JP6804822B2 - 交通信号システム - Google Patents

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Description

本発明は、交通信号機、交通信号システム及び交通信号機の異常判定方法に係り、例えば信号灯器の異常を検知可能な交通信号機、交通信号システム及び交通信号機の異常判定方法に関する。
従来から交通信号制御機は、所定の区間に設置された複数の交通信号機に対して統括的に制御を行う交通管制センターと通信する機能を備え、交通管制センターは、離れた場所からでも交通信号制御機の現示階梯（ステップ番号）やサイクル長秒数をリアルタムで把握して制御機能の故障等の判断を行っている。
ところで、交通信号制御機は、交通信号灯器に対する表示制御を行うが、実際の交通信号灯器において正常に表示されたかを判断しているわけではない。そのため、制御指示状態は把握出来ても指定の灯色が実際に表示されたかは確証がないという課題があった。
そのような技術として、例えば、フリッカ点灯するランプをフリッカ回路（フリッカリレー）に関係なく断芯検出が可能な技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１も開示の技術では、検出された電流値の過去の所定時間の平均値が所定の閾値以下のときに断芯したと判断する。
特開２００１−１８９１９４号公報
交通事故発生回避のためには、故障等によって不適切な表示状態となったことを即座に把握・対策する必要がある。特許文献１に開示の技術では、断芯による故障については把握できるものの、電源の劣化、灯器の電球やＬＥＤの玉切れ及び灯器部品の劣化などの異常については把握ができなく、別の技術が求められていた。
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。
本発明は、信号灯器の点灯を制御し、地上に固定された交通信号制御機と、前記交通信号制御機と通信可能に接続され、地上を移動する車両に搭載された監視装置とを具備する交通信号システムであって、前記交通信号制御機は、前記信号灯器に供給される電流及び印加電圧を、現示階梯表のステップ番号が変わる毎に計測する計測部と、前記計測部の計測結果に応じて、前記信号灯器の異常発生の有無を判断する異常監視部と、前記計測結果を保存するデータ保持部と、前記計測結果を無線通信で前記監視装置に通知する通信制御部と、を備え、前記監視装置は、前記計測結果に基づき交差点単位で前記信号灯器による消費電力を算出する。
本発明によると、交通信号制御機の信号灯器の異常発生またはその可能性を適切に把握する技術を提供できる。
実施形態に係る、交通信号システムの概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係る、交差点の主道路及び従道路の信号灯器の配置及び現示階梯表を示す図である。 実施形態に係る、異常発生の検知動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る、青灯器の診断処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る、黄灯器の診断処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る、赤灯器の診断処理を示すフローチャートである。
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本実施形態に係る交通信号システム１の概略構成を示す機能ブロック図である。交通信号システム１は、交通信号制御機１０と、交通信号制御機１０に動作制御される信号灯器５０と、交通信号制御機１０と通信して信号灯器５０の動作状態を監視する監視装置６０とを備える。
信号灯器５０は、一般的な構成を有するもので、青灯器５１、黄灯器５２及び赤灯器５３を備える。青灯器５１、黄灯器５２及び赤灯器５３は、例えば、それぞれの信号色に対応したＬＥＤ又は電灯を備えて構成されている。
交通信号制御機１０は、制御部１２と、計時部１７と、電源部１８と、灯器開閉部２０と、電流・電圧センサ２２と、通信制御部２４とを備える。
図２は、有る交差点の信号灯器５０の配置とその現示階梯表を示す図である。図２（ａ）は、主道路と従道路が交差するある交差点の信号灯器５０の配置を示す。図２（ｂ）は、その交差点における現示階梯表の例である。
制御部１２は、各構成要素を統括的に制御するとともに、現示階梯表部１５に予め記憶している上記の現示階梯表に基づいて時間の経過とともにステップ番号に従って灯器開閉部２０の動作を制御することで、信号灯器５０の動作を適正に制御する。
制御部１２は、更に本実施形態に特徴的な構成の一つとして、異常監視部１４と、測定データ保持部１６とを備える。
異常監視部１４は、後述する電流・電圧センサ２２に対して計測開始指令を送り、電流・電圧センサ２２の計測結果（電流値及び電圧値）に基づいて、信号灯器５０に異常発生したか否かを監視する。また、異常監視部１４は、測定データ保持部１６へ計測結果や異常発生したと判定した判定結果を計時部１７から取得した計測時刻に対応させて監視装置６０へ送信したり、測定データ保持部１６に保存し、保存したデータの読み出しする制御を行う。
測定データ保持部１６は、電流・電圧センサ２２の計測結果や判定結果を所定期間だけ保持する。保持する所定期間は、例えば、２４時間である。２４時間分のデータを保存することで、交通事故が発生したときの検証など、交通事故が発生した時に、灯器が正常に点灯していたかの確認を正確に行うことができる。所定期間経過したとき異常監視部１４は、測定データ保持部１６が保存している計測時刻に対応した計測結果及び判定結果を、計測した交通信号制御機１０の場所を示す信号灯器ＩＤとともに通信制御部２４を介して監視装置６０等に送信する。したがって、監視装置６０では、異常発生のみでなく、交通信号制御機１０単位又は交差点単位で消費電力を把握することができる。
また、測定データ保持部１６は、判断基準となる各種の基準値を保持する。基準値は、管理者によって設定されたデータであってもよいし、測定結果に基づいて設定されるデータであってもよい。
電源部１８は、商用電力や非常用バッテリから電力を取得し、各構成要素に動作用の電力を供給すると共に、灯器開閉部２０を介して信号灯器５０へ点灯用の電力を供給する。
灯器開閉部２０は、リレーユニットやブレーカー、配電盤を備え、信号灯器５０の青灯器５１、黄灯器５２及び赤灯器５３を制御部１２の制御のもと点灯動作させる。
電流・電圧センサ２２は、灯器開閉部２０と信号灯器５０の間に配置され、信号灯器５０の青灯器５１、黄灯器５２及び赤灯器５３に接続される各信号線の電流及び電圧を計測し、計測結果を異常監視部１４に通知する。また、電流・電圧センサ２２は、電源部１８の電圧及び電流を計測し、計測結果を異常監視部１４に通知する。電流・電圧値は一定間隔、例えば現示階梯表のステップ番号が変わる度に計測して、計測データは、上述の様に２４時間保存される。
通信制御部２４は、専用回線またはインターネット回線を介して監視装置６０と通信をする。監視装置６０は、例えば交通管制センター等のような所定の地域の交通管制を行う基地局や交通信号機を保守するための車両に搭載された装置である。回線は、有線又は無線を問わない。計時部１７は、現在時刻や指定タイミングからの時間経過を計時し、計時した現時刻や経過時間を制御部１２に出力する。
以上の構成による異常判定動作について、図３〜６のフローチャートを参照して説明する。図３は、異常判定動作の基本的な処理を示すフローチャートである。
信号灯器５０の灯色制御が開始されると（Ｓ１０）、つまり、信号灯器５０の動作が開始すると、異常監視部１４からの指令により電流・電圧センサ２２は、各灯色灯器の信号線及び電源部１８の電流及び電圧の計測を開始する（Ｓ１２）。
異常監視部１４は、計測開始時の初期電流値及び電圧値を取得し基準値として、計時部１７から取得した計測時刻とともに測定データ保持部１６に保存する（Ｓ１４）。ここで、計測開始時の初期電流値及び電圧値とは、交通信号システム１が設置されたタイミングや、信号灯器５０が新しく交換されたタイミング等において計測された値（初期値）をいう。
異常監視部１４は、所定の時間毎に電流・電圧センサ２２へ計測開始指令を送り、電流・電圧センサ２２は、各灯色灯器の信号線及び電源部１８の電流及び電圧の計測を継続し（Ｓ１６）、異常監視部１４は、計測結果を計時部１７から取得した計測時刻とともに測定データ保持部１６に保存する（Ｓ１８）。
つづいて、異常監視部１４は、信号灯器５０の故障診断処理を行う。具体的には、最初に異常監視部１４は信号灯器５０の青灯器５１に関して故障診断を行い（Ｓ２０）、次に、黄灯器５２に関して故障診断を行い（Ｓ３０）、そして赤灯器５３に関して故障診断を行う（Ｓ４０）。信号灯器５０の故障診断処理が終了すると、すなわち、赤灯器５３の故障診断処理が終了すると、電流及び電圧の計測（Ｓ１６）の処理に戻り、以降の処理を継続する。
なお、例えば、当該交差点の全ての灯色灯器の点灯時及び滅灯時の故障診断を行うため、異常監視部１４は現示階梯表のステップ番号が変わる度に計測及び故障診断を行う。
図４は、青灯器５１の診断処理を示すフローチャートである。青灯器５１の診断については当該フローチャートを参照してより具体的に説明する。異常監視部１４は、現示階梯表部１５の現示階梯表を参照して現在のステップ番号確認し青灯色出力があるか否かを判断する（Ｓ２１）。
青灯色出力がない状態のとき（Ｓ２１のＮ）、異常監視部１４は青信号線の電流値が正常であるか否かを判断する（Ｓ２２）。例えば、青灯色出力がないのに青信号線の電流値が所定以上検出される場合、漏電が想定される。交通信号制御機１０に内蔵されている電源部１８等の回路は、経年劣化で漏電流値が上昇する虞がある。漏電流値が上昇することで、交通信号制御機１０が灯器出力制御を行わなくとも、信号灯器５０が点灯してしまう虞がある。そこで、電流値が異常の場合には（Ｓ２２のＮ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に対して警報を出力する（Ｓ２３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ２４）、青灯器５１の診断を終了する（リターン）。
青信号線の電流値が正常の場合には（Ｓ２２のＹ）、青灯器５１の診断を終了する（リターン）。
青灯色出力がある状態のとき（Ｓ２１のＹ）、異常監視部１４は電流・電圧センサ２２の計測結果をもとに青信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下しているか否かを判断する（Ｓ２５）。例えば、青信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下して青信号線の電圧値が初期電圧値の一定以内の正常である場合は断線又は玉切れの虞がある。また、青信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下、青信号線の電圧値が初期電圧値から一定以上低下、電源部１８の電流値及び電圧値が初期値の一定以内の正常ならば、灯器開閉部２０の故障、電源部１８から灯器開閉部２０間の断線及びＬＥＤ灯器の場合は玉切れなどの虞がある。
青信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下の場合は（Ｓ２５のＹ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に異常発生の警報を出力する（Ｓ２３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ２４）、青灯器５１の診断を終了する（リターン）。
青信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下でない正常である場合（Ｓ２５のＮ）、異常監視部１４は、電流値が初期電流値から一定以上上昇しているか否かを判断する（Ｓ２６）。青灯器５１の部品が一定以上のインピーダンスの低下すると、電流・電圧センサ２２で計測される電流値が初期計測時と比較して一定以上上昇する。一般に、接続された機器類は、年月により劣化していく。「部品の劣化」に着目して考えると、青灯器５１の部品の絶縁抵抗値やコンデンサーの劣化により電流値は増加していくと考えられる。そこで、異常監視部１４は、電流値が初期計測時と比較して一定以上上昇した時に異常と判定する。これによって、実際に故障が発生していない場合であっても、予め修理、交換等の補修作業をすることができるので、故障発生による交通流への悪影響を防止できる。
電流値が初期電流値から一定以上上昇している場合（Ｓ２６のＹ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に異常発生の警報を出力する（Ｓ２３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ２４）、青灯器５１の診断を終了する（リターン）。
電流値が初期電流値から一定以上上昇していない場合（Ｓ２６のＮ）、青灯器５１の診断を終了する（リターン）。
なお、警報出力（Ｓ２３）の内容は計測した交通信号制御機１０の場所を示す信号灯器ＩＤ、異常判定内容、各灯色灯器の信号線及び電源部１８の初期電流値及び電圧の基準値と、基準値の計測時刻と、異常判定した時の各灯色灯器の信号線及び電源部１８の電流値及び電圧の計測結果と、異常判定した時の電流値及び電圧を計測した時刻を通知する。後述の黄灯器５２及び赤灯器５３の処理においても同様である。
また、異常監視部１４が故障が発生したと判断した場合は、上記の警報出力（Ｓ２３）とともに、信号灯器５０に対して異常閃光（黄灯器５２と赤灯器５３の点滅表示）を出力するように灯器開閉部２０を制御する。後述の黄灯器５２及び赤灯器５３の処理においても同様である。
図５は、黄灯器５２の診断処理を示すフローチャートである。黄灯器５２の診断については当該フローチャートを参照してより具体的に説明する。ここでは、青灯器５１の診断処理と同様の処理がなされる。
まず、異常監視部１４は、現示階梯表部１５の現示階梯表を参照して現在のステップ番号確認し黄灯色出力があるか否かを判断する（Ｓ３１）。
黄灯色出力がない状態のとき（Ｓ３１のＮ）、異常監視部１４は黄信号線の電流値が正常であるか否かを判断する（Ｓ３２）。電流値が異常の場合には（Ｓ３２のＮ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に対して警報を出力する（Ｓ３３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ３４）、黄灯器５１の診断を終了する（リターン）。
黄信号線の電流値が正常の場合には（Ｓ３２のＹ）、黄灯器５２の診断を終了する（リターン）。
黄灯色出力がある状態のとき（Ｓ３１のＹ）、異常監視部１４は電流・電圧センサ２２の計測結果をもとに黄信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下しているか否かを判断する（Ｓ３５）。
黄信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下の場合は（Ｓ３５のＹ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に異常発生の警報を出力する（Ｓ３３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ３４）、黄灯器５２の診断を終了する（リターン）。
黄信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下でない正常である場合（Ｓ３５のＮ）、異常監視部１４は、電流値が初期電流値から一定以上上昇しているか否かを判断する（Ｓ３６）。
電流値が初期電流値から一定以上上昇している場合（Ｓ３６のＹ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に異常発生の警報を出力する（Ｓ３３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ３４）、黄灯器５２の診断を終了する（リターン）。
電流値が初期電流値から一定以上上昇していない場合（Ｓ３６のＮ）、黄灯器５２の診断を終了する（リターン）。
図６は、赤灯器５３の診断処理を示すフローチャートである。赤灯器５３の診断については当該フローチャートを参照してより具体的に説明する。ここでは、青灯器５１及び黄灯器５２の診断処理と同様の処理がなされる。
異常監視部１４は、現示階梯表部１５の現示階梯表を参照して現在のステップ番号確認し赤灯色出力があるか否かを判断する（Ｓ４１）。
赤灯色出力がない状態のとき（Ｓ４１のＮ）、異常監視部１４は赤信号線の電流値が正常であるか否かを判断する（Ｓ４２）。電流値が異常の場合には（Ｓ４２のＮ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に対して警報を出力する（Ｓ４３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ４４）、赤灯器５３の診断を終了する（リターン）。
赤信号線の電流値が正常の場合には（Ｓ４２のＹ）、赤灯器５３の診断を終了する（リターン）。
赤灯色出力がある状態のとき（Ｓ４１のＹ）、異常監視部１４は電流・電圧センサ２２の計測結果をもとに赤信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下しているか否かを判断する（Ｓ４５）。
赤信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下の場合は（Ｓ４５のＹ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に異常発生の警報を出力する（Ｓ４３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ４４）、赤灯器５３の診断を終了する（リターン）。
赤信号線の電流値が初期電流値から一定以上低下でない正常である場合（Ｓ４５のＮ）、異常監視部１４は、電流値が初期電流値から一定以上上昇しているか否かを判断する（Ｓ４６）。
電流値が初期電流値から一定以上上昇している場合（Ｓ４６のＹ）、異常監視部１４は、故障が発生したと判断し、通信制御部２４を介して監視装置６０に異常発生の警報を出力する（Ｓ４３）とともに、異常判定結果及び計時部１７から取得した判定時刻を測定データ保持部１６に保存し（Ｓ４４）、赤灯器５３の診断を終了する（リターン）。
電流値が初期電流値から一定以上上昇していない場合（Ｓ４６のＮ）、赤灯器５３の診断を終了する（リターン）。
なお、監視装置６０を交通管制センター等の基地局として、異常監視部１４が、所定の保存期間経過したときや故障が発生したと判断したと同時に、通信制御部２４を介して監視装置６０に対して計測結果のデータや警報を出力したが、監視装置６０を車両に搭載された装置の場合は、車両が当該交通信号機に接近し当該交通信号制御機１０と通信する。車両に搭載された監視装置６０から通信制御部２４を介して異常監視部１４と交信して、測定データ保持部１６に保存されている計測結果のデータ及び異常判定結果を容易に取得することができる。
以上、本実施形態によると、信号灯器５０において青灯器５１、黄灯器５２及び赤灯器５３が実際に適切に表示されているか否かを把握することができる。また、経年劣化等に起因して故障が発生してしまうことを大幅に低減することができる。さらに、交差点単位で現実の消費電力を把握することができる。その結果、例えば、非常用バッテリの更新の際に、適切な仕様選択が可能となる。また、地域に於いて必要とされる電力供給量を計算する際に、適切に計算を行うことができる。さらに、消費電力から故障発生と判断して実機を検証した結果異常が無い場合では、電力供給側の故障またはその虞を把握することができ、早い段階でも対策が可能となる。
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
１ 交通信号システム
１０ 交通信号制御機
１２ 制御部
１４ 異常監視部
１５ 現示階梯表部
１６ 測定データ保持部
１７ 計時部
１８ 電源部
２０ 灯器開閉部
２２ 電流・電圧センサ
２４ 通信制御部
５０ 信号灯器
５１ 青灯器
５２ 黄灯器
５３ 赤灯器
６０ 監視装置

Claims (1)

  1. 信号灯器の点灯を制御し、地上に固定された交通信号制御機と、前記交通信号制御機と通信可能に接続され、地上を移動する車両に搭載された監視装置とを具備する交通信号システムであって、
    前記交通信号制御機は、
    前記信号灯器に供給される電流及び印加電圧を、現示階梯表のステップ番号が変わる毎に計測する計測部と、
    前記計測部の計測結果に応じて、前記信号灯器の異常発生の有無を判断する異常監視部と、
    前記計測結果を保存するデータ保持部と、
    前記計測結果を無線通信で前記監視装置に通知する通信制御部と、
    を備え、
    前記監視装置は、前記計測結果に基づき交差点単位で前記信号灯器による消費電力を算出することを特徴とする交通信号システム。
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