JP6293520B2

JP6293520B2 - 交通信号制御システム及び交通信号制御方法

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Publication number: JP6293520B2
Application number: JP2014042965A
Authority: JP
Inventors: 洋風間
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: JP2015170027A

Description

本発明は、交差点に流入する車群に対して通過効率が良好とする交通信号制御を行う交通信号制御システム及び交通信号制御方法に関するものである。

特許文献１には、制御対象の交差点の上流側の車両感知器で収集した車両感知情報に基づいて、下流側の車両の発生を予測する信号制御装置が開示されている。信号制御装置は上流側の車両感知器から逐次に受信する感知情報から車両感知器の下を通過した車両台数の集計通過データを常時収集している。

特許文献１の図３に示すように信号制御装置は通過データを構成する各時点の車両グループが所定の車両速度ｖで走行するとの仮定の下で、その車両グループが停止線に到達する予測時刻を特定し、この各車両グループから成る通過データを予測時刻順に並べて到着する到着予測情報を生成する。そして、この到着予測情報に基づいて、車両グループに対する青信号を延長する交通信号制御を行う。

特開２０１０−２６６９３０号公報

この特許文献１の信号制御装置の交差点における到着する車両グループの予測処理については、片側１車線の道路を対象として予測を行っている。しかし、実際の青信号の延長制御を行う交差点は、主道路が片側２車線以上の道路も多く、このような場合では、特許文献１の片側１車線道路の到着予測情報に基づく交通信号制御を実施することができないという問題がある。

更に、実際の青信号の延長制御を行う交差点は、交差点間隔が１ｋｍ以上のような郊外の環線道路、バイパス道路等の交差点、単独交差点を対象とすることもあるが、このような交差点では、車両がポアソン分布に近似して交差点に到達し、上流の信号交差点とのオフセットによる車両グループ、つまり車群の形成が困難な場合がある。

また、郊外の環線道路等を走行する車両は、制限速度に近い速度で、かつ車両間隔を長くとって走行することが多いので車群が形成し難く、車群を対象とする交通信号制御の実施が難しいという問題もある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、片側複数車線を主道路とする交差点に到達する車群を予測すると同時に、予測した車群情報から効率的な交通信号制御を行う交通信号制御システム及び交通信号制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る交通信号制御システムは、交差点に設置した信号灯器に点灯制御を行う信号制御部と、前記交差点の主道路上流に設置し、下流方向に向う第１車線から第ｎ車線までの車両検出情報を前記信号制御部に送信する車両検出部とから構成する交通信号制御システムであって、前記交差点から前記車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第１車線の車両の速度情報に基づいて、前記第１車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第１車線到着時間を算出し、前記交差点の始点時刻から前記第１車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第１車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第１車線出現予測情報を予測し、前記第１車線以外の前記第ｎ車線までの各車線に対して、前記交差点から前記車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第ｎ車線の車両の速度情報に基づいて、前記第ｎ車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第ｎ車線到着時間を算出し、前記交差点の前記始点時刻から前記第ｎ車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第ｎ車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第ｎ車線出現予測情報を予測し、前記始点時刻から出現する前記第１車線から前記第ｎ車線までの出現予測情報を合計して、前記交差点における１つの合計出現予測情報を生成することを特徴とする。

また、本願発明に係る交通信号制御方法は、交差点の主道路の上流における下流方向に向う第１車線から第ｎ車線までの車両検出情報に基づいて、前記交差点に設置した信号灯器の点灯制御を行う交通信号制御方法であって、前記交差点から前記車両検出情報を検出する車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第１車線の車両の速度情報に基づいて、前記第１車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第１車線到着時間を算出し、前記交差点の始点時刻から前記第１車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第１車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第１車線出現予測情報を予測し、前記第１車線以外の前記第ｎ車線までの各車線に対して、前記交差点から前記車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第ｎ車線の車両の速度情報に基づいて、前記第ｎ車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第ｎ車線到着時間を算出し、前記交差点の前記始点時刻から前記第ｎ車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第ｎ車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第ｎ車線出現予測情報を予測し、前記始点時刻から出現する前記第１車線から前記第ｎ車線までの出現予測情報を合計して、前記交差点における１つの合計出現予測情報を生成することを特徴とする。

本発明に係る交通信号制御システム及び交通信号制御方法によれば、主道路の車線毎の車両検出情報を合計した車群情報を予測し、この予測車群情報から車群が交差点を通過しない時間帯を抽出し、その時間帯に合わせて黄、赤信号の現示に切換わるように青信号の点灯を延長する交通信号制御を行うことで、車群を効率的に交差点を通過させることができる。

また、通信端末を有する車両に対して、推奨走行速度情報を送信することで、この推奨走行速度情報を受信した車両を先頭車両とした推奨走行速度で、主道路を走行させることが可能となり、車群が形成し易くなる。

更に、本発明の交通信号制御方法を実施することで、主道路側の時間当りの通過台数を増加させ、交差点での平均待ち時間も低減することから、待ち時間時に排出されるＮＯｘ、二酸化炭素の総排出量が低減される。

実施例１のシステムブロック図である。道路に対するシステム配置説明図である。第１、第２車線の車両検出情報と出現予測情報を説明した説明図である。第１、第２車線の出現予測情報の合計を説明した説明図である。出現予測情報を予測車群情報に変換する説明図である。出現予測情報を予測車群情報に変換するその他の説明図である。予測車群情報に基づいて、延長青点灯時間を設定する説明図である。延長青点灯時間を決定するフローチャート図である。車群情報に基づいて延長青点灯時間を決定した１例の説明図である。延長青点灯時間を抽出する処理のフローチャート図である。車群情報に基づいて延長青点灯時間を決定した他の１例の説明図である。車群情報に基づいて延長青点灯時間を決定した更に他の１例の説明図である。道路に対するシステム配置説明図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例のシステムブロック図である。交通信号制御システム１０は、交差点の近傍であるＡ地点に設置した信号制御部１１と、この信号制御部１１の上流側であってＢ地点に設置した車両検出部１２とから構成されている。信号制御部１１はＢ地点の車両検出部１２と接続されており、車両検出部１２からの車両検出情報Ｆを無線又は有線によりリアルタイムで受信し記憶部等に蓄積するようになっている。

車両検出部１２は超音波の反射を利用しての感知を行う超音波式車両感知器や、ループコイルを埋設して車両を検知するループコイル式感知器等を適宜に用いることができる。車両検出部１２の設置位置から下流方向である交差点Ｋへ向う車両Ｃを車線毎に通過を検出することができる。

また、信号制御部１１はＡ地点の交差点の車両用信号灯器２０と接続されており、車両用信号灯器２０に対して、赤色、青色、黄色の順序で点灯するように交通信号制御を行う。交差点が十字路の場合では、主道路Ｍ側に主道路Ｍ用の車両用信号灯器２０が配置され、主道路Ｍの交差路である従道路Ｓ側に従道路Ｓ用の車両用信号灯器が配置され信号制御部１１により制御されている。また、併せて歩行者用信号灯器を主道路Ｍ側、従道路Ｓ側に設置し、信号制御部１１により点灯制御する。なお、本実施例の交通信号制御システム１０は主として主道路Ｍを走行する車両に対する交差点到着予測及びこの予測に基づく交通信号制御に関するものであるので、従道路Ｓ用の車両用信号灯器及び歩行者用信号灯器の点灯制御については説明を省略する。

また、図示しないセンタ装置を配置し、このセンタ装置から無線又は有線により信号制御部１１、車両検出部１２と通信する構成にしてもよい。このような構成では、車両検出部１２から車両検出情報Ｆをセンタ装置に送信し、演算した交通信号制御情報を信号制御部１１にセンタ装置から送信するようにする。

図２は信号制御部１１、車両検出部１２の道路に対する配置説明図である。横方向の道路を交通量の多い主道路Ｍとし、縦方向の道路を交通量の少ない従道路Ｓとする。主道路Ｍ上の車両はＢ地点からＡ地点に向って走行する。

本実施例において、交通信号制御の対象とするＡ地点の交差点Ｋは、主道路Ｍの隣接する上流の交差点までの距離が数ｋｍ以上であって、郊外の環線道路やバイパス道路のように主道路Ｍの交通量が多い。主道路Ｍは２車線から構成され、路肩側の第１車線と中央線側の第２車線とから成る。第１車線を走行する車両Ｃ１の平均速度Ｖ１は、第２車線を走行する車両Ｃ２の平均速度Ｖ２よりも遅い。

Ｂ地点を通過した車両Ｃ１の車両検出情報Ｆ１と車両Ｃ２の車両検出情報Ｆ１からＡ地点の交差点Ｋでの車両Ｃ１、Ｃ２の到着予測について説明する。図３はＢ地点の第１、第２車線の車両検出情報Ｆと出現予測情報Ｌを説明した説明図であり、横軸は経過時間である。Ｂ地点の主道路Ｍ上に、車両検出部１２として超音波式車両感知器を設置し、車線毎に配置したヘッド部から路面に向けて超音波を発射すると、反射波の応答時間から車線毎の主道路Ｍ上の車両の有無を判定することができる。

応答時間が所定値以上の場合には車両Ｃが不在とする感知無とし、応答時間が所定値未満の場合には縦軸として車両Ｃの信号が存在する感知有とする。この信号をオンオフ情報として、図３のＢ地点の第１、第２車線の車両検出情報Ｆに示すようなパルス状の波形図で表すことができる。

また、通過した１台分の車両検出情報Ｆの検出時間と平均車長値から車両Ｃの走行速度も算出でき、複数の車両Ｃの走行速度を平均化することで平均速度Ｖを算出することができる。平均速度Ｖは所定時間毎に、例えば５分間毎にＢ地点を通過した車両Ｃ１、Ｃ２の平均速度でもよいし、過去の設定台数分の車両Ｃ１、Ｃ２の平均速度を採用してもよい。

図３において、ｔ１０の時点でＢ地点の車両Ｃ１の車両検出情報Ｆ１のパルス波形は、Ａ地点ではｔ１０から所定時間ｎ１後であるｔ２０を始点として出現すると予測できる。予測した出現予測情報Ｌ１１は車両検出情報Ｆ１と同じ波形図とし、所定時間ｎ１はＡ地点からＢ地点までの距離ｄ１と、平均速度Ｖ１とに基づいて算出することが可能である。

ｔ１１の時点でＢ地点の第２車線で検出された車両Ｃ２の車両検出情報Ｆ２の波形は、Ａ地点ではｔ１１から所定時間ｎ２後であるｔ２０を始点として出現すると予測できる。予測した出現予測情報Ｌ１２は車両検出情報Ｆ２と同じ波形図とし、所定時間ｎ２はＡ地点からＢ地点までの距離Ｄ１と、平均速度Ｖ２とに基づいて算出することができる。

ｔ２０の時点での第１車線の出現予測情報Ｌ１１及び第２車線の出現予測情報Ｌ１２の予測は、交差点間隔が数ｋｍに及ぶ郊外の環線道路を走行する車両Ｃ１及び車両Ｃ２の予測であり、各車線の走行中に車線変更が少ないことが前提となる。

また、平均速度Ｖ１、Ｖ２は車両検出部１２の車両検出情報Ｆ１、Ｆ２から算出する以外に予め設定してもよい。平均速度Ｖ１は道路に設定された制限走行速度の８０％程度であり、平均速度Ｖ２は制限走行速度程度にすることが統計等で予測できるのであれば、それらの速度を適宜に設定してもよい。

次に、ｔ２０の時点で予測した出現予測情報Ｌ１１及び出現予測情報Ｌ１２を合計する処理を行う。図４は出現予測情報Ｌ２０にする説明図である。出現予測情報Ｌ１１と出現予測情報Ｌ１２とを重ね合わせて、１つの出現予測情報Ｌ２０を生成する。

このように重ねた際に、検出領域が重複する場合は繋げて１台の車両検出情報とする。例えば、図４に示す第１車線の車両検出情報Ｌ１１ａと第２車線の車両検出情報Ｌ１２ａとは重なるため、１台の車両検出情報Ｌ２０ａとする。

次に、図５に示すように出現予測情報Ｌ２０を所定の時間間隔Ｐ、例えば２０秒間隔で移動平均化処理を行いグラフ化する。移動平均化の処理は、移動する対象時間に対して前後１０秒間の検出車両台数又は車両検出した時間の合計値等を平均してグラフ化する。

図示した波形Ｑは時間当りの車両密度を表しており、この波形Ｑに対して車群判定基準値Ｗを設定する。この車群判定基準値Ｗを上回る時間帯を１つの車群と捉えて置き換える。車群の波形はあたかも長い１台の車両を検知したようなパルス波形となり、本実施例ではｔ２０の時点でＡ地点に２つの車群の出現が予測できることになる。

また、移動平均化する時間間隔Ｐの長短を適宜に設定することで波形Ｑの起伏を調整でき、車群判定基準値Ｗを調整することで予測車群情報Ｇの車群数等を調整することが可能である。また、平均速度Ｖ１、Ｖ２がほぼ同じ速度の場合では、出現予測情報Ｌ２０に対して、所定の距離間隔、例えば１００〜２００ｍの間隔で検出車両台数の移動平均を算出するようにしてもよい。

また、図４に示す合計化処理、及び図５に示す車群化処理は、所定時間分の信号制御部１１の記憶部に蓄積した車両検出情報Ｆ１、Ｆ２に基づいて、一括で変換してもよいし、リアルタイムで入力される車両検出情報Ｆ１、Ｆ２から随時変換するようにしてもよい。リアルタイム変換の場合の移動平均化の処理は、移動する対象時間に対して、前２０秒間の検出車両台数又は車両検出した時間の合計値等を平均して図５に示すグラフ化を行う。

図６は出現予測情報Ｌ２０を予測車群情報Ｇに変換する別の処理方法についての説明図である。出現予測情報Ｌ２０内の隣り合う予測車両のパルス間の時間間隔ｔ１が閾値ｔｋ未満であるｔ１＜ｔｋの場合には、隣り合う車両検出情報Ｆ２０の連結処理を行う。逆に、時間間隔ｔ２が閾値ｔｋ以上であるｔ２≧ｔｋの場合には連結処理を行わない。このような処理を行うことで、図示する予測車群情報Ｇに変換できる。閾値ｔｋを適宜の値を採用することで、予測車群情報Ｇの車群数を調整することが可能である。

このように、主道路Ｍの上流の第１、第２車線の車両検出情報Ｆ１、Ｆ２に基づいて、交差点Ｋにおける予測車群情報Ｇに変換することが可能である。Ａ地点における複数車線の車両Ｃ１、Ｃ２の出現を、予測車群情報Ｇのように１つの予測情報に簡素化することで、交差点Ｋの交通信号制御への応用が容易となる。

また、本実施例では第１車線と第２車線の車両検出情報Ｆから予測車群情報Ｇを変換しているが、片道３車線以上の道路であっても各車線の車両検出情報Ｆを合計することで、１つの予測車群情報Ｇに変換することができる。

変換した予測車群情報Ｇは、交差点Ｋの信号制御部１１において、青信号の延長処理等に利用することができる。図７はｔ２０の時点の直前に予測した予測車群情報Ｇに基づいて、延長青点灯時間を設定する説明図である。

図７のＡ地点の現示に示すように、主道路Ｍの１サイクルは、黄信号を点灯する黄点灯時間Ｙと、赤信号を点灯する赤点灯時間Ｒ、青信号を点灯する青点灯時間Ｂとから構成される。青点灯時間Ｂは、青信号を点灯させる最低限の時間である最低青点灯時間Ｂ１と、この最低青点灯時間Ｂ１に後に連続し、予測車群情報Ｇに基づいて、０秒であるｂ０と青時間延長可能最大時間ｂ１との範囲内で選択される延長青点灯時間Ｂ２とから構成される。

黄点灯時間Ｙと赤点灯時間Ｒと最低青点灯時間Ｂ１とは何れも固定値であり、これらの点灯時間の合計値が固定点灯時間Ｊとなり、この固定点灯時間Ｊに可変値である延長青点灯時間Ｂ２を加算した値が１サイクルの時間となる。

交差点Ｋの信号制御部１１において、主道路Ｍ側の車両用信号灯器２０の固定点灯時間Ｊを経過する直前であるｔ２０の経過直前に、延長青点灯時間Ｂ２を決定する処理を行う。そして、決定した延長青点灯時間Ｂ２の点灯制御指令を車両用信号灯器２０に対して出力することで、最低青点灯時間Ｂ１の後に連続して延長青点灯時間Ｂ２の青信号が点灯される。延長した延長青点灯時間Ｂ２の経過後に、黄信号を点灯する現示に移行して、次サイクルの固定点灯時間Ｊの現示の点灯を開始する。

上述のような青信号の点灯を延長するためには、ｔ２０の時点において青時間延長可能最大時間ｂ１と黄点灯時間Ｙ及び赤点灯時間Ｒの合計した黄赤点灯時間ｙｒとを足した時間分の予測車群情報Ｇが必要である。そのため、車両検出情報Ｆ２を検出する車両検出部１２の設置位置は、Ａ地点から青時間延長可能最大時間ｂ１と、黄点灯時間Ｙ及び赤点灯時間Ｒの合計した黄赤点灯時間ｙｒとを足した時間を第２車線の平均速度Ｖ２で走行した位置となる。

例えば、第２車線の平均速度Ｖ２が５０ｋｍとし、青時間延長可能最大時間ｂ１と黄赤点灯時間ｙｒとを足した時間が９０秒であるとすると、Ａ地点〜Ｂ地点間の距離ｄ１は１．２５ｋｍとなり、交差点Ｋから上流方向へ１．２５ｋｍ離れた位置に車両検出部１２は設置される。なお、距離ｄ１は１．２５ｋｍ以上であれば、多少長くても支障はないが、長過ぎると交差点Ｋへの到達予測時間の精度が低下するので、この場合は１．２５ｋｍに近い程好ましい。

Ａ地点の車両用信号灯器２０の現示表示で固定点灯時間Ｊを経過する直前に、予測したｔ２０〜ｔ２１間の予測車群情報Ｇのパルス波形の中から車群間の間隔が最も長い時間帯を抽出する。そして、車群間の間隔が最も長い時間帯に黄、赤信号が点灯するように、延長青点灯時間Ｂ２を決定する。

図８は信号制御部１１で延長青点灯時間Ｂ２を決定するフローチャート図である。スタートと共に、設定された現示に従って点灯制御を開始する。ステップＳ１１で黄点灯時間Ｙ、赤点灯時間Ｒ、最低青点灯時間Ｂ１の順で固定点灯時間Ｊの現示を点灯後に、固定点灯時間Ｊ経過の直前に達したか否かをステップＳ１２で判定する。

現時点が固定点灯時間Ｊの経過の直前に達した場合は、ステップＳ１３に進んで延長青点灯時間Ｂ２を抽出し、ステップＳ１４で固定点灯時間Ｊの経過時に、延長青点灯時間Ｂ２の青信号の延長点灯を最低青点灯時間Ｂ１の青信号の点灯から継続して行う。延長青点灯時間Ｂ２の青信号の延長点灯後は、ステップＳ１１の固定点灯時間Ｊの現示の点灯の開始に戻り、次のサイクルの現示点灯を開始する。

図９は予測車群情報Ｇに基づいて延長青点灯時間Ｂ２を決定した１例の説明図である。黄赤点灯時間ｙｒの時間枠を予測車群情報Ｇに対して秒単位でシフトさせながら、時間枠内の車群検知時間を算出することで、予測車群情報Ｇの中で車群間の間隔が長い、つまり車群が交差点Ｋを通過しない時間帯を予測することができる。

Ａ地点において、現時点が固定点灯時間Ｊの経過時であるｔ２０の時点の直前に達すると、ｔ２０〜ｔ２１までの予測車群情報Ｇに対して、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端をｔ２０に合わせて、１秒ずつシフトさせる。このシフトを行いながら黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の終点端がｔ２１に達するまでの時間枠内の車群検知時間の合計値Ｈを算出する。

合計値Ｈが最も小さい最小合計値Ｈｍ、つまり車群間の間隔の最も長い時間の合計値Ｈを抽出し、そのときのシフトした秒数を抽出する。そして、最小合計値Ｈｍであるシフト秒数の時間帯であって、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端とが一致したときの黄赤点灯時間ｙｒの時間枠のシフトした秒数ｔｎを延長青点灯時間Ｂ２として決定する。

図１０は上述した延長青点灯時間Ｂ２を抽出し、決定する処理についてのフローチャート図であり、図８のステップＳ１３の延長青点灯時間Ｂ２の算出処理の詳細な処理を示したフローチャート図に該当する。スタート後に、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠のシフト秒数ｔを０として、ステップＳ２１でシフト秒数ｔがｂ１に達したか否かを判定する。達していない場合は、ステップＳ２２で時間枠内の車群検知時間の合計値Ｈを算出し、合計値Ｈの記憶後にシフト秒数ｔに１秒を加える。ステップＳ２１、Ｓ２２のループ処理をシフト秒数ｔが青時間延長可能最大時間ｂ１に達するまで繰り返す。

シフト秒数ｔが青時間延長可能最大時間ｂ１に達するとステップＳ２３に進み、記憶した合計値Ｈの中から、最小合計値Ｈｍを抽出する。そして、ステップＳ２４において、最小合計値Ｈｍであるシフト秒数の時間帯であって、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端とを一致させることが可能か否かを判定する。一致させることが可能な場合は、ステップＳ２５に進み、延長青点灯時間Ｂ２は一致した時点のシフト秒数ｔｎを設定する。

ステップＳ２４において、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端と一致させることが不可能な場合は、ステップＳ２６に進み、延長青点灯時間Ｂ２は青時間延長可能最大時間ｂ１と設定する。

なお、図９に示す延長青点灯時間Ｂ２を抽出する処理を、図８のステップＳ１３のタイミングで行う場合には、最小合計値Ｈｍの抽出処理を青時間延長可能最大時間ｂ１＋黄赤点灯時間ｙｒ時間分、連続して固定点灯時間Ｊ経過の直前に処理する。しかし、例えば図３において、ｔ１０及びｔ１１から黄赤点灯時間ｙｒを経過した時点から１秒経過毎に合計値Ｈをリアルタイムで算出して、固定点灯時間Ｊの経過の直前に達した時に、ステップＳ２３〜ステップＳ２６の処理を行うようにしてもよい。

図９に示すｔ２０〜ｔ２１の予測車群情報Ｇの場合では、最小合計値Ｈｍであるシフト秒数の時間帯であって、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端とを一致させることが可能である。これは図１０のステップＳ２５に該当し、シフト秒数ｔｎが延長青点灯時間Ｂ２となる。つまり、ｔ２０の時点からｔｎ秒後に車群間隔の長い時間帯が発生することが予測できるので、ｔ１１の時点から黄信号の点灯開始時間がｔｎ秒後になるように、延長青点灯時間Ｂ２をｔｎ秒とする青時間延長制御を信号制御部１１により行う。

青信号の延長制御処理後は、次の固定点灯時間Ｊの経過時であるｔ３１の時点の直前に達すると、ｔ３０〜ｔ３１までの車両検出情報Ｆ１、Ｆ２を変換した予測車群情報Ｇに基づいて、上述の延長青点灯時間Ｂ２を決定し、青信号の延長制御処理を繰り返す。

図１１は車群情報に基づく延長青点灯時間を決定する他の１例の説明図である。ｔ２０〜ｔ２１の予測車群情報Ｇであって、図１０の延長青点灯時間Ｂ２の抽出処理の場合では、最小合計値Ｈｍの時間帯であって、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端と一致したシフト秒数ｔｎは０となる。従って、延長青点灯時間Ｂ２＝０として、延長青点灯をせずに次サイクルの固定点灯時間Ｊの現示の点灯を開始する。

そして、次サイクルの固定点灯時間Ｊの経過時であるｔ３１の時点の直前に達すると、ｔ３０〜ｔ３１までの車両検出情報Ｆ１、Ｆ２を変換した予測車群情報Ｇに基づいて、上述の延長青点灯時間Ｂ２を決定し、青信号の延長制御処理を繰り返す。

図１２は車群情報に基づく延長青点灯時間を決定する更に他の１例の説明図である。ｔ２０〜ｔ２１の予測車群情報Ｇの場合では、最小合計値Ｈｍであるシフト秒数の時間帯であって、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端とが一致する時点が、青時間延長可能最大時間ｂ１を超えてしまう。従って、予測車群情報Ｇが最初の感知無しとなった時点と、黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端とを一致させることが不可能となるので、図１０のステップＳ２６に該当して、青時間延長可能最大時間ｂ１は延長青点灯時間Ｂ２となる。

また、ｔ２０〜ｔ２１の予測車群情報Ｇに車群間隔が発生しない場合、つまり連続した渋滞の場合では、青信号を点灯を長くすることで渋滞が緩和するので、青時間延長可能最大時間ｂ１を延長青点灯時間Ｂ２に設定する。

また本実施例では、交差点Ｋの主道路Ｍの上下線において、交通量の多い側の路線、例えば朝方の市中心地に向かう方向をＢ地点からＡ地点と仮定して、Ｂ地点からＡ地点に流入する車群に対して、上述の最適な青信号の延長制御処理を実施する。

逆に夕方では、図１３に示す配置説明図のＢ地点の方向と反対側に車両検出部１２を設置したＤ地点からＡ地点に向かう方向の車群に対して、最適な青信号の延長制御処理を行う。この上下線の交通信号制御の切換えは、時間帯に基づいて行ったり、Ｂ地点及びＤ地点に設置した車両検出部１２の所定時間当りの検出台数の多い路線を自動的に選択して切換えるようにしてもよい。

また交差点Ｋにおいて、Ｂ地点からの方向とＤ地点からの方向の上下線に対して、同時に延長青点灯時間Ｂ２を抽出、決定することが可能である。この場合には、Ｂ地点とＤ地点のｔ２０〜ｔ２１の予測車群情報Ｇから同時に黄赤点灯時間ｙｒの時間枠の始点端をｔ２０に合わせて、１秒ずつシフトさせてＢ地点とＤ地点の各合計値Ｈの合算値Ｚを算出する。この合算値Ｚの内、最小合算値Ｚｍを抽出し、最小合算値Ｚｍに対して、図１０のステップＳ２４〜Ｓ２６を実施して延長青点灯時間Ｂ２を設定する。延長青点灯時間Ｂ２をシフト秒数ｔｎと設定した場合に、Ｂ地点とＤ地点の上下方向からの車群を最も効率的に交差点Ｋを通過させることが可能となる。

また、第１、第２車線を走行する車両Ｃ１、Ｃ２はＢ地点で算出した平均速度Ｖ１、Ｖ２を維持した状態で、Ａ地点まで走行し続けることが望ましい。そこで、平均速度Ｖ１、Ｖ２の走行を維持させるために、車両検出部１２の更に上流で、図１３の配置説明図に示すＥ地点に情報提供装置１３を設置する。そして、通信エリアに進入した狭帯域通信可能な通信端末を搭載した車両Ｃｖに対して、情報提供装置１３から推奨走行速度情報Ｕを送信する。

情報提供装置１３は光学式ビーコン等が用いられ、第１、第２車線毎に設定した推奨走行速度情報Ｕをヘッド部から送信する。狭帯域通信可能な通信端末を搭載した車両Ｃｖが情報提供装置１３の通信エリアを通過すると、第１、第２車線毎に異なる推奨走行速度情報Ｕを受信する。

第１車線の推奨走行速度情報Ｕは、例えばカーナビ画面の文字又はカーナビの音声で、「この道路の推奨走行速度は時速４０ｋｍです」や、「この道路は時速４０ｋｍで走行することで、最適な交通信号制御を行っています」等の情報をドライバに提供する。

第２車線の推奨走行速度情報Ｕは、例えばカーナビ画面の文字又はカーナビの音声で、「この道路の推奨走行速度は時速５０ｋｍです」等の情報をドライバに提供する。また、第２車線の推奨走行速度情報Ｕは、道路毎に規定されている制限速度情報であってもよく、例えば「この道路の制限速度は時速５０ｋｍです」との文字情報又は音声情報をドライバに提供してもよい。

このような情報提供を行うことにより、車両Ｃｖは推奨走行速度で走行することになる。通信端末を備えない車両Ｃは、第１、第２車線共に推奨走行速度以上の走行速度で走行することが多く、これらの車両Ｃは推奨走行速度で走行する車両Ｃｖの後続となり、走行速度が低下して推奨走行速度で走行することになる。そして、Ｂ地点通過時の車両Ｃｖを先頭とする車両Ｃ１、Ｃ２群は、車線毎の推奨走行速度で継続して走行する。つまり、平均速度Ｖ１、Ｖ２は変動が少なく、出現予測情報Ｌ１１、Ｌ１２の予測精度が向上する。

このように、本実施例の交通信号制御を実施することで、主道路Ｍ側の時間当りの通過台数を増加させることができる。また、車群の停止が低減することから、交差点Ｋでの平均待ち時間も低減し、待ち時間時に排出されるＮＯｘ、二酸化炭素の総排出量も低減する。

１０交通信号制御システム
１１信号制御部
１２車両検出部
１３情報提供装置
２０車両用信号灯器

Claims

交差点に設置した信号灯器に点灯制御を行う信号制御部と、前記交差点の主道路上流に設置し、下流方向に向う第１車線から第ｎ車線までの車両検出情報を前記信号制御部に送信する車両検出部とから構成する交通信号制御システムであって、
前記交差点から前記車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第１車線の車両の速度情報に基づいて、前記第１車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第１車線到着時間を算出し、前記交差点の始点時刻から前記第１車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第１車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第１車線出現予測情報を予測し、
前記第１車線以外の前記第ｎ車線までの各車線に対して、前記交差点から前記車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第ｎ車線の車両の速度情報に基づいて、前記第ｎ車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第ｎ車線到着時間を算出し、前記交差点の前記始点時刻から前記第ｎ車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第ｎ車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第ｎ車線出現予測情報を予測し、
前記始点時刻から出現する前記第１車線から前記第ｎ車線までの出現予測情報を合計して、前記交差点における１つの合計出現予測情報を生成することを特徴とする交通信号制御システム。
前記合計出現予測情報から車両密度を算出し、該車両密度を用いて、前記交差点における車群の出現を予測する予測車群情報に変換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。
前記合計出現予測情報内の隣り合う予測車両間の時間間隔を用いて、前記交差点における車群の出現を予測する予測車群情報に変換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。
前記交差点において前記信号灯器の１サイクルの点灯時間は、固定点灯時間である黄点灯時間・赤点灯時間・最低青点灯時間の合計時間と、可変点灯時間である延長青点灯時間とから成り、
前記信号制御部は、黄信号、赤信号、青信号を順次に点灯する前記固定点灯時間の経過直前に、前記予測車群情報に基づいて黄信号の点灯開始時間を抽出し、該点灯開始時間に黄信号の点灯が開始するように前記延長青点灯時間を決定し、前記固定点灯時間経過後に前記延長青点灯時間分だけ青信号の点灯を延長することを特徴とする請求項２又は３に記載の交通信号制御システム。
前記車両検出部は、前記黄点灯時間、赤点灯時間及び前記延長青点灯時間の最大延長可能な青時間延長可能最大時間の合計時間を、前記第１及び第２車線の内、平均速度が速い車線の平均速度で走行した距離を前記交差点から上流方向へ離れた位置に設置したことを特徴とする請求項４に記載の交通信号制御システム。
前記信号制御部は、前記固定点灯時間の経過直前であって、前記予測車群情報の中から車群間の間隔が最も長い時間帯に、前記黄信号が点灯を開始するように前記延長青点灯時間を決定することを特徴とする請求項４又は５に記載の交通信号制御システム。
交差点の主道路の上流における下流方向に向う第１車線から第ｎ車線までの車両検出情報に基づいて、前記交差点に設置した信号灯器の点灯制御を行う交通信号制御方法であって、
前記交差点から前記車両検出情報を検出する車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第１車線の車両の速度情報に基づいて、前記第１車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第１車線到着時間を算出し、前記交差点の始点時刻から前記第１車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第１車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第１車線出現予測情報を予測し、
前記第１車線以外の前記第ｎ車線までの各車線に対して、前記交差点から前記車両検出部までの距離と、前記車両検出部を通過した第ｎ車線の車両の速度情報に基づいて、前記第ｎ車線の車両が前記車両検出部から前記交差点に到着する時間である第ｎ車線到着時間を算出し、前記交差点の前記始点時刻から前記第ｎ車線到着時間前の前記車両検出部で検出した前記第ｎ車線の車両検出情報に基づいて、前記交差点の前記始点時刻から出現する第ｎ車線出現予測情報を予測し、
前記始点時刻から出現する前記第１車線から前記第ｎ車線までの出現予測情報を合計して、前記交差点における１つの合計出現予測情報を生成することを特徴とする交通信号制御方法。
前記合計出現予測情報から車両密度を算出し、該車両密度を用いて、前記交差点における車群の出現を予測する予測車群情報に変換することを特徴とする請求項７に記載の交通信号制御方法。
前記合計出現予測情報内の隣り合う予測車両間の時間間隔を用いて、前記交差点における車群の出現を予測する予測車群情報に変換することを特徴とする請求項７に記載の交通信号制御方法。
前記交差点において前記信号灯器の１サイクルの点灯時間は、固定点灯時間である黄点灯時間・赤点灯時間・最低青点灯時間の合計時間と、可変点灯時間である延長青点灯時間とから成り、
黄信号、赤信号、青信号を順次に点灯する前記固定点灯時間の経過直前に、前記予測車群情報に基づいて黄信号の点灯開始時間を抽出し、該点灯開始時間に黄信号の点灯が開始するように前記延長青点灯時間を決定し、前記固定点灯時間経過後に前記延長青点灯時間分だけ青信号の点灯を延長することを特徴とする請求項８又は９に記載の交通信号制御方法。
前記固定点灯時間の経過直前であって、前記予測車群情報の中から車群間の間隔が最も長い時間帯に、前記黄信号が点灯を開始するように前記延長青点灯時間を決定することを特徴とする請求項１０に記載の交通信号制御方法。