JP7055198B2 - 適応型の交通制御システムおよびその動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、交通制御システムに関し、特に、地理的領域内の複数の信号機において監視される交通流に基づいて信号機を適応的に制御するためのシステム、ソフトウェアプログラム、および方法に関する。

背景
特に大都市圏での交通渋滞は、過度の遅延、過度の燃料消費量、および車両排気の過度の発生を引き起こす可能性があることは広く知られている。車両の運転手に付近の交通渋滞を通知する技術が存在し、それによって運転手には、既存の交通渋滞に加わることを回避するために、代替ルートを個別に試みる機会が与えられる。しかしながら、このような技術は、交通渋滞が最初に発生するのを低減するための対策には対処していない。

概要
例示的な実施形態は、第１の信号機を有する第１の交差点での交通を制御するシステム、プログラムコード製品、および方法であって、当該システム、プログラムコード製品、および方法は、第１の交差点での交通を監視し、当該監視からの交通情報をメモリに格納することと、第１の交差点が位置する領域内の１つまたは複数の他の交差点に関する交通情報を受信することと、監視からの交通情報と、受信した交通情報とに少なくとも部分的に基づいて、第１の信号機のためのタイミングシーケンスを決定することと、決定したタイミングシーケンスを利用するために第１の信号機の制御を更新することとを含む、システム、プログラムコード製品、および方法を開示する。

１つの態様では、本システム、本プログラムコード製品、および本方法は、監視中に、第１の交差点での交通量を決定することを含み、当該決定は、第１の期間中に第１の方向から第１の交差点を通過する際に左に曲がる車両の第１の集合を識別することと、第１の期間中に第１の方向から第１の交差点を通過する際に右に曲がる車両の第２の集合を識別することと、第１の期間中に曲がることなく第１の方向から第１の交差点を通過する車両の第３の集合を識別することとを含み、タイミングシーケンスを決定することは、第１の車両の集合と、第２の車両の集合と、第３の車両の集合とに少なくとも部分的に基づく。

本システム、本プログラムコード製品、および本方法は、第１の信号機の制御を更新することをさらに含むことができ、これにより、領域を通過する車両の燃料効率は、決定されたタイミングシーケンスを利用するために第１の信号機の制御が更新されることなく領域を通過する車両に比べて、結果的に改善されることとなる。第１の信号機の制御を更新することにより、領域を通過する車両がその領域を通過する移動時間は、決定されたタイミングシーケンスを利用するために第１の信号機の制御が更新されることなく領域を通過する車両の移動時間に比べて、結果的に短縮されることとなる。

１つの態様では、本システム、本プログラムコード製品、および本方法は、緊急車両が所望の目的地に向かって領域を通過していることを決定することを含み、タイミングシーケンスを決定することは、所望の目的地に向かって領域を通過している緊急車両の経路に少なくとも部分的に基づく。

本システム、本プログラムコード製品、および本方法は、領域内の１つまたは複数の他の信号機の各々のための第２のタイミングシーケンスを受信することをさらに含むことができ、タイミングシーケンスを決定することは、１つまたは複数の他の信号機の各々の第２のタイミングシーケンスに基づく。

本システム、本プログラムコード製品、および本方法は、領域を通過して移動する車両のための複数の重み付けされた目標を保存することを含むことができ、タイミングシーケンスを決定することは、重み付けされた目標に部分的に基づく。

１つの態様では、タイミングシーケンスを決定することは、第１の信号機によって使用されている現在のタイミングシーケンスと、第１の信号機によって以前に使用されたタイミングシーケンスとのうちの少なくとも一方に基づく。これに加えてまたはこれに代えて、タイミングシーケンスを決定することは、現在の時刻および現在の曜日のうちの少なくとも一方に基づく。

１つの態様では、本システム、本プログラムコード製品、および本方法は、更新に続いて、監視、受信、決定、および更新を繰り返すことを含むことができる。監視、受信、決定、および更新を繰り返すことを、継続的または定期的に実施することができる。

図面の簡単な説明
以下では、本発明の態様を、図面と併せて例示的な実施形態を参照しながら詳細に説明する。

例示的な実施形態によるインテリジェント信号機のブロック図である。 街路交差点において図１の信号機を有する市街地の上面図である。 例示的な実施形態による、図１の信号機の動作を示すフローチャートである。 別の例示的な実施形態による、図１の信号機と中央演算装置とを有する市街地の上面図である。 例示的な実施形態による、図４の演算装置の動作を示すフローチャートである。 別の例示的な実施形態による交通制御装置のブロック図である。

詳細な説明
例示的な実施形態の以下の説明は、本質的に単なる例示に過ぎず、本発明、その用途、または使用を限定することを意図するものでは決してない。

本明細書で提示される例示的な実施形態は、一般的に、地理的領域内の交通を適応的に制御するためのシステム、ソフトウェア製品、および動作方法を対象とする。交通は、地理的領域内のそれぞれの信号機および／または他の場所において監視された現在の交通情報に基づいて、領域内の信号機のタイミングシーケンスを制御することによって適応的に制御される。監視された交通量に基づいてそれぞれの信号機のタイミングを適応的に制御することにより、地理的領域を通過する交通を、移動時間の短縮、燃料経済性の改善、および車両が生成する汚染物質の削減のような１つまたは複数の目標または目的に関して改善または向上させることができる。

図１は、例示的な実施形態による信号機１００を示すブロック図である。信号機１００は、複数の灯器１０２を含み、広く知られているように、これらの灯器１０２を順番に照明させることにより、交差点に進入する車両の運転者に指示が提供される。それぞれの灯器１０２は、単一の灯器であってもよいし、または発光ダイオードのような複数の比較的小型の照明装置から形成されていてもよい。

灯器１０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）１０４に結合されており、中央処理装置（ＣＰＵ）１０４によって制御される。ＣＰＵ１０４は、１つまたは複数のプロセッサ、処理要素、および／またはコントローラから形成され得る。ＣＰＵ１０４にはメモリ１０６が結合されており、このメモリ１０６は、プログラムコードが格納されている不揮発性のメモリを含み、このプログラムコードがＣＰＵ１０４によって実行されると、このプログラムコードによってＣＰＵ１０４は、とりわけ、灯器１０２の点灯および非点灯を特定のタイミングシーケンスで制御して、信号機１００が関連付けられた交差点を通過する交通を制御する。

図１に示されるように、ＣＰＵ１０４にはセンサ装置１０８が結合されている。例示的な実施形態では、センサ装置１０８は、信号機１００が関連付けられた交差点に出入りする原動機付き車両（例えば、自動車、トラック、オートバイ、スクーター、およびモペット）および非原動機付き車両（例えば、自転車）を検知するためのセンサ、カメラ、および／または他の装置を含む。センサは、限定するわけではないが光検知（ＬＩＤＡＲ）、無線周波数検知（レーダ）、および熱検知を含む、任意の検知技術または任意の検知技術の組み合わせを利用することができる。センサ装置１０８内のセンサ、カメラなどの数は、車両が交差点に出入りする際に横断するすべての方向の交通を監視するために十分な数である。例えば、信号機１００が、相互に直交する２つの街路の交差点を制御する場合には、センサ装置１０８内のセンサは、４つの方向（すなわち、それぞれの街路の両方の方向）の交通を監視することが可能である。センサ装置１０８のセンサの出力は、ＣＰＵ１０４に提供され、ＣＰＵ１０４は、とりわけ、以下でより詳細に説明されるように、信号機１００が制御する交差点を通過する交通流を決定する。

信号機１００は、エアインターフェースを介して情報を通信するための、ＣＰＵ１０４に結合されたトランシーバ１１０をさらに含む。トランシーバ１１０は、送信機および受信機を含む。トランシーバ１１０は、無線周波数通信技術、光通信技術、および熱通信技術のうちの１つまたは複数を利用することができる。例示的な実施形態では、信号機１００は、エアインターフェースを介して通信する際に、専用狭域通信（ＤＳＲＣ）プロトコルを利用することができる。しかしながら、信号機１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、グローバル・システム・フォー・モバイル（ＧＳＭ）、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、無線ローカル領域ネットワーク（ＷＬＡＮ）、および／またはＷｉ－Ｆｉを含む、他の公知の通信プロトコル、および／またはエアインターフェースを介した通信のための、まだ開発されていないプロトコルを利用することができることが理解される。

図２は、都市の一部の鳥瞰図を示し、この都市の一部は、地理的領域ＧＡをカバーしており、その中には多数の街路Ｓが含まれている。この例示的な実施形態では、２つの街路Ｓのそれぞれの交差点は、交差点を通過する交通を制御するための１つまたは複数の信号機１００を含む。街路の交差点Ａ～Ｄが示されている。簡単にするために、それぞれの交差点Ａ～Ｄは、単一の信号機１００を含んでいるが、いずれの交差点Ａ～Ｄにおいても、交差点Ａ～Ｄを通過する交通流を適切に制御するために、複数の信号機１００を利用してよいことが理解される。１つの交差点が複数の信号機１００を含み、これらの信号機１００が、対応する交差点を通過する交通流を制御するために組み合わされる場合には、それぞれの信号機１００を、図１に示すように実装することができる。これに代えて、同じ１つの交差点に関連付けられた複数の信号機１００が１つの共通のトランシーバ１１０、ＣＰＵ１０４、メモリ１０６、および／またはセンサ装置１０８を共有するようにしてもよい。図２の地理的領域ＧＡ内の交通を制御するための適応型の交通制御システムを形成するために、複数の街路Ｓの複数の交差点Ａ～Ｄを制御する複数の信号機１００が組み合わされる。

適応型の交通制御システムでは、それぞれの信号機１００が、センサ装置１０８内のセンサを使用して交通を監視し、監視または検知したそのような交通情報を、同じ地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００と共有する。信号機１００は、信号機１００の灯器１０２を点灯および非点灯するためのタイミングシーケンスを、監視した交通を用いて生成し、地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００によって監視された共有した交通情報を用いて決定する。

図３は、１つまたは複数の例示的な実施形態による信号機１００の動作を示す。動作を説明する際に、信号機１００は、図２に示される地理的領域ＧＡ内の交差点Ａ～Ｄに関連付けられていることが理解される。示された動作は、地理的領域ＧＡ内のいずれかまたはすべての信号機によって実施され得る。

まず始めに、３０２において、信号機１００は、地理的領域ＧＡ内の信号機１００に関連付けられた信号機データを、メモリ１０６に保存する。メモリ１０６に格納された信号機データは、信号機１００の灯器１０２を点灯および非点灯するための現在および過去のタイミングシーケンスを含むことができる。灯器１０２を点灯／非点灯するための過去のタイミングシーケンスは、時刻、曜日、および月または季節に基づいて異なり得る。信号機１００のメモリ１０６に格納された信号機データは、地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００を点灯／非点灯するための現在および過去の同様のタイミングシーケンス情報も含むことができる。明確にするために、信号機１００の灯器１０２を点灯および非点灯するためのタイミングシーケンスは、それぞれの灯器１０２に関して、灯器１０２が点灯されるべき（すなわち、オンにされるべき）相対時間と、灯器１０２が点灯されたまま維持されるべき時間の量と、灯器１０２が非点灯されるべき（すなわち、オフにされるべき）相対時間と、灯器１０２が非点灯されたまま維持されるべき時間の量とを含み得ることが理解される。「相対時間」とは、点灯の時間および非点灯の時間が、信号機１００内の１つまたは複数の他の灯器１０２の点灯および／または非点灯に対して相対的であることであると理解される。

さらに、信号機１００は、追加的な情報を受信することができ、この追加的な情報は、ＣＰＵ１０４によって使用され、メモリ１０６に格納される。例えば、ＣＰＵ１０４は、現在の時刻、日、月、および年を、メモリ１０６に保存することができる。

メモリ１０６に保存される交通情報は、交通目標情報も含むことができる。例示的な実施形態では、交通目標情報は、地理的領域ＧＡ内の信号機１００に関する目標または目的のリストであり得る。例えば、１つの目標は、地理的領域ＧＡの信号機１００が、地理的領域ＧＡを通過する車両の移動時間が結果的に短縮されるように、地理的領域ＧＡ内の交通を制御することであり得る。別の目標は、地理的領域ＧＡ内の信号機が、地理的領域ＧＡを通過する車両の燃料効率が改善または最適化されるように、地理的領域ＧＡ内の交通を制御することであり得る。さらに、メモリ１０６に格納される交通情報は、それぞれの目標に重みを割り当てるための重み付け情報を含むことができる。

３０４において、信号機１００のセンサ装置１０８は、信号機１００が関連付けられた交差点に関連する交通活動を監視し、次いで、この交通活動がメモリ１０６に格納される。このことは、交差点を形成するそれぞれの街路Ｓに沿った両方の方向を向いている、センサ装置１０８のセンサを含むことによって実施され得る。監視または検知された交通活動は、生のビデオデータとしてメモリ１０６に記憶され得る。例示的な実施形態では、信号機１００は、所定の期間、対応する交差点に関連する交通活動を定期的に監視する。別の例示的な実施形態では、センサ装置１０８は、交通活動を継続的に監視し、ＣＰＵ１０４は、監視された交通活動を定期的にメモリ１０６に記憶する。さらに、ＣＰＵ１０４は、メモリ１０６内の、以前に監視された交通活動が保存されている場所と同じ場所に、監視された交通活動を記憶することができる。このようにして、メモリ１０６は、センサ装置１０８によって交通活動が監視された最新の期間のみを保存する。

次に、３０６において、ＣＰＵ１０４は、ステップ３０４の間に監視された交通活動に基づいて、対応する交差点を通過する交通量を決定する。ＣＰＵ１０４は、部分的に、ステップ３０４において生成された監視された交通データにおいて移動車両を識別することにより、交通量を決定する。ＣＰＵ１０４は、決定した、対応する交差点を通過する交通量に関連する統計を決定することもできる。例えば、ある期間中、ある１つの対応する交差点を第１の方向に退出する交通に関して、信号機１００のＣＰＵ１０４は、それぞれ他の方向からこの交差点に進入したそのような交通のパーセンテージを決定することができる。具体的には、ある１つの対応する交差点を東向きの方向に退出する交通に関して、ＣＰＵ１０４は、北から、西から、および南からこの交差点に進入したそのような交通のパーセンテージを決定する。例示的な実施形態では、ステップ３０４において交通活動が監視される期間は、信号機１００の完全な１周期、すなわち、信号機１００のそれぞれの灯器１０２が点灯および非点灯される完全な１周期であり、したがって、上記の決定した、対応する交差点を通過する交通量は、信号機１００の完全な１周期の交通量である。

図３を引き続き参照すると、３０８において、ＣＰＵ１０４は、決定した交通量を、地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００に送信する。ＣＰＵ１０４は、決定した交通量を送信するために、トランシーバ１１０内の送信機を利用する。信号機１００は、決定した交通量を、地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００に同時にブロードキャストすることができる。３１０において、ＣＰＵ１０４は、地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００から交通情報を受信し、この交通情報をメモリ１０６に格納する。受信される交通情報は、例えば、交通情報を送信した信号機１００に対応する交差点を除く、ステップ３０６で説明したような決定された交通量であり得る。これに加えてまたはこれに代えて、交通情報は、以下でより詳細に説明するように、対応する灯器１０２を点灯および非点灯するためのタイミングシーケンスに関して、地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００によって行われた決定であり得る。受信した交通情報を、信号機１００によって、地理的領域ＧＡ内のすべての信号機にブロードキャストしてもよい。

３１２において、信号機１００は、緊急事態に応対している緊急車両が、地理的領域ＧＡ内に存在するかどうかを決定する。緊急車両は、法執行機関の車両、救急車、消防車などであり得る。自車両が緊急車両であることを識別するブロードキャスト信号であって、かつ地理的領域ＧＡを迅速に通過する要求を含んでいるブロードキャスト信号を、緊急車両から受信することによって、信号機１００は、そのような緊急車両が地理的領域ＧＡ内にいるかどうかを決定することができる。これに代えて、地理的領域ＧＡ内の別の信号機１００がブロードキャスト信号の内容を伝送、転送、または共有し、これを他の信号機が受信することによって、信号機１００は、緊急車両が地理的領域ＧＡ内にいるかどうか、かつ緊急事態に応対しているかどうかを決定してもよい。信号機１００は、他の手段によって、例えば、センサ装置１０８内のセンサからの検知データからＣＰＵ１０４がそのような緊急車両を検出するなどの手段によって、緊急車両が地理的領域ＧＡ内に存在しており、かつ緊急事態に対応していることを決定してもよいことが理解される。

緊急車両が地理的領域ＧＡ内にあり、かつ緊急事態に応対しているという肯定的な決定が下されると、３１４において、信号機１００は、緊急車両の目的地、および／または緊急車両がどの場所から地理的領域ＧＡを退出する可能性が高いかを特定する。緊急車両の目的地は、例えば、緊急車両によって伝送される上述のブロードキャスト信号において提供され得る。緊急車両の目的地が既知である場合、信号機１００は、緊急車両の目的地までの経路が、信号機１００に関連付けられた交差点を通過するか、または通過すべきかを決定することができる。３１６において、信号機１００は、自身の灯器１０２を点灯および非点灯するためのタイミングシーケンスを決定し、決定したタイミングシーケンスを使用して灯器１０２を制御する。緊急車両が地理的領域ＧＡ内にあり、かつ緊急事態に対応しているこの事例では、信号機１００は、緊急車両が地理的領域ＧＡを迅速に通過することを可能にすることを最優先にしてタイミングシーケンスを決定する。ステップ３１４において、緊急車両の経路が、対応する交差点の通過を含むという肯定的な決定が信号機１００によって下されると、信号機１００の灯器１０２のためのタイミングシーケンスは、緊急車両が対応する交差点を通過後、所定の期間が経過するまで緊急車両に青信号を提供するような、タイミングシーケンスであり得る。緊急車両の経路が、信号機１００に対応する交差点を通過しない場合には、信号機１００は、信号機１００の灯器１０２を点灯および非点灯するためのタイミングシーケンスを、緊急車両の経路の方向への交通量がより少なくなるように決定することができる。

３１５において、信号機１００および地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００は、通信範囲内の車両に、緊急車両の存在を通知することができる。この通信は、信号機１００のトランシーバ１１０を使用して路車間通信を介して実施され得る。トランシーバ１１０によって伝送される情報は、例えば、緊急車両が地理的領域ＧＡを通過して移動している経路または移動するはずの経路と、緊急車両および緊急車両によって引き起こされる交通渋滞を回避するために取るべき推奨代替ルートとを含むことができる。１つの実施形態では、信号機１００は、信号機１００の通信範囲内のすべての車両に情報をブロードキャストすることにより、車両に情報を通信する。別の実施形態では、信号機１００は、それぞれの車両に対し、その車両だけへの別個の通信で情報を通信する。個別の通信を介した情報の伝送を利用することにより、推奨代替ルートを、それぞれの車両専用にすることができ、すなわち、或る１つ特定の車両のための代替ルートを、緊急車両に対して相対的なこの車両の場所およびルートに基づいて、信号機１００によって決定することができる。１つの実施形態では、車両に個別の通信を送信する場合、通信範囲内の、緊急車両によって影響を受ける車両のみに緊急車両を通知することができる。例えば、信号機１００の通信範囲内にはいるが、緊急車両および緊急車両の経路から離れる方向に移動している車両を、信号機１００によって識別して、緊急車両の情報を受信しないようにすることができる。緊急車両および緊急車両によって引き起こされる潜在的な交通を回避する推奨代替ルートに沿って既に移動している他の車両を、信号機１００によって識別して、緊急車両が通知されないようにすることもできる。

３１７において、信号機１００は、監視した交通データと、他の信号機から受信した交通情報とから、交通渋滞または交通渋滞招来イベントが存在するかどうかを決定することができる。そのようなイベントは、例えば、故障車両のような、予期しない交通渋滞を招来する静止物体、車両事故、１つまたは複数の街路Ｓのうちの一部または全部を通行止めにする道路工事、および道路封鎖であり得る。３１９では、信号機１００は、交通イベントからの交通渋滞の決定に応じて、交通渋滞の周囲の街路上に存在する車両のための推奨代替ルートを決定し、交通渋滞／交通イベントの存在と、そのような代替ルートとを、信号機１００の通信範囲内の車両に通信する。この通信は、信号機１００の通信範囲内のすべての車両への信号機１００によるブロードキャスト伝送であり得る。別の実施形態では、信号機１００は、個別の通信を介して車両に情報を通信する。個々の通信を介して車両に情報を伝送することにより、或る１つの特定の車両に通信される専用の推奨代替ルートを、交通渋滞または交通渋滞招来イベントの場所に対して相対的なこの車両の場所およびルートに基づいて、信号機１００によって決定することができ、これによって、信号機１００から情報を受信する複数の車両は、それぞれ異なる推奨ルートを受信することができるようになる。１つの実施形態では、通信範囲内の、交通イベントの交通渋滞によって影響を受ける車両のみに渋滞を通知し、代替ルートを提供することができるようにすることも考えられる。このようにすると、推奨代替ルートに沿って既に移動している車両には、連絡されないようになる。

移動している緊急車両に関する行動３１２～３１５と、静止している交通渋滞招来イベントに関する行動３１７～３１９とは、推奨代替ルートを決定するため、かつ通信範囲内の連絡すべき車両を識別するために、同じまたは同様のアルゴリズムおよび／またはアルゴリズムステップを利用することができることが理解される。

地理的領域ＧＡ内において緊急事態に応対している緊急車両が存在しない、より一般的なシナリオでは、３１６において、信号機１００は、緊急車両への便宜を考慮することなく灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定する。例示的な実施形態では、信号機１００は、ステップ３０６で決定した交通量と、ステップ３１０で他の信号機１００から受信した交通情報とに基づいて、灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定する。信号機１００は、ステップ３０２で受信した目標に基づいて、かつ／または現在の時刻、曜日、および／または月／季節に基づいて、灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定することもできる。信号機１００は、灯器１０２のためのタイミングシーケンスを、この灯器１０２のために以前に決定したタイミングシーケンスに基づいて決定することもできる。

例示的な実施形態では、信号機１００は、人工知能、自己学習、および／または自己適応の能力を有する。ＣＰＵ１０４は、ステップ３０６において交通量を決定するため、かつステップ３１６において灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定するために、人工知能、自己学習、および／または自己適応のアルゴリズムまたは技術を使用することができる。これに関して、そのような決定を行うために、シンボリックルールおよび／またはニューラルネットワークを利用することができる。

３１６において、信号機１００によって灯器１０２のタイミングシーケンスが決定された後、３１８において、信号機１００は、決定したタイミングシーケンスを地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００に送信する。タイミングシーケンスの伝送は、トランシーバ１１０の受信機を使用してブロードキャスト信号の伝送を介して実施され得る。他の信号機１００にタイミングシーケンスを伝送することにより、それぞれのそのような他の信号機１００は、各自の灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定することが可能となる。決定したタイミング情報を相互に共有し合うことにより、地理的領域ＧＡ内の信号機１００は、地理的領域ＧＡ内の交通をより良好かつより効率的に制御することが可能となる。オプションで、決定したタイミングシーケンスを手動で変更してもよいし、またはタイミングシーケンスを生成した後、このシーケンスを他の信号機に伝送する前に変更してもよい。

上述した図３のフローチャートは、図２の交通シナリオに適用される。図２は、地理的領域ＧＡ内における２つの街路が交わる交差点Ａ～Ｄを、４つ示している。それぞれの交差点Ａ～Ｄは、１つの信号機１００を含む。交差点Ｂの信号機１００は、ステップ３０４において、他の交通の中から、交差点Ｂに西から（すなわち交差点Ａから）接近する交通を監視し、３０６において、そのような接近する交通のうちの６０％が交差点Ｂで左（北）に曲がり、そのような接近する交通のうちの３５％が交差点Ｂで曲がらずに東方向に直進し、接近する交通のうちの５％が交差点Ｂで右（南）に曲がると決定する。さらに、交差点Ｂの信号機１００は、ステップ３１０において交差点Ａの信号機１００から交通情報を受信したことから、交差点Ａを退出して交差点Ｂへと東に向かう交通のうちの、１５％が北から交差点Ａに進入し、３０％が西から交差点Ａに進入し、５０％が南から交差点Ａに進入し、５％が東から進入してＵターンを利用するということも学習する。３１６において、交差点Ｂの信号機１００は、ステップ３０６で決定した交通量と、ステップ３１０で受信した交通情報とに基づいて、信号機１００の灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定することができる。図２の交通シナリオでは、交差点Ｂでの交通量を減らすために、交差点Ｂの信号機１００によって決定されるタイミングシーケンスは、東から交差点Ｂに進入して左に曲がる交通のための持続時間を延長することを要求することができ、換言すれば、東向きの車両が交差点Ｂで左（北）に曲がるための時間を延長することを要求することができる。

交差点Ｃの信号機１００も、図３のフローチャートに従う。ステップ３０６において、信号機１００は、交差点Ｃでの交通を監視し、交差点Ｃでの交通量を決定する。交差点Ｃの信号機１００も、３０８において決定した自身の交通量を他の信号機１００に送信し、交差点Ａ、Ｂ、およびＤの信号機１００のような地理的領域ＧＡ内の他の信号機１００によって決定された交通量を受信する。交差点Ｃの信号機１００は、ステップ３１６において、自身の灯器１０２のためのタイミングシーケンスを決定し、３１８において、そのようなタイミングシーケンスを地理的領域ＧＡ内の他の信号機と共有する。図２の交通シナリオに関して、交差点Ｂでの交通量を少なくとも部分的に減らすために、交差点Ｃの信号機１００によって決定されるタイミングシーケンスは、東向きの交通が交差点Ｃで左（すなわち、北）に曲がるための持続時間の短縮をもたらすことができる。このようにして、或る１つの交差点（この場合、交差点Ｃ）の信号機１００は、別の交差点（交差点Ｂ）での交通に対して直接的な影響を与えるように、自身の灯器１０２のタイミングシーケンスを適応的に変更することができる。

地理的領域ＧＡ内の信号機１００は、各自の灯器１０２のためのタイミングシーケンスを定期的に変更および／または更新することができる。例示的な実施形態では、信号機１００は、地理的領域ＧＡ内の信号機１００が交通シナリオに対してリアルタイムまたはほぼリアルタイムで制御されるように、ひいては交通制御の向上を提供するように、自身のタイミングシーケンスを継続的に更新する。例えば、これらの信号機１００は、相互に交通情報を共有し合うことによって、上述したように、他の街路Ｓを通過するように交通をルーティングすることにより、故障車両、車両事故、街路Ｓの少なくとも一部を通行止めにする道路工事、または道路封鎖のような、地理的領域ＧＡ内の任意の数の交通渋滞招来イベントに、適時かつ完全に対応することができる。

信号機１００は、上記では、各自の灯器１０２のための適切なタイミングシーケンスを決定するように構成されているものとして説明されてきた。これに代わる実施形態では、信号機１００の灯器１０２のための適切なタイミングシーケンスの決定を、信号機１００自体ではなく中央および／または遠隔地で実施するようにしてもよい。図４を参照すると、地理的領域ＧＡ内の信号機１００に、中央演算装置４００が通信可能に結合されている。演算装置４００は、ＣＰＵ４０２およびメモリ４０４を含み、ＣＰＵ４０２およびメモリ４０４は、演算装置４００に結合されている。メモリ４０４は、不揮発性のメモリを含むことができ、とりわけ、信号機１００と通信するため、かつ地理的領域ＧＡ内のそれぞれの信号機１００のための交通量およびタイミングシーケンスを決定するためのプログラムコードを、自身の中に格納することができる。演算装置４００は、エアインターフェースを介して信号機１００と通信するための、ＣＰＵ４０２に結合されたトランシーバ４０６をさらに含み、トランシーバ４０６は、少なくとも送信機および受信機を有する。信号機１００および演算装置４００は、Ｗｉ－Ｆｉ、ＤＳＲＣ、ＷＬＡＮ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、およびＬＴＥを含む、複数の無線通信技術、プロトコル、および／またはアプローチのうちの任意の１つまたは複数を利用することができる。別の実施形態では、演算装置４００と信号機１００とが一緒にハードワイヤードされ、ハードワイヤードされた接続を介して通信し合う。

次に、演算装置４００の動作を、図５を参照しながら説明する。演算装置４００は、この演算装置４００が関連付けられたすべての信号機１００に関する信号機データを、メモリ４０４に保存する。例示的な実施形態では、メモリ４０４は、地理的領域ＧＡ内のすべての信号機１００に関する信号機データを保存する。信号機データは、上述したそれぞれの信号機１００のメモリ１０６に保存されている信号機データと同じまたは同様の信号機データを含むことができる。特に、信号機データは、それぞれの信号機１００の灯器１０２を点灯および非点灯するための過去および現在のタイミングシーケンスを含むことができる。信号機１００の灯器１０２を点灯／非点灯するための過去のタイミング情報は、時刻、曜日、および月ならびに／または季節に基づいて、それぞれ異なり得る。

メモリ４０４に保存されている交通情報は、上述したように、地理的領域ＧＡ内の信号機１００のための交通目標情報を含むことができる。

演算装置４００は、５０４において、信号機１００からの交通情報を受信することができる。交通情報は、図３の３０４においてそれぞれの信号機１００によって監視された交通、および／または上記の３０６においてそれぞれの信号機によって決定された交通量であり得る。信号機１００によって監視された交通だけが提供される場合には、演算装置４００は、上記の３０６において信号機１００によって実施される決定と同様にして、交通量を決定する。演算装置４００は、図３に関して上述したような信号機１００によって実施される行動と同様にして、５０６において、地理的領域ＧＡ内に緊急車両がいるかどうかを決定し、肯定的な決定が下されると、５０８において、目的地および／または地理的領域ＧＡを通過する経路を識別し、５１０において、目的地および／または経路に基づいてそれぞれの信号機１００のためのタイミングシーケンスを決定し、５１２において、そのような決定されたタイミングシーケンスをそれぞれ対応する信号機に伝送する。さらに、演算装置４００は、図３のステップ３１４および３１５に関して上述したような信号機１００によって実施される行動と同じようにまたは同様にして、５０９において、地理的領域ＧＡ内の車両に、緊急車両と、緊急車両が地理的領域ＧＡ内で取っているまたは取るべき経路とを通知し、緊急車両によって引き起こされる交通をより良好に回避するために、推奨代替ルートを決定して、車両に提供することができる。さらに、演算装置４００は、５１１において、交通渋滞が存在するかどうか、および／または故障車両、車両事故、または道路工事のような交通渋滞招来イベントが存在するかどうかを決定することもできる。肯定的な決定が下されると、５１３において、演算装置４００は、地理的領域ＧＡ内の、交通渋滞によって影響を受ける車両を識別し、影響を受ける車両のための推奨代替ルートを決定し、影響を受けるそれぞれの車両に、交通渋滞／交通渋滞招来イベントの存在と、車両のための推奨代替ルートとを通知することができる。演算装置４００によって実行されるステップ５１１および５１３は、信号機１００によって実行される図３のステップ３１７および３１９と同様であり得る。

地理的領域ＧＡ内において緊急事態に応対している緊急車両が存在しない場合には、演算装置４００は、図３の信号機１００によって実施されるステップ（それぞれステップ３１６および３１８）と同様にして、５１０において、地理的領域ＧＡ内のそれぞれの信号機１００のためのタイミングシーケンスを決定し、５１２において、タイミングシーケンスをそれぞれ対応する信号機に伝送する。それぞれの信号機１００のためのタイミングシーケンスは、それぞれの信号機１００によって監視された決定された交通量、現在または過去のタイミングシーケンス、現在の時刻、曜日、月および／または季節、演算装置４００に提供される目標、その他の手動入力などに基づき得る。

それぞれの交差点Ａ～Ｄにおける交通量と、それぞれの信号機１００のためのタイミングシーケンスとを決定する際に、ＣＰＵ１０４は、人工知能、自己学習、および／または自己適応の能力および機能を利用する。

それぞれの信号機１００のための交通量および／またはタイミングシーケンスを、信号機１００が決定するのではなく演算装置４００が決定することの１つの利点は、計算能力が集中化され、これにより、図１および３に関して上述した構造および機能を有する信号機１００に比べて、それぞれの信号機１００のコストが削減されることである。

上述の例示的な実施形態では、信号機１００は、センサ装置１０８を使用して交差点での交通を監視する。別の例示的な実施形態では、センサ装置１０８を、信号機１００が関連付けられていない地理的領域ＧＡ内の街路および／または街路交差点に沿って配置してもよい。例えば、検知装置６００（図６）は、ＣＰＵ１０４、メモリ１０６、センサ装置１０８、およびトランシーバ１１０が含まれる、図１の信号機１００のコンポーネントのうちの多くを含むことができる。しかしながら、検知装置６００は、灯器１０２、または灯器１０２のタイミングシーケンスを決定するための、メモリ１０６内のプログラムコードを含まない。その代わりに、検知装置６００のＣＰＵ１０４は、メモリ１０６に格納されたプログラムコードを実行することにより、対応する交差点での交通の監視と、オプションで、監視された交通に基づいた交通量の決定と、図２および３の実施形態による信号機１００または図４および５の実施形態による演算装置４００への、監視された交通および／または決定された交通量の伝送とを、単純に制御する。その場合には、それぞれの信号機１００または演算装置４００が、少なくとも検知装置６００によって監視された交通に基づいて、信号機１００のためのタイミングシーケンスを決定する。

図３および５に示されるステップを、上で図示および説明した順序とは異なる順序で実行してもよいことが理解される。

本明細書では、例示的な実施形態が例示的な手法で記載されており、使用されている用語は、本質的に限定する言葉ではなく説明する言葉であることが意図されていることを理解すべきである。上記の教示に照らして、本発明の多数の修正および変更が可能であることは自明である。上記の説明は、本質的に単なる例示に過ぎず、したがって、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく変更を加えることができる。

Claims (16)

1. 第１の信号機を有する第１の交差点での交通を制御する方法であって、
   前記第１の交差点での交通を監視し、当該監視からの交通情報をメモリに格納するステップと、
   前記第１の交差点が位置する領域内の１つまたは複数の他の交差点に関する交通情報を受信するステップと、
   前記監視からの前記交通情報と、受信した前記交通情報とに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の信号機のためのタイミングシーケンスを決定するステップと、
   決定した前記タイミングシーケンスを利用するために前記第１の信号機の制御を更新するステップと、
   を含み、
   前記監視、前記受信、前記決定、および前記更新は、前記第１の信号機の、または前記第１の信号機に設けられた、または前記第１の信号機の近傍のプロセッサによって実行され、
   前記交通情報は、前記領域内を通過する車両の移動時間が結果的に短縮されること、および、前記車両の燃料効率が改善または最適化されることを含む複数の目標を含み、
   前記交通情報は、それぞれの目標に重みを割り当てるための重み付け情報を含み、
   前記１つまたは複数の他の交差点に関する交通情報を受信するステップは、前記プロセッサにより、前記領域内の１つまたは複数の他の信号機の各々のための第２のタイミングシーケンスを受信するステップを含み、
   前記タイミングシーケンスを決定するステップは、前記１つまたは複数の他の信号機の各々の前記第２のタイミングシーケンスに基づき、かつ、重み付けされた目標に部分的に基づく、
   方法。
2. 前記プロセッサにより、前記領域内の他の信号機に前記タイミングシーケンスを通信するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 前記監視の間に、前記プロセッサにより、前記第１の交差点での交通量を決定するステップをさらに含み、
   当該決定は、
   前記プロセッサにより、第１の期間中に第１の方向から前記第１の交差点を通過する際に左に曲がる第１の車両の集合を識別するステップと、
   前記プロセッサにより、前記第１の期間中に前記第１の方向から前記第１の交差点を通過する際に右に曲がる第２の車両の集合を識別するステップと、
   前記プロセッサにより、前記第１の期間中に曲がることなく前記第１の方向から前記第１の交差点を通過する第３の車両の集合を識別するステップと
   を含み、
   前記タイミングシーケンスを決定するステップは、前記第１の車両の集合と、前記第２の車両の集合と、前記第３の車両の集合とに少なくとも部分的に基づく、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記プロセッサにより、緊急車両が所望の目的地に向かって前記領域を通過していることを決定するステップをさらに含み、
   前記タイミングシーケンスを決定するステップは、前記所望の目的地に向かって前記領域を通過している前記緊急車両の経路に少なくとも部分的に基づく、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記プロセッサにより、前記領域内の車両に、前記緊急車両と、前記緊急車両のための経路とを通知するステップをさらに含む、請求項４記載の方法。
6. 前記タイミングシーケンスを決定するステップは、前記第１の信号機によって使用されている現在のタイミングシーケンスと、前記第１の信号機によって以前に使用されたタイミングシーケンスとのうちの少なくとも一方に基づく、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記タイミングシーケンスを決定することステップは、現在の時刻および現在の曜日のうちの少なくとも一方に基づく、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記プロセッサにより、前記監視からの前記交通情報と、前記受信した交通情報とのうちの少なくとも一方に基づいて、前記領域内に交通渋滞が存在するかどうかを決定するステップと、
   肯定的な決定が下されると、前記プロセッサにより、前記交通渋滞の回避を増加させるための１つまたは複数の代替ルートを決定するステップと、
   前記プロセッサにより、前記領域内の車両に、前記交通渋滞と、前記１つまたは複数の代替ルートとを通知するステップと、
   をさらに含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 交通を制御するためのプログラムコード製品であって、
   前記プログラムコード製品は、非一時的なメモリに格納されており、プロセッサによって実行された場合にプロセッサに以下のことを実行させる命令を含み、すなわち、
   所定の地理的領域内の、第１の信号機を有する第１の交差点での交通を監視し、当該監視からの交通情報をメモリに格納することと、
   前記第１の交差点が位置する前記所定の地理的領域内の１つまたは複数の他の交差点に関する交通情報を受信することと、
   前記監視からの前記交通情報と、受信した前記交通情報とに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の信号機のためのタイミングシーケンスを決定することと、
   決定した前記タイミングシーケンスを利用するために前記第１の信号機の制御を更新することと
   を実行させる命令を含み、
   前記交通情報は、前記地理的領域内を通過する車両の移動時間が結果的に短縮されること、および、前記車両の燃料効率が改善または最適化されることを含む複数の目標を含み、
   前記交通情報は、それぞれの目標に重みを割り当てるための重み付け情報を含み、
   前記１つまたは複数の他の交差点に関する交通情報を受信することは、前記地理的領域内の１つまたは複数の他の信号機の各々のための第２のタイミングシーケンスを受信することを含み、
   前記タイミングシーケンスを決定することは、前記１つまたは複数の他の信号機の各々の前記第２のタイミングシーケンスに基づき、かつ、重み付けされた目標に部分的に基づく、
   プログラムコード製品。
10. 前記命令は、前記プロセッサによって実行された場合に前記プロセッサに、前記所定の地理的領域内の他の信号機に前記タイミングシーケンスを通信することを実行させる命令を含む、請求項９記載のプログラムコード製品。
11. 前記命令は、前記監視の間に、前記第１の交差点での交通量を決定するための命令を含み、
    当該決定は、
    第１の期間中に第１の方向から前記第１の交差点を通過する際に左に曲がる第１の車両の集合を識別し、
    前記第１の期間中に前記第１の方向から前記第１の交差点を通過する際に右に曲がる第２の車両の集合を識別し、
    前記第１の期間中に曲がることなく前記第１の方向から前記第１の交差点を通過する第３の車両の集合を識別する
    ための命令を含み、
    前記命令は、前記第１の車両の集合と、前記第２の車両の集合と、前記第３の車両の集合とに少なくとも部分的に基づいて、前記タイミングシーケンスを決定する、
    請求項９または１０記載のプログラムコード製品。
12. 前記命令は、緊急車両が所望の目的地に向かって前記所定の地理的領域を通過していることを決定するための命令を含み、
    前記命令は、前記所望の目的地に向かって前記所定の地理的領域内にいる前記緊急車両のための経路に少なくとも部分的に基づいて、前記タイミングシーケンスを決定する、
    請求項９から１１までのいずれか１項記載のプログラムコード製品。
13. 前記命令は、前記所定の地理的領域内の車両に、前記緊急車両と、前記緊急車両の経路とを通知するための命令を含む、請求項１２記載のプログラムコード製品。
14. 前記命令は、
    前記監視からの前記交通情報と、前記受信した交通情報とのうちの少なくとも一方に基づいて、前記所定の地理的領域内の交通渋滞を識別し、
    前記交通渋滞の回避を増加させるための１つまたは複数の代替ルートを決定し、
    前記所定の地理的領域内の車両に、前記代替ルートを通知する
    ための命令を含む、請求項１２または１３記載のプログラムコード製品。
15. 前記プロセッサによって実行された場合に前記プロセッサに、前記所定の地理的領域内の交通流に対応する１つまたは複数の目標を保存することを実行させる命令をさらに含み、
    前記第１の信号機のためのタイミングシーケンスを決定するための命令は、前記１つまたは複数の目標に基づく、
    請求項９から１４までのいずれか１項記載のプログラムコード製品。
16. 前記命令は、前記第１の信号機を制御するために使用されている現在のタイミングシーケンスと、前記第１の信号機を制御するために以前に使用されたタイミングシーケンスとのうちの少なくとも一方に基づいて、前記第１の信号機のためのタイミングシーケンスを決定し、
    前記プログラムコード製品は、前記第１の信号機のためのタイミングシーケンスを決定するために、自己学習アルゴリズムを利用する、
    請求項９から１５までのいずれか１項記載のプログラムコード製品。

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