(57)【要約】【課題】道路の利用効率を向上させる。【解決手段】交通信号機の制御を行う交通信号制御装置において、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算部と、特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択する選択部と、特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、交通信号機の設置場所において、選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御部と、を備えることを特徴とする交通信号制御装置。【選択図】図２
2015076046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交通信号機の制御を行う交通信号制御装置において、
車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算部と、
前記特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、前記車列のうちの１つを選択する選択部と、
前記特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、前記交通信号機の設置場所において、前記選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように前記交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御部と、
を備えることを特徴とする交通信号制御装置。
【請求項２】
前記選択部は、前記車列のうち、前記交通信号機の設置場所から最も遠い車列を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の交通信号制御装置。
【請求項３】
前記信号制御部は、前記選択部が選択した車列および当該車列に比して前記交通信号機の設置場所に近い車列の特徴量に基づいて、前記制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の交通信号制御装置。
【請求項４】
前記特徴量演算部は、前記車列の前記交通信号機の設置場所への到達予定時刻と、前記車列の流量と、前記車列を構成する車両の数と、のうちの少なくとも一つを前記特徴量として算出する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の交通信号制御装置。
【請求項５】
前記交通信号制御装置は、
複数のタイミング毎に、当該タイミングで前記交通信号機の信号表示を切り替えた場合、前記車道上で発生しうる前記車列の待ち時間を算出し、前記複数のタイミングのうち、待ち時間の少ないタイミングを判定する切替時間判定部
を備え、
前記信号制御部は、前記切替時間判定部による判定結果に基づいて、前記交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の交通信号制御装置。
【請求項６】
交通信号機の制御を行うための交通信号制御方法であって、
特徴量演算部が、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算過程と、
選択部が、前記特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、前記車列のうちの１つを選択する選択過程と、
信号制御部が、前記特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、前記交通信号機の設置場所において、前記選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように前記交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御過程と、
を有することを特徴とする交通信号制御方法。
【請求項７】
交通信号機を制御するコンピュータに、
車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算手順、
前記特徴量演算手順において算出された特徴量に基づいて、前記車列のうちの１つを選択する選択手順、
前記特徴量演算手順において算出された特徴量に基づいて、前記交通信号機の設置場所において、前記選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように前記交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御手順、
を実行させるための交通信号制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号制御装置、交通信号制御方法、および交通信号制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
道路の交差点などには、例えば、車両と車両、車両と人との衝突を防ぎ、車両を円滑に通行させるために、交通信号機が設置されている。交通信号機の信号表示は、例えば、通行の許可を示す青信号、通行の不許可を示す赤信号、青信号から赤信号への遷移を示す黄信号の３つがある。従来、交通信号機の信号表示の切り替えのタイミングは、当該道路の交通量に係る統計データなどに基づいて設定されてきた。近年では、このような静的な交通信号制御方法以外にも、道路上を移動する車両の列（車列）の特徴量を随時測定し、測定された特徴量に基づいて信号の切り替えを制御する、動的な交通信号制御方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Xiao-Feng  Xie,  Gregory  J.  Barlow,  Stephen  F.  Smith,  and  Zachary  B.  Rubinstein,  “Platoon-Based  Self-Scheduling  for  Real-Time  Traffic  Signal  Control”,  IEEE  International  Conference  on  Intelligent  Transportation  Systems  (ITSC),  Washington  DC,  2011.  (URL;http://www.ri.cmu.edu/publication_view.html?pub_id=7043)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、交通量に係る統計データなどに基づく静的な交通信号制御方法では、例えば、偶発的に移動速度の遅い車列が発生したときなど、統計データから外れた状況に応じた交通信号制御を行うことはできなかった。非特許文献１に記載の車列の特徴量の測定に基づく動的な交通信号制御方法では、交通信号機の設置された交差点に接続する道路各々について、車列の特徴量を測定するための検出装置を交差点から等距離の位置に設置しなくてはならない。ただし、このようにすることは現実的には困難である。従って、道路の利用効率を必ずしも向上させることはできなかった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、道路の利用効率を向上させるための交通信号制御装置、交通信号制御方法、および交通信号制御プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、交通信号機の制御を行う交通信号制御装置において、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算部と、特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択する選択部と、特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、交通信号機の設置場所において、選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御部と、を備えることを特徴とする交通信号制御装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の交通信号制御装置において、車列のうち、交通信号機の設置場所から最も遠い車列を選択することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の交通信号制御装置において、信号制御部は、選択部が選択した車列および当該車列に比して交通信号機の設置場所に近い車列の特徴量に基づいて、制御信号を生成する。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の交通信号制御装置において、特徴量演算部は、車列の交通信号機の設置場所への到達予定時刻と、車列の流量と、車列を構成する車両の数と、のうちの少なくとも一つを特徴量として算出する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の交通信号制御装置において、交通信号制御装置は、複数のタイミング毎に、当該タイミングで交通信号機の信号表示を切り替えた場合、車道上で発生しうる車列の待ち時間を算出し、複数のタイミングのうち、待ち時間の少ないタイミングを判定する切替時間判定部を備え、信号制御部は、切替時間判定部による判定結果に基づいて、交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、交通信号機の制御を行うための交通信号制御方法であって、特徴量演算部が、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算過程と、選択部が、特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択する選択過程と、信号制御部が、特徴量演算部が算出した特徴量に基づいて、交通信号機の設置場所において、選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御過程と、を有することを特徴とする交通信号制御方法である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、交通信号機を制御するコンピュータに、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する特徴量演算手順、特徴量演算手順において算出された特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択する選択手順、特徴量演算手順において算出された特徴量に基づいて、交通信号機の設置場所において、選択部が選択した車列の待ち時間が少なくなるように交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する信号制御手順、を実行させるための交通信号制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、道路の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る交通信号制御装置の適用環境の概要を示す図である。
【図２】本実施形態に係る交通信号制御装置を備える交通信号制御システムの機能構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る交差点情報記憶部に格納されるデータの一例を示す表である。
【図４】本実施形態に係る車列情報記憶部に格納されるデータの一例を示す表である。
【図５】本実施形態に係る交通信号制御装置による車列の判定処理の流れの一例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る交通信号制御装置による交通信号制御処理の流れの一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る交通信号制御装置のＰＢＥアルゴリズムによる信号表示の切替時刻算出処理の流れの一例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る交通信号制御装置のＰＢＳアルゴリズムによる信号表示の切替時刻算出処理の流れの一例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る交通信号制御装置の効果を確認するためのシミュレーションの条件設定の一例を説明するための第１の図である。
【図１０】本実施形態に係る交通信号制御装置の効果を確認するためのシミュレーションの条件設定の一例を説明するための第２の図である。
【図１１】本実施形態に係る交通信号制御装置と従来手法とを比較したシミュレーションの実験結果の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る交通信号制御装置と従来手法とを比較したシミュレーションの実験結果の数値例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る交通信号制御装置について説明する。本実施形態に係る交通信号制御装置は、車両の通行を許可したり、制限したりする交通信号機の信号表示の切り替えを制御する装置である。図１は、本発明の第１の実施形態に係る交通信号制御装置の適用環境の概要を示す図である。図１において、２本の道路１１、１２が示されている。道路１１、１２は、それぞれ片側１車線の２車線道路である。道路１１と道路１２との各車線は、それぞれ車線１１Ａおよび車線１１Ｂと、車線１２Ａおよび車線１２Ｂとである。本例では、車線１１Ａ上を走行する車両は、矢印２１に示すように、図１の右から左へと進む。例えば、車線１２Ａ上を走行する車両は、矢印２２に示すように、図１の下から上へと進む。
【００１６】
本例において、横方向に延びる道路１１と縦方向に延びる道路１２とが交差している。道路１１と道路１２との交差領域には、交差点３０が存在する。交差点３０には３つの表示態様を持つ交通信号機１００が設置されている。交通信号機１００の表示態様のうち、緑色（青信号）は、通行の許可を示す。赤色（赤信号）は、通行の不許可を示す。黄色（黄信号）は、青信号と赤信号との遷移状態を示し、間もなく通行が不許可となることを示す。
【００１７】
交差点３０には、交通信号機１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの４台の交通信号機が設置されている。すなわち、この一例において、交差点は、交通信号機の設置場所である。各交通信号機１００Ａ〜１００Ｄは、交差点３０に接続された道路の車線の上を走行する車両の通行を、表示する信号を切り替えることにより制御する。交差点３０に設置された４台の交通信号機１００Ａ〜１００Ｄの信号表示の切り替えは、交差点毎に同期して制御されている。例えば、道路１２の車線１２Ａ上の車両の通行を制御する交通信号機１００Ａの信号表示は、道路１１の車線１２Ｂ上の車両の通行を制御する交通信号機１００Ｃの信号表示と、同一の表示を行う。
【００１８】
交通信号機１００Ａ、１００Ｃの信号表示に対して、交通信号機１００Ｂ、１００Ｄは反対の信号表示を行う。例えば、交通信号機１００Ａが青信号のとき、交通信号機１００Ｂは赤信号である。例えば、交通信号機１００Ｂが青信号の時、交通信号機１００Ａは赤信号である。ただし、急な信号表示の切り替えによる事故を予防するため、黄信号が表示される時間や、４台の交通信号機１００Ａ〜１００Ｄの全てが赤信号を表示する時間も存在する。また、例外的に交通信号機１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが赤信号のときに、交通信号機１００Ｄのみが青信号である状態や、交通信号機１００Ａ、１００Ｃが赤信号のときに、交通信号機１００Ｂ、１００Ｄが右折（または左折）のみ許可する状態など、一時的に特殊な状態を取る時間も存在する。
【００１９】
図１において、９台の車両４０Ａ〜Ｉが示されている。本例において、車両４０Ａ、４０Ｂは、道路１２上に存在し、交通信号機１００Ａが赤信号であるため、交差点３０の手前で停車している。車両４０Ｃ〜４０Ｉは、道路１１を走行している。これら車両の走行や停止といった情報は、車両検出システムによって検出される。車両検出システムは、交差点情報検出装置２１０と車両検出装置２２０とを備える。図１において、４組の車両検出システムを構成する、交差点情報検出装置２１０Ａおよび車両検出装置２２０Ａ、交差点情報検出装置２１０Ｂおよび車両検出装置２２０Ｂ、交差点情報検出装置２１０Ｃおよび車両検出装置２２０Ｃ、交差点情報検出装置２１０Ｄおよび車両検出装置２２０Ｄが示されている。交差点情報検出装置２１０は、交差点の近傍に設置される。車両検出装置２２０は、交差点に接続する道路沿いの交差点から離れた地点に設置される。
【００２０】
４組の車両検出システム各々は、交通信号機１００と同様、道路の各車線と対応付けられている。これら４組の車両検出システム各々は、それぞれ同様の処理を行う。具体的には、交差点情報検出装置２１０は、例えば、図１における車両４０Ａや４０Ｂのように、交差点の手前で停止している車両や、交差点を通過した車両を検出する。車両検出装置２２０は、例えば、自装置近傍の車線上に車両の検出領域を持ち、図１における車両４０Ｈのように当該検出領域を通過する車両を検出する。
【００２１】
交通信号制御装置３００は、車両検出システムが検出した車両情報に基づいて交通信号機１００の信号表示の切替時刻の制御を行う。図１において、交通信号制御装置３００は、４台の交通信号機１００Ａ〜１００Ｄと、４台の交差点情報検出装置２１０Ａ〜２１０Ｄと、４台の車両検出装置２２０Ａ〜２００Ｄと通信を行う。交通信号制御装置３００は、車両検出システムが検出した車両情報から１台以上の車両の列である車列を検出する。交通信号制御装置３００によって検出された車列は、図１において、破線の枠線５１、５２、５３、５４により示されている。車列の検出方法の詳細は、後述する。
【００２２】
交通信号制御装置３００は、検出した車列の中から、交差点からの遠さ、車列に含まれる車両の数、流量などに基づいて、車列を選択する。ここで、「交差点からの遠さ」とは、距離が遠いという距離的な遠さに加えて、交差点到着までに時間を要するという時間的な遠さも含む。交通信号制御装置３００は、選択した車列が交差点で極力停止しないように交通信号機１００を制御する。また、交通信号制御装置３００は、選択した車列よりも前に交差点に到着する他の車列に含まれる車両の赤信号による待ち時間や青信号による交差点の通過を考慮して、交通信号機１００の信号表示の切替時刻を算出する。このように、交差点から遠い車列を選択し、選択した車列よりも前に交差点に到着する車両の待ち時間（損失）や通過台数（利得）を考慮して信号表示の切替時刻を算出することにより、交通信号制御装置３００は、選択した車列を含む、広い範囲に含まれる車両を考慮して、交差点での待ち時間が少ない信号表示の切替時刻を算出することができる。その結果、交通信号制御装置３００は、交差点で停止する車両の数や待ち時間を減らすことができる。例えば、交通信号制御装置３００は、各車両の交差点での待ち時間の合計を小さくすることができる。また、例えば、交通信号制御装置３００は、少数の車両のために大きな車列が停止する状態の発生確率を抑えることができる。従って、交通信号制御装置３００は、道路全体の利用効率を向上させることができる。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る交通信号制御装置３００を備える交通制御システム１の機能構成の一例を示す図である。交通制御システム１は、複数の交通信号機１００と、複数の車両検出システム２００と、交通信号制御装置３００と、を有する。
【００２４】
本例では、複数の交通信号機１００各々を１００Ａ、１００Ｂ、…とする。図２では、交通信号機１００Ａおよび１００Ｂを示し、以降は省略している。複数の交通信号機１００各々は、信号表示部１１０を備える。信号表示部１１０は、交通信号制御装置３００から受信する信号表示の状態を示す信号情報に基づいて信号表示を行う。信号情報は、例えば、上述の通り、青信号、黄信号、赤信号のいずれかを示す。
【００２５】
本例では、複数の車両検出システム各々を２００Ａ、２００Ｂ、…とする。図２では、車両検出システム２００Ａおよび２００Ｂを示し、以降は省略している。複数の車両検出システム２００各々は、交差点情報検出装置２１０と、車両検出装置２２０と、を有する。これらの検出装置は、例えば、撮像装置を備え、画像を解析することにより、車両の通行や車両の数を検出する。また、例えば、放射する赤外線の遮断を検出することにより、車両の通行や車両の数を検出する。交差点情報検出装置２１０は、交通信号機１００が赤信号のとき、交差点の手前で停止している車両の数を検出し、検出した停止車両数の情報と自システムの識別情報とを交通信号制御装置３００に送信する。交差点情報検出装置２１０は、交差点を通過した車両を検出し、検出した通過車両の情報と自システムの識別情報とを交通信号制御装置３００に送信する。車両検出装置２２０は、自装置の近傍の車線上を通行する車両を検出し、通行車両を検出した時刻を示す検出時刻情報と自システムの識別情報とを交通信号制御装置３００に送信する。
【００２６】
交通信号制御装置３００は、送信部３１０と、受信部３２０と、記憶部３３０と、特徴量演算部３４０と、選択部３５０と、切替時間判定部３６０と、管理部３７０と、信号制御部３８０と、を備える。
【００２７】
送信部３１０は、複数の交通信号機１００各々と通信を行い、信号制御部３８０から入力される信号情報を、同じく信号制御部３８０から入力され、交通信号機１００各々を示す識別情報である信号ＩＤ（IDentifier）に基づいて、交通信号機１００各々に送信する。ここで、信号ＩＤとは、交通信号機１００各々を識別する識別情報の一例である。以後、識別情報を示す一例として信号ＩＤを用いて説明する。
【００２８】
受信部３２０は、複数の車両検出システム２００各々と通信を行う。受信部３２０は、複数の交差点情報検出装置２１０各々から停止車両数の情報と送信元の車両検出システムの識別情報とを受信し、受信した停止車両数の情報と識別情報とを特徴量演算部３４０に出力する。受信部３２０は、複数の交差点情報検出装置２１０各々から交差点の通過車両の情報と送信元の車両検出システムの識別情報とを受信し、受信した通過車両の情報と識別情報とを特徴量演算部３４０に出力する。受信部３２０は、複数の車両検出装置２２０各々から通行車両の検出時刻情報と送信元の車両検出システムの識別情報とを受信し、受信した検出時刻情報と識別情報とを特徴量演算部３４０に出力する。
【００２９】
記憶部３３０は、例えば、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive；ハードディスク記憶装置）、ＳＳＤ（Solid  State  Drive；半導体記憶装置）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory；書き換え可能不揮発性メモリ）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、またはＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを備え、交通信号制御装置３００の備えるＣＰＵ（Central  Processing  Unit；中央演算装置）が実行する各種プログラム（ファームウェアやアプリケーションプログラムなど）やＣＰＵが行った各種の処理結果などを格納する。特徴量演算部３４０、選択部３５０、切替時間判定部３６０、管理部３７０、信号制御部３８０は、例えば、記憶部３３０に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する。
【００３０】
記憶部３３０は、交通信号機のデータを格納する交差点信号情報記憶部３３１と、車列のデータを格納する車列情報記憶部３３２と、を備える。また、記憶部３３０は、信号ＩＤと、道路各々を示す道路ＩＤと、車両検出システム各々の識別情報と、を対応付ける対応表を格納する。図３は、交差点信号情報記憶部３３１に格納されるデータの一例を示す表である。表Ｔ１の各列には、左から信号ＩＤ、ステータス、信号待ち車両数、残り時間、青信号最短時間、青信号最長時間、黄信号時間が記録される。信号ＩＤは、交通信号制御装置３００に接続され、制御を受ける複数の交通信号機１００各々の識別情報を示す。
【００３１】
ステータスは、現在の交通信号機１００の信号表示の態様を示す。ステータスには、例えば、青信号を示す青、黄信号を示す黄、赤信号を示す赤、がある。信号待ち車両数は、交通信号機１００の信号表示により停車している車両の数を示す。信号待ち車両は、赤信号により増加し、青信号により減少する。残り時間は、ステータスが維持される残り時間を示す。すなわち、残り時間は信号表示の切り替えまでの時間を示す。表Ｔ１の例では、信号ＩＤがｔｌ１の信号のステータスは赤であるが、時間ｕ１後にステータスが青に切り替わる。信号ＩＤがｔｌ２の信号のステータスは青であるが、時間ｕ２後にステータスが黄に切り替わる。
【００３２】
青信号最短時間は、青信号を維持する時間の下限の基準値を示す。上述のように交通信号制御装置３００は、選択した車列を優先的に通行させるように交通信号機１００の信号表示の切替時刻を動的に制御する。この動的な信号表示の制御において、青信号最短時間は、切替時刻の算出に使用される基準値の１つである。青信号最長時間は、青信号を維持する時間の上限の基準値を示す。青信号最短時間と同様に、青信号最長時間は、信号表示の切替時刻の算出に使用される基準値の１つである。黄信号時間は、黄信号の持続時間を示す。青信号最短時間、赤信号最長時間、黄信号時間は、例えば、交通信号機１００が制御する道路の交通量の統計データなどに基づいて、予め設定される。
【００３３】
図４は、車列情報記憶部３３２に格納されるデータの一例を示す表である。表Ｔ２の各列には、左から車列ＩＤ、道路ＩＤ、先頭車両交差点到達予定時刻、最後尾車両交差点到達予定時刻、車両数、流量、プラトーンフラグが記録されている。車列ＩＤは、道路上に存在する車列各々の識別情報を示す。道路ＩＤは、道路の車線各々の識別情報を示す。先頭車両交差点到達予定時刻は、車列を構成する車両のうちの先頭の車両が、交通信号機１００の設置場所である交差点に到達する予定時刻を示す。最後尾車両交差点到達予定時刻は、車列を構成する車両のうちの最後尾の車両が、交通信号機１００の設置場所である交差点に到達する予定時刻を示す。
【００３４】
車両数は、車列を構成する車両の数を示す。流量は、いわゆるｆｌｏｗである。具体的には、単位時間内に定点を通過する車列中の車両の数を示す。プラトーンフラグは、車列がプラトーンであるか否かを示す。本例において、プラトーンとは、道路の利用効率への負荷の高い車列を指す。プラトーンであるか否かの判定の詳細は、後述する。以下では、各行が記録する車列毎の情報を指して車列情報と呼ぶことがある。
【００３５】
図２の説明に戻る。特徴量演算部３４０は、待ち車両数演算部３４１と、到達時刻算出部３４２と、車列情報演算部３４３と、流量算出部３４４と、車列判定部３４５と、を備える。特徴量演算部３４０は、交差点情報検出装置２１０や車両検出装置２２０が検出する車両情報に基づいて、車列に関する様々な特徴量を算出する。本例では、特徴量演算部３４０は、車両数、先頭車両交差点到達予定時刻、最後尾車両交差点到達予定時刻、流量などを特徴量として算出する。また、特徴量演算部３４０は、例えば、車列の移動速度や車列の交差点からの距離などを算出してよい。すなわち、この一例において、特徴量演算部３４０は、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から少なくとも１つの特徴量を算出する。
【００３６】
待ち車両数演算部３４１は、受信部３２０から入力された停止車両数の情報に基づいて、信号待ち状態にある車両の数を演算する。待ち車両数演算部３４１は、算出した信号待ち車両数を、受信部３２０から入力された車両検出システム２００の識別情報に応じた交通信号機１００の信号ＩＤに対応付け、交差点信号情報記憶部３３１に記憶させる。本例では、記憶部３３０が識別情報の対応表を格納するので、車両検出システム２００の識別情報と、信号ＩＤと、道路ＩＤとは、相互に参照可能である。
【００３７】
到達時刻算出部３４２は、受信部３２０から入力された検出時刻情報に基づいて、通行車両の交差点への到達予定時刻を算出する。すなわち、この一例において、特徴量演算部３４０が算出する少なくとも１つの特徴量とは、交通信号機１００の設置場所である交差点への車列の到達予定時刻を含む。具体的な算出方法を示すと、例えば、到達時刻算出部３４２は、車両検出装置２２０と交差点との距離を、車両検出装置２２０の設置されている道路の法定速度で除算することで、車両が交差点に到達するまでに要する予定時間を算出する。到達時刻算出部３４２は、当該算出した時間を通行車両の検出時刻に加算することで、車両の交差点への到達予定時刻を算出する。到達時刻算出部３４２は、算出した通行車両の到達予定時刻の情報と受信部３２０から入力された車両検出システム２００の識別情報に対応する道路の道路ＩＤとを車列情報演算部３４３に出力する。
【００３８】
車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された交差点への到達予定時刻に基づいて、当該車両を新しい車列とするか、別の車列に取り入れるかを演算する。具体的には、車列情報演算部３４３は、車列情報記憶部３３２を参照し、到達時刻算出部３４２から入力された道路ＩＤを含む車列情報を抽出する。車列情報演算部３４３は、抽出した車列情報のうち最後尾車両交差点到達予定時刻が最も遅い車列の車列情報を取得する。車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された車両の交差点への到達予定時刻と、車列情報記憶部３３２から取得した車列情報の含む最後尾車両交差点到達予定時刻と、を比較し、車列情報記憶部３３２に記録されている車列と車両検出システム２００によって新たに検出された車両とが接近しているか否かを判定する。接近の判定は、例えば、２つの到達予定時刻の差が予め設定された閾値以下か否かを判定することで行う。
【００３９】
車列と車両とが接近していると判定した場合、車列情報演算部３４３は、検出された車両を当該車列の最後尾車両とする。車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された到達予定時刻を当該車列の車列情報の最後尾車両交差点到達予定時刻とする。車列情報演算部３４３は、当該車列情報の車両数に１を加算し、車列情報記憶部３３２に記憶させる。すなわち、この一例において、特徴量演算部３４０が算出する少なくとも１つの特徴量とは、車列を構成する車両の数を含む。
【００４０】
車列と車両とが接近していないと判定した場合、車列情報演算部３４３は、検出された車両を新たな車列として、当該車列に対し新たな車列ＩＤを割当て、車列情報記憶部３３２に当該車列ＩＤを含む車列情報を記憶させる。車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された道路ＩＤを、当該車列情報の道路ＩＤとして、車列情報記憶部３３２に記憶させる。車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された到達予定時刻を、当該車列情報の先頭車両交差点到達予定時刻および最後尾車両交差点到達予定時刻として、車列情報記憶部３３２に記憶させる。車列情報演算部３４３は、当該車列情報の車両数を１とし、プラトーンフラグをＦＡＬＳＥとし、車列情報記憶部３３２に記憶させる。すなわち、この一例において、特徴量演算部３４０が算出する少なくとも１つの特徴量とは、車列を構成する車両の数を含む。
【００４１】
車列情報演算部３４３は、受信部３２０から交差点の通過車両の情報を入力されると、車列情報記憶部３３２を参照し、受信部３２０から入力された車両検出システムの識別情報に応じた道路ＩＤを含む車列情報を抽出する。車列情報記憶部３３２は、抽出された車列情報のうち、先頭車両交差点予想到達予定時刻の最も早い車列情報の車両数から１を減ずる。この減算により車両数が０になった場合は、当該車列情報を車列情報記憶部３３２が格納するデータから削除する。
【００４２】
流量算出部３４４は、車列情報記憶部３３２が格納する車列情報の更新が車列情報演算部３４３により行われると、当該車列情報が示す車列の流量を算出する。すなわち、この一例において、特徴量演算部３４０が算出する少なくとも１つの特徴量とは、車列の流量を含む。具体的な流量の算出処理の一例を示すと、流量算出部３４４は、車列情報から最後尾車両交差点到達予定時刻、先頭車両交差点到達予定時刻、車両数を取得する。流量算出部３４４は、最後尾車両交差点到達予定時刻から先頭車両交差点到達予定時刻を減算し、車列が交差点に差し掛かってから通過し終えるまでにかかる時間を算出する。流量算出部３４４は、算出した時間で車両数を除算することにより車列の流量を算出する。流量算出部３４４は、算出した流量を車列情報記憶部３３２に記憶させる。
【００４３】
例えば、最後尾車両交差点到達予定時刻が１２時００分００秒であり、先頭車両交差点到達予定時刻１１時５９分００秒であり、車両数が２５台である場合を例に取る。この場合、車列が交差点に差し掛かってから通過し終えるまでにかかる時間は、１２時００分００秒と１１時５９分１０秒との差の５０秒である。そして、流量は、車両数の２５台を５０秒により除算した商の０．５台／秒となる。例えば、車列を構成する車両と車両との間隔が広ければ、流量は小さくなり、車両と車両との間隔が狭ければ、流量は大きくなる。また、例えば、車列を構成する車両の移動速度が早ければ流量は大きくなり、車両の移動速度が遅ければ流量は小さくなる。
【００４４】
車列判定部３４５は、車列情報記憶部３３２が格納する車列情報の更新が車列情報演算部３４３により行われると、当該車列情報が示す車列がプラトーンか否かを判定する。本実施形態では、一例として、プラトーンか否かの判定を、車両数と流量とに基づいて行う。具体的には、車列の車両数が閾値を超えており、かつ、流量が閾値より小さい場合、当該車列をプラトーンであると判定する。車列をプラトーンであると判定した場合、車列判定部３４５は、車列情報記憶部３３２が格納する当該車列の車列情報のプラトーンフラグをＴＲＵＥにする。車列判定部３４５は、新たにプラトーンが検出されたことを選択部３５０に通知する。車列がプラトーンではないと判定した場合、車列判定部３４５は、車列情報記憶部３３２が格納する当該車列の車列情報のプラトーンフラグを更新しない。
【００４５】
選択部３５０は、車列判定部３４５によって新たにプラトーンが検出されると、車列情報記憶部３３２を参照し、プラトーンフラグがＴＲＵＥである車列情報を抽出する。選択部３５０は、抽出した車列情報が示す車列のうち優先的に交差点を通過させる車列（優先車列）を、特徴量演算部３４０が算出した特徴量に基づいて選択する。すなわち、この一例において、選択部３５０は、特徴量演算部３４０が算出した特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択する。本実施形態において、選択部３５０は、車列のうち、交通信号機１００の設置場所である交差点から最も遠い車列を選択する。ここでは、選択部３５０は、時間的に遠い、交差点までの到達予定時刻が最も遅い車列を選択する。別の選択方法として、選択部３５０は、例えば、位置が遠い、交差点までの距離が最も離れている車列を選択してもよい。選択部３５０は、選択した優先車列の車列情報を切替時間判定部３６０に出力する。
【００４６】
切替時間判定部３６０は、特徴量演算部３４０が算出した特徴量に基づいて、交差点において、選択部３５０が選択した車列の待ち時間が少なくなるように、信号表示の切替時刻を算出する。切替時刻の算出方法には、例えば、先行技術文献の非特許文献１に記載のＰＢＥ（Platoon-Based  Extension）アルゴリズムやＰＢＳ（Platoon-Based  Squeezing）アルゴリズムを適用することができる。これらのアルゴリズムでは、複数のタイミング毎に、当該タイミングで交通信号機の信号表示を切り替えた場合の、車道上で発生しうる車列の待ち時間が算出され、複数のタイミングのうち、待ち時間の少ないタイミングが判定される。切替時間判定部３６０は、判定結果のタイミングに基づく信号表示の切替時刻を管理部３７０に出力する。ここで、タイミングとは、時刻であってもよいし、時間であってもよい。また、待ち時間は、例えば、赤信号により停車する車両各々の待ち時間の合計である。また、待ち時間は、青信号により交差点を通過する車両の数が考慮されたものであってもよい。例えば、待ち時間は、車両の停車時間の合計から、交差点を通過する車両の数に基づく時間を減算したものであってもよい。
【００４７】
管理部３７０は、交差点信号情報記憶部３３１の格納するデータを監視し、更新を行う。例えば、管理部３７０は、１秒経過する毎に、信号表示の切り替えまでの残り時間を１秒ずつ減ずる。管理部３７０は、切替時間判定部３６０から入力された信号表示の切替時刻に基づいて、交差点信号情報記憶部３３１が格納するデータのうち、例えば、残り時間の項目やステータスの項目を更新する。管理部３７０は、信号表示の切り替えまでの残り時間が０になったときは、ステータスを次の状態に遷移させ、残り時間を予め定められた値に設定し直すとともに、当該ステータスを示す状態情報と信号ＩＤとを対応付けて信号制御部３８０に出力する。例えば、ステータスが青の信号の残り時間が０になった場合、管理部３７０は、当該ステータスを黄に遷移させ、黄信号を示す状態情報と信号ＩＤとを対応付けて信号制御部３８０に出力する。そして、管理部３７０は、黄信号時間に設定されている時間を残り時間として設定する。
【００４８】
信号制御部３８０は、管理部３７０から入力された状態情報に基づいて信号情報を生成する。信号制御部３８０は、生成した信号情報と信号ＩＤとを送信部３１０に出力する。ここで、管理部３７０から状態情報が入力されるタイミングは、切替時間判定部３６０による判定結果のタイミングに基づいている。すなわち、この一例において、信号制御部３８０は、切替時間判定部３６０による判定結果に基づいて、交通信号機１００の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する。また、当該タイミングは、交差点において、選択部３５０が選択した車列の待ち時間が少なくなるように算出されている。すなわち、この一例において、信号制御部３８０は、交差点において、選択部３５０が選択した車列の待ち時間が少なくなるように交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する。
【００４９】
図５は、交通信号制御装置３００による車列の判定処理の流れの一例を示す図である。まず、受信部３２０は、複数の車両検出装置２２０各々から通行車両の検出時刻情報と送信元の車両検出システムの識別情報とを受信し、受信した検出時刻情報と識別情報とを特徴量演算部３４０に出力する。（ステップＳ１０１）。次に、到達時刻算出部３４２は、受信部３２０から入力された検出時刻情報に基づいて、通行車両の交差点への到達予定時刻を算出する（ステップＳ１０２）。次に、到達時刻算出部３４２は、算出した通行車両の到達予定時刻の情報と、受信部３２０から入力された車両検出システム２００の識別情報に対応する道路の道路ＩＤと、を車列情報演算部３４３に出力する。
【００５０】
次に、車列情報演算部３４３は、車列情報記憶部３３２を参照し、到達時刻算出部３４２から入力された道路ＩＤを含む車列情報を抽出する。次に、車列情報演算部３４３は、抽出した車列情報のうち最後尾車両交差点到達予定時刻が最も遅い車列情報を取得する（ステップＳ１０３）。当該車列情報が示す車列は、新たに検出された車両を除き、道路上の最後尾に位置する車列である。次に、車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された検出車両の到達予定時刻と、車列情報記憶部３３２から取得した車列情報の最後尾車両交差点到達予定時刻と、を比較し、車列情報記憶部３３２に記録されている車列と車両検出システム２００によって新たに検出された車両とが接近しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００５１】
車列と車両とが接近していないと判定した場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、車列情報演算部３４３は、検出された車両を新たな車列とし、当該車両に対して新たな車列の車列ＩＤを割当て、車列情報記憶部３３２に当該車列ＩＤを含む車列情報を記憶させる（ステップＳ１０５）。次に、車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された道路ＩＤを、当該車列情報の道路ＩＤとして、車列情報記憶部３３２に記憶させる。次に、車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された到達予定時刻を、当該車列情報の先頭車両交差点到達予定時刻および最後尾車両交差点到達予定時刻として、車列情報記憶部３３２に記憶させる。そして、車列情報演算部３４３は、当該新しく作成した車列情報の車両数を１とし、車列情報記憶部３３２に記憶させる。その後、処理を終了する。
【００５２】
車列と車両とが接近していると判定した場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、車列情報演算部３４３は、検出された車両を当該車両の最後尾車両とする（ステップＳ１０６）。次に、車列情報演算部３４３は、到達時刻算出部３４２から入力された到達予定時刻を車列情報の最後尾車両交差点到達予定時刻とする。そして、車列情報演算部３４３は、当該車列情報の車両数に１を加算し、車列情報記憶部３３２に記憶させる。次に、車列判定部３４５は、ステップＳ１０６において、車列情報が更新された車列がプラトーンか否かを判定する（ステップＳ１０７）。プラトーンではないと判定した場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、処理を終了する。プラトーンであると判定した場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、車列判定部３４５は、車列情報記憶部３３２が格納する当該車列の車列情報のプラトーンフラグをＴＲＵＥにする（ステップＳ１０８）。次に、車列判定部３４５は、新たにプラトーンが検出されたことを選択部３５０に通知する（ステップＳ１０９）。その後、処理を終了する。
【００５３】
以上により、交通信号制御装置３００は、道路上に新たに車両が検出された場合、当該車両が１台から構成される車列か、すでに検出された車列の一部か、を判定することができる。また、当該車両を含む車列について、特徴量演算部３４０が算出した特徴量に基づいて、当該車列が道路の利用効率への負荷の高いプラトーンであるか否かを判定することができる。
【００５４】
図６は、交通信号制御装置３００による交通信号制御処理の流れの一例を示す図である。まず、選択部３５０は、車列判定部３４５によって新たにプラトーンが検出されると、車列情報記憶部３３２を参照し、プラトーンフラグがＴＲＵＥである車列情報を抽出する（ステップＳ２０１）。次に、選択部３５０は、抽出した車列情報が示す車列のうち、時間的に遠い、交差点までの到達予定時刻が最も遅い車列を優先車列として選択する（ステップＳ２０２）。次に、選択部３５０は、選択した優先車列の車列情報を切替時間判定部３６０に出力する。
【００５５】
次に、切替時間判定部３６０は、交差点信号情報記憶部３３１を参照し、優先車列が存在する道路の交通を制御する交通信号機の信号表示が青信号か否かを判定する（ステップＳ２０３）。青信号の場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、切替時間判定部３６０は、ＰＢＥアルゴリズムにより信号表示の切替時刻を算出し（ステップＳ２０４）、算出した時刻を管理部３７０に出力する。青信号でない場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、切替時間判定部３６０は、ＰＢＳアルゴリズムにより信号表示の切替時刻を算出し（ステップＳ２０５）、算出した時刻を管理部３７０に出力する。次に、管理部３７０は、切替時間判定部３６０から入力された信号表示の切替時刻に基づいて、交差点信号情報記憶部３３１の格納するデータのうち、信号表示の切り替えまでの残り時間等の項目を更新する。
【００５６】
次に、当該データの示す信号表示の切替時刻までの残り時間が０になった場合、管理部３７０は、ステータスを次の状態に遷移させ、残り時間を予め定められた値に設定し直す。そして、当該ステータスを示す状態情報と信号ＩＤとを対応付けて信号制御部３８０に出力する。次に、信号制御部３８０は、管理部３７０から入力された状態情報に基づいて信号情報を生成する。信号制御部３８０は、生成した信号情報と信号ＩＤとを送信部３１０に出力する。そして、送信部３１０は、信号制御部３８０から入力される信号情報を、同じく信号制御部３８０から入力される信号ＩＤに基づいて、交通信号機１００各々に送信する（ステップＳ２０６）。
【００５７】
以下、図７と図８とを用いて、切替時間判定部３６０による信号表示の切替時刻算出処理の流れを説明する。上述の通り、本実施形態ではＰＢＥアルゴリズムとＰＢＳアルゴリズムにより信号表示の切替時刻を算出する。これらのアルゴリズムは既に公知となっているものであり、以下では説明を簡略化して示す。
【００５８】
優先車列の存在する道路の交通信号機１００が青信号のときに採用されるＰＢＥアルゴリズムの基本戦略は２つある。第１の戦略は、直ちに信号表示を切り替え、それまで赤信号となっていた道路で停車していた車両を通過させる。そして、優先車列が交差点に到達する前に信号表示を再度切り替え、当該優先車列を通過させる。第２の戦略は、信号表示を切り替えず、優先車列が通過するのを待つ。
【００５９】
図７は、交通信号制御装置３００のＰＢＥアルゴリズムによる信号表示の切替時刻算出処理の流れの一例を示す図である。まず、切替時間判定部３６０は、選択部３５０によって選択された車列が存在する道路を制御し、青信号を示している交通信号機１００に対して反対の制御を受けている交通信号機１００であって、赤信号を示している交通信号機１００により交差点に停車している赤信号待ち車列の車両数を、交差点信号情報記憶部３３１から取得する。次に、切替時間判定部３６０は、取得した赤信号待ち車列の車両数に基づいて、赤信号待ち車列が交差点の通過に要する予定時間ｔ１を算出する（ステップＳ３０１）。
【００６０】
次に、切替時間判定部３６０は、車列情報記憶部３３２を参照し、優先車列が存在する道路において、交差点と当該車列との間に存在する車両の数を算出する（ステップＳ３０２）。次に、切替時間判定部３６０は、ステップＳ３０２において算出された車両が交差点の手前で停車した場合を仮定し、優先車列が、当該停車中の車列と接触するまでの時間ｔ２を、優先車列の先頭車両交差点到達予定時刻に基づいて算出する（ステップＳ３０３）。
【００６１】
次に、切替時間判定部３６０は、時間ｔ１が時間ｔ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０４）。時間ｔ１が時間ｔ２よりも大きくない場合（つまり、時間ｔ２が時間ｔ１以下の場合）（ステップＳ３０４；ＮＯ）、上述の第１の戦略を採用する。切替時間判定部３６０は、管理部３７０に現在の時刻を信号切替時刻として出力する（ステップＳ３０５）。そして、切替時間判定部３６０は、管理部３７０に現在の時刻から時間ｔ２経過後の時刻を、次の信号切替時刻として再度出力する（ステップＳ３０６）。上述のステップＳ３０５、Ｓ３０６における、交差点信号情報記憶部３３１の格納するデータ内容の更新を表Ｔ１を用いてより具体的に説明する。例えば、表Ｔ１に示す例の場合、信号ＩＤがｔｌ１の交通信号機のステータスは「赤」である。第１の戦略を採用する場合、管理部３７０は、信号ＩＤがｔｌ１の交通信号機のステータスを「赤」から「青」に切り替える。また、管理部３７０は、例えば、信号ＩＤがｔｌ１の交通信号機の残り時間ｕ１と青信号最長時間Ｇ１ｍａｘとを「ｔ２−ｔ１−Ｙ」により算出される時間とする。これにより、優先車列の存在しない車道を制御する交通信号機であって、赤信号を表示している交通信号機の信号表示は直ちに青信号に変更される。そしてその後、優先車列が交差点に到着する前に、優先車列が存在する車道を制御する交通信号機の信号表示を青信号とすることができる。
【００６２】
時間ｔ１が時間ｔ２よりも大きい場合（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）、切替時間判定部３６０は、信号表示を切り替えず、優先車列を通過させた場合に、優先車列が存在していない道路側で発生する待ち時間を損失として算出する（つまり、第２の戦略を取った場合の損失を算出する）（ステップＳ３０７）。次に、切替時間判定部３６０は、信号表示を切り替えず、優先車列を通過させることによって、優先車列が存在する道路側で解消される待ち時間を利得として算出する（つまり、第２の戦略を取った場合の利得を算出する）（ステップＳ３０８）。すなわち、この一例において、切替時間判定部３６０は、第１の戦略と第２の戦略との複数のタイミング毎に、当該タイミングで交通信号機１００の信号制御を切り替えた場合、車道上で発生しうる車列の待ち時間を算出する。
【００６３】
次に、切替時間判定部３６０は、ステップＳ３０７およびＳ３０８において算出された損失に比して利得が大きいか否かを判定する（つまり、第２の戦略を取った場合の損失と利得を比較する）（ステップＳ３０９）。すなわち、この一例において、切替時間判定部３６０は、複数のタイミングの内、待ち時間の少ないタイミングを判定する。利得が損失よりも大きくない場合（つまり、第２の戦略を取った場合の損失が利得以上の場合）（ステップＳ３０９；ＮＯ）、上述の第１の戦略を採用し、ステップＳ３０５に遷移する。利得が損失よりも大きい場合（ステップＳ３０９；ＹＥＳ）、上述の第２の戦略を採用する。切替時間判定部３６０は、次の信号切替時刻を優先車列の最後尾車両交差点到達予定時刻とし、管理部３７０に出力する（ステップＳ３１０）。そして、処理を終了する。
【００６４】
優先車列の存在する道路の交通信号機１００が赤信号のときに採用されるＰＢＳアルゴリズムの基本戦略（第３の戦略）は、優先車列が交差点で停車している車列に合流するタイミングで、信号表示を青信号に切り替え、優先車列を通過させることである。この第３の戦略により、速度の速い、大きな車列を作ることができるため、結果として、道路全体における待ち時間を低減することができる。しかしながら、信号表示を過度に短い時間で切り替えることは、交通の安全性確保の観点から望ましくない。また、同一の信号表示を過度に長時間持続させることは、渋滞の原因になりうる。従って、本例では、これらの例に該当しない場合、第３の戦略を採用し、該当する場合、既に設定されている信号表示の切替時刻を更新しないこととする。
【００６５】
以下、交通信号機の青信号を保持する時間の長さが時間Ｇｍｉｎに設定されている場合を例として、第３の戦略について説明する。図８は、交通信号制御装置３００のＰＢＳアルゴリズムによる信号表示の切替時刻算出処理の流れの例を示す図である。まず、切替時間判定部３６０は、車列情報記憶部３３２を参照し、交差点と優先車列との間に存在する車両の数を算出する（ステップＳ４０１）。次に、切替時間判定部３６０は、ステップＳ４０１において算出された車両が交差点の手前で停車した場合を仮定し、当該車列が交差点の通過に要する予定時間ｔ３を算出する（ステップＳ４０２）。
【００６６】
次に、切替時間判定部３６０は、優先車列の先頭車両交差点到達予定時刻から時間ｔ３を減算することで、優先車列が前方車両に合流するまでの時間ｔ４を算出する（ステップＳ４０３）。次に、切替時間判定部３６０は、交差点信号情報記憶部３３１を参照し、優先車列の存在していない道路を制御する交通信号機１００であって、青信号を表示している交通信号機１００の、信号表示の切替までの残り時間ｕと青信号最短時間Ｇｍｉｎとを取得する。次に、切替時間判定部３６０は、ステップＳ４０３において算出された時間ｔ４が、時間ｕ以上か否かを判定する（ステップＳ４０４）。時間ｔ４が時間ｕ以上ではない場合（つまり、時間ｔ４が時間ｕ未満の場合）（ステップＳ４０４；ＮＯ）、切替時間判定部３６０は、第３の戦略を採用せず、処理を終了する。
【００６７】
時間ｔ４が時間ｕ以上の場合（ステップＳ４０４；ＹＥＳ）、切替時間判定部３６０は、時間ｔ４が時間Ｇｍｉｎ未満か否かを判定する（ステップＳ４０５）。時間ｔ４が時間Ｇｍｉｎ未満の場合（ステップＳ４０５；ＹＥＳ）、上述の第３の戦略を採用する。切替時間判定部３６０は、信号表示の切替時刻を現在の時刻から時間ｔ４後とし、管理部３７０に出力する（ステップＳ４０６）。その後、処理を終了する。時間ｔ４が時間Ｇｍｉｎ未満ではない場合（つまり、時間ｔ４が時間Ｇｍｉｎ以上の場合）（ステップＳ４０５；ＮＯ）、切替時間判定部３６０は、上述の第３の戦略を採用せず、処理を終了する。
【００６８】
以下、図９、図１０、図１１、図１２を用いて、交通信号制御装置３００を仮想環境において模擬したシミュレーション実験について説明する。比較対象は、非特許文献１に係る交通信号制御装置であり、当該交通信号制御装置は、交通信号機の信号表示の切替時刻の算出について、本実施形態に係る交通信号制御装置３００と同様の制御を行う。ただし、非特許文献１に係る車両検出装置は、プラトーンを検出する度に当該検出されたプラトーンを優先的に通行させるが、本実施形態に係る交通信号制御装置３００は、上述のように、これまでに検出されたプラトーンのうちの最も遠い車列を優先車列として選択し、優先的に通行させる。
【００６９】
また、非特許文献１に係る交通信号制御装置に接続される車両検出装置は、交差点から等距離の位置に設置され、本実施形態に係る交通信号制御装置３００に接続される車両検出装置２２０は、交差点からの距離が異なる位置に設置される。非特許文献１では、交差点からの距離が異なる位置に車両検出装置が設置されることを想定していない。仮に、交差点からの距離が異なる位置に車両検出装置が設置される場合、非特許文献１に係る交通信号制御装置は、プラトーンを検出する度に検出したプラトーンを優先的に通行させるため、道路間で不公平が発生する。例えば、交差点から遠い位置でプラトーンが検出されても、その後、交差点から近い位置に設置された検出装置によりプラトーンが検出された場合には、制御情報が上書きされてしまう。これにより、遠い距離に検出装置が設置されている道路では、効果的な制御が行えない。従って、一般的に、交差点からの等距離の位置に車両検出装置が設置される場合に比して、車両の待ち時間が増大し、結果が悪くなる。
【００７０】
図９は、シミュレーションの条件設定の一例を説明するための図である。図９において、円は交差点を示す。円に包含されるアルファベットＡ〜Ｏは交差点の識別情報を示す。図９において、矢印は道路と道路上の車両の進行方向とを示す。当該矢印近傍の数字ｒ１〜ｒ２０は、道路ＩＤを示す。図９の矢印で示すように、本例において、道路全体はＬ字型に交差点を接続し、車両は、右から左へ、或いは上から下へと進行する。道路ｒ１〜ｒ４は道路の長さがＸメートルであり、法定速度が６０ｋｍ／ｈである。その他の道路は、道路の長さが２００メートルであり、法定速度が４０ｋｍ／ｈである。交差点Ｅからは、交差点Ｄに進行する車両が平均５秒間隔で発生し、車両の発生間隔は指数分布に従う。交差点Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｍ、Ｎ、Ｏ各々からは、交差点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ各々に進行する車両が平均５０秒間隔で発生し、車両の発生間隔は指数分布に従う。
【００７１】
非特許文献１に係る交通信号制御装置に接続される車両検出装置は全ての道路において交差点の上流１５０メートルの位置に設置される。本実施形態に係る交通信号制御装置３００に接続される車両検出装置２２０は、道路ｒ１〜ｒ４については、交差点の上流Ｘ×０．７５メートルの位置に設置される。その他の道路については、当該車両検出装置２２０は、交差点の上流１５０メートルの位置に設置される。
【００７２】
図１０は、交通信号制御装置３００の効果を確認するためのシミュレーションの条件設定の一例を説明するための別図である。交差点Ａ〜Ｄおよび交差点Ｉ〜Ｋは、車両の流出先として２つの道路が接続されており、車両はそれぞれの道路へ一定の確率で分岐して進む。図１０は、当該分岐確率を示す表である。表Ｔ３の各列は、左から流入元道路ＩＤ、流入先道路ＩＤ、分岐確率を示す。流入元道路ＩＤは、図９において説明した道路のうち、交差点に対して車両が進入する道路の道路ＩＤを示す。流入先道路ＩＤは、図９において説明した道路のうち、交差点から車両が脱する道路の道路ＩＤを示す。分岐確率は、流入元道路から流出先道路へと進行する確率を示す。
【００７３】
例えば、交差点Ｄには流入元道路として道路ｒ４と道路ｒ７とが接続され、流出先道路として道路ｒ３と道路ｒ１０とが接続されている。表Ｔ３を参照すると、流入元道路が道路ｒ４である場合、交差点Ｄを通過する車両が道路ｒ３に進行する確率は０．８であり、道路ｒ１０に進行する確率は０．２である。同様に、流入元道路が道路ｒ７である場合、交差点Ｄを通過する車両が道路ｒ３に進行する確率は０．５であり、道路ｒ１０に進行する確率は０．５である。
【００７４】
本シミュレーションにおいて、変数は、道路ｒ１〜ｒ４の長さであり、当該道路長を示すＸの値を変更したときの交差点Ａにおける平均待ち時間を評価した。平均待ち時間は、交差点Ａの流入元道路である道路ｒ１と道路ｒ１１とで車両が停止した時間を、交差点Ａを通過した車両数で除算することで算出した。図１１は、シミュレーションの実験結果の一例を示すグラフである。図１２は、シミュレーションの実験結果の数値例を示す表である。
【００７５】
図１１に示すグラフＧ１は、図１２に示す表Ｔ４をグラフ化して示したものである。図１１において、グラフＧ１の縦軸は平均待ち時間を示す。グラフＧ１の横軸は、道路長Ｘの設定値を示す。グラフＧ１および表Ｔ４において、非特許文献１に係る交通信号制御装置を適用した場合、幹線道路の長さに関わらず６秒程度の平均待ち時間が発生している。グラフＧ１および表Ｔ４において、本実施形態に係る交通信号制御装置３００を適用した場合、道路長Ｘが２００のときは、６秒程度の平均待ち時間が発生しているが、道路長Ｘが４００、６００、８００、１０００のときは、平均待ち時間が３−４秒程度に短縮されている。以上のシミュレーション実験により、本実施形態に係る交通信号制御装置３００により、車両の平均待ち時間が大幅に短縮され、道路の利用効率が向上することが示された。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る交通信号制御装置３００は、交通信号機１００の制御を行う。交通信号制御装置３００は、特徴量演算部３４０と、選択部３５０と、切替時間判定部３６０と、を備える。特徴量演算部３４０は、車道上の少なくとも１台以上の車両を含む車列から特徴量を算出する。選択部３５０は、特徴量演算部３４０が算出した特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択する。信号制御部３８０は、特徴量演算部３４０が算出した特徴量に基づいて、交通信号機１００の設置場所において、選択部３５０が選択した車列の待ち時間が少なくなるように交通信号機１００の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する。
【００７７】
これにより、交通信号制御装置３００は、交差点から遠い車列を選択し、その車列よりも前に交差点に到着する車両の待ち時間や通過台数に基づいて、選択した車列が交差点で極力止まることのない信号表示の切替時刻を算出することで、当該車列を優先的に通行させる。その結果、交通信号制御装置３００は、当該車列を速やかに通過させ、道路全体の利用効率を向上させることができる。従って、交通信号制御装置３００は、同一の交通網における通行可能な車両数を増加させることができ、例えば、交通需要が増加した場合であっても、新たな道路を敷設するコストを抑えることができる。また、交通信号制御装置３００により渋滞が緩和されるため、輸送、移動に係るエネルギー効率を向上させることができ、例えば、二酸化炭素などの有害物質の排出を抑制することができる。
【００７８】
また、実際の道路における交差点間の間隔は統一されておらず、検出装置を交差点から等距離に設置することは難しい。しかしながら、本実施形態に係る交通信号制御装置３００は、特徴量演算部３４０が算出する特徴量に基づいて、車列のうちの１つを選択するため、道路上を通行する車両を検出する車両検出装置２２０を、例えば、交差点から等距離に設置しなくてもよい。交通信号制御装置３００は、様々な道路に適用することが可能であり、より広範囲の交通網の交通容量を増加させることができる。
【００７９】
また、本実施形態に係る交通信号制御装置３００の選択部３５０は、車列のうち、交通信号機１００の設置場所から最も遠い車列を選択する。また、信号制御部３８０は、選択部３５０が選択した車列および当該車列に比して交通信号機の設置場所に近い車列の特徴量に基づいて、制御信号を生成する。これにより、切替時間判定部３６０は、例えば、当該車列よりも交差点側に存在する車列の待ち時間を計算に入れて、信号表示の切替時刻を算出することができる。従って、道路の利用効率をさらに向上させることができる。
【００８０】
また、本実施形態に係る交通信号制御装置３００の特徴量演算部３４０は、車列の交通信号機１００の設置場所への到達予定時刻と、車列の流量と、車列を構成する車両の数と、のうちの少なくとも一つを特徴量として算出する。これにより、選択部３５０は、例えば、交差点から最も遠い車列をより正確に選択することができる。また、選択部３５０は、車列そのもの道路への負荷をより正確に判定し、選択を行うことができる。従って、道路の利用効率をさらに向上させることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る交通信号制御装置３００は、複数のタイミング毎に、当該タイミングで交通信号機の信号制御を切り替えた場合、車道上で発生しうる車列の待ち時間を算出し、複数のタイミングのうち、待ち時間の少ないタイミングを判定する切替時間判定部を備える。また、信号制御部３８０は、切替時間判定部３６０による判定結果に基づいて、交通信号機の信号表示を切り替えるための制御信号を生成する。これにより、交通信号制御装置３００は、選択部３５０が選択した優先車列を優先的に交差点を通過させつつ、その他の車列の待ち時間が少なくなるようなタイミングで交通信号機１００の信号表示を切り替えることができる。従って、道路の利用効率をさらに向上させることができる。
【００８２】
なお、交通信号制御装置３００によって制御される交通信号機１００の設置場所は交差点でなくてもよい。例えば、車道上に歩行者横断用の交通信号機１００が設置されている環境に、交通信号制御装置３００を適用してもよい。また、交差点は、十字路でなくてもよく、Ｔ字路や５つ以上の道路が接続される交差点であってもよい。
【００８３】
なお、上述の説明において、車列判定部３４５は、車両検出装置によって検出された車両の交差点到着時刻と車列の最後尾車両交差点到達予定時刻とを比較することにより、車列と車両とが接近しているか否かを判定した。車列判定部３４５は、例えば、車両各々の検出時刻を記憶部３３０に記憶しておき、それぞれを比較することにより、車列に車両が接近しているか否かを判定してもよい。
【００８４】
なお、選択部３５０が行う車列の選択は、上述した到達予定時刻や距離以外の特徴量に基づいてもよい。選択部３５０は、例えば、最も車両数の最も大きな車列を選択してよい。また、選択部３５０は、例えば、流量の最も小さい車列を選択してよい。また、選択部３５０は、最も移動速度の遅い車列を選択してよい。また、選択部３５０は、例えば、これら複数の特徴量それぞれを重み付けするなどし、複数の特徴量に基づいて車両の選択を行ってもよい。
【００８５】
なお、上述では、信号表示の切替時刻の算出は、公知の技術に基づいているため説明を簡略化したが、より正確な切替時刻を算出するために、公知の技術を幅広く利用して信号表示の切替時刻を算出してよい。切替時間判定部３６０は、例えば、停車している車両が動き出すまでの時間の損失や信号表示の切り替えに伴う時間の損失などに基づいて信号表示の切替時刻の算出してよい。また、切替時間判定部３６０、例えば、図８のステップＳ４０４における判定において、時間ｕが時間Ｇｍｉｎよりも大きい場合は、時間ｔ４が時間Ｇｍｉｎ以上か否かを判定してもよい。また、切替時間判定部３６０は、例えば、図８のステップＳ４０５における判定において、交差点信号情報記憶部３３１から黄信号時間Ｙを取得し、例えば、時間ｔ４が、時間Ｇｍｉｎに時間Ｙの２倍を加算した時間（Ｇｍｉｎ＋２×Ｙ）未満か否かを判定してもよい。
【００８６】
なお、切替時間判定部３６０は、例えば、損失と利得とに基づいて信号表示の切替時刻の判定を行ってよい。ここでいう、損失とは、例えば、赤信号により停車する車両各々の待ち時間の合計値などの統計量、赤信号により停車する車両の数であり、また、これらに基づく値である。また、利得とは、例えば、青信号により交差点で停止する必要のなくなった車両について解消された待ち時間の合計値などの統計量、交差点を通過する車両の数であり、また、これらに基づく値である。また、切替時間判定部３６０は、上述した損失や利得のいずれかに基づいて信号表示の切替時刻の判定を行ってもよい。
【００８７】
なお、信号表示の切替時刻の制御は、従来手法を併用してよい。例えば、プラトーンが検出されない場合は、交通量の統計データに基づく静的な制御を行ってよい。また、制御の態様は上述したものに限られず、例えば、優先車列の車両数が非常に大きく、全体を通過させるには時間が掛かり過ぎる場合などは、交差点信号情報記憶部３３１に記憶される青信号最大時間に基づいて信号表示を切り替えるなどしてもよい。
【００８８】
なお、車両検出装置２２０は、車両の速度を検出し、交通信号制御装置３００は当該車両の速度を処理に利用してよい。例えば、到達時刻算出部３４２は、車両検出装置と交差点との距離を、車両の速度で除算することにより、交差点への到達予定時刻を算出してよい。また、待ち車両数演算部３４１は、当該到達予定時刻に基づいて、赤信号で停車している車両の数の予想値を算出してよい。また、特徴量演算部３４０は、検出された車両の速度に基づいて、例えば、車列を構成する車両の平均速度など、車列の速度を算出してもよい。そして、選択部３５０は、特徴量演算部３４０が算出した車列の速度に基づいて、速度の遅い車列などを選択してもよい。
【００８９】
なお、上述した実施形態における交通信号制御装置３００の一部、例えば、特徴量演算部３４０、選択部３５０、および切替時間判定部３６０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、交通信号制御装置３００に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００９０】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００９１】
また、上述した実施形態における交通信号制御装置３００の一部、または全部を、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）等の集積回路として実現してもよい。交通信号制御装置３００の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【００９２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…交通制御システム、１００…交通信号機、１１０…信号表示部、２００…車両検出システム、２１０…交差点情報検出装置、２２０…車両検出装置、３００…交通信号制御装置、３１０…送信部、３２０…受信部、３３０…記憶部、３３１…交差点信号情報記憶部、３３２…車列情報記憶部、３４０…特徴量演算部、３４１…待ち車両数演算部、３４２…到達時刻算出部、３４３…車列情報演算部、３４４…流量算出部、３４５…車列判定部、３５０…選択部、３６０…切替時間判定部、３７０…管理部、３８０…信号制御部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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