信号タイミング

信号タイミングは、交通技術者が信号交差点で優先権を分配するために使用する技術です。このプロセスには、タイミングの適切な値を選択することが含まれます。この値は、専用の交通信号コントローラに実装されます。信号タイミングには、交差点で移動または接近によって交通信号がどのくらいの青時間を提供するか (車線構成によって異なります)、歩行者用WALK 信号の長さ、電車とバスのどちらを優先するか、その他多数の要因の決定が含まれます。

信号タイミングの基礎には、信号を制御する信号コントローラが実行できるさまざまな操作モードがあります。交通信号は、その操作方法によって 2 つの大きなグループに分けられます。事前タイミング信号とアクチュエート信号のいずれかです。事前タイミング信号は、各交差点の進入に所定の基準で一定の時間を提供し、各進入を連続して処理し、パターンを繰り返します。通常の操作では、動きがスキップされることはありません。アクチュエート信号は、交差点に近づく車両を検出する何らかのメカニズムに依存しています。検出が発生した場合、その進入に青時間が提供されます。検出されなかった進入はスキップされます。これらの 2 つの方式は、間隔ベースおよび位相ベースの信号タイミングとも呼ばれます。

全米電気工業会 (NEMA) は、各交差点の動きが、同時に交差点に入る競合する動きを許すことなく処理される標準スキームを定義しました。このスキームは、一般に NEMA 位相図と呼ばれます。

最も一般的に使用されている検出方法の 1 つは誘導ループです。その他の方法としては、磁力計、ビデオ、赤外線、レーダー、マイクロ波検出などがあります。一般的なループ検出器の設置は、最大 6 フィート四方または 6 フィート幅 x 30 フィート長です。円形や六角形のループなど、他の形状も使用できます。これらは、道路の路面に切り込まれたり、路面下に埋められたりします。推奨されるワイヤは、絶縁カバー付きの撚り銅線で、保護ジャケットでゆるく囲まれています。電気的には、これは舗装構造内の「フラット」コイルであり、車両の鉄金属が磁場を通過するときにコイルの磁気誘導磁場の変化によって車両を検出します。コントローラ キャビネット内の電子センサーが磁場の変化を感知します。センサー エレクトロニクスからの出力は、「スイッチ」の閉鎖です。これは、電気機械リレーまたはソリッド ステートです。「スイッチ」は、電源がオフの状態では通常は閉じていますが (NC)、回路に電力が供給されると開いたままになります。これは「フェイルコール」と呼ばれ、センサー電子機器に障害が発生した場合、ループ検出器に車両が存在するかのように、出力によってコントローラーに「コール」が送信されます。

ビデオ (通常と赤外線の両方) は、画像検出ゾーンのコントラストの変化を利用して交通を検出します。誘導ループ検出器と磁力計を除くすべての検出方法は、閉塞の概念の結果として精度が低下します。これにより、特定の状況でカメラの視野が制限されます。

作動信号にはさまざまなカテゴリがあります。保守費用を節約するために、一部の機関は交差点を半作動として設計することを選択します。半作動とは、交差点が小道の進入と大道の左折のみを検出することを意味します。交差点全体は、サイクルごとに固定時間動作するようにプログラムされますが、コントローラは「呼び出し」または要求がある場合にのみ他の動きを処理します。半作動または固定モードで動作し、重要なことに同じサイクル長で動作する一連の主要信号は、調整された方法で機能させることができます。信号調整中、ほとんどの信号システムは通常、半作動モードで動作するように設計されています。

固定操作では、コントローラはサイクルごとにすべての動きを処理するための設定時間を持っています。コントローラは、車両の需要があるかどうかに関係なく、すべての動きを処理します。作動信号の検出器が故障した場合、検出器が修理されるまで、その動きは固定として動作する必要があります。

信号の動作には、FREE、COORD、FLASH の 3 つの一般的な方法があります。FREE 動作では、信号は検出器から提供される情報に基づく独自の要求とタイミング パラメータに基づいて動作します。バックグラウンド サイクル長では動作しません。COORD 動作 (調整の略) では、信号はバックグラウンド サイクル長で動作します。通常、主要道路以外の動きは引き続き作動し、コントローラはバックグラウンド サイクル長が満たされるまで主要道路で停止します。最後のモードは FLASH 動作で、すべての車両信号灯が継続的に点滅する赤色を表示するか、主要道路が点滅する黄色を表示し、他の道路が点滅する赤色を表示します。歩行者用信号灯は暗くなります。

交差点の車両量によって信号が作動する必要がなくなったら、信号はフラッシュ モードに切り替わります。車両量が再び増加すると、信号はフリー モードまたは COORD モードに戻ります。たとえば、信号の日常的な動作では、早朝はフラッシュ モード、日中は COORD モード、夕方はフリー モード、夜遅くはフラッシュ モードに戻ることがあります。また、点滅しないように設定して、信号機が十分に古くなった場合は、基本的にビーコンに変換することもできます。

交通管制官が動作するには、プログラムする必要がある基本的なタイミング機能がいくつかあります。

MIN時間は、各移動の青信号間隔の最小継続時間を決定します。左折、脇道、主要道路では通常、MIN時間が異なります。左折と脇道の間隔は 4 ～ 10 秒の範囲であることが多いですが、主要道路では 15 秒を超えることがよくあります。

ギャップ、延長、または通過時間によって、移動の青時間の延長可能部分が決まります。作動が存在し、通過タイマーが期限切れになっていない限り、移動は延長可能部分に留まります。間隔が 3 秒に設定され、その 3 秒後に車両が存在しない場合、移動は終了します。

青信号間隔の最大時間のMAX時間制限。交差点に競合する要求がない場合、コントローラはMAX を無視し、主要道路の移動を休止します。

イエロークリアランスは、関連する動作のイエロータイムを決定します。

レッドクリアランスは、関連する動作の全赤色時間を決定します。

歩行時間は歩行の長さを示します。

歩行禁止の点滅は、歩行者用点滅表示の継続時間です。これは横断歩道の長さを毎秒 3.5 フィートの速度で割り、隣接する車両の移動のための黄色の点滅表示を差し引いて計測されます。

サイクル長は、調整の目的で、1 つの主要道路の黄色信号から次の主要道路の黄色信号までの時間を制御します。これは、使用される特定の計画のマスター コントローラーによって設定されることがよくあります。これは、信号に検出器が接続されていない場合にも使用されます。

オフセットは、全体的なタイミング計画内の他の信号と信号を調整するために、主要道路のグリーンの開始および/または終了のタイミングを制御します。このタイミングは、使用される特定の計画のマスター コントローラーによって設定できます。

調整 (より正確な用語は進行) とは、道路を走行する車の「隊列」が連続して青信号に到着し、停止することなく複数の交差点を通過するための信号のタイミングを指します。よく調整された信号システムは、交通の流れを改善し、遅延を減らし、汚染を最小限に抑えることができます。ただし、信号ネットワーク全体で進行を維持することは常に可能であるとは限りません。双方向の道路で信号の進行を維持することも困難です。ボルチモア、メリーランド、ニューヨーク市など多くの都市で交通局長を務めた初期の交通技術者ヘンリー・バーンズは、主要な交通幹線道路で大量の交通に対応できるように、調整された交通信号のタイミングを開発しました。

交通信号のタイミングは非常に複雑な問題です。たとえば、幅の広い横断歩道と歩行速度の遅い歩行者 (高齢者など) に対して「歩行中」信号のタイミングを合わせると、車両が非常に長く待たされることになり、その結果、車両が信号を無視する可能性が高まり、事故を引き起こす可能性があります。したがって、交差点の安全性を最適化するには、道路幅、車線幅、交差する道路の数、信号用の電力の可用性、時間単位あたりの車両数、流れの均一性/不均一性、歩行者の数と種類、その他多くの要因など、複数の要因が関係します。

交通信号は、時間帯に応じて異なる信号タイミング プランを持つようにプログラムできます。一部の信号制御システムは、測定された交通状況に応じて信号タイミングを調整します。

信号タイミングの手順、標準、およびベスト プラクティスの標準化は、連邦道路管理局が後援する信号タイミング マニュアルの形で完了しました。信号タイミング マニュアルは、Kittelson & Associates、Inc.、 Texas Transportation Institute、Institute of Transportation Engineers (ITE)、およびUniversity of Marylandによって編集された卓上リソースです。

2020年3月、ITEはオレゴン州ビーバートンのエンジニアリングコンサルタント、マット・ヤールストローム氏の黄色信号のタイミングに関する推奨事項を採用した。ヤールストローム氏は、2013年に妻が赤信号カメラから違反切符を受け取った後、この問題の調査を開始した。彼が調査結果を公表した後、オレゴン州は彼に無免許でエンジニアリングを行ったとして罰金を科した。電気工学の学位を持つヤールストローム氏は、憲法修正第1条の権利侵害を主張して連邦地方裁判所に訴訟を起こした。裁判所は彼の意見に同意し、州は「エンジニア」という言葉の使用を制限することはできないとの判決を下した。^[1]

• 交通研究所
• 信号タイミングマニュアルサイト
• FHWA 動脈管理ウェブサイト