JP2008077505A - 交差点における交通量算出システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交差点の赤信号開始時刻tr、当該車両が赤信号待ち行例の末尾に停止した位置L及び停止した時刻ts、停止車頭間距離Lhのデータを用いて、当該交差点の到着交通量を算出する。
【選択図】図3
Description
しかし、情報提供や信号制御の高度化という観点からすると、この設置基準は十分ではなく、交通量が十分に把握できるとは言えない。また、細街路には感知器が設置されていないことから、細街路から幹線に流入する車両、又は幹線から細街路に流出する車両は把握できない。
また、地上の計測設備を利用しない方法として、特定の車両(プローブ車両という)で収集されたプローブデータ(アップリンクデータとも言う)を光ビーコンや携帯電話等を通じて交通管制センタに送信し、交通管制センタでリンク旅行時間をより精度良く推定する技術が検討、実験され、一部実用化されている。
本発明は、交差点に到着する交通量を精度良く推定することにより、日頃の交通管理に利用したり、実時間での停止待ち行列長の予測に用いて、効果的な信号制御、安全運転支援のための情報提供を実現したりすることのできる、交差点における交通量算出システムを提供することを目的とする。
この交通量算出システムは、当該交差点の渋滞、非渋滞を判定する渋滞判定手段をさらに有することが望ましい。渋滞判定手段の判定によって、当該交差点が渋滞していない場合、前記到着交通量算出手段は、赤信号開始時刻と、当該車両が赤信号待ち行例の末尾に停止した位置及び停止した時刻と、車載で収集されるプローブデータとを同期して処理することにより、交差点の到着交通量を簡単に算出することができる。
また前記相関関係と、プローブデータが得られなかった時間帯に車両感知器で計測した交通量とから、当該プローブデータが得られなかった時間帯の到着交通量を推定することができる。
また、算出した交差点の到着交通量の予測情報を利用して、信号の青時間の延長の必要性を判断し、以て渋滞の開始を遅らせたり、渋滞の発生を抑止したりする予測信号制御を行うことができる。また、交差点の交通需要に比例してスプリットを決定する適応信号制御を行うことができる。
「交通量」:単位時間あたりの車両の通過台数。
「占有時間」:単位時間当たりに車両感知器の検出領域に車両が存在する時間の総和。
「占有率」: 占有時間/ (単位時間)
「プローブ車両」:本発明の実施に必要な車両位置、速度、時刻等のデータを送信することのできる特定の車載装置2を搭載した車両。
「停止待ち行列」:信号待ちをしている車両の行列。
「信号周期」:信号の赤(青)開始から次の赤(青)開始までの期間。
「到着交通量」:交差点の信号待ちにより停止待ち行列末尾に加わる交通量、いわゆる交差点の需要交通量をいう。
「交差点が渋滞」であるとは、1回の青信号で停止待ち行列が捌けない状況をいう。「交差点が非渋滞」であるとは、1回の青信号で停止待ち行列が捌ける状況をいう。
―到着交通量の求め方―
図1は、到着交通量算出の対象としている交差点及び当該交差点に流入する道路(対象道路ともいう)Rを表す地図である。
路側装置5の設置場所は、狭域無線通信を利用する場合道路Rの側が好ましいが、中域無線通信あるいは携帯電話機等の広域無線通信を利用する場合は、車両との間で路車間通信を行うことができればどこに設置してもよい。
路側装置5は、後に図10などを用いて説明するように交通管制センタ3やプローブセンタ3aと通信回線で接続されている。
路側装置5は、対象道路Rを通って交差点に進入するプローブ車両のプローブデータを受信する。
図2は、交差点における車両の走行挙動を表すグラフであり、横軸に時刻、縦軸に交差点の停止線からの距離を表している。
このように、渋滞の程度、交通量の多さ、信号切り換えタイミング情報との関係で、走行車両は、信号待ちの停止待ち行列末尾に加わり停止したり、青信号で移動中の行列末尾に加わったり、あるいは停止待ち行列長に加わらずスムーズに交差点を通過したりと、色々な走行軌跡が得られることになる。
(1)交差点が非渋滞の場合
図3は、交差点における車両の走行挙動を表すグラフである。横軸に時刻、縦軸に交差点までの距離を表している。赤信号開始時点を時刻tr、青信号開始時刻をtgとする。
対象道路Rを通って交差点に進入するプローブ車両のプローブデータが、路側装置5で受信され、路側装置5で蓄積される。この情報は、路側装置5を通して交通管制センタ3にも蓄積される。プローブデータを受信するのは、交差点の上流側の路側装置5でも下流側の路側装置5でもよい。通常はプローブデータ送信の時間的遅れのため、下流側の路側装置5で受信されることが多い。なお、無線LANなどの中域無線通信の場合は、交差点通過後でも交差点上流側の路側装置5で受信できることがある。
プローブ車両が停止待ち行列に突入し停止した時刻をts、プローブ車両が停止待ち行列の先頭から発進した時刻をtm、交差点の停止線を通過した時刻をtpとする。プローブ車両が停止中の、交差点の停止線までの距離をLとする。プローブ車両は、時刻tsに、交差点停止線からの距離Lの地点で停止待ち行列末尾に到達して停止し、その後、時刻tgに信号が青に変わり、時刻tmに交差点に向けて動き出し、時刻tpに交差点の停止線を通過したことが分かる。
E=L/Lh (1式)
の関係が成り立つ。
E=qs(tp−tg) (2式)
(1式)(2式)より、Lhとqsとの関係式として次式が得られる。
Lh=L/{qs(tp−tg)} (3式)
停止待ち行列は、時刻trから時刻tsまでに上流から到着した交通量であるから、交差点の到着交通量qは、(1式)を利用すれば、信号待ち停止時刻tsと赤信号開始時刻trとの差と、信号待ち停止位置Lとに基づいて、次式で求められる。
また、交差点の到着交通量qは、(2式)を利用すれば、信号待ち停止時刻tsと赤信号の開始時刻trとの差と、交差点通過時刻tpと青信号開始時刻tgとの差とに基づいて、次式で求められる。
q=E/(ts−tr)=qs(tp−tg)/(ts−tr)(5式)
以上の時間の単位が秒であるとすると、良く利用される信号一周期(T秒)当たりの交通量QC、5分間交通量Q300は、それぞれ次式で得られる。
Q300=300q (7式)
なお、tsとtrとが、時間的に接近している場合には、推定された交通量の精度が落ちるため、(ts−tr)が十分に大きい場合(例えば信号周期の半分以上の場合)のみ、データとして利用しても良い。
地上に設置された路側装置5により、通過する車両の占有時間Tと車両の速度vとを計測できる場合、次のような方法で停止車頭間距離Lhを求めることもできる。
Lc=E[T・v] (8式)
なおここで、E[*]は、路側装置5を通過する複数の車両について、*の平均操作を示す。平均操作する期間は、例えば直近の1又は複数の信号周期の期間とすればよい。
停止待ち行列内の停止車両の平均車間距離(前方車の後尾と後方車の車頭との距離;図4参照)Ldは定数と考えて良いため、停止時の停止車頭間距離Lhは、次式で得られる。
このようにして、 平均車長Lcと、平均車間距離Ldとから、停止車頭間距離Lh が求まる。
なお、捌け量qsは、停止車頭間距離Lhを用いて、前記(3式)に基づいて求めることができる。また、交差点の停止線の近くに車両感知器が設置してある場合は、捌け量qsは、停止車頭間距離Lhを用いないで、この車両感知器の計測値から直接求めることもできる。
(2)交差点が渋滞している場合
図5は、交差点が渋滞している場合の車両の走行挙動を表すグラフである。交差点が渋滞しているので、赤信号開始時刻trにおいて、停止波が急激に立ち上がっている。これは前の赤信号の停止待ち行列の捌け残りがあるためである。この時刻trからプローブ車両が停止待ち行列の後尾に到達した時刻ts1までの間は、上流からの交通流を反映していないので、(1式)〜(5式)は成り立たない。
2台のプローブ車両C1,C2が同じ赤信号で停止するものとする。プローブ車両C1は、時刻ts1に、交差点停止線からの距離L1の地点で停止待ち行列末尾に到達して停止し、その後、信号が青に変わり、交差点に向けて動き出し、交差点の停止線を通過したとする。このプローブ車両C1の軌跡をU1とする。
このとき、2台のプローブ車両間の距離(L2−L1)で規定される停止待ち行列は、時刻ts1から時刻ts2までに上流から流入してくる交通量である。
q=E′/(ts2−ts1)
=(L2−L1)/{Lh(ts2−ts1)} (10式)
この(10式)は、当該交差点に進入し、同じ赤信号で停止する2台のプローブ車両からプローブデータが入手できるならば、交差点が非渋滞の場合でも利用できる。
図6(a)に示すように、この位置まで信号停止待ち行列が伸びると経験的に赤信号が2回待ち以上となるという距離Lj(例えば交差点から上流150m程度)を設定し、この地点の近くに、別途渋滞感知用の車両感知器6を設置する。車両感知器6の設置位置は、交差点の停止線からLsの距離であるとする。車両感知器6の例として、超音波式車両感知器、ループ式車両感知器、画像感知器、遠赤外センサ等があげられる。この車両感知器6で計測される占有時間又は占有率が所定閾値よりも高ければ、渋滞がこの地点まで波及していると判定できる。
Oc=(1/T)Σ(Lc/v) (11式)
で表される。この(11式)からわかるように、速度が小さくなると占有率は大きくなる。占有率が大きくなってくれば、車両の速度が低下していることがわかるので、渋滞が車両感知器6付近まで延びてきていると推定することができる。
また、プローブデータを用いて渋滞、非渋滞の判定を行うこともできる。図7は、交差点における車両の走行挙動を表すグラフであり、プローブ車両の軌跡を描いている。当該プローブ車両が、停止待ち行列待ちで停止した時点から、交差点を通過するまでに、一信号周期未満であれば、信号1回待ちと判定し非渋滞と判定する。一信号周期以上かかれば、信号2回待ちと判定し、渋滞と判定すれば良い。
この場合、交差点に流入する道路Rを走行する車両の交通量、占有時間、車両速度等を計測するため設置された、超音波感知器、ループ式感知器、画像感知器、遠赤外線感知器などの車両感知器7を利用する(図8参照)。車両感知器7の設置位置は対象道路Rの側であれば特に限定されない。路側装置5の設置位置との関係も任意である。例えば、路側装置5と車両感知器7とは接近していてもよく(路側装置5が光ビーコンの場合には、路車間通信と交通量計測が共用となる)、互いに離れて設置され回線で結ばれていてもよい。
この相関関係を用いる手法は、車両感知器7を交差点の近くに設置することができないで、交差点と車両感知器7との間に他の道路Rから車両が流入出する分岐道がある場合にも有効である。細街路から流入する交通量又は細街路に流出する交通量があるので、車両感知器7で計測された地点交通量をそのまま利用することはできないからである。
Q=aQup (12)
又は、次の式を用いて相関パラメータa,bを算出する。
Q=aQup+b (13)
これらの相関パラメータを用いて、時刻tに得られる車両感知器7の地点交通量Qup(t-s,t)から、時刻t+Tの交差点の到着交通量Q(t+T-s,t+T)を予測することができる。また、プローブデータが得られなかった時間帯においては、これらの相関パラメータを用いて、時刻t−Tに得られる車両感知器7の地点交通量Qup(t-T-s,t-T)から、時刻tの交差点の到着交通量Q(t-s,t)を推定することができる。
なお相関パラメータは、短時間には大きく変化しないため、過去に算出したデータを考慮して、平均したり平滑したりしても良い。
以上は、上流の地点交通量として1つの車両感知器7の計測値のみを用いたが、複数地点の車両感知器7を設置し、それらの地点交通量を利用して、その重み付き累計交通量を用いたり、重相関関係のような定式化を用いたりしても良い。
図9は、今まで説明した本発明の到着交通量算出処理の全体手順を示すフローチャートである。
次に、プローブ車両の停止位置と、赤信号、青信号の開始時刻とから、交差点の到着交通量を算出する(ステップS2)。
次に、到着交通量を日頃の交通管理に利用するかどうかを判定し(ステップS3)、利用するのであれば前述したように到着交通量の時刻ごとのデータを統計解析してメモリに記憶する(ステップS8)。
相関パラメータと時々刻々の地点交通量とから、交差点の到着交通量を予測・推定する(ステップS5)。
次に、到着交通量を効果的な信号制御に利用するかどうかを判断し(ステップS6)、利用するのであれば、到着交通量を予測信号制御での青延長の有無や、適応信号制御での交通需要の判定に利用する(ステップS9)。
−システム構成の例−
以下、本発明の交通量算出システムの構成例を説明する。
図10は、本発明の交通量算出システムの全体構成を示すブロック図である。
交通量算出システムは、プローブ車両Cの車載装置2と、交通管制センタ3と、信号制御装置4と、路側装置5とを備える。
前記位置検出装置は、GPS受信機などを備えていて、時刻ごとの自車両の位置を検出することができる。取得された位置データ等は、プローブデータとして、通信装置から送信される。送信されたデータは、路側装置5で受信される。
路側装置5には、車載装置2と通信するための通信装置と、処理装置とが設けられている。処理装置は、図10に示したように、路側装置5内に設置されているが、この必要は必ずしもなく、路側装置5とは別の場所に設置されていてもよい。処理装置は、プローブデータを取得し、信号制御装置4から信号切換タイミング情報を取得し、車両感知器7から地点交通量の情報を取得すると、到着交通量qを算出する。そして、交通量の相関解析、到着交通量の予測、交通流挙動の予測を行う。
また、交通管制センタ3は、路側装置5と通信して、路側装置5から到着交通量のデータを得る。交通管制センタ3は、統計解析を行って日頃の交通管理に利用する。
なお、プローブデータの受信と交通流挙動の予測情報の送信は、異なる路側装置5で行っても良い。
図11は、この交通量算出システムの全体構成を示すブロック図である。
交通管制センタ3の処理装置は、到着交通量の算出、交通量の相関解析、到着交通量の統計解析などを行う。
図12は、この交通量算出システムの全体構成を示すブロック図である。
交通管制センタ3の処理装置は、このプローブデータを用いて、前述したのと同様、到着交通量の算出、交通量の相関解析、到着交通量の統計解析などを行う。
図13は、この交通量算出システムの全体構成を示すブロック図である。
プローブセンタ3aは、プローブデータ、信号切り換えタイミング情報を用いて、前述したのと同様、到着交通量の算出を行い、その情報をプローブセンタ3aから交通管制センタ3に送る。
3 交通管制センタ
4 信号制御装置
5 路側装置
6 車両感知器
7 車両感知器
Claims (8)
- 交差点に車両が進入する交通量である到着交通量を算出するシステムであって、
当該交差点に進入する車両に搭載された車載装置によって計測される車両位置データを含むプローブデータを取得するプローブデータ取得手段と、
当該交差点に設置された信号機の信号切換タイミング情報を取得する信号切換タイミング取得手段と、
前記プローブデータ取得手段から取得された当該車両の車両位置データと、前記信号切換タイミング取得手段から取得された信号切換タイミング情報とに基づいて、交差点の到着交通量を算出する到着交通量算出手段とを有する、交差点における交通量算出システム。 - 当該交差点の渋滞、非渋滞を判定する渋滞判定手段をさらに有する請求項1記載の交差点における交通量算出システム。
- 当該交差点が渋滞していない場合、前記到着交通量算出手段は、赤信号開始時刻と、当該車両が赤信号待ち行例の末尾に停止した位置及び停止した時刻等のデータとを用いて、交差点の到着交通量を算出するものである請求項2記載の交差点における交通量算出システム。
- 当該交差点が渋滞していない場合、前記到着交通量算出手段は、赤信号開始時刻と、青信号開始時刻と、当該車両が赤信号待ち行例の末尾に停止した時刻と、当該車両が青信号で交差点を通過した時刻とのデータを用いて、交差点の到着交通量を算出するものである請求項2記載の交差点における交通量算出システム。
- 交差点に車両が進入する交通量である到着交通量を算出するシステムであって、
当該交差点に進入し、車両に搭載された車載装置によって計測される車両位置データを含むプローブデータを取得するプローブデータ取得手段と、
前記プローブデータ取得手段から取得された同じ赤信号で停止した少なくとも2台の車両が赤信号待ち行例の末尾に停止した車両位置及び停止した時刻等のデータに基づいて、交差点の到着交通量を算出する到着交通量算出手段とを有する、交差点における交通量算出システム。 - 交差点上流の車両感知器で計測した交通量を取得する手段と、
前記車両感知器で計測された交通量と、前記到着交通量算出手段によって算出された到着交通量との相関関係を求める手段とをさらに有し、
前記相関関係と、前記車両感知器で計測した交通量とから到着交通量を予測する請求項1又は請求項5記載の交差点における交通量算出システム。 - 交差点上流の車両感知器で計測した交通量を取得する手段と、
前記車両感知器で計測された交通量と、前記到着交通量算出手段によって算出された到着交通量との相関関係を求める手段とをさらに有し、
前記相関関係と、プローブデータが得られなかった時間帯に車両感知器で計測した交通量とから、当該プローブデータが得られなかった時間帯の到着交通量を推定する、請求項1又は請求項5記載の交差点における交通量算出システム。 - 前記交差点と前記車両感知器との間の道路に、他の道路から車両が流入出する分岐道が存在する、請求項6又は請求項7記載の交差点における交通量算出システム。
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JP4753084B2 (ja) | 2011-08-17 |
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