(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎ；自然数、ｎ≧２）の信号灯器と、前記ｎ個の信号灯器を制御する制御機とを備えた交通信号制御システムであって、
前記制御機から第１の信号灯器に１対１で接続し、前記第１の信号灯器から第２の信号灯器に１対１で接続し、順次次の信号灯器に１対１で接続し、最後の第ｎの信号灯器から前記制御機に１対１で接続されて、前記制御機と前記ｎ個の信号灯器と直列にされ、前記制御機から各信号灯器の灯器を駆動する制御信号が伝送される制御信号線と、
前記制御機から環状に配線され、環状の配線から途中で分岐して前記ｎ個の信号灯器のそれぞれに対して電力を供給する電源線と、
前記制御機は、信号灯器が点灯又は滅灯の制御を行うための灯器制御コードを含む制御信号を前記制御信号線に出力するとともに前記制御信号線を伝送して戻った前記制御信号を取得する通信制御部を有し、
各信号灯器は、前記制御信号線から前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号から自身用の前記灯器制御コードに基づいて灯器の駆動を制御し、前記灯器が点灯した内容を示す灯器表示コードを前記制御信号線に出力を行う通信・灯駆動制御部を有することを特徴とする交通信号制御システム。
【請求項２】
前記制御機は、前記制御信号を送信して所定の時間内に前記灯器表示コードを受信しなかった場合に前記信号灯器との通信異常と判断することを特徴とする請求項１に記載の交通信号制御システム。
【請求項３】
前記通信制御部は、所定の間隔で前記ｎ個の前記信号灯器の前記灯器制御コードを順次前記制御信号線に出力し、
前記通信・灯駆動制御部は、自身用の前記灯器制御コードの後に前記灯器表示コードを出力し、
前記制御信号線を伝送して戻って前記通信制御部が受信した場合に、当該信号灯器の灯器制御コードの後に同じ当該信号灯器を対象とした灯器制御コードを一対として前記ｎ個の信号灯器の灯器制御コードを順次受信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交通信号制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号制御システムに係り、制御機によって交差点内の信号灯器の点灯及び滅灯を制御する交通信号制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交差点又は横断歩道などには、複数の信号灯器（交通信号灯器）が所定の位置に設置され、各信号灯器の青、黄、赤、青矢印等の点灯又は滅灯などを所定の時間間隔で繰り返すように制御する交通信号制御システムが実用化されている。そして、近年の技術進歩に伴い、交通信号制御システムに関する様々な技術開発が行われている。そのような技術開発の中で要望の高い技術の一つが、低コスト化や設置工事の簡素化に関する技術であり、そのような技術が幾つか提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）
【０００３】
特許文献１に開示の技術では、交通信号制御機の小型化、製造コストを低減及び設置工事の一層容易化を図っている。また、特許文献２に開示の技術では、車両検知器を備えた信号制御システムにおいて、電力線の数を削減し、設置工事に要する費用の低減及び工期の短縮を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４０６１０号公報
【特許文献２】特開２００８−９７４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来方式の信号制御システムでは、制御機と信号灯器間は実線で接続し、制御機で信号灯器の点灯、滅灯を行っている。また制御機と信号灯器間は、１対Ｎ（信号灯器数分）の配線を必要とした。特許文献１に開示の技術では、商用電源の分散及びそれら商用電源への接続工事の自由度の向上を図っている。しかし、配線については、一層の低減が求められていた。また、特許文献２に開示の技術では、車両検知器を備えるシステムにおいては、一定の効果は得られるものの、その効果は部分的であり、一層の改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、以上のような状況を鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ｎ個（ｎ；自然数、ｎ≧２）の信号灯器と、前記ｎ個の信号灯器を制御する制御機とを備えた交通信号制御システムであって、前記制御機から第１の信号灯器に１対１で接続し、前記第１の信号灯器から第２の信号灯器に１対１で接続し、順次次の信号灯器に１対１で接続し、最後の第ｎの信号灯器から前記制御機に１対１で接続されて、前記制御機と前記ｎ個の信号灯器と直列にされ、前記制御機から各信号灯器の灯器を駆動する制御信号が伝送される制御信号線と、前記制御機から環状に配線され、環状の配線から途中で分岐して前記ｎ個の信号灯器のそれぞれに対して電力を供給する電源線と、前記制御機は、信号灯器が点灯又は滅灯の制御を行うための灯器制御コードを含む制御信号を前記制御信号線に出力するとともに前記制御信号線を伝送して戻った前記制御信号を取得する通信制御部を有し、各信号灯器は、前記制御信号線から前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号から自身用の前記灯器制御コードに基づいて灯器の駆動を制御し、前記灯器が点灯した内容を示す灯器表示コードを前記制御信号線に出力を行う通信・灯駆動制御部を有する。
また、前記制御機は、前記制御信号を送信して所定の時間内に前記灯器表示コードを受信しなかった場合に前記信号灯器との通信異常と判断してもよい。
また、前記通信制御部は、所定の間隔で前記ｎ個の前記信号灯器の前記灯器制御コードを順次前記制御信号線に出力し、前記通信・灯駆動制御部は、自身用の前記灯器制御コードの後に前記灯器表示コードを出力し、前記制御信号線を伝送して戻って前記通信制御部が受信した場合に、当該信号灯器の灯器制御コードの後に同じ当該信号灯器を対象とした灯器制御コードを一対として前記ｎ個の信号灯器の灯器制御コードを順次受信してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上、本発明によると、電源線と制御線を低減した交通信号制御システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る、交差点における交通信号制御システムの配置を示した図である。
【図２】実施の形態に係る、交通信号制御システムの機能ブロック図である。
【図３】実施の形態に係る、信号灯器の機能ブロック図である。
【図４】実施の形態に係る、制御コードと表示コードの送受信例を示したチャートである。
【図５】実施の形態に係る、制御コード及び表示コードの例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る交差点１２における交通信号制御システム１０の構成の配置を示した図である。また、図２は、本実施形態に係る交通信号制御システム１０の構成を示す機能ブロック図である。さらに、図３は、信号灯器２０の構成を示す機能ブロック図である。
【００１１】
交通信号制御システム１０は、信号灯器２０と制御機５０とを備えている。信号灯器２０は、図１において、左右方向に延びる道路に配置されるＡ信号灯器２１及びＢ信号灯器２２、上下方向に延びる道路に配置されるＣ信号灯器２３及びＤ信号灯器２４の計４灯から構成されている。つまり、Ａ信号灯器２１及びＢ信号灯器２２は、図示左右方向の交通流を制御し、Ｃ信号灯器２３及びＤ信号灯器２４は図示上下方向の交通量を制御する。
【００１２】
図２に示すように、Ａ信号灯器２１〜Ｄ信号灯器２４は、制御機５０と信号配線３０で接続されており、制御機５０から電力供給を受けるとともに、灯器点灯駆動のための制御信号を取得する。信号配線３０は、制御信号送信用の通信回線となる制御線３０ａと電力供給用の電源線３０ｂとから構成されている。
【００１３】
制御線３０ａは、制御機５０から各信号灯器２０を経由して、直列に接続される。つまり、制御機５０から延出した制御線３０ａは環状に配置されるものであって、まず、Ａ信号灯器２１に接続され、Ｂ信号灯器２２、Ｃ信号灯器２３、Ｄ信号灯器２４と、直列に順次に接続される。そして、最終的に、制御線３０ａは、Ｄ信号灯器２４から制御機５０に接続される。
【００１４】
電源線３０ｂは、制御機５０から延出し環状に配置されて、環状の配線から分岐した配線でＡ信号灯器２１、Ｂ信号灯器２２、Ｃ信号灯器２３及びＤ信号灯器２４に接続される。つまり、電力は、各信号灯器２０に対して制御機５０から並列給電される。
【００１５】
制御機５０は、電源変換部５１と、通信制御部５２と、制御論理部５３と、電源部５４とを備えている。電源変換部５１は、外部電源９０から取得した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を電源線３０ｂを介して信号灯器２０に供給する。
【００１６】
通信制御部５２は、信号灯器２０（Ａ信号灯器２１〜Ｄ信号灯器２４）の点灯・滅灯の制御を行う制御信号を制御線３０ａを介して出力する。また、信号灯器２０との通信異常や灯器異常を検出した場合には、電源変換部５１は信号灯器２０に供給する電力を停止する。
【００１７】
制御論理部５３は、信号灯器２０を制御するための灯器制御コードを記録する。つまり、通信制御部５２は、駆動する時間帯や交通流の状態に応じて予め定められた制御パターンである灯器制御コードを制御論理部５３から取得し、灯器制御コードを信号灯器２０に対して送信する。また、通信制御部５２は、信号灯器２０から送信される灯器表示コードと送信した灯器制御コードとを比較して、故障発生の検出を行う。灯器制御コード及び灯器表示コードの具体的内容については後述する。
【００１８】
電源部５４は、外部電源９０から取得した交流電力を直流電力に変換して、制御機５０の各構成要素に対して供給する。
【００１９】
つづいて、図３を参照して信号灯器２０の構成について説明する。信号灯器２０は、ＬＥＤ灯であるＧ灯４１、Ｙ灯４２及びＲ灯４３とを備える。なお、ここでは図示しないが、必要に応じて矢印灯が設けられている。さらに、信号灯器２０は、Ｇ灯４１、Ｙ灯４２及びＲ灯４３をそれぞれＬＥＤ駆動する為のＧ灯スイッチ４４、Ｙ灯スイッチ４５及びＲ灯スイッチ４６を備える。
【００２０】
さらに、信号灯器２０は、電源供給部３１、通信・灯駆動制御部３２及び故障検出部３３を備える。電源供給部３１は、電源線３０ｂから取得した電力を、ＬＥＤ駆動のために所定の電圧に調整してＧ灯スイッチ４４、Ｙ灯スイッチ４５及びＲ灯スイッチ４６に供給する。
【００２１】
通信・灯駆動制御部３２は、制御線３０ａを介して取得した灯器制御コードに基づきＧ灯スイッチ４４、Ｙ灯スイッチ４５及びＲ灯スイッチ４６に制御信号を出力する。また、通信・灯駆動制御部３２は、通信異常を検出した場合や、次に示す故障検出部３３において故障が検出された場合に、電源供給部３１の電力供給を停止するよう制御する。さらに、通信・灯駆動制御部３２は、点灯した内容を示す信号灯器表示コードを送信する。
【００２２】
故障検出部３３は、Ｇ灯スイッチ４４、Ｙ灯スイッチ４５及びＲ灯スイッチ４６からＧ灯４１、Ｙ灯４２及びＲ灯４３へ供給される電圧を検出する電圧検出器３３ａを備え、故障を検出する。検出結果は通信・灯駆動制御部３２に通知される。
【００２３】
つづいて、制御機５０と信号灯器２０との通信方法について説明する。図４は、制御機５０から信号灯器２０へ送信される灯器制御コード及び信号灯器２０から制御機５０へ送信される表示制御コードを示している。より具体的には、図示のように、制御機５０は、所定間隔でＡ信号灯器制御コード、Ｂ信号灯器制御コード、Ｃ信号灯器制御コード、Ｄ信号灯器制御コードを制御線３０ａを介して信号灯器２０に送信する。各信号灯器２０では、信号灯器表示コードの受信後一定期間経過したら、実際に表示制御された内容を示す信号灯器表示コードを、制御線３０ａを介して制御機５０に送信する。
【００２４】
結果的に、制御線３０ａに重畳されている制御信号（論理コード）は、先頭から順に、Ａ信号灯器制御コード及びＡ信号灯器表示コード、つづいて、Ｂ信号灯器制御コード及びＢ信号灯器表示コード、Ｃ信号灯器制御コード及びＣ信号灯器表示コード、さらに、Ｄ信号灯器制御コード及びＤ信号灯器表示コードとなる。この送信順の論理コードが制御線３０ａにサイクリックに重畳される。
【００２５】
図５に論理コードの構成例を示す。図５（ａ）は信号灯器制御コードの例であり、図５（ｂ）は信号灯器表示コードの例である。ここでは、代表例として、Ａ信号灯器制御コード及びＡ信号灯器表示コードについて例示しており、他の信号灯器制御コード及び信号灯器表示コードについても同様である。
【００２６】
信号灯器制御コードは、スタートコード、Ａ信号灯器番号、Ａ信号灯器制御コード、チェックコード、ストップコードから構成されている。さらに、Ａ信号灯器制御コードは、Ｇ灯コード、Ｙ灯コード、Ｒ灯コード、矢印１コード、矢印２コード、Ｙ灯滅灯コード、Ｒ灯滅灯コード、全灯滅灯コード、及びその他情報コードから構成されている。各信号灯器２０の灯に対応して、ビット情報が記録されている。具体的には、点灯の場合のビット情報は「１」で、滅灯の場合のビット情報は「０」である。灯器制御コードについても同様に構成されている。
【００２７】
なお、信号灯器２０には、固有の識別番号（ＩＤ）が付与されており、通信・灯駆動制御部３２は、灯器制御コード中の灯器番号が自身のＩＤと一致した信号灯器制御コードを取得した場合、自身用の信号灯器制御コードであると判断する。信号灯器番号が不一致の信号灯器制御コードについては、通信・灯駆動制御部３２は、次に接続されている信号灯器２０にそのまま伝送する。
【００２８】
つづいて、故障検出と制御の関係について説明する。
＜１＞通信故障検出について
（ａ）制御機５０は、以下の条件の時に通信故障発生と判断する。
・信号灯器制御コードと異なる信号灯器番号（ＩＤ）を検出したとき。
・信号灯器制御コードを送信しても一定時間灯器表示コードが帰らないとき。
・信号灯器表示コード内のチェックコードに異常があるとき。
通信故障発生を検出すると、制御機５０の通信制御部５２は、所定の滅灯制御コードを送信する。次に通信制御部５２は、その滅灯制御コードに基づいて制御された結果を示す表示制御コードを取得して、制御内容と同じであった場合は、上記異常について所定の記録領域に記録し、つぎの点灯状態を取得するまで継続制御する。一方で、滅灯制御が受け入れられない場合、つまり、灯器表示コードが正常に帰らない場合は、通信制御部５２は、電源変換部５１における電力供給を停止し、信号灯器２０への給電を停止する。
【００２９】
（ｂ）信号灯器２０は、以下の場合に通信故障発生と判断する。
・信号灯器制御コード内のチェックコードに異常があるとき。
・一定時間以上、自身用の信号灯器制御コードがこないとき。
上記通信故障発生を検出すると、信号灯器２０の通信・灯駆動制御部３２は、Ｇ灯４１、Ｙ灯４２及びＲ灯４３を所定の滅灯動作に移行する。
【００３０】
＜２＞機器故障検出について
（ａ）制御機５０は、以下の条件の時に機器故障発生と判断する。
・信号灯器制御コードが作成又は送信されない（灯器制御コードが一定間隔で出力していることの監視）。
・複数の信号灯器２０で一定時間以上、Ｇ−Ｇ表示が発生したとき。なお、Ｇ−Ｇ表示とは、交差点において同時点灯が許されないＧ灯４１の点灯組み合わせをいう。
上記の場合、通信制御部５２は、電源変換部５１を停止し、給電を停止する。
（ｂ）信号灯器２０は、以下の場合に機器故障発生と判断する。
・灯スイッチの故障で、複数の信号灯器２０に出力があるとき（灯制御出力の監視）。
通信・灯駆動制御部３２は、電力供給を停止し、Ｇ灯４１、Ｙ灯４２及びＲ灯４３を滅灯に制御する。
【００３１】
以上の構成の交通信号制御システム１０と従来システムとの主な相違点を纏めると以下の通りである。
（１）従来システムでは、信号灯器の点灯、滅灯制御は、制御機から直接交流電源をオン／オフさせていた。しかし、本実施形態の交通信号制御システム１０では、信号灯器２０への電源を直流として、制御機５０（親機）から並列給電とした。
（２）制御機から灯器までを複数のケーブルで電源を給電していたものを、各信号灯器２０の点灯、滅灯に関しては、制御機５０からの通信指示で行い、その指示に応じて灯ごと（Ｇ灯４１、Ｙ灯４２、Ｒ灯４３ごと）に電力供給をオン／オフする構成とした。
（３）主道路と副道路に対するＧ−Ｇ表示の検出を制御機出力でおこなっていたが、各信号灯器２０の表示コードを判断して、不正なＧ−Ｇ表示を検出し、給電を停止する構成とした。
【００３２】
以上、本実施形態によると、本実施形態では、交差点内の信号制御に関する方式として、以下の特徴を有する。
（１）１対の電源線３０ｂと１対の制御線３０ａで交差点内の信号灯器２０を全て制御することができる。
（２）制御機５０の指示を制御線３０ａで受け、信号灯器２０内で、点灯、滅灯制御を行うことができる。
（３）通信故障または灯制御故障の故障検出機能を設けることで、その故障内容に応じて、自信号灯器２０内または制御機５０内の電源停止を行うことができる。
（４）制御機５０からの単独制御のほか、図示しない中央装置（中央管制センター）からの遠隔制御を行うこともできる。
（５）直流電力を供給する構成としているので、電源線３０ｂからの給電を太陽光エネルギやバッテリからの給電に転換することが容易となる。
（６）親灯器の設定によって制御機５０の機能を信号灯器２０に移管することが可能となる。つまり、制御機５０を設けない構成とすることも可能となる。
（７）現場施工の工事量及び配索ケーブルの削減が可能となる。
【００３３】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３４】
１０  交通信号制御システム
１２  交差点
２０  信号灯器
２１  Ａ信号灯器
２２  Ｂ信号灯器
２３  Ｃ信号灯器
２４  Ｄ信号灯器
３０  信号配線
３０ａ  制御線
３０ｂ  電源線
３１  電源供給部
３２  通信・灯駆動制御部
３３  故障検出部
３３ａ  電圧検出器
４１  Ｇ灯
４２  Ｙ灯
４３  Ｒ灯
４４  Ｇ灯スイッチ
４５  Ｙ灯スイッチ
４６  Ｒ灯スイッチ
５０  制御機
５１  電源変換部
５２  通信制御部
５３  制御論理部
５４  電源部
９０  外部電源
【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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