(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差点における交通流パラメータを算出するシステムであって、
交差点上流に設置された車両感知器からの車両感知データを取得する車両感知データ取得手段と、
青信号開始時刻を含む信号灯色制御データを取得する信号灯色制御データ取得手段と、
当該交差点に進入する対象道路を走行する少なくとも２台の車両に搭載された車載装置から時系列に複数回計測される車両位置データを含むデータを取得するプローブデータ取得手段と、
前記プローブデータ取得手段により取得された車両位置データに基づいて、行列内走行速度を算出するとともに、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを算出する処理手段とを備え、
前記処理手段は、前記車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置、停止終了時刻、交差点通過時刻に基づいて行列内走行速度を算出するものであり、
前記処理手段は、前記車両感知データを用いて、前記車両位置データから抽出した２台の車両の前記車両感知器の通過時刻に挟まれた車両の通過車両台数を算出し、前記車両位置データから抽出した交差点における前記車両の停止位置と、前記車両の通過車両台数と、前記青信号開始時刻とに基づいて、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを算出するものである、交差点における交通流パラメータの算出システム。
【請求項２】
前記処理手段は、前記青信号開始時刻、並びに、前記車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置及び停止終了時刻に基づいて発進波の伝搬速度を算出する請求項１記載の交通流パラメータの算出システム。
【請求項３】
前記２台の車両は、赤信号を挟んでそれぞれ交差点を通過する車両であり、
前記処理手段は、前記２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数を、前記２台の車両のうち１台目の車両が交差点を通過した後、当該青信号の間に通過した車両台数と、次の赤信号で停止し２台目の車両の前で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置いて、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを推定する、請求項１記載の交通流パラメータの算出システム。
【請求項４】
前記２台の車両は、同じ青信号時間内に交差点を通過する車両であり、
前記処理手段は、前記２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数を、前記２台の車両のうち１台目の車両と２台目の車両との間で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置いて、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを推定する、請求項１記載の交通流パラメータの算出システム。
【請求項５】
前記プローブデータ取得手段は、３台以上の車両に搭載された車載装置から当該交差点に進入する、流入出のある対象道路を走行する車両位置データを取得し、
前記処理手段は、前記３台以上の車両のうちの２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数と、前記３台以上の車両のうちの他の２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数とを用いて、流入出の差引き交通量と、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを推定する、請求項１記載の交通流パラメータの算出システム。
【請求項６】
前記３台以上の車両のうち前記２台の車両が、赤信号を挟んでそれぞれ交差点を通過する車両である場合には、
前記処理手段は、前記２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数を、前記２台の車両のうち１台目の車両が交差点を通過した後、当該青信号の間に通過する車両台数と、次の赤信号で停止した２台目の車両の前で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置き、
前記３台以上の車両のうち前記他の２台の車両が、同じ青信号時間内に交差点を通過する車両である場合には、
前記処理手段は、前記２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数を、前記２台の車両のうち１台目の車両と２台目の車両の間で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置いて、
流入出の差引き交通量と、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを推定するものである、請求項５記載の交通流パラメータの算出システム。
【請求項７】
交差点における交通流パラメータを算出する方法であって、
交差点上流に設置された車両感知器からの車両感知データを取得し、
青信号開始時刻を含む信号灯色制御データを取得し、
当該交差点に進入する対象道路を走行する少なくとも２台の車両に搭載された車載装置から時系列に複数回計測される車両位置データを含むデータを取得し、
前記取得された車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置、停止終了時刻、交差点通過時刻に基づいて、行列内走行速度を算出し、
前記車両感知データを用いて、前記車両位置データから抽出した２台の車両の前記車両感知器の通過時刻に挟まれた車両の通過車両台数を算出し、前記車両位置データから抽出した交差点における前記車両の停止位置と、前記車両の通過車両台数と、前記青信号開始時刻とに基づいて、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを算出する、交差点における交通流パラメータの算出方法。
【請求項８】
交差点における交通流パラメータを算出するプログラムであって、
交差点上流に設置された車両感知器からの車両感知データを取得する手順と、
青信号開始時刻を含む信号灯色制御データを取得する手順と、
当該交差点に進入する対象道路を走行する少なくとも２台の車両に搭載された車載装置から時系列に複数回計測される車両位置データを含むデータを取得する手順と、
前記取得された車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置、停止終了時刻、交差点通過時刻に基づいて、行列内走行速度を算出する手順と、
前記車両感知データを用いて、前記車両位置データから抽出した２台の車両の前記車両感知器の通過時刻に挟まれた車両の通過車両台数を算出し、前記車両位置データから抽出した交差点における前記車両の停止位置と、前記車両の通過車両台数と、前記青信号開始時刻とに基づいて、停止車頭間距離、飽和交通流率、飽和発進時間間隔、行列内発進時間間隔の少なくとも１つを算出する手順とを含む、交差点における交通流パラメータの算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上系での信号制御、車載系での安全運転支援や環境対策支援を実現するために必要となる、交通流パラメータの推定技術に関するものである。ここで、「交通流パラメータ」とは、交通の挙動特性を普遍的に表現するデータであり、環境条件（車両、天候、地域の条件）が同じであれば、平均的には変化しないものである。例えば、行列内走行速度Ｖq、発進波の伝搬速度Ｖw、飽和交通流率Ｑｓ、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqがある。
【背景技術】
【０００２】
交通流パラメータの推定する技術に関して、過去の公知技術では、
何れも道路に車両感知器等を設置し、車両の挙動解析を行って特定の交通流パラメータを算出することを行っている。
交通流パラメータの一例として、飽和交通流率をとり上げて説明する。
飽和交通流率は、青信号での、交差点の最大通過可能台数をいう。交通管理において非常に重要な交通流パラメータであり、交差点上流に十分な交通の需要がある場合に、信号の単位青時間における捌け交通量を時間当たりの台数としたものである。
【０００３】
例えば特許文献１では、交差点の停止線付近に感知器を設置する等して、当該流入路の信号が青の時に、交差点に流入する車両の数を計測して飽和交通流率を直接算出している。
【特許文献１】特開2002-109681号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
飽和交通流率は、交通条件（右左折車、対向直進車、横断歩行者、車種、運転資質）、道路条件（車線幅員、道路勾配、交差点形状）、天候条件（大雨、晴天、降雪・積雪）、時間条件（朝、昼、夕、夜）、地域条件（バス停有無、駐停車、地域特性）等により異なるため、従来、実測や理論に基づいて設定したものを、条件に併せて修正して用いている。
【０００５】
この修正は、感覚的な経験に基づく適当なものである割には、非常に負荷がかかるものであり、費用がかさむものとなっている。また、特に条件により変動するところまではとても対応できず、精度的にも問題がある。
そこで本発明は、簡単なシステム構成で、交通流パラメータを正確に算出することのできる交通流パラメータ算出システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この項では、「発明を実施するための最良の形態」で用いる参照符号を付加して説明する。
本発明の交通流パラメータ算出システムは、交差点における交通流パラメータを算出するシステムであって、交差点上流に設置された車両感知器からの車両感知データを取得する車両感知データ取得手段と、青信号開始時刻を含む信号灯色制御データを取得する信号灯色制御データ取得手段と、当該交差点に進入する対象道路を走行する少なくとも２台の車両に搭載された車載装置から時系列に複数回計測される車両位置データを含むデータを取得するプローブデータ取得手段と、前記プローブデータ取得手段により取得された車両位置データに基づいて、行列内走行速度Ｖqを算出するとともに、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを算出する処理手段と、青信号開始時刻を含む信号灯色制御データを取得する信号灯色制御データ取得手段とを備え、
前記処理手段は、前記車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置、停止終了時刻、交差点通過時刻に基づいて行列内走行速度Ｖqを算出するものであり、
前記処理手段は、前記車両感知データを用いて、前記車両位置データから抽出した２台の車両の前記車両感知器の通過時刻に挟まれた車両の通過車両台数を算出し、前記車両位置データから抽出した交差点における前記車両の停止位置と、前記車両の通過車両台数と、前記青信号開始時刻とに基づいて、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを算出するものである。
【０００７】
このシステムでは、車載装置で収集される車両位置データを利用して、交通流パラメータである行列内走行速度Ｖqを算出し、飽和交通流率Ｑｓ、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを算出する。
車載装置で収集される車両位置データに基づいて、多くの交通流パラメータが算出できるため、コスト上、非常に有益である。
【０００８】
この交通流パラメータ算出システムによれば、前記車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置Ｌt1、停止終了時刻ｔ１、交差点通過時刻ｔ２の情報に基づいて行列内走行速度Ｖqを算出することができる。
なお、青信号開始時刻ｔg、並びに、前記車両位置データから抽出した交差点における車両の停止位置Ｌt1及び停止終了時刻ｔ１に基づいて発進波の伝搬速度Ｖwを算出するようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明の交通流パラメータ算出システムによれば、交差点上流に設置された車両感知器からの車両感知データを取得する車両感知データ取得手段と、青信号開始時刻を含む信号灯色制御データを取得する信号灯色制御データ取得手段とを備えているので、前記プローブデータ取得手段は、当該交差点に進入する対象道路を走行する少なくとも２台の車両に搭載された車載装置から車両位置データを取得し、前記処理手段は、前記車両感知データを用いて、前記車両位置データから抽出した２台の車両の前記車両感知器の通過時刻ｔ11，ｔ21に挟まれた車両の通過車両台数Ｓを算出し、前記車両位置データから抽出した交差点における前記車両の停止位置Ｌt1，Ｌt2と、前記車両の通過車両台数Ｓと、青信号開始時刻ｔgとに基づいて、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ，飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを算出することができる。
【００１０】
このシステムでは、地上系で計測される車両感知データと、信号灯色制御データとを用いるとともに、少なくとも２台の車両に搭載された車載装置から車両位置データを取得し、前記２台の車両の車両感知器の通過時刻ｔ11，ｔ21に挟まれた車両の通過車両台数Ｓを算出することによって、さらに正確に交通流パラメータを算出することができる。
例えば前記２台の車両が、赤信号を挟んでそれぞれ交差点を通過する車両である場合、前記２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数Ｓを、前記２台の車両のうち１台目の車両が交差点を通過した後、当該青信号の間に通過した車両台数と、次の赤信号で停止し２台目の車両の前で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置いて、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ，飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを推定することができる。
【００１１】
また前記２台の車両が、同じ青信号時間内に交差点を通過する車両である場合、前記２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数Ｓを、前記２台の車両のうち１台目の車両と２台目の車両との間で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置いて、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ，飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを推定することができる。
【００１３】
また、当該交差点に進入する対象道路が、流入出のある分岐路を有する道路である場合は、３台以上の車両に搭載された車載装置から当該交差点に進入する、流入出のある対象道路を走行する車両位置データを取得し、前記処理手段は、前記３台以上の車両のうちの２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数と、前記３台以上の車両のうちの他の２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数とを用いて、流入出の差引き交通量と、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ，飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを推定することができる。
【００１４】
例えば、前記３台以上の車両のうち前記２台の車両は、赤信号を挟んでそれぞれ交差点を通過する車両とすると、それらの２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数を、前記２台の車両のうち１台目の車両が交差点を通過した後、当該青信号の間に通過する車両台数と、次の赤信号で停止した２台目の車両の前で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置き、前記３台以上の車両のうち前記他の２台の車両は、同じ青信号時間内に交差点を通過する車両とすると、それらの２台の車両に挟まれた車両の通過車両台数から流入出の差引き交通量を除いた台数を、前記２台の車両のうち１台目の車両と２台目の車両の間で待ち行列を作っている車両台数の和に等しいと置いて、前記流入出の差引き交通量と、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ，飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを推定することができる。
【００１５】
前記「２台の車両」、「他の２台の車両」は、３台以上のプローブ車両から任意の組み合わせで選ばれた車両である。この組み合わせは複数とおりあってもよい。複数とおりの組み合わせがある場合、それぞれ方程式を立てることができる。これにより、交通流パラメータを良好な精度で算出できる。
また、選ばれた「２台の車両」のうち１台と「他の２台の車両」の１台とは共通の車両であってもよく、「２台の車両」と「他の２台の車両」との全てがまったく別の車両であってもよい。
【００１６】
また、本発明の交差点における交通流パラメータを算出する方法及びプログラムは、前記交通流パラメータ算出システムの発明と実質同一発明に係る方法及びプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
従来は、光ビーコン、超音波感知器、ループ式感知器、画像感知器等、既存の信号制御用に設置されている既存のセンサを使って、交通諸量（交通量、占有時間、速度）が得られるだけであったが、本発明によれば、車載で収集されるプローブデータ（時々刻々の位置、速度、時刻データ）を利用することによって、交通流の基本パラメータである飽和交通流率、飽和発進時間間隔、停止時の車頭間距離（最小車頭距離）、発進時の時間間隔、行列内走行速度、発進波伝搬速度などを効率よく、精度良く算出できるため、コスト上、非常に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
まず用語の定義を行う。
「交通量」：単位時間あたりの車両の通過台数。
「占有時間」：単位時間当たりに車両感知器の検出領域に車両が存在する時間の総和。
「占有率」： 占有時間／ （単位時間）
「プローブ車両」：本発明の実施に必要な車両位置、速度、時刻等のデータを送信することのできる車載装置を搭載した車両。
【００１９】
「プローブデータ」：車載装置から入手した車両位置、速度、時刻のデータ。プローブデータは、所定時間ごと、所定距離走行ごと、所定加減速度ごと、又は所定方位変化ごとの車両の位置、速度、時刻のデータであり、車両の停止時、車両の発進時の車両の位置、速度、時刻のデータを含む。
「待ち行列」：信号待ちをしている車両の行列。
【００２０】
「信号灯色切り替え情報」：交差点の赤、青、黄の切り替え時刻に関する情報。
「飽和交通流率（Ｑｓ）」：青信号単位時間当たりでの、交差点の最大通過可能台数、単位は台／時。
「行列内走行速度」：青信号を開始してから、待ち行列を形成していた車両が前から順に発進していくにあたって、待ち行列を形成していた車両が、停止線に至るまでの車両の平均速度のこと。
【００２１】
図１は、対象としている交差点及び当該交差点に流入する道路を表す地図である。
交差点に流入する道路の上流の、停止線から距離Ｌｓの位置に、車両感知器１を設置している。また、交差点の出口に下流車両感知器２を設置している。これらの車両感知器１，２には、光ビーコン、超音波感知器、ループ式感知器、画像感知器、遠赤外線感知器、又は赤外線感知器等が使用できる。車両感知器１，２は、既存の信号制御用に設置されていることが多い。
【００２２】
これらの車両感知器１で、交通量、占有時間、車両速度等を計測する。
なお、交差点に流入する道路には、交差点と車両感知器１との間に、他の道路から車両が流入出する分岐道はないことを前提とする（分岐道がある場合は後述する）。
図２は、交差点における車両の走行挙動を表すグラフであり、横軸に時刻、縦軸に交差点の停止線からの距離を表している。
【００２３】
車両の走行により、当該車両の走行軌跡が、図２のように表される。
縦線で表した三角の部分は、待ち行列を表している。三角形の上辺は、待ち行列に進入した車両の停止位置を表す。図２の例では、車両はまず赤信号（黄信号を含んでもよいものとする。以下同じ）の待ち行列の末尾に加わり停止する。三角形の下辺は、青信号になって交差点から発進する車両の発進位置を表す。青信号になると車両は待ち行列の先頭から発進する。
【００２４】
停止位置、発進位置は、それぞれ時間とともに上流側へ延びていくので、それぞれ伝搬速度を持っている。それらを停止波、発進波という。
停止波、発進波の交わる時点は、待ち行列中に停止車両がなくなり、車両が走行しながら待ち行列が、だんだんと減っていく境界時点を表す。この時点以後に交差点に進入する車両は、走行する待ち行列に加わっていく。
【００２５】
図３は、本発明の交通流パラメータ算出システムの全体構成を示すブロック図である。
交通流パラメータ算出システムは、地上交通センタ３と、信号制御装置４と、路上装置５と、車両感知器１とを備える。
地上交通センタ３には処理装置３１が含まれている。
処理装置３１は、図３に示したように、路上装置５と同一の場所に設置されているが、同一の場所に設置されている必要は必ずしもなく、路上装置５とは別の場所に設置されていてもよい。
【００２６】
車載装置６は、プローブ車両に搭載されている。車載装置６は、ＧＰＳ受信機などの位置検出装置を備えていて、時刻ごとの自車両の位置を検出することができる。車載装置６で取得された位置データ等は、プローブデータとして、車載の通信装置から送信される。送信されたデータは、路上装置５で受信され、処理装置３１に送られる。
車載装置６と路上装置５との間の路車間通信の方式としては、光ビーコン、無線ＬＡＮ、ＤＳＲＣ(Dedicated Short Range Communication)を用いることができる。また、携帯電話や専用無線等により、車両と地上交通センタ３とを直接結ぶ通信を用いても良い。
【００２７】
信号制御装置４は、交差点の信号の切り替わりを制御する装置である。携帯電話や専用無線等による場合は、信号制御装置４から信号灯色切り替え時刻の情報が地上交通センタ３に送られる。
地上交通センタ３の処理装置３１は、車載装置６からプローブデータを取得すると、前記車両位置データと、信号灯色の切り替え時刻の情報とから、待ち行列内走行速度Ｖq、発進波の伝搬速度Ｖw、飽和交通流率Ｑｓ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqの少なくとも１つを算出する。
【００２８】
図４は、地上交通センタ３の処理装置３１の行う、本発明の交通流パラメータ算出処理の全体手順を示すフローチャートである。
以下に説明する処理の全部又は一部は、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなど所定の媒体に記録されたプログラムを、処理装置３１のコンピュータが実行することにより実現される。
【００２９】
まず、処理装置３１は、プローブ車両（Ｃ１で表す）のプローブデータを取得し、その時刻ごとの位置、速度（速度は位置を微分して得られてもよい）、時刻を把握する（ステップＳ１）。
次に、プローブ車両Ｃ１が待ち行列の末尾に当たって停止したときの時刻、位置、動き出した時の発進時刻、行列内で停止していた時間、交差点の停止線を通過した時刻を算出する（ステップＳ２）。
【００３０】
行列内で停止していた時間が所定時間よりも長いかどうかを判定し（ステップＳ３）、短ければ処理を終了する。これは、行列内で停止していた時間が短い場合、位置、速度などを精度よく計測できないと考えられるからである。
行列内で停止していた位置と停止線との距離が閾値よりも長いかどうかを判定し（ステップＳ４）、短ければ処理を終了する。これも、行列内で停止していた位置が交差点に近い場合、位置、速度などを精度よく計測できないと考えられるからである。
【００３１】
次に交差点の先詰まりがあるかどうかを判定する（ステップＳ５）。先詰まりがあるとは、交差点のすぐ下流の道路が渋滞している場合を言う。先詰まりがある場合、交通流パラメータが正確に求まらないことがあるので、処理を中止する。なお、先詰まりの有無は、プローブ車両の交差点通過後の速度、あるいは交差点下流の車両感知器２で計測した占有率又は速度により判定する。
【００３２】
先詰まりがなければ、信号制御装置４から信号灯色制御データを取得し、車両感知器１より交通量、占有率、速度等の車両感知データを取得する（ステップＳ６）。
次に、青信号開始後の車両の走行速度（待ち行列内走行速度という）Ｖq、発進波の伝搬速度Ｖwを算出する（ステップＳ７）。この算出方法を、図５を用いて説明する。
図５は、交差点における車両の挙動を表すグラフであり、横軸に時刻、縦軸に交差点までの距離を表している。
【００３３】
対象道路を通って交差点の停止線を通過したプローブ車両のプローブデータが、路上装置５で受信され、地上交通センタ３に蓄積される。
これを解析すると、このプローブ車両が前記対象道路の各地点を通過する時刻と、その時々の速度が求められる。その走行軌跡を、図５にプロットしている。
青信号開始時刻をｔgとし、プローブ車両が待ち行列にぶつかった時刻をｔ０、待ち行列の先頭から発進した時刻をｔ１とする。交差点の停止線に到達した時刻をｔ2とする。プローブ車両が停止中の、交差点の停止位置までの距離をLt1とする。
【００３４】
発進速度Ｖq、発進波の伝搬速度Ｖwは、幾何学的考察により、下式により得られる。
Ｖq＝Lt1／（ｔ2−ｔ1）              （１式）
Ｖw＝Lt1／（ｔ1−ｔg）            （２式）
次に、停止車頭間距離Ｌｈを算出し、この停止車頭間距離Ｌｈを用いて交通流パラメータである飽和交通流率Ｑｓ 、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqを算出する（ステップＳ８）。
【００３５】
以下、これらの交通流パラメータの算出方法を詳しく説明する。
停止線から距離Lt1までの待ち行列内の存在台数をＥt1、この行列の停止車頭間距離（前後の車両の車頭同士の距離；図６参照）を停止車頭間距離Ｌｈとすると、Lt1＝Ｅt1Ｌｈの関係が成り立つ。
青信号単位時間あたりでの交差点の最大通過可能台数である飽和交通流率Ｑｓは、時間ｔの単位を秒として、次のように表される（ここで、交差点のすぐ下流の道路は渋滞していない、すなわち交差点の先詰まりがないものとする。前記最大通過可能台数の「最大」は、交差点の先詰まりがないことを意味する）。
【００３６】
Ｑｓ＝3600Ｅt1／（ｔ2−ｔg）＝3600Lt1／｛Ｌｈ（ｔ2−ｔg）｝  (３式）
飽和交通流率Ｑｓの逆数である飽和発進時間間隔Ｔsは、次のようになる。
Ｔs＝3600／Ｑｓ＝（ｔ2−ｔg）／Ｅt1＝Ｌｈ（ｔ2−ｔg）／Lt1  (４式）
行列内に停止している車両の行列内発進時間間隔Ｔqは、次式から得られる。
Ｔq＝Ｌｈ／Ｖw                             （５式）
前記飽和交通流率Ｑｓ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqを求めるには、停止車頭間距離Ｌｈを知る必要がある。
【００３７】
しかし停止車頭間距離Ｌｈは、待ち行列内に大型車が混入している比率によって変わるため、一定値に設定することはできない。
そこで停止車頭間距離Ｌｈは、以下に説明する（ａ）〜（ｃ）の方法によって求める。
（ａ）車両感知器１で計測された通過台数と、２台のプローブ車両のプローブデータを利用する方法
(a-1)２台のプローブ車両の交差点通過の間に、赤信号時間が存在する場合
図７は、対象道路を２つのプローブ車両Ｃ1、Ｃ2が走行した車両軌跡を示す。これらの２台の車両Ｃ1、Ｃ2が、交差点上流の車両感知器１の設置地点を通過した時刻をｔ11、ｔ21とする。
【００３８】
これらの時刻ｔ11、ｔ21 の間の通過車両台数Ｓは、車両感知器１により計測することができる。
車両Ｃ１が待ち行列で停止した位置をＬt１、 車両Ｃ２が待ち行列で停止した位置をＬt２で表す。車両Ｃ１が交差点の停止線を通過した時刻をｔ12 とし、車両Ｃ２が交差点の停止線を通過した時刻をｔ22とする。
【００３９】
この時刻ｔ11、ｔ21 の間に車両感知器１を通過した各車両は、車両Ｃ２が行列末尾に到着したとき、既に交差点の停止線を通過したか、あるいは車両Ｃ２の前方の行列内に存在するかどちらかである。
青時間内に隙間なく交通が流出するような時、青信号での通過交通量は飽和しているという（交差点での信号待ちが２回以上となるような渋滞時がこれにあたる）。
【００４０】
青信号での通過交通量が飽和している時には、通過車両台数Ｓは、青信号開始から終了までの時間をＴgとして、以下の式で表される。
Ｓ＝Ｑｓ（ｔg＋Ｔg−ｔ12）／3600＋Ｌt2／Ｌｈ  （６式）
前記（６式）の右辺第１項は、１台目のプローブ車両が交差点の停止線を通過した時刻ｔ21以後、青信号が終了するまでの間に、交差点の停止線を通過した車両台数を表している。右辺第２項は、青時間の間に交差点の停止線を通過できずに次の赤信号で停止した車両台数を表している。  
【００４１】
前記（３式）で示される飽和交通流率Ｑｓの式を（６式）に代入すると、
Ｓ＝Lt1（ｔg＋Ｔg−ｔ12） ／｛Ｌｈ（ｔ12−ｔg ）｝＋Ｌt2／Ｌｈ
（６′式）
となる。ただし、（３式）のｔ２をｔ12で置き換えている。
停止位置Lt1、Ｌt2は、両プローブ車両から上がってきたデータに含まれ、通過車両台数Ｓは車両感知器１で計測可能な量であるので、（６′）式より停止車頭間距離Ｌｈが算出できる。
【００４２】
停止車頭間距離Ｌｈが算出できれば、（３式）から飽和交通流率Ｑｓ が算出でき、更に（４式）から飽和発進時間間隔Ｔsが、（５式）から行列内発進時間間隔Ｔqが算出できる。
なお、青信号での交通量が飽和しているかどうか、すなわち交差点での信号待ちが２回以上となるような車両があるほど渋滞しているかどうかの判断は、次のようにして行える。
【００４３】
ここまで信号待ち行列が伸びると信号２回待ち以上となるという距離（例えば交差点から上流１５０ｍ程度）を設定し、この地点に、別途渋滞感知用の車両感知器１を設置する。この車両感知器１で得られた占有時間又は占有率が所定閾値よりも高ければ、渋滞がこの地点まで波及していると判定できる。
(a-2)２台のプローブ車両が同じ青信号時間内に交差点を通過できた場合
図８は、２つのプローブ車両が同一待ち行列内に存在していた場合の走行軌跡を示すグラフである。
【００４４】
前の図７では、対象道路を２つのプローブ車両Ｃ1、Ｃ2のうち、後方の車両Ｃ２が赤信号に引っかかったが、２台の車両Ｃ1、Ｃ2ともに青信号で通過できている。
この場合の停止車頭間距離Ｌｈの求め方を以下に示す。
図８で、これらの２台の車両Ｃ1、Ｃ2が、交差点上流の車両感知器１の設置地点を通過した時刻をｔ11、ｔ21とする。
【００４５】
これらの時刻ｔ11、ｔ21 の間の通過台数をＳ′とする。通過車両台数Ｓ′は、車両感知器１により計測することができる。
車両Ｃ１が待ち行列で停止した位置をＬt１′、 車両Ｃ２が待ち行列で停止した位置をＬt２′で表す。車両Ｃ１が交差点の停止線を通過し終えた時刻をｔ12とし、車両Ｃ２が交差点の停止線を通過し終えた時刻をｔ 22とする。
【００４６】
２台の車両Ｃ1、Ｃ2 が同一の待ち行列に存在するので、（６式）の代わりに次の（７式）が成り立つ。
Ｓ′＝（  Ｌt２′− Ｌt１′）／Ｌｈ      （７式）
この（７式）は、２台の車両Ｃ1、Ｃ2に挟まれた待ち行列長を停止車頭間距離Ｌｈで割れば、車両台数Ｓ′が求まることを示している。この（７式）を用いて、車両台数Ｓ′と Ｌt２′，Ｌt１′とから、直接、停止車頭間距離Ｌｈが求められる。
【００４７】
停止車頭間距離Ｌｈが算出できれば、（３式）から飽和交通流率Ｑｓ が算出でき、更に（４式）から飽和発進時間間隔Ｔsが、（５式）から行列内発進時間間隔Ｔqが算出できる。
（ｂ）車両感知器１により求めた平均車長を利用する方法
地上に設置された車両感知器１により、通過する車両の占有時間ｔ（秒）と車両の速度ｖ（ｍ／秒）とを計測できる場合、次のような方法で停止車頭間距離Ｌｈを求めることもできる。
【００４８】
平均車長Ｌcは、下式のようにして得られる。
Ｌc＝Ｅ［ｔ・ｖ］  （８式）
なおここで、Ｅ［＊］は、車両感知器１を通過する複数の車両について、＊の平均操作を示す。
待ち行列内の停止車両の平均車間距離（前方車の後尾と後方車の車頭との距離；図６参照）Ｌdは定数と考えて良いため、停止時の停止車頭間距離Ｌｈは、次式で得られる。
【００４９】
Ｌｈ＝Ｌc＋Ｌd  （９式）
このようにして、 平均車長Ｌｃと、平均車間距離Ｌdとから、停止車頭間距離Ｌｈ が求まるので、以後は、（ａ）と同様に、飽和交通流率Ｑｓ、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqが算出できる。
（ｃ）車両感知器１の占有時間と路車間通信で得られた速度とから求めた平均車長を利用する方法
地上に設置された車両感知器１により、個々の車両の占有時間ｔ（秒）のみが得られ、車両の速度ｖ（ｍ／秒）は得られない場合、車載装置６からアップリンクされるプローブデータに含まれる速度を利用して、次のように平均車長を推定する。
【００５０】
この場合、車両の速度ｖをアップリンクできるプローブ車両は限られているので、速度ｖのサンプル数は、（ｂ）に比べて少なくなるが、それでも複数のプローブ車両から速度ｖのデータを取得できた場合を考える。
各プローブ車両を添え字ｉ(i=1,2,3,...)で表す。速度データｖｉの平均値をＥ［ｖi］、占有時間ｔｉの平均値をＥ［ｔi］とし、各々のデータの平均値からのずれ分をΔｖi、Δｔiとする。
【００５１】
添え字を省略して表現すると、平均車長Ｌｃは次のようになる。ただし、Ｅ［Δｖ］＝Ｅ［Δｔ］＝０とした。
Ｌc＝Ｅ［（Ｅ［ｔ］＋Δｔ）（Ｅ［ｖ］＋Δｖ）］
＝Ｅ［ｔ］Ｅ［ｖ］＋Ｅ［ｔ］Ｅ［Δｖ］＋Ｅ［Δｔ］Ｅ［ｖ］＋Ｅ［ΔｔΔｖ］
＝Ｅ［ｔ］Ｅ［ｖ］＋Ｅ［ΔｔΔｖ］        （１０式）
閑散時には、速度のバラツキが大きく、各プローブ車両も平均的走行をしているとは限らない。また渋滞時には、速度が小さい割には刻々と大きく変化するため、精度が得られない。
【００５２】
そこで、プローブ車両と、その前後の車両とで速度データが殆ど変化しないような近飽和時での算出を考える。
近飽和時とは、だんだんと交通量が増えてきて、交通密度が高くなり、任意速度での走行や追越しが困難になっている状態をいう。
図９は、近飽和を判定するためのグラフであり、横軸に占有率、縦軸に交通量をとっている。占有率が上がってくれば、非飽和状態から近飽和になり、さらに占有率が上がれば過飽和になる。
【００５３】
近飽和時かどうかは、図９に示すように、占有率としきい値とを比較することで判定可能である。占有率の代わりに占有時間を用いてもよい。
近飽和時では、Δｖ≒０となるので、Ｅ［ΔｔΔｖ］≒０となり、プローブ車両の速度ｖpが前後の車両の速度を表していると考えられるため、次式で平均車長を求めることができる。
【００５４】
Ｌc＝Ｅ［ｔ］Ｅ［ｖp］  （１１式）
停止時の停止車頭間距離Ｌｈは（ｂ）と同様に（９式）で得られ、これを用いて飽和交通流率Ｑｓ、Ｔs、Ｔqも求めることができる。
以上説明したケースでは、２台のプローブ車両のプローブデータを用いて、停止車頭間距離Ｌｈ、飽和交通流率Ｑｓ 、飽和発進時間間隔Ｔs、行列内発進時間間隔Ｔqなどの各種交通流パラメータを求めていたが、交通流パラメータの算出精度を向上するため、３つ以上のプローブデータを用いて、（１式）から（７式）を複数にしても良い。式が複数になれば、解も複数求められるので、それらの解の平均をとるなど統計的処理を行えば、算出精度を向上させることができる。
【００５５】
また各種パラメータは、短時間には大きく変化しないため、過去に算出したデータを考慮して、平均したり平滑したりしても良い。    
更に、プローブデータが多く得られる場合には、非渋滞部の速度が異常な値を示すものを取り除いてもよく、速度の中央値付近のデータのみを用いても良い。
今までの説明では、交差点に流入する道路には、交差点と車両感知器１との間に、他の道路から車両が流入出する分岐道はないことを前提としていたが、実際には、交差点に流入する道路には、交差点と車両感知器１との間に、他の道路から車両が流入出する分岐道がある場合がある。
【００５６】
次に、この場合の交通流パラメータの求め方を説明する。
図１０は、交差点及び当該交差点に流入する道路を表す地図である。
交差点に流入する道路には、交差点と車両感知器１との間に、他の道路から車両が流入出する分岐道がある。  
対象道路に交通量の流入出がある場合、（ｂ）、（ｃ）の方法では、影響がなく対応できるが、車両感知器１で通過台数をカウントする（ａ）の方法では、カウントした車両の一部が分岐道に流入したり、分岐道から流出したりするので、そのままでは対応できない。
【００５７】
このため、以下のような仮定をおいて、（６式）、（７式）を修正して利用する。
すなわち、対象道路に流入出する差し引き交通量は、閾値よりも長い時間範囲内で平均すると、一定していると仮定する。
そこで、対象とする道路で単位時間当たりの流入出の差引き交通量（流入交通量−流出交通量）をＱioとする。
【００５８】
３台のプローブ車両Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が交差点を通過するものとし、そのうち２台のプローブ車両、例えばＣ１，Ｃ２が赤信号時間を挟んで交差点を通過し、２台のプローブ車両、例えばＣ２とＣ３が赤信号を挟まなかったとする。
赤信号を挟むプローブ車両Ｃ１，Ｃ２のプローブデータに基づき、前記（６′式）を次のように変形することができる。
Ｓ−Ｑio（ｔ21−ｔ11）≒Lt1（ｔg＋Ｔg−ｔ12） ／｛Ｌｈ（ｔ12−ｔg ）｝＋Ｌt2／Ｌｈ  （１２式）  
ここで、車両Ｃ１が待ち行列で停止した位置をＬt１、 車両Ｃ２が待ち行列で停止した位置をＬt２で表す。車両Ｃ１が交差点の停止線を通過した時刻をｔ12 とし、車両Ｃ２が交差点の停止線を通過した時刻をｔ22とする。ｔ11、ｔ21は、２台の車両Ｃ1、Ｃ2が、交差点上流の車両感知器１の設置地点を通過した時刻とする。Ｓは、これらの時刻ｔ11、ｔ21 の間の通過台数である。
【００５９】
また、赤信号を挟まないプローブ車両Ｃ２，Ｃ３の２台のプローブ車両のプローブデータに基づき、（７式）も同様に次のように近似できる。
Ｓ′−Ｑio（ｔ21′−ｔ11′）≒（Ｌt2′−Ｌt1′）／Ｌｈ  （１３式）                   
ここでも車両Ｃ１が待ち行列で停止した位置をＬt１′、車両Ｃ２が待ち行列で停止した位置をＬt２′で表す。車両Ｃ１が交差点の停止線を通過し終えた時刻をｔ12′とし、車両Ｃ２が交差点の停止線を通過し終えた時刻をｔ 22′とする。    
【００６０】
従って、（１２式）、（１３式）を、Ｑio、停止車頭間距離Ｌｈを未知数とする方程式として解けば、Ｑio、停止車頭間距離Ｌｈを算出することができる。
これを用いて飽和交通流率Ｑｓ、Ｔs、Ｔqも求めることができる。
また、３台のプローブ車両Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のうち、例えば、Ｃ１とＣ２が赤信号時間を挟んで交差点を通過し、Ｃ３が、Ｃ２のあと次の赤信号時間を挟んで交差点を通過したとすると、（１２式）が２つ得られる。この２つの（１２式）を、Ｑio、停止車頭間距離Ｌｈを未知数とする方程式として解いても、Ｑio、停止車頭間距離Ｌｈを算出することができ、これを用いて飽和交通流率Ｑｓ、Ｔs、Ｔqも求めることができる。
【００６１】
さらに、３台のプローブ車両Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とも赤信号を挟まずに同じ青信号で通過したとすると、（１３式）が２つ得られる。この２つの（１３式）を、Ｑio、停止車頭間距離Ｌｈを未知数とする方程式として解いても、Ｑio、停止車頭間距離Ｌｈを算出することができ、これを用いて飽和交通流率Ｑｓ、Ｔs、Ｔqも求めることができる。
また、もっと多くのプローブ車両のプローブデータを基にして連立方程式を作ることもできる。例えば、４台のプローブ車両Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４があり、これらの中から任意に組み合わせて、２台の車両の組を２つ作り、初めの組から（１２式）又は（１３式）を得て、他の組から（１２式）又は（１３式）を得て、合計２つの方程式を得ることができれば、停止車頭間距離Ｌｈを算出することができ、これを用いて飽和交通流率Ｑｓ、Ｔs、Ｔqも求めることができる。  
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】交差点と、当該交差点に進入する分岐路のない対象道路とを描いた地図である。
【図２】交差点に進入する車両の挙動を表すグラフである。
【図３】交通流パラメータの算出システムを示す全体ブロック図である。
【図４】地上交通センタ３の処理装置３１の行う、本発明の交通流パラメータ算出処理の全体を示すフローチャートである。
【図５】交差点に進入する車両の挙動を表すグラフである。
【図６】停止車頭間距離Ｌｈを説明するための模式図である。
【図７】対象道路を、赤信号を挟んでそれぞれ交差点を通過する２台のプローブ車両Ｃ1、Ｃ2が走行した場合の、車両の挙動を表すグラフである。
【図８】対象道路を、同じ青信号時間内に交差点を通過する２台のプローブ車両Ｃ1、Ｃ2が走行した場合の、車両の挙動を表すグラフである。
【図９】交通の近飽和を判定するためのグラフである。
【図１０】交差点と、当該交差点に進入する分岐路のある対象道路とを描いた地図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  車両感知器
２  下流車両感知器
３  地上交通センタ
４  信号制御装置
５  路上装置
６  車載装置
３１  処理装置
【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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