JP7033716B2

JP7033716B2 - 信号制御装置および信号制御方法

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Application number: JP2017007274A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎岩岡
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2037-01-19
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Description

本開示は、信号制御パラメータに基づき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、グリッドロックの発生防止や、その発生後の拡大抑制のための技術が求められている。

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、対象道路における複数の信号機に対する信号制御パラメータを適切に設定することにより、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、複数の道路区間を含む対象道路における前記各道路区間の交差点にそれぞれ設置された信号機を、信号制御パラメータに基づき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に基づいてグリッドロックの発生の可能性の有無を判定し、前記グリッドロックの発生の可能性があると判定すると、前記信号機の各々に対する信号制御パラメータにおける現在のサイクル長とオフセットの代わりにグリッドロック抑制用のサイクル長とオフセットを適用することを特徴とする。

本開示によれば、対象道路における複数の信号機に対する信号制御パラメータを適切に設定することにより、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図２に示したグリッドにおける車両の交通の一例を示す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交通管制センター中央装置２による交通信号制御処理の流れを示すフロー図図５中のステップＳＴ１０２（交通状況判定処理）の詳細を示すフロー図図６中のステップＳＴ２０２（リンクの渋滞長取得処理）で用いられる渋滞長推計テーブルの一例を示す説明図図５中のステップＳＴ１０３（制御パラメータ決定処理）の詳細を示すフロー図渋滞車列に生じる疎部および密部の一例を示す説明図グリッドロック用制御パラメータの算出対象となるグリッドの第１の例を示す説明図グリッドロック用制御パラメータの算出対象となるグリッドの第２の例を示す説明図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、複数の道路区間を含む対象道路における前記各道路区間の交差点にそれぞれ設置された信号機を、信号制御パラメータに基づき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に基づいてグリッドロックの発生の可能性の有無を判定し、前記グリッドロックの発生の可能性があると判定すると、前記信号機の各々に対する信号制御パラメータにおける現在のサイクル長とオフセットの代わりに、前記複数の道路区間各々のリンク長及び疎密波の伝播速度に基づいて算出された基礎オフセット並びに前記基礎オフセットに基づいて算出されたサイクル長に基づいて算出されたグリッドロック抑制用のオフセットを適用す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の可能性がある場合には現在のサイクル長とオフセット（すなわち、グリッドロックが発生していない通常時のサイクル長とオフセット）の代わりにグリッドロック抑制用のサイクル長とオフセットを適用する構成として、対象道路における複数の信号機に対する信号制御パラメータを適切に設定することにより、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、前記グリッドロック抑制用のサイクル長とオフセットは、予め設定された前記対象道路において発生し得る渋滞車列における疎密波（発進波）の伝播速度に基づき設定されたことを特徴とする。

これによれば、対象道路における所定方向への車両の走行に関し、交通流の下流側から上流側に向けて進行する渋滞の疎部（すなわち、渋滞において車間が比較的広がって後続車両が進行可能となった領域）が上流側の交差点に到達するタイミングで当該交差点の信号の灯色が青色に変更されるため、グリッドロックの発生を効果的に抑制することが可能となる。

また、第３の発明では、前記サイクル長が、規定されている下限および上限の範囲に入るように設定されることを特徴とする。

これによれば、ループ状をなす複数の道路区間を含む対象道路における両方向の交通流（車両の時計回りおよび反時計回り方向の走行）について、グリッドロックの発生をより効果的に抑制することが可能となる。

また、第４の発明では、前記発進波の伝播速度は、時速１８～２２ｋｍの範囲内であることを特徴とする。

これによれば、渋滞車列における発進波の伝播速度として適切な値を用いてグリッドロックの発生を効果的に抑制することが可能となる。

また、第５の発明では、前記発進波の伝播速度は、時速２０ｋｍであることを特徴とする。

これによれば、渋滞車列における発進波の伝播速度としてより適切な値を用いてグリッドロックの発生を効果的に抑制することが可能となる。

また、第４の発明は、複数の道路区間を含む対象道路における前記各道路区間の交差点にそれぞれ設置された信号機を、信号制御パラメータに基づき制御する処理を情報処理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に基づいてグリッドロックの発生の可能性の有無を判定し、前記グリッドロックの発生の可能性があると判定すると、前記信号機の各々に対する信号制御パラメータにおける通常時のオフセットの代わりに、前記複数の道路区間各々のリンク長及び疎密波の伝播速度に基づいて算出された基礎オフセット並びに前記基礎オフセットに基づいて算出されたサイクル長に基づいて算出されたグリッドロック抑制用のオフセットを適用す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の可能性がある場合には現在の制御パラメータ（サイクル長とオフセット）の代わりにグリッドロック抑制用の制御パラメータ（サイクル長とオフセット）を適用する構成として、対象道路における複数の信号機に対する信号制御パラメータを適切に設定することにより、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から収集した情報（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、交通量や交通流を適正化するための公知の交通管理を行うことが可能であり、例えば、車両感知器情報や信号制御実績の情報に基づいて、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、制御条件としての信号制御パラメータ（以下、「制御パラメータ」という。）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」は、信号灯器のみならず、信号制御情報に基づき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。例えば、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が公知の通信ネットワークを介して中央装置２に適宜送信される。

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る。

本実施形態では、片側１車線の４本の道路区間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、対象道路を連続する４つのリンク（道路区間）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３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、信号機（図示せず）が設置された交差点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。

このような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。そこで、本実施形態では、グリッドロックが発生する前に、グリッドロックの予兆、すなわち、グリッドロックに進展する可能性が高い交通状態を検知して、信号制御により交通状態を変化させて、グリッドロックの発生を防止するようにする。

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３は、図２に示したグリッドにおける車両の交通の一例を示す説明図である。

４つのリンクＬ_ｉｊ（図３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、信号機（図示せず）が設置された交差点Ｉ_ｉ（図３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３のｑｒ_１０、ｑｒ_２１、ｑｒ_３２、ｑｒ_０３）と、交通発生点（セントロイド）Ｃ_ｉ（図３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３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３のｑｓ_１０、ｑｓ_２１、ｑｓ_３２、ｑｓ_０３）および左折交通量ｑｌ_ｉｊ（図３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３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３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に基づいてグリッドロック発生の可能性の有無を判定（すなわち、グリッドロックの予兆を検知）し、グリッドロックの発生の可能性があると判定すると、信号機３の各々に対する現在の制御パラメータの代わりにグリッドロック抑制用の制御パラメータを適用することにより、グリッドロックの発生を抑制する。

なお、図３に示した車両の交通状況は、あくまでも一例であって本開示の信号制御システム１の適用対象はこれに限定されるものではない。リンクＬ_ｉｊ、交差点Ｉ_ｉ、交通発生点Ｃ_ｉ、車線、及び車両感知器４などの数や配置、また、車両の走行方向（交通発生点からの車両を含む）等については種々の変更が可能である。

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４は、中央装置２の概略構成を示すブロック図であり、図５は、中央装置２による交通信号制御処理の流れを示すフロー図である。

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。

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、グリッドロック用制御パラメータ、通常時制御パラメータ、推奨制御パラメータ等が記憶される。

ここで、通常時制御パラメータは、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、グリッドロック用制御パラメータは、グリッドロックの発生の可能性がある場合に、グリッドロックの発生を抑制する（渋滞の悪化を回避する）ために通常時制御パラメータの代わりに用いられる臨時の制御パラメータである。また、推奨制御パラメータは、後述する制御パラメータの決定処理によって決定されたパラメータ（ここでは、グリッドロック用制御パラメータおよび通常時制御パラメータのいずれか）であり、この推奨制御パラメータを含む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が制御される。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。

プロセッサ１１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（交通信号制御処理）を実行することができる。交通信号制御処理では、図５に示すように、プロセッサ１１は、まず車両感知器４から現在（最新）の車両感知器情報等の必要な情報を取得してメモリ１２に格納する（ＳＴ１０１）。続いて、プロセッサ１１は、その取得された情報に基づきグリッドロック発生の可能性の有無を判定するための交通状況判定処理を実行する（ＳＴ１０２）。その後、プロセッサ１１は、その交通状況判定処理の判定結果に応じて制御パラメータの決定処理を実行する（ＳＴ１０３）。このような交通信号制御処理は所定周期で繰り返し実行される。なお、プロセッサ１１による処理については、複数のプロセッサ（交通管制センター中央装置２と協働して処理を実行可能な外部装置のプロセッサを含む）によって実行させるようにしてもよい。

以下に、プロセッサ１１による交通信号制御処理の詳細を説明する。図６は、図５中のステップＳＴ１０２（交通状況判定処理）の詳細を示すフロー図であり、図７は、図６中のステップＳＴ２０２（リンクの渋滞長取得処理）で用いられる渋滞長推計テーブルの一例を示す説明図である。

交通状況判定処理では、まず、リンク番号ｎ（各リンクに付された０から始まる整数）がｎ＝０と設定され（ＳＴ２０１）、そのリンク番号ｎ（最初は番号０）が付されたリンクにおける渋滞車列の長さである渋滞長ＣＬ_ｎが算出される（ＳＴ２０２）。

このステップＳＴ２０２の渋滞長ＣＬ_ｎの算出に関しては、例えば図７に示すように、中央装置２（プロセッサ１１）は、交差点Ｉ_ｉおよび交差点Ｉ_ｊの間のリンクＬ_ｉｊに設置された複数の車両感知器（図７の例では、２つの車両感知器Ａ、Ｂ）から収集された車両感知器情報として時間占有率を算出し、その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）から渋滞長推計テーブルに基づきグリッド内の渋滞長［ｍ］を推定することができる。

図７の渋滞長推計テーブルでは、例えば、車両感知器Ａ、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（状況１）には、渋滞長は０［ｍ］と推定され、また、例えば車両感知器Ａ、Ｂの車両感知器情報による道路の混雑度合いがそれぞれ「混雑」、「閑散」を示す場合（状況２）には、渋滞長は１００［ｍ］と推定されることになる。別法として、中央装置２は、図７のようなテーブルによらずに、例えば車両感知器情報（ここでは、時間占有率）および渋滞長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渋滞長を算出してもよい。

その後、対象道路における全てのリンクの渋滞長の算出が完了したか否かが判定され（ＳＴ２０３)、完了していない場合（Ｎｏ）には、リンク番号がインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）され（ＳＴ２０４）、再びステップＳＴ２０１に戻って次のリンク番号が付されたリンクについて渋滞長の算出が実行される。

最終的に対象道路における全てのリンクの渋滞長の算出が完了すると（ＳＴ２０３：Ｙｅｓ）、それらの算出された全てのリンクの総渋滞長（渋滞長の和）ＣＬ_Ｔが算出される（ＳＴ２０５）。

次に、その総渋滞長ＣＬ_Ｔが所定の閾値（α×Ｌ）以上となるか否かが判定される（ＳＴ２０６）。ここで、Ｌはリンク全長（各リンクの長さの和）であり、また、αは対象道路の交通状況に応じて予め設定された係数であり、０≦α＜１を満たす。

ステップＳＴ２０６において、総渋滞長ＣＬ_Ｔ≧α×Ｌを満たす場合（Ｙｅｓ）には、交通状況は「グリッドロック予兆状態」にあると判定する（ＳＴ２０７）。この「グリッドロック予兆状態」は、現状の交通信号制御（制御パラメータ）を維持し続けると、対象道路においてグリッドロックが発生する可能性が高いことを意味する。一方、総渋滞長ＣＬ_Ｔ＜α×Ｌである場合（Ｎｏ）には、対象道路において重大な渋滞は発生しておらず交通状況は「通常状態」にあると判定する（ＳＴ２０８）。

なお、ここでは、渋滞長の算出（推定）に基づきグリッドロック発生の可能性を判定（「グリッドロック予兆状態」を判定）する構成としたが、これに限らず、少なくともグリッドロックの予兆を検知できる限りにおいて他の公知の方法を用いて判定してもよい。

図８は、図５中のステップＳＴ１０３（制御パラメータ決定処理）の詳細を示すフロー図である。

制御パラメータ決定処理では、まず、上述の交通状況判定処理の結果が取得され（ＳＴ３０１）、対象道路における交通状況が判定される（ＳＴ３０２）。そこで、交通状況が「通常状態」にない場合には（Ｎｏ）、現在の信号制御パラメータの代わりにグリッドロック用制御パラメータが推奨パラメータとして選択（すなわち、メモリ１２に格納された推奨パラメータが更新）される（ＳＴ３０３）。一方、ステップＳＴ３０２において、交通状況が「通常状態」にある場合には、現在の信号制御パラメータの代わりに通常時制御パラメータが推奨パラメータとして選択される（ＳＴ３０４）。これにより、更新された推奨制御パラメータを含む信号制御情報が信号機３に送信され、その信号制御情報に基づいて信号機３における信号灯器が制御される。

次に、グリッドロック抑制用の制御パラメータの詳細について説明する。図９は、渋滞車列に生じる疎部および密部の一例を示す説明図であり、図１０及び図１１は、それぞれグリッドロック用制御パラメータの算出対象となるグリッドの第１および第２の例を示す説明図である。

例えば、図９に示すように、交差点Ｉ_iおよび交差点Ｉ_jの間に形成された渋滞車列においては、車両の密部および疎部（すなわち、渋滞において車間が詰まっている領域と、車間が比較的広がって後続車両が進行可能となった領域）が生じ、その発進波が時間経過とともに渋滞車列の延伸方向に徐々に移動するが（すなわち、発進波に後続車両が進入して後続車両の後方に新たな発進波が生じる）、これは渋滞内の発進波と呼ばれ、交通流の下流側から上流側に向けて発進波が伝播する。

そこで、信号制御システム１では、上流側の交差点における信号機の制御パラメータを適切に設定する（ここでは、通常時制御パラメータの代わりにグリッドロック用制御パラメータを用いる）ことにより、グリッドロックの発生を抑制する。特に、信号制御システム１では、少なくともオフセットを通常時とは異なる値とすることにより、対象道路における所定方向への車両の走行に関し、交通流の下流側から上流側に向けて進行する渋滞の疎部が上流側の交差点に到達するタイミングで、当該交差点におけるグリッドネットワーク上の流入路の車両に通行権が付与されている現示の青時間が開始される（例えば、上流側のグリッドネットワーク上のリンクからの右折車両が下流側のグリッドネットワーク上のリンクにおける発進波に侵入可能となる）ようにするため、適切な交通流動を確保してグリッドロックの発生を効果的に抑制することが可能となる。

次に、グリッドロック用制御パラメータの具体的な設定方法について説明する。本実施形態におけるグリッドロック用制御パラメータは、通常時制御パラメータのサイクル長、スプリットおよびオフセットに対し、少なくともサイクル長とオフセットが変更されたものである。グリッドロック用制御パラメータの設定は、基礎オフセットＯ_ｂの算出、サイクル長Ｃの算出および正規オフセット（グリッドロック抑制用のオフセット）Ｏ_ｆの算出によって行うことができる。

例えば、図１０に示すように、４つの交差点Ｉ₀～Ｉ_３を有し、各リンクのリンク長が全てＬ_０［ｍ］である正方形のグリッドについては、まず、基礎オフセットＯ_ｂ［秒］を次の式（１）から算出する。
Ｏ_ｂ＝Ｌ_０／Ｖ・・・（１）
ただし、Ｖは発進波の伝播速度である。この伝播速度Ｖは、例えば、５．００～６．１２ｍ／秒（時速１８～２２ｋｍ）の範囲内で設定することができ、より好ましくは、５．５６ｍ／秒（時速２０ｋｍ）程度とするとよい。渋滞車列における発進波の伝播速度として適切な値を用いることにより、グリッドロックの発生を効果的に抑制することが可能となる。

次に、算出された基礎オフセットＯ_ｂに基づき、サイクル長Ｃ［秒］を次の式（２）から算出する。
Ｃ＝ｋ×Ｏ_ｂ・・・（２）
ただし、ｋは１または２または４の整数であり、好ましくはｋ＝１またはｋ＝２とするとよい。ｋは以下の手順で決定される。交通管制システムにおいては、各交差点でサイクル長の下限Ｃ_ｍｉｎと上限Ｃ_ｍａｘが規定されている。ｋ＝１として（２）式より算出したＣがＣ_ｍｉｎ≦Ｃ≦Ｃ_ｍａｘを満たしているなら、ｋ＝１とする。そうでない場合は、ｋ＝２として（２）式より算出したＣがＣ_ｍｉｎ≦Ｃ≦Ｃ_ｍａｘを満たしているなら、ｋ＝２とする。そうでない場合は、ｋ＝４として（２）式より算出したＣがＣ_ｍｉｎ≦Ｃ≦Ｃ_ｍａｘを満たしているなら、ｋ＝４とする。現在のサイクル上下限でｋを決定できない場合は、ｋ＝２で算出したＣがサイクル長上下限の範囲に入るように、Ｃ_ｍｉｎもしくはＣ_ｍａｘを変更する。

また、サイクル長Ｃについては、実用上、所定の単位幅（ここでは、５秒）の整数倍となるように端数処理（丸め処理）を実行するとよい。この端数処理では、対象道路の交通状況に応じて、端数となった数値の切り上げまたは切り捨てが実行されることにより、端数処理後のサイクル長Ｃ'が求められる。

最後に、算出されたサイクル長Ｃ'に基づき、ｋが１の場合は次の式（３）から、ｋが２の場合は次の式（３）'から、ｋが４の場合は次の式（３）''から、正規オフセットＯ_ｆ［秒］を算出する。
Ｏ_ｆ＝（Ｃ'×１）mod Ｃ' ・・・（３）
Ｏ_ｆ＝（Ｃ'×１／２）mod Ｃ' ・・・（３）'
Ｏ_ｆ＝（Ｃ'×１／４）mod Ｃ' ・・・（３）''
ただし、ｋは上述のように決定された整数である。特に、正規オフセットＯ_ｆをサイクル長Ｃ'の０％もしくは５０％程度に設定するとよい。これにより、ループ状をなす複数のリンクを含む対象道路における両方向の交通流（車両の時計回りおよび反時計回り方向の走行）について、グリッドロックの発生を抑制することができるという利点がある。

特に、基礎オフセットＯ_ｂが比較的大きい（例えば、リンク長４００ｍで基礎オフセットＯ_ｂが７２秒程度である）場合には、基礎オフセットＯ_ｂをそのままサイクル長とすることができる。その場合、正規オフセットＯ_ｆをサイクル長の０％とすることで、リンクにおける発進波の伝播時間（下流端から上流端までの到達時間）と、当該リンクの上流側の交差点における青時間（より詳細には、交差点から当該リンクに流入するグリッド上の車両に通行権が付与されている現示の青時間）の開始とを同期させることが可能となるため、グリッドロックの発生を効果的に抑制することが可能となる。

設定されたグリッドロック用制御パラメータは、対象道路の全ての信号に対して適用される。サイクル長は、対象道路の全ての信号について同一で運用される。また、ここでのオフセット（正規オフセットＯ_ｆ）は、対象道路における隣接する交差点間の所定方向の交通流に通行権が付与された信号現示の開始点のずれに相当する。

このようなグリッドロック用制御パラメータの設定は、予め実行されることにより、算出された正規オフセットを含むグリッドロック用制御パラメータがメモリ１２に格納される。ただし、これに限らず、複数の対象道路のいずれか対象道路の交通状況が「グリッドロック予兆状態」にあると判定された場合に、プロセッサ１１が、当該対象道路に関するグリッドロック用制御パラメータ（ここでは、グリッドロック抑制用のオフセット）を適宜算出する構成としてもよい。

また、対象道路の信号制御においてサイクル長Ｃの端数が許容される場合には、その端数処理は必ずしも必須ではない。その場合、上述の基礎オフセットを正規オフセットとして用いることもできる。

また例えば、図１１に示すように、４つの交差点Ｉ₀～Ｉ_３を有し、縦方向および横方向のリンク長がそれぞれＬ_０［ｍ］およびＬ_１［ｍ］である長方形のグリッドについては、まず、第１及び第２基礎オフセットＯ_ｂ０、Ｏ_ｂ１［秒］をそれぞれ次の式（１ａ）及び（１ｂ）から算出する。
Ｏ_ｂ０＝Ｌ_０／Ｖ・・・（１ａ）
Ｏ_ｂ１＝Ｌ_１／Ｖ・・・（１ｂ）

次に、算出された第１及び第２基礎オフセットＯ_ｂ０、Ｏ_ｂ１に基づき、サイクル長Ｃを次の式（２）から算出することができる。
Ｃ＝Ｋ（Ｏ_ｂ０＋Ｏ_ｂ１）・・・（２）
ただし、Ｋは１以上の任意の整数であり、好ましくはＫ＝１またはＫ＝２とするとよい。ここでも、Ｃがサイクル長上下限の範囲に入っているか、確認を行う。このサイクル長Ｃについても上述と同様に端数処理を実行することにより、端数処理後のサイクル長Ｃ'を求めることができる。

最後に、算出されたサイクル長Ｃ'に基づき、正規オフセットＯ_ｆ０［％］を次の式（３ａ）から算出する。
Ｏ_ｆ０＝１００×Ｏ_ｂ０／Ｃ' ・・・（３ａ）

ただし、これに限らず、正規オフセットＯ_ｆ１［％］を次の式（３ｂ）から算出してもよい。
Ｏ_ｆ１＝１００×Ｏ_ｂ１／Ｃ' ・・・（３ｂ）

なお、図１１に関する説明において特に言及していない事項については上述の図１０の場合と同様とすることができる。また、図１０および図１１に示した上述の例に限らず、グリッドロック用制御パラメータは、種々の形態のリンクを含む対象道路に対して適宜設定することが可能である。

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。また、対象道路における車両が右側通行である場合には、上述の右折を左折に置き換えることで、同様の処理を行うことができる。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、対象道路における複数の信号機に対する信号制御パラメータを適切に設定することにより、グリッドロックの発生を抑制することを可能とし、信号制御パラメータに基づき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
Ｉ_ｉ交差点
Ｌ_ｉｊリンク

Claims

複数の道路区間を含む対象道路における前記各道路区間の交差点にそれぞれ設置された信号機を、信号制御パラメータに基づき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に基づいてグリッドロックの発生の可能性の有無を判定し、
前記グリッドロックの発生の可能性があると判定すると、前記信号機の各々に対する信号制御パラメータにおける現在のオフセットの代わりに、前記複数の道路区間各々のリンク長及び疎密波の伝播速度に基づいて算出された基礎オフセット並びに前記基礎オフセットに基づいて算出されたサイクル長に基づいて算出されたグリッドロック抑制用のオフセットを適用することを特徴とする信号制御装置。
前記疎密波の伝播速度は、毎時１８～２２ｋｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の信号制御装置。
前記疎密波の伝播速度は、毎時２０ｋｍであることを特徴とする請求項２に記載の信号制御装置。
複数の道路区間を含む対象道路における前記各道路区間の交差点にそれぞれ設置された信号機を、信号制御パラメータに基づき制御する処理を情報処理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に基づいてグリッドロックの発生の可能性の有無を判定し、
前記グリッドロックの発生の可能性があると判定すると、前記信号機の各々に対する信号制御パラメータにおける現在のオフセットの代わりに、前記複数の道路区間各々のリンク長及び疎密波の伝播速度に基づいて算出された基礎オフセット並びに前記基礎オフセットに基づいて算出されたサイクル長に基づいて算出されたグリッドロック抑制用のオフセットを適用することを特徴とする信号制御方法。