JPH05166094A - 主要道路交通信号ローカルコントローラ - Google Patents

主要道路交通信号ローカルコントローラ

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JPH05166094A
JPH05166094A JP4138107A JP13810792A JPH05166094A JP H05166094 A JPH05166094 A JP H05166094A JP 4138107 A JP4138107 A JP 4138107A JP 13810792 A JP13810792 A JP 13810792A JP H05166094 A JPH05166094 A JP H05166094A
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田 雅 美 崎
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    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
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    • G08G1/07Controlling traffic signals
    • G08G1/081Plural intersections under common control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 中央コンピュータと交通技術者によるオフラ
イン解析により実行されている信号機能の多くを、ロー
カルコントローラがオンラインリアルタイムベースで処
理可能とする。 【構成】 信号制御の実行ごとに次の信号制御のための
制御法およびフェーズ案が定義され、リコールスイッチ
が設定される、主要道路の交通制御法、時刻制御法で
は、タイミングパラメータも周期ごとに定義され、共通
周期長および計画オフセットがローカルマスタコントロ
ーラで計算される。オフセットずれが測定され、ローカ
ル信号タイミングの調整のために計算された共通周期長
とともに使用される。交通反応法では、ローカル感知器
からの交通データが取得および処理され、個のデータを
用いて、信号タイミングパラメータが線形計画法によっ
て計算される。交通適合法では、リアルタイム感知器情
報が処理され、以降の信号タイミングパラメータの調整
に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般には主要道路交通信
号ローカルコントローラ、さらに詳しくはローカル交差
点のみならず広域システムにおける最新の交通状況に対
し、信号タイミングの自動計算あるいは調整のためのロ
ーカルコントローラに関する。
【0002】
【従来の技術】最近20年間に信号システム設計に関
し、2つの主要な開発が行われた。その1つは2重輪概
念を用いフェーズ飛越しや重複表示に柔軟に対処できる
ソフトウェアを利用するローカルコントローラに基づく
マイクロプロセッサである。2重輪概念は、例えば、い
わゆるカリフォルニア170ローカルコントローラやN
EMA規格ローカルコントローラに採用されている。そ
の2は中央コンピュータとしてパソコンを使用し、また
通信、データベース管理ソフト等の汎用コンピュータ市
場向に開発されたソフトウェアを使用する比較的小規模
の広域制御システムの開発である。コンピュータを包含
する交通制御システムは例えば米国特許番号3,36
3,185(Sanderson 等),3,764,972(Si
klos等),3,828,307(Hungerford) ,3,8
86,496(Spilo 等)に示されている。
【0003】従来技術の信号制御システムはシステム領
域内の常に変動する交通需要に自己適合するようには設
計されていない。これらは適切な信号タイミングを維持
するのに数年おきに信号パラメータの更新を必要とす
る。従来技術システムではタイミング計画準備に人間の
参画が必要であり、この仕事は交通技術者の指揮下コン
トロールセンターで実施される。本発明の交通制御シス
テムでは、ローカルコントローラは中央システムとは最
小のインターフェースで信号を制御するように機能す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、交通
信号ローカルコントローラにおいて、現在中央コンピュ
ータと交通技術者によるオフライン解析により実行され
ている信号制御機能の多くを、ローカルコントローラが
オンラインリアルタイムベースで処理するように改良さ
れた交通信号ローカルコントローラを提供することにあ
る。
【0005】本発明の目的は、現在および将来の大抵交
通信号制御法または最適化法を接続するのに充分柔軟な
上記形式の改良された交通信号ローカルコントローラを
提供することである。
【0006】本発明の目的は、ローカル交差点制御の立
場のみならず、広域交通システムに採用された時は広域
信号制御の立場から、最新の交通に対する適当な信号タ
イミングを自動的に計算、または調整可能な交通信号ロ
ーカルコントローラを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の交通信
号ローカルコントローラには、信号制御法、信号フェー
ズ案、リコールスイッチ、信号タイミングパラメータお
よび歩行者用青信号表示時間係数テーブルを含む時刻制
御テーブルの使用を含んでいる。実行されることがある
信号制御法には、時刻制御故障モード、時刻制御正常モ
ード、交通反応制御法および交通適合制御法を含む。信
号フェーズ案は遷移マトリックスPおよび時刻制御テー
ブルに含まれる同時青信号マトリックスQに含まれるデ
ータにより定義される。遷移マトリックスPはどの交通
流が次に来るかを指示し、同時青信号マトリックスには
同時青信号表示に関するデータを包含している。こゝ
で、使用する「交通流」とは個々の交通の動きを指し、
「フェーズ」は一組の交通流に与えられる青信号表示を
指すことにする。一つの交通流に対しリコールスイッチ
「オン」は、青信号要求がなくてもその交通流は青信号
表示を受理するであろうことを示している。逆に、リコ
ールスイッチがある交通流に対し「オフ」の時は、その
交通流は青信号要求がない限り青信号表示を受理しない
であろう。信号タイミングパラメータには交通流に対す
る最小、最適、最大青時間および最小、最適、最大周期
長を含む。歩行者青時間係数テーブルには、その日中に
起る異なる歩行者交通状況を受け入れるよう時刻制御に
よって歩行者青時間の調節に用いる係数を含んでいる。
【0008】ローカルコントローラには、1)信号制御
処理装置(SCP)、2)高度アルゴリズム処理装置
(AAP)、3)感知器データ処理装置(DDP)、の
3つの主要処理装置を含んでいる。信号制御処理装置
は、通信、信号灯スイッチング、ならびに基本信号フェ
ーズおよびタイミング選択を含み、すべての信号制御機
能を実行する。高度アルゴリズム処理装置は記憶した信
号制御パラメータを用いて信号タイミングおよび/また
はフェーズを決定し、感知器データ処理装置が感知器デ
ータ処理を実行する。
【0009】信号制御の毎周期信号タイミングパラメー
タが(時刻制御法を用いて)選択されるか、あるいは
(交通反応法または交通適合法を用いて)計算される。
すべての制御法に対し、毎信号周期時刻制御テーブルか
ら制御法、フェーズ案、リコールスイッチ状態が選択さ
れる。選択したにせよ、計算したにせよ、信号タイミン
グパラメータと共にローカル信号タイミングパラメータ
が共通周期長と計画オフセットを計算するローカルコン
トローラへ他のローカルコントローラから供給される。
計画オフセットは、引続きオフセットずれの測定のため
ローカルコントローラにより使用される。ローカル信号
タイミングパラメータは、次に最小、最大青時間と、交
通反応法または交通適合法の下で運用している際、毎周
期計算される最小、最大周期長とで定義される領域内で
調整される。調整された信号は信号制御実行に使用され
る。交通適合法の下での運用では、毎周期設定される最
小、最大周期長および青時間の中でローカル信号タイミ
ングパラメータを更に調整するために、リアルタイム感
知器データを用いて毎δt (仮に、各0.5〜1秒毎)
に青信号表示延長あるいは打ち切りが決定される。
【0010】さらに本発明によると、最大、最適、最小
周期長と最大、最適、最小フェーズ時間に対し線形計画
法の解が交通反応法または交通適合法を用いて毎信号周
期計算される。フェーズ〜交通流マトリックスMは青信
号〜青信号衝突マトリックスからのデータ要素を用いて
生成される。青信号〜青信号衝突マトリックスのデータ
要素は、その交差点に対し衝突する交通流の組合わせを
示す。青信号〜青信号衝突マトリックスから生成される
フェーズ〜交通流マトリックスは交通流とフェーズとの
間の関係を定義する。たゞしこゝでMij=1は、交通
流iがフェーズjに含まれていることを示し、Mij=
0はそうでないことを示す。
【0011】交通流〜フェーズマトリックスからのデー
タ要素と共にある流入流および飽和流量、ならびに各交
通流に対する損失時間定数が、最大、最適、最小周期長
と最大、最適、最小フェーズ時間との線形計画法で使用
する線形制約条件を構築するのに用いられる。流入流量
は感知器データを用いて計算される。計算した飽和流量
か、既定値のいずれかを線形計画の制約条件として採用
することがある。実行しようとする交通流に対する最
大、最適、最小交通流青時間は、上記の最大、最適、最
小フェーズ時間を使って計算される。交通流青時間は、
共通周期長およびローカルマスターコントローラにより
決定した計画オフセットに合致するよう調整される。
【0012】本発明の別の特徴によると、より好ましく
ない交通流に対する線形制約条件を等式にし、それによ
り線形計画法で複数解が生ずる可能性を減らす。また最
大、最適、最小フェーズ時間と周期長に対する線形計画
解が逐次的に得られる。もし最大周期長に対する線形計
画解が存在しない時は、最大、最適、最小青時間と周期
長は既定値のテーブルから選択し、その既定値が次に信
号灯制御用信号タイミングパラメータを得るのに用いら
れる。もし決定した最大周期長の線形計画解が短かすぎ
るようなら、最大、最適、最小青時間および周期長は許
容最小値に調整される。反対に、もし最大周期長の線形
計画解が長すぎるようなら、その時は最大周期長と青時
間は許容最大値に調整される。動作は最適および最小周
期長の線形計画解に対しその後継続する。もし最適およ
び最大周期時間に対する線形計画解が短かすぎ、または
長すぎの場合も同様な調整が行われる。
【0013】上に述べたように、線形計画解に使用する
飽和流量は観察によりリアルタイムに決定してもよい
し、あるいはその既定値を採用してもよい。もし固定値
を用いるなら、その時は荒天時は流量を減らすために、
天候係数により調整してもよい。
【0014】本発明の別の特徴によると、各交通流の信
号状態は青信号交通流に対し残り青プラスインターグリ
ーン時間を示す信号状態ベクトクAt により定義され
る。1個以上の残り青時間が既定値δt より小になる
と、0〜1ルーズベクトルS1 が生成され、こゝではデ
ータ要素1がその交通流は青信号を失うであろうことを
示す。さらにデータ要素1が青信号を得る交通流を識別
するように、0〜1ゲインベクトルSg が生成される。
次にゲインベクトルSg により識別される交通流を飛越
すべきかどうかが決定される。もし決定が否定なら、ゲ
インベクトルSg により識別される新交通流が残り青信
号交通流と衝突するかどうかが決定される。もしこの決
定が否定なら、その時は新青時間が新交通流に対し定義
される。この方法でもって、新たな到着がインターグリ
ーン時間内に感知されると、飛越すよう計画した交通流
が、上記到着を考えると飛越していゝかどうかを決定す
るために、飛び越し決定の再審査をすることが出来る。
ゲインベクトルSg はルーズベクトルS1と、交通流間
の切換えを識別する遷移マトリックスPとのベクトル積
をとることにより生成できる。ゲインベクトルSg によ
り識別された交通流は、衝突する交通流の組合わせを示
す青信号〜青信号衝突マトリックスのデータ要素に対し
チェックされる。もし衝突があるようなら、新しいゲイ
ンベクトルが、ゲインベクトルSg (これは今はルーズ
ベクトルS1として識別されている)と、遷移マトリッ
クスとのベクトル積をとることにより生成される。この
配列では、信号状態ベクトルAt の要素の数は交差点幾
何形状に依存する交通流の数によって決まる。この方法
は例えば変形交差点を含むどんな形式の交差点にも、ま
たスクランブルのようなどんな形式の運用にも、スイッ
チングソフトウェアを再書込みする必要性なしに使用可
能である。従来技術の配列では、各交差点幾何形状に対
し別個のプログラムが必要である。
【0015】
【実施例】以下に詳細に説明するように、本発明の新ロ
ーカルコントローラは、ローカル交差点のみならず広域
システムに対しても、最新の交通状況に対し適当な信号
タイミングを自動的に計算(または調整)するのに充分
高度なものである(すなわち、充分な記憶装置と充分高
速CPUを有する)。新ローカルコントローラは各種交
通信号制御法(あるいは最適化法)を容易に接続できる
だけの柔軟性を備えるよう設計されている。
【0016】信号表示制御(信号スイッチング)ソフト
ウェアは実際上すべての交差点幾何形状を処理し、各種
信号フェーズ,タイミング制御アルゴリズムを容易に組
込めるだけの柔軟性を備えている。
【0017】さらに、本新ローカルコントローラは、こ
のシステムが設置されて運用されるようになった後開発
される全部ではないとしても、大抵の交通信号制御法
(または最適化法)を接続できるだけの充分な柔軟性を
備えるよう設計されている。
【0018】新ローカルコントローラの特徴には次の事
項が含まれる。 a)信号制御アルゴリズムを処理するCPUは、大抵の
考えられる信号制御アルゴリズムを処理するのに充分高
速である。 b)ローカルコントローラとローカルマスタとの間の伝
送は、考えられる大抵のアルゴリズムに対し、すべての
データ形式を包括し、また伝送能力はこれらのデータ形
式を処理するのに充分大である。 c)信号スイッチング機構、とりわけフェーズ法は実際
上すべての考えられるアルゴリズムを実行するのに充分
柔軟である。 d)ソフトウェア設計はモジュール方式であり、従って
いかなる信号制御アルゴリズムも高度アルゴリズム処理
装置(AAP)に容易に接続できる。 e)ソフトウェア設計はあるアルゴリズムの動作から別
のアルゴリズムの動作へ切換えるのに充分柔軟である。 f)信号制御ソフトウェアは、ローカル交差点制御の立
場のみならず、(もし孤立した交差点制御用でなけれ
ば)広域信号制御の立場でも、最新の交通に対し適当な
信号タイミングを自動的に計算(あるいは調整)でき
る。 g)オンラインリアルタイムの信号タイミング用交通反
応および交通適合信号制御アルゴリズムは、オンライン
リアルタイムベースで、最新の交通状況を反映し、隣接
交差点の信号との整合を保つ。以下実施例を説明する。 1.序1.1 コントローラの使用 本発明のローカルコントローラは、例えば図1〜3に図
示したものを含む多種の交通制御配置での使用に適合し
ている。図1では、本発明を実施するローカルコントロ
ーラ10が単独交差点12での交通信号制御に用いられ
ることを示す。ローカルコントローラにより操作される
信号灯およびそこにリアルタイムデータを供給する感知
器が参照番号14により識別されている。このコントロ
ーラは車両、歩行者両方の交通制御に適合しており、い
かなる交差点構成でも使用できる。
【0019】多数の交差点を含む小規模交通制御システ
ムでのローカルコントローラ10の使用が図2で説明さ
れている。ここでは、コントローラ、交差点と灯器、感
知器に対する参照番号は、それぞれ10、12、14で
あり、同じものを個々に識別するのに用いるよう添字−
1、−2、−3、…−Nがつけられている。ここで説明
するシステムでは、ローカルコトローラ10−1〜10
−Nはローカルマスタコントローラ16に接続されてい
る。マスタコントローラ16と関連ローカルコントロー
ラ10の間では、情報は双方向に流れる。図2では交差
点は主街路すなわち幹線道路18に沿って設けられ、そ
れに沿って交通流は最適化されることになる。マスタコ
ントローラ16は、交差点12−1〜12−Nの信号の
共通周期長の決定、および各交差点のオフセットの計画
に使用され、その情報を引続き、各交通流に対する次期
周期の信号動作青時間の計算の際に、各ローカルコント
ローラが使用する。ローカルコントローラによる青時間
計算には共通周期の調整およびオフセット挽回の調整を
含む。交差点12−1〜12−Nに共通周期長を与え、
かつ個別交差点での信号灯周期が開始する時間をオフセ
ットさせることにより、街路18に沿う交通流に対する
信号タイミングは最適化される。
【0020】本発明の新種ローカルコントローラ10を
含む大規模交通制御システムを図3に示し、この図をこ
こで参照していく。本配置ではシステムはサブエリアに
分かれており、交差点12−1(1)〜12−1(N)
と12−2(1)〜12−2(N)がそれぞれサブエリ
ア1と2に含まれる。各サブエリアに対し1個のローカ
ルマスタコントローラ16が備えられる。M個のサブエ
リアある配置では合計M個のローカルマスタコントロー
ラがあり、図3にはローカルマスタコントローラ16−
1、16−2、16−Mが描かれている。ローカルマス
タコントローラはサブエリアローカルマスタコントロー
ラ間で動作を整合する機能をもつ中央コントローラ20
に接続されている。あるサブエリア(あるいはセクショ
ン)と関連するローカルコントローラは本質的には図2
のシステムに含まれるローカルコントローラ10−1〜
10−Nと同じ様に機能する。図1〜図3から明らかな
ように、本発明のローカルコントローラは広い範囲の各
種交通制御システムでの使用に適しており、その範囲は
孤立交差点における単独ローカルコントローラのシステ
ムから、多数の交差点および関連ローカルコントローラ
を含む巨大規模の交通制御システムに亘る。
【0021】次に図4を参照する。ここでは典型的な2
方向、2方向交差点と共に、矢印と関連参照番号1〜8
で識別される8つの許可された交通流が示されている。
右折は常時許されており、従って右折信号は必要ない、
ここで用いる術語「交通流」とは一つの動き、すなわち
交通の一方向を指す。説明図の交差点と交通流から明ら
かなように、信号交通流が同時に衝突なしに許されうる
のは2かつ2のみである。例えば、南北交通流1と5は
同時に許され、1と6、2と5、2と6も同様である。
同様に、東西交通については、3と7、3と8、4と
7、4と8の交通流ペアが同時に許されうる。これ以外
のすべての同時交通流の組合わせは禁止される。本発明
では、それぞれの許される青信号交通流ペアを信号フェ
ーズ(φ)で識別する。この説明図の交差点では、8種
の信号フェーズが可能である。
【0022】ここで図5を参照すると、交差点信号の1
周期の信号動作における連続する信号フェーズ順序の各
種の可能性を示すフェーズ順序ブロック図が示してあ
る。簡単のため、比較的少数の可能な信号フェーズ順序
のみが示されている。図5では信号フェーズは参照記号
φ1〜φ8により識別される。信号フェーズ順序は1つ
のフェーズ順序をたどり、矢印に従い、そして交差点の
南北および東西両方のレグを含むループを閉じることに
より識別できる。1周期の動作で可能な信号フェーズ順
序として、例えばφ1、φ2、φ4、φ5、φ7、φ8
がある。T字路や五叉路交差点といったその他の形状の
交差点に対しても、信号フェーズ順序図を生成できる。
また説明図の交差点では図6に示すようにもっとずっと
多くの許される信号フェース順序を含めることができ
る。ここで図6を参照すると例えば、図5の図式では許
されなかった信号フェーズ順序にφ4、φ7、φ8とφ
4への戻りからなる順序がある。明白なことであるが、
本発明のローカルコントローラは図5と図6に説明され
る信号フェーズ順序を用いる動作に制限されるものでは
ない。
【0023】ここで図7を参照すると、ここには1周期
の動作と他周期の終りと始めを画いた信号フェーズ順序
図表が表されている。この図表にはインタグリーン時間
が含まれている。図7では、上述のフェーズ順序φ1、
φ2、φ4、φ5、φ7、φ8が1完全周期として画か
れている。図7に見えるように、周期時間は1組の南
北、東西交通流の完結に必要な時間である。本発明のコ
ントローラでもって、信号フェーズ順序、周期時間およ
び交通流青時間が毎動作周期ごとに決定あるいは選択さ
れる。南北と東西交通間の動作はφ1の始め、φ4とφ
5の間、およびφ8の終りに示すバリアにより分離され
ている。インタグリーン時間には黄時間およびインタグ
リーン赤時間の期間を含む。青交通流G1〜G8が図7
に示されている。バリヤ間の間隔は周期「セグメント」
として識別する。図7は2交通流が同時に青信号表示を
受理する交通流の2重輪順序の一例である。図7に示す
ように、交通流1、2、3、4は第1輪に含まれ、交通
流5、6、7、8は第2輪に含まれる。図5〜7に示す
形式の2重輪は現行の米国NEMA規格で明らかにされ
ている。本特許出願では従来からの定義の「フェーズ」
を用いることに注目すべきで、これは交差点での交通流
の組合わせに与えられる青信号表示である。現行の米国
NEMA規格では、フェーズは交差点での一つの交通流
への青信号表示である。1.2 ローカルコントローラ10の概念的総括 ここで図8を参照すると、ローカルコントローラ10の
単純化したブロック図が示されていっる。コントローラ
は信号制御処理装置(SCP)CPU23および関連記
憶装置23A、高度アルゴリズム処理装置(AAP)C
PU26および関連記憶装置26Aを含む3つの主要処
理装置を含んでいる。信号制御処理装置CPU23およ
び感知器データ処理装置CPU26は信号制御処理装置
(SCP)ユニット22に含まれ、これには故障モード
信号制御LSI(SC−LSI)30もまた含んでい
る。これらCPUはマイクロプロセッサからなることが
ある。信号制御処理装置22はすべての信号制御機能を
実行し、これには通信、信号灯スイッチング、ならびに
基本信号フェーズとタイミング選択とが含まれる。それ
はローカルコントローラの「心臓部」であり、信号表示
制御すなわち信号スイッチングを継続的に実行する。高
度アルゴリズム処理装置24はローカルコントローラの
「頭脳」であって、格納された信号制御アルゴリズムを
用いて信号タイミングおよび/または信号フェーズを決
定する。感知器データ処理装置26はローカルコントロ
ーラの「眼と耳」であって、感知器データ処理に専念す
る。感知器入力が信号制御処理装置22に供給されるこ
とが示されている。交通流、信号フェーズ、幾何形状デ
ータに関する情報はローカル端末器入力を通してローカ
ルコントローラ10に供給される。ローカルコントロー
ラが図2、3で示したような一群の整合されたローカル
コントローラを含む交通制御システムに含まれる時は、
ローカルマスタコントローラとの通信を設ける。
【0024】上記から、本ローカルコントローラ10
は、次の3つの基本コントローラ機能の分離を考慮して
いることが明らかであろう。3つの機能とは、信号制御
処理装置22による信号指示制御(信号スイッチング制
御)、信号制御処理装置CPU23および高度アルゴリ
ズム処理装置CPU24による信号フェーズおよびタイ
ミング決定、ならびに感知器データ処理装置CPU26
による感知器データ処理である。ローカルコントローラ
10は、もし高度アルゴリズム処理装置24が故障する
と、高度アルゴリズム処理装置なしでも信号制御処理装
置22が信号動作をかなりよく実行できるように設計さ
れている。もしそれ以外の信号制御処理装置が故障する
と、故障モード信号制御大規模集積回路(SC−LS
I)30が制御下、故障モードで動作し、これにより信
号動作は単純な信号動作案を使用して継続される。
【0025】本発明のローカルコントローラ10は各種
の制御方法を扱うことが出来る。これには、(1)ロー
カルマスタコントローラ16からの直接制御、(2)時
刻制御(T−O−D)選択テーブルを用いて、T−O−
Dタイミングパラメータ選択、(3)現在および予想さ
れる交通状態に対する交通反応オンラインタイミングパ
ラメータ生成これには例えば、線形計画法を用いて周期
中の各交通流に対し次期周期長および青時間の生成を含
む。(4)リアルタイム信号制御に対しリアルタイム適
合コントローラの手段と共にリアルタイム交通データを
利用するオンラインリアルタイム交通適合法、(4)の
オンラインリアルタイム交通適合法が、(3)の交通反
応オンラインタイミングパラメータ生成法と違う点は、
リアルタイム交通により良く適応させるために動作周期
の間で青時間の延長または打切りの手段を含んでいるこ
とである。かかるオンラインリアルタイム交通適合法で
は従来のギャップアクセプタンスから、所謂人工知能
(AI)技法に亘る範囲のアルゴリズムを利用すること
がある。
【0026】ローカルコントローラは異なる制御法を用
いた動作が可能である。スイッチング制御法の根據は、
図9に示す交通密度対交通量の図から理解でき、ここで
この図を参照することにする。ここには代表的な交通密
度対交通量カーブ32が示されており、単位時間当り車
両で測定した交通量は、単位距離当り車両で測定した密
度と共に、参照番号34で識別した交通容量レベルまで
は増加する。この交通容量レベルを越えて密度が増加す
ると、交差点を通過する交通量は減少する。グラフの密
度軸に沿って、閑散、正常、渋滞交通状態が指示されて
いる。説明目的で、正常密度は閑散密度から交通容量密
度より小さい密度レベル間にとってある。交通油量レベ
ル附近で密度が変化しても交通量はほんの僅かしか変化
しないことが分かる。ある制御法は正常交通密度域で最
高機能を示し、また別の制御法は閑散、渋滞密度域で最
高機能を示す。上記のように、本コントローラでは、交
通制御法の交換が可能である。例示だけであるが、閑散
および渋滞交通状態中は、オンラインリアルタイム交通
適合法(上記(4)法)を用いて操作するのが望まし
い。正常交通状態中は、交通反応オンラインタイミング
生成法(上記(3)法)を用いて操作するのが望まし
い。本コントローラでは、以下述べるように毎動作周期
に動作モードの選択が用意されている。
【0027】ここで図10を参照すると、プログラムと
データの概念的機能関係がプログラムブロック36と、
データブロック38とを含むブロック図で示されてい
る。プログラムには信号制御処理装置記憶装置23A
(図8)に格納されているスイッチングソフトウエア4
0を含む。スイッチングソフトウエアは信号スイッチン
グ機能を実行するため信号表示制御を提供する。一群の
信号制御アルゴリズム42が信号制御処理装置記憶装置
23Aおよび高度アルゴリズム処理装置記憶装置24A
に格納されており、そのアルゴリズムが信号タイミング
とフェーズ順序両方を決定する。ここで開示した実施例
においては、交通反応オンライン法とオンラインリアル
タイム交通適合法の両方に対する信号制御アルゴリズム
が示されており、共に線形計画法の使用は、本発明の発
明者Masami Sakita「交通信号のタイミン
グ設計」Transportation Research Record (No.1069),W
achington,D.C.1986で発表されていることを特記してお
く。本発表の全体開示は特にここであげた参考文献に示
されている。
【0028】スイッチングソフトウエア41は、交差点
幾何形状データ44、信号タイミング、フェーズパラメ
ータを含む信号制御パラメータ46およびリコールスイ
ッチの上、ならびに感知器データブロック48からの感
知器および押しボタンデータのようなパラメータを用い
る。生の感知器データは、スイッチングソフトウエア4
0により直ちに使用可能なように、感知器データ処理ソ
フトウエア50により処理される。信号灯はスイッチロ
ーダインターフェース52を経由し、スイッチングソフ
トウエア40により制御される。スイッチングソフトウ
エア40は、通信ソフトウエアは、通信ソフトウエア5
4を用いローカルマスタコントローラ16、または中央
コントローラにより直接制御することが出来る。2.信号制御ソフトウエア 2.1 序 本節では、ローカルコントローラの信号制御処理装置S
CPで実行される交通制御関係ソフトウエアについて述
べる。
【0029】議論する話題は次の通りである。 (1)標準信号制御法 a.時刻制御 b.交通反応制御 c.オンラインリアルタイム交通適合制御 (2)信号制御タスクの実行 (3)信号オフセット制御の実行 a.サブエリア信号タイミング計算 b.各交差点のオフセット c.オフセット基準点(ORP) d.オフセットずれおよびオフセット挽回 ここでは議論を標準広域信号制御に集中する。この制御
では例えば図2、3に示すように、多数のローカルコン
トローラがローカルマスタコントローラに接続され、ま
た同じローカルマスタコントローラの下にある信号は整
合される。
【0030】孤立交差点でのローカルコントローラ動作
は広域信号制御の特殊ケースである。孤立交差点に対す
るソフトウエアは広域信号制御に用いられるものと同一
である。2.2 用語の定義 本申請を通じて用いられる信号制御機能の用語を以下に
定義する。信号制御における機能が如何に動作するかあ
るいは如何にしてそれらのパラメータを取得するかの説
明はもっと後の節で述べる。
【0031】制御法(またはローカルコントローラ制御
法) 制御法はローカルコントローラで交通制御のために用い
る手段である。正常モード時刻制御法、故障モード時刻
制御法、交通反応法、交通適合法を含み4制御法が実行
できる。制御法はローカルコントローラの時刻制御テー
ブルまたはローカルマスタコントローラにより規定する
ことができる。
【0032】制御法定義テーブル 制御法定義テーブルはすべての信号制御法を定義する。
【0033】時刻制御法選択テーブル このテーブルには異なる時刻で使用すべき制御法定義テ
ーブルIDを含んでいる。
【0034】 青信号表示が与えられる交通流の順序である。1個より
多い輪を同時に操作できる。最も一般的な案は2重輪制
御法と呼ばれ、2つの独立な輪が、図7に示すように同
時に動作する。
【0035】サブエリアに対する共通周期長 これはサブエリア全域の信号動作に対し使用される周期
長である。共通周期長は、各交差点でのローカル計算最
小、最適、最大周期長およびサブエリア内の異なる交差
点間の旅行時間から得られる。
【0036】バックグラウンド周期長 共通周期長は時にバックグラウンド周期長として参照す
ることがある。この理由は、各交差点での制御法によっ
ては、共通周期長が信号動作では必ずしも可視的でない
からである。
【0037】ローカル計算周期長 各交差点での、その交差点で入手できる交通データを用
いて計算した最小、ローカル最適、最大周期的である。
【0038】計画オフセット 計画オフセットは、ローカル計算周期長、観察旅行速度
および交差点間距離等のパラメータを用いてローカルマ
スタコントローラが計算したオフセット時間である。計
画オフセットはサブエリアのキー交差点のオフセット基
準点と対象とする交差点間の時間差により測定される。
【0039】計画オフセット実行時間 計画オフセットはオフセット実行のためにクロックタイ
ムに変換され、これを計画オフセット実行時間と呼ぶ。
時として、これは「理想」オフセット実行時間である。
【0040】調整オフセット実行時間 これはローカルコントローラによりオフセットの所要の
調整を組み入れた計画オフセット実行時間である。理想
オフセット実行時間と調整オフセット実行時間は同一の
ことも、または異なることもありうる。
【0041】実オフセット実行時間 実際のオフセット実行のクロックタイムである。時刻制
御法おおよび交通反応制御法においては、実オフセット
実行時間は調整オフセット実行時間と同一である(ただ
し、必ずしも理想オフセット実行時間とは同一ではな
い)。オンラインリアルタイム交通適合制御法では、実
オフセット実行時間は理想および調整オフセット実行時
間のいずれとも異なりうる。
【0042】オフセット基準点 オフセット基準点(ORP)はオフセットずれが測定さ
れる信号周期の点である。本システムに選択されたオフ
セット基準点は信号整合が実行される青時間直前の黄時
間の開始である。
【0043】オフセットずれ これは計画オフセットと観察オフセット間の測定差であ
る。
【0044】オフセット実行時間 オフセット実行時間は、クロックタイムで表わして、対
象信号周期のオフセット基準点である。
【0045】信号フェーズ これは遷移マトリックス58、青信号〜青信号衝突マト
リックス60、および交通流フェーズマトリックス62
で表わした信号フェーズ法であり、これらマトリックス
の例をそれぞれ図11、12および13に示す。簡単に
言うと、遷移マトリックス58は青信号を受理する次期
交通流を指示し、青信号〜青信号衝突マトリックス60
は互に衝突する交通流ペアを指示する。交通流〜フェー
ズマトリックス62は各フェーズに含まれるすべての交
通量を示す。遷移マトリックス58は時にはPマトリッ
クスとして参照し、青信号〜青信号衝突マトリックスは
時にはGマトリックスとして参照することがある。また
交通量〜フェーズマトリックス62は時には以下Mマト
リックスとして参照することがある。
【0046】信号フェーズ案定義テーブル これらテーブルには信号フェーズパラメータを含む。各
テーブルは識別目的でそれ自身のID番号を有する。
【0047】時刻制御信号フェーズ案選択テーブル 本テーブルは異なる時刻に用いられる信号フェーズ定義
テーブルIDを含有する。
【0048】信号タイミングパラメータ これらパラメータは、最小青時間ベクトルN、最大青時
間ベクトルM、および最適青時間ベクトルOで表わした
各交通流に対する最小および最大青時間である。
【0049】信号タイミングパラメータテーブル これらテーブルは信号タイミングパラメータを含有す
る。各テーブルは識別目的でそれ自身のID番号を有す
る。
【0050】時刻制御信号タイミングパラメータ選択テ
ーブル 本テーブルは異なる時刻に用いられる信号タイミングパ
ラメータテーブルIDを含有する。
【0051】交通容量率(または係数) 交通容量率はあらゆる天候状態で交通容量(または飽和
流量)をより正確に較正するための道具である。交通容
量率は感知器設置が制限を受ける交差点に対し、信号タ
イミングの計算に用いられる。ある交差点でアプローチ
の交通容量は天候、表面状態、その他の環境および交通
状態によって変動する。非交通反応信号タイミング計算
では、システムは正常状態の交通容量率1.0を用い、
雨天および積雪の日の交通容量率は、それぞれ例えば
0.7および0.5であろう。
【0052】交通容量率ID(または天候状態ID)は
交通容量を識別する。交通容量率IDと対応する交通容
量は次の通りである。
【0053】 各種状態での適切な値は、新システム設置後ある期間実
験を行った後取得されるであろう。交通容量率は高度ア
ルゴリズム処理装置24により決定される。勿論、もし
感知器がどの交差点にも完全に設置され、また停止線で
の感知器カウントが正確であるなら、交通容量率は必要
ないであろう。しかし、新システムにおいては、多くの
小さな交差点では完全な感知器設置が未済に残されるで
あろうと假定している。
【0054】歩行者青時間係数 歩行者信号タイミングは青時間、点滅青時間(車両交通
流での黄時間に相当)、およびインタグリーン赤時間よ
りなる。この中で、点滅青およびインタグリーン赤時間
は頻繁に変化することはないであろうが、青時間は時間
パラメータ選択法を用いて毎周期頻繁に変化することが
ある。係数1.0は、歩行者青時間がその交差点の幾何
形状データで定義される基本青時間と同じ長さであるこ
とを指す。
【0055】サブエリア サブエリアは、図3を参照し前に説明した1個のローカ
ルマスタコントローラにより制御される一群のローカル
コントロータを含有しているエリアである。
【0056】リコールスイッチ「オン」または「オフ」 リコールスイッチがある交通流に対し「オン」の時は、
その交通流はたとえ青信号要求がなされなくても、青信
号表示を受理するであろう。リコールスイッチがある交
通流に対し「オフ」の時は、その交通流は青信号要求が
なされないなら、青信号表示を受理しないであろう。
【0057】信号フェーズ時間 信号フェーズ時間は信号フェーズの時間継続を意味し、
この中で青信号表示が交差点での交通流組み合わせに与
えられる。信号フェーズ時間は図7で説明される。
【0058】交通流フェーズ時間 交通流フェーズ時間はある交通流に対する時間継続を意
味し、青時間および青時間に続くインタグリーン時間
(黄時間プラスインタグリーン赤時間)よりなる。青時
間およびインタグリーンはやはり図7で説明される。
【0059】青信号延長方針 これは青時間の延長か打切りか、あるいは何もしないか
に関する方針である。
【0060】交通流に対する現残時間 これは交通流が青信号を受理している時、その交通流に
割り当てられた青時間を示す。青信号を受理しつつある
各交通流は残青時間を割り当てられる。
【0061】交通流に対する望ましい残青時間 青信号延長方針は数段階で決定される。青信号延長方針
がある段階でのある交通流に仮に採用されると、アルゴ
リズムは直ちに行動をとる代りに、新たに計算した残青
時間を記憶する。
【0062】青信号〜青信号衝突マトリックス Gマトリックス(図12の青信号〜青信号マトリックス
60)はあらゆる交通流ペアに対する青信号〜青信号衝
突を示す。
【0063】同時青信号表示案 適合制御では、同時青信号表示に関係するケースは同時
青信号マトリックス(Qマトリックスと呼ぶことがあ
る)で表わされ、その各セルは1〜4の値をとりうる。
マトリックスのその他のセルはすべて0の値を有する。
同時青信号マトリックス64は図14に示されている。2.3.信号制御法 ここで図15を参照すると、信号制御の全体作業の流れ
が示されている。
【0064】信号制御実行アルゴリズムの基本時間単位
は1周期である。信号制御関連パラメータは毎周期計算
または選択される。図15に示すように信号実行処理に
は、(1)制御法定義の選択(ブロック66)、(2)
フェーズ案の選択(ブロック68)、(3)リコールス
イッチのセット(ブロック72)を含んでいる。
【0065】すべての制御法に対し、信号タイミングパ
タメータ選択(または計算)用交通データを収集する基
本時間単位はN連続信号周期(ある周期の始めからN番
目の周期の終りまで測定した交通)である。この測定さ
れた交通データは測定期間で正規化され、時間当り車両
(または台/秒)の項で表現される。信号タイミング更
新の頻度は制御法によって変る。
【0066】時刻制御法では、毎周期新しいタイミング
パラメータテーブルが選択される。
【0067】交通反応法では、タイミングパラメータは
最終N周期または予想次期周期交通データを用いて毎周
期更新される。
【0068】オンラインリアルタイム交通適合法では、
サブエリア共通周期長や(もしオフセットが交通適合法
で制御されるなら)計画オフセットのような基本信号制
御パラメータは、最終N周期または予想次周期交通デー
タを用いて毎周期更新される。δt が0.5秒程度のと
ころでは、リアルタイム交通情報を用いて毎δt に青信
号延長が決定される。
【0069】ローカルコントローラが毎周期初期信号制
御パラメータを選択(または計算)する。これらには、 1)現地で計算した周期長(最小、最適、最大) 2)各交通流に対する青時間(最小、最適、最大) 3)タイミングパラメータ計算に用いるフェーズ案ID 4)歩行者交通流を含み、各交通流に対するリコールオ
ンオフスイッチ状態 5)整合した交通流 がある。
【0070】3制御法すべてにおいて、現地で選択(ま
たは計算)された最適周期長は毎周期ローカルマスタコ
ントローラ16に送信される。ローカルマスタコントロ
ーラは、また異なる交差点ペア間の距離や、それらへの
平均旅行時間のようなデータを用い、サブエリアに対す
る共通周期長および各交差点に対する計画オフセットを
計算する。サブエリア内の各交差点のローカル最適周期
長を用いて、そのサブエリアに対する共通周期長がロー
カルマスタコントローラにより、ブロック74で計算さ
れる。ブロック74Aでは、ローカルマスタコントロー
ラがエリア内の各ローカルコントローラに対する計画オ
フセットを計算する。現地で計算した周期長、観察した
旅行速度、交差点間の距離のようなパラメータは、各コ
ントローラに対する計画オフセット時間の計算にローカ
ルマスタコントローラにより用いられる。オフセットず
れが測定されるところでは、ブロック74Aからの計算
された計画オフセットがブロック78で用いられる。
【0071】ブロック74からの共通周期長情報および
ローカルマスタコントローラからのブロック78で測定
したオフセットずれを用いて、エリア内またはサブエリ
ア内の信号間に整合を与えるために、ブロック72から
のローカル信号タイミングパラメータはブロック76で
調整される。以下明らかになるが、時刻制御または交通
反応法を採用している所では、ローカル信号タイミング
パラメータの「調整」は各交通流に対する次期周期最適
青時間の計算を含む。交通適合制御法に対しては、ロー
カル信号タイミングパラメータの調整は信号タイミング
パラメータへのリアルタイム調整を含む。
【0072】ブロック76での調整後、交差点での信号
はブロック76Aで制御される。次期周期に用いられる
信号制御法が選択されているところでは、動作は次にブ
ロック66に戻る。
【0073】ローカルマスタコントローラは本処理にお
ける各交差点に対するフェーズ案も検査し、またより良
いフェーズ案が発見されれば、将来の参考のため案を記
録する。3信号制御法の間では信号タイミング実行法に
違いがあり、各信号制御法につき以下に述べる。
【0074】実地動作では、信号動作法の変更の切換え
が円滑でなければ交通遅延を加速する可能性があるの
で、そう頻繁には変更されないものである。制御法の選
択は、1時間に1回で充分頻繁だと考えられる。しか
し、このシステムは、毎周期の頻度で信号制御法を変更
できるように設計されている。
【0075】ローカルコントローラは、また点滅黄、赤
信号制御も操作できる(主街路交通は点滅黄信号灯を受
理し、従街路交通は点滅赤信号を受理する)。このモー
ドの動作は規則に沿った信号制御法の一つに類別され、
すべての信号制御法を含むテーブルに記憶されている。
時刻制御法を用いるか、またはより高レベルコントロー
ラからこの制御法の使用を規定することにより、操作者
は点滅操作の開始、終了時期を規定することができる。2.3.1時刻制御 ローカルコントローラに記憶されている2タイプの時刻
信号制御法は次のものである。
【0076】信号制御処理装置、SCP、22のバッテ
リ バックアップ ランダム アクセス記憶装置、RA
Mに記憶されている非永久テーブル、および信号制御処
理装置、SCP、22の電気的プログラマブルROM、
EPROMに記憶された永久テーブル各タイプのテーブ
ルは、制御法、フェーズ案および信号タイミングパラメ
ータを定義する。図16〜20は、それぞれ時刻制御
法、フェーズ案、リコールスイッチ状況、信号タイミン
グパラメータおよび歩行者青時間係数選択法を表示した
ものである。図16には制御法選択テーブル80Aと関
連定義テーブル80Bが示され、図17にはフェーズ案
選択テーブル82Aと関連定義テーブル82Bが示さ
れ、図18にはリコールスイッチ選択テーブル84Aと
関連テーブル84Bが示され、図19にはタイミングパ
ラメータ選択テーブル86Aと関連テーブル86Bが示
され、また図20には歩行者青時間係数選択テーブル8
8Aと関連テーブル88Bが示されている。これら各方
法では、時刻制御法選択テーブルは異なる時刻に用いら
れるべきテーブルのIDを包含している。
【0077】1.曜日および休日 2.特別行事のある日(行事タイプID) には別々のテーブルが提供される。
【0078】非永久テーブルは正常動作時に用いられ、
年間を通じ連続的に改訂可能で、ローカルコントローラ
の信号制御処理装置SCPのRAMに記憶される。永久
テーブルは故障モード動作時(1周期を越えて通信シス
テムが故障した時、または非永久時間信号制御テーブル
を記憶するバッテリバックアプRAMが損傷した時)に
用いられる。
【0079】1.曜日および休日 2.特別行事のある日 には別々のテーブルが提供される。
【0080】非永久テーブルおよび永久テーブルを用い
る信号制御法を共に「時刻」制御法と呼ぶが、これら2
つのテーブルの使用に関係する処理は異なっている。正常時刻制御動作 正常動作時は、信号制御処理装置SCPのバッテリバッ
クアプRAMに記憶されている時刻制御テーブルが用い
られる。全処理は1周期に1度実行され、図21の1ル
ープで描かれている。ここで図21を参照する。処理は
次の通りである。
【0081】(1) 時刻信号制御法選択テーブル(図2
1のブロック80A)および信号制御法定義テーブル
(ブロック80B)を用いて信号制御の選択。
【0082】(2) 時刻フェーズ案選択テーブル(ブロ
ック82A)およびフェーズ案定義テーブル(ブロック
82B)を用いて、フェーズ案の選択。フェーズ案定義
テーブルには、図11および14にそれぞれ示すPマト
リックスおよびQマトリックスを含む。
【0083】(3) 時刻リコールスイッチ選択テーブル
(ブロック84A)およびリコールスイッチ定義テーブ
ル(ブロック84B)を用いてリコールスイッチのセッ
ト。リコールスイッチ定義テーブルには、整合すべき向
流およびリコールスイッチを「オン」に保つ交通流を含
む。
【0084】(4) 時刻信号タイミングパラメータ選択
テーブル(ブロック86A)および信号タイミングパラ
メータ定義テーブル(ブロック86B)を用いて信号タ
イミングパラメータの選択。信号タイミングパラメータ
定義テーブルには、各交通量(M、N、Oベクトル)に
対する最小、最大、最適青時間を含む。テーブルにはま
た、最小周期長Cmin 、最適周期長Copt 、および最大
周期庁Cmax を含む。
【0085】正常時刻制御動作法の下では、フェーズお
よびローカルタイミングパラメータはローカルコントロ
ーラにより選択されるが、ローカルマスタコントローラ
がサブエリアに対する共通周期長および計画オフセット
を計算する(ブロック90)。ブロック92で示される
ように、共通周期長の計算およびオフセット計算に用い
るために、サブエリアの他のローカルコントローラから
データが取得される。ローカルマスタコントローラは、
以下2、4、1節に示す具合に、各ローカルコントロー
ラに対するローカル最小、最適、最大周期長を用いてサ
ブエリアに対する共通周期長を計算する。各ローカルコ
ントローラに対する計画オフセットを計算するには、ロ
ーカルマスタコントローラは以下2、4、1節のやり方
で、共通周期長および交差点間の旅行時間を用いる。
【0086】ローカルコントローラはオフセットずれを
測定し(ブロック94)、オフセット要求に合致するよ
う信号タイミングを調整する(ブロック96)。(以下
2.4.2節〜2.4.4節を参照のこと)。
【0087】本信号制御方への入力は 1.交通容量率ID(デフォルト値:10) 2.特別行事ID(デフォルト値:0またはなし) 3.黄およびインタ交通流赤時間要求(デフォルト値、
4および2秒)からなる。
【0088】本信号制御法からの出力は 1.周期ID、日付 2.クロックタイム 3.曜日および休日ID 4.交通容量ID 5.特別行事ID 6.使用テーブルのID 7.整合した交通流 8.実際フェーズ順序 9.各交通流に対する実際青時間 10.各交通流に対する黄およびインタ交通流赤時間 11.実際周期時間 12.計画オフセット実行時間 13.調整オフセット実行時間 14.実際オフセット実行時間 よりなる。故障モード 時刻制御動作 図22は故障モード時刻制御動作に対する概念的な作業
の流れ図である。故障モード動作はRAM内の時刻制御
テーブルが損傷するから、通信システムが故障するかの
いずれかの場合に適用される。毎周期このモード下でロ
ーカルコントローラが信号制御方、フェーズ案およびタ
イミングパラメータをEPROMのSCPにある時刻制
御テーブル探索法を用いて選択する(ブロック80、8
2、84および86)。
【0089】タイミングパラメータテーブルで定義され
るオフセット量が、最終時間増分で定義されるものと違
う時は ず、ローカルコントローラが計画オフセットを
満足させるよう信号タイミングを調整する(ブロック9
8)。
【0090】信号制御処理装置SCPのEPROM内の
時刻制御法、フェーズ案およびタイミングパラメータの
選択テーブルには、(クロックタイムで)計画オフセッ
ト実行時間を含む余分のテーブルが本方法では定義され
ている以外は、正常時刻制御動作で用いたものと同一の
特性を含んでいる。
【0091】クロックタイム、曜日、デフォルト値が所
要パラメータとして用いられる以外は、本信号制御法に
は何の入力も必要としない。
【0092】本信号制御法からの出力は、 1.周期IDおよび日付 2.クロックタイム 3.曜日および休日ID 4.使用テーブルのID 5.実際周期時間 6.計画オフセット実行時間 7.実際オフセット実行時間 よりなる。
【0093】2.3.2交通反応信号制御 交通反応進行制御法では、発明者により前記論文「交通
信号のタイミング設計」Transportation Research Reco
rd(No. 1069)、Washington,D,C.,1986に述べ
られた線形計画法(LP)による進め方で、信号タイミ
ングが生成される。各交通流に対する信号フェーズ案お
よび青時間は信号タイミングパラメータが選定される前
に決定される。線形計画法(交通反応法) 本法では、ローカルコントローラが毎周期、図23に示
すルーチンを実行する。処理は次のとおりである。
【0094】(1) 図23のブロック80、82、8
4、88に示すように、時刻制御テーブル探索法によ
り、ローカルコントローラが信号制御法、信号フェーズ
案、リコールスイッチ、および歩行者交通レベルを定義
する。
【0095】(2) ローカルコントローラは感知器デー
タを収集し、信号タイミング計算に使用可能なように処
理する。ローカルマスタコントローラは、サブエリア内
の他のローカルコントローラからのデータに基づいて
(もし必要ならば)交通需要の予想を準備する。予想交
通データはローカルコントローラに送信される(ブロッ
ク100)。
【0096】(3) ローカルコントローラは、直前の交
通データあるいは予想交通データのいずれかを用いて、
線形計画法により信号タイミングパラメータを計算す
る。出力は各交通流に対する最小、最適、最大青時間お
よび交差点に対する最小、最適、最大周期長である(ブ
ロック102)。線形計画法については、本節中「LP
法の適用」の表題で詳細に述べられる。
【0097】(4) ローカルコントローラは、現地で計
算したタイミングパラメータをローカルマスタコントロ
ーラに送信する。
【0098】(5) ローカルマスタコントローラは、共
通周期長と計画オフセットを計算する(ブロック10
4)。
【0099】(6) ローカルコントローラはオフセット
ずれを測定する(ブロック106)。
【0100】(7) ローカルコントローラは、共通周期
長を収容し、計画オフセットに追いつくようローカル信
号タイミングパラメータを調整する(ブロック10
8)。
【0101】線形計画法でタイミングパラメータの計算
に用いる交通カウントは、(1) 過去N周期にその交差点
における現地で測定したカウントか、または(2) 次期周
期に対し見積られたカウントのいずれかである。
【0102】必要な歩行者信号時間は、以下のようなデ
ータを用いて取得される。
【0103】(1) 歩行者交通流iに対する「基本」所
要青時間gi。
【0104】これは交差点幾何形状データで規定され
る。
【0105】(2) 所要黄、yiおよびインタグリーン
赤時間ri。これは交差点幾何形状データで規定され
る。
【0106】(3) 歩行者青時間変動率、at。これは
時刻制御参照テーブルで規定される。
【0107】時間tにおいて、交通流iに対する所要歩
行者青時間は(gi*at)と表され、また時間tにお
ける所要交通流フェーズ時間は(gi*at)+yi+
riと表される。所要歩行者交通流フェーズ時間は、線
形計画法で信号タイミングパラメータの決定において、
ある種の拘束となるであろう。
【0108】ここで図24を参照すると、線形計画法を
用いる交通反応の動作に対するデータの流れを示す流れ
図が図23よりもやや詳細に示されている。図24では
感知器および押しボタンデータ48が感知器データ処理
装置27に供給される。過去に数多くの信号制御法が提
唱されてきたし、将来はさらに多くの信号制御法が世界
中の研究者により間違いなく提案されるであろう。各信
号制御アルゴリズムは、それ用に独自に定義されるデー
タを用いることができる。例えば、本発明で採用した線
形計画法は、交差点アプローチで各交通流に対する流入
交通流と飽和流データとを用いる。他のアルゴリズムで
は、次期周期に対する信号タイミング計画を決めるの
に、交差点の各アプローチにおける最大待ち行列長を用
いる。しかしこのアルゴリズムでは、オンラインリアル
タイム基準で青信号打切りを決めるのに、すべての交差
点アプローチで動的変動をしている待ち行列長の測定が
必要になる。
【0109】信号制御法はいかなるデータ形式でも用い
ることができるから、すべてのデータ形式を包囲する感
知器データベースのスーパセットを作成するのは不可能
である。感知器データ処理装置27は、信号制御に有用
だと考えられるすべての基本感知器データ形式を作成、
記憶する。待ち行列長のようなある種のデータは、図8
に示す高度アルゴリズムが処理装置24を用いて、感知
器データをさらに加工することにより推定できる。本発
明のローカルコントローラは、感知器データ処理装置2
7を用いていかなる形式の予め定義された交通感知器を
も処理できる。感知器データ処理装置27は、異なる形
式の感知器からの入力を摂取し、図8に示すように信号
制御処理装置22が用いる出力を産出する「万能」イン
タフェースとして機能する。
【0110】感知器データ処理装置27への接続に適合
する交通流感知器の形式には、通常ループ式もしくは超
音波式感知器、ビデオグラフィック式感知器、レーダ、
歩行者押しボタン、強制排除およびバス式感知器、なら
びに線路踏切り信号感知器が含まれる。感知器が取得す
るデータには、各感知器のオンオフ状況、各感知器での
速度、各交通流またはレーンに対する速度、各交通流ま
たはレーンに対する待ち行列長、歩行者青信号要求、強
制排除要求、および望ましい交通流に対する青信号要求
が含まれる。
【0111】信号制御処理装置の感知器データが処理ソ
フトウェアが、これらデータを読込み、規定のフォーマ
ットに整理する。これによりこれらは信号制御に使用で
きるようになる。通常ループ式よび超音波式感知器のみ
を用いるなら、感知器データ処理装置ソフトウェア50
(図10)は、各個々の感知器に対し感知器オンオフ状
況、累積交通カウント、累積時間占有、および100分
の5秒程度毎の推定車両速度を流す。待ち行列状態と速
度、流量のような他の交通特性データは、オンオフパル
スおよび感知器配列からローカルコントローラの信号制
御処理装置により合成される。これら合成データ(例え
ば待ち行列長)はより精巧な感知器から取得したもの程
正確ではないので、より高精度の感知器からのデータが
「万能」感知器インタフェースを通して信号制御処理装
置に記入されると、これら合成データは自動的に置き換
えられるように、ソフトウェアは設計されている。
【0112】図24に見るように、感知器データ処理装
置27は、2タイプのデータを読み取る。交差点幾何形
状データブロック44からの感知器定義データならび
に、感知器および押しボタンデータブロック48からの
感知器データである。感知器定義データ、すなわち永久
データは、感知器形式、感知器位置と感知器の交通流へ
の関係、およびインタフェースからデータ取得間の時間
間隔を定義する。これらデータは、ローカルコントロー
ラに新感知器が取り付けられると必ず読込まれる。感知
器形式は一時に1形式より多く1ローカルコントローラ
に取り付けることができる。システムが動作している
と、感知器データ(リアルタイムデータ)は感知器イン
タフェースを通して動的に読込まれる。感知器定義情報
から、信号制御処理装置ソフトウェアは内部的に使用さ
れる入力データと、作成される出力データとを規定す
る。
【0113】図24で説明する信号制御の交通適合法で
は、感知器データ処理装置出力から得た(また信号タイ
ミングの線形計画法解に必要な)データには、ブロック
110で示されるように各交通流に対する流入流量およ
び飽和流量を含んでいる。ブロック112で示される歩
行者押しボタン情報もまた、線形計画法での使用のため
に感知器データ処理装置27から得られる。ブロック1
10からの流入および飽和流量、ならびにブロック11
2からの歩行者押しボタン情報は、線形計画法ブロック
114へ供給されることが示してある。歩行者押しボタ
ン情報、ブロック112は、感知器データ処理装置、ブ
ロック27からの出力であり、歩行者に対するリコール
スイッチがオフの時のみ関係が生ずる。
【0114】感知器出力から飽和流量を得る方法は、問
題が複雑で取扱い困難ではあるが、種々の方法が可能で
ある。感知器データから飽和流量の計算を実行する感知
器データが現ソフトウェアは、図8の高度アルゴリズム
処理装置に含まれていることがある。計算の飽和流量の
代りに、各交通量に対する推定の飽和流量を用いてもよ
く、この推定は異なる時刻での交通の観察から得られる
ということを、ここで記しておく。推定飽和流量は線形
計画法で使用のために時刻制御テーブルに記憶すること
ができる。一般には、かかる推定飽和流量はリアルタイ
ムに決定される流量程正確ではない。
【0115】荒天時飽和流量が相当低下することがある
ので、ブロック116からの天候率(あるいは交通容量
率)情報が、天候状態に応じて推定飽和流量野調節のた
めに線形計画法ブロック114に供給されることがあ
る。さらに、インタグリーン時間も天候に対し調節でき
る。天候、すなわち交通容量は、前記2,2節で詳細に
論じられている。
【0116】上記のように、感知器データ処理装置27
は、本交通反応および交通適合法に用いられる出力を生
成するのみでなく、他の信号制御法に有用なことがある
他のデータも生成する。通常ループ式または超音波式感
知器では、データ感知器処理装置27により生成されう
る他のデータには、感知器状況、与えられた時間間隔に
対する累積交通カウントおよび占有量、規定された時間
間隔に対する交通カウントおよび時間占有、各レグに対
する交通渋滞レベル、各レーンに対する交通待ち行列流
出状態、交差点間の推定旅行時間、ならびに1ブロック
内の車両数が含まれる。また交差点での待ち行列長デー
タも、データ感知器処理装置27を用いて生成できる。
【0117】ブロック116からの天候率、すなわち交
通容量率に加えて、より好ましくない交通流データを、
データ入力ブロック118から線形計画法ブロック11
4に供給することができる。例えば あるのは、非臨
界車両交通流中の1交通流が他よりより好ましくないと
決定することがある。「より好ましくない」交通流と
は、必要以上に長時間の青時間を受理すべきではない交
通流である。例えば、もし単独セグメントが右左折交通
流と通過交通流とからなるなら、右左折交通流は2つの
中で「より好ましくない」ものであると決定することが
できる。そうするともしその輪の単独セグメントに対し
余剰青時間がある場合、交通技術者はそれを通過交通流
に割り当てるであろう。この場合、より好ましくない交
通流は入力データブロック118で識別されるであろ
う。明らかに、より好ましくない交通流は1日の間で変
更することができ、その場合には時刻制御テーブル中に
それを含めるとが適当である。以下で明らかになるよう
に、より好ましくない交通流データを、以下述べるフェ
ーズ時間と周期長の線形計画法での複数解の数を最小化
するための線形計画拘束条件において不等式を等式に入
れ換える際に用いる。
【0118】ブロック120からの歩行者率入力も線形
計画法84に供給され、2,2節で上に述べられてい
る。
【0119】線形計画法へのその他の入力に、歩行者、
車両交通流相当テーブル、ブロック122からのデータ
を含むことがある。ここで、歩行者交通流と両立する車
両交通流が識別される。
【0120】各交通流に対するリコールスイッチ状態も
ブロック124から線形計画法ブロック114に提供さ
れる。上記のように、リコールスイッチがある交通流に
対し「オン」の時は、その交通流は青信号要求がなされ
なくとも青信号を受理するであろう。リコールスイッチ
「オン」の状態では、その交通流を含むフェーズは線形
計画解に含まれる。時刻制御リコールスイッチ選択テー
ブルおよび関連テーブルが上記のように図18に示され
ている。
【0121】線形計画法ブロック114の入力もブロッ
ク127から交通流フェーズマトリックスMにより提供
される。交通流フェーズマトリックスの例は図13に示
されており、上記のようにマトリックスは交通流と信号
フェーズ間の関係を示す。交通流フェーズマトリックス
Mは、ブロック128に含まれている青信号〜青信号衝
突部マトリックスGからコントローラにより生成され
る。図12には青信号〜青信号衝突部マトリックスG
が、図4に示す交通流に対し示されている。データ要素
0は交通流が衝突部していることを示し、データ要素1
は交通流間に衝突部がないことを示す。図13に示す交
通流フェーズマトリックスMは、青信号〜青信号衝突部
マトリックスGから、以下のi=1からi=nまでステ
ップ(1)〜(9)を繰返すことにより得られる(但
し、nは最大交通流IDである)。
【0122】(1) 青信号〜青信号(G〜G)衝突部マ
トリックスを用いて、交通流iと同時に青信号を受理す
る交通量を捏す。この交通流をjと呼ぶ。
【0123】(2) G−G衝突部マトリックスを用い
て、交通流iおよび交通流jと同時に青信号を受理する
交通流を捏す。この交通流を1と呼ぶ。
【0124】(3) G−G衝突部マトリックスを用い、
交通流i、j、および1と同時に青信号を受理する交通
流を捏す。
【0125】(4) 交通流i、j、1等と同時に青時間
を与えられる可能性のあるすべての交通流を調べつくす
まで、この処理を繰り返す。この交通流グループに対す
る処理がなされる時、それをフェーズi1 と呼ぶ。
【0126】(5) G−G衝突部マトリックスを用い、
交通流iと同時に青信号を受理するj以外の交通流を捏
し、この交通流をj′と呼ぶ。
【0127】(6) G−G衝突部マトリックスを用い、
交通流iおよびj′と同時に青信号を受理する交通流を
捏し、この交通流を1′と呼ぶ。
【0128】(7) G−G衝突部マトリックスを用い、
交通流i、j′および1′と同時に青信号を受理する交
通流を捏す。
【0129】(8) 交通流i、j′、1′等と同時に青
時間を与えられる可能性のあるすべての交通流を調べつ
くすまで、この処理を繰り返す。この交通流グループに
対する処理がなされる時、それをフェーズi2 と呼ぶ。
【0130】(9) 交通流iに対し、可能性のあるすべ
ての組み合わせを調べつくすまで、処理を繰り返す。
【0131】線形計画法ブロック114は、以下詳しく
述べる線形計画手法を用いて信号タイミングパラメータ
を計算する。線形計画法ブロック114からの出力は、
実行すべき各交通流の最小、最大、最適青時間を決定す
るブロック130に供給される。ローカル最適周期長、
ブロック132は、その交差点に対し、現地での最適周
期長である。これは線形計画法ブロックからの出力であ
る。
【0132】ブロック132からのローカル最適周期長
はローカルマスタコントローラ160に供給され、ブロ
ック134において、サブエリアの共通周期長の生成の
ため、ローカル最適周期長がサブエリア内の他のローカ
ルコントローラからの最適周期長データと共に用いられ
る。
【0133】次期周期の周期長および実行すべき各交通
流の最適青時間はブロック136で決定される。ブロッ
ク136への入力には、ブロック130からのローカル
コントローラに対する最小、最大、最適青時間、ブロッ
ク134からの共通周期長、およびブロック138から
のオフセットずれ量を含む。
【0134】各交差点の計画オフセットずれ、ブロック
140は、隣接交差点間の距離、各交通流の交通流量等
の入力データを用いてローカルマスタコントローラによ
り計算され、そのデータは街路幾何形状ブロック142
ならびに流入流量および飽和流量ブロック110それぞ
れからブロック140に供給される。オフセットずれ、
ブロック138は(ブロック140からの)計画オフセ
ットと現オフセット基準点間の差を計算することにより
得られる。上記のように、ブロック138からのオフセ
ットずれは、次期周期の最適青時間および周期長を得る
ために用いられるブロック136への入力の一つであ
る。図24に示す交通反応法では、次期周期に対する周
期長および最適青時間はブロック136で決定性的に定
義される。
【0135】ブロック136からの次期周期長および青
時間は、信号表示コントローラ、または信号スイッチ、
ブロック144に供給される。信号支持コントローラ1
44は柔軟性のあるスイッチ機構であって、ブロック1
36からの次期周期長および青時間に加え、遷移マトリ
ックスPおよび青信号〜青信号衝突部マトリックスG
(ブロック128)、リコールオンオフスイッチ状況
(ブロック124)、交差点幾何形状データ(ブロック
44)ならびにブロック146からの外部割込みからの
入力の提供を受ける。遷移マトリックスPは、どの交通
流が次に続くかを識別する。図11で説明した遷移マト
リックスでは、交通流2が1に続き、3が2に続き、4
が3に続き、1が4に続き、6が5に続き、7が6に続
き、8が7に続き、5が8に続く。外部割込み(図24
のブロック146)は、ローカル手動制御と中央割込み
制御、または緊急車両制御、鉄道踏切、バス優先制御等
のような特別制御法によりシステムが操作される時発生
することがある。特別モードの制御が有効な時は、信号
表示は外部割込みにより置き換えられる。信号表示コン
トローラ144の詳細説明を以下に行う。本目的に対し
ては信号表示コントローラが、信号灯表示器ブロック1
48として識別されている信号灯を制御していることが
理解されるであろう。ブロック148は信号スイッチ、
ブロック144から送信される青、黄、赤、点滅黄、点
滅青、または点滅赤の信号灯状況を表わす。LP法の適用 各交差点での最小、最適、最大周期長はローカルとシス
テム全体の両方で交通流制御の最適化を満足するように
決定される。
【0136】1.各交差点の最小、最適、最大青時間、
と 2.最小、最適、最大周期長 のようなローカル信号タイミングパラメータは、前記の
論文「交通信号のタイミング設計」Tramsportation Res
each Record(No.1069)Washington,D.C.1986 において、
本発明者により開示された線形計画法を用い、各交差点
に対し直接に得られる。
【0137】線形計画法に用いるフェーズ案マトリック
ス、ここでは図13に示すMマトリックスが信号フェー
ズと交差点の交通流との間の関係を定義し、上記方法で
図12に示される青信号〜青信号衝突部マトリックスG
からコントローラにより自動的に生成される。線形計画
法に用いる交通データには、交差点アプローチへの流入
交通流および交差点アプローチからの飽和した流出交通
流(これを飽和流と呼ぶ)に関するデータを含んでい
る。これら交通データはすぐ後の周期に対し推定したデ
ータにも、直前の周期で観察したデータでもいずれでも
よい。
【0138】各交通流の飽和流量が同じ交通流の流入流
量より大きい場合に、またその場合のみ線形計画法は有
効に作用する。もし飽和度(流入流/飽和流)がある値
より大であれば、信号タイミングはLP法で人為的条件
を賦課することにより決定される。人為的条件は、表題
「過飽和条件への賦課条件」の下に以下論ずる。
【0139】青時間を得るには、最初に線形計画法を解
くことにより「信号フェーズ時間」が得られ、次に「信
号フェーズ時間」から「交通流フェーズ時間」を計算す
る。青時間は順に「交通流フェーズ時間」から得られ
る。図25、26がフェーズ時間とその交通流を説明す
る信号フェーズ順序組合せの例である。
【0140】信号フェーズ時間は、信号フェーズに対す
る持続時間を意味する。状のように、本特許出願で用い
る場合、フェーズとは交差点での交通流組合せに与えら
れる青表示である。初期の固定フェーズ式交通信号で
は、信号フェーズ時間は、常に青時間、黄時間および青
時間に続くインタグリーン青時間から構成されていた。
交通流志向の信号制御では、そうではない。時には一つ
の交通流に対するインタグリーン時間の終りが、図26
に示すように他の交通流を扱うインタグリーン感の開始
時間と重なり合う程、フェーズ時間を短くできる。
【0141】交通流フェーズ時間はある交通流に対する
持続時間を意味し、青時間と、青時間に続くインタグリ
ーン時間(黄時間プラスインタグリーン赤時間)からな
る。信号コントローラがその交通流に対する青信号小表
示を飛越さない限り、交通流フェーズ時間は黄およびイ
ンタグリーン赤の持続時間より常に長い。持続時間が有
効青時間とその交通流に対する損失時間からなるとし
て、交通流フェーズ時間に割込みを入れることもでき
る。
【0142】LP法において使用する用語を次のように
定義する。
【0143】 tmin,j=フェーズjの最小信号フェーズ時間(秒) topt,j=フェーズjの最適信号フェーズ時間(秒) tmax,j=フェーズjの最大信号フェーズ時間(秒) θmin,i=交通流iの最小交通流フェーズ時間(秒) θopt,i=交通流iの最適交通流フェーズ時間(秒) θmax,i=交通流iの最大交通流フェーズ時間(秒) gmin,i=交通流iの最小青時間(秒) gopt,i=交通流iの最適青時間(秒) gmax,i=交通流iの最大青時間(秒) tmin,j=フェーズjの人為的に調整した最小信号フェ
ーズ時間(秒) tmoptj=フェーズjの人為的に調整した最短最適信号
フェーズ時間(秒) tnmax, j=フェーズjの最短最適信号フェーズ時間に
対応する人為的に調整された最大信号フェーズ時間
(秒) tamin,j=フェーズjの人為的に調整された最長、最
適信号フェーズ時間に対応する人為的に調整された最小
信号フェーズ時間(秒) taopt,j=フェーズjの人為的に調整された最長、最
適信号フェーズ時間(秒) tamax,j=フェーズjの最長、最適信号フェーズ時間
に対応する人為的に調整された最大信号フェーズ時間
(秒) L=周期当りの全損失時間(秒) Li=交通流iの損失時間(秒) Li,x=交通流iの損失時間調整(秒) r=最適/最小周期長係数、これは(1.5L+5)/
Lに等しい yi=交通流iの青時間に続く黄時間(秒) ri=交通流iの黄時間に続くインタグリーン赤時間
(秒) Cmin =最小周期長(秒) Copt =最適周期長(秒) Cmax =最大周期長(秒) Cmmin =人為的に調整された最小周期長(秒) Cmopt =人為的に調整された最適周期長(秒) Cmmax =人為的に調整された最大周期長(秒) aij=交通流〜フェーズマトリックスの要素ij =1(交通流iがフェーズjにより操作される時) =0(それ以外の時) gi=交通流iの流入流量(車両数/秒) si=交通流iの飽和流量(車両数/秒) ti=歩行者交通流の所要時間 各交通流の観察飽和流量が入手できるならば、それを使
用する。入手できなければ、飽和流量は Si=(入力で定義した飽和流量)×(交通容量率) (1) により定義する。
【0144】フェーズjの最小信号フェーズ時間、t
min,j は各車両交通流に対し (i=1,…,mに対し) (但し、ai,j =交通流〜フェーズマトリックスのij
要素 =1(交通流iがフェーズjにより操作される時) =0(それ以外の時) ) および歩行者交通流に対し (但し、ti =歩行者交通流iの所要時間)の条件下
で、 を最小にするような tmin,1 ,tmin,2 ,…,tmin,n (5) を見出すことにより定義される。
【0145】交通流の数が信号フェーズの数に等しく、
かつマトリックスA=a(i,j)の逆マトリックスA
-1が存在するような特別のケースでは、線形計画法は、
その解として最小交通フェーズ時間を直接生ずるように
定式化することが出来る。
【0146】(2)の拘束条件は、交通流iの操作に割
り当てられた全信号フェーズ時間は、流入流が一様到着
パターンに従い、また飽和流も一様出発パターンに従う
と仮定して、1周期に交差点に入る(その交通流の)全
車両数を操作するのに充分の時間があるということを言
っているのと同じである。
【0147】拘束条件(3)は歩行者交通流i(車両交
通および歩行者交通の双方)の最小交通流フェーズ時
間、Θmin,i で得られる。
【0148】交通流i(車両および歩行者交通の双方)
の最小青時間は 但し yi =交通流iの青時間に続く黄時間(秒) および ri =交通流iの黄時間に続くインタグリーン赤時間
(秒) で与えられる。
【0149】もし計算したgmin,i が(入力で定義し
た)tini,min (秒)より小なら、その交通流飛び越し
を可能にするようgmin,i を0にセットする。
【0150】上記動作から得られる信号/交通流フェー
ズ時間および周期長は、車両交通の流入流および飽和流
ともに一様流であるとの仮定を用いて得られたものであ
るから、それは「最小」信号/交通流フェーズ時間であ
る。
【0151】しかし現実の交通は一様到着パターンに
も、また一様出発パターンにも従わない。現実は殆ど常
に、交通流にはある程度の変動がある。
【0152】歩行者交通がなく、またすべての臨界交通
流が既知の時は、最小周期時間が Cmin =L/(1−Σqi /si ) (8) で表わされるとは容易に示される。
【0153】但し(Σqi /si )はすべての臨界交通
流の飽和度合の合計であり、またLはこれら臨界交通流
の損失時間の合計で、1周期の全損失時間と呼ばれる。
【0154】 qi =交通流iの流入交通流量(車両数/秒) si =交通流iの飽和交通流量(車両数/秒) Webster,F.V.およびB.M.Cobbe 著、交通信号、Road Res
earch Technical paper No.56,Her Majesty's Stationa
ry Office,London,1966 において、交差点におけるすべ
ての車両に対し最小平均遅れを与える最適周期時間は Copt =(1.5×L+5)/(1−Σqi /si ) (9) であることが、コンピュータシミュレーションにより示
された。
【0155】「車両交通のみ」を対処する交差点では、
最適周期時間、Copt は、最小周期時間Cmin と、全損
失時間Lの関数として近似することが可能で、Copt は Copt =〔(1.5×L+5)/L〕×Cmin (10) で表わされる。 また r=(1.5×L+5)/L=Copt /Cmin (11) を定義する。
【0156】全損失時間20秒(長い全損失時間と考え
られる)に対し係数r=1.75、また全損失時間8秒
(短い損失時間と考えられる)に対し係数r=2.13
である。大抵のケースでは、r値はこの2つの値の間に
ある。
【0157】実動作では、通常歩行者交通流が信号タイ
ミングの決定に非常に重要な役割を演ずるので、最小周
期長に係数を単純に掛算したのでは最適周期時間を生じ
ないことが屡々ある。
【0158】式(8)〜(11)は、全損失時間Lおよ
び変動車両交通パターンに対し得られる周期時間が、全
損失時間(r×L)および一様到着、出発パターンに対
し得られる周期時間に等しいことを意味している。
【0159】従って、最適信号/交通流フェーズ時間を
得るためには、車両交通流iの損失時間として、Li
代りにr×Li を用いて、別の線形計画法を解かなけれ
ばならない。
【0160】問題は、正確な損失時間および順に正確な
r値は臨界交通流が既知になるまでは計算できず、また
その線形計画法の解を有するまでは臨界交通流が既知で
ないということである。最小周期長に対する臨界交通流
は、最適周期時間に対する臨界交通流と同一ではないこ
とがある。
【0161】このジレンマを解決するため、全損失時間
を近似する。最初に、各輪に対し周期当り損失時間の合
計を計算する。次に、互いに比較し、周期当り最大損失
時間を選択する。この演算は で表わされる。
【0162】r値は(11)、(12)から計算され
る。
【0163】従って、フェーズjの現地最適信号フェー
ズ時間、topt,j は、車両交通流に対し (i=1,…,mに対し)また、歩行者交通流に対し の条件下で、 を最小にする topt,1 ,topt,2 ,…,topt,n (16) を見つけることにより、定義される。
【0164】従って、交通流i(車両および歩行者交通
の双方)の最適交通流フェーズ時間Θopt,i は、 として与えられる。
【0165】交通流i(車両および歩行者交通の双方)
の現地最適青時間topt,i は、 として与えられる。
【0166】最大信号/交通流フェーズ時間はまた別の
線形計画法を解くことにより得られる。車両交通流に対
しては、最大信号/交通流フェーズ時間と最適信号/交
通流フェーズ時間との差は、最適信号/交通流フェーズ
時間と最小信号/交通流フェーズ時間との差に等しいと
仮定する。従って、拘束条件に用いられる仮装損失時間
は、車両交通流iに対し(2×r−1)×Li である。
【0167】フェーズjの最大信号フェーズ時間、t
max,j は、車両交通流に対し (i=1,…,mに対し)および、歩行者交通流に対し の条件下で、 を最小にする tmax,1 ,tmax,2 ,…,tmax,n (22) を見つけることにより定義される。
【0168】交通流i(車両交通および歩行者交通の双
方)の最大交通流フェーズ、Θmax,i として表わされる。
【0169】交通流i(車両および歩行者交通の双方)
の最大青時間、tmax,i は、 で与えられる。
【0170】あるケースでは、線形計画法が運用的に受
け入れられる信号タイミングパラメータを生じないこと
がある。例えば信号整合を維持している時には、整合さ
れる交通流に対する信号青時間は余りに短くてはいけな
い。このような環境では、「最短」最適周期長はCmopt
であるといった人為的制限を賦課することが必要なこと
がある。もしLP法がCmoptより小の周期長を生ずる
と、プログラムが自動的に周期長をCmoptに増加させ、
また各交通流の青時間のすべての合計が周期長Cmopt
なるよう各交通流の青時間を比例配分する。
【0171】もし最適周期長がCmoptに人為的に調整さ
れると、その時は対応する最大周期長も調整しなければ
いけない。対応する最大周期長は、 Cmmax=Cmopt (Cmax <Cmoptの時) Cmmax=Cmax (それ以外の時) (25) で与えられる。
【0172】最大周期時間の調整が必要なのは、あるケ
ースでは、最適周期時間が、調整.ない限り計算最大時
間より大になるからである。
【0173】最適周期長および最大周期長が人為的に調
整される時は、青時間も調整しなければならない。この
条件下での人為的に調整された最適および最大青時間
は、 gmopt,i=gopt,i ×Σgmopt,i/Σgopt,i (すべてのiに対し) および gmmax,i=gmax,i ×Σgmmax,i/Σgmax,i (すべてのiに対し) (26) として得られる。
【0174】この条件下では、最小周期時間は常に最適
周期時間より短いので、最小周期時間の調整は必ずしも
必要ではない。
【0175】一方の人為的制限は、運用上受け入れられ
る「最長」最適周期長を対処する。すなわち最適周期長
はCaopt(2.5〜3分)より長くてはいけない。もし
線形計画法がCaoptより長い周期長を生ずると、プログ
ラムは周期長をCaoptに自動的に短縮し、各交通流の青
時間すべての合計が周期長Caoptになるように、各交通
流の青時間を比例配分する。
【0176】もし最適周期長が人為的にCaoptに調整さ
れると、対応する最小および最大周期長も調整されなけ
ればならない。最小周期長、Cmin は、この条件下では Camin=Caopt (Caopt<Cmin の場合) Camin=Cmin (その他の場合) (27) で定義される。
【0177】同じ条件下で、最大周期長、Cmax は Camax=A1 ×Caopt (28) として、Caoptから定義される。
【0178】A1 は1.0より大の任意の数である。
【0179】この条件下で、人為的に調整された最適、
最大、最小青時間は gaopt,i=gopt,i ×Σgaopt,i/Σgopt,i (すべてのiに対し) gamax,i=Σgmax,i ×Σgamax,i/Σgmax,i (すべてのiに対し) および gamin,i=Σgmin,i ×Σgamin,i/Σgmin,i (すべてのiに対し) (29) から得られる。
【0180】過飽和状態での付与条件 一般に、過飽和交通流は、交通流が交通密度線図の渋滞
区域にあること、すなわち交通流は交通容量(あるいは
飽和流)以下であり、密度は交通容量条件の密度より大
であることを意味する(図9参照)。流入交通量の合計
が1.0より小である限り、この条件下で線形計画法は
非常にうまく機能する筈である。もし飽和度の合計が
1.0に近づいたり、越えたりすると、線形計画法は機
能しないことになる。
【0181】実運用では、飽和度の合計は交通混雑状態
では容易に1.0に近づいたり越えたりすることがあ
る。線形計画法が過飽和状態で機能することを保証する
には、この状態が検出されると、あるパラメータを人為
的に操作しなければならない。以下述べる手順を、線形
計画法手順を開始する前に毎回追わなければならない。
各輪に対し以下の手順が実行される。 1. 各輪の各周期に対しQs =(Σqi /si )を計
算する。 2. Qs <A2 なら、次の輪に飛ぶ。そうでなけれ
ば、新Qs =A2 になるよう、qi 値を人為的に修正す
る。A2 は1.0より小の任意の数である。A2 =0.
96がデフォルト値として適当な数値であると仮定す
る。修正動作は3で述べる。 3. 飽和流量si は同一のままとする。流入交通量q
i のみを修正する。修正されたqi をqi ′と表わすな
ら、qi ′は qi ′=qi ×A2 /Qs (30) と表わされる。 4. このqi をqi ′で置き換える。 5. 周期長が最大許容周期長になるよう、青時間を調
節する。
【0182】これらの条件では、線形計画法は解を有
し、結果の信号タイミングは実際的であろう。
【0183】ここで図27、28、29に示す流れ図を
参照することとする。図は線形計画法の解が受け入れ
可、受け入れ不可、あるいは線形計画法の解がないそれ
ぞれの場合の線形計画法の動作を示す。図27のブロッ
ク160に見るように、最大周期長および青時間が最初
に決定され、もし線形計画法の解が受入れ可(ブロック
162)なら、最適周期長および青時間が図28のブロ
ック164で示すように決定される。もしブロック16
4で決定された線形計画法の解がブロック166に示す
ように受入れ可であれば、最小周期長および青時間がブ
ロック166に示すように決定され、続いて最小周期長
および青時間が図29のブロック168に示すように決
定される。もしブロック168で与えられる解がブロッ
ク170に示すように受入れ可なら、続いて上記の許容
最大、最適、最小値が以後の信号タイミングパラメータ
計算に用いられる。
【0184】もし最大周期長および青時間を得るための
線形計画法(ブロック160)が解を有しない(ブロッ
ク172)なら、以後の信号タイミング計算に用いるた
めの最大周期長および青時間の選択(ブロック17
4)、ならび最適、最小周期長および青時間の選択(ブ
ロック176)に、時刻制御テーブルが用いられる。
【0185】もし周期長が短すぎる(ブロック180)
ために、最大周期長および青時間に対する線形計画法の
解が受入れ不可(ブロック178)なら、ブロック18
2に示すように許容最小値に調整される。次にブロック
184で、最適、最小周期長および青時間は許容最小値
に調整され、この値が、ブロック180で得られた値と
共に、以後の信号タイミングパラメータ計算に用いられ
る。一方、もし最大周期が長すぎることのために受入れ
不可(ブロック185)なら、周期長および青時間はブ
ロック186の許容最大値に調整され、最適周期長およ
び青時間計算のために動作はブロック164に進む。も
し最適周期長および青時間を求める線形計画法が解を有
しない(ブロック188)なら、最大ケースに用いたの
と同じ信号タイミングパラメータが、最適および最小信
号時間パラメータの双方に用いられる。最適周期長およ
び青時間の線形計画法の解が存在するべきなのに、何ら
かの理由で解が得られない時は、以後の計算では最大ケ
ースに用いたのと同じ信号タイミングパラメータを用い
る準備がなされる。
【0186】もし周期長が短すぎる(ブロック194)
ために最適周期長および青時間の線形計画法の解が受入
れ不可(ブロック192)の時は、最適、最小周期長お
よび青時間はブロック196で許容最小値に調整され
る。これらの値が、最大あるいは調整された最大周期長
および青時間と共に以後の信号タイミングパラメータ計
算で用いられる。もし周期長が長すぎる(ブロック19
8)ために、最適周期長が受入れ不可(ブロック19
2)なら、周期長および青時間はブロック200で許容
最大値に調整される。続いて最小周期長および青時間の
線形計画法の解を得るために、動作はブロック168に
進む。
【0187】もし最小周期長および青時間を求める線形
計画法が解を有しない(ブロック202)時は、最適ケ
ースで用いたのと同じ最小周期長および青時間がブロッ
ク204に示すように用いられる。周期長が短すぎる
(ブロック208)ために、最小周期長の線形計画法の
解が受入れ不可(ブロック206)の時は、最小周期長
および青時間は許容最小値に調整される(ブロック21
0)。これらの値は、上で得られた最大、最適周期長お
よび青時間と共に、以後の信号タイミングパラメータ計
算に採用される。もし周期長が長すぎる(ブロック21
2)ために最小周期長が受入れ不可なら、周期長および
青時間はブロック214で許容最大値に調整される。調
整された最小周期長および青時間は、上の最大、最適周
期長および青時間と共に、以後の信号タイミングパラメ
ータ計算に使用される。
【0188】以上述べた通り、過飽和交通状態に対する
LP手順では調整が行われてきた。従って、調整をもっ
てしてもなお「解なし」が依然あり得るけれども、「解
なし」が頻繁に観察されると考えるべきではない。実運
用では、もし「LPが解を有しない」時は、ローカルコ
ントローラは信号タイミングの決定に時刻制御参照用テ
ーブルを使用するであろう(それを可能にするために
は、すべてのローカルコントローラに時刻制御参照用テ
ーブルを用意しなければならない。このテーブルは異な
る時刻に対し、僅か3組のタイミングパラメータを含む
ことが出来る。)。
【0189】線形計画法の複数解に対する考慮事項 本節で述べたように、LPを実交通に直接適用すると、
一般には2以上の解を生ずるであろう。ある解は交通技
術者に受入れ可であり、またある解は受入れ不可のこと
がある。解が交通技術者に受入れ可であることを保証す
るには、LPを少し修正しなければならない。
【0190】提案する修正は車両交通に対する拘束条件
にある。修正版では、他よりも「より好ましくない」と
考えられる車両交通流を入力において規定しなければな
らない。「より好ましくない」交通流は、必要以上に長
い青時間を受理すべきではない交通流である。例えば、
もしある信号セグメントが、右左折交通流と通過交通流
とからなる時、右左折交通流を2つの中で「より好まし
くない」交通流であると決めることが出来る。またもし
その輪の信号セグメントに余剰青時間がある時は、交通
技術者はそれを通過交通流に割り当てるであろう。図2
4および31では、より好ましくない交通流が入力デー
タブロック118で識別されている。
【0191】LPの拘束条件では、「より好ましくな
い」交通流は、不等式の代りに等式を有することにな
る。これは青信号は「より好ましくない」交通流を処理
するのに充分な丁度の長さ継続することを意味し、また
線形計画法の複数解の数は減少するであろう。
【0192】歩行者交通流に対する考慮事項 ここで述べたように、歩行者交通流を独立した交通流と
して扱ってきた。しかし歩行者交通流は、通常1以上の
車両交通流と同時に青信号を与えられる。LPは歩行者
交通流を表わす変数なしに準備することができる。これ
はLP拘束条件で車両交通流の代りに歩行者交通流を表
わす変数を用いることにより実行できる。
【0193】LP法の変形 各種のLPベースの交通適合信号制御法が可能である。
「純粋の」LP法と「完成な」交通適合法との間にある
変形に (1) フェーズ飛越し機能をもった右左折交通起動…
LP法により計算した最小青時間が事前設定値より小
(従ってフェーズ飛越しが可能になる)の場合には右左
折交通を起動し最小青時間をゼロにする以外は、 基本
的に線形計画法と同一である。LPの結果から得られた
値を信号セグメン トの青時間(1街路に対する青時間
継続)として用いる。起動機能は基本的に は、最初の
青信号期間から始まる確保時間内に交通が検出されない
時は青信号 を打切ることであり、また交通が検出され
る時は必ず単位延長量だけ青信号を 延長することであ
る。この単位延長量が自動的に調整されること以外は、
この 起動操作の方法は通常用いられる従来からの方法
である。 (2) 待ち行列バックアプにおける青信号打切り…上
記(1)に加え、この方法は待ち行列バックアプが検出
される時は、全交通流の青信号打切り機能を含んでい
る。 (3) (1)および(2)での通過交通に適合制御能
力の付与。適合制御法は上記(1)に述べた起動形式と
同様である。適合法は極端な閑散状態から超飽和状態ま
での範囲のあらゆる状態を制御するように設計される。
これらの変形はローカルコントローラのSCPにおいて
実行できる。
【0194】これら状態では、LPは解を有し、また結
果の信号タイミングは実際的であろう。
【0195】2重問題に関する考慮事項 LP法では、信号フェーズ時間に対する線形計画を解
く。線形計画法は、その解として臨界交通流のフェーズ
時間を直接生ずるようなやり方で定式化することができ
る。これは線形計画法の2重問題と殆ど同一である(臨
界交通流の)。最小交通流時間を探す線形計画法は車両
交通流に対し (j=1,…,nに対し)および、歩行者交通流に対し Θmin,i ≧ti (iε1,…,mに対し) (32) の条件下で、 を最大にする最小交通流フェーズ時間 Θmin,1 ,Θmin,2 ,…,Θmin,m (34) を見つけることと、定式化することが出来る。
【0196】線形計画法の解は非臨界交通流に対しては
最小交通流フェーズ時間を生じない。従って、各交通流
に対する青時間を得るためには最初に(線形計画法の)
1次問題をやはり解かなければならない。
【0197】臨界交通流の最適、最大交通流フェーズ時
間は同様なやり方で得られる。
【0198】感知器設置に関する考慮事項 LP法を演算するには、交差点の各交通流に対し(少く
とも交通流当り1個の)感知器を設置しなければならな
い。同一レーンに設置さるべき感知器の必要数は僅か2
個でよい。飽和流量は交差点の停止線に最も近い場所に
ある感知器により測定される。また流入流量は、交差点
停止線から充分離れた場所(交差点での最大待ち行列よ
り離れていること)にある感知器により測定される。
【0199】感知器のデータ処理モジュールが、感知器
故障によりどれかのレーンの流入交通量を得られない時
は、ローカルコントローラはLP法を選択すべきではな
い。飽和流量は1日のある時間帯に対しては人手で観察
してもよく、その観察値をLP法に用いてよい。
【0200】入力および出力 LP法に対する入力には、 1. 各感知器の感知状況…活動または不活動(デフォ
ルト値は不活動) 2. 各交通流のレーン当り基本飽和流量(デフォルト
値は通過交通に対し、2,000車両/時間/レーンで
あり、右左折交通に対し、1,500車両/時間/レー
ン) 3. 各交通流のレーン当り流入交通流量(デフォルト
値は規定されない) 4. 各交通流の損失時間(黄およびインタ交通流赤時
間)(デフォルト値は4および2秒) 5. 交通容量率ID(デフォルト値は10) 6. 交通流とフェーズとの関係を指示するマトリック
ス(デフォルト値は設けられていない) 7. 最小歩行者横断時間(デフォルト値は、交差点幾
何形状データテーブルから読み込む) 8. 歩行者点滅青時間(デフォルト値は、交差点幾何
形状データテーブルから読込む) 9. 整合すべき交通流(デフォルト値は、交差点幾何
形状データテーブルから読込む) 10. 人為的な最小青信号打切り時間(tini,min
(デフォルト値は3秒) 11. 人為的な周期長制限: Cmopt(デフォルト値は0秒) Caopt(デフォルト値は150秒) 12. 人為的な周期長計算に用いるパラメータ A1 (デフォルト値は4/3) A2 (デフォルト値は0.96) が含まれる。
【0201】LP法からの出力には、 1. 周期IDおよび日付 2. 時計時間 3. 曜日および休日ID 4. 交通容量率ID 5. 特別行事ID 6. 使用されるテーブルのID 7. 実行〜フェーズ順序 8. 整合された交通流 9. 各交通流の最小青時間 10. 最小周期長 11. 各交通流の最適青時間 12. 最適周期長 13. 各交通流の最大青時間 14. 最大周期長 15. 最適周期長 16. 各交通流の実行青時間 17. 実行周期長 18. 計画オフセット実行時間 19. 調整された計画オフセット実行時間 20. 実計画実行時間 が含まれる。
【0202】2.3.3 オンラインリアルタイム交通
適合制御法 オンラインリアルタイム交通適合信号制御法は交通反応
法とある程度類似のやり方で動作する。この場合もま
た、信号動作の単位は1周期である。図30はその概念
的な作業の流れ図である。オンラインリアルタイム交通
適合制御法で実行される作業は、 (1) ローカルコントローラが、時刻テーブル探索法
により信号制御法、信号フェーズ案、リコールスイッチ
状況、歩行者交通レベルを定義する(図30のブロック
80,82,84および88)。 (2) ローカルコントローラが信号タイミング計算に
用いるべき交通感知器データを収集し処理する。ローカ
ルマスタコントローラは、サブエリア内の各種ローカル
コントローラからのデータを用い(必要なら)、交通カ
ウントを予想する。予想交通カウントをローカルコント
ローラに送信する(ブロック220)。 (3) ローカルコントローラは、予想交通データを用
いてLP法により信号タイミングパラメータを計算す
る。または時刻テーブル探索法により信号タイミングパ
ラメータを選択する。いずれの場合も、各交通流の最
小、最適、最大青時間および交差点の最小、最適、最大
周期長が得られる(ブロック222)。 (4) ローカルコントローラは、現地で計算した(ま
たは選択した)タイミングパラメータをローカルマスタ
コントローラに送信する。 (5) ローカルマスタコントローラは、共通周期長お
よび計画オフセットを計算する(ブロック224)。 (6) ローカルコントローラはオフセットずれを測定
する(ブロック94)。 (7) ローカルコントローラは、オンラインリアルタ
イムベースで感知器データを処理する。 (8) ローカルコントローラは、共通周期長を含み、
また計画オフセットおよびオンラインリアルタイム感知
器情報に追いつくようローカル信号タイミングを調整す
る(ブロック228)。次の節をも参照のこと。
【0203】信号制御手順は交通反応制御法の場合と同
様である。主な違いは、交通反応制御法では各交通流の
青時間が周期の開始前に計算されるのに対し、交通適合
法ではオンラインリアルタイム感知器情報を用いて青時
間が決定されることである。LP法を用いて計算した
(または時刻参照用テーブルを用いて選択した)各交通
流の最小、および最大青時間は、延長青時間の上限、お
よび下限として用いられる。サブエリアの共通周期長
は、その周期のオフセット基準点(ORP)を適切な状
態に維持するために用いられる。オンラインリアルタイ
ム交通適合法では、各交通流の青時間が最小、最大限界
内で変動するので、共通周期長は不可視である。
【0204】図24に示す交通反応法の機能の多くを取
り入れている交通適合制御法について、図31のデータ
の流れ図をここで参照することにする。図24に示す機
能に対応し、また前に述べた機能で、図31に示されて
いるのは、ブロック27,44,48,110,11
2,114,116,118,120,122,12
4,126,130,132,134,138,14
0,146および148の機能を含んでいる。ブロック
128′はQマトリックスが入っている点だけブロック
128とは違っている。Qマトリックスからのデータ
は、リアルタイム適合コントローラ、ブロック232に
供給される。Qマトリックスは図14に示されており、
以下詳細を述べる。ゼロを含む要素は、図12の青信号
〜青信号衝突マトリックス、Gおよび同時青信号マトリ
ックスQの両方共に同一であることに気付くであろう。
非ゼロのデータ要素のみが値が違っている。従って、青
信号〜青信号衝突情報はマトリックスQに含まれている
から、青信号〜青信号マトリックス、Gは同時青信号マ
トリックス、Qの部分集合である。明らかに、もし数字
2,3,4を含む要素の内容が1を含む要素と解釈する
ならば、同時青信号マトリックス、Qを青信号〜青信号
衝突マトリックスPの代りに用いることが出来る。
【0205】ブロック128′からのQマトリックスデ
ータに加えて、リアルタイム適合コントローラ232は
ブロック136′からの次期周期最小、最大、最適青時
間を供給される。交通適合法では、ブロック136′か
らの次期周期、最小、最大、最適青時間は、正確な青時
間長の代りに青時間の範囲を定義する。適合法は、この
青時間範囲内で現在の交通状態を最も良く反映するよう
に、青時間を微調整する。
【0206】リアルタイム交通データは、ブロック23
4は、リアルタイム適合制御アルゴリズムの入力データ
である。各アプローチレーンの待ち行列バックアプ状況
および感知器占有状況はこの範疇に属する。
【0207】リアルタイム交通適合コントローラ232
は、リアルタイム交通データを用い青信号の延長または
打切り、いずれかのオンラインリアルタイム処理のプロ
グラムからなる。ここで説明するリアルタイム交通適合
アルゴリズムは、信号タイミングのベースとして、線形
計画法で計算したか、または時刻制御法で選択した最小
および最大青時間を用いる。
【0208】残および延長青時間、ブロック236は、
現在の青信号状況およびリアルタイム交通適合アルゴリ
ズムにより決定された青信号延長および/または打切り
方針から決定される。
【0209】オンラインリアルタイム交通適合アルゴリ
ズム オンラインリアルタイム交通適合信号制御を実行する簡
単なアルゴリズムが、本発明のローカルコントローラの
信号制御処理装置SCPに取りつけられる。
【0210】ここで提案する交通適合制御方法は、過去
に処理するのが困難であった問題を扱うのに充分単純、
強力である。
【0211】その目的は青時間の非効率な使用を最小化
することにより、交通効率を最大化することにある。こ
の目的は、オンラインリアルタイムベースで青時間延長
に関係した問題を課すことにより達成される。
【0212】本方法では、ローカルコントローラが交差
点およびその周辺のすべての感知器の状況を常に取得し
つづける。交差点周辺の車両感知器の形式は、 1.感知器ブループ(i−A):i番目交通流のアプロ
ーチレーンの感知器、および 2.感知器ブループ(i−X):i番目交通流の出口レ
ーンの感知器に識別される。
【0213】輪jのi番目車両交通流に対し、感知器状
況は次のように分類される。 1.感知器グループ(i−A)に対し:i番目交通流の
アップローチレーンの感知器、交通レベルは次の3レベ
ルに分類される。
【0214】−レベル3:現アプローチのレーンのX
j,i パーセント以上が過去δt に交通を記録していた。
但しXj,i の値は使用者が定義する。(もし、同じアプ
ローチレーンの感知器のどれか1個…一般に1個を越え
る感知器が交差点アプローチレーンに置かれている…が
過去δt に交通を記録すれば、そのレーンは交通を記録
したと言う。) −レベル2:現在アプローチのレーンの0パーセントよ
り大でXj,i パーセント未満が過去δt に交通を記録し
ていた。
【0215】−レベル1:過去δt に交通を記録してい
ない。 2.感知器グループ(i−X):i番目交通流の出口レ
ーンの感知器、待ち行列バックアプを示す。
【0216】−イエス:待ち行列バックアップを示す。
【0217】−ノー :それ以外 (現在交通流が交通流iであると仮定して)現在交通流
の現在青信号を延長または打切りをすべきかどうかは、
青信号を延長または打切りをすべきかどうかは、青信号
表示状況ならびに交差点および周辺のすべての感知器か
ら得られる感知器情報に基づき決定される。
【0218】青信号延長および/または青信号打切り動
作を含む信号状況更新は、毎δt 秒に実行される。適用
すべき青信号延長および打切り決定基準は現在青信号状
態と呼ばれるものによって変るであろう。
【0219】車両交通流の現在青信号状態は、次の5ケ
ースに分類される。
【0220】(A)それが青時間の開始と、最小青時間
前ei 秒の間にある。
【0221】(B)それが最小青時間の直前ei 秒区間
にある。
【0222】(C)それが最小青時間と、最大青時間前
i 秒の間にある。
【0223】(D)それが最大青時間の直前ei 秒区間
にある。
【0224】(E)それは最大青時間後である。
【0225】(A)および(B)の時は、現在交通流
(交通流i)の車両青信号表示は、もし条件(1)がe
i 秒続き、かつei の終りに条件(2)が満足されるな
らば、打切られるであろう。
【0226】(1)車両交通流に対し 感知器グループ(i−A)状態がレベル1、かつ感知器
グループ(i−X)状態がイエス (2)車両交通流iと同時に青信号表示を終えるようプ
ログラムされている歩行者交通流が、(現在は青点滅信
号で))赤信号に変ろうとしているか、または歩行者信
号が現在赤信号表示である。
【0227】(B)および(C)の時は、現在交通流
(交通流i)の車両青信号表示は、もし次の条件が満た
されれば、現在時間増分の終りからei 秒だけ(ei
量は変数である)延長される(図32参照)。
【0228】感知器グループ(i−A)状態がレベル
3、かつ感知器グループ(i−X)状態がノー (D)および(E)の時は、現交通流(交通流i)の車
両青信号表示は、もし次の条件が満足されれば、現在時
間増分の終りからei 秒(ei の量は変数である)だけ
延長される。
【0229】感知器グループ(i−A)状態がレベル
3、かつ感知器グループ(i−X)状態がノー、かつ感
知器グループ(j−A)状態がレベル1(すべてのj≠
iに対し) もし(A)〜(E)の時に上の条件が満足されないなら
ば、青信号延長または打切りに関する何の特別な動作も
とられないであろう。(青信号表示は残青信号が継続す
る限り続き得るし、また残青信号が満了すると青信号は
自動的に打切られる)。
【0230】ここで単位青信号延長量、ei は頻繁に
(毎周期のように頻繁に)変化する変数である。ei
とり得る最小値はei,min 秒であり、とり得る最大値は
i,max である。ei,min の適切量はδt であり、e
i,max は1〜6秒であろうと仮定する。これらの値は、
各レーンの交差点アプローチに置かれた感知器の数によ
って変動する。
【0231】もし周期i(最終周期)および周期i−1
(最終の前の周期)における青時間がいずれも、最小青
時間以前に強制的に打切られていないか、または最大青
時間より長く強制的に延長されておらず、かつ Ci =周期i(最終周期)の観察周期時間 μi =周期iの周期時間の計算に用いた飽和度として Ci /Ci-1 >1.0および μi =/μi-1 <1.0 (35) であるならば、アルゴリズムは単位青信号延長をδt
け短縮する。
【0232】もし周期iおよび周期i−1の青時間がい
ずれも、最小青時間前に強制的に打切られていないか、
または最大青時間より長く強制的に延長されておらず、
かつ Ci /Ci-1 >1.0および μi =/μi-1 <1.0 (36) ならば、アルゴリズムは単位青信号延長をδt だけ増加
する。
【0233】その他のばあいは、アルゴリズムは現行の
単位青信号延長を維持するであろう。
【0234】ei はei,min とei,max の間で変動でき
る。判定基準(35)および(36)は、ローカルコン
トローラがオフセット挽回モードにある。すなわち観察
オフセットずれ量Fdev がある値(A4 秒)より大であ
る時には、適用されない。もしFdev >A4 なら、判定
基準(35)および(36)は無視され、現在動作中の
単位延長が用いられる。
【0235】判定基準(35)および(36)は、周期
長が飽和度を反映するという前提で構築されたものであ
り、従って連続した2周期において、もし飽和度が増加
するなら、周期長もまた増加すべきである。
【0236】上の議論で、「青信号打切り」または「青
信号延長」は、交通流それ自体の青信号の打切りまたは
延長を意味していない。「青信号打切り」は残青時間を
ゼロに短縮することを意味し、「青信号延長」はその交
通流の残青時間を延長する事を意味する。
【0237】もし信号フェーズが1個の車両交通流およ
び恐らく1個の歩行者交通流からなるのなら、問題は簡
単である。……車両交通流(および歩行者交通)の青信
号延長、打切り方針が信号フェーズタイミングに対する
方針として採用されるであろう。複数の交通流信号フェ
ーズでは、ある時は1交通流が他のもの以前に終わらな
ければならず、またある時にはすべてが同時に終わらな
ければならないことがある。青信号延長方針を決定する
手順には2段階以上の意思決定を含むことができる。そ
の手順は、同時青信号表示案を支持する図14に示すQ
マトリックスを用いる。Qマトリックスの各要素、g
i,j は交通流iとjとの間の青信号表示関係を指示し、
0から4までの範囲の値をとりうる。値ゼロは交通流i
とjとが、同時に青信号表示を与えらるべきでないこと
を意味している。青信号表示を同時に与えられる交通流
ペアに対し、次の3ケースが可能である。
【0238】ケースA:交通流iおよびjの青時間は互
いに独立に終了できる(qij=1) ケースB:交通流iの青時間は、交通流jが終るのと同
時またはそれ以前に終了しなければならない(qij
2) ケースC:交通流jの青時間は、交通流jが終るのと同
時またはそれ以前に終了しなければならない(qij
3) ケースD:交通流iおよびjの青時間は、同時に終了し
なければならない(qij=4) また次のように定義する。
【0239】青信号延長方針……青時間延長、打切り、
または何もしない。
【0240】ある交通流の現在残青時間……青信号を受
理している各交通流は残青時間を割り当てられる。
【0241】ある交通流の望ましい残青時間……青信号
延長方針は数段階で決定される。ある段階である交通流
に青信号延長方針が仮に採用される時、アルゴリズムは
直ちに行動をとる代りに、新しく計算した残青時間を記
憶するであろう。
【0242】同時青信号表示案……同時青信号表示と関
係するケースは、Qマトリックスと呼ぶマトリックスで
表わされる。Qマトリックスの各要素は、同時に点灯さ
れた青信号交通流ペアに対し、以下に示すように1から
3の値をとりうる。マトリックスの他の要素はゼロ値を
とる。
【0243】多段階からなる青信号延長方針決定の手順
を以下に述べる(図33もまた参照のこと)。第1段階 (1)他の交通流とは独立に、各交通流の望ましい青時
間延長方針(延長、打切り、または何もしない)を決定
せよ(この青信号延長意思決定処理は本節の始めの論議
で示した)。
【0244】(2)各交通流に対し、現在残青時間およ
び望ましい残青時間を記録せよ。
【0245】(3)Qマトリックスを用いて、他の交通
流と独立に青信号を終えることのできる現在活動中の交
通流ペアを識別せよ。
【0246】(4)もし交通流のどれかが、この範疇に
属するならば、現在残青時間を望ましい残青時間に置き
換え、信号制御を実行せよ。これらの交通流をQマトリ
ックスから削除せよ……それらに対しては、青信号延長
方針がすでに設定された。
【0247】(5)望ましい残青時間がゼロである交通
流を探せ。もしなければ、それは現在青信号表示のいず
れも終了せず、従って相反する決定が青信号延長方針決
定に帰着することはないことを意味する。青信号延長方
針を実行可能である。……すべての交通流に対し、現在
残青時間をのぞましい残青時間で置き換える。さもなけ
れば、次段階に飛べ。第2段階 (1)Qマトリックスを用い、同時に青信号を終了しな
ければならない現在活動中の交通流セットを識別せよ
(これらの各々を交通流グループと呼ぶ……あるものは
セット中の1交通流のこともあり、またあるものは多数
の交通流のこともある)。
【0248】(2)交通流グループに対するQマトリッ
クスを改訂せよ、Q2 。Q2 マトリックスにおいて、各
要素qi,j は交通流グループiおよびjに対する同時青
信号表示に関係するケースを表わす。
【0249】(3)新しくグループ化された交通流の各
々に対し、第1段階動作を適用せよ(あたかもそれが1
交通流であるかのように、混合交通流の流れを扱う)。
かつ新しい望ましい青信号延長方針を定式化せよ……も
しそのグループに延長が推められるようなら、グループ
における延長量は各交通流に対し違っていてよい。
【0250】(4)Q2 マトリックスの中で、延長方針
を独立に実行してよい交通流グループを探せ。この交通
流グループに属する交通流に対し、現在残青時間を望ま
しい青時間に置き換えよ。Q2 マトリックスからこれら
交通流を削除せよ。これらに対しては、青信号延長方針
がすでに設定された。
【0251】(5)残りに対し、望ましい残青時間がゼ
ロである交通流グループを探せ。もしなければ、それは
現在青信号表示がいずれも終了せず、また従って相反す
る決定により青信号延長方針の結果を生ずることがない
ことを意味している。青信号延長方針を実行することが
出来る……すべての交通流に対し現在残青時間を望まし
い青時間に置き換えよ。すべての交通流に対し、青信号
延長方針がすでに設定された。さもなければ、次段階に
飛べ。第3段階 (1)望ましい残青時間がゼロである交通流のQ2 マト
リックス要素を調べよ。これら要素の各々に対し、もし
その要素が、ある交通流の青信号が他より前に終了しな
ければならないが、青信号延長方針が別のことをしたが
っていることを示している時には、それらは同時に終了
しなければならないことがある。交通流のグループに対
し、青信号延長方針判定基準を適用せよ(本節の前記議
論を参照のこと)。また交通流グループに対し青信号延
長および打切り調整判定基準を決定せよ。
【0252】(2)すべての要素が尽きるまで(1)を
続けよ。
【0253】ここで述べた青信号延長および打切り調整
判定基準は多くの可能な判定基準の中のほんの一部に過
ぎない。青時間の延長および打切りに採用される規則
は、ある程度直観的かつ任意的である。テストベッドを
用い、また実環境下でアルゴリズムの広範な試験および
評価の後に、他の規則をこのアルゴリズムに追加するこ
とがある。
【0254】コントローラは、青信号延長調整判定基準
を活動化/非活動化する(ソフトウェアによる)スイッ
チと共に設置されることがある。
【0255】交通流フェーズ飛越しもまた、交通適合制
御法の一部として適用されることがある。信号輪の中の
次期交通流は、もし次の条件が充されれば飛越されるで
あろう。
【0256】(1)次期交通流のリコールスイッチが
“オフ”状態にセットされる。
【0257】(2)その交通流の最小青時間がゼロ秒で
あると計算または選択される。
【0258】(3)その交通流の青信号開始前δt
で、その交通流に対し交通が観察されない(または最終
周期内にその交通流に対し交通が記録されていない)。
【0259】および/または下流待ち行列が出口点感知
器までバックアプしていた。
【0260】(4)青信号の飛越しが歩行者交通流に問
題を生じない(または、歩行者青信号を現在車両交通流
の青信号と同時に与える必要がない)。
【0261】リコールオノフスイッチは、感知器を設置
した交通流に対してのみ機能できることは明らかであ
る。感知されない交通流に対しては、リコールスイッチ
は常に「オン」状態になければならない。
【0262】感知器実現に関する考慮事項 本発明の方法は、感知器を完全実現した交差点に適用す
るよう設計されている。しかし、部分的に感知器を設置
した交差点にも、この方法を適用できる。
【0263】ある交通流に感知器が設置されていない場
合、その交通流は仮想(または想像上の)感知器を設置
されていると仮定する。交差点アプローチレーンの仮想
感知器は「レベル2」状態を示すと仮定する。出口レー
ンの仮想感知器は、「バックアプ待ち行列が存在しな
い」状態を示すと仮定する。
【0264】感知器を設置されない交通流の最小、最大
青時間は、共に最適青時間に調整される。感知器を設置
されない交通流のリコールオンオフスイッチのセッティ
ングは常に「オン」でなければならない。
【0265】入力および出力 線形計画法で既に規定されている入力以外に、本ルーチ
ンへの入力は、 1.信号タイミングパラメータを定義するのに用いられ
る制御法 2.LP法に用いられるパラメータ(デフォルト値:な
し) 3.時刻制御テーブル探索法に用いられるパラメータ
(デフォルト値:なし) 4.名感知器に対する感知器状態……活動中または非活
動中(デフォルト値:非活動中) 5.δt 間隔での名感知器での渋滞レベル(デフォルト
値:使用可能な感知器情報はなし) 6.δt 間隔で待ち行列流出感知(デフォルト値:待ち
行列なし) 7.交通レベルを規定するパラメータXi (デフォルト
値:60パーセントまたは0.6) 8.青信号の単位延長、ei (デフォルト値:2秒) 9.青信号の最小単位延長、ei,min (デフォルト値:
δt ) 10.青信号の最大単位延長、ei,max (デフォルト
値:4秒) 11.黄およびインタ交通流赤時間(デフォルト値:4
秒および2秒) 12.整合すべき交通流(デフォルト値:交差点幾何形
状データから読込み) 13.単位延長調整オン/オフスイッチ(デフォルト
値:オン) 14.人為的な最小、最大周期長の定義に用いるパラメ
ータ、A1 およびA2 (デフォルト値:2/3および4
/3) 15.LP法の使用に対し、最大飽和度の定義に用いる
パラメータA3 (デフォルト値:0.9) 16.コントローラがオフセット挽回処理にあるかどう
かを規定するパラメータ、A4 (デフォルト値:10
秒) この信号制御法からの出力は、 1.周期IDおよび 2.時計時間 3.曜日および休日ID 4.交通容量率ID 5.特別行事ID 6.使用したテーブルのID 7.信号動作に用いた青信号の単位延長 8.単位延長調整 オン/オフ スイッチ状態 9.実フェーズ順序 10.整合された交通流 11.各交通流の最小青時間 12.最小周期長 13.各交通流の最適青時間 14.最適周期長 15.各交通流の最大青時間 16.最大周期長 17.最適周期長 18.各交通流の実行青時間 19.実行周期長 20.実行黄およびインタ交通流赤時間 21.青信号の終りにおける感知器パラメータ 22.計画オフセット実行時間 23.調整されたオフセット実行時間 24.実オフセット実行時間 2.3.4 信号制御タスクの実行 上記のように、周期ごとに連続した信号制御タスクは、
制御法の定義、フェーズ案、リコールスイッチ状態、お
よび信号表示を制御するのに用いる信号タイミングパラ
メータを伴う。
【0266】上記のように、毎周期、信号表示制御機構
は次のような入力データを必要とする。
【0267】1.各交通流の最大青時間(Mベクトル) 2.各交通流の最小青時間(Nベクトル) 3.各交通流の黄時間(Yベクトル) 4.各交通流のインタ交通流赤時間(Rベクトル) 5.ある交通流から別の交通流への遷移、マトリックス
(Pマトリックス) 6.同時青信号表示マトリックス(Qマトリックス) 7.各フェーズに含まれるすべての交通流を示す交通流
〜フェーズマトリックス(Mマトリックス) 8.各交通流の単位青時間(Eベクトル) 9.歩行者信号を車両交通信号と区別する信号識別ベク
トル(Wベクトル) 10.整合すべき交通流 11.オフセットずれの量 12.各交通流のリコールスイッチ状態 毎δt に、信号表示制御機構は信号タイミング状態を調
べ、各信号灯状態を継続すべきか、打切るべきかを決定
する。各δt に、スイッチ機構が出力:歩行者信号を含
む各交通流の信号表示状態(At ベクトル)を作成す
る。
【0268】信号制御実行のタイミング……特に次周期
の信号タイミング計算のタイミング……は重要な因子で
あろう。図34は、信号実行タイミングの図式表示であ
る。信号フェーズ定義および次期周期のタイミング計算
は、各周期の主路青信号直前の黄およびインタ交通流赤
信号期間中に実施される。(主路の青信号開始点の直前
の黄信号の始まりである時間点をEOC、または周期の
終りと呼ぶ)。
【0269】図34において、G1からG8は交通流1
から8の青時間を示す。損失時間Lは、黄信号期間およ
びインタグリーン赤信号期間の組合せである。オフセッ
ト基準点(ORP)は、その交通流に対する青信号期間
の開始直前の黄信号期間の始まりである。周期の終り
(EOC)は、主路の青信号時間の開始直前の黄色信号
の始まりであり、主路は整合されている交通流を含む2
バリア間の時間帯として定義される。周期の終り(EO
C)において、ローカルコントローラは、フェース・テ
ーブル等を読取り、次期周期に使用する信号タイミング
を計算し、ローカルマスタコントローラにデータを伝送
する。ローカルマスタコントローラは、共通周期長およ
び計画オフセットを計算し、そのデータをローカルコン
トローラに送信する。オフセット基準点(ORP)にお
いて、ローカルコントローラは各方向のオフセットずれ
を測定し、その結果は次期周期のタイミング計算に用い
られる。
【0270】オフセットずれの量は、計画オフセットお
よび直前周期の観察した実オフセットから計算される。
【0271】ここで述べた全信号制御実行処理は、すべ
ての信号制御法に共通である。勿論、リアルタイムオン
ライン交通適合法は交通状態および青時間延長のδt
の連続調査を実行する。これは他の方法では行わないこ
とである。 2.4 信号オフセット制御の実行 信号制御を実行する上で、オフセットの設計および実行
は、前項で説明したすべての信号制御法において共通に
使用される。各信号制御法のこれらの要素の説明の反復
を避けるために、これらの要素は以下の項で説明する。 2.4.1 サブエリア信号タイミングの計算 ローカルマスタコントローラは、サブエリアの共通周期
長およびサブエリアの全交差点の計画オフセットを計算
する。以下では、サブエリア信号制御タイミングパラメ
ータの計算のための、共通周期長、およびローカルマス
タコントローラとの間の入出力を決定する可能な一方法
を略述する。
【0272】サブエリア共通周期長Ccom は、例えば、
そのエリア内の全交差点の最適周期長の加重平均として
得ることができる。重みは、交差点の特定時間における
総交通量である。これは以下の式で表現される。
【0273】 式中、xi は、交差点iにおける(時間当たり車両数で
表現された)直近過去5周期の交通量、または、(時間
当たり車両数で表現された)次期5周期の予想交通量の
和である。
【0274】共通周期長がそのサブエリア内の所与の交
差点における最小周期時間の例えば1.2倍以上でなけ
ればならないという条件を課した場合、最小共通周期長
は以下の式で表現される。
【0275】 C2 =1.2*Max(Cmin,i ) (38) そのサブエリアの共通周期長は以下のように得られる。
【0276】C2 >C1 ならば、Ccom =C2 それ以外ならば、 Ccom =C1 (39) C2 には安全係数1.2を使用した。周期長が時には最
重要交差点における支配的交通を処理するには短すぎる
場合があるからである。
【0277】信号制御タイミングパラメータは、各ロー
カルコントローラからの入力パラメータを用いて計算さ
れる。これらのパラメータは以下の2パラメータであ
る。 1. 最適周期長(Copt,i またはCaopt,i) 2. 交差点iにおける最小周期長(Cmin,i またはC
amin,i) 出力信号制御パラメータは、サブエリアの共通周期長
(Ccom )である。
【0278】公知の通り、交差点間の旅行時間(または
距離)および旅行速度は、信号系統化の効率に影響す
る。従って、このことも共通周期長を決定する上で考慮
すべきである。 2.4.2 各交差点におけるオフセット 信号系統化およびオフセット計算の分野では多数の研究
がなされている。各種アルゴリズムについて各種入力が
使用できよう。
【0279】本明細書では、本発明の方法に適する、可
能な入出力を規定する。オフセットを計算する際に使用
される可能な入力パラメータは、以下の通りである。 (1) 隣接交差点間の距離 (2) 推定旅行速度 (3) 流入交通量 (4) 各交差点における各交通流量の容量および容量
係数 (5) 信号動作に許容し得る共通周期長の範囲 (6) 各交差点における右折(日本方式)フェーズパ
ターン (7) 待ち行列(または各ブロック)における車両数 (8) 系統化される交通流 このルーチンからの可能な出力パラメータは以下の通り
である。
【0280】(1) 系統化のための共通周期長 (2) 各交差点における系統化交通流に関する(時計
時間により規定される)次期計画オフセット これらのうち、入力データ(2)、(3)、(6)およ
び(8)は、ローカルコントローラからローカルマスタ
コントローラへ送信される。他の入力データは、ローカ
ルマスタコントローラに常駐するか、または、使用可能
な生データを用いてローカルマスタコントローラによっ
て計算されるかのいずれかである。出力データの(1)
および(2)は、両者ともローカルマスタコントローラ
からローカルコントローラへ送信される。 2.4.3 オフセット基準点 オフセット基準点(ORP)は、信号系統化が行われる
単一周期内の時間である。単一周期のオフセット基準点
はほぼ、信号系統化が適用される交通流の青信号時間の
開始時(より正確には、系統化される交通流の開始直前
の黄信号時間の開始時)である。図35は、交差点にお
けるオフセット基準点の説明図である。
【0281】1道路に関して、1方向および他方向につ
いて1ずつ、2のオフセット値を持つことができる。こ
れは、例えば、直進交通流の前に右左折交通流に対して
青信号が出されるような、主要道路の直進交通流につい
て信号が系統化される場合に当てはまる。
【0282】しかし、2のオフセット基準点を持つこと
は、系統化プロセスを複雑にすることでもある。この問
題は、オフセット基準点としてインタバリア時間の開始
を選択することにより回避することができよう。それに
もかかわらず、本ソフトウエアは、1道路について2の
オフセット値データを有するように設計することができ
る。オフセットが主要交差点と現交差点との間の時間間
隔に関して規定された場合、そのオフセットを実施する
ためには、主要交差点のオフセット基準点の実時間も規
定されなければならない。2パラメータの処理を避ける
ために、オフセット基準点の時計時間について交差点の
オフセットを規定してよい。時計時間の使用は、周期ご
とにオフセットを規定しなければならなくなる。 2.4.4 時刻信号制御法および交通反応信号制御法
のオフセットずれおよびオフセット回復 上述のように、各交通流における最小周期長と最大周期
長との間の範囲は、極めて大きいので、この点はオフセ
ット回復動作にとって有利であろう。まず、(サブエリ
アの)共通周期長を求めてから、次に、各交差点におけ
るオフセットずれを計算し、オフセット回復動作を実行
する。オフセット回復動作は、各交差点における信号周
期長の短縮および延長を強いる。
【0283】最小周期長と共通周期長との間の差、およ
び、最大周期長と共通周期長との間の差が著しく大きい
場合、この動作にとって好都合である。図36はその概
念を例示している。すなわち、次期オフセット基準点
は、図で指定された最小時間限界と最大時間限界との間
の範囲内の所与の時間に生じることができる。
【0284】ローカルコントローラは、以下の入力パラ
メータを用いてオフセットずれの量を評価する。 1. 以前の計画オフセット実行時間、tpplan,off 2. 以前の実オフセット実行時間、tpact,off 3. サブエリアの共通周期長、Ccom オフセットずれの量Fdev は、以下によって計算され
る。
【0285】 Fdev =tpplan,off −tpact,off (40) オフセットの周期性により、以下の演算が実行される。
【0286】abs(Fdev )>Ccom ならば、 F′dev =Fdev /Ccom −Mod(Fdev ,Ccom ) (41) 以外ならば、 F′dev =Fdev (42) abs(F′dev )>0.5*Ccom 、かつF′dev >0ならば、 F′dev =F′dev −Ccom (43) abs(F′dev )>0.5*Ccom 、かつF′dev <0ならば、 F′dev =F′dev +Ccom (44) 上述の演算は、オフセット回復量を最小限にしたいため
に必要となる。
【0287】結果として得られたF′dev について、
F′dev <0ならば、現周期時間は短縮されなければな
らず、F′dev >0ならば、現周期時間は延長されなけ
ればならない。
【0288】時刻信号制御法および交通反応信号制御法
といった、プレタウムド信号制御法(周期長が周期開始
前に既知である)では、オフセット回復量も周期開始前
に既知である。オフセット回復動作にいかなる制約条件
も課されていない場合、次期オフセット実行時間は常に
pact+Ccom +Fdev でなければならないか、また
は、以下のように表現することもできよう。
【0289】 Cnext=Ccom +Fdev (45) 現実の動作では、最小周期長、最大周期長、およびオフ
セットが回復されなければならない早さの程度といった
制約条件を考慮しなければならない。過度に緩慢な回復
プロセスを避けるために、または、交通に対する過大な
影響を避けるために、現在の日本の慣行と一致するオフ
セット回復方針を課すものとする。すなわち、オフセッ
トは4周期で回復される。
【0290】次に、次期周期長Cnextは以下のように規
定される(図37〜42参照)。事例(A−1) 図37: Ccom >Cmax かつF′dev >0の場合 Cnext=Ccom +(1/4)*F′dev (46)事例(A−2) 図38: Ccom >Cmax かつF′dev <0の場合 Abs(F′dev )<Ccom −Cmin ならば、 Cnext=Ccom −Abs(F′dev ) (47) Abs(F′dev )>Ccom −Cmin かつ、 Abs(F′dev )<4*(Ccom −Cmin )ならば、 Cnext=Cmin (48) Abs(F′dev )>=4*(Ccom −Cmin )ならば、 Cnext=Ccom −1/4*Abs(F′dev ) (49)事例(A−3) 図39: Cmax >=Ccom >Cmin かつF′dev >0の場合 Abs(F′dev )<Cmax −Ccom ならば、 Cnext=Ccom +Abs(F′dev ) (50) Abs(F′dev )>Cmax −Ccom かつ、 Abs(F′dev )<4*(Cmax −Ccom )ならば、 Cnext=Cmax (51) Abs(F′dev )>=4*(Cmax −Ccom )ならば、 Cnext=Ccom +1/4*Abs(F′dev ) (52)事例(A−4) 図40: Cmax >=Ccom >Cmin かつF′dev <0の場合 Abs(F′dev )<Ccom −Cmin ならば、 Cnext=Ccom −Abs(F′dev ) (53) Abs(F′dev )>Ccom −Cmin かつ、 Abs(F′dev )<4*(Ccom −Cmin )ならば、 Cnext=Cmin (54) Abs(F′dev )>=4*(Ccom −Cmin )ならば、 Cnext=Ccom −1/4*Abs(F′dev ) (55)事例(A−5) 図41: Ccom =<Cmin かつF′dev >0場合 Abs(F′dev )<Cmax −Ccom ならば、 Cnext=Ccom +Abs(F′dev ) (56) Abs(F′dev )>Cmax −Ccom かつ、 Abs(F′dev )<4*(Cmax −Ccom )ならば、 Cnext=Cmax (57) Abs(F′dev )>=4*(Cmax −Ccom )ならば、 Cnext=Ccom +1/4*Abs(F′dev ) (58)事例(A−6) 図42: Ccom =<Cmin かつF′dev >0の場合 (Ccom −(1/4)*Abs(F′dev ))>=C min ならば、 Cnext=Ccom −(1/4)*Abs(F′dev ) (59) 以外ならば、 Cnext=C min (60) 式中、C min =絶対最小周期長(これは、交通流最大
数を含む、その輪における黄時間、赤時間および最小青
時間全部の和として定義される。)各交通流の周期長
は、結果として得られた総周期時間がオフセット制御に
関する上記の目的を満足させるような方式で調整されな
ければならない。
【0291】このルーチンへの入力は以下の通りであ
る。 1. 以前の計画オフセット実行時間
(tpplan,off )、 2. 以前の実オフセット実行時間(tpact,off)、 3. サブエリアの共通周期長(Ccom )、 4. 最小周期長(Cmin )、 5. 最大周期長(Cmax )、 6. 最適周期長(Copt )、 このルーチンからの出力は以下の通りである。 1. 計画オフセット実行時間(tpplan,off )、 2. 調整オフセット実行時間(tabjust,off)、およ
び次周期の周期長(Cnext) 2.4.5 交通適合信号制御法のオフセットずれおよ
びオフセット回復 交通適合信号制御法のオフセットずれの計算法は、時刻
信号制御法および交通反応信号制御法で使用されたもの
と同一である。
【0292】しかし、交通適合信号制御法のオフセット
回復の方法は、時刻信号制御法および交通反応信号制御
法で使用されたものとは若干異なっている。
【0293】交通適合信号制御法では、2の制御方案が
ある。すなわち、広域オフセット制御方案およびローカ
ル青信号延長方案であり、各交通流の青時間を決定する
際に関係するものである。
【0294】前者のオフセット回復制御法を満足させる
交通流の青時間は、必ずしも、後者の青信号延長制御法
を満足させるとは限らない。従って、両者の制御方案を
部分的に満足させる一種の妥協方法を実施しなければな
らない。さらに、一般にオフセット回復方案は、以下に
従う。
【0295】F′dev <0ならば、現周期時間は短縮さ
れ、F′dev >0ならば、現周期時間は延長される。
【0296】両者の場合において、各交通流の最小青時
間および最大青時間は、オフセット制御の上述の目的を
満足させるような方式で調整される。
【0297】現実の動作では、各種状況について、各種
範囲の次期計画オフセットtplan,off、および、次周期
の周期長Cnextが指定される。基本的に、プレタイムド
信号制御法に使用されたものと同一のオフセット回復方
案が、リアルタイム交通適合制御法に適用される。
【0298】交通適合制御法に使用される最小周期長
C′min および最大周期長C′max は、以下のように規
定される(図45〜50参照)。事例(B−1) 図45: Ccom >Cmax かつF′dev >0の場合 C′min =C′max =Ccom +(1/4)*F′dev (61)事例(B−2) 図46: Ccom >Cmax かつF′dev <0の場合 Abs(F′dev )<Ccom −Cmin ならば、 C′min =C′max =Ccom −Abs(F′dev ) (62) Abs(F′dev )>Ccom −Cmin かつ、 Abs(F′dev )<4*(Ccom −Cmin )ならば、 C′min =C′max =Cmin (63) Abs(F′dev )>=4*(Ccom −Cmin )ならば、 C′min =C′max =Ccom −1/4*Abs(F′dev ) (64)事例(B−3) 図47: Cmax >=Ccom >Cmin かつF′dev >0の場合 Abs(F′dev )<Cmax −Ccom ならば、 C′min =Ccom かつC′max =Cmax (65) Abs(F′dev )>Cmax −Ccom かつ、 Abs(F′dev )<4*(Cmax −Ccom )ならば、 C′min =C′max =Cmax (66) Abs(F′dev )>=4*(Cmax −Ccom )ならば、 C′min =C′max =Ccom +1/4*Abs(F′dev ) (67)事例(B−4) 図48: Cmax >=Ccom >Cmin かつF′dev <0の場合 Abs(F′dev )<Ccom −Cmin ならば、 C′min =Cmin かつC′max =Ccom (68) Abs(F′dev )>Ccom −Cmin かつ、 Abs(F′dev )<4*(Ccom −Cmin )ならば、 C′min =C′max =Cmin (69) Abs(F′dev )>=4*(Ccom −Cmin )ならば、 C′min =C′max =Ccom −1/4*Abs(F′dev ) (70)事例(B−5) 図49: Ccom =<Cmin かつF′dev >0の場合 Abs(F′dev )<Cmax −Ccom ならば、 C′min =C′max =Ccom +Abs(F′dev ) (71) Abs(F′dev )>Cmax −Ccom かつ、 Abs(F′dev )<4*(Cmax −Ccom )ならば、 C′min =C′max =Cmax (72) Abs(F′dev )>=4*(Cmax −Ccom )ならば、 C′min =C′max =Ccom +1/4*Abs(F′dev ) (73)事例(B−6) 図50: Ccom =<Cmin かつF′dev <0の場合 (Ccom −(1/4)*Abs(F′dev ))>=C min ならば、 C′min =C′max =Ccom −(1/4)*Abs(F′dev ) (74) 以外ならば、 C′min =Cmax =C min (75) 式中、C min =絶対最小周期長(これは、交通流最大
数を含む、その輪における黄時間、赤時間および最小青
時間全部の和として定義される。)各交通流の周期長
は、結果として得られた総周期時間がオフセット制御の
上記の目的を満足さ整流器ような方式で調整されなけれ
ばならない。
【0299】上述のように、この場合、正確なオフセッ
ト実行時間は、指定されない。交通適合青信号延長法
は、以下の制約条件を満足させる正確な青信号時間を決
定する。
【0300】このルーチンへの入力は以下の通りであ
る。 1. 以前の計画オフセット実行時間
(tpplan,off )、 2. 以前の実オフセット実行時間(tpact,off)、 3. サブエリアの共通周期長(Ccom )、 4. 最小周期長(Cmin )、 5. 最大周期長(Cmax )、 6. 最適周期長(Copt )、 このルーチンからの出力は以下の通りである。 1. 計画オフセット実行時間(tpplan,off )、 2. 調整オフセット実行時間範囲、ならびに、信号制
御の最小周期長C′min および最大周期長C′max 3. 信号表示制御ソフトウエア 3.1 本項では、可変信号フェーズ案における信号表示変更処
理の基本方法を説明する。
【0301】本項で説明する信号表示制御機構は、ロー
カルコントローラの信号制御処理装置にプログラムされ
ている。これは、信号制御方式全体の基本構成要素の一
つである。同一の信号制御機構は、信号動作で使用され
る信号制御アルゴリズム、交差点幾何形状条件またはフ
ェーズ仕様にかかわらず、ローカルコントローラに存在
する。
【0302】初めに、単独交差点信号動作、次に系統化
信号動作について説明する。単独交差点信号動作におけ
る機能は、系統化信号動作に共通である。従って、系統
化信号動作の説明については、個々の交差点動作を繰り
返さない。
【0303】本発明の信号表示制御法は、複雑な形式を
含む、ほとんど全部の交差点形式に適用可能である。こ
れは、(単独交差点の)NEMA型2重輪信号制御法だ
けでなく、(複雑交差点の)多重輪信号制御法も処理す
ることができる。 3.2 信号表示制御ソフトウエアの概要 交通制御の交通反応方式および交通適合方式の信号表示
器制御機構に関する信号フローの概要を、それぞれ、図
43および44に示し、以下に説明する。信号表示制御
機構は、交差点の信号灯の点灯および消灯を切り換える
電気信号を既定の規則および制約条件に従って連続的に
生成する。
【0304】現在の残り青時間がδt(上述のように、
δtの値は約0.5秒が使用できる)よりも長い場合、
切り換え動作の作業フローは、図43および44におい
て、ブロック246,248,148,250および、
再びブロック246に戻って形成されるループによって
示される。
【0305】ブロック246に示されたように、各交通
流の信号状態はベクトルAtによって表現されており、
ベクトルの各データ要素またはセルは、現在、青期間、
黄期間およびインタグリーン赤期間にある各交通流の残
り青時間+黄時間+インタグリーン時間を指示する。黄
時間+インタグリーン赤時間はブロック246のインタ
グリーン時間として識別されている。ブロック44から
の交差点幾何形状データは、信号灯と交通流との関係を
識別するために使用されている。信号状態ベクトルAt
は、図45に図示されており、現交通流1および5につ
いて、それぞれ、20秒および15秒の残り時間が示さ
れる。現交通流以外の交通流についてはゼロによって指
示されている。
【0306】信号状態ベクトルAtのいずれかの要素
が、(青信号が終了することを示す)図46に示すよう
に、非リアルタイムの交通適合制御のもとで青信号期間
の直近過去δtにある場合、信号表示制御装置は、図4
3の交通反応法に示すように、次に青信号を受ける交通
流を探索する動作を開始する。図44の交通適合法で
は、最小青時間<t<最大青時間である場合、(ブロッ
ク232および234で実施される)交通適合アルゴリ
ズムは、感知器データ処理装置26からの感知器データ
を用いて、青時間を延長すべきであるか、または、打ち
切るべきであるかを決定する。
【0307】現青信号が次のδtで終了しない場合、信
号表示プロセスはブロック148に進み、現信号灯表示
が交差点の全信号灯で行われる。次に、信号表示制御装
置は、信号状態ベクトルAtの要素からδtを減算す
る。ベクトルAtは、上述の通り、残り青時間+黄時間
+インタグリーン赤時間を指示する。
【0308】残り青時間がδtであり、かつ、青信号の
延長がまったく行われない場合、青時間はδtで満了
し、その場合、スイッチは、青信号表示を受ける次交通
流の探索を開始する。この時、図43に図示した交通反
応法の場合、たどられるループは、ブロック252,2
54,256,258,260,148および250を
含み、さらに、このループ内で必要に応じていくつかの
追加ループを伴う。図44に図示した交通適合法の場
合、ブロック260と148との間にブロック262を
含み、ここで新規到着について検査が行われ、飛越しの
決定が再調査される。
【0309】実施される次交通流の探索プロセスの第1
段階は、0−1ベクトルS1を生成することである。こ
のベクトルでは、1である第i項は、ブロック252に
示すように、その青信号を失うことを意味する。ベクト
ルS1をルーズベクトルと称する。ルーズベクトルS1
は、交通流5がその青信号を失う図47に例示されてい
る。また、残り青信号交通流を指示するベクトルSrも
図48に示すように生成され、図では、交通流1が残り
青信号交通流として識別されている。
【0310】ブロック254で、信号表示制御装置は、
S1と図11に示す0−1遷移マトリックスPとの外積
を得る。上述の通り、Pマトリックスでは、項pij=
1は、交通流iの青信号が満了した時に交通流jが青信
号を受ける計画であることを指示する。この演算の結果
が、青信号を受ける交通流を指示する新しいベクトルS
gである。ベクトルSgをゲインベクトルと称する。こ
の演算は、図49に例示されており、この場合、交通流
6が次期青信号を受ける交通流として識別されている。
【0311】次に、ブロック256で、「計画」青信号
が飛び越されるべきか否かが判定される。計画次交通流
の青信号の飛越しが指示された場合(すなわち、段階2
56が肯定である場合)、ブロック252,254およ
び256に記述されたルーチンが繰り返される。飛越し
が生じるか否かは、ブロック27からの処理済感知器デ
ータ、および使用されるアルゴリズムの飛越し方針によ
って決まる。(「計画」次交通流についてリコールスイ
ッチがオンになっている場合、飛越しはいっさい生じな
い。)飛越される交通流は、ブロック252で青信号を
失う交通流として扱われる。
【0312】飛越しが指示されていない場合、ブロック
258にはブロック256から入る。ブロック258で
は、計画または期待青信号が残り青信号と衝突するか否
かが判定され、それにより、次のδt増分で青信号を失
わない交通流の青信号が青信号のままであることが理解
される。この動作は、ブロック128からの青信号−青
信号衝突マトリックスG(図12に図示)のデータの使
用を伴う。青信号と青信号の衝突が生じる場合、ブロッ
ク252,254および256に記述されたプロセスが
繰り返される。青信号−青信号の衝突を生じる新規交通
流は、そのプロセスで青信号を失うものとして扱われ
る。
【0313】「飛越し計画交通流」を除く他の全交通流
が青信号−青信号の衝突を生じるような場合、「飛越し
計画交通流」はもはや飛び越されず、青信号を受けなけ
ればならない。
【0314】次に、ブロック260で、次交通流の新規
青時間が定義される。交通反応法の場合、次周期の長さ
および青信号時間はブロック136から得られ、信号灯
はブロック260から信号灯表示ブロック148への接
続による指示に従って制御される。図50には、残り交
通流1および、交通流5に続く新規交通流6についての
残り時間を示す状態ベクトルが示されている。
【0315】図44に示された交通適合法の場合、「次
交通流青信号時間定義」ブロック260′は、ブロック
136′および262から入力を受け取る。図43およ
び44の「線形計画法等」ブロック114′は、図43
および44には図示されていないブロック114への他
の入力を伴う図24および31に示された「線形計画
法」ブロック114を含む。
【0316】図44の交通適合法の場合、ブロック26
2に示すように、信号のいずれかがインタグリーン信号
期間の直近過去δtにあり、かつ、次青信号がブロック
256の判定に従って飛び越されるべきであると決定さ
れている場合、その交通流が本当に飛び越されるべきで
あるか否かを判定するために飛越しの決定が再検査され
る。飛越しが計画された交通流の交差点流入部の感知器
がインタグリーン信号期間内に交通を感知した場合、飛
越し決定は取り消され、青信号が再割当てされる。
【0317】ブロック262で次交通流に青信号が再割
当てされた場合、動作はブロック260′に戻り、次交
通流の青時間が再定義される。 3.3 信号表示制御法−単独交差点 3.3.1 用語の定義 信号制御法は、ベクトルおよびマトリックスを用いて最
善に定義することができる。ベクトルは、各個別の交通
流の信号状態および信号タイミング制約条件を指定する
ために使用される。マトリックスは、許可された信号遷
移および許容同時青信号表示を指定するために使用され
る。以下で説明するベクトルはすべて、mが交差点にお
ける交通流の数に等しいmベクトルである。遷移マトリ
ックスP(図11)および許容同時青信号表示マトリッ
クスQ(図14)は、両者ともmxmの正方マトリック
スである。
【0318】信号制御ベクトルおよびマトリックスは、
以下のように定義される。 At=(ai)tは、時間tにおける信号表示状態ベク
トルである。
【0319】この時、 ai=yi+ri+xならば、交通流iの信号状態は次
のx秒間青信号となり、yiは黄信号期間であり、ri
は交通流iの完全赤信号期間であること(輪当たり)を
指示する。青信号の開始時は、ai=ni+yi+ri
(ni=交通流iの最小青時間)である。
【0320】ai=yi+ri、yi+ri−δt、…
…riならば、交通流iの信号表示は黄信号であること
を示す。 ai=ri−δt、……δtならば、交通流iの信号表
示は完全赤信号期間にあることを示す。
【0321】ai=0ならば、その交通流の信号表示は
赤信号であることを示す。 Nmax=(nmax、i)は、各交通流の最大青時間
を指示するベクトルである。 Nmin=(nmin、i)は、各交通流の最小青時間
を指示するベクトルである。 Y=(yi)は、各交通流の黄時間を指示するベクトル
である。 R=(ri)は、各交通流の完全赤時間を指示するベク
トルである。 Ct=(ci)tは、時間tにおける各交通流の累積経
過青時間を指示するベクトルである。 Dt=(di)tは、時間tにおける各交通流iの最大
許容残り青時間を指示するベクトルである。最大許容残
り青時間=最大青時間−経過青時間である。青信号の開
始時には、di=mi(最大青時間)である。各輪の青
時間要求は異なるので、微調整が必要である。 P=(pij)は、ある信号フェーズから別の信号フェ
ーズへの遷移マトリックスである。
【0322】この時、 pij=1ならば、交通流iから交通流jへの青信号の
遷移が許可されることを示す。
【0323】pij=0ならば、交通流iから交通流j
への青信号の遷移が許可されることを示す。 G=(gij)は、許容同時青信号表示を指示する青信
号−青信号衝突マトリックスである。
【0324】この時、 gij=0ならば、交通流iおよびjの青信号は同時に
表示できないことを示す。
【0325】gij=1ならば、交通流iおよびjの青
信号は同時に表示できることを示す。 Scurrent=(si)currentは、現フェ
ーズでの青信号表示を識別するベクトルである。
【0326】この時、 si=1ならば、交通流iの信号表示が青信号であるこ
とを示す。
【0327】si=0ならば、交通流iの信号表示がそ
れ以外であることを示す。 Snext=(si)nextは、次フェーズでの青信
号表示を識別するベクトルである。
【0328】この時、 si=1ならば、交通流iの信号表示が青信号であるこ
とを示す。
【0329】si=0ならば、交通流iの信号表示がそ
れ以外であることを示す。Slose=(si)los
eは、次フェーズで青信号表示を失う交通流を識別する
ベクトルである。
【0330】この時、 si=1ならば、交通流iが次フェーズで青信号表示を
失うことを示す。
【0331】si=0ならば、それ以外であることを示
す。 Sgain=(si)gainは、次フェーズで青信号
表示を得る交通流を識別するベクトルである。
【0332】この時、 si=1ならば、交通流iが次フェーズで青信号表示を
得ることを示す。
【0333】si=0ならば、それ以外であることを示
す。 Sremain=(si)remainは、その交通流
以外の交通流は青信号表示を失うが、青信号表示を保持
する交通流を識別するベクトルである。
【0334】この時、 si=1ならば、交通流iの信号表示が青信号のままで
あり、他の信号は次フェーズで青信号表示を失うことを
示す。
【0335】si=0ならば、それ以外であることを示
す。 E=(ei)は、その要素が正の数または0のいずれか
であるベクトルである。
【0336】この時、eiは、動作時における信号制御
アルゴリズムによって与えられる交通流iの青信号延長
時間である。 3.3.2 信号制御の実行−単独交差点基本動作 信号状態は、信号状態指示ベクトルAtによって定義さ
れる。上述の通り、ベクトルAtは、現フェーズについ
て青信号(加えて、後続の黄信号および完全赤信号)が
何秒残されているかを指示する。ローカルコントローラ
は、δt秒ごとにこの信号表示状態を調べ、Atを更新
する。
【0337】この更新は、信号運用に使用されるいずれ
のアルゴリズムについても共通に実行される。信号運用
法がプレタイムド形式の場合、更新作業は、単に、現フ
ェーズの残り青時間から青時間を減算することを含む。
信号運用法が交通適合形式の場合、更新プロセスで青時
間の延長(および打ち切り)が調べられる。
【0338】検討の目的上、2重輪(常に2の交通流が
同時に青信号表示を受けている)交通適合信号制御法
(交通始動が交通適合制御形式である)について説明す
る。
【0339】前提として、信号動作状態ベクトルは交通
流iおよびjが現在青信号表示を受けていることを示し
ており、また、交通流iおよびjの青信号表示は、信号
動作状態ベクトルが更新される時点で「適正な」青信号
延長量eiおよびejを信号表示状態ベクトルatの第
i要素および第h要素に加算することにより、延長され
るものと仮定する。延長がまったく不可能であるか、ま
たは、試行されない場合、eiおよびejは0であろ
う。
【0340】時間t+δにおける信号状態は以下のよ
うに表現される。
【0341】 At+δt =At +E*Scurrent −δt *Scurrent (76) 式中、「*」は内積(またはスカラー積)を示し、δt
は信号時間走査増分である。ここでは、ベクトルScu
rrentの第i要素および第h要素は1であり、ベク
トルScurrentのその他の全部の要素は0であ
る。
【0342】累積経過時間は、その経過時間カウンタC
tに走査間隔δtを加算することにより走査周期ごとに
更新される。累積経過時間は初期には0である。
【0343】 Ct+δt =Ct +δt *Scurrent (77) また、最大許容青時間も、最大許容残り青信号時間カウ
ンタDtから走査間隔δtを減算することにより走査間
隔ごとに更新される。各交通流の最大許容青時間は、初
期にはNmaxの各要素に等しい。
【0344】 Dt+δt =Dt −δt *Scurrent (78) 青信号表示は、以下の場合に打ち切られる。 1. 累積経過時間が最大青時間に達した、かつ/また
は、 2. 残り青時間がゼロになり、アルゴリズムが青信号
ゼロ延長を要求した。
【0345】ある交通流の青信号の打ち切りは、他の交
通流への青信号表示の提示、すなわち信号フェーズの変
更を意味する。信号フェーズ変更には2の重要な規則が
ある。 (1) 2重輪システムにおいてバリアに終了するフェ
ーズとして定義されるシンクフェーズでは、異なる交通
流の青信号は同時に終了する。そうでない場合、青信号
−青信号衝突が生じることになる。この時、累積経過時
間が一方の輪では最大青時間に達し、他方の輪では達し
ていない場合、両輪の青信号はその時点で打ち切られ
る。 (2) ある交通流の青信号が打ち切られ、別の交通流
の青信号が有効すなわち活動状態のままでありながら、
新規交通流の青信号が開始されることになる場合、新規
青信号表示と継続青信号は青信号−青信号衝突を生じて
はならない。
【0346】上述の通り、Gマトリックスは許容同時青
信号表示を指示する。次フェーズの許容同時青信号表示
の調査は、現フェーズの終了直前に行われなければなら
ないが、現フェーズの信号表示は青信号の直近過去δt
増分状態にある。
【0347】累積最大青時間は、各交通流(右左折、直
進交通流など)について定義される。理想的には、各交
通流の最大青時間は、(それが必要ない場合でも)、そ
れが2重輪のバリアにおいて再定義を必要としないよう
な方式で割当てられるべきである。しかし、たいていの
場合、一方の輪の最大青時間は、他方の輪がまだ許容青
時間を残している間に達してしまう。
【0348】バリアにおける青時間の同時終了の保証
は、Nmaxベクトルの青時間を、2の輪のインタバリ
ア時間が同一になるような方式で割当てることによって
行える。すなわち、シンクフェーズの一方の交通流(ま
たは両方の交通流)の最大青時間は、可変とされる。
【0349】交通流iおよびjが現在青信号表示を受け
ており、交通流iの利用可能残り青時間がδtであり、
さらに、交通流iの青信号の延長が信号制御アルゴリズ
ムによって要求されていない場合、信号表示制御機構は
以下の動作を実行する。事例(1−a) :gij=0ならば、現青信号表示は青
信号−青信号衝突を生じ、かつ/または、信号制御法は
正しく作動していない。従って、現ルーチンを用いた信
号動作は停止しなければならない。事例(1−b) :gij=1ならば、交通流iの青信号
は終了することができる。現ルーチンによる信号動作は
継続すべきである。
【0350】バリアにおいて、交通流iおよびjは同時
に音量レベルしなければならない。交通流jについてま
だx秒の青時間が残っている場合、交通流iの青信号が
少なくともx秒続くように交通流iに追加の青信号延長
が行われなければならず、現ルーチンによる信号動作は
継続すべきである。
【0351】交通流iが現在青信号を受けており、交通
流jが黄信号またはインタグリーン赤信号表示を受けて
おり、交通流iの利用可能な残り青時間がδtであり、
さらに、交通流iの青信号延長が信号制御アルゴリズム
によって要求されていない場合、信号表示制御機構は以
下の動作を実行する。事例(2−a) :gij=0ならば、現青信号表示は青
信号−青信号衝突を生じ、かつ/または、信号制御法は
正しく作動していない。従って、現ルーチンを用いた信
号動作は停止しなければならない。事例(2−b) :gij=1ならば、現ルーチンによる
信号動作は継続すべきである。
【0352】バリアにおいて、交通流iの青信号は、交
通流jの青信号が終了すると同時に終了していなければ
ならない。エラーが発生した場合、現ルーチンによる信
号動作は停止しなければならない。交通流iの黄信号が
開始した場合、その交通流の青信号延長機能は、交通流
iが再び青信号を受ける次周期まで打ち切られる。
【0353】完全赤時間が時間tに終了し、時間t+δ
tに新フェーズが開始すると仮定する。交通流iの青信
号表示が打ち切られ、交通流jの青信号表示が継続する
場合、新規青信号表示を受ける交通流(交通流k)は、
以下の演算を実行することにより求められる。事例(2−b) :gij=1ならば、現ルーチンによる
信号動作は継続すべきである。
【0352】バリアにおいて、交通流iの青信号は、交
通流jの青信号が終了すると同時に終了していなければ
ならない。エラーが発生した場合、現ルーチンによる信
号動作は停止しなければならない。交通流iの黄信号が
開始した場合、その交通流の青信号延長機能は、交通流
iが再び青信号を受ける次周期まで打ち切られる。
【0353】完全赤時間が時間tに終了し、時間t+δ
tに新フェーズが開始すると仮定する。交通流iの青信
号表示が打ち切られ、交通流jの青信号表示が継続する
場合、新規青信号表示を受ける交通流(交通流k)は、
以下の演算を実行することにより求められる。
【0354】 Sgain=Slose×P (79) 式中、「x」は2のマトリックスまたはベクトルの外
積、Sgainは青信号を受ける新規交通流を示す。
【0355】Sgainベクトルの第k要素は1、Sg
ainベクトルの他の全部の要素は0である。この時、
Sloseベクトルの第i要素は1、Sloseベクト
ルの他の全部の要素は0である。
【0356】次フェーズで青信号表示を得る交通流は以
下のように表現される。
【0357】 Snext=Sgain×Sremain (80) この時、 Sremain=Scurrent −Slose (81) Sremainベクトルの第j要素は1、その他の全部
の要素は0である。Snextベクトルの第j要素およ
び第k要素は1、その他の全部の要素は0である。
【0358】時間t+δtにおける信号状態は以下のよ
うに表現される。
【0359】 At+δt =At *Sremain−δt *Sremain +〔Nmin (orE)〕*Sgain−δt *Sgain +Y*Sgain+R*Sgain (82) 式中、「*」は内積(またはスカラー積)、「x」は2
のマトリックスまたはベクトルの外積である。
【0360】交通流iおよびj両者が同時に青信号表示
を失う場合、新規青信号表示を受ける交通流(交通流k
およびl)は、以下の演算を実行することにより求めら
れる。
【0361】 Snext=Scurrent ×P (83) Sremainベクトルの第k要素および第l要素は
1、その他の全部の要素は0である。Scurrent
ベクトルの第i要素および第j要素は1、その他の全部
の要素は0である。
【0362】この場合、交通流kおよびlの最小青時間
nkおよびnlがゼロであり、かつ、アルゴリズムによ
って青信号の要求がなされていなければ、交通流kおよ
びlからなるフェーズは飛び越すことができる。飛越し
が生じた場合、青信号表示を受ける次交通流集合が探索
されなければならない。異なるパラメータセットにより
(この時、Scurrentベクトルの第k要素および
第l要素は1、その他の全部の要素は0である)、式
(83)で表現された同一の演算を再度実行し、青信号
表示の新規交通流を求める。
【0363】このようにして、新規フェーズの探索は、
同一の探索パターンを連続的に循環させながら、継続す
ることができる。こうした状況は、要求がまったく存在
せず、すべての交通流の最小青時間が0である場合に可
能である。この永久的探索は、各輪における1以上の交
通流について0ではない最小青時間を指定することによ
り防止できる。
【0364】時間t+δtにおける信号状態は以下のよ
うに表現される。
【0365】 At+δt =〔Nmin (orE)〕*Snext−δt *snext +Y*Snext+R*Snext (84)歩行者信号 横断歩道の歩行者青信号は、右左折交通が横断歩道を通
過できるようになっていない限り、それと平行して通る
直進車両交通流と同時に表示される。従って、同一道路
において、一方の側で横断する歩行者は歩行者青信号を
表示されているが、他方の側の歩行者は表示されていな
いということが頻繁に発生し得る。
【0366】歩行者信号は、押しボタンによる要求を伴
う場合と伴わない場合で動作できる。押しボタンを押す
ことは、車両感知器を通過する車両に相当する。要求が
あった場合、平行直進交通流の青時間は、その歩行者青
信号要求によって直接影響を受ける。青信号は、歩行者
青信号が表示されている間だけ横断歩道に隣接する平行
直進交通に対しても表示されなければならない。提起す
るローカルコントローラは、各種形式の歩行者信号制御
法を処理できる。実際、信号表示切り換え機構におい
て、歩行者信号は、車両交通信号と同様に処理される。
歩行者信号と車両信号との間の大きな相違は、黄信号表
示の代わりに点滅赤信号が表示されることである。他の
点では、歩行者青信号は切り換え機構の車両信号と「同
一」とするべきである。
【0367】歩行者信号制御関連ベクトルは、以下のよ
うに定義される。 W=(wi)は、信号識別ベクトルである。
【0368】この時、 wi=1ならば、第i要素が車両交通流iを表現するこ
とを示す。
【0369】wi=−1ならば、第i要素が歩行者交通
流iを表現することを示す。
【0370】wi=0ならば、第i要素が未使用状態で
あることを示す。次に、これらの要素について、wi=
−1である場合、 At=(ai)tは、時間tにおける歩行者信号表示状
態ベクトルである。
【0371】この時、 ai=yi+ri+xならば、歩行者交通流iの信号表
示は次のx秒間青信号を受け、yiは青点滅期間であ
り、riは歩行者交通流iの完全赤信号期間であること
(輪当たり)を指示する。青信号の開始時は、ai=n
i+yi+ri(ni=歩行者交通流iの最小青信号時
間)である。
【0372】ai=yi+ri、yi+ri−δt……
riならば、歩行者交通流iの信号表示は点滅青信号で
あることを示す。
【0373】ai=ri−δt……δtならば、歩行者
交通流iの信号表示は完全赤期間にあることを示す。
【0374】ai=0ならば、その歩行者交通流の信号
表示は赤信号であることを示す。 Y=(yi)は、各歩行者交通流の点滅青時間を指示す
るベクトルである。このベクトルは、システムが合理的
な系統化(「合理的な」内容はアルゴリズムによって定
義されなければならない。)によって動作中であり、計
画オフセットに合わせるためにいかなる特別の試みもな
されないことを示す。 3.4 信号表示制御法−系統化システム 系統化システムに関しては、単独交差点で説明した要因
に加えて、オフセットが信号制御機構に考慮されなけれ
ばならない。ここでの主要な問題は、観測信号オフセッ
トが計画オフセットからずれた際に、そのオフセットを
計画オフセットに調整する方法である。 3.4.1 用語の定義 3.3で定義したベクトルおよびマトリックスに加え、
オフセット制御には、以下に定義するようないくつかの
特殊ベクトルが関係する。 F=(fi)は、計画オフセットベクトルである。オフ
セットは、信号系統化が適用される交通流に先行する交
通流の青時間の終了時に測定される。
【0375】この時、 fi=青時間の終了時に測定された交通流iのオフセッ
ト量(整数秒単位)他の交通流についてはfi=0.1
である。 オフセットは、整数秒単位で定義され、1交差点におけ
る交通流の青信号終了時間と重要交差点における交通流
の青信号終了時間との差を指示する。 Fdev=(fi)devは、信号オフセットずれベク
トルであり、計画オフセットからのずれの量を整数秒単
位で指示する。
【0376】この時、 fi>0ならば、交通流iの青信号が計画オフセットに
対して早期に終了したことを示す。
【0377】fi=0ならば、交通流iの青信号が計画
オフセット通りに正しく終了したことを示す。
【0378】fi<0ならば、交通流iの青信号が計画
オフセットに対して遅れて終了したことを示す。 3.4.2 信号制御の実行−系統化システム 各信号制御アルゴリズムは、独自のオフセット調整法を
有する。ここで説明する系統化制御実行機構は、オフセ
ット調整用基本ツールである。
【0379】3.3で説明したプロセスが、追加の制約
条件を伴い、オフセット制御に適用される。この場合、
信号実行動作の開始時に、信号状態ベクトルAtに加え
て、信号オフセットベクトルFを定義しなければならな
い。
【0380】Fdevベクトルは、適用交通流およびF
ベクトルの青信号終了時間を観測することによって定義
される。しかし、Fdevベクトルが、そのオフセット
が補正されなければならないことを指示する場合、オフ
セット補正が実行される。例えば、オフセット補正は、
Fdevベクトルが、現周期および先行周期の実オフセ
ットが一方向で連続してオフ状態にあったことを示した
場合に実行されよう。
【0381】信号系統化における最も単純な方法は、シ
ステム全体の共通周期長を求め、それを、そのシステム
によって制御される全交差点に使用することである。し
かし、現実には、各交差点における各交通流の要求青時
間は異なっているので、信号系統化に割当てられる青時
間も異なる。全周期について共通周期長を維持すること
は、系統化用青信号帯が確保される限り保証されないも
のと考えられる。
【0382】一定周期長の維持を伴うまたは伴わない系
統化方法を各アルゴリズムによって配慮してよい。 3.5 信号制御機構と信号制御アルゴリズムとの相互
作用 信号制御機構は、信号制御アルゴリズムに依存しないの
で、いずれのアルゴリズムと連係しても動作可能であ
る。信号制御機構では、NmaxベクトルおよびNmi
nベクトルならびにPマトリックスおよびGマトリック
スのパラメータは、使用者または内部記憶アルゴリズム
のいずれかによって生成され、Fベクトルは、使用者ま
たはローカルマスタコントローラのいずれかによって生
成される。
【0383】非交通反応形式のシステム運用では、使用
者またはアルゴリズムのいずれかが、最小青時間および
最大青時間について一つの値を割当てることによって各
交通流の青信号時間を決定する。
【0384】交通反応形式においても、青時間がその交
通流に付与されることを保証するために交通流について
等しい最小青時間および最大青時間が割当てられる。し
かし、交通反応形式の場合、その全部のベクトルおよび
マトリックス(上述のNmax、Nmin、P、Gおよ
びFならびにNmax=Nmin)は、直近過去時間周
期(5〜15分)で得られた感知器データ、または、予
測交通データに基づいて、テーブル参照法または計算の
いずれかによって生成される。
【0385】両者の場合とも、Atベクトルは、走査時
間間隔ごとに更新される。しかし、両者の場合ともAt
ベクトルは、青信号が既定終了時間に達したか否かを調
べるためにのみ使用される。
【0386】交通適合システムでは、上記のベクトルお
よびマトリックス(Nmax、Nmin、P、Gおよび
F)は、一定間隔で自動的に定義されよう。Atベクト
ルも、走査時間間隔ごとに更新される。 4. 感知器データ処理ソフトウエア 4.1 新ローカルコントローラは、感知器装置とローカルコン
トローラの信号制御処理装置(SCP)との間に設置さ
れる「汎用」インタフェースによって、いずれかの形式
の既定の交通感知器を扱うことができる。
【0387】「汎用」感知器インタフェースは、各種形
式の感知器から入力を得て、信号制御処理装置によって
使用される出力を生成する。「汎用」感知器インタフェ
ースに接続される交通感知器形式には以下のものがあ
る。 a)従来型ループ式または超音波感知器 b)ビデオグラフィックス感知器 c)レーダ d)歩行者用押しボタン e)優先交通・バス感知器 f)鉄道踏切信号感知器 これらの感知器によって得られるデータには以下のもの
がある。 a)各感知器のオン/オフ状態 b)各感知器点速度 c)各交通流または車線の速度 d)各交通流または車線の待ち行列長 e)歩行者青信号要求 f)優先交通要求 g)所望交通流の青信号要求 信号制御処理装置の感知器データ処理ソフトウエアは、
これらのデータを読み取り、信号制御に使用できるよう
に、規定の形式で構成する。
【0388】従来型ループ式または超音波感知器では、
感知器インタフェースは、感知器オン/オフ状態、累積
交通カウント、累積時間占有率、各個別感知器点におけ
る50ミリ秒ごとの評価車両速度を出力する。待ち行列
状態および速度といった他の交通特性データは、オン/
オフパルスおよび感知器構成に基づいてローカルコント
ローラの信号制御処理装置によって合成される。これら
の合成データ(例えば、待ち行列長)は、より高性能な
感知器から得られるデータほど正確ではないので、ソフ
トウエアは、感知器からより高精度のデータが「汎用」
感知器インタフェースを介して信号制御処理装置に入力
された場合にそれらの合成データが自動的に置換される
ように設計されている。
【0389】感知器データ処理モジュールは、感知器定
義データおよび感知データの2種類のデータを読み取
る。感知器定義データ(または永久データ)は、感知器
形式、感知器設置位置、感知器の交通流との関係、およ
びインタフェースからのデータ取得時間間隔を定義す
る。これらのデータは、ローカルコントローラに新規感
知器が接続されると必ず読み取られる。ローカルコント
ローラには、一度に2以上の感知器形式が接続できる。
感知データ(またはリアルタイムデータ)は、システム
の動作とともに感知器インタフェースから動的に読み取
られる。感知器定義情報に基づき、信号制御処理装置ソ
フトウエアは、使用された入力データおよび生成される
出力データを内部的に指定する。 4.2 ループ式(または超音波)感知器データ処理 従来型ループ式または超音波感知器では、信号制御処理
装置の感知器データ処理ソフトウエアモジュールへの入
力は、交差点幾何形状データテーブルに記憶された感知
器定義データ、および、感知器インタフェースから送信
されるオンラインリアルタイム感知器情報である。各種
感知器データが各種感知器から送信される。交差点幾何
形状データテーブルからの感知器定義入力は、(各感知
器について)以下を含む。 a)感知器識別子 b)交差点流入部識別子 c)横方向設置位置(車線番号) d)交差点に関する設置位置(交差点流入部、交差点
内、出口、ブロック間、上流交差点からの出口) e)各群内の縦方向設置位置(第1〜第n) f)停止線からの縦方向距離 g)有効感知長さ 交差点幾何形状データテーブルからの交差点幾何形状入
力は、以下を含む。 a)交差点間距離L b)感知器群間距離 信号制御処理装置のデータ収集仕様(DCS)テーブル
から読み取られる感知器データ収集仕様入力は、以下を
含む。 a)感知器エラー検査用しきい値 b)交通状態水準識別用しきい値 c)交通状態水準識別用しきい値 d)交通感知周期 e)あふれ感知用しきい値 感知器データ処理装置は、観測データが上記のしきい値
を超えているかどうか、または、満たしているかどうか
を調べることにより、交通状態を判定する。
【0390】感知器データ処理装置は、線形計画法およ
びリアルタイム交通適合法に使用される出力だけでな
く、他の信号制御法にとっても有益である他のデータも
生成する。それらのデータには以下のものがある。 第1水準出力 a)感知器状態(活動、故障または未使用) b)5秒増分での過去10分間の累積交通カウント c)5秒増分での過去10分間の累積時間占有率 d)30分増分での累積交通カウントおよび占有率 第2水準出力 a)感知器状態(活動、故障または未使用) b)直近過去T1およびT2秒間の累積交通カウント c)直近過去T1およびT2秒間の時間占有率 d)各感知器の直近過去N1およびN2周期の交通カウ
ント e)各感知器の直近過去N1およびN2周期の時間占有
率 f)各交通流の過去N3周期の流入交通流量 g)各脚の過去N1周期の交通渋滞水準 h)交通待ち行列あふれ状態 i)交差点間推定旅行時間 j)ブロック内車両数(NVIB)
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の新種ローカルコントローラにより制御
される個別交差点の図式表示である。
【図2】複数の交差点とローカルコントローラ演算の整
合に使用するマスタコントローラを示す略図である。
【図3】図2に類似の略図であって、複数のサブエリア
および中央コントローラと通信するローカルマスタコン
トローラを示す図である。
【図4】交差点の図式表示であって、そこでの交通流を
示す図である。
【図5】1周期の信号動作における連続する信号フェー
ズ順序の各種可能性を示すフェーズ順序ブロック図であ
る。
【図6】1周期の信号動作における連続する信号フェー
ズ順序の各種可能性を示すフェーズ順序ブロック図であ
る。
【図7】信号灯動作の完全周期を示す信号フェーズ順序
図表である。
【図8】本発明で使用するローカルコントローラの単純
化したブロック図である。
【図9】代表的な車両密度対車両量の図である。
【図10】プログラムと本発明のコントローラ内データ
の関係を、概念的に示すブロック図形式である。
【図11】交通流間の切換えを指示するデータ要素を有
する遷移マトリックスPを示す図である。
【図12】交通流ペア間の青信号〜青信号衝突状態を識
別するデータ要素を有する青信号〜青信号衝突マトリッ
クスGを示す図である。
【図13】交通流〜フェーズマトリックスMを示す。交
通流と信号フェーズ間の関係を指示するデータ要素を有
する交通流−フェーズマトリックスMを示す図である。
【図14】同時青信号表示マトリックスQを示し、Gマ
トリックスをこれの部分集合とする図である。
【図15】本発明の信号コントローラ動作の説明に使用
するための単純化した作業の流れ図である。
【図16】本発明のコントローラが実行すべき信号制御
法の選択に用いる時刻制御選択テーブルとそれに関連し
た定義テーブルである。
【図17】フェーズ案の選択に用いる時刻制御選択テー
ブルとそれに関連した定義テーブルである。
【図18】リコールスイッチの選択に用いる時刻制御選
択テーブルとそれに関連した定義テーブルである。
【図19】ローカル信号タイミングパラメータの時刻制
御選択に用いる時刻制御選択テーブルとそれに関連した
定義テーブルである。
【図20】歩行者青時間係数の時刻制御選択に用いる時
刻制御選択テーブルとそれに関連した定義テーブルであ
る。
【図21】正常動作での時刻制御法に対する単純化した
作業の流れ図である。
【図22】故障モードでの時刻制御法に対する単純化し
た作業の流れ図である。
【図23】交通反応制御法に対する単純化した作業の流
れ図である。
【図24】図16に示す動作の交通反応法に対しデータ
の流れを示す単純化した流れ図である。
【図25】すべてのフェーズ時間がインタグリーン時間
より長いことを示すフェーズ順序図表である。
【図26】1個の信号フェーズ時間がインタグリーン時
間より短いフェーズ順序図表である。
【図27】線形計画法が解なしあるいは線形計画法の解
が受入れ不可の時の動作を示す流れ図である。
【図28】線形計画法が解なしあるいは線形計画法の解
が受入れ不可の時の動作を示す流れ図である。
【図29】線形計画法が解なしあるいは線形計画法の解
が受入れ不可の時の動作を示す流れ図である。
【図30】本発明のオンラインリアルタイム交通適合制
御法に対する単純化した作業の流れ図である。
【図31】図20に示す動作の交通適合法に対しデータ
の流れを示す単純化した作業の流れ図である。
【図32】青信号延長を示す略図である。
【図33】青信号表示検査手順を示す略図である。
【図34】信号制御実行タイミングを示す略図である。
【図35】オフセット基準点を示す略図である。
【図36】最小、最大、共通周期長を示す略図である。
【図37】異なるオフセット挽回状態を示す略図であ
る。
【図38】異なるオフセット挽回状態を示す略図であ
る。
【図39】異なるオフセット挽回状態を示す略図であ
る。
【図40】異なるオフセット挽回状態を示す略図であ
る。
【図41】異なるオフセット挽回状態を示す略図であ
る。
【図42】異なるオフセット挽回状態を示す略図であ
る。
【図43】交通反応制御法における信号表示制御機構の
信号の流れを示すブロック図である。
【図44】交通適合制御法における信号表示制御機構の
信号の流れを示すブロック図である。
【図45】信号スイッチング動作に用いられる数個のベ
クトルを示す図である。
【図46】信号スイッチング動作に用いられる数個のベ
クトルを示す図である。
【図47】信号スイッチング動作に用いられる数個のベ
クトルを示す図である。
【図48】信号スイッチング動作に用いられる数個のベ
クトルを示す図である。
【図49】信号スイッチング動作に用いられる数個のベ
クトルを示す図である。
【図50】信号スイッチング動作に用いられる数個のベ
クトルを示す図である。
【符号の説明】
10 ローカルコントローラ 12 交差点 14 感知器 16 マスタコントローラ 18 幹線道路 20 中央コントローラ 22 信号制御処理装置(SCP) 23,23A 信号制御処理装置(SCP)CPUおよ
び関連記憶装置 24,24A 高度アルゴリズム処理装置(AAP)C
PUおよび関連記憶装置 26,26A 感知器データ処理装置(DDP)CPU
および関連記憶装置 27 感知器データ処理装置ブロック 30 故障モード信号制御LSI(SC−LSI) 32 ブロック 34 交通容量 36 プログラムブロック 38 データブロック 40 スイッチングソフトウエアブロック 42 信号制御アルゴリズムブロック 44 交差点幾何形状データブロック 46 信号制御パラメータブロック 48 感知器データブロック 50 感知器データ処理ソフトウエア 52 スイッチローダインタフェース 54 通信ソフトウエア 58 遷移マトリックス 60 青信号〜青信号衝突マトリックス 62 交通流フェーズマトリックス 64 同時青信号マトリックス 66,68,70,72,74,74A,76,76
A,78 ブロック 80A,80B 制御法選択テーブルおよび関連定義テ
ーブル 82A,82B フェーズ案選択テーブルおよび関連テ
ーブル 84A,84B リコールスイッチ選択テーブルおよび
関連テーブル 86A,86B タイミングパラメータ選択テーブルお
よび関連テーブル 88A,88B 歩行者青時間係数選択テーブルおよび
関連テーブル 90,92,94,96,98,100,102,10
4,106,108,110,112 ブロック 114,114′ 線形計画法 116,118,120,122,124,126,1
28,128′,130,132,134,136,1
36′138,140,142 ブロック 144,144′ 歩行者信号コントローラ 146,148,160,162,164,166,1
68,170,172,174,176,178,18
0,182,184,185,186,188,19
0,192,194,196,198,200,20
2,204,206,208,210,212,21
4,220,222,224,226,228ブロック 232 コントローラ 234,236,244,246,248,250,2
52,254,256,258,260,260′,2
62 ブロック

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交差点における交通流制御用交通信号器を
    制御する際に使用する信号表示切り換え法であって、最
    大周期長、最適周期長および最小周期長ならびに最大フ
    ェーズ時間、最適フェーズ時間および最小フェーズ時間
    に関する線形計画法の解を含み、 MiJ=1ならば交通流iはフェーズJに含まれ、Mi
    J=0ならばそれ以外であることを指示し、かつ、交通
    流は単一の交通流の青信号表示を識別し、フェーズは交
    通流の組合せに提示される青信号表示を識別するもので
    ある、交通流とフェーズとの関係を定義するためのデー
    タ要素を有する交通流−フェーズマトリックスMを生成
    することと、 交通流−フェーズマトリックスMからのデータ要素、流
    入流量おび飽和流量、ならびに、交通流の次周期におい
    て実施される各交通流の損失時間定数を用いて線形制約
    条件を構成することと、 前記線形計画法の解における前記線形制約条件を用いて
    最大周期長、最適周期長および最小周期長ならびに最大
    フェーズ時間、最適フェーズ時間および最小フェーズ時
    間を計算することと、 実施される交通流に関する最大交通流青時間、最適交通
    流青時間および最小交通流青時間を決定するために前記
    計算された最大フェーズ時間、最適フェーズ時間および
    最小フェーズ時間を使用することと、 前記最大青時間、最適青時間および最小青時間ならびに
    最大周期長、最適周期長および最小周期長を用いること
    により、交差点の信号表示器制御用の信号タイミングパ
    ラメータを得ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法であって、交通感知器
    からの入力およびリコールスイッチ状態情報を用いて交
    通流の次周期で実施される交通流を識別することを含む
    ことを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】請求項2記載の方法であって、実施される
    交通流を識別するために歩行者用押しボタンデータを使
    用することを含むことを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】請求項1記載の方法であって、 好ましくない交通流を識別することと、 2以上の線形計画法の解を得る可能性を低減するために
    好ましくない交通流の一致性について線形制約条件を付
    けることを含むことを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】請求項1記載の方法であって、最大信号フ
    ェーズ時間、最適信号フェーズ時間および最小信号フェ
    ーズ時間ならびに最大周期長、最適周期長および最小周
    期長に関する線形計画法の解を順次に得ることを含むこ
    とを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】請求項5記載の方法であって、 最大周期長に関する線形計画法の解が短すぎると判定さ
    れた場合に、 最大周期長および最大青時間を許容最小値に調整するこ
    とと、 最適周期長および最適青時間を許容最小値に調整するこ
    とと、 最小周期長および最小青時間を許容最小値に調整するこ
    とと、 信号タイミングパラメータを得るために前記調整値を使
    用することを含むことを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】請求項5記載の方法であって、 最大周期長に関する線形計画法の解が長すぎると判定さ
    れた場合に、 最大周期長および最大青時間を許容最大値に調整するこ
    とと、 信号タイミングパラメータを得るために、最適フェーズ
    時間および最小フェーズ時間ならびに最適周期長および
    最小周期長に関する線形計画法の解とともに前記調整さ
    れた最大周期長および最大青時間値を使用することを含
    むことを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】請求項7記載の方法であって、 最適周期長に関する線形計画法の解が短すぎると判定さ
    れた場合に、 最適周期長および最適青時間を許容最小値に調整するこ
    とと、 最小周期長および最小青時間を許容最小値に調整するこ
    とと、 信号タイミングパラメータを得るために前記調整された
    最大周期長、最適周期長および最小周期長ならびに最大
    青時間、最適青時間および最小青時間を使用することを
    含むことを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】請求項7記載の方法であって、 最適周期長に関する線形計画法の解が長すぎると判定さ
    れた場合に、 最適周期長および最適青時間を許容最大値に調整するこ
    とと、 信号タイミングパラメータを得るために、最小フェーズ
    時間および最小周期長に関する線形計画法の解とともに
    前記調整された最大周期長および最適周期長ならびに最
    大青時間および最大青時間を使用することを含むことを
    特徴とする方法。
  10. 【請求項10】請求項5記載の方法であって、 最適周期長に関する線形計画法の解が長すぎると判定さ
    れた場合に、 最適周期長および青時間を許容最大値に調整すること
    と、 信号タイミングパラメータを得るために、最大および最
    小周期長およびフェーズ時間に関する線形計画法の解と
    ともに前記調整された最適周期長および青時間値を使用
    することを含むことを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】請求項10記載の方法であって、 最小周期長に関する線形計画法の解が短すぎると判定さ
    れた場合に、 最小周期長および最小青時間を許容最小値に調整するこ
    とと、 信号タイミングパラメータを得るために、調整された最
    適周期長および最小周期長ならびに最適青時間および最
    小青時間とともに、最大周期長および最大フェーズ時間
    に関する線形計画法の解を使用することを含むことを特
    徴とする方法。
  12. 【請求項12】請求項10記載の方法であって、 最小周期長に関する線形計画法の解が長すぎると判定さ
    れた場合に、 最小周期長および最小青時間を許容最大値に調整するこ
    とと、 信号タイミングパラメータを得るために、調整された最
    適周期長および最小周期長ならびに最適青時間および最
    小青時間とともに、最大周期長および最大フェーズ時間
    の線形計画法の解を使用することを含むことを特徴とす
    る方法。
  13. 【請求項13】請求項5記載の方法であって、 最大周期長、最適周期長および最小周期長に関するいず
    れかの線形計画法の解が長すぎて不適格である場合に、 信号タイミングパラメータを得るために、前記値を使用
    する前に不適格周期長および関係する青時間を許容最大
    値に調整することを含むことを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】請求項5記載の方法であって、 最大周期長に関する線形計画法の解がまったく存在しな
    い場合に、 既定の値の表から、最大青時間、最適青時間および最小
    青時間ならびに最大周期長、最適周期長および最小周期
    長を選択することと、 信号タイミングパラメータを得るために既定の値を使用
    することを含むことを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】請求項5記載の方法であって、 最適周期長に関する線形計画法の解がまったく存在しな
    い場合に、 最大周期長および最大青時間信号について得られた同一
    の信号タイミングパラメータを最適周期長および最小周
    期長およびに最適青時間および最小青時間に使用するこ
    とを含むことを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】請求項1記載の方法であって、 フェーズjの最大信号フェーズ時間tmax,jが、車
    両交通流について、i=1,…mである時に、 を制約条件として、 (式中、 Cmax=最大周期長 tmax,j=フェーズjの最大信号フェーズ時間 aij=第i交通流および第jフェーズの交通流−フェ
    ーズマトリックスデータ要素 qi=第i交通流の流入流量 si=第i交通流の飽和流量 r=損失時間係数 Li=交通流iの損失時間) を最小にするtmax,1、tmax,2、…tma
    x,nを求めることによって規定されることを特徴とす
    る方法。
  17. 【請求項17】請求項16記載の方法であって、 好ましくない交通流を識別することと、 Cmaxについて2以上の線形計画法の解を得る可能性
    を低減するために好ましくない交通流の一致性について
    線形制約条件を付けることを含むことを特徴とする方
    法。
  18. 【請求項18】請求項16記載の方法であって、 フェーズjの最適信号フェーズ時間topt,jが、車
    両交通流について、i=1,…mである時に、 を制約条件として、 (式中、 Copt=最適周期長 topt,j=フェーズjの最適信号フェーズ時間) を最小にするtopt,1、topt,2…topt,
    nを求めることによって規定されることを特徴とする方
    法。
  19. 【請求項19】請求項18記載の方法であって、 好ましくない交通流を識別することと、 Coptについて2以上の線形計画法の解を得る可能性
    を低減するために好ましくない交通流の一致性について
    線形制約条件を付けることを含むことを特徴とする方
    法。
  20. 【請求項20】請求項18記載の方法であって、 フェーズJの最小信号フェーズ時間tmin,jが、車
    両交通流について、i=1,…mである時に、 を制約条件として、 (式中、 Cmin=最小周期長 tmin,j=フェーズjの最小信号フェーズ時間) を最小にするtmin,1、tmin,2、…tmi
    n,nを求めることによって規定されることを特徴とす
    る方法。
  21. 【請求項21】請求項20記載の方法であって、 好ましくない交通流を識別することと、 Cminについて2以上の線形計画法の解を得る可能性
    を低減するために好ましくない交通流の一致性について
    線形制約条件を付けることを含むことを特徴とする方
    法。
  22. 【請求項22】請求項16記載の方法であって、損失時
    間係数rが、 r=(1.5L+5)/L (式中、L=1周期の推定総損失時間) として規定されることを特徴とする方法。
  23. 【請求項23】請求項1記載の方法であって、信号タイ
    ミングパラメータを得る段階が、 交差点の交通制御を1群内の他の交差点の交通と系統化
    するために、最大青時間、最適青時間および最小青時間
    ならびに最大周期長、最適周期長および最小周期長を調
    整することを含むことを特徴とする方法。
  24. 【請求項24】請求項1記載の方法であって、悪天候状
    態における飽和流量を低減させるために天候係数により
    飽和流量を調整することを含むことを特徴とする方法。
  25. 【請求項25】請求項1記載の方法であって、交通流−
    フェーズマトリックスMを生成する段階が、交通流の衝
    突する組を指示する青信号−青信号衝突マトリックスG
    にもとづくデータ要素を使用することを含むことを特徴
    とする方法。
  26. 【請求項26】請求項1記載の方法であって、信号表示
    器制御用信号タイミングパラメータを得る段階が、共通
    周期長に適応し、計画オフセットを守るために、前記最
    大青時間と最小青時間および最大周期長と最小周期長の
    限界値内で前記最適青時間および最適周期長を調整する
    ことを含むことを特徴とする方法。
  27. 【請求項27】請求項26記載の方法であって、さら
    に、リアルタイム信号感知器に応答して前記限界値内で
    信号タイミングパラメータを調整することを含むことを
    特徴とする方法。
  28. 【請求項28】交差点における交通流の制御用交通信号
    器を制御する際に使用する信号表示切り換え法であっ
    て、 青信号交通流の残り青時間およびインタグリーン時間を
    指示する信号状態ベクトルAtによって各交通流の信号
    状態を定義することと、 1以上の残り青時間が既定値δt未満になった場合に、
    1であるデータ要素が青信号を失う交通流を指示する0
    −1ルーズベクトルS1を生成することと、 1であるデータ要素が青信号を得る交通流を指示する0
    −1ゲインベクトルSgを生成することと、 1であるデータ要素が青信号を保持する交通流を指示す
    る0−1リメインベクトルSrを生成することと、 ゲインベクトルSgによって識別された交通流が飛び越
    されるべきか否かを判定することと、 ゲインベクトルSgによって識別された交通流が飛び越
    されない場合に、ゲインベクトルSgによって識別され
    た新規交通流が残り青信号交通流と衝突するか否かを判
    定することと、 ゲインベクトルSgによって識別された交通流が残り青
    信号交通流と衝突しない場合に、新規交通流で使用する
    ための新規青時間を定義することを含むことを特徴とす
    る方法。
  29. 【請求項29】請求項28記載の方法であって、インタ
    グリーン期間における新規到着を検査することと、飛び
    越される計画の交通流が飛び越されないかどうかを判定
    するために飛越し決定を再調査することを含むことを特
    徴とする方法。
  30. 【請求項30】請求項28記載の方法であって、ゲイン
    ベクトルSgを生成する段階が、ルーズベクトルS1
    と、交通流間の遷移を識別する遷移マトリックスPとの
    外積を求めることを含むことを特徴とする方法。
  31. 【請求項31】請求項28記載の方法であって、ゲイン
    ベクトルSgによって識別された交通流がリメインベク
    トルSrによって識別された残り青信号交通流と衝突す
    るか否かを、前記交通流を衝突する交通流の組を指示す
    る青信号−青信号衝突マトリックスのデータ要素と照合
    することによって判定することを含むことを特徴とする
    方法。
  32. 【請求項32】請求項28記載の方法であって、ゲイン
    ベクトルSgによって識別された交通流が飛び越される
    べきか否かを判定する段階が、ゲインベクトルSgによ
    って識別された交通流のリコールスイッチが設定されて
    いるか否かを判定することを含むことを特徴とする方
    法。
  33. 【請求項33】請求項28記載の方法であって、リアル
    タイムデータに応答して、信号状態ベクトルAtの残り
    青時間を加算することにより青時間を延長することを含
    むことを特徴とする方法。
  34. 【請求項34】エリア内の幹線道路に沿った多数の交差
    点における交通信号表示器の制御用の多数のローカルコ
    ントローラ、および前記ローカルコントローラのそれぞ
    れと有効に接続されたローカルマスタコントローラを含
    む交通制御システムにおいて使用される信号制御法であ
    って、 ローカルコントローラにおいて、関係する交差点で実施
    される各交通流に関する最大青時間、最適青時間および
    最小青時間ならびに最大周期長、最適周期長および最小
    周期長を含むローカル信号タイミングパラメータを定義
    することと、 ローカルコントローラからのローカル信号タイミングパ
    ラメータに応答して、ローカルマスタコントローラにお
    いて、各ローカルコントローラ用の共通周期長および計
    画オフセットを計算することと、 ローカルコントローラにおいて、ローカルマスタコント
    ローラにおいて計算された共通周期長に適応し、かつ、
    計画オフセットを守るために、前記ローカル最大青時間
    とローカル最小青時間およびローカル最大周期長とロー
    カル最小周期長の限界値内で前記ローカル最適青時間お
    よびローカル最適周期長を調整することを含むことを特
    徴とする方法。
  35. 【請求項35】請求項34記載の信号制御法であって、
    さらに、リアルタイム感知器情報に応答して前記限界値
    内で前記ローカル信号タイミングパラメータを調整する
    ことを含むことを特徴とする方法。
  36. 【請求項36】請求項34記載の信号制御法であって、
    ローカル信号タイミングパラメータを調整する段階が時
    刻表から前記パラメータを選択することを含むことを特
    徴とする方法。
  37. 【請求項37】請求項34記載の信号制御法であって、
    ローカル信号タイミングパラメータを調整する段階が交
    通制御周期ごとに前記パラメータを計算することを含む
    ことを特徴とする方法。
  38. 【請求項38】請求項37記載の信号制御法であって、
    ローカル信号タイミングパラメータが線形計画法によっ
    て計算されることを特徴とする方法。
JP4138107A 1991-04-30 1992-04-30 道路交通信号ローカルコントローラ Expired - Fee Related JP2609030B2 (ja)

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