(57)【要約】【課題】各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことができる信号機分散制御装置およびそのシステムを提供すること。【解決手段】操作のための入力を行わせる操作部１１０、自己が制御する管轄信号機の信号制御パラメータの候補値を複数設定する自パラメータ候補設定部１２０、管轄信号機が割り当てられた交差点における交通量等の情報を外部に設けられた車両感知器から取得する交差点交通情報取得部１３０、管轄信号機の信号制御パラメータの候補値を決定する自パラメータ候補決定部１４０、他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置と通信するための通信部１５０、管轄信号機の制御に用いる信号制御パラメータを決定する実行パラメータ決定部１６０、および管轄信号機の信号階梯情報を生成する制御信号生成部１７０からなる構成を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号機を制御する信号制御パラメータを前記信号機毎に並列に算出する、前記信号機毎に割り当てられた信号機分散制御装置を備え、各前記信号機分散制御装置は、自己が算出した信号制御パラメータおよび他の前記信号機分散制御装置が算出した信号制御パラメータに基づいて自己が制御する信号機の信号制御パラメータを決定することを特徴とする信号機分散制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の信号機分散制御システムを構成する信号機分散制御装置。
【請求項３】
前記信号制御パラメータは、サイクル長、スプリット、オフセットをパラメータとして含むことを特徴とする請求項２に記載の信号機分散制御装置。
【請求項４】
前記信号制御パラメータを算出する際の評価関数として遅れ時間を用いることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の信号機分散制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交差点に割り当てられた信号機の制御装置に関し、特に、各交差点で信号制御を分散的に行う信号機分散制御装置およびそのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、交差点に設けられた個々の信号機の制御は、中央の管制センタに設けられた制御装置を用いて集中的（集中制御）に行われてきた。また、近年、分散制御を行う技術も開示されてきた（例えば特許文献１参照）。ここで、信号機の制御には、サイクル長、スプリット、オフセットの、大きく分けて３つのパラメータ（以下、「信号制御パラメータ」という。）が係わってくる。「サイクル長」とは、信号灯が一巡するのに要する時間であり、「スプリット」とは、各現示の比率であり、オフセットとは、隣り合う２つの交差点間で信号が青に切り替わる時刻のずれをいう。
【０００３】
また、車両感知器からの信号を取り込み、交差点における交通量等の情報（以下、「交差点交通情報」という。）を取り込んで信号制御を行うという技術も知られている。かかる技術を用いることによって交差点の実際の交通事情に適切に対応することが可能となるからである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１６５８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の集中制御技術では、中央に設けられた制御装置を用いて信号制御を集中的に行うため、分散制御技術に比して、管制センタ側装置の情報処理負担や通信料が増大しまうという問題があった。
また、従来の分散制御技術では、上記の３つの信号制御パラメータすべてについて最適化を行って信号制御を行うものではなく、最適化が十分でないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことができる信号機分散制御装置およびそのシステムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の信号機分散制御システムは、信号機を制御する信号制御パラメータを前記信号機毎に並列に算出する、前記信号機毎に割り当てられた信号機分散制御装置を備え、各前記信号機分散制御装置は、自己が算出した信号制御パラメータおよび他の前記信号機分散制御装置が算出した信号制御パラメータに基づいて自己が制御する信号機の信号制御パラメータを決定する構成を有している。
【０００８】
この構成により、関連する他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置からの信号階梯情報をも考慮して最適な信号制御パラメータを決定、それに基づいて制御を行うため、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことが可能な信号機分散制御システムを実現することができる。
【０００９】
また、本発明の信号機分散制御装置は、本発明の信号機分散制御システムを構成する信号機分散制御装置の構成を有している。
【００１０】
この構成により、関連する他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置からの信号階梯情報をも考慮して最適な信号制御パラメータを決定、それに基づいて制御を行うため、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことが可能な信号機分散制御装置を実現することができる。
【００１１】
また、本発明の信号機分散制御装置は、前記信号制御パラメータが、サイクル長、スプリット、オフセットをパラメータとして含む構成を有している。
【００１２】
この構成により、関連する他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置からの信号階梯情報をも考慮して最適な信号制御パラメータを決定、それに基づいて制御を行うため、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことができるとともに、サイクル長、スプリット、オフセットの３つのパラメータを制御するため、より適正化を向上することが可能な信号機分散制御装置を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の信号機分散制御装置は、前記信号制御パラメータを算出する際の評価関数として遅れ時間を用いる構成を有している。
【００１４】
この構成により、関連する他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置からの信号階梯情報をも考慮して最適な信号制御パラメータを決定、それに基づいて制御を行うため、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことができるとともに、遅れ時間を評価関数として用いるため、関連する交差点全体の遅れ時間を短縮することが可能な信号機分散制御装置を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る信号機分散制御装置１００は、図１に示すように、信号機分散制御装置１００の操作のための入力を行わせる操作部１１０、自己が制御する信号機（以下、「管轄信号機」という。）の信号制御パラメータの候補値を複数設定する自パラメータ候補設定部１２０、管轄信号機が割り当てられた交差点における交通量等の情報（以下、「交差点交通情報」という。）を外部に設けられた車両感知器３０１、３０２（図３）から取得する交差点交通情報取得部１３０、管轄信号機の信号制御パラメータの候補値を決定する自パラメータ候補決定部１４０、他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置（不図示）と通信するための通信部１５０、管轄信号機の制御に用いる信号制御パラメータを決定する実行パラメータ決定部１６０、および管轄信号機の信号階梯情報を生成する制御信号生成部１７０を備えている。
【００１６】
ここで、信号制御パラメータは、「サイクル長」、「スプリット」、および「オフセット」からなる。「サイクル長」とは、信号灯が青→黄→赤と一巡する時間をいう。「スプリット」とは、１サイクルの時間のうち、各現示に割り当てられる時間配分のことを言い、通常、「パーセント」で表す。幹線道路を走る車が、信号により停止することなく、各交差点をスムーズに通過できるように、隣接する交差点間の青信号開始時間にずれを持たせることがおこなわれるが、「オフセット」とは、この時間のずれのことをいう。また、以下では「現示」を２として説明する。
【００１７】
ここで、信号機分散制御装置１００は、図３に示す各交差点に割り当てられた他の信号機分散制御装置（不図示）と通信し、信号機分散制御システムを構成する。したがって、信号機分散制御装置１００は、信号機毎に割り当てられ、信号制御パラメータを前記信号機毎に並列に算出する。言い換えれば、信号機分散制御装置１００は、信号機毎に割り当てられた他の信号機分散制御装置（不図示）と通信し、他の信号機分散制御装置（不図示）からの信号制御パラメータをも考慮して信号制御パラメータを、信号機毎に並列に決定している。
【００１８】
図１に示す信号機分散制御装置１００において、操作部１１０を介してユーザは、信号機分散制御装置１００の操作のための入力を行うことができるようになっている。この入力には、自パラメータ候補設定部１２０で用いる信号制御パラメータの候補値の初期値の入力も含まれる。以下、管轄信号機の制御パラメータを、単に、「自パラメータ」という。なお、操作のための入力は、通信部１５０を介して外部の操作装置から行うのでもよい。
【００１９】
自パラメータ候補設定部１２０は、動作の初めのときは、初期値が入力され、これを用いて自パラメータの候補を設定する。具体的には、初期値として、管轄信号機ｋのサイクル長Ｃ、スプリットＳｋ（Ｓｋ１、Ｓｋ２）、およびオフセットＯｋ、並びにそれらの探索幅δＣ、δＳ、δＯとが入力され、自パラメータの候補値として、例えば、管轄信号機ｋのサイクル長Ｃｋに、Ｃ−２δＣ、Ｃ−δＣ、Ｃ、Ｃ＋δＣ、Ｃ＋２δＣが設定され、スプリットＳｋに、（Ｓｋ１−２δＳ、Ｓｋ２＋２δＳ）、（Ｓｋ１−δＳ、Ｓｋ２＋δＳ）、（Ｓｋ１、Ｓｋ２）、（Ｓｋ１＋δＳ、Ｓｋ２−δＳ）、（Ｓｋ１＋２δＳ、Ｓｋ２−２δＳ）、そして、オフセットＯｋに、Ｏｋ−２δＯ、Ｏｋ−δＯ、Ｏｋ、Ｏｋ＋δＯ、Ｏｋ＋２δＯが設定される。
【００２０】
２回目以降の自パラメータの候補値の設定では、上記の初期値の代わりに直前のサイクルで決定された値が新たなサイクル長Ｃ、スプリットＳｋ（Ｓｋ１、Ｓｋ２）、オフセットＯｋとして用いられる。これにより、上記と同様に、自パラメータの候補値が設定されることになる。なお、上記で、サイクル長の初期値Ｃには添え字「ｋ」が除かれていたが、このことからも示されているように、サイクル長は、対象とするすべての信号機について同一の値を採用するものとする。
【００２１】
交差点交通情報取得部１３０は、他の交差点の交通情報、および、外部の車両感知器から管轄信号機に係る交差点交通情報を取得し、自パラメータ候補決定部１４０に出力するようになっている。交差点交通情報としては、例えば、単位時間当たりの車両の通過台数、車両の通過速度等の情報が例としてあげられる。
【００２２】
自パラメータ候補決定部１４０は、交差点交通情報取得部１３０と通信部１５０から出力された交差点交通情報を用い、自パラメータ候補設定部１２０で設定された自パラメータの候補値に対し、対象道路網内の他の交差点は自パラメータと同じサイクル長で、オフセットとスプリットは直前のサイクルで決定された値を用いて、対象道路網全体の遅れ時間を算出し、遅れ時間の最小となる信号制御パラメータを自パラメータの候補値として決定するようになっている。遅れ時間の算出は、例えば、公知の交通流予測プログラム用いてするのでもよい。また、遅れ時間が最小となる自パラメータの候補値を算出するのに、例えば、公知の「ヤコビ法」を用いて、最小化を図るアルゴリズムを構築するのでもよい。なお、自パラメータ候補決定部１４０は、候補値として決定された管轄信号機のサイクル長の情報のほかに、サイクルを開始する基準時刻の情報をも持っているものとする。
【００２３】
通信部１５０は、他の関連する信号機分散制御装置等と通信するようになっている。通信部１５０の送信対象となる情報としては、例えば、自パラメータ候補決定部１４０によって決定されたサイクル長の情報および、上記の基準時刻等の情報があげられ、同様の情報が受信対象の情報でもある。また、本発明の信号機分散制御装置１００についての説明において、「送信」、「受信」、「通信」という場合は、通信部１５０を介してなされるものとする。
【００２４】
各信号機分散制御装置１００は、他の関連する信号機分散制御装置から送信されたサイクル長、基準時刻、遅れ時間等の情報を通信部１５０を介して受信する。
【００２５】
実行パラメータ決定部１６０は、上記で通信部１５０が受信したサイクル長のうち、このサイクル長を用いた際の遅れ時間がもっとも短いものを次のサイクルでのサイクル長として採用する。各信号機分散制御装置１００は同一の信号制御パラメータの情報を保有しているため、遅れ時間がもっとも短くなるサイクル長は、対象となるすべての信号機分散制御装置１００において同一のものとなる。
【００２６】
実行パラメータ決定部１６０は、また、サイクル長が決定されたら、決定されたサイクル長で、遅れ時間が最も短くなる「スプリット」および「オフセット」を、上記で設定されたパラメータ中から決定し、通信部１５０を介して他の関連する信号機分散制御装置に送信し、互いの信号制御パラメータを共有しあう。これによって、自パラメータ候補設定部１２０は、次のサイクルの候補値を決定するために必要なデータを獲得できる。ただし、言うまでもなく、上記の探索幅δＣ、δＳ、δＯは、継続して各信号機分散制御装置が保持しているものとする。
【００２７】
制御信号生成部１７０は、実行パラメータ決定部１６０によって決定された、「サイクル長」、「スプリット」および「オフセット」からなる信号制御パラメータならびに基準時刻の情報を用いて、管轄信号機の点滅を制御するための信号階梯情報を生成し、次のサイクルで信号制御を行うための信号階梯情報を出力する。
【００２８】
以下、本発明の信号機分散制御装置１００の動作について説明する。図２は、本発明の信号機分散制御装置１００における処理の流れを示すフローチャートである。
【００２９】
まず、操作部１１０を介して上記の初期値等の所定のパラメータを設定させる（Ｓ２０１）。次に、初期値等の所定のパラメータが設定されたら、自パラメータの候補値を自パラメータ候補設定部１２０が設定する（Ｓ２０２）。設定方法については、上記で説明したので、その説明を省略する。ステップＳ２０２で自パラメータの候補地が設定されたら、道路網全体の交通情報と、管轄交差点に割り当てられた車両感知器から交差点交通情報を交差点交通情報取得部１３０が取得する（Ｓ２０３）。
【００３０】
ステップＳ２０２で自パラメータ候補を設定し、ステップＳ２０３で交差点交通情報を取得したら、設定したパラメータの範囲内で道路網全体の遅れ時間を最小とする組み合わせのパラメータを自パラメータの候補値として自パラメータ候補決定部１４０が決定する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０４で自パラメータの候補値を決定したら、決定した自パラメータおよびそれに対応する遅れ時間の情報を通信部１５０が他の信号機分散制御装置に送信するとともに、他の信号機分散制御装置から送信されるパラメータおよびそれに対応する遅れ時間の情報を受信する（Ｓ２０５）。
【００３１】
他の信号機分散制御装置から送信されたサイクル長およびそれに対応する遅れ時間の情報を受信したら、受信したすべての信号機分散制御装置のサイクル長の中からもっとも遅れ時間が短いサイクル長を実行パラメータ決定部１６０が決定する（Ｓ２０６）。このようにして自パラメータおよびそれに対応する遅れ時間の情報を保有するすべての信号機分散制御装置は、同一の自パラメータおよびそれに対応する遅れ時間の情報を保有するため、同一のサイクル長を遅れ時間がもっとも短いサイクル長として決定することになる。
【００３２】
ステップＳ２０６で信号制御を実行する際のサイクル長（以下、単に「実行サイクル長」という。）を決定したら、サイクル長としてこの実行サイクル長を採用した場合に遅れ時間が最小となる「スプリット」および「オフセット」を実行パラメータ決定部１６０が決定する（Ｓ２０７）。これによって、他の交差点での道路状況をも考慮した信号制御パラメータを各交差点で信号機分散制御装置１００が生成できることになる。
【００３３】
ステップＳ２０７で決定されたパラメータ（以下、単に「実行パラメータ」という。）を他の信号機分散制御装置に通信部１５０を介して送信し、他の信号機分散制御装置から送信される実行パラメータを受信する（Ｓ２０８）。これによって、次のサイクルで、各交差点の信号機分散制御装置が次パラメータ候補を設定するための準備ができることになる。
【００３４】
上記で算出した実行パラメータに基づいて、信号階梯情報が制御信号生成部１７０によって生成される（Ｓ２０９）。ステップＳ２０９で生成された信号階梯情報は、次のサイクルでの信号灯の制御に用いられる。以上の処理が終わったら、処理を終了する旨の指示があるか否かを判断し、終了の指示があったと判断した場合は、言うまでもなく処理を終了し、終了の指示がなかったと判断した場合は、次のサイクルの開始を待って上記の処理を繰り返す（Ｓ２１０）。
【００３５】
以上説明したように、本発明の信号機分散制御装置およびそのシステムは、関連する他の交差点に割り当てられた信号機分散制御装置からの信号階梯情報をも考慮して最適な信号制御パラメータを決定、それに基づいて制御を行うため、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことができる。
【００３６】
また、サイクル長、スプリット、オフセットの３つのパラメータを制御するため、より適正化を向上することができる。
さらに、遅れ時間を評価関数として用いるため、関連する交差点全体の遅れ時間を短縮することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、各信号機に対する信号制御パラメータの総合的な適正化を進めて、より効率的な信号制御を行うことができる信号機分散制御装置およびそのシステムを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号機分散制御装置のブロック構成を示す図
【図２】本発明の信号機分散制御装置の動作の流れを示すフローチャート
【図３】本発明の信号機分散制御装置について説明するための図
【符号の説明】
１００  信号機分散制御装置
１１０  操作部
１２０  自パラメータ候補設定部
１３０  交差点交通情報取得部
１４０  自パラメータ候補決定部
１５０  通信部
１６０  実行パラメータ決定部
１７０  制御信号生成部
３０１、３０２  車両感知器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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