日本の交通信号機
池谷風馬・本田美樹「利用者の安全を守り、交通流を制御する「信号機」の設計・維持管理現場を探検!」(PDF)『土木學會誌』第104巻第3号、2019年3月、44-45頁。
全国交通信号工事技術普及協会「交通信号機の電気工事」『電気と工事』第62巻第12号、2021年11月1日、17-29頁。
通達
“経過時間表示付きLED式歩行者用交通信号灯器に関する設置・運用指針の制定について(通達)” (PDF). 警察庁 (2006年5月30日). 2017年10月11日閲覧。
“右折矢印信号現示による制御に関する運用指針” (PDF). 警察庁 (2008年3月3日). 2018年7月16日閲覧。
“時差式信号現示による制御に関する運用指針” (PDF). 警察庁 (2008年3月3日). 2018年7月16日閲覧。
“信号機設置の指針” (PDF). 警察庁 (2015年12月28日). 2018年5月27日閲覧。
動画
科学技術振興事業団 (13 January 2014). THE MAKING(56)信号灯器ができるまで. YouTube. NTV映像センター.
科学技術振興事業団 (20 January 2014). THE MAKING(294)LED信号灯器(歩行者用)ができるまで. YouTube. NTV映像センター.
信号機が一組の交通流に与える通行権のことを「現示」(または「信号現示」)と呼ぶ。信号機の現示の決定方法は、交差点の構造・交通状況・立地条件などを考慮して、交差点内の交通の流線を描いて交差・合流を許容できる範囲のものを1つの「現示」として割り当てる。交差点の形状が複雑になれば現示方式も複雑になり、現示数が増加する傾向にある。標準的な三枝または十字交差点で、かつ歩行者や右折交通量が少ない交差点では2現示で処理することが可能である。特に、交通信号機は可能な限り矢印・点滅表示を使わないで交通整理(三色整理)を行うことが望ましい。こうした交通信号機の現示の出し方を「標準二現示方式」と呼ぶ。
右折交通流が多い交差点では、時差式によって右折交通流の多い交通の青表示を長時間取る方法や、右折専用現示方式によって右折の青矢印表示で交差点の交通処理が行われる。また、歩行者交通が多い交差点では、斜め横断の歩行者需要が多い交差点ならばスクランブル現示の導入を行うほか、歩行者と車両で動線の交錯を生じないようにする歩車分離式信号制御の導入が行われる。
上述の歩車分離式信号機や時差式信号機、青矢印信号機の設置などで3現示以上出す場合は「多現示方式」と呼ぶ。こうした多現示方式の場合、交通整理の方法に道路利用者が納得できる合理的理由が無いなら信号無視を誘発するおそれがある。
時差式信号機に設けられた標示板
右折専用現示方式における右折の青矢印表示
平面交差を行う道路利用者に対して灯色や矢印の灯火を表示する装置であり、「信号灯器」とも呼ばれる。
日本の信号機は車両用交通信号灯器(以下、車両用信号機)と歩行者用交通信号灯器(以下、歩行者用信号機)に分けられる。車両用灯器は青・黄・赤をした3つの円形の発光面(直径は20 - 45 cm,現在は25 - 30cmが主流)で構成されているものが多く(例外もある)、歩行者用灯器は青・赤をした2つの四角形の発光面(一辺あたり25 cm)で構成されている。車両用信号機に限り、3色の発光面に追加して青色や黄色の矢印が付加されているものもある。一般的に横型の信号機が設置されるが、降雪が多い地域や狭隘な場所に設置する場合は縦型のものが設置される。
信号機の役割は、交通事故の防止、交通流の円滑化、交通環境の改善が挙げられる。
制御にあたって関係する交差点の分布から点制御(1つの交差点のみの場合)、線制御(1本の路線で連動させる場合、面制御(面的に連動させる場合)の3種類に分けられる。また、信号機の制御で用いるパラメータとして、「サイクル長」「青信号スプリット」「オフセット」の3つが用いられる。
日本で最初に機械式の自動信号機が設置されたのは1930年(昭和5年)であり、それ以前は回転式の標示板などを使用していた。現在、発光源は白熱球からLED球に移行しつつある。
信号制御装置(制御器)とは交差点ごとにプログラムされた情報やリモートコントロールされた情報に基づいて信号機の点灯を制御する装置である。突発的な事象が生じた際は内蔵されているスイッチから手動で操作できる。
交通信号機に用いられる制御器は振動や湿度・温度などの環境条件に対して長期的に機能低下しないように設計されていると同時に、交差する方向の交通を同時に対して青表示を出さないよう安全性の確保も実現されるよう設計されている。
設置方法としては信号柱に取り付ける「抱き込み式」、独立して設置した「自立式」がある。設置場所は交差点全体が見通せる場所が最も望ましく、やむを得ず見通せない場合は主道路(交通量が多い道路)を見通せる位置に設置する。また、歩道がある場合は歩道内に設置し、歩道が無い場合は車両が接触するおそれのない場所に設置する。いずれの場合も、通常時・制御器筐体開扉時にかかわらず歩行者の通行の支障にならないように設置し、車両の進行方向に対して信号柱の陰となる位置に設置する。また、ケーブルの配線を行う上では電圧降下による灯火の視認性低下を避けなければならない。
警察庁によると、2016年3月時点で日本国内の制御機の約2割にあたる4万3千基が更新時期(おおむね設置から19年)を過ぎており、信号の滅灯や点滅など老朽化した制御器によるトラブルは2014年度(平成26年度)に全国で314件発生した。制御器1基を更新する費用の約120万円は都道府県が負担することになっているが、自治体によっては予算が確保できず事実上放置されることが問題となっている。警察庁は故障すると事故に繋がる恐れがあるとして、2020年度(令和2年度)までに重点的に更新するよう各都道府県警に指示した。
交通信号機の工事は都道府県警警察本部の発注で行われる。一般に交通量の多く開かれた公共空間で工事が行われるため、屋内や閉鎖空間と比べ安全かつ迅速な施工が求められる。既設の信号機を更新・改良する場合はその交差点の信号機全てが滅灯させて警察官による交通整理が求められるが、ドライバーが手信号による交通整理に不慣れなため極力点灯させたまま工事を進めることがある。その場合、配線のミスで信号機の滅灯・点滅や機器類の故障に繋がるため細心の注意を払って施工する。なお、信号機の工事や保守は別々の工事業者や作業者が行うことが多いため、配線ミスを防ぐために接続する線の種別や線番がルールとして定められている。
工事の施工に先立ち、路上で工事するため所轄警察署から道路使用許可を取得する。そして、警察は道路管理者に対して道路占用協議を行い、電力会社に電力の引き込みと電力変更手続きを行う。集中制御などで通信回線を使用する場合は通信回線事業者に対しても電力会社と同様に手続きを行う。
柱を設置するときは、路面撤去→掘削→建柱→基礎コンクリート打設→埋め戻し→路面復旧の順で行われる。逆に、柱を撤去するときは路面撤去→掘削→基礎コンクリート破砕→抜柱→埋め戻し→路面復旧の順で行われる。柱の設置が終われば、制御器・端子箱の設置を経て信号機が設置され、その後信号ケーブルの設置、配線工事を済まして試験点灯する。
工事にあたって必要な資格としては電気工事施工管理技士や土木施工管理技士があるほか、全国交通信号工事技術普及協会から「交通信号技士」「交通信号監理士」「交通信号設計士」「交通信号診断士」の資格がある。また、工事技術の向上のため、毎年1回「交通信号工事甲子園」が西日本と東日本で行われれいる。