JP5088746B2 - 交通信号制御システム、および、路上制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、交通管制センターの信号制御装置と路上に設置した交通信号制御機とによって構成される交通信号制御システムに関し、特に、安全運転を支援するために交通信号制御の情報を車両に対して無線で送信するシステムに関する。

現在普及している交通信号制御機の信号制御方式には、大別して歩進制御タイプとテーブル制御タイプが存在する。
歩進制御タイプでは、交通管制センターに設置した信号制御装置が信号灯器の各信号灯色の切替タイミングを含む信号制御プランを決定した上で、その切替タイミングに該当する時刻に前記信号制御装置が道路上の交通信号制御機に対して切替タイミング信号（以下、歩進信号）を送出し、その歩進信号に応じて交通信号制御機が信号灯色を切り替える。
この歩進制御タイプでは、交通管制センターの信号制御装置が信号制御プランを決定するため、交通信号制御機は将来どの時点で信号灯色が切り替わるのかに関する情報を保持していない。

一方のテーブル制御タイプでは、交通管制センターに設置した信号制御装置が信号制御プランを決定するための基となる指令である信号制御指令情報を交通信号制御機に対して送信し、交通信号制御機はその信号制御指令情報に基づいて自ら信号制御プランを決定した上で、その信号制御プランに従って各信号灯色の切り替えを行う。通常、信号制御プランは、１サイクルの開始時点において当該１サイクル分決定される。
つまり、このテーブル制御タイプでは、交通信号制御機が自分で信号制御プランを決定するため、交通信号制御機自身が将来どの時点で信号灯色が切り替わるのかに関する情報を保持しているという点で歩進制御タイプとは異なっている。
なお、ここにいう１サイクルとは、通常、主道路側に対して青信号の表示を開始してから、信号表示が一巡して再び主道路側に対して青信号の表示を開始するまでを指す。

また、これまで、路側が保持する信号制御プランに関する情報は、車両側に提供されることはなかったが、近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、路側装置から情報を受信し、当該情報を活用することで、車両の安全性を向上させるシステムが検討されている。
そのようなシステムとして、例えば、信号機の作動情報を無線で車両に送信し、前記作動情報に含まれる青信号の残表示時間に応じて車両がブレーキ制御を行う安全運転支援システムが提案されている（特許文献１参照）。

特許第２８０６８０１号公報

前記安全運転支援システムでは、信号灯器の現在および将来の信号切替タイミングを含む作動情報（以下、信号情報という。）を交通信号制御機が車両に提供する点に特徴があるが、設置されている交通信号制御機が歩進制御タイプの場合には、交通信号制御機自身が将来どの時点で信号灯色が切り替えられるか分からないため、現在の信号表示についての「現在信号情報」を提供することはできるが、将来どういう順番でいつ信号灯色が切り替えられるかについての「将来信号情報」を提供することができない、という問題がある。

上記「将来信号情報」の提供を実現するための１つの方法として、信号情報を交通管制センター側で作成した上で、通信回線を通じて交差点近傍の路上通信装置に送信し、その路上通信装置が無線で車両に信号情報を提供する、という方法が考えられる。
この場合、信号情報のリアルタイム性が損なわれると、車両に対する情報提供の信頼性が低下するため、交通管制センターと路上装置間には、比較的高速で通信品質のバラツキが小さい専用の通信回線を用意する必要が生じる。
しかし、通常そういった専用の通信回線の通信費は高額で、かつ距離に比例して増大するため、距離の長い交通管制センターと路上装置間に適用することは望ましくない。
また、遠距離通信の場合、近距離の場合と比較して通信が切断する可能性も高くなり、システム運用の安定性という観点でも問題が生じうる。

また、別の解決方法として、交通信号制御機をテーブル制御タイプに置き換える、という方法も考えられる。
しかしながら、交通信号制御機の制御方式を変更すると、これに伴って交通管制センター側の信号制御装置も置き換えなければならない。この際の置き換え作業に伴って、交通信号制御システムを一旦停止する必要が生じる上に、制御方式の変更に伴った調整作業も必要となるため、大規模な工事と作業が発生することになる。

そこで、本発明は、歩進制御タイプの交通信号制御機が設置されている場合であっても、信頼性の高い「将来信号情報」を車両に提供することが可能な交通信号制御システムを提供することを目的とする。

本発明の交通信号制御システムは、交通管制センターに設置される信号制御装置が信号制御プランを決定し、前記信号制御装置が路上の交通信号制御機に対して、信号灯器の切替タイミング信号である歩進信号を送出することにより交通信号制御を行う交通信号制御システムであり、前記信号灯器の現在及び将来の表示に関する信号情報を道路上の車両に対して無線で提供する信号情報提供手段を前記交通信号制御機の近傍に設けると共に、前記信号制御プランに関する信号制御プラン関連情報を前記信号情報提供手段に対して送信する信号制御プラン関連情報送信手段を前記交通管制センターに設け、前記信号情報提供手段は、受信した前記信号制御プラン関連情報に基づいて信号情報を作成する信号情報作成手段と、前記交通信号制御機が信号灯器を切り替えたタイミングを検知する信号灯器切替タイミング検知手段とを備え、前記信号灯器切替タイミング検知手段によって検知された信号灯器切替タイミングに応じて把握される信号灯器の表示と前記信号情報作成手段で作成された信号情報との間に時間差が生じないように信号情報を前記道路上に送出する（請求項１）。

この発明によれば、歩進制御タイプの交通信号制御機が設けられた交差点についても、信号情報を作成して適切なタイミングで車両宛に送出することが可能となる。特に、既に歩進制御タイプの交通信号制御機が設置されている交差点においては、既存装置にほとんど改造を加えずに信号情報の提供を行うことが可能となる点で大変有利である。

この場合、前記信号制御プラン関連情報に、前記交通信号制御機が実行中の現サイクルの次に実行される次サイクルの信号制御プランに関する情報を含ませるようにしておき、前記信号情報作成手段が前記信号制御プラン関連情報に基づいて次サイクルの信号灯器の切替タイミングの情報を含む信号情報を作成し、前記信号灯器切替タイミング検知手段が前記交通信号制御機が次サイクルの実行を開始したことを検知し、前記信号情報提供手段は、次サイクルの開始を検知した時点で前記信号情報を送出することが好ましい（請求項２）。

信号制御プランは、通常、その時点における交通状況等に応じてサイクル毎に決定することが多いため、現サイクルの実行中に次サイクルの信号制御プランに基づく信号情報を予め作成しておき、交通信号制御機が次サイクルの実行を開始した時点で信号情報を提供する、という方法が既存の交通信号制御機に対して加える改造を極力小さくして実現する上で好適である。

なお、前記信号灯器切替タイミング検知手段は、前記交通信号制御機と前記信号灯器とを繋ぐ灯器線に印加される電流を検出する電流センサを備える構成とし、前記電流センサの検出結果に応じて、信号灯器の表示状態を検知すると良い（請求項３）。

交通信号制御機の信号灯器の切替タイミングを検知する方法として、交通信号制御機に信号灯器を切り替える時点で当該切替を行う旨を知らせる情報を外部に出力する機能を追加する方法も考えられるが、信号灯器の灯器線に印加される電流を電流センサで検出する方法であれば、既存の交通信号制御機に特段の改造を加えなくても実現できるので、導入が容易である。

これらの交通信号制御システムにおける信号情報作成手段と信号灯器切替タイミング検知手段とは、１つの路上制御装置として製作して路上に設置することができる（請求項４）。
なお、この路上制御装置で作成される信号情報は、路上制御装置に無線機を内蔵しておいてその無線機から道路上に送出しても良いし、別途路上に設置されている光ビーコン等を介して道路上に送出しても良い。

以上のように本発明の交通信号制御システムによれば、歩進制御タイプの交通信号制御機が設置されている場合であっても、「将来信号情報」を車両に提供することが可能となる。さらに、好適な構成を採用することで、既存の設備に対して極力手を加えずに実現することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る交通信号制御システムの機器配置の概要を示す模式図であり、路上送受信機１Ａ、信号情報提供用制御装置２Ａ、および交通信号制御機３Ａを含むものである。また、図２は、本発明に係る交通信号制御システムのシステム構成の一例を示す図である。

〔システムの全体構成〕
交差点Ａには交通信号制御機３Ａが設置されており、信号灯器５Ａを含む信号灯器の各信号灯色を点灯、消灯、及び点滅させて、交差点Ａに接続される道路（道路ａを含む）上を交差点Ａに向かって進行する車両（図示せず）に対して通行権の有無を表示する。
この交通信号制御機３Ａは歩進制御タイプであり、信号制御装置６が決定する信号制御プランに従って信号制御装置６が送出してくる歩進信号に応じて、信号灯器５Ａ等の信号灯色を順次切り替えていく。

また、交差点Ａには路上送受信機１Ａが設置されており、送信アンテナを通じて道路ａに向けて通信データが送信される。道路ａ上を走行する車両は、通信領域ａ（図中斜線で示す範囲）において、送信アンテナから送信される前記通信データを受信する。この場合、送信アンテナは、信号灯器５Ａに内蔵するようにしても良い。なお、この通信データには、後述する信号情報が含まれている。

信号情報提供用制御装置２Ａは、交通管制センターに設置された路車間通信中央装置７から、信号制御プランに関する信号制御プラン関連情報を受信し、その信号制御プラン関連情報に基づいて後述する信号情報を作成する機能を備えている。
この信号制御プラン関連情報は、信号制御装置６が決定した信号制御プランそのものであっても良いが、信号制御プランに格納されている信号灯色の切替タイミングを把握することが可能な情報であればどのような形式であっても良く、例えば路上送受信機１Ａから送出する信号情報と同じフォーマットの情報であっても良い。

なお、路車間通信中央装置７は、信号制御装置６から随時信号制御プランに関する情報を受信することができる。既に信号制御装置６が導入されているところに後から路車間通信中央装置７を設置した場合には、既存の信号制御装置６に対して信号制御プラン出力機能を追加するだけで良い。

また、この信号情報提供用制御装置２Ａは、交通信号制御機３Ａと信号灯器５Ａを結ぶ灯器線に取り付けられた電流センサ４Ａからの信号を取得することができ、交通信号制御機３Ａが信号灯器５Ａに対して供給する電流のオン／オフを検知することが可能となっている。これにより、信号情報提供用制御装置２Ａは、実際に信号灯器５Ａの表示が切り替わったタイミングを瞬時に把握することができる。

なお、図２のシステム構成では、信号情報提供用制御装置２Ａと交通信号制御機３Ａ等の路上端末装置とが、同じ通信回線Ａを介して中央装置に接続される構成を採用しているが、信号制御装置６と交通信号制御機３Ａとが通信回線Ａを介して接続されている構成が既存のものとして存在する場合には、その既存の構成に変更を加えずに、通信回線Ａとは異なる別の通信回線を設け、新設する路車間通信装置７と信号情報提供用制御装置２Ａをその別の通信回線で接続する構成としても良く、既存の仕組みへの適合性に応じて適宜いずれかの方法を選択することができる。

また、道路上に設置される路上送受信機１Ａ、信号情報提供用制御装置２Ａおよび交通信号制御機３Ａは、それぞれの持つ機能を１つ又は２つの装置に持たせる構成としても良い。例えば、路上送受信機１Ａと信号情報提供用制御装置２Ａを１つの路上装置としても良いし、信号情報提供用制御装置２Ａを交通信号制御機３Ａの筐体内の空いたスペースに実装する構成としても良い。

また、路上送受信機１Ａは、交差点近傍で無線電波の送受信を行っても良いが、道路ａの上流側に設置された光ビーコンや電波ビーコン等であっても良い。

〔路上送受信機１Ａから送出される通信データ〕
次に、路上送受信機１Ａから送出される通信データの内容を説明する。

路上送受信機１Ａから送信される通信データのフォーマットの一例を図４（ａ）に示す。通信データは、ヘッダ部とデータ部とフッタ部からなり、前記データ部は複数の情報によって構成される。そして、前記データ部の複数の情報は、それぞれサブヘッダ部とサブデータ部から構成されている。

次に、通信データの一例を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、ヘッダ部には、通信データの開始アドレスであることを示すフィールド、通信データ全体のサイズ、及び通信データに含まれる情報種別数が格納されている。また、サブヘッダ部には各情報種別を示す識別子、及び前記情報種別の情報サイズが格納されている。そして、サブデータ部にはサブヘッダ部に示された情報種別の情報が格納されている。最後に、フッタ部には通信データ全体のＣＲＣが格納されている。なお、前記通信データは本実施例以外の構造を有していても良い。

図５のように、路上送受信機１Ａの送信する通信データには、道路ａの長さ、車線数や道路勾配などの道路形状の詳細を表す道路形状情報（図５（ａ）参照）や、信号灯器５Ａの現在および将来の表示に関する信号情報（図５（ｂ）参照）などが含まれており、これらの情報を受信した車両は、当該情報に基づいて交差点Ａを青信号表示中に安全に通過可能か否かを判断することができる。

前記図５（ｂ）に示す信号情報については、その内容を以下に詳述する。
サブヘッダ部には信号情報であることを表す識別子と信号情報自体のデータサイズが格納されている。そして、サブデータ部には、まず車両に対して情報提供する対象となる灯色数（０４）が格納されており、後続の領域に各信号灯色の表示予定継続秒数が格納される。

この例におけるサブデータ部では、先頭に格納された灯色数分の灯色の表示予定秒数が格納されており、現在表示している信号灯色は青信号（コード「０１」）で、その表示予定秒数は２２秒（１６進数で「１６」）であり、青信号の次に表示するのは黄信号（コード「０２」）で、その表示予定秒数は８秒（１６進数で「０８」）であり、黄信号の次に表示するのは右折矢（コード「１３」）で、その表示予定秒数は１０秒（１６進数で「０Ａ」）であり、右折矢の次に表示するのは赤信号（コード「０３」）で、その表示予定秒数は６４秒（１６進数で「４０」）であることを示している。
なお、表示予定秒数は、１００ｍｓや１０ｍｓ単位で表現しても良い。また、表示予定秒数が不明の場合には、秒数のところに秒数が不明であることを示す「ＦＦ」などを格納すれば良いし、この例よりも多数の灯色の情報（１サイクル分よりも多くの灯色）を格納しても良い。

〔信号情報提供用制御装置２Ａの動作〕
信号情報提供用制御装置２Ａの動作の詳細について、図３を用いて詳しく説明する。

中央送受信手段２０１は、例えばルータなどの端末通信制御装置９Ａや中央通信制御装置８等を介して路車間通信中央装置７と情報をやり取りすることが可能であり、具体的には、路車間通信中央装置７から送信される信号制御プラン関連情報を受信すると共に、路上送受信機１Ａから転送されてくる車両情報を路車間通信中央装置７に対して送信する機能を備えている。

信号情報作成手段２１１は、路車間通信中央装置７から受信した信号制御プラン関連情報に基づいて信号情報を作成する機能を備えている。この場合、路車間通信中央装置７が信号情報を作成して信号制御プラン関連情報として送信しているのであれば、信号情報作成手段２１１は路上送受信機１Ａに対して送信可能な形式に変換するといった単純な機能を備えていれば足りる。

灯器監視手段２２１は、交通信号制御機３Ａと信号灯器５Ａとの間を繋ぐ灯器線Ａに取り付けた電流センサ４Ａの出力情報を常時監視する機能を備えている。
交通信号制御機３Ａと信号灯器５Ａとの間を繋ぐ灯器線Ａは、信号灯器５Ａの各信号灯色に対応する本数分設けられており、交通信号制御機３Ａが対応する灯器線に電流を印加することでその信号灯色を点灯することができる仕組みとなっている。
したがって、どの信号灯色に対応する灯器線に電流が印加されたかを電流センサ４Ａで検知し、その検知結果を常時監視することで、実際に信号灯器５Ａがいつ切り替わったかを正確に把握することが可能となる。
信号灯色の切り替わりのタイミングを正確に把握する方法として、既存の交通信号制御機３Ａに切替タイミングの外部出力機能を追加する方法もあるが、当該方法の場合、既存の交通信号制御機３Ａを改造する必要があるため、電流センサ４Ａを取り付ける方法の方が簡便で、既存の路上設備に与える影響が小さい点で有利である。

路上送受信機通信手段２３１は、路上送受信機１Ａとの間で情報をやり取りする機能を備えている。
この場合、路上送受信機送信手段２３１は、信号情報作成手段２１１で作成された信号情報を路上送受信機１Ａに送出するタイミングを決定するという機能をも有している。
この送出のタイミングは、灯器監視手段２２１によって取得される信号灯器５Ａの実際の灯色切替タイミングに応じて決定される。

例えば、現在実行中のサイクルの次のサイクルの信号制御プラン関連情報が路車間通信中央装置７から送られてきた場合、当該信号制御プラン関連情報に基づいて次のサイクルの信号情報を作成するが、その信号情報は、実際に次のサイクルが開始されるタイミングで路上送受信機１Ａに送出されなければいけない。
そうでなければ、車両に提供される信号情報と実際の信号灯器５Ａとの表示に時間差が生じてしまい、不正確な情報となってしまうためである。
したがって、路上送受信機通信手段２３１は、灯器監視手段２２１によって信号灯色５Ａが青信号に変わるタイミングを監視し、信号灯色が青信号に変化した（次のサイクルが開始された）と判断した時点で、当該時点を信号情報の送出タイミングとして決定し、当該タイミングで信号情報を送出するようにする。
信号情報は、その後、現在表示している信号灯色の秒数を減じながら定期的に路上送受信機１Ａに対して送出され、当該信号情報が無線信号として道路ａ上に送出される。

なお、信号情報の送出タイミングは、信号情報に格納された情報と現在の信号灯器の表示との間に矛盾が生じないように決定されればよく、必ずしもサイクル開始時点とする必要はない。つまり、サイクルの途中のタイミング（例えば道路ａと交差する道路側の青信号開始のタイミング）において、その途中のタイミングを起点とする信号情報を送出する方法としても良い。

なお、灯器監視手段２２１は、作成した信号情報に格納されている各信号灯色の継続時間と、実際に信号灯器５Ａが表示する各信号灯色の継続時間とが一致しているかを、信号灯色ごとに監視するようにすることもできる。
当該監視の結果、不一致であることが分かった場合には、当該不一致であることを知らせる異常検知情報を路上送受信機１Ａやセンター側の装置等に通知すると共に、信号情報の車両への提供を即座に中止する。

以上のように、歩進タイプの交通信号制御機３Ａを設置して交通信号制御を実施している交差点Ａにおいて、本発明を適用することで、既存の信号制御装置６や交通信号制御機３Ａにほとんど改造を加えずに正確な信号情報の提供を実現することが可能となる。

なお、本発明における交通信号制御機や信号制御装置等は、１の筐体によって実現されていても良いし、複数の筐体の組み合わせによって実現されても良い。また、これらは、それぞれ１つのコンピュータによって実現されていても良いし、複数のコンピュータを組み合わせて実現されていても良い。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る交通信号制御システムの機器配置の概要を示す模式図である。 本発明に係る交通信号制御システムの全体構成を示すシステム構成の一例を示す図である。 信号情報提供用制御装置２Ａの機能ブロック構成の一例を示す図である。 （ａ）は通信データのフォーマットの一例を示す図、（ｂ）は通信データの一例を示す図である。 （ａ）は道路形状情報の一例を示す図、（ｂ）は信号情報の一例を示す図である。

符号の説明

１Ａ 路上送受信機
１Ａａ 通信アンテナ
２Ａ 信号情報提供用制御装置
３Ａ 交通信号制御機
４Ａ 電流センサ
５Ａ 信号灯器
６ 信号制御装置
７ 路車間通信中央装置
８ 中央通信制御装置
９Ａ 端末通信制御装置
２０１ 中央送受信手段
２１１ 信号情報作成手段
２２１ 灯器監視手段
２３１ 路上送受信機通信手段

Claims (4)

1. 交通管制センターに設置される信号制御装置が信号制御プランを決定し、
   前記信号制御装置が路上の交通信号制御機に対して、信号灯器の切替タイミング信号である歩進信号を送出することにより、交通信号制御を行う交通信号制御システムにおいて、
   前記信号灯器の現在及び将来の表示に関する信号情報を道路上の車両に対して無線で提供する信号情報提供手段を前記交通信号制御機の近傍に設けると共に、
   前記信号制御プランに関する信号制御プラン関連情報を前記信号情報提供手段に対して送信する信号制御プラン関連情報送信手段を前記交通管制センターに設け、
   前記信号情報提供手段は、
   受信した前記信号制御プラン関連情報に基づいて、信号情報を作成する信号情報作成手段と、
   前記交通信号制御機が信号灯器を切り替えたタイミングを検知する信号灯器切替タイミング検知手段とを備え、
   前記信号灯器切替タイミング検知手段によって検知された信号灯器切替タイミングに応じて把握される信号灯器の表示と前記信号情報作成手段で作成された信号情報との間に時間差が生じないように信号情報を前記道路上に送出すること
   を特徴とする交通信号制御システム。
2. 前記信号制御プラン関連情報は、前記交通信号制御機が実行中の現サイクルの次に実行される次サイクルの信号制御プランに関する情報を含んでおり、
   前記信号情報作成手段は、前記信号制御プラン関連情報に基づいて、次サイクルの信号灯器の切替タイミングの情報を含む信号情報を作成し、
   前記信号灯器切替タイミング検知手段は、前記交通信号制御機が次サイクルの実行を開始したこと検知し、
   前記信号情報提供手段は、次サイクルの開始を検知した時点で前記信号情報を送出すること
   を特徴とする請求項１に記載の交通信号制御システム。
3. 前記信号灯器切替タイミング検知手段は、
   前記交通信号制御機と前記信号灯器とを繋ぐ灯器線に印加される電流を検出する電流センサを備えており、
   前記電流センサの検出結果に応じて、信号灯器の表示状態を検知すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の交通信号制御システム。
4. 歩進信号に応じて信号灯器を制御する交通信号制御機の近傍に設置され、前記信号灯器の現在及び将来の表示に関する信号情報を送出する路上制御装置であって、
   前記交通信号制御機の信号制御プランに関する信号制御プラン関連情報を受信し、受信した前記信号制御プラン関連情報に基づいて信号情報を作成する信号情報作成手段と、
   前記交通信号制御機が前記信号灯器を切り替えたタイミングを検知する信号灯器切替タイミング検知手段とを備え、
   前記信号灯器切替タイミング検知手段によって検知された信号灯器切替タイミングに応じて把握される信号灯器の表示と前記信号情報作成手段で作成された信号情報との間に時間差が生じないように信号情報を外部に送出すること
   を特徴とする路上制御装置。

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