JPH10105877A

JPH10105877A - 信号機パラメータ設定装置

Info

Publication number: JPH10105877A
Application number: JP25822796A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Inoue; 健士井上; Takayoshi Yokota; 孝義横田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の手法では、ユーザがパラメータを入力し
たり変更したりするには煩雑な作業を要した。また、交
通の円滑化のみを考慮したものであり安全性を考慮した
ものではなかった。【解決手段】ユーザが結果を見てその場で信号機のパラ
メータを調整できるような車軌跡表示部及び道路パラメ
ータ入出力部を設け、さらに評価値に安全性の指標であ
る安全指標時間を設ける。【効果】以上の車軌跡表示部及び道路パラメータ入出力
部により、信号機パラメータの設計工程の時間が大幅に
短縮できる。また安全指標時間を設けることにより、得
られた信号機のパラメータによる運用は事故が少なくな
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、道路及び道路網に
おける自動車交通流の監視，管制に利用する信号機のパ
ラメータを設定することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の信号機パラメータ設定装置は、TR
ANSYT((社)交通工学研究会：“交通信号の手引き”，交
通工学研究会平成６年７月１版ｐｐ．１３５−１３
７）と呼ばれるソフトウエアを搭載した計算機としての
装置があった。これは、ユーザが道路の各パラメータ
（速度，発生交通，信号機パラメータ）をファイルに書
き、そのファイルを読み込み、車群を予測部と、予測し
た車群により旅行時間と停止回数の線形和で現される評
価関数が小さくなるように繰り返し計算を行う最急降下
法により信号機のパラメータを決定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例には、以下
の課題があった。まず、評価関数が旅行時間と停止回数
しか考慮していないので、得られた信号機パラメータで
車を走行させた場合車が高速に走っても抑制することが
できなかった。また評価関数に車群を考慮していないの
で、実際の走行では車群が分断される場合があった。こ
こで、車群が分断されることは、車が交差点に到着した
ときに青から赤に変わり、このときドライバーが停止す
るかどうか迷うことになる。このときドライバーは速度
を上げて強引に交差点を通過するかまたは、急に停止し
後続車に追突されやすくなり危険である。

【０００４】さらに、道路の各パラメータを入力するこ
とが煩雑であり、また得られた結果をユーザが見てその
場で手直しすることができないという欠点を有してい
た。

【０００５】他の本発明の課題は、車が安全に走行でき
る信号機のパラメータを決定することである。

【０００６】他の本発明の課題は、道路パラメータの入
力を会話的に行い即時的に変更できるようにし、更に得
られた結果をユーザがその場で判断し容易に修正できる
ようにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】車が高速で走ることを抑
制する信号機のパラメータを決定するためには、車群が
交差点に到着すると同時に信号機を青に切り替えるよう
にすればよい。ここで、もし車群が交差点に到着すると
同時に信号機を青に切り替えるならば、設計速度より高
速で走る車は赤信号で止められることになり、旅行時間
が変わらずに停止回数が増えることになり、高速車を抑
止することができる。しかしながら、道路は上り車線と
下り車線があるため、上り下りの両車群が交差点に到着
すると同時に信号機を青に変えることは、必ずしも実現
することができない。このためできるだけ車群の交差点
到着時刻と信号機の青の開始が接近するようにする。こ
のためには、評価値として車群の交差点到着時刻と信号
機の青開始時刻の差の絶対値を、対象交差点での総和を
とった値にし、この値が小さくなるように、最急降下
（(社)交通工学研究会編“交通工学ハンドブック”，ｐ
１１９５）やＧＡ法（人工知能学会研究会資料ＳＩＧ−
Ｆ／Ｆ／Ｋ／Ｓ／Ｉ−９２０２−２（１２／３）ｐｐ．
１９−３０“組み合わせ問題とその複雑さ”）を適用し
最適化を行えばよい。

【０００８】更に、心理的にドライバーは前方の信号が
赤であるならば速度を上げない傾向がある。このため、
ドライバーが前方の交差点の信号が青に見える時間を少
なくするようにすればよい。具体的には評価値としてド
ライバーが前方の交差点の信号が青に見える時間とし
て、対象交差点での総和をとった値にし、同じくこの値
が小さくなるように、最急降下やＧＡ法を適用し最適化
を行えばよい。また車群に関しても同様に、評価関数に
車群数を考慮すればよい。

【０００９】道路パラメータの入力を対話的に行い即時
的に変更できるようにし、更に得られた結果をユーザが
その場で判断し容易に修正できるようにするためには、
車の予想走行軌跡群を即時的に表示する車軌跡表示画面
と、各道路パラメータを表示するパラメータ画面，予想
走行車軌跡群より、旅行時間，停止回数，車群数，高速
抑止の指標となる評価値を表示する評価値画面を用意す
る。ここで、ユーザは即時的なデータを各画面を見て得
る事ができる。更に予想走行軌跡群を示す画面に表示さ
れている交差点の信号機の現示を、マウス等のポインテ
ィングデバイスでユーザが選択と移動を行うことができ
るようにし、その移動を信号機パラメータの位相の変化
に対応させたり、信号機の赤時間の変更に対応させたり
する。また、各道路パラメータを表示する画面におい
て、各パラメータを表示している部分を、ユーザがポイ
ンティングデバイス選択でき更に値を変更できるように
し、その変更を即時的に車の予想走行軌跡群に反映させ
表示の更新を行い、更に旅行時間，停止回数，交通量，
車群数，高速抑止の指標となる評価値を表示する画面を
更新するように行うことにより達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施例を図
面を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例に係る信号機パラ
メータ設定装置の構成図である。まず信号機パラメータ
設定装置の構成とおおまかな処理の流れを説明する。

【００１２】信号機パラメータ設定装置は、キーボー
ド，ディスプレイ，マウス等のポインティングデバイス
を持つパソコン，ワークステーション，大型計算機上で
実行されるプログラムで、評価値表示部１１，車軌跡表
示部１２，パラメータ入出力部１３，最適化設定部１
４，道路パラメータ記憶部１５，交通需要記憶部１６，
信号機パラメータ記憶部１７，車軌跡予測部１８，評価
部１９，最適化部１０から構成される。この各部はプロ
グラムとして計算機のメモリ上で動く。また評価値表示
部１１，車軌跡表示部１２，パラメータ入出力部１３，
最適化設定部は計算機のディスプレイに表示される。ま
た以下に述べるユーザの選択とは、装置に付属のマウ
ス，ライトペン，トラックボール，ペン，タッチパネル
等のポインティングデバイスを用いて画面上の特定の領
域にそのデバイスの先端（先端部分の位置を示す矢印は
ディスプレイに表示されている）を移動し、そのポイン
ティングデバイスのボタンを押すことである。また、こ
こで信号機パラメータ設定装置は、道路パラメータ記憶
部１５に記憶されている各道路の長さ，道路のレーン
数，車頭間隔時間，停止間隔距離，交通需要記憶部に記
憶されている交通需要，各交差点毎の右左率，信号機パ
ラメータ記憶部に記憶されている各信号機の周期（以下
サイクルと呼ぶ），青時間，右折現示時間，信号機の位
相（以下オフセットと呼ぶ）を元に、車軌跡予測部１８
で車がどう走行するかの予測を行い、車軌跡表示部１２
に表示する。また最適化部１０では、まずステップ１で
信号機パラメータ記憶部１７の信号機パラメータを元に
車軌跡予測部１８で車軌跡を計算する。次にステップ２
で、車軌跡予測部１８で計算された車軌跡を元に、評価
部１９で評価関数を計算し、評価値が小さくなるならば
信号機パラメータの値を変更する。このステップ１から
ステップ２までの計算を信号機パラメータの値が終了条
件となるまで繰り返す最急降下法((社)交通工学研究会
編“交通工学ハンドブック"，ｐ１１９５）により信号
機パラメータを設定する。また最急降下法の代わりに遺
伝的アルゴリズム（以下ＧＡ，人工知能学会研究会資料
ＳＩＧ−Ｆ／Ｆ／Ｋ／Ｓ／Ｉ−９２０２−２（１２／
３）ｐｐ．１９−３０“組み合わせ問題とその複雑
さ”）やシミュレーティッドアニーリング法（以下Ｓ
Ａ，電気情報通信学会技術報告ＣＡＳ８６−１９
２，ｐｐ．２３３−３８“高速アニールド・シミュレー
ション法ＦＡＳＴによる配置改良”）を使用してもよい
（ＧＡ及びＳＡの詳しい説明は後述する）。ここで、終
了条件は最適化設定部１４でユーザが対話的に決める
（この決めかたは最適化設定部１４で説明する）。

【００１３】次に各部，装置の詳細な構成，処理及び機
能について説明する。

【００１４】評価値表示部１１は、車軌跡予測部１８で
予測された車軌跡を元に、車の旅行時間，停止回数，車
群状態，リンク毎の平均車群数，信号機が青に変わって
から車群が到着するまでの時間を元に計算される安全指
標時間，交通量を上り，下り車線毎に表示する。この表
示例を図２を用いて説明を行う。上り下り別に旅行時間
２１，停止回数２２（１台当たりの平均），車群数２３
(１道路当たりの平均)，安全指標時間（車群の交差点到
着時刻と信号機の青開始時刻の差の絶対値を、対象交差
点での総和をとった値と、ドライバーが前方の交差点が
青に見える時間の線形和），総交通量（信号機の周期の
間に流入した交通量）を表示する。ここで、総交通量は
ユーザが５分当たりの交通量や１時間当たりの交通量の
単位に変えることができる（この変更方法パラメータ入
出力部１３で説明する）。

【００１５】また、評価値表示部１１は信号機パラメー
タを最適化行う際の評価部で計算する評価値の変遷を表
示する。この表示例を図３を用いて説明する。ここで図
３は、横軸に最適化を行う回数，縦軸に評価関数の値を
プロットした例である。最適化が最急降下またはＳＡの
場合には画面の回数を最急降下（またはＳＡ）の更新回
数とし、最適化がＧＡの場合には画面の回数を世代数と
する。更に３１に示すように、定期的に評価関数の値を
変遷グラフで表示しユーザに最適化の効果がわかるよう
にする。ここで、回数が表示領域を超えた場合、現在の
回数を３２の右端に合わせて、左端３３を現在の試行回
数から表示領域を引いた回数の時の評価関数をプロット
する。また評価関数だけでなく、旅行時間，停止回数，
車群数，安全指標時間，交通量の変遷もユーザの指定に
より表示できるようにする。

【００１６】車軌跡表示部１２は、車軌跡予測部で計算
した各車の時間位置の軌跡を表示し、更に交差点の信号
機の現示の状態を重ね書きする。また信号現示の部分を
ユーザが選択し移動を行うことにより、その交差点の信
号機のオフセットを変更することができ、その変更は直
ちに信号機パラメータ記憶部１７に記憶されている信号
機のオフセットや青時間を更新し、その変更結果を元に
車群予測部で１８車軌跡を計算し車軌跡表示部１２に車
軌跡を表示する。また、交差点の位置を示す名称、また
は番号が車軌跡の下部にあり、その部分をユーザが選択
することによりその交差点の情報をパラメータ入出力部
で表示することができる。この例を図４で説明する。こ
の図４では横軸が位置を示し、縦軸が時間を示す。４１
は上り方向に向かう車の走行軌跡の予測である。４２は
下り方向に向かう車の走行軌跡の予測である。４３は交
差点の位置とその交差点の名称を示し、４４の縦のライ
ンはその交差点の信号機の赤信号を示す。この４４の縦
のラインは２本の線となっており、左の線が上り方向に
進む車から見える赤で、右の線は下り方向に進む車から
見える赤に対応する。ここで、交差点の名称の部分をユ
ーザが選択すると、４５のように選択された交差点がユ
ーザにわかるように表示され、その対応する交差点の情
報が図５のように示される（図５の詳細な説明はパラメ
ータ入出力部１３で行う）。

【００１７】ここで、もし、図４中の信号機を示すライ
ンである４４をユーザがポインティングデバイスで選択
すると、この４４が縦方向に移動できるようになってお
り、ユーザが４４の選択を終了すると移動に応じたオフ
セットを更新し、その結果を反映させる。ここで、この
オフセットの変更例を図６で説明する。まず対象の交差
点の信号を選択する。このときマウスで選択する場合に
は、図６（ａ）に示すようにその部分にマウスの矢印６
１を移動させ、そこで左ボタンを押し、その左ボタンを
押したまま矢印を移動させる。そこで図６（ｂ）に示す
ようにマウスの矢印６２目標の移動を行ったときに左ボ
タンをはなす。この移動量６３がその交差点のオフセッ
トの変更量となり、直ちにその結果を反映した車の軌跡
を計算し図６（ｃ）のように表示を行う。ここで選択を
行う場合にはマウスの左ボタンではなく、右ボタンであ
っても構わない。またマウスの代わりに、他のポインテ
ィングデバイスでも構わない。また、ここでマウスで青
時間の変更を行うこともできる。この変更を図２２で説
明する。まずマウスで対象となる交差点の赤信号の部分
（上りか下りのどちらか）を選択する。このとき、図２
２（ａ）のように、対象となる赤信号の始めと終わりに
正方形が表示される。ここで、マウスを赤信号の始めの
部分２２１へ移動する。このとき、マウスの右ボタンを
押しながら移動すると、その部分の赤信号の時間が伸び
縮みする。ここで目標の赤時間となるようにマウスを移
動し図２２（ｂ）となったとき、マウスのボタンを離
す。この変化量２２２が赤時間の変化量となる。この赤
時間の変化を反映し、直ちに信号機パラメータ記憶部１
５の青時間を変更した赤時間より計算し変更を行い、そ
の青時間に対し車軌跡を車軌跡予測部１８で計算し最描
画する。この図が図２２（ｃ）に対応する。

【００１８】パラメータ入出力部１３を図５で説明す
る。パラメータ入出力部は交差点名称５０１を表示し、
その交差点の信号機の定数を表示する。また交通需要５
０２と道路の定数５０３、及び車軌跡予測部１８で計算
された車軌跡群より仮想的な感知器情報５０４を表示す
る。

【００１９】ここで、信号機の定数は周期５１１(サイ
クル），位相５１２（オフセット）,信号機時差時間５
１３(上り方向と下り方向の信号機の青時間の開始のず
れ)，信号機が連動子機の場合連動させる交差点名５１
４と、上り下り別の青時間５１５，上り下り別の右折現
示時間５１６を表示する。

【００２０】次に交通需要５０２の部分の具体的な表示
を図２１で説明する。この交通需要５０２は当該交差点
を２１１とした。２１１に流入する道路からの上り下り
別の流入交通量，脇道から２１１の流出道路への上り下
り別の脇道流入交通量と、２１１に流入する道路から脇
道へ流出する上り下り別の流出交通量を表示する。ここ
で、さらに２１１に流入する道路の飽和交通量（信号機
の青時間を車頭間隔時間で割った値）を表示する。ここ
での流入交通量，脇道流入交通量，飽和交通量の単位
は、図５の選択単位時間５０７の値とする。

【００２１】次に道路の定数５０２の部分の具体的な表
示を図２０（ａ）で説明する。ここで対象となる道路を
当該交差点を２０１としたときの上り側の道路とする。
すなわち、上り道路を２０２とし、下り道路を２０３と
する。ここで表示される定数は、系統速度（法定速度に
合わせる），車頭間隔時間（追縦走行時の車の先頭から
後続車の先頭までの間隔時間。約２秒），停止間隔距離
（約７ｍ），発進遅れ（信号機が赤から青に変わってか
ら車が実際に走り出す遅れ時間。約２秒），車線数，道
路長であり、この値をそれぞれ上り下り別に表示する。
ここで道路長は上り下りの値は同じとし、また発進遅れ
は、選択交差点２０１における値である。

【００２２】次に、仮想感知情報５０４の具体的な表示
を図２０（ｂ）で説明する。ここで、対象となる道路は
該交差点を２０１としたときの上り側の道路である。す
なわち、上り道路を２０２とし、下り道路を２０３とす
る。ここで表示する情報は、仮想的な感知情報である交
通量，脇道から流入する交通量，平均速度，占有率を上
り下り車線毎に計算し表示する。

【００２３】また、交通量は単位時間を、サイクル，５
分，１時間と可変にできるようにし５０７のボタンを押
すことで変更する。更に流出交通は５０５のボタンによ
り、流出率と交通量の２通りを選択できるようにする。
この変更は、もし交通量の単位時間を変更する際には５
０７の部分にポインティングデバイスを移動しそこで、
マウスを押すと単位が“５分”から“１時間”と変更さ
れる。さらにマウスを押すと“１時間”から“サイク
ル”と変わり、更にもう一度押すと“サイクル”から
“５分”と変わる。もし、流出交通を変更する際には、
５０５の部分にマウスを移動し、そこでマウスを押すと
選択単位時間が“台／選択単位時間”から“％”と変更
される。もう一度マウスを押すと“％”から“台／選択
単位時間”となる。

【００２４】またオフセットは絶対オフセットと相対オ
フセットの２通り選択できるようにする（この変更方法
は図１２で後述する）。

【００２５】ここで、各数値のボックスはユーザがポイ
ンティングデバイスで選択し、数値を変えることができ
る。ここで、数値の変更はキーボードで行う。ポインテ
ィングデバイスで選択された画面の数字は色の白黒が反
転する。この数字の反転が行われた後にキーボードから
数値を入力する。この数値の入力後に、図５の下方の設
定ボタン５０９または、ポインティングデバイスの左ボ
タン、またはキーボードの改行キーを押すことにより、
その項目の定数が変更され、道路パラメータ記憶部１
５，交通需要記憶部１６，信号機パラメータ記憶部１７
に記憶されている値を変更し、その後その値を元に車軌
跡予測部１８で車軌跡を計算し車軌跡表示部１２，評価
値表示部１１を書き直す。

【００２６】最適化設定部１４は、最適化のための評価
関数を定義するかまたは、最適化の手法を指定したり、
最適化の開始，最適化の処理を途中で打ち切る機能を持
つ。この指定はユーザが行う。ここで、評価関数の一例
としては、以下の数１で現されるものがある。

【００２７】

【数１】評価関数＝ａ×旅行時間＋ｂ×停止回数＋ｃ×車群数＋ｄ×安全指標時間＋ｅ×（交通需要−交通量） …（数１）ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ：正の定数ここでのａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅをユーザが指定し値を決め
る。この設定の表示画面を図７でマウスで操作した場合
の説明をする。この場合７１の数値画面をマウスで選択
する。たとえば停止回数の係数７１をマウスで選択す
る。このとき、選択された数値の白黒が反転する。この
数字の反転が行われた後にキーボードから数値を入力す
る。この数値の入力後に、図７の下方の設定ボタン７２
または、マウスの左ボタン、またはキーボードの改行キ
ーを押すことにより、その項目の定数が変更され、評価
関数が変更される。ここで、値の入力を間違えた場合に
は、図７の下方にある取り消しボタン７３をマウスで押
すことにより、値が元に戻る。またこの図７（ａ）の画
面は、図７（ｂ）の下方にある評価関数ボタン７４を選
択することにより出現する。また図７（ａ）の画面は設
定ボタン７２を選択することにより消える。

【００２８】また最適化の手法を選択する場合には、図
７の７５の最適化手法の部分をポインティングデバイス
で選択する。このとき、最急降下法，ＧＡ法，ＳＡ法が
表示されるので、ユーザがこのいずれかの手法をポイン
ティングデバイスで移動しポインティングデバイスのボ
タンを押す。

【００２９】さらに、上り車線下り車線の優先度を変え
たい場合には、７６の優先度を選択する。このとき、上
り下りの優先の比率が表示されるので、ユーザがこのい
ずれかの比率をポインティングデバイスで選択する。こ
こでもし選択比率がｘ：ｙの場合には、最適化に使用さ
れる評価関数は数１の評価関数を用い数２となる。

【００３０】

【数２】

【００３１】さらに、モデルを変更することができる。
このモデルの変更は７７の部分を選択する。このとき、
閑散モデルと過飽和モデルの２通りがあり、ユーザが選
択するようになっている。ここで、閑散モデルとは、脇
道からの流入，流出がないとし、更に、車が停止すると
きの停止幅を０とし、高速に車軌跡の計算を行うことが
できる。また過飽和モデルとは、脇道の流入，流出があ
り、車が停止するとき停止間隔距離を空けて停止するた
め、高精度な車軌跡を計算できる。ここで、過飽和モデ
ルを選択したとき、上り下りを図４のように一緒に表示
すると見づらいので、図８のように上りと下りの車軌跡
を分けて表示しても良い。但し、この図８の画面のと
き、オフセットの変更をポインティングデバイスで行う
際には、上り画面か下り画面かのどちらかの交差点のオ
フセットを変更すると(例えば上り)、その反対の画面
（ここでは下り）に対応するオフセットも連動する。ま
た赤信号は上り下り別に変更される。また上り下りのど
ちらかの画面の交差点を選択すると、その交差点が図５
に表示される。すなわち、図５としては上り下りの交差
点の区別はなく、図８には両方の交差点の部分の文字が
強調される。

【００３２】ここで、過飽和モデルでは、１サイクル分
の発生では過渡現象が終わらない場合がある。このた
め、計算するサイクルをユーザが指定できるようにす
る。具体的には図７の７８として示される。この部分を
ポインティングデバイスで選択すると数値の白黒が反転
するのでここでキーボードで数値を入力し、改行キーか
またはポインティングデバイスのボタンを押すか、図７
（ｂ）の画面の下方にある設定ボタンにポインティング
デバイスを移動しポインティングデバイスのボタンを押
すことにより値が変わる。このサイクル数は、モデルが
過飽和の場合にのみ適用される。ここでまた、図８の車
軌跡が表示範囲に収まらない場合があるので、ユーザが
この車軌跡を縦方向にスクロールできるようにする。

【００３３】また最適化の開始と停止は図１７により行
われる。この図１７の説明は後述する。

【００３４】道路パラメータ記憶部１５は道路のパラメ
ータである、各交差点間の速度，車頭間隔，停止間隔，
発進遅れ，車線数，道路長を記憶する。この記憶方法と
して、図９の例がある。まず、図９（ａ）の道路ネット
ワークを考える。ここで交差点名“交差点Ａ”９１のテ
ーブルの例を説明する。この交差点の記憶テーブルは図
９（ｂ）となる。ここでこのテーブルは、速度，車頭間
隔，停止間隔，発進遅れ，車線数，道路長を上り下り別
に記憶する。ここで上りに対応する道路は、交差点９１
の上流の上り側の道路９２で、下りに対応する道路は、
交差点９１の下流の下り側の道路９３である。このよう
なテーブルをすべての交差点について用意する。ここ
で、図９（ａ）で右端の交差点の右側の道路９４と９５
が定義されてない。この道路９４のパラメータは、９４
の上流の道路９６のパラメータと同じ値とし、道路９５
のパラメータは、９５の下流の道路９７のパラメータと
同じ値とする。このテーブルとすることにより、図５で
定義される交差点情報画面の選択交差点名に対応する速
度，車頭間隔，停止間隔，発進遅れ，車線数，道路長が
記憶される。この記憶部は実際には計算機のメモリかま
たは外部記憶装置に記憶される。

【００３５】交通需要記憶部１６は各交差点の流入交
通，脇道流入交通，脇道流出交通率を記憶する。この記
憶方法として図１０の例がある。ここで、図９（ａ）の
道路ネットワークの９１の交差点に関する交通需要記憶
部は図１０のテーブルとして記憶される。ここで、図１
０のテーブルの流入交通量とは、選択交差点９１に流入
する道路に入る５分当たりの交通量である。また脇道流
入交通量とは、選択交差点９１の下流に当たる道路に、
選択交差点９１に接続されている脇道の道路から流入す
る５分間当たりの交通量である。また脇道流出交通率と
は、選択交差点９１の上流側の道路から選択交差点９１
に接続されている脇道の道路へ抜ける交通量と流入交通
量の比を％で示したものである。これは、図２１中の選
択交差点と各道路の関係図２１１に対応する。また交通
量単位は、図５に表示する交通量の単位を示し、流出単
位は図５に表示する脇道流出交通量の単位（％か台／選
択時間）を示す。ここで、図５に表示するときには交通
量単位と流出単位を参照し、値を換算し表示する。この
記憶部は実際には計算機のメモリかまたは外部記憶装置
に記憶される。

【００３６】信号パラメータ記憶部１７は、各交差点に
設置されている信号機の周期，青時間，右折現時時間，
時差時間，位相（オフセット），信号機の連動状態を記
憶する。ここで、青時間は図９（ａ）の例では、例えば
９１の交差点では道路９２と９３から見える方向の青時
間、すなわち幹線方向の青時間を示す。右折現時も同じ
く幹線方向から見える青時間を示す。図１１は図９
（ａ）の道路ネットワークにおける、選択交差点９１の
信号パラメータを記憶するテーブルである。ここで１１
１の連動子機交差点とは、当該交差点が連動子機（親機
と同期して動く信号機）の場合に親機のある交差点の名
称を記憶する。この場合には無しなので、この交差点は
連動子機では無い。またサイクル１１２は、信号機の周
期を示す。ここで、道路ネットワークにある交差点の周
期は同一であるとする。オフセット１１３はオフセット
の秒数を示す。ここで、オフセットは信号機の幹線方向
（上りを基準とする）の現示が青になる時間が、基準時
間に対し何秒遅れるかを示す。この基準時間が、全交差
点が同一の場合には、絶対オフセット，上流側の交差点
である場合には相対オフセットと呼ぶ。また絶対オフセ
ットで、基準時間となる交差点が指定される場合と指定
されない場合がある。ここである交差点が基準時間とな
る場合には、その交差点のオフセットは０秒となる。こ
こで、図１１のテーブルの例では、オフセット形式１１
５は、絶対オフセットで、交差点Ｆの交差点のオフセッ
トが０秒であることを意味する。時差時間１１４とは上
りの青開始時間に比べ下りの青開始時間が何秒遅れるか
を示したものである。この場合には時差時間が０秒なの
で上りと下りが同時に青になる。次に青時間を説明す
る。上りの青時間は、図９（ａ）の道路ネットワークで
は、９２の道路から見た信号現示の青の時間であり、下
りの青時間は、９８の道路から見た信号現示の青の時間
である。ここで黄色時間の表示は無いが、青に続く黄色
の時間は通常青の時間に含めることにする。次に右折現
示を説明する。上りの右折現示は、図９（ａ）の道路ネ
ットワークでは、９２の道路から見た信号現示の右折現
示の時間であり、下りの右折現示時間は、９８の道路か
ら見た信号現示の右折現示の時間である。ここで、右折
現示に続く黄色の時間は通常右折現示の時間に含めるこ
とにする。この記憶部は実際には計算機のメモリかまた
は外部記憶装置に記憶される。またオフセット形式の変
更は図１２の画面で切り替える。まず相対絶対のオフセ
ットを切り替える場合には、１２１の部分をマウス等の
ポインティングデバイスで選択する。このとき、図１２
（ｂ）の様に絶対と相対の２つの項目が表示される。つ
ぎにポインティングデバイスで選択したい項目に移動を
かけそこで選択を解除する。例えば、相対を選択し解除
するとオフセット形式の画面のオフセットの項目は、相
対になる。基準交差点も同様にポインティングデバイス
で選択すると、交差点名と“無し”が表示される。ここ
で、交差点名を選択し選択を解除すると、その交差点が
基準となり、オフセット形式の画面の基準交差点にその
選択した交差点名が表示される。また、“無し”を選択
すると、基準交差点はなくなる。ここで、交差点名はポ
インティングデバイスで選択し、そのときポインティン
グデバイスで現在の交差点名をマウスまたはポインティ
ングデバイスの右ボタンを押しながら選択し、交差点名
が白黒反転したならば、そこでキーボードから交差点名
を入力し、キーボードの改行キーを押してもよい。

【００３７】また、信号機の無い交差点（例えば車線が
変わる部分）は、赤時間を０とし、交差点として表現す
る。

【００３８】車軌跡予測部１８は、道路パラメータ記憶
部１５，交通需要記憶部１６，信号パラメータ記憶部１
７に記憶されているテーブルを参照し、図５のような車
の走行軌跡を計算する。この走行軌跡の計算方法を図１
３で説明する。ここで車の速度は０か走行速度Ｖの２値
とする。まず車の速度が０からＶに移るタイミング（加
速と、車の速度がＶから０に移るタイミング(停止)）を
説明する。ここで、車は発生から消滅まで計算し、発生
地点の位置と時間，停止と加速時の位置と時間，消滅地
点の位置と時間を記憶する。ここで、消滅とは定義して
いる道路以外の道路に車が移動する瞬間のことをいう。
次に走る車の停止は図１３に示すように、前方との車の
距離が停止間隔距離になる瞬間とする。また加速は、前
方との車の車頭間隔時間となる瞬間とする。但し、前方
が信号機で現示が赤の場合、停止のタイミングは交差点
にくるまでとし、加速のタイミングは信号機の現時が青
になり発進遅れ時間経た瞬間とする。また、信号現示が
赤のとき発生交通量に応じて脇道から車を発生させる。
ここで、モデルが閑散モデルの場合、停止間隔距離を０
とし、脇道流入交通量をなくす。ここでＶはその道路に
対応する、図５に示される速度５０２で定義される。こ
こで、車の幹線の発生地点が指定された時間になるまで
計算する。

【００３９】また、以上の方法でなくとも速度を連続値
として、図１４で定義される車の車間距離と速度の関係
に従い、車の速度を決めてもよい。

【００４０】評価部１９は、車軌跡予測部で計算された
車の走行軌跡群を元に計算した、旅行時間，停止回数，
車群数，安全指標時間，交通量を計算し、さらに数１で
定義される評価関数を計算する。更にその上り下り別の
評価関数に、最適化設定部１４で定義した優先度の比を
考慮した数２の値を計算する。

【００４１】ここで、旅行時間，停止回数は道路毎に１
台当たりの平均値として計算する。車群数は、車頭間隔
時間より離れた場合を車群の区切りとし上り下り別に道
路別の車群数の総和を求め、その値を道路数で割った値
とする。

【００４２】安全指標時間は以下のよう余裕時間と見通
し時間を元に計算する。まず余裕時間の定義を説明す
る。余裕時間とは、車群が青信号の開始にどれだけ近い
かの指標であり、この時間が小さいほど、車が高速で走
った場合、停止回数が多くなる。まず車が信号機で止め
られない場合には、信号機が青になり赤に変わるまでの
間で、当該交差点に一番早く到着した車の時刻から信号
機が青になった時刻を引いた時間を余裕時間とする。も
し車が信号機の赤で止められるなら、信号機に一番近い
車が止められた時間を余裕時間とする。もし、車群が２
つ以上に別れていた場合それぞれの車群についての余裕
時間を求める。そして、総合の余裕時間をそれぞれの車
群の余裕時間の総和とする。例えば、図１５（ａ）の場
合には、車群が１つなので１５１の部分の時間が余裕時
間となる。図１５（ｂ）の場合には、車群が１つである
が赤信号で車が止められているので、１５２の部分が余
裕時間となる。図１５（ｃ）の場合には車群が２つで、
さらに信号機で片方の車群が分断されている。このとき
には、信号機で止まらない車群についての余裕時間１５
３と、分断される車群については途中の車が停止してい
る時間１５４の両方の和を余裕時間とする。図１５
（ｄ）の場合には、車群が２つで片方の車群が信号機で
止められているので、信号機で止まらない車群について
の余裕時間１５５と、信号機で止められた車群について
は先頭車両の停止時間１５６の和を余裕時間とする。そ
れぞれの交差点での余裕時間を計算し交差点当たりの平
均余裕時間を求める。

【００４３】次に見通し時間についての定義を説明す
る。見通し時間とは、前方の２つの信号機が連続で青に
見える時間を示し、心理的にこの時間が長いとドライバ
ーが速度を上げ、この時間が短いと速度を抑制する傾向
がある。この見通し時間は図１６で示される、２つの連
続した信号機が青に見える時間１６１で示される。ここ
で、このままの時間１６１を見通し時間としてもよい
が、数３のように規格化してもよい。

【００４４】

【数３】

【００４５】この数３を採用することにより、交差点間
の短い道路における見通し時間の重みが小さくなり、近
い距離の信号機同士は連動しても見通し時間にあまり影
響がなくなる。この見通し時間を上り下り別に道路ごと
の値を計算し平均見通し時間を求める。

【００４６】次に安全指標時間を平均余裕時間と平均見
通し時間の線形和とする。ここで、単純に足しあわせて
もよい。また線形和で計算するときの係数はユーザが指
定できるようにする。

【００４７】最適化部１０はＧＡ，ＳＡ、または最急降
下法を用い評価部１９で計算した値が小さくなるように
繰り返し計算を行う。ここで、繰り返し計算（最適化）
の始まりと中断（停止）はユーザが介入することができ
る。この介入方法を図１７の画面で説明する。最適化の
設定を行った後、図１７の最適化開始ボタン１７１をポ
インティングデバイスで押し選択すると最適化を開始す
る。また図１７の最適化中断ボタン１７２を押すことに
より中断する。ここで、最適化の途中では、ＳＡ法と最
急降下法の場合にはオフセットの更新回数が、ＧＡ法の
場合には世代数が図１７の１７３に表示される。また現
在選択している最適化手法とモデルがそれぞれ図１７の
１７４と１７５に表示される。ここで最適化の途中で
は、定期的に最新のオフセットの値に対する評価値、及
び車軌跡が更新され、更新結果が図２の評価値表示画面
と図４の車軌跡図に表示される。この更新のタイミング
は最適化回数１７１が１００回毎に変える例がある。ま
た、各評価値と評価関数の値の回数に対する値の変遷グ
ラフ図３が表示される。ここで、最適化を行っていない
ときには、図１７の詳細設定ボタン１７６を押すことに
より図７の最適化手法の設定画面が出て最適化手法や評
価関数の変更の設定ができる。

【００４８】ここで、最適化とは数２の値ができるだけ
小さくなる各交差点のオフセットを求めることである。
ここで、定式化を以下の様にする。上りよりＩ番目の交
差点の絶対オフセットの値をｘ_Iとする（ｉ＝１，…，
ｎｎ：交差点数）。ここで、このオフセットを１番よ
り順に並べたものをオフセットパターンと呼びこれをｘ
と書く（ｘ＝（ｘ₁，…，ｘ_n））。そして、数２で現さ
れる式を、オフセットパターンｘに対する関数と見做
し、ｆ(ｘ)と書く。ここで最適化とは、ｆ(ｘ)をできる
だけ小さくするｘ（オフセットパターン）を求めること
である。この最適化手法に、最急降下法，ＳＡ法，ＧＡ
法がある。以下この手法について説明する。

【００４９】まず最急降下法について説明する。最急降
下法は最急勾配法とも呼ばれ、(社)交通工学研究会編
“交通工学ハンドブック”，ｐ１１９５に見られる手法
である。これはｆ(ｘ)の勾配の一番大きい方向に下るこ
とによりｆ(ｘ)の値を小さくする。この計算の手順を図
１８で説明する。まずステップ１８１でｘの初期値を決
める。実際には現在のオフセットの値を使用する。次に
ステップ１８２で、ｆ(ｘ)の勾配∇ｆを求める。この勾
配はｆ(ｘ)のｘに関する微分を使用する。次にステップ
１８３でｆ(ｘ＋∇ｆ×ε）を計算し、もしｆ(ｘ＋∇ｆ
×ε）が小さくなるなら、ｘの値をｘ＋∇ｆ×εと更新
する（ε：微少正定数）。このステップ１８２とステッ
プ１８３を、終了条件を満たすまで繰り返す（このステ
ップ１８２からステップ１８３を１回の更新と呼ぶ）。
この終了条件とは、ユーザが図１７の最適化中断ボタン
１７２を押すかまたは、ｆ(ｘ＋∇ｆ×ε)の値とｆ(ｘ)
の値に変化がなくなるまでとする。ここで勾配を求める
ことが困難な場合や微分が不安定な場合、ステップ１８
２，１８３の代わりに、図１８（ｂ）に示す方法を使用
してもよい。まず１８４で、ｘを各要素方向にδだけ動
かしたときのｆ(ｘ)の値をそれぞれ求める。次に１８５
で、その中で一番値の小さくなる場合の要素番号を求め
る（この番号をｋ。次に１８６で、ｘを要素ｋにδだけ
動かすように更新する）。

【００５０】次にＳＡ法について説明する。ＳＡ法は、
電気情報通信学会技術報告ＣＡＳ８６−１９２，ｐ
ｐ．２３３−３８“高速アニールド・シミュレーション
法FASTによる配置改良”に見られる方法で、最急降下法
がローカルミニマムに陥りやすく、解の性質が良くない
という欠点を補う方法である。この方法は、確率的に値
の大きくなる方向へのオフセットパターンｘの更新を許
すことにより、ローカルミニマムから脱出でき、更に無
限回の試行により最小値を求めることができる。この方
法を図１９で説明する。まずステップ１９１でｘの初期
化を行う。この初期値は乱数で決めたり、現在のオフセ
ットパターンとする方法がある。次にステップ１９２で
温度定数Ｔの初期化を行う。この初期値としては１００
／ｆ（ｘの初期値）とする方法がある。次にステップ１
９３で、ランダムベクトルδｘを求める。ここで、δｘ
のベクトルの絶対値は小さな値とし、各成分は乱数で決
める。次にステップ１９４で、数４の値を求める

【００５１】

【数４】

【００５２】この数４の値の確率によりｘを更新するか
しないかを決める。ここで更新するならばｘをｘ＋δｘ
とする。次にステップ１９５で、温度定数Ｔの値を小さ
くする。この方法としては、最近の１００回程度の値の
移動平均を見てｆ(ｘ)の値に変化が見られなくなった場
合、１−Δの値をかける(Δ：非常に小さな正定数)。こ
のステップ１９３からステップ１９５までを終了条件ま
で繰り返す（このステップ１９３からステップ１９５ま
でを１回の更新と呼ぶ）。この終了条件としては、ユー
ザが図１７の最適化中断ボタン１７２を押す場合とす
る。

【００５３】最後にＧＡ法について説明する。ＧＡ法
は、人工知能学会研究会資料ＳＩＧ−Ｆ／Ｆ／Ｋ／Ｓ／
Ｉ−９２０２−２（１２／３）ｐｐ．１９−３０“組み
合わせ問題とその複雑さ”に見られる方法である。この
方法は生物の遺伝子の交配を摸擬した方法である。この
方法を図２０で説明する。まずステップ２０１で、ｍ個
のオフセットパターンＸ₁，…，Ｘ_mを用意する。このｍ
個のオフセットパターンの決めかたとして、全て乱数で
決める方法や、１つだけ現在のオフセットパターンをコ
ピーし残りを乱数で決める方法がある。次にステップ２
０２で、ｍ個のオフセットパターンから新たにＭ個のオ
フセットパターンを作り出す交叉を行う。この方法とし
てランダムに２つのオフセットパターンＹ，Ｚを選択
し、次に各成分毎にランダムでＺかＹの成分を選択し新
たなオフセットパターンの成分とする方法や、ＺとＹの
各成分の内分点を新たなオフセットパターンの内分点と
する方法がある。次にステップ２０３で、突然変異を行
う。この方法として、新たにできたＭ個のオフセットパ
ターンの各要素に非常に小さな確率で、乱数で決めた値
を加える。次にステップ２０４で淘汰を行う。この方法
としては、各Ｍ個のオフセットパターンに対する関数値
ｆ(Ｘ₁)，…，ｆ(Ｘ_M)を求め値の小さいものｍ個を残す
か、または値の小さいものほど残る確率を大きくしｍ個
を残す。このステップ２０２から２０４を終了条件とな
るまで繰り返す（このステップ２０２から２０４を１世
代と呼ぶ）。この終了条件としては、ユーザが図１７の
最適化中断ボタン１７２を押す場合とする。

【００５４】

【発明の効果】車群の交差点到着時刻と信号機の青が接
近するようになり、さらにドライバーが前方の交差点が
青に見える時間が少なくなることにより、ドライバーが
車の速度を上げないような効果がある。

【００５５】また車の予想走行軌跡群を即時的に表示す
る車軌跡表示画面と、各道路パラメータを表示するパラ
メータ画面，予想走行車軌跡群より、旅行時間，停止回
数，車群数，高速抑止の指標となる評価値を表示する評
価値画面を用意する。ここで、ユーザは即時的なデータ
を各画面を見て得る事ができる。更に予想走行軌跡群を
示す画面に表示されている交差点の信号機の現示を、マ
ウス等のポインティングデバイスでユーザが選択と移動
を行うことができるようにすることにより、パラメータ
入力時間の短縮化ができ更に信号機のパラメータの全体
の設定工程時間を短縮化できる効果がある

【図面の簡単な説明】

【図１】信号機パラメータ設定装置の概要を表す図であ
る。

【図２】評価値表示部を表す図である。

【図３】評価関数遷移画面を表す図である。

【図４】車軌跡表示部を表す図である。

【図５】パラメータ入出力部を表す図である。

【図６】オフセットの移動例を表す図である。

【図７】最適化設定部を表す図である。

【図８】過飽和時の車軌跡表示を表す図である。

【図９】道路パラメータ記憶部を表す図である。

【図１０】交通需要記憶部を表す図である。

【図１１】信号機パラメータ記憶部を表す図である。

【図１２】オフセット形式の画面を表す図である。

【図１３】車の停止と加速を表す図である。

【図１４】車の速度特性を表す図である。

【図１５】余裕時間の説明を表す図である。

【図１６】見通し時間の説明を表す図である。

【図１７】最適化開始中断画面を表す図である。

【図１８】最急降下法のアルゴリズムを表す図である。

【図１９】ＳＡ法のアルゴリズムを表す図である。

【図２０】パラメータ入出力部の詳細画面を表す図であ
る。

【図２１】交通需要表示部の詳細を表す図である。

【図２２】赤時間の変更を表す図である。

【符号の説明】

１０…最適化部、１１…評価値表示部、１２…車軌跡表
示部、１３…パラメータ入出力部、１４…最適化設定
部、１５…道路パラメータ記憶部、１６…交通需要記憶
部、１７…信号機パラメータ記憶部、１８…車軌跡予測
部、１９…評価部、２１…旅行時間、２２…停止回数、
２３…車群、２４…安全指標時間、２５…総交通量、３
１…評価値、３２…回数、３３…端の評価値、４１…上
り車走行軌跡、４２…下り車走行軌跡、４３，５０１…
交差点名、４４…赤信号、４５，２０１，２１１…選択
交差点、６１，２２１…ポインティングデバイス、６２
…ポインティングデバイスの移動後、６３…移動量、７
１…停止回数の係数、７２，５０９…設定ボタン、７３
…取り消しボタン、７４…評価関数設定ボタン、７５，
７７，１７５…モデル表示部、７６…上り下り優先度表
示部、７８…計算サイクル表示部、９１…交差点Ａ、９
２…交差点Ａの上り流入道路、９３…交差点Ａの下り流
出道路、９４…上り未定義道路、９５…下り未定義道
路、９６…交差点Ｇに対する上り道路、９７…交差点Ｇ
に対する下り道路、９８…交差点Ａの下り流入道路、１
１１，５１４…連動子機交差点、１１２，５１１…サイ
クル、１１３，５１２…オフセット、１１４，５１３…
時差時間、１１５…オフセット形式、１１６，５１５…
青時間、１１７…右折現示時間、１２１…オフセット形
式表示部、１６１…見通し時間、１７１…最適化開始ボ
タン、１７２…最適化中断ボタン、１７３…最適化回
数、１７４…最適化手法表示部、１７６…詳細設定画面
設定ボタン、２０２…上り道路、２０３…下り道路、２
２２…移動後のポインティングデバイス、２２３…ポイ
ンティングデバイスの移動量、５０２…交通需要表示
部、５０３…道路パラメータ表示部、５０４…仮想感知
情報表示部、５０５…分岐単位設定ボタン、５０６…分
岐単位表示部、５０７…選択単位設定ボタン、５０８…
選択単位表示部、５１６…右折現示時間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車の時間位置軌跡と信号機の現示の状態を
同時に示した画面において、ユーザが信号機の現示をポ
インティングデバイスで選択し移動させることにより信
号機の位相、または青時間を変えることができ、その値
を反映し車の位置時間軌跡を再計算し車軌跡と信号機の
現示の状態を再描画することを特徴とする信号機パラメ
ータ設定装置。
【請求項２】請求項１において、車の走行の結果により
車の旅行時間，停止回数，車群状態，リンク毎の平均車
群数，信号機が青に変わってから車群が到着するまでの
時間を元に計算される安全指標時間及び交通量を表示す
る評価値表示部を付加し、ユーザが見て各評価値が小さ
くなるように信号機のパラメータ，速度，発生交通の値
を操作するかまたは車軌跡表示の部分を調整することを
特徴とする信号機パラメータ設定装置。
【請求項３】請求項１または２において、信号機パラメ
ータを調整する際の設定及び評価関数の定義を行う最適
化設定部，車軌跡より評価関数を計算する評価部，評価
部により計算される評価関数を元に信号機パラメータを
調整する最適化部を付加し、ユーザが最適化設定部で定
義し評価部で計算される車の旅行時間，停止回数，車群
状態，リンク毎の平均車群数，安全指標時間で現される
評価関数を、最適化部で最適な状態にするように信号機
パラメータを更新し信号機のタイミングを設定すること
を特徴とする信号機パラメータ設定装置。
【請求項４】請求項２または３における安全指標時間と
して、信号機が青になる開始時刻と車群が交差点に到着
する時間の差の絶対値を用い、この値を小さくすること
により、停止時間が短くかつ、車群と信号機の青の開始
が接近することにより、車群が高速で走行した場合に停
止回数が増えるような信号機のタイミングを設定するこ
とを特徴とする信号機パラメータ設定装置。
【請求項５】請求項２または３における安全指標時間に
おいて、ある交差点に車が到着したときに次の交差点の
信号現示が赤に見えるようにしドライバーが心理的に車
の速度をあげないようにするため安全指標時間を、ドラ
イバーが次の交差点の信号機と次の次の交差点の信号機
が同時に青に見える時間とすることを特徴とする信号機
パラメータ設定装置。
【請求項６】請求項２または３におけるリンク毎の平均
車群数の計算を、車の発生間隔と予め設定した間隔時間
の大きな値より車の間隔が広がった場合に別の車群とみ
なし計算することを特徴とする信号機パラメータ設定装
置。
【請求項７】請求項２または３において、車の位置時間
の軌跡を表示する車軌跡表示の交差点の位置にその交差
点の名称または番号を表示し、その表示されている部分
をユーザが選択することにより、その交差点とその交差
点に接続される道路の名称，発生交通量，流出交通量，
速度，車の走行時の車頭の間隔である車頭間隔時間，車
が停止する場合の停止間隔距離，車線数，信号機の赤時
間，右折現時時間，青時間，周期，位相，連動状態を表
示でき、更にその表示画面の各項目を変更することによ
り、新たに車の位置時間の再計算を行い表示することを
特徴とする信号機パラメータ設定装置。
【請求項８】請求項２における、車軌跡計算の結果によ
り計算した車の旅行時間，停止回数，車群状態，リンク
毎の平均車群数，余裕時間で現される評価関数を最適な
状態にするように信号機パラメータを更新する方法とし
て、与えられた信号機パラメータにより車軌跡を予測し
評価関数を計算するステップ１，評価関数が小さく（評
価関数の定義により大きくなる）なる傾向にあるなら信
号機パラメータを更新するステップ２からなり、ステッ
プ１からステップ２までを評価関数の値が一定になるま
で繰り返すかまたは、毎回計算される評価関数の値の変
遷を表示しユーザがその値を見て停止できることかまた
は、ユーザがステップ１からステップ２までの繰り返し
計算の途中での車軌跡表示の部分の信号機の部分を選択
し信号機の位相を変化させ途中で信号機のパラメータを
変更することができることを特徴とする信号機パラメー
タ設定装置。