JP2010044527A - 緊急車両優先制御装置、コンピュータプログラム及び緊急車両優先制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置、コンピュータプログラム及び緊急車両優先制御方法を提供する。
【解決手段】行列長判定部１６は、車線毎の信号待ち行列の行列長の最大値又は平均値などを算出し、算出した全車線の行列長が所定長より長いか否かを判定する。車線選択部１７は、行列長判定部１６で全車線の行列長が所定長より長いと判定した場合、全車線の中から少なくとも１つの車線を選択する。優先制御情報生成部１９は、選択された車線の行列長を所定長より短くすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、緊急車両を目的地まで優先的に走行させるための緊急車両優先制御装置、該緊急車両優先制御装置を実現するためのコンピュータプログラム及び緊急車両優先制御方法に関する。

救急車、パトロールカー、消防車、ＶＩＰ車両などの緊急車両を他の一般車両より優先的に走行させて、緊急車両が安全かつ迅速に目的地に到着することができるように緊急車両の走行を支援するシステムが運用されつつある。

例えば、交差点の上流地点から緊急車両の位置を監視し、緊急車両が交差点に進入する時刻を予測し、緊急車両が青信号又は黄信号で交差点を通過することができるよう交通信号機の制御計画を繰り返し更新し、緊急車両が交差点に進入する直前に最新の制御計画に基づいて交通信号機を制御する緊急車両優先制御システムが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００６−２０９６８０号公報

しかしながら、特許文献１のシステムにあっては、緊急車両の位置と交差点での信号表示のタイミングとを考慮しているものの、交差点手前で信号待ちにより渋滞している車両について考慮されていない。仮に信号待ち行列が存在する場合には、信号待ち行列が解消されない限り、緊急車両は行列末尾で停止せざるを得ず、迅速に交差点を通過することができない。

また、緊急車両が交差点に向かって走行する道路に複数の車線がある場合、一般車両の交差点流出方向や交通状況等に応じて、道路を走行する車両の挙動は車線毎に異なると考えられるため、車線毎の渋滞状況も異なる。したがって、緊急車両を他の一般車両よりも優先的に交差点を通過させるためには、車線毎の信号待ち行列の状況も正確に把握する必要がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置、該緊急車両優先制御装置を実現するためのコンピュータプログラム及び緊急車両優先制御方法を提供することを目的とする。

第１発明に係る緊急車両優先制御装置は、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置において、緊急車両の走行予定経路を取得する経路取得手段と、該経路取得手段で取得した走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する行列長算出手段と、該行列長算出手段で算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定する行列長判定手段と、該行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る緊急車両優先制御装置は、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置において、緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報を取得する接近情報取得手段と、前記交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する行列末尾算出手段と、前記接近情報取得手段で取得した接近情報及び前記行列末尾算出手段で算出した行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する末尾判定手段と、該末尾判定手段で前記緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定する末尾情報特定手段と、該末尾情報特定手段で特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段とを備えることを特徴とする。

第３発明に係る緊急車両優先制御装置は、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置において、緊急車両の走行予定経路を取得する経路取得手段と、該経路取得手段で取得した走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する行列長算出手段と、該行列長算出手段で算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定する行列長判定手段と、該行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段と、前記行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より小さいと判定した交差点に緊急車両が接近してくることを示す接近情報を取得する接近情報取得手段と、前記交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する行列末尾算出手段と、前記接近情報取得手段で取得した接近情報及び前記行列末尾算出手段で算出した行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する末尾判定手段と、該末尾判定手段で前記緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定する末尾情報特定手段とを備え、前記生成手段は、さらに、前記末尾情報特定手段で特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第４発明に係る緊急車両優先制御装置は、第１発明又は第３発明において、前記行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、少なくとも１つの車線を選択する選択手段を備え、前記生成手段は、前記選択手段で選択した車線の行列長を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第５発明に係る緊急車両優先制御装置は、第２発明又は第３発明において、前記行列末尾算出手段は、交差点の信号待ち行列の行列末尾を車線毎に算出するように構成してあることを特徴とする。

第６発明に係る緊急車両優先制御装置は、第４発明において、前記選択手段は、交差点に左折専用車線がある場合、該左折専用車線を選択するように構成してあり、前記生成手段は、前記左折専用車線の信号表示が常時左折可とすべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第７発明に係る緊急車両優先制御装置は、第４発明において、前記行列長算出手段で算出した行列長情報と前記閾値との差を算出する行列長差算出手段を備え、前記選択手段は、前記行列長差算出手段で算出した差が最も小さい車線を選択するように構成してあり、前記生成手段は、前記選択手段で選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第８発明に係る緊急車両優先制御装置は、第４発明において、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度を用いて、前記行列長算出手段で算出した行列長情報が前記閾値以下になるまでの捌け時間を車線毎に算出する捌け時間算出手段を備え、前記選択手段は、前記捌け時間算出手段で算出した捌け時間が最も小さい車線を選択するように構成してあり、前記生成手段は、前記選択手段で選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第９発明に係る緊急車両優先制御装置は、第４発明において、前記選択手段は、前記経路取得手段で取得した走行予定経路により緊急車両の交差点流出方向に対応する車線を選択するように構成してあり、前記生成手段は、前記選択手段で選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第１０発明に係る緊急車両優先制御装置は、第２発明、第３発明又は第５発明のいずれか１つにおいて、信号待ち行列が存在しない場合に緊急車両が前記末尾位置から交差点に到達する到達時間を算出する到達時間算出手段と、直近の赤信号開始時点から前記末尾時点までの時間差を算出する第１時間差算出手段と、前記到達時間算出手段で算出した到達時間及び前記第１時間差算出手段で算出した時間差を用いて青信号の延長時間を算出する青延長時間算出手段とを備え、前記生成手段は、前記青延長時間算出手段で算出した延長時間に基づいて青信号を延長すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第１１発明に係る緊急車両優先制御装置は、第２発明、第３発明又は第５発明のいずれか１つにおいて、青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が前記末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、前記末尾時点から直近の青信号開始時点までの時間差を算出する第２時間差算出手段と、前記伝搬時間算出手段で算出した伝搬時間及び前記第２時間差算出手段で算出した時間差を用いて赤信号の短縮時間を算出する赤短縮時間算出手段とを備え、前記生成手段は、前記赤短縮時間算出手段で算出した短縮時間に基づいて赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第１２発明に係る緊急車両優先制御装置は、第２発明、第３発明又は第５発明のいずれか１つにおいて、信号待ち行列が存在しない場合に緊急車両が前記末尾位置から交差点に到達する到達時間を算出する到達時間算出手段と、直近の赤信号開始時点から前記末尾時点までの時間差を算出する第１時間差算出手段と、前記到達時間算出手段で算出した到達時間及び前記第１時間差算出手段で算出した時間差を用いて青信号の延長時間を算出する青延長時間算出手段と、青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が前記末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、前記末尾時点から直近の青信号開始時点までの時間差を算出する第２時間差算出手段と、前記伝搬時間算出手段で算出した伝搬時間及び前記第２時間差算出手段で算出した時間差を用いて赤信号の短縮時間を算出する赤短縮時間算出手段とを備え、前記生成手段は、前記青延長時間算出手段で算出した延長時間及び前記赤短縮時間算出手段で算出した短縮時間のいずれか短い方の時間に基づいて青信号の延長又は赤信号の短縮のいずれかを行うべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする。

第１３発明に係る緊急車両優先制御装置は、第１発明乃至第１２発明のいずれか１つにおいて、前記生成手段で任意の交差点に対する制御情報を生成した場合、該制御情報を用いて緊急車両の走行予定経路上であって前記交差点の下流交差点での信号待ち行列の車線毎の行列長の増加分を算出する増加行列長算出手段を備えることを特徴とする。

第１４発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する手段として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、緊急車両の走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する行列長算出手段と、算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定する行列長判定手段と、行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段として機能させることを特徴とする。

第１５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する手段として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する行列末尾算出手段と、緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報及び該交差点の行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する末尾判定手段と、前記緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定する末尾情報特定手段と、特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段として機能させることを特徴とする。

第１６発明に係る緊急車両優先制御方法は、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置による緊急車両優先制御方法において、緊急車両の走行予定経路を取得し、取得された走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出し、算出された行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定し、行列長情報が所定の閾値より大きいと判定された場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成することを特徴とする。

第１７発明に係る緊急車両優先制御方法は、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置による緊急車両優先制御方法において、緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報を取得し、前記交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出し、取得された接近情報及び算出された行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定し、前記緊急車両が行列末尾になると判定された場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定し、特定された末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成することを特徴とする。

第１発明、第１４発明及び第１６発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、緊急車両の走行予定経路を取得し、取得した走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する。信号待ち行列の行列長情報は、例えば、行列長又は行列台数を示す。信号待ち行列の行列長は、例えば、以下のようにして算出することができる。まず、所定の地点を交差点に向かって通過する車両の交通量Ｑを取得する。所定の地点は、例えば、車両感知器で単位時間当たりの車両通過台数（交通量）を検出する地点である。そして、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得し、取得したプローブ情報に基づいて、プローブ車両が前記地点を通過した通過時点ｔ０を算出（特定）し、プローブ車両が信号待ち行列の末尾となるプローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）を特定する。次に、取得した交通量Ｑを用いて前記通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の到達交通量を算出する。プローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）並びに算出した到達交通量を用いて、信号待ち行列の末尾位置を算出する。なお、末尾位置は、例えば、プローブ車両位置Ｌ（ｔ１）に通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の交通量に応じた行列長を加算することにより求めることができる。算出した末尾位置は、時間経過とともに変化するので、行列長としては、末尾位置の最大値又は平均値などの静的な数値を用いることができる。また、行列長情報としての行列台数は、算出した行列長を車頭間隔で除算することにより求めることができる。

なお、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得するということは、プローブ車両が１時点の位置情報を複数回送信し、それらを受信して複数の時点の位置情報を取得する場合でもよく、あるいはプローブ車両が複数の時点の位置情報を送信し、それを受信して複数の時点の位置情報を取得する場合でもよい。また、プローブ車両とは、プローブ情報を提供することができる車両であって、プローブ情報の生成は、例えば、ナビゲーションシステム等の車載装置や運転者を含む搭乗者が所持する携帯電話等の携帯端末装置で行うことができる。

緊急車両優先制御装置は、算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定し、行列長情報が所定の閾値より大きい場合、行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する。所定の閾値（所定長）は、例えば、信号待ち回数が２回以上（渋滞状態）となる行列長とすることができる。制御情報は、例えば、青信号の延長又は赤信号の短縮を行うための情報である。これにより、緊急車両が交差点を通過する際に、渋滞が解消されるため、緊急車両は渋滞が解消された交差点を優先的に通過することができる。

第２発明、第１５発明及び第１７発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報を取得し、交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する。信号待ち行列の行列末尾は、例えば、以下のようにして算出することができる。まず、所定の地点を交差点に向かって通過する車両の交通量Ｑを取得する。所定の地点は、例えば、車両感知器で単位時間当たりの車両通過台数（交通量）を検出する地点である。そして、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得し、取得したプローブ情報に基づいて、プローブ車両が前記地点を通過した通過時点ｔ０を算出（特定）し、プローブ車両が信号待ち行列の末尾となるプローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）を特定する。次に、取得した交通量Ｑを用いて前記通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の到達交通量を算出する。到達交通量は、交差点の手前に到着した到達交通量である。プローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）並びに算出した到達交通量を用いて、信号待ち行列の末尾位置を算出する。なお、末尾位置は、例えば、プローブ車両位置Ｌ（ｔ１）に通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の到達交通量に応じた行列長を加算することにより求めることができる。

なお、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得するということは、プローブ車両が１時点の位置情報を複数回送信し、それらを受信して複数の時点の位置情報を取得する場合でもよく、あるいはプローブ車両が複数の時点の位置情報を送信し、それを受信して複数の時点の位置情報を取得する場合でもよい。また、プローブ車両とは、プローブ情報を提供することができる車両であって、プローブ情報の生成は、例えば、ナビゲーションシステム等の車載装置や運転者を含む搭乗者が所持する携帯電話等の携帯端末装置で行うことができる。

緊急車両優先制御装置は、取得した緊急車両の接近情報及び算出した行列末尾に基づいて、緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定し、緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点ｔａ及び該末尾時点での末尾位置Ｌ（ｔａ）を特定する。なお、緊急車両が行列末尾になるか否かは、例えば、緊急車両の走行予定軌跡が信号待ち行列の末尾の軌跡と交わるか否かにより判定することができる。緊急車両優先制御装置は、特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度Ｖｗ並びに所定の赤信号開始時点ｔｒ、又は青信号開始時点ｔｇなどを用いて、緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する。例えば、青信号を延長して信号待ち行列の発生時刻を遅らせることにより、緊急車両が信号待ち行列に遭遇することなく交差点を通過できるようにする。あるいは、赤信号を短縮して青信号の開始時刻を早め、信号待ち行列内の停止車両を発進させることにより、信号待ち行列内の車両が所定の行列内走行速度Ｖｑで移動するようにし、緊急車両が信号待ち行列の末尾になったとしても、緊急車両を停止させることなく行列内走行速度Ｖｑで交差点まで走行させることができる。

第３発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、緊急車両の走行予定経路を取得し、取得した走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する。信号待ち行列の行列長情報は、例えば、行列長又は行列台数を示す。信号待ち行列の行列長は、例えば、以下のようにして算出することができる。まず、所定の地点を交差点に向かって通過する車両の交通量Ｑを取得する。所定の地点は、例えば、車両感知器で単位時間当たりの車両通過台数（交通量）を検出する地点である。そして、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得し、取得したプローブ情報に基づいて、プローブ車両が前記地点を通過した通過時点ｔ０を算出（特定）し、プローブ車両が信号待ち行列の末尾となるプローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）を特定する。次に、取得した交通量Ｑを用いて前記通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の到達交通量を算出する。到達交通量は、交差点の手前に到着した到達交通量である。プローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）並びに算出した到達交通量を用いて、信号待ち行列の末尾位置を算出する。なお、末尾位置は、例えば、プローブ車両位置Ｌ（ｔ１）に通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の到達交通量に応じた行列長を加算することにより求めることができる。算出した末尾位置は、時間経過とともに変化するので、行列長としては、末尾位置の最大値又は平均値などの静的な数値を用いることができる。また、行列長情報としての行列台数は、算出した行列長を車頭間隔で除算することにより求めることができる。

なお、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得するということは、プローブ車両が１時点の位置情報を複数回送信し、それらを受信して複数の時点の位置情報を取得する場合でもよく、あるいはプローブ車両が複数の時点の位置情報を送信し、それを受信して複数の時点の位置情報を取得する場合でもよい。また、プローブ車両とは、プローブ情報を提供することができる車両であって、プローブ情報の生成は、例えば、ナビゲーションシステム等の車載装置や運転者を含む搭乗者が所持する携帯電話等の携帯端末装置で行うことができる。

緊急車両優先制御装置は、算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定し、行列長情報が所定の閾値より大きい場合、行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する。所定の閾値（所定長）は、例えば、信号待ち回数が２回以上（渋滞状態）となる行列長とすることができる。制御情報は、例えば、青信号の延長又は赤信号の短縮を行うための情報である。これにより、緊急車両が交差点を通過する際に、渋滞が解消されるため、緊急車両は渋滞が解消された交差点を優先的に通過することができる。

緊急車両優先制御装置は、算出した行列長情報が所定の閾値より小さい場合、小さいと判定した交差点に緊急車両が接近していることを示す接近情報を取得し、交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する。信号待ち行列の行列末尾は、上述と同様に算出することができる。緊急車両優先制御装置は、取得した緊急車両の接近情報及び算出した行列末尾に基づいて、緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定し、緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点ｔａ及び該末尾時点での末尾位置Ｌ（ｔａ）を特定する。なお、緊急車両が行列末尾になるか否かは、例えば、緊急車両の走行予定軌跡が信号待ち行列の末尾の軌跡と交わるか否かにより判定することができる。緊急車両優先制御装置は、特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度Ｖｗ並びに信号表示の切り替え時点（赤信号開始時刻ｔｒ、青信号開始時刻ｔｇなど）を用いて、緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する。例えば、青信号を延長して信号待ち行列の発生時刻を遅らせることにより、緊急車両が信号待ち行列に遭遇することなく交差点を通過できるようにする。あるいは、赤信号を短縮して青信号の開始時刻を早め、信号待ち行列内の停止車両を発進させることにより、信号待ち行列内の車両が所定の行列内走行速度Ｖｑで移動するようにし、緊急車両が信号待ち行列の末尾になったとしても、緊急車両を停止させることなく行列内走行速度Ｖｑで交差点まで走行させることができる。

上述のとおり、緊急車両の走行予定経路にある交差点で信号待ち行列の行列長情報が所定の閾値（所定長）より大きい場合には、緊急車両が渋滞状況（例えば、信号待ち回数が２回以上）に巻き込まれるおそれが高いため、緊急車両が信号待ち行列の末尾に到達するまでに行列長情報が所定の閾値より小さくなるように信号表示を制御（初期優先制御）する。信号待ち行列の行列長情報を所定の閾値より小さくした上で、緊急車両が行列末尾になる場合には、緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御（本格優先制御）する。このように２段階の優先制御を行うことにより、信号待ち行列の状況に関わらず、交差点で緊急車両を確実かつ迅速に通過させることができる。

第４発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定し、行列長情報が所定の閾値より大きい場合、少なくとも１つの車線を選択する。所定の閾値は、複数の車線がある場合、車線毎に設定することができる。車線の選択は、例えば、行列長が所定の閾値より小さく（短く）なるまでに要する時間が最も短い車線を選択することができる。緊急車両優先制御装置は、選択した車線の行列長を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する。制御情報は、例えば、青信号の延長又は赤信号の短縮を行うための情報である。これにより、緊急車両が交差点を通過する際に、少なくとも１車線は渋滞が解消されるため、緊急車両は渋滞が解消された車線を走行して交差点を優先的に通過することができる。

第５発明にあっては、信号待ち行列の行列末尾を車線毎に算出する。信号待ち行列の行列末尾は、例えば、以下のようにして算出することができる。まず、所定の地点を交差点に向かって通過する車両の交通量Ｑを取得する。所定の地点は、例えば、車両感知器で単位時間当たりの車両通過台数（交通量）を検出する地点である。そして、プローブ車両の異なる時点での位置情報を含むプローブ情報を取得し、取得したプローブ情報に基づいて、プローブ車両が前記地点を通過した通過時点ｔ０を算出（特定）し、プローブ車両が信号待ち行列の末尾となるプローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）を特定する。次に、取得した交通量Ｑを用いて前記通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の車線毎の到達交通量を算出する。車線毎の到達交通量は、交差点の手前で所定の車線（１車線の場合は当該車線、複数車線の場合はいずれかの車線）に到着した到達交通量であり、例えば、交通量Ｑに車線毎の係数（比率）を乗算することにより求めることができる。プローブ車両末尾時点ｔ１及びプローブ車両位置Ｌ（ｔ１）並びに算出した車線毎の到達交通量を用いて、車線毎の信号待ち行列の末尾位置を算出する。なお、末尾位置は、例えば、プローブ車両位置Ｌ（ｔ１）に通過時点ｔ０から任意の時点ｔまでの間の車線毎の到達交通量に応じた行列長を加算することにより求めることができる。

第６発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、交差点に左折専用車線がある場合、該左折専用車線を選択し、選択した左折専用車線の信号表示が常時左折可とすべく制御情報を生成する。これにより、左折車線の信号待ち行列は解消し、交差点での交通流に与える影響を最小限にして、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

第７発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、算出した行列長情報のうち、所定の閾値との差が最も小さい車線を選択し、選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。これにより、信号待ちの行列長が所定長以下になるまでの時間を極力短くし、交差点での交通流に与える影響を最小限にして、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

第８発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度を用いて、行列長情報が所定の閾値（所定長）以下になるまでの捌け時間を車線毎に算出する。そして、算出した捌け時間が最も小さい車線を選択し、選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。これにより、仮に信号待ち行列が長い場合でも、行列待ちの車両の捌け量が多く結果として信号待ちの行列長が所定長以下になるまでの時間が短い車線を選択して、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

第９発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、緊急車両の交差点流出方向に対応する車線を選択し、選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。これにより、緊急車両が交差点に進入して交差点を流出するまでの緊急車両の走行挙動を車線の進行方向に従ったものとすることができ、緊急車両が交差点内で進行方向を急に変更する必要や車線を急に変更する必要がなく緊急車両の危険走行を回避することができる。

第１０発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、信号待ち行列の末尾位置の緊急車両が信号待ち行列が存在しない場合に交差点に到達する到達時間を算出する。例えば、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａでの末尾位置をＬ（ｔａ）、自由流速度をＶｆとすると、到達時間はＬ（ｔａ）／Ｖｆにより算出することができる。そして、直近の赤信号開始時点ｔｒから末尾時点ｔａまでの時間差（ｔａ−ｔｒ）を算出し、算出した到達時間及び時間差を用いて青信号の延長時間ΔＴｇ（例えば、ΔＴｇ＝ｔａ−ｔｒ＋Ｌ（ｔａ）／Ｖｆ）を算出し、算出した延長時間に基づいて青信号を延長すべく制御情報を生成する。青信号を延長、すなわち、赤信号開始時刻を遅らせることにより、緊急車両が信号待ち行列に遭遇することなく交差点を通過させることができる。

第１１発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が発進波伝搬速度Ｖｗで緊急車両の末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する。例えば、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａでの末尾位置をＬ（ｔａ）とすると、伝搬時間はＬ（ｔａ）／Ｖｗにより算出することができる。そして、末尾時点ｔａから直近の青信号開始時点ｔｇまでの時間差（ｔｇ−ｔａ）を算出し、算出した伝搬時間及び時間差を用いて赤信号の短縮時間ΔＴｒ（例えば、ΔＴｒ＝ｔｇ−ｔａ＋Ｌ（ｔａ）／Ｖｗ）を算出し、算出した短縮時間に基づいて赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。赤信号を短縮、すなわち、青信号開始時刻を早めることにより、信号待ち行列内の停止車両を早く発進させて、信号待ち行列内の車両が所定の行列内走行速度Ｖｑで移動するようにし、緊急車両が信号待ち行列の末尾になったとしても、緊急車両を停止させることなく行列内走行速度Ｖｑで交差点まで走行させることができる。

第１２発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、信号待ち行列の末尾位置の緊急車両が信号待ち行列が存在しない場合に交差点に到達する到達時間を算出する。例えば、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａでの末尾位置をＬ（ｔａ）、自由流速度をＶｆとすると、到達時間はＬ（ｔａ）／Ｖｆにより算出することができる。そして、直近の赤信号開始時点ｔｒから末尾時点ｔａまでの時間差（ｔａ−ｔｒ）を算出し、算出した到達時間及び時間差を用いて青信号の延長時間ΔＴｇ（例えば、ΔＴｇ＝ｔａ−ｔｒ＋Ｌ（ｔａ）／Ｖｆ）を算出する。また、緊急車両優先制御装置は、青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が発進波伝搬速度Ｖｗで緊急車両の末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する。例えば、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａでの末尾位置をＬ（ｔａ）とすると、伝搬時間はＬ（ｔａ）／Ｖｗにより算出することができる。そして、末尾時点ｔａから直近の青信号開始時点ｔｇまでの時間差（ｔｇ−ｔａ）を算出し、算出した伝搬時間及び時間差を用いて赤信号の短縮時間ΔＴｒ（例えば、ΔＴｒ＝ｔｇ−ｔａ＋Ｌ（ｔａ）／Ｖｗ）を算出する。そして、算出した青信号の延長時間ΔＴｇ及び赤信号の短縮時間ΔＴｒのいずれか短い方の時間に基づいて青信号の延長又は赤信号の短縮のいずれかを行うべく制御情報を生成する。これにより、優先制御による交通流に与える影響を最小限にすることができる。

第１３発明にあっては、緊急車両優先制御装置は、任意の交差点に対する制御情報を生成した場合、生成した制御情報を用いて緊急車両の走行予定経路上であって前記交差点の下流交差点での信号待ち行列の車線毎の行列長の増加分を算出する。例えば、１周期の青信号をΔＴｇだけ延長すべく制御情報を生成した場合、緊急車両の進行方向の行列内走行速度Ｖｑとすると、１周期当たりΔＴｇ・Ｖｑの距離分だけ捌け量が増加するので、下流の交差点での信号待ち行列の車線当たりの行列長の増加分をｎΔＴｇ・Ｖｑ／ｍにより算出する。ただし、ｎは優先制御を行った信号周期数であり、ｍは車線数である。これにより、優先制御を行う場合、交差点間の行列長の調整を行うことができる。

本発明によれば、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る緊急車両優先制御方法の概要を示す説明図であり、図２は本発明に係る緊急車両優先制御装置１００を備えた緊急車両優先制御システムの設置例を示す模式図であり、図３は本発明に係る緊急車両優先制御装置１００を備えた緊急車両優先制御システムの構成の一例を示す説明図である。図１に示すように、本発明に係る緊急車両優先制御方法は、路車協調システムを利用して、救急車、パトロールカー、消防車、ＶＩＰ車両などの緊急車両が目的地まで走行する場合に、走行予定経路にある交差点Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、…を優先的に通過させるべく各交差点の信号表示を制御するものである。

また、図１に示すように、隣接する交差点を結ぶ道路と交差点付近は、例えば、無線ＬＡＮ等の中域通信又は狭域通信で通信可能になっており、緊急車両が交差点Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、…を走行する場合に、緊急車両と路側装置との間で所定の情報の送受信を行うことができる。次に、交差点Ｗ１とその上流側の道路における緊急車両優先制御システムの設置例について説明する。なお、他の交差点についても同様である。

図２に示すように、４つの流入路で構成される交差点Ｗ１の所定位置に信号灯器４を設置してあり、各信号灯器４は、信号制御装置３で制御される。交差点の所定位置には、所定方向の道路、交差点付近を撮像することができる画像センサ５を設置してある。画像センサ５は、対向車両の交通量、横断歩道の歩行者、交差点内、交差点付近の車両の走行挙動を撮像することができる。

交差点の上流の所定地点（例えば、停止線から５００ｍ〜１０００ｍ程度の地点）には、車両感知器１を設置してあり、車両感知器１の感知領域を通過する車両を検出する。車両感知器１は、例えば、光ビーコン、超音波感知器、ループ式感知器、画像感知器、遠赤外線感知器又は赤外線感知器などであり、交通量を計測することができる。交通量は単位時間当たりの車両通過台数であるが、単位時間当たりの占有時間を含むものとする。占有時間は、単位時間当たりに車両感知器１の感知領域を車体が通過した時間の総和である。

また、交差点付近の所定位置には、光ビーコン等の通信装置２を設置してあり、通信装置２は、交差点上流から交差点に向かって流入路を走行するプローブ車両が交差点を流出した時点で、プローブ車両で収集したプローブ情報を取得することができる。なお、プローブ情報は、通信装置２を介さずに直接、プローブ車両から広域無線で緊急車両優先制御装置１００へ送信することもできる。

また、流入路の上流側の所定位置には、通信装置６を設置してあり、通信装置６は、交差点上流から交差点に向かって流入路を走行する緊急車両から、緊急車両の位置、時刻などを含む走行予定経路に関する情報を受信する。

緊急車両優先制御装置１００は、交差点付近に路側装置として設置してもよく、あるいは、交通管制センタ内のセンタ装置として遠方に設置することもできる。緊急車両優先制御装置１００は、車両感知器１、通信装置２、信号制御装置３、画像センサ５、通信装置６との間で、例えば、無線ＬＡＮにより通信可能に構成してある。なお、無線ＬＡＮに限定されるものではなく、狭域通信、中域通信、広域通信などを用いることもできる。

図３に示すように、プローブ車両は、通信装置２を介して収集したプローブ情報（位置、速度、時刻）を緊急車両優先制御装置１００へ送信する。なお、プローブ情報は、路車間通信で取得する構成に限定されるものではなく、車々間通信で車両同士が通信したプローブ情報を通信装置２で傍受する構成でもよい。

車両感知器１は、計測した交通量（単位時間当たりの車両通過台数、占有率など）を緊急車両優先制御装置１００へ送信する。また、画像センサ５は、交差点に向かって走行してくる対向車両の交通量、横断歩道の歩行者又は交差点内若しくは交差点付近の車両の走行挙動などの交差点付近情報を緊急車両優先制御装置１００へ送信する。また、信号制御装置３は、赤信号開始時点、青信号開始時点などの信号切り替えタイミングを含む信号情報を緊急車両優先制御装置１００へ送信する。

緊急車両優先制御装置１００は、交差点で緊急車両を他の一般車両よりも優先させて通過させるべく、緊急車両が走行する道路側の信号灯器４の青信号（青矢を含む）の延長又は赤信号の短縮を行うための優先制御情報を生成し、生成した優先制御情報を信号制御装置３へ送信する。

図４は本発明に係る緊急車両優先制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。緊急車両優先制御装置１００は、装置全体を制御する制御部１０、交通量取得手段としての通信部１１、車線交通量算出部１２、所定の情報（例えば、プログラムコード、設定値あるいは処理結果など）を記憶する記憶部１３、プローブ車両情報特定部１４、行列末尾情報生成部１５、行列長判定部１６、車線選択部１７、緊急車両情報特定部１８、優先制御情報生成部１９などを備えている。

通信部１１は、車両感知器１、通信装置２、信号制御装置３、画像センサ５、通信装置６との間で通信を行う通信機能を備えている。なお、通信機能は、各装置の設置条件に合わせて、狭域通信機能、ＵＨＦ帯若しくはＶＨＦ帯などの無線ＬＡＮ等の中域通信機能、又は携帯電話、ＰＨＳ、多重ＦＭ放送若しくはインターネット通信などの広域通信機能のいずれか、あるいはこれらを組み合わせた構成とすることができる。

車線交通量算出部１２は、通信部１１を介して車両感知器１から取得した交通量を用いて、車線毎の到達交通量を算出する。なお、車線毎の到達交通量の算出については後述する。

プローブ車両情報特定部１４は、通信部１１を介してプローブ車両から取得したプローブ情報（車両に位置、速度、時刻）を用いて、プローブ車両が車両感知器１の感知領域（所定の地点）を通過した時刻、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した時刻（プローブ車両末尾時点）と到達位置（プローブ車両位置）を特定する。ここで、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した時刻とは、プローブ車両自身が信号待ち行列の末尾になった時刻をいう。また、到達位置とは、プローブ車両自身が信号待ち行列の末尾になった時刻でのプローブ車両自身の位置である。到達位置は、プローブ車両を含む信号待ち行列の長さで特定することができる。なお、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達したか否かは、例えば、交差点の手前でプローブ車両の速度が所定の閾値より小さくなったことで判定することができる。

行列末尾情報生成部１５は、プローブ車両が車両感知器１の感知領域を通過した時刻、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した時刻と到達位置を用いて、任意の時刻に車両感知器１の感知領域を通過した車両（緊急車両を含む）が信号待ち行列の末尾となる時刻、末尾となったときの信号待ち行列の末尾の位置（信号待ち行列の長さ）を車線毎に逐次算出する。

また、行列末尾情報生成部１５は、信号待ち行列が最長になる時点、その時点の信号待ち行列の長さ（最長末尾位置）を算出する。なお、信号待ち行列が最長になるとは、１サイクルにおける信号待ち行列が最長になるということである。また、行列末尾情報生成部１５は、信号待ち行列の行列長が移動行列長から停止行列長に移行する時点、その時点の信号待ち行列の長さ（移行末尾位置）を算出する。ここで、信号待ち行列には、完全に停止している停止車両による行列長の時間的変化を示す領域である停止行列長領域と、移動又は移動停止を繰り返している車両による行列長の時間的変化を示す領域である移動行列長領域との２種類の領域がある。移動行列長領域では、信号待ち行列の行列長は移動行列長であり、停止行列長領域では、信号待ち行列の行列長は停止行列長である。

また、行列末尾情報生成部１５は、プローブ車両が車両感知器１の感知領域を通過した時刻、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した時刻と到達位置を用いて、任意の時刻での信号待ち行列の末尾の位置（信号待ち行列の長さ）を算出する。

行列長判定部１６は、行列末尾情報生成部１５で算出した車線毎の信号待ち行列の末尾位置（すなわち、交差点の停止線からの行列長）の最大値（最長の行列長）又は平均値（行列長の平均値）などを算出し、算出した全車線の行列長情報としての行列長が所定の閾値（所定長）より大きい（長い）か否かを判定する。行列末尾情報生成部１５で算出した末尾位置は、時間経過とともに変化するので、行列長としては、末尾位置の最大値又は平均値などの静的な数値を用いる。また、所定の閾値（所定長）は、例えば、信号待ち回数が２回以上（渋滞状態）となる行列長とすることができる。また、所定の閾値は、複数の車線がある場合、車線毎に設定することができる。なお、行列長情報としては、行列長の他に、行列長を車頭間隔で除算した信号待ちの行列台数を用いることもできる。

車線選択部１７は、行列長判定部１６で全車線の行列長が所定の閾値（所定長）より大きい（長い）と判定した場合、全車線の中から少なくとも１つの車線を選択する。なお、車線の選択方法については後述する。

優先制御情報生成部１９は、車線選択部１７で選択した車線の行列長を所定の閾値より小さく（短く）すべく信号表示を制御するための制御情報を生成する。制御情報は、例えば、青信号の延長又は赤信号の短縮を行うための情報である。これにより、緊急車両が交差点を通過する際に、少なくとも１車線は渋滞が解消されるため、緊急車両は渋滞が解消された車線を走行して交差点を優先的に通過することができる。

緊急車両情報特定部１８は、行列長判定部１６で全車線の行列長が所定の閾値（所定長）より大きくない（長くない）と判定した場合、すなわち、少なくとも１つの車線の行列長が所定の閾値（所定長）より小さい（短い）場合、緊急車両の走行予定経路及び行列末尾情報生成部１５で算出した行列末尾に基づいて、緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する。なお、緊急車両が行列末尾になるか否かは、緊急車両の走行予定軌跡が信号待ち行列の末尾の軌跡と交わるか否かにより判定することができる。そして、緊急車両情報特定部１８は、緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点ｔａ及び該末尾時点での末尾位置Ｌ（ｔａ）を特定する。

この場合、優先制御情報生成部１９は、緊急車両情報特定部１８で特定した末尾時点ｔａ及び末尾位置Ｌ（ｔａ）、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度Ｖｗ並びに信号表示の切り替え時点（赤信号開始時刻ｔｒ、青信号開始時刻ｔｇなど）を用いて、緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する。例えば、青信号を延長して信号待ち行列の発生時刻を遅らせることにより、緊急車両が信号待ち行列に遭遇することなく交差点を通過できるようにする。あるいは、赤信号を短縮して青信号の開始時刻を早め、信号待ち行列内の停止車両を発進させることにより、信号待ち行列内の車両が所定の行列内走行速度Ｖｑで移動するようにし、緊急車両が信号待ち行列の末尾になったとしても、緊急車両を停止させることなく行列内走行速度Ｖｑで交差点まで走行させることができる。

なお、緊急車両の優先制御の方法の詳細については後述する。

次に信号待ち行列について説明する。信号待ち行列に関する情報を算出する場合、交差点に交差する流入路が１車線のみの場合には、車両が走行する車線は１つに限定されるので、流入路に対して１つの信号待ち行列を求めることができる。しかし、通常の道路、特に交通安全上問題となる交通量の多い道路では、複数の車線がある場合が多く、車両がいずれの車線を走行するかに応じて車線毎に信号待ち行列が異なる。このため、信号待ち行列に関する情報を精度良く求めるためには、車線を考慮する必要がある。

図５は進路別の道路標識の一例を示す説明図である。図５の例では、交差点への流入路は３車線あり、車線１は左折・直進車線であり、車線２は直進車線であり、車線３は右折車線である。なお、車線と道路標識は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、左折車線、右折・直進車線などがあってもよい。

図６は複数車線を有する流入路での車両の走行例を示す説明図である。図６（ａ）では、車両感知器１を通過する時点で車線２を走行していた車両が、その後車線１へ車線変更して交差点へ進入する例である。例えば、交差点で左折するために直進車線から左折・直進車線に変更する場合、直進車線が信号待ちで渋滞しているため左折・直進車線に変更して交差点を直進する場合などである。

図６（ｂ）では、車両感知器１を通過する時点で車線１を走行していた車両が、その後車線２へ車線変更して交差点へ進入する例である。例えば、左折・直進車線が信号待ちで渋滞しているため左折・直進車線から直進車線に変更して交差点を直進する場合などである。

図６（ｃ）では、車両感知器１を通過する時点で車線２を走行していた車両が、その後車線３へ車線変更して交差点へ進入する例である。例えば、交差点で右折するために直進車線から右折車線に変更する場合などである。

図６（ｄ）では、車両感知器１を通過する時点で車線３を走行していた車両が、その後車線２へ車線変更して交差点へ進入する例である。例えば、交差点で直進するために右折車線から直進車線に変更する場合などである。

図６で説明したように、仮に車両感知器１を通過する時点で車両の走行車線が特定できたとしても、その後車両がどの車線を走行するかで、交差点に到着する到達交通量は車線毎に異なる。このため、精度良く信号待ち行列に関する情報を求めるためには、車線別の到達交通量を算出することが重要であることが分かる。また、車両感知器１を通過する時点で車両が走行する車線を特定できない場合には、一層車線別の到達交通量を算出することが重要である。

次に、本実施の形態で信号待ち行列に関する情報を求めるために必要となる交通流挙動パラメータについて説明する。交通流挙動パラメータには、例えば、自由流速度Ｖｆ、右左折直進率Ｐｉ（ｉ＝ｒ、ｌ、ｓ、右折率Ｐｒ、左折率Ｐｌ、直進率Ｐｓ）、到着交通量率Ｒ、進行方向別車線利用率Ｕｉｊ{進行方向ｉ（ｉ＝ｒ：右折、ｌ：左折、ｓ：直進）、車線ｊ（３車線の場合、ｊ＝１：左、２：中央、３：右）}、発進波伝搬速度Ｖｗ、停止波伝搬速度Ｖｓ、行列内走行速度Ｖｑ、停止行列内の平均車頭間隔Ｌｈなどである。なお、交通流挙動パラメータは、上述のものに限定されるものではない。

交通流挙動パラメータは、信号待ち行列に関する情報を求める前に、所定期間に亘って取得したプローブ情報、車両感知器１や画像センサ５などから取得した情報などを用いて、予め算出しておくことができる。交通流挙動パラメータは、直接算出してもよく、あるいは、直接算出することができない場合には、交通流挙動パラメータと相関関係がある交通環境（例えば、交通量、歩行者等の情報、曜日、時間帯、天候等に関する情報など）に関するデータを十分に収集して相関関係を予め算出しておき、信号待ち行列に関する情報を求める際の交通環境から間接的に交通流挙動パラメータを求めることもできる。

以下、個々の交通流挙動パラメータの算出例について説明する。自由流速度Ｖｆは、交差点の上流の車両感知器１での感知時点（計測時点）から信号待ち行列末尾に到着するまでの交通流の速度と定義することができ、感知時点から行列末尾に到着するまでの時間遅れである。

すなわち、自由流速度Ｖｆは、交差点の十分上流から、行列末尾までの平均的な速度であり、道路や交通状況に依存する。閑散時には、一定速度（例えば、６０ｋｍ／ｈ）としてもよいが、渋滞に向かって、道路全体の交通密度が次第に大きくなると、これに比例して自由流速度Ｖｆも低下する。従って、このような場合には、交通密度に見合った自由流速度Ｖｆを算出して用いる必要がある。

自由流速度Ｖｆの算出方法として、例えば、以下の方法がある。（１）直前の所定期間（例えば、１５分）のプローブ情報から、自由流速度Ｖｆを算出する。（２）過去のプローブ情報から取得した自由流速度Ｖｆと、その時の空間密度、占有率、交通量、あるいはその他の交通環境（車両感知器１、画像センサ５等で取得した情報、曜日、時間帯、天候等）との相関関係を統計解析して算出しておき、この相関関係と、信号待ち行列に関する情報を求める時点での交通環境とから、自由流速度Ｖｆを決定する。

例えば、自由流速度Ｖｆと空間密度又は占有率との相関関係は１次式（直線）で近似することができ、空間密度又は占有率が増加するに応じて、自由流速度Ｖｆは小さくなる。

次に、到着交通量率Ｒについて説明する。交差点の上流において車両感知器１で計測した交通量が全て交差点に到着するとは限らず、途中で道路から流出したり、あるいは道路の途中から流入したりする。このため、交差点の流入路の途中で流出又は流入する交通量を考慮して計測した交通量を補正する必要がある。到着交通量率Ｒは、交差点に到着する到達交通量を、上流の車両感知器１で計測した交通量で除算した値と定義する。

特定の車線を走行する２台の車両間における、車両感知器１設置位置での車両数と、交差点付近での車両数とが分かれば、その比を統計処理することにより、到着交通量率Ｒがある程度推定可能である。しかし、一般に、道路が複数車線の場合、進路によっては、車両が複数の車線を利用できることがある。このため、本実施の形態では、以下のような方法を用いる。

すなわち、（１）車両に画像センサやＧＰＳ受信機等を搭載している場合、車両がどの車線を走行するかを検出することができる可能性が高いので、このような場合には、プローブ情報に走行中の車線情報を含めるようにして、プローブ情報から車線情報を取り出すことができる。（２）利用可能な車線が１つに限定される進路（例えば、左折のみの車線、直進のみの車線、右折のみの車線など）についての交通量のみを利用する。

図７は到着交通量率Ｒの算出方法の一例を示す説明図である。２台の車両Ｃ１、Ｃ２が光ビーコン等の通信装置と交信し、この間に通過した断面交通量を車両感知器１で計測するとする。さらに、２台の車両Ｃ１、Ｃ２が共に、同一の自由流速度Ｖｆで信号待ち行列に連なり、同一の青信号で交差点を同一方向（左折、直進、右折）に流出したとする。

車両感知器１で計測された、この２台の車両Ｃ１、Ｃ２間の断面交通量をＱ、２台の車両Ｃ１、Ｃ２が信号待ち行列に加わり、停止した位置での車頭間距離をＬ、停止行列内の平均車頭間隔をＬｈとする。到着交通量率Ｒは、Ｒ＝Ｑ２／Ｑ１で算出することができる。ここで、Ｑ１＝Ｑ／３（３車線あるので計測した断面交通量Ｑを３で除算）、Ｑ２＝Ｌ／Ｌｈ−１である。

到着交通量率Ｒは、信号待ち行列内の車両の車種（例えば、小型車、普通車、大型車など）に応じて変動する可能性があるが、大量のデータで統計解析すれば、平均的な行列末尾での到着交通量率Ｒを求めることができる。なお、交通環境（曜日、時間帯等）で区別してもよい。また、車両感知器１の位置から、交差点までの道路が車線変更禁止、あるいは、ほとんど車線変更がなされない場合には、断面交通量による平均ではなく、当該走行車線の交通量だけを用いてもよい。これにより、交差点上流と交差点との間で流出する車両や流入する車両が存在する場合でも、交差点に到着する到達交通量を補正することができる。

次に、右左折直進率Ｐｉ及び進行方向別車線利用率Ｕｉｊについて説明する。図６の例で説明したように、車線別の到達交通量を算出することが重要である。通常の一般的な複数車線の道路では、交差点をどの方向に流出するかで走行車線が決まるため、少なくとも、右折車線とそれ以外の車線等、車線ごとに信号待ち行列長等を予測する必要がある。このためには、上流からの交通量が各車線をどのような割合で利用するかを決定する必要がある。そこで、この基準として、交差点での右左折直進率Ｐｉが重要となる。

また、幹線道路では、交差点を右左折直進する場合、その進行方向に対応する車線が複数ある場合がある。このためには、上流からの交通量が進行方向別にどの車線を利用するかを決定する必要がある。そこで、この基準として、進行方向別車線利用率Ｕｉｊが重要となる。

図８は右左折直進率Ｐｉ及び進行方向別車線利用率Ｕｉｊを示す説明図である。交差点の右左折直進率Ｐｉ（ｉ＝ｒ、ｌ、ｓ、Ｐｒ：右折率、Ｐｌ：左折率、Ｐｓ：直進率）は、時間帯、催し物の有無、交通状況等により変化する。従って、例えば、以下のような方法で算出することができる。

すなわち、（１）直前の所定期間（例えば、３０分）のプローブ情報、あるいは、交差点に設置した画像センサ５で交差点を流出する車両を撮像し、得られた情報から、右左折直進率を算出する。（２）過去のプローブ情報から取得した右左折直進率を、曜日、時間帯、天候、催し物の有無等の交通環境との相関関係で整理して算出しておき、この結果と信号待ち行列に関する情報を求める時点での交通環境とに基づいて、右左折直進率Ｐｉを決定する。

また、進行方向別車線利用率Ｕｉｊは、進行方向ｉ（ｉ＝ｒ：右折、ｌ：左折、ｓ：直進）、及び車線ｊ（３車線の場合、ｊ＝１：左、２：中央、３：右）毎に決定することができる。進行方向別車線利用率Ｕｉｊは、人手による調査等で決定してもよいが、所要のデータを収集して統計的に分析することにより、自動的に算出しておくことが望ましい。本実施の形態では、例えば、以下のような方法を用いることができる。

すなわち、（１）画像センサ５を利用する。例えば、交差点に設置した画像センサ５により、交差点手前で各車両が利用した車線、及び当該車両が交差点を流出する方向を取得することにより、直接、交差点出口の進行方向ｉ（ｉ＝ｒ：右折、ｌ：左折、ｓ：直進）別の車線ｊ（３車線の場合、ｊ＝１：左、２：中央、３：右）利用率Ｕｉｊを計測する。（２）プローブ情報を利用する。例えば、車両の位置検出精度が高精度化し、利用している車線の情報も検出できるようになると、この情報と交差点での進行方向から、進行方向ｉ別の車線ｊ利用率Ｕｉｊを計測することができる。

上述の断面交通量Ｑ、到着交通量率Ｒ、右左折直進率Ｐｉ及び進行方向別車線利用率Ｕｉｊを用いて、車線毎の到着交通量Ｑｊは、式（１）で算出することができる。なお、Σは、進行方向ｉに対する和を示す。

例えば、図８において、右折率Ｐｒを１０％、左折率Ｐｌを２０％、直進率Ｐｓを７０％、直進（ｓ）車両が左車線１を利用する進行方向別車線利用率Ｕｓ１を３０％、直進（ｓ）車両が中央車線２を利用する進行方向別車線利用率Ｕｓ２を７０％とすると、各車線ｊ（ｊ＝１：左、２：中央、３：右）の到着交通量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、Ｑ１＝Ｑ・Ｒ・（０．２＋０．３×０．７）＝０．４１Ｑ・Ｒ、Ｑ２＝Ｑ・Ｒ・（０．７×０．７）＝０．４９Ｑ・Ｒ、Ｑ３＝０．１Ｑ・Ｒとなる。これにより、車線が複数存在する場合、車線毎の到達交通量を精度良く求めることができる。

次に、停止波伝搬速度Ｖｓ及び発進波伝搬速度Ｖｗについて説明する。交差点の上流側から進入する交通量がある場合、信号待ちで停止する停止車両が赤信号開始時点以降増加し、停止車両の末尾は時間の経過とともに上流側に延びる。このため、停止車両の末尾位置は、ある伝搬速度で上流側へ移動する。これを停止波伝搬速度Ｖｓと定義することができる。また、その後、青信号開始時点で信号待ち行列内の停止車両の先頭側から発進するので、発進車両の位置は、時間の経過とともに上流側に延びる。このため、発進車両の位置は、ある伝搬速度で上流側へ移動する。これを発進波伝搬速度Ｖｗと定義することができる。すなわち、発進波伝搬速度Ｖｗは、赤信号で信号待ちしていた行列内の車両が、青信号で発進するまでには、当該車両の前方に停止していた車両の数（又はそれまでの行列の距離）に依存する時間遅れ（発進波伝搬速度に関連する発進遅れ）がある。

プローブ情報と信号切り替えタイミングの情報から、行列待ち時の停止位置から交差点の停止位置までの距離Ｌ、青信号開始（右折の場合の青矢開始を含む）から当該車両が移動を開始するまでの時間遅れをＴとすると、発進波伝搬速度Ｖｗは、Ｖｗ＝Ｌ／Ｔで算出することができる。発進波伝搬速度Ｖｗは、信号待ち行列内の車両の車種（例えば、小型車、普通車、大型車など）に応じて変動する可能性があるが、大量のデータで統計解析すれば、平均的な発進波伝搬速度Ｖｗを求めることができる。なお、交通環境（曜日、時間帯等）で区別してもよい。また、発進波伝搬速度Ｖｗは、車線により異なる場合もあることから、車線毎に算出しておくことが望ましい。また、信号待ちで停止しようとする車両の速度と、青信号で発進し始めた車両の速度とは、同程度と考えられるので、停止波伝搬速度Ｖｓと発進波伝搬速度Ｖｗとが等しいと仮定することができる場合がある。

次に、行列内走行速度Ｖｑについて説明する。行列内走行速度Ｖｑは、信号待ち行列内の車両が発進した後の走行速度である。より具体的には、車線毎に交差点を流出するまで、あるいは赤信号で停止に向かうまでの行列内での平均的な車両の走行速度である。なお、行列内走行速度Ｖｑは、当該車線の捌け交通量で決定される。例えば、渋滞による先詰まり（交差点を流出した先が渋滞していること）がなければ、一般的な信号現示の場合、右折では青信号時の捌け交通量（対向車両の多さ、横断歩道での歩行者の多さと関連）、及び右折青矢で捌ける交通量で決定される。また、左折では青信号時の捌け交通量（横断歩道での歩行者の多さと関連）で決定される。さらに、直進では、青信号時の捌け交通量（飽和交通流率と関連）で決定される。

行列内走行速度Ｖｑは、右左折直進毎、あるいは車線毎に算出することができる。

まず、直進のみの場合には、飽和交通流率（交差点流入部において、交通需要が十分に存在する状態で、単位時間・一車線当たりに停止線を通過し得る最大の車両数である。通常は青１時間当たりの通過台数で表わされる。）と関係し、先詰まりがない限り、交差点で決定される指標である。従って、過去の直進のプローブ情報から統計処理で算出しておけば、十分である。但し、勿論、直前の所定期間（例えば、１５分）の直進のプローブ情報から行列内走行速度Ｖｑを算出してもよい。

左折のみの場合には、左折後に横断歩道を渡る人がいるか否かで異なる。まず、左折後に横断歩道を渡る人がいる場合、（１）直前の所定期間（例えば、１５分）の左折のプローブ情報から行列内走行速度Ｖｑを算出する。（２）横断歩道を渡る人の状況が画像処理等で分かる場合には、例えば、過去の左折のプローブ情報から取得した行列内走行速度Ｖｑと、その時の横断歩道を渡る人数との相関関係を統計解析しておき、この相関関係と信号待ち行列に関する情報を求める時点での横断歩道を渡る人数とに基づいて行列内走行速度Ｖｑを算出する。

そして、左折後に横断歩道を渡る人がいない場合には、行列内走行速度Ｖｑは道路構造等に依存し、先詰まりがない限り、交差点で決定される指標である。従って、過去の左折のプローブ情報から統計処理で算出しておけば十分である。但し、勿論、直前の所定期間（例えば、１５分）の左折のプローブ情報から行列内走行速度Ｖｑを算出してもよい。

右折のみの場合には、青信号時の行列内走行速度Ｖｑと、右折青矢時の行列内走行速度Ｖｑの２種類がある。まず、青信号時の行列内走行速度Ｖｑの場合、対向直進交通量、横断歩道を渡る人数（横断歩道がある時）に依存する。この場合の算出方法は、例えば、以下の方法がある。すなわち、（１）直前の所定期間（例えば、１５分）の右折のプローブ情報から、行列内走行速度Ｖｑを算出する。（２）過去の右折のプローブ情報から取得した行列内走行速度Ｖｑと、その時の対向直進交通量、横断歩道を渡る人数（横断歩道がある時）との相関関係を統計解析しておき、この相関関係と信号待ち行列に関する情報を求める時点での対向直進交通量、横断歩道を渡る人数（横断歩道がある時）とに基づいて行列内走行速度Ｖｑを算出する。

そして、右折青矢の行列内走行速度Ｖｑの場合、行列内走行速度Ｖｑは、道路構造等に依存し、先詰まりがない限り、交差点で決定される指標である。従って、過去の右折のプローブ情報から統計処理で算出しておけば十分である。但し、勿論、直前の所定期間（例えば、１５分）の右折のプローブ情報から行列内走行速度Ｖｑを算出してもよい。

左折・直進の混合する車線の場合には、左折後に横断歩道を渡る人がいるか否かで異なる。左折後に横断歩道を渡る人がいる場合、直進車両は、左折車両に追従するしかないため、行列内走行速度Ｖｑは、左折のみの場合と同様になると考えられる。但しデータとしては、直進と左折の両方が利用できる。

そして、左折後に横断歩道を渡る人がいない場合、行列内走行速度Ｖｑは、ほぼ道路構造に依存し、先詰まりがない限り、交差点で決定される指標である。従って、過去の直進及び左折のプローブ情報から、統計処理で算出しておけば十分である。なお、勿論、直前の所定期間（例えば、１５分）の左折と直進のプローブ情報から行列内走行速度Ｖｑを算出してもよい。

右折・直進の混合する車線の場合、直進車両は、右折車両に追従するしかないため、右折のみの場合と同様になると考えられる。但しデータとしては、直進と右折の両方が利用できる。

次に、信号待ち行列がどのように発生し、どのように解消するかを説明する。図９は信号待ち行列の推移を示す説明図である。図９において、横軸は時刻を示し、縦軸は信号待ち行列の行列長を示す。行列長は総遅れ時間に依存し、総遅れ時間は、交差点の上流から流れて来て行列末尾に到着する交通量と交差点での青信号による捌け交通量との差の積分で決定される。最初の赤信号開始時刻ｔｒ１で信号待ちの車両がないとする。また、赤信号開始直後、上流から交通量が自由流速度Ｖｆで流入すると仮定する。

図９に示すように、赤信号開始時刻ｔｒ１で交差点の上流側から進入する交通量がある場合、信号待ちで停止する停止車両が赤信号開始時刻ｔｒ１以降増加し、停止車両の末尾（行列長）は時間の経過とともに上流側に延びる。このため、停止車両の末尾位置は、赤信号開始時刻ｔｒ１当初は停止波伝搬速度Ｖｓで移動し、その後上流側から進入する車線毎の交通量に応じて移動する。これにより、信号待ち行列の末尾の位置は、交差点の上流側に延びる（信号待ち行列長が長くなる）。

その後、青信号開始時刻ｔｇで信号待ち行列内の停止車両のうち先頭側の車両から発進するので、発進車両の位置は、時間の経過とともに上流側に延び、発進車両の位置は、発進波伝搬速度Ｖｗで移動する。発進車両の位置と停止車両の位置とが一致する時刻で行列長が最長となる（図９の点Ｍ参照）。

信号待ち行列の長さが最長になった時点で、信号待ち行列中の停止車両が存在しなくなり、その後は、信号待ち行列内のすべての車両が移動又は移動停止を繰り返し、信号待ち行列の長さが次第に短くなる。青信号中、すなわち、次の赤信号開始時刻ｔｒ２までに信号待ち行列内の車両がすべて交差点から流出できた場合、捌け残りがなくなり信号待ち行列は解消する。

次に、上述の信号待ち行列の推移を車両の進行方向別に説明する。図１０は直進車両のみの車線の場合の信号待ち行列の推移を示す説明図である。図１０において、横軸は時刻を示し、縦軸は信号待ち行列の行列長を示す。交差点上流の車両感知器１を通過した車両の大部分は、信号待ち行列のない領域では、自由流速度Ｖｆで走行し、信号待ち行列の行列末尾に到着して停止する。その後、信号が青に切り替わり、信号待ち行列の先頭が走行を開始すると発進車両の位置が発進波伝搬速度Ｖｗで上流に伝わる。発進開始後は、車両は行列内走行速度Ｖｑで平均的に走行する。信号待ち行列長が信号１回待ち以内であれば、待ち行列内にあった車両は全て交差点を通過できるが、信号待ち行列長がこれを越えた場合には、待ち行列の後ろの方にあった車両は、再度赤信号で交差点を通過できず、捌け残りが起こる。

なお、赤信号開始時刻で捌け残りがある場合、信号待ち行列には、完全に停止している停止車両の末尾（停止行列長領域の行列末尾）と、移動又は移動停止を繰り返している車両の末尾（移動行列長領域の末尾）との２種類の行列末尾が存在する。

図１１は左折車両のみの車線の場合の信号待ち行列の推移を示す説明図である。図１１において、横軸は時刻を示し、縦軸は信号待ち行列の行列長を示す。この場合は、上述の図１０の場合と同様の形態になるが、左折後に横断歩道があり、横断歩道を渡る人数が多い場合には、図１１に示すように行列内走行速度Ｖｑが大幅に低下し、発進も不規則となる。横断歩道がない場合でも、発進波伝搬速度Ｖｗ、行列内走行速度Ｖｑは、図１０の場合と異なると考えられる。

なお、図１０の場合と同様に、赤信号開始時刻で捌け残りがある場合には、信号待ち行列には、完全に停止している停止車両の末尾（停止行列長領域の行列末尾）と、移動又は移動停止を繰り返している車両の末尾（移動行列長領域の末尾）との２種類の行列末尾が存在する。ここで、行列内走行速度Ｖｑが小さく左折する交通量が多い場合には、移動又は移動停止を繰り返している車両の末尾（移動行列長領域の末尾）が上流側に延びて行列長が長くなる場合もある。

図１２は右折車両のみの車線の場合の信号待ち行列の推移を示す説明図である。図１２において、横軸は時刻を示し、縦軸は信号待ち行列の行列長を示す。この場合、行列内走行速度Ｖｑは、信号が青で対向の直進車両があり、あるいは、人が横断歩道を渡っており、避けて右折する場合と右折青矢になってから右折する場合との２種類ある。行列内走行速度Ｖｑは、後者の方が大きい。

なお、図１０の場合と同様に、赤信号開始時刻で捌け残りがある場合には、信号待ち行列には、完全に停止している停止車両の末尾（停止行列長領域の行列末尾）と、移動又は移動停止を繰り返している車両の末尾（移動行列長領域の末尾）との２種類の行列末尾が存在する。ここで、行列内走行速度Ｖｑが小さく右折する交通量が多い場合には、移動行列長領域でも行列長が長くなる場合もある。

直進車両、左折車両、右折車両等が混合する車線の場合、すなわち、図５で示したように、同一車線に複数の進路がある場合には、各車線の信号待ち行列の推移は、発進波伝搬速度Ｖｗや行列内走行速度Ｖｑなどが遅い方の進路の形態に近くなる。例えば、左折車両と直進車両とが混合する場合には、左折車両のみの場合の形態に近くなり、右折車両と直進車両とが混合する場合には、右折車両のみの場合の形態に近くなり、単一車線の道路の場合には、左折車両又は右折車両のみの場合の形態に近くなる。

次に、プローブ情報を用いた車線毎の信号待ち行列の末尾の予測方法について説明する。以下では、ある時刻に車両感知器１の感知領域を通過した車両が信号待ち行列の末尾に到着する時刻とその車両の末尾の位置を予測する場合と、任意の時刻における信号待ち行列の末尾の位置を予測する場合について説明する。また、車両には緊急車両も含まれるものとする。

まず、ある時刻に車両感知器１の感知領域を通過した車両が信号待ち行列の末尾に到着する時刻とその車両の末尾の位置を予測する場合について説明する。なお、プローブ情報に車線情報が含まれているとし、車線情報として、例えば、車線、路側からの距離などの走行方向に対して横方向の位置の情報が含まれているとする。これにより、プローブ車両が走行している車線が分かる。

まず、プローブ情報に基づいて、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した時刻と到達位置を特定する方法について説明する。交差点の上流から流入路を走行するプローブ車両の位置、速度、時刻などのプローブ情報を通信装置等で取得できた場合、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達したか否かを、例えば、交差点の手前で車速が所定の閾値より小さくなったことで判定することができる。これにより、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した時刻と到達位置を特定することができる。

この場合、プローブ情報を送信するための通信機能の車両への搭載率に影響を受ける。 例えば、搭載率が５％程度であるとする。仮に、停止線から車両感知器１の設置位置までの距離を１０００ｍ、渋滞による信号待ち行列長を２００ｍ、信号待ち行列内の車頭間隔を１０ｍ、信号待ちのない自由走行領域での車両速度を２０ｍ／秒、自由走行領域での車頭間隔を４０ｍ（車頭時間は２秒）とする。また、一車線当たり、自由走行領域８００ｍ（１０００ｍ−２００ｍ）内には２０台の車両が存在し、信号待ち行列内には２０台の車両が存在するとする。

この条件では、４０秒に１台の車両の割合で車線毎にプローブ情報が得られ、瞬間的には、自由走行領域に１台、信号待ち行列内に１台のプローブ車両のプローブ情報が得られるだけである。従って、プローブ車両が信号待ち行列末尾に到着した時刻における行列末尾のみが結果的に検出できるだけである。すなわち、上記の数値例では、４０秒経過の都度に行列末尾が得られることになる。

図１３は停止行列長領域の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。以下、直進車線の場合を示すが、他の車線についても同様である。停止行列長領域は、上述したとおり、信号待ち行列内で完全に停止している停止車両で構成される行列領域である。取得したプローブ情報を用いて、プローブ車両の位置情報の軌跡を追跡すると、プローブ車両が交差点上流の車両感知器１の感知領域を通過した時刻ｔ０が分かり、このプローブ車両が当該走行車線の行列末尾に到着した時刻ｔ１と時刻ｔ１での位置（到達位置、図１３で点Ａ）が分かる。

時刻ｔ０以降に車両感知器１を通過した断面交通量Ｑを計測することができるので、任意の時刻ｔ（ｔ＞ｔ０）に車両感知器１を通過した車両が行列末尾に到着する時刻Ｔ、及び到達位置（図１３で点Ｘ）は、上述の交通流挙動パラメータ（自由流速度Ｖｆ、右左折直進率Ｐｉ、到着交通量率Ｒ、進行方向別車線利用率Ｕｉｊ、停止行列内の平均車頭間隔Ｌｈ、発進波伝搬速度Ｖｗ、停止波伝搬速度Ｖｓ、行列内走行速度Ｖｑ等）、信号切り替えタイミング（赤信号開始時刻ｔｒ、青信号開始時刻ｔｇ等）を既知とすると、車両が到達する車線ごとに予測することができる。

例えば、時刻ｔ０から時刻ｔまでの間に車両感知器１で計測された断面交通量をＱ（ｔ０、ｔ）とする。時刻ｔに車両感知器１の感知領域を通過した車両が、停止行列長領域の車線ｊの行列末尾に到着する時刻Ｔ、及び時刻Ｔでの行列末尾の位置Ｌ（Ｔ）は、それぞれ式（２）、式（３）で求めることができる。ただし、式（４）が成立するものとする。式（４）が成立する場合は、信号待ち行列内に完全に停止している車両が存在する。これにより、最長末尾位置及び時点までは、信号待ち行列の末尾を停止車両の行列末尾として求めることができる。

図１４は信号待ち行列が最長となる場合の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。図１４に示すように、信号待ち行列が最長となる時刻をＴｍとし、その時刻Ｔｍでの末尾位置をＬ（Ｔｍ）とする（図１４の点Ｍ）。また、時刻ｔｍに車両感知器１の感知領域を通過した車両が信号待ち行列に到達したときに信号待ち行列が最長になったとする。この場合、Ｔｍ、Ｌ（Ｔｍ）は、それぞれ式（５）、式（６）で求めることができる。なお、この場合、式（７）が成立するものとする。任意の時刻ｔに車両感知器１の感知領域を通過した車両に対して、式（２）及び式（３）から求めた時刻Ｔ及びその時の行列末尾のＬ（Ｔ）を、式（５）及び式（６）のＴｍ、Ｌ（Ｔｍ）に代入した場合に、当該式（５）及び式（６）の等号が成立するか否かを判定し、成立した場合、信号待ち行列が最長になったことを示す。

図１５は移動行列長領域の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。移動行列長領域は、上述したとおり、信号待ち行列内で移動又は移動停止を繰り返している車両で構成される行列領域である。この場合、任意の時刻ｔに車両感知器１の感知領域を通過した車両が、移動行列長領域の車線ｊの行列末尾に到着する時刻Ｔ、及び時刻Ｔでの行列末尾の位置Ｌ（Ｔ）は、それぞれ式（８）、式（９）で求めることができる。ただし、式（１０）が成立するものとする。また、任意の時刻ｔは、時刻ｔｍ以降の時刻である。これにより、信号待ち行列内の車両が移動又は移動停止を繰り返し、信号待ち行列長が減少している場合であっても、渋滞時等の信号待ち行列に関する情報を車線に対応させて精度良く予測することができる。

図１６は信号待ち行列が移動行列長領域から停止行列長領域に移行する場合の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。図１６に示すように、信号待ち行列が移動行列長領域から停止行列長領域に移行する（すなわち、信号待ち行列の行列長が移動行列長から停止行列長に移行する）時刻をＴｎとし、その時刻Ｔｎでの末尾位置をＬ（Ｔｎ）とする（図１６の点Ｎ）。また、時刻ｔｎに車両感知器１の感知領域を通過した車両が信号待ち行列に到達したときに信号待ち行列が移動行列長領域から停止行列長領域に移行したとする。この場合、Ｔｎ、Ｌ（Ｔｎ）は、それぞれ式（１１）、式（１２）で求めることができる。式（１２）が成立する場合は、捌け残りがある場合である。

あるいは、Ｔｎ、Ｌ（Ｔｎ）は、それぞれ式（１３）、式（１４）で求めることができる。式（１４）が成立する場合は、捌け残りがない場合である。この場合、信号待ち行列の最短長は０となる。

時刻Ｔｎ以降の次の停止行列長領域の行列末尾の予測、すなわち、時刻ｔｎ以降の時刻ｔ（第８時点）に車両感知器１の感知領域を通過した車両が、停止行列長領域の車線ｊの行列末尾に到着する時刻Ｔ、及び時刻Ｔでの行列末尾の位置Ｌ（Ｔ）は、それぞれ式（１５）、式（１６）で求めることができる。ただし、式（１７）が成立するものとする。式（１７）が成立する場合は、捌け残りがある場合を示す。

あるいは、Ｔ、Ｌ（Ｔ）は、それぞれ式（１５）、式（１８）で求めることができる。ただし、式（１９）が成立するものとする。式（１９）が成立する場合は、捌け残りがない場合を示す。これにより、青信号で信号待ちが解消せずに捌け残りがあり、信号待ち行列長が増加している場合であっても、渋滞時等の信号待ち行列に関する情報を車線に対応させて精度良く予測することができる。

上述の図１３〜図１６の例は、直進車線の場合であるが、左折車線や右折車線の場合も同様に信号待ち行列の末尾の情報を求めることができる。

新たなプローブ車両のプローブ情報が得られて、信号待ち行列の末尾が正確に把握できれば、これを考慮して信号待ち行列の末尾を予測することになる。上述の数値例で示したように、４０秒経過の都度、新たなプローブ情報を取得することができるとすれば、信号待ち行列の予測を行う間隔は、高々４０秒程度で十分であり、４０秒程度先までの時間範囲内での信号待ち行列を予測すればよいといえる。ただし、プローブ車両の比率が大きくなればなる程、予測を行う間隔を短くすることができるので、予測の時間範囲が短くなり、それだけ予測精度が高くなる。予測した後に、信号切り替えタイミングに変更が生じた場合には、これを考慮して即座に予測値を変更すればよい。

なお、停止行列長領域での行列末尾は、青信号で発進波が伝搬し、行列末尾が移動を開始した時点（例えば、図１４における点Ｍ）で、移動行列長領域での行列末尾に切り替わる。後者の行列末尾は、図１４に示すように、行列内走行速度Ｖｑと流入してくる交通量に依存するが、停止時の最長行列末尾（点Ｍ）が行列内走行速度Ｖｑで移動したものと殆ど変わらないため、これに近似して行列末尾を予測することもできる。

上述の実施の形態では、プローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した到達時刻と到達位置を利用して、任意の時刻に車両感知器１の感知領域を通過した車両が、信号待ち行列の末尾に到達する時刻とその時刻での行列末尾の位置を求めるものであったが、プローブ車両の走行軌跡中の他の位置及び時刻を利用することもできる。

図１７はプローブ車両の走行軌跡の利用の例を示す説明図である。図１７に示すように、プローブ車両は、時刻ｔ１で信号待ち行列の末尾に到達する（点Ａ参照）。その後信号待ちで停止を続け、時刻ｔ２で発進を開始する（点Ｂ参照）。そして、時刻ｔ２以降は、行列内走行速度Ｖｑで交差点に向かって走行し、時刻ｔ３で交差点から流出する（点Ｃ）。

この場合、プローブ車両が行列末尾（図１７の点Ａ）に到着したときの情報を利用する代わりに、プローブ車両が行列内で停止した後に動き始めた点Ｂ、あるいは、交差点を流出した点Ｃの情報を利用して、それまでに予測した行列末尾の予測値を補正することもできる。

次に、任意の時刻における信号待ち行列の末尾の位置を予測する場合について説明する。図１８は任意の時刻における信号待ち行列の末尾の位置を算出する例を示す説明図である。任意の時刻ｔとプローブ車両が信号待ち行列の末尾に到達した到達時刻ｔ１との時間差Δｔ（例えば、Δｔ＝ｔ−ｔ１）を算出し、そのプローブ車両が車両感知器１の感知領域を通過した時刻ｔ０から時間差Δｔの間の所定車線の到達交通量及びプローブ車両の到達位置Ｌ（ｔ１）を用いて、任意の時刻ｔの信号待ち行列の末尾の位置Ｌ（ｔ）を算出することができる。

なお、この場合、上述の式（２）、式（３）、式（８）、式（９）、式（１５）、式（１６）、式（１８）を逐次求めていくことにより算出できる。これにより、プローブ情報を取得した後であれば、任意の時点での信号待ち行列の末尾の位置を車線毎に逐次求めることができる。

ここで、上記の任意の時刻が、現在又は過去のとき推定、将来のとき予測と区別することにすると、将来の行列末尾の予測では、図１８から明らかなように、現在時刻から、車両感知器１の位置から行列末尾までの自由走行時間先の予測までが可能である。それ以後は、車両感知器１で交通量が計測されていないためである。なお、本実施の形態では、上記推定、予測を区別せず、両方の概念を含めて予測という表現を用いることにする。

プローブ情報に、車線又は路側からの距離等の横方向の位置の情報が含まれていない場合には、少なくとも交差点を流出する時点までは、プローブ車両がどの車線を走行しているかが分からない。また、プローブ車両が交差点を流出した場合でも、１つの進行方向に対して複数の車線が利用できるときは、流出先の進行方向のみでは、プローブ車両が走行した車線を特定することができない。このような場合には、以下の方法で対応することができる。

まず、交差点を流出した時点での車線の特定する場合について説明する。プローブ車両が、交差点を流出した時点で、当該進行方向に対して利用できる車線が特定できる場合には、この時点で、そのプローブ車両のプローブの情報（例えば、図１７の点Ａ、点Ｂ、点Ｃでの情報）を利用して、当該車線の行列末尾を予測する。特に、右折の場合には、特定できる場合が多く、かつ予測結果の利用価値も高いので、本方式は有意義である。

次に、車線毎の行列末尾の差異を利用する場合について説明する。例えば、直進車線と右折車線とでは、行列末尾（例えば、長さ）に大きな差があることが多い。従って、プローブ車両が行列末尾に到着した時刻の行列末尾が、それまでに予測していた当該時刻の行列末尾と異なる場合には、その車線ではないと判定することができる。このため、必ずしも、プローブ車両が交差点を流出するまで待たなければ利用できないということはない。

次に、複数利用可能な車線の行列末尾の同一性を利用する場合について説明する。例えば、１つの進行方向に対して、複数の車線が利用できる場合、直進方向の車線が２車線ある場合、左折方向の車線が２車線ある場合に、どちらの車線の行列末尾（例えば、信号待ち行列の長さ）もあまり変わらないと考えることもできる。従って、この場合には、どちらも同じ行列末尾であると判定して、両方の車線における行列末尾の予測に対して、当該プローブ情報を利用する。なお、上記のようにして予測した行列末尾は、時間が経過し過ぎると精度が低下するので、有効期限（例えば、１分）を設定しておく必要がある。

以下、緊急車両の優先制御について説明する。図１９は緊急車両の優先制御の様子を示す模式図である。緊急車両は、例えば、救急車、パトロールカー、消防車、ＶＩＰ車両等の緊急的な優先性を必要とする車両である。図１９（ａ）に示すように、緊急車両に対する優先制御が特段実施されない場合、交差点の交通状況に応じて信号待ち行列が全車線で発生しているときは、緊急車両は信号待ち行列の末尾で停止せざるを得ない。

緊急車両の優先制御は、緊急車両が走行する道路に対する信号表示の優先制御を行うことにより、仮に一時的に交差点付近での交通流が乱れるおそれがある場合であっても、一刻も早く緊急車両を病院、事案現場等の目的地に急行させることを優先させる必要のある、最大の緊急事態に対応するものである。

例えば、図１９（ｂ）に示すように、緊急車両が交差点付近に到達した時に少なくとも１つの車線で信号待ち行列を解消させるべく信号表示を制御することにより、交差点手前で緊急車両を停止させることなく通過させることができる。また、図１９（ｃ）に示すように、緊急車両が交差点付近に到達した時に全車線で信号待ち行列が発生している場合でも、少なくとも１つの車線の信号待ち行列の行列長が徐々に短くなるように（すなわち、行列内の車両が移動するように）信号表示を制御することにより、交差点手前で緊急車両を停止させることなく通過させることができる。

緊急車両の現在地から目的地までの走行予定経路は、最短距離等の評価指標（緊急車両の走行速度を一定と仮定する）による経路探索や人手による設定等で予め決定しておくことができる。また、優先制御は、交差点付近が渋滞時である場合には、初期優先制御と本格優先制御の２段階制御とすることができ、渋滞時でない場合には、本格優先制御のみとすることができる。なお、交差点付近での渋滞状況に関わらず、初期優先制御のみ、あるいは本格優先制御のみを行うこともできる。

初期優先制御は、交差点での全車線の信号待ち行列長が所定の閾値（所定長）より大きい（長い）場合に、少なくとも１つの車線の行列長を所定長以下にすべく信号表示を制御するものである。そして、本格優先制御は、緊急車両が各交差点に流入する道路の上流側の所定地点、あるいは各交差点から上流側へ所定距離の地点に到達したときに、当該交差点の信号表示の影響で停止しないように信号表示を制御するものである。本格優先制御が開始される前に、予め初期優先制御を行うことにより、少なくとも１つの車線の信号待ち行列の行列長を所定の閾値以下にすることができ、交差点で緊急車両を確実かつ迅速に通過させることができる。

図２０は初期優先制御と本格優先制御との関係を示す説明図である。図２０中横軸は時刻を示し、縦軸は位置（距離）を示す。また、図２０中斜線は緊急車両の走行予定経路を示す。緊急車両優先制御装置１００は、予め計画された初期優先制御に基づいて各交差点で初期優先制御を実施する。この場合、緊急車両が、交差点の上流の所定位置に到達すると予測される時刻と、信号待ち行列長が所定距離以下となるのに要すると予測された初期優先制御時間とに基づいて、初期優先制御を開始する。

例えば、図２０に示すように、交差点Ｗ１での初期優先制御は、緊急車両が交差点Ｗ１手前に到達する時点で、信号待ち行列長が所定距離以下（初期優先制御の終了）になっているように初期優先制御時間だけ早く開始する。交差点Ｗ１での本格優先制御は、交差点Ｗ１の上流側の所定地点Ｅ１に緊急車両が到達した時点で開始し、緊急車両が交差点Ｗ１を停止することなく通過できるように信号表示を制御する。

また、交差点Ｗ２では、すでに少なくとも１つの車線で信号待ち行列長が所定距離以下になっており、初期優先制御を実施する必要がないことを示す。交差点Ｗ２での本格優先制御は、交差点Ｗ２の上流側の所定地点Ｅ２に緊急車両が到達した時点で開始し、緊急車両が交差点Ｗ２を停止することなく通過できるように信号表示を制御する。以下、他の交差点についても同様に初期優先制御と本格優先制御を実施する。

なお、各交差点の優先制御は、信号待ち行列の末尾位置の変動、緊急車両の走行予定経路及び優先制御時間の予測誤差等を考慮して、若干早めに開始することが好ましい。優先制御開始直前、あるいは開始中に予測誤差が判明した場合には、予測誤差を考慮して優先制御の開始時刻、終了時刻又は優先制御時間を調整することもできる。

次に初期優先制御の詳細について説明する。初期優先制御を行う場合、緊急車両の走行予定経路にある交差点毎に初期優先制御の計画を実施する。各交差点の上流側の道路の現在の車線ごとの行列末尾の位置（信号周期における行列長の最大値、あるいは平均値等）は、当面現在のまま継続すると仮定する。仮に、行列末尾の位置が、全ての車線に対して所定距離Ｌｍ以上の場合、当該道路に対応する交差点の信号切り替えタイミングを変更して、少なくとも１車線に対しては所定距離Ｌｍ以下になるようにする。青信号の延長又は赤信号の短縮によって、当該車線の行列長を短くする。青信号の延長又は赤信号の短縮には、右折青矢の延長や常時左折可を含めることができる。なお、所定距離Ｌｍは、例えば、信号待ち回数が２回以上（渋滞開始）になる限界距離を設定することができ、また、車線毎に異なる距離を設定することもできる。どの車線の行列長を所定距離Ｌｍ以下にするかは、後述するような最適性を考慮して選択することができる。青信号の延長又は赤信号の短縮のみならず、青信号の短縮又は赤信号の延長を用いることもできる。この場合、緊急車両が交差点を通れる状況にあっては（例えば、緊急車両が交差点のすぐ近くにおり、前に止まっている車両を追い越して、交差点に進入することが可能な状況など）、青短縮や赤延長を行うことで全赤時間を増やせば、一般車両の通行量が減り、緊急車両は交差点をより通過し易くなる。

図２１は初期優先制御において左折専用車線を選択する例を示す説明図である。図２１に示すように、交差点に左折専用車線がある場合、その左折専用車線を選択し、選択した左折専用車線の信号表示が常時左折可とすべく制御情報を生成する。図２１（ａ）に示すように、全車線に信号待ち行列が発生している場合、左折専用車線に対して常時左折可とすることにより、図２１（ｂ）に示すように、いずれ信号待ち行列は解消する。

例えば、左折専用車線の青信号時の発進波伝搬速度をＶｗｇ、赤信号時の発進波伝搬速度をＶｗｒ、当該走行方向のスプリット（青信号時間の確率）をＧｓ、左折専用車線の信号待ち行列長をＬとすると、信号待ち行列が解消するまでの時間Ｔｃは、式（２０）で求めることができる。

これにより、左折車線の信号待ち行列は解消し、交差点での交通流に与える影響を最小限にして、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

図２２は初期優先制御において信号待ち行列長が最も短い車線を選択する例を示す説明図である。図２２（ａ）に示すように、各車線の行列長のうち、所定長との差が最も小さい車線を選択し、選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。図２２（ａ）では、右折車線の信号待ち行列長と所定長との差が最も小さいので右折車線を選択する。すなわち、行列末尾の位置が、所定距離の位置に最も近い（所定距離からの行列長が最も短い）車線に注目し、当該車線の１周期の青時間（右折車線の場合は、右折青矢印時間）をΔＴｇ（許容される増分の最大値）だけ延長する。

当該車線（図２２では右折車線）の信号待ち行列長をＬ、発進波伝搬速度をＶｗ、信号周期をＴｓとすると、行列長が所定距離Ｌｍ以下になるまでの時間Ｔｄは、式（２１）で求めることができる。図２２（ｂ）に示すように、信号周期の１周期目で行列長が所定長に近づき、図２２（ｃ）に示すように、２周期目では行列長は所定長以下になっている。これにより、信号待ちの行列長が所定長以下になるまでの時間を極力短くし、交差点での交通流に与える影響を最小限にして、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

図２３は初期優先制御において信号待ち行列長及び行列長の捌け量により車線を選択する例を示す説明図である。この場合、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の発進波伝搬速度Ｖｗを用いて、各車線の行列長が所定の閾値（所定長）以下になるまでの捌け時間を車線毎に算出する。そして、算出した捌け時間が最も小さい車線を選択し、選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。すなわち、全車線に対して、式（２１）を求め、最も小さい（短い）時間Ｔｄの車線を選択する。図２３の例では、直進車線を選択している。これにより、仮に信号待ち行列が長い場合でも、行列待ちの車両の捌け量が多く結果として信号待ちの行列長が所定長以下になるまでの時間が短い車線を選択して、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。

また、車線の選択方法として、緊急車両の交差点流出方向に注目することもできる。すなわち、緊急車両の交差点流出方向に対応する車線を選択し、選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。これにより、緊急車両が交差点に進入して交差点を流出するまでの緊急車両の走行挙動を車線の進行方向に従ったものとすることができ、緊急車両が交差点内で進行方向を急に変更する必要や車線を急に変更する必要がなく緊急車両の危険走行を回避することができる。

上述の初期優先制御を実施することにより、全ての車線の行列長が所定距離より長い場合には、少なくとも１車線に対して、予め行列長が所定距離以下になるようにしておくことができる。なお、初期優先制御に要する時間Ｔｃ、Ｔｄは、式（２０）、式（２１）で推定することができるため、これらの時間Ｔｃ又はＴｄと、緊急車両が、走行経路上の当該交差点に到達すると予測される時刻とに基づいて、当該交差点の初期優先制御を開始することができる。

上述の初期優先制御は、基本的には主要交差点単位で実施するが、初期優先制御により、交通状況が変わることを考慮して、以下のような対応を行うこともできる。すなわち、（１）初期優先制御は、緊急車両の進む経路上の上流側の主要交差点から、順次実施する。（２）初期優先制御により、緊急車両の進む方向の下流交差点の交通量が増加すると考えられる、初期優先制御による下流交差点での交通量の増加を考慮して、下流交差点の初期優先制御を行う。

例えば、初期優先制御で、１周期の青時間をΔＴｇ秒延長するとする。緊急車両の進む方向の行列内走行速度をＶqとすると、１周期当たり、ＶqΔＴｇの距離分だけ捌け量が増える。従って、ｎ周期だけ初期先制御を実施した場合、ｎＶqΔＴｇを現在得られている下流の交差点への需要量（ｍ車線の場合、車線当たりはｎＶqΔＴｇ／ｍの行列増加）として増加させる。これにより、初期優先制御を行う場合、交差点間の行列長の調整を行うことができる。なお、上述の交差点間の交通量の調整は、本格優先制御についても適用することができる。

次に本格優先制御の詳細について説明する。図２４は本格優先制御を行う場合の信号待ち行列と緊急車両の走行軌跡との関係を示す説明図である。図２４に示すように、現在時刻ｔの場合、赤信号開始時刻ｔｒから信号待ちの車両が増加し、信号待ち行列の末尾位置が上流側に延びる（行列長が長くなる）。そして、自由流速度Ｖｆで交差点に向かって走行してきた緊急車両が時刻ｔａで信号待ち行列の行列末尾（図２４の点Ｅ）となり、その時点での末尾位置（行列長）をＬ（ｔａ）とする。仮に、図２４の例が直進車線の行列末尾を示すものとすれば、同様に他の車線についても、緊急車両が行列末尾となる時刻とその時刻での末尾位置を求めることができる。勿論、末尾となる末尾時刻及び末尾位置は車線毎に異なることもあり、同じになる場合もある。

図２４の例の状態では、緊急車両が信号待ち行列の末尾で停止しなければならず、これを回避するために以下のような本格優先制御を行う。図２５は青信号時間を延長する場合の本格優先制御の一例を示す説明図である。まず、信号待ち行列の末尾位置の緊急車両が信号待ち行列が存在しない場合に交差点に到達する到達時間を算出する。例えば、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａでの末尾位置をＬ（ｔａ）、自由流速度をＶｆとすると、到達時間はＬ（ｔａ）／Ｖｆにより算出することができる。そして、末尾時点ｔａに直近の赤信号開始時点ｔｒから該末尾時点ｔａまでの時間差（ｔａ−ｔｒ）を算出し、算出した到達時間及び時間差を用いて青信号の延長時間ΔＴｇを式（２２）により算出する。

緊急車両優先制御装置１００は、算出した青信号の延長時間ΔＴｇに基づいて青信号を延長すべく制御情報を生成する。青信号を延長すること、すなわち、赤信号開始時刻を遅らせる（赤信号開始時刻をｔｒ′とする）ことにより、緊急車両が信号待ち行列に遭遇することなく交差点を通過させることができる。

図２６は赤信号時間を短縮する場合の本格優先制御の一例を示す説明図である。まず、青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が発進波伝搬速度Ｖｗで緊急車両の末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する。例えば、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａでの末尾位置をＬ（ｔａ）とすると、伝搬時間はＬ（ｔａ）／Ｖｗにより算出することができる。そして、末尾時点ｔａから該末尾時点ｔａに直近の青信号開始時点ｔｇまでの時間差（ｔｇ−ｔａ）を算出し、算出した伝搬時間及び時間差を用いて赤信号の短縮時間ΔＴｒを式（２３）により算出する。

緊急車両優先制御装置１００は、算出した赤信号の短縮時間ΔＴｒに基づいて赤信号を短縮すべく制御情報を生成する。赤信号を短縮すること、すなわち、青信号開始時刻を早める（新たな青信号開始時刻をｔｇ′とする）ことにより、信号待ち行列内の停止車両を早く発進させ、信号待ち行列内の車両が所定の行列内走行速度Ｖｑで移動するようにし、緊急車両が信号待ち行列の末尾になったとしても、緊急車両を停止させることなく行列内走行速度Ｖｑで交差点まで走行させることができる。

また、緊急車両優先制御装置１００は、青信号の延長、あるいは、赤信号の延長、いずれの方法でも、交差点で緊急車両を停止させることなく通過させることができる場合、算出した青信号の延長時間ΔＴｇ及び赤信号の短縮時間ΔＴｒのいずれか短い方の時間に基づいて青信号の延長又は赤信号の短縮のいずれかを行うべく制御情報を生成することもできる。これにより、優先制御による交通流に与える影響を最小限にすることができる。青信号の延長時間ΔＴｇ及び赤信号の短縮時間ΔＴｒが等しくなるような、緊急車両が行列末尾になる末尾時点ｔａは、式（２４）により求めることができる。例えば、緊急車両が信号待ち行列の末尾となったときの末尾位置（行列長）を１００ｍ、赤信号時間を６０秒、自由流速度Ｖｆを１５ｍ／ｓ、発進波伝搬速度Ｖｗを６ｍ／ｓとすると、ｔａは赤信号開始時刻から３５秒の時点となり、これが青信号の延長時間及び赤信号の短縮時間の最大値となる。

また、上述の本格優先制御は、緊急車両が交差点に近づくにつれて、緊急車両の走行軌跡や信号待ち行列の行列末尾の予測が変動する可能性があるため、時々刻々と更新する必要がある。すなわち、例えば、青信号延長の場合には、緊急車両が交差点の停止線を通過するまで継続して本格優先制御を行い、緊急車両が交差点を通過した場合、直ちに赤信号開始とすることができる。また、赤信号短縮の場合には、緊急車両の走行軌跡と信号待ち行列の行列末尾の予測を時々刻々と更新し、若干の余裕を持ったタイミングで青信号開始を行うように設定することができる。なお、緊急車両が、現在の信号制御でも行列末尾で停止しないタイミングの場合には、上記の本格優先制御を実施する必要がないと考えられるが、上述のように予測誤差を考慮した余裕を考慮する必要があるため、若干の赤信号短縮を行う必要が生じる可能性がある。

上述の本格優先制御において、青信号延長は、青矢信号を延長する場合も含むものとする。また、交差点に左折専用車線がある場合には、上述の初期優先制御と同様に、常時左折可で対応することもできる。

次に、本発明に係る緊急車両優先制御装置１００の動作について説明する。図２７及び図２８は緊急車両優先制御の処理手順を示すフローチャートである。制御部１０、車線交通量算出部１２、プローブ車両情報特定部１４、行列末尾情報生成部１５、行列長判定部１６、車線選択部１７、緊急車両情報特定部１８、優先制御情報生成部１９などを、これら各部の機能を実現するプログラムコードをＣＰＵ（不図示）にロードして実行させる構成とすることができる。以下、緊急車両優先制御の処理手順をＣＰＵが行うものとして説明する。ＣＰＵは、初期優先制御の計画が完了しているか否かを判定し（Ｓ１１）、計画が完了していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、緊急車両の走行予定経路を取得する（Ｓ１２）。

ＣＰＵは、走行予定経路上に優先制御対象の交差点（例えば、幹線道路が交差する主要交差点などである）の有無を判定し（Ｓ１３）、優先制御対象の交差点がない場合（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を行なう。

優先制御対象の交差点がある場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、ＣＰＵは、対象交差点の現在の車線毎の信号待ち行列長を算出し（Ｓ１４）、現時点で全車線の行列長が所定長以上であるか否かを判定する（Ｓ１５）。これにより、初期優先制御の要否を判定する。

現時点で全車線の行列長が所定長以上である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、ＣＰＵは、対象交差点で初期優先制御を行う車線を選択し（Ｓ１６）、初期優先制御に要する時間（初期優先制御時間）を算出する（Ｓ１７）。現時点で全車線の行列長が所定長以上でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、すなわち、少なくとも１つの車線で行列長が所定長より短い場合、ＣＰＵは、ステップＳ１６、Ｓ１７の処理を行わずに、後述のステップＳ１８の処理を行う。

ＣＰＵは、対象の全交差点に対し計画完了か否かを判定し（Ｓ１８）、計画が完了した場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１１の処理を行い、計画が完了していない場合（Ｓ１８でＮＯ）、ステップＳ１４の処理を行う。

初期優先制御の計画が完了した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、ＣＰＵは、緊急車両の位置を取得し（Ｓ１９）、初期優先制御の計画を修正する必要のある交差点の有無を判定する（Ｓ２０）。初期優先制御の計画を修正する必要のある交差点がある場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、ＣＰＵは、該当する交差点の初期優先制御の計画を更新する（Ｓ２１）。例えば、緊急車両の当初予定の位置が変動したような場合、初期優先制御の開始時刻等を修正する。初期優先制御の計画を修正する必要のある交差点がない場合（Ｓ２０でＮＯ）、ＣＰＵは、ステップＳ２１の処理を行わずに後述のステップＳ２２の処理を行う。

ＣＰＵは、初期優先制御開始時刻の交差点の有無を判定し（Ｓ２２）、初期優先制御開始時刻の交差点がある場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、初期優先制御を実施し（Ｓ２３）、初期優先制御開始時刻の交差点がない場合（Ｓ２２でＮＯ）、ステップＳ２３の処理を行わずに後述のステップＳ２４の処理を行う。

ＣＰＵは、本格優先制御開始時刻の交差点の有無を判定し（Ｓ２４）、本格優先制御開始時刻の交差点がある場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、本格優先制御を実施し（Ｓ２５）、本格優先制御開始時刻の交差点がない場合（Ｓ２４でＮＯ）、ステップＳ２５の処理を行わずに後述のステップＳ２６の処理を行う。

ＣＰＵは、緊急車両がすべての対象交差点を通過したか否かを判定し（Ｓ２６）、すべての対象交差点を通過していない場合（Ｓ２６でＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を続け、すべての対象交差点を通過した場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、処理を終了する。

以上説明したように、本発明によれば、交差点で緊急車両を優先的に通過させることができる。例えば、目的地に向って走行する緊急車両が、走行経路上の道路が渋滞している場合、当該緊急車両が渋滞で停止せざるを得ない事態を回避することができるそして、緊急車両を迅速かつ信号待ちに遭遇しないように確実に優先制御することができる。

上述の実施の形態では、緊急車両優先制御装置を交差点付近等に設置した路側装置として構成する例であったが、これに限定されるものではなく、緊急車両優先制御装置を交通管制センタ等のセンタ装置として構成することもできる。この場合、優先制御の対象となる各交差点に関する情報（交通量、信号情報など）がセンタ装置に集約され、センタ装置で各交差点での行列末尾の予測等の処理を行う。また、緊急車両は、センタ装置との間で広域通信を利用して情報の送受信を行う。そして、緊急車両優先制御装置としてのセンタ装置は、各交差点の初期優先制御の計画し、初期優先制御及び／又は本格優先制御を実施する。なお、路側装置とセンタ装置とを併用して、緊急車両優先制御装置の各機能を路側装置及びセンタ装置で分担させることもできる。この場合、緊急車両は路側装置又はセンタ装置のいずれかと情報の送受信を行うようにすればよい。

また、本格優先制御は、次のように行うこともできる。すなわち、緊急車両が交差点上流に設置された光ビーコンを通過した場合、当該交差点に設置された交通信号制御機は、緊急車両が光ビーコンを通過したことを接近情報として取得し、緊急車両が青信号で交差点を通過できるように、優先制御を行うこともできる。この場合、緊急車両が光ビーコンを通過した時刻と、光ビーコンの位置、緊急車両の速度（予め設定してもよく、あるいは、光ビーコンを通過するときに取得してもよい）に基づいて、緊急車両の走行予定軌跡を算出し、当該緊急車両が行列末尾になるか否かを判定すればよい。

上述の実施の形態において、緊急車両優先制御装置１００は、信号制御装置３内に格納されていてもよく、あるいは、信号制御装置３が緊急車両優先制御装置１００を兼ねる構成でもよい。

上述の実施の形態において、制御部１０、車線交通量算出部１２、プローブ車両情報特定部１４、行列末尾情報生成部１５、行列長判定部１６、車線選択部１７、緊急車両情報特定部１８、優先制御情報生成部１９などは、ハードウェア回路で構成することもでき、あるいは、これらの機能を実現するプログラムコードをＣＰＵにロードして実行させる構成とすることもできる。また、前述のプログラムコードをコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなど）として構成することもできる。

開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る緊急車両優先制御方法の概要を示す説明図である。 本発明に係る緊急車両優先制御装置を備えた緊急車両優先制御システムの設置例を示す模式図である。 本発明に係る緊急車両優先制御装置を備えた緊急車両優先制御システムの構成の一例を示す説明図である。 本発明に係る緊急車両優先制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 進路別の道路標識の一例を示す説明図である。 複数車線を有する流入路での車両の走行例を示す説明図である。 到着交通量率の算出方法の一例を示す説明図である。 右左折直進率及び進行方向別車線利用率を示す説明図である。 信号待ち行列の推移を示す説明図である。 直進車両のみの車線の場合の信号待ち行列の推移を示す説明図である。 左折車両のみの車線の場合の信号待ち行列の推移を示す説明図である。 右折車両のみの車線の場合の信号待ち行列の推移を示す説明図である。 停止行列長領域の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。 信号待ち行列が最長となる場合の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。 移動行列長領域の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。 信号待ち行列が移動行列長領域から停止行列長領域に移行する場合の行列末尾の予測方法の一例を示す説明図である。 プローブ車両の走行軌跡の利用の例を示す説明図である。 任意の時刻における信号待ち行列の末尾の位置を算出する例を示す説明図である。 緊急車両の優先制御の様子を示す模式図である。 初期優先制御と本格優先制御との関係を示す説明図である。 初期優先制御において左折専用車線を選択する例を示す説明図である。 初期優先制御において信号待ち行列長が最も短い車線を選択する例を示す説明図である。 初期優先制御において信号待ち行列長及び行列長の捌け量により車線を選択する例を示す説明図である。 本格優先制御を行う場合の信号待ち行列と緊急車両の走行軌跡との関係を示す説明図である。 青信号時間を延長する場合の本格優先制御の一例を示す説明図である。 赤信号時間を短縮する場合の本格優先制御の一例を示す説明図である。 緊急車両優先制御の処理手順を示すフローチャートである。 緊急車両優先制御の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両感知器
２、６ 通信装置
３ 信号制御装置
４ 信号灯器
５ 画像センサ
１００ 緊急車両優先制御装置
１０ 制御部
１１ 通信部
１２ 車線交通量算出部
１３ 記憶部
１４ プローブ車両情報特定部
１５ 行列末尾情報生成部
１６ 行列長判定部
１７ 車線選択部
１８ 緊急車両情報特定部
１９ 優先制御情報生成部

Claims (17)

1. 緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置において、
   緊急車両の走行予定経路を取得する経路取得手段と、
   該経路取得手段で取得した走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する行列長算出手段と、
   該行列長算出手段で算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定する行列長判定手段と、
   該行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする緊急車両優先制御装置。
2. 緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置において、
   緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報を取得する接近情報取得手段と、
   前記交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する行列末尾算出手段と、
   前記接近情報取得手段で取得した接近情報及び前記行列末尾算出手段で算出した行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する末尾判定手段と、
   該末尾判定手段で前記緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定する末尾情報特定手段と、
   該末尾情報特定手段で特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする緊急車両優先制御装置。
3. 緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置において、
   緊急車両の走行予定経路を取得する経路取得手段と、
   該経路取得手段で取得した走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する行列長算出手段と、
   該行列長算出手段で算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定する行列長判定手段と、
   該行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段と、
   前記行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より小さいと判定した交差点に緊急車両が接近してくることを示す接近情報を取得する接近情報取得手段と、
   前記交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する行列末尾算出手段と、
   前記接近情報取得手段で取得した接近情報及び前記行列末尾算出手段で算出した行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する末尾判定手段と、
   該末尾判定手段で前記緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定する末尾情報特定手段と
   を備え、
   前記生成手段は、
   さらに、前記末尾情報特定手段で特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする緊急車両優先制御装置。
4. 前記行列長判定手段で行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、少なくとも１つの車線を選択する選択手段を備え、
   前記生成手段は、
   前記選択手段で選択した車線の行列長を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の緊急車両優先制御装置。
5. 前記行列末尾算出手段は、
   交差点の信号待ち行列の行列末尾を車線毎に算出するように構成してあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の緊急車両優先制御装置。
6. 前記選択手段は、
   交差点に左折専用車線がある場合、該左折専用車線を選択するように構成してあり、
   前記生成手段は、
   前記左折専用車線の信号表示が常時左折可とすべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の緊急車両優先制御装置。
7. 前記行列長算出手段で算出した行列長情報と前記閾値との差を算出する行列長差算出手段を備え、
   前記選択手段は、
   前記行列長差算出手段で算出した差が最も小さい車線を選択するように構成してあり、
   前記生成手段は、
   前記選択手段で選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の緊急車両優先制御装置。
8. 信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度を用いて、前記行列長算出手段で算出した行列長情報が前記閾値以下になるまでの捌け時間を車線毎に算出する捌け時間算出手段を備え、
   前記選択手段は、
   前記捌け時間算出手段で算出した捌け時間が最も小さい車線を選択するように構成してあり、
   前記生成手段は、
   前記選択手段で選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の緊急車両優先制御装置。
9. 前記選択手段は、
   前記経路取得手段で取得した走行予定経路により緊急車両の交差点流出方向に対応する車線を選択するように構成してあり、
   前記生成手段は、
   前記選択手段で選択した車線の青信号を延長又は赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の緊急車両優先制御装置。
10. 信号待ち行列が存在しない場合に緊急車両が前記末尾位置から交差点に到達する到達時間を算出する到達時間算出手段と、
    直近の赤信号開始時点から前記末尾時点までの時間差を算出する第１時間差算出手段と、
    前記到達時間算出手段で算出した到達時間及び前記第１時間差算出手段で算出した時間差を用いて青信号の延長時間を算出する青延長時間算出手段と
    を備え、
    前記生成手段は、
    前記青延長時間算出手段で算出した延長時間に基づいて青信号を延長すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれか１つに記載の緊急車両優先制御装置。
11. 青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が前記末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、
    前記末尾時点から直近の青信号開始時点までの時間差を算出する第２時間差算出手段と、
    前記伝搬時間算出手段で算出した伝搬時間及び前記第２時間差算出手段で算出した時間差を用いて赤信号の短縮時間を算出する赤短縮時間算出手段と
    を備え、
    前記生成手段は、
    前記赤短縮時間算出手段で算出した短縮時間に基づいて赤信号を短縮すべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれか１つに記載の緊急車両優先制御装置。
12. 信号待ち行列が存在しない場合に緊急車両が前記末尾位置から交差点に到達する到達時間を算出する到達時間算出手段と、
    直近の赤信号開始時点から前記末尾時点までの時間差を算出する第１時間差算出手段と、
    前記到達時間算出手段で算出した到達時間及び前記第１時間差算出手段で算出した時間差を用いて青信号の延長時間を算出する青延長時間算出手段と、
    青信号で信号待ち行列内の停止車両が発進する発進位置が前記末尾位置に伝搬する伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、
    前記末尾時点から直近の青信号開始時点までの時間差を算出する第２時間差算出手段と、
    前記伝搬時間算出手段で算出した伝搬時間及び前記第２時間差算出手段で算出した時間差を用いて赤信号の短縮時間を算出する赤短縮時間算出手段と
    を備え、
    前記生成手段は、
    前記青延長時間算出手段で算出した延長時間及び前記赤短縮時間算出手段で算出した短縮時間のいずれか短い方の時間に基づいて青信号の延長又は赤信号の短縮のいずれかを行うべく制御情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれか１つに記載の緊急車両優先制御装置。
13. 前記生成手段で任意の交差点に対する制御情報を生成した場合、該制御情報を用いて緊急車両の走行予定経路上であって前記交差点の下流交差点での信号待ち行列の車線毎の行列長の増加分を算出する増加行列長算出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載の緊急車両優先制御装置。
14. コンピュータを、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する手段として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、
    コンピュータを、
    緊急車両の走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出する行列長算出手段と、
    算出した行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定する行列長判定手段と、
    行列長情報が所定の閾値より大きいと判定した場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段と
    して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
15. コンピュータを、緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する手段として機能させるためのコンピュータプログラムにおいて、
    コンピュータを、
    交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出する行列末尾算出手段と、
    緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報及び該交差点の行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定する末尾判定手段と、
    前記緊急車両が行列末尾になると判定した場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定する末尾情報特定手段と、
    特定した末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成する生成手段と
    して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
16. 緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置による緊急車両優先制御方法において、
    緊急車両の走行予定経路を取得し、
    取得された走行予定経路にある交差点の信号待ち行列の行列長を示す行列長情報を算出し、
    算出された行列長情報が所定の閾値より大きいか否かを判定し、
    行列長情報が所定の閾値より大きいと判定された場合、該行列長情報を前記閾値より小さくすべく信号表示を制御するための制御情報を生成することを特徴とする緊急車両優先制御方法。
17. 緊急車両が交差点を優先的に通過するように交差点に設置された信号機の信号表示を制御するための制御情報を生成する緊急車両優先制御装置による緊急車両優先制御方法において、
    緊急車両が交差点に接近していることを示す接近情報を取得し、
    前記交差点の信号待ち行列の行列末尾を算出し、
    取得された接近情報及び算出された行列末尾に基づいて、前記緊急車両が信号待ち行列の行列末尾になるか否かを判定し、
    前記緊急車両が行列末尾になると判定された場合、行列末尾になる末尾時点及び該末尾時点での末尾位置を特定し、
    特定された末尾時点及び末尾位置、信号待ち行列内の停止車両が青信号で発進する発進位置の伝搬速度並びに所定の赤信号開始時点又は青信号開始時点を用いて、前記緊急車両が信号待ち行列で停止しないように信号表示を制御するための制御情報を生成することを特徴とする緊急車両優先制御方法。

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