信号機はどうやって交差点を制御しているのか｜サイクル・感応制御・LED化の仕組み【2026年版】

青点滅のときに「急いで渡れば間に合う」と思ったことはないだろうか。じつは法律上、青点滅中に渡り始めるのは禁止されている。道路交通法第7条は「歩行者用信号が点滅している場合は横断を始めてはならない」と明記している。渡り始めてしまった場合は「急いで渡り終えるか、安全な場所に戻る」のが正しい行動だ。

2026年9月時点、日本全国に206,398基の信号機が設置されている（警察庁、令和6年3月末データ）。毎日なんとなく眺めているこの装置は、実は50〜140秒のサイクルを刻み、路面に埋めたセンサーで車を数え、LED灯器なら白熱灯の6分の1の電力で光っている。仕組みを知ると、交差点の見え方が少し変わる。

日本の信号機——20万基の種類と役割

令和6年3月末時点で、日本全国の信号機は206,398基。都道府県が管轄する交差点に設置され、その運用は各都道府県警察が担っている。

信号機の主な種類

信号機はどの機関が管理しているのか

信号機の設置・維持管理は都道府県警察が行い、設置費用は道路管理者（国・都道府県・市区町村）と警察が連携して負担する。1基あたりの設置費用はLED灯器で約100〜200万円とされる。老朽化した機器の更新が全国的な課題で、特に設置から20年以上を経過した機器が増えている。

また、信号機は電力会社と接続された電線か、太陽光パネルを持つ独立電源型で動いている。停電時に備えたバッテリーを内蔵した機種も普及している。

信号はなぜ赤・黄・青の3色なのか

赤・黄・青（緑）の3色が使われる理由は、「人間の目が最も敏感に識別できる色の組み合わせ」という生理学的根拠と、鉄道信号から引き継いだ歴史的経緯が重なっている。

色の意味は国際標準で決まっている

赤は「止まれ」、黄は「注意」、緑（青）は「進め」——この対応は19世紀の鉄道信号に起源を持ち、1968年の道路交通に関するウィーン条約で国際標準として確立された。日本では法律上「青信号」と呼ぶが、実際の発光色は純粋な緑に近い。これは「青」という語が日本語で広い色範囲を指す慣用から来ている。

実は、色の選定には色覚多様性（色盲）への配慮も組み込まれている。赤・黄・青の組み合わせは、最も多い型の色覚特性（赤緑色盲）でも位置と形で識別できるよう、灯器の配置が「縦並びで上から赤・黄・青」に統一されている。色だけでなく位置で判断できる設計になっているのだ。

矢印信号は「進行できる方向の例外」を示す

赤信号中でも右折矢印や直進矢印が点灯している場合は、その方向のみ進行が許可される。矢印が消えた後に本信号が青になるまで待つのが正しい対応で、「矢印が消えた瞬間に右折しようとして直進車と衝突する」事故が全国で報告されている。

サイクル・スプリット・オフセット——信号タイミングの設計図

「なぜこの交差点の青はこんなに短いのか」と感じたことがあるなら、それはサイクルとスプリットの設計を読んでいる。実は信号のタイミングは3つの数値で完全に決まる仕組みになっている。

サイクル・スプリット・オフセットとは

サイクルが長いほど1回の赤信号が長く感じられる。交通量が多い幹線道路では140秒近いサイクルを取ることもあり、「赤で2分以上待つ」交差点が存在するのはこのためだ。

歩行者の青時間は「秒速1.0m」が基準

歩行者信号の青時間は「横断歩道の長さ ÷ 秒速1.0m」を下限として設定される。たとえば25mの横断歩道なら最低25秒の青時間が必要になる。秒速1.0mは高齢者の歩行速度を想定した基準だ。

近年は横断歩道の延長申請ができる制度も整備されており、高齢化が進む地域では申請によって青時間を延ばせるケースが増えている（警視庁「横断時間延長制度」）。

図解：サイクルのイメージ

※サイクル120秒の交差点の例。各フェーズの比率はスプリットで変わる。

感応制御とグリーンウェーブ——渋滞をセンサーで解消する仕組み

感応制御は複雑に聞こえるが、実は道路に埋まったループコイルが「今、車が何台いるか」を数えて青時間を伸縮させるだけの仕組みだ。AIが全体を最適化しているわけではなく、個々の交差点が局所的に反応している。

感応制御の仕組み

路面下に埋め込まれたループコイル（電磁誘導センサー）に車が乗ると、コイルのインダクタンスが変化して「車が来た」と検知される。この信号をもとに、青時間を数秒〜十数秒伸ばしたり、空の方向の青を早めに切り上げたりする。

グリーンウェーブとは

同一道路上に並ぶ複数の交差点でオフセットを調整し、一定速度で走ると連続して青になるよう設計したシステムがグリーンウェーブだ。設計速度（多くは時速40〜60km）に乗っていれば信号に引っかかりにくくなる。

ただし、グリーンウェーブは一方向専用に設計されることが多く、反対車線では逆効果になる場合がある。また感応制御で各交差点のタイミングが動的に変わると、グリーンウェーブの同期が崩れる問題もある。利便性と制御の精度はトレードオフの関係にある。

次世代：UTMS（高度交通管制システム）

警察庁が推進するUTMS（高度交通管制システム）では、路車間通信でリアルタイムの交通量データを収集し、エリア全体の信号を協調制御する試みが始まっている。東京・大阪などの主要幹線で試験運用が進み、渋滞緩和への効果が報告されている。

LED信号機が白熱灯を6分の1の電力で上回れる理由

2026年3月末時点で日本のLED信号機の導入率は83.1%（警察庁データ）。残りの約17%は今もフィラメント電球（白熱灯）が使われている。なぜLED化が進んだのか、そしてなぜ進んでいない地域があるのか。

LEDが省電力な理由

白熱灯は電流を流してフィラメントを加熱し、その熱で発光する。エネルギーの約90%が熱に変わり、光になるのはわずか10%前後だ。LEDは電流を直接光に変換するため、白熱灯の約1/6の電力（車両用1灯あたり白熱灯:約60W → LED:約10W）で同等の明るさを出せる。

交差点1か所に20〜30灯が設置されているとすれば、消費電力の削減は年間で数万円規模になる。全国20万基で換算すると、LED化による節電効果は膨大な数字になる。

北海道でLED化が遅れる理由——白熱灯は雪を溶かす「ヒーター」だった

ここが意外な話だ。北海道や東北など積雪の多い地域では、LED信号機が普及しにくいという問題がある。白熱灯は発熱量が大きいため、レンズ面に積もった雪を自然に溶かす。ところがLEDは発熱がほとんどないため、雪がそのまま積もって灯器が見えなくなる。

耐雪型LED灯器はヒーターを内蔵しているため、通常のLED灯器より価格が高い。また北海道の一部では、縦型灯器（積雪で上から灯器が埋まりにくい縦長デザイン）が標準化されており、既存インフラとの互換性問題も導入を遅らせている。北海道警察では耐雪対策を施したLED灯器の仕様開発を継続しているが、導入率は本州に比べて低い水準にとどまっている。

視覚障害者を支える音響信号機——ピヨとカッコーの使い分け

横断歩道で「ピヨピヨ」「カッコーカッコー」と鳴る音響信号機は、視覚障害者が青信号と横断方向を認識するためのものだ。この2種類の音には明確な役割の違いがある。

ピヨとカッコーで方向を伝える

音響信号機では、交差点の一方向に「ピヨ」、もう一方向に「カッコー」を割り当てる。視覚障害者は音の種類と発信元の方向を合わせて「今どちらの信号が青か」「どちらに向かって渡るべきか」を判断する。同じ音が両方向で鳴ると混乱するため、交差点の二方向で異なる音を使う設計になっている。

また、夜間や住宅地では音量を自動調整するタイプも導入されており、近隣住民への騒音問題に配慮している。一部の機種ではボタンを押すと案内音声が流れる「押しボタン式音響信号機」も設置されている。

音響信号機の課題

音響信号機は全国に普及しているが、設置率は交差点によって大きなばらつきがある。特に地方や住宅街の小規模交差点では未設置のケースが多い。また、スマートフォンの普及に伴い、ナビゲーションアプリと連携した「信号情報提供サービス」の導入も一部地域で始まっており、障害の有無に関わらず次世代の交差点案内として注目されている。

よくある誤解——「青点滅は急いで渡っていい」「信号は全国統一のルール」

信号機についての誤解はいくつかある。なかには「ずっとそう思っていた」という人が多い根深いものもある。

青点滅に遭遇したとき——止まる？走る？正しい判断フロー

「青点滅＝急いで渡ればOK」は間違いだ。道路交通法第7条は、歩行者信号が点滅しているときは「横断を始めてはならない」と規定している。

正しい判断フローはこうだ。青点滅になった瞬間に横断していない場合は、その場で待つ。すでに横断中であれば「急いで渡り終えるか、安全な場所に戻る」が法律上の義務になる。「渡り切れそうだから走る」という判断は交通違反になる可能性があり、2020年の信号無視の取り締まり件数は全国で635,485件に上る。

「信号は全国統一ルール」は半分正解、半分不正解

道路交通法は全国共通だが、信号機の設置・運用は都道府県警察の判断に委ねられている。そのため、スクランブル交差点の有無、矢印信号の形式、歩行者の青時間の長さなどは都道府県・交差点ごとに異なる。「地元では見たことがない信号のルール」が他都市では当たり前、というケースは珍しくない。

たとえば、東京都心部に多い「全方向同時赤でスクランブル」方式は、地方の小規模交差点には設置されていないことが多い。また、一部の都市では歩行者信号の青時間が著しく短く、高齢者が渡り切れないという問題が指摘されている。

信号機の課題——雪国問題と2026年の自転車改正

信号機を取り巻く課題は技術面だけではない。社会制度の変化も信号の運用を変えつつある。

サイクルが長い交差点のストレス問題

「いつまでも赤が続く交差点」は、ドライバーや歩行者のストレスになるだけでなく、信号無視の遠因にもなる。サイクルを140秒近く設定せざるを得ない大規模交差点では、赤信号の待ち時間が長くなり、「どうせ車が来ないから渡ってしまう」という心理が働きやすい。2024年の交通事故による死者数は2,663人で、信号無視が絡む事故は毎年一定数発生している。

2026年施行の自転車青切符制度（改正道路交通法）

2026年施行の改正道路交通法により、自転車の信号無視・一時不停止・携帯電話使用などに対して「青切符（反則金制度）」が適用されるようになった。それまで自転車の違反は刑事手続（赤切符）しかなく、事実上の取り締まりが難しかったが、反則金を課す仕組みが整ったことで信号無視への抑止力が高まると期待されている。

青切符の反則金額は違反の種類によって異なり、信号無視（歩行者用信号の無視を含む）は数千円から1万円前後とされている。自転車利用者にとって「信号無視が罰せられない」という感覚は過去のものになりつつある。

老朽化と更新コストの問題

日本の信号機は高度成長期に大量設置されたものが多く、老朽化による更新需要が高まっている。LED化率83.1%という数字は成果でもあるが、裏返せばまだ約17%が旧型のままということでもある。財政的制約のある自治体では更新が後回しになりやすく、故障や誤作動リスクが積み上がっている。

まとめ——信号機を正しく読む3つのポイント

信号機の仕組みを整理すると、次の3点が判断の軸になる。

交通事故死者数2,663人（2024年）という数字の背景には、信号無視や誤った理解による判断ミスが含まれている。信号機の仕組みを知ることは、交差点での行動精度を上げる最も手軽な方法の一つだ。

交通標識の役割やルールについては「道路標識の仕組み」で詳しく解説している。また、交差点での事故の傾向については「交通事故の統計」も参考になる。

よくある質問（FAQ）

Q. 信号の青点滅中に渡り始めても大丈夫ですか？

法律上は「渡り始めてはいけない」信号です。すでに横断中の場合は急いで渡り終えるか安全な場所に戻る必要があります（道路交通法第7条）。

Q. 交差点によって青の時間が違うのはなぜですか？

交差点ごとにサイクル（50〜140秒）やスプリット（各方向の時間配分）が設定されており、交通量に応じて感応制御で動的に変わります。また、歩行者の横断距離に応じて「秒速1.0m÷横断歩道の長さ」で最低青時間が決まります。

Q. スクランブル交差点はすべての交差点に設置できますか？

2024年の指針改定で導入条件は緩和されましたが、歩行者・車両双方の交通量や交差点の形状を総合的に検討する必要があり、全国の信号機のうち約5%（1万基）のみです（2024年時点）。