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技術 交通流シミュレーションにおける経路選択方式

出願人 国土交通省国土技術政策総合研究所長
発明者 鈴木誠一
出願日 2000年11月22日 (20年1ヶ月経過) 出願番号 2000-355220
公開日 2002年5月31日 (18年6ヶ月経過) 公開番号 2002-157672
状態 特許登録済
技術分野 交通制御システム 検索装置 交通制御システム 特定用途計算機
主要キーワード 所要コスト 連続流体 発生分布 利用有無 車両オブジェクト 経路変更処理 初期経路 交通施設
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年5月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

ネットワークが大規模化した場合でも、個々の車両における経路決定処理時間及びトータルの計算時間を短縮することができる交通流シミュレーションにおける経路選択方式を提供する。

解決手段

出発地及び各分岐点から目的地迄の最短経路における所要コスト事前に準備して記憶しておき、現在地から目的地迄の経路を順次、選択・決定していくことにより、個々の車両における経路決定処理時間を短縮したものである。また、経路変更処理では経路情報変更要否を判定する交通情報通知手段オブジェクトを、車両オブジェクトと分け、交通情報が大きく変化した場合にのみ、コス更新コストテーブルオブジェクトで行うことにより、余分な経路情報変更をしないようにし、トータルの計算時間を短縮するものである。

概要

背景

現在の交通ネットワークにおいては、交通渋滞の解消や交通の円滑化を目的とした道路交通施設改変新設に際して、施策導入効果を定量的に評価でき、計画立案支援できる交通流シミュレータによる交通流シミュレーションが求められている。ここで、交通流シミュレーションとは交通規制や車両の経路等を交通流に反映させて交通全体に及ぼす影響を再現するシュミレーションのことである。そして、このような交通流シミュレーションには交通を連続流体近似のものとみなして取り扱う交通流マクロシミュレーションと車両個々の挙動模擬し、積み上げて行くことにより交通流を再現する交通流ミクロシミュレーションの二つに大別される。

概要

ネットワークが大規模化した場合でも、個々の車両における経路決定処理時間及びトータルの計算時間を短縮することができる交通流シミュレーションにおける経路選択方式を提供する。

出発地及び各分岐点から目的地迄の最短経路における所要コスト事前に準備して記憶しておき、現在地から目的地迄の経路を順次、選択・決定していくことにより、個々の車両における経路決定処理時間を短縮したものである。また、経路変更処理では経路情報変更要否を判定する交通情報通知手段オブジェクトを、車両オブジェクトと分け、交通情報が大きく変化した場合にのみ、コス更新コストテーブルオブジェクトで行うことにより、余分な経路情報変更をしないようにし、トータルの計算時間を短縮するものである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

交通情報を車両個々に連絡する連絡手段を有する交通流シミュレーションにおいて、経路変更手段を有し、各出発地及び各分岐点から目的地迄の最短経路における所要コストのみを記憶しておき、車両を発生させた時及び運転者が交通情報を入手した段階で、現在地から目的地迄の経路を順次、選択し決定していくことを特徴とする交通流シミュレーションにおける経路選択方式

請求項2

最短経路探索処理を有するコストテーブルオブジェクト経路情報変更要否を判定する交通情報通知手段オブジェクトを、車両を移動させる車両オブジェクトとに分割し、計算時間周期を処理毎に変更できる様にし、さらに交通情報が大きく変化した場合にのみ、コス更新要求をコストテーブルオブジェクトへ渡すことを特徴とする請求項1に記載の交通流シミュレーションにおける経路選択方式。

請求項3

各分岐点における進入方向毎に、進入したリンクを除いた全ネットワークにより最短経路を検索させるようにすると共に、選択経路が存在しない場合には、特別にコストの値を「−∞」とする請求項1または2に記載の交通流シミュレーションにおける経路選択方式。

請求項4

交通情報を入手した車両を対象とすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の交通流シミュレーションにおける経路選択方式。

技術分野

0001

この発明は、出発地から目的地迄の経路交通流に反映させて再現する交通流シミュレーションに関するものであり、特に、大規模ネットワークにおいて交通情報を車両個々に連絡する連絡手段を有する交通流ミクロシミュレータの経路を変更し、決定することができる交通流シミュレーションにおける経路選択方式に関するものである。

背景技術

0002

現在の交通ネットワークにおいては、交通渋滞の解消や交通の円滑化を目的とした道路交通施設改変新設に際して、施策導入効果を定量的に評価でき、計画立案支援できる交通流シミュレータによる交通流シミュレーションが求められている。ここで、交通流シミュレーションとは交通規制や車両の経路等を交通流に反映させて交通全体に及ぼす影響を再現するシュミレーションのことである。そして、このような交通流シミュレーションには交通を連続流体近似のものとみなして取り扱う交通流マクロシミュレーションと車両個々の挙動模擬し、積み上げて行くことにより交通流を再現する交通流ミクロシミュレーションの二つに大別される。

発明が解決しようとする課題

0003

ところが、上述した従来の交通流シミュレーションの場合には、以下のような問題がある。すなわち、交通流マクロシミュレーションでは交通を連続流体と近似のものとみなして取り扱うので計算量を小さくできるため、大規模ネットワークについても実用化が容易であるが、一般に車両の経路選択や交通規制の表現が困難であることから、実際にはシミュレーション精度に問題がある。一方、交通流ミクロシミュレーションでは車両個々の挙動を模擬するため、経路選択や交通規制の表現が容易となるモデリング上の利点はあるが、計算量が大きくなるのでネットワークが大規模化した場合、シミュレーション中に車両個々の経路を変更することが困難であるという問題がある。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は交通情報を車両個々に連絡する連絡手段を有する交通流シミュレータにおいて、各出発地及び各分岐点から目的地迄の最短経路における所要コストのみを記憶しておき、車両を発生させた時及び運転者が交通情報を入手した段階で、出発地から目的地迄の経路を順次、選択し決定していくことを特徴とするものである。また、請求項2に記載の発明は請求項1の発明において、交通流シミュレータ全体の中でも、特に計算量が大きく、時間のかかる最短経路探索処理を有するコストテーブルオブジェクト経路情報変更要否を判定する交通情報通知手段オブジェクトを、車両を移動させる車両オブジェクトとに分割し、計算時間周期を処理毎に変更できる様にし、さらに交通情報が大きく変化した場合にのみ、コス更新要求をコストテーブルオブジェクトへ渡すことを特徴とするものである。また、請求項3に記載の発明は請求項1または2に記載の発明において各分岐点における進入方向毎に、進入したリンクを除いた全ネットワークにより最短経路を検索させるようにすると共に、選択経路が存在しない場合には、特別にコストの値を「−∞」とすることを特徴とするものである。また、請求項4に記載の発明は請求項1から3のいずれかに記載の発明において、交通情報を入手した車両を対象とすることを特徴とするものである。

0005

そこで、この発明の目的は、前記のような従来の交通流シミュレータのもつ問題を解消し、ネットワークが大規模化した場合でも、個々の車両における経路決定処理時間及びトータルの計算時間を短縮することができる交通流シミュレーションにおける経路選択方式を提供するにある。

発明を実施するための最良の形態

0006

以下、本発明の実施形態を図1図6を参照して詳細に説明する。ここで、先ず交通流シミュレータにおける経路情報を簡単に説明する。この交通流シミュレータにおける経路情報とは、以下の大きく2つのパターン分類することができる。(例として、旅行に行く場合を想定する。)
旅行開始前に地図やテレビラジオ等の交通情報を元に経路を決定して、旅行中その経路を変更しない者。
旅行開始前に決定した経路を、旅行中の交通情報を元に変更する者。
次に、現在ある運転者に対して交通情報を提供する交通施策を考えると、交通情報の提供手段としては、
テレビやラジオなどの情報メディアによるもの
可変表示板による渋滞表示・旅行時間表示によるもの
VICSによるもの
などがあり、それぞれの特徴としては、の場合、広域的ではあるが、送り手側スケジュールに依存する。また、部分的な運転者のみがその情報にアクセスするものとなる。の場合、その地点に達しなければ情報を得られない反面、リアルタイムで正確な情報であり、そこを通過する全ての運転者がその情報にアクセスするものとなる。の場合、ビーコンタイプでは前記に近いが、広域放送タイプでは、広域的でかつリアルタイムで正確な情報として利用できる。などを挙げることができる。

0007

そして、本発明ではこれらの各交通施策より、車両の経路選択パターンを、以下の「5分類」と定義する。
出発時に地図を元に経路を決定し、以降変更しない者。
出発時に獲得した交通情報によって経路を決定し、以降変更しない者。
又はにより決定された経路を、走行中に(視界で捉えられる)交通状況に応じて経路を変更する者。
又はにより決定された経路を、特定地点(可変表示板、ビーコン)での情報により経路を変更する者。
又はにより決定された経路を、走行中、定期的に交通情報を参照して経路を変更する者。
上記、それぞれにおける解決手段を実施形態として以下で説明する。

0008

図1は本発明における交通流シミュレーションにおける経路決定概略処理フローを示している。また、図2は本発明における交通流シミュレーションの経路決定に関する各オブジェクトの関連形態を示している。先ず、図2に示す各オブジェクトの定義を簡単に説明する。本発明において、交通流シミュレーションの経路決定に関する各オブジェクトの関連形態は、ノードオブジェクト1、リンクオブジェクト2、車両オブジェクト3、コストテーブルオブジェクト4、交通情報通知手段オブジェクト5とにより構成される。
a)ノードオブジェクト1(端点
計算機上での道路ネットワークにおける道路端及び分岐点を定義するオブジェクトである。ノードNo、流入リンクNo、流出リンクNoとを有する。
b)リンクオブジェクト2(道路)
ノードとノードを結ぶ線を定義するオブジェクトである。リンクNo、距離、規制速度情報、リンク内平均速度情報通行料金始端ノードNo、終端ノードNo、ペアリンクNoとを有する。ここで、道路における「上り線」と「下り線」があれば別のリンクとし、互いのリンクNoをペアリンクNoとする。
c)車両オブジェクト3
道路ネットワーク上を走行する個々の車両を表現するオブジェクトのことである。経路選択処理、経路情報を有するもので、車両個々の属性により、交通情報の利用有無経路変更特定リンクでのみ、又は制約無し情報を有する。
d)コストテーブルオブジェクト4
各ノードから旅行先の目的地であるノード迄に要する「最短のコスト」を管理・記憶するものである。
e)交通情報通知手段オブジェクト5
各リンクにおける渋滞状況を一定周期毎に監視し、リンク内平均速度情報が一定値以上、規制速度情報より低くなった場合、情報変化有りとして、車両オブジェクトの経路情報を変更(リルート)要求させるオブジェクトのことである。

0009

以下、図1フローチャートを参照して順番(S1〜S13)に処理を説明する。1.タイミング処理判定(S1)
シミュレーションスタートより、ネットワークの作成及びコストテーブルの作成までを初期データ作成とし、それ以外の場合を全て車両移動とする。

0010

2.ネットワークの作成(S2)
計算機上に道路ネットワークを構築するプロセス。ノードオブジェクトとリンクオブジェクトを目的とするネットワーク構成となるようにデータを作成していく。ここで、図3には目的とするネットワーク構成の1例を示しており、この図3の例では、ノードAを発ノード、ノードEを着ノードとしてある。

0011

3.コストテーブルの作成(S3)
コストテーブルの作成は、コストテーブルオブジェクトで実施するものである。以下に、その内容を説明する。コストテーブルには交通情報を考慮しない情報(CA)と、考慮する情報(CB)とに分け、各々下記で決定する。
交通情報を考慮しない情報
各ノードに入る流入リンクを出発として、ネットワークより、流入リンク及びペアリンクを除いた状態(図4参照)で旅行の目的地である着ノードまでの最短経路を探査し、着ノードまでの総コストを計算して、コストテーブルへ格納する。

0012

ここで、総コストの計算方法としては、出発リンクより着ノードまでに通過する全リンクのコストの総和として、各リンクにおけるコスト(交通情報を考慮しないリンクのコスト)としては、下記の「数1」による式で算出する。但し、着ノードまでの経路が得られなかった場合の総コストは、「−∞」とする。

0013

CA=f(L,V,N)
CA:交通情報を考慮しないリンクのコスト
L:リンクの距離
V:リンクの規制速度情報
N:リンクの通行料金

0014

また、最短経路の探査方法としては、ダイクストラ法等の様々な手法が一般的に知られており、それらの手法を用いて、最短経路となるノード列を決定する。ここで、図4は最短経路となるノード列の1例を示している。すなわち、リンクABを出発リンクとして、着ノードEとした場合、リンクABとリンクBAを除いた状態で最短経路を探査し、そのノード列B,C,Eを決定する。次いで、このノード列を通過するリンク(BC,CE)のコストの総和をコストテーブルへ登録すると共に、これを全ての流入リンクについて実施する。

0015

交通情報を考慮する情報
上記の交通情報を考慮しない情報において、各リンクのコストの計算式を前記「数1」による式を下記「数2」とした時の総コストを同じく計算し、その計算結果をコストテーブルへ登録する。

0016

CB=f(L,Va,N)
CB:交通情報を考慮するリンクのコスト
Va:リンクのリンク内平均速度情報
ここで、リンク内平均速度情報が存在しない場合、リンクの規制速度情報を使用する。

0017

4.車両発生処理(S4)
予め与えられたO(発ノード)、D(着ノード)の発生台数毎に計算機上へ順番に車両オブジェクトを発生させ、道路ネットワーク上の発ノードから流出するリンク上の空いている部分へ登録する。この時、交通情報を利用する車両と交通情報を利用しない車両の発生分布により車両オブジェクト個々へ、交通情報利用有無を付加する。

0018

5.初期経路処理判定(S5)
前記車両発生処理(S4)により作成された車両オブジェクト毎に、初期経路として着ノードまでの経路を決定する為の処理を決定する。交通情報利用有無から、有りの場合、交通情報を利用する車両としてS7(初期経路決定処理B)へ、無しの場合、交通情報を利用しない車両として次のS6(初期経路決定処理A)を実施する。

0019

6.初期経路決定処理A(S6)
交通情報を利用しない車両の場合の例を図6を参照して説明する。ここでは、リンクACに車両発生処理で登録し、これを発リンクとする。次に、現在存在しているリンクの終端ノードCを分岐点として、次に進むべきリンクを決定する。ここで、複数リンクが候補となった場合には、下記「数3」のロジットモデル式及び「数4」により決定する。

0020

ID=000003HE=015 WI=037 LX=1315 LY=0500
ここで、
Pi :流入リンクiを選択する確立
i :流入リンクのNo
j :流入リンクのNo群
Ci:流入リンクiから着ノードまでの総コスト
α :感度係数
Cxy :リンクxyにおけるコストCA(「数1」の式で算出する)
CAyz:ノードyから着ノードzまでの総コストCA(コストテーブルより決定する)

0021

Ci=Cxy+CAyz

0022

次に、リンクACとペアリンクCA以外の流出リンクを全て検索してリンク(CB,CD,CE)を得る。すなわち、図5に示すコストテーブルより、上記リンク(CB,CD,CE)を流入リンクとして、ノードEを着ノードとする情報を検索して、それぞれCAの総和の値を得て、各リンクを通過する確率を計算する。この時、コストテーブル上、CAの総和の値が「−∞」となっている場合は、ノードEへ到達する為の経路が無い為、確率を「0」とする。そして、上記で決定した確率を元に、次に通過すべきリンクを決定する。以降、進行方向に向かって着ノードまでリンクをたどって行き、経路を決定する。この決定されたリンク列を車両オブジェクトに記憶させ、車両移動処理にて使用する。

0023

7.初期経路決定処理B(S7)
交通情報を利用する車両の場合、上記6.におけるCAの部分をCBを使用して同じ処理を行う。

0024

8.車両移動処理(S8)
一般に知られている、自由走行や追従理論式等により車両の移動処理を行う。

0025

9.経路変更処理判定(S9)
交通情報利用有無が無しの場合、線路変更無とする。交通情報利用有無が有りの場合、交通情報通知手段オブジェクトからの情報変化報告を元に以下の判定を行い次の処理へ分岐する。
情報変化有りとなったリンクが、自車両通過予定と異なる場合、経路変更無とする。
自車両の存在するリンク及び次に通過するリンクが情報変化有りとなった場合、自車直前で渋滞として、処理S10を実施する。
上記以外で、車両オブジェクトの属性が特定リンク以外の場合、経路変更無とする。
上記以外で、走行経路上で交通渋滞の情報有りとして、処理S11を実施する。

0026

10.経路変更処理A(S10)
直前の状況により経路変更する場合として、現在存在するリンクを発リンクとして、前記の式「数4」のみを下記に変更した処理S6で、着ノードまでの新しい経路を決定する。

0027

Ci=Cbxy+CAyz
ここで、
Cbxy:リンクxyにおけるコストCB(「数2」式で算出する)
CAyz:ノードyから着ノードzまでの総コストCA(コストテーブルより決定する)

0028

11.経路変更処理B(S11)
通過リンク上の情報変化による経路変更する場合として、現在存在するリンクを発リンクとして、最新のコストCBを用いて、処理S7と同じ処理を行う。

0029

12.ネットワーク内全車両移動処理(S12)
全車両オブジェクトの処理終了で、処理S1へ戻る。そして、終了未で処理S12へ移る。

0030

13.対象車両更新(S13)
処理対象車両を処理未の車両オブジェクトから選択して対象車両とする。

0031

以上の処理を、シミュレーション終了まで一定の処理周期に従い繰り返し実施する。これにより、計算機上での車両の移動をシミュレーション途中の状況により、経路を変更させながら走行する車両をも含めて再現することができ、より正確に交通流のシミュレーションを行うことができる。

発明の効果

0032

この発明は、上記のようであって請求項1に記載の発明は交通情報を車両個々に連絡する連絡手段を有する交通流シミュレータにおいて、各出発地及び各分岐点から目的地迄の最短経路における所要コストのみを記憶しておき、車両を発生させた時及び運転者が交通情報を入手した段階で、出発地から目的地迄の経路を順次、選択し決定していくので、個々の車両における経路決定処理時間を短縮することができるという効果がある。また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、最短経路探索処理を有するコストテーブルオブジェクトと経路情報変更要否を判定する交通情報通知手段オブジェクトを、車両を移動させる車両オブジェクトとに分割し、計算時間周期を処理毎に変更できる様にし、さらに交通情報が大きく変化した場合にのみ、コスト更新要求をコストテーブルオブジェクトへ渡すので、交通状況が逐次変わる情報を元に、経路を変更する車両の再現をすることができるので、交通情報を伝達する交通施策の効果をシミュレータにより検討できる効果がある。また、余分な経路情報変更をしないようにできるため、トータルの計算時間を短くすることができるという効果がある。また、請求項3に記載の発明は請求項1または2に記載の発明において各分岐点における進入方向毎に、進入したリンクを除いた全ネットワークにより最短経路を検索させるようにすると共に、選択経路が存在しない場合には、特別にコストの値を「−∞」とするので、各分岐点から目的地迄の最短経路における所要コストの算出のためには、「Uターンする経路」を選択しないようにすることができるため、Uターンしなければ目的地へ到達しない経路を選択しないようにできるという効果がある。

図面の簡単な説明

0033

図1本発明の一実施例の交通流シミュレーション経路決定における概略処理フローである。
図2本発明の一実施例の各オブジェクト間の関連図である。
図3本発明の一実施例の道路ネットワークの説明図である。
図4本発明の一実施例のリンクABを出発リンクとした場合の経路探査の説明図である。
図5本発明の一実施例のコストテーブルの構成図である。
図6本発明の一実施例の初期段階における経路決定処理を説明する説明図である。

--

0034

1ノードオブジェクト
2リンクオブジェクト
3車両オブジェクト
4コストテーブルオブジェクト
5交通情報通知手段オブジェクト

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