JP4849022B2 - 交通システムおよび交通信号制御機 - Google Patents
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Description
1サイクルとは信号機の表示が一巡することを意味し、サイクル長とは1サイクルの所要時間を指す。交差点に設置されている信号機の場合は、主道路側に対する青信号表示の開始を1サイクルの開始時点とし、信号の表示が一巡して、次に主道路側に対する青信号表示を開始するまでの期間を1サイクルとすることが多い。また、サイクル長は、概ね90秒〜150秒程度に設定されていることが多く、交通状況や時間帯等に応じて随時変更される。
この場合、交通信号制御機は、交通管制センターに設置された信号制御装置等の中央装置から送られる信号制御指令情報に基づいて信号制御プランを作成する。中央装置は、随時、前記信号制御指令情報を送信することができ、交通信号制御機は、信号制御プラン作成時点(1サイクルの開始直前の時点)において、中央装置から最後に受信した信号制御指令情報を採用する。なお、信号制御プランは、信号制御指令情報のみではなく、交通信号制御機が予め記憶している各種パラメータの値も加味して作成される。
そのようなシステムとして、例えば、信号機の作動情報を無線で車両に送信し、前記作動情報に含まれる青信号の残表示時間に応じて車両がブレーキ制御を行う安全運転支援システムが提案されている(特許文献1参照)。
つまり、前記安全運転支援システムにおける信号機の作動情報(以下、信号情報という。)では、1サイクル分については確定情報として、例えば「青:65秒、黄:5秒、赤:50秒」などとすることができるが、当該1サイクル終了以降の信号機の表示予定については未確定となってしまう。
そのため、例えば約1分後に交差点に到着すると予想される車両が前記信号情報を受信した場合、青信号の表示時間が不明なため、当該交差点を安全に通過しうるのか、停止しなければならないのかを判断することができない、という問題がある。
というのも、従道路側では、1サイクルの最後に表示する信号灯色とその次のサイクルの先頭で表示する信号灯色の双方が赤信号であるから、次のサイクルの表示予定が不明である以上、この赤信号の継続時間すら確定させることができないためである。
そのため、従道路上を交差点に向かって進行する車両についても、交差点に到着する時点における信号灯色の表示を予想することができないという問題がある。
このように、信号情報の確定性と信号制御のリアルタイム性はトレードオフの関係に立つため、双方の便益を考慮した上で、信号制御プランを作成する時点を随時変更可能としておくことがさらに望ましい。
そこで、信号制御プラン作成時点を変更することが可能な交通システム等を提供することを目的とする。
これにより、例えば、交通システムが交通需要の増加や交通渋滞に対応して信号制御のリアルタイム性を重視すべき局面と、交通事故防止のために信号情報の確定性を重視すべき局面が交互に訪れるような場合に、随時信号制御プランの作成時点を随時切り替えて動作させることができるようになり、大変有用である。
さらに、前記交通信号制御機の設置地点周辺の交通状況を取得する交通状況取得手段を備えて、その交通状況に応じて前記プラン作成時点指示手段が指示を与えるようにすると良い(請求項4)。
この場合、ミクロ的かつマクロ的な交通状況を集中的に収集しうる信号制御装置が、信号制御プラン作成時点に関する指示についても一元的に管理して与える方が良い。
というのも、例えば交通信号制御機が個々に判断した場合、その判断にバラツキがあれば、ある交差点の交通信号制御機が交通流円滑化を優先する決定をしたとしても、その近傍の交通信号制御機が交通流円滑化を軽視する決定をしてしまった場合、交通流円滑化の効果が半減してしまうためである。
そして、与えられる指示は、例えば時間帯などに応じて切り替える方法などを用いることもできるが、好ましくは、交通状況に応じて切り替えることが望ましい。交通事故や交通渋滞の発生しやすい時間帯が固定的な地域であれば時間帯に応じたシステムの切り替えも有効であるが、多くの場合、周辺で発生する不定期のイベントや天候などに応じて変動するから、交通状況に応じてその都度適切な運用方法を決定した上で、指示を与えることが望ましい。
車両走行速度は、交通事故の発生確率及び交通流の円滑度合いの双方を最も直接的に示す指標だからである。
走行速度の向上に伴って、車両が信号機に接近する接近速度も向上するから、信号灯色の切り替わり時における交通事故の発生確率が高まると考えられるからであり、信号情報の確定性を高める目的で信号制御プラン作成時点を前倒しすることが、交通事故の防止に資するためである。
というのも、本発明によれば、信号制御プランをサイクル開始時点よりも所定時間前に予め決めてしまうケースがあるため、送付する信号制御指令情報は、現時点での実績交通状況ではなく、実際に当該信号制御指令情報を採用して制御が行われるサイクルの開始時点における予測交通状況に基づいて作成しておいた方が、より実際の状況に即した信号制御を実施できるためである。
以下、本発明の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係る交通システムの機器配置の概要を示す模式図であり、交通信号制御機1A、信号制御装置5、車両C、及び車両Cに搭載された車載機6を含むものである。また、図3は交通信号制御機1Aの機能ブロックを示すブロック図である。
交差点Aに接続する道路Rには、交差点Aの手前に停止線Pが描かれている。
交差点Aには交通信号制御機1Aが設置されており、信号灯器2Aaを含む信号灯器の各信号灯色を点灯、消灯、及び点滅させて、交差点Aに向かって進行する1又は複数の車両(図中の車両Cを含む)に対して通行権の有無を表示する。
なお、交差点Aに接続する道路R以外の道路についても、同様の構成により、当該道路を走行する車両は交通信号制御機1Aの通信データを受信することができる。
ここにいう信号情報には、例えば、現在表示中の青信号の継続期間や、その後に表示する黄信号、右折矢や赤信号等の表示の順序やその継続予定期間等が格納される。なお、当該信号情報には、1サイクル分よりも多くの信号機の表示予定の情報が含まれている。また、道路R上を交差点Aに向かって進行する車両に対して青信号の表示を開始する時点を、サイクルの開始時点とする。
そして、前記通信データには、道路Rの車線数や勾配といった道路の形状等に関する道路形状情報や道路Rの路面状態を通知する路面状態情報等が含まれている。
この場合、交通信号制御機1Aは、作成した信号情報等を、前記路上装置に対して別途通信回線等を通じて送信すれば良い。
また、前記信号情報等はどのような形式であっても良く、例えば信号情報と道路形状情報をあわせて1つの情報としても良いし、逆に信号情報を2つ以上の複数の情報としても良い。また、送信機は送信するデータの種類毎に用意しても良く、信号情報と道路形状情報が異なる送信機から送信されていても良い。
交通信号制御機1Aは、信号制御装置5からの信号制御指令情報に基づいて信号制御プランを作成し、作成した前記信号制御プランに基づいて、信号灯器2Aa等の各信号灯色を点灯等する機能を有する。
ここにいう信号制御指令情報には、例えば主道路と従道路のそれぞれに対して割り当てるべき青信号の時間又はその割合に関する情報、サイクル長、地点感応制御(例えば、右折感応制御、バス感応制御やジレンマ感応制御等)を実施してよいか否かに関する情報等が格納される。
ここにいう安全運転支援動作とは、前記信号情報や道路形状情報等に基づいて、車両Cが停止線Pを通過する時点における信号機の表示状態を予測した上で、例えば前記時点で赤信号になっていると予測される場合には、停止線Pの手前に車両を停止させるように自動的にブレーキを制御したり、ドライバに対して停止を促すような警告を発したりすることをいう。
なお、道路Rを走行する全ての車両が前記安全運転支援動作の機能を有する必要はなく、また、前記機能を有する車両であっても当該機能を停止していても良い。
図2に前記信号情報の一例を示す。
(a)は信号情報の基本構造の一例であり、ヘッダ部、データ部、及びフッタ部によって構成されることを示す。
(b)は情報の詳細を示す一例である。
そして、フッタ部にはCRCやSUM値等が格納される。
なお、表示予定秒数は、100msや10ms単位で表現しても良い。また、表示予定秒数が不明の場合には、秒数のところに秒数が不明であることを示す「FF」などを格納すれば良い。
また、信号情報には2サイクル分の情報やそれ以上の情報を格納しても良いし、ちょうど1サイクル分の情報としていても良い。また、信号情報のうちその一部の内容が未確定とされている場合があっても良い。
以下、交通信号制御機1Aの基本的動作を図3〜図5を用いて説明する。
つまり、1サイクルの信号制御プランを作成するプラン作成時点はそのサイクルよりも1つ前のサイクルが開始される前に決定され、その前記プラン作成時点がやってきたら信号制御プランを作成する。
なお、当サイクルよりも1つ前のサイクルを前サイクルと呼ぶ。
ここでは、前サイクルの終了間際の時点から当サイクルの終了間際の時点までを次サイクルのプラン作成期間と定義する。この場合、このプラン作成期間は、次サイクル開始時点までの期間であればどのように設定していても良いが、おおむねその期間の長さは、当サイクルの実行期間と同程度かこれよりも少し長い程度が好ましく、期間の終期は次サイクルの開始直前が好ましい。
この場合、T1の決定に当たっては、信号制御装置5などの中央装置からの指示があればその指示に従って決定しても良いし、交通信号制御機1A自身が交通状況や予め記憶部に保持する定数等に基づいて決定しても良い。また、単純に時間帯に応じて切り替えるようにしても良い。
この際、決定されたプラン作成時点(T1)はプラン作成時点通知手段151によって、信号制御装置5に通知される。なお、この際、同じ情報を隣接する他の交通信号制御機などに対して通知しても良い。
また、プラン作成時点通知手段151は、プラン作成時点(T1)が近づいた頃(例えばT1の数秒前など)に、信号制御プランを作成するタイミングが近づいた旨を示す情報(信号制御指令情報の送信を促す旨の情報)を送るように構成されていても良い。通常、信号制御装置5は複数の交通信号制御機を同時に制御しているから、信号制御装置5に自律的に交通信号制御機ごとの信号制御指令情報の適切な送信タイミングを把握させようとすると、信号制御装置5の機能を複雑化させることになるが、信号制御指令情報を送信すべきタイミングを交通信号制御機1A側から自発的に通知してやることで、信号制御装置5は、交通信号制御機ごとの信号制御指令情報の適切な送信時点を、簡易かつ的確に把握できるようになり大変有効である。
そして、当サイクルが終了したら、次信号制御プランテーブル103の内容を現信号制御プランテーブル102にコピーした上で、信号灯器制御手段111がその現信号制御プランテーブル102に格納された次サイクルの信号制御プランにおける状態1乃至7の順番及び継続時間で信号灯器2Aa等を制御し、次サイクルの各信号灯色の点灯や消灯等を開始する(図4の(3))。
この方法であれば、プラン作成時点をサイクル毎に切り替えられるため、交通量が多く信号制御のリアルタイム性を重視すべき状況になった場合にはプラン作成期間の後半や終了間際にプラン作成時点を設定し、交通量が少なく車両の平均走行速度が向上する状況になった場合にはプラン作成期間の前半にプラン作成時点を設定する、といった柔軟で高度なシステム運用を実現することが可能となった。
前述の通り、交通信号制御機1Aのプラン作成時点通知手段151は、信号制御装置5等に対してプラン作成時点についての情報を送信する。この場合、信号制御プランを作成するタイミングが近づいた頃に、信号制御装置5等に対して信号制御指令情報の送信を促す情報を送信するようにしても良い。
けだし、間もなく決定される次サイクルの信号制御プランに従って実際に信号灯器を制御するのは、現在実行している当サイクルの終了後であるから、当サイクルの制御の内容等が分かっていれば、信号制御装置5が、次サイクルの開始時点における交通状況をより一層正確に予測することができるようになり、その正確な予測に応じて信号制御指令情報を作成することで、より一層実際の交通状況に応じた適切な交通信号制御を行うことができるようになるためである。
なお、既に確定している当サイクルの信号制御プランに関する情報は、その信号制御プランを作成した時点で逐次送信するようにしても良く、必ずしも前記作成タイミングの通知と同時でなくても良い。
また、信号情報作成手段121は、所定の周期毎(例えば1秒毎)に、現信号制御プランテーブル102及び次信号制御プランテーブル103に基づいて1サイクル分よりも長い期間の信号情報を作成する。そして、作成された前記信号情報は、送信機7を通じて通信領域Qに対して送信される。
この場合、信号情報に含まれる「現在表示中の信号灯色(1)の表示予定秒数」は、時間の経過とともにその秒数が減じられていき、0秒となった時点で、現在表示中の信号灯色は次の信号灯色に置き換えられる。
また、提供する信号情報については、データ量や路車間通信の帯域などを考慮して地点毎にカスタマイズすることもできる。例えば、サイクル長が十分に長く設定されているような場合には、1サイクル分の情報に加えて、あと1つか2つ程度の信号灯色の継続時間を提供するだけでも、十分遠くの未来までの情報とすることができる。このように、信号情報のデータ量を必要限度にとどめることで、路車間通信の情報量を減らし、車両側へのデータ到達の確実性を向上させたり、通信帯域を効率よく使用したりすることが可能となる。
次に、信号制御装置5の動作を説明する。
図6は、信号制御装置5の機能ブロックの概略図である。
信号制御装置5は、交通信号制御機1A及び他の交通信号制御機(図示せず)を含む複数の交通信号制御機との間で、送信手段501及び受信手段511により、通信回線を通じて情報を送受信している。
例えば、ある交差点では主道路側と従道路側の交通量の比率が大幅に変動したことや、別の交差点では流入交通量が交差点の飽和交通流率を上回り飽和状態に達していること等の状況を把握する。
例えば、交通状況が混雑であったために、従来方式により次サイクルの信号制御プランを次サイクルの開始直前の時点で作成するように指示していた場合、交通状況が閑散な状態へと移行したのであれば、プラン作成時点を当サイクルの直前や当サイクルの略半分を実行した時点などに変更するように指示する。このようにすることで信号情報の確定性が高まり、交通事故の防止に資する信号制御を実行することが可能となる。
また、例えば、プラン作成期間の開始時点K1、プラン作成期間の略中間時点K2、及びプラン作成期間の終了時点K3の3つの時点を予め識別コードとして決めておき、信号制御装置5が当該識別コードK1〜K3のいずれかを指示することで、交通信号制御機1Aがその指示された識別コードの示す時点をプラン作成時点とするようにしても良い。
なお、指示はプラン作成時点を変更したいときのみ送るようにしても良いし、変更の有無に関わらずサイクル毎に送るようにしても良い。
当該信号制御指令情報を受信した各交通信号制御機は、プラン作成時点において、最後に受信した信号制御指令情報に基づいて信号制御プランを決定する。
なお、前記交通状況の予測は、例えば交差点に流入する交通量の予測であれば、当該交差点よりも上流側に設置された車両感知器の計測結果から、近未来に前記交差点に流入する台数を見積もる方法を用いることが出来る。また、記憶している過去の統計データを用いて、現時点における交通状況と類似した過去のデータをサーチし、時間帯や日種等の条件を加味して渋滞長や旅行時間等を予測することもできる。
けだし、間もなく交通信号制御機1Aが作成する次サイクルの信号制御プランに従って実際に信号灯器が制御されるのは、交通信号制御機1Aが実行している当サイクルの終了後となるためである。
具体的には、例えば、次サイクルの実行開始時間は当サイクルが終了するまでの残りの期間分だけ未来の時点であるから、当サイクルの情報を活用することにより、次サイクルの開始時点を正確に把握できるようになる。また、当サイクルの青時間の配分に応じて、当サイクル実行時間内に捌かれる交通量を正確に見積もることができるため、次サイクルの実行時点における交通状況をより一層正確に予測することが可能となる。
ここで、第一の閾値を超えるのであれば交通流はスムーズであり交通状況は「閑散」と判断する。交通状況が閑散であれば、各車両のドライバの視野も広がり、スピードが超過しやすくなると共に、前方の信号機が青の状態であれば、無意識にアクセルを踏み込むケースが増加する。この場合、プラン作成時点指示手段551は、信号情報の確定性を増大させ安全運転支援動作が有効に機能するようにシステムを運用することに便益があると判断し、プラン作成期間の最初もしくは前半をプラン作成時点として決定する。例えば、第1階梯や前記識別コードK1を格納した指示情報等を作成し、交通信号制御機1Aに対して送信する。
また、第二の閾値よりも平均速度が小さいのであれば、「過飽和状態」と判断し、渋滞が発生していると判断する。この場合、甚大な交通事故が発生する確率は小さく、いち早く交通渋滞を解消すべきであるから、プラン作成期間の最後もしくは後半をプラン作成時点として決定する。例えば、第10階梯(合計10階梯の場合など)や前記識別コードK3を格納した指示情報等を作成し、交通信号制御機1Aに対して送信する。
また、周辺の交通状況に対して与える影響が大きいと考えられている交差点については、夜間以外は信号制御のリアルタイム性を優先した指示をする、といった方法を用いても良く、交通システムを運用する運用担当者が政策的に運用方法を決定しても良い。
また、例えば、地理的に近傍に設置された複数の交通信号制御機や、同一のサイクル長で動作させる複数の交通信号制御機については、プラン作成時点が統一されるようにしても良い。この場合、信号制御装置5が、制御対象となる交通信号制御機をグループ化し、各グループ毎にプラン作成時点を統一的に決定するようにしても良いし、交通信号制御期間で情報交換することが可能であれば、ある核となる交通信号制御機が他の交通信号制御機に対して自身のプラン作成時点を通知し、他の交通信号制御機がこれに従う、といった方法を用いても良い。
以下、車載機6の基本的動作を詳しく説明する。
図7は、車載機6と車載機6を搭載した車両Cの機能ブロックの概略図である。
また、車両Cには、車載機6からの情報等に基づいて、搭乗者に対して画像や音声等によって各種情報を報知するためのディスプレイ(ヘッドアップディスプレイやカーナビゲーション装置の表示機等)やスピーカが備えられている。
この場合、路車間通信に用いられる通信方式では、長波帯や短波帯等いずれの周波数帯を使用しても良く、変調方式もOFDMやCDMA等いかなる方法を用いても良いし、手順についてもCSMA/CA等どのような方法でも良い。
また、信号情報等が異なる送信機から送信される場合には、情報毎に受信手段を備えていても良い。
具体的には、報知情報作成手段611が搭乗者に対する音声情報を作成してスピーカを通じて報知したり、画像情報を作成してディスプレイを通じて報知したりする。また、速度制御手段621が、エンジンやブレーキを制御し、車両Cを自動的に制動したり、ドライバの運転をアシストしたりする。
例えば、前記所要時間が30秒と算出された場合、図2に示す信号情報を受信していれば30秒後には信号機は赤信号に変わっているから、車両Cは停止線Pの手前で停止すべきと判断できる。
また、速度制御手段621は、アクセルやブレーキに対して制御信号を送り、車両Cがこれ以上加速しないようにしたり、減速させたりしてドライバの運転をアシストする。この場合、自動的に減速等を行っている旨を別途表示機等に表示したり、音声でドライバに通知したりしても良い。
また、ドライバが完全に自動的な運転に委ねているような場合には、停止線Pの手前で安全かつスムーズに停止するように、ブレーキやアクセルを継続して制御しても良い。
1Aa 通信アンテナ
2Aa 信号灯器
4 ルータ
5 信号制御装置
6 車載機
7 送信機
101 信号制御プラン作成手段
102 現信号制御プランテーブル
103 次信号制御プランテーブル
111 信号灯器制御手段
121 信号情報作成手段
131 中央装置情報受信手段
141 プラン作成時点決定手段
151 プラン作成時点通知手段
501 送信手段
511 受信手段
521 信号制御指令作成手段
531 交通状況取得手段
532 交通情報データベース
541 指令送信時点決定手段
551 プラン作成時点指示手段
601 信号情報等取得手段
611 報知情報作成手段
621 速度制御手段
Claims (12)
- 1サイクル分の信号制御プランを、当該1サイクルの直前である直前1サイクルの開始時点から前記直前1サイクルの終了時点までの間の期間に当たるプラン作成期間内のいずれかの時点で作成する信号制御プラン作成手段と、
作成した前記信号制御プランに従って、前記1サイクルにおいて信号灯器の各信号灯色を切り替える信号灯器制御手段と、
作成された信号制御プランに基づいて、現在及び将来の前記信号灯器の表示に関する信号情報を作成する信号情報作成手段とを有する交通信号制御機と、
前記信号情報を道路上の所定領域に送信する送信手段とを含む交通システムであって、
前記信号制御プラン作成手段は、プラン作成期間の開始前の時点において、1サイクルの信号制御プランをプラン作成期間内のどの時点で作成するかについて決定すること
を特徴とする交通システム。 - 前記信号制御プラン作成手段は、
複数の候補の中から信号制御プラン作成時点を選択して決定するように構成されており、
前記複数の候補は、前記プラン作成期間の開始時点、該期間の略中間時点、および、該期間の終了時点の少なくとも3つの時点を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の交通システム。 - 前記交通システムは、
前記信号制御プランの作成に用いる信号制御指令情報を作成する信号制御指令作成手段と、前記信号制御指令情報を前記交通信号制御機に対して送信する指令送信手段とを有する信号制御装置をさらに備え、
前記信号制御装置は、
前記交通信号制御機に対して、プラン作成期間内のどの時点で信号制御プランを作成するかについての指示を与えるプラン作成時点指示手段を有し、
前記交通信号制御機は、その指示に応じて信号制御プラン作成時点を決定すること
を特徴とする請求項1又は2に記載の交通システム。 - 前記交通システムは、
前記交通信号制御機の設置地点周辺の交通状況を取得する交通状況取得手段をさらに有し、
前記プラン作成時点指示手段は、取得した前記交通状況に応じて指示を与えること
を特徴とする請求項3に記載の交通システム。 - 前記交通状況取得手段は、前記交通信号制御機の設置地点周辺の車両走行速度を取得し、
前記プラン作成時点指示手段は、その車両走行速度に応じて指示を与えること
を特徴とする請求項4に記載の交通システム。 - 前記プラン作成時点指示手段は、
サイクル毎に指示を与えるように構成されており、
前回指示を与えた時の車両走行速度と比較して車両走行速度が向上している場合には、信号制御プラン作成時点を前回の指示と比較してより早い時期とするような指示を与えること
を特徴とする請求項5に記載の交通システム。 - 前記交通信号制御機は、
前記信号制御プラン作成手段が信号制御プランを作成する時点に関する通知情報を作成し前記信号制御装置に通知する通知手段をさらに備えること
を特徴とする請求項3乃至6のいずれか1つに記載の交通システム。 - 前記信号制御装置は、
前記通知情報に基づいて、前記信号制御指令情報の送信時点を決定すること
を特徴とする請求項7に記載の交通システム。 - 前記信号制御装置は、
前記信号制御指令情報を用いて作成された信号制御プランに従って実際に前記信号灯色が制御される未来の時点における交通状況を予測する交通状況予測手段をさらに備え、
前記信号制御指令作成手段は、予測した前記交通状況に応じた信号制御指令情報を作成すること
を特徴とする請求項3乃至8のいずれか1つに記載の交通システム。 - 請求項1乃至9のいずれか1つに記載の交通システムに用いられることを特徴とする交通信号制御機。
- 1サイクル分の信号制御プランを、当該1サイクルの直前の直前1サイクルの開始直前時点から前記直前1サイクルの終了時点までの間のプラン作成期間内のいずれかの時点で作成する信号制御プラン作成手段と、
作成した前記信号制御プランに従って、前記1サイクルにおいて信号灯器の各信号灯色を切り替える信号灯器制御手段と、
作成された信号制御プランに基づいて、現在及び将来の前記信号灯器の表示に関する信号情報を作成する信号情報作成手段と、
前記信号情報を外部に出力する出力手段と、
交通状況を取得する交通状況取得手段を有し、
前記信号制御プラン作成手段は、プラン作成期間の開始直前の時点において、取得した前記交通状況に応じて、1サイクルの信号制御プランをプラン作成期間内のどの時点で作成するかについて決定するように構成されていること
を特徴とする交通信号制御機。 - 前記信号制御プラン作成手段は、
予め定められた複数の候補の中から信号制御プラン作成時点を選択して決定するように構成されており、
前記複数の候補は、前記プラン作成期間の開始時点、および、該期間の終了時点の少なくとも2つの時点を含むこと
を特徴とする請求項11に記載の交通信号制御機。
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