JP4115135B2

JP4115135B2 - 分散信号制御システム

Info

Publication number: JP4115135B2
Application number: JP2002014816A
Authority: JP
Inventors: 久治竹内; 徳己佐竹; 幹生井手
Original assignee: Mitsubishi Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: JP2003217085A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各交差点の信号制御機が隣接交差点の各信号制御機と相互に連携し、個々のサイクル長さ、スプリット、オフセットを自動的に決定する信号制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
交通信号の制御パラメータの最適化は、道路交通を円滑にする上で重要である。制御パラメータは、サイクル長さ、スプリット、オフセットの３つがある。サイクル長さは、信号表示の表示周期であり、東西方向から南北方向への信号表示が一周する時間を示す。交通量が多くなれば、サイクル長さを大きくしないと捌け残りが発生し渋滞の要因となる。逆に、サイクル長さが大きすぎれば、車両が通過しない無駄時間帯が増えるため、また遅れ時間が増えることになる。
【０００３】
スプリットは、青時間のサイクル長さに占める割合である。スプリットも、それぞれの方向ごとに適切な青時間を与えなければ、無駄時間や遅れ時間が増加する。オフセットは、隣接する交差点とのあいだの青表示開始タイミングのずれであり、交差点で待ちや無駄な青時間が生じないよう、車両に走行に合わせ、時間をずらせて各交差点の青時間を順番に点灯していくことで、円滑に交通を流す効果を得ることができる。オフセットの時間設定や取るべき方向が、交通状況に則していなければ、オフセットによる効果が無いばかりか、逆に交通の流れを阻害し、大きな遅れ時間を生む要素になる。これら３つの制御パラメータを最適化し、車両の遅れ時間をより小さくしていくことが信号制御システムの目的である。
【０００４】
信号制御システムの一つとして、制御領域内の全ての信号制御機と、交通量を計測する全ての感知器とを中央装置に接続し、計測された交通量を基に中央装置が各制御機の制御パラメータを決定し指示する方式がある。
【０００５】
この方式では、制御パラメータの算出にあたり、まず制御領域全体を、交通の流れとして繋がりを持つ小規模な範囲に事前に分割している。分割された領域はサブエリアと呼ばれ、サブエリア内は共通のサイクル長さで運用する。共通サイクル長さは、あらかじめ選定された重要交差点の交流量を基に求めるのが一般的である。重要交差点は、国道が交差するなど、交通量が多いと想定される交差点が選ばれる。スプリットは、従来は人手による交通量調査結果を基に決めていたが、近年は交通量計測結果から、自動で算出するようになってきている。オフセットは、サブエリア内の主要路線に着目し、交通量に合わせていくつかのパターンを切換えて使用している。例えば、西向きの交通量が多い時間帯では東から西へオフセットを取ったパターンを、逆に東向きの交通量が多い時間帯では西から東へオフセットを取ったパターンを使用する。スプリットと同様、近年は交通量計測結果に基づき、自動でオフセットパターンを生成する研究がなされている。
【０００６】
サブエリア内で共通サイクル長さを適用する上記方式では、重要交差点以外の交差点では交通量が少ないにも係わらず、重要交差点において求めたサイクル長さが適用されることになる。このため、無駄な青時間ができ、遅れ時間が生じている。また、主要路線に着目して作成したオフセットパターンや、予め選定したサブエリア、重要交差点は、時々刻々の実際の交通状況に則しているとは言えない。路線に建つ店舗の移り変わりやイベントの開催等に応じて見直す必要もある。
【０００７】
中央装置が制御を実行する上記方式においても、交通状況に応じて自動的にサブエリアや重要交差点を選定し、制御パラメータを自動計算することは可能だが、制御する信号制御機が増えるに従い、中央装置の計算が膨大且つ複雑になるため現実には難しい。
【０００８】
また、他の信号制御システムとして、各信号制御機が個々に制御を実行する分散方式の信号制御システムが考えられつつある。しかしながら、このような分散方式で、個々の信号制御機の制御で、制御領域全体を安定的にかつ最適に制御することは難しく、適切な方法が提案されていないのが現状である。あくまでも制御の主体は中央装置とし、各交差点の信号制御機で実行する制御は、中央装置が決定した制御パラメータを、その交差点の交通状況に応じて調整するだけにとどまっている場合が多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大規模な中央装置を持たずに、隣接交差点の各信号制御機と連絡し、交通状況の変化に応じて、各交差点の信号制御機が自動的に個々のサイクル長さ、スプリット、オフセットを算出し制御を行う分散信号制御システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、交通状況の変化に応じた制御パラメータを自動的に算出することにより、制御パラメータの算出や見直しにかかる運用費用および保守費用を大幅に低減できる信号制御システムを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、集中型、分散型を問わず、既存の信号制御システムに存在する、最適な制御パラメータを決定するときに現れる、複数の最適点の極値に陥ることなく、真の最適点を選択する制御アルゴリズムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下に［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。ただし、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１３】
本発明による分散信号制御システムは、複数の交差点（１_１〜１_６）のそれぞれに設けられた複数の信号制御機（２_１〜２_６）と、前記交差点（１_１〜１_６）のそれぞれの交通流量を計測する計測手段（４_１〜４_４）とを備えている。信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、それぞれが設けられた自交差点の交通流量と、前記自交差点に隣接する隣接交差点に設けられた隣接交差点信号制御装置から送られる情報とに基づいて、前記自交差点のサイクル長さ、スプリット、及び前記自交差点と前記隣接交差点との間のオフセットを決定する。
【００１４】
前記信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、
（ａ）前記隣接交差点から前記自交差点に向かうリンクの交通流量の所定の期間における平均値である時間平均値を算出し、前記隣接交差点から前記自交差点までの距離と前記時間平均値とを使って、前記自交差点のサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及び前記自交差点と前記隣接交差点との間のオフセット目標値を決定するステップと、
（ｂ）前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットが、それぞれ、前記サイクル長さ目標値、前記スプリット目標値、前記オフセット目標値に段階的に近づくように、前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットを調整するステップ
とを実行することが好ましい。
【００１５】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、前記自交差点の前記サイクル長さ目標値と、前記隣接交差点信号制御機が決定した前記隣接交差点の前記サイクル長さ目標値とが一致するとき、前記サイクル長さ目標値が一致する前記隣接交差点のうち前記自交差点への交通流量が最大であるものをオフセット協調交差点と定め、且つ、前記オフセット協調交差点の前記サイクル長さ目標値、及び前記スプリット目標値に基づいて、自交差点の前記オフセット目標値を決定することが好ましい。
【００１６】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれが決定する前記サイクル長さ目標値は、所定の間隔に離散化されていることが好ましい。
【００１７】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、
（ｃ）前記サイクル長さ目標値が一致する前記隣接交差点から前記自交差点に走行する車両が前記自交差点において待たされる第１遅れ時間と、前記自交差点から前記隣接交差点に走行する車両が前記目標サイクル長さが一致する前記隣接交差点において待たされる第２遅れ時間との和である総遅れ時間を、下記で定義されるδ_１及びδ_２の関数で表すステップと、
δ_１＝｛（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄＣ｝−Ｏ_１，
δ_２＝｛（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄＣ｝−Ｏ_２，
Ｌ：前記隣接交差点と前記自交差点との距離
Ｖ：所定の速度
Ｃ：前記自交差点と前記隣接交差点とで一致する前記サイクル長さ目標値
Ｏ_１：前記隣接交差点からみた前記自交差点の前記オフセット目標値
Ｏ_２：前記自交差点からみた前記隣接交差点の前記オフセット目標値
（ｄ）前記δ_１とδ_２との制約条件を求めるステップと、
（ｅ）前記制約条件を満足し、且つ、前記総遅れ時間を最小にするδ_１とδ_２とを算出するステップと、
（ｆ）前記総遅れ時間を最小にするδ_１とδ_２とに基づいて、前記オフセット目標値を算出するステップ
とを実行することが好ましい。
【００１８】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、前記隣接交差点から前記自交差点までの前記距離と前記時間平均値とを使って、前記自交差点の暫定サイクル長さ目標値を決定し、且つ、前記自交差点の前記暫定サイクル長さ目標値と、前記隣接交差点の前記暫定サイクル長さ目標値とが一致しないとき、前記自交差点の前記サイクル長さ目標値を、前記自交差点の前記暫定サイクル長さ目標値と前記隣接交差点の前記暫定サイクル長さ目標値とのうちの、前記自交差点及び／又は前記隣接交差点において発生する遅れ時間が小さくなる方に一致するように定めることが好ましい。
【００１９】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、前記時間平均値を、前記自交差点に接続するリンク以外のリンクから前記隣接交差点に流入する車両の交通流量の実測値の関数である時間平均値算出関数の関数値として算出することが好ましい。
【００２０】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、前記時間平均値算出関数の関数パラメータを、前記流入リンクの実測の交通流量の時間平均値と前記関数値との誤差が小さくなるように前記関数パラメータを修正することが好ましい。
【００２１】
信号制御機（２_１〜２_６）のそれぞれは、更に、
（ｇ）前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットが、実質的に、前記サイクル長さ目標値、前記スプリット目標値、前記オフセット目標値にそれぞれ一致した後、前記スプリットと、前記オフセットとを前記時間平均値を用いて、所定の範囲内で調整変更するステップ
を実行することが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による分散信号制御システムの実施の一形態を説明する。
【００２３】
本発明による分散信号制御システムの実施の一形態では、図１に示されているように、各制御対象である交差点１Ａ〜１Ｆのそれぞれに、信号制御機２Ａ〜２Ｆが設けられる。交差点１Ａ〜１Ｆは総称して交差点１と記載されることがあり、信号制御機２Ａ〜２Ｆは総称して信号制御機２と記載されることがある。
【００２４】
隣接する交差点の信号制御機は、通信回線によって相互に接続されている。即ち、信号制御機２Ａは信号制御機２Ｂ〜２Ｅのそれぞれと通信回線により接続され、信号制御機２Ｂは信号制御機２Ｆと接続されている。図１では、各信号制御機間を1対１に接続する通信回線で示されているが、通信の形態はこの限りではなく、集積装置を用いた形態や無線を利用した形態でも構わない。
【００２５】
交差点１のそれぞれには、図２に示されているように、感知器４_１〜４_４が設けられている。感知器４_１〜４_４は、それぞれ、交差点１に車両が流入する流入リンク３_１〜３_４に設けられている。感知器４_１〜４_４は、それぞれ、流入リンク３_１〜３_４を介して交差点１に流入してくる車両の交通流量ｑ_１〜ｑ_４を計測する。感知器４_１〜４_４は、超音波式や画像式など、現状で多用されているもので良い。
【００２６】
まず、本発明による信号制御システムの制御方式の基本原理を説明する。
【００２７】
図３は、ある交差点Ａの、ある流入リンクから流入する車両の交通流量が時間平均で一定値ａｖｇＭ（台／分）である場合に、その流入路方向の赤時間長さｒｅｄＡ（秒）、青時間長さｇｒｅｅｎＡ（秒）、サイクル長さｃｙｃｌｅ（秒）によって、その交差点Ａを通過する車両の累加台数がどのように変わるかを示している。交差点Ａの信号表示が赤のあいだ停止させられていた車両は、信号表示が青に変わった後、飽和交通流率Ｍ_ｓａｔ（台／秒）で順次に交差点Ａを通過していき、信号待ちしていた停止車両が全て無くなれば、交差点Ａに流入する車両がそのまま交差点Ａを通過できるようになる。
【００２８】
結果として、交差点Ａのこの流入路での遅れ時間は、1サイクル長さあたり図３の斜線部分の面積、
(１／２)×ｒｅｄＡ×ａｖｇＭ×ｃｙｃｌｅ
となる。これを単位時間あたりの遅れ時間で表せば、
(１／２)×ｒｅｄＡ×ａｖｇＭ
となる。本制御方式では、遅れ時間をこのようにして算出して評価する。
【００２９】
図３では、流入する交通流量が一定ａｖｇＭ（台／分）であるときの遅れ時間を説明したが、実際には隣接交差点での信号制御の影響で、一定の流れではない。しかしながら、その交差点Ａに流入してくる交通流量にみあうサイクル長さとスプリットとを決めるためには、交通流量が時間平均値で一定であるとしても、実用上は十分である場合が多い。なぜなら、時刻ｔでの交通流量をＭ（ｔ）として、1サイクルの青時間ｇｒｅｅｎ（秒）の間に、その流量全てを捌くためには、ある一のサイクルにおいて、
【数１】

…（１）
の関係が成立している。ここで、
【数２】

は、ある一のサイクルの間におけるＭ（ｔ）の時間積分であり、Ｍ_ｓａｔは、飽和交通流率である。式（１）から理解されるように、交通流量の瞬時値Ｍ（ｔ）を知らなくても、平均流量ａｖｇＭが分かっていれば、必要なサイクル長さ、及びスプリットを求めることができる。
【００３０】
図３に示されているように、交差点Ａの信号制御の影響を受け、交差点Ａを通過する累加台数のカーブは、サイクル毎の周期性をもつ階段状になる。図４を参照して、交差点Ａに隣接する交差点をＢとし、交差点Ａと交差点Ｂとの間の距離をＬとしたとき、交差点Ａから距離Ｌを走行して交差点Ｂに現れる累加台数のカーブは、概ね、交差点Ａを通過する累加台数のカーブを時間軸上でＬ／Ｖだけシフトしたカーブになる。ここで、Ｖは交差点Ａから交差点Ｂに走行する車両の設定速度であり、所定の値に仮定されて定められる。現実には、距離Ｌを走行する間に車群の拡散があるので、交差点Ａを通過した累加台数カーブが、そのまま同じ形で交差点Ｂへ流入する累加台数カーブにはならないが、その時間平均流量など基本的な値は保存されている。
【００３１】
交差点Ａ及び交差点Ｂのサイクル長さが共通である場合、下記のようにして、交差点Ａからみた交差点Ｂのオフセットと、交差点Ｂからみた交差点Ａのオフセットを定めることができる。
【００３２】
交差点Ａ及び交差点Ｂのサイクル長さがｃｙｃｌｅで共通である場合、交差点Ａの信号表示が赤から青に変わってから（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅの時間が経過した時に交差点Ｂでの信号表示が赤から青に変われば、車群は交差点Ｂで遮られることなく通過できる。即ち、交差点Ａから見た交差点Bのオフセットをｏｆｆｓｅｔ（Ａ）が、
ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）＝（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ， …（２）
になるように定められていれば、車群は交差点Ｂで遮られることなく通過できる。言い換えれば、δｔ（Ａ）を
δｔ（Ａ）≡（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ−ｏｆｆｓｅｔ（Ａ），…（３）
で定義したとき、δｔ（Ａ）＝０であれば、交差点Ａから見た交差点Ｂのオフセットが最適にとられていることになる。
【００３３】
次に、δｔ（Ａ）が、０でない場合を考える。δｔ（Ａ）がプラスであるということは、交差点Ａから交差点Ｂに向かう車群が到着する時刻のδｔ（Ａ）だけ前の時刻に、交差点Ｂの信号表示が赤から青に変わることを意味している。逆に、δｔ（Ａ）がマイナスのときは、交差点Ａから交差点Ｂへの車群が、到着したδt(A)だけ後の時刻に、交差点Ｂの信号表示が赤から青に変わることを意味している。
【００３４】
交差点Ａから交差点Ｂへの方向について、δｔ（Ａ）がプラスの場合の累加台数カーブを図５に、またマイナスの場合のそれを図６に示す。それぞれの図において、斜線部分の面積は、オフセットが最適な値からδｔ（Ａ）だけずれたことによって交差点Ｂで生じる遅れ時間を表している。
【００３５】
図５を使って、δｔ（Ａ）がプラスの場合の遅れ時間を評価すると、δｔ（Ａ）が０＜δｔ（Ａ）＜ｇｒｅｅｎＡであるとき、交差点Ｂの単位時間あたりの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））は、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））＝δｔ（Ａ）・（Ｍ_ｓａｔ−ａｖｇＭ）， …（４）
になる。ここでｇｒｅｅｎＡは、交差点Ａの青時間であり、ａｖｇＭは、交差点Ａから交差点Ｂに向かう車両の交通流量の時間平均値である。一方、δｔ（Ａ）がｇｒｅｅｎＡ＜δｔ（Ａ）＜ｃｙｃｌｅでは、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））＝ｇｒｅｅｎＡ・（Ｍ_ｓａｔ−ａｖｇＭ）・
｛１−（δｔ（Ａ）−ｇｒｅｅｎＡ）／（ｃｙｃｌｅ−ｇｒｅｅｎＡ）｝，…（５）
となる。
【００３６】
同じように、図６からδｔ（Ａ）がマイナスの場合を評価すると、−ｒｅｄＡ＜δｔ（Ａ）＜０であるときの交差点Ｂの単位時間あたりの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））は、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））＝−δｔ（Ａ）・（−ａｖｇＭ）， …（６）
−ｃｙｃｌｅ＜δｔ（Ａ）＜−ｒｅｄＡでは，
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））＝ｒｅｄＡ・ａｖｇＭ・
｛１−（δｔ（Ａ）＋ｒｅｄＡ）／（−ｃｙｃｌｅ＋ｒｅｄＡ）｝，…（７）
となる。ここでｒｅｄＡは、交差点Ａの赤時間である。
【００３７】
図７は、横軸にδｔ（Ａ）、縦軸に交差点Ｂでの単位時間あたりの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））をとってグラフに表したものである。δｔ（Ａ）がｇｒｅｅｎＡおよび−ｒｅｄＡの場合に、遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））は最大値
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））_ｍａｘ＝ｃｙｃｌｅ・（１−ｓｐｌｉｔＢ）・ａｖｇＭ，…（８）
を取ることが分かる。ここで、ｓｐｌｉｔＢは交差点Ｂのスプリットであり、
ｓｐｌｉｔＢ＝ｇｒｅｅｎＢ／ｃｙｃｌｅ，
である。
【００３８】
上述した内容は、交差点Ａから交差点Ｂへの流れについて説明したが、逆に交差点Ｂから交差点Ａへの流れについても同様の式が得られる。交差点Ｂから交差点Ａへの時間平均流量をａｖｇｍとし、交差点Ｂから見た交差点Ａのオフセットをｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）とし、δｔ（Ｂ）を
δｔ（Ｂ）≡（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ−ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ），…（３）’
で定義すると、δｔ（Ｂ）がプラスの場合、０＜δｔ（Ｂ）＜ｇｒｅｅｎＢのときの交差点Ａにおける単位時間あたりの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））は、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））＝δｔ（Ｂ）・（Ｍ_ｓａｔ−ａｖｇｍ）， …（９）
となり、ｇｒｅｅｎＢ＜δｔ（Ｂ）＜ｃｙｃｌｅのとき、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））＝ｇｒｅｅｎＢ・（Ｍ_ｓａｔ−ａｖｇｍ）・
｛１−（δｔ（Ｂ）−ｇｒｅｅｎＢ）／（ｃｙｃｌｅ−ｇｒｅｅｎＢ）｝，…（１０）
となる。但し、ｇｒｅｅｎＢは、交差点Ｂの青時間である。一方、δｔ（Ｂ）がマイナスの場合、−ｒｅｄＢ＜δｔ（Ｂ）＜０のときの交差点Ａにおける単位時間あたりの遅れ時間は、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））＝−δｔ（Ｂ）・ａｖｇｍ， …（１１）
となり、−ｃｙｃｌｅ＜δｔ（Ｂ）＜−ｒｅｄＢでは、
ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））＝ｒｅｄＢ・ａｖｇｍ・
｛１−（δｔ（Ｂ）＋ｒｅｄＢ）／（−ｃｙｃｌｅ＋ｒｅｄＢ）｝，…（１２）
となる。ここでｒｅｄＢは、交差点Ａの赤時間である。
【００３９】
図８は、交差点Ａから交差点Ｂを見たときのオフセットｏｆｆｓｅｔ（Ａ）と、交差点Ｂから交差点Ａを見たときのオフセットｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）の関係を表している。図８から分かるように、
ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）＋ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）＝ｃｙｃｌｅ， …（１３）
の関係があるから、δｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）の関係も、
δｔ（Ａ）≡（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ−ｏｆｆｓｅｔ（Ａ），
δｔ（Ｂ）≡（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ−ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ），
から、
δｔ（Ａ）＋δｔ（Ｂ）＝２・｛（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ｝−ｃｙｃｌｅ，…（１４）
となる。この式から、δｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）とは、独立でなく、制約条件があることが分かる。
【００４０】
図９は、交差点Ｂでの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））と、交差点Ａでの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））とを示すグラフである。このとき、総遅れ時間ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂを、
ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂ＝ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））＋ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ）），…（１５）
で定義すると、総遅れ時間ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂは、δｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）との２変数関数である。図１０は、総遅れ時間ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂ（δｔ（Ａ），δｔ（Ｂ））を図示している。ある座標点（δｔ（Ａ），δｔ（Ｂ））における総遅れ時間ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂは、その座標点を囲う菱形の線が太いほど大きな値を取る。点線１１は、式（１４）の制約条件の下、δｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）とが取り得る値を示している。点線１１の上にある座標点のうち、ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂ（δｔ（Ａ），δｔ（Ｂ））を最小にする座標点が、交差点Ａ及び交差点Ｂで発生する遅れ時間の和を最小にするδｔ（Ａ）及びδｔ（Ｂ）の組み合わせである。交差点Ａ及び交差点Ｂで発生する遅れ時間の和を最小にするδｔ（Ａ）及びδｔ（Ｂ）の組から、交差点Ａから交差点Ｂを見たときのオフセットｏｆｆｓｅｔ（Ａ）と、交差点Ｂから交差点Ａを見たときのオフセットｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）との最適値を求めることができる。
【００４１】
図１０から分かるように、δｔ（Ａ）及びδｔ（Ｂ）が点線１１上を移動していくと、関数値が極小値を取る座標がいくつか出てくる場合があり、微小な刻み幅で探索する方法では、ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂの最小値を求めることが現実的には出来ない。そこで、従来の単純な数理計画法を適用するのではなく、まず図１０に基づいて大まかにｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂに最小値の近似解を求め、次にその近似解の周辺で微小刻みの探索をする、２段階の探索が行われることが好ましい。
【００４２】
本発明による信号制御システムの制御方式では、上述の基本原理が用いられる。より詳細には、本発明による信号制御システムの制御方式では、上述の基本原理を用いて制御パラメータの目標値を定める第１段階と、第１段階で定められた制御パラメータの目標値に応答して、信号灯器を制御する制御パラメータを定める第２段階とが実行される。
【００４３】
第１段階：
第１段階では、交差点１Ａ〜１Ｆの制御パラメータの目標値が、それぞれ信号制御機２Ａ〜２Ｆによって定められる。即ち、信号制御機２Ａ〜２Ｆは、それぞれ交差点１Ａ〜１Ｆについて、サイクル長さの目標値であるサイクル長さ目標値、スプリットの目標値であるスプリット目標値、及び隣接する隣接交差点から自交差点をみたときのオフセットの目標値であるオフセット目標値を定める。後述されるように、各交差点１Ａ〜１Ｆのサイクル長さ、スプリット、及びオフセットは、それぞれサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値に近づくように制御されるため、サイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値を最適化することにより各交差点１Ａ〜１Ｆにおいて発生する遅れ時間が最小化される。
【００４４】
以下では、交差点１Ａを例にとってサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値の決定の過程を説明する。他の交差点１Ｂ〜１Ｆについても、交差点１Ａと同様にしてサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値が定められる。
【００４５】
図１１を参照して、交差点１Ａに隣接する交差点１Ｂから交差点１Ａに流入してくる車両の平均交通流量をａｖｇＭｂａ、交差点１Ｅから交差点１Ａに流入してくる車両の平均交通流量をａｖｇＭｅａとすると、１サイクルのあいだに交差点１Ｂから交差点１Ａに流入する車両の台数は、ａｖｇＭｂａ×ｃｙｃｌｅ（台）であり、交差点１Ｅから交差点１Ａに流入する車両の台数は、ａｖｇＭｅａ×ｃｙｃｌｅ（台）である。交差点１Ａでは、青時間ｃｙｃｌｅ×ｓｐｒｉｔ（ＢＥ）の間に、交差点１Ｂから交差点１Ａに流入するａｖｇＭｂａ×ｃｙｃｌｅ（台）の車両と、交差点１Ｅから交差点１Ａに流入するａｖｇＭｅａ×ｃｙｃｌｅ（台）の車両とが捌かれる必要がある。ここで、ｓｐｒｉｔ（ＢＥ）は交差点１Ｂ，１Ａ，１Ｅ方向に割り当てられるスプリットを表す。この必要条件を式に表現すると、
Ｍａｘ（ａｖｇＭｅａ，ａｖｇＭｅａ）＜ｓｐｌｉｔ（ＢＥ）・Ｍ_ｓａｔＢＥ…（１６）
となる。ここで、Ｍ_ｓａｔＢＥは交差点１Ｂ，１Ａ，１Ｅ方向の飽和交通流率である。
【００４６】
同様に、交差点１Ｃ，１Ａ，１Ｄ方向での必要条件は、
Ｍａｘ（ａｖｇＭｃａ，ａｖｇＭｄａ）＜ｓｐｌｉｔ（ＣＤ）・Ｍ_ｓａｔＣＤ…（１７）
となる。ここで、ａｖｇＭｃａは、交差点１Ｃから交差点１Ａに流入してくる車両の平均交通流量であり、ａｖｇＭｄａは交差点１Ｄから交差点１Ａに流入してくる車両の平均交通流量であり、ｓｐｌｉｔ（ＣＤ）は、交差点１Ｃ，１Ａ，１Ｄ方向に割り当てられるスプリットであり、またＭ_ｓａｔＣＤは交差点１Ｃ，１Ａ，１Ｄ方向の飽和交通流率である。
【００４７】
交差点１Ｂ，１Ａ，１Ｅ方向の青時間は、そのときに歩行者が道路を横断できる歩行者青時間長さｐｅｄ＿ｔｉｍｅＢＥを保証する必要があり、同様に交差点１Ｃ，１Ａ，１Ｄ方向の青時間についても歩行者が道路を横断できる歩行者青時間長さｐｅｄ＿ｔｉｍｅＣＤを保証する必要がある。したがって、以下の関係式も必要条件である。
ｃｙｃｌｅ×ｓｐｒｉｔ（ＢＥ）＞ｐｅｄ＿ｔｉｍｅＢＥ， …（１８）
ｃｙｃｌｅ×ｓｐｒｉｔ（ＣＤ）＞ｐｅｄ＿ｔｉｍｅＣＤ． …（１９）
【００４８】
更に、サイクル長さｃｙｃｌｅは、交差点１Ｂ，１Ａ，１Ｅ方向、あるいは交差点１Ｃ，１Ａ，１Ｄ方向のいずれにも割り当てられない損失時間λ、即ち、全方向に赤表示をする時間が必要であることを考慮して定められる必要がある。
【００４９】
以上を纏めると、交差点１Ａのスプリットｓｐｌｉｔ（ＢＥ）、及びｓｐｌｉｔ（ＣＤ）は以下の式で表される条件を満足する必要がある。
ｓｐｌｉｔ（ＢＥ）＞Ｍａｘ｛Ｍａｘ（ａｖｇＭｂａ，ａｖｇＭｅａ）／Ｍ_ｓａｔＢＥ，ｐｅｄ＿ｔｉｍｅＢＥ／ｃｙｃｌｅ｝， …（２０）
ｓｐｌｉｔ（ＣＤ）＞Ｍａｘ｛Ｍａｘ（ａｖｇＭｃａ，ａｖｇＭｄａ）／Ｍ_ｓａｔＣＤ，ｐｅｄ＿ｔｉｍｅＣＤ／ｃｙｃｌｅ｝， …（２１）
ｃｙｃｌｅ＝λ／（１−ｓｐｌｉｔ（ＢＥ）−ｓｐｌｉｔ（ＣＤ））．…（２２）
交差点１Ａに設けられた信号制御機２Ａは、式（２０）〜（２２）を満足するように、交差点１Ｂ，１Ａ，１Ｅ方向のスプリット目標値ｓｐｌｉｔ_ＢＥＡ（ＢＥ）、交差点１Ｃ，１Ａ，１Ｄ方向のスプリット目標値ｓｐｌｉｔ_ＣＡＤ（ＣＤ）及び、サイクル長さ目標値ｃｙｃｌｅ_Ａを求める。
【００５０】
実用上は式（２２）により算出したサイクル長さ目標値ｃｙｃｌｅ_Ａを、たとえば２秒の整数倍の値に繰り上げて使用する。従って、サイクル長さ目標値ｃｙｃｌｅ_Ａは、所定の間隔に離散化されている。サイクル長さ目標値ｃｙｃｌｅ_Ａの離散化の際、スプリット目標値ｓｐｌｉｔ_ＢＥＡ（ＢＥ）及びｓｐｌｉｔ_ＣＡ _Ｄ（ＣＤ）は、式（２２）が依然として成立するように、元の値から比例配分で増やされる。ここまでの手続きが、第1段階でのサイクル目標値、スプリット目標値の算出の出発点となる。
【００５１】
交差点１Ａの以外の交差点１Ｂ〜１Ｆに設けられた信号制御機２Ｂ〜２Ｆでも同様にして、サイクル目標値、スプリット目標値の計算が行われる。
【００５２】
更に、信号制御機２Ａ〜２Ｆのそれぞれは、自己が設けられた自交差点に隣接する隣接交差点に設けられた信号制御機に、自己が定めたサイクル目標値、及びスプリット目標値を送信し、且つ、隣接交差点に設けられた信号制御機のそれぞれから、サイクル目標値、及びスプリット目標値を受信する。即ち、交差点１Ａに設けられた信号制御機２Ａは、交差点１Ａの隣接交差点１Ｂ〜１Ｅに設けられた信号制御機２Ｂ〜２Ｅが算出したサイクル長さ目標値およびスプリット目標値を、通信回線経由で受信する。
【００５３】
信号制御機２Ａは、自交差点である交差点１Ａに隣接する交差点（即ち、交差点１Ｂ〜１Ｅ）のなかに同じサイクル長さ目標値が定めされた交差点があるか否かを判断する。同じサイクル長さ目標値が定めされた交差点がある場合、信号制御機２Ａは、同じサイクル長さ目標値が定めされた交差点のうち、交差点１Ａへの平均交通流量が最大であるものをオフセット協調交差点と定める。信号制御機２Ａは、オフセット協調交差点からみた自交差点（交差点１Ａ）のオフセット目標値を、上述の基本原理と同様にして定める。
【００５４】
即ち、まず、δｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）とが
δｔ（Ａ）≡（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ_Ａ−ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）、…（２３）
δｔ（Ｂ）≡（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ_Ａ−ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）、…（２４）
Ｌ：オフセット協調交差点と交差点１Ａとの距離、
Ｖ：オフセット協調交差点と交差点１Ａとの間のリンクの設定速度、
ｃｙｃｌｅ_Ａ：交差点１Ａのサイクル長さ目標値（＝オフセット協調交差点のサイクル長さ目標値）
ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）：交差点１Ａからみたオフセット協調交差点のオフセット目標値
ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）：オフセット協調交差点からみた交差点１Ａのオフセット目標値
と定義される。ここで、
ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）＋ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）＝ｃｙｃｌｅ_Ａ， …（２５）
が成立する。
【００５５】
更に、交差点１Ａからオフセット協調交差点に向かう車両が、オフセット協調交差点において待たされる遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））の算出式が、式（４）〜（７）に従って決定される。このとき、式（４）〜（７）に含まれる青時間ｇｒｅｅｎＡ及び赤時間ＲｅｄＡとは、交差点１Ａのサイクル長さ目標値とスプリット目標値とから算出され、式（４）〜（７）に含まれるａｖｇＭとしては、交差点１Ａからオフセット協調交差点に向かう車両の平均交通流量が使用される。
【００５６】
同様に、オフセット協調交差点から交差点１Ａに向かう車両が、交差点１Ａにおいて待たされる遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））の算出式が、式（９）〜（１２）に従って決定される。このとき、式（９）〜（１２）の青時間ｇｒｅｅｎＢ及び赤時間ＲｅｄＢとは、オフセット協調交差点のサイクル長さ目標値とスプリット目標値とから算出され、式（９）〜（１２）に含まれるａｖｇｍとしては、オフセット協調交差点から交差点１Ａに向かう車両の平均交通流量が使用される。青時間ｇｒｅｅｎＢ及び赤時間ＲｅｄＢの算出のために、信号制御機２Ａは、オフセット協調交差点を制御する信号制御機からオフセット協調交差点のサイクル長さ目標値とスプリット目標値とを受け取る。
【００５７】
これにより、総遅れ時間ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂ｛≡ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））＋ｄｅｌａｙ（δｔ（Ｂ））｝の関数式が決定される。
【００５８】
続いて、制約条件：
δｔ（Ａ）＋δｔ（Ｂ）＝２・｛（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄｃｙｃｌｅ_Ａ｝−ｃｙｃｌｅ_Ａ， …（２６）
の下、総遅れ時間ｄｅｌａｙ_Ａ＋Ｂを最小にするδｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）とが決定される。信号制御器２Ａは、決定されたδｔ（Ａ）とδｔ（Ｂ）とから、式（２４）を用いてオフセット協調交差点からみた交差点１Ａのオフセット目標値ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）を決定する。
【００５９】
例えば、交差点１Ｂ、１Ｃ、１Ｄについて定められたサイクル長さ目標値が、交差点Ａと同じであり、かつ交差点１Ｂから交差点１Ａに向かう車両の平均交通流量が最大であるとする。この場合、信号制御機２Ａは、交差点１Ｂがオフセット協調交差点であると判断する。信号制御器２Ａは、上述のようにしてオフセット協調交差点からみた交差点１Ａのオフセット目標値ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）を決定する。
【００６０】
交差点１Ａの隣接交差点で、同じサイクル長さ目標値が定められた交差点であっても、交差点１Ａへの平均交通流量が最大でない場合にはオフセット目標値は協調して定められない。信号制御機２Ａは、他の信号制御機と独立してオフセット目標値を定める。このとき、例えば、交差点１Ａ、１Ｂ間でオフセット目標値が協調して決定されない場合には、交差点１Ａ及び１Ｂでの総遅れ時間は最悪で、
ｒｅｄ×（ａｖｇＭａｂ＋ａｖｇＭｂａ）
となる。但し、ａｖｇＭａｂは、交差点１Ａから交差点１Ｂに向かう車両の平均交通流量であり、ａｖｇＭｂａは、交差点１Ｂから交差点１Ａに向かう車両の平均交通流量である。
【００６１】
上述のようにサイクル長さ目標値が所定の間隔に離散化されていることは、オフセット協調交差点の決定の際に重要である。サイクル長さ目標値が離散化されていない場合、隣接している交差点同士で極めて近いサイクル長さ目標値が決定されることはあっても、一致するのサイクル長さ目標値が決定されることはほぼあり得ない。そこで、サイクル長さ目標値が所定の間隔に離散化され、サイクル長さ目標値が一致しやすくされている。
【００６２】
つぎに、交差点１Ａが算出したサイクル長さ目標値よりも長いサイクル長さ目標値が隣接交差点１Ｂ〜１Ｅに対して定められた場合は、信号制御機２Ａは、そのなかで自己が決定したサイクル長さ目標値に近い最寄りのサイクル長さ目標値を選び、自己が決定したサイクル長さ目標値を、あるいはその最寄りのサイクル目標値に合わせて変更するか、そのままに維持するを判断する。
【００６３】
自身のサイクル長さ目標値を最寄りのサイクル長さ目標値に合わせて長くしたときは、オフセットを選択できるので遅れ時間を小さくできる望ましい部分と、サイクル長さ目標値を長くすることで自身の交差点で無駄時間が発生し遅れ時間が大きくなる、およびサイクル目標値変更によりそれまでのオフセット効果を失い結果的に遅れ時間が大きくなる部分との、得失を比較することになる。比較の結果、サイクル長さ目標値変更の可否を判定する。
【００６４】
サイクル長さ目標値変更の可否を判定する具体例を説明する。図１１を参照して、互いに隣接する交差点１Ａ，１Ｂについて、交差点１Ａから交差点１Ｂに向かう車両の平均交通流量をａｖｇＭａｂ、また交差点１Ｂから交差点１Ａに向かう車両の平均交通流量をａｖｇＭｂａとする。交差点１Ａ、１Ｂ間でサイクル長さ目標値が異なるときに、交差点１Ａ、１Ｂでの総遅れ時間ｄｅｌａｙは、図１２に示されているように、
ｄｅｌａｙ＝（１／２）×（ｒｅｄＡ＋ｒｅｄＢ）×
（ａｖｇＭａｂ＋ａｖｇＭｂａ）， …（２７）
で求められる。
【００６５】
一方、交差点１Ａの隣接交差点１Ｂ〜１Ｅについて異なるサイクル長さ目標値が算出されている場合、交差点１Ａを制御する信号制御機２Ａは、交差点１Ａのサイクル長さ目標値を、隣接交差点１Ｂ〜１Ｅについて定められたサイクル長さ目標値のうち交差点１Ａのサイクル長さ目標値より長く、かつ最寄りの値であるサイクル長さ目標値に合わせるかどうかを判定する。交差点１Ａのサイクル長さ目標値より長く、かつ最寄りの値であるサイクル長さ目標値が算出された隣接交差点が交差点１Ｂであるとする。図１３は、交差点１Ａのサイクル長さ目標値Ｃａを交差点１ＢのサイクルＣｂに合わせるかどうかを判定するための比較表の例を示している。図１３では、交差点１Ａに隣接するすべての交差点とのあいだで、サイクル長さ目標値変更による遅れ時間の得失を比較している。
【００６６】
以上の結果、サイクル目標値、スプリット目標値、オフセット目標値が決定される。上述の第１段階は、周期的に行われる。交差点１Ａを制御する信号制御機２Ａは、隣接交差点１Ｂ〜１Ｅを制御する信号とサイクル長さ目標値、スプリット目標値を情報交換し、上記の計算を繰り返して行う。一旦、サイクル目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値が算出された後、再びサイクル目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値が算出されるまでの間、以下に述べられる第２段階が行われる。
【００６７】
第２段階：
第２段階では、実行中の制御パラメータが目標値にむかって徐々に変更される。即ち、各信号制御機２は、自己が設けられた自交差点のサイクル長さ、スプリット、及び自交差点と隣接交差点との間のオフセットを、第１段階において算出されたサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値に段階的に近づける。
【００６８】
自交差点のサイクル長さ、スプリット、及び自交差点と隣接交差点との間のオフセットが、それぞれ、サイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値に到達した後は、各信号制御機２は、現実の交通状況に合わせて、自交差点のスプリット、及びオフセットを所定の範囲内で調整する。スプリット、及びオフセットの調整は、スプリット、及びオフセットをプラス・マイナス一定刻みで変更した遅れ時間の実測値を小さくできるかどうかを基準として行われる。
【００６９】
ただし、サイクル長さ、スプリット、及びオフセットが、サイクル長さ目標値、スプリット目標値、及びオフセット目標値に到達していない時点で、スプリット、及びオフセットの調整を行うと、逆効果となって遅れ時間が増える場合も考えられる。そこで、各目標値への移行途中では、スプリット、及びオフセットの調整は行われない。
【００７０】
上述の第１段階において、それぞれの交差点に流入してくる車両の平均交通流量の実測値で、サイクル長さ目標値、及びスプリット目標値を決定していく方法では、制御遅れが顕著になる可能性がある。その結果、交通変動に対する応答性が悪化することがある。これに対応するため、図１４に示されているように、ある交差点Ａの流入リンクの平均交通流量ａｖｇＭを、その流入リンクに接続する隣接交差点Ｂへ流入するリンクのそれぞれで実測した交通流量の線形関数によって算出することが好ましい。例えば、以下のような形が考えられる。
ａｖｇＭ＝ａ１（ｔ，ｗｅｅｋ）×Ｍ１（ｔ）＋
ａ２（ｔ，ｗｅｅｋ）×Ｍ２（ｔ）＋
ａ３（ｔ，ｗｅｅｋ）×Ｍ３（ｔ）．
Ｍ１（ｔ）、Ｍ２（ｔ）、及びＭ３（ｔ）は、ある交差点Ａの上流の隣接交差点Ｂの各流入リンクから流入する車両の交通流量の実測値である。隣接交差点Ｂに流入した車両のうちの一部が交差点Ａに流入してくることになる。ａ１（ｔ，ｗｅｅｋ），ａ２（ｔ，ｗｅｅｋ），ａ３（ｔ，ｗｅｅｋ）は線形関数の係数である。ａ１（ｔ，ｗｅｅｋ），ａ２（ｔ，ｗｅｅｋ），ａ３（ｔ，ｗｅｅｋ）は、時刻ｔや曜日ｗｅｅｋ、及び交差点ごとに異なるので、各交差点の平均交通流量を実測して、それとの誤差を小さくするように線形関数の係数を学習させていく。学習の手法は、例えばＡＲＭＡ（自己回帰モデル）、ニューロ、強化学習などを用いればよい。
【００７１】
図１５は、上述の制御方法を実現するための信号制御機２のソフトウェアモジュール構成例を示す。
【００７２】
交通流量計測モジュール６_１は、感知器４_１〜４_４から交通流量を計測する。
【００７３】
通信モジュール６_２は、隣接の交差点と通信回線を介して接続し情報交換を行う。
【００７４】
サイクル／スプリット計画モジュール６_３は、実測した交通流量を基に、上述の制御方法に従ってサイクル長さ目標値、スプリット目標値を算出する機能を実現する。
【００７５】
オフセット計画モジュール６_４は、上述の制御方法に従って隣接交差点とのあいだの最適なオフセット目標値を算出する。このオフセット計画モジュール６_４と、上述のサイクル／スプリット計画モジュール６_３とにより、上述の第一段階が実行される。
【００７６】
制御実行モジュール６_５は、上述の第２段階を実行するために設けられている。制御実行モジュール６_５は、第１段階で算出された制御パラメータの目標値にあわせ、実際に信号灯器を制御する。制御実行モジュール６_５は一旦目標値に到達した後は、そのときの交通状況に合わせて、スプリット、オフセットを調整変更する。
【００７７】
【発明の効果】
本発明により、大規模な中央装置を持たずに、隣接交差点の各信号制御機と連絡し、交通状況の変化に応じて、各交差点の信号制御機が自動的に個々のサイクル、スプリット、オフセットを算出し制御を行う分散信号制御システムが提供される。すなわち、予めサブエリアなどの制御範囲を決め、その中で共通のサイクルを適用するのではなく、遅れ時間を評価しながら、交通状況に応じて制御範囲が自動的に形成される信号制御システムが提供される。さらに、サブエリア内でパターン化されたオフセットを適用するのではなく、各信号制御機が交通量の多い方向に、自動的にオフセットが生成される信号制御システムが提供される。
【００７８】
また、本発明により、交通状況の変化に応じた制御パラメータが自動的に算出されることにより、制御パラメータの算出や見直しにかかる運用費用および保守費用を大幅に低減できる分散信号制御システムが提供される。
【００７９】
また、本発明により、中央装置による集中型の信号制御システムがもつ、膨大で複雑化するシステムの問題と、分散型の信号制御システムがもつ、極値に嵌って大局的最適化へ向かっていきにくい問題を、ともに解消する分散信号制御システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による信号制御システムの実施の一形態を示す。
【図２】図２は、交差点１の近傍の詳細図である。
【図３】図３は、一つの交差点での累加台数カーブであり、信号制御により生ずる遅れ時間を説明する図である。
【図４】図４は、２交差点間の関係を示した図である。
【図５】図５は、δｔ（Ａ）が正の時の、２交差点間での累加台数カーブと遅れ時間を表す図である。
【図６】図６は、δｔ（Ａ）が負の時の２交差点間での累加台数カーブと遅れ時間を表す図である。
【図７】図７は、交差点１Ｂでの遅れ時間ｄｅｌａｙ（δｔ（Ａ））を示す。
【図８】図８は、２交差点間のオフセットを示したものである。
【図９】図９は、図７で表した遅れ時間を、２交差点それぞれについて表したものである。
【図１０】図１０は、図９の遅れ時間を、一つのグラフで表現した図である。
【図１１】図１１は、交差点の交通流量を説明するための図である。
【図１２】図１２は、オフセットが異なる２交差点での累加台数カーブと遅れ時間を表す。
【図１３】図１３は、交差点のサイクルを独自に用いる場合と、隣接の交差点に合わせた場合の遅れ時間の増減を比較した図である。
【図１４】図１４は、上流交差点の交通流量を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明による信号制御機を構成するソフトウェアモジュールを示す。
【符号の説明】
１_１〜１_６：交差点
２_１〜２_６：信号制御機
３_１〜３_４：交差点への流入路
４_１〜４_４：感知器
６_１〜６_５：信号制御機を構成するソフトウェアモジュール

Claims

複数の交差点のそれぞれに設けられた複数の信号制御機と、
前記交差点のそれぞれの交通流量を計測する計測手段
とを備え、
前記信号制御機のそれぞれは、
（ａ）それぞれが設けられた自交差点の交通流量と、前記自交差点に隣接する隣接交差点に設けられた信号制御機から送られる情報とに基づいて、前記隣接交差点から前記自交差点に向かうリンクの交通流量の所定の期間における平均値である時間平均値を算出し、前記隣接交差点から前記自交差点までの距離と前記時間平均値とを使って、前記自交差点のサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及び前記自交差点と前記隣接交差点のそれぞれとの間のオフセット目標値を決定するステップと、
（ｈ）前記自交差点のサイクル長さ目標値を、前記隣接交差点に設けられた前記信号制御機のそれぞれが決定した前記サイクル長さ目標値のいずれかに一致させるべきか、それとも一致させるべきでないかを、自交差点の遅れ時間の得失を比較することにより決定するステップと、
（ｂ）前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットを、それぞれ、前記サイクル長さ目標値、前記スプリット目標値、前記オフセット目標値に段階的に近づくように調整するステップ
とを実行する
分散信号制御システム。
請求項１に記載の分散信号制御システムにおいて、
前記信号制御機のそれぞれは、前記自交差点の前記サイクル長さ目標値と、前記隣接交差点に設けられた前記信号制御機が決定した前記隣接交差点の前記サイクル長さ目標値とが一致するとき、前記サイクル長さ目標値が一致する前記隣接交差点のうち前記自交差点への交通流量が最大である交差点とのあいだで、
前記自交差点までの距離と前記交通流量の前記時間平均値と前記スプリット目標値とに基づいて、自交差点の前記オフセット目標値を決定する
分散信号制御システム。
複数の交差点のそれぞれに設けられた複数の信号制御機と、
前記交差点のそれぞれの交通流量を計測する計測手段
とを備え、
前記信号制御機のそれぞれは、
（ａ）それぞれが設けられた自交差点の交通流量と、前記自交差点に隣接する隣接交差点に設けられた信号制御機から送られる情報とに基づいて、前記隣接交差点から前記自交差点に向かうリンクの交通流量の所定の期間における平均値である時間平均値を算出し、前記隣接交差点から前記自交差点までの距離と前記時間平均値とを使って、前記自交差点のサイクル長さ目標値、スプリット目標値、及び前記自交差点と前記隣接交差点のそれぞれとの間のオフセット目標値を決定するステップと、
（ｂ）前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットを、それぞれ、前記サイクル長さ目標値、前記スプリット目標値、前記オフセット目標値に段階的に近づくように調整するステップ
とを実行し、
更に、前記信号制御機のそれぞれは、前記自交差点の前記サイクル長さ目標値と、前記隣接交差点に設けられた前記信号制御機が決定した前記隣接交差点の前記サイクル長さ目標値とが一致するとき、前記サイクル長さ目標値が一致する前記隣接交差点のうち前記自交差点への交通流量が最大である交差点とのあいだで、前記自交差点までの距離と前記交通流量の前記時間平均値と前記スプリット目標値とに基づいて、自交差点の前記オフセット目標値を決定する
分散信号制御システム。
請求項２又は３に記載の分散信号制御システムにおいて、
前記信号制御機のそれぞれは、
（ｃ）前記サイクル長さ目標値が一致する前記隣接交差点から前記自交差点に走行する車両が前記自交差点において待たされる第１遅れ時間と、前記自交差点から前記隣接交差点に走行する車両が前記目標サイクル長さが一致する前記隣接
交差点において待たされる第２遅れ時間との和である総遅れ時間を、下記で定義されるδ_１及びδ_２の関数で表すステップと、
δ_１＝｛（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄＣ｝−Ｏ_１，
δ_２＝｛（Ｌ／Ｖ）ｍｏｄＣ｝−Ｏ_２，
Ｌ：前記隣接交差点と前記自交差点との距離
Ｖ：所定の速度
Ｃ：前記自交差点と前記隣接交差点とで一致する前記サイクル長さ目標値
Ｏ_１：前記隣接交差点からみた前記自交差点の前記オフセット目標値
Ｏ_２：前記自交差点からみた前記隣接交差点の前記オフセット目標値
（ｄ）前記δ_１とδ_２との制約条件を求めるステップと、
（ｅ）前記制約条件を満足し、且つ、前記総遅れ時間を最小にするδ_１とδ_２とを算出するステップと、
（ｆ）前記総遅れ時間を最小にするδ_１とδ_２とに基づいて、前記オフセット目標値を算出するステップ
とを実行する
分散信号制御システム。
請求項１乃至３のいずれかに記載の分散信号制御システムにおいて、
前記信号制御機のそれぞれは、前記時間平均値を、前記自交差点に接続するリンク以外のリンクから前記隣接交差点に流入する車両の交通流量の実測値の関数である時間平均値算出関数の関数値として算出する
分散信号制御システム。
請求項５に記載の分散信号制御システムにおいて、
前記信号制御機のそれぞれは、前記時間平均値算出関数の関数パラメータを、前記流入リンクの実測の交通流量の時間平均値と前記関数値との誤差が小さくなるように前記関数パラメータを修正する
分散信号制御システム。
請求項１乃至３のいずれかに記載の分散信号制御システムにおいて、
前記信号制御機のそれぞれは、更に、
（ｇ）前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットが前記前記サイクル長さ目標値、前記スプリット目標値、前記オフセット目標値に到達した後、前記サイクル長さ、前記スプリット、及び前記オフセットを予め決められた範囲内で調節するステップ
を実行する
分散信号制御システム。