交通管理システムとは|車の渋滞緩和と安全性向上の仕組み

交通管理システムとは

交通管理システムとは、道路上の交通流を円滑にし、渋滞や交通事故を削減するために、信号機の制御や交通情報の収集・提供を行う総合的なシステムです。車両感知器やカメラなどのセンサーで交通状況をリアルタイムに把握し、信号機の青時間を自動調整することで、効率的な交通整理を実現しています。
参考）交通管制システムの導入効果｜交通管制システム
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このシステムは、都道府県警察が運用する交通管制センターを中心に構成されており、収集した交通データをコンピューターで解析し、各交差点の信号制御機に制御信号を送ることで、面的に広い地域の信号機を協調制御できます。通常は自動制御で運用されていますが、交通事故やイベント開催時など予測困難な渋滞が発生した場合には、管制員が手動で信号機を操作し、渋滞の早期緩和を図っています。
参考）交通信号制御の仕組み
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日本では1970年代から交通管制システムの整備が進められてきましたが、近年ではAI（人工知能）やIoT（モノのインターネット）技術の活用により、より高度な交通管理が可能となっています。警視庁では2023年に全国で初めてAIを活用した信号制御システムを本格導入し、過去の交通データから渋滞を予測して自動的に信号を調整する取り組みを開始しました。
参考）スマート信号機で都市交通を最適化：日本のAI・IoTによる次…
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交通管理システムの主な目的は、交通渋滞の削減、交通事故の減少、環境負荷の低減、そしてドライバーへの適切な交通情報提供の4つです。これらの目的を達成するために、様々な技術やシステムが統合的に運用されています。
参考）HTMS／交通管制
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交通管理システムの基本的な構成要素

航空交通管理システム概論

交通管理システムは、情報収集装置、制御装置、情報提供装置の3つの主要コンポーネントで構成されています。情報収集装置には、道路に設置された車両感知器（超音波式や画像式）、交通監視カメラ、そして車両プローブデータなどがあります。これらのセンサーは通常500メートル間隔で設置され、5分間の交通量や交通密度を計測し、渋滞判定を行っています。
参考）https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieiej/37/2/37_91/_pdf/-char/ja
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制御装置の中核となるのが交通信号制御機で、時間帯や交通状況に応じて信号の表示タイミングを変更します。制御方式には、あらかじめ決められた時間で信号を変化させる「定周期制御」と、感知器のデータに基づいて信号を調整する「交通感応制御」の2種類があります。交通感応制御には、交差点単独で制御を行う「端末感応制御」と、交通管制センターから複数の交差点を連携制御する「集中制御」が含まれます。
参考）信号機とは？プログラム多段式・感応式・押ボタン式など種類や仕…
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情報提供装置としては、道路脇に設置される交通情報板や所要時間表示板があり、ドライバーに渋滞情報や所要時間を知らせます。また、VICSセンターを通じてカーナビゲーションシステムに交通情報を配信し、ドライバーが最適なルートを選択できるようサポートしています。
参考）道路交通情報通信システム - Wikipedia
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近年では画像式車両感知器が注目されており、AI（ディープラーニング）による物体検出技術を用いて最大30メートル区間内の車両を認識できます。この技術により、右折レーンの車両を検出して右折矢印信号の青時間を最適化する右折感応制御や、交通量の少ない従道路の車両を検出したときのみ青信号を表示するリコール制御などが実現されています。
参考）https://www.kyosan.co.jp/product/traffic04.html
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交通管理システムの信号制御の仕組み

交通管理システムにおける信号制御は、交通状況に応じて最適な信号タイミングを決定する高度な技術です。従来の定周期制御では、時刻や曜日によって異なる交通需要に対応するため、複数のプログラムを記憶し、時間帯に応じて自動的に切り替える「プログラム多段式」が採用されています。ピーク時間帯には青信号の時間を長くし、オフピーク時間帯には短くすることで、効率的な交通整理を行います。
参考）交通信号制御システムの機能
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より高度な制御方式として注目されているのが「自律分散信号制御」です。この方式では、交差点間の交通信号制御機同士が情報交換を行い、各信号機自身がリアルタイムに最適な青時間を決定します。従来の中央集中型の制御と異なり、現場の交通状況に即座に対応できるため、交通渋滞の削減だけでなく、CO2や窒素酸化物などの排出削減にも寄与する環境に優しい制御方式として評価されています。
参考）https://www.kyosan.co.jp/product/traffic02.html
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信号制御のタイミングは、サイクル長（信号が一周する時間）、スプリット（各方向の青時間の配分）、オフセット（隣接する信号機との時間差）という3つの基本パラメータで決定されます。特にオフセットを適切に設定することで、幹線道路を進む車両が次々と青信号に遭遇できる「系統制御」が実現され、止まらずに走行できる環境が整います。
参考）http://www.dsl.sc.e.titech.ac.jp/research/2009/yada/index.html
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最新技術としてAIを活用した信号制御システムの導入が進んでいます。警視庁が2023年に導入したシステムでは、過去の交通データを基にAIが渋滞状況を予測し、青信号の長さなどを自動調整します。従来は管制センターの職員が道路のモニターを確認しながら手動で調整していましたが、AIによる自動化により、より迅速かつ正確な渋滞対応が可能となりました。
参考）AI使い信号制御、東京都内の渋滞対策　警視庁が全国初導入 -…
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交通管理システムのVICS連携機能

VICS（道路交通情報通信システム）は、交通管理システムと連携してドライバーに交通情報を提供する重要な仕組みです。VICSセンターは、都道府県警察や道路管理者、車両プローブデータ提供事業者から収集した道路交通情報を処理・編集し、FM多重放送、電波ビーコン（ETC2.0）、光ビーコンの3つのメディアを通じてカーナビゲーションに配信しています。
参考）仕組み｜VICS
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車両感知器で収集された交通データは、信号制御だけでなくVICSセンターにも情報提供され、リアルタイムな交通情報の配信に活用されています。VICSが提供する情報には、渋滞情報、主要地点までの所要時間、事故や故障車の発生状況、工事情報、速度規制や車線規制情報、駐車場の満空情報などがあり、これらは24時間365日配信されています。
参考）VICSとは？仕組みや時間表示を分かりやすく解説
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VICSの情報表示には3つのレベルがあります。レベル1は文字表示で簡易的な情報を提供し、レベル2は簡易図形表示で交通状況を視覚的に示し、レベル3は地図表示で詳細な渋滞箇所や所要時間をカーナビの地図上に表示します。光ビーコンは一般幹線道路沿いに埋め込まれ、赤外線で渋滞情報を送信しますが、情報提供範囲は約1キロメートルと限定的です。一方、FM多重放送は広域をカバーできるため、長距離ドライブに適しています。
参考）VICSとは？仕組みや得られる情報、表示形式について解説 -…
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ETC2.0対応の電波ビーコンでは、従来のVICS情報に加えて、より詳細な道路交通情報や安全運転支援情報が提供されます。走行中に光ビーコンや電波ビーコンから情報を受信すると、カーナビ画面に渋滞、工事、主要地点までの所要時間といった道路情報を示した簡易地図や、交通安全喚起メッセージがポップアップ表示されます。これにより、ドライバーは渋滞を避けた最適なルートを選択でき、目的地までスムーズに移動できるようになります。​

交通管理システムの車両運行管理への応用

交通管理システムの技術は、物流や運送業界における車両運行管理にも広く応用されています。運行管理システムは、GPSを活用した動態管理により、車両の現在地や移動ルートをリアルタイムで把握できます。この機能により、渋滞が発生した場合でも本部から迅速に別のルートを指示でき、集配車を最適に配置することが可能です。
参考）https://it-trend.jp/operation-control-system/article/272-615
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運行管理システムには、運行管理機能、配車管理機能、動態管理機能、安全運転管理機能など多彩な機能が搭載されています。運行管理機能では、データベースをもとにしたシミュレーションにより無駄のない運行計画を作成し、業務時間を大幅に削減できます。配車管理機能は、詳細なシミュレーションを通じて最も効率的な配車を算出し、トラックやバスの台数を減らすことで諸経費の削減を実現します。
参考）https://it-trend.jp/operation-control-system/article/service_management_function
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安全運転管理の観点では、急加速や急ブレーキ、速度超過などの危険運転を検知し、ドライバーごとの運転傾向を可視化できます。走行データの分析を通じて、事前に適切な指導や教育を行うことで、事故を未然に防ぐことができます。また、運転日報の自動作成機能により、ドライバーの運行記録を自動的に作成・保存し、乗務員や運行管理者の負担を軽減しています。
参考）運行管理システムとは？主要な機能から導入するメリット・デメリ…
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IoTとAI技術を活用した最新の車両管理システムでは、センサーから収集したビッグデータを機械学習で分析し、エンジンオーバーヒートの前兆やバッテリー交換の必要性など、高精度な故障予測が可能になっています。これにより予防保全が実現され、突発的な車両故障による運行停止を防ぐことができます。事故発生時には、リアルタイムの位置情報を活用して近くの車両に応援要請を出し、迅速な対応を取ることができる点も大きなメリットです。
参考）車両管理システムを導入する7つのメリットとは？デメリットや選…
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交通管理システムが目指す未来の交通環境

交通管理システムの将来像として、AI・IoT・5G通信を統合した次世代のスマート信号機システムが注目されています。スマート信号機は、高精度なIoTセンサーで人や車の動きをリアルタイムで分析し、AIが最適な信号制御を自動的に判断する革新的な技術です。従来の固定的な信号制御と異なり、交通状況の変化に柔軟に対応できるため、渋滞の大幅な削減が期待されています。
参考）https://www.mdpi.com/2411-5134/10/1/14
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機械学習を活用した交通信号制御では、複数の交差点を協調制御するマルチエージェント強化学習の研究が進められています。この技術により、各交差点の信号機が相互に情報を交換しながら、広域的に最適な交通流を実現できるようになります。ビデオカメラによる画像認識技術と組み合わせることで、追加のセンサー設置コストを削減しながら、高精度な車両検知と交通密度の評価が可能です。
参考）http://arxiv.org/pdf/2404.11014.pdf
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自動運転車両との連携も、交通管理システムの重要な発展方向です。自動運転車両が交通管理システムから信号情報や渋滞情報を直接受信し、最適な速度やルートを自動調整することで、人間の運転では実現困難な高度な交通流制御が可能になります。また、自動運転車両から収集される詳細な走行データを交通管理システムにフィードバックすることで、より精密な交通状況の把握と予測が実現されます。
参考）自動車IoTによる車両管理システム：機能・メリット・導入事例…
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緊急車両の優先通行を支援するFAST（現場急行支援システム）のような特殊な交通管理機能も実用化されています。このシステムでは、救急車が緊急走行する際に信号機制御で交差点を優先的に通過させ、救命活動の時間短縮に貢献しています。災害時には、防災型交通信号制御機が自動的に都心方向への車両流入を制限する赤信号を表示し、二次災害を防止する機能も実装されています。これらの技術により、交通管理システムは単なる渋滞緩和だけでなく、社会全体の安全性向上に寄与する総合的なインフラとして進化を続けています。
参考）新交通管理システムについてhref="https://www.police.pref.chiba.jp/kotsukiseika/traffic-safety_revision-system_01.html" target="_blank">https://www.police.pref.chiba.jp/kotsukiseika/traffic-safety_revision-system_01.htmlamp;nbsp;
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交通管制システムの導入効果について - 一般財団法人道路交通情報通信システムセンター
交通管制センターの公式サイトで、システム導入による渋滞削減や環境保全の効果が詳しく解説されています。

VICSの仕組み - VICS（道路交通情報通信システム）
VICSセンターの公式サイトで、交通情報がカーナビに届くまでの仕組みが図解されています。

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