、車両通過台数のカウントや、車両速度の検知等を行う。
【００２４】
また、高速道路１には、事故情報や路面情報などを車両に知らせるための可変表示板６が設けられている。また、車両と双方向通信を行う路側ビーコン７が設けられている。
さらに、高速道路１に接続する一般道路２には、高速道路１の事故情報や路面情報などを、高速道路１に入ろうとする車両に知らせるための可変表示板９が設けられている。
【００２５】
交通管理センター１０内部のコンピュータ１１は、各区間に設置された一次処理装置４、路側ビーコン７、可変表示板６などと、有線通信網１２（無線通信網であってもよい）を通して接続されている。また、当該コンピュータ１１は、国土交通省、警察庁、都道府県警、消防庁などの関係機関１３と通信回線を通して結ばれており、放送局１４とも通信回線を通して結ばれている。
なお、前記のシステム例では、高速道路を想定していたが、一般道路であってもよい。車線数が２車線の道路を想定したが、車線数は、２に限られるものではなく、１車線であっても３以上の車線であってもよい。
【００２６】
また、複数埋め込み式の車両感知器５に代えて、道路の脇に設置されるドップラー式の車両感知器を用いてもよい。また、道路にテレビカメラを設置して画像処理により車両通過台数、車高、車長、通過速度などを検知してもよい。
２．交通管理センター
以下に説明するコンピュータ１１の機能の全部又は一部は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータ１１が実行することにより実現される。
【００２７】
図２は、交通管理センター１０内部のコンピュータ１１の機能ブロック図である。
コンピュータ１１の入力処理部２１には、車両感知器５の感知信号が一次処理装置４を介して入力される。入力処理部２１は、車両感知器５が感知した車両の通過台数や車両速度の検知量に基づいて、交通量（単位時間当たりの通過台数）Ｑ、平均速度Ｖ、占有率Ｏ（ある時間Ｔ内に車両が車両感知器を横切った時間ｔkの総和Σｔkを時間Ｔで割ったもの：Σｔk／Ｔ）や車両の特徴量等を算出する。「平均」速度としたのは、一定時間内に通過した各車両の速度の平均をとるためである。以下、「平均速度」のことを単に「速度」という。
【００２８】
区間ｉに注目して、区間ｉの距離をＬi、時刻ｔにおける区間ｉへの第１車線の流入交通量をＱ1,i(t)、第２車線の流入交通量をＱ2,i(t)とし、第１車線と第２車線の両方を合わせた、時刻ｔにおける区間ｉへの流入交通量をＱi(t)とする。同じく、区間ｉからの第１車線の流出交通量をＱ1,i+1(t)、第２車線の流出交通量をＱ2,i+1(t)とし、第１車線と第２車線の両方を合わせた、時刻ｔにおける区間ｉからの流出交通量をＱi+1(t)とする。
【００２９】
Ｑi(t)＝Ｑ1,i(t)＋Ｑ2,i(t)
Ｑi+1(t)＝Ｑ1,i+1(t)＋Ｑ2,i+1(t)
また、時刻ｔにおける区間ｉへの第１車線の流入速度をＶ1,i(t)、第２車線の流入速度をＶ2,i(t)とする。同じく、区間ｉからの第１車線の流出速度をＶ1,i+1(t)、第２車線の流出速度をＶ2,i+1(t)とする。第１車線と第２車線の、各交通量で重み付け平均した時刻ｔにおける区間ｉへの流入速度をＶi(t)とし、区間ｉからの流出速度をＶi+1(t)とする。
【００３０】
また、第１車線の車両の占有率をＯ1(t)，第２車線の車両の占有率をＯ2(t)とする。両車線の占有率をＯ(t)とする。
また、入力処理部２１は、車両の特徴量を算出する。すなわち、車両感知器３の出力に基づいて各車両の最大車高を算出するとともに、車両感知器５の２つのループの出力時間差に基づいて車両の速度を測定し、これと車両の感知時間とに基づいて車長を算出する。車両が通過するごとに車高、車長が算出されるので、１又は複数の車高、車長のデータ列が車線ごとに得られる。
【００３１】
なお、コンピュータ１１の入力処理部２１において交通量Ｑや平均速度Ｖを算出していたが、これらの算出処理は、一次処理装置４の中でするようにしてもよい。
これらの交通量、速度、占有率、車高、車長等の検知データを、「交通計測データ」という。
コンピュータ１１には、判定部２２が設けられており、判定部２２の中には、違った判定アルゴリズムにより、車両存在台数の時間変動量の分散をそれぞれ算出する算出部Ａ，Ｂが設けられている。
【００３２】
３．分散の算出
算出部Ａは、流入交通量Ｑi(t)と流出交通量Ｑi+1(t)との差ΔＱi(t)を算出する。
ΔＱi(t)＝Ｑi(t)−Ｑi+1(t)
そして算出部Ａは、車両存在台数Ｅi(t)の時間変動量を求める。ΔＱi(t)そのものが、車両存在台数Ｅi(t)の時間変動量を表すことになる。
【００３３】
算出部Ａは、一定（例えば１分）間隔の時刻ｔ1，ｔ2，ｔ３，‥‥，ｔk，‥‥（代表するときは添え字ｋを使う）ごとにΔＱi(tk)を記録し、過去の期間Ｔ（例えば１０分）にわたる分散(variance)を算出する。この分散をσ1(tk)と書く。
算出部Ｂは、区間ｉを前半と後半に分け、それぞれにおいて車両存在台数を算出する。区間前半においては流入交通量Ｑi(t)と、流入速度Ｖi(t)とを用いて区間前半の存在台数Ｅi1(t)を求める。
【００３４】
Ｅi1(t) ＝Ｑi(t)／ Ｖi(t)・ Ｌi／２
区間後半においては流出交通量Ｑi+1(t)と流出速度Ｖi+1(t)とから区間後半の存在台数Ｅi2(t)を求める。
Ｅi2(t) ＝Ｑi+1(t)／ Ｖi+1(t)・ Ｌi／２
そして、両方の存在台数Ｅi1(t)，Ｅi2(t)の和をとって、区間ｉの車両存在台数Ｅi(t)とする。
【００３５】
Ｅi(t)＝Ｅi1(t)＋Ｅi2(t)
算出部Ｂは、車両存在台数Ｅi(t)の時間変動量を求めるために、各時刻ｔkごとにＥi(tk)を記録し、過去の期間Ｔにわたる分散を算出する。この分散をσ2(tk)と書く。
４．突発事象の発生判定
コンピュータ１１には、総合判定部２３が設けられている。総合判定部２３は、算出部Ａ，Ｂの算出結果に基づいて、評価値（突発事象の発生尤度（確からしさ）を表す数値）を算出し、この評価値に基づいて突発事象が発生しているかどうかを判定する。次の２つの判定方法を説明する。
【００３６】
４．１ 総合判定１（評価値加算方式）
図３は、総合判定部２３が行う評価値加算方式による突発事象発生を判定する処理を説明するフローチャートである。
総合判定部２３は、この処理を、時刻ｔkごとに繰り返し行う。図３に沿って説明すると、総合判定部２３は、分散σ1(tk)、σ2(tk)を取得し(ステップＳ１)、σ1(tk)、σ2(tk)がそれぞれしきい値以上であるかどうか判定する(ステップＳ２，４)。両方がしきい値以上であれば、評価値に定数ｑを加算し(ステップＳ３)、一方のみがしきい値以上であれば、評価値に定数ｒ（ｒ＜ｑ）を加算する(ステップＳ５)。ｑ、ｒは判定の確からしさを設定するための加算項である。
【００３７】
σ1(tk)、σ2(tk)がいずれもしきい値未満であれば、評価値を０にリセットする(ステップＳ６)。
評価値が一定値以上となったかどうか判定し(ステップＳ７)、一定値以上となれば、総合判定部２３は、突発事象が発生したと判断する(ステップＳ８)。一定値以上でなければ、次の時刻ｔk+1に判断を持ち越す。
以上のようにして突発事象の発生が判定されると、交通管理センター１０は、関係機関等に情報伝達する（ステップＳ９）。
【００３８】
４．２ 総合判定２（重み付け方式）
算出部Ａの出力した分散σ1(tk)に基づいて行う判定アルゴリズムを「方法Ａ」、算出部Ｂの出力した分散σ2(tk)に基づいて行う判定アルゴリズムを「方法Ｂ」という。
この重み付け方式では、方法Ａに基づいて評価値ＰAを算出し、方法Ｂに基づいて評価値ＰBを算出し、各評価値ＰA，ＰBの重み付け平均をとる。
【００３９】
図４、図５は、総合判定部２３が行う重み付け処理を説明するためのフローチャートである。
総合判定部２３は、この処理を、時刻ｔkごとに繰り返し行う。総合判定部２３は、分散σ1(tk)を取得し(ステップＴ１)、σ1(tk)がしきい値以上であるかどうか判定する(ステップＴ２)。しきい値以上であれば、評価値ＰAに定数を加算し(ステップＴ３)、しきい値未満であれば、評価値ＰAを０にリセットする(ステップＴ５)。
【００４０】
次に、分散σ2(tk)を取得し(ステップＴ５)、σ2(tk)がしきい値以上であるかどうか判定する(ステップＴ６)。しきい値以上であれば、評価値ＰBに定数を加算し(ステップＴ７)、しきい値未満であれば、評価値ＰBを０にリセットする(ステップＴ８)。
総合判定部２３は、それぞれ重み係数α，βを用いて、算出した評価値ＰA，ＰBの重み付き平均値Ｐtotalを算出する（ステップＴ９）。
【００４１】
Ｐtotal＝（αＰ1＋βＰ2）／（α＋β）
そしてこのＰtotalを検知しきい値と比較し(ステップＴ１０)、検知しきい値を超えていれば突発事象の発生尤度が十分に高く「突発事象発生」と判断する(ステップＴ１２)。この検知しきい値が高すぎると検知漏れが多くなり、検知しきい値が低すぎると誤検知が増える。この検知しきい値は、後に図６を用いて説明する検知漏れ率や誤検知率の実績に基づき、自動的に決定されるようにしてもよい。
【００４２】
検知しきい値を超えていなければ、このＰtotalを注意しきい値と比較する(ステップＴ１１)。注意しきい値＜検知しきい値の関係がある。注意しきい値を超えていれば、突発事象の発生尤度が中程度に高く、「突発事象の発生の可能性が高い注意状態」と判断する(ステップＴ１３)。
注意しきい値を超えていなければ、突発事象の発生尤度が低く、「突発事象の発生なし」と判断する(ステップＴ１４)。
【００４３】
ここで、前記重み係数α，βの決定の仕方を説明する。この決定をする前提として、実際に交通計測データを集め、突発事象の発生時の交通計測データに基づいて、総合判定部２３で異常判定して、正しく検知したかどうかなどの実績を調べておく必要がある。
図６は、この検知率等の記録方法を説明するためのフローチャートである。まず、交通計測データを常時集積する(ステップＵ１)。実際に突発事象が発生したことが分かると(ステップＵ２のYES)、発生時刻前後の交通計測データを参照し(ステップＵ３)、α＝１，β＝０として処理を行い（方法Ａ）、α＝０，β＝１として処理を行う（方法Ｂ）（ステップＵ４）。それぞれの方法Ａ，Ｂで評価値ＰA，ＰBがしきい値を超えて交通流の異常検知を行っていたかどうか判断する。以上の処理を、突発事象が発生するたびに行う。
【００４４】
この結果、方法Ａ，Ｂごとに、突発事象全発生件数に対して正しく検知できた確率を「正検知率」、突発事象全発生件数に対して検知できなかった確率を「検知漏れ率」、総検知数に対して誤って検知した確率を「誤検知率」、突発事象が実際に発生してから検知するまでの時間を「検知遅れ時間」とする(ステップＵ５)。
総合判定部２３は、２つの方法Ａ，Ｂごとにこれらの値を、交通状態、曜日、季節、天候、時間帯別に分類し、記録している。
【００４５】
次の表１は、記録内容に基づいて、２つの方法Ａ，Ｂを評価した一例を示す。
【００４６】
【表１】
総合判定部２３は、重み係数α，βを決定する。
重み係数α，βは、交通量Ｑ、速度Ｖ、占有率Ｏ、道路線形（カーブ、ジグザグ等）、曜日、時間帯、渋滞の程度、過去の検知実績（表１）などの関数とする。
図７は、重み係数α，βの決定処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、リアルタイムで行う処理である。α，βの初期値（例えば初め全部同一の値とする）に対して修正を施す。
【００４８】
まず、検知の対象となる道路区間の道路線形による重みを加算する(ステップＶ１)。例えば、ボトルネックとなりそうな道路線形であれば、方法Ｂの重み係数βを上げる。
次に、曜日に基づいた重みを加算する(ステップＶ２)。例えば現在が日曜日であれば、方法Ａの重み係数αを上げる。平日であれば、方法Ｂの重み係数βを上げる。
【００４９】
次に、時間帯に基づいた重みを加算する(ステップＶ３)。例えば昼、夜であれば、方法Ａの重み係数αを上げる。早朝、夕方であれば、方法Ｂの重み係数βを上げる。
次に、過去の実績に基づいた重みを加算する(ステップＶ４)。例えば当該区間で検知率の高い方法の重み係数を上げる。
そして、今の交通状態（渋滞の程度）をチェックする(ステップＶ５)。渋滞がなければ(ステップＶ６のNO)、方法Ａの重み係数αを上げる(ステップＶ７)。
【００５０】
渋滞があれば、方法Ｂの重み係数βを上げる(ステップＶ８)。
以上のようにして、重み係数α，βが自動的に決定されるので、これらを用いて総合評価値Ｐtotalを算出することができる。
５．突発事象発生区間の特定
以上に説明した突発事象の発生が複数の区間で判定された場合、各区間における判定の評価値を比較して、もっとも評価値の高い区間を突発事象発生区間として特定することができる。
【００５１】
図８は、突発事象発生区間を特定する処理を説明するためのフローチャートである。
まず、図３〜図５で説明した突発事象発生検知処理を、それぞれの監視対象道路区間１，２，‥‥，ｉ，‥‥で行う（ステップＷ１）。すべての監視対象道路区間１，２，‥‥，ｉで同処理が終了すれば（ステップＷ２のYES）、突発事象発生と判定された区間があるかどうか調べる（ステップＷ３）。そして、各区間で算出された評価値を比較する（ステップＷ４）。この評価値が最大を示す区間を、突発事象発生区間と特定する（ステップＷ５）。
【００５２】
図９は、５つの区間での検知処理結果から得られた評価値の時間推移を示すグラフである。このグラフによれば、事故は８時２０分に発生し、各区間１〜３での評価値が上がっている。特に区間２の評価値が最大であるので、区間２が突発事象発生区間と特定することができる。
６．情報伝達
以上のようにして突発事象の発生及びその発生区間が決定されると、交通管理センター１０は、可変表示板６，９に、突発事象の発生を表示し、路側ビーコン７を通して車両に突発事象の発生を通知する。
【００５３】
この通知にあたっては、図５ステップＴ１２で示したように「突発事象発生」と判定されていれば、交通管理センター１０の出力処理部２５は、可変表示板６，９に「この先事故・止まれ」のような運転者の警告を与えるメッセージを表示し、路側ビーコン７を通して車両にも危険区間である旨を通知する。
図５ステップＴ１２で示したように「突発事象の発生の可能性が高い注意状態」と判定されていれば、出力処理部２５は、可変表示板６，９に「前方注意」のように運転者の注意を喚起するようなメッセージを表示し、路側ビーコン７を通して車両にも走行注意区間である旨を通知する。
【００５４】
そして、この情報を通信回線を通して関係機関１３や放送局１４に連絡する。なお、すでに道路工事などが予定され、交通流の異常が予想されている場合は、出力処理部２５は、当該時刻に突発事象の発生を判定しても、この判定に基づいて可変表示板６，９に突発事象の発生を表示することはなく、関係機関１３や放送局１４に連絡することもない。
【００５５】
【実施例】
高速道路に、５００ｍおきに車両感知器を設置し、車両感知器の感知信号に基づいて、車両存在台数Ｅ2(t)の時間変動ΔＥ2(t)を算出した。
ΔＥ2(tk)＝Ｅi(tk)−Ｅi(tk-1)
図１０は、実際に事故の発生した日に算出された車両存在台数Ｅ2(t)の変動ΔＥ2(t)を示すグラフである。
【００５６】
事故の起こった時刻１３時２５分よりも前、ΔＥ2(t)は０に近くなる。しかし、事故の起こった時刻１３時２５分よりも後は、ΔＥ2(t)は大きくなる。
したがって、事故の発生と車両存在台数Ｅ2(t)の変動とが相関付けられたといえる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明の交通流の異常検知装置又は方法によれば、道路上の突発事象の発生をより精度よく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】交通流の異常検知をするための交通流監視システムを示す概略図である。
【図２】交通管理センター１０内のコンピュータ１１の機能ブロック図である。
【図３】算出部Ａが行う突発事象発生を監視する処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】総合判定方法の１つである多数決方式を説明するためのフローチャートである。
【図５】総合判定方法の１つである重み付け方式を説明するためのフローチャートである。
【図６】過去の実績に基づく検知率等の記録方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】重み係数の決定処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】突発事象発生区間を特定する処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】各区間で算出された評価値の時間推移を示すグラフである。
【図１０】実際に事故の発生した日に算出された車両存在台数Ｅ2(t)の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 高速道路
２ 一般道路
３ 車両感知器
４ 一次処理装置
５ 車両感知器
６ 可変表示板
７ 路側ビーコン
９ 可変表示板
１０ 交通管理センター
１１ コンピュータ
１３ 関係機関
１４ 放送局
２１ 入力処理部
２２ 判定部
２３ 総合判定部
２５ 出力処理部
Claims (15)
- 道路を走行する車両を計測する車両計測手段と、
車両計測手段の計測結果に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める変動算出手段と、
変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動の一定期間にわたる分散がしきい値以上となったとき、道路上の突発事象の発生を検知する総合判定手段とを有することを特徴とする交通流の異常検知装置。 - 前記車両計測手段は、複数の地点で道路の交通量を計測するものであり、変動算出手段は、当該複数の地点での交通量の差に基づいて車両の存在台数の時間変動を算出することを特徴とする請求項１記載の交通流の異常検知装置。
- 前記車両計測手段は、複数の地点で道路の交通量と車両の速度とを計測するものであり、変動算出手段は、当該複数の地点での交通量と速度と区間距離とに基づいて車両の存在台数を算出し、車両の存在台数の時間変動を算出することを特徴とする請求項１記載の交通流の異常検知装置。
- 前記しきい値は、時間帯、曜日などに応じて統計的に求められ、記憶されている値である請求項１記載の交通流の異常検知装置。
- 前記車両計測手段は、車両の通過とその速度を感知することのできる車両感知器である請求項１記載の交通流の異常検知装置。
- 前記車両計測手段は、複数の地点で道路の交通量と車両の速度とを計測するものであり、
前記変動算出手段は、
当該複数の地点での交通量の差に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める第１の変動算出手段と、
当該複数の地点での交通量と速度と区間距離とに基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を求める第２の変動算出手段とを含み、
前記総合判定手段は、前記第１の変動算出手段、及び第２の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す評価値を算出し、この評価値に基づいて道路上の突発事象の発生を検知するものであることを特徴とする請求項１記載の交通流の異常検知装置。 - 前記総合判定手段は、前記第１の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す第１の評価値を算出し、第２の変動算出手段により算出された車両の存在台数の時間変動に基づいて道路上の突発事象の発生尤度を表す第２の評価値を算出し、これらの評価値の重み付け平均をとることにより道路上の突発事象の発生を検知するものであることを特徴とする請求項６記載の交通流の異常検知装置。
- 前記重み付け平均をとる場合の重み係数は、次の(a)〜(g)のいずれか１つ、又はこれらの組み合わせの関数であり、自動的に決定されることを特徴とする請求項７記載の交通流の異常検知装置。
(a)交通計測データ、
(b)道路線形、
(c)曜日、
(d)時間帯、
(e)渋滞の程度、
(f)各変動算出手段の実績データ
(g)天候 - 実際に突発事象の発生に関連する交通計測データに基づいて、各変動算出手段での検知結果を求め、実績データとして蓄積することを特徴とする請求項８記載の交通流の異常検知装置。
- 前記実績データには、正検知率、検知漏れ率、誤検知率、検知遅れ時間のうち１又は複数のデータが含まれることを特徴とする請求項９記載の交通流の異常検知装置。
- 前記総合判定手段により道路上の突発事象が検知された場合に、その突発事象の発生を外部に知らせる情報提供手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項６記載の交通流の異常検知装置。
- 前記情報提供手段は、当該地域内若しくは当該区間内を走行する車両、又は当該地域内若しくは当該区間内への走行が予想される車両に対して情報を提供するものであることを特徴とする請求項１１記載の交通流の異常検知装置。
- 前記総合判定手段は、判定の基礎となった値の大きさに応じて、段階的な判定を行い、前記情報提供手段は、この総合判定手段による段階的な判定の結果によって異常情報の内容を変えることを特徴とする請求項１１記載の交通流の異常検知装置。
- 前記総合判定手段は、複数の道路区間で交通流の異常を検知した場合、判定の基礎となった値の大きさに応じて、異常発生区間を特定することを特徴とする請求項１又は請求項６記載の交通流の異常検知装置。
- 道路を走行する車両を計測し、
この計測結果に基づいて、所定地域若しくは所定区間の道路における車両の存在台数の時間変動を算出し、
算出された車両の存在台数の時間変動の一定期間にわたる分散がしきい値以上となったとき、道路上の突発事象の発生を検知することを特徴とする交通流の異常検知方法。
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