JP6820498B2 - 信号制御装置並びに信号制御方法及びそれに用いるプログラム - Google Patents

Description

本開示は、道路における交通状況に基づいて決定した信号機の制御条件により信号機を制御する信号制御装置および信号制御方法に関する。

過日発生した東日本大震災の際には、首都圏において地震の当日から翌朝にかけて大規模な交通渋滞が発生した。これは、都市街路の容量を大幅に超える交通需要により、都市街路の中心に、車両が道路上に滞留してほとんど動かなくなるグリッドロックと呼ばれる渋滞現象が発生したためと考えられる。

このグリッドロックは、なんらかの要因で発生したボトルネットとなる交差点を先頭にして形成された渋滞車列が延伸して、例えばロ字形状のグリッドを一周することでボトルネックとなる交差点で渋滞車列が結合するものであり、グリッド内の車両がほとんど身動きできなくなる。このため、グリッドロックが発生すると、グリッド内の渋滞が長時間に亘って解消されない状態となり、さらに、この渋滞が周辺の街路に広がることで、大規模な渋滞に発展するおそれがある。そこで、グリッドロックに進展する交通状態を早期に検知して、グリッドロックの発生を防止する対策を講じることが望まれる。

このようなグリッドロックに関する技術として、従来、模擬された複数の車両の挙動に基づいて、グリッドロックの発生を検出するとともに、グリッドロックの発生の要因となる車両の挙動を変更してグリッドロックを解消するシミュレーションを行う技術が知られている（特許文献１参照）。また、グリッドロックの発生条件、すなわち、ボトルネックとなる交差点を先頭にして形成される渋滞車列が延伸してグリッドロックが発生する交通条件が明らかにされている（非特許文献１参照）。

特開２０１２−２４７８６３号公報

大島大輔、大口敬、「シングルグリッドネットワークにおけるグリッドロック現象の発生条件」、土木学会論文集D3(土木計画学),Vol.70,No.5(土木計画学研究・論文集第31巻),I 629-I 635,2014.

さて、道路網に設置された信号機の制御により交通状態を変化させることができるため、この信号制御を利用してグリッドロックの発生を防止することが考えられる。

しかしながら、特許文献１では、シミュレーションの手法が開示されているに過ぎず、このような技術では、交通状態に影響を及ぼす条件を変更した場合の効果に関する評価が可能であることは示されているが、グリッドロックを解消する或いはグリッドロックの発生を防止するための信号制御については全く言及されていない。また、非特許文献１では、グリッドロックが発生する交通条件に関する知見が開示されているに過ぎず、グリッドロックを解消する或いはグリッドロックの発生を防止するための信号制御などの具体的な方策についての記述はない。

本開示は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、グリッドロックの発生に関連する交通状態量に応じた信号制御により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制可能とする信号制御装置および信号制御方法を提供することを主目的とする。

本開示の信号制御装置は、対象道路における交通状況に基づいて決定した信号機の制御条件により前記信号機を制御するプロセッサを備えた信号制御装置であって、前記プロセッサは、前記対象道路に設置された車両感知器によって収集された情報からグリッドロックの発生に関連する交通状態量を取得し、前記交通状態量に応じて設定された制御条件に基づいて前記信号機を制御することを特徴とする。

本開示によれば、グリッドロックの発生に関連する交通状態量に応じた信号制御により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

本実施形態に係る信号制御システム１を示す全体構成図 対象道路において発生するグリッドロックの一例を示す説明図 グリッドロックの発生に関連する交通量と密度の関係を示す説明図 図２に示したグリッドにおける車両の交通の説明図 交通管制センター中央装置２の概略構成を示すブロック図 中央装置２による信号機制御に適用される制御モードの説明図 交通管制センター中央装置２による制御モードの判定処理の流れを示すフロー図 車両台数の推定処理に関する参照テーブルの一例を示す図 交通管制センター中央装置２による制御パラメータの決定処理の流れを示すフロー図 交通管制センター中央装置２による信号機制御の説明図 交通管制センター中央装置２による信号機制御に用いられる制御条件の一例を示す説明図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、グリッドロックが発生し得る道路ネットワークを対象道路とし、前記対象道路における交通状況に基づいて信号機を制御するプロセッサを備えた信号制御装置であって、前記プロセッサは、前記対象道路に設置された車両感知器によって収集された情報から前記対象道路の交通状態量を取得し、前記交通状態量が臨界状態の値よりも大きい第２閾値を超えた場合、前記交通状態量を臨界状態近傍にて維持するよう前記信号機を制御し、その後、前記交通状態量が臨界状態の値よりも小さい第１の閾値以下になった場合、前記信号機の制御を通常の交通状況における制御に切り替え、前記第１の閾値以下になった後は、前記第１の閾値を超えた場合であっても、前記第２の閾値を超えるまでは、通常の交通状況における制御を続けることを特徴とする。

これによれば、グリッドロックの発生に関連する交通状態量に応じた信号制御により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

また、第２の発明では、前記交通状態量には、前記対象道路における車両の台数、密度、及び占有率のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする。

これによれば、車両感知器によって収集された情報から対象道路のグリッドロックの発生に関連する交通状態量を容易に取得することが可能となる。

また、第３の発明では、前記交通状態量が前記第２の閾値を超えた場合、前記対象道路から流出する車両の走行を当該対象道路に流入する車両の走行よりも優先させることで前記交通状態量の値を臨界状態に近づけることを特徴とする。

これによれば、対象道路からの車両の流出を対象道路への車両の流入よりも優先させることにより、対象道路への車両の流入を許容しつつグリッドロックを解消することが可能となる。

また、第４の発明では、前記プロセッサは、前記交通状態量が前記第２の閾値を超えた後、前記交通状態量が臨界状態の値よりも小さくなった場合、前記対象道路から流出する車両と前記対象道路に流入する車両を同程度にする制御を行うことを特徴とする。

これによれば、対象道路からの車両の流出と対象道路への車両の流入とをバランスさせることにより、臨界状態またはそれに近い状態を維持してより確実に再度のグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

また、第５の発明では、前記信号機の制御には、信号制御パラメータとしてのサイクル長、スプリット、及びオフセットが含まれ、前記プロセッサは、前記スプリットのみを変更して前記信号機を制御することを特徴とする。

これによれば、標準の制御条件からの簡易な変更により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

また、第６の発明では、グリッドロックが発生し得る道路ネットワークを対象道路とし、前記対象道路における交通状況に基づいて信号機を制御するプロセッサを備えた信号制御装置に行わせる信号制御方法であって、前記対象道路に設置された車両感知器によって収集された情報から前記対象道路の交通状態量を取得し、前記交通状態量が臨界状態の値よりも大きい第２閾値を超えた場合、前記交通状態量を臨界状態近傍にて維持するよう前記信号機を制御し、その後、前記交通状態量が臨界状態の値よりも小さい第１の閾値以下になった場合、前記信号機の制御を通常の交通状況における制御に切り替え、前記第１の閾値以下になった後は、前記第１の閾値を超えた場合であっても、前記第２の閾値を超えるまでは、通常の交通状況における制御を続けることを特徴とする。

これによれば、標準の制御条件からの簡易な変更により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

また、第７の発明は、第６の発明をプロセッサに実行させるためのプログラムである。

これによれば、グリッドロックの発生に関連する交通状態量に応じた信号制御により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る信号制御システム１を示す全体構成図である。

この信号制御システム１は、交通管制センター中央装置（信号制御装置、情報処理装置）２と、複数の信号機３と、複数の車両感知器４とを主として備えており、所定の地域の交通を管理する交通管制システムの一部を構成することが可能である。

交通管制センター中央装置２（以下、「中央装置２」という。）は、地域ごとの交通管制を行う交通管制センターに設置され、車両感知器４から収集した車両感知器情報などに基づいて、信号機３を制御する交通信号制御を行う。なお、中央装置２は、交通信号制御の他に、車両感知器情報や信号制御実績情報に基づいて、渋滞区間などに関する交通情報を生成して、この交通情報を車両の運転者に提供することもできる。

信号機３は、主として交差点に設置され、道路を走行する車両の進行や停止を指示する周知の装置である。中央装置２では、制御パラメータ（制御条件）を含む信号制御情報を生成して、この信号制御情報が信号機３に送信され、信号機３において、信号制御情報に基づいて信号灯器を制御する。なお、制御パラメータは、交通信号の表示タイミングを決定する要素となるサイクル長、スプリットおよびオフセットである。また、ここでの信号機３は、信号灯器のみならず、信号灯器を制御する信号制御機を含むものとする。

車両感知器４は、道路上に設置され、通行する車両を検出する。より詳細には、車両感知器４は、路面に向けて間欠的に発射された超音波の反射波に基づいて交通量（単位時間あたりの車両通過台数）および時間占有率（単位時間内に道路上の一点（ここでは、車両感知器４の直下）が車両によって占有された時間の割合）を取得する超音波式車両感知器であり、この交通量および時間占有率を含む車両感知器情報を公知の通信ネットワークを介して中央装置２に送信する。

なお、車両感知器４としては、超音波式に限らず、少なくとも信号制御システム１の対象道路（すなわち、制御対象となり得る道路）を通行する車両を感知可能な限りにおいて、任意の方式の車両感知器を採用することが可能である。例えば、車両感知器４として、道路に埋設されたループコイルを車両感知に利用するループ式車両感知器や、走行する車両の撮像画像を利用する画像処理形車両感知器や、走行車両の赤外線を感知する赤外線式車両感知器、光（近赤外線等）を利用する光学式車両感知器（光ビーコン）等を用いることもできる。また、車両感知器４としては、車両を感知するための専用の機器に限定されるものではなく、所定の機能の発揮により結果的に車両を感知可能な任意の機器を採用することが可能である。例えば、車両感知器４として、道路を通行する車両との通信に基づき当該車両を感知可能な公知の通信機器（例えば、車両に搭載された車載機との無線通信によって走行位置の履歴等の情報を取得可能な無線通信装置）を用いることもできる。

図２は、対象道路において発生するグリッドロックの一例を示す説明図であり、図３は、グリッドロックの発生に関連する交通量と密度の関係を示す説明図である。

本実施形態では、片側１車線の４本の道路から構成される格子状の道路ネットワークを対象道路とする。図２では、説明の便宜上、対象道路を４つのリンク（道路）Ｌ_ｉｊで構成されるロ字形状のグリッド（シングルグリッド）で示している（後述する図４、図１０も同様）。また、本実施形態では、グリッドにおける外回りの交通で、交差点Ｉ_ｉで右折する車両により渋滞車列が延伸する場合を対象としており、時計回りに走行する車両の進行方向とは逆向き、すなわち、反時計回りに渋滞車列が延伸する。各リンクＬ_ｉｊの適所には所定の間隔を置いて車両感知器４（ここでは、各リンクＬｉｊに対して２台）が設置される。

なお、交差点Ｉ_ｉでは、ボトルネックとなる交差点Ｉ₀から渋滞の延伸方向の順に交差点番号（０〜３）である添字ｉを付して区別する。また、リンクＬ_ｉｊでは、交通流の上流側の交差点を示す添字ｉと下流側の交差点を示す添字ｊを付して区別する。また、対象道路をなすグリッドの構成（リンク数、リンク長さ等）は、図２に示すものに限らず種々の変更が可能である。車両感知器４の数や配置についても適宜変更することができる。

このようなグリッドにおいて、ボトルネックとなる交差点Ｉ₀を先頭にした渋滞車列が形成され、この渋滞車列が延伸して、ボトルネックとなる交差点Ｉ₀で渋滞車列が結合することで、４つのリンクＬ_ｉｊの全てが渋滞車列で埋まる状態となると、ボトルネック交差点Ｉ₀の交通容量に影響を及ぼし、渋滞が悪化してグリッドロックが発生する。

例えば図３に示すように、対象道路における車両の交通では、交通量（台／ｈｒ）は、初期段階では対象道路内に流入する車両の数の増大に応じて増大し、車両の密度（台／ｍ）が所定の密度Ｋ_ｃのときに交通の臨界状態となる。この「臨界状態」は、図３に示す交通量のピークに相当する。

臨界状態から対象道路内に流入する車両の数がさらに増大すると、対象道路からの車両の流出とのバランスが崩れて渋滞が発生することにより、交通量はピークから徐々に減少する。そして、車両密度が所定の密度Ｋ_ｇのときにグリッドロックが発生する。グリッドロックが発生すると、対象道路内の車両がほとんど身動きできなくなるため、渋滞が長時間に亘って解消されない状態（グリッドロック状態）となり、さらに、渋滞が周辺の街路に広がることで、大規模な渋滞に発展するおそれがある。

次に、対象となるグリッドの交通状況について説明する。図４は、図２に示したグリッドにおける車両の交通の説明図である。

４つのリンクＬ_ｉｊ（図４のＬ_１０、Ｌ_２１、Ｌ_３２、Ｌ_０３）で構成されるグリッドにおいて、外回りの交通で、交差点Ｉ_ｉ（図４のＩ_０、I_１、I_２、I_３）で右折する車両により渋滞車列が延伸する場合、渋滞を増大させる要因として、右折交通量ｑｒ_ｉｊ（図４のｑｒ_１０、ｑｒ_２１、ｑｒ_３２、ｑｒ_０３）と、交通発生点（セントロイド）Ｃ_ｉ（図４のＣ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）からグリッドに流入して右折交通量ｑｒ_ｉｊと合流する交通量Ｄ_ｉ（図４のＤ_０、Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３）とがある。また、渋滞を軽減させる要因として、グリッドから流出する直進交通量ｑｓ_ｉｊ（図４のｑｓ_１０、ｑｓ_２１、ｑｓ_３２、ｑｓ_０３）および左折交通量ｑｌ_ｉｊ（図４のｑｌ_１０、ｑｌ_２１、ｑｌ_３２、ｑｌ_０３）とがある。なお、本実施形態では、交通状況を単純化するために、グリッド外から左折でグリッド内に流入する交通量を無視している。

なお、各リンクＬ_ｉｊの直進交通量ｑｓ_ｉｊ、左折交通量ｑｌ_ｉｊ、および右折交通量ｑｒ_ｉｊは、それぞれ、リンクＬ_ｉｊの下流側の交差点Ｉ_ｉにおいて直進する車両、左折する車両、および右折する車両の各交通量である。例えば、図４において、リンクＬ_１０の直進交通量、左折交通量、および右折交通量はそれぞれ、リンクＬ_１０の下流側の交差点I_０において直進する車両の直進交通量ｑｓ_１０、左折する車両の左折交通量ｑｌ_１０、および右折する車両の右折交通量ｑｒ_１０である。

また、直進交通量ｑｓ_ｉｊ、左折交通量ｑｌ_ｉｊ、右折交通量ｑｒ_ｉｊ、および各リンクＬ_ｉｊにおける全交通量Ｑ_ｉｊ（図４のＱ_１０、Ｑ_２１、Ｑ_３２、Ｑ_０３）では、リンクＬ_ｉｊと同様に、交通流の上流側の交差点を示す添字ｉと下流側の交差点を示す添字ｊを付して区別する。また、交通発生点からの交通量Ｄ_ｉでは、対応する交差点Ｉ_ｉと同様の添字ｉを付して区別する。

このようなグリッドにおいて、信号制御システム１では、後に詳述するように、各リンクＬ_ｉｊに設置された車両感知器４によって収集された情報からグリッドロックの発生に関連する交通状態量を取得し、その交通状態量に応じて設定された制御パラメータに基づいて各交差点Ｉ_ｉにおける信号機を制御する。これにより、信号制御システム１は、渋滞を増大させる要因となるグリッドへの車両の流入と、渋滞を軽減させる要因となるグリッドからの車両の流出とのバランス（延いては、各リンクＬ_ｉｊにおける全交通量Ｑ_ｉｊ）を調整することができ、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。

次に、図１に示した中央装置２（信号制御装置）の概略構成について説明する。図５は、中央装置２の概略構成を示すブロック図であり、図６は、中央装置２による信号機制御に適用される制御モードの説明図である。

中央装置２は、例えば公知のハードウェア構成を備えたコンピュータから構成され、プロセッサ１１と、メモリ１２と、通信部１３とを備えている。

通信部１３は、専用回線やＩＰネットワークなどの適宜な通信媒体を介して、信号機３および車両感知器４との間で通信を行うものである。

プロセッサ１１では、メモリ１２に記憶された所定のプログラムを実行することで、交通信号制御に関する各処理を実施することができる。本実施形態では、プロセッサ１１において、対象道路におけるグリッドロックの発生に関連する交通状態量の取得および当該交通状態量に応じた制御パラメータの決定処理が所定周期で実行される。

メモリ１２は、半導体メモリやハードディスクなどの記憶装置で構成される。このメモリ１２には、プログラム、車両感知器情報、制御モード情報、グリッドロック用制御パラメータ、通常制御パラメータ等が記憶される。ここで、通常制御パラメータは、グリッドロックが発生していない通常の交通状況において用いられる標準の制御パラメータである。また、後に詳述するように、グリッドロック用制御パラメータには、対象道路においてグリッドロックが発生した場合に、対象道路を走行する車両の台数を低減するべく標準の制御パラメータに代えて用いられる系内交通削減向けパラメータ（第１のグリッドロック用制御パラメータ）と、グリッドロック状態が解消された後に対象道路の交通を臨界状態またはそれに近い状態を維持するべく標準の制御パラメータに代えて用いられる系内交通臨界向けパラメータ（第２のグリッドロック用制御パラメータ）とが含まれる。なお、このメモリ１２は、単一の記憶装置で構成される必要はなく、情報を適宜に別々の記憶装置に記憶させるようにしてもよい。

車両感知器情報は、対象道路に設置された各種の車両感知器４から収集された情報であり、本実施形態では、交通量および時間占有率に加え、走行経路情報や、車両識別情報などを含む。

制御モード情報は、中央装置２による交通信号機制御において現に実行されている制御モードに関する情報である。ここでは、制御モードとして、通常制御パラメータを用いる通常状態制御モードと、グリッドロック用制御パラメータを用いるグリッドロック状態制御モードとが選択的に用いられる。後に詳述するように、グリッドロック状態制御モードには、系内交通削減向けパラメータを用いる系内交通削減制御サブモードと、系内交通臨界向けパラメータを用いる系内交通臨界制御サブモードとが含まれる。

ここで、図６に示すように、中央装置２では、対象道路に存在する車両台数に応じて制御モードが選択される。

より詳細には、対象道路に存在する車両台数が閾値Ｎ_ｇ以下の場合には、制御モードとして通常状態制御モードが選択される（図６中の線分ａｂ参照）。この通常状態制御モードでは、通常制御パラメータによる交通信号制御が実行される。

そこで、対象道路への車両の流入が対象道路からの車両の流出よりも優勢となることにより、車両台数がＮ_ｇ（第１の閾値）以上となると、適用される制御モードは、通常状態制御モードからグリッドロック状態制御モードに移行する（図６中の線分ｂｃ参照）。ここで、Ｎ_ｇは図３に示した密度Ｋ_ｇを用いて以下の式から求められる。

Ｎ_ｇ＝Ｋ_ｇ×Ｌ_Ｒ
Ｋ_ｇ：密度（台／ｍ）
Ｌ_Ｒ：対象道路の全長（ｍ）

ただし、閾値Ｎ_ｇについては、上記の式から求められるものに限定されず、少なくとも対象道路における渋滞が著しく悪化した状態にあること（または、近い将来に渋滞が著しく悪化する可能性があること）を判定可能な限りにおいて、適宜変更することが可能である。

このように、通常状態制御モードからグリッドロック状態制御モードに移行すると、まずは、対象道路に存在する車両の台数を低減するべく系内交通削減制御サブモードが適用され、この系内交通削減制御サブモードでは、系内交通削減向けパラメータを用いた交通信号制御が行われる。これにより、対象道路からの車両の流出が対象道路への車両の流入よりも優勢となり、対象道路における車両台数が減少を開始する（図６中の線分ｃｄ参照）。

その後、車両台数が、Ｎ_ｃ＋β（第２の閾値）以下となると（図６中の線分ｄｅ参照）、対象道路から流出する車両の数と、当該対象道路に流入する車両の数とを同程度とするべく系内交通臨界制御サブモードが適用され、この系内交通臨界制御サブモードでは、系内交通臨界向けパラメータを用いた交通信号制御が行われる。これにより、対象道路からの車両の流出と対象道路への車両の流入とがバランスし、臨界状態またはそれに近い状態を維持して再度のグリッドロックが容易に発生することを抑制可能となる。

その後、対象道路における走行車両の減少により、車両台数が、Ｎ_ｃ−α（第３の閾値）以下となると、グリッドロック状態制御モードから再び通常状態制御モードに移行する（図６中の線分ｅｆ参照）。これにより、新たにグリッドロックが発生するまでの間は、通常制御パラメータにより交通信号制御が実行される。ここで、交通の臨界状態での車両台数に相当するＮ_ｃは図３に示した密度Ｋ_ｃを用いて以下の式から求められる。なお、αおよびβは、臨界状態に相当する車両台数に所定の幅をもたせるための定数である。

Ｎ_ｃ＝Ｋ_ｃ×Ｌ_Ｒ
Ｋ_ｃ：臨界密度（台／ｍ）
Ｌ_Ｒ：対象道路の全長（ｍ）

ただし、閾値Ｎ_ｃについては、上記の式から求められるものに限定されず、少なくとも対象道路の交通量がピークまたはその付近にあることを判定可能な限りにおいて、適宜変更することが可能である。

なお、図６では、中央装置２が２つの制御モードを選択的に適用する例を示したが、これに限らず、通常状態制御モードおよびグリッドロック状態制御モードとは異なる更なる制御モードを追加した構成も可能である。また、グリッドロック状態制御モードにおいて、更なるサブモードを設定することも可能である。

なお、このような制御モード（延いては、各種の制御パラメータ）を選択するための指標としては、グリッド内に存在する車両台数のみならず、車両の密度（台／ｍ）や、占有率（時間または空間）を用いることもできる。グリッドロックの発生に関連する指標として、車両の台数、密度、及び占有率のうちの少なくとも１つを用いることにより、車両感知器によって収集された情報から対象道路のグリッドロックの発生に関連する交通状態量を容易に取得することが可能となる。

以下に、プロセッサ１１で行われる各処理を詳しく説明する。

図７は、中央装置２による制御モードの判定処理の流れを示すフロー図であり、図８は、図７中のステップＳＴ１０１における車両台数の推定処理に関する参照テーブルの一例を示す図である。

対象道路において適用すべき制御モードを判定する際には、まず、メモリ１２から最新の車両感知器情報に基づき、グリッド内の車両台数（Ｎ）が取得される（ＳＴ１０１）。ここで取得される車両台数（Ｎ）は、所定単位時間（例えば、５分）における代表値であるが、これに限らず所定の時刻における値であってもよい。

このとき、中央装置２は、複数の車両感知器（図８の例では、車両感知器Ａおよび車両感知器Ｂ）から収集された車両感知器情報として交通量および時間占有率を算出し、それら交通量および時間占有率に応じて予め設定された道路の混雑の度合い（ここでは、閑散、混雑、渋滞の３段階）から図８に示す参照テーブルに基づきグリッド内の車両台数（所定時刻において対象道路に存在する台数）を推定することができる。図８では、例えば、車両感知器Ａおよび車両感知器Ｂの車両感知器情報による道路の混雑度合いが共に「閑散」を示す場合、車両台数が５台と推定されることを示している。或いは、中央装置２は、図８のような参照テーブルによらずに、例えば車両感知器情報（ここでは、交通量、時間占有率）および車両台数をそれぞれ独立変数および従属変数とする所定の推定式を用いて車両台数を算出してもよい。

続いて、メモリ１２に記憶された制御モード情報に基づき、現在の制御モードが通常状態制御モードであるか否かが判定される（ＳＴ１０２）。そこで、適用されている制御モードが通常状態制御モードである場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１０１で取得された車両台数（Ｎ）が所定の閾値Ｎ_ｇ以上（Ｎ≧Ｎ_ｇ）であるか否かが判定される（ＳＴ１０３）。一方、ステップＳＴ１０２において、制御モードが通常状態制御モードでない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１０３は省略される。

ステップＳＴ１０３において、車両台数（Ｎ）が閾値Ｎ_ｇ未満である場合（Ｎｏ）には、現在実行すべき制御モードが通常状態制御モード（図６中の線分ａｂ参照）であると判定され（ＳＴ１０４）、現在の制御モード（すなわち、メモリ１２に記憶された制御モード情報）が更新され（ＳＴ１０５）、再びステップＳＴ１０１に戻る。

一方、ステップＳＴ１０３において、車両台数（Ｎ）が閾値Ｎ_ｇ以上である場合（Ｙｅｓ）、または、ステップＳＴ１０２において、現在の制御モードが通常状態制御モードでない場合（Ｎｏ）には、制御モードは先の通常状態制御モードからグリッドロック状態制御モードに移行（図６中の線分ｂｃ参照）する（ＳＴ１０６）。また、ステップＳＴ１０６では、先の制御モードがすでにグリッドロック状態制御モードである場合には、当該制御モードがそのまま維持される。

続いて、車両台数（Ｎ）が図６に示した系内交通臨界制御サブモードを実行すべき範囲内（Ｎ_ｃ−α≦Ｎ≦Ｎ_ｃ＋β）にあるか否かが判定される（ＳＴ１０７）。

ステップＳＴ１０７において、車両台数（Ｎ）がＮ_ｃ−α≦Ｎ≦Ｎ_ｃ＋βを満たさない場合（Ｎｏ）、続いて、車両台数（Ｎ）が図６に示した系内交通削減制御サブモードを実行すべき範囲内（Ｎ＞Ｎ_ｃ＋β）にあるか否かが判定される（ＳＴ１０８）。そこで、車両台数（Ｎ）がＮ_ｃ＋βを超えている場合（Ｙｅｓ）には、現在実行すべき制御モードがグリッドロック状態制御モードにおける系内交通削減制御サブモード（図６中の線分ｃｄ参照）であると判定され（ＳＴ１０９）、上述の場合と同様に制御モード情報が更新される（ＳＴ１０５）。特に、車両台数（Ｎ）が所定の閾値Ｎ_ｇ以上である（Ｙｅｓ）と判定されて間もない場合には、車両台数（Ｎ）はＮ＞Ｎ_ｃ＋βを満たすことになる。

その後、グリッドロック状態が解消され、繰り返し実行される後のステップＳＴ１０７において、車両台数（Ｎ）がＮ_ｃ−α≦Ｎ≦Ｎ_ｃ＋βを満たす（Ｙｅｓ）と、現在実行すべき制御モードがグリッドロック状態制御モードにおける系内交通臨界制御サブモード（図６中の線分ｄｅ参照）であると判定され（ＳＴ１１０）、上述の場合と同様に制御モード情報が更新される（ＳＴ１０５）。

その後、対象道路に流入する車両の減少により、繰り返し実行される後のステップＳＴ１０８において、車両台数（Ｎ）がＮ_ｃ−α未満（Ｎ＜Ｎ_ｃ−α）となると（Ｎｏ）、現在実行すべき制御モードが通常状態制御モードであると判定され（ＳＴ１１１）、上述の場合と同様に制御モード情報が更新される（ＳＴ１０５）。これにより、グリッドロック状態制御モードが解除され、再び通常状態制御モードに移行する（図６中の線分ｅｆ参照）。

ステップＳＴ１１１において通常状態制御モードと判定された後は、再び車両台数（Ｎ）が所定の閾値Ｎ_ｇ以上（Ｎ≧Ｎ_ｇ）となるまで、上述のステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０５が繰り返される。

なお、図７では、ステップＳＴ１０３において、車両台数（Ｎ）が所定の閾値Ｎ_ｇ以上となった（すなわち、グリッドロックが発生した）後にのみ、通常状態制御モードとは異なる制御パラメータによる交通信号制御が実行される構成となっている。つまり、グリッドロックの発生前には、車両台数（Ｎ）がＮ_ｃ−α≦Ｎ≦Ｎ_ｃ＋βを満たした場合でも、系内交通臨界制御サブモードは選択されずに、通常状態制御モードが継続されることとなる。これにより、信号機の制御条件の過度の変更により、グリッドロックが発生していないまたはその発生の可能性が低い対象道路の交通に悪影響を及ぼすことを回避することが可能となる。

図９は、中央装置２による制御パラメータの決定処理の流れを示すフロー図であり、図１０は、中央装置２による信号機制御の説明図であり、図１１は、中央装置２による信号機制御に用いられる制御パラメータの一例を示す説明図である。

制御パラメータ決定処理では、まず、メモリ１２から最新の制御モード情報が取得され（ＳＴ２０１）、続いて、その制御モード情報（現在の制御モード）が、通常状態制御モードであるか否かが判定される（ＳＴ２０２）。ステップＳＴ２０２において、現在の制御モードが通常状態制御モードである場合（Ｙｅｓ）には、標準の通常制御パラメータを用いた交通信号制御が実施される（ＳＴ２０３）。これにより、信号機の制御パラメータの過度の変更により、グリッドロックが発生していないまたはその発生の可能性が低い対象道路の交通に悪影響を及ぼすことを回避できる。

一方、ステップＳＴ２０２において、現在の制御モードが通常状態制御モードでない場合（Ｎｏ）、続いて、制御モード情報に基づき現在の制御モードが系内交通削減制御サブモードであるか否かが判定される（ＳＴ２０４）。ステップＳＴ２０４において、現在の制御モードが系内交通削減制御サブモードである場合（Ｙｅｓ）には、系内交通削減向けパラメータを用いた交通信号制御が実施される。これにより、より確実にグリッドロックを解消することが可能となる。

また、ステップＳＴ２０４において、現在の制御モードが系内交通削減制御サブモードでない場合（Ｎｏ）には、系内交通臨界向けパラメータを用いた交通信号制御が実施される（ＳＴ２０６）。これにより、臨界状態またはそれに近い状態を維持して再度のグリッドロックが容易に発生することを抑制可能となる。

図１０に示すように、例えば標準的な２現示構成の場合には、上記制御パラメータ決定処理により、交差点Ｉ_ｉにおいて右折に通行権を与える第１現示（φ１）のスプリットＳ_ｉ１と、交差方向の直進に通行権を与える第２現示（φ２）のスプリットＳ_ｉ２の大きさが調整される。

グリッドロック状態制御モードにおいて、系内交通削減制御サブモードでは、標準の通常制御パラメータの代わりに系内交通削減向けパラメータが用いられ、交通発生点Ｃｉからグリッドに流入して右折交通量ｑｒｉｊと合流する交通量Ｄｉに関連する第１現示のスプリットＳ_ｉ１が比較的小さく（例えば、２０％）設定され、グリッドから流出する直進交通量ｑｓ_ｉｊおよび左折交通量ｑｌ_ｉｊに関する第２現示のスプリットＳ_ｉ２が比較的大きく（例えば、８０％）に設定される。

また、系内交通臨界制御サブモードでは、標準の通常制御パラメータの代わりに系内交通臨界向けパラメータが用いられ、交通発生点Ｃｉからグリッドに流入して右折交通量ｑｒｉｊと合流する交通量Ｄｉに関連する第１現示のスプリットＳ_ｉ１と、グリッドから流出する直進交通量ｑｓ_ｉｊおよび左折交通量ｑｌ_ｉｊに関する第２現示のスプリットＳ_ｉ２とが略バランスするように（例えば、Ｓ_ｉ１：Ｓ_ｉ２＝５０：５０）に設定される。

なお、系内交通削減向けパラメータおよび系内交通臨界向けパラメータは、例えば図１１に示すように、予めメモリ１２に記憶されており、制御の実施の際に適宜読み出すことができる。系内交通削減向けパラメータおよび系内交通臨界向けパラメータは、標準的なパラメータに対してスプリットのみが変更される。これにより、制御パラメータの簡易な変更により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することが可能となる。ただし、系内交通削減向けパラメータおよび系内交通臨界向けパラメータに関しては、対象道路の周辺の道路の交通との関係を考慮し、サイクル長およびオフセットの少なくとも一方を通常制御パラメータに対して変更した構成も可能である。また、制御パラメータ（ここでは、スプリットの値）は、交差点毎に異なる値とすることができ、グリッドにおける一部の交差点のみの制御パラメータのみを変更する構成も可能である。

以上、本開示を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本開示はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、対象道路における全ての信号機３を統括的に制御する交通管制センター中央装置２によって交通信号制御を実施する構成としたが、より少数（１以上）の信号機３を制御する信号制御装置を用いてもよい。なお、上記実施形態に示した本開示に係る信号制御装置および信号制御方法の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本開示に係る信号制御装置および信号制御は、グリッドロックの発生に関連する交通状態量に応じた信号制御により、グリッドロックを解消またはグリッドロックの発生を抑制することを可能とし、対象道路における交通状況に基づいて決定した信号機の制御条件により信号機を制御する信号制御装置および信号制御などとして有用である。

１ 信号制御システム
２ 交通管制センター中央装置
３ 信号機
４ 車両感知器
１１ プロセッサ
１２ メモリ
１３ 通信部
Ｄ_ｉ 交通量
Ｉ_ｉ 交差点
Ｌ_ｉｊ リンク
Ｑ_ｉｊ 全交通量

Claims (7)

1. グリッドロックが発生し得る道路ネットワークを対象道路とし、前記対象道路における交通状況に基づいて信号機を制御するプロセッサを備えた信号制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記対象道路に設置された車両感知器によって収集された情報から前記対象道路の交通状態量を取得し、
   前記交通状態量が臨界状態の値よりも大きい第２の閾値を超えた場合、前記交通状態量を臨界状態近傍にて維持するよう前記信号機を制御し、その後、前記交通状態量が臨界状態の値よりも小さい第１の閾値以下になった場合、前記信号機の制御を通常の交通状況における制御に切り替え、
   前記第１の閾値以下になった後は、前記第１の閾値を超えた場合であっても、前記第２の閾値を超えるまでは、通常の交通状況における制御を続けることを特徴とする信号制御装置。
2. 前記交通状態量には、前記対象道路における車両の台数、密度、及び占有率のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の信号制御装置。
3. 前記プロセッサは、前記交通状態量が前記第２の閾値を超えた場合、前記対象道路から流出する車両の走行を当該対象道路に流入する車両の走行よりも優先させることで前記交通状態量の値を臨界状態に近づけることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の信号制御装置。
4. 前記プロセッサは、前記交通状態量が前記第２の閾値を超えた後、前記交通状態量が臨界状態の値よりも小さくなった場合、前記対象道路から流出する車両と前記対象道路に流入する車両を同程度にする制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の信号制御装置。
5. 前記信号機の制御には、信号制御パラメータとしてのサイクル長、スプリット、及びオフセットが含まれ、
   前記プロセッサは、前記スプリットのみを変更して前記信号機を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の信号制御装置。
6. グリッドロックが発生し得る道路ネットワークを対象道路とし、前記対象道路における交通状況に基づいて信号機を制御するプロセッサを備えた信号制御装置に行わせる信号制御方法であって、
   前記対象道路に設置された車両感知器によって収集された情報から前記対象道路の交通状態量を取得し、
   前記交通状態量が臨界状態の値よりも大きい第２閾値を超えた場合、前記交通状態量を臨界状態近傍にて維持するよう前記信号機を制御し、その後、前記交通状態量が臨界状態の値よりも小さい第１の閾値以下になった場合、前記信号機の制御を通常の交通状況における制御に切り替え、
   前記第１の閾値以下になった後は、前記第１の閾値を超えた場合であっても、前記第２の閾値を超えるまでは、通常の交通状況における制御を続けることを特徴とする信号制御方法。
7. 請求項６に記載の信号制御方法をプロセッサに実行させるためのプログラム。

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