信号が変わるタイミングが事前にわかる! 知らなかった信号機のなぞ解決!

信号が変わるタイミングが事前にわかる! 知らなかった信号機のなぞ解決!

 普段、何気なく接している信号機ですが、どのように制御されているのか、不思議に思ったことはありませんか? まあ、あまりに身近すぎて考えたこともないというのもごもっともです。

 信号機は、ラジオの交通情報などからわかるように、各地域の管制センターが路上のセンサーや通信設備から収集した情報を元に交通を管理・制御するだけでなく、街を走るクルマに交通をスムーズにするような情報を提供しているのは知っていますか?

 今まで知らなかった、「へえ~」となる信号機の最新情報をご覧あれ!

文/岩尾信哉
写真/ベストカーweb編集部、トヨタ、ホンダ

【画像ギャラリー】けっこう細かく制御されているんです!! 交通をスムーズにする信号機の秘密


■ITSを「解読」する

交差点の信号機に設置された路側装置。出典:トヨタ
路側機用光ビーコンは全国の交差点に約3万5000ヵ所に設置され、一般道/高速道(自動車専用道)で使えるナビ連動型のETC2.0車載器に光ビーコンを追加すれば、光DSSS(路車間通信システム)を利用したTSPS機能などを利用できる。出典:VICSセンター(一般財団法人 道路交通情報通信システムセンター)

 まずは交通情報を利用した日本で運用されている大きなシステムから解説を始めよう。どうしてもアルファベットの略称の乱立になってしまうのをどうか勘弁していただきたい。

 あまり馴じみがないとはいえ、自動車交通を安全かつ円滑に進化させる技術とされるのがITS(Intelligent Transportation System:以下ITS)。実証実験が日本の路上で本格的に始まったのは、2013年10月に東京都で開催された「ITS世界会議東京2013」がきっかけと記憶している。

 ITSのイメージは漠然としているうえに、なにしろ日本の交通情報システムにはITSを含めてアルファベット(横文字)表記が多用されていてややこしすぎるので、できるだけ簡単にまとめておきたい。

 我々にとって身近になっている機能といえば、カーナビゲーションシステムのモニター上で道路の混雑状況などの情報を表示するVICS(Vehicle Information and Communication System:道路交通情報通信システム)。

 それに高速道路(自動車専用道路)の料金支払いでお世話になっているETC(Electronic Toll Collection System:電子料金収受システム)ではないだろうか。

 VICSは渋滞や交通規制などの道路交通情報を、路側機に与えられたFM多重放送(現在は機能を強化した“VICS WIDE”と呼ばれる)や赤外線を利用した高度化光ビーコン、電波ビーコンを使うETC2.0などの機能を利用して、リアルタイムにカーナビに届けるシステムだ。

 ここでTSPSを構成する基本となっている機能装置について捕捉しておきたい。

●電波ビーコン
ETC2.0対応のカーナビと車載器の通信には、電波ビーコンが使用される。

“専用狭域通信”を意味するDSRC(Dedicated Short Range Communication)は、スポット通信とも呼ばれ、主に路側に設置される無線基地局(路側機は一時的に“ITSスポット”とも呼ばれたこともあった)と車内の車載器の間で使われる無線通信技術だ。

●光ビーコン
光ビーコンはUTMSを実現するためのインフラ機能として、指向性が高い近赤外線技術を応用して開発された装置。路側機は投受光器と制御機で構成され、走行車両の車載装置との双方向通信機能と車両感知機能を併せ持ち、精度の高い交通情報を提供する。

2011年頃からナビ連動でTSPSに対応可能な高度化光ビーコンユニットを装備すれば、後述する光DSSSの機能を得られるようになった。路側機は全国の約3万5000箇所に設置されている。

 ただし、システムや機能などには違いがあって、たとえば、後述する信号機の情報を利用するシステムであるTSPS(Traffic Signal Prediction Systems:信号情報活用運転支援システム)は、警察庁を中心に構成されたUTMS(Universal Traffic Management systems:新交通管理システム)に組み込まれている。

 「警察によるITS」と呼ばれるUTMSは、警察庁や交通管制センターなどが路車間通信インフラを使って道路状況を管理・管制するシステム。これの活用を進めているUTMS協会は、これに自動車メーカーのトヨタ、ホンダ、通信機器を手がけるパナソニック、三菱電機、JVCケンウッドが参画している。

 UTMSはこれを構成するサブシステムで形作られており、ポイントとなるITCS(Integrated Traffic Control Systems:高度交通管制システム)は、車載装置との双方向通信による情報を基に、交通情報の収集や最適な信号制御を行う。


■UTMSのサブシステムITCSの図

出典:VICSセンター(一般財団法人 道路交通情報通信システムセンター)

 ここでサブシステムすべてを紹介するのは控えておいて、TSPSと呼ばれる信号情報活用運転支援システムに話題を絞っていきたいところだが、そのなかでもいくつか説明が必要になる。

 たとえば、サブシステムのひとつであるDSSS(Driving Safety Support Systems:安全運転支援システム)は、その名のとおり、ドライバーが視認困難な位置にある車両や歩行者を、路側機に与えられた各種の感知機が検出。

 入手した情報を車載装置や交通情報板などを通してドライバーに提供する。光ビーコンを利用する路車間通信システムとして現在は採用技術が更新されて光DSSSとなって扱える情報量を増加させ、一般道でもETC2.0路側機などを使って利用可能となった。

■信号が変わるタイミングを制御するワザ

信号機が変わるタイミングはどうなっているのだろうか?

 ここからは、信号の待ち時間がどのように設定されているかの実際について、改めて確認してみたい。

 たとえば、一周期における主道路と従道路との信号表示の時間配分はスプリットと呼ばれ、主道路(幹線道路)と従路(交差路)が交わる場合には、平均的な交差点での比率は6:4となっている。ちなみに、車両と歩行者それぞれ待ち時間にストレスを感じない周期時間は90秒以下とされている。

 交通信号機の表示変化の制御因子(パラメーター)は3つある。
・サイクル長(周期時間):信号表示が一巡する時間
・青信号スプリット:各現示に割り当てられる時間または割合
・オフセット:隣接する交差点どうしで系統制するために、系統方向の各交差点における青の開始時間の差(秒数または周期時間に対する百分率)

 ちなみに、都市部で交通量の多い幹線道路の重点交差点や歩行者感応式信号機であれば、一概に制御が働くとは限らない。信号機の表示制御の方法については、いくつか設定がある。

 一般的な交差点でそれぞれを制御する「地点制御」、曜日や時間によって一時的に混雑するような場合には、時間帯別に周期時間を設定を変更して渋滞を緩和する「プログラム多段制御」、交差点の間隔が短く、他の一般制御の交差点よりも比較的交通量が多い場合に、いずれかの交差点の制御器を基準として連動して作動させることで渋滞の緩和を狙う「系統制御」がある。

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