適応型交通信号制御手法
リーデル・トーマス
平成6年11月4日
松下通信工業株式会社 情報システム事業部
以前に:スイス連邦チューリッヒ工科大学 (ETH Zurich)
適応型かつ動的パターン計算交通信号制御アルゴリズムは私の”交通システムにおける制御”の博士論文での結果です。チューリッヒ市内の交差点で実用化され、この制御のためにサイクリック制御と動的パターン計算制御と適応型制御の理論が必要です。
ここに私の発表の内容示します:
1つめ:紹介例:私の博士論文の基本例。
2つめ:サイクリック制御と動的パターン計算制御と適応型制御の違いは何でしょうか?
3つめ:信号制御機への開発ステップ
最後に:結論
1。紹介例:チューリッヒでの交差点の構成
図1で示す2つの交差点は近接しており、約30現示から構成されています(スイスでは右側通行です)。ここにはバスレーンと路面電車が4路線もあります。電車とバス乗り場は3つの交差点の中間にあります。バスと路面電車は優先的にコントロールされます:バスと電車が来ると、信号はグリーンに変わります。したがってこの交差点には違った種類の感知が45あります:
・車両感知器は金属を感知します、
・バスと電車は無線によって発信できる時間と路線番号を伝えます、
・その他は方向の切り替えを感知します。


図2はこれらの感知信号の例を示します。信号は中央コンピュータまで届き状態が監視されます。


2。制御手法の特徴:サイクリック制御と動的パターン計算制御と適応型制御の違いは何でしょうか?
図3
で示すサイクリック制御は日本での運用形態です。ここで使う基本サイクルは4つの青時間パターンを持っています。
効率100%とします。


図4
で示す動的パターン計算制御はスイスと西ヨーロッパでの運用形態です。ここで使う基本サイクルも4つの青時間パターンを持っており、動的パターン計算またはフレキシベルというのはサイクルの中で色々なパターンを置き換えたり、つけ加えたりできるという事です。パターンの置き換えは感知信号から来ます。置き換えるパターンの時間は同じか長い、または短いサイクルという考え方は存在しません。しかし、パターンを置き換えてもサイクルは同じ長さにします。図5は動的パターン計算のフレキシベルサイクルの例を示します。効率は約200%です。


今、適応型交通信号制御は、何でしょう?ここには基本的な状態が2つあります:
・車がいなくて青時間の表示もない状態です:"no car no green"。もう1つは:
・バスが信号機によって止めれない状態です。
この2つが最終的に目指すゴールです、そのためにはサイクルという概念をなくし常にオンラインで、交通状態を計算する事です。図6は現示発生を指します。


ここで、インプットデータとして、クリアランス時間表と交通状態を使います。クリアランス時間表は図7で示します。


図8で示されている信号灯器表示状態はクリアランス時間表にもとづいており、これらがスーパバイザを構成する。そして監視機はこのスーパバイザにもとづいています。自動車の効率も約200%、路面電車とバスの効率は約400%です。


図9は現示の切り替えの可能なプランを示した物で編み目の様な格子を使えアルゴリズムは動きます。つまり最終目的点に到達する全ての可能な最善策を探します。図10は4車についての例です。これはダイナミックプログラッミングのツリーと最適解をいかに探すかという事について示した図です。最適解は動的計画法(Dynamic Programming)および分岐限定法(Branch and Bound)によって得られます。


3。信号制御への開発ステップ
シミュレータによって信号制御への開発ステップは次の図11〜13に示します。
第1ステップは(図11
)交通流シミュレーションです。ユーザはシミュレーション条件を入力し、実データまたは疑似データによって交差点情報を取り込むことも可能です。そして交通流シミュレーションが可能です。
第2ステップは制御設計と信号機または交通管制センターへの組込みです。すなわちパラメータ設計によって、交通技術者はコントロールアルゴリズムの採択をします。
図12にシミュレータの組み込みを示します。
第3ステップは制御プログラムの視覚化です。図13
で上に、シミュレータの視覚化モードを示し、下に制御におけるシミュレータの観測モード示しています。
上の視覚化モードは感知器データ出力、信号灯器表示指令など、フィールドと同等な状態を表しています。
さらに、下は観測モードで感知器データにもとづき、交通信号制御を行っている状態を指します。観測機能はフィールドにおける交通状況と交通信号機とのインタフェースを指します。すなわち、交差点での交通情報は感知器を用いて収集し、シミュレーションアルゴリズムを付け加することによって感知信号の信頼性を高めています。
4。結論
シミュレータは、信号制御技術者に対する制御設計支援を目的としており、使いやすいグラフィカル・ユーザインタフェースを提供します。これによって複数交差点における交通流シミュレーションおよび信号制御手法の評価行なうことが可能となります。
ほかの制御アルゴリズム異なる点は、オンライン信号処理できることであり、交通流の効率を高めています。この適応型制御かつ動的パターン計算交通信号制御を用いることにより交通流問題の解決がより可能となります。