JP3680815B2

JP3680815B2 - 交通信号制御方法

Info

Publication number: JP3680815B2
Application number: JP2002137494A
Authority: JP
Inventors: 茂樹西村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: CN100359541C; US20030210156A1; US6937161B2; CN1458636A; JP2003331385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両感知器で感知した交通量に応じて、青信号時間を、下限時間と上限時間との間の値にリアルタイムで設定する交通信号制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交通信号の青信号時間の制御は、次のようにして行っていた。
交差点の流入路に車両感知器（超音波センサ、カメラなど車両の通過を検知できるものをいう。以下同じ）を設置し、青信号になった後、下限時間が経過すれば、交通量（単位時間あたりの通過台数）が所定値未満であれば、青信号を打ち切り、次のステップ（黄信号）に進む。交通量が所定値以上あれば、青信号時間を延長する。ただし、青信号時間が、上限時間になれば、交通量とは無関係に青信号を打ち切り、次のステップ（黄信号）に進む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、上限時間は固定されているので、例えば一方向の交通量が特に大きい場合、青信号時間を、上限時間を超えて延長できない、しかし、延長しないと、渋滞（信号待ち台数が異常に多い状態をいう）が減らないという事態が発生する。
そこで、交通量に応じて、上限時間を柔軟に設定することができる交通信号制御方法が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の交通信号制御方法は、各フェーズ（「現示」ともいう）ごとに、前サイクルにおける青信号時間が上限時間であった場合に、過去のサイクルの交通量に、信号待ち台数設定値を加算した値Ｐを算出し、前サイクルにおける青信号時間が上限時間でなかった場合には、過去のサイクルの交通量をそのまま値Ｐとし、前記値Ｐが大きなほど、当該フェーズに長い上限時間を割り当て、前記値Ｐが小さなほど、当該フェーズに短い上限時間を割り当てる方法である（請求項１）。
この方法によれば、上限時間を、交通量が大きな程延長することができるので、一方向の交通量が特に大きい場合に、渋滞の発生を未然に防止することができる。
【０００５】
ここで、「信号待ち台数」とは、青信号の終了時でも、交差点を通過できずに残っている車両台数をいう。交差点を通過する交通量だけで上限時間を設定すると、特に信号待ち台数が多い過飽和状態では、需要交通量が正しく推定できない。そこで、実際の信号待ち台数も考慮して上限時間を設定するほうが、渋滞の発生防止には、より効果的である。
【０００６】
信号待ち台数は、車両感知器で計測可能であるが、車両感知器を使うと、交差点から離れた位置に設置しなければ、長い信号待ちを計測できないので、設置コストが増える。また、天候によっては計測できないこともある。そこで、信号待ちがあるかどうかの判定を、前サイクルにおける青信号時間が上限時間に達したかどうかに基づいて行い、上限時間に達していた場合、信号待ち台数があったものとみなし、その場合、信号待ち台数として予め定めた設定値を用いることが簡便である。そこで過去のサイクルの交通量とこの信号待ち台数設定値とを用いて、今回のサイクルの上限時間を設定する（請求項１）。「過去のサイクルの交通量」とは例えば、前サイクルの交通量でもよく、さらに前サイクルを含む過去の数サイクルの交通量の平均値でもよい。
【０００７】
なお、最初のサイクルにおける上限時間の設定は、その前のサイクルがないのでできない。このときは、上限時間として、デフォルト値を用いればよい。
また、本発明は、より具体的には、請求項２記載の（ａ）から（ｄ）までの処理を行う。この方法によれば、負荷率λを算出して、最大サイクル長（固定値）から継続時間が固定である時間の和を引いた値を、それぞれのフェーズの負荷率λの比で配分して、それぞれのフェーズの上限時間を決定する。
【０００８】
１つの交差点の交通信号制御においてフェーズは、複数存在する。それらのフェーズのうち、一部のフェーズについてのみ前記交通信号制御を実施することもできる（請求項３）。これは、フェーズが３以上ある場合、そのうちの一部は、交通量に感応させる必要がない場合（例えば歩行者専用信号）もあるためである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、交差点の平面図である。流入路をａ，ｂ，ｃ，ｄと表示し、流入路ａには車両感知器Ｓaが設置され、流入路ｂには車両感知器Ｓbが設置され、流入路ｃには車両感知器Ｓcが設置され、流入路ｄには車両感知器Ｓdが設置されている。
【００１０】
１サイクルの間の、信号の色変化を、表１に示す
【００１１】
【表１】

【００１２】
信号が青から黄、赤になって、また青になるまでを１サイクルという。１サイクルの時間をＣで表す。
流入路ａ，ｃが青になってから、流入路ｂ，ｄが青になるまでの時間をフェーズ１といい、流入路ｂ，ｄが青になってから、流入路ａ，ｃが青になるまでの時間をフェーズ２という。
１サイクルは、フェーズ１とフェーズ２とに分割される。フェーズ１は３つのステップ１〜３から構成され、フェーズ２も３つのステップ４〜６から構成される。流入路ａに注目すると、ステップ１〜３では青、黄、赤と変わり、ステップ４〜６では赤が続く。
【００１３】
ステップ２，３，５，６の継続時間は、固定時間である。これらの固定時間の和をＬとする。フェーズ１のステップ１の継続時間を青信号時間Ｇ1で表し、フェーズ２のステップ４の継続時間を青信号時間Ｇ4で表す。
図２は、本発明の交通信号制御方法を実施するための交通信号制御装置１の接続図を示す。交通信号制御装置１は、管轄内の車両感知器Ｓa，Ｓb，・・・の信号を入力として、交通信号制御演算を行い、各信号機に制御出力信号を供給する。
【００１４】
前記交通信号制御演算は、メモリやハードディスクなど所定の媒体に記録されたプログラムを、交通信号制御装置１のコンピュータが実行することにより実現される。
青信号時間Ｇ1と青信号時間Ｇ4は、次のようにしてリアルタイムで決定される。
まず、青信号時間Ｇ1の計測方法を、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１５】
あらかじめ、青信号時間Ｇ1に下限時間Ｇ_min1と上限時間Ｇ_max1とを設けておく。下限時間Ｇ_min1は定数であるが、上限時間Ｇ_max1は、本発明では、後に説明するように、交通量に応じて算出される。
図３において、フェーズ１に対応する青信号がオンになれば(ステップＳ１)、延長フラグｆを０とおく(ステップＳ２)。青信号時間ｔを計測するタイマ(t)をスタートさせる(ステップＳ３)。
【００１６】
計測時間ｔが下限時間Ｇ_min1−ΔＧになれば、ステップＳ５に進む。ここで、ΔＧは、青信号時間を延長する単位をあらわす。
ステップＳ５では、計測時間ｔが上限時間Ｇ_max1になったかどうか判定する。上限時間Ｇ_max1になれば、ステップ１を打ち切り、次のステップ２に入る。この結果、流入路ａに注目すると、信号は青から黄に変わる。
ステップＳ５で上限時間Ｇ_max1になっていなければ、もう一つのタイマ(τ)をスタートさせる(ステップＳ６)。このタイマ(τ)は、青信号時間延長単位ΔＧを計測するものである。
【００１７】
そして、ΔＧの間、車両感知器Ｓa，Ｓcのいずれかがオンになるかどうか判定し(ステップＳ７)、オンになれば（つまり車両が通過すれば）、延長フラグｆを1とおく(ステップＳ８)。オンにならなければ、延長フラグｆは０のままである。
τがΔＧに達すれば(ステップＳ９)、延長フラグｆが１か０かを判定し(ステップＳ１０)、０であれば、ステップ１を打ち切り、次のステップ２に入る。
【００１８】
したがって、車両の通過（交通量）がなければ、青信号の延長はなく、青信号は下限時間Ｇ_min1だけ続いて黄に変わることになる。
交通量があれば、青信号はΔＧだけ延長される。
そして、延長フラグｆを再び０とおいて(ステップＳ１１)、ステップＳ５に戻り、次の延長単位ΔＧの間、交通量を調べ、交通量の有無に応じて延長するかどうか決める。
【００１９】
このような処理を繰り返して、計測時間ｔが上限時間Ｇ_max1になれば、ステップ１を打ち切り、次のステップ２に入る。
したがって、青信号が上限時間Ｇ_max1まで続いたのであれば、青信号が終わった時点でまだ信号待ち台数が残っている、といえる。この信号待ち台数は、次の青信号まで、交差点で待つことになる。
いままで、青信号時間Ｇ1の計測方法を説明したが、フェーズ２における青信号時間Ｇ4の決定もまったく同様に行える。
【００２０】
図４は、青信号時間Ｇ4の計測方法を説明するためのフローチャートであり、下限時間Ｇ_min1、上限時間Ｇ_max1が、下限時間Ｇ_min4、上限時間Ｇ_max4になっただけであり、図３と実質的に異なるところはないので、説明は省略する。
ステップ２，３，５，６の信号時間の計測は、固定時間であるから、複雑ではない。そのフローチャートを図５に示す。
次に、本発明に特徴的な、上限時間Ｇ_max1，Ｇ_max4の算出方法をフローチャート（図６）を用いて説明する。
【００２１】
この図６の処理は、１サイクルに１回行い、下限時間Ｇ_min1が経過するまで（ステップＳ４がYESになるまで）に終わっている必要がある。
まず、パラメータｑ1，ｑ2を０とおく（ステップＴ１）。前サイクルのステップ１の青信号時間Ｇ1が上限時間Ｇ_max1まで達していたかどうかを調べる（ステップＴ２）。
なお、上限時間を算出するのに、１つ前のサイクルの上限時間を用いるので、一番最初（信号設置時）の上限時間をこの方法で算出することはできない。一番最初の上限時間は、予め決まったデフォルト値を用いる。
【００２２】
前サイクルのステップ１の青信号時間Ｇ1が上限時間Ｇ_max1であれば、ｑ1をＥ１とおく（ステップＴ３）。
次に、前サイクルのステップ４の青信号時間Ｇ4が上限時間Ｇ_max4まで達していたかどうかを調べる（ステップＴ４）。達していれば、ｑ2をＥ2とおく（ステップＴ５）。
前記Ｅ1，Ｅ2は、１サイクルあたりの信号待ち台数（台/sec）である。Ｅ1，Ｅ2は、１つ前のサイクルで実際に計測した値を用いてもよいが、複数の車両感知器を交差点から離して設置しなければならないなど、設置者の負担が大きくなる。そこで、経験上、一定の設定値を与えるのが現実的である。時間帯、曜日、天候、催事の有無などによって、信号待ち台数に傾向が現れるときは、現時点の時間帯、曜日、天候、催事の有無などに応じた設定値を与えるとよい。
【００２３】
次に、フェーズ１の負荷率λ1と、フェーズ２の負荷率λ2を決定する。
負荷率λ1は、（Ｑ1/Ｃp＋ｑ1）/Ｓ1と、（Ｑ3/Ｃp＋ｑ1）/Ｓ3との大きいほうとする（ステップＴ６）。ここで、
Ｑ1：流入路ａの車両感知器Ｓａの前サイクルの感知台数（台）
Ｑ3：流入路ｃの車両感知器Ｓｃの前サイクルの感知台数（台）
Ｃp：前回サイクル長
Ｓ1：流入路ａの飽和交通流率（台/sec）
Ｓ3：流入路ｃの飽和交通流率（台/sec）
である。飽和交通流率は、信号待ちなどの障害がない道路を最大限流れることのできる交通量である。
【００２４】
負荷率λ2は、（Ｑ2/Ｃp＋ｑ2）/Ｓ2と、（Ｑ4/Ｃp＋ｑ2）/Ｓ4との大きいほうとする（ステップＴ７）。ここで、
Ｑ2：流入路ｂの車両感知器Ｓｂの前サイクルの感知台数（台）
Ｑ4：流入路ｄの車両感知器Ｓｄの前サイクルの感知台数（台）
Ｃp：前回サイクル長
Ｓ2：流入路ｂの飽和交通流率（台/sec）
Ｓ4：流入路ｄの飽和交通流率（台/sec）
である。
【００２５】
そして、負荷率λ1と負荷率λ2との比に応じて、１サイクルの最大サイクル長（固定値）Ｃ_maxから固定時間の和Ｌを引いたものを、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4に配分する（ステップＴ８）。最大サイクル長（固定値）Ｃ_maxは、定数である。
このように、最大サイクル長（固定値）Ｃ_maxから固定時間の和Ｌを引いたものを、負荷率λ1と負荷率λ2との比に応じて、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4に配分するのに、負荷率λ1と負荷率λ2の比を用いるが、本発明では、負荷率λ1、負荷率λ2を計算するのに、前のサイクルの信号待ち台数Ｅ1，Ｅ2を加味する点が特徴である。
【００２６】
もし信号待ち台数Ｅ1，Ｅ2を加味しないで、前サイクルの感知台数のみに基づいて、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4とを決定してしまうと、次のような欠点がある。
交差点の交通量がある程度大きくなると、車両は、青信号の間、ほぼ飽和交通流率で流れる。したがって、負荷率λ1も、負荷率λ2も、ほぼ決まった値になってしまう。
【００２７】
いま、一方向の交通量が極端に大きくなり、交差点で信号待ち台数が多く発生している場合を想定する。この場合、負荷率λ1、負荷率λ2の中に信号待ち台数Ｅ1，Ｅ2を加味しないのであれば、負荷率λ1と負荷率λ2の比も、ほぼ決まった値になり、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4も、信号待ち台数の少ない場合と比較して、あまり変わらない。
ところが、信号待ち台数を加味すると、交差点で信号待ち台数が多く発生している方向の青信号時間の上限時間がそれだけ増えるので、青信号時間を長くする余地が生まれる。したがって、この交差点で一方向の信号待ち行列が長くなりさらに上流の交差点を閉塞してしまうような事態を防止できる。
【００２８】
以上の上限時間Ｇ_max1，Ｇ_max4の算出方法において、次のような変更も可能である。
図７は、上限時間Ｇ_max1，Ｇ_max4の算出方法の変更例を示すための部分的なフローチャートである。図６のステップＴ７からの続きを説明している。
負荷率λ1、負荷率λ2の決定後、λ1＋λ2が１より大きいかどうか調べ（ステップＴ１０）、１より大きければ、ステップＴ１１で現在の交通状況に対するサイクル長Ｃを最大サイクル長（固定値）Ｃ_maxとおく。
【００２９】
λ1＋λ2が１以下であれば、現在の交通状況に対するサイクル長Ｃを、最大サイクル長（固定値）Ｃ_maxと、（ａＬ＋ｂ）／（１−λ1−λ2）との小さなほうに設定する（ステップＴ１２）。ａ，ｂは定数である。
このサイクル長Ｃから固定時間の和Ｌを引いたものを、負荷率λ1と負荷率λ2との比に応じて、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4に配分する（ステップＴ１３，Ｔ１４）。
【００３０】
次に、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4に、それぞれ延長単位ΔＧを加算していく（ステップＴ１６，Ｔ１７）。加算は、サイクル長Ｃが、最大サイクル長（固定値）Ｃ_maxに達するまで行う（ステップＴ１５）。
このようにして、上限時間Ｇ_max1と上限時間Ｇ_max4を最終的に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】交差点の平面図である。
【図２】交通信号制御装置の接続図である。
【図３】青信号時間Ｇ1の計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】青信号時間Ｇ4の計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】ステップ２，３，５，６の信号時間の計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】上限時間Ｇ_max1，Ｇ_max4の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】上限時間Ｇ_max1，Ｇ_max4の算出方法の変更例を示すための部分的なフローチャートである。
【符号の説明】
１交通信号制御装置
Ｓa，Ｓb,・・・車両感知器

Claims

車両感知器で感知した交通量に応じて、青信号時間を、下限時間と上限時間との間の値にリアルタイムで設定する交通信号制御方法において、
各フェーズごとに、前サイクルにおける青信号時間が上限時間であった場合に、過去のサイクルの交通量に、信号待ち台数設定値を加算した値Ｐを算出し、前サイクルにおける青信号時間が上限時間でなかった場合には、過去のサイクルの交通量をそのまま値Ｐとし、
前記値Ｐが大きなほど、当該フェーズに長い上限時間を割り当て、前記値Ｐが小さなほど、当該フェーズに短い上限時間を割り当てることを特徴とする交通信号制御方法。
次の（ａ）から（ｄ）までの処理を行う交通信号制御方法。
（ａ）１つのフェーズについて、前サイクルにおける青信号時間が上限時間であった場合に、次の式を用いて当該フェーズの負荷率λを算出し、
λ＝（Ｑ＋Ｅ）/Ｓ
（Ｑ：当該フェーズの流入路における過去のサイクルの感知台数（台／時間）、Ｅ：当該フェーズの流入路における信号待ち台数設定値（台／時間）、Ｓ：当該フェーズの流入路における飽和交通量（台／時間））
前回のサイクルにおける青信号時間が上限時間でなければ、次の式を用いて負荷率λを算出する。
λ＝Ｑ/Ｓ
（ｂ）他のフェーズについても、前記（ａ）の処理を行う。
（ｃ）すべてのフェーズについて、前記（ａ）の処理が完了すれば、最大サイクル長（固定値）から継続時間が固定である時間の和を引いた値を、それぞれのフェーズの負荷率λの比で配分して、それぞれのフェーズの上限時間を決定する。
（ｄ）当該フェーズの青信号時間を、車両感知器で感知した交通量に応じて、下限時間と前記決定された上限時間との間の値にリアルタイムで設定する。
１つの交差点の交通信号制御において複数あるフェーズのうち、一部のフェーズについてのみ前記交通信号制御を実施する、前記請求項１又は請求項２記載の交通信号制御方法。