JPH09326100A - 交通管制装置及び管制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】任意の道路網につき最適な制御パラメータ及び
制御エリア構成が同時に得られ、評価方法と最適化方法
の調整と拡張が容易で、大規模且つ複雑な道路網にも適
用可能な交通管制装置を提供する。 【解決手段】道路網データ１３０に基づき制御パラメー
タ及び制御エリア構成を表現する枠を設ける表現手段１
１１と、道路網データに基づき記号群の任意のものを対
応する制御パラメータ及び制御エリア構成に変換する構
成手段１１２と、交通流データ１２０及び道路網データ
から得られた車両挙動による遅れ時間と制御エリア構成
の静的情報とに基づき道路網全体の制御パラメータ及び
制御エリア構成の良好性を評価する評価手段１１３とか
らなり、道路網全体の最適な制御パラメータ１４０と制
御エリア構成１５０とを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路等に使用する
交通信号機の制御を行なう交通管制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交通管制装置による交通信号機の制御
は、制御エリア（同期して動作する一連の交差点群）毎
に、サイクル長（交通信号機の動作周期）、オフセット
（基準交差点に対する動作の遅れ）、および、スプリッ
ト（道路の各方向に対する青時間の配分比率）という３
種の制御パラメータを使用して行なわれる。従って、道
路交通を円滑かつ安全に制御するためには、上記各制御
パラメータ、及び制御エリアを適切に決定する必要があ
る。

【０００３】従来、制御パラメータを決定する方法のひ
とつとしては、ＴＲＡＮＳＹＴ法がある。この方法で
は、道路網全体をひとつの制御エリアとして、全てのリ
ンク（交差点をその終端とする単方向交通流が存在する
道路、すなわち、交差点に流入する片側の車線）の車両
挙動シミュレーションを行ない、その結果得られた遅れ
時間を評価関数として、探索手法のひとつである山登り
法を適用することにより、遅れ時間を最小化するオフセ
ット及びスプリットを得るようにしている。この方法の
詳細は、「交通信号の手引」（社団法人交通工学研究
会、平成６年７月、ｐｐ．１３５〜１３７）に記載され
ている。

【０００４】また、制御エリアの構成（以下、制御エリ
ア構成という）を決定する方法のひとつとして、あらか
じめ各交差点にサイクル長の初期値を設定し、サイクル
長が許容差以下で類似している隣接交差点を順次結合し
ていき、最終的に得られた交差点の各群をそれぞれ制御
エリアとし、各制御エリアに属する交差点のサイクル長
のうち最大のものを制御エリア全体のサイクル長とする
方法がある。この方法の詳細は、「交通管制装置」（特
公平４−１３７５９号公報）に記載されている。

【０００５】更に、制御エリア構成と制御パラメータと
を同時に決定する方法として、各信号区間において、複
数のサイクル長、複数のオフセット、および制御エリア
の接続／分離状況の可能な組合せについての遅れ時間を
求め、動的計画法を適用することにより、その遅れ時間
を最小化するような制御エリア、サイクル長、及びオフ
セットを得る方法がある。この方法の詳細は、「系統制
御路線のサブエリヤ分割と系統周期の最適化」（土木学
会論文報告集、第２８５号１９７９年５月、ｐｐ．１０
１〜１０８）に詳しく記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術には、以下に述べるような数々の問題が残され
ていた。すなわち、それらは、 （１）上記３種の制御パラメータ、及び制御エリア構成
の全てを最適化対象としてそれら全てを同時に最適化す
ることは出来ない。また、制御パラメータと制御エリア
とを統合し１の処理対象として取り扱う枠組を用いてい
ないため、それらの表現方法、評価方法、及び最適化方
法がそれぞれ従来技術により異なっており、単純に複数
の方法を組合わせて処理することが困難であるという問
題があった。

【０００７】（２）上記従来技術の処理手順とデータ構
造は、３種の制御パラメータ、及び制御エリア構成の任
意の組合せからなる最適化対象に依存する部分と依存し
ない部分とに分離されていないため、最適化対象毎にそ
の構造、値域、及び制約条件を考慮しながら最適化方法
を適用する必要があり、評価方法、及び最適化方法を適
用するに当たり、その調整と拡張が容易ではないという
問題があった。

【０００８】（３）従来技術は、取り扱う道路網として
小規模な道路網とか直線状の道路を想定しており、大規
模かつ複雑な道路網に対しては、最適化方法の適用に伴
う計算量の爆発的増大とか、局所最適値に捕捉されてし
まう可能性があるという問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、任意の道路網について、最適な制御
パラメータ及び制御エリア構成が同時に得られ、評価方
法と最適化方法の調整と拡張が容易であり、大規模かつ
複雑な道路網に対しても適用可能な交通管制装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による交通管制装
置は、表現手段、構成手段、評価手段、及び最適化手段
を備え、交差点に関し、制御パラメータ及び制御エリア
構成に関する属性を表現する記号からなる列（数値列、
または記号群）の枠組を定めて初期値を割り振り、その
数値列を制御パラメータ及び制御エリア構成に変換し、
現実の交通状況の評価または交通シミュレーションによ
る交通状況の評価により制御パラメータ及び制御エリア
構成を評価する評価関数を算出し、その評価関数による
評価を最良とする数値列を選択して、最適な制御パラメ
ータ及び制御エリア構成を得るようにしたものである。

【００１１】第１に、表現手段は、交差点（ここで、交
差点はリンク上の信号機のある点を含むものとする）に
おける交通信号機の配置状況と、交差点と道路の物理的
接続関係とに基づき、制御パラメータの値と制御エリア
を構成する交差点の接続状況とに関する属性を表す記号
を任意に組合せた記号群を収容する枠組を定めるもので
ある。その記号群は、道路網全体の制御パラメータと制
御エリア構成とを一括して表現するものであり、以下の
処理に当たり、最初、その記号群に初期値を挿入する
（後述する）。

【００１２】第２に、構成手段は、上記表現手段に示す
記号群の任意のものを、交差点における交通信号機の配
置状況、及び交差点と道路の物理的接続関係に従い、各
記号に対応する制御パラメータ及び制御エリア構成に変
換するようにしたものである。

【００１３】第３に、評価手段は、道路上の車両の挙動
から得られる遅れ時間と交通量とに基づく評価値と、制
御エリア内の交差点と道路の位置関係と、制御エリアの
物理的形状に基づく評価値等とを用いて、ひとつまたは
複数の制御エリアからなる道路網全体について、制御パ
ラメータ及び制御エリア構成の良好性を同時に評価して
評価関数を算出するようにしたものである。

【００１４】第４に、最適化手段は、制御パラメータの
値、及び制御エリアを構成する交差点の接続状況を表現
した任意の記号群を操作して制御パラメータと制御エリ
ア構成との良好性を同時に評価する評価方法を用いて、
評価関数から最も良好な記号の組合せを得るようにした
ものである。

【００１５】上記表現手段、構成手段、評価手段、及び
最適化手段を用いることにより、３種の制御パラメー
タ、及び制御エリア構成の任意な組合せからなる最適化
対象を一括して取り扱い、同時に最適化することを可能
とした。また、処理手段全体を、最適化対象に特化した
（処理に最適化対象を必要とする）評価手段、最適化対
象に依存しない（処理に最適化対象を必要としない）最
適化手段とそのなかだちとなる表現手段及び構成手段に
分離することにより、評価手段及び最適化手段の調整と
拡張とを容易に行なえるようにした。更に、最適化手段
における記号群の操作について、最適化対象の構造、値
域、及び制約を考慮することなく、道路網の規模とか最
適化の目的に応じて、任意の操作方法を用いることがで
きるようにしたものである。

【００１６】上記本発明による交通管制装置によれば、
任意の道路網について、最適な制御パラメータと制御エ
リア構成とが同時に得られ、評価方法と最適化方法の調
整と拡張が容易であり、大規模かつ複雑な道路網に対し
ても適用可能な交通管制装置を得ることができる。

【００１７】また、本発明による交通管制方法は、交差
点における交通信号機の配置状況及び交差点と道路の物
理的接続関係に基づき、制御パラメータの値と制御エリ
アを構成する交差点の接続状況とに関する属性を表す記
号を任意に組合せた記号群を用いて、道路網全体の制御
パラメータと制御エリア構成とを一括して表現し、上記
記号群のうち任意のものを、交差点における交通信号機
の配置状況及び交差点と道路の物理的接続関係に基づ
き、各記号に対応する制御パラメータ及び制御エリア構
成に変換し、道路上の車両の挙動から得られる遅れ時間
及び交通量に基づく評価値と、制御エリア内の交差点と
道路の位置関係と、制御エリアの物理的形状に基づく評
価値とを用いて、１つまたは複数の制御エリアからなる
道路網全体について、制御パラメータ及び制御エリア構
成の良好性を同時に評価し、上記記号群の処理または操
作と上記評価とを繰返し行ない、道路網全体の最適な制
御パラメータ及び制御エリア構成を設定するようにした
ものである。

【００１８】上記本発明による交通管制方法により、３
種の制御パラメータと制御エリア構成の任意の組合せか
らなる最適化対象を一括して取り扱い、同時に最適化す
ることを可能にし、上記記号群の処理または操作方法及
び評価について、調整と拡張とを容易に行なうことがで
きるようにし、更に、道路網の規模とか最適化の目的に
応じて任意の操作方法を用いることができるようにした
ものである。

【００１９】上記本発明による交通管制方法によれば、
任意の道路網について、最適な制御パラメータと制御エ
リア構成とが同時に得られ、評価方法と最適化方法の調
整と拡張が容易であり、大規模かつ複雑な道路網に対し
ても適用可能な交通管制方法を得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、交通流データ及び道路網データを入力して得られた
交差点における信号機の配置状況及び交差点と道路の物
理的接続関係に基づき、制御パラメータの値及び制御エ
リアを構成する交差点の接続状況に関する属性を表す記
号を任意に組合せた記号群を割り当て、道路網全体の制
御パラメータ及び制御エリア構成を一括して表現する枠
を設ける表現手段を備え、制御パラメータの設定及び制
御エリア構成のどちらか一方または両方を行なうように
したものであり、最適な制御パラメータと制御エリア構
成とが同時に得られ、道路網全体のそれぞれ異なる値域
を持つ複数の制御パラメータと２次元の領域である制御
エリアの構成とを、あらかじめ決めた値域と配置を持つ
記号群上に表現できるという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項２に記載の発明は、前記交
通管制装置が、前記枠に割り当てた記号群のうち任意の
ものの値を、交差点における信号機の配置状況及び交差
点と道路の物理的接続関係に基づき、前記記号群に対応
する制御パラメータ及び制御エリア構成に変換する構成
手段を備えるようにしたものであり、あらかじめ決めた
値域と配置を持つ記号群の任意のものを、道路網全体に
ついてそれぞれ異なる値域を持つ制御パラメータ及び２
次元の領域である制御エリアの構成に変換して、最適な
制御パラメータと制御エリア構成とが同時に得られると
いう作用を有する。

【００２２】本発明の請求項３に記載の発明は、交通流
データ及び道路網データを入力して得られた道路上の車
両の挙動から得られる遅れ時間と交通量とに基づく評価
値と、制御エリア内の交差点と道路の位置関係と、制御
エリアの物理的形状に基づく評価値とを用いて、ひとつ
または複数の制御エリアからなる道路網全体につき制御
パラメータ及び制御エリア構成の良好性を同時に評価す
る評価手段を備えるようにしたものであり、任意の制御
エリアにより構成され、任意の制御パラメータを設定さ
れた道路網全体について、その制御パラメータと制御エ
リア構成の良好性を一意に評価できるという作用を有す
る。

【００２３】本発明の請求項４に記載の発明は、交通流
データ及び道路網データを入力して得られた制御パラメ
ータの値及び制御エリアを構成する交差点の接続状況を
表現した任意の記号群を操作し、制御パラメータ及び制
御エリア構成の良好性を同時に評価する評価方法を用
い、その評価方法に従い最も良好な記号の組合せを得る
最適化手段を備え、制御パラメータの設定及び制御エリ
ア構成のどちらか一方または両方を行なうようにしたも
のであり、最適な制御パラメータと制御エリア構成とが
同時に得られ、評価方法と最適化方法の調整と拡張が容
易であり、最適な記号の組合せを得ることができるとい
う作用を有する。

【００２４】本発明の請求項５に記載の発明は、交通流
データ及び道路網データを入力し、前記請求項１に記載
の表現手段と、前記請求項２に記載の構成手段と、前記
請求項３に記載の評価手段と、前記請求項４に記載の最
適化手段とを備えるようにしたものであり、道路網全体
の制御パラメータと制御エリア構成とを、一括してあら
かじめ決めた値域と配置を持つ記号群に相互変換が可能
な方法で対応させ、道路網全体の制御パラメータと制御
エリア構成とを一意に評価する評価方法を用いて、最適
化手段を適用することにより、最適な制御パラメータと
制御エリア構成とが同時に得られ、評価方法と最適化方
法の調整と拡張が容易であり、大規模かつ複雑な道路網
に対しても適用可能な交通管制方法を得ることができる
という作用を有する。

【００２５】本発明の請求項６に記載の発明は、交通流
データ及び道路網データを入力して得られた交差点にお
ける信号機の配置状況及び交差点と道路の物理的接続関
係に基づき、制御パラメータの値及び制御エリアを構成
する交差点の接続状況に関する属性を表す記号を任意に
組合せた記号群を割り当て、道路網全体の制御パラメー
タと制御エリア構成とを一括して表現する枠を設け、前
記枠に割り当てた記号群のうち任意のものの値を、交差
点における信号機の配置状況及び交差点と道路の物理的
接続関係に基づき、前記記号群に対応する制御パラメー
タと制御エリア構成とに変換し、道路上の車両の挙動か
ら得られる遅れ時間と交通量とに基づく評価値と、制御
エリア内の交差点と道路の位置関係と、制御エリアの物
理的形状に基づく評価値とを用いて、ひとつまたは複数
の制御エリアからなる道路網全体につき制御パラメータ
と制御エリア構成の良好性を同時に評価し、その結果に
基づき記号群を操作して前記各工程を繰返し行なう各工
程からなり、道路網全体の最適な制御パラメータおよび
制御エリア構成を設定するようにしたものであり、道路
網全体の制御パラメータと制御エリア構成とを、一括し
てあらかじめ決めた値域と配置を持つ記号群に相互変換
が可能な方法で対応させ、道路網全体の制御パラメータ
と制御エリア構成とを一意に評価する評価方法を用い
て、記号群の操作と評価を繰返し行なうことにより、最
適な制御パラメータと制御エリア構成とを同時に得るこ
とができるという作用を有する。

【００２６】以下、添付図面、図１乃至図８に基づき、
本発明の一実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明
の一実施の形態における交通管制装置の構成を概略示す
ブロック図、図２は図１に示す実施の形態における交差
点の属性からそれを示す記号群を表現する表現手段の概
念を示す図、図３は図１に示す実施の形態における表現
手段の動作を示すフローチャート、図４は図１に示す実
施の形態における記号群の各記号から交差点の属性を得
る構成手段の概念を示す図、図５は図１に示す実施の形
態における構成手段の動作を示すフローチャート、図６
は図１に示す実施の形態における構成手段の動作を示す
フローチャート（続き）、図７は図１に示す実施の形態
における評価手段の動作を示すフローチャート、図８は
図１に示す実施の形態における交通管制装置により表現
手段、構成手段、評価手段、及び最適化手段を処理して
最適な制御パラメータと制御エリア構成とを同時に得る
動作を示すフローチャートである。

【００２７】先ず、図１を参照して、本実施の形態にお
ける交通管制装置の構成について詳細に説明する。図１
において、１００は交通流データ１２０及び道路網デー
タ１３０を入力して処理し制御パラメータ１４０及び制
御エリア構成１５０を出力する処理手段、１１１は制御
パラメータ及び制御エリア構成を表す記号群を割り当て
る枠組を定める表現手段、１１２は任意の記号群からそ
れに対応する制御パラメータ及び制御エリア構成に変換
する構成手段、１１３は車両の挙動とか道路の各種状況
を評価して制御パラメータ及び制御エリア構成の良好性
を同時に評価する評価手段、１１４は任意の記号群を操
作して制御パラメータ及び制御エリア構成の良好性を同
時に評価し、最も良好な記号の組み合わせを得る最適化
手段である。尚、上記各手段はハードウェアで構成して
も、ソフトウェアで構成してもよい。

【００２８】また、交通流データ１２０及び道路網デー
タ１３０は処理手段１１０に対する入力データであり、
最適な制御パラメータ１４０及び制御エリア構成１５０
は処理手段１１０の出力として得られるものである。な
お、本実施の形態において、交通流データ１２０はリン
クに対する流入交通量と他のリンクから当該リンクに対
する流入率とから、また道路網データ１３０は交差点位
置、リンク距離、及びリンク容量から構成したが、一部
のデータを省略しても良いし、他のデータを追加しても
良い。

【００２９】次に、図２を参照して、本実施の形態にお
ける表現手段で使用する各構成要素及び表現手段の概念
について説明する。すなわち、道路網２１０上の全ての
制御パラメータと制御エリア構成とを同一の枠組で表現
するために、道路網の構成要素である交差点Ｎ２１１に
着目して、交差点Ｎの属する制御エリアのサイクル長２
２１、交差点Ｎのオフセット２２２、各道路に対する可
変ステップ長Ａ２２３及びＢ２２４、及び周囲の他の交
差点との制御エリアの接続状況を示す接続フラグＡ２２
５及びＢ２２６の４種の情報を、その交差点Ｎの属性２
２０と定義する。

【００３０】ここで、可変ステップ長Ａ２２３及びＢ２
２４は、各道路に割り当てられる青時間であり、スプリ
ットと完全に対応する。この属性を、一定の規則で１０
進数の１次元数値列を格納する枠２３１上に配置するも
のとし、先ず各属性の記号を割り当てるその記号の種類
及び数と大きさとを定める。そこで、割り当てられた属
性を識別する識別ラベル２３２を付加して、その数値列
をもって制御パラメータと制御エリアの表現２３０とす
る。

【００３１】次に、図３を参照して、本実施の形態にお
ける表現手段の動作について詳細に説明する。道路網上
の全ての交差点について（ステップ３０１）、適当な順
番で交差点をひとつずつ選択し（ステップ３０２）、以
下４つの処理を行なう。まず、交差点のサイクル長を数
値列の数値（または記号）２桁に割り当て、割り当てら
れた数値列上の位置に、どの交差点のサイクル長が割り
当てられているかを識別するための識別ラベルを付加す
る（ステップ３０３）。

【００３２】同様に、交差点のオフセットを数値列の数
値２桁に割り当て設定し、割り当てられた数値列上の位
置に、どの交差点のオフセットが割り当てられているか
を識別するための識別ラベルを付加する（ステップ３０
４）。各交差点につき、各道路に対応する可変ステップ
長を選択し（ステップ３０６）、数値列の数値２桁に割
り当て設定し、割り当てられた数値列上の位置に、どの
交差点のどの道路に対する可変ステップ長が割り当てら
れているかを識別するための識別ラベルを付加する（ス
テップ３０７）。可変ステップ長はひとつの交差点に対
して複数存在しても良いので、全ての可変ステップ長に
対して、上記の割り当てと識別ラベル付加の処理を繰返
して行なう（ステップ３０５）。

【００３３】交差点の、他の交差点との制御エリアの接
続状況を示す接続フラグを選択し（ステップ３１０）、
数値列の数値１桁に割り当て設定し、割り当てられた数
値列上の位置に、どの交差点の接続フラグが割り当てら
れているかを識別するための識別ラベルを付加する（ス
テップ３１１）。接続フラグは、ひとつの交差点に対し
て複数存在しても良いので、全ての接続フラグに対し
て、上記の割り当てと識別ラベルの付加処理を繰返して
行なう（ステップ３０９）。以上により、道路網上の全
ての制御パラメータと制御エリアを、数値列上に表現す
ることが可能となる。

【００３４】なお、交差点の属性としてサイクル長、オ
フセット、可変ステップ長のみを用いても良く、その場
合、この数値列は道路網上の全ての制御パラメータを表
現したものとなり、制御パラメータのみを最適化対象と
することができる。逆に、交差点の属性として接続フラ
グのみを用いても良く、その場合、この数値列は道路網
上の全ての制御エリアを表現したものとなり、制御エリ
ア構成のみを最適化対象とすることができる。

【００３５】また、ここでは１０進数の数値列を用いた
が、数値列全体で値域が同一かつ不変であれば、その他
の数値や記号の１次元列とか多次元列を用いても良い。
割り当てを行なう交差点の選択順序とか各属性を割り当
てる桁数および位置についても任意に定めることができ
る。尚、サイクル長、オフセット、可変ステップ長（ス
プリット）等属性の内容は、上記従来技術で述べたもの
の他、他の要素を加味することもできる。

【００３６】次に、図４を参照して、本実施の形態にお
ける構成手段の機能の概要について説明する。すなわ
ち、上記表現手段により識別ラベル４１０が付加された
枠内に収容された任意の数値列（初期値または適当に操
作された数値の数値列）４２０について、付加されてい
る全ての識別ラベルの位置と、識別ラベルの内容に基づ
いて、交差点の各属性の情報（サイクル長、オフセッ
ト、可変ステップ長、および、接続フラグの４種の情
報）に応じた変換方法４３０（例えば、あらかじめ決め
た値域に合うよう定数倍する等）を用い、それぞれの数
値を各属性に変換して、対応する交差点Ｎ４４０に設定
する。

【００３７】その後、設定された接続フラグを用いて、
制御エリアを生成し、それぞれの制御エリアにおいて、
基準となる交差点を選択し、そのサイクル長を制御エリ
アのサイクル長とする。以上のようにして、数値列をそ
れに対応する制御パラメータおよび制御エリア構成に変
換する。

【００３８】次に、図５及び図６を参照して、構成手段
の動作について詳細に説明する。すなわち、道路網上の
全ての交差点について（ステップ５０１）、適当な順番
で交差点をひとつずつ選択し（ステップ５０２）、以下
の処理を繰返し実行する。まず、数値列に付加された識
別ラベルのうち、当該交差点のサイクル長を示している
ものを選択する（ステップ５０３）。その識別ラベルに
対応する１０進数２桁の数値を数値列から読み込み（ス
テップ５０４）、あらかじめ決めたサイクル長の値域に
収まるように適当な変換（例えば、桁数を増減する）を
施して（ステップ５０５）、サイクル長に変換する。得
られたサイクル長を、当該交差点のサイクル長として設
定する（ステップ５０６）。

【００３９】数値列に付加された識別ラベルのうち、当
該交差点の接続フラグを示しているものを選択する（ス
テップ５０７）。その識別ラベルに対応する１０進数１
桁の数値を数値列から読み込み（ステップ５０８）、０
か１のいずれかの値になるよう適当な変換を施して、接
続フラグに変換する（ステップ５０９）。得られた接続
フラグを、当該交差点の接続フラグとして設定する（ス
テップ５１０）。接続フラグは、ひとつの交差点に対し
て複数存在しても良いので、全ての接続フラグを示す識
別ラベルに対して、上記の読み込み、変換、および設定
の処理を繰返して行なう。以上を全ての交差点について
繰返し、数値列の数値に基づいて、全ての交差点のサイ
クル長と接続フラグを設定する。

【００４０】全ての交差点について、接続フラグの値を
参照しながら、当該交差点と、値が１である（この例で
は、１は接続しているということを示す）接続フラグに
対応する他の交差点とが、同一の制御エリアに属するよ
うに、制御エリアを生成する（ステップ５１２）。全て
の制御エリアについて、一定の規則（あらかじめ各交差
点に一意に付加されている一連番号の一番小さいもの等
何らかの規則を定める）により基準となる交差点を選択
し、その交差点のサイクル長を制御エリア全体のサイク
ル長として設定する（ステップ５１３）。

【００４１】次に、引続き、図６に示すフローチャート
を参照して、構成手段の動作について説明を続行する。
道路網上の全ての交差点について（ステップ５１４）、
適当な順番で交差点をひとつずつ選択し（ステップ５１
５）、以下の処理を繰返し行なう。数値列に付加された
識別ラベルのうち、当該交差点のオフセットを示してい
るものを選択する（ステップ５１６）。その識別ラベル
に対応する１０進数２桁の数値を数値列から読み込み
（ステップ５１７）、あらかじめ決めたオフセットの値
域に収まるように適当な変換を施して、オフセットに変
換する（ステップ５１８）。得られたオフセットを、当
該交差点のオフセットとして設定する（ステップ５１
９）。

【００４２】数値列に付加された識別ラベルのうち、当
該交差点の可変ステップ長を示しているものを選択し
（ステップ５２０）、その識別ラベルに対応する１０進
数２桁の数値を数値列から読み込む（ステップ５２
１）。可変ステップ長は、ひとつの交差点に対して複数
存在しても良いので、存在する全ての可変ステップ長を
示す識別ラベルについて、上記を繰返し行ない、全ての
数値を読み込む。

【００４３】上記の全ての数値につき、その大きさの比
率に応じて青時間を配分し、あらかじめ定めた可変ステ
ップ長の値域に収まるように適当な変換を施して、それ
ぞれの可変ステップ長に変換する（ステップ５２２）。
得られた可変ステップ長を、当該交差点のそれぞれの道
路に対応する可変ステップ長として設定する（ステップ
５２３）。以上を全ての交差点について繰返し、数値列
の数値に基づいて、全ての交差点のオフセットと可変ス
テップ長を設定する。

【００４４】なお、ここでは１０進数の数値列を用いた
が、表現手段で定義した数値列と値域が同一かつ等長で
あれば、その他の数値や記号の１次元列や多次元列を用
いても良い。数値を各属性に変換する方法については、
各属性の値域と制約条件（例えば、サイクル長が０秒は
不可など）を満たしていれば、任意に定めることができ
る。

【００４５】次に、図７を参照して、評価手段の動作に
ついて詳細に説明する。すなわち、制御パラメータ及び
制御エリア構成を用いて、各交通状況に基づき、評価関
数を算出する。まず、道路網上の全てのリンクの交通量
と遅れ時間とに基づき、道路網全体における車両１台あ
たりの遅れ時間を算出し、遅れ時間に基づく評価値とす
る（ステップ６０１）。この評価値は、値が小さいほど
良好とする。

【００４６】また、制御エリア内のリンクのリンク距離
は、小さいほど良好である。そこで、道路網全ての制御
エリアについて、その内部のリンクのリンク距離がどれ
だけ小さいかを定量的に評価し、リンク距離に基づく評
価値とする（ステップ６０２）。この評価値は、値が小
さいほど良好とする。ただし、同一制御エリア内に含ま
れるべき最大のリンク距離とか、別の制御エリアに分割
できる最小のリンク距離等に対する制約条件を設け、こ
の制約条件を満たさない場合には、評価値の値を無限大
とすることができる。

【００４７】制御エリアの形状は、−、＋、Ｔ、または
Ｌ字形であるのが良好である。そこで、道路網の全ての
制御エリアについて、その形状が−、＋、Ｔ、またはＬ
字形とどれだけ近似しているのかを定量的に評価し、制
御エリア形状に基づく評価値とする（ステップ６０
３）。この評価値は、値が小さいほど良好とする。ただ
し、制御エリアを構成する交差点全てについて、−、
＋、Ｔ、またはＬ字形から外れて位置付けできる交差点
の最大の割合についての制約条件を設け、この制約条件
を満たさない場合には、評価値の値を無限大とすること
ができる。

【００４８】制御エリアを構成する交差点の個数は、５
個程度とするのが良好である。そこで、道路網全ての制
御エリアについて、それを構成する交差点の個数が５個
とどれだけ近似しているかを定量的に評価し、交差点数
に基づく評価値とする（ステップ６０４）。この評価値
は、値が小さいほど良好とする。

【００４９】以上で算出した４つの評価値を適当な方法
で結合して（例えば、＋、×等による）ひとつの評価関
数とする（ステップ６０５）。後に、この評価関数を用
いて、道路網全体の制御パラメータと制御エリア構成と
の良好性を同時に評価することができる。この評価関数
を構成する４つの評価値とも、値が小さいほど良好であ
るから、評価関数の値が小さいほど道路網全体の制御パ
ラメータと制御エリア構成が良好であることを示す。

【００５０】なお、ここでは４つの評価値を組合せて評
価関数を構成したが、より少ない評価値の組合せで評価
関数を構成しても良い。逆に、サイクル長やリンク容量
などに基づく他の評価値を組合せて評価関数を構成して
も良い。また、各評価値の算出方法、定量化方法、定
数、および、評価関数の結合方法については、任意に定
めることができる。

【００５１】次に、図８を参照して、本実施の形態にお
ける交通管制装置全体の動作について説明する。すなわ
ち、それは、交通流データ及び道路網データ等を入力し
て、上記表現手段、構成手段、及び評価手段を用い、更
に最適化手段を用いて、最適な制御パラメータ及び制御
エリア構成を得るようにしたものである。

【００５２】まず、上記表現手段を実行して、道路網上
の全ての制御パラメータ及び制御エリア構成を識別ラベ
ルを用いて数値列の枠上に表現する（ステップ７０
１）。すなわち、最適化に用いる数値列（枠）を用意
し、後の操作のため、その枠の各数値に任意の初期値を
設定する（ステップ７０２）。その初期値は如何なる数
でもよい。すなわち、任意の定数を用いても良いし、乱
数を用いても良く、また、数値列はひとつでも良いし、
複数用意しても良い。

【００５３】以下の４つの処理（すなわち、構成手段の
実行、評価手段の実行、最適化手段の実行、及び数値列
の操作）を、終了条件を満たすまで繰返し実行する（ス
テップ７０３）。終了条件は、繰返し回数でも良いし、
評価関数の値または値の推移に基づく条件でも良く、任
意に定めることができる。ステップ７０３において、終
了条件を満たしていない場合、上記構成手段を実行し、
各数値列をそれに対応する制御パラメータおよび制御エ
リア構成に変換する（ステップ７０４）。この制御パラ
メータ及び制御エリア構成を用いて上記評価手段を実行
し、各数値列に対応する評価関数の値を算出する（ステ
ップ７０５）。

【００５４】そこで、任意の記号群を操作して算出した
評価関数の値に基づき（制御パラメータおよび制御エリ
ア構成の良好性を評価する評価方法により）、良好な数
値列を選択する（ステップ７０６）。ここで、選択の対
象とする数値列は、過去の時点で得られたものであって
も良いし、現時点の複数の数値列であっても良い。ま
た、選択の方法は評価関数を最小にするものを選択する
等、任意に定めることができる。次に、数値列の数値を
適当な方法（例えば、記号を適当な値（乱数で出した値
でもよい）に変換するなど）により操作して次の手段に
対する準備を行う（ステップ７０７）。しかし、操作を
行なう数値列の選択方法とか数値の操作方法は、任意に
定めることができる。

【００５５】終了条件を満たした時点で、構成手段と評
価手段を更に実行し（ステップ７０８、７０９）、最終
時点における数値列の評価を行なう。算出した評価関数
の値に基づき、最適化手段において最も良好な数値列を
ひとつ選択する（ステップ７１０）。ここで、選択の対
象とする数値列は、過去の時点で得られたものであって
も良いし、現時点の複数の数値列であっても良い。こう
して得られた数値列について、構成手段を実行し（ステ
ップ７１１）、最適な道路網全体の制御パラメータと制
御エリア構成とを得ることができる。

【００５６】なお、最適化手段における数値列の操作方
法として、値域が同一であらかじめ決めた個数の数値に
より構成される固定長の数値列と、数値列の数値の任意
の組合せに対し評価値を算出する評価関数とを用い、評
価関数を最小化する数値列を得ることができる任意の最
適化方法または準最適化方法を用いることができる。例
えば、全探索法、山登り法、ランダム探索法、焼き鈍し
法、または、遺伝的アルゴリズムに基づく方法を適用す
ることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明による交通管制装置および管制方
法は、以上説明したように構成し、特に、任意の道路網
について、最適な制御パラメータ及び制御エリア構成が
同時に得られるようにし、交通事情の変化に応じて交通
信号機の制御を最適化するようにしたことにより、道路
交通を円滑にし、交通流の制御を最適にすることができ
るので、渋滞が緩和されて道路の有効利用を図ることが
できる。しかも、道路交通の円滑化により、交通全体に
おける燃料消費量を低減させることができるので、エネ
ルギーの有効活用や、大気汚染の防止にも役立つ。

【００５８】また、本発明による交通管制装置および管
制方法は、以上説明したように構成し、特に、３種の制
御パラメータと制御エリア構成の任意の組合せからなる
最適化対象に依存する部分と依存しない部分とに処理を
分離するようにしたことにより、評価手段と最適化手段
の調整及び拡張が容易となるため、交通制御及び最適化
における理論の発展に合わせて、高精度の評価方法とか
効率の良い最適化方法の導入に柔軟に対応することがで
きる。加えて、収束の速い最適化方法とか収束特性の良
い最適化方法など、複数の最適化方法を選択的に適用す
ることができるようにしたため、道路網の規模とか複雑
性に応じて、また早急に結果が必要な場合や、時間をか
けても高品質な結果を必要とする場合など、最適化の目
的に応じて自由に使い分けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における交通管制装置の
構成を概略示すブロック図

【図２】図１に示す実施の形態における交差点の属性か
らそれを示す記号群を表現する表現手段の概念を示す図

【図３】図１に示す実施の形態における表現手段の動作
を示すフローチャート

【図４】図１に示す実施の形態における記号群の各記号
から交差点の属性を得る構成手段の概念を示す図

【図５】図１に示す実施の形態における構成手段の動作
を示すフローチャート

【図６】図１に示す実施の形態における構成手段の動作
を示すフローチャート（続き）

【図７】図１に示す実施の形態における評価手段の動作
を示すフローチャート

【図８】図１に示す実施の形態における交通管制装置に
より表現手段、構成手段、評価手段、及び最適化手段を
処理して最適な制御パラメータと制御エリア構成とを同
時に得る動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１００ 処理手段 １１１ 処理手段を構成する表現手段 １１２ 処理手段を構成する構成手段 １１３ 処理手段を構成する評価手段 １１４ 処理手段を構成する最適化手段 １２０ 処理手段の入力となる交通流データ １３０ 処理手段の入力となる道路網データ １４０ 処理手段により出力される最適な制御パラメー
タ １５０ 処理手段により出力される最適な制御エリア構
成 ２１０ 道路網 ２１１ 道路網内の交差点Ｎ ２２０ 交差点Ｎの属性 ２２１ 交差点Ｎの属性のひとつであるサイクル長 ２２２ 交差点Ｎの属性のひとつであるオフセット ２２３、２２４ 交差点Ｎの属性のひとつである可変ス
テップ長 ２２５、２２６ 交差点Ｎの属性のひとつである接続フ
ラグ ２３０ 制御パラメータと制御エリア構成の表現 ２３１ 数値列 ２３２ 数値列に付加された識別ラベル ３０１〜３１３ 表現手段の動作を示すフローチャート
の各ステップ ４１０ 数値列に付加された識別ラベル ４２０ 任意の数値が設定された数値列 ４３０ 数値列上の数値からサイクル長、オフセット、
可変ステップ長、および接続フラグへの変換方法 ４４０ 交差点Ｎ ５０１〜５２４ 構成手段の動作を示すフローチャート
の各ステップ ６０１〜６０５ 評価手段の動作を示すフローチャート
の各ステップ ７０１〜７１１ 最適化手段の動作を示すフローチャー
トの各ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織田 利彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 増山 義人 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交通流データ及び道路網データを入力して
   得られた交差点における信号機の配置状況及び交差点と
   道路の物理的接続関係に基づき、制御パラメータの値及
   び制御エリアを構成する交差点の接続状況に関する属性
   を表す記号を任意に組合せた記号群を割り当て、道路網
   全体の制御パラメータ及び制御エリア構成を一括して表
   現する枠を設ける表現手段を備え、制御パラメータの設
   定及び制御エリア構成のどちらか一方または両方を行な
   うようにしたことを特徴とする交通管制装置。
2. 【請求項２】前記交通管制装置は、前記枠に割り当てた
   記号群のうち任意のものの値を、交差点における信号機
   の配置状況及び交差点と道路の物理的接続関係に基づ
   き、前記記号群に対応する制御パラメータ及び制御エリ
   ア構成に変換する構成手段を備えることを特徴とする請
   求項１記載の交通管制装置。
3. 【請求項３】交通流データ及び道路網データを入力して
   得られた道路上の車両の挙動から得られる遅れ時間と交
   通量とに基づく評価値と、制御エリア内の交差点と道路
   の位置関係と、制御エリアの物理的形状に基づく評価値
   とを用いて、ひとつまたは複数の制御エリアからなる道
   路網全体につき制御パラメータ及び制御エリア構成の良
   好性を同時に評価する評価手段を備えることを特徴とす
   る交通管制装置。
4. 【請求項４】交通流データ及び道路網データを入力して
   得られた制御パラメータの値及び制御エリアを構成する
   交差点の接続状況を表現した任意の記号群を操作し、制
   御パラメータ及び制御エリア構成の良好性を同時に評価
   する評価方法を用い、その評価方法に従い最も良好な記
   号の組合せを得る最適化手段を備え、制御パラメータの
   設定及び制御エリア構成のどちらか一方または両方を行
   なうようにしたことを特徴とする交通管制装置。
5. 【請求項５】交通流データ及び道路網データを入力し、
   前記請求項１に記載の表現手段と、前記請求項２に記載
   の構成手段と、前記請求項３に記載の評価手段と、前記
   請求項４に記載の最適化手段とを備え、制御パラメータ
   と制御エリアのいずれかあるいは両方を出力することを
   特徴とする交通管制装置。
6. 【請求項６】交通流データ及び道路網データを入力して
   得られた交差点における信号機の配置状況及び交差点と
   道路の物理的接続関係に基づき、制御パラメータの値及
   び制御エリアを構成する交差点の接続状況に関する属性
   を表す記号を任意に組合せた記号群を割り当て、道路網
   全体の制御パラメータと制御エリア構成とを一括して表
   現する枠を設け、前記枠に割り当てた記号群のうち任意
   のものの値を、交差点における信号機の配置状況及び交
   差点と道路の物理的接続関係に基づき、前記記号群に対
   応する制御パラメータと制御エリア構成とに変換し、道
   路上の車両の挙動から得られる遅れ時間と交通量とに基
   づく評価値と、制御エリア内の交差点と道路の位置関係
   と、制御エリアの物理的形状に基づく評価値とを用い
   て、ひとつまたは複数の制御エリアからなる道路網全体
   につき制御パラメータと制御エリア構成の良好性を同時
   に評価し、その結果に基づき記号群を選択及び操作して
   前記各工程を繰返し行なう各工程からなり、道路網全体
   の最適な制御パラメータおよび制御エリア構成を設定す
   ることを特徴とする交通管制方法。