リアルタイムモデル規範信号制御のための遅れ時間算出方法1
Procedure of Delay Estimation for Real Time Model- Based Signal Control1
浅野美帆2 ・中島章3 ・堀口良太4 ・小根山裕之5 ・桑原雅夫6
By Miho ASANO2 ・Akira NAKAJIMA3 ・Ryota HORIGUCHI 4 ・Hiroyuki ONEYAMA5 ・Masao KUWAHARA6

１．はじめにされてきたセンサーにより取得可能である.本研究では現段階で利用可能なAVI (Automatic Vehicle I

本研究は,交通制御を記述するモデルを規範とすdentification)を用いた遅れ時間評価を想定するが,る信号制御1) を行う際に評価基準となる遅れ時間を将来的には高度な画像処理による車両軌跡追跡技術

算出するための,各車両の到着／出発累積交通量を,を基にした安価なセンサーの利用が期待できる.

AVIから得られる旅行時間を用いてより的確に算出

最終目標となる複数交差点間の制御を行う場合,すること,そしてリアルタイムシステムの中で算出

小交差点については設置コストの関係からAVIが設する手法を開発することを目的とする.最終的には置されない可能性が高い.このときの遅れ時間の取複数交差点の系統制御を想定している.

り扱いについても考察する.

交通信号制御では,感知器等により取得した交差点に起因する車両の遅れをもとに信号パラメータを２．遅れ時間算出のための交通量累積図の導出設定する.しかしそのほとんどはプログラム選択方
式で,選択するパラメータ（サイクル,スプリット,(1) 前提とする観測量とセンサーの配置オフセット）は基本的には人手によって事前設定す

到着／出発累積交通量を観測するため,図‑1のよる必要がある.このため,良好の制御を維持するため

うに対象交差点の上流・下流の２地点にAVIを設置すには十分な人手をかけなければならないが,現実にる.交差点での待ち行列の影響を省くため,これらのはそのための資金,体制が不十分であって必ずしもAVIは各リンクの上流端に近い位置に設置する必要常に良好な制御状態とはなっていない.

がある.

またその設定方法自体も飽和度でスプリットを配累積図の算出には下流側断面での全ての通過交分しており,何を最適化しているかという状態値,特通量を把握しなければならない.AVIが全車線に設置に直接の評価指標であるべき旅行時間との関連が明されていない場合は光ビーコンを用いて補完する.

確でないことなど問題点が挙げられる.

上流側は配置の制約上AVIが設置されない車線も存これらの理由から,直近の交通量を用い,総旅行時間を最小にするようなパラメータを算出するアルゴ
リズムが必要である.自由流旅行時間は近年開発
1

キーワーズ：ITS，信号制御，AVI，遅れ時間

2

学生員，東京大学大学院工学系研究科

3

非会員，東京大学大学院工学系研究科在しうる.
AVI,ビーコンから得られるデータは各車両の通過時刻とプレートナンバーである.プレートナンバ
ーを２地点でマッチングさせると,各車両の旅行時間が測定できる.データはある情報取得間隔ごとに,上流 AVI

下流 AVI

4正員，工博，㈱アイ・トランスポート・ラボ

5正員，工修，東京大学生産技術研究所

6正員，PhD，東京大学生産技術研究所（東京都目黒区駒場4−6−1，
TEL03‑5452‑6419，FAX03‑5452‑6420）

光学式ビーコン
図‑1

センサーの配置図

上流 AVI前の取得時から現在までの情報が送られてくる.

捕捉漏れはソートした到着プロットを直線でつないで補完する.直近の流入車はデータの取得時刻(2) 実装時において考慮すべき点と交差点の信号現示を同期させ, 赤現示の時にAVI(a) センサー設置位置の停止線上への位置補正を通過する車両を除去することで排除する.

遅れ時間の評価は対象交差点の停止線位置で行複数交差点での系統制御に拡張することを考えう必要があるが,実際にはセンサーを停止線上 に置ると, AVI設置数の制約から,2箇所のAVI間に対象交くことができない.このため,センサー通過時と交差差点以外の小交差点を含む可能性がある. 小交差点

点出発時刻のずれを補正しなければならない.に起因する遅れ時間は４章で検証する.

(b) FIFO原則が不成立
従来の累積図算出方法ではFirst In First Out (FIF(3) 累積図の算出手順O)を原則としているが, 実際の交通流では追い越し交通量累積図の算出フローを図‑4に示す.

等により必ずしもFIFO 原則は成立しない. 図-2は国(a) 流出側リンク上流端での累積交通量の作成

道246号線の青山一丁目交差点上り方向の交通流を取得間隔ごとに得られる感知器データと信号のビデオカメラにより撮影し, AVIデータと同様に到サイクル長のデータを同期させることで,感知器デ着−出発間の車両マッチングを行ったうえで累積図ータをサイクルごとに取得する.ここで,下流AVI,ビを描いたものである.FIFO原則が満たされていないーコンを車両が通過する時刻は停止線通過時刻よりため, 到着側のプロットは交差点の停止線到着順と若干遅れている.この遅れをそれぞれTLa,TLb秒とすは一致せず, 「乱れ」が生じていることがわかる.こると,感知器データは現示の変わり目からそれぞれTのプロットを到着順にソートし直したものが従来とLa,TLb秒遅らせたものと同期を取る必要がある.

同様の到着曲線となる.

(b) 直進交通量成分の抽出

総遅れ時間はソート前後で等しいため, 評価時に交差点での流入車両を排除するため,取得が完了はどちらを 用いてもかまわない. ここでは後述のサした最新の１サイクルについて,直進側の信号現示ンプル率減少の問題を考慮し,ソート後の到着曲線が赤のときに下流AVI・ビーコンを通過した車両を除を用いて遅れ評価を行う.

去する.そのうえでこれら2つの通過履歴を同期させ,

70

CUM#(VEH)

6050

出発側の車両通過履歴として取得する.
UPSRM.200M
STOP LINE(c) AVIサンプルのマッチング

40(b)で得られた通過履歴と上流AVIデータとを車30両のナンバープレートにより照合させ,到着側の車20100-120 -100 -80 -60

図‑2

両通過履歴を得る.照合させる上流側データは,もれ

ソート後の到着曲線のないよう直前サイクルでの最大旅行時間よりも十-40 -200TIME(SEC)

20406080

擬似AVIデータによる累積図（青山一丁目）(c) リアルタイム情報取得による制約分に大きな値だけ遡って照合する.
(d) 旅行時間からの自由流旅行時間の導出
2点間のマッチングにより得られた旅行時間は図

データ取得間隔と信号のサイクル 長は一致しな‑3のようになる.旅行時間は赤現示で待たされた車いため,常にサイクル の終了時刻 を検出し, 1サイク両と,青現示で待つことなく通過できた車両の２つ

ルごとの累積図を作成することが必要となる.に大きく分けられる.このうち小さいほうの最頻値(d) 捕捉漏れ,交差点流出入車両によるマッチング
不可車両の存在

1612

上流側AVIを全車線に設置できない, AVI自体の検8

出率が完全でないという理由から車両の捕捉漏れが4発生する.また,交差点での流出入車両の存在により,AVI通過車両は上下流で一致しない.

00

自由流旅行時間

10 20 30 40

図‑350 60 70 80 90 100 110 120
旅行時間(sec)

旅行時間分布の例

AVI･ビーコンデータ

信号現示

では車両を1台ごとに移動させるハイブリッドブロ（情報取得間隔ごと）

データ

ック密度法を使用しており,車両1台ごとに車線変更選択をさせてFIFO原則が成立しない状況を作成する(a)(下流側)センサー通過時刻 から停止線上を通過した時刻へ換算

1 サイクルごとのデータに変換ことができる.さらに適当な断面にAVI他の感知器を設置し,アルゴリズムの有効性検証ができる.
(1) シミュレーションの設定
対象は図‑1のような４枝の非飽和単独交差点,主(b)交差点直進車のみを抽出（現示との同期により右左折で流入してきた車両を除去）

道路片側2レーンとし,Uターンを除く12ODを設定した.信号現示は表‑1の通りでサイクル長100秒,情報の通信周期を60秒とした.
表‑1

シミュレーション設定現示（単位：秒）(c)上流 AVI とのプレートナン

黄全
赤バーによるマッチング

４５２５３

黄 全
赤
４０２ ３(d)自由旅行時間を算出(e)(2) シミュレーション結果
到着曲線のソートと欠損データの補完主道路1方向における,AVI補足漏れがない時の累積図を図‑6に示す.これはシミュレーション開始か遅れ時間の算出

らの時刻700〜800秒の1サイクルのうち青現示700〜

図‑4745秒の累積図で,開始後840秒の時点で得たデータ

交通量累積図作成フローを自由流旅行時間とおく.旅行時間から自由流旅行時間を引くことで遅れ時間が求まる.

までを用いて作成している.
15(e) 累積図の確定得られた到着側のプロットを上流AVI到着順にソートする.その後,欠損データを直線的に補完するこ

出発曲線

到着曲線

累 10積
台数 5とで到着曲線が得られる.図‑5にそのイメージを示す.この累積図から遅れ時間を算出し,最適信号パラメータを推定,次のサイクルに反映させる.

0600

650700

シミュレーション 開 始 からの 時 刻 (sec)

図‑6750

リアルタイムで算出した累積図

サイクル長に合わせた累積図を逐一プロットするため,各サイクルでの遅れ時間は図‑6の色付部分の面積として常に算出することができる.遅れ時間を最小化する信号制御アルゴリズムの基本となる遅図‑5到着曲線のソートと欠損データの補完

３．シミュレーション上でのリアルタイム累積図算
出実験
交通流シミュレーションモデルAVENUEを用いて,2章で示した累積図算出方法の検証を行った.AVENUEれ時間の算出が即時的に行われることで,リアルタイム制御のツールの１つが構築されたといえる.
４．リンク中に小交差点を含むケース,AVI捕捉漏れ存在ケースの検証(1) シミュレーションの設定
現実の交通状況に即した累積図作成プログラム

の実装を行う前段階として,AVENUEを用いて小交差点を間に挟むケース,AVIに捕捉漏れがあるケースの検証を行った.とよぶ）を80%と仮定した累積図を図‑9に示す.
図‑8ではAVI2の通過車両を直進車と流入車に分けて示しているが,AVI1‑2間で遅れを被る車両のほと設定したリンクは図‑7の通りで,名古屋市の星ヶんどが流入車で,直進車は直前の小交差点により遅丘交差点・星ヶ丘西交差点を想定したリンク長と車れを被っている.ただしリアルタイム制御下におい線構成にしている.対象交差点の評価のためにはAVIては,小交差点の信号パラメータは対象交差点と連1,2が全車線に設置されていることが望ましいが,今動させるのが望ましいと考えられるため,遅れ時間回はAVI1に全車線,AVI3に2車線のみ設置されているは2交差点の総和を評価すればよいと考えられる.とした.ただしデータとしては点線で示したAVIの通表‑2はサンプル率が減少した場合の遅れ時間の15過時刻も取得している.サイクル長,スプリットは等サイクルでの平均を表す.最大･最小値とは図‑10のしく,同時オフセットとした.

ようにサンプルが欠損したことによる遅れ時間の最AVI3

AVI2

対象交差点大増加･減少可能性を示す.サンプル率が減少した場
AVI1

合の総遅れ時間に関しては,サンプル率80%で最大14.
6％の誤差が存在した.なお小交差点をまたぐ状況下
では,到着‑出発間の交通量が一致しないため,従来の方法で累積図を描いても本線交通と小交差点から流入した交通流を区分して評価するのは難しい。

車両進行方向図‑7

表‑2シミュレーションの設定サンプル率 直線補完
100%
80%
60%

(2) シミュレーション結果
AVI1,2,3の通過データをもれなく取得したケース

35.5
35.336.2

サ ン プ ル 100％で正常に検出可能なデータの割合（以下サンプル率の到着曲線

230210出発曲線(AVI1)
直 進 車(AVI2 )流 入 車（AVI2)
到着曲線 （AVI2,到着順にソート）
直 進 車（AVI3）
到着曲線 （AVI3,到着順にソート）

直線補完との直線補完との最小値
ずれ(%)
ずれ(%)
40.4
14.6%
32.8
7.0%
45.0
24.3%
22.9
36.6%

最大値

直線補間に よ真の遅れ時間を図‑8に,(1)で仮定した位置のみにAVIをおき,AVI累加台数
250

15サイクルでの平均遅れ時間

図‑10

る到着曲線

遅れ時間の変動可能性

５．おわりに190

本研究では,感知器情報を取得, リアルタイムに実170150400

交通状況に反映させるための信号制御アルゴリズム
450500
シミュレーション 開始 からの 経過時刻(sec)

図‑8

全サンプル取得ケース

210の第1段階として,直前サイクルの累積図を逐次作成するシステムを開発した.本稿3章で示したものは最も単純な交通状況下でのシミュレーションであるが,サンプル率80%

累積台数
250
230550出発曲線(AVI1)

2章, 4章で言及した実交通流 により近い条件下でのマッチングできた車 両(AVI3)

シミュレーション結果は講演で示す.

到着曲線 （AVI3,到着順 にソート）

本研究の累積図算出方法はリアルタイム信号制

190

御に組み込み,2004年ITS世界会議でのデモ実験に向170けて実用化の検討を進める予定である.

150400

参考文献
450500
シミュレーション開 始からの 経過時刻 (sec)

図‑9サンプル率80%のケース

5501)

越正毅他：ITSセンシング技術を活用した交通信号制御アルゴリズム，第25回土木計画学研究発表会(春大会)，2002