交通信号優先

交通信号優先制御（交通信号優先制御とも呼ばれる）は、操作者が通常の信号機の動作を無効にすることができるシステムです。これらのシステムの最も一般的な用途は、緊急車両の進路にある交通信号を操作し、衝突する交通を停止させて緊急車両に優先権を与えることです。これにより、応答時間が短縮され、交通の安全性が向上します。信号優先制御は、路面電車、ライトレール、バス高速輸送システムでも使用でき、交差点での公共交通機関の優先アクセスを可能にしたり、踏切での鉄道システムで衝突を防ぐために使用したりできます。

交通優先はさまざまな方法で実装されます。信号機起動装置は、道路車両に取り付けたり、交通ネットワーク管理システムに統合したり、消防署などの固定場所から遠隔操作したり、緊急通報ディスパッチャーによって操作したりできます。信号機は、通常のサイクルを中断する起動信号を受信できるように装備されています。交通優先信号を受信するように装備されていない信号機は、起動を認識せず、通常のサイクルで動作し続けます。

車両装置は必要に応じてオンまたはオフにすることができますが、緊急車両の場合は、車両の緊急警告灯と統合されていることがよくあります。交通優先装置が作動すると、車両の進路にある適切に装備された信号機が直ちに循環し、必要な信号の変更と歩行者用横断歩道の空きのためにプログラムされた時間遅延を経た後、希望する方向への通行権が付与されます。

鉄道輸送ネットワークに統合された交通信号優先システムは、通常、一般的な横断帯や警告灯から 1 つ以上の近くの交差点に交通制御を拡張し、過剰な道路交通が交差点に近づくのを防ぎ、同時に道路交通が速やかに交差点を通過できるように優先権を取得します。これにより、バスや危険物を輸送する車両は、線路上で停止することなく交差点を通過できます。

固定位置システムは多種多様ですが、典​​型的な実装は、消防署の前または近くに 1 つの交通信号を設置して交通を止め、緊急車両が支障なく消防署から出られるようにすることです。あるいは、通り沿いの交通信号全体を固定位置から操作して、消防車が混雑した繁華街で迅速に対応できるようにしたり、交通量の多い地域で重症患者を病院に搬送する際に救急車がより迅速にアクセスできるようにしたりすることもできます。

交通信号優先システムには、優先を要求した車両の運転者 (および他のドライバー) に、信号が優先装置の制御下にあることを通知装置によって伝える方法が含まれる場合があります。この装置は、業界では一般に「確認ビーコン」と呼ばれています。これは通常、交通信号の近くに設置された追加のライトです。これは、点滅または点灯し続ける、すべての人に見える単一のLED 電球である場合もあれば、交差点に近づく交通の各方向に向けたライトがある場合もあります。制御可能な交差点に複数の通知ライトがある場合、ローカル構成に応じて点滅または点灯し、優先信号を受信して​​いる方向をすべてのドライバーに伝えます。これにより、一般のドライバーはどの方向をクリアする必要があるかを知ることができ、ライトを制御できる場合は、アクティブ車両のドライバーに通知されます (複数のアクティブ車両が同じ交差点に近づく場合に特に重要です)。一般的な設置では、作動中の車両が後方から接近していることを知らせる点灯通知装置が提供され、点滅通知装置は緊急車両が横から接近しているか、または対向車が接近していることを知らせます。使用されている通知方法にはさまざまなものがあり、さまざまな構成の 1 つ以上の色付きライトが含まれる場合があります。最新のハイテク システムの中には、運転席にディスプレイが付いているものがあり、確認ビーコンが不要になります。これにより、先制プロジェクトのコストも大幅に削減できます。

起動と通知に至るまでの出来事は、ドライバーが日常的に経験するものではないため、ドライバーへの教育とこれらのシステムに対する認識が、システムが応答時間を短縮する上でどの程度効果的であるかを左右する可能性があります。また、適切な訓練を受けていない交通優先装置を備えた車両のオペレーターを混乱させるような異常な状況が発生することもあります。たとえば、2005 年 1 月 2 日、オレゴン州ヒルズボロのライト レールトレイン (LRT)の交差点で、消防車が信号機を優先して通過しましたが、消防車は交差点で LRT に衝突されました。その後の調査で、LRT オペレーターに過失があることが判明しました。事故は、間隔が狭い信号付き交差点の真ん中で発生し、標識と信号により、すべての交差点で同時に LRT に優先権が与えられていました。LRT オペレーターは下流の信号から優先権の指示を見ていたため、最も近い交差点で優先権が生じたことに気付きませんでした。消防車は交差点に到着する前に青信号を与えられ、そのまま通り抜けたが、LRTの運転手は予期せぬ停止信号に気づかず、消防車に衝突して破壊した。^[要出典]

一部のシステムでは、優先システムにリンクされた音響センサーを使用します。これは単独でも、他のシステムと組み合わせても使用できます。このタイプのシステムは、緊急車両のサイレンから特定のパターンの音や悲鳴が検出されると、交通信号を無効にします。このようなシステムの利点は、既存の交通信号に統合するのにかなり安価であることと、緊急車両にすでに搭載されているサイレン装置を使用できることです。そのため、特別な装置は必要ありません。主な欠点は、交差点またはその近くにある建物や他の大型車両によって音波が簡単に反射され、「反射」波が誤った方向への優先イベントをトリガーすることです。反射波は、緊急車両のルート近くの道路沿いで不要な付随的な優先イベントを引き起こすこともあります。さらに別の欠点は、音響センサーが十分に敏感であるため、遠すぎるサイレンや、120 dBを超えるクラクションを鳴らす無許可の車両に反応して優先をアクティブにすることがあります(多くのトラックやバスのクラクションは「近距離」でこのしきい値を超えています)。^[1]

見通し内信号優先システムを使用する車両には、通常、前方の車両前方の信号機に向けて狭い方向の信号を送信するエミッターが装備されており、到着前に制御可能な交差点を通過する優先権を得ようとします。これらの見通し内システムでは、通常、目に見えない赤外線信号、または目に見えるストロボ ライトがエミッターとして使用されます。ストロボ ライトの場合は、追加の警告灯としても機能します。信号機と通信するために、エミッターは指定された周波数で目に見える光のフラッシュまたは目に見えない赤外線パルスを送信します。信号機には、対応する交通信号優先受信機が装備されている必要があります。アクティブなエミッターを備えた車両が交差点を通過すると、受信デバイスはエミッターの信号を感知しなくなり、通常の動作が再開されます。一部のシステムでは、特定の種類の用途に割り当てられたさまざまな周波数を使用して実装できます。これにより、交差点の優先装置は、同時に信号を送信している消防車とバスを区別し、消防車に優先アクセスを許可できます。

視線システムの欠点には、障害物、照明、環境条件、および望ましくない起動があります。障害物には、非常に近くまで信号機を視認できない曲がりくねった道路上の建物や、大型貨物トラックなどがあります。パトカーの場合、そのような障害物があると、信号機がパトカーのエミッター信号を受信できなくなります。受信機の位置を変更するか、信号機装置とは別の場所に設置すると、この問題を解決できる場合があります。受信機に直射日光が当たるとエミッターを検出できない場合があり、大雨や大雪などの厳しい環境条件では、視線システムが機能する距離が短くなる場合があります。起動している車両が道路から外れる前に、またはエミッターが非アクティブ化されていない状態で駐車される前に、道路沿いの多くの信号機がエミッターの信号を拾い、その方向の信号がすべて赤に変わるように指示されると、望ましくない起動が発生する可能性があります。

視線エミッターには赤外線ダイオードが使用される。低優先度信号（10Hz）または高優先度信号（14Hz）でパルス送信される。^[2]

900MHz 帯域のローカルな短距離無線信号を使用する無線ベースの交通信号優先システムは、通常、見通し内システム ( 2.4GHzおよび光) の弱点を回避できます。無線ベースのシステムでも、発信機から送信される指向性信号を使用しますが、無線ベースであるため、信号は視覚的な障害物、照明、または気象条件によってブロックされません。最近まで、無線ベースの交通信号優先システムの主な欠点は、特定の時間と場所で同じ周波数を使用している可能性のある他のデバイスからの干渉の可能性でした。FHSS (周波数ホッピング拡散スペクトル) 放送の出現により、無線ベースのシステムはこの制限だけでなく、音響システムや見通し内 (光) システムに関連する前述の制限も克服できるようになりました。コスト効率の高い GPS 優先システムが導入され、特に他の (音響および光学) 優先システムに関連するさまざまな問題を経験していた都市では、優先方法として FHSS 無線ベースの優先に取って代わったのはごく最近のことです。

無線ベースのシステムには、調整可能な範囲と衝突回避という追加の利点も提供され始めました。動作範囲は無線信号の強度を変えることで調整され、信号機を近くだけ (必要な場合) または遠くで作動させることができました。これらの先制システム (衝突回避も実行) の欠点は、衝突の方向は表示できても、RF 信号強度以外の方法では衝突までの距離を効果的に (または正確に) 計算できないことです。RF 信号強度はせいぜい大まかな推定値にすぎませんでした。

GPS (全地球測位システム) アプリケーションの普及に伴い、衝突回避が可能な GPS ベースの交通優先システムが導入されました。最近、一部の GPS 優先システムは、多くの GPS システムを「盲目にする」厄介な問題を克服する方法を見つけました。それは、GPS 信号の喪失によってシステムが「盲目に」ならないようにする方法です。高層ビルが密集した都市では、GPS 受信機は、位置を特定するための三辺測量に必要な 4 つの GPS 衛星信号を取得するのが困難な場合があります。車両システムがバックアップの「IMU」(慣性計測装置) を備えて設計されていない場合、GPS が利用できないことでシステムのパフォーマンスに悪影響が出る可能性があります。極端に厚い雲や悪天候も、GPS 受信機が必要な 4 つの衛星を取得する能力に悪影響を与える可能性があります。

一部のシステムでは、慣性計測ユニット(IMU)も備えた機能を備えた光学式互換 GPS システムを提供しています。一部のシステムの価格は光学式システムに匹敵します。そのため、優先権のない都市では、光学式システムの価格 (通常、多くの GPS システムの 1/3 の価格) で GPS ベースのシステムを入手できます。さらに、既存の光学式システムがある都市では、既存の光学式車両エミッターとの互換性を維持しながら、GPS ベースのシステムへのアップグレードを開始できます。これらのシステムには衝突回避機能も付いています。

GPS システムは通常、900 MHz FHSS、2.4 GHz FHSS、またはセルラー モデムのいずれかの方法で情報を伝達します。これらの方法にはそれぞれ異なる利点と欠点があります。900 MHz FHSS は、最も広い範囲 (1 ワットのトランシーバーで 4.8 km または 3 マイル以上) に対応できるため、最適なオプションと思われます。2.4 GHz はより多くのデータを通信できますが、通常はより「指向性」または「見通し線」であると考えられています。最大範囲は約1.2 km ( 3 ⁄ 4 マイル) しかありません。このため、システムが到着時に交差点がクリアであることを保証するために十分な速さで先制できないことがよくあります。セルラーは「距離」の問題を克服しますが、セルラー料金を考慮するとかなりコストがかかります。また、地域全体の緊急事態が発生すると、セルラー ネットワークがダウンすることが多いことも業界関係者にはよく知られています。このため、優先権が最も必要とされる危機的状況では、優先権の行使が困難になる可能性があります (他のバックアップ システムが設置されていない場合)。また、携帯電話には、ある程度の「遅延」が伴います。緊急車両がすでに交差点を通過しているにもかかわらず、携帯電話ベースの優先権行使システムでは、交通信号の優先権を解放するのに 10 秒以上かかることがあることが記録されています。

• バス優先
• バス高速輸送の拡大
• モバイル赤外線送信機

• 「米国消防庁、緊急車両安全イニシアチブ、FA-336/2014 年 2 月」
• 鉄道踏切付近の交通信号優先権に関するガイド ( PDF ) (テキサス交通研究所より)
• 米国統一交通管制装置マニュアル第4D.13節
• ミネソタ大学インテリジェント交通システム研究所による動的ルートクリアランスに関するレポート
• TMCnet の「ハッカーが信号機を狙う」