JP7122176B2 - 信号制御装置およびこれを備えた交通制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、内部時計を備えた信号制御装置およびこれを備えた交通制御システムに関する。
交通信号機などの交通設備の制御を行うために、複数の交通制御機器の間で交通データの送受信を行う交通制御システムが知られている。例えば、交通制御システムは、交通管制センターに設置された中央装置と、信号灯器を制御する信号制御装置と、交通データを取得する車両感知器や光ビーコン等の端末装置などを含む。
中央装置は、端末装置で取得された交通データを基に車両の有無を判断し、信号制御パラメータを決定して、信号制御装置へ送信する。信号制御装置は、受信した信号制御パラメータに基づき、中央装置の内部時計と同期して信号灯器の階梯制御(正秒に歩進を行う制御)を実行する。時刻に同期した制御を実施する信号制御装置は、通信回線を使用して、交通管制センターに設置されるタイムサーバに一定時間間隔でアクセスし、自らの時刻を修正する機能をもつ。
また、この種の信号制御装置は、自装置に設置される操作部により、任意の時刻を秒単位で設定することが可能に構成されている。内部時計を秒単位で設定する場合、例えば、「秒」未満のデータを「0」とする方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開平11-39265号公報
しかしながら、操作部を介して入力される信号制御装置の内部時計の秒未満の単位の時刻が「0」に設定されると、信号制御装置の内部時計と交通管制センターに設置されたタイムサーバ(あるいは中央装置)との間に時刻のずれが発生する。この場合、次階梯の歩進タイミング及び次サイクルのサイクル開始タイミングがずれてしまうという問題がある。また、隣接する交差点間でのサイクル開始タイミングがずれ、交差点間の灯色変化タイミングが一致しない状態となる。
特に近年、プローブデータを利用して安全運転支援やエコドライブ支援に役立つ交通パラメータを提供する運転支援システム(ITS:Intelligent Transport System)の開発が進められている。このシステムでは、路線に設置された信号機の灯色情報を路側アンテナから車載器へ送信し、交通状況や運転シーンに応じた適正な速度や情報をドライバへ提供することを可能とする。しかし、次階梯の歩進タイミング及びサイクル開始タイミングにずれが生じると、車載器に送信される灯色情報が実際の灯色情報と異なってしまい、時々刻々と変化する灯色情報を適切なタイミングで安定に提供することが困難となる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、操作部を介して設定された時刻情報の中央装置との同期ずれを防止することができる信号制御装置およびこれを備えた交通制御システムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る信号制御装置は、内部時計と、信号生成部と、操作部と、更新部とを具備する。
前記内部時計は、ミリ秒単位で内部時刻を計時する。
前記信号生成部は、前記内部時刻の正秒に同期して信号灯器を制御するための制御信号を生成する。
前記操作部は、秒単位での時刻設定の入力操作を受け付ける。
前記更新部は、前記時刻設定の入力操作に基づき、前記ミリ秒単位を変更することなく前記内部時刻の時分秒を設定時刻に更新可能に構成される。
上記信号制御装置においては、時刻設定の入力操作に基づき、ミリ秒単位を変更することなく内部時刻の時分秒を設定時刻に更新可能な更新部を備えているため、中央装置との同期ずれを生じさせることなく信号灯器を制御することができる。
前記信号制御装置は、タイムサーバに接続可能な伝送部をさらに具備してもよい。
前記更新部は、前記伝送部が前記タイムサーバから時刻情報の取得が可能なときは、前記時刻設定の入力操作を無効とし、前記内部時刻をミリ秒単位で前記時刻情報に更新する。
前記信号制御装置は、ハードウェア時計をさらに具備し、前記更新部は、前記時刻設定の入力操作に基づき、前記ハードウェア時計の時分秒を前記設定時刻に更新するように構成されてもよい。
以上述べたように、本発明によれば、操作部を介して設定された時刻情報の中央装置との同期ずれを防止することができる。
本発明の一実施形態に係る交通制御システムの概略構成図である。 上記交通制御システムが適用される道路交差点の模式図である。 本発明の一実施形態に係る信号制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 階梯表の一例を示す図である。 上記信号制御装置の起動時の処理手順を示すフローチャートである。 上記信号制御装置の時刻更新手順を示すフローチャートである。 操作部からの時刻設定手順を示す比較例のフローチャートである。 信号制御装置の内部時計、階梯計時用カウンタおよびタイムサーバとの関係を示す説明図である。 上記信号制御装置における操作部からの時刻設定手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
[交通制御システム]
図1は、本発明の一実施形態に係る交通制御システム100の概略構成図、図2は交通制御システム100が適用される道路交差点の模式図である。本実施形態では、一例として、ITS機能を有する交通制御システムを例に挙げて説明する。
本実施形態の交通制御システム100は、信号制御装置10と、路側アンテナ20と、交通管制センター50とを備える。
信号制御装置10は、図2に示すように、東西方向(図中左右方向)および南北方向(図中上下方向)に延びる道路R1,R2に設置された車両用灯器1V,2Vと、各道路の横断歩道に設置された歩行者用灯器1P,2Pと、を含む複数の信号灯器を制御する。
信号制御装置10は、商用電源を電力源に用いて、予め設定された点灯時間(現示秒数)及び周期で各信号灯器の発光(青、黄、赤)を制御する。信号制御装置10は、典型的には、信号機Sの支柱に取り付けられた制御ボックス(図示略)に設置され、各灯器1V,2V,1P,2Pにそれぞれ有線で電気的に接続される。
信号制御装置10は、車両用灯器1V,2Vに関する信号情報を路側アンテナ20に送信することが可能に構成される。信号制御装置10は、交通管制センター50と通信可能に構成される。
路側アンテナ20は、信号機Sが設置される道路(あるいは路線)R1,R2を走行する車両Vと通信可能に構成され、信号制御装置10から送信された信号情報を車両Vへ送信することが可能に構成される。車両Vには図示せずとも、路側アンテナ20から送信される信号情報を受信可能な車載器のほか、当該信号情報に基づいて運転者へ車両用灯器1V,2Vに関連する情報を提示するデバイス(ディスプレイ、スピーカなど)が設置される。
信号情報は、車両Vの進行方向前方に位置する信号機の灯色に関連する情報であって、典型的には、車両Vの通過時における信号機の灯色に関連する情報を含む。これにより、走行する車両Vに対しては、信号通過支援や赤信号減速支援等の運転支援情報を提供することが可能となる。
交通制御システム100は、道路R1又はこれに交差する道路R2上の他の車両や歩行者を検出し、その検出信号を路側アンテナ20へ送信することが可能な感知器30をさらに備えていてもよい。この場合、路側アンテナ20は、上記信号情報だけでなく、感知器30から送信される情報に基づいて、上記他の車両や歩行者の接近を通知する注意喚起情報などを車両Vへ送信することが可能に構成されてもよい。
交通管制センター50は、中央装置51と、タイムサーバ52とを有し、信号制御装置10とネットワークを介して通信可能に接続される。中央装置51は、信号制御装置10の上位装置(コンピュータ)に相当し、タイムサーバ52と時刻同期した内部時刻を計時する。中央装置51は、信号灯器1の階梯を制御するための制御信号を生成し、これを信号制御装置10へ送信する。タイムサーバ52は、例えば、NTP(Network Time Protocol)サーバ、SNTP(Simple Network Time Protocol)サーバなどが用いられる。
次に、信号制御装置10の詳細について説明する。
[信号制御装置]
図3は、信号制御装置10の構成を示す機能ブロック図である。信号制御装置10は、主制御ユニット11(主制御部)と、伝送ユニット12(伝送部)と、灯器開閉器13とを備える。
[信号制御装置]
主制御ユニット11は、信号灯器1の動作を制御する。伝送ユニット12は、路側アンテナ20および交通管制センター50と無線又は有線で通信可能な通信モジュールと、主制御ユニット11と路側アンテナ20および交通管制センター50との間の情報の授受を制御するコントローラとを有する。灯器開閉器13は、主制御ユニット11の指示に基づき、各信号灯器の点灯あるいは消灯を制御する切替回路を有する。
主制御ユニット11は、図3に示すように、制御部111、バックアップ時計112、操作部113、メモリ114、補助バッテリ115等を有する。
制御部111は、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置で構成される。制御部111は、機能ブロックとして、信号生成部111aと、クロック部111bと、更新部111cとを有する。
信号生成部111aは、メモリ114に格納された制御設定情報に基づいて、信号灯器1を制御するための制御信号を生成する。制御設定情報とは、典型的には、信号機Sの定数(以下、信号機定数ともいう)をいう。信号機定数には、階梯表、サイクル、スプリット、オフセット、時限表、感応秒数などが含まれる。メモリ114にはさらに、制御部111に所定の動作を実行させる制御プログラムや制御パラメータ等が格納されるとともに、中央装置51から送信される制御設定情報にデータを更新することが可能に構成される。メモリ114は、典型的には、不揮発性の半導体メモリ等で構成される。
図4に階梯表の一例を示す。ここでは、2現示10ステップの信号機を例に挙げて説明する。1~5ステップ目が1現示目、6~10ステップが2現示目を示している。図において「G」および「PG」は青信号、「R」および「PR」は赤信号、「Y」は黄信号を表しており、「PW」は歩行者用の点滅信号である。各灯器が青、黄および赤の順で一巡する時間をサイクルといい、その長さは「秒」で表される。各サイクルは、クロック部111bでカウントされる階梯時間の正秒(コンマ0秒)に同期して開始され、各ステップは、それぞれ独自の時間(秒数)が割り当てられ、当該階梯時間の正秒に同期して順次進行する(階梯歩進)。
信号生成部111aは、灯器1V,1P,2V,2Pに対する発光制御指令と、路側アンテナ20へ提供する灯器に関する信号情報とを生成する。路側アンテナ20へ提供される信号情報には、典型的には、所定秒後の灯器の灯色に関するデータ信号が含まれる。当該データ信号は、例えば、時刻情報と、その時刻における灯色が他の色に切り替えられるまでの残り時間等を含む。信号生成部111aは、所定の時間周期で信号情報を生成あるいは更新することが可能に構成される。
クロック部111bは、ミリ秒単位で信号制御装置10の内部時刻を計時し、主制御ユニット11のソフトウェア時計(内部時計)としての機能と階梯時間を計時するカウンタとしての機能とを有する。クロック部111bは、ミリ秒単位で信号制御装置10の内部時刻を計時する。
更新部111cは、クロック部111bの内部時計を、タイムサーバ52から取得される時刻情報に更新することが可能に構成される。更新部111cは、タイムサーバ52へのアクセスが不可能な場合には、クロック部111bの内部時計を、バックアップ時計112で計時される時刻情報に、あるいは操作部113を介して入力される設定時刻情報に更新することが可能に構成される。
バックアップ時計112は、ハードウェア時計であり、停電などの送電トラブルの発生時においても補助バッテリ115を動力源として時刻情報を継続的に生成する。復電時、制御部111は、バックアップ時計112の出力を参照して現在時刻を認識し、システムクロックを設定する。
操作部113は、例えば、定期メンテナンス時や送電トラブルの復旧時(復電時)においてオペレータにより操作される操作パネルであって、信号制御装置10の起動時に必要な各種設定情報が入力される。操作部113は、典型的には、電源キー、テンキー等の操作キー、入力情報を表示するディスプレイ等を含む。操作部113は、タッチパネル等で構成されてもよい。設定情報としては、現在時刻情報が含まれ、操作部113は、秒単位での時刻設定の入力操作を受け付けることが可能に構成される。
(基本動作)
続いて、図5および図6を参照して、信号制御装置10の基本的な動作について説明する。図5は信号制御装置10の起動時の処理手順を、図6は定期的な時刻更新手順をそれぞれ示すフローチャートである。
図5に示すように、信号制御装置10が起動すると、制御部111は、伝送ユニット12を介して交通管制センター50(タイムサーバ52)にアクセス可能かどうかを判定し、アクセス可能な場合は、タイムサーバ52より現在の時刻情報を取得する(ステップ101,102)。タイムサーバ52から時刻情報を取得した制御部111(更新部111c)は、その内部時計の時刻(時:分:秒.秒未満=Hs:Ms:Ss.MSs)をタイムサーバの時刻(時:分:秒.秒未満=Ht:Mt:St.MSt)で更新する(ステップ103)。
ここで、「秒未満」の単位は、ミリ秒単位を意味し、典型的には、小数点以下3桁の時刻を表す。
また、制御部111(更新部111c)は、クロック部111bの階梯時間計時用カウンタの「秒」の単位(CNTs)を「0」にリセットし、「秒未満」の単位(CNTms)をタイムサーバの「秒未満」の時刻(Mst)で更新する(ステップ104)。
さらに制御部111(更新部111c)は、バックアップ時計112の時刻(時:分:秒=Hb:Mb:Sb)をタイムサーバの時刻(Ht:Mt:St)に更新する(ステップ105)。
以上のようにして、制御部111の内部時計、階梯時間計時用カウンタおよびバックアップ時計112がタイムサーバ52の時刻に同期設定される。上記ステップ103およびステップ104の実行により、起動時から正秒に同期した階梯歩進が可能となる。
これに対して、通信環境の不具合等でタイムサーバ52にアクセスが不可能な場合、制御部111は、バックアップ時計112が正常か否かを判定する(ステップ106)。バックアップ時計112が正常な場合、制御部111は、その内部時計の「秒未満」の単位を除く時刻(Hs:Ms:Ss)をバックアップ時計112の時刻(Ht:Mt:St)に更新し、「秒未満」の単位を「0」にリセットする(ステップ107)。
一方、バックアップ時計112が何らかの理由で正常に動作していない場合、制御部111は、その内部時計の「秒未満」の単位の時刻を「0」にリセットする(ステップ108)。
さらに制御部111は、クロック部111bの階梯時間計時用カウンタの「秒」および「秒未満」の単位(CNTs、CNTms)をそれぞれ「0」にリセットする(ステップ109)。
上述した処理により、タイムサーバ52から時刻情報を取得できない場合においても、起動時から正秒に同期した階梯歩進が可能となる。
信号制御装置10の起動後、制御部111の内部時計は、定期的に修正あるいは更新される。更新のタイミングとしては、所定の時刻修正条件が成立したときに実行される。所定の時刻修正条件としては、例えば、前回の更新が一定以上の時間が経過したとき、中央装置51からの更新の要求があったとき、などが挙げられる。
図6に示すように、所定の時刻修正条件が成立すると、制御部111は、タイムサーバ52へのアクセスが可能なときは、取得したタイムサーバ52の時刻情報に基づき、内部時計、階梯時間計時用カウンタおよびバックアップ時計112を上述の起動時の処理と同様な方法で更新する(ステップ201~205)。
一方、タイムサーバ2へのアクセスが不可能な場合、以前に確定した時刻での正秒に同期した階梯歩進を行うため、制御部111は何らの更新処理も実行せず(No Operation)、フローを終了させる(ステップ201,206)。
(操作部からの時刻設定)
続いて、操作部113からの時刻設定処理について説明する。
上述のように操作部113は、信号制御装置10の定期メンテナンス時や送電トラブルの復旧時(復電時)においてオペレータにより操作され、設定情報として、秒単位での時刻設定の入力操作を受け付けることが可能に構成される。典型的には、作業者は、時報を参照しながら操作部113へ現在時刻を入力する。したがって、操作部113に入力される時刻には、秒未満の単位で多少のバラツキが発生し、タイムサーバ52の時刻に秒未満の単位まで同期させた時刻情報を入力することはほぼ不可能である。このため、従来の信号制御装置では、操作部に入力された時刻のうち秒未満の単位は、「0」に設定していた。
図7に操作部からの時刻設定手順を示す従来方式(比較例)のフローチャートである。同図に示すように、操作部から時刻設定(ステップ301)が行われると、信号制御装置は、その内部時計の「秒未満」の単位を除く時刻(Hs:Ms:Ss)を操作部への入力設定時刻(時:分:秒.秒未満=Hu:Mu:Su)に更新し、「秒未満」の単位の時刻を「0」にリセットする(ステップ302)。
続いて信号制御装置は、階梯時間計時用カウンタの「秒」の単位(CNTs)を操作部113への入力設定時刻の「秒」の時刻で更新し、「秒未満」の単位(CNTms)を「0」にリセットする(ステップ303)。
さらに信号制御装置は、バックアップ時計112の時刻(時:分:秒=Hb:Mb:Sb)を操作部への入力設定時刻(Hu:Mu:Su)に更新する(ステップ304)。
しかしながら、操作部を介して入力される信号制御装置の内部時計の秒未満の単位の時刻が「0」に設定されると、信号制御装置の内部時計とタイムサーバとの間に時刻のずれが発生し、次階梯の歩進タイミング及び次サイクルのサイクル開始タイミングがずれてしまうという問題がある(図8(a)~(d)参照)。
図8(a)~(d)は上述した比較例に係る信号制御装置における内部時計、階梯計時用カウンタおよびタイムサーバとの関係を示す説明図である。
階梯計時用カウンタがタイムサーバと時刻同期している場合、カウンタは、タイムサーバと同期して時刻を計時する(図8(c),(d)参照)。任意の時刻に操作部を介して時刻設定がされると、上述のように入力時の時刻は正秒に一致しない場合がほとんどであるため、時刻の正秒に一致しない時刻(図中下向きの白抜き矢印で示す時刻)が入力設定値となる。そして、比較例においては、時刻の秒未満の単位は「0」にリセットされるため、直前の正秒から入力設定時刻までの計時はクリアされ、内部時計および階梯計時用カウンタは、入力設定時刻から計時があらためて開始されることになる(図8(a),(b)参照)。その結果、信号制御装置での内部時計と階梯歩進だけは正秒で同期がとれているように見えるが、タイムサーバとの間に時刻のずれが生じているため、実際には、クリアされた計時時間の分だけ次階梯以降の歩進タイミング及び次のサイクル開始タイミングが遅れることになる。
信号制御装置とタイムサーバとの時刻の同期ずれが生じると、ITS機能を有する交通制御システムにおいては実際の灯色と車両に提示される灯色情報とが相違し、車両に正しい灯色情報を引き渡すことができなくなる。また、隣接する交差点間でのサイクル開始タイミングがずれ、交差点間のサイクル開始が一致しなくなるとともに、ドライバ目線では違和感を生じさせる場合がある。
このような問題を解消するため、本実施形態の信号制御装置10において、更新部111cは、操作部113への時刻設定の入力操作に基づき、内部時計のミリ秒単位を変更することなく、時分秒の単位のみを、入力された設定時刻に更新するように構成される。
図8(e),(f)を参照して説明すると、本実施形態の信号制御装置10においては、操作部113への入力設定時刻の秒未満の単位は更新されず、カウンタで計時されている秒未満の時刻がそのまま採用されるため、内部時計の秒未満の単位は設定されず、時分秒の単位のみが入力設定値の時刻に更新される。その結果、タイムサーバ52との間に時刻のずれが生じることはなく、本来の想定されていた階梯歩進タイミングで次階梯以降の歩進タイミング及び次のサイクルが開始することになる。
これにより、ITS機能を有する交通制御システムにおいては、実際の灯色と車両に提示される灯色情報との相違を防止して、車両に正しい灯色情報を引き渡すことが可能となる。また、隣接する交差点間での歩進タイミング及びサイクル開始タイミングのずれも防止できるため、交差点間のサイクル開始タイミングを一致させることができ、ドライバに違和感を生じさせないようにすることができる。さらに、中央装置51との時刻同期が確保されるため、中央装置51から送信される制御設定情報に基づく階梯制御をリアルタイムで実行することができる。
<他の実施形態>
図9は、本発明の他の実施形態に係る信号処理装置10の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
本実施形態では、操作部113を介して時刻設定が行われたとき、タイムサーバ52へのアクセスの可否を判定し、アクセス可能な場合は、タイムサーバ52から取得した時刻情報で内部時計などを更新し、アクセス不可能な場合は、第1の実施形態と同様な手法で操作部113への設定時刻で内部時計を更新するように構成される。以下、その詳細を図9を参照して説明する。
操作部113から時刻設定(ステップ401)が行われると、制御部111は、伝送ユニット12を介して交通管制センター50(タイムサーバ52)にアクセス可能かどうかを判定し、アクセス可能な場合は、タイムサーバ52より現在の時刻情報を取得する(ステップ402,403)。タイムサーバ52から時刻情報を取得した制御部111(更新部111c)は、その内部時計の時刻(時:分:秒.秒未満=Hs:Ms:Ss.MSs)をタイムサーバの時刻(時:分:秒.秒未満=Ht:Mt:St.MSt)で更新する(ステップ404)。
続いて制御部111(更新部111c)は、クロック部111bの階梯時間計時用カウンタの「秒」の単位(CNTs)を変更せず、「秒未満」の単位(CNTms)のみをタイムサーバの「秒未満」の時刻(Mst)で更新する(ステップ405)。
さらに制御部111(更新部111c)は、バックアップ時計112の時刻(時:分:秒=Hb:Mb:Sb)をタイムサーバの時刻(Ht:Mt:St)に更新する(ステップ406)。
以上のようにして、制御部111の内部時計、階梯時間計時用カウンタおよびバックアップ時計112がタイムサーバ52の時刻に同期設定される。上述のように、制御部111(更新部111c)は、タイムサーバ52から時刻情報の取得が可能なときは、操作部113からの時刻設定の入力操作を無効とし、内部時計をミリ秒単位でタイムサーバ52の時刻情報に更新する。これにより、内部時計をタイムサーバ52と時刻同期させることができる。
一方、通信環境の不具合等でタイムサーバ52にアクセスが不可能な場合、制御部111(更新部111c)は、ミリ秒単位を変更することなく、内部時計の時刻(Hs:Ms:Ss)を操作部への入力設定時刻(時:分:秒.秒未満=Hu:Mu:Su)に更新する(ステップ407、図8(e)参照)。
さらに制御部111(更新部111c)は、階梯時間計時用カウンタの「秒」の単位(CNTs)および「秒未満」の単位(CNTms)は変更せず、設定入力前の時刻(CNTs、CNTms)を継続して採用する(ステップ408)。
さらに信号制御装置は、バックアップ時計112の時刻(時:分:秒=Hb:Mb:Sb)を操作部113への入力設定時刻(Hu:Mu:Su)に更新する(ステップ409、図8(f)参照)。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
10…信号制御装置
11…主制御ユニット
12…伝送ユニット
13…灯器開閉器
20…路側アンテナ
30…感知器
50…交通管制センター
51…中央装置
52…タイムサーバ
100…交通制御システム
111…制御部
111a…信号生成部
111b…クロック部
111c…更新部
112…バックアップ時計
113…操作部

Claims (4)

  1. ミリ秒単位で内部時刻を計時する内部時計と、
    前記内部時刻の正秒に同期して信号灯器を制御するための制御信号を生成する信号生成部と、
    秒単位での時刻設定の入力操作を受け付ける操作部と、
    前記時刻設定の入力操作に基づき、前記ミリ秒単位を変更することなく前記内部時刻の時分秒を設定時刻に更新可能な更新部と
    を具備する信号制御装置。
  2. 請求項1に記載の信号制御装置であって、
    タイムサーバに接続可能な伝送部をさらに具備し、
    前記更新部は、前記伝送部が前記タイムサーバから時刻情報の取得が可能なときは、前記時刻設定の入力操作を無効とし、前記内部時刻をミリ秒単位で前記時刻情報に更新する
    信号制御装置。
  3. 請求項に記載の信号制御装置であって、
    ハードウェア時計をさらに具備し、
    前記更新部は、タイムサーバにアクセスが不可能である場合、前記時刻設定の入力操作に基づき、前記ハードウェア時計の時分秒を前記設定時刻に更新する
    信号制御装置。
  4. 請求項1~3のいずれか1つに記載の信号制御装置を備えた交通制御システム。
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