JP4452382B2

JP4452382B2 - 交通感応制御方法

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Publication number: JP4452382B2
Application number: JP2000210349A
Authority: JP
Inventors: 誠司板倉; 典男桐生
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: JP2002024990A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通感応制御方法に係り、更に詳しくは、信号機の設置された交差点へ進入する車両が所定の長さの感知エリア内に存在するか否かを感知する車両感知器の感知情報に基づいて信号機の制御を行う交通感応制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両進行方向の異なる道路が交差した交差点では、それぞれの道路における往来車両の安全性とスムーズな交通の流れを確保するため、交通信号制御機により制御される信号機が設置されていた。通常、この信号機は、青（Ｇ）、黄（Ｙ）、赤（Ｒ）の信号灯器が設けられていて、各交差点の形状や交通状況に適合するように信号灯器の表示（以下、現示ともいう）が制御されている。
例えば、車両等の存在を検知したセンサ情報に基づいて信号制御機の制御を行うものとして交通感応制御があり、中でも、サイクル（１つの信号灯器の表示が青、黄、赤と一巡する）ごとの交通変動に対応するため、与えられたステップ（１つの交差点における信号表示の切替最小単位）時間をベースとし、センサ情報に基づいてサイクルごとに青時間等を伸縮させるミクロ感応制御が行われていた。
また、右折交通需要の多い交差点では、右折専用車線を設置し、右折専用現示（青矢印）を設けて運用が行われている。この青矢印の現示時間については、交差点全体の交通需要に基づいて決定されるが、右折交通需要が多くなると捌け残りが生じ、さらにその待ち行列が右折専用車線を越えると直進車線を閉塞するため、直進車線の捌け率を低下させることになる。逆に、右折交通需要が少ない場合は、無駄青時間（通過車両が居ないのに青を点灯させている時間）が発生してしまい、交差点全体の遅れ時間が増加することになる。
図８は、従来の交通感応制御方法を説明する交差点付近の俯瞰図である。例えば、図８の車線４０を右折専用車線とし、従来のミクロ感応制御を行う場合は、車線４０の任意の位置に超音波センサや光感知器などによるスポットセンサ（感知エリアが８０ｃｍ〜２ｍ程度）４２を設置し、右折車両のギャップ（車間時間）を計測することで、交通需要に見合うだけの青矢印現示時間を提供していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の交通感応制御方法にあっては、図８に示すスポットセンサ４２のように感知エリアの狭いセンサを用いていたため、ここを通過する車両のギャップの計測結果だけでは、スポットセンサ４２の上流側の車両状況（右折車両が何台来ているか）や下流側の車両状況（交差点を右折して捌けたか交差点中央で待っているか）を推測するか無視する他なく、正確な交通状況に基づく交通感応制御が実施できないという問題があった。
そこで、感知エリアの広いセンサを用いて交通感応制御を行うようにすれば、現在よりも上流側と下流側に広い範囲の車両状況が把握できるため、より適切な感応制御が可能なようにも思われる。
しかし、交通感応制御方法は、▲１▼右折需要がない場合、最小青時間の秒数で青矢印現示が終了する。▲２▼その最小青時間内に上流から来る車両を感知すると、単位延長青時間だけ青表示時間が延長される。▲３▼さらに、その単位延長青時間内に上流からの車両を感知すると再び単位延長青時間分だけ延長される。▲４▼単位延長青時間の延長が連続して行われたとしても最大延長限度があって、これが最大青時間である。このため、感知エリアの広いセンサを用いると、確かに上下流の車両状況を正確に把握することができるが、青時間が経過して車両の飽和流が解消され、車間距離の開いた非飽和流になっても、感知エリアに後続車両が入ると単位延長青時間が延長されてしまうことから、無駄青時間が発生し、交差点全体の遅れ時間が増加するという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、青開始時は広い範囲の車両状況を把握して正確な感応制御を行い、青時間の経過とともに非飽和流による車両の感知を減少させて無駄青時間の発生を少なくし、交差点全体で最も効率の良い流れとなるように制御する交通感応制御方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、信号機の設置された交差点へ進入する車両が所定の長さの感知エリア内に存在するか否かを感知する車両感知器の感知情報に基づいて前記信号機の青表示する時間の制御を行う交通感応制御方法であって、前記信号機の青開始時点で感知エリア長を初期値に設定する過程と、青時間の経過に伴って感知エリア長を徐々に縮小していく過程と、を含んでいることを特徴とする。
これによれば、信号機の青開始時点で所定の長さの感知エリアを持った車両感知器の感知エリア長を初期値に設定し、青時間が経過するに伴って感知エリア長を徐々に縮小するようにしたため、青開始時点では広い感知エリアで車両状況を把握して正確な感応制御を行うことができ、青時間が経過するにともなって徐々に感知エリアが小さくなって非飽和流による車両の感知が減少し、無駄青時間の発生が少なくなるので、交差点全体の流れを良くすることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の交通感応制御方法において、前記感知エリア長を徐々に縮小する過程では、前記青表示が終了する時点で感知エリア長が最小値となるように縮小していくことを特徴とする。
これによれば、感知エリア長を徐々に縮小する際に、最大青時間表示時点で感知エリア長が最小値となるように縮小したため、感知エリア長の初期値と最小値、及び最大青時間を設定するだけで、感知エリア長の縮小速度が自動的に決定され、上記設定値が変更されてもそれに伴って縮小速度が自動的に変更されるので、余分な操作等が不要となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の交通感応制御方法において、前記感知エリア長を徐々に縮小する過程では、任意に設定した縮小速度で感知エリア長を縮小していくことを特徴とする。
これによれば、感知エリア長を徐々に縮小する際に、任意に設定した縮小速度で感知エリア長を縮小するようにしたため、予め幾つかの縮小速度パターンを設定しておき、交差点や交通状況等の違いに応じて任意の最適パターンを選択するだけで、容易に設定を行うことができる。
【０００５】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の交通感応制御方法において、前記感知エリア長を徐々に縮小する過程では、感知エリアを通過する車両の平均速度を計測し、その平均速度に応じた縮小速度で感知エリア長を縮小していくことを特徴とする。
これによれば、感知エリア長を徐々に縮小する際に、感知エリアを通過する車両の平均速度に応じた縮小速度で感知エリア長を縮小するようにしたため、実際に通過する車両の平均速度（交通状況）に基づく、最も適切な感知エリア長の縮小速度が容易に得られる。請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の交通感応制御方法において、前記感知エリア長を初期値に設定した後、前記青表示を開始した時点から一定時間は感知エリア長を初期値のままとし、一定時間経過後に前記感知エリア長を徐々に縮小していくことを特徴とする。
これによれば、最小青時間に相当する一定時間は感知エリア長を初期値のままとしたのは、青開始からの一定時間は車両の待ち行列が捌け、その際、飽和流で捌けるので、その間は感知エリア長を縮小しないようにする。一定時間が経過した後は、車両が捌けてきて非待飽和流に移行する可能性が高いため、感知エリア長を徐々に縮小して非飽和流による車両の感知を減少させて、無駄青時間の発生を少なくすることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の交通感応制御方法において、前記車両感知器として、所定の長さを持った感知エリアを一度に撮像可能な画像センサが用いられ、感知エリアの上流端位置を下流側に近づけるようにして感知エリア長を縮小することを特徴とする。
これによれば、車両感知器に画像センサを使用し、感知エリアの上流端位置を下流側に近づけて感知エリア長を縮小するようにしたため、容易に広い感知エリアが得られると共に、感知エリアの下流側を固定とし、上流端位置を下流側に近づけるようにしたので、非飽和流による車両の感知を効率良く減少させることが可能となり、無駄青時間の発生を少なくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る交通感応制御システムの概略構成図である。図１の交通感応制御システムは、光学系とＣＣＤ（固体撮像素子）などからなる車両感知器としてのカメラ１０、カメラ１０を制御すると共に、カメラ１０からの感知信号を処理する画像センサ制御装置１２と、その画像センサ制御装置１２に対して信号機からの灯色情報などを送信すると共に、画像センサ制御装置１２からの感知信号を受信して信号制御を行う信号制御装置１８などを備えている。
また、上記画像センサ制御装置１２は、カメラ１０や信号制御装置１８間で信号の授受を行う送受信部１４と、カメラ１０から送られてきた画像データに基づいて画像処理を行い、道路上の所定の感知エリア内に車両２０が存在するか否か、存在する場合はその位置や台数、あるいは、車両速度等を求めるＣＰＵなどから成る画像処理部１６とを備えている。本発明における特徴的な交通感応制御方法については、この画像処理部１６で実施される。
図２は、図１の交通感応制御システムで実施される交通感応制御方法を説明する交差点の俯瞰図である。図２に示すように、交差点２２は、片道２車線の道路が直交方向に交差したもので、その２車線のうち交差点２２に面した中央寄りの車線が右折専用車線２４であり、外側寄りの車線が直進・左折専用車線２６である。交差点２２の手前には、先頭車両が停止する停止線２８が設けられ、その停止線２８から右折専用車線２４の上流方向へ長さＬの範囲をカメラ１０によって得られる感知エリア（図中のダブルハッチング領域）３０とする。
【０００７】
図２の車両３２は、上流から感知エリア３０に進入しようとする車であり、車両３４は、感知エリア３０を通過した後、下流の交差点中央で対向車待ちをしている車である。
図２に示した感知エリア３０のエリア長Ｌは、青開始時点の初期値の長さである。赤信号で右折専用車線２４の停止線２８位置から右折車両が何台か並んで信号待ちをしている状態で青信号に変わると、その時点でカメラ１０から取り込まれ、画像処理部１６で画像処理される感知エリア長が初期値Ｌである。
本発明の交通感応制御方法は、図１に示すように、画像センサ制御装置１２が信号制御装置１８から灯色情報および最小・最大青時間等を収集し、青（青灯）時間の経過とともに画像処理部１６で感知エリア長を徐々に縮小することで、飽和流から非飽和流に移行してゆく車両の感知を減少させて、無駄青時間の発生をできるだけ少なくするものである。
図３は、本発明の交通感応制御方法を説明する交差点の停止線付近の俯瞰図であり、（ａ）は青開始時点の感知エリア長Ｌを示す図、（ｂ）は青開始からｔ秒後の感知エリア長Ｌ（ｔ）を示す図、（ｃ）は青終了時点の感知エリア長Ｌ´を示す図である。
図３（ａ）の青開始時点では、感知エリア長を初期値Ｌとして、車両感知が行われる。
そして、図３（ｂ）に示すように、青開始からｔ秒後には、感知エリア長が徐々に縮小されて、初期値Ｌよりも小さいＬ（ｔ）とし、その感知エリア長Ｌ（ｔ）の範囲で車両感知が行われる。
さらに、図３（ｃ）に示すように、青終了時点では、感知エリア長が徐々に縮小されて、図３（ｂ）のＬ（ｔ）よりも小さいＬ´とし、感知エリア長Ｌ´の範囲で車両感知が行われる。
このように、青開始から時間が経過するにつれて、信号待ちしていた車両が感知エリアを通過しながら順次捌けてゆき、車両が飽和流から非飽和流へ移行する可能性が高いため、感知エリアを徐々に縮小することで非飽和流による車両感知を減少させて、無駄青時間の発生が少なくなるように制御している。
図４は、感知エリア長を最大青時間表示時点で最小値となるように徐々に小さくする場合の縮小パターン線図であり、図５は、感知エリア長を予め設定した縮小速度に基づいて徐々に小さくする場合の縮小パターン線図であり、図６は、車両の平均速度に対応させて感知エリア長の縮小速度を決定する過程を説明する線図であり、図７は、本実施の形態に係る交通感応制御方法を説明するフローチャートである。
【０００８】
次に、動作について説明する。
図７に示したフローは、信号の１サイクル時間（青→黄→赤→青）の中の各青表示時間ごとに行われる処理である。
まず、当該方向の青が表示を開始すると、図１の画像処理部１６で処理する感知エリア長を初期値Ｌとする（ステップＳ１）。
次に、ステップＳ２で当該方向の青が表示されてから一定時間が経過したか否かを監視し（この一定時間は、ここでは最小青時間に相当する時間としたが、感知エリアの位置に応じて伸縮したり、また「０」となることもある）、一定時間が経過した後は、図３に示すように、感知エリア３０の上流端位置を下流側に近づけるようにして、感知エリア長を徐々に小さくしていく。本実施の形態に係る感知エリアの縮小方法は、ステップＳ３に示すように３種類あり、何れの方法を採用するかは設定によって決める。
ステップＳ４を選択した場合は、図４に示すような縮小パターン線図となり、最大青時間表示時点で感知エリア長が最小値Ｌ´とする方式によって、感知エリア長を決定するようにする。
ここで、一定時間経過時点からｔ秒後の感知エリア長（ｍ）をＬ（ｔ）とし、感知エリア長の初期値（ｍ）をＬとし、感知エリア長の最小値（ｍ）をＬ´とし、青開始からの一定時間（秒）の経過をＧｃとし、最大青時間（秒）をＧｍａｘとし、一定時間経過時点からの経過時間をｔとすると、次式（１）により感知エリア長Ｌ（ｔ）を求めることができる。
【数１】

また、ステップＳ５を選択した場合は、図５に示すような縮小パターン線図となり、一定時間経過後、予め設定された縮小速度（図中の角度Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃）に基づいて感知エリア長を縮小する方式によって、感知エリア長を決定するようにする。
ここで、一定時間経過時点からｔ秒後の感知エリア長（ｍ）をＬ（ｔ）とし（但し、Ｌ（ｔ）≧Ｌ´）、感知エリアの設定縮小速度（ｍ／秒）をｖとすると、次式（２）により感知エリア長Ｌ（ｔ）を求めることができる。
【数２】
Ｌ（ｔ）＝Ｌ−ｖｘｔ …（２）
【０００９】
また、ステップＳ６を選択した場合は、一定時間（最小青時間）経過毎に感知した車両速度（画像センサで計測可能）を指定された期間分蓄積して、図６に示すような累積頻度分布を指定期間毎に作成する。そして、図６の累積頻度分布から、指定されたパーセンタイル値（百分位数）に対応したそれぞれの平均速度を得て、その車両の平均速度に基づいて感知エリア長を縮小する方式によって、感知エリア長を決定するようにする。その計算式は、上記した（２）式と同様である。
このように、上記ステップＳ４、５、６の何れかの感知エリアの縮小方法を用いて感知エリア長を縮小する。
次に、ステップＳ７では、当該方向の青が表示されてから初期青時間が経過したか否かを判断し、初期青時間が経過した場合はステップＳ８にて、当該方向の青は最大青時間まで表示したか否かを判断する。
ステップＳ８にて青が最大青時間まで表示されていない場合は、ステップＳ９にて感知エリア内に車両が存在するか否かを判断し、感知エリア内で車両が感知されるたびに、単位延長青時間分だけ青が継続される（ステップＳ１０）。
ステップＳ９にて、感知エリア内で車両が感知されないか、最大延長されたとしても最大青時間（ステップＳ８）までしか表示できないため、青が打ち切られる（ステップＳ１１）。
以上述べたように、本実施の形態によれば、青開始時は飽和流である可能性が高いことから、できるだけ広い感知エリア内の車両状況を把握して正確な感応制御を行い、青時間が経過するに伴って非飽和流による車両の感知を減少させることで、無駄青時間の発生を少なくして、交差点全体で最も効率の良い信号制御を行うことができる。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、信号機の青開始時点で所定の長さの感知エリアを持った車両感知器の感知エリア長を初期値に設定し、青時間が経過するに伴って感知エリア長を徐々に縮小するようにしたので、青開始時点では広い感知エリアで車両状況を把握して正確な感応制御を行うことができ、青時間が経過するにともなって徐々に感知エリアが小さくなって非飽和流による車両の感知が減少し、無駄青時間の発生が少なくなることから、交差点全体の流れを良くすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、感知エリア長を徐々に縮小する際に、青表示が終了する時点で感知エリア長が最小値となるように縮小したので、感知エリア長の初期値と最小値、及び最大青時間を設定するだけで、感知エリア長の縮小速度が自動的に決定され、上記設定値が変更されてもそれに伴って縮小速度が自動的に変更されることから、余分な操作等が不要となる。
請求項３に記載の発明によれば、感知エリア長を徐々に縮小する際に、任意に設定した縮小速度で感知エリア長を縮小するようにしたので、予め幾つかの縮小速度パターンを設定しておき、交差点や交通状況等の違いに応じて任意の最適パターンを選択するだけで、容易に設定を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、感知エリア長を徐々に縮小する際に、感知エリアを通過する車両の平均速度に応じた縮小速度で感知エリア長を縮小するようにしたので、実際に通過する車両の平均速度に基づいて、最も適切な感知エリア長の縮小速度を容易に得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、青表示を開始した時点から一定時間は感知エリア長を初期値のままとしたのは、青開始からの一定時間は車両の待ち行列が捌け、その際、飽和流で捌けるので、その間は感知エリア長を縮小しないようにする。一定時間が経過した後は、車両が捌けてきて非待飽和流に移行する可能性が高いので、感知エリア長を徐々に縮小して非飽和流による車両の感知を減少させることにより、無駄青時間の発生を少なくすることができる。
請求項６に記載の発明によれば、車両感知器に画像センサを使用し、感知エリアの上流端位置を下流側に近づけて感知エリア長を縮小するようにしたので、容易に広い感知エリアが得られると共に、感知エリアの下流側を固定とし、上流端位置を下流側に近づけるようにしたことから、非飽和流による車両の感知を効率良く減少させることが可能となり、無駄青時間の発生を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る交通感応制御システムの概略構成図である。
【図２】図１の交通感応制御システムで実施される交通感応制御方法を説明する交差点の俯瞰図である。
【図３】本発明の交通感応制御方法を説明する交差点の停止線付近の俯瞰図であり、（ａ）は青開始時点の感知エリア長Ｌを示す図、（ｂ）は青開始からｔ秒後の感知エリア長Ｌ（ｔ）を示す図、（ｃ）は青終了時点の感知エリア長Ｌ´を示す図である。
【図４】感知エリア長を最大青時間表示時点で最小値となるように徐々に小さくする場合の縮小パターン線図である。
【図５】感知エリア長を予め設定した縮小速度に基づいて徐々に小さくする場合の縮小パターン線図である。
【図６】車両の平均速度に対応させて感知エリア長の縮小速度を決定する過程を説明する線図である。
【図７】本実施の形態に係る交通感応制御方法を説明するフローチャートである。
【図８】従来の交通感応制御方法を説明する交差点付近の俯瞰図である。
【符号の説明】
１０カメラ、
１２画像センサ制御装置、
１４送受信部、
１６画像処理部、
１８信号制御装置、
２０車両、
２２交差点、
２４右折専用車線、
２６直進・左折専用車線、
２８停止線、
３０感知エリア、
３２，３４車両。

Claims

信号機の設置された交差点へ進入する車両が所定の長さの感知エリア内に存在するか否かを感知する車両感知器の感知情報に基づいて前記信号機の青表示する時間の制御を行う交通感応制御方法であって、前記信号機の青開始時点で感知エリア長を初期値に設定する過程と、青時間の経過に伴って感知エリア長を徐々に縮小していく過程と、を含んでいることを特徴とする交通感応制御方法。
前記感知エリア長を徐々に縮小する過程では、前記青表示が終了する時点で感知エリア長が最小値となるように縮小していくことを特徴とする請求項１に記載の交通感応制御方法。
前記感知エリア長を徐々に縮小する過程では、任意に設定した縮小速度で感知エリア長を縮小していくことを特徴とする請求項１に記載の交通感応制御方法。
前記感知エリア長を徐々に縮小する過程では、感知エリアを通過する車両の平均速度を計測し、その平均速度に応じた縮小速度で感知エリア長を縮小していくことを特徴とする請求項１に記載の交通感応制御方法。
前記感知エリア長を初期値に設定した後、前記青表示を開始した時点から一定時間は感知エリア長を初期値のままとし、一定時間経過後に前記感知エリア長を徐々に縮小していくことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の交通感応制御方法。
前記車両感知器として、所定の長さを持った感知エリアを一度に撮像可能な画像センサが用いられ、感知エリアの上流端位置を下流側に近づけるようにして感知エリア長を縮小することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の交通感応制御方法。