(57)【要約】【課題】  交通信号制御機が将来周期分の信号制御パラメータを利用できるようにする。【解決手段】  本発明の一態様に係る装置は、複数の交差点に設置された交通信号制御機を遠隔制御する中央装置であって、下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに生成する制御部と、生成された前記第１及び第２制御指令の双方を前記制御周期ごとに纏めて前記交通信号制御機に送信する通信部と、を備える。  第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令  第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交差点に設置された交通信号制御機を遠隔制御する中央装置であって、
下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに生成する制御部と、
生成された前記第１及び第２制御指令の双方を前記制御周期ごとに纏めて前記交通信号制御機に送信する通信部と、を備える中央装置。
第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
【請求項２】
前記第１制御指令には、
前記今回周期に前記交通信号制御機に実行させる前記信号制御パラメータの開始予定時刻を表す時刻情報が含まれ、
前記第２制御指令には、
前記将来周期に前記交通信号制御機に実行させる前記信号制御パラメータの開始予定時刻を表す時刻情報が含まれる請求項１に記載の中央装置。
【請求項３】
前記第２制御指令には、
前記交差点の交通流データの予測値を元データとする前記信号制御パラメータを含む、少なくとも１つの前記信号制御指令が含まれる請求項１又は請求項２に記載の中央装置。
【請求項４】
前記第２制御指令には、
将来の実施が確定している前記信号制御パラメータを含む、少なくとも１つの前記信号制御指令が含まれる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の中央装置。
【請求項５】
前記制御周期をＴｃとし、前記今回周期の開始時刻以後の将来期間をＴｆとし、前記将来期間を前記制御周期で除した商をＭとし、前記交差点のサイクル長をＣとすると、
Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃの関係式が成立する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の中央装置。
【請求項６】
前記制御周期をＴｃとし、前記今回周期の開始時刻以後の将来期間をＴｆとし、前記将来期間を前記制御周期で除した商をＭとし、前記交差点のサイクル長をＣとし、前記交差点での感応変動幅をＴｋとすると、
Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ＋Ｔｋの関係式が成立する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の中央装置。
【請求項７】
前記制御周期をＴｃとし、前記今回周期の開始時刻以後の将来期間をＴｆとし、前記将来期間を制御周期で除した商をＭとし、前記交差点のサイクル長をＣとし、前記交差点でのオフセット追従幅をＴｏとすると、
Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ＋Ｔｏの関係式が成立する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の中央装置。
【請求項８】
中央装置により遠隔制御される交差点に設置された交通信号制御機であって、
下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに受信する通信部と、
前記中央装置との通信に障害が発生した場合に、受信した前記第１及び第２制御指令のうち最新の信号制御指令の信号制御パラメータにより、前記交差点の信号灯色を制御する制御部と、を備える交通信号制御機。
第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
【請求項９】
複数の交差点に設置された交通信号制御機と、前記交通信号制御機を遠隔制御する中央装置と、を備える交通信号制御システムであって、
前記中央装置は、
下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに生成する上位側制御部と、
生成された前記第１及び第２制御指令の双方を前記制御周期ごとに纏めて前記交通信号制御機に送信する上位側通信部と、を有し、
前記交通信号制御機は、
前記第１及び第２制御指令を前記制御周期ごとに受信する下位側通信部と、
前記中央装置との通信に障害が発生した場合に、受信した前記第１及び第２制御指令のうち最新の信号制御指令の信号制御パラメータにより、前記交差点の信号灯色を制御する下位側制御部と、を有する交通信号制御システム。
第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中央装置、交通信号制御機、及び交通信号制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、交通信号制御の方式が、交通管制センターの中央装置が複数の交差点の交通信号制御機を一括して制御する遠隔制御と、各々の交通信号制御機が単独で動作する地点制御とに分類できることが記載されている。
遠隔制御では、中央装置が信号制御パラメータを含む信号制御指令を所定の制御周期ごとに生成し、生成した信号制御指令を交通信号制御機に送信する。
【０００３】
特許文献１には、遠隔制御を採用する交通信号制御システムにおいて、経路探索によって発生し得る将来の交通量を考慮して、ナビゲーションシステムの利用者に不利にならない交通信号制御を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６００１９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「改訂  交通信号の手引き」、社団法人交通工学研究会、平成１８年７月、９６〜９８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の交通信号制御システムでは、遠隔制御を行う中央装置は、今回周期分の信号制御指令のみを１つずつ交通信号制御機に送信することになっている。従って、流入交通量の予測値などから中央装置が将来周期分の信号制御パラメータを算出可能な場合でも、将来周期分の信号制御パラメータを交通信号制御機が利用できない。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、交通信号制御機が将来周期分の信号制御パラメータを利用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本発明の一態様に係る装置は、複数の交差点に設置された交通信号制御機を遠隔制御する中央装置であって、下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに生成する制御部と、生成された前記第１及び第２制御指令の双方を前記制御周期ごとに纏めて前記交通信号制御機に送信する通信部と、を備える。
第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
【０００８】
（８）  本発明の別態様に係る装置は、中央装置により遠隔制御される交差点に設置された交通信号制御機であって、前記第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに受信する通信部と、前記中央装置との通信に障害が発生した場合に、受信した前記第１及び第２制御指令のうち最新の信号制御指令の信号制御パラメータにより、前記交差点の信号灯色を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
（９）  本発明の一態様に係るシステムは、複数の交差点に設置された交通信号制御機と、前記交通信号制御機を遠隔制御する中央装置と、を備える交通信号制御システムであって、前記中央装置は、前記第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに生成する上位側制御部と、生成された前記第１及び第２制御指令の双方を前記制御周期ごとに纏めて前記交通信号制御機に送信する上位側通信部と、を有し、前記交通信号制御機は、前記第１及び第２制御指令を前記制御周期ごとに受信する下位側通信部と、前記中央装置との通信に障害が発生した場合に、受信した前記第１及び第２制御指令のうち最新の信号制御指令の信号制御パラメータにより、前記交差点の信号灯色を制御する下位側制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、交通信号制制御が将来周期分の信号制御パラメータを利用ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る交通信号制御システムの全体構成図である。
【図２】中央装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】交通信号制御機の構成例を示すブロック図である。
【図４】中央装置が実行する遠隔制御の概要を示すフローチャートである。
【図５】制御周期ごとに信号制御指令を受信する交通信号制御機４の動作例を示すシーケンス図である。
【図６】制御周期Ｔｃごとに信号制御指令を受信する交通信号制御機４の別の動作例を示すシーケンス図である。
【図７】制御モードの判定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明の実施形態の概要＞  
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）  本実施形態の中央装置は、複数の交差点に設置された交通信号制御機を遠隔制御する中央装置であって、下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに生成する制御部と、生成された前記第１及び第２制御指令の双方を前記制御周期ごとに纏めて前記交通信号制御機に送信する通信部と、を備える。
第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
【００１３】
本実施形態の中央装置によれば、制御部が、生成された第１及び第２制御指令の双方を制御周期ごとに纏めて交通信号制御機に送信するので、交通信号制制御が、今回周期分の信号制御パラメータだけでなく、将来周期分の信号制御パラメータを利用できるようになる。
【００１４】
（２）  本実施形態の中央装置において、前記第１制御指令には、前記今回周期に前記交通信号制御機に実行させる前記信号制御パラメータの開始予定時刻を表す時刻情報が含まれ、前記第２制御指令には、前記将来周期に前記交通信号制御機に実行させる前記信号制御パラメータの開始予定時刻を表す時刻情報が含まれることが好ましい。
このようにすれば、第１及び第２信号制御指令に含まれる時刻情報に基づいて、交通信号制御機が信号制御パラメータの切り替え時期を判定することができる。
【００１５】
（３）  本実施形態の中央装置において、前記第２制御指令には、前記交差点の交通流データの予測値を元データとする前記信号制御パラメータを含む、少なくとも１つの前記信号制御指令が含まれることが好ましい。
このようにすれば、交通流データの予測値を元データとする信号制御パラメータ（例えば、感応制御のためのパラメータ）を交通信号制御機に事前に通知できるので、交通信号制御機に感応制御をより確実に実行させることができる。
【００１６】
（４）  本実施形態の中央装置において、前記第２制御指令には、将来の実施が確定している前記信号制御パラメータを含む、少なくとも１つの前記信号制御指令が含まれることが好ましい。
このようにすれば、将来の実施が確定している信号制御パラメータ（例えば、時刻制御や閃光制御のためのパラメータ）を交通信号制御機に事前に通知できるので、交通信号制御機に時刻制御や閃光制御などを確実に実行させることができる。
【００１７】
（５）  本実施形態の中央装置において、前記制御周期をＴｃとし、前記今回周期の開始時刻以後の将来期間をＴｆとし、前記将来期間を前記制御周期で除した商をＭとし、前記交差点のサイクル長をＣとすると、Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃの関係式が成立することが好ましい。
その理由は、少なくとも１サイクル中は現状の信号制御パラメータを踏襲する交通信号制御機の場合には、サイクル長Ｃよりも短い将来期間Ｔｆ（＝Ｍ×Ｔｃ）に実施させる信号制御パラメータを提供しても、提供された信号制御パラメータを交通信号制御機が採用しないからである。
【００１８】
（６）  本実施形態の中央装置において、前記制御周期をＴｃとし、前記今回周期の開始時刻以後の将来期間をＴｆとし、前記将来期間を前記制御周期で除した商をＭとし、前記交差点のサイクル長をＣとし、前記交差点での感応変動幅をＴｋとすると、Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ＋Ｔｋの関係式が成立することが好ましい。
その理由は、端末感応制御を実行中の交通信号制御機では、Ｃ＋Ｔｋよりも短い将来期間Ｔｆ（＝Ｍ×Ｔｃ）の信号制御パラメータを提供しても、提供された信号制御パラメータを交通信号制御機が採用しないからである。
【００１９】
（７）  本実施形態の中央装置において、前記制御周期をＴｃとし、前記今回周期の開始時刻以後の将来期間をＴｆとし、前記将来期間を制御周期で除した商をＭとし、前記交差点のサイクル長をＣとし、前記交差点でのオフセット追従幅をＴｏとすると、Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ＋Ｔｏの関係式が成立することが好ましい。
その理由は、系統制御を実行中の交通信号制御機では、Ｃ＋Ｔｏよりも短い将来期間Ｔｆ（＝Ｍ×Ｔｃ）の信号制御パラメータを提供しても、提供された信号制御パラメータを交通信号制御機が採用しないからである。
【００２０】
（８）  本実施形態の交通信号制御機は、中央装置により遠隔制御される交差点に設置された交通信号制御機であって、下記の第１及び第２制御指令を所定の制御周期ごとに受信する通信部と、前記中央装置との通信に障害が発生した場合に、受信した前記第１及び第２制御指令のうち最新の信号制御指令の信号制御パラメータにより、前記交差点の信号灯色を制御する制御部と、を備える。
第１制御指令：今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
第２制御指令：将来周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令
【００２１】
本実施形態の交通信号制御機によれば、制御部が、中央装置との通信に障害が発生した場合に、受信した第１及び第２制御指令のうち最新の信号制御指令の信号制御パラメータにより、交差点の信号灯色を制御する。
従って、中央装置との通信障害が発生した場合でも、通信障害の発生前に中央装置から事前に通知された適切な信号制御パラメータにより、交差点の信号灯色を制御することができる。
【００２２】
（９）  本実施形態の交通信号制御システムは、本実施形態の交通信号制御機と、本実施形態の中央装置とを備える交通信号制御システムである。
従って、本実施形態の交通信号制御システムは、本実施形態の交通信号制御機及び中央装置と同様の作用効果を奏する。
【００２３】
＜本発明の実施形態の詳細＞  
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００２４】
〔用語の定義〕
本実施形態の詳細を説明するに当たり、まず、本明細書で用いる用語の定義を行う。
「車両」：道路を通行する車両全般のことをいう。従って、自動車、軽車両及びトロリーバスのほか、自動二輪車も車両に該当する。
本実施形態では、単に「車両」というときは、プローブ情報を送信可能な車載通信機を有するプローブ車両と、その車載通信機を有しない通常の車両の双方を含む。
【００２５】
「プローブ情報」：道路を走行中のプローブ車両がセンシングした当該車両に関する各種の情報のことをいう。
プローブ情報は、プローブデータ又はフローティングカーデータとも称される。プローブ情報には、プローブ車両の識別情報、車両位置、車両速度、車両方位及びこれらの発生時刻などの各種の車両データを含めることができる。プローブ情報は、車内のスマートフォン又はタブレットＰＣなどが取得した位置、加速度などの情報を利用してもよい。
【００２６】
「プローブ車両」：プローブ情報をセンシングして外部に送信する車両のことをいう。道路を通行する車両には、プローブ車両とこれ以外の車両の双方が含まれる。
ただし、プローブ情報を送信する専用の車載通信機を有しない車両であっても、現在位置などを送信可能なスマートフォン又はタブレットＰＣなどの携帯端末を有する車両も、プローブ車両に含まれる。
【００２７】
「信号制御パラメータ」：信号表示の時間的要素であるサイクル長、スプリット、及びオフセットを総称して信号制御パラメータという。信号制御定数ともいう。
「サイクル長」：交通信号機の青（又は赤）開始時刻から次の青（又は赤）開始時刻までの１サイクルの時間のことをいう。
【００２８】
「スプリット」：各現示に割り当てられる時間の長さのサイクル長に対する割合のことをいう。一般に、百分率あるいは割合で表す。厳密には、有効青時間をサイクル長で割った値である。
「オフセット」：系統制御又は地域制御において、信号表示のある時点、例えば、主道路青信号の開始時点の当該信号機群に共通な基準時点からのずれ、或いは、隣接交差点間の同一表示開始点のずれのことをいう。前者を絶対オフセット、後者を相対オフセットといい、時間（秒）又は周期の百分率で表す。
【００２９】
「待ち行列」：赤信号による信号待ちなどのために、交差点の手前で停止している車両の行列のことをいう。
「交通量」：単位時間内の通過台数のことである。特に断らないときは、１時間の通過台数で表すが、制御や評価のためには、例えば秒単位、５分又は１５分単位などの短時間の交通量を用いることがある。一般に交通量は、交通需要に応じて増加するが、交通需要が交通容量を超えると逆に減少する。
【００３０】
「負荷率」：過飽和状態においては、制御対象変量として、停止線通過交通量に捌け残り待ち行列台数を加えた「負荷交通量」を考える必要がある。
単位時間当たりの負荷交通量（交通流率）の飽和交通流率に対する比率を、負荷率という。過飽和状態による捌け残り台数が少ないときには、負荷率は需要率と等価である。
「交通需要」：ある交差点又は流入路ごと、或いは交通の方路別を対象として、一定時間内に流入路の停止線へ到着する交通量又は交通流率を交通需要という。
【００３１】
「交通流率」：車線又は車道のある断面をある時間（通常は１時間未満）に通過する台数を単位時間（通常は１時間）当たりに換算した値のことを、交通流率という。
例えば、１５分間の交通量が９０台の場合、この１５分間の交通流率は３６０（台／時間）又は６（台／分）となる。交通流率は、対象としたある期間に通過した車両の平均車頭時間の逆数である。
【００３２】
「飽和交通流率」：交通需要が十分に存在する状態で、交差点の流入部において単位時間（例えば１秒）かつ一車線当たりに停止線を通過しうる、最大の車両数を飽和交通流率という。
直進車線の他に右折専用車線又は左折専用車線がある場合など、交通流の動線が異なると飽和交通流率の値は異なる。飽和交通流率の値は、車線幅員や大型車混入率など道路又は交通条件によっても異なる。
【００３３】
「地点制御」：交通信号制御を交差点数及び空間的な構成から分類すると、地点制御、系統制御、及び面制御の３つに分類できる。このうち、地点制御は、交差点の信号灯器を単独で制御する方式のことである。単独制御ともいう。
【００３４】
「系統制御」：一連の隣接する交差点を相互に連動させて制御する方式のことをいう。この方式の特徴は，系統制御する複数の信号に対して共通のサイクル長（系統の共通サイクル長）とオフセットを定める点にある。
「面制御」：面的に広がる道路網に設置された多数の信号機を一括して制御する方式である。路線系統制御を面的に拡大したものである。
【００３５】
「交通順応制御」：交通管制センターの中央装置が、重要交差点の交通信号制御機、或いは、系統制御又は面制御される複数の交差点の交通信号制御機を制御対象として、信号制御パラメータを変化させる制御方式である。
交通順応制御は、交通流の変動に対応した高度な系統制御が可能であるため、交通量やその時間変動が大きく、高い交通処理効率が要求される道路に適用される。
【００３６】
交通順応制御は、「プログラム選択制御」と「プログラム形成制御」の２種類に分類される。プログラム選択制御は，予め用意された複数の組み合せ（プログラム）の中から、車両感知器の情報などから現時点の交通状況に適したものを選択する方式である。
プログラム形成制御は、有限個の信号制御パラメータの組み合せを用意せず、車両感知器の情報などに基づいて、即時に信号制御パラメータ又は信号灯色の切り替えタイミングを決定する方式である、
【００３７】
「ＭＯＤＥＲＡＴＯ」（Management by Origin-DEstination Related Adaptation for Traffic Optimization）：日本のＵＴＭＳ（Universal Traffic Management System）におけるプログラム形成制御の名称である。
ＭＯＲＥＲＡＴＯは、交差点の流入路ごとの負荷率（＝（流入交通量＋待ち行列台数）／飽和交通流率）から信号制御パラメータを自動生成するシステムである。
【００３８】
「ＳＣＯＯＴ」（Split Cycle Offset Optimisation Technique）：英国で開発されたプログラム形成制御の方式である。特に欧州の国々で広く採用されている。
ＳＣＯＯＴは、道路に設置した車両感知器からのデータを使用して、現時点の交通状況にほぼリアルタイムに適応するように、交通信号機の信号灯色を自動的に調整するシステムである。
【００３９】
〔システムの全体構成〕
図１は、本実施形態に係る交通信号制御システム１の全体構成図である。
図１に示すように、本実施形態の交通信号制御システム１は、複数の信号灯器２、複数の交通信号制御機４、中央装置６、路側センサ８、及び路側通信機１０などを備える。
【００４０】
中央装置６は、例えば交通管制センターに設置されている。信号灯器２と交通信号制御機４は、交通管制センターの管轄エリアに含まれる複数の交差点Ｊｉ（ｉ＝１〜１２）にそれぞれ設置されている。
図１では、図示を簡略化するため、各交差点Ｊｉに対応する信号灯器２が１つだけ示されている。もっとも、実際の交差点Ｊｉには、交差道路を上り方向及び下り方向に走行する各車両５に通行権の有無を表示するための、４つの信号灯器２が設置される。
【００４１】
中央装置６と交通信号制御機４は、移動通信システムの通信規格に準拠する通信端末の機能を有する。移動体通信システムは、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）又は第５世代移動通信システム（５Ｇ）である。
従って、中央装置６と管轄エリア内の複数の交通信号制御機４は、無線基地局（図示せず）を介した無線通信によって所定の情報を相互に送受信可能である。
【００４２】
中央装置６は、交通信号制御機４に対して遠隔制御（例えば、ＭＯＤＥＲＡＴＯ）を実行可能である。交通信号制御機４は、例えばＵ形交通信号制御機よりなる。
従って、中央装置６は、管轄エリアに属する交通信号制御機４に対して、同一区間上の交差点群に対する制御である系統制御や、系統制御を道路網に拡張した面制御を実行することができる。
【００４３】
具体的には、中央装置６は、路側センサ８及び路側通信機１０から得られるセンシングデータを元データとして信号制御パラメータを生成する。中央装置６は、生成した信号制御パラメータを含む信号制御指令を交通信号制御機４へ送信する。
交通信号制御機４は、受信した信号制御指令に含まれる信号制御パラメータに従って信号灯器２の灯色を切り替える。なお、中央装置６による遠隔制御は、ＭＯＤＥＲＡＴＯ以外の制御方式（例えばＳＣＯＯＴ）などであってもよい。
【００４４】
路側センサ８は、例えば、直下を走行する車両５を超音波で感知する車両感知器、インダクタンスの変化で車両５を感知するループコイル、或いは、カメラの撮影画像から車両５を感知する画像式の車両感知器などよりなる。
路側センサ８は、有線又は無線による通信回線を介して、対応する交差点Ｊｉに設置された交通信号制御機４に接続されている。
【００４５】
路側センサ８は、車両５に関する感知データ（例えば、感知パルス信号）を交通信号制御機４に送信する。感知データは、交通信号制御機４が交差点Ｊｉの端末感応制御に用いる他、交通信号制御機４により中央装置６に転送される。
【００４６】
路側通信機１０は、車載通信機（携帯端末でもよい。）との間で各種情報を無線で送受信する無線通信機である。路側通信機１０は、例えば、無線ＬＡＮ対応の通信機、光ビーコン、或いは、電波ビーコンなどよりなる。
路側通信機１０は、有線又は無線による通信回線を介して、対応する交差点Ｊｉに設置された交通信号制御機４に接続されている。
【００４７】
路側通信機１０は、車両５から受信したプローブ情報を交通信号制御機４に転送する。交通信号制御機４は、受信したプローブ情報を中央装置６に転送する。
交通信号制御機４は、中央装置６から受信した車両向けの提供情報（例えば、渋滞情報）を路側通信機１０に転送する。路側通信機１０は、受信した車両向けの提供情報を車載通信機に転送する。
【００４８】
〔中央装置の構成〕
図２は、中央装置６の構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、本実施形態の中央装置６は、制御部６１、表示部６２、通信部６３、記憶部６４、及び操作部６５を備える。
制御部６１は、内部バスを介して表示部６２、通信部６３、記憶部６４、及び操作部６５と接続されている。制御部６１はこれらのハードウェア各部の動作を制御する。
【００４９】
制御部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む演算処理装置よりなる。制御部６１は、記憶部６４の不揮発性メモリに格納されたコンピュータプログラム６６を読み出し、当該プログラム６６に従って各種の情報処理を行う。
記憶部６４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及びＳＳＤ（Solid State Drive）のうちの少なくとも１つの不揮発性メモリと、ランダムアクセスメモリ等よりなる揮発性メモリとを含む記憶装置である。
【００５０】
通信部６３は、移動通信システムの通信インタフェースよりなる。
通信部６３は、路側センサ８の感知データや、路側通信機１０が車両５から取得したプローブ情報などを交通信号制御機４から受信する。
通信部６３は、信号制御パラメータを含む信号制御指令、及び車両向けの提供情報などを交通信号制御機４に送信する。
【００５１】
記憶部６４が記憶するコンピュータプログラム６６には、ＯＳ（Operating System）、及び通信部６３に対する通信制御のためのプログラムの他、後述する４つの制御方式（人的介入、時刻制御、感応制御、及びバックアップ制御）を制御部６１に実行させるためのプログラムが含まれる。
【００５２】
制御部６１は、路側センサ８の感知データや、路側通信機１０が車両５から取得したプローブ情報などから、流入路ごとの交通指標（流入交通量及び待ち行列台数など）を算出する。
制御部６１は、算出した交通指標に基づいて、所定の交通信号制御機４に適用する信号制御パラメータを生成する。制御部６１は、生成した信号制御パラメータを含む交通信号制御機４宛ての信号制御指令を通信部６３に送信させる。
【００５３】
表示部６２は、所定の情報を表示するディスプレイよりなる。表示部６２は、管轄エリアの道路地図、道路地図上のすべての信号灯器２及び交通信号制御機４等の位置、渋滞区間などの交通情報、及び、交通信号制御機４の動作状態などを画面に表示する。
操作部６５は、キーボードやマウスなどの入力機器よりなる。交通管制センターのオペレータは、操作部６５によって、中央装置６の制御部６１に対して必要な命令を与えることができる。
【００５４】
〔中央装置の制御方式〕
中央装置の制御部６１が実行する遠隔制御の制御方式には、「人的介入」、「時刻制御」、「感応制御」及び「バックアップ制御」の４種類が含まれる。
４種類の制御方式の実行順位は、人的介入＞時刻制御＞感応制御＞バックアップ制御である。従って、中央装置６の制御部６１は、感応制御の実行中に所定の時間帯になると、制御方式を時刻制御に切り替える。
【００５５】
「人的介入」：交通管制センターのオペレータが操作入力する信号制御パラメータにより、強制的に交通信号制御機を動作させる制御方式である。
具体的には、交通管制センターのマンマシン装置から信号制御パラメータを含む信号制御指令を交通信号制御機に送信し、当該信号制御パラメータによって交通信号制御機を動作させる制御方式である。人的介入は、イベントや交通事故などの特異事象が発生した場合に、サイクルやスプリットを強制的に変更する場合に実行されることが多い。
【００５６】
「時刻制御」：予め指定された時間帯に、予め指定された信号制御パラメータで交通信号制御機を動作させる制御方式である。
具体的には、時刻制御では、所定の時間帯及び信号制御パラメータが中央装置６に登録されており、中央装置６は、登録された時間帯に登録された信号制御パラメータを含む信号制御指令を交通信号制御機４に送信する。時刻制御は、朝夕の交通量が増加する時間帯に、サイクルを意図的に長くする場合に実行されることが多い。
【００５７】
「感応制御」：前述の交通順応制御（例えば、ＭＯＤＥＲＡＴＯ）のことである。感応制御では、中央装置６は、流入交通量などの交通流データを用いて信号制御パラメータを自動生成又はパターン選択し、サブエリアの結合及び系統制御などを行う。
「バックアップ制御」：車両感知器の故障などにより感応制御を実行できない場合に、予め設定された信号制御パラメータや過去の制御履歴などに基づいて、交通信号制御機４を動作させる制御方式である。
【００５８】
〔交通信号制御機の構成〕
図３は、交通信号制御機４の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、本実施形態の交通信号制御機４は、制御部４１、灯器駆動部４２、通信部４３、及び記憶部４４などを備える。
制御部４１は、内部バスを介して灯器駆動部４２、通信部４３、及び記憶部４４と接続されている。制御部４１はこれらのハードウェア各部の動作を制御する。
【００５９】
制御部４１は、ＣＰＵを含む演算処理装置よりなる。制御部４１は、記憶部４４の不揮発性メモリに格納されたコンピュータプログラム４５を読み出し、当該プログラム４５に従って各種の情報処理を行う。
記憶部４４は、ＨＤＤ及びＳＳＤのうちの少なくとも１つの不揮発性メモリ（記録媒体）と、ランダムアクセスメモリ等よりなる揮発性メモリ（記録媒体）とを含む記憶装置である。
【００６０】
通信部４３は、移動通信システムの通信インタフェースよりなる。通信部４３には、路側センサ８及び路側通信機１０との通信インタフェースも含まれる。
通信部４３は、路側センサ８の感知データや、路側通信機１０から受信したプローブ情報を中央装置６へ転送する。通信部４３は、中央装置６から受信した車両向けの提供情報を路側通信機１０に転送する。
【００６１】
記憶部４４が記憶するコンピュータプログラム４５には、ＯＳ、及び通信部４３に対する通信制御のためのプログラムの他、後述する４つの制御モードを制御部４１に実行させるプログラムが含まれる。
【００６２】
制御部４１は、中央装置６から受信した信号制御パラメータ、或いは、自装置に予め設定された信号制御パラメータに基づいて、１サイクルにおける信号灯ごとのオン／オフの切り替えタイミング（以下、「灯色切り替えタイミング」という。）を決定する。
制御部４１は、自機のローカル時刻が決定した灯色切り替えタイミングになると、灯器駆動部４２に切り替え信号を出力する。
【００６３】
灯器駆動部４２は、半導体リレー（図示省略）を備える。灯器駆動部４２の半導体リレーは、制御部４１から入力された切り替え信号に従って、信号灯器２の各信号灯に対する電力をオン又はオフする。
【００６４】
〔交通信号制御機の制御モード〕
中央装置６による遠隔制御の制御対象である、交通信号制御機４の制御部４１が実行する制御モードには、「集中制御」、「継続制御」、「単独制御」及び「閃光制御」の４種類が含まれる。
【００６５】
「集中制御」：１サイクル中に中央装置６から受信した直近の信号制御指令に含まれる、信号制御パラメータに従って、信号灯器２の信号灯色を切り替える制御モードである。
「継続制御」：１サイクル中に中央装置６から新たな信号制御指令を受信しない場合に、前回サイクルに実行した信号制御パラメータに従って、信号灯色を切り替える制御モードである。
【００６６】
「単独制御」：継続制御に移行した後に１サイクルが経過しても、中央装置６から新たな信号制御指令を受信しない場合に行われる代替的な制御モードである。代替的な制御は、例えば、予め設定されたステップ秒数で信号灯色を切り替える多段制御などである。
「閃光制御」：主道路の黄信号灯を点滅させ、従道路の赤信号灯を点滅させる制御モードである。
【００６７】
〔交通順応制御の概要〕
図４は、中央装置６が実行する交通順応制御（感応制御）の概要を示すフローチャートである。
図４に示すように、中央装置６による交通順応制御の情報処理には、「交通流の計測」（ステップＳ１）、「交通指標の算出」（ステップＳ２）、「信号制御パラメータの算出」（ステップＳ３）、及び「信号制御指令の送信」（ステップＳ４）が含まれる。
【００６８】
中央装置６の制御部６１は、ステップＳ１〜Ｓ４の各処理を、所定の制御周期Ｔｃ（例えば、１分、２．５分又は５分）ごとに繰り返し実行する。なお、本実施形態では、交通順応制御の制御周期Ｔｃを１分とする。
【００６９】
交通流の計測（ステップＳ１）は、制御周期Ｔｃごとに、交差点Ｊｉの流入路ごとの交通流を計測する処理である。具体的には、路側センサ８と路側通信機１０から得られるセンシングデータに基づいて、交通指標の算出に用いる交通流データを求める処理である。
交通流データには、交差点Ｊｉの流入交通量、待ち行列台数、及び飽和交通流率などが含まれる。なお、飽和交通流率については道路構造に基づく設定値でもよい。
【００７０】
交通指標の算出（ステップＳ２）は、ステップＳ１で求めた前回周期分の交通流データを用いて、制御周期Ｔｃごとに、前回周期分の交通指標を算出する処理である。
例えば、ＭＯＤＥＲＡＴＯに用いられる交通指標は、現示ｉ（ｉ＝１，２）の流入方向ｊ（ｊ＝１，２）ごとの負荷率ρｉｊである。負荷率ρｉｊは、１サイクル中に処理できる最大交通量に対する交通需要の比であり、次の式（１）で表される。
【００７１】
ρｉｊ＝（Ｑｉｊ＋ｋ×Ｅｉｊ）／Ｓｉｊ  ……（１）
ただし、Ｑｉｊ：交差点への流入交通量(台／秒)
ｋ    ：重み係数（例えば１．０）
Ｅｉｊ：待ち行列台数の交通量換算値（台／秒）
Ｓｉｊ：飽和交通流率（台／秒）
【００７２】
信号制御パラメータの算出（ステップＳ３）は、ステップＳ２で算出した前回周期分の交通指標を用いて、制御周期Ｔｃごとに、交差点Ｊｉのスプリット及びサイクル長などの今回周期分の信号制御パラメータを算出する処理である。例えば、現示ｉのプリットλｉは、次の式（２）により算出される。
ρｉ＝Ｍａｘ（ρｉ１,ρｉ２）
λｉ＝ρｉ／Σρｉ              ……（２）
【００７３】
また、重要交差点のサイクル長Ｃは、次の式（３）により算出される。
Ｃ＝（ａ１×Ｌ＋ａ２）／（１−ａ３×Σρｉ）  ……（３）
ただし、Ｌ：損失時間（秒）
ａ１〜ａ３：係数
【００７４】
信号制御指令の送信（ステップＳ４）は、制御周期Ｔｃごとに、ステップＳ３で算出した今回周期分の信号制御パラメータを含む信号制御指令を生成し、生成した今回周期分の信号制御指令を交差点Ｊｉの交通信号制御機４宛てに送信する処理である。
中央装置６の制御部６１は、ステップＳ１において次の２種類の交通流データを算出することができる。なお、図４において、「ｍ」は、制御周期Ｔｃの進行回数であり、ｍ＝０を今回、ｍ＝−１を前回、ｍ≧１を次回以降の将来の進行回数とする。
【００７５】
前回周期分（ｍ＝−１）の交通流データ：今回周期分（ｍ＝０）の信号制御パラメータの元データとなる、前回（ｍ＝−１）の制御周期Ｔｃにおいて発生した過去の交通流データのことである。
今回周期以降（ｍ＝０，１……）の交差点データ：次回以降の将来周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御パラメータの元データとなる、各将来周期の１回前（ｍ＝０，１……）の制御周期Ｔｃにおいて発生し得る将来の交通流データのことである。
【００７６】
図４に示す通り、ここでは、今回周期（ｍ＝０）の信号制御パラメータの開始時刻ｔｅを０９：０３とし、開始時刻（＝ｔｅ）以後の将来期間Ｔｆ（＞Ｔｃ）を５分とする。従って、将来期間Ｔｆを制御周期Ｔｃで除した商をＭとすると、将来期間Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ＝５×１＝５分となる。
【００７７】
将来周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御パラメータの算出に用いる、今回周期以降（ｍ＝０，１，……）の交通流データを予測する方法は、種々考えられるが、例えば、次の予測方法１及び２を採用することができる。
予測方法１：車両５が将来通行する経路情報がプローブ情報に含まれる場合には、経路情報に基づいて交差点Ｊｉの今回周期以降の流入交通量を予測する。
予測方法２：流入交通量の変動パターンの統計的に蓄積し、過去の類似日における類似時間帯の流入交通量を交差点Ｊｉの今回周期以降の流入交通量とする。
【００７８】
中央装置６の制御部６１は、ステップＳ１において、今回周期以降（ｍ＝０，１……）の交通流データを算出した場合は、ステップＳ２において、今回周期以降（ｍ＝０，１……）の交通指標をそれぞれ算出し、ステップＳ３において、次回周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御パラメータをそれぞれ算出する。
【００７９】
図４のステップＳ４−１（従来の送信方法）に記載の通り、Ｕ形交通信号制御機のＵ形通信アプリケーション規格では、中央装置６は今回周期分（ｍ＝０）の信号制御指令のみを１つずつ交通信号制御機４に送信することになっている。
この場合、中央装置６の制御部６１は、ステップＳ３で将来周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御パラメータを算出した場合でも、今回周期分（ｍ＝０）の信号制御指令のみを今回周期の開始時刻ｔｅの数秒前に交通信号制御機４に送信する。
【００８０】
図４のステップＳ４−２（本実施形態の送信方法）に記載の通り、今回周期分及び将来周期分の複数の信号制御指令を纏めて送信することも考えられる。
この場合、中央装置６の制御部６１は、ステップＳ３で将来周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御パラメータを算出した場合には、今回周期分（ｍ＝０）及び将来周期分（ｍ＝１，２……）の双方の信号制御指令を、今回周期の開始時刻ｔｅの数秒前に交通信号制御機４に送信する。
【００８１】
中央装置６の制御部６１は、今回周期分（ｍ＝０）の信号制御指令と将来周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御指令を纏めて送信する場合には、各信号制御指令にそれぞれ時刻情報（０９：０３，０９：０４，０９：０５……）を含める。
具体的には、今回周期分（ｍ＝０）の信号制御指令には、今回周期に交通信号制御機４に実行させる信号制御パラメータの開始予定時刻（例えば、今回周期の開始時刻ｔｅ＝０９：０３）が記される。
【００８２】
将来周期分（ｍ＝１，２……）の信号制御指令には、各将来周期に交通信号制御機４に実行させる信号制御パラメータの開始予定時刻（例えば、各将来周期の開始時刻（０９：０４，０９：０５……））が記される。
もっとも、交通信号制御機４に実行させる信号制御パラメータの開始予定時刻は、必ずしも制御周期Ｔｃの開始時刻に限定されるものではなく、制御周期Ｔｃの期間内の任意の時点（例えば、人的介入や時刻制御の開始時点）であってもよい。
【００８３】
図４中の信号制御指令の表では、今回周期がｍ＝０の場合に生成される信号制御指令を例示しているが、中央装置６の制御部６１は、制御周期Ｔｃの進行回数ｍごとに上記と同様の処理を行う。
すなわち、中央装置６の制御部６１は、今回周期がｍ＝１の場合には、ｍ＝２〜６の５周期分の将来期間Ｔｆの信号制御指令を生成し、今回周期がｍ＝２の場合には、ｍ＝３〜７の５周期分の将来期間Ｔｆの信号制御指令を生成する。ｍ＝３以後も同様である。
【００８４】
従って、例えば、ｍ＝０の制御周期Ｔｃに算出した０９：０５用の信号制御パラメータ（以下、「旧パラメータ」という。）と、ｍ＝１の制御周期Ｔｃに算出した０９：０５用の信号制御パラメータ（以下、「新パラメータ」という。）の値が異なる場合には、中央装置６の制御部６１は、０９：０５の信号制御指令に含める信号制御パラメータを、新パラメータに更新する。
【００８５】
〔交通信号制御機の動作例〕
図５は、制御周期Ｔｃごとに信号制御指令を受信する交通信号制御機４の動作例を示すシーケンス図である。
図５において、送信データｎ（ｎ＝１〜６）は、中央装置６が制御周期Ｔｃごとに送信するデータを意味する。従来の送信方法（図４のステップＳ４−１）では、中央装置６は、今回周期分（０９：０３）の信号制御指令のみを送信データ１に含める。
【００８６】
図５に示すように、例えば通信障害のために、交通信号制御機４が送信データ２を受信しなかった場合を想定する。
この場合、交通信号制御機４の制御部４１は、送信データ１の今回周期分（０９：０３）の信号制御指令による集中制御を実行すると、次回の１サイクルだけ継続制御を実行する。そして、制御部４１は、継続制御の終了後の次のサイクルから単独制御を実行する。
【００８７】
このように、今回周期分（０９：０３）の信号制御指令のみを１つずつ送信する方式では、中央装置６が将来周期分（０９：０４以降）の信号制御パラメータを算出できる場合であっても、将来周期分の信号制御パラメータを交通信号制御機４が利用できない。
従って、通信障害などで交通信号制御機４が信号制御指令を受信できなくなると、交通信号制御機４が継続制御及び単独制御に移行する時期が早まり、将来の交通流データに基づく交通順応制御を適切に運用できないという問題がある。
【００８８】
〔交通信号制御機の別の動作例〕
図６は、制御周期Ｔｃごとに信号制御指令を受信する交通信号制御機４の別の動作例を示すシーケンス図である。
図６において、送信データｎ（ｎ＝１〜６）は、中央装置６が制御周期Ｔｃごとに送信するデータを意味する。本実施形態の送信方法（図４のステップＳ４−２）では、中央装置６は、今回周期分（０９：０３）と将来周期分（０９：０４以降）の信号制御指令を送信データ１に含める。
【００８９】
図６に示すように、例えば通信障害のために、交通信号制御機４が送信データ２を受信しなかった場合を想定する。
この場合、交通信号制御機４の制御部４１は、送信データ１の今回周期分（０９：０３）の信号制御指令による集中制御が終了すると、送信データ１の将来周期分（０９：０５）の信号制御指令による集中制御を実行する。
【００９０】
次に、制御部４１は、送信データ１の将来周期分（０９：０５）の信号制御指令による集中制御が終了すると、送信データ１の将来周期分（０９：０７）の信号制御指令による集中制御を実行する。
次に、制御部４１は、送信データ１の将来周期分（０９：０７）の信号制御指令による集中制御が実行すると、次回の１サイクルだけ継続制御を実行する。
【００９１】
このように、今回周期分（０９：０３）と将来周期分（０９：０４以降）の信号制御指令を纏めて送信する方式では、今回周期分の信号制御パラメータだけでなく、将来周期分の信号制御パラメータを交通信号制御機４が集中制御に利用できるようになる。
従って、通信障害などで交通信号制御機４が信号制御指令を受信できなくなっても、交通信号制御機４が将来周期分の信号制御パラメータに従う集中制御を続けることができ、将来の交通流データに基づく交通順応制御を適切に運用できるようになる。
【００９２】
〔制御モードの判定処理〕
図７は、交通信号制御機４の制御部４１が実行する、制御モードの判定処理の一例を示すフローチャートである。
図７に示すように、交通信号制御機４の制御部４１は、通信障害の有無を判定する（ステップＳＴ１）。この判定は、信号制御指令の未受信時間が所定閾値（例えば１０秒）以上であるか否か、或いは、信号制御指令の受信失敗回数が所定閾値（例えば３回）以上であるか否かにより行われる。
【００９３】
ステップＳＴ１の判定結果が肯定的である場合（通信障害ありの場合）は、制御部４１は、更に、現時点と時刻情報の差分が将来期間Ｔｆ（＝５×Ｔｃ：本実施形態では５分）以内である信号制御指令が存在するか否かを判定する（ステップＳＴ２）。
ステップＳＴ２の判定結果が肯定的である場合（将来期間内の時刻情報である信号制御指令ありの場合）は、今回周期分及び将来周期分の信号制御指令のうち、時刻情報が最新である信号制御指令により集中制御を実行する（ステップＳＴ３）。
【００９４】
ステップＳＴ２の判定結果が否定的である場合（将来期間内の時刻情報である信号制御指令なしの場合）は、前回サイクルの信号制御パラメータで動作する継続制御を実行する（ステップＳＴ４）。
ステップＳＴ１の判定結果が否定的である場合（通信障害なしの場合）は、今回周期分の信号制御指令のうち、時刻情報が最新である信号制御指令により集中制御を実行する（ステップＳＴ５）。
【００９５】
〔将来周期の時間長〕
上述の実施形態において、交通信号制御機４が、車両５の運転者を混乱させないために、少なくとも１サイクル中は現状の信号制御パラメータを踏襲する場合には、将来期間Ｔｆの時間長（＝Ｍ×Ｔｃ）は、交通信号制御機４に実行させるサイクル長Ｃに対して、次の関係式（４）が成立することが好ましい。
Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ  ……（４）
【００９６】
その理由は、少なくとも１サイクル中は現状の信号制御パラメータを踏襲する交通信号制御機４の場合には、サイクル長Ｃよりも短い将来期間Ｔｆに実施させる信号制御パラメータを交通信号制御機４に提供しても、提供された信号制御パラメータを交通信号制御機４が採用しないからである。
【００９７】
同様の理由で、端末感応制御を実行可能な交通信号制御機４については、将来期間Ｔｆの時間長（＝Ｍ×Ｔｃ）は、交通信号制御機４に実行させるサイクル長Ｃに対して、次の関係式（５）が成立することが好ましい。
Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ＋Ｔｋ  ……（５）
ただし、Ｔｋ：感応変動幅（秒）
感応変動幅Ｔｋとは、端末感応制御の実行に伴うステップ秒数の変動量（本実施形態では拡大のみ）のことである。
【００９８】
同様の理由で、系統制御を実行中の交通信号制御機４については、将来期間Ｔｆの時間長（＝Ｍ×Ｔｃ）は、交通信号制御機４に実行させるサイクル長Ｃに対して、次の関係式（６）が成立することが好ましい。
Ｔｆ＝Ｍ×Ｔｃ≧Ｃ＋Ｔｏ  ……（６）
ただし、Ｔｏ：オフセット追従幅（秒）
オフセット追従幅Ｔｏとは、系統制御中にオフセット量を徐々に変更する処理（オフセット追従）を行う場合の時間変動量（本実施形態では拡大のみ）のことである。
【００９９】
〔第１の変形例〕
上述の実施形態において、将来周期分の信号制御指令に含める信号制御パラメータは、交差点Ｊｉの交通流データの予測値を元データとして算出されたパラメータだけでなく、将来の実施か確定している信号制御パラメータであってもよい。
将来の実施が確定している信号制御パラメータとしては、例えば、前述の「時刻制御」を指示する信号制御パラメータや、前述の「閃光制御」を実行させるための信号制御パラメータなどが考えられる。
【０１００】
このようにすれば、時刻情報付きの信号制御指令により、時刻制御や閃光制御のための信号制御パラメータを予め送信できる。従って、時刻制御や閃光制御の開始前に通信障害が発生しても、交通信号制御機４がそれらの制御を実行できるようになる。
従って、時刻制御や閃光制御を交通信号制御機４に実行させる信号制御指令の時刻情報には、それらの制御の開始予定時刻を含めることにすればよい。
【０１０１】
上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０２】
１  交通信号制御システム
２  信号灯器
４  交通信号制御機
５  車両
６  中央装置
８  路側センサ
１０  路側通信機
４１  制御部（下位側制御部）
４２  灯器駆動部
４３  通信部（下位側通信部）
４４  記憶部
４５  コンピュータプログラム
６１  制御部（上位側制御部）
６２  表示部
６３  通信部（上位側通信部）
６４  記憶部
６５  操作部
６６  コンピュータプログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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