JPH10105878A

JPH10105878A - 交通信号制御装置

Info

Publication number: JPH10105878A
Application number: JP25302496A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ikeda; 幸雄池田; Mikihiro Ito; 幹浩伊藤
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】点灯時間の最適化に必要な交通量をリアルタ
イムで検出する交通信号制御装置を提供する。【解決手段】道路上の交通量に基づき交通信号の点灯
時間を制御する交通信号制御装置において、道路に沿わ
せてその両側に漏洩同軸ケーブルを敷設し、一方の漏洩
同軸ケーブル２の一端にパルス波を発生する送信機１を
接続すると共に他方の漏洩同軸ケーブル３の上記送信機
と同じ側の一端に受信機４を接続し、この受信機４で受
信される信号の強弱変化及び遅延時間から上記交通量と
して自動車の台数、速度及び位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路上の交通量に
基づき交通信号の点灯時間を制御する交通信号制御装置
に係り、特に、点灯時間の最適化に必要な交通量をリア
ルタイムで検出する交通信号制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、都市部及びその近郊では、交通渋
滞が多発し、その解消が大きな課題となっている。この
交通渋滞を緩和する方法の一つに、信号での交通流の停
止を最小とする信号の点灯時間の最適化が挙げられる。

【０００３】最適な点灯時間を求めるには、路上の車両
台数や速度を測定する必要があり、以下の手法が用いら
れてきた。

【０００４】図８に示されるように、交通信号制御装置
のうち、車両台数や速度等の交通量を測定する交通量測
定部は、交差点手前の道路の上方に設置されている。こ
の交通量測定部は、車両の検知信号を得る車両検知器１
１２と、その検知信号を処理して交通量を求める信号処
理器１１３とに大別される。その測定された交通量に基
づき図示されない交通信号制御部が交通信号の点灯時間
を制御することになる。

【０００５】（１）時間差方式超音波式の場合、図８の車両検知器１１２には超音波パ
ルス信号の送受信アンテナが用いられる。道路に向けて
超音波パルス信号を放射し、反射波を受信する。超音波
パルス信号は車両で反射するため、車両が存在する場合
は車両が存在しない場合に比較して、送信から受信まで
の時間が小さくなる。信号処理器でこの時間差の変化を
計測することにより、車両の台数を検出できる。

【０００６】（２）画像方式画像方式の場合、図８の車両検知器１１２にはＩＴＶカ
メラが用いられる。ＩＴＶカメラにより道路の画像を得
て、信号処理器で画像を処理して１台ごとの車両の移動
時間と移動距離から速度を計測し、同時に車両の通過台
数も計測する。画像処理には、車両のエッジを検出する
方法や車両のナンバープレートを読み取る方法などがあ
る。

【０００７】（３）レーダー方式レーダー方式の場合、図８の車両検知器１１２には光プ
ローブが用いられる。光プローブからレーザ光を出射
し、通過車両からの反射光を受光する。反射光の周波数
は車両の速度に応じてドップラシフトしており、信号処
理器でこの周波数シフト量から車両の速度を計測する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は次のような問題点がある。

【０００９】道路上の車両の台数、速度は常に変化して
いるため、迅速かつ正確な信号制御を行うには車両の台
数及び速度をリアルタイムで知る必要がある。

【００１０】ところが、上記の超音波方式では、通過台
数とセンシング領域を通過している車両の速度しか得ら
れない。

【００１１】また、画像方式では、ある特定の車両を測
定視野内で追従することにより、その車両の速度が得ら
れるが、処理に手間がかかるため、これを複数台数につ
いて行う場合には、リアルタイムで車両の台数、速度を
得ることは困難である。

【００１２】また、レーダー方式では、車両の速度をリ
アルタイムで計測できるが、車両の台数は検出できな
い。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、点灯時間の最適化に必要な交通量をリアルタイムで
検出する交通信号制御装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第１の発明は、道路上の交通量に基づき交通
信号の点灯時間を制御する交通信号制御装置において、
道路に沿わせてその両側に漏洩同軸ケーブルを敷設し、
一方の漏洩同軸ケーブルの一端にパルス波を発生する送
信機を接続すると共に他方の漏洩同軸ケーブルの上記送
信機と同じ側の一端に受信機を接続し、この受信機で受
信される信号の強弱変化及び遅延時間から上記交通量と
して自動車の台数、速度及び位置を求めるものである。

【００１５】また、第２の発明は、道路上の交通量に基
づき交通信号の点灯時間を制御する交通信号制御装置に
おいて、所定周波数の電波を送信して反射波を受信する
アンテナを道路の長手方向に向けかつ路面に対し傾斜さ
せて道路上部に設け、このアンテナの受信信号の強弱変
化及び周波数変化から上記交通量として自動車の台数及
び速度を求めるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて詳述する。

【００１７】まず、第１の発明による漏洩同軸ケーブル
（以下、ＬＣＸという）を用いた交通信号制御装置の車
両検知器は、図１に示されるように、信号発生器（送信
機）１、送信ＬＣＸ２、受信ＬＣＸ３、受信器（受信
機）４、終端抵抗器（図示せず）からなる。送信ＬＣＸ
２、受信ＬＣＸ３は、道路に沿わせてその両側に布設さ
れ、送信ＬＣＸ２の一端には信号発生器１が接続され、
受信ＬＣＸ３の信号発生器１と同じ側の一端には受信器
４が接続され、それぞれのＬＣＸの反対端には無反射終
端器として終端抵抗器が接続されている。

【００１８】信号発生器１は、パルス変調された信号
（パルス波）を発生するものである。このパルス波の幅
は、必要とする分解能によって決定される。分解能をＬ
（ｍ）とした場合、パルス幅Ｔ（秒）は、Ｔ＜２Ｌ／
ｃ’で与えられる。ここで、ｃ’は、パルス波がＬＣＸ
を伝搬する伝搬速度である。また、搬送波の周波数ｆ
（Ｈｚ）は、上記パルス内に１波長以上が含まれるこ
と、即ちｆ＞１／Ｔであることが必要であり、さらに
は、周囲の建造物からの影響が少なくなる５００ＭＨｚ
以上であることが望ましい。

【００１９】なお、分解能を例えば１ｍとしたときに
は、１ｍ以下の間隔で車両が停車した場合には、隣り合
う車両の区別ができない。このとき、直接、車両の台数
を測定することは困難であるが、このとき計測した車両
長さと車両長さの平均的な値とから、おおよその車両の
台数を得ることは可能であり、交通信号制御には支障が
ない。

【００２０】ＬＣＸは、長手方向に並ぶ複数のスロット
を持ち、これらのスロットから電波を放射し、或いは入
射することができる。従って、送信ＬＣＸ２と受信ＬＣ
Ｘ３とは、電波の伝搬する方向（図に矢印で示す）にお
いて互いに対向していることになる。

【００２１】次に、図１の車両検知器の動作を説明す
る。

【００２２】信号発生器１からは、図２（ａ）に示され
るようなパルス波が発生され、送信ＬＣＸ２に入射され
る。このパルス波は、送信ＬＣＸ２内を伝搬しながら長
手方向に並ぶスロットから順次、放射される。この電波
は、対向している受信ＬＣＸ３に各スロットから入射
し、受信ＬＣＸ３内を伝搬して受信器４で受信される。

【００２３】道路上に車両がない場合には、送信ＬＣＸ
２の各スロットから放射された電波は、スロット位置に
応じた遅れ時間で受信される。このため、受信される信
号の波形は、図２（ｂ）に示されるように、元のパルス
波を遅れ時間分ずらせて順次重ね合わせた波形となる。

【００２４】道路上に車両がある場合には、車両により
電波が遮蔽され或いは弱められるので、図２（ｃ）に示
されるように、車両の位置に対応する時間での受信信号
の強度が低くなる。

【００２５】本発明の交通信号制御装置の信号処理器
（図示せず）では、この受信信号の強弱変化及び遅延時
間を解析することにより、車両の台数、速度及び位置を
得ることができる。即ち、受信信号に強弱変化があるこ
とから車両の有無が判り、その個数から車両の台数が判
り、強弱変化の起きている部分の遅延時間から車両の位
置が判り、その位置の時間的変化から車両の速度が判
る。交通信号制御装置は、これら台数、速度及び位置で
表される交通量により、交通信号の点灯時間を制御する
ことになる。

【００２６】以上のように、本発明の交通信号制御装置
は、交通量として必要な車両の台数、速度及び位置をリ
アルタイムで知ることができるので、交通状況を的確に
把握し、交通信号の点灯時間を最適にすることができ
る。

【００２７】次に、交通信号制御装置の簡単な例とし
て、４差路の交差点に適用した実施形態を説明する。図
３に示されるように、交差点の各道路に計４対のＬＣＸ
を布設する。対になる送信ＬＣＸ２と受信ＬＣＸ３とは
道路を挟んで布設されるが、縦横の送信ＬＣＸ２同士、
受信ＬＣＸ３同士が隣り合うようになっており、その送
信ＬＣＸ２の交差点側の一端に分岐器が設けられ、この
分岐器を介して共通の信号発生器１が接続されている。
従って、信号発生器１は２台でよい。受信器４は受信Ｌ
ＣＸ３毎に設けられている。図示しない終端抵抗器が送
信ＬＣＸ２及び受信ＬＣＸ３の交差点より遠端に接続さ
れている。１０は交通信号機、７は、交通信号機を制御
する交通信号制御部であるが、ここでは交通量測定部の
信号処理器を含む。各受信器４の出力は、無線又は有線
で交通信号制御部７に収集されるようになっている。

【００２８】交通量測定部は、交差点の各々の道路につ
いて既に説明したように受信信号の強弱変化及び遅延時
間を解析することにより、交通量として車両の台数、速
度及び位置を得る。交通信号制御部７は、各道路の混雑
状況を判断し、交通信号の点灯時間を最適化する。

【００２９】このようにして交差点の各道路にＬＣＸを
用いた車両検知器を設置して各道路の交通量を計測し、
交通信号制御部は交通量より求めた停車台数や時間、頻
度に応じて交通信号の点灯時間を制御するので、交通信
号の点灯時間が最適化され、渋滞の緩和に貢献できる。

【００３０】次に、第２の発明による交通信号制御装置
は、図４に示されるように、バースト信号発生器１１、
分配器１２、サーキュレータ１３、アンテナ１４、周波
数変調器１５、ミキシングサーキット（以下、ミキサと
いう）１６、信号処理器１７及び交通信号制御部１８か
らなる。

【００３１】アンテナ１４は、道路の長手方向に向けか
つ路面に対し傾斜させて道路上部に設ける。

【００３２】バースト信号発生器１１は、バースト信号
を発生するものである。バースト信号の周波数は基本発
振信号の周波数であり、ここではｆ₀（単位は、例えば
Ｈｚ）とする。

【００３３】バースト信号発生器１１は、分配器１２に
接続されている。分配器１２は、サーキュレータ１３及
び周波数変調器１５に接続されている。サーキュレータ
１３はアンテナ１４及びミキサ１６に接続されている。
周波数変調器１５もミキサ１６に接続されている。ミキ
サ１６は信号処理器１７に接続されている。信号処理器
１７は交通信号制御部１８に接続されている。

【００３４】バースト信号発生器１１から出力されたバ
ースト信号はサーキュレータ１３からアンテナ１４に伝
送され、アンテナ１４から道路に向けて斜めに放射され
る。道路の路面又は車両からの反射波は再びアンテナ１
４で結合し、サーキュレータ１３に伝送される。このと
き車両が移動していれば、この車両での反射波は速度に
応じて周波数シフトした信号になる。再びサーキュレー
タ１３に伝送された反射波はミキサ１６に伝送される。
一方、分配器１２から周波数変調器１５に伝送されたバ
ースト信号は周波数変調器１５で所定周波数だけ周波数
変調を受けてミキサ１６に伝送される。ミキサ１６は、
アンテナ１４からサーキュレータ１３を通じて入力する
受信信号と、周波数変調器１５から入力する所定周波数
だけ周波数変調を受けた信号とを合成して信号処理器１
７に出力する。周波数変調器１５での周波数変調量は出
力が信号処理しやすい周波数になるようにするのが望ま
しく、ここでは周波数変調量をｆ₁とする。路面又は車
両で反射されたｆ₀帯の電波は、周波数変調器１５で周
波数変調を受けた周波数ｆ₀＋ｆ₁の信号と混合され、
信号処理しやすいｆ₁帯の信号として信号処理器１７に
出力される。

【００３５】基本発振信号の周波数ｆ₀は、一般の自動
車用としては６０ＧＨｚである。

【００３６】信号処理器１７では、アンテナ１４からバ
ースト信号を放射してから、路面又は車両からの反射波
をアンテナ１４で受信するまでの遅延時間を算出する。
また、信号処理器１７では、上記遅延時間ごとに反射波
の電界強度とミキサ１６で混合された周波数を計測す
る。

【００３７】次に、信号処理器１７における車両の台数
の検出方法について説明する。

【００３８】車体は大部分が金属で構成されており、電
波を反射しやすいため、車両からの反射波の強度は路面
からの反射波の強度に比べて大きい。そのため、車両が
存在している地点に対応する遅延時間における信号強度
は大きくなる。そのため、適切なしきい値を設定してお
けば、信号強度をしきい値と比較することにより、車両
の存在を検知すると共に台数を検知することができる。

【００３９】信号処理器１７に得られる信号強度の時間
分布を図５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）は、道路
の観測レーンに車両が１台も存在していない場合の分布
である。車両が１台も存在していない場合、路面からの
反射波を受信するだけであり、電波は伝搬距離に応じて
減衰するので信号強度は時間に応じて一定の割合で小さ
くなる。しきい値より信号強度の大きい部分がないた
め、観測レーンに存在する車両は０台であると判る。な
お、しきい値は電波の減衰傾向に合わせて傾斜させたも
のを設定しておく。図５（ｂ）は、道路の観測レーンに
車両が３台存在している場合の分布である。しきい値と
比較して信号強度の大きい部分が３箇所現れているの
で、車両が３台存在していることが判る。

【００４０】次に、信号処理器１７における車両の速度
の検出方法について説明する。

【００４１】車両が移動していると、その速度に対応し
てドップラシフトした電波が受信される。ドップラシフ
トした車両からの反射波は、周波数変調器１５で周波数
変調を受けた信号と混合されてビート信号となる。ビー
ト信号の周波数は、周波数変調器１５での周波数変調量
とドップラシフト量とを加えた周波数になる。このドッ
プラシフト量は車両への電波の入反射角によっても変化
する。アンテナ１４の路面からの高さを予め信号処理器
１７に入力しておけば、上記した車両からの反射による
信号強度変化の立上がりまでの時間から、アンテナ１４
から車両までの距離を算出し、車両への入反射角を算出
することができる。算出した電波の車両への入反射角と
ドップラシフト量とから、個々の車両の速度が算出でき
る。

【００４２】ここで、路面からのアンテナ１４までの高
さをｈ、車両からの反射による信号強度変化の立ち上が
りまでの時間をｔ、計測されたドップラシフトをｆ_D1、
送信する電波の波長をλ、電波の伝搬速度をｃとする
と、車両の速度Ｖは式（１）で表される。

【００４３】

【数１】

【００４４】信号処理器１７に得られる信号の周波数の
時間分布を図６（ａ），（ｂ）に示す。

【００４５】図６（ａ）は、道路の観測レーンに車両が
１台も存在していない場合、或いは存在している車両の
全てが停止している場合、即ち移動する車両がない場合
の分布である。この場合、電波はドップラシフトせず、
周波数変調器１５での周波数変調量が観測されるだけで
ある。従って、信号処理器１７は、交通量の情報として
観測レーンに移動する車両がいないと認識できる。同時
に、図５で説明したように車両の台数を検知すれば、停
止車両の台数を求めることができる。

【００４６】図６（ｂ）は、道路の観測レーンに移動中
の車両が３台存在している場合の分布である。この例で
は、アンテナ１４に近い２台の車両は互いに等しい速度
で、遠方の１台の車両はそれより大きい速度で移動して
いるものとする。アンテナ１４に近い２台の車両の位置
に対応する遅延時間では、ドップラシフト量が互いに等
しい。また、遠方の１台の車両の位置に対応する遅延時
間では、ドップラシフト量が大きい。それぞれのドップ
ラシフト量を検出し、式（１）の演算を行うことによ
り、それぞれの車両の速度が検出できる。

【００４７】以上、説明したように、信号処理器１７に
よって信号の遅延時間毎の信号強度と遅延時間毎の周波
数から観測レーンにある車両の台数、速度が検出でき
る。得られた車両の台数、速度から交通流を判定する。
判定された交通流に応じて交通信号制御部１８により該
当する道路レーンの交通信号の「青」「赤」の点灯時間
を制御する。

【００４８】図７は、交通信号制御装置によって交通流
を測定する際の模式図（平面図）である。交通信号１０
９の設置された交差点等の手前の道路の上方に交通信号
制御装置１１０を設置する。ここでは簡単のため１本の
道路のみ示したが、交差点の各々の道路に同様のものを
設置することにより、より適切な交通信号制御が行え
る。また、交通信号１０９の手前に専用の支柱１１１を
設け、その支柱１１１に交通信号制御装置１１０を取り
付けたが、交通信号１０９と同じ支柱に取り付けてもよ
い。

【００４９】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００５０】（１）道路両側の漏洩同軸ケーブル間でパ
ルス電波を送受し、受信信号の強弱変化及び遅延時間か
ら自動車の台数、速度及び位置を検出するようにしたの
で、リアルタイムに精度よく検出することが可能にな
り、刻々と変化する交通量に適した交通信号の制御がで
きる。

【００５１】（２）道路の長手方向に向けかつ路面に対
し傾斜させて所定周波数の電波を送信して反射波を受信
し、受信信号の強弱変化及び周波数変化から自動車の台
数及び速度を検出するようにしたので、リアルタイムに
精度よく検出することが可能になり、刻々と変化する交
通量に適した交通信号の制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の交通信号制御装置の車両検知器を示す
平面図である。

【図２】本発明の交通信号制御装置の（ａ）送信波形、
（ｂ）受信波形（車両なし）（ｃ）受信波形（車両あ
り）を示す波形図である。

【図３】本発明の交通信号制御装置を装備した交差点の
平面図である。

【図４】本発明の交通信号制御装置を示すブロック図で
ある。

【図５】本発明の交通信号制御装置の（ａ）車両なしの
とき、（ｂ）車両ありのときの信号強度の時間分布図で
ある。

【図６】本発明の交通信号制御装置の（ａ）移動車両な
しのとき、（ｂ）移動車両ありのときの信号周波数の時
間分布図である。

【図７】本発明の交通信号制御装置を装備した道路を示
す平面図である。

【図８】従来の車両検知器を示す側面図である。

【符号の説明】

１信号発生器（送信機）２送信ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）３受信ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）４受信器（受信機）１１バースト信号発生器１４アンテナ１６ミキシングサーキット（ミキサ）１７信号処理器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路上の交通量に基づき交通信号の点灯
時間を制御する交通信号制御装置において、道路に沿わ
せてその両側に漏洩同軸ケーブルを敷設し、一方の漏洩
同軸ケーブルの一端にパルス波を発生する送信機を接続
すると共に他方の漏洩同軸ケーブルの上記送信機と同じ
側の一端に受信機を接続し、この受信機で受信される信
号の強弱変化及び遅延時間から上記交通量として自動車
の台数、速度及び位置を求めることを特徴とする交通信
号制御装置。
【請求項２】道路上の交通量に基づき交通信号の点灯
時間を制御する交通信号制御装置において、所定周波数
の電波を送信して反射波を受信するアンテナを道路の長
手方向に向けかつ路面に対し傾斜させて道路上部に設
け、このアンテナの受信信号の強弱変化及び周波数変化
から上記交通量として自動車の台数及び速度を求めるこ
とを特徴とする交通信号制御装置。