JP2007148849A - 信号制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを防ぎ、渋滞が連鎖的に生じるのを防止することのできる信号制御システムを提供する。
【解決手段】 信号制御システム１は、交差点の交通状況を検出する交差点交通状況検出装置２と、流出路の交通状況を検出する流出路交通状況検出装置３と、信号機Ｔの信号点灯時間を制御する信号制御装置４とを備える。流出路交通状況検出装置３のボトルネック検出部１１が、流出路のボトルネック箇所を検出した場合には、信号制御装置４が、青信号の点灯時間中における流出路の滞留台数が滞留許容台数以下となるように青時間の点灯時間を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の交通状況に応じた信号機の制御が可能な信号制御システムに関するものである。

交差点などに設置される車両用の信号機は、道路の交通状況を想定して交通当局等が予め決定した点灯時間で、青信号・黄信号・赤信号の各信号が順次点灯するように設定されている。しかし、例えば、交差点付近に違法駐車車両や事故車両が停車していたりすると、実際の交通状況が想定した交通状況と異なることも少なくない。道路の端に違法駐車車両や事故車両が停車していた場合には、その車両の停車箇所において車両の円滑な流れが阻害される。このように道路で車両の流れが詰まる箇所を、道路のボトルネック箇所という。

そこで、従来、実際の交通状況に応じた信号機の制御を行う交通信号制御装置として、信号機に設置されたレーザー式の車両センサーが交差点に進入してくる車両の位置情報や速度情報を検出し、その位置情報や速度情報に基づいて制御器が信号機の動作制御を行うものが開示されている（例えば特許文献１参照）。この従来の交通信号制御装置では、信号機の制御を行うときに、交差点へ流入する車両の台数などに応じて信号機の青信号の点灯時間が決定されていた。
特開平１０−２２２７９７号公報（第２−４頁、第２図）

しかしながら、従来の交通信号制御装置においては、交差点から車両が流出する流出路の交通状況を考慮した信号機の制御は行われていない。すなわち、交差点から流出する車両の位置情報や速度情報の検出は行われていない。したがって、交差点からの流出路にボトルネック箇所がある場合には、流出路での車両の流れが悪いにもかかわらず、交差点から流出路へ車両を流入させてしまうという問題があった。その結果、ボトルネック箇所を通過させることができる車両台数以上の車両を交差点から流出路に流入させてしまい、ボトルネック箇所を先頭にして渋滞が発生するという問題があった。そして、その渋滞が交差点まで延伸してしまうと、今度は交差点の交差側の道路でも車両の流れが阻害されてしまい、交差側の道路でも渋滞が連鎖的に生じることがあるという問題があった。

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、流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを防ぎ、渋滞が連鎖的に生じるのを防止することのできる信号制御システムを提供することを目的とする。

本発明の信号制御システムは、交差点における車両の交通状況を検出する交差点交通状況検出装置と、前記交差点から車両が流出する流出路における車両の交通状況を検出する流出路交通状況検出装置と、前記交差点および前記流出路における車両の交通状況に基づいて、前記交差点へ流入路から流入する車両に対する信号機の信号点灯時間を制御する信号制御装置とを備え、前記交差点交通状況検出装置は、前記交差点から前記流出路へ流出する車両の流出流量を測定する流出流量測定手段を備え、前記流出路交通状況検出装置は、前記流出路における車両の位置情報および速度情報を含む車両情報を取得する車両情報取得手段と、前記車両情報に基づいて前記流出路におけるボトルネック箇所の有無を検出するボトルネック検出手段と、前記車両情報に基づいて前記ボトルネック箇所を通過する車両のボトルネック通過流量を測定するボトルネック通過流量測定手段と、前記車両情報に基づいて前記ボトルネック箇所から前記交差点までの間に滞留させることが可能な車両の滞留許容台数を測定する滞留許容台数測定手段を備え、前記信号制御装置は、前記流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、前記流出流量と前記ボトルネック通過流量との差分および前記滞留許容台数に基づいて、前記信号機の青信号の点灯時間中に前記交差点から流出して前記流出路に滞留する車両の滞留台数が前記滞留許容台数以下となるように、前記信号機の青信号の点灯時間を制御する構成を有している。

この構成により、流出路交通状況検出装置のボトルネック検出手段が流出路におけるボトルネック箇所の有無を検出する。流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、信号制御装置が信号機の青信号の点灯時間を制御して、青信号の点灯時間中に流出路に滞留する車両の滞留台数を滞留許容台数以下となるように抑制する。これにより、流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを抑制することができる。

また、本発明の信号制御システムでは、前記交差点交通状況検出装置は、前記交差点における車両の交通状況を撮影する交差点カメラを備え、前記流出流量測定手段は、前記交差点カメラで撮影された交差点画像に基づいて、前記交差点から前記流出路へ流出する車両の流出流量を測定し、前記流出路交通状況検出装置は、前記流出路における車両の交通状況を撮影する流出路カメラを備え、前記車両情報取得手段は、前記流出路カメラで撮影された流出路画像から、前記流出路における車両の位置情報および速度情報を取得する構成を有している。

この構成により、交差点交通状況検出装置の流出流量測定手段は、交差点カメラが撮影した交差点画像に基づいて交差点から流出路への車両の流出流量を測定する。例えば、交差点画像に画像処理を施して交差点から流出路への流出流量を測定する。また、流出路交通状況検出装置の車両情報取得手段は、流出路カメラが撮影した流出路画像に基づいて流出路での車両の位置情報および速度情報を取得する。例えば、流出路画像に画像処理を施して車両の位置情報および速度情報を取得する。これにより、正確な車両の位置情報および速度情報を取得することができる。

また、本発明の信号制御システムでは、前記交差点交通状況検出手段は、前記流入路から前記交差点内へ進入し、前記交差点内を直進して前記交差点から前記流出路へ流出する車両の直進流出流量を測定し、前記信号制御装置は、前記流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、前記直進流出流量と前記ボトルネック通過流量との差分および前記滞留許容台数に基づいて、前記流出路へ向かう直進車両に対する前記信号機の青信号の点灯時間を制御する構成を有している。

この構成により、流出路でボトルネック箇所が検出された場合には、信号制御装置が流出路へ向かう直進車両に対する信号機の青信号の点灯時間を制御して、青信号の点灯時間中に流出路に滞留する直進車両の滞留台数を滞留許容台数以下となるように抑制する。これにより、流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを抑制することができる。

また、本発明の信号制御システムでは、前記交差点交通状況検出手段は、前記流入路から前記交差点内へ進入し、前記交差点内で左折して前記交差点から前記流出路へ流出する車両の左折流出流量を測定し、前記信号制御装置は、前記流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、前記左折流出流量と前記ボトルネック通過流量との差分および前記滞留許容台数に基づいて、前記流出路へ向かう左折車両に対する前記信号機の青信号の点灯時間を制御する構成を有している。

この構成により、流出路でボトルネック箇所が検出された場合には、信号制御装置が流出路へ向かう左折車両に対する信号機の青信号の点灯時間を制御して、青信号の点灯時間中に流出路に滞留する左折車両の滞留台数を滞留許容台数以下となるように抑制する。これにより、流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを抑制することができる。

本発明は、流出路における車両の交通状況を検出する流出路交通状況検出装置を設け、流出路でボトルネック箇所が検出された場合には、信号機の青信号の点灯時間中における流出路の滞留台数が滞留許容台数以下となるように青時間の点灯時間を制御することにより、流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを防ぎ、渋滞が連鎖的に生じるのを防止することのできるという効果を有する信号制御システムを提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態の信号制御システムについて、図面を用いて説明する。本実施の形態では、交通量の多い自動車道路の交差点に設置される信号機の制御等に用いられる信号制御システムの場合を例示する。

本発明の実施の形態の信号制御システムを図１および図２に示す。図１には、信号制御システム１のブロック図が示されており、図２には、道路の交通状況の説明図が示されている。本実施の形態では、図２に示すように、上下方向の片側２車線の道路と左右方向の片側１車線の道路が交差する交差点Ｘに設置された信号機Ｔ（第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２）の制御を行う場合を例示して説明する。なお、図２では、本説明に用いる車線（下からの第１流入路Ｂ、上への流出路Ｃ、左からの第２流入路Ｄ）に関する要素（信号機や各検出装置など）のみが図示されており、その他の車線に関する要素は省略されている。

図１に示すように、本実施の形態の信号制御システム１は、交差点Ｘにおける車両Ｍの交通状況を検出する交差点交通状況検出装置２と、流出路Ｃにおける車両Ｍの交通状況を検出する流出路交通状況検出装置３と、信号機Ｔ（第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２）の信号点灯時間を制御する信号制御装置４とを備えている。ここでは、まず、本実施の形態の信号制御システム１の各装置の配置について図２を用いて説明する。図２に示すように、交差点交通状況検出装置２は、交差点Ｘ全体を見渡すことができる交差点Ｘ周辺の箇所に設置されている。また、流出路交通状況検出装置３は、流出路Ｃの所定の渋滞監視範囲を見通すことができる流出路Ｃの交差点Ｘ付近の箇所に設置されている。そして、第１流入路Ｂの交差点Ｘ付近の箇所には、第１流入路Ｂから流入する車両Ｍに対する第１信号機Ｔ１が設置されている。また、第２流入路Ｄの交差点Ｘ付近の箇所には、第２流入路Ｄから流入する車両Ｍに対する第２信号機Ｔ２が設置されている。そして、信号機Ｔ（第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２）の各信号（青信号・黄信号・赤信号）の信号点灯時間は、信号制御装置４によってコンピューター制御されている（図８参照）。

つぎに、本実施の形態の信号制御システム１の各装置の構成について説明する。図１に示すように、交差点交通状況検出装置２は、交差点Ｘにおける車両Ｍの交通状況を撮影するＣＣＤカメラ等の交差点カメラ５と、交差点Ｘから流出路Ｃへ流出する車両Ｍの流出流量Ｆ_Cを測定する流出流量測定部６とを備えている。流出流量測定部６は、交差点カメラ５で撮影された交差点画像に画像処理を施して、流入路（第１流入路Ｂまたは第２流入路Ｄ）から交差点Ｘへ流入する車両Ｍの流入流量Ｆ_B、Ｆ_Dを測定する流入流量測定部７と、交差点Ｘへ流入した車両Ｍが交差点Ｘ内を直進・左折・右折して各流出路Ｃへ分岐する割合を分岐率ｂとして算出する分岐率算出部８とを備えている。そして、流出流量測定部６は、流出流量測定部６で測定した流入流量Ｆ_B、Ｆ_Dに各流出路Ｃへの分岐率ｂを乗算することにより、流出路Ｃへの流出流量Ｆ_C（直進流出流量・左折流出流量・右折流出流量）を測定できるように構成されている。なお、流出流量Ｆ_Cとは、単位時間あたりに交差点Ｘから流出路Ｃへ流出する車両Ｍの台数をいい、流入流量Ｆ_B、Ｆ_Dとは、単位時間あたりに流入路（第１流入路Ｂまたは第２流入路Ｄ）から交差点Ｘへ流入する車両Ｍの台数をいう。

図２には、第１流入路Ｂの第１信号機Ｔ１は青信号が点灯しており、第２流入路Ｄの第２信号機Ｔ２は赤信号が点灯しているときの交通状況が示される。この場合には、流入流量測定部７は、第１流入路Ｂから交差点Ｘへ流入する車両Ｍの流入流量Ｆ_Bを測定し、分岐率算出部８は、交差点Ｘへ流入した車両Ｍが直進する割合ｂ_B-S、左折する割合ｂ_B-L、右折する割合ｂ_B-Rを分岐率として算出する。そして、流出流量測定部６では、第１流入路Ｂから交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_B×ｂ_B-Sが算出される。また、図４には、第１流入路Ｂの第１信号機Ｔ１は赤信号が点灯しており、第２流入路Ｄの第２信号機Ｔ２は青信号が点灯しているときの交通状況が示される。この場合には、流入流量測定部７は、第２流入路Ｄから交差点Ｘへ流入する車両Ｍの流入流量Ｆ_Dを測定し、分岐率算出部８は、交差点Ｘへ流入した車両Ｍが直進する割合ｂ_D-S、左折する割合ｂ_D-L、右折する割合ｂ_D-Rを分岐率として算出する。そして、流出流量測定部６では、第２流入路Ｄから交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_D×ｂ_D-Lが算出される。

また、流出路交通状況検出装置３は、流出路Ｃにおける車両Ｍの交通状況を撮影するＣＣＤカメラ等の流出路カメラ９と、流出路カメラ９で撮影された流出路画像に画像処理を施して、流出路Ｃにおける車両Ｍの位置情報および速度情報などの車両情報を取得する車両情報取得部１０と、車両情報に基づいて流出路Ｃにおけるボトルネック箇所Ａの有無を検出するボトルネック検出部１１と、車両情報に基づいてボトルネック箇所Ａを通過する車両Ｍのボトルネック通過流量Ｆ_Aを測定するボトルネック通過流量測定部１２と、車両情報に基づいてボトルネック箇所Ａから交差点Ｘまでの間に滞留させることが可能な車両Ｍの滞留許容台数Ｐ_MAXを測定する滞留許容台数測定部１３を備えている。

本実施の形態では、ボトルネック検出部１１は、流出路画像から取得した車両Ｍの位置情報および速度情報に基づいて、ボトルネックの発生原因となるような駐車車両Ｍ_Aなどの障害物を検出する。例えば、一定時間以上（例えば、５分以上）速度が０である車両Ｍを駐車車両Ｍ_Aとして検出する。そして、駐車車両Ｍ_Aが検出された場合には、その駐車車両Ｍ_Aの位置をボトルネック箇所Ａとして検出する。また、ボトルネック通過流量測定部１２は、流出路画像から取得した車両Ｍの位置情報および速度情報に基づいて、その駐車車両Ｍ_Aの横の車線を単位時間あたりに通過する車両Ｍの台数、すなわちボトルネック通過流量Ｆ_Aを測定する。また、滞留許容台数測定部１３は、流出路画像から取得した車両Ｍの位置情報および速度情報に基づいて、交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの距離Ｌを測定するとともに、交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの間に青信号点灯開始時点で滞留している車両Ｍの台数Ｐを測定する。そして、滞留許容台数測定部１３は、下記の式により、滞留許容台数Ｐ_MAXを算出する。
Ｐ_MAX＝Ｌ×Ｎ×Ｋ−Ｐ
ここで、定数Ｎは車線の数であり、例えば本実施の形態ではＮ＝２に設定されている。また、定数Ｋは、渋滞発生区間における車両Ｍの密度（台／ｍ・車線）であり、例えば本実施の形態ではＫ＝０．１に設定されている。なお、渋滞発生区間における車両Ｍの密度Ｋは、流出路画像から取得した車両Ｍの位置情報および速度情報から算出してもよい。

また、信号制御装置４は、信号機Ｔ（第１信号機Ｔ１、第２信号機Ｔ２）の青信号の信号点灯時間の長さを交通状況に応じて制御する青時間制御を実施するか否かを判定する青時間制御実施判定部１４と、ボトルネック箇所Ａを先頭とした渋滞が交差点Ｘまで延伸しない青信号の信号点灯時間を限界青時間Ｇ_SP1、Ｇ_SP2として算出する青時間算出処理部１５と、青信号の信号点灯時間を限界青時間Ｇ_SP1、Ｇ_SP2に変更する青時間変更処理部１６を備えている。また、信号制御装置４は、交差点Ｘのすべての信号機Ｔの赤信号が点灯状態となる全赤時間の長さを交通状況に応じて制御する全赤制御を実施するか否かを判定する全赤制御実施判定部１７と、流出路Ｃに滞留している車両Ｍをボトルネック箇所Ａから排出して渋滞を軽減させることができる全赤時間を限界全赤時間Ｒ_SP1、Ｒ_SP2として算出する全赤時間算出処理部１８と、信号機Ｔの赤信号の信号点灯時間を変更することにより全赤時間を限界全赤時間Ｒ_SP1、Ｒ_SP2に変更する全赤時間変更処理部１９を備えている。

本実施の形態では、青時間制御実施判定部１４は、交差点Ｘからの流出流量Ｆ_Cがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きい場合には、青時間制御の実施を行う必要があると判断する。例えば、図２に示した交通状況の場合には、第１流入路Ｂから交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_B×ｂ_B-Sがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きい場合（Ｆ_B×ｂ_B-S＞Ｆ_Aである場合）には、青時間制御実施判定部１４では第１信号機Ｔ１の直進車両Ｍに対する青時間制御の実施を行う必要があると判断される。また、図４に示した交通状況の場合には、第２流入路Ｄから交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_D×ｂ_D-Lがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きい場合（Ｆ_D×ｂ_D-L＞Ｆ_Aである場合）には、青時間制御実施判定部１４では第２信号機Ｔ２の左折車両Ｍに対する青時間制御の実施を行う必要があると判断される。なお、直進車両Ｍに対する青信号の表示には、青信号の点灯表示のほか、いわゆる直進現示（青色の上向き矢印の点灯表示）も含まれる。また、左折車両Ｍに対する青信号の表示には、青信号の点灯表示のほか、いわゆる左折現示（青色の左向き矢印の点灯表示）も含まれる。

青時間算出処理部１５は、流出流量Ｆ_Cとボトルネック通過流量Ｆ_Aとの差分および滞留許容台数Ｐ_MAXに基づいて、信号機Ｔの青信号の点灯時間中に交差点Ｘから流出して流出路Ｃに滞留する車両Ｍの滞留台数Ｐが滞留許容台数Ｐ_MAX以下となるような青時間を限界青時間Ｇ_SP1、Ｇ_SP2として算出する。例えば、図２に示した交通状況の場合には、下記の式を満たすような第１信号機Ｔ１の限界青時間Ｇ_SP1が算出される。
Ｇ_SP1×（Ｆ_B×ｂ_B-S−Ｆ_A）≦Ｐ_MAX＝Ｌ×Ｎ×Ｋ−Ｐ
Ｇ_std≧Ｇ_SP1≧Ｇ_min
ここで、Ｇ_stdは標準青時間であり、道路の交通状況を想定して交通当局等が予め決定した青信号の点灯時間である。また、Ｇ_minは最短保障青時間であり、ドライバーの心理を考慮して交差点Ｘでの安全を確保するために最小限必要と考えられる青信号の点灯時間である。

また、本実施の形態では、全赤制御実施判定部１７は、全赤開始時点での滞留台数Ｐが所定のしきい台数Ｐｓ（例えば、Ｐｓ＝０）よりも大きい場合には、全赤時間制御の実施を行う必要があると判断する。なお、スプリットＳＰとは、一方の信号機Ｔの青信号点灯開始時点から他方の信号機Ｔの青信号点灯開始時点までの時間をいう。ここでは、第１信号機Ｔ１の青信号点灯開始時点から第２信号機Ｔ２の青信号点灯開始時点までの時間を、第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１といい、また、第２信号機Ｔ２の青信号点灯開始時点から第１信号機Ｔ１の青信号点灯開始時点までの時間を、第２信号機Ｔ２のスプリットＳＰ２という（図８参照）。

全赤時間算出処理部１８は、全赤開始時点での滞留台数Ｐとボトルネック通過流量Ｆ_Aに基づいて、全赤開始時点で滞留している車両Ｍがすべてボトルネックを通過して排出されるような全赤時間を限界全赤時間Ｒ_SP1、Ｒ_SP2として算出する。例えば、図６に示した交通状況の場合には、下記の式を満たすような第２信号機Ｔ２のスプリットＳＰ２の全赤開始時における限界赤時間Ｒ_SP2が算出される。
Ｒ_SP2＝Ｐ／Ｆ_A
０≦Ｒ_SP2≦Ｒ_max
ここで、Ｒ_maxは最長保障全赤時間であり、ドライバーの心理を考慮して交差点Ｘでの安全を確保するために最大限度と考えられる全赤時間である。

以上のように構成された信号制御システム１について、まず、図２に示すように交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍに対する第１信号機Ｔ１の青信号の点灯時間の制御を行うときの動作について、図３のフロー図を用いて説明する。

本実施の形態の信号制御システム１により直進車両Ｍに対する第１信号機Ｔ１の青時間制御を行うときには、まず、流出路交通状況検出装置３の流出路カメラ９で流出路Ｃにおける車両Ｍの交通状況を撮影し、車両情報取得部１０によって流出路画像から流出路Ｃにおける車両Ｍの車両情報（位置情報および速度情報など）を取得する（Ｓ１０１）。

つぎに、信号制御装置４の青時間制御実施判定部１４において、車両情報に基づいて流出路交通状況検出装置３のボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａの検出が行われたか否かの判断が行われる（Ｓ１０２）。ボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａが検出されなかった場合には、直進車両Ｍに対する第１信号機Ｔ１の青時間制御は行われない。一方、ボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａが検出された場合には、流出路交通状況検出装置３のボトルネック通過流量測定部１２によって測定されたボトルネック通過流量Ｆ_Aの情報を取得する（Ｓ１０３）。

そして、交差点交通状況検出装置２の流入流量測定部７により測定された第１流入路Ｂから交差点Ｘへ流入する車両Ｍの流入流量Ｆ_Bの情報を取得し（Ｓ１０４）、分岐率算出部８において、交差点Ｘへ進入した車両Ｍが直進する分岐率ｂ_B-Sが算出される（Ｓ１０５）。そして、流出流量測定部６において、第１流入路Ｂから交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_B×ｂ_B-Sが算出される（Ｓ１０６）。

その後、信号制御装置４の青時間制御実施判定部１４において、直進車両Ｍに対する第１信号機Ｔ１の青時間制御の実施を行う必要があるか否かの判断が行われる（Ｓ１０７）。本実施の形態では、第１流入路Ｂから交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_B×ｂ_B-Sがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きいか否かの判定が行われる。第１流入路Ｂから交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_B×ｂ_B-Sがボトルネック通過流量Ｆ_A以下である場合には、ボトルネック箇所Ａを先頭にした渋滞が発生しないので、直進車両Ｍに対する青時間制御の実施を行う必要がないと判断され、第１信号機Ｔ１の直進車両Ｍに対する青時間制御は行われない。

一方、第１流入路Ｂから交差点Ｘ内を直進して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_B×ｂ_B-Sがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きい場合には、流出路Ｃにおいてボトルネック箇所Ａを先頭にした渋滞が発生することとなるので、直進車両Ｍに対する青時間制御の実施を行う必要があると判断される。その場合には、車両情報取得部１０によってボトルネックの発生原因となる駐車車両Ｍ_Aの位置情報が取得され、ボトルネック箇所Ａの位置、すなわち交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの距離Ｌの情報が取得されるとともに（Ｓ１０８）、第１信号機Ｔ１の青信号点灯開始時点で交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの間に滞留している車両Ｍの台数Ｐの情報が取得される（Ｓ１０９）。そして、流出路交通状況検出装置３の滞留許容台数測定部１３において、滞留許容台数Ｐ_MAX（＝Ｌ×Ｎ×Ｋ−Ｐ）が算出される（Ｓ１１０）。

そして、信号制御装置４の青時間算出処理部１５において、第１信号機Ｔ１の直進車両Ｍに対する限界青時間Ｇ_SP1が算出され（Ｓ１１１）、青時間変更処理部１６において、第１信号機Ｔ１の直進車両Ｍに対する青信号の信号点灯時間を限界青時間Ｇ_SP1に変更する処理が行われる（Ｓ１１２）。

つぎに、本実施の形態の信号制御システム１について、図４に示すように交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍに対する第２信号機Ｔ２の青信号の点灯時間の制御を行うときの動作について、図５のフロー図を用いて説明する。

本実施の形態の信号制御システム１により左折車両Ｍに対する第２信号機Ｔ２の青時間制御を行うときには、まず、流出路交通状況検出装置３の流出路カメラ９で流出路Ｃにおける車両Ｍの交通状況を撮影し、車両情報取得部１０によって流出路画像から流出路Ｃにおける車両Ｍの車両情報（位置情報および速度情報など）を取得する（Ｓ２０１）。

つぎに、信号制御装置４の青時間制御実施判定部１４において、車両情報に基づいて流出路交通状況検出装置３のボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａの検出が行われたか否かの判断が行われる（Ｓ２０２）。ボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａが検出されなかった場合には、左折車両Ｍに対する第２信号機Ｔ２の青時間制御は行われない。一方、ボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａが検出された場合には、流出路交通状況検出装置３のボトルネック通過流量測定部１２によって測定されたボトルネック通過流量Ｆ_Aの情報を取得する（Ｓ２０３）。

そして、交差点交通状況検出装置２の流入流量測定部７により測定された第２流入路Ｄから交差点Ｘへ流入する車両Ｍの流入流量Ｆ_Dの情報を取得し（Ｓ２０４）、分岐率算出部８において、交差点Ｘへ進入した車両Ｍが左折する分岐率ｂ_D-Lが算出される（Ｓ２０５）。そして、流出流量測定部６において、第２流入路Ｄから交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_D×ｂ_D-Lが算出される（Ｓ２０６）。

その後、信号制御装置４の青時間制御実施判定部１４において、左折車両Ｍに対する第２信号機Ｔ２の青時間制御の実施を行う必要があるか否かの判断が行われる（Ｓ２０７）。本実施の形態では、第２流入路Ｄから交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_D×ｂ_D-Lがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きいか否かの判定が行われる。第２流入路Ｄから交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_D×ｂ_D-Lがボトルネック通過流量Ｆ_A以下である場合には、ボトルネック箇所Ａを先頭にした渋滞が発生しないので、左折車両Ｍに対する青時間制御の実施を行う必要がないと判断され、第２信号機Ｔ２の左折車両Ｍに対する青時間制御は行われない。

一方、第２流入路Ｄから交差点Ｘ内を左折して流出路Ｃへ向かう車両Ｍの流出流量Ｆ_D×ｂ_D-Lがボトルネック通過流量Ｆ_Aよりも大きい場合には、流出路Ｃにおいてボトルネック箇所Ａを先頭にした渋滞が発生することとなるので、左折車両Ｍに対する青時間制御の実施を行う必要があると判断される。その場合には、車両情報取得部１０によってボトルネックの発生原因となる駐車車両Ｍ_Aの位置情報が取得され、ボトルネック箇所Ａの位置、すなわち交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの距離Ｌの情報が取得されるとともに（Ｓ２０８）、第２信号機Ｔ２の青信号点灯開始時点で交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの間に滞留している車両Ｍの台数Ｐの情報が取得される（Ｓ２０９）。そして、流出路交通状況検出装置３の滞留許容台数測定部１３において、滞留許容台数Ｐ_MAX（＝Ｌ×Ｎ×Ｋ−Ｐ）が算出される（Ｓ２１０）。

そして、信号制御装置４の青時間算出処理部１５において、第２信号機Ｔ２の左折車両Ｍに対する限界青時間Ｇ_SP2が算出され（Ｓ２１１）、青時間変更処理部１６において、第２信号機Ｔ２の左折車両Ｍに対する青信号の信号点灯時間を限界青時間Ｇ_SP2に変更する処理が行われる（Ｓ２１２）。

つぎに、本実施の形態の信号制御システム１について、図６に示すように第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の両方の赤信号が点灯状態となる全赤時間の制御を行うときの動作について、図７のフロー図を用いて説明する。ここでは、第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１中の全赤時間Ｒ_SP1の制御の場合の動作について説明する（図８参照）。

本実施の形態の信号制御システム１により第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤時間制御を行うときには、まず、流出路交通状況検出装置３の流出路カメラ９で流出路Ｃにおける車両Ｍの交通状況を撮影し、車両情報取得部１０によって流出路画像から流出路Ｃにおける車両Ｍの車両情報（位置情報および速度情報など）を取得する（Ｓ３０１）。

つぎに、信号制御装置４の青時間制御実施判定部１４において、車両情報に基づいて流出路交通状況検出装置３のボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａの検出が行われたか否かの判断が行われる（Ｓ３０２）。ボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａが検出されなかった場合には、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤間制御は行われない。一方、ボトルネック検出部１１でボトルネック箇所Ａが検出された場合には、車両情報取得部１０によってボトルネックの発生原因となる駐車車両Ｍ_Aの位置情報が取得され、ボトルネック箇所Ａの位置、すなわち交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの距離Ｌの情報が取得されるとともに（Ｓ３０３）、第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１中の全赤開始時点で交差点Ｘからその駐車車両Ｍ_Aまでの間に滞留している車両Ｍの台数Ｐの情報が取得される（Ｓ３０４）。

その後、信号制御装置４の全赤制御実施判定部１７において、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤時間制御の実施を行う必要があるか否かの判断が行われる（Ｓ３０５）。本実施の形態では、第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１中の全赤開始時点での滞留台数Ｐが所定のしきい台数Ｐｓ（例えば、Ｐｓ＝０）よりも大きいか否かの判定が行われる。第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１中の全赤開始時点での滞留台数Ｐが所定のしきい台数Ｐｓ（例えば、Ｐｓ＝０）以下である場合には、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤時間制御の実施を行う必要がないと判断され、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤時間制御は行われない。

一方、第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１中の全赤開始時点での滞留台数Ｐが所定のしきい台数Ｐｓ（例えば、Ｐｓ＝０）よりも大きい場合には、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤時間制御の実施を行う必要があると判断される。その場合には、流出路交通状況検出装置３のボトルネック通過流量測定部１２によって測定されたボトルネック通過流量Ｆ_Aの情報を取得する（Ｓ３０６）。

そして、信号制御装置４の全赤時間算出処理部１８において、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の限界全赤時間Ｒ_SP1が算出され（Ｓ３０７）、全赤時間変更処理部１９において、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の赤信号の信号点灯時間を変更して、第１信号機Ｔ１および第２信号機Ｔ２の全赤時間を限界全赤時間Ｒ_SP1に変更する処理が行われる（Ｓ３０８）。

このような発明の実施の形態の信号制御システム１によれば、流出路Ｃにおける車両Ｍの交通状況を検出する流出路交通状況検出装置３を設け、流出路Ｃでボトルネック箇所Ａが検出された場合には、信号機Ｔの青信号の点灯時間中における流出路Ｃの滞留台数Ｐが滞留許容台数Ｐ_MAX以下となるように青時間の点灯時間を制御する。これにより、流出路Ｃのボトルネック箇所Ａで発生した渋滞が交差点Ｘまで延伸するのを防ぎ、渋滞が連鎖的に生じるのを防止することのできる。

本実施の形態では、流出路交通状況検出装置３のボトルネック検出部１１が流出路Ｃにおけるボトルネック箇所Ａの有無を検出する。流出路Ｃにおいてボトルネック箇所Ａが検出された場合には、信号制御装置４が信号機Ｔの青信号の点灯時間を制御して、青信号の点灯時間中に流出路Ｃに滞留する車両Ｍの滞留台数Ｐを滞留許容台数Ｐ_MAX以下となるように抑制する。これにより、流出路Ｃのボトルネック箇所Ａで発生した渋滞が交差点Ｘまで延伸するのを抑制することができる。

また、本実施の形態では、交差点交通状況検出装置２の流出流量測定部６は、交差点カメラ５が撮影した交差点画像に基づいて交差点Ｘから流出路Ｃへの車両Ｍの流出流量Ｆ_Cを測定する。例えば、交差点画像に画像処理を施して交差点Ｘから流出路Ｃへの流出流量Ｆ_Cを測定する。また、流出路交通状況検出装置３の車両情報取得部１０は、流出路カメラ９が撮影した流出路画像に基づいて流出路Ｃでの車両Ｍの位置情報および速度情報を取得する。例えば、流出路画像に画像処理を施して車両Ｍの位置情報および速度情報を取得する。これにより、正確な車両Ｍの位置情報および速度情報を取得することができる。

また、本実施の形態では、流出路Ｃでボトルネック箇所Ａが検出された場合には、信号制御装置４が流出路Ｃへ向かう直進車両Ｍに対する信号機Ｔの青信号の点灯時間を制御して、青信号の点灯時間中に流出路Ｃに滞留する直進車両Ｍの滞留台数Ｐを滞留許容台数Ｐ_MAX以下となるように抑制する。これにより、流出路Ｃのボトルネック箇所Ａで発生した渋滞が交差点Ｘまで延伸するのを抑制することができる。

また、本実施の形態では、流出路Ｃでボトルネック箇所Ａが検出された場合には、信号制御装置４が流出路Ｃへ向かう左折車両Ｍに対する信号機Ｔの青信号の点灯時間を制御して、青信号の点灯時間中に流出路Ｃに滞留する左折車両Ｍの滞留台数Ｐを滞留許容台数Ｐ_MAX以下となるように抑制する。これにより、流出路Ｃのボトルネック箇所Ａで発生した渋滞が交差点Ｘまで延伸するのを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

例えば、以上の説明では、信号機ＴのスプリットＳＰの開始時点において流出路Ｃに滞留している車両Ｍの台数Ｐを、流出路カメラ９の流出路画像から計測によって求める例について説明したが、その他、信号機Ｔ（例えば第１信号機Ｔ１）のスプリットＳＰの開始時点の滞留車両台数Ｐを、下記の式により算出してもよい。
Ｐ_N＝Ｐ_N-1＋（Ｆ_B×ｂ_B-S−Ｆ_A）×Ｇ_SP1−Ｆ_A×Ｓ
ここで、Ｐ_Nは現在のスプリットＳＰ（例えば第１信号機Ｔ１のスプリットＳＰ１）の開始時点の滞留車両台数であり、Ｐ_N-1は一つ前のスプリットＳＰ（例えば第２信号機Ｔ２のスプリットＳＰ２）の開始時点の滞留車両台数である。また、Ｓは一つ前のスプリットＳＰの青終了から本スプリット開始までの時間の長さである。

また、以上の説明では、信号制御装置４が流出路Ｃへ向かう直進車両Ｍまたは左折車両Ｍに対する信号機Ｔの青信号の点灯時間を制御する信号制御システム１について説明したが、その他、信号制御装置４が流出路Ｃへ向かう右折車両Ｍに対する信号機Ｔの青信号の点灯時間を制御してもよい。

以上のように、本発明にかかる信号制御システムは、流出路のボトルネック箇所で発生した渋滞が交差点まで延伸するのを防ぎ、渋滞が連鎖的に生じるのを防止することのできるという効果を有し、車両の交通状況に応じた信号機の制御が可能な信号制御システム等として有用である。

本発明の実施の形態における信号制御システムのブロック図 本発明の実施の形態において第１信号機が青信号のときの交通状況の説明図 本発明の実施の形態における第１信号機の青時間制御を説明するためのフロー図 本発明の実施の形態において第２信号機が青信号のときの交通状況の説明図 本発明の実施の形態における第２信号機の青時間制御を説明するためのフロー図 本発明の実施の形態において第１信号機および第２信号機の両方が赤信号のときの交通状況の説明図 本発明の実施の形態における第１信号機および第２信号機の全赤時間制御を説明するためのフロー図 本発明の実施の形態における第１信号機および第２信号機の各信号の点灯時間を説明するための説明図

符号の説明

１ 信号制御システム
２ 交差点交通状況検出装置
３ 流出路交通状況検出装置
４ 信号制御装置
５ 交差点カメラ
６ 流出流量測定部
９ 流出路カメラ
１０ 車両情報取得部
１１ ボトルネック検出部
１２ ボトルネック通過流量測定部
１３ 滞留許容台数測定部
Ｘ 交差点
Ｔ 信号機
Ａ ボトルネック箇所
Ｂ、Ｄ 流入路
Ｃ 流出路
Ｍ 車両
Ｆ_A ボトルネック通過流量
Ｆ_B、Ｆ_D 流入流量
Ｆ_C 流出流量
Ｐ 滞留台数
Ｐ_MAX 滞留許容台数

Claims (4)

1. 交差点における車両の交通状況を検出する交差点交通状況検出装置と、
   前記交差点から車両が流出する流出路における車両の交通状況を検出する流出路交通状況検出装置と、
   前記交差点および前記流出路における車両の交通状況に基づいて、前記交差点へ流入路から流入する車両に対する信号機の信号点灯時間を制御する信号制御装置とを備え、
   前記交差点交通状況検出装置は、
   前記交差点から前記流出路へ流出する車両の流出流量を測定する流出流量測定手段を備え、
   前記流出路交通状況検出装置は、
   前記流出路における車両の位置情報および速度情報を含む車両情報を取得する車両情報取得手段と、前記車両情報に基づいて前記流出路におけるボトルネック箇所の有無を検出するボトルネック検出手段と、前記車両情報に基づいて前記ボトルネック箇所を通過する車両のボトルネック通過流量を測定するボトルネック通過流量測定手段と、前記車両情報に基づいて前記ボトルネック箇所から前記交差点までの間に滞留させることが可能な車両の滞留許容台数を測定する滞留許容台数測定手段を備え、
   前記信号制御装置は、
   前記流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、前記流出流量と前記ボトルネック通過流量との差分および前記滞留許容台数に基づいて、前記信号機の青信号の点灯時間中に前記交差点から流出して前記流出路に滞留する車両の滞留台数が前記滞留許容台数以下となるように、前記信号機の青信号の点灯時間を制御することを特徴とする信号制御システム。
2. 前記交差点交通状況検出装置は、
   前記交差点における車両の交通状況を撮影する交差点カメラを備え、
   前記流出流量測定手段は、
   前記交差点カメラで撮影された交差点画像に基づいて、前記交差点から前記流出路へ流出する車両の流出流量を測定し、
   前記流出路交通状況検出装置は、
   前記流出路における車両の交通状況を撮影する流出路カメラを備え、
   前記車両情報取得手段は、
   前記流出路カメラで撮影された流出路画像から、前記流出路における車両の位置情報および速度情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の信号制御システム。
3. 前記交差点交通状況検出手段は、
   前記流入路から前記交差点内へ進入し、前記交差点内を直進して前記交差点から前記流出路へ流出する車両の直進流出流量を測定し、
   前記信号制御装置は、
   前記流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、前記直進流出流量と前記ボトルネック通過流量との差分および前記滞留許容台数に基づいて、前記流出路へ向かう直進車両に対する前記信号機の青信号の点灯時間を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号制御システム。
4. 前記交差点交通状況検出手段は、
   前記流入路から前記交差点内へ進入し、前記交差点内で左折して前記交差点から前記流出路へ流出する車両の左折流出流量を測定し、
   前記信号制御装置は、
   前記流出路においてボトルネック箇所が検出された場合には、前記左折流出流量と前記ボトルネック通過流量との差分および前記滞留許容台数に基づいて、前記流出路へ向かう左折車両に対する前記信号機の青信号の点灯時間を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の信号制御システム。
   
   

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