JP4003054B2 - 信号制御装置、及び、信号制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通信号機の表示タイミングを算出し、当該算出した表示タイミングに基づいて当該交通信号機を制御する信号制御装置、及び信号制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
幹線道路における交通信号機の表示タイミングの制御は、交差点における右左折量や幹線道を横切る車両の割合に応じ赤信号と青信号の比率であるスリットを操作することとし、交通信号機の制御区域内にある複数の交差点では同一のサイクルタイムで当該交通信号機を制御する方法が一般的である。更に、単位時間に流れる交通流量を大きくするため、出来る限り停車回数を少なく走行できるよう交差点間隔に応じ交通信号機の表示タイミングをずらすオフセット制御が実施されている。
【０００３】
すなわちこの場合、各交通信号機の表示タイミングそのものを扱う代わりに、基準となる交通信号機に対する表示タイミングのズレ（以下、このズレをオフセット値という）が制御される。しかし、数分毎に与えられる上下の交通流量の変化に対応して各交通信号機に対する好適なオフセット値の組み合わせ（以下、オフセットパターンという）を求めることが困難なため、従来は、幾つかの代表的ケースに対し、図式によるオフセットパターンをシミュレーションで確認し、更に現場の実情に応じて補正したオフセットパターンを用意して切り替える方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の信号制御装置には、以下に示す問題点がある。
従来の信号制御装置によって得られたオフセットパターンは、必ずしも現状の交通流量に好適なものとは限らない。すなわち、得られたオフセットパターンに基づいて信号機を制御した場合、当該オフセットパターン切り替え時に過渡的な乱れが生じ、交通流量に係る停滞や過剰等のロスが生じる可能性がある。
【０００５】
また、実際に各信号機に対する好適なオフセットパターンを求める場合、サイクルタイムを１２０秒として１秒単位でのオフセットパターンを求めようとすると、各信号機あたり１２０交差点の可能性が生じるので、これらの組み合わせの中から好適なものを抽出しようとすると、ｎ交差点の制御では、１２０のｎ乗という組み合わせに対し有効性を評価しなければならず、膨大な演算時間を要する。従って、現状の交通流量に好適なオフセットパターンを短時間で探索可能な処理装置が望まれている。
【０００６】
一方、最近では、遺伝的アルゴリズムを利用して演算時間の短縮化を図る努力がなされているが、特定のモデルケースに対する有効性は示されるものの、刻々と変化する多様な交通流量の変化に好適なオフセットパターンを短時間で算出できるまでには至っていない。
【０００７】
本発明の課題は、刻々と変化する交通流量に対応した交通信号機の好適な表示タイミングを短時間で算出し、スムーズな車両走行を実現可能な信号制御装置、及び信号制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、次のような特徴を備えている。なお、次に示す手段の説明中、括弧書きにより実施の形態に対応する構成を一例として示す。符号等は、後述する図面参照符号等である。
【０００９】
請求項１記載の発明は、交通信号機の制御区域（例えば、図１に示す信号制御対象区域ＲＤＺ）の入り口に設置され、該入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出する検出部（例えば、図１に示す交通流量センサＤＳ）と、前記制御区域内の交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎ）のうち何れか一つの交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０）を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出部により検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出する算出部（例えば、図１に示す第１の実施の形態における信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１、或いは第２の実施の形態における信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２）と、前記算出部により算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御する制御部（例えば、図１に示す区域信号制御装置ＳＧＣＴ）と、を備え、前記算出部は、前記オフセット値の組み合わせを複数作成し、該複数作成したオフセット値の組み合わせを入力要素とし、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、当該車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせに対して相関性を有する、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを出力する遺伝的アルゴリズムを用い、該遺伝的アルゴリズムは、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせの各々と、前記複数作成したオフセット値の組み合わせの各々と、の差異の総和が、所定の基準よりも小さいオフセット値の組み合わせを出力することを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、検出部は、交通信号機の制御区域の入り口に設置され、該入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出し、算出部は、前記制御区域内の交通信号機のうち何れか一つの交通信号機を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出部により検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出し、制御部は、前記算出部により算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御し、特に前記算出部は、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを算出する。
【００１２】
更に、上記課題を解決するために、請求項４記載の発明は、交通信号機の制御区域（例えば、図１に示す信号制御対象区域ＲＤＺ）の入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出する検出ステップと、前記制御区域内の交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎ）のうち何れか一つの交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０）を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出ステップで検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御する制御ステップと、を含み、前記算出ステップは、前記オフセット値の組み合わせを複数作成し、該複数作成したオフセット値の組み合わせを入力要素とし、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、当該車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせに対して相関性を有する、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを出力する遺伝的アルゴリズムを用い、該遺伝的アルゴリズムは、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせの各々と、前記複数作成したオフセット値の組み合わせの各々と、の差異の総和が、所定の基準よりも小さいオフセット値の組み合わせを出力することを特徴とする。
【００１４】
従って、交通信号機の制御区域に進入する車両の流量の変化に応じて交通信号機の表示タイミングを制御する際、車両の流量変化後の好適な交通信号機のオフセットパターンを、遺伝的アルゴリズムを用いて短時間に探索可能となる。更に、上記車両の流量変化後に好適なオフセットパターンを算出する際、前回車両の流量変化前に好適であったオフセットパターンを用いて算出する為、当該２つのオフセットパターンは互いに強い相関性を有することとなり、オフセットパターンの切り替え時における車両の流量に係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明のように、請求項１に記載の信号制御装置において、前記制御部は、前記検出部により検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、当該所定規準を超えて該制御区域に進入した前記車両の進行状況を予測し、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御するのが、より好ましく、更に、請求項３記載の発明のように、請求項２記載の信号制御装置において、前記制御部は、前記制御区域内の交通信号機の位置を示すデータを予め記憶する記憶部（例えば、図１に示すメモリＭ）を備え、前記検出部により検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、前記記憶部に記憶された前記交通信号機の位置を示すデータと、当該車両の流量が前記所定基準値を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせとに基づいて、当該所定基準を超えて前記制御区域に進入した車両が該制御区域内の各信号機に至るまでの時間を予測し、更に、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御するのがより有効である。
【００１６】
更に上記課題を解決するために、請求項５記載の発明のように、請求項４に記載の信号制御方法において、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、当該所定規準を超えて該制御区域に進入した前記車両の進行状況を予測し、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御するのがより好ましく、また、請求項６記載の発明のように、請求項５記載の信号制御方法において、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、予め記憶された前記制御区域内の交通信号機の位置を示すデータと、当該車両の流量が前記所定基準値を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせとに基づいて、当該所定基準を超えて前記制御区域に進入した車両が該制御区域内の各信号機に至るまでの時間を予測し、更に、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御することを特徴とするのがより有効である。
【００１７】
従って、車両の流量変化の原因となった車両の進行にあわせるようにオフセットパターンを切り替えるので、オフセットパターンの切り替え時に生じる交通の過渡的な乱れを制御区域全体に及ぼすことなく抑制できる。
すなわち、刻々と変化する交通流量に対応した交通信号機の好適なオフセットパターンを短時間で算出し、信号機の表示タイミングの制御がスムーズに行える信号制御装置、及び信号制御方法を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図６を参照して、本発明を適用した好適な具体例を詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、信号制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、信号制御装置１００は、信号制御区域ＲＤＺの上り／下りの入り口の交通流量ＦＤの変化を検出する交通流量センサＤＳ、信号制御区域ＲＤＺ内の交差点ＣＲ０、・・、ＣＲｎ（ｎは１以上の整数で、任意に設定可能である）に各々設置された交通信号機ＳＧ０、・・、ＳＧｎの表示タイミングを制御する区域信号制御装置ＳＧＣＴ、及び、交通信号機ＳＧ０に対する好適な交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせ（すなわち、オフセットパターン）を算出して区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１等を備えて構成され、交通流量センサＤＳにより検出された交通流量ＦＤの変化に応じて交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングを好適に制御する。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、上記オフセット値（更には、オフセットパターン）を、交通信号機ＳＧ０に対する交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングのズレとして採用したが、これに限らず、交通信号機ＳＧ０以外の他の交通信号機に対する表示タイミングのズレとして採用しても良い。
【００２２】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセットパターンを固体生命体の遺伝子ＧＥＮＥに対応付け、図３のフローチャートに示す遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づいて遺伝子ＧＥＮＥを算出することによって、実際に使用する交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの好適なオフセットパターンを算出する（図３参照）。信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記算出した好適なオフセットパターンを区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する。
【００２３】
ここで、上記交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセット値をｔ１、・・、ｔｎと各々表現した際の、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）と遺伝子ＧＥＮＥとの対応関係を図２に示す。従って、以下の説明において、遺伝子ＧＥＮＥとオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とは同じ内容のものであり、特に区別するものではないとする。
【００２４】
区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信したオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に基づき、図４に示す信号制御処理の流れに従って、図５に示す交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングを制御する（図４、図５参照）。
【００２５】
次に、図３〜図５を参照して、信号制御装置１００の動作を説明する。
先ず、図３を参照して、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１による遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づく交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの好適なオフセットパターンの算出処理を説明する。ここで、以下に説明する遺伝的アルゴリズムＧＡ１は、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１の図示しない内蔵メモリに予め格納されたプログラムが実行されることにより実現される。
【００２６】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、信号制御区域ＲＤＺ内の交通流量ＦＤが変化した際、遺伝子ＧＥＮＥを乱数等によりランダムに多数作成し、当該ランダムに作成した多数の遺伝子ＧＥＮＥと、変化前の交通流量ＦＤに対して好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとにより初期生命個体群ＧＮ１を構成する（ステップＳ１１）。
【００２７】
次いで信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、初期生命個体群ＧＮ１を構成する各遺伝子ＧＥＮＥ及びＧＥＮＥｇの全てに対して、所定時間内（例えば、５分間等）における信号制御対象区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分を、変化後の交通流量ＦＤに基づいてシミュレーションする（ステップＳ１２、Ｓ１３）。
【００２８】
なお、上記したシミュレーションの詳細な内容は、一例であり、他の方法を用いても良いが、当該シミュレーションの結果が、後述する変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥを算出する際の判定基準（以下に説明する、ステップＳ１４の処理の説明を参照）に合致したものでなければならない。
【００２９】
その後、初期生命個体群ＧＮ１を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥ（遺伝子ＧＥＮＥｇを含む）に対して上記シミュレーションが終了すると（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かを判定し（ステップＳ１４）、当該好適な遺伝子ＧＥＮＥがある場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、この遺伝子ＧＥＮＥが示すデータを、区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する（ステップＳ１８）。
【００３０】
ここで、ステップＳ１４の処理における変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かの判定基準とは、例えば、ステップＳ１２、Ｓ１３の段階で行われたシミュレーションの結果に基づき、上記所定時間内における信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分が所定の総和規準（例えば、総停止回数が、２回以内、総走行時分が、１０分以内等であり、設定は自由である）を満たすか否かとする。また、当該判定基準を満たす遺伝子ＧＥＮＥが複数ある場合、上記シミュレーションされた総停止回数と総走行時分とが最も小さい遺伝子ＧＥＮＥを採用する。
【００３１】
なお、上記した判定基準の詳細な内容は、一例であり、信号制御対象区域ＲＤＺ内を車両がスムースに走行できるようなものであれば、他の方法を用いても良い。
【００３２】
ステップＳ１４の段階で、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが無い場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記シミュレーションの結果に基づき、信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数と総走行時分とが小さいものから順に数えて複数個（例えば、１００個等であるが、これに限らず、設定は自由である）を優秀な遺伝子ＧＥＮＥとして残し、それ以外の遺伝子ＧＥＮＥを廃棄する（ステップＳ１５；淘汰）。
【００３３】
次に、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記ステップＳ１５の段階で淘汰された複数の優秀な遺伝子ＧＥＮＥから遺伝子対を任意に作成し、当該遺伝子対が有する相互の上位情報と下位情報とを組み合わせて交叉することにより新たな遺伝子ＧＥＮＥを作成する（ステップＳ１６；生殖）。
【００３４】
その後、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、ステップＳ１６（生殖）の段階で作成した遺伝子ＧＥＮＥに、乱数等によりランダムに作成した遺伝子ＧＥＮＥを更に加えて新たな初期生命個体群ＧＮ（図示略）を作成して（ステップＳ１７；突然変異）、ステップＳ１２に移行し、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を繰り返す。
【００３５】
次に、図４を参照して、区域信号制御装置ＳＧＣＴが行う信号制御処理について詳細に説明する。図４は、区域信号制御装置ＳＧＣＴによる信号制御処理の流れを示す図である。図４には、信号制御区域ＲＤＺ内における交通流量ＦＤの増加の原因となる下り方向の車両群が、図中符号Ｃ１によって示され、交通流量ＦＤが増加する前（車両群Ｃ１が信号制御区域ＲＤＺに進入する以前）の下り方向の車両群が図中符号Ｃ２によって示されている。また、上り方向の車両群が図中符号Ｃ３によって示されている。
【００３６】
なお、図４には、図示及び説明簡略化の為、交通流量センサＤＳ、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１、区域信号制御装置ＳＧＣＴ、及び、交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎの記載が省略されている。
【００３７】
先ず、時刻Ｔ０に、車両群Ｃ１による下り方向の交通流量ＦＤの変化が交通流量センサＤＳにより検出されると、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、当該変化後の交通流量ＦＤが所定の流量規準（例えば、１台／秒等であり、これに限らず、設定は自由）を超えたか否かを判定し、当該判定結果に基づいてオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えるか否かの判定を行う。
【００３８】
区域信号制御装置ＳＧＣＴは、現在の交通流量ＦＤが上記所定の流量基準を超えているため、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えると判定した場合、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）から、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に切り替え、車両群Ｃ１の下り方向への移動に合わせるようにして交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの各オフセット値ｔ１、・・、ｔｎを順次切り替える。
【００３９】
すなわち、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、まず、時刻Ｔ０の後、車両群Ｃ１が交差点ＣＲ１の手前に到った際（時刻Ｔ１）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した上記好適なオフセット値ｔ１（すなわち、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の第１番目の要素）に基づいて交通信号機ＳＧ１の表示タイミングを制御する。以降、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、この処理を車両群Ｃ１の進行に合わせるように順次繰り返し、車両群Ｃ１が交差点ＣＲｎの手前に到った際（時刻Ｔｎ）には、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した上記好適なオフセット値ｔｎ（すなわち、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の第ｎ番目の要素）に基づいて交通信号機ＳＧｎの表示タイミングを制御する。
【００４０】
この場合、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、内蔵するメモリＭに各交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎの設置位置（或いは、交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎの設置間隔）を示すデータを予め格納し、当該設置位置（或いは設置間隔）を示すデータと、前記信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とに基づいて、上記所定の流量基準を超えて信号制御対象区域ＲＤＺに進入した車両群Ｃ１が、各交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎに到るまでの時間を予測し、当該予測結果に基づいて、車両群Ｃ１の下り方向への移動に合わせるように交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの各オフセット値ｔ１、・・、ｔｎを順次切り替える。
【００４１】
一般にオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えは、交通流量ＦＤが増加したときに行うのが有効であり、交通流量ＦＤの減少時には、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えなくとも大きな乱れは生じないことが知られている。従って、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、交通流量ＦＤが増加した方向に対してのみオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えるものであり、本実施例においては、交通流量ＦＤが増加した下り方向に対してオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替える。
【００４２】
また、交通流量センサＤＳにより交通流量ＦＤの変化が検出されても、信号制御区域ＲＤＺには、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２が存在するが、この車両群Ｃ２は、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に従って継続して制御される。これにより、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及ぶ範囲を最小限に抑えられる（すなわち、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２には、当該オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及びにくい）。
【００４３】
以上説明したように、信号制御装置１００は、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇを加味して行うことを特徴とするものである。
【００４４】
すなわち、信号制御装置１００が備える信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、交通流量ＦＤが変化した際、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子解ＧＥＮＥｇを初期生命個体群ＧＮ１に加味して、当該変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥを遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づいて探索し、交通流量ＦＤの変化後に使用するオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を算出する。
【００４５】
また、信号制御装置１００が備える区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御区域ＲＤＺ内の交通流量ＦＤが変化した際、交通流量ＦＤが増加して所定の流量規準を超えたか否かを判定する。更に区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御区域ＲＤＺに車両群Ｃ１が進入したことにより交通流量ＦＤが増加して上記所定の流量規準を超えたと判定した場合、交通流量ＦＤが増加した方向（上り／下り方向の何れか）のオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１により算出された流量増加後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に切り替える。この際、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えを信号制御区域ＲＤＺ内の交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎに対して一斉に行うのではなく、車両群Ｃ１の移動にあわせて交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの各オフセット値ｔ１、・・、ｔｎを順次切り替える。
【００４６】
従って、信号制御装置１００によれば、交通流量ＦＤの変化に応じた好適な交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）が、短時間で算出可能となる。
【００４７】
また、上記初期生命個体群ＧＮ１を用いずに、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥのみによって成る初期生命個体群ＧＮを用いて算出された変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）と、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とは互いに相関性が弱く、独立したものとなる。
【００４８】
この為、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に切り替えて交通信号機ＳＧ、・・、ＳＧｎの表示タイミング制御が行われた場合、一定時間経過した後には、理想的な交通流量ＦＤに達し得ると予想できるものの、切り替え直後には、それまでスムーズに走行していた車両群が交差点ＣＲ０、ＣＲ１、・・、ＣＲｎで必要以上の停止を余儀なくされる等、過渡的な乱れによるロスが発生する可能性がある。
【００４９】
これに対し、信号制御装置１００によれば、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥに加えて変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇによって成る初期生命個体群ＧＮ１を用いて遺伝子ＧＥＮＥ（オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ））を算出するので、当該算出された遺伝子ＧＥＮＥは、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇと類似したものとなり、これに伴って、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）による交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミング制御も前回と類似したものとなる為、交通流量ＦＤに係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
【００５０】
ここで、図５（ａ）は、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥのみによって成る初期生命個体群ＧＮを用いて算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）によって交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域ＲＤＺを走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフであり、図５（ｂ）は、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇを含んだ初期生命個体群ＧＮ１を用いて算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）によって交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域ＲＤＺを走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフである。また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す縦軸は、車両が信号制御区域ＲＤＺを通過するまでの平均旅行時を示し、横軸は、時間経過を示している。
【００５１】
図５（ａ）に示す曲線ＣＶＯは、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えが行われなかった場合、交通流量ＦＤの変化に伴って平均旅行時間が増大することを示している。
【００５２】
また、図５（ａ）に示す曲線ＣＶＧは、交通流量ＦＤが変化した際に、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥのみによって成る初期生命個体群ＧＮを用いた遺伝的アルゴリズムＧＡ１に従って算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に基づいて、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合の平均旅行時間の変化を示す。ただし、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えは、１サイクルにつき最大１５秒ずつ調整され、いずれは新規なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に収束するという従来の切替方法を採用している。
【００５３】
曲線ＣＶＧによれば、平均旅行時間は、図中符号Ａ１に示すオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替え時には過渡的な乱れが生じて一旦増大するが、時間の経過と共に小さな値に収束することがわかる。
【００５４】
これに対し、図５（ｂ）に示す曲線ＣＶＧＭは、交通流量ＦＤが変化した際に、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇを含む初期生命個体群ＧＮ１を用いた遺伝的アルゴリズムＧＡ１に従って算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に基づいて、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合の平均旅行時間の変化を示す。
【００５５】
この曲線ＣＶＧＭは、図中符号Ａ２に示すオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替え時に生じる過渡的な乱れが抑制され、交通信号機ＳＧの切り替えがスムーズに行われている様子を示している。すなわち、初期生命個体群ＧＮ１の中には、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇが含まれるので、初期生命個体群ＧＮ１を用いた遺伝的アルゴリズムＧＡ１に従って算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）は、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇが有する遺伝的特徴を引継ぎ、遺伝子ＧＥＮＥｇと強い相関性を有する為、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）への切り替えは、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に近いものとなる。その結果、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替え時に生じる過渡的な乱れが抑制される。
【００５６】
また、信号制御装置１００によれば、交通流量センサＤＳにより交通流量ＦＤの変化が検出されても、信号制御区域ＲＤＺには、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２が存在するが、この車両群Ｃ２には、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）が適用される。これにより、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及ぶ範囲を、交通流量ＦＤが上記所定の流量規準を超えた車両群Ｃ１にのみに限定し、過渡的な乱れによるロスを最小限に抑えられる（すなわち、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２には、当該オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及びにくい）。
【００５７】
なお、本第１の実施の形態における記述は、本発明に係る信号制御装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本第１の実施の形態における信号制御装置１００の細部構成、各種数値、及び詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５８】
例えば、遺伝的アルゴリズムＧＡ１の詳細手順は、図３に示したものに限定されるものではない。特に、遺伝的アルゴリズムＧＡ１の交叉（ステップＳ１５）、生殖（ステップＳ１６）、及び、突然変異（ステップＳ１７）の各処理は、特定の方法の応用を前提とするものではなく、どのような方法を用いても良い。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に、図６を参照して、第２の実施の形態の信号制御装置２００を詳細に説明する。
信号制御装置２００は、第１の実施の形態の信号制御装置１００の信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１に替えて信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２を備え、他の構成は信号制御装置１００と同一である。従って、本第２の実施の形態の信号制御装置２００の説明では、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２についてのみ詳細に説明し、他の構成については信号制御装置１００と同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
信号制御装置２００が備える信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、図６のフローチャートに示す遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥ、すなわち変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を算出するものであり、信号制御装置２００は、当該変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を、信号制御装置１００と同様に、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇを加味して行うことを特徴とする。
【００６１】
以下、図６を参照して、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２による遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づく交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの好適なオフセットパターンの算出処理を説明する。ここで、遺伝的アルゴリズムＧＡ２は、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２の図示しない内蔵メモリに予め格納されたプログラムが実行されることにより実現される。
【００６２】
なお、以下の説明において、遺伝子ＧＥＮＥとオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とは同じ内容のものであり（図２参照）、特に区別するものではない。
【００６３】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、信号制御区域ＲＤＺに進入する交通流量ＦＤが変化した際、遺伝子ＧＥＮＥを乱数等によりランダムに多数作成し、当該作成した多数の遺伝子ＧＥＮＥのみにより初期生命個体群ＧＮ２を構成する（ステップＳ２１）。
【００６４】
次いで信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、初期生命個体群ＧＮ２を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥに対して、所定時間内（例えば、５分間等であるが、これに限らず、設定は自由である）における信号制御対象区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分を、変化後の交通流量ＦＤに基づいてシミュレーションする（ステップＳ２２、Ｓ２３）。
【００６５】
なお、上記したシミュレーションの詳細な内容は、一例であり、他の方法を用いても良いが、当該シミュレーションの結果が、後述する変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥを算出する際の判定基準（以下に説明する、ステップＳ２４の処理の説明を参照）に合致したものでなければならない。
【００６６】
その後、初期生命個体群ＧＮ２を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥに対して上記シミュレーションが終了すると（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かを判定し（ステップＳ２４）、当該好適な遺伝子ＧＥＮＥがある場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、この遺伝子ＧＥＮＥが示すオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を、区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する（ステップＳ３２）。
【００６７】
ここで、上記したステップＳ２４の処理における、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かの判定基準とは、例えば、ステップＳ２２、Ｓ２３の段階で行われたシミュレーションの結果に基づき、上記所定時間内における信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分が所定の総和規準（例えば、総停止回数が、２回以内、総走行時分が、１０分以内等であり、設定は自由である）を満たすか否かであるとする。また、当該判定基準を満たす遺伝子ＧＥＮＥが複数ある場合、上記シミュレーションされた総停止回数と総走行時分とが最も小さい遺伝子ＧＥＮＥを採用する。
【００６８】
なお、上記した判定基準の詳細な内容は、一例であり、信号制御対象区域ＲＤＺ内を車両がスムースに走行できるようなものであれば、他の方法を用いても良い。
【００６９】
ステップＳ２４の段階で、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが無い場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、以下で説明するように、初期生命個体群ＧＮ２を構成する各遺伝子ＧＥＮＥを淘汰する為の処理（ステップＳ２５から、ステップＳ２８及びＳ３０までの処理）を行う。
【００７０】
すなわち、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、上記ステップＳ２２、Ｓ２３の段階で行ったシミュレーションの結果に基づき、初期生命個体群ＧＮ２を構成する各遺伝子ＧＥＮＥに対し、信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分が、小さいものから順に数えて所定順位以内（例えば、１００位以内等であるが、これに限らず、設定は自由である）にある遺伝子ＧＥＮＥ（以下、当該所定順位以内の遺伝子ＧＥＮＥを、優秀な遺伝子ＧＥＮＥという）であるか否かを判定し（ステップＳ２５）、優秀な遺伝子ＧＥＮＥではない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、この遺伝子ＧＥＮＥを廃棄して（ステップＳ２９；淘汰）、ステップＳ２８に移行する。
【００７１】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、ステップＳ２５の段階で優秀であると判定された遺伝子ＧＥＮＥと（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値の総和Ｓが、所定の総和基準（例えば、総和Ｓの統計的平均値等であるが、これに限らず、設定は自由である）を満たすか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００７２】
ここで、上記総和Ｓについて説明する。ステップＳ２６の段階で評価される優秀な遺伝子ＧＥＮＥが示すオフセットパターンを例えば（ｔｊ１、・・、ｔｊｎ）とし、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇが示すオフセットパターンを例えば（ｔｇ１、・・、ｔｇｎ）とすると、上記総和Ｓは、Ｓ＝｜ｔｇ１−ｔｊ１｜＋｜ｔｇ２−ｔｊ２｜＋・・＋｜ｔｇｎ−ｔｊｎ｜によって定義される。
【００７３】
次に、上記ステップＳ２６の段階で評価される優秀な遺伝子ＧＥＮＥが、上記所定の総和規準を満たす総和Ｓを与える場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、当該遺伝子ＧＥＮＥを残し（ステップＳ２７；淘汰）、上記ステップＳ２６の段階で評価される優秀な遺伝子ＧＥＮＥが、上記所定の総和規準を満たさない総和Ｓを与える場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、ステップＳ２９に移行してこの遺伝子ＧＥＮＥを廃棄する。
【００７４】
ステップＳ２７、或いはＳ２９の後、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、初期生命個体群ＧＮ２を構成する遺伝子ＧＥＮＥ全てについて上記淘汰（ステップＳ２５から、ステップＳ２７、或いはステップＳ２９までの処理）を行ったか否かを判定し（ステップＳ２８）、淘汰を行っていない遺伝子ＧＥＮＥがある場合には（ステップＳ２８；Ｎｏ）、ステップＳ２５に移行して当該淘汰を行っていない遺伝子ＧＥＮＥについて上記淘汰を行い、初期生命個体群ＧＮ２を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥについて上記淘汰を行った場合（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に移行する。
【００７５】
ステップＳ３０に移行すると、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、上記ステップＳ２７の段階で残された（淘汰された）複数の優秀な遺伝子ＧＥＮＥから遺伝子対を任意に作成し、当該遺伝子対が有する相互の上位情報と下位情報とを組み合わせて交叉することにより新たな遺伝子ＧＥＮＥを作成する（ステップＳ３０；生殖）。
【００７６】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、ステップＳ３０（生殖）の段階で作成した遺伝子ＧＥＮＥに、乱数等によりランダムに作成した遺伝子ＧＥＮＥを更に加えて新たな初期生命個体群ＧＮ（図示略）を作成して（ステップＳ３１；突然変異）、ステップＳ２２に移行し、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を繰り返す。
【００７７】
以上説明したように、信号制御装置２００が備える信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、初期生命個体群ＧＮ２に対して淘汰（ステップＳ２５から、ステップＳ２７、及びＳ２９までの処理）を行う際には、淘汰の対象となる上記優秀な遺伝子ＧＥＮＥに対するシミュレーション結果（信号制御区域ＲＤＺ内の車両の総停止回数と総走行時分）が所定の総和規準を満たすか否か、更には、上記淘汰の対象となる優秀な遺伝子ＧＥＮＥと、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値の総和Ｓが、所定の総和規準を満たすか否かに基づいて行う。
【００７８】
従って、初期生命個体群ＧＮ２に対し淘汰を行う際に、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値の総和Ｓが、所定の総和規準を満たすか否かに基づいて行うので、上記した第１の実施の形態における遺伝的アルゴリズムＧＡ１と同様の効果が期待できる。すなわち、本第２の実施の形態における遺伝的アルゴリズムＧＡ２によれば、当該遺伝的アルゴリズムＧＡ２に従って算出された変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥは、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇに類似したものとなり、更にこれに伴って、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミング制御も前回と類似したものとなる為、交通流量ＦＤに係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
【００７９】
なお、本第２の実施の形態における記述は、本発明に係る信号制御装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本第２の実施の形態における信号制御装置２００の細部構成、各種数値、及び詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８０】
例えば、遺伝的アルゴリズムＧＡ２の詳細手順は、図６に示したものに限定されるものではない。また、淘汰（ステップＳ２５から、ステップＳ２７、及びＳ２９までの処理）、生殖（ステップＳ３０）、及び、突然変異（ステップＳ３１）の各処理は、特定の手法の応用を前提とするものではなく、どのような手法を用いても良い。特に、淘汰の処理においては、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値を一つの評価値として重み係数を乗算したものと、他の評価値との和からなる評価関数を作り、その評価関数値の大小に基づいて淘汰を行うようにしても良い。
【００８１】
また、本発明の適用が可能な信号制御装置は、上記第１の実施の形態における信号制御装置１００が有する信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１、区域信号制御装置ＳＧＣＴ、及び、上記第２の実施の形態における信号制御装置２００が有する信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２を各々独立に備える構成であっても良いし、また、適宜組み合わせた構成を有するものであっても良い。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、交通信号機の制御区域に進入する車両の流量の変化に応じて交通信号機の表示タイミングを制御する際、車両の流量変化後の好適な交通信号機のオフセットパターンを、遺伝的アルゴリズムを用いて短時間に探索可能となる。更に、上記車両の流量変化後に好適なオフセットパターンを算出する際、前回車両の流量変化前に好適であったオフセットパターンを用いて算出する為、当該２つのオフセットパターンは互いに強い相関性を有することとなり、オフセットパターンの切り替え時における車両の流量に係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
更に、車両の流量変化の原因となった車両の進行にあわせるようにオフセットパターンを切り替えるので、オフセットパターンの切り替え時に生じる交通の過渡的な乱れを制御区域全体に及ぼすことなく抑制できる。
すなわち、刻々と変化する交通流量に対応した交通信号機の好適な表示タイミングを短時間で算出して、スムースな車両走行を実現可能な信号制御装置、及び信号制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における交通信号制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す信号制御区域内の交通信号機のオフセットパターンと遺伝子ＧＥＮＥとの対応を示す図である。
【図３】図１に示す信号制御タイミング生成部による交通信号機のオフセットパターンの算出処理を説明するフローチャートである。
【図４】図１に示す区域信号制御装置による信号制御処理の流れを示す図である。
【図５】（ａ）は、乱数等によりランダムに作成された遺伝子のみによって成る初期生命個体群を用いて算出された変化後の交通流量に好適な信号制御区域内の交通信号機のオフセットパターンによって交通信号機の表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域を走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフであり、（ｂ）は、変化前の交通流量に好適な遺伝子を含んだ初期生命個体群を用いて算出された変化後の交通流量に好適な信号制御区域内の交通信号機のオフセットパターンによって交通信号機の表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域を走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフである。
【図６】第２の実施の形態における信号制御タイミング生成部による交通信号機のオフセットパターンの算出処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１００、２００ 信号制御装置
ＣＲ０、ＣＲ１、・・、ＣＲｎ 交差点
ＤＳ 交通流量センサ
ＧＥＮＥ、ＧＥＮＥｇ 遺伝子
ＧＮ 初期生命個体群
ＲＤ 道路
ＲＤＺ 信号制御区域
ＳＣＳ１、ＳＣＳ２ 信号制御タイミング生成部
ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎ 交通信号機
ＳＧＣＴ 区域信号制御装置
Ｍ メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通信号機の表示タイミングを算出し、当該算出した表示タイミングに基づいて当該交通信号機を制御する信号制御装置、及び信号制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
幹線道路における交通信号機の表示タイミングの制御は、交差点における右左折量や幹線道を横切る車両の割合に応じ赤信号と青信号の比率であるスリットを操作することとし、交通信号機の制御区域内にある複数の交差点では同一のサイクルタイムで当該交通信号機を制御する方法が一般的である。更に、単位時間に流れる交通流量を大きくするため、出来る限り停車回数を少なく走行できるよう交差点間隔に応じ交通信号機の表示タイミングをずらすオフセット制御が実施されている。
【０００３】
すなわちこの場合、各交通信号機の表示タイミングそのものを扱う代わりに、基準となる交通信号機に対する表示タイミングのズレ（以下、このズレをオフセット値という）が制御される。しかし、数分毎に与えられる上下の交通流量の変化に対応して各交通信号機に対する好適なオフセット値の組み合わせ（以下、オフセットパターンという）を求めることが困難なため、従来は、幾つかの代表的ケースに対し、図式によるオフセットパターンをシミュレーションで確認し、更に現場の実情に応じて補正したオフセットパターンを用意して切り替える方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の信号制御装置には、以下に示す問題点がある。
従来の信号制御装置によって得られたオフセットパターンは、必ずしも現状の交通流量に好適なものとは限らない。すなわち、得られたオフセットパターンに基づいて信号機を制御した場合、当該オフセットパターン切り替え時に過渡的な乱れが生じ、交通流量に係る停滞や過剰等のロスが生じる可能性がある。
【０００５】
また、実際に各信号機に対する好適なオフセットパターンを求める場合、サイクルタイムを１２０秒として１秒単位でのオフセットパターンを求めようとすると、各信号機あたり１２０交差点の可能性が生じるので、これらの組み合わせの中から好適なものを抽出しようとすると、ｎ交差点の制御では、１２０のｎ乗という組み合わせに対し有効性を評価しなければならず、膨大な演算時間を要する。従って、現状の交通流量に好適なオフセットパターンを短時間で探索可能な処理装置が望まれている。
【０００６】
一方、最近では、遺伝的アルゴリズムを利用して演算時間の短縮化を図る努力がなされているが、特定のモデルケースに対する有効性は示されるものの、刻々と変化する多様な交通流量の変化に好適なオフセットパターンを短時間で算出できるまでには至っていない。
【０００７】
本発明の課題は、刻々と変化する交通流量に対応した交通信号機の好適な表示タイミングを短時間で算出し、スムーズな車両走行を実現可能な信号制御装置、及び信号制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、次のような特徴を備えている。なお、次に示す手段の説明中、括弧書きにより実施の形態に対応する構成を一例として示す。符号等は、後述する図面参照符号等である。
【０００９】
請求項１記載の発明は、交通信号機の制御区域（例えば、図１に示す信号制御対象区域ＲＤＺ）の入り口に設置され、該入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出する検出部（例えば、図１に示す交通流量センサＤＳ）と、前記制御区域内の交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎ）のうち何れか一つの交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０）を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出部により検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出する算出部（例えば、図１に示す第１の実施の形態における信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１、或いは第２の実施の形態における信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２）と、前記算出部により算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御する制御部（例えば、図１に示す区域信号制御装置ＳＧＣＴ）と、を備え、前記算出部は、前記オフセット値の組み合わせを複数作成し、該複数作成したオフセット値の組み合わせを入力要素とし、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、当該車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせに対して相関性を有する、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを出力する遺伝的アルゴリズムを用い、該遺伝的アルゴリズムは、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせの各々と、前記複数作成したオフセット値の組み合わせの各々と、の差異の総和が、所定の基準よりも小さいオフセット値の組み合わせを出力することを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、検出部は、交通信号機の制御区域の入り口に設置され、該入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出し、算出部は、前記制御区域内の交通信号機のうち何れか一つの交通信号機を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出部により検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出し、制御部は、前記算出部により算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御し、特に前記算出部は、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを算出する。
【００１２】
更に、上記課題を解決するために、請求項４記載の発明は、交通信号機の制御区域（例えば、図１に示す信号制御対象区域ＲＤＺ）の入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出する検出ステップと、前記制御区域内の交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎ）のうち何れか一つの交通信号機（例えば、図１に示す交通信号機ＳＧ０）を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出ステップで検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御する制御ステップと、を含み、前記算出ステップは、前記オフセット値の組み合わせを複数作成し、該複数作成したオフセット値の組み合わせを入力要素とし、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、当該車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせに対して相関性を有する、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを出力する遺伝的アルゴリズムを用い、該遺伝的アルゴリズムは、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせの各々と、前記複数作成したオフセット値の組み合わせの各々と、の差異の総和が、所定の基準よりも小さいオフセット値の組み合わせを出力することを特徴とする。
【００１４】
従って、交通信号機の制御区域に進入する車両の流量の変化に応じて交通信号機の表示タイミングを制御する際、車両の流量変化後の好適な交通信号機のオフセットパターンを、遺伝的アルゴリズムを用いて短時間に探索可能となる。更に、上記車両の流量変化後に好適なオフセットパターンを算出する際、前回車両の流量変化前に好適であったオフセットパターンを用いて算出する為、当該２つのオフセットパターンは互いに強い相関性を有することとなり、オフセットパターンの切り替え時における車両の流量に係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明のように、請求項１に記載の信号制御装置において、前記制御部は、前記検出部により検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、当該所定規準を超えて該制御区域に進入した前記車両の進行状況を予測し、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御するのが、より好ましく、更に、請求項３記載の発明のように、請求項２記載の信号制御装置において、前記制御部は、前記制御区域内の交通信号機の位置を示すデータを予め記憶する記憶部（例えば、図１に示すメモリＭ）を備え、前記検出部により検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、前記記憶部に記憶された前記交通信号機の位置を示すデータと、当該車両の流量が前記所定基準値を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせとに基づいて、当該所定基準を超えて前記制御区域に進入した車両が該制御区域内の各信号機に至るまでの時間を予測し、更に、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御するのがより有効である。
【００１６】
更に上記課題を解決するために、請求項５記載の発明のように、請求項４に記載の信号制御方法において、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、当該所定規準を超えて該制御区域に進入した前記車両の進行状況を予測し、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御するのがより好ましく、また、請求項６記載の発明のように、請求項５記載の信号制御方法において、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、予め記憶された前記制御区域内の交通信号機の位置を示すデータと、当該車両の流量が前記所定基準値を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせとに基づいて、当該所定基準を超えて前記制御区域に進入した車両が該制御区域内の各信号機に至るまでの時間を予測し、更に、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御することを特徴とするのがより有効である。
【００１７】
従って、車両の流量変化の原因となった車両の進行にあわせるようにオフセットパターンを切り替えるので、オフセットパターンの切り替え時に生じる交通の過渡的な乱れを制御区域全体に及ぼすことなく抑制できる。
すなわち、刻々と変化する交通流量に対応した交通信号機の好適なオフセットパターンを短時間で算出し、信号機の表示タイミングの制御がスムーズに行える信号制御装置、及び信号制御方法を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図６を参照して、本発明を適用した好適な具体例を詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、信号制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、信号制御装置１００は、信号制御区域ＲＤＺの上り／下りの入り口の交通流量ＦＤの変化を検出する交通流量センサＤＳ、信号制御区域ＲＤＺ内の交差点ＣＲ０、・・、ＣＲｎ（ｎは１以上の整数で、任意に設定可能である）に各々設置された交通信号機ＳＧ０、・・、ＳＧｎの表示タイミングを制御する区域信号制御装置ＳＧＣＴ、及び、交通信号機ＳＧ０に対する好適な交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせ（すなわち、オフセットパターン）を算出して区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１等を備えて構成され、交通流量センサＤＳにより検出された交通流量ＦＤの変化に応じて交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングを好適に制御する。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、上記オフセット値（更には、オフセットパターン）を、交通信号機ＳＧ０に対する交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングのズレとして採用したが、これに限らず、交通信号機ＳＧ０以外の他の交通信号機に対する表示タイミングのズレとして採用しても良い。
【００２２】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセットパターンを固体生命体の遺伝子ＧＥＮＥに対応付け、図３のフローチャートに示す遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づいて遺伝子ＧＥＮＥを算出することによって、実際に使用する交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの好適なオフセットパターンを算出する（図３参照）。信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記算出した好適なオフセットパターンを区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する。
【００２３】
ここで、上記交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセット値をｔ１、・・、ｔｎと各々表現した際の、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）と遺伝子ＧＥＮＥとの対応関係を図２に示す。従って、以下の説明において、遺伝子ＧＥＮＥとオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とは同じ内容のものであり、特に区別するものではないとする。
【００２４】
区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信したオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に基づき、図４に示す信号制御処理の流れに従って、図５に示す交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングを制御する（図４、図５参照）。
【００２５】
次に、図３〜図５を参照して、信号制御装置１００の動作を説明する。
先ず、図３を参照して、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１による遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づく交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの好適なオフセットパターンの算出処理を説明する。ここで、以下に説明する遺伝的アルゴリズムＧＡ１は、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１の図示しない内蔵メモリに予め格納されたプログラムが実行されることにより実現される。
【００２６】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、信号制御区域ＲＤＺ内の交通流量ＦＤが変化した際、遺伝子ＧＥＮＥを乱数等によりランダムに多数作成し、当該ランダムに作成した多数の遺伝子ＧＥＮＥと、変化前の交通流量ＦＤに対して好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとにより初期生命個体群ＧＮ１を構成する（ステップＳ１１）。
【００２７】
次いで信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、初期生命個体群ＧＮ１を構成する各遺伝子ＧＥＮＥ及びＧＥＮＥｇの全てに対して、所定時間内（例えば、５分間等）における信号制御対象区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分を、変化後の交通流量ＦＤに基づいてシミュレーションする（ステップＳ１２、Ｓ１３）。
【００２８】
なお、上記したシミュレーションの詳細な内容は、一例であり、他の方法を用いても良いが、当該シミュレーションの結果が、後述する変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥを算出する際の判定基準（以下に説明する、ステップＳ１４の処理の説明を参照）に合致したものでなければならない。
【００２９】
その後、初期生命個体群ＧＮ１を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥ（遺伝子ＧＥＮＥｇを含む）に対して上記シミュレーションが終了すると（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かを判定し（ステップＳ１４）、当該好適な遺伝子ＧＥＮＥがある場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、この遺伝子ＧＥＮＥが示すデータを、区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する（ステップＳ１８）。
【００３０】
ここで、ステップＳ１４の処理における変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かの判定基準とは、例えば、ステップＳ１２、Ｓ１３の段階で行われたシミュレーションの結果に基づき、上記所定時間内における信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分が所定の総和規準（例えば、総停止回数が、２回以内、総走行時分が、１０分以内等であり、設定は自由である）を満たすか否かとする。また、当該判定基準を満たす遺伝子ＧＥＮＥが複数ある場合、上記シミュレーションされた総停止回数と総走行時分とが最も小さい遺伝子ＧＥＮＥを採用する。
【００３１】
なお、上記した判定基準の詳細な内容は、一例であり、信号制御対象区域ＲＤＺ内を車両がスムースに走行できるようなものであれば、他の方法を用いても良い。
【００３２】
ステップＳ１４の段階で、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが無い場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記シミュレーションの結果に基づき、信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数と総走行時分とが小さいものから順に数えて複数個（例えば、１００個等であるが、これに限らず、設定は自由である）を優秀な遺伝子ＧＥＮＥとして残し、それ以外の遺伝子ＧＥＮＥを廃棄する（ステップＳ１５；淘汰）。
【００３３】
次に、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、上記ステップＳ１５の段階で淘汰された複数の優秀な遺伝子ＧＥＮＥから遺伝子対を任意に作成し、当該遺伝子対が有する相互の上位情報と下位情報とを組み合わせて交叉することにより新たな遺伝子ＧＥＮＥを作成する（ステップＳ１６；生殖）。
【００３４】
その後、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、ステップＳ１６（生殖）の段階で作成した遺伝子ＧＥＮＥに、乱数等によりランダムに作成した遺伝子ＧＥＮＥを更に加えて新たな初期生命個体群ＧＮ（図示略）を作成して（ステップＳ１７；突然変異）、ステップＳ１２に移行し、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を繰り返す。
【００３５】
次に、図４を参照して、区域信号制御装置ＳＧＣＴが行う信号制御処理について詳細に説明する。図４は、区域信号制御装置ＳＧＣＴによる信号制御処理の流れを示す図である。図４には、信号制御区域ＲＤＺ内における交通流量ＦＤの増加の原因となる下り方向の車両群が、図中符号Ｃ１によって示され、交通流量ＦＤが増加する前（車両群Ｃ１が信号制御区域ＲＤＺに進入する以前）の下り方向の車両群が図中符号Ｃ２によって示されている。また、上り方向の車両群が図中符号Ｃ３によって示されている。
【００３６】
なお、図４には、図示及び説明簡略化の為、交通流量センサＤＳ、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１、区域信号制御装置ＳＧＣＴ、及び、交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎの記載が省略されている。
【００３７】
先ず、時刻Ｔ０に、車両群Ｃ１による下り方向の交通流量ＦＤの変化が交通流量センサＤＳにより検出されると、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、当該変化後の交通流量ＦＤが所定の流量規準（例えば、１台／秒等であり、これに限らず、設定は自由）を超えたか否かを判定し、当該判定結果に基づいてオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えるか否かの判定を行う。
【００３８】
区域信号制御装置ＳＧＣＴは、現在の交通流量ＦＤが上記所定の流量基準を超えているため、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えると判定した場合、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）から、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に切り替え、車両群Ｃ１の下り方向への移動に合わせるようにして交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの各オフセット値ｔ１、・・、ｔｎを順次切り替える。
【００３９】
すなわち、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、まず、時刻Ｔ０の後、車両群Ｃ１が交差点ＣＲ１の手前に到った際（時刻Ｔ１）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した上記好適なオフセット値ｔ１（すなわち、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の第１番目の要素）に基づいて交通信号機ＳＧ１の表示タイミングを制御する。以降、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、この処理を車両群Ｃ１の進行に合わせるように順次繰り返し、車両群Ｃ１が交差点ＣＲｎの手前に到った際（時刻Ｔｎ）には、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した上記好適なオフセット値ｔｎ（すなわち、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の第ｎ番目の要素）に基づいて交通信号機ＳＧｎの表示タイミングを制御する。
【００４０】
この場合、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、内蔵するメモリＭに各交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎの設置位置（或いは、交通信号機ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎの設置間隔）を示すデータを予め格納し、当該設置位置（或いは設置間隔）を示すデータと、前記信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１から受信した変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とに基づいて、上記所定の流量基準を超えて信号制御対象区域ＲＤＺに進入した車両群Ｃ１が、各交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎに到るまでの時間を予測し、当該予測結果に基づいて、車両群Ｃ１の下り方向への移動に合わせるように交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの各オフセット値ｔ１、・・、ｔｎを順次切り替える。
【００４１】
一般にオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えは、交通流量ＦＤが増加したときに行うのが有効であり、交通流量ＦＤの減少時には、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えなくとも大きな乱れは生じないことが知られている。従って、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、交通流量ＦＤが増加した方向に対してのみオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替えるものであり、本実施例においては、交通流量ＦＤが増加した下り方向に対してオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を切り替える。
【００４２】
また、交通流量センサＤＳにより交通流量ＦＤの変化が検出されても、信号制御区域ＲＤＺには、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２が存在するが、この車両群Ｃ２は、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に従って継続して制御される。これにより、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及ぶ範囲を最小限に抑えられる（すなわち、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２には、当該オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及びにくい）。
【００４３】
以上説明したように、信号制御装置１００は、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇを加味して行うことを特徴とするものである。
【００４４】
すなわち、信号制御装置１００が備える信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１は、交通流量ＦＤが変化した際、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子解ＧＥＮＥｇを初期生命個体群ＧＮ１に加味して、当該変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥを遺伝的アルゴリズムＧＡ１に基づいて探索し、交通流量ＦＤの変化後に使用するオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を算出する。
【００４５】
また、信号制御装置１００が備える区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御区域ＲＤＺ内の交通流量ＦＤが変化した際、交通流量ＦＤが増加して所定の流量規準を超えたか否かを判定する。更に区域信号制御装置ＳＧＣＴは、信号制御区域ＲＤＺに車両群Ｃ１が進入したことにより交通流量ＦＤが増加して上記所定の流量規準を超えたと判定した場合、交通流量ＦＤが増加した方向（上り／下り方向の何れか）のオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１により算出された流量増加後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に切り替える。この際、区域信号制御装置ＳＧＣＴは、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えを信号制御区域ＲＤＺ内の交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎに対して一斉に行うのではなく、車両群Ｃ１の移動にあわせて交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの各オフセット値ｔ１、・・、ｔｎを順次切り替える。
【００４６】
従って、信号制御装置１００によれば、交通流量ＦＤの変化に応じた好適な交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎのオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）が、短時間で算出可能となる。
【００４７】
また、上記初期生命個体群ＧＮ１を用いずに、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥのみによって成る初期生命個体群ＧＮを用いて算出された変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）と、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とは互いに相関性が弱く、独立したものとなる。
【００４８】
この為、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に切り替えて交通信号機ＳＧ、・・、ＳＧｎの表示タイミング制御が行われた場合、一定時間経過した後には、理想的な交通流量ＦＤに達し得ると予想できるものの、切り替え直後には、それまでスムーズに走行していた車両群が交差点ＣＲ０、ＣＲ１、・・、ＣＲｎで必要以上の停止を余儀なくされる等、過渡的な乱れによるロスが発生する可能性がある。
【００４９】
これに対し、信号制御装置１００によれば、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥに加えて変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇによって成る初期生命個体群ＧＮ１を用いて遺伝子ＧＥＮＥ（オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ））を算出するので、当該算出された遺伝子ＧＥＮＥは、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇと類似したものとなり、これに伴って、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）による交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミング制御も前回と類似したものとなる為、交通流量ＦＤに係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
【００５０】
ここで、図５（ａ）は、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥのみによって成る初期生命個体群ＧＮを用いて算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）によって交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域ＲＤＺを走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフであり、図５（ｂ）は、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇを含んだ初期生命個体群ＧＮ１を用いて算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）によって交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域ＲＤＺを走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフである。また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す縦軸は、車両が信号制御区域ＲＤＺを通過するまでの平均旅行時を示し、横軸は、時間経過を示している。
【００５１】
図５（ａ）に示す曲線ＣＶＯは、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えが行われなかった場合、交通流量ＦＤの変化に伴って平均旅行時間が増大することを示している。
【００５２】
また、図５（ａ）に示す曲線ＣＶＧは、交通流量ＦＤが変化した際に、乱数等によりランダムに作成された遺伝子ＧＥＮＥのみによって成る初期生命個体群ＧＮを用いた遺伝的アルゴリズムＧＡ１に従って算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に基づいて、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合の平均旅行時間の変化を示す。ただし、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えは、１サイクルにつき最大１５秒ずつ調整され、いずれは新規なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に収束するという従来の切替方法を採用している。
【００５３】
曲線ＣＶＧによれば、平均旅行時間は、図中符号Ａ１に示すオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替え時には過渡的な乱れが生じて一旦増大するが、時間の経過と共に小さな値に収束することがわかる。
【００５４】
これに対し、図５（ｂ）に示す曲線ＣＶＧＭは、交通流量ＦＤが変化した際に、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇを含む初期生命個体群ＧＮ１を用いた遺伝的アルゴリズムＧＡ１に従って算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に基づいて、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミングが制御された場合の平均旅行時間の変化を示す。
【００５５】
この曲線ＣＶＧＭは、図中符号Ａ２に示すオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替え時に生じる過渡的な乱れが抑制され、交通信号機ＳＧの切り替えがスムーズに行われている様子を示している。すなわち、初期生命個体群ＧＮ１の中には、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇが含まれるので、初期生命個体群ＧＮ１を用いた遺伝的アルゴリズムＧＡ１に従って算出された、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）は、変化前の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥｇが有する遺伝的特徴を引継ぎ、遺伝子ＧＥＮＥｇと強い相関性を有する為、変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）への切り替えは、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）に近いものとなる。その結果、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替え時に生じる過渡的な乱れが抑制される。
【００５６】
また、信号制御装置１００によれば、交通流量センサＤＳにより交通流量ＦＤの変化が検出されても、信号制御区域ＲＤＺには、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２が存在するが、この車両群Ｃ２には、変化前の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）が適用される。これにより、オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及ぶ範囲を、交通流量ＦＤが上記所定の流量規準を超えた車両群Ｃ１にのみに限定し、過渡的な乱れによるロスを最小限に抑えられる（すなわち、交通流量ＦＤが変化する前の車両群Ｃ２には、当該オフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）の切り替えに伴う過渡応答が及びにくい）。
【００５７】
なお、本第１の実施の形態における記述は、本発明に係る信号制御装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本第１の実施の形態における信号制御装置１００の細部構成、各種数値、及び詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５８】
例えば、遺伝的アルゴリズムＧＡ１の詳細手順は、図３に示したものに限定されるものではない。特に、遺伝的アルゴリズムＧＡ１の交叉（ステップＳ１５）、生殖（ステップＳ１６）、及び、突然変異（ステップＳ１７）の各処理は、特定の方法の応用を前提とするものではなく、どのような方法を用いても良い。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に、図６を参照して、第２の実施の形態の信号制御装置２００を詳細に説明する。
信号制御装置２００は、第１の実施の形態の信号制御装置１００の信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１に替えて信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２を備え、他の構成は信号制御装置１００と同一である。従って、本第２の実施の形態の信号制御装置２００の説明では、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２についてのみ詳細に説明し、他の構成については信号制御装置１００と同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
信号制御装置２００が備える信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、図６のフローチャートに示す遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥ、すなわち変化後の交通流量ＦＤに好適なオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を算出するものであり、信号制御装置２００は、当該変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を、信号制御装置１００と同様に、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇを加味して行うことを特徴とする。
【００６１】
以下、図６を参照して、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２による遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づく交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの好適なオフセットパターンの算出処理を説明する。ここで、遺伝的アルゴリズムＧＡ２は、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２の図示しない内蔵メモリに予め格納されたプログラムが実行されることにより実現される。
【００６２】
なお、以下の説明において、遺伝子ＧＥＮＥとオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）とは同じ内容のものであり（図２参照）、特に区別するものではない。
【００６３】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、信号制御区域ＲＤＺに進入する交通流量ＦＤが変化した際、遺伝子ＧＥＮＥを乱数等によりランダムに多数作成し、当該作成した多数の遺伝子ＧＥＮＥのみにより初期生命個体群ＧＮ２を構成する（ステップＳ２１）。
【００６４】
次いで信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、初期生命個体群ＧＮ２を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥに対して、所定時間内（例えば、５分間等であるが、これに限らず、設定は自由である）における信号制御対象区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分を、変化後の交通流量ＦＤに基づいてシミュレーションする（ステップＳ２２、Ｓ２３）。
【００６５】
なお、上記したシミュレーションの詳細な内容は、一例であり、他の方法を用いても良いが、当該シミュレーションの結果が、後述する変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥを算出する際の判定基準（以下に説明する、ステップＳ２４の処理の説明を参照）に合致したものでなければならない。
【００６６】
その後、初期生命個体群ＧＮ２を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥに対して上記シミュレーションが終了すると（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かを判定し（ステップＳ２４）、当該好適な遺伝子ＧＥＮＥがある場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、この遺伝子ＧＥＮＥが示すオフセットパターン（ｔ１、・・、ｔｎ）を、区域信号制御装置ＳＧＣＴに送信する（ステップＳ３２）。
【００６７】
ここで、上記したステップＳ２４の処理における、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが有るか否かの判定基準とは、例えば、ステップＳ２２、Ｓ２３の段階で行われたシミュレーションの結果に基づき、上記所定時間内における信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分が所定の総和規準（例えば、総停止回数が、２回以内、総走行時分が、１０分以内等であり、設定は自由である）を満たすか否かであるとする。また、当該判定基準を満たす遺伝子ＧＥＮＥが複数ある場合、上記シミュレーションされた総停止回数と総走行時分とが最も小さい遺伝子ＧＥＮＥを採用する。
【００６８】
なお、上記した判定基準の詳細な内容は、一例であり、信号制御対象区域ＲＤＺ内を車両がスムースに走行できるようなものであれば、他の方法を用いても良い。
【００６９】
ステップＳ２４の段階で、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥが無い場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、以下で説明するように、初期生命個体群ＧＮ２を構成する各遺伝子ＧＥＮＥを淘汰する為の処理（ステップＳ２５から、ステップＳ２８及びＳ３０までの処理）を行う。
【００７０】
すなわち、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、上記ステップＳ２２、Ｓ２３の段階で行ったシミュレーションの結果に基づき、初期生命個体群ＧＮ２を構成する各遺伝子ＧＥＮＥに対し、信号制御区域ＲＤＺ内の車両（或いは、複数台の車両が数珠繋ぎとなって走行する車両群）の総停止回数及び総走行時分が、小さいものから順に数えて所定順位以内（例えば、１００位以内等であるが、これに限らず、設定は自由である）にある遺伝子ＧＥＮＥ（以下、当該所定順位以内の遺伝子ＧＥＮＥを、優秀な遺伝子ＧＥＮＥという）であるか否かを判定し（ステップＳ２５）、優秀な遺伝子ＧＥＮＥではない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、この遺伝子ＧＥＮＥを廃棄して（ステップＳ２９；淘汰）、ステップＳ２８に移行する。
【００７１】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、ステップＳ２５の段階で優秀であると判定された遺伝子ＧＥＮＥと（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値の総和Ｓが、所定の総和基準（例えば、総和Ｓの統計的平均値等であるが、これに限らず、設定は自由である）を満たすか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００７２】
ここで、上記総和Ｓについて説明する。ステップＳ２６の段階で評価される優秀な遺伝子ＧＥＮＥが示すオフセットパターンを例えば（ｔｊ１、・・、ｔｊｎ）とし、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇが示すオフセットパターンを例えば（ｔｇ１、・・、ｔｇｎ）とすると、上記総和Ｓは、Ｓ＝｜ｔｇ１−ｔｊ１｜＋｜ｔｇ２−ｔｊ２｜＋・・＋｜ｔｇｎ−ｔｊｎ｜によって定義される。
【００７３】
次に、上記ステップＳ２６の段階で評価される優秀な遺伝子ＧＥＮＥが、上記所定の総和規準を満たす総和Ｓを与える場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、当該遺伝子ＧＥＮＥを残し（ステップＳ２７；淘汰）、上記ステップＳ２６の段階で評価される優秀な遺伝子ＧＥＮＥが、上記所定の総和規準を満たさない総和Ｓを与える場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、ステップＳ２９に移行してこの遺伝子ＧＥＮＥを廃棄する。
【００７４】
ステップＳ２７、或いはＳ２９の後、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、初期生命個体群ＧＮ２を構成する遺伝子ＧＥＮＥ全てについて上記淘汰（ステップＳ２５から、ステップＳ２７、或いはステップＳ２９までの処理）を行ったか否かを判定し（ステップＳ２８）、淘汰を行っていない遺伝子ＧＥＮＥがある場合には（ステップＳ２８；Ｎｏ）、ステップＳ２５に移行して当該淘汰を行っていない遺伝子ＧＥＮＥについて上記淘汰を行い、初期生命個体群ＧＮ２を構成する全ての遺伝子ＧＥＮＥについて上記淘汰を行った場合（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に移行する。
【００７５】
ステップＳ３０に移行すると、信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、上記ステップＳ２７の段階で残された（淘汰された）複数の優秀な遺伝子ＧＥＮＥから遺伝子対を任意に作成し、当該遺伝子対が有する相互の上位情報と下位情報とを組み合わせて交叉することにより新たな遺伝子ＧＥＮＥを作成する（ステップＳ３０；生殖）。
【００７６】
信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、ステップＳ３０（生殖）の段階で作成した遺伝子ＧＥＮＥに、乱数等によりランダムに作成した遺伝子ＧＥＮＥを更に加えて新たな初期生命個体群ＧＮ（図示略）を作成して（ステップＳ３１；突然変異）、ステップＳ２２に移行し、変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥの探索を繰り返す。
【００７７】
以上説明したように、信号制御装置２００が備える信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２は、初期生命個体群ＧＮ２に対して淘汰（ステップＳ２５から、ステップＳ２７、及びＳ２９までの処理）を行う際には、淘汰の対象となる上記優秀な遺伝子ＧＥＮＥに対するシミュレーション結果（信号制御区域ＲＤＺ内の車両の総停止回数と総走行時分）が所定の総和規準を満たすか否か、更には、上記淘汰の対象となる優秀な遺伝子ＧＥＮＥと、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値の総和Ｓが、所定の総和規準を満たすか否かに基づいて行う。
【００７８】
従って、初期生命個体群ＧＮ２に対し淘汰を行う際に、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値の総和Ｓが、所定の総和規準を満たすか否かに基づいて行うので、上記した第１の実施の形態における遺伝的アルゴリズムＧＡ１と同様の効果が期待できる。すなわち、本第２の実施の形態における遺伝的アルゴリズムＧＡ２によれば、当該遺伝的アルゴリズムＧＡ２に従って算出された変化後の交通流量ＦＤに好適な遺伝子ＧＥＮＥは、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇに類似したものとなり、更にこれに伴って、交通信号機ＳＧ１、・・、ＳＧｎの表示タイミング制御も前回と類似したものとなる為、交通流量ＦＤに係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
【００７９】
なお、本第２の実施の形態における記述は、本発明に係る信号制御装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本第２の実施の形態における信号制御装置２００の細部構成、各種数値、及び詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８０】
例えば、遺伝的アルゴリズムＧＡ２の詳細手順は、図６に示したものに限定されるものではない。また、淘汰（ステップＳ２５から、ステップＳ２７、及びＳ２９までの処理）、生殖（ステップＳ３０）、及び、突然変異（ステップＳ３１）の各処理は、特定の手法の応用を前提とするものではなく、どのような手法を用いても良い。特に、淘汰の処理においては、変化前の交通流量ＦＤに好適な（すなわち、遺伝的アルゴリズムＧＡ２に基づいて前回算出された）遺伝子ＧＥＮＥｇとの差の絶対値を一つの評価値として重み係数を乗算したものと、他の評価値との和からなる評価関数を作り、その評価関数値の大小に基づいて淘汰を行うようにしても良い。
【００８１】
また、本発明の適用が可能な信号制御装置は、上記第１の実施の形態における信号制御装置１００が有する信号制御タイミング生成部ＳＣＳ１、区域信号制御装置ＳＧＣＴ、及び、上記第２の実施の形態における信号制御装置２００が有する信号制御タイミング生成部ＳＣＳ２を各々独立に備える構成であっても良いし、また、適宜組み合わせた構成を有するものであっても良い。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、交通信号機の制御区域に進入する車両の流量の変化に応じて交通信号機の表示タイミングを制御する際、車両の流量変化後の好適な交通信号機のオフセットパターンを、遺伝的アルゴリズムを用いて短時間に探索可能となる。更に、上記車両の流量変化後に好適なオフセットパターンを算出する際、前回車両の流量変化前に好適であったオフセットパターンを用いて算出する為、当該２つのオフセットパターンは互いに強い相関性を有することとなり、オフセットパターンの切り替え時における車両の流量に係る停滞や過剰等、過渡的な乱れによるロスが生じにくくなる。
更に、車両の流量変化の原因となった車両の進行にあわせるようにオフセットパターンを切り替えるので、オフセットパターンの切り替え時に生じる交通の過渡的な乱れを制御区域全体に及ぼすことなく抑制できる。
すなわち、刻々と変化する交通流量に対応した交通信号機の好適な表示タイミングを短時間で算出して、スムースな車両走行を実現可能な信号制御装置、及び信号制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における交通信号制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す信号制御区域内の交通信号機のオフセットパターンと遺伝子ＧＥＮＥとの対応を示す図である。
【図３】図１に示す信号制御タイミング生成部による交通信号機のオフセットパターンの算出処理を説明するフローチャートである。
【図４】図１に示す区域信号制御装置による信号制御処理の流れを示す図である。
【図５】（ａ）は、乱数等によりランダムに作成された遺伝子のみによって成る初期生命個体群を用いて算出された変化後の交通流量に好適な信号制御区域内の交通信号機のオフセットパターンによって交通信号機の表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域を走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフであり、（ｂ）は、変化前の交通流量に好適な遺伝子を含んだ初期生命個体群を用いて算出された変化後の交通流量に好適な信号制御区域内の交通信号機のオフセットパターンによって交通信号機の表示タイミングが制御された場合における、信号制御区域を走行する車両の平均旅行時間と時間経過との相関を示すグラフである。
【図６】第２の実施の形態における信号制御タイミング生成部による交通信号機のオフセットパターンの算出処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１００、２００ 信号制御装置
ＣＲ０、ＣＲ１、・・、ＣＲｎ 交差点
ＤＳ 交通流量センサ
ＧＥＮＥ、ＧＥＮＥｇ 遺伝子
ＧＮ 初期生命個体群
ＲＤ 道路
ＲＤＺ 信号制御区域
ＳＣＳ１、ＳＣＳ２ 信号制御タイミング生成部
ＳＧ０、ＳＧ１、・・、ＳＧｎ 交通信号機
ＳＧＣＴ 区域信号制御装置
Ｍ メモリ
Claims (6)
- 交通信号機の制御区域の入り口に設置され、該入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出する検出部と、
前記制御区域内の交通信号機のうち何れか一つの交通信号機を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出部により検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御する制御部と、
を備え、
前記算出部は、前記オフセット値の組み合わせを複数作成し、該複数作成したオフセット値の組み合わせを入力要素とし、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、当該車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせに対して相関性を有する、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを出力する遺伝的アルゴリズムを用い、
該遺伝的アルゴリズムは、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせの各々と、前記複数作成したオフセット値の組み合わせの各々と、の差異の総和が、所定の基準よりも小さいオフセット値の組み合わせを出力することを特徴とする信号制御装置。 - 請求項１に記載の信号制御装置において、
前記制御部は、前記検出部により検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、当該所定規準を超えて該制御区域に進入した前記車両の進行状況を予測し、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御することを特徴とする信号制御装置。 - 請求項２記載の信号制御装置において、
前記制御部は、前記制御区域内の交通信号機の位置を示すデータを予め記憶する記憶部を備え、
前記検出部により検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、前記記憶部に記憶された前記交通信号機の位置を示すデータと、当該車両の流量が前記所定基準値を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせとに基づいて、当該所定基準を超えて前記制御区域に進入した車両が該制御区域内の各信号機に至るまでの時間を予測し、更に、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御することを特徴とする信号制御装置。 - 交通信号機の制御区域の入り口から該制御区域に進入する車両の流量を検出する検出ステップと、
前記制御区域内の交通信号機のうち何れか一つの交通信号機を当該制御区域内の他の交通信号機の表示タイミングの基準に設定し、前記検出ステップで検出された車両の流量の変化に応じて、当該基準に設定した交通信号機に対する前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングのズレを示すオフセット値の組み合わせを算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された前記オフセット値の組み合わせに従って、前記車両の流量が変化した後の前記制御区域内の各交通信号機の表示タイミングを制御する制御ステップと、
を含み、
前記算出ステップは、前記オフセット値の組み合わせを複数作成し、該複数作成したオ フセット値の組み合わせを入力要素とし、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせを用いて、当該車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせに対して相関性を有する、該車両の流量が変化した後に使用するオフセット値の組み合わせを出力する遺伝的アルゴリズムを用い、
該遺伝的アルゴリズムは、前記車両の流量が変化する前に使用された前記オフセット値の組み合わせの各々と、前記複数作成したオフセット値の組み合わせの各々と、の差異の総和が、所定の基準よりも小さいオフセット値の組み合わせを出力することを特徴とする信号制御方法。 - 請求項４に記載の信号制御方法において、
前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、当該所定規準を超えて該制御区域に進入した前記車両の進行状況を予測し、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御することを特徴とする信号制御方法。 - 請求項５記載の信号制御方法において、
前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された車両の流量が所定基準を超えた場合、予め記憶された前記制御区域内の交通信号機の位置を示すデータと、当該車両の流量が前記所定基準値を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせとに基づいて、当該所定基準を超えて前記制御区域に進入した車両が該制御区域内の各信号機に至るまでの時間を予測し、更に、当該予測結果に基づき、当該車両の流量が前記所定基準を超えた後に使用する前記オフセット値の組み合わせを該車両の進行に合わせるように切り替えて、前記制御区域の各交通信号機の表示タイミングを制御することを特徴とする信号制御方法。
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