Asano Miho

Horiguchi Ryota

Kuwahara Masao

堀口 良太

桑原 雅夫

浅野 美帆

UTokyo Repository

研究速報 : 遅れ時間のリアルタイム計測による交
通感応信号制御
その他のタイトル Adaptive Traffic Signal Control Using
Real-time Delay Measurement
著者 浅野 美帆, 堀口 良太, 桑原 雅夫
雑誌名 生産研究
巻 56
号 2
ページ 152-155
発行年 2004
URL http://hdl.handle.net/2261/00078642
doi: info:doi/10.11188/seisankenkyu.56.152
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56巻2号 (2004) 生 産 研 究
幸風  ‖H‖H‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖ ‖‖‖H‖‖‖‖|‖‖‖‖‖‖‖‖H‖‖H‖H‖‖‖‖‖‖‖‖‖ ‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖H‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖H‖‖‖
遅れ時間のリアルタイム計測による交通感応信号制作
Adaptive Traffic Signal Control Using Real¨time De ay ⅣIcasurclllcnt
浅 野 美 帆*・堀 回 良 太**・桑 原 雅 夫*
Miho ASANO,Ryota HORIGUCHIand Ⅳasao KUWAHARA
1. は じ め に
本研究は,ITSのセンシング技術を用いて個々の車両の
旅行時間の実沢1デー タから信号待ちによる遅れ時間を算出
し,全車両の総遅れ時間を減少させるように信号制御パラ
メータを自動生成するアルゴリズム⊃を実際の制御システ
ムとして実装し,その有効性について検証を行ったもので
ある。
国内における現在の信号制御方式は,飽和度感応による
パターン選択制御方式が主要なものとなっている。これは
感知器等で各流入路の交通量を計測し,求められた飽和度
の比に応 じて,あらかじめ設定してある現示階梯のパター
ンの中から最適なものを選択する方式である。しかし,飽
和度に基づくパターン設計法が最適解との保証はない。ま
た,この方式では設定した現示階梯パターン以外を呈示で
きないので,パターン設定後に交通状況が変化した場合の
経年劣化や,事故などの突発事象に対 して自動で対処でき
ないという課題がある.
このような課題を克服するため,越ら1)は動的に変動す
る交通状況を測定,信号に起因する渋滞損失=遅れ時間を
最小化するように信号制御パラメータ (スプリット,オフ
セット,サイクル長)を一定量ずつ更新するアルゴリズム
を提案している.本研究ではこれを実世界に適用できるよ
う発展 させる。このアルゴリズム (以下,CARREN:
COn甘01△lgorithm Retuning pttameters with self performallce
三ValuatiON)では制御に必要な情報をすべてセンサー類に
より取得するため,現示階梯パターンの事前設定や,交通
状況の経年変化に伴う調整などはしなくてすむ.
遅れ時間の測定は,近年開発されてきたセンサー類によ
り可能となった。今回は現段階で利用可能なAVI(車番読
取装置)を用いた遅れ時間評価を想定するが,将来的には
高度な画像処理による車両軌跡の追跡技術をもとにした,
より安価なセンサーの使用を期待している。
2004年秋に名古屋で開催されるITS世界会議において
*東京大学生産技術研究所 人間 ・社会部門**(株)アイ・トランスポート・ラボ
本システムのフイール ドデモンス トレーションカを行う予
定であり,それに向けての実証評価実験が産学官の連携の
もとに行われている.
2.制御アルゴリズムの概要
(1)必要なデータと機器配置
制御に必要な情報は,対象交差点からの全車両の出発時
刻と,そのうちのサンプル車両が流入リンク通過に要する
旅行時間の2つである.これらを測定するため,図1のよ
うにAVI,超音波感知器を各リンクの上流端に設置する。
車両の出発時刻を全車両について取得することが必要な
ため,AVIより台数カウントの精度が高い超音波感知器を
用いる.また,AVIから得られるプレー トナンバーを交差
点の上下流2地点間で比較 し,マッチングのできたサンプ
ル車両の旅行時間を取得する.
(2)交通量累積図を用いた遅れ時間の評価
CARRENでは交通状況を,到着 ・出発交通量累積図を
用いて評価する。まず超音波感知器の通過履歴情報により,
図1の②における出発交通量累積図を描 く。次にAVIから
得られるサンプル車両の旅行時間を用いて,①の通過時刻
C)AVI・…マッチングに 超音波感知器
・…
通過台数・時刻の
より旅行時間測定
/ 測定
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②
綺p嘔………………→□
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①一②間の自由流
①―②の旅行時間
図1 到着 。出発交通量累積図
56巻2号 (2004) 生 産 研 究
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を算出する。最後に,①一②間の自由走行での旅行時間を
差 し引くことにより,到着曲線を描画,信号待ちによる遅
れ時間を求める。遅れ時間は,到着曲線と出発曲線で囲ま
れる部分の面積で表される。
(3)信号制御パラメータ変更時の遅れ変動量推定
信号パラメータが変化すると,到着曲線や出発曲線の形
状が変化 し,それにつれて遅れも増減する。CARIこNで
は,信号制御パラメータがそれぞれある一定量変化したと
きの遅れの変動量を方向別に累積図から推定し,遅れ時間
が最小となるように各パラメータの変更量を決定する。
ここで,累積図の形状が毎サイクル変化しないと仮定す
ると,現状の累積図を利用して,信号パラメータを変更し
たときの次のサイクルの遅れ時間評価をすることができ
る。
図2では,オフセット,サイクル長を現状のままとし,
スプリットを∠s増加 した場合の遅れの変動を示 している。
現状の累積図は実線で表される。スプリットを増加させる
と赤現示の開始時刻は現在よりも∠s遅れるため,出発曲
線はもとの曲線を上方向にシフトした破線となり,このと
きの遅れ時間の変動量が推定できる。同様に,オフセット,
図2 遅れ時間の変動 (スプリット変更時)
オフセット
測定方向
{]:AVI
>:超音波感知器
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サイクル長についても,それぞれのパラメータが一定量変
化したときの遅れの変動量を累積図に基づき算出する。
(5)最適パラメータの選択
(4)で算出した方向別の遅れ時間変動量をもとに,対象
エリア全体の遅れ時間が最小となるように信号制御パラメ
ータの組合せを決定する。
組合せの数は,1サイクル当たり1つのパラメータにつ
き一定量増加,減少,現状維持の3つとなる。またスプリ
ットは交差点単位,オフセットはリンク単位,サイクル長
は共通サイクル長をもつ所与のエリア単位で1つずつ決定
される。対象エリアが大きくなると探索数も増加するが,
実世界でのリアルタイム運用のためには探索数を減らすこ
とが望ましい。そこでスプリットは交差点ごとに個別に決
定し,サイクル長 ・オフセットは決定したスプリットの下,
共通サイクル長をもつエリア単位で決定する。
以上の操作を行うことで,CARRENは信号制御パラメ
ータを1サイクルに一定量ずつ更新していく。
3.交通流シミュレーションを用いた仮想実験
(1)シミュレーションの設定
CARⅢNを 実フイール ドに適用する前段階として,交
通流シミュレーションモデル 「AVENUE°」を用いた仮想
実験による制御性能の評価のを行った。評価対象ネットワ
ークは図3に示す,名古屋長久手線星ヶ丘 ・打越エリアで
ある。感知器配置は実配置を参考にして,幹線道路と星ヶ
丘 。打越の従方向流入路の各リンクにAVI・超音波感知
器を設置している。信号階梯秒数の初期値を表 1に,その
他のシミュレーションの設定を表2に示す。
このネットワークにおいて,表3に示す3通りの交通状
況を設定し,最初 10分のウォームアップを含む2時間10
分のシミュレーションを行った。図4では実測の5分間交
スプリット∠∫
図3 実験対象ネットワーク (星ヶ丘 ・打越エリア)の
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速  報 ||||||||||||||||||| ||||||||||||||||||||||||||I II I I III IIII III III I I I I IIII I II II IIIIIIII IIIIIII I I I I IIII II III
設定項 目
直進飽和交通流率
左折飽和交通流率
右折飽和交通流率
自由流速度
全赤の右折拐J台数
最大。最小サイクル長
最小青時間
オフセット初期値
センサーのエラー
表1 初期信号現示階梯
(単位:
交差点名 サ アル
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打越 120秒牟 責 右折音矢 黄 全赤 什 黄 右折音年 責 全赤
星ヶ丘西,星ヶ丘,
一社駅前,高社,一社東
120秒牟 黄 右折音矢 黄 全赤 付 黄 全 赤
40
東山工高前.打越西 120秒牟 黄 全赤 付 黄 全 赤
設定値
1800[pcu/Glhr/1ane]
1200[pcu/Glhr/1anel
1600[pcu/Glhr/1ane]
36 1km/時]
2[台/サイクルノ方向]
最大 160秒・最小 80秒
主従両方向とも30秒
全て同時オフセ ッ ト
0%
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1.閑散時
2.ピー ク時
3.飽和流率
変動時
シナリオ 星ヶ丘交差J点の設定需要
一 幹線道路(星ヶ丘→星ヶ丘西)一―従道路(星ヶ丘北方向)
図4 実測交通量とシミュレーション発生需要の比較
固定制御     CARREN導入時
図5 対象エリア全域の遅れ時間
(5回の試行の平均値)
で運用 した場合の結果である。CARRENの制御ではすべ
てのシナリオにおいて固定制御に比べ遅れ時間が減少して
おり,その減少幅は25～44%となっている。
また,図6にはシナリオ1,3における星ヶ
l丘交差点の
信号パラメータと発生需要の推移の一例を,図7は同じく
シナリオ2における推移を示した。
シナリオ1,2より,需要の増減に追従 してサイクル
長 ・スプリット共に増減していることがわかる。
シナ リオ3では,CARREN導入時にはシナリオ 1とほ
ぼ変わらない遅れ時間を示 している。CARRENでは到着
交通流のパターンだけでな く,出発曲線の形状,つまり飽
飽和度0。45～0。7
飽和度0.5～0。9
飽和度0。45～0。7,シミュレー
ション開始1時間10分後に飽
和交通流率を2割減少
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通量とシミュレーションでの発生需要 (太実線)を比較し
ている。シナリオ2の発生需要が実際のピーク時交通量,
シナリオ1における需要のピークが日中の交通量にほぼ相
当する。1サイクルごとのパラメータの変更量は,スプリ
ットとオフセットは±2秒,サイクル長は±4秒とした。
今回の実験では実世界での稼動を想定 して,AVENUE
をリアルタイムで実行 している。CARRENのプロセスは
外部か らAVENUEと非同期に通信する。これにより,
CARRENの実時間内での実行可能性も確認された。
(2)制御アルゴリズムの性能評価
図5に,各シナリオにおける2時間分のネットワーク全
体の遅れ時間を示す。比較に用いた固定制御は,シミュレ
ーションの開始から終了まで信号制御パラメータを初期値
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24
実測交通量と発生需要との比較
シナリオ2・西方向
シナリオ1・西方向
シナリオ2・北方向
ャナ∵す1・JttP丈
総遅れ時間
表3 設定需要
56巻2号 (2004) 生 産 研 究
究 速
[秒]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
図6 信号パラメータの推移 (シナリオ1,3)
シナリオ3・サイクル長 飽和度
1
0.8
ヽ^
飽和度
4螢 ま
本研究では,ITs技術により測定した遅れ時間を最小化
する信号制御アルゴリズムを提案し,シミュレーション上
の仮想実験によりその有効性を検証した。
本アルゴリズムが需要や飽和流率の変動に応 じて信号パ
ラメータを追従させられることが示され,信号パラメータ
を固定 した場合に比べ 25～44%の遅れ減少効果があっ
た。
今後の課題としては,今回は固定制御との比較を行った
ものの,実際に運用されているパラメータ選択方式との比
較評価が必要である。
この信号制御システムについて,現在実フイールドでの
社会実験が始まっている。2004年10月に行われる名古屋
ITS世界会議において,社会実験の結果報告と制御のデモ
ンス トレーションが行われる予定である。
本研究は,越正毅先生 (東京大学名誉教授)をはじめと
する数大学の研究者と共同で実施しており,本稿をまとめ
るに当たっても多くのご示唆を頂戴しました。ここに,謝
意を表します。
(2004年1月9日受理)
参 考 文 献
越正毅,ほか :ITSセンシング技術を活用 した交通信号制
御 アルゴリズム,土木計画学研究 ・講演集,Vol.25,
2002.
尾上和志 :名古屋信号制御実証実験の概要,交通工学,Vol.
38, No.4, pp.36-40, 2003.
桑原雅夫,吉井稔雄,堀口良太 :プロック密度法を用いた
交通流の表現方法について,交通工学,Vol.32,No.4,
pp.39_43, 1997.
浅野美帆,中島章,堀口良太,小根山裕之,桑原雅夫,越
正毅,赤羽弘和 :遅れ時FH5自己評価によるリアルタイム交
通信号制御,土木計画学研究 ・論文集,Vol.20,No.4,
pp.879-886, 2003.
めシナリオ1・サイク4帳 …キ……
需要設定
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0.6 辞謝
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図7 信号パラメータの推移 (シナリオ2)
和交通流率そのものを測定しているため,飽和交通流率の
変動に応 じてパラメータを変化させていることがわかる
(図6)。シナリオ3のような状況は,実際には事故等の突
発事象によるものが考えられ,このような突発的な交通状
況の変化にも対応した制御ができることが示された。
このほか,評価に当たっては,停止回数,平均旅行時間
等を指標として用いているが,本稿では割愛する。
シナリオ3・主方向青時間長
シナリオ2・サイクリレ長
耳
― ダ ー 、 / 1
需要設定  シナリオ2・主方向青時間長


Adaptive Traffic Signal Control Using Real-time Delay Measurement

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Adaptive Traffic Signal Control Using Real-time Delay Measurement

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