道路交通信号機の状態遷移設計

L社は道路交通信号機（以下，信号機という）のシステム開発を行っている会社である。このたび，交差点Zの信号機制御システムを受注した。

交差点Zでは東西方向の主道路と南北方向の従道路が交差しており（図1），主道路，従道路，及び主道路にかかる横断歩道の信号機をそれぞれ，主道路信号，従道路信号，及び歩行者信号という。従道路信号は主道路信号と連動して制御される。

歩行者信号の表示は"青"，"青点滅"，"赤"の3種類，主道路信号の表示は"青"，"黄"，"赤"，"右"の4種類である。"右"は右折だけ可能な状態であり，このときは，"赤"も同時に点灯する。

歩行者信号は，昼間は主道路信号と同期するが，夜間は常時"赤"となり，歩行者用押しボタンを押した場合（以下，ボタン押下という）だけ"青"になる。ボタン押下は各信号に通知される。ボタン押下された場合，主道路信号の"青"を短くすることで，歩行者の待ち時間を短くするよう考慮する。

L社の担当者M君は，各信号の状態遷移の仕様を表で整理した後，状態遷移図で示し，信号機の制御ソフトウェアを作成することにした。

信号機の仕様と状態遷移図

各信号は，所定の秒数を格納したタイマを使って，状態を変化させる。タイマはセットされた直後からカウントダウンして0になった時点で終了し，次の処理手順へ移行する。また，複数のタイマを同時に処理することができる。

M君は各信号の状態遷移に関する仕様を表で整理した。そして，L社内で設計レビューに臨み，そこでの指摘事項を反映させて仕様を完成させた。主道路信号（夜間）の通常時とボタン押下時の状態遷移に関する仕様を表1と表2に，歩行者信号（夜間）の状態遷移に関する仕様を表3に，それぞれ示す。

表1，表2，及び表3を基に，M君が作成した各信号の状態遷移図を図2，図3に示す。図2，図3中の（T）は表1～3の遷移条件に示されたタイマの終了を示す。

図2，図3から，主道路信号の状態がC-6（黄）になった直後にボタン押下があったとき，歩行者信号が最初に青になるのはd秒後であることが確認できる。

設計のレビュー

M君は当初，表3のR3の遷移条件を"主道路信号が赤"と記載していた。しかし，L社内でのレビューにおいて，その遷移条件では事故につながりかねない重大な①不具合が発生するという指摘を受け，この遷移条件を"主道路信号が状態C-1に遷移"と修正した。また，図2の処理手順P1（状態C-1から状態B-1に遷移）がなかった場合に②生じる現象についてレビューで説明を行った。

信号機の信頼性設計

信号機の制御システムの故障は，人命に関わる事故を引き起こすおそれがあり，M君には十分な信頼性設計を行うように指示があった。それを受けてM君は，信号機の信頼性設計を完成させた。その設計の中に，次の二つの仕様を含めた。

1. 主道路信号と従道路信号の連動機構が故障した場合，主道路信号を"黄点滅"（注意して進む）に，従道路信号を"赤点滅"（一時停止し，確認後発進）にして，どちらも"青"にはしない。
2. 歩行者用押しボタンが故障した場合，その機能を切り離した縮退運転とし，夜間でも昼間と同様に歩行者信号を主道路信号に同期させる。