(57)【要約】最短青信号間隔を確認し、道路導流化のための技術設計により、異なる交通流の衝突区域及び鍵衝突点位置を確認し、青信号ｉの交通最後尾ユニットの最大完了距離Ｓｉ（ｍ）及び青信号ｉと対立する青信号ｊの交通先頭部ユニットの最小進入距離Ｓｊ（ｍ）を確認し、青信号ｉの交通最後尾ユニットの最長完了時間Ｍａｘ｛ｔｉ｝及び青信号ｊの交通先頭部ユニットの最短進入時間Ｍｉｎ｛ｔｊ｝を計算し、最短青信号間隔2013518331.tif 000061を計算し、最短青信号間隔に基づき交差点の制御スキームを確認し、制御スキームに従ってリアルタイムで表示するために制御指令を交通信号表示装置に送信することからなる交通信号制御方法。交通信号制御系統及び特別の装置も提供される。【選択図】図１３
2013518331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最短青信号間隔を決定することからなる交通信号制御方法であって、
１）道路導流化の工程設計に基づき、異なる交通流について衝突区域及び鍵衝突点位置を決定し、
２）青信号ｉによって始動される交通最後尾ユニットの最大完了距離ｓｉ（ｍ）、及び青信号ｉと対立する青信号ｊによって始動される交通先頭部ユニットの最小進入距離ｓｊ（ｍ）を決定し、
３）青信号ｉの交通最後尾ユニットの最長完了時間Ｍａｘ｛ｔｉ｝、及び青信号ｊの交通先頭部ユニットの最短進入時間Ｍｉｎ｛ｔｊ｝を計算し、
４）最短青信号間隔
2013518331.tif 000054
を計算し、
５）前記最短青信号間隔に基づき前記交差点の制御スキームを決定し、該制御スキームに従ってリアルタイムで表示するために制御指令を交通信号表示装置に送信することを含むことを特徴とする交通信号制御方法。
【請求項２】
基本位相構造及び順序構造の制御スキームを選択し決定することを含む交通信号制御方法であって、
１）周期経路となりうる枠車流の青信号時間と青信号間隔を前後の順で連続的に接続して、車流鎖を形成し、その開始及び終了とは関係なく、同一の基本位相段階及びシーケンスを有する車流鎖を同一の鎖族に分類し、交通流の最短青信号間隔を計算し、段階横断車流鎖を除き、同一の鎖族の各車流鎖の系統損失時間の平均値
2013518331.tif 000055
を計算し、ここで、最小のＬを有する鎖族は王の鎖族であり、Ｌより下位の鎖族は王の下位鎖族であり、
２）系統損失時間の平均値が最小である少なくとも１つの鎖族の基本位相構造及び順序構造を分別して採用し、
３）各青信号時間が王の最小青信号時間｛Ｇｍｉ｝以上であり、かつ最短青信号間隔以上であることを達成し、鎖族図を作成して、調整可能な青信号間隔、調整可能な青信号時間、及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を決定し、各車流の車線数｛ｎｉ｝、各車線の飽和流量｛Ｑｓｉ｝、各車流の流量要求｛Ｑｉ｝、及び最大飽和度要求ｑに基づき、鎖族における各車流鎖の流量比の合計を計算し、そのうちの最大合計をＹと表し、該鎖族において流量比の最大合計を有する経路の系統損失時間をＬ`として表し、
４）各鎖族のＬ`が０以下の場合、Ｌ`＜０の鎖族のみについて青信号タイミングスキーム及び鍵経路を決定し、得られたスキームの系統損失時間を計算し、周期に対する系統損失時間の比が相対的に小さいスキームを選択して、選択されたスキームを実行し、そうでなければ係属し、
５）各鎖族の青信号タイミングスキーム及び鍵経路を決定し、得られたスキームの系統損失時間を計算し、周期に対する系統損失時間の比が相対的に小さいスキームを選択して、選択されたスキームを実行することを含む請求項１に記載の交通信号制御方法。
【請求項３】
前記交通信号制御方法は最小両立スキームを調整することを含み、最小両立スキームの調整は、
１）前記鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、前記鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、
２）２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔を初期時間として記録し、
３）鍵交通鎖において多く現れる、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔のうちの１つを第１の青信号間隔として記録し、第２の青信号間隔に予め設定された値を加えて第１の青信号間隔を調整し、２組のノード間で、前記２つの最短青信号間隔の和が等しくなるようにし、
前記鎖族における各交通鎖について、各交通流の王の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の最短青信号間隔の和を前記交通鎖の最短鎖長として計算し、前記鎖族において最短鎖長の最大値を有する交通鎖を鍵交通鎖として選択し、前記最短鎖長の最大値を第１の周期時間Ｃ０として設定し、
前記第１の青信号間隔が第１の青信号間隔に対応する初期時間以下か否かを判断し、前記初期時間以下であればステップ４）を実行し、そうでなければステップ３）を実行し、
４）第１の青信号間隔を最短青信号間隔として設定し、他の青信号間隔を調整することにより、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と等しくなるようにし、最小青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝を調整することにより、前記交通流の前後の最短青信号間隔の合計が、前記交通流の前後２つの交通流間の最短青信号間隔より小さくなるようにし、
得られた両立スキームの青信号間隔を制御スキームの設計に使用することを含む請求項１又は２に記載の交通信号制御方法。
【請求項４】
前記交通信号制御方法は、３秒、第１の青信号時間、及び第２の青信号時間のみからなるグループから最大の１つを交通流の最小青信号時間として選択し、王の最小青信号時間を決定することを含み、
前記第１の青信号時間を決定する方法は、
交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔から前記交通流の前後の最小青信号間隔の和を減じて前記第１の青信号時間を設定し、
前記第２の青信号時間は、
2013518331.tif 000056
であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎは前記交通流と同一方向の歩行者交通流の最小青信号時間であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  ｆｌａｓｈは、正常の歩行速度で完了距離を通過するために必要な時間と前記歩行者交通流のための前記完了距離に基づき走行速度で前記完了距離を通過するために必要な時間との差であり、Ｉ２１は前記歩行者交通流と前記交通流の前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ２２は前記歩行者交通流と前記交通流の後の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１１は前記交通流と前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１２は前記交通流と後の交通流との間の最短青信号間隔である請求項１又は２に記載の交通信号制御方法。
【請求項５】
前記交通信号制御方法は、
１）等飽和度に基づき各枠車流の青信号比要求｛λｉ｝を決定し、ここで、λｉ＝Ｑｉ／ｑｎｉＱｓｉであり、
2013518331.tif 000057
であれば、最大許容周期Ｃを与え、
２）王の最小青信号時間集合｛Ｇｍｉ｝及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝から開始し、次のステップへ進み、
３）鎖族における各車流鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を選択される最小周期時間Ｃ０として設定し、
４）Ｙ＞１−（Ｌ`／Ｃ０）であれば、過飽和であり、｛Ｇｉ｝＝｛Ｇｍｉ｝と設定し、８）に進み、そうでなければ、継続し、
５）全ての枠車流について、以下のＣ０を用いた式により各整数青信号時間｛Ｇｉ｝を配分し、
2013518331.tif 000058
ここで、λｉは枠車流ｊの青信号比要求であり、Ｇｊは該交通流の青信号時間であり、Ａは黄信号時間であり、ｌは起動損失時間であり、Ｃ０は周期であり、Ｇｍｊは最小青信号時間であり、
｛Ｇｉ｝が前の｛Ｇｉ｝又は｛Ｇｍｉ｝に等しければ、８）に進み、そうでなければ、｛Ｇｉ｝＝｛Ｇｍｉ｝と設定して継続し、
６）各車流鎖の最短鎖長の計算式に青信号時間集合｛Ｇｉ｝を代入し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、
７）周期時間
2013518331.tif 000059
であれば、次のステップに進み、そうでなければ、Ｃ０＝Ｃ１と設定し、Ｃ０が想定される最大周期より大きい、すなわちＬ`＜０かつＹ＞１であるときにＣ０＞−Ｌ`／（Ｙ−１）の場合、又は、
2013518331.tif 000060
であるときにＣ０が所定の最大許容周期Ｃより大きい場合には、臨界飽和を意味し、次のステップに移動し、そうでなければ、７）に戻り、
８）最短鎖長の最大値に関連する鍵枠車流の整数青信号時間集合｛Ｇｉ｝及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を最小枠とすることで、他の枠車流の整数青信号時間を増加させて、鎖族図の空白部を満たし、鎖族スキームを決定して、各枠車流の青信号点灯及び消灯時間枠を決定し、
９）鎖族スキームに対応する青信号時間｛Ｇｉ｝と青信号間隔｛Ｉｉ｝を比較して、青信号が早期点灯し、遅延消灯し、又は重複することによる各派生位相段階を決定し、位相時間及び位相間隔の各々を決定し、
１０）最短青信号間隔を制約することにより、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号早期点灯時間及び遅延消灯時間を決定し、青信号時間を構成し、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号が全て存在するという前提に基づき、より大きい流量を有する交通流に相対的に長い青信号時間を与え、
１１）信号灯グループ−位相段階図を描画し、各タイミング・データを検証して実行し、表示のために前記各表示装置にタイミング・データを送信することを含む請求項１、２、３又は４に記載の交通信号制方法。
【請求項６】
前記交差点の道路導流化スキームの選別は、
前記交差点の少なくとも２つの道路導流化スキームの各々について、系統損失時間の最小平均値を決定し、系統損失時間の最小平均値を有する道路導流化スキームを前記交差点の道路導流化スキームとして選択し、前記選択された道路導流化スキームの情報を出力することを更に含む、請求項１に記載の交通信号制御方法。
【請求項７】
少なくとも最後の５秒又は６秒の間に、灯信号に対応する信号により決定された剰余時間を、秒単位で同期的、連続的かつ漸減的に表示するためにカウントダウン表示器を使用することを更に含む、請求項１に記載の交通信号制御方法。
【請求項８】
信号機と交通信号表示装置を含み、前記信号機は請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の前記方法で決定された前記交差点の制御スキームを実行し、前記交通信号表示装置にリアルタイムで交通信号を表示するための指令を送信するために用いられることを特徴とする交差点の交通信号制御系統。
【請求項９】
少なくとも１つの情報計測装置を更に含み、完了車速を計測するための情報計測装置は横断歩道の出口付近の区域に設置され、該区域の車両の法定車速の全てを完了車速とし、進入車速及び加速度を計測するための情報計測装置は前記横断歩道の入口付近の区域に設置され、該区域の青信号の度に始動される先頭部車両の法定車速及び加速度を進入車速及び加速度とし、これらの情報計測装置は更に、異なる流の方向の車流量を計測し、前記信号機に提供することができる、請求項８に記載の交差点の交通信号制御系統。
【請求項１０】
前記表示装置はカウントダウン表示器を含む請求項８又は９に記載の交通信号制御系統。
【請求項１１】
前記カウントダウン表示器はＣＰＵ計時装置と表示装置を含み、一桁のカウントダウン表示器と前記信号機との間にはデジタル通信及び専用デジタル通信線がなく、前記カウントダウン表示器は、前記交通信号表示装置に接続され、前記カウントダウン表示器は、前記信号機から送信され前記カウントダウン表示器で受信された信号から第２の制御信号を抽出し、前記第２の制御信号により予め設定された数から開始するカウントダウンを表示し、カウントダウンが終了するときに表示を終了する請求項１０に記載の交通信号制御系統。
【請求項１２】
前記信号機は、前記交通信号表示装置に送信された第１の制御信号に前記第２の制御信号を適時に重畳し、前記第１の制御信号は前記第２の制御信号と異なる周波数を有する請求項１０に記載の交通信号制御系統。
【請求項１３】
前記交差点に用いられる道路導流化スキームは環状道路及び環状道路と交差する道路を含み、前記環状道路は直進車両及び非自動車の走行に用いられ、前記環状道路内の中心区域は、直進車両通行禁止区域であり、前記環状道路及び中心区域と交差する道路は左折車両の走行に用いられ、直進自動車のための環状道路とともに平面交差を形成する請求項８、９、又は１０に記載の交通信号制御系統。
【請求項１４】
制御スキームの動的設計は請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の前記方法を用いて王の鎖族のみのために実行され、他のいかなる鎖族も考慮しない請求項８、９、１０又は１３に記載の交通信号制御系統。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して交通情報工程及び制御の分野に関し、特に、交差点の交通信号の制御システム（系統）及び設計方法、及び専用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面交差点において、衝突区域は複数の交通ユニットが異なる流の方向で通行しなければならない同一空間である。鍵衝突点は衝突区域の最も危険な点である。交通ユニットは、信号の順序に従って順番に衝突区域に進入する。青信号（緑灯）ｉ終了時に始動される交通最後尾ユニットが停止線から鍵衝突点を通過する運動は完了（清空：通過完了）と称し、この運動のトレース長は完了距離ｓｉと称し、この運動に費やした時間が完了時間ｔｉである。青信号ｊ開始時に始動される交通先頭部ユニットが停止線から鍵衝突点を通過する運動は進入と称し、この運動のトレース長は進入距離ｓｊと称し、この運動に費やした時間が進入時間ｔｊである。交差点の道路導流化（道路渠化）によって、交通ユニットはそれぞれ特定の経路に沿って異なる流の方向で通過することができる。その結果、衝突区域及び鍵衝突点のそれぞれの位置は相対的固定される。
【０００３】
直進及び左折する自動車は、略して枠車流と称される。道路交通信号機は道路交通信号の順序を変化させ、交通信号灯のタイミング及び制御信号操作を調整することができる装置である。道路交通信号機は内部に、信号の位相構造及び位相順序構造を調整するためのパラメータ設定プログラムを有する。交通衝突を避けるために、通常は０より大きい位相間隔に基づき隣接する衝突位相段階を分離する。ここで、枠車流について、時間開放区間（すなわち、時間軸上の終点のない線分）にパラメータを設定することによって、ある時間開放区間における青信号がその前後の時間開放区間よりも多くなることを位相段階と称する。ある同一の位相段階で動作する複数の青信号は、集合的に同一位相構造と称する。位相段階の終了時刻後に消灯される青信号の時間開放区間は、遅延消灯段階と称する。位相段階の開始時刻前に点灯される青信号の時間開放区間は、早期点灯段階と称する。いくつかの位相段階で連続的に点灯される青信号は、段階横断青信号と称される。１つの遅延点灯段階と１つの早期点灯段階が重複して形成される位相段階は、重複位相段階と称する。非枠車流のための青信号は、更に遅延消灯段階又は早期点灯段階を有してもよい。周期は、一度に枠車流信号灯の全ての灯色の各々を交互に表示するために必要な時間を意味する。周期に２つを超える位相段階がある場合は、多位相制御と称する。位相段階の先後の動作順序は、位相順序構造と称する。
【０００４】
０より小さい位相間隔の場合でも、上記の概念が明白に適用可能である。
【０００５】
交通安全を保証するために、いかなる位相間隔も、枠車流に含まれる青信号間隔以上でなければならない。青信号間隔は、青信号ｉが消灯される時と青信号ｉと対立する青信号ｊが点灯される時の間に設定される安全間隔であり、その最小値はｉ−ｊ最短青信号間隔と称する。各青信号時間は、対応する最小青信号時間以上でなければならない。交通信号制御系統の３つの制約条件は、最短青信号間隔、最小青信号時間、及び交差点の通行能力である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
あらゆる典型的信号制御系統によっても３つの制約条件を正確に決定することはできないので、以下の４つの技術手段上の欠点がある。既存の制御設計方法は、負の系統損失時間の場合には全く効果がない。
【０００７】
第１に、従来、道路導流化を評価する特定の数値指標が存在しなかったため、道路導流化は広い任意性をもって実行された。したがって、道路導流化は多くの国では知的活動と考えられ、特許上の保護を与えられていない。技術的に最適な道路導流化のためには、合理的に好適な数値指標を決定し、工程技術的選別を実行することによって、この任意性を変えなければならない。
【０００８】
第２に、いくつかの従来の信号制御の設計では、青信号間隔の最低値は統一的に４秒又は３秒に設定される。このように、最短青信号間隔は短すぎるものとして設定されるが、合理的ではなく安全でもないため、位相間隔における事故多発の誘因となる。
【０００９】
さらに、従来の位相構造設計はタイミング設計の前に解決すべきタスクである。現在、位相構造スキームは主に経験的判断又は列挙で決定される。その位相構造スキームが最良であることを保証する文献は存在しない。
【００１０】
加えて、これらの古典的な系統によれば、カウントダウン表示器を構成することができず、起動損失時間を低減させるのは困難である。
【００１１】
図２は、交差点の停止線の断面における進入流率−時間変化曲線を示す。曲線に示すように、赤信号の点灯を禁止することにより、黄信号が消灯された時間の近くでは、停止線を通過する車流は飽和流率に達せず、この非飽和流率によって生じる通行時間損失は、黄信号終了損失時間と称する。青信号が点灯されると、最初は、車流が飽和流率で進入することが困難な場合があり、この非飽和流率によって生じる通行時間損失は青信号開始損失時間と称する。青信号開始損失時間及び黄信号終了損失時間の合計は、起動損失時間と称する。「英国における実測値によれば、自動車流の起動損失時間は１．４８秒であり、黄信号終了損失時間は０．１３秒である。」（「交通管理与控制」北京、人民交通出版社、１９９５年、１０８ページ）。明らかに、起動損失時間の長短と最短青信号間隔とは関係がない。
【００１２】
車流の有効青信号時間は、１周期の間に飽和流率で車両が始動される時間である。
【数１】
2013518331.tif 000003
【００１３】
車流ｊの飽和度ｑｊは、交差点での枠車流の渋滞度を示すために用いられる。
【数２】
2013518331.tif 000004
【００１４】
最大許容飽和度ｑについて、各青信号比λｊは対応する各青信号比要求λｊ以上でなければならない。
【数３】
2013518331.tif 000005
【００１５】
上記の式において、Ｇｅｊは枠車流の有効青信号時間であり、Ｇｊは、交通流の青信号時間であり、Ａは黄信号時間であり、ｌは起動損失時間であり、Ｃ０は周期であり、λｊは青信号比、すなわち周期に対する有効青信号時間の比であり、λｊ＝Ｇｅｊ／Ｃ０であり、Ｎｊは車線数であり、ｑは最大許容飽和度であり、ＱＳｊは、枠車流ｊの単一車線における飽和流量であって、単位はｐｃｕ／ｈであり、Ｑｊは、枠車流ｊの実際の流量であって、単位はｐｃｕ／ｈであり、λｊは枠車流ｊの青信号比要求を表す。
【００１６】
周期及び青信号タイミングの決定において、各位相段階の青信号時間を決定する枠車流は鍵車流と称する。青信号時間が最小青信号時間に等しい場合を除き、鍵車流は相対的に高い飽和度を有する。連続した鍵車流青信号間隔及び前後の青信号間隔から形成される周期経路は、鍵経路と称する。
【００１７】
周期経路を形成しうる全ての枠車流について、Ｉｉが青信号間隔であるときに、周期は以下の関係式で示される。
【数４】
2013518331.tif 000006
【００１８】
系統損失時間Ｌは、鍵経路上の車流の有効青信号時間の合計と周期の差である。
【数５】
2013518331.tif 000007
【００１９】
いかなる従来のタイミング設計方法においても、系統損失時間は正確に決定されなければならない重要なパラメータである。しかし、非常に不正確な推定値がその代わりに共通して用いられていた。以下の系統損失時間は、式（５）に式（４）を代入することにより求められる。
【数６】
2013518331.tif 000008
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、以下のステップを含む、最短青信号間隔を決定することにより制御スキームを決定することを含む交通信号制御方法を提供する。
【００２１】
１）道路導流化の工程設計に基づき、異なる交通流について衝突区域及び鍵衝突点位置を決定し、
２）青信号ｉによって始動される交通最後尾ユニットの最大完了距離ｓｉ（ｍ）、及び青信号ｉと対立する青信号ｊによって始動される交通先頭部ユニットの最小進入距離ｓｊ（ｍ）を決定し、
３）青信号ｉの交通最後尾ユニットの最長完了時間Ｍａｘ｛ｔｉ｝、及び青信号ｊの交通先頭部ユニットの最短進入時間Ｍｉｎ｛ｔｊ｝を計算し、
４）最短青信号間隔
【数７】
2013518331.tif 000009
を計算し、上記の式において、Ｉｉｊは青信号ｉの消灯から青信号ｉと対立する青信号ｊの点灯までの間に設定される最短青信号間隔であり、Ａは黄信号時間であり、ｔｉは青信号ｉの交通最後尾ユニットの完了時間であり、ｔｊは青信号ｊの交通先頭部ユニット進入時間であり、
５）最短青信号間隔に基づき交差点の制御スキームを決定し、制御スキームに従ってリアルタイムで表示するために制御指令を交通信号表示装置に送信する。
【００２２】
式（７）は、「車両制動時間」が式（７）の黄信号時間Ａより短い「交通管理与控制」（▲呉▼兵、李▲華▼編著、２００９年第４版、Ｐ．１６１）の式とは全く異なる。式（７）はまた、通行時間が式（７）の黄信号時間Ａより短い「交通信号控制指南」（中国建筑出版社、２００６年、P．１５」）の式とも大きく異なる。式（７）の「青信号ｉの最長完了時間及び青信号ｊの最短進入時間」は更に安全保障を強化する。したがって、式（７）の最短青信号間隔はより長くより安全であり、安全でない交通の技術的な課題が解決される。
【００２３】
最長完了時間及び最短進入時間の選択は、稀でかつ違法な行動を除き、車流の規範に従い合法な行動の範囲内で全て行われる。しかし、交通は複雑であるため、十分に考慮したとしても不測の事故が起こる可能性はある。車流の先頭車両の運転者は、法律に遵って道路導流に沿って慎重に運転し、常に道路上に先行して始動され完了が終了していない他の交通流に対応し、道を譲る準備をする必要がある。そうでなければ、運転者は事故に対して全責任を負わなければならない。「最長完了時間及び最短進入時間」は、車流のみのものである。「歩行者が横断歩道を通行しているときには、車両を停止し、歩行者に道を譲ること」は、信号制御スキームの設計上の義務というよりもむしろ車両の義務である。
【００２４】
式（７）の重要な効果は、以下のようにその延長上にある。鍵経路の各車流の青信号間隔と最短青信号間隔の差の合計をＸとすると、式（７）の最短青信号間隔を式（６）に代入することができ、以下の式が得られる。
【数８】
2013518331.tif 000010
【００２５】
式（８）は、系統損失時間Ｌが信号制御系統固有の属性であり、人為的に設定できる黄信号時間の大小及び実際の流量要求の大小とは無関係であることを示す。上記の８つの式は完全に一貫性を有し、各々と両立性を持ち、「通行時間」又は「車両制動時間」よりも黄信号時間Ａを使用するほうが合理的であるということを充分に証明する。
【００２６】
式（８）は、更に、交差点の時間資源を活用し系統損失時間を減少させる以下の４つの相補的な技術的手段があることを示す。１．前後の鍵車流間の間隔損失時間の合計を最小化する鍵経路を発見する。２．鍵経路の最短青信号間隔を減少させるために好ましい導流化スキームを選択する。３．あらゆる可能な技術的手段を用いて、車流の起動損失時間ｌを減少させる。４．各車流の青信号間隔と最短青信号間隔の差の合計Ｘが０に到達するまで、可能な限り合計Ｘを減少させる。
【００２７】
実際には、４つの技術的手段のそれぞれの効果に限界があるが、４つの技術的手段が一緒に実行されれば、系統損失時間を負の値にできる可能性があり、信号制御系統が負の系統損失時間を有する場合には、以下の利点がある。鍵経路の車流の有効青信号時間の合計は周期より大きく、付加有効始動時間がある。系統損失時間が短いほど、付加有効始動時間は長くなる。合理的に許容される最大飽和度の場合には、周期に対する系統損失時間の比を最小にすることにより、負の周期損失時間の絶対値を最大にすることができ、系統周期を最小にすることができ、付加有効始動時間の比率を最大にすることができ、交差点の通行能力及び通行効率を最大にすることができ、車両の停止による遅延時間を最小にすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
交通信号制御方法に基づく本発明は、最終的に負の系統損失時間を実現することができる４つの技術的手段を含み、系統損失時間が負である場合の制御スキームを設計するという技術的な課題を解決する技術的スキームを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、王の導流化スキーム及び衝突区域における衝突点の位置を示し、１〜１０の灰色区域は２つの枠車流間の衝突区域を示し、１〜１０は鍵衝突点であり（他の同様の３０個のマークは図面の明瞭化のために省略される）、１１〜１８は枠車流の信号灯を示し、２０〜２２は右折信号灯を示し、２３〜２６は非自動車信号灯を示し、２７〜３４は歩行者信号灯を示し、３５〜３８はＵターン車両信号灯である。
【図２】図２は、交差点の停止線断面の進入流率−時間変化曲線を図示する図である。
【図３】図３は、最短黄信号時間Ａを決定するための相関的要素を示し、Ｌｃｒｅａｔｉｏｎは車両が最大感知反応時間で通過することができる最大距離であり、Ｓｂｒａｋｅは制動開始から完全停止までに必要とされる最大制動距離である。
【図４】図４は、歩行者用信号及び歩行者用青点滅信号を示す図である。
【図５】図５は、歩行者が道路を横断している場合の直進車両の王の最小青信号時間の関係図である。
【図６】図６は、段階横断車流鎖の場合の王の鎖族図及び左折車両の王の最小青信号時間を示す。
【図７】図７は、図１に示される交差点における王の鎖族両立スキームを示す。
【図８】図８は、図１に示される交差点の制御スキームにおける信号灯グループ−位相段階図であり、各位相において、黒い実線は青信号を示し、空白部分は赤信号を示し、細い直線は黄信号を示し、太い破線は歩行者用の青点滅信号を示す。
【図９】図９は、交差点の従来の標準的な導流化スキームを示す。
【図１０】図１０は、「専用に設計された」一桁のカウントダウン表示器の動作ブロック図を示す。
【図１１】図１１は、小規模の交差点の王の導流化スキーム及び衝突点の位置を示す図である。
【図１２】図１２は、下路橋（直通橋）の上（又は下）の交差点の王の導流化スキームを示す。
【図１３】図１３は、王の導流化スキームを選別し、採用するための設計フローチャートである。
【図１４】図１４は、信号制御スキームを設計するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
１．本発明は、最短青信号間隔を決定することにより制御スキームを決定することを含む、交通信号制御方法を提供する。
【実施例１】
【００３１】
交差点の道路導流化のための情報は、交差点の道路導流化の工程設計図中の多様な情報を含んでもよい。
【００３２】
図３は、最短黄信号時間Ａを決定するための相関的要素を示す。
【００３３】
図１の道路導流化情報が用いられる。各車線数は、以下のように表される。東直進Ｎ１＝２、西左折Ｎ２＝１、北直進Ｎ３＝２、南左折Ｎ４＝１、西直進Ｎ５＝２、東左折Ｎ６＝１、南直進Ｎ７＝２、及び北左折Ｎ８＝１である。図１の導流化スキームにおいて各鍵衝突点の位置１〜１０が決定され、表１及び２に示すように、最大完了距離ｓｉ（ｍ）及び最小進入距離ｓｊ（ｍ）がそれぞれ測定される。
【００３４】
表１  図１の交差点における各枠車流の最大完了距離ｓｉ及び最小進入距離ｓｊ
【表１】
2013518331.tif 000011
【００３５】
表２  図１の交差点における右折車両、歩行者及び非自動車の最大完了距離及び最小進入距離（新）
【表２】
2013518331.tif 000012
【００３６】
備考１：表１及び表２において、「進入」は最小進入距離を示し、「完了」は最大完了距離を示し、車両長は６ｍであり、道幅は２ｍであり、「非自動車」は非自動車の衝突点を示し、「歩行者」は歩行者の衝突点を示し、衝突点５と６はそれぞれ、５つの直進、５つの左折、６つの近い直進、及び６つの遠い直進の重合的合流の衝突点であることを示す。これらの点は、図１の枠車流における２つの異なる先後順序の１６種類の交差衝突及び４種類の合流衝突を示すことができる。
【００３７】
備考２：表２の「出口」は自動車の出口区域の衝突点を示し、「入口」は自動車の入口区域の衝突点を示す。表３において、「左折」、「直進」、及び「右折」は、左折する自動車、直進する自動車、及び右折する自動車の衝突点をそれぞれ示す。
【００３８】
ラッシュアワー中の最短青信号間隔Ｉｉｊを決定する方法は、以下のステップを含む。
規範に従い合法的な範囲内でラッシュアワーにおける速度条件パラメータを決定し、速度条件パラメータは、完了最後尾車両ｉの最小平均完了速度ｖｉ（ｍ／ｓ）、進入先頭車両ｊの最大平均加速度度ａｊ（ｍ２／ｓ）、及び進入速度の上限ｖｊ（ｍ／ｓ）を含み、
本実施例の速度条件パラメータは以下を含む。複数の進入経路の各枠車流の最高制限速度が全て６０ｋｍ／ｈであると仮定し、速度条件パラメータを自動車完了車速ｖｉ＝１２ｍ／ｓ、進入車両平均加速度ａｊ＝４ｍ／ｓ２、及び最高進入車速ｖｊ＝１０ｍ／ｓとして計算すると、非自動車車速ｖｊ＝４ｍ／ｓ／h、歩行者速度ｖｉ＝１．５ｍ／ｓ、及び黄信号時間＝４秒となる。
最長完了時間は、Ｍａｘ｛ｔｉ｝＝ｓｉ／ｖｉ（ｓ）であり、四捨五入し小数点第２位まで秒単位で計算し、
最短進入時間を四捨五入し小数点第２位まで秒単位で計算し、
ｉ．進入先頭部車両が速度上限に達する時間は、ｔ０ｊ＝ｖｊ／ａｊ（ｓ）であり、
ｉｉ．進入先頭部車両が速度上限に達したとき進入先頭部車両が通過する距離は、Ｓ０ｊ＝ａｊｔ０ｊ２／２（ｍ）であり、
ｉｉｉ．進入距離がＳｊ＜Ｓ０ｊであれば、最短進入時間はＭｉｎ｛ｔｊ｝＝[Ｓｊ／２]１／２（ｓ）であり、及び、
ｉｖ．進入距離が
2013518331.tif 000013
であれば、最短進入時間はＭｉｎ｛ｔｊ｝＝ｔ０ｊ＋（Ｓｊ−Ｓ０ｊ）／ｖｊ（ｓ）である。
完了最後尾車両ｉと進入先頭部車両ｊの最短青信号間隔Ｉｉｊ＝Ａ＋Ｍａｘ｛ｔｉ｝−Ｍｉｎ｛ｔｊ｝を計算する。
【００３９】
最短青信号間隔マトリックス表３は、各完了交通流を縦方向に連続して配列し、各進入交通流を横方向に連続して配列し、対応する各最短青信号間隔Ｉｉｊを表３に記入して得られたものである。
【００４０】
表３  計算された速度条件パラメータによる図１の交差点における最短青信号間隔のマトリックス（単位ｓ）
【表３】
2013518331.tif 000014
【００４１】
計算を単純化するために、オフピークアワーの間の枠車流の最短青信号間隔は、対応するラッシュアワーのそれよりも１〜２秒長くてもよい。
【００４２】
２．王の鎖族及び王の下位鎖族を決定するための鎖族完全分類法
【００４３】
各枠車流の間には４０の最短青信号間隔があるが、式（６）には４つの最短青信号間隔のみがある。選択の全ては鍵経路によるものである。
【００４４】
本願において、鍵経路となりうる周期経路の全てを車流鎖と称する。車流鎖と鍵経路の相違点は、車流鎖は、ある枠車流と同じ段階で始動される他の枠車流、すなわち基本位相段階の位相構造にも関連する点である。
【００４５】
十字交差点では、各位相段階の間、２種類の枠車流のみが衝突することなく同時に通過することができる。８種類の枠車流が各々非衝突通行位相段階を得る周期においては、少なくとも４種類の異なった非衝突位相段階が存在する。非衝突位相構造における位相段階の組み合わせを基本位相段階と称する。いくつかの枠車流における青信号の早期点灯又は遅延消灯あるいは重複により形成される他の位相構造における位相段階の組み合わせは、派生位相段階と称する。
【００４６】
同じ基本位相構造及び位相段階シーケンスを有する車流鎖は、同一の鎖族に属する。
【００４７】
特定の枠車流の青信号時間と前後２つの最短青信号間隔の合計が、前後２つの枠車流間の段階横断最短青信号間隔よりも短い場合に、段階横断向きのアーク（弧）を連続することで形成された車流鎖を段階横断車流鎖と称する。
【００４８】
鎖族図は鎖族のみを含み、各青信号間隔の制限は数字付の矢印で示され、アーク（弧）と称する。各枠車流の青信号時間は、ノード（節点）と称する。このように、図６の鎖族図に例示されるように、各鎖族図はネットワーク・トポロジー図を形成することができる。鎖族図において、開始ノードから終了ノードまでの有限の車流鎖が存在する。鎖族図は順序にのみ焦点をあてたものであり、どの車流が開始するかについて考慮したものではない。
【００４９】
本願によれば、以下の３つのセクションで説明される王の最小青信号時間に基づくことで、段階横断車流鎖に対する考慮は不要となる。
【００５０】
段階横断車流鎖及び車流衝突のない鎖族図は、各々の先頭部と最後尾が循環構造を形成する２列構造を有する。
【００５１】
流量の大小に関係がない計算式（６）は、一般の車流鎖の系統損失時間を計算するために応用することができる。
【００５２】
発明者は、鍵車流鎖を発見するために車流鎖及び鎖族図を検討した。
【００５３】
決定された鎖族図について、車流鎖に関する車流の交通要求がその位相段階の青信号時間のタイミングを決定することができる鍵車流鎖として十分に大である限り、各車流鎖を鍵車流鎖としてもよい。各車流鎖の系統損失時間は、実際の系統損失時間になる可能性があるため、注意しなければならない。異なる車流鎖の系統損失時間は異なり、その差は大きく、無視することができない。
【００５４】
本発明は、同一の鎖族のスキーム調整及び同一の鎖族の系統損失時間の平均値についてより関心を抱いている。
【００５５】
同一鎖族の各車流鎖（段階横断車流鎖を除く）の系統損失時間を合計し、この鎖族の車流鎖の数によって除し、車流鎖の系統損失時間の平均値を得る。
【数９】
2013518331.tif 000015
ここで、Ｌは系統損失時間の平均値であり、Ｉｉは各車流鎖の青信号間隔であり、ｍは同一鎖族の車流鎖の数であり、Ａは黄信号時間であり、ｌは起動損失時間であり、ｎは車流鎖における青信号間隔の数である。
【００５６】
従来の交通が未飽和状態の場合には、車流鎖に関する車流の交通要求がその位相段階の青信号時間のタイミングを決定することができる鍵車流鎖として十分に大である限り、あらゆる鎖族図が独自の鍵車流鎖を有することができる。したがって、２２の鎖族図に異なる２２種類の鍵車流鎖があってもよい。交通要求を決定する前に、特定の鍵車流鎖を人工的に選択することはできないが、鎖族を選択することによって鍵車流鎖を定義し、系統損失時間の可能な範囲を定義してもよい。このように、車流鎖の完全な分類、すなわち鎖族から最良の鎖族を選択することがとりわけ重要である。
【００５７】
車流鎖の青信号時間の全て及び青信号間隔の合計を鎖長と称する。車流鎖の最短鎖長は、車流鎖の最短鎖長が車流鎖の各青信号時間及び各最短青信号間隔の合計を指すという点で、周期経路式（４）と異なる。
2013518331.tif 000016
式中、ＣＬは車流鎖の最短鎖長であり、Ｇは各車流の青信号時間であり、Ｉは最短青信号間隔である。
【実施例２】
【００５８】
鎖族の完全分類及び系統損失時間の最小平均値を備えた鎖族：王の鎖族
【００５９】
図１に示された交差点は全部で１１４の車流鎖を有し、車流衝突が有る９の鎖族と車流衝突が無い１３の鎖族に完全に分けることができる。各鎖族がリスト化され、各車流鎖の系統損失時間は表３により計算され、結果は表４にリスト化される。
【００６０】
表４  王の導流化スキームによる各鎖族の系統損失時間及び鎖族の系統損失時間の平均値
【表４】
2013518331.tif 000017
【００６１】
表４において、各枠車流の後ろの数字が１つだけの場合は、数は該枠車流が終了青信号の場合の最短青信号間隔を示す。各枠車流の後ろの数字が２つの場合は、該枠車流が終了青信号であり、後の２つの枠車流が開始青信号である場合の２つの最短青信号間隔をそれぞれ示し、前の数字は該枠車流と一致し、後の数字はそれ以降の枠車流と一致する。終了青信号のための枠車流が１つだけではない、又は、開始青信号のための枠車流が１つだけではない場合（例えば、最初の９つの順序構造における混合車流）には、可能なあらゆるｉ及びｊに関する対立青信号の間の最短青信号間隔はＩ＝Ｍａｘ｛Ｉｉｊ｝である。ここで、計算速度条件パラメータは全て、車流衝突のない多様な信号制御スキームのために選択される。紙幅が限られているので、計算速度条件パラメータは車流衝突のある混合始動スキームには再度選択されない。理論的には、表０７−１の値よりも、後のスキームの車両の速度は遅くなり、対立青信号間の最短青信号間隔は大きくなる可能性がある。したがって、推奨としてではなく、質的な比較のためにのみリスト化されている。
【００６２】
表４においては、鎖族の全てがリスト化され、最初の列の番号の右下に記載された数が系統損失時間の平均値である。
【００６３】
系統損失時間の最小平均値Ｌを有する鎖族は、王の鎖族として定義され、系統損失時間の最小平均値Ｌより下位の鎖族は王の下位鎖族として定義される。
【００６４】
青信号時間｛Ｇｉ｝及び青信号間隔｛Ｉｉ｝が決定された鎖族図は、鎖族スキームと称する。例えば、基本位相構造及び順序構造等の各鎖族スキームの共通性及び本質の研究を容易にするために、無限鎖族スキームは有限鎖族に完全に分類される。
【００６５】
表４において、全ての車流鎖は２２の鎖族に完全に分けられる。実質的に、全ての無限鎖族スキームは、基本位相構造及び位相順序構造によって完全に分けられる。従来の方法では非常に多くの位相構造及び位相順序構造を列挙する可能性があるが、有効な性能指数及び比較と選別の方法が存在しないので、「高効率を達成する上で特定の位相構造及び位相順序構造が最適であること」を合理的に説明するいかなる文献も存在しない。
【００６６】
表４の比較から分かるように、鎖族１９は、王の下位鎖族である。最小の損失時間を有する車流鎖は鎖族１９に属する。しかしながら、鎖族１９の系統損失時間の平均値は−４．３７５秒であって最小ではなく、系統損失時間が正の値となる可能性がある。当然、最小の系統損失時間を有する車流鎖が、各タイムスライスにおける予め設計された流量｛Ｑｊ｝によって選択できる場合には、この鎖族はスキームの動的調整に無関係なタイムスライス・タイミング制御において考慮することができる。
【００６７】
鎖族１２の系統損失時間の平均値は−９．７５秒であって最小であり、したがって、鎖族１２は王の鎖族であり、選択することが好ましい。多様な車流が混合始動される２位相段階スキームと比較して、上記のようにして得られた交通秩序はより良く、より安全で、より速い通行速度を達成することができる。
【００６８】
多位相スキームの調整において、周期長及び青信号タイミングのみが変化し、基本位相段階構造及び位相段階シーケンスは変化しない、すなわち鎖族が変化しない場合には、鍵車流鎖の変換及び対応する系統損失時間の変更は同一の鎖族においてのみ起こりうるので、構造的移行が無く、移行スキームの必要も無い。
【００６９】
多様な制約を全て満たす等飽和度タイミングスキームでは、鍵車流鎖の最短鎖長は最大になり、周期に近くなる又は周期に略等しくなる可能性がある。いくつかの枠車流に、早期点灯又は遅延消灯、又は重複段階を設定することによって、鍵車流の全ての車流の青信号間隔はそれぞれ、最短青信号間隔に近くなる又は最短青信号間隔に略等しくなることができる。このような方法で、鍵車流鎖を発見するための作業は、最短鎖長の最大値を有する車流鎖を発見し、鍵車流鎖の最短鎖長を介してスキームの周期時間を発見するものになる。
【００７０】
本願は、基本位相構造及び順序構造の制御スキームを選択し、決定することを含む、上記の交通信号制御方法を提供する。
１）系統損失時間の最小平均値を有する少なくとも一つの鎖族の基本位相構造及び順序構造を選択し、
２）青信号時間が王の最小青信号時間｛Ｇｍｉ｝以上であり、かつ青信号間隔が最短青信号間隔以上であるようにし、鎖族図を作成して、調整可能な青信号間隔、調整可能な青信号時間、及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を決定し、各車流の車線数｛ｎｉ｝、各車線の飽和流量｛Ｑｓｉ｝、各車流の流量要求｛Ｑｉ｝、及び最大飽和度要求ｑに基づき、鎖族における各車流鎖の流量比の合計を計算し、流量比の最大合計をＹと表し、鎖族において流量比の合計が最大となる経路の系統損失時間をＬ`として表し、
３）各鎖族のＬ`が０以下の場合、Ｌ`＜０の鎖族のみについて青信号タイミングスキーム及び鍵経路を決定し、得られたスキームについて系統損失時間を計算し、周期に対する系統損失時間の比が相対的に小さいスキームを選択してこのスキームを実行し、そうでなければ、次のステップに進み、及び
４）青信号タイミングスキーム及び鍵経路を決定し、得られたスキームについて系統損失時間を計算し、周期に対する系統損失時間の比が相対的に小さいスキームを選択してこのスキームを実行する。
【００７１】
タイミング設計が王の鎖族に対してのみ実行される場合、制御スキームは多様な交通流量要求のために相対的に小さい系統損失時間を平均的に有することができ、速度下降に関して非常に強い性能を有する。王の鎖族の系統損失時間の全てが負の値であれば、交通要求の変化に関係なく、王の鎖族の通行タイミング又はスキームを動的に調整することによって、系統損失時間を負の値にすることを確実にすることができる。
【００７２】
３．最小両立（相容）スキームを決定するための方法
【００７３】
鎖族図の２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と等しければ、対応する４つの青信号間隔は両立性を有する。制御スキームのいずれも全て両立スキームに属する。
【００７４】
４つの非両立の青信号間隔にいくつかの青信号間隔を適切に追加することにより、両立性を有するようにすることができる。追加された青信号間隔の合計が最小となる両立スキームがなければならず、この両立スキームを略して最小両立スキームと称する。唯一の最小両立スキームがあるわけではなく、適切に追加された青信号間隔は、調整可能青信号間隔と称する。さらに、多様な最小両立スキームにおいては、最短青信号間隔制約アークのいずれか一つに対応する青信号間隔がこれ以上増加しないスキームもある。
【００７５】
本願は、最小両立スキームを調整することを含む、上記の交通信号制御方法を提供する。
１）鎖族図の２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔を最初の時間として記録し、
２）鍵交通鎖において多く現れる、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔のうちの１つを第１の青信号間隔として記録し、第２の青信号間隔に所定の値を加えて第１の青信号間隔を調整し、第１の青信号間隔の和と第２の青信号間隔の和を等しくし、
上記鎖族の各交通鎖について、各交通流の王の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の青信号間隔の合計を、交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族から最短鎖長の最大値を備えた交通鎖を鍵交通鎖として設定し、最短鎖長の最大値を第１の周期時間Ｃ０として設定し、
第１の青信号間隔が第１の青信号間隔に対応する最初の時間以下かどうかを判断し、最初の時間以下であれば、３）を実行し、そうでなければ、２）を実行し、
３）第１の青信号間隔が最短青信号間隔であり、他の青信号間隔を調整することにより、鎖族図の２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と等しくなるようにし、最小青信号時間の集合｛Ｇｍｋ｝を調整することにより、最小青信号時間の集合と交通流の前後の最短青信号間隔の合計が、前後２つの交通流間の最短青信号間隔より小さくなるようにし、上記により得られた両立スキームの各青信号間隔を制御スキームの設計に使用する。
【実施例３】
【００７６】
図１に示される交差点の王の鎖族の最小両立スキームは、図７に示されるように以下の通りである。
｛Ｉｉ｝：Ｉ１＝１ｓ，Ｉ２＝−２ｓ，Ｉ２＝−１ｓ，Ｉ３＝３ｓ，Ｉ４＝−１ｓ，Ｉ４＝−１ｓ，Ｉ５＝１ｓ，Ｉ６＝−１ｓ，Ｉ６＝−２ｓ，Ｉ７＝１ｓ，Ｉ８＝−１ｓ，Ｉ８＝−１ｓ，Ｉ１，３＝１１ｓ，Ｉ５，７＝１１ｓ，Ｉ７，１＝１２ｓ，Ｉ３，５＝１２ｓ
【００７７】
４．王の最小青信号時間を決定する方法
【００７８】
統計規則性は、性別、年齢及び身体の状況により歩行者の速度には大きな差があることを示す。それぞれが速度を有する人間グループは安全に道路を横断する権利を有し、統一的な平均速度を用いて単純な処理を行ってはならない。異なる速度を有する人間グループは、以下の統計規則性によって定義しなければならない。特定の閾値より大きい速度（例えば１．５ｍ／ｓ）の人間グループを「速い人」と称し、１．０ｍ／ｓの速度の人間グループを「一般人」と称する。道路を横断する歩行者に費やされる時間は、歩行者の青信号時間、歩行者の青信号点滅時間及び歩行者の完了時間を含む。歩行者青信号は通行信号機であり、児童、老人又は介護を必要とし身体が不自由な人等の「遅い人」は、全て青信号が点灯を開始した時刻に横断歩道に入る。一般人は、青信号周期の間に横断歩道に入らなければならない。歩行者の青信号点滅は赤信号の点灯が近いことを示す警告信号であり、速い人だけが青信号点滅周期の間に横断歩道に入ることができる。赤信号は、いかなる人も横断歩道に入ることを禁じ、横断歩道に既に入っている歩行者は、前方の安全地帯にできるだけ速く入るために衝突区域を通行しなければならない。たとえ青信号が点灯していても、歩行者が横断歩道を歩いている限り、対立する車両は全て停止し歩行者に道を譲る必要がある。歩行者の青信号点滅の持続時間と青信号点滅後の速い人の完了時間は共に、青信号が消灯した時刻に、既に横断歩道に入っている一般人が安全に横断歩道の他端に達しうることを確実にするので、一般人の完了時間である。青信号点滅後の速い人の完了時間は、青点滅信号が消灯した時刻に、既に横断歩道に入っている速い人が安全に横断歩道の他端に達しうることを確実にする。信号灯の青信号時間において、基本的に歩行者の最小青信号時間Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎは、一般に３秒以上である。毎回遅い人がいるわけではなく、遅い人が道路横断する際の安全性は主に道を譲る車両に依存するので、図４に示すように歩行者の最小青信号時間の長さを必ずしも増加させる必要はない。
【００７９】
図５は、歩行者が道路を横断中の場合の直進車両の王の最小青信号時間の関係図を示す。
【００８０】
本願は、王の最小青信号時間を決定することを含む、上記の交通信号制御系統の設計方法を提供し、３秒、第１の青信号時間、及び第２の青信号時間のみからなるグループの最大のものを交通流の最小青信号時間として設定し、
第１の青信号時間を決定する方法は、
車流鎖における前後２つの交通流の間の最短青信号間隔から交通流の両立青信号間隔の和を除し、第１の青信号時間を求め、
第２の青信号時間は以下の通りであり、
【数１０】
2013518331.tif 000018
ここで、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎは交通流と同一方向の歩行者交通流の最小青信号時間であり、
Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  ｆｌａｓｈは、歩行者交通流の完了距離に基づき、一般人が正常の歩行速度で完了距離を通過するために必要な時間と速い人が特定の閾値より速い歩行速度で完了距離を通過するために必要な時間との差であり、
【数１１】
2013518331.tif 000019
Ｉ２１は歩行者交通流と交通流の前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ２２は歩行者交通流と交通流の後の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１１は交通流と前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１２は交通流と後の交通流との間の最短青信号間隔である。
【００８１】
王の最小青信号時間が従来の最小青信号時間以上であることは、明らかである。さらに、段階横断車流鎖の段階横断最短青信号間隔は、すでに段階横断車流によって用いられているので、これ以上系統損失時間に算入してはならない。したがって、王の最小青信号時間設定後は、段階横断車流鎖を考慮する必要はなく、複雑で煩瑣な計算を省略し、回避することができる。
【実施例４】
【００８２】
図１において、路面幅員は３６ｍであり、中央に８ｍ２の安全島がある。したがって、最大移動距離は１４ｍ、すなわち路面幅員の半分である。歩行者の最小青信号時間が３ｓ、「一般人」の速度が１．０ｍ／ｓであり、「速い人」の速度が１．５ｍ／ｓ以上である場合には、歩行者の青信号点滅時間を４ｓと決定してもよく、枠車流の最小青信号時間｛Ｇｍｉ｝は以下の通りである。東直進Ｇｍ１＝９ｓ、西左折Ｇｍ２＝１２ｓ、北直進Ｇｍ３＝１０ｓ、南左折Ｇｍ４＝９ｓ、西直進Ｇｍ５＝１１ｓ、東左折Ｇｍ６＝１１ｓ、南直進Ｇｍ７＝１０ｓ、及び北左折Ｇｍ８＝１０ｓである。
【００８３】
５．Ｌ`＜０の場合の制御スキームの決定
【００８４】
Ｌ`＞０の場合に焦点をあてた研究は多いが、Ｌ`＜０の場合には従来決定された制御スキームは失敗していた。
【００８５】
本願において、鎖族中の流量比の最大合計Ｙを有する経路が必ずしも系統鎖の鍵経路であるとは限らない。これは、最短青信号間隔の影響に関する考察がないからである。Ｌ`＜０の場合、最小青信号時間を含む可能な最小周期Ｃ０について、
2013518331.tif 000020
でなければ、流量要求は交差点の通行能力より明らかに大きく、交通が緩和されるまで、最小周期Ｃ０を有するスキームのみを最大始動能力を有する車流を始動するために選択することができる。そうでなければ、解がありうるので、実際の交通流量要求｛Ｑｉ｝及び合理的な最大飽和度要求ｑが最大限まで満足される場合には、不変の非鍵有効青信号時間Ｇｅｉを有する可能な最小周期から、周期Ｃ０及び鍵車流の有効青信号時間Ｇｅｉは段階的に増加される。その結果、周期Ｃ０及び有効青信号時間Ｇｅｉは青信号比要求｛λｉ｝を満たすことができる。設計された信号制御系統の鍵経路における車流の青信号時間Ｇｉ及び最小周期Ｃ０は早期に満足され、各枠車流の青信号点灯及び消灯時間枠及び他のパラメータが決定される。しかし、小から大への継続的な求解プロセスにおいて可能な周期値が想定される最大周期を超えるときには、臨界飽和に達し、流量要求は交差点の通行能力に接近する。この場合、流量が大きい車流が全て始動されるわけではないが、交通が緩和されるまで、要求に比例して可能な限りの車流を始動するために、得られた最大周期スキームだけを選択することができる。Ｌ`＜０であれば、解の存在の必要条件の不等式
2013518331.tif 000021
は、実際には、ある程度まで流量比合計Ｙ＞１を許容するので、許容しうる流量比合計の上限は非常に増加し、周期は最大値の上限−Ｌ`／（Ｙ−１）を有する。
【００８６】
本願は、以下のステップを含む、上記の交通信号制御系統制御方法を提供する。
以下の制御スキーム設計は、選択された鎖族に対して実行される。
１）等飽和度に基づき各枠車流の青信号比要求｛λｉ｝を決定し、ここで、λｉ＝Ｑｉ／ｑｎｉＱｓｉであり、
2013518331.tif 000022
であれば、最大許容周期Ｃを与え、
２）王の最小青信号時間集合｛Ｇｍｉ｝及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝から開始し、次のステップへ進み、
３）鎖族における各車流鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を選択される最小周期時間Ｃ０として設定し、
４）過飽和を表すＹ＞１−（Ｌ`／Ｃ０）であれば、｛Ｇｉ｝＝｛Ｇｍｉ｝と設定し、８）に進み、そうでなければ、継続し、
５）全ての枠車流について、以下のＣ０を用いた式により各整数青信号時間｛Ｇｉ｝を配分し、
【数１２】
2013518331.tif 000023
ここで、λｉは枠車流ｊの青信号比要求であり、Ｇｊは交通流の青信号時間であり、Ａは黄信号時間であり、ｌは起動損失時間であり、Ｃ０は周期であり、Ｇｍｊは最小青信号時間であり、
｛Ｇｉ｝が前の｛Ｇｉ｝又は｛Ｇｍｉ｝に等しければ、８）に進み、そうでなければ、｛Ｇｉ｝＝｛Ｇｍｉ｝として次のステップに進み、
６）車流鎖の最短鎖長の計算式に青信号時間集合｛Ｇｉ｝を代入し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、
７）周期時間
2013518331.tif 000024
であれば、次のステップに進み、そうでなければ、Ｃ０＝Ｃ１と設定し、Ｃ０が想定される最大周期より大きい、すなわちＬ`＜０かつＹ＞１であるときにＣ０＞−Ｌ`／（Ｙ−１）の場合、又は、
2013518331.tif 000025
であるときにＣ０が所定の最大許容周期Ｃより大きい場合には、臨界飽和を意味し、次のステップに移動し、そうでなければ、５）に戻り、
８）最短鎖長の最大値に関連する鍵枠車流の整数青信号時間集合｛Ｇｉ｝及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を最小枠とすることで、他の枠車流の整数青信号時間を増加させて、鎖族図の空白部（ギャップ）を満たし、鎖族スキームを決定して、各枠車流の青信号点灯及び消灯時間枠を決定し、
９）鎖族スキームに対応する青信号時間｛Ｇｉ｝と青信号間隔｛Ｉｉ｝を比較して、青信号が早期点灯し、遅延消灯し、又は重複することによる各派生位相段階を決定し、位相時間及び位相間隔の各々を決定し、
１０）最短青信号間隔を制約することにより、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号早期点灯時間及び遅延消灯時間を決定し、青信号時間を構成し、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号が全て存在するという前提に基づき、より大きい流量を有する交通流に相対的に長い青信号時間を与え、
１１）信号灯グループ−位相段階図を描画し、各タイミング・データを検証して実行し、表示のために各表示装置にタイミング・データを送信する。
【実施例５】
【００８７】
交通流量要求｛Ｑｉ｝による最小周期及び鍵車流鎖の決定
【００８８】
信号制御スキームを設計するためのフローチャートを図１４に示す。以下の動作は、王の鎖族に対して実行される。
【００８９】
１）設計された流量集合｛Ｑｉ｝に基づき各枠車両の青信号比要求を決定する。
設計された流量は、それぞれ以下の通りである。東直進Ｑ１＝７７８車両／ｈ、西左折Ｑ２＝４７５車両／ｈ、北直進Ｑ３＝８３５車両／ｈ、南左折Ｑ４＝３７４車両／ｈ、西直進Ｑ５＝８９３車両／ｈ、東左折Ｑ６＝４３２車両／ｈ、南直進Ｑ７＝８３５車両／ｈ、及び北左折Ｑ８＝４０３車両／ｈである。一車線の飽和流量はＱｓｉ＝１６００車両／ｈ（ｉ∈８）である。全ての流の方向の黄信号時間はＡ＝４ｓである。全ての流の方向の損失時間はｌ＝１．５ｓである。最大許容飽和度はｑ＝０．９である。各流の方向の青信号比要求は、以下のように決定することができる。
λ１＝０．２７、λ２＝０．３３、λ３＝０．２９、λ４＝０．２６、λ５＝０．３１、λ６＝０．３０、λ７＝０．２９、及びλ８＝０．２８である。
【００９０】
２）車流鎖の最短鎖長の最大値を最小青信号時間により可能な最小周期時間Ｃ０として設定する。すなわち、以下の通りである。
2013518331.tif 000026
可能な最小周期Ｃ０の計算から、可能な鍵車流鎖が調整できない鎖３及び鎖４であることが分かる。王の鎖族の最大流量比の全体の合計Ｙは以下のように確認される。
2013518331.tif 000027
Ｌ`が流量比の最大合計を有する経路の系統損失時間を表すとき、Ｌ`＝−１０＜０であり、
１−（Ｌ`／Ｃ０）＝１＋１０／４２＝１．２３８＞Ｙであることが確認され、したがって、解が存在しうる。
周期Ｃ０＝４２＜−Ｌ`／（Ｙ−１）＝１０／０．１９＝５２．６であり、これが解析法を用いず、Ｃ０＝５２を直接設定する理由である。検索は最小可能周期Ｃ０＝４２から開始し、最小周期の解を得ることが可能である。
【００９１】
３）各交通流の青信号時間を取得する。
式（１２）により、それぞれ以下のように青信号時間を配分する。
Ｇ１＝９、Ｇ２＝１２、Ｇ３＝１０、Ｇ４＝９、Ｇ５＝１１、Ｇ６＝１１、Ｇ７＝１０、及びＧ８＝１０である。
【００９２】
４）｛Ｇｍｉ｝を｛Ｇｉ｝と比較して変化がなければ、６）に進み、そうでなければ、分配結果に基づき、各車流鎖の最短鎖長の最大値を最小周期Ｃ１として計算する。すなわち、以下の通りである。
2013518331.tif 000028
【００９３】
５）周期時間
2013518331.tif 000029
であれば、ステップ６）を実行し、そうでなければ、Ｃ０＝Ｃ１と設定して、ステップ３に戻る。
【００９４】
６）周期時間Ｃ１を有する鍵車流鎖について周期に対する系統損失時間の比を決定する。本実施例において、鍵経路は車両鎖４であり、系統損失時間は−１０ｓであり、周期に対する系統損失時間の比は−０．２３８であるので、周期はＣ０＝４２ｓとして設定される。
【００９５】
７）周期の決定と同時に、鍵車流鎖及び鍵車流の青信号時間及び最小両立スキームを更に決定する。このスキーム枠によってスキームを改善し、鎖族図の空白部が埋められるまで、各非鍵車流の整数青信号時間集合｛Ｇｉ｝を拡張し、ここで、Ｇ１＝１０ｓであり、図１の交差点のタイミング枠スキーム｛Ｇｉ｝は以下のようになる。
Ｇ１＝１０、Ｇ２＝１２、Ｇ３＝１０、Ｇ４＝９、Ｇ５＝１１、Ｇ６＝１１、Ｇ７＝１０、及びＧ８＝１０であり、
各枠車流の飽和度ｑｉは、それぞれ以下の通りである。
ｑ１＝Ｃ０Ｑ１／（Ｇ１＋２．５）ｎ１Ｑｓ１＝０．８１７、ｑ２＝０．８６０、ｑ３＝０．８７７、ｑ４＝０．８５４、ｑ５＝０．８６８、ｑ６＝０．８４０、ｑ７＝０．８７７、及びｑ８＝０．８４６であり、合理的に許容しうる最大飽和度はｑ＝０．９である。
【００９６】
８）信号機によって青信号の点灯開始時刻及び動作時間の長さを制御することにより、鎖族スキームを実行する。ここで、決定された青信号時間及び決定された青信号間隔を有する鎖族スキームは、交通信号によって枠車流を制御するスキームと１対１の対応関係を有し、交通信号によって枠車流を制御するスキームの他の表現形式である。
【００９７】
王の鎖族スキームは、基本位相段階を含む枠車流の信号制御スキームの他に、早期点灯又は遅延消灯あるいは重複を原因として形成される派生位相段階を含む２４種類の枠車流信号制御スキームを更に含む。
【００９８】
枠車流の信号制御スキームの位相段階時間は、Ｇｉ（ｉ∈４）で表され、位相間隔は、Ｔｉ（ｉ∈４）で表され、存在可能な重複段階時間は、Ｇ`ｉであり、時間Ｇ`ｉの前後の位相間隔はそれぞれ、Ｔｉ及びＴ`ｉ（ｉ∈４）によって表され、枠車流の早期点灯時間は、Ｔｉ１（ｉ∈８）で表され、枠車流の遅延消灯時間は、Ｔｉ２（ｉ∈８）で表される。
【００９９】
青信号時間｛Ｇｉ｝と対応する青信号間隔｛Ｉｉ｝を連続して比較することによって、青信号時間｛Ｇｉ｝と青信号間隔｛Ｉｉ｝との間の時間差を決定することができ、決定された鎖族スキームは派生位相段階構成を含む枠車流の信号制御スキームに対応する。
【０１００】
全てのｉ∈４のうち、一対の早期点灯時間｛Ｔｉ１，Ｔ（ｉ＋４）１｝のうちの１つのみが存在することができ、一対の遅延消灯時間｛Ｔｉ２，Ｔ（ｉ＋４）２｝のうちの１つのみが存在することができ、早期点灯時間及び遅延消灯時間が存在しない場合は０とされる。
１）位相段階時間は、存在可能な早期点灯時間及び遅延消灯時間を各青信号時間から減ずることによって得られ、
【数１３】
2013518331.tif 000030
２）斜め方向の青信号間隔制約がない位相間隔は、
【数１４】
2013518331.tif 000031
であり、
位相間隔は、
【数１５】
2013518331.tif 000032
であり、
Ｔｉ２＞Ｉ（ｉ＋４）１又はＴ（ｉ＋４）１＞Ｉｉであれば、重複位相段階があり、重複位相段階の時間の長さは、
【数１６】
2013518331.tif 000033
であり、
重複位相間隔の前後の位相間隔Ｔｉ及びＴ`ｉは、それぞれＩｉ及びＩ（ｉ＋４）１であり、
３）斜め方向の青信号間隔制約がある位相間隔は、
【数１７】
2013518331.tif 000034
【数１８】
2013518331.tif 000035
であり、位相間隔の前後の位相間隔は、
【数１９】
2013518331.tif 000036
である。
【０１０１】
信号制御枠車流スキームが決定され、派生位相段階のパラメータ比較及び計算を表５に示す。
【０１０２】
表５  図１に示される交差点の派生位相段階のパラメータ比較及び計算の表
【表５】
2013518331.tif 000037
【０１０３】
図１に示される交差点のタイミングスキームにおいて、各位相段階の時間は、１０、１１秒、９秒、及び９秒であり、位相間隔は、２秒、１秒、−３秒、及び−１秒であり、西左折及び北直進の位相段階の時間は１秒早く点灯され、西直進及び南直進の位相段階の時間は１秒遅く消灯され、重複する位相段階は無い。
【０１０４】
９）最短青信号間隔を制約することにより、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流青信号の早期点灯又は遅延点灯時間及び早期消灯又は遅延消灯時間を決定し、青信号時間を構成し、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号が全て存在するという前提に基づき、より大きい流量を有する交通流に相対的に長い青信号時間を与え、
１０）図８に示すように、信号灯グループ−位相段階図を描画する。上記の方法で、本実施例の交通信号制御スキームの設計は完了する。各タイミング・データは検証され、実行され、表示のために各表示装置に送信される。
【０１０５】
最短青信号間隔は、鍵衝突点における衝突を交差点の停止線を通過する車流に変換する一種の時間制約変換である。従来の信号機標準に規定された衝突の概念と混同を生じる可能性があるため、「青信号の衝突の禁止」は廃止しなければならない。「足を削りて履に適せしむ」、すなわち、交通信号制御スキームが誤った計測機能を有する信号機によって影響されるような事態を生じてはならない。
【０１０６】
６．本願は、交差点の道路導流化スキーム及び計算された最短青信号間隔が以下の方法により選別される、上記の交通信号制御方法を提供する。
【０１０７】
交差点の少なくとも２つの道路導流化スキームについて、各道路導流化スキームの系統損失時間の最小平均値が決定され、系統損失時間の最小平均値を有する道路導流化スキームが交差点の道路導流化スキームとして選択され、選択された道路導流化スキームの情報及び計算された最短青信号間隔が出力される。
【０１０８】
異なる導流化路において、異なる位置の鍵衝突点があってもよく、異なる完了距離及び進入距離であってもよく、各最短青信号間隔及び王の鎖族の系統損失時間の平均値は異なり、王の鎖族の系統損失時間の平均値は、導流化スキームを選別するための好ましい数値指標として用いることができる。より小さい平均値を有する王の導流化が、選別され発見された。本願において、王の鎖族の系統損失時間の全てが負である道路導流化は、王の導流化と称する。王の導流化は、確かに存在するのか。図７を参照されたい。
【０１０９】
本願は、交差点の道路導流化スキームを更に含む上記の交通信号制御系統を提供し、道路導流化スキームは環状道路及び環状道路と交差する道路を含む交差点に用いられ、環状道路は直進車両及び非自動車に用いられ、環状道路内の中心区域は、直進車両通行禁止区域であり、環状道路及び中心区域と交差する道路は左折車両のために用いられ、直進自動車のための環状道路とともに平面交差を形成する。
【実施例６】
【０１１０】
王の鎖族の系統損失時間の平均値に基づき選別可能な有効道路導流化スキームの選別
【０１１１】
可能な道路導流化の各々は、「王の鎖族の系統損失時間の平均値をより小さくする」点を指標として用いて比較され、選択される。王の導流化スキームを選別し、採用するための設計フローチャートを図１３に示す。
【０１１２】
従来、高架交差路が建設できない平面交差点（橋）には、図９に示される標準導流化が適用される。
【０１１３】
しかし、図９に示される標準交差点の導流化は、王の導流化スキームには属しない。数値データは最も説得力がある。
【０１１４】
計算された数値結果は、図１及び図９の交差点では王の鎖族が鎖族１２であることを示す。しかし、図９の王の鎖族の系統損失時間の平均値は０だけであり、図１のものよりもかなり大きい。したがって、図１は王の導流化スキームに属する。
【０１１５】
図１に示すように、本願の技術的な解決手段は下路橋（直進橋）の下の交差点にも適用できる。
【０１１６】
本願の技術的な解決手段は、図１２に示されるように、小交差点、例えば２本の車線（すなわち上下２方向の交通レーン）のみを有する小さい交差点にも適用することもできる。
【０１１７】
７．カウントダウン表示器
【０１１８】
表４において、起動損失時間の合計が王の導流閾値Ｓ＝３．７５より大きい４．０である場合は、図１の王の鎖族の各車流鎖の系統損失時間はそれぞれ０、０、１、及び０となり、王の導流化スキームではありえない。もちろん、閾値Ｓ＝３．７５は具体的な交差点の具体的な速度パラメータに関するものであり、王の導流化の存在を保証するように満足することが必須である。
【０１１９】
本願は、以下のステップを更に含む上記の交通信号制御方法を提供する。
少なくとも最後の５秒又は６秒の間に、灯信号に対応する信号により決定された剰余時間を、秒単位で同期的、連続的かつ漸減的に表示するためにカウントダウン表示器を使用する。
【０１２０】
カウントダウン表示器は、距離信号が消灯した時刻から剰余時間についての誘導補助情報を通行者に適時に提供するために、信号灯の近傍に設置される。このように、運転者は、上記の情報、車載重量、速度、路面摩擦力、及び車両と停止線との間の距離に基づき、いつ制動を開始するか、又は、いつ停止線を通過するために加速するかを自身で決定することができる。運転者は、不法に赤信号で運転するよりも通行時間を十分に利用することができるので、起動損失時間を減少させることができる。起動損失時間の減少は、交通安全及び、黄信号ｉの後でかつ青信号ｊの前であるｉ−ｊ区間時間の大小に影響を及ぼすことはなく、効果的に有効青信号時間を改良することができる。
【０１２１】
交通信号制御に用いられる複数桁カウントダウン表示器は既に存在する。しかしながら、リアルタイム適応制御を実行するときには、複数桁カウントダウン表示器は青信号及び赤信号の動作時間の調整を必要とし、その結果カウントダウンのデータの跳びにより情報が不正確になり、複数桁のカウントダウン表示器の適用に影響を及ぼす。そのためキャンセルされる傾向がある。
【０１２２】
リアルタイム動的制御においては、固定不変の一桁の単位時間を調整する必要がないので、単位時間はリアルタイム動的制御と調和して共存することができる。したがって、系統損失時間を減少させる技術に整合し、王の導流化スキームの閾値を減少させ、負の系統損失時間による上記の多様な効果を達成し、リアルタイム適応制御と矛盾を生じないため、本発明では、「専用に設計された」一桁のカウントダウン表示装置が実装され、一桁のカウントダウン表示装置はＣＰＵ計時装置及び表示装置を含み、一桁のカウントダウン表示装置と信号機との間には、デジタル通信及び専用線がない。
【０１２３】
カウントダウン表示器は、交通信号表示装置に接続される。カウントダウン表示器は、信号機から送信されカウントダウン表示装置で受信された信号から第２の制御信号を抽出し、第２の制御信号により予め設定された数字から開始するカウントダウンを表示し、カウントダウンが終了した時刻に、表示を終了する。
【０１２４】
「専用に設計された」１桁カウントダウン表示器の動作のブロック図を、図１０に示す。
【０１２５】
本願は、交通信号表示装置に送信された第１の制御信号に第１の制御信号と異なる周波数を有する第２の制御信号を適時に重畳し、上記の「専用に設計された」信号機を提供する。
【０１２６】
８．本願は、信号機及び交通信号表示装置を含み、信号機は請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の方法で決定された交差点の制御スキームを実行し、交通信号表示装置に交通信号を表示するための指令をリアルタイムで送信するために用いられる、交差点の交通信号制御系統を提供する。
【０１２７】
９．計測装置
【０１２８】
本願は、交差点の計測装置を更に含む上記の交通信号制御系統を提供し、完了車速を計測するための情報計測装置は横断歩道の出口付近の区域に設置され、この区域の車両の法定車速を完了車速とし、進入車速及び加速度を計測するための情報計測装置は横断歩道の入口付近の区域に設置され、この区域で青信号の度に始動される先頭部車両の法定車速及び加速度を進入車速及び加速度とし、これらの情報計測装置は更に、異なる流の方向の車流量を計測し、信号機にそれらを提供することができる。
【０１２９】
本願は、請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の方法を用いて王の鎖族のみのために制御スキームの動的設計を実行し、他のいかなる鎖族も考慮しない、上記の交通信号制御系統を提供する。
【実施例７】
【０１３０】
制御スキームの動的調整の達成
【０１３１】
本実施例において、交通信号制御系統は計測器を更に含む。データ処理、ネットワーク通信及びモデル予測が計測データに対して実行され、その結果、データは信頼性及び感度が高く、次の周期の車流量及び交通速度統計パラメータに適時に変換することができ、次の周期での最短青信号間隔及びタイミングスキームのためのリアルタイム設計の計算に用いられる。このように、オンライン測定されたデータによる動的設計を実行することができる。
【０１３２】
信号機によって実行されるステップは、第５の実施例のステップとほぼ同様であり、王の鎖族のみのために実行され、他の鎖族は放棄される。もちろん、６）のステップにおける周期に対する系統損失時間の比の計算も、７）のステップにおける比較及び選択も存在しない。スキームは、スキーム枠に直接基づいて改善され、動作に入り、信号を表示する各信号表示装置に送信される。
【実施例８】
【０１３３】
複数交差点から形成された地上道路ネットワークの協調信号制御系統
【０１３４】
本願は、上記の交差点の交通信号制御系統を含み、各交差点の系統損失時間が一定になることを確実にし、各交差点が最小周期を有する必要が無く、協調信号に加わるために必要な同一周期を有することを可能とする、複数交差点から形成された地上道路ネットワークの協調信号制御系統を提供する。
【０１３５】
本願の記述は十字交差点についてのものであるが、本願は他の交差点にも適用することができる。
【０１３６】
本発明の交通信号制御系統は、主に信号機、及び信号表示装置を含み、動的調整スキームの場合には計測器を更に含み、無線或いは光ファイバ又は電線を経由して接続することができる。交通信号制御系統は、最短青信号間隔及び王の最小青信号時間を決定するための道路導流化スキームを更に含む。
【０１３７】
実施例は、１０秒の付加有効始動時間が４２秒の周期毎に増加することを示す。それは一日（すなわち２４時間）の有効始動時間が約２９．７１４時間であることを意味する。中国特許ＺＬ２００７１００５５３９０．２の明細書１２ページに記載されているように、計算が、「４秒の最低限値を最短青信号間隔として用いる」及び「起動損失時間に３秒を配分する」従来の方法によって実行される場合、４２秒の周期を有する制御系統を設計することは不可能である。４２秒の周期及び４秒の黄信号時間を有する４位相段階制御系統を偶然に設計することができた場合、周期毎の系統損失時間は２４秒に達し、１日２４時間の有効通行時間は約１０．２８６時間となる。負の系統損失時間を有する制御系統の場合の１日の有効通行時間と正の系統損失時間を有する制御系統の場合の１日の有効通行時間との間には、１９．４２８時間の時間差がある。有効通行時間は、従来の有効通行時間のほぼ２倍に増加する。
【０１３８】
上記の技術的な解決手段によれば、本発明の交通信号制御方法及び系統は、比較的大きい最短青信号間隔を正確に設定することによって交通の安全を確保することができる。系統損失時間は、系統損失時間を減少させるために互いに補完しあう４つの技術的手段によって、負にすることができる。信号制御系統に負の系統損失時間がある場合には、以下の効果がある。鍵経路における車流の有効青信号時間の合計は周期より大きく、付加有効始動時間がある。系統損失時間が短くなるほど、付加有効始動時間は長くなる。合理的に許容しうる最大飽和の場合には、周期に対する系統損失時間の比の最小化を最適化指標として用いることにより、負の系統損失時間の絶対値は最大に達し、系統周期は最小に達し、付加有効始動時間の比は最大に達し、交差点の通行能力及び通行効率は最大に達し、車両の停止による遅延時間は最小に達することができる。このように、信号周期が短くなると、枠車流の通行能力は増加し、歩行者及び非自動車の停止時間及び待機時間は減少し、交通安全及び秩序の確保を前提として、交通サービスのレベルが改善される。
【０１３９】
さらに、各鍵交差点の信号制御系統の動作効率の改良は、必ず地上道路ネットワークの信号制御系統の全体の効率の改善を導くことができる。その結果、地上道路ネットワークの交通渋滞は非常に軽減される。
【実施例９】
【０１４０】
本発明の一実施例による交差点の交通信号制御方法は、以下のステップを含むことができる。
交差点の情報に基づき、第１の青信号によって始動される交通流と第２の青信号によって始動される交通流が重畳する区域を決定し、第１の青信号により始動された交通流が第１の青信号が消灯したときから区域を通過するのにかかる第１の時間と第２の青信号により始動された交通流が第２の青信号が点灯したときから区域を通過するためにかかる第２の時間を決定し、
交差点の情報に基づき、第１の青信号によって始動された交通流の車両が制動を終了させるのにかかる第３の時間を決定し、
第１の時間と第２の時間の差に、信号変化を見てから制動反応を実行するまでに運転者に必要とされる予め設定された反応時間である第３の時間を加えることによって、第１の青信号から第２の青信号までの最小青信号間隔を決定し、
第１の青信号から第２の青信号までの最小青信号間隔に基づき交差点の制御スキームを決定し、制御スキームにより交通信号を表示する交通信号表示装置に指令を送信する。
【０１４１】
上記の方法は、交通信号機によって実行してもよく、一つ以上のサーバによって実行してもよい。更に、上記のステップの実行順序は必要に応じて調整することができる。
【０１４２】
上記の方法は、少なくとも一つの計測器によって、第１の青信号により始動された交通流が第１の青信号が消灯した時刻に区域を通過するための第１の速度を計測し、第２の青信号により始動された交通流が第２の青信号が点灯した時刻に区域に移動するための加速度又は第２の速度を計測し、第１の速度、加速度又は第２の速度を交差点の情報として信号機に提供するステップを更に含んでもよい。
【０１４３】
上記の方法において、第１の青信号から第２の青信号までの最小青信号間隔に基づき交差点の制御スキームを決定するステップは、具体的には以下のステップを含むことができる。
１つのグループに少なくとも一つの非衝突交通流を配分し、各交通流の始動順序を表す多数の鎖族を得るために、異なる順序で各グループを配置し、異なるグループ化方式に基づき鎖族の全てをリスト化し、
各鎖族の系統損失時間の平均値
2013518331.tif 000038
を計算し、
各鎖族において、交通流は各グループごとに交通鎖を形成するために用いられる鍵流（キー・フロー）として選択され、Ｉｉは各交通鎖における２つの隣接した鍵流のグループ間の最小青信号間隔であり、ｍは鎖族における異なる交通鎖の数であり、Ａは第３の時間と反応時間の和であり、ｌは予め設定された交通流の起動損失時間であり、ｎは鎖族のグループ数であり、
系統損失時間の最小平均値を有する少なくとも一つの鎖族に基づき、制御スキームにおける各交通流の通行順序を決定する。
【０１４４】
上記の方法は、交差点の少なくとも２つの道路導流化スキームの系統損失時間の最小平均値をそれぞれ決定し、系統損失時間の最小平均値の最小値を有する道路導流化スキームを交差点の道路導流化スキームとして選択し、選択された道路導流化スキームの情報を出力するステップを更に含んでもよい。
【０１４５】
上記の方法において、第１の青信号から第２の青信号までの最小青信号間隔に基づき交差点の制御スキームを決定するステップは、各交通流の最小青信号時間を計算し、最小青信号時間、系統損失時間の最小平均値を有する鎖族、及び予め設定された設計パラメータに基づき、制御スキームの各青信号の時間配分スキームを決定するステップを更に含む。
【０１４６】
上記の方法において、各交通流の最小青信号時間を計算するステップは、具体的に以下のステップを含んでもよい。
３秒、第１の青信号時間、及び第２の青信号時間のみからなるグループから最大の１つを交通流の最小青信号時間として選択し、
青信号時間を決定するための方法は、
鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、一方の最短青信号間隔を増加させ、２つの最短青信号間隔の和が等しくなるようにし、
交通流の前後の最小青信号間隔の和が交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔よりも小であれば、交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔から交通流の前後の最小青信号間隔の和を減じて第１の青信号時間を設定し、
第２の青信号時間は、
2013518331.tif 000039
であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎは交通流と同一方向の歩行者交通流の最小青信号時間であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  ｆｌａｓｈは、正常の歩行速度で完了距離を通過するために必要な時間と歩行者交通流のための完了距離に基づき走行速度で完了距離を通過するために必要な時間との差であり、Ｉ２１は歩行者交通流と交通流の前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ２２は歩行者交通流と交通流の後の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１１は交通流と前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１２は交通流と後の交通流との間の最短青信号間隔である。
【０１４７】
上記の方法において、制御スキームにおける各青信号の時間配分スキームを決定するステップは具体的には以下のステップを含んでもよい。
鎖族の各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間と各交通流間の最短青信号間隔の和を交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族から最短鎖長の最大値を有する交通鎖を選択し、最短鎖長の最大値を第１の周期時間として設定し、
第１の周期時間に基づき各交通鎖における各交通流に青信号時間を配分し、各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を第２の周期時間として設定し、
第２の周期時間が第１の周期時間以下であれば、第２の周期時間に対応する交通鎖を選択し、第２の周期時間が第１の周期時間より大きければ、第１の周期時間を第２の周期時間と等しくなるように設定し、青信号時間を配分する。
【０１４８】
上記の方法において、制御スキームにおける各青信号の時間配分スキームを決定するステップは具体的には以下のステップを含んでもよい。
各交通流の青信号比要求及び第１の最小の周期時間に基づき、交通鎖における各交通流に青信号時間を配分し、配分の結果に基づき少なくとも一つの交通鎖において各交通鎖の最短鎖長を計算し、ここで、青信号比は周期時間に対する有効青信号時間の比である。
【０１４９】
上記の方法において、制御スキームにおける各青信号の時間配分スキームを決定するステップは具体的には以下のステップを含んでもよい。
Ａ．鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、一方の最短青信号間隔を増加させ、２つの最短青信号間隔の合計が等しくなるようにし、
Ｂ．車流の飽和度要求に基づき各交通流ｋの青信号比要求λｋを決定し、
鎖族における各交通鎖について、交通鎖の各交通流の青信号比要求の和を計算し、和の最大値を流量比の最大合計Ｙとして設定し、和の最大値を有する交通鎖の系統損失時間
2013518331.tif 000040
を計算し、ここで、Ｉｉは交通鎖における２つの隣接したグループの鍵流の間の最短青信号間隔であり、ｌは予め設定された交通流の起動損失時間であり、ｎは鎖族におけるグループの数であり、
Ｃ．鎖族における各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の最短青信号間隔の和を交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族における最短鎖長の最大値を有する交通鎖を選択し、最短鎖長の最大値を第１の周期Ｃ０とし、Ｌ＜０であればステップＤを実行し、
2013518331.tif 000041
であればステップＦを実行し、
Ｄ．
2013518331.tif 000042
であればステップＨを実行し、
Ｅ．各交通鎖について、各交通流ｋの青信号時間
2013518331.tif 000043
を配分し、ＧｍｋにＧｋが等しくなければ、｛Ｇｍｋ｝＝｛Ｇｋ｝を設定してステップＥを再度実行し、そうでなければ、得られた青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づき各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、Ｃ１＞Ｃ０であれば、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＤに戻り、そうでなければ、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＨを実行し、
Ｆ．予め設定された最大周期閾値Ｃに基づき、第１の周期時間Ｃ０がＣより小か否かを判断し、Ｃ０＞Ｃであれば、ステップＨを実行し、
Ｇ．各交通鎖に対して、各交通流ｋの青信号時間
2013518331.tif 000044
を配分し、ＧｍｋにＧｋが等しくなければ、｛Ｇｍｋ｝＝｛Ｇｋ｝を設定してステップＧを実行し、そうでなければ、得られた青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づき各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、Ｃ１＞Ｃ０であれば、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＦに戻り、そうでなければＣ０＝Ｃ１を設定してステップＨを実行し、
Ｈ．周期時間Ｃ０に対応する交通鎖の青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づいて、各グループの他の交通流の最小青信号時間を増加させ、鎖族図の空白部を満たし、各交通流の青信号点灯及び消灯時間を決定し、得られた各交通流の青信号時間及び青信号間隔を制御スキームとして使用し、
Ｉ．予め設定されたパラメータに基づき対立（衝突）交通流の青信号が同時に点灯できるか否かを判断し、対立交通流の青信号が同時に点灯できない場合に対立車流の青信号が同時に点灯されているかどうかを検査し、そのような場合には、青信号時間を短縮させて、減少した青信号時間を黄信号時間に配分する。
【０１５０】
上記の方法において、制御スキームにおける各青信号の時間配分スキームを決定するステップは具体的には以下のステップを含んでもよい。
Ｊ．鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、
Ｋ．２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔を初期時間として記録し、
Ｌ．より小さい和を有する２つの最短青信号間隔の第１の最短青信号間隔を予め設定された値で増加させ、第２の最短青信号間隔を調整し、２つの最短青信号間隔の和が等しくなるようにし、
鎖族における各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の最短青信号間隔の和を交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族における最短鎖長の最大値を有する交通鎖を選択して鍵交通鎖とし、最短鎖長の最大値を第１の周期時間Ｃ０として設定し、
第２の最短青信号間隔が第２の最短青信号間隔に対応する初期時間以下か否かを判断し、第２の青信号間隔が初期時間以下であれば、ステップＭを実行し、そうでなければステップＬを実行し、
Ｍ．鍵交通鎖において多く起こる最小青信号間隔の最小値を設定し、他の最小青信号間隔を調整して、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と等しくなるようにし、最小青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝を調整して、各交通流の前後の最小青信号間隔の合計が交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔より小さくなるようにし、
Ｎ．車流の飽和度要求に基づき各交通流ｋの青信号比要求λｋを決定し、
Ｏ．各交通鎖に対して、青信号比要求λｋに基づき各交通流ｋの青信号時間
2013518331.tif 000045
を配分し、ＧｍｋにＧｋが等しくなければ、｛Ｇｍｋ｝＝｛Ｇｋ｝を設定して再度ステップＯを実行し、そうでなければ、得られた青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づき各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、Ｃ１＞Ｃ０であれば、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＯを実行し、そうでなければＣ０＝Ｃ１を設定してステップＰを実行し、
Ｐ．周期時間Ｃ０に対応する交通鎖の青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づいて、各グループの他の交通流の最小青信号時間を増加させ、鎖族図の空白部を満たし、各交通流の青信号点灯及び消灯時間を決定し、各交通流の青信号時間及び各青信号時間を制御スキームとして使用し、
Ｉ．対立交通流の青信号が同時に点灯できるか否かを判断し、対立交通流の青信号が同時に点灯できない場合に対立交通流の青信号が同時に点灯されているかを検査し、そのような場合には、青信号時間を短縮させて、減少した青信号時間を黄信号時間に配分する。
【０１５１】
上記の方法において、交差点に用いられる道路導流化スキームは環状道路及び環状道路と交差する道路構成を含み、環状道路は直進車両及び非自動車に用いられ、環状道路内の中心区域は直進車両通行禁止区域であり、環状道路及び中心区域と交差する道路は左折車両のために用いられ、直進自動車のための環状道路とともに平面交差を形成する。
【０１５２】
上記の方法は、カウントダウン表示器を更に含んでもよく、カウントダウン表示器は交通信号表示装置に接続され、信号機は交通信号表示装置に送信される第１の制御信号に第１の制御信号と異なる周波数を有する第２の制御信号を重畳し、カウントダウン表示器は、信号機から送信されカウントダウン表示装置で受信された信号から第２の制御信号を抽出し、第２の制御信号により予め設定された数から開始するカウントダウンを表示し、カウントダウンが終了するときに、表示を終了する。予め設定された数は、任意の数（例えば９以下）であってもよい。
【０１５３】
本発明の一実施例は、制御スキーム決定装置、信号機、及び交通信号表示装置を含む、交差点の交通信号制御系統を提供する。制御スキーム判定装置は、独立した単一の装置又は複数の装置であってもよく、また、信号機における装置モジュールであってもよい。
【０１５４】
制御スキーム決定装置は、
交差点の情報に基づき、第１の青信号によって始動される交通流と第２の青信号によって始動される交通流が重畳する区域を決定し、
第１の青信号により始動された交通流が第１の青信号が消灯したときから区域を通過するためにかかる第１の時間と第２の青信号により始動された交通流が第２の青信号が点灯したときから区域を通過するためにかかる第２の時間を決定し、
交差点の情報に基づき、第１の青信号によって始動された交通流の車両が制動を終了させるために必要な第３の時間を決定し、
第１の時間と第２の時間の差に、信号変化を見てから制動反応を実行するまでに運転者に必要とされる予め設定された反応時間である第３の時間を加えることによって、第１の青信号から第２の青信号までの最小青信号間隔を決定し、
第１の青信号から第２の青信号までの最小青信号間隔に基づき交差点の制御スキームを決定し、信号機の制御スキームを提供するように構成される。
【０１５５】
信号機は、制御スキームにより交通信号を表示する交通信号表示装置に指令を送信するように構成される。
【０１５６】
本発明の一実施例によれば、上記の系統は、第１の青信号により始動された交通流が第１の青信号が消灯した時刻に区域を通過する際の第１の速度を計測し、第２の青信号により始動された交通流が第２の青信号が点灯した時刻に区域を通行する際の加速度又は第２の速度を計測し、第１の速度、加速度又は第２の速度を交差点の情報として制御スキーム決定装置に提供するように構成された少なくとも一つの計測器を更に含んでもよい。
【０１５７】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は更に、
１つのグループに少なくとも一つの非対立（衝突）交通流を配分し、各交通流の始動順序を表す多数の鎖族を得るために、異なる順序で各グループを配置し、異なるグループ化方式に基づき鎖族の全てをリスト化し、
各鎖族の系統損失時間の平均値
2013518331.tif 000046
を計算し、
ここで、各鎖族において、交通流は各グループごとに交通鎖を形成するために用いられる鍵流として選択され、Ｉｉは各交通鎖における２つの隣接した鍵流のグループ間の最小青信号間隔であり、ｍは鎖族における異なる交通鎖の数であり、Ａは第３の時間と反応時間の和であり、ｌは予め設定された交通流の起動損失時間であり、ｎは鎖族のグループ数であり、
系統損失時間の最小平均値を有する少なくとも一つの鎖族に基づき、制御スキームにおける各交通流の通行順序を決定する。
【０１５８】
本発明の一実施例によれば、上記の系統は更に、
交差点の少なくとも２つの道路導流化スキームの各系統損失時間の最小平均値を決定し、系統損失時間の最小平均値の最小値を有する道路導流化スキームを交差点の道路導流化スキームとして選択し、選択された道路導流化スキームの情報を出力するように構成された導流化スキーム選択装置を含んでもよい。
【０１５９】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は、
各交通流の最小青信号時間を計算し、最小青信号時間、系統損失時間の最小平均値を有する鎖族、及び予め設定された設計パラメータに基づき、制御スキームの各青信号の時間配分スキームを決定するように構成されてもよい。
【０１６０】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は、
３秒、第１の青信号時間、及び第２の青信号時間のみからなるグループから１つを交通流の最小青信号時間として選択するように構成されてもよい。
【０１６１】
更に、第１の青信号時間を決定するための方法は、
鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、
２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、一方の最短青信号間隔を増加させ、２つの最短青信号間隔の和が等しくなるようにし、
交通流の前後の最小青信号間隔の合計が交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔よりも小であれば、交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔から交通流の前後の最小青信号間隔の和を減じて第１の青信号時間を設定し、
第２の青信号時間は、
2013518331.tif 000047
であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎは交通流と同一方向の歩行者交通流の最小青信号時間であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  ｆｌａｓｈは、正常の歩行速度で完了距離を通過するために必要な時間と歩行者交通流のための完了距離に基づき走行速度で完了距離を通過するために必要な時間との差であり、Ｉ２１は歩行者交通流と交通流の前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ２２は歩行者交通流と交通流の後の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１１は交通流と前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１２は交通流と後の交通流との間の最短青信号間隔である。
【０１６２】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は、
鎖族の各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間と各交通流間の最短青信号間隔の和を交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族から最短鎖長の最大値を有する交通鎖を選択し、最短鎖長の最大値を第１の周期時間として設定し、
第１の周期時間に基づき各交通鎖における各交通流に青信号時間を配分し、各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を第２の周期時間として設定し、
第２の周期時間が第１の周期時間以下であれば、第２の周期時間に対応する交通鎖を選択し、第２の周期時間が第１の周期時間より大きければ、第１の周期時間を第２の周期時間と等しくなるように設定し、青信号時間を配分するように構成されてもよい。
【０１６３】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は、
各交通流の青信号比要求及び第１の最小の周期時間に基づき、交通鎖における各交通流に青信号時間を配分し、配分の結果に基づき少なくとも一つの交通鎖において各交通鎖の最短鎖長を計算し、青信号比は周期時間に対する有効青信号時間の比であるように構成されてもよい。
【０１６４】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は、以下のように構成されてもよい。
Ａ．鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、一方の最短青信号間隔を増加させ、２つの最短青信号間隔の合計が等しくなるようにし、
Ｂ．車流の飽和度要求に基づき各交通流ｋの青信号比要求λｋを決定し、
鎖族における各交通鎖について、交通鎖の各交通流の青信号比要求の和を計算し、和の最大値を流量比の最大合計Ｙとして設定し、和の最大値を有する交通鎖の系統損失時間
2013518331.tif 000048
を計算し、ここで、Ｉｉは交通鎖における２つの隣接したグループの鍵流の間の最短青信号間隔であり、ｌは予め設定された交通流の起動損失時間であり、ｎは鎖族におけるグループの数であり、
Ｃ．鎖族における各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の最短青信号間隔の和を交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族における最短鎖長の最大値を有する交通鎖を選択し、最短鎖長の最大値を第１の周期Ｃ０とし、Ｌ＜０であればステップＤを実行し、
2013518331.tif 000049
であればステップＦを実行し、
Ｄ．
2013518331.tif 000050
であればステップＨを実行し、
Ｅ．各交通鎖について、各交通流ｋの青信号時間
2013518331.tif 000051
を配分し、ＧｍｋにＧｋが等しくなければ、｛Ｇｍｋ｝＝｛Ｇｋ｝を設定してステップＥを再度実行し、そうでなければ、得られた青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づき各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、Ｃ１＞Ｃ０であれば、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＤに戻り、そうでなければ、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＨを実行し、
Ｆ．予め設定された最大周期閾値Ｃに基づき、第１の周期時間Ｃ０がＣより小か否かを判断し、Ｃ０＞Ｃであれば、ステップＨを実行し、
Ｇ．各交通鎖に対して、各交通流ｋの青信号時間
2013518331.tif 000052
を配分し、ＧｍｋにＧｋが等しくなければ、｛Ｇｍｋ｝＝｛Ｇｋ｝を設定してステップＧを実行し、そうでなければ、得られた青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づき各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、Ｃ１＞Ｃ０であれば、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＦに戻り、そうでなければＣ０＝Ｃ１を設定してステップＨを実行し、
Ｈ．周期時間Ｃ０に対応する交通鎖の青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づいて、各グループの他の交通流の最小青信号時間を増加させ、鎖族図の空白部を満たし、各交通流の青信号点灯及び消灯時間を決定し、得られた各交通流の青信号時間及び青信号間隔を制御スキームとして使用し、
Ｉ．予め設定されたパラメータに基づき対立（衝突）交通流の青信号が同時に点灯できるか否かを判断し、対立交通流の青信号が同時に点灯できない場合に対立車流の青信号が同時に点灯されているかどうかを検査し、そのような場合には、青信号時間を短縮させて、減少した青信号時間を黄信号時間に配分するように構成されてもよい。
【０１６５】
本発明の一実施例によれば、制御スキーム決定装置は、以下のように構成されてもよい。
Ｊ．鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、
Ｋ．２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔を初期時間として記録し、
Ｌ．より小さい和を有する２つの最短青信号間隔の第１の最短青信号間隔を予め設定された値で増加させ、第２の最短青信号間隔を調整し、２つの最短青信号間隔の和が等しくなるようにし、
鎖族における各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の最短青信号間隔の和を交通鎖の最短鎖長として計算し、鎖族における最短鎖長の最大値を有する交通鎖を選択して鍵交通鎖とし、最短鎖長の最大値を第１の周期時間Ｃ０として設定し、
第２の最短青信号間隔が第２の最短青信号間隔に対応する初期時間以下か否かを判断し、第２の青信号間隔が初期時間以下であれば、ステップＭを実行し、そうでなければステップＬを実行し、
Ｍ．鍵交通鎖において多く起こる最小青信号間隔の最小値を設定し、他の最小青信号間隔を調整して、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と等しくなるようにし、最小青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝を調整して、各交通流の前後の最小青信号間隔の合計が交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔より小さくなるようにし、
Ｎ．車流の飽和度要求に基づき各交通流ｋの青信号比要求λｋを決定し、
Ｏ．各交通鎖に対して、青信号比要求λｋに基づき各交通流ｋの青信号時間
2013518331.tif 000053
を配分し、ＧｍｋにＧｋが等しくなければ、｛Ｇｍｋ｝＝｛Ｇｋ｝を設定して再度ステップＯを実行し、そうでなければ、得られた青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づき各交通鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、Ｃ１＞Ｃ０であれば、Ｃ０＝Ｃ１を設定してステップＯを実行し、そうでなければＣ０＝Ｃ１を設定してステップＰを実行し、
Ｐ．周期時間Ｃ０に対応する交通鎖の青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝に基づいて、各グループの他の交通流の最小青信号時間を増加させ、鎖族図の空白部を満たし、各交通流の青信号点灯及び消灯時間を決定し、各交通流の青信号時間及び各青信号時間を制御スキームとして使用し、
Ｉ．対立交通流の青信号が同時に点灯できるか否かを判断し、対立交通流の青信号が同時に点灯できない場合に対立交通流の青信号が同時に点灯されているかを検査し、そのような場合には、青信号時間を短縮させて、減少した青信号時間を黄信号時間に配分するように構成されてもよい。
【０１６６】
本発明の一実施例によれば、上記の系統は、少なくとも一つのカウントダウン表示器を更に含んでもよい。カウントダウン表示器は交通信号表示装置に接続され、信号機によって受信され交通信号表示装置に送信された第１の制御信号に第１の制御信号と異なる周波数を有する第２の制御信号が重畳され、第２の制御信号を抽出し、第２の制御信号により予め設定された数から開始するカウントダウンを表示し、カウントダウンが終了するときに、表示を終了する。予め設定された数は、任意の数（例えば９以下）であってもよい。
【０１６７】
要約すると、本願は、系統、道路導流化、位相構造等の好適な指標及び設計最適化技術、鍵交差点における強力で高効率的な信号制御系統、設計方法、及び専用装置を提供する。このように、本願は完全に新しい技術性能を有し、かかる信号制御技術は歴史的にも前例がなく、制御技術の開発のための新規な特徴を創出し、先駆的な発明に属する。本願は、「位相段階が多いほど系統損失時間は大きくなる」、「交差点の導流化においては、交差点の中央に可能な限り多くの自動車衝突点を集中することが最良である」、「周期時間が長くなるほど、通行能力が大きくなる」等の従来の概念を完全に変えるものである。
【図１】
2013518331.tif 000062
【図２】
2013518331.tif 000063
【図３】
2013518331.tif 000064
【図４】
2013518331.tif 000065
【図５】
2013518331.tif 000066
【図６】
2013518331.tif 000067
【図７】
2013518331.tif 000068
【図８】
2013518331.tif 000069
【図９】
2013518331.tif 000070
【図１０】
2013518331.tif 000071
【図１１】
2013518331.tif 000072
【図１２】
2013518331.tif 000073
【図１３】
2013518331.tif 000074
【図１４】
2013518331.tif 000075
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月28日(2012.9.28)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最短青信号間隔を決定することからなる交通信号制御方法であって、
１）交差点の道路導流化の工程設計に基づき、異なる交通流の鍵衝突点位置を決定し、
２）青信号ｉによって始動される交通最後尾ユニットの最大完了距離ｓｉ（ｍ）、及び青信号ｉと対立する青信号ｊによって始動される交通先頭部ユニットの最小進入距離ｓｊ（ｍ）を決定し、
３）青信号ｉの交通最後尾ユニットの最長完了時間Ｍａｘ｛ｔｉ｝、及び青信号ｊの交通先頭部ユニットの最短進入時間Ｍｉｎ｛ｔｊ｝を計算し、
４）最短青信号間隔
2013518331.tif 000076
を計算し、ここでＡは黄信号時間であり、
５）前記最短青信号間隔に基づき前記交差点の制御スキームを決定し、該制御スキームに従って信号灯の動作を制御することを含むことを特徴とする交通信号制御方法。
【請求項２】
前記最短青信号間隔に基づき前記交差点の制御スキームを決定することは、
１）周期経路となりうる枠車流の青信号時間と青信号間隔を前後の順で連続的に接続して、車流鎖を形成し、その開始及び終了とは関係なく、同一の基本位相段階及びシーケンスを有する車流鎖を同一の鎖族に分類し、交通流の最短青信号間隔を計算し、段階横断車流鎖を除き、同一の鎖族の各車流鎖の系統損失時間の平均値
2013518331.tif 000077
を計算し、ここで、ｍは前記鎖族の車流鎖の数であり、ｌは起動損失時間であり、ｎは前記車流鎖における青信号間隔の数であり、最小のＬを有する鎖族は第１の鎖族であり、Ｌより下位の鎖族は第２の鎖族であり、
２）系統損失時間の平均値が最小である少なくとも１つの鎖族の基本位相構造及び順序構造を分別して採用し、
３）各青信号時間が最小青信号時間｛Ｇｍｉ｝以上であり、かつ最短青信号間隔以上であることを達成し、鎖族図を作成して、調整可能な青信号間隔、調整可能な青信号時間、及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を決定し、各車流の車線数｛ｎｉ｝、各車線の飽和流量｛Ｑｓｉ｝、各車流の流量要求｛Ｑｉ｝、及び最大飽和度要求ｑに基づき、前記鎖族における各交通流の青信号比要求λｋの合計を計算し、そのうちの最大合計をＹと表し、該鎖族において前記青信号比要求λｋの最大合計を有する経路の系統損失時間をＬ`として表し、
４）各鎖族のＬ`が０以下の場合、Ｌ`＜０の鎖族のみについて青信号タイミングスキーム及び鍵経路を決定し、得られたスキームの系統損失時間を計算し、周期に対する系統損失時間の比が相対的に小さいスキームを選択して、選択されたスキームを実行し、そうでなければ係属し、
５）各鎖族の青信号タイミングスキーム及び鍵経路を決定し、得られたスキームの系統損失時間を計算し、周期に対する系統損失時間の比が相対的に小さいスキームを選択して、選択されたスキームを実行することを含む請求項１に記載の交通信号制御方法。
【請求項３】
前記交通信号制御方法は前記最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を調整することを含み、前記最小両立スキーム｛Ｉｉ｝の調整は、
１）前記鎖族における各交通流の青信号時間をノードとして設定し、前記鎖族のグループ化方式及び通行順序に従ってノードを配列し、隣接したグループに属する２つの交通流の間の最短青信号間隔を数字を付した矢印で表して循環構造を備えた鎖族図を形成し、
２）２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と異なれば、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔を初期時間として記録し、
３）前記鎖族における各交通鎖について、各交通流の最小青信号時間Ｇｍｋと各交通流間の最短青信号間隔の和を前記交通鎖の最短鎖長として計算し、前記鎖族において最短鎖長の最大値を有する交通鎖を鍵交通鎖として選択し、前記最短鎖長の最大値を第１の周期時間Ｃ０として設定し、
鍵交通鎖において多く現れる、より小さい和を有する２つの最短青信号間隔のうちの１つを第１の青信号間隔として記録し、第２の青信号間隔に予め設定された値を加えて第１の青信号間隔を調整し、２組のノード間で、前記２つの最短青信号間隔の和が等しくなるようにし、
前記第１の青信号間隔が第１の青信号間隔に対応する初期時間以下か否かを判断し、前記初期時間以下であればステップ４）を実行し、そうでなければステップ３）を実行し、
４）第１の青信号間隔を最短青信号間隔として設定し、他の青信号間隔を調整することにより、２組のノード間で、平行な直線の矢印によって示される最短青信号間隔の和が、交差斜線によって示される最短青信号間隔の和と等しくなるようにし、最小青信号時間集合｛Ｇｍｋ｝を調整することにより、前記交通流の前後の最短青信号間隔の合計が、前記交通流の前後２つの交通流間の最短青信号間隔以上になるようにし、
得られた両立スキームの青信号間隔を制御スキームの設計に使用することを更に含む請求項２に記載の交通信号制御方法。
【請求項４】
前記交通信号制御方法は、３秒、第１の青信号時間、及び第２の青信号時間のみからなるグループから最大の１つを交通流の最小青信号時間として選択することを更に含む、王の最小青信号時間を決定することを含み、
前記第１の青信号時間を決定する方法は、
交通流の前後２つの交通流の間の最短青信号間隔から前記交通流の前後の最小青信号間隔の和を減じて前記第１の青信号時間を設定し、
前記第２の青信号時間は、
2013518331.tif 000078
であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎは前記交通流と同一方向の歩行者交通流の最小青信号時間であり、Ｇｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  ｆｌａｓｈは、正常の歩行速度で完了距離を通過するために必要な時間と前記歩行者交通流のための前記完了距離に基づき走行速度で前記完了距離を通過するために必要な時間との差であり、Ｉ２１は前記歩行者交通流と前記交通流の前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ２２は前記歩行者交通流と前記交通流の後の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１１は前記交通流と前の交通流との間の最短青信号間隔であり、Ｉ１２は前記交通流と後の交通流との間の最短青信号間隔である請求項２に記載の交通信号制御方法。
【請求項５】
前記鎖族の各々の青信号タイミング・スキーム及び鍵通路を決定し、前記選択されたスキームの前記系統損失時間を計算することは、
１）等飽和度に基づき各枠車流の青信号比要求｛λｉ｝を決定し、ここで、λｉ＝Ｑｉ／ｑｎｉＱｓｉであり、
2013518331.tif 000079
であれば、最大許容周期Ｃを与え、前記鎖族における各交通流の青信号比要求λｋの合計を計算し、最大合計をＹと表し、
２）最小青信号時間集合｛Ｇｍｉ｝及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝から開始し、次のステップへ進み、
３）鎖族における各車流鎖の最短鎖長を計算し、最短鎖長の最大値を選択される最小周期時間Ｃ０として設定し、
４）Ｙ＞１−（Ｌ`／Ｃ０）であれば、過飽和であり、｛Ｇｉ｝＝｛Ｇｍｉ｝と設定し、８）に進み、そうでなければ、継続し、
５）全ての枠車流について、以下のＣ０を用いた式により各整数青信号時間｛Ｇｉ｝を配分し、
2013518331.tif 000080
ここで、λｉは枠車流ｊの青信号比要求であり、Ｇｊは該交通流の青信号時間であり、Ａは黄信号時間であり、ｌは起動損失時間であり、Ｃ０は周期であり、Ｇｍｊは最小青信号時間であり、
｛Ｇｉ｝が前の｛Ｇｉ｝又は｛Ｇｍｉ｝に等しければ、８）に進み、そうでなければ、｛Ｇｉ｝＝｛Ｇｍｉ｝と設定して継続し、
６）各車流鎖の最短鎖長の計算式に青信号時間集合｛Ｇｉ｝を代入し、最短鎖長の最大値を周期時間Ｃ１として設定し、前記最小両立スキーム｛Ｉｉ｝が他の調整可能青信号間隔を前記最小両立スキーム｛Ｉｉ｝と最小両立可能にする調整能力を有していれば、最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を調整し、対応する青信号時間集合｛Ｇｊ｝を調整し、前記周期時間Ｃ１を計算し、
７）周期時間
2013518331.tif 000081
であれば、次のステップに進み、そうでなければ、Ｃ０＝Ｃ１と設定し、Ｃ０が想定される最大周期より大きい、すなわちＬ`＜０かつＹ＞１であるときにＣ０＞−Ｌ`／（Ｙ−１）の場合、又は、
2013518331.tif 000082
であるときにＣ０が所定の最大許容周期Ｃより大きい場合には、臨界飽和を意味し、次のステップに移動し、そうでなければ、７）に戻り、
８）最短鎖長の最大値に関連する鍵枠車流の整数青信号時間集合｛Ｇｉ｝及び最小両立スキーム｛Ｉｉ｝を最小枠とすることで、他の枠車流の整数青信号時間を増加させて、鎖族図の空白部を満たし、鎖族スキームを決定して、各枠車流の青信号点灯及び消灯時間枠を決定し、
９）鎖族スキームに対応する青信号時間｛Ｇｉ｝と青信号間隔｛Ｉｉ｝を比較して、青信号が早期点灯し、遅延消灯し、又は重複することによる各派生位相段階を決定し、位相時間及び位相間隔の各々を決定し、
１０）最短青信号間隔を制約することにより、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号早期点灯時間及び遅延消灯時間を決定し、青信号時間を構成し、歩行者、非自動車及び右折車両の交通流の青信号が全て存在するという前提に基づき、より大きい流量を有する交通流に相対的に長い青信号時間を与え、
１１）信号灯グループ−位相段階図を描画し、各タイミング・データを検証して実行し、表示のために前記各表示装置にタイミング・データを送信することを更に含む請求項２に記載の交通信号制方法。
【請求項６】
前記交差点の道路導流化スキームの選別は、
前記交差点の少なくとも２つの道路導流化スキームの各々について、前記特定の鎖族の系統損失時間の平均値を決定し、前記特定の鎖族の系統損失時間の前記平均値を有する道路導流化スキームを前記交差点の道路導流化スキームとして選択し、前記選択された道路導流化スキームの情報を出力することを更に含む、請求項１に記載の交通信号制御方法。
【請求項７】
少なくとも最後の５秒又は６秒の間に、灯信号に対応する信号により決定された剰余時間を、秒単位で同期的、連続的かつ漸減的に表示するためにカウントダウン表示器を使用することを更に含む、請求項１に記載の交通信号制御方法。
【請求項８】
信号機と交通信号表示装置を含み、前記信号機は
１）交差点の道路導流化の工程設計に基づき、異なる交通流の鍵衝突点位置を決定し、
２）青信号ｉによって始動される交通最後尾ユニットの最大完了距離ｓｉ（ｍ）、及び青信号ｉと対立する青信号ｊによって始動される交通先頭部ユニットの最小進入距離ｓｊ（ｍ）を決定し、
３）青信号ｉの交通最後尾ユニットの最長完了時間Ｍａｘ｛ｔｉ｝、及び青信号ｊの交通先頭部ユニットの最短進入時間Ｍｉｎ｛ｔｊ｝を計算し、
４）最短青信号間隔
2013518331.tif 000083
を計算し、ここでＡは黄信号時間であり、
５）前記最短青信号間隔に基づき前記交差点の制御スキームを決定し、該制御スキームに従って信号灯の動作を制御することを含む交差点の制御スキームを実行し、前記交通信号表示装置にリアルタイムで交通信号を表示するための指令を送信するために用いられることを特徴とする交差点の交通信号制御系統。
【請求項９】
少なくとも１つの情報計測装置を更に含み、完了車速を計測するための情報計測装置は横断歩道の出口付近の区域に設置され、該区域の車両の法定車速の全てを完了車速とし、進入車速及び加速度を計測するための情報計測装置は前記横断歩道の入口付近の区域に設置され、該区域の青信号の度に始動される先頭部車両の法定車速及び加速度を進入車速及び加速度とし、これらの情報計測装置は更に、異なる流の方向の車流量を計測し、前記信号機に提供することができる、請求項８に記載の交差点の交通信号制御系統。
【請求項１０】
前記表示装置はカウントダウン表示器を含む請求項８に記載の交通信号制御系統。
【請求項１１】
前記カウントダウン表示器は、励起信号受信装置、初期データ設定モジュール、カウントダウン・データ生成モジュールと同期表示モジュールを含み、更にＣＰＵ計時装置と表示装置を含み、一桁のカウントダウン表示器と前記信号機との間にはデジタル通信及び専用デジタル通信線がなく、前記カウントダウン表示器は、前記交通信号表示装置に接続され、前記カウントダウン表示器は、前記信号機から送信され前記カウントダウン表示器で受信された信号から第２の制御信号を抽出し、前記第２の制御信号により予め設定された数から開始するカウントダウンを表示し、カウントダウンが終了するときに表示を終了する請求項１０に記載の交通信号制御系統。
【請求項１２】
前記信号機は、前記交通信号表示装置に送信された第１の制御信号に前記第２の制御信号を適時に重畳し、前記第１の制御信号は前記第２の制御信号と異なる周波数を有する請求項１０に記載の交通信号制御系統。
【請求項１３】
前記交差点に用いられる道路導流化スキームは環状道路及び環状道路と交差する道路を含み、前記環状道路は直進車両及び非自動車の走行に用いられ、前記環状道路内の中心区域は、直進車両通行禁止区域であり、前記環状道路及び中心区域と交差する道路は左折車両の走行に用いられ、直進自動車のための環状道路とともに平面交差を形成する請求項８に記載の交通信号制御系統。
【請求項１４】
制御スキームの動的設計は前記特定の鎖族のみのために実行され、他のいかなる鎖族も考慮しない請求項８に記載の交通信号制御系統。
【国際調査報告】
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