(57)【要約】【課題】模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法を提供すること。【解決手段】感知器情報入力部３１０は、道路網の複数の地点について、感知器１４０によって計測された感知器交通量を入力する。シミュレーション部３３０は、交通流モデルのパラメータを用いて、感知器交通量に基づいて複数の地点の交通量を模擬する。不整合判定部３４０は、感知器交通量と模擬による交通流での交通量との回帰直線を求め、回帰直線に対する誤差から模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する。【選択図】図１
2008165332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値を入力する実測情報入力手段と、
前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と前記複数の地点についての前記実測値との回帰直線を求め、回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定手段と、
を有する交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項２】
所定のパラメータを用いて、前記複数の地点についての前記実測値に基づいて前記道路網の交通流を模擬するシミュレーション手段、
をさらに有する請求項１記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項３】
前記不整合となる地点の模擬に用いられるパラメータを抽出する不整合パラメータ抽出手段、
をさらに有する請求項２記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項４】
前記交通流情報は、前記複数の地点のそれぞれに設置された車両感知器の計測情報である、
請求項１記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項５】
前記交通流情報は、交通量を少なくとも含み、
前記不整合判定手段は、
前記複数の地点についての交通量の実測値と模擬値との回帰直線を求める、
請求項１記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項６】
前記不整合判定手段で不整合と判定された地点を表示する表示手段、
をさらに有する請求項１記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項７】
不整合パラメータ抽出手段が抽出したパラメータを表示する表示手段、
をさらに有する請求項２記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。
【請求項８】
道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値と、前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と、を入力する情報入力ステップと、
前記複数の地点についての前記実測値と前記模擬値との回帰直線を算出する回帰直線算出ステップと、
回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定ステップと、
を有する交通流シミュレーション不整合判定方法。
【請求項９】
道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値と、前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と、を入力する情報入力ステップと、
前記複数の地点についての前記実測値と前記模擬値との回帰直線を算出する回帰直線算出ステップと、
回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定ステップと、
をコンピュータに実行させるための交通流シミュレーション不整合判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路網の複数の地点について、各地点の交通流の模擬結果が対応する地点の実際の交通流に整合するか否かを判定する交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路交通管制システムの効果的な運用等の目的から、道路網の交通流を模擬することが行われている。通常、交通流シミュレーションでは、車両の加速度、粗密波が伝わる速さ、車両の発進遅れといった車両の走行モデルに関するパラメータを設定し、車両の挙動を模擬する。
【０００３】
走行モデルは、実際の車両の走行状態に近似させる必要がある。そこで、超音波を用いて車両を感知する超音波式車両感知器（以下「感知器」という）の計測結果や、道路網を撮影するカメラの撮影画像に基づいて、模擬結果が実際の交通流に近似するように走行モデルのパラメータを調整する技術が、たとえば特許文献１に記載されている。
【０００４】
ところで、交通流の模擬では、車両の走行モデルだけでなく、道路や交差点の特性を示す交通流モデルも設定される。交通流モデルは、たとえば、単位時間あたりの最大通過車両数である飽和交通流率［台／ｈ］、交差点等における分岐率［％］、リンク容量［台］等のパラメータから成る。道路網は、多数の道路と交差点がそれぞれ接続しているため、交通流モデルに不整合が存在すると、その影響が波及的に広がる。したがって、交通流の模擬の再現性を高めるためには、交通流モデルについても、道路網の全体に亘って実際の道路や交差点の特性に近似させる必要がある。
【特許文献１】特開２０００−２２２６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、道路や交差点の特性は、周辺環境や道路網の利用形態に依存するため、それぞれの地点で異なる。したがって、交通流モデルのパラメータ設定が不適切な場合、特許文献１記載の技術を適用して走行モデルのパラメータの調整を行っても、実際の交通流と模擬による交通流との差異を吸収しきれない恐れがある。
【０００６】
一方、模擬による交通流が実際の交通流に近似していない部分を見出せば、その部分に限定して計測や調査を行えばよく、交通流シミュレーションの設定値を効率良く調整できる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の交通流シミュレーション不整合判定装置は、道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値を入力する実測情報入力手段と、前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と前記複数の地点についての前記実測値との回帰直線を求め、回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定手段とを具備する構成を採る。
【０００９】
本発明の交通流シミュレーション不整合判定方法は、道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値と、前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と、を入力する情報入力ステップと、前記複数の地点についての前記実測値と前記模擬値との回帰直線を算出する回帰直線算出ステップと、回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定ステップとを有するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す。これにより、交通流シミュレーションに用いられる交通流モデルの設定値を容易に調整し、交通流シミュレーションの再現性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る交通流シミュレーション不整合判定装置を用いた交通流シミュレーションシステムの構成を示すシステム構成図である。
【００１３】
図１において、交通流シミュレーションシステム１００は、道路１２０を走行する車両１３０の交通流をシミュレーションし、シミュレーション結果に基づいて、道路１２０に渋滞が発生しないように信号機１１０を制御するシステムである。また、交通流シミュレーションシステム１００は、道路１２０の上方に設けられた感知器１４０による計測データに基づいて、自己のシミュレーション結果に対し、実際の交通流と不整合となる部分を判定するシステムである。
【００１４】
交通流シミュレーションシステム１００は、信号制御装置２００、交通流シミュレーション不整合判定装置３００、および表示装置４００を有する。信号制御装置２００は、感知器１４０、信号機１１０、および交通流シミュレーション不整合判定装置３００に接続されている。表示装置４００は、交通流シミュレーション不整合判定装置３００に接続されている。
【００１５】
感知器１４０は、所定の時間間隔ごとに、直下を通過した車両１３０の台数（以下「交通量」という）、および車両１３０の通過時間の占める割合（以下「占有率」という）、車両１３０の平均速度を計測し、感知器情報として信号制御装置２００へ送信する。なお、感知器１４０では平均速度を直接には計測しないが、たとえば信号制御装置２００等で、交通量および占有率から容易に算出可能であるため、ここでは感知器１４０から得られるものとして説明を行う。
【００１６】
信号制御装置２００は、感知器情報および交通流の模擬結果に基づいて、信号機１１０を制御する。信号制御装置２００は、モデルパラメータデータベース２１０および信号制御部２２０を有する。
【００１７】
モデルパラメータデータベース２１０は、感知器１４０から送られる感知器情報を蓄積するとともに、道路１２０の交通流を模擬する際に用いる走行モデルおよび交通流モデルのパラメータをあらかじめ格納する。走行モデルのパラメータには、たとえば、車両の加速度、車間の挙動が伝わる速さ、走行車線を変更する際に用いる減速率、交通量、待ち行列の長さ等が含まれる。交通流モデルのパラメータには、たとえば、道路網構造、リンク飽和交通流率、分岐率、リンク容量、規制情報等が含まれる。
【００１８】
信号制御部２２０は、モデルパラメータデータベース２１０を参照して、数分程度先の交通流の模擬を行い、その結果を基に道路網の交通を円滑ならしめる信号制御情報を生成して信号機１１０へ送る。
【００１９】
交通流シミュレーション不整合判定装置３００は、信号制御装置２００から感知器情報および走行モデルのパラメータ（以下「走行モデルパラメータ」という）および交通流モデルのパラメータ（以下「交通量モデルパラメータ」という）を取得し、これらの情報に基づいて交通流の模擬を行う。そして、交通流シミュレーション不整合判定装置３００は、模擬結果から、実際の交通流に対する交通量モデルパラメータの不整合を統計的に検出する。交通流シミュレーション不整合判定装置３００は、感知器情報入力部３１０、パラメータ入力部３２０、シミュレーション部３３０、不整合判定部３４０、および不整合パラメータ抽出部３５０を有する。
【００２０】
図２は、交通流シミュレーション不整合判定装置３００の構成を示すブロック図である。
【００２１】
感知器情報入力部３１０は、図１に示す信号制御処置２００から感知器情報を入力し、不整合判定部３４０およびシミュレーション部３３０のそれぞれへ出力する。
【００２２】
パラメータ入力部３２０は、図１に示す信号制御装置２００から走行モデルパラメータおよび交通流モデルパラメータ（以下「モデルパラメータ」と総称する）を入力し、シミュレーション部３３０および不整合パラメータ抽出部３５０のそれぞれへ出力する。
【００２３】
シミュレーション部３３０は、感知器情報およびモデルパラメータに基づいて、当該感知器情報が計測された時刻以降の任意の時間帯の道路１２０の交通流を模擬する。そして、シミュレーション部３３０は、模擬結果として得られる交通量などの情報（以下適宜「模擬情報」という）を、不整合判定部３４０へ出力する。
【００２４】
不整合判定部３４０は、感知器情報を基に、統計手法を用いて、実際の交通流に対して不整合となっている模擬結果を判定し、判定結果を不整合パラメータ抽出部３５０および図１に示す表示装置４００へ出力する。
【００２５】
不整合パラメータ抽出部３５０は、不整合判定部３４０が不整合と判定した地点やその周辺の地点（以下「不整合地点」という）に関する交通流モデルパラメータ（以下「不整合パラメータ」という）を出力する。
【００２６】
図１に示す表示装置４００は、交通流シミュレーション不整合判定装置３００で用いられる感知器情報、模擬情報、不整合地点、不整合パラメータなどを表示し、これらを含む各種情報を、交通流シミュレーションシステム１００の管理者へ通知する。
【００２７】
図１に示す信号制御装置２００および図２に示す交通流シミュレーション不整合判定装置３００は、図示しないが、それぞれＣＰＵ（central processing unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）などの記憶媒体、ＲＡＭ（random access memory）などの作業用メモリ、および通信回路などを有する。ＣＰＵが制御プログラムを実行し、上記各部の機能を実現する。
【００２８】
以下、交通流シミュレーション不整合判定装置３００の各部の動作について詳細に説明する。
【００２９】
まず、パラメータ入力部３２０は、交通流シミュレーションで使用されるモデルパラメータを、信号制御装置２００から取得して保持する。次いで、感知器情報入力部３１０は、感知器１４０により実測された感知器情報（以下「実測情報」という）を、信号制御装置２００から取得して保持する。
【００３０】
シミュレーション部３３０は、パラメータ入力部３２０からモデルパラメータを取得し、感知器情報入力部３１０から実測情報を取得する。そして、シミュレーション部３３０は、モデルパラメータおよび実測情報に基づいて交通流を模擬し、任意の時刻についての少なくとも交通量を含む模擬情報を生成して、不整合判定部３４０へ出力する。任意の時刻とは、実測情報が取得された時刻からその数十分後までである。
【００３１】
ここでは、シミュレーション部３３０は、交通流シミュレーションにより、交通網における地点１〜地点ｎの、実測情報が計測された時刻のｕ分後の時点の模擬情報のうちの交通量（以下「模擬交通量」という）Ｑｓ１（ｔ＋ｕ）、Ｑｓ２（ｔ＋ｕ）、・・・、Ｑｓｎ（ｔ＋ｕ）を算出するものとする。また、交通流シミュレーションで使用されるのは、地点１〜地点ｎの実測情報のうちの交通量（以下「感知器交通量」という）Ｑｄ1（ｔ）、Ｑｄ２（ｔ）、・・・、Ｑｄｎ（ｔ）である。交通流のシミュレーションの具体的手法については、公知の技術であるため、ここでの説明を省略する。
【００３２】
不整合判定部３４０は、感知器交通量と模擬交通量とから単回帰直線を算出し、単回帰直線から逸脱した値をとる地点に、不整合が発生していると判別する。
【００３３】
不整合判定部３４０は、感知器交通量および模擬交通量に基づいて交通流モデルパラメータの不整合を判定する不整合判定処理を実行する。
【００３４】
図３は、不整合判定処理の流れを示すフローチャートである。
【００３５】
まず、ステップＳ１０００において、不整合判定部３４０は、感知器情報入力部３１０から感知器交通量Ｑｄ１（ｔ＋ｕ）〜Ｑｄｎ（ｔ＋ｕ）を読み込み、シミュレーション部３３０から模擬交通量Ｑｓ１（ｔ＋ｕ）〜Ｑｓｎ（ｔ＋ｕ）を読み込む。
【００３６】
次に、ステップＳ２０００において、不整合判定部３４０は、感知器交通量Ｑｄ１（ｔ＋ｕ）〜Ｑｄｎ（ｔ＋ｕ）を説明変数、模擬交通量Ｑｓ１（ｔ＋ｕ）〜Ｑｓｎ（ｔ＋ｕ）を目的変数として、切片ｂ０および傾きｂ１で定義される単回帰直線を求める。
【００３７】
次に、ステップＳ３０００において、不整合判定部３４０は、ステップＳ２０００で求めた単回帰直線を中心に、模擬交通量Ｑｓ１（ｔ＋ｕ）〜Ｑｓｎ（ｔ＋ｕ）を正常と見なせる範囲（以下「予測区間」という）を算出する。
【００３８】
予測区間は、たとえば、以下に説明する手法により算出する。ここで、自由度がｆ、有意水準がαのとき、ｔ値をｔ（ｆ；α） とする。また、標本数がｉ、制約数がｊのとき、自由度ｆは、ｆ＝ｉ−ｊであり、α＝０.０５、ｆ＝ｎ−２とする。また、標準誤差をｓｅ、感知器交通量Ｑｄの平均値をＱｄａｖｅ、感知器交通量Ｑｄの標準偏差をｓｘと置く。このとき、不整合判定部３４０は、任意の感知器交通量Ｑｄに対して、模擬交通量Ｑｓの予測区間上限値Ｌｍａｘおよび予測区間下限値Ｌｍｉｎを、以下の式（１）〜（３）を用いて算出する。
【数１】
2008165332.tif 000003
【数２】
2008165332.tif 000004
【数３】
2008165332.tif 000005
【００３９】
ステップＳ４０００において、不整合判定部３４０は、模擬交通量Ｑｓ１（ｔ＋ｕ）〜Ｑｓｎ（ｔ＋ｕ）に対して、１つずつ順に予測区間の中の値をとるか否かを判別する。不整合判定部３４０は、予測区間の外の値をとる模擬交通量Ｑｓ＊（ｔ＋ｕ）が存在するたびに、これを統計的な外れ値として検出し、外れ値の地点リストに当該地点を追加していく。
【００４０】
ステップＳ５０００において、不整合判定部３４０は、ステップＳ４０００でリストアップされた外れ値の地点リストを、不整合パラメータ抽出部３５０および表示装置４００へ出力し、一連の処理を終了する。
【００４１】
図４は、予測区間と模擬交通量Ｑｓの外れ値との関係を示す説明図である。縦軸を模擬交通量Ｑｓとし、横軸を感知器交通量Ｑｄとする。
【００４２】
交通網の地点１〜地点ｎに関するプロット５０１に対して、単回帰直線５０２、予測区間上限値Ｌｍａｘおよび予測区間下限値Ｌｍｉｎが算出される。ここで、図４に示すように、予測区間上限値Ｌｍａｘおよび予測区間下限値Ｌｍｉｎに挟まれた予測区間の外に位置するプロット５０４が存在したとすると、このプロットに該当する地点が外れ値として検出される。
【００４３】
このようにして、外れ値をとる地点、つまり模擬交通量Ｑｓが正常と見なせる範囲外の値をとる地点が存在する場合に、その外れ値の地点リストが、不整合パラメータ抽出部３５０に出力される。
【００４４】
不整合パラメータ抽出部３５０は、外れ値の地点リストを入力すると、その地点リストに記載された地点ごとに、近隣の道路や交差点に関するパラメータを抽出し、表示装置４００へ出力する。このパラメータには、たとえば、不整合判定部３４０が不整合と判定したリンク（道路）の飽和交通流率やリンク容量、および当該リンクの上流および下流に位置する各ノード（交差点）の信号制御パラメータ等が含まれる。
【００４５】
表示装置４００は、あらかじめ用意された道路網の地図を表示するとともに、交通流シミュレーション不整合判定装置３００から入力される感知器情報、模擬情報、不整合の地点を、地図に対応付けて表示する。これにより、交通流シミュレーションシステム１００の管理者は、実際の交通状況と模擬による交通状況の間に不一致がある部分を容易に把握し、交通流モデルパラメータの不整合箇所を特定することができる。
【００４６】
このように、本実施の形態によれば、感知器交通量と模擬交通量から単回帰直線を算出し、単回帰直線に対する誤差から模擬交通量が実際の感知器交通量と不整合となる地点を判定する。これにより、模擬交通量が実際の感知器交通量と不整合となる地点、つまり模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す。また、これにより、不整合とされた地点に限定して計測や調査を行い、交通流シミュレーションの設定値を効率良く調整することが可能となる。
【００４７】
なお、交通量情報を実測する装置としては、超音波車両感知器以外にも、たとえば光学式車両感知器、マイクロ波式車両感知器、画像式車両感知器など、各種の車両感知器を用いてもよいことはもちろんである。また、本実施の形態では、感知器交通量と模擬交通量から単回帰直線を算出したが、これに限るものではない。すなわち、複数の地点に関する交通流情報の実測値と、道路網の交通流を模擬したときの対応する各地点についての交通流情報の模擬値との組合せであれば、平均速度や待ち行列の長さなど、他の各種情報を用いてもよい。また、実測値と模擬値とで相関を有するものであれば、必ずしもこれらを同じ種類の情報としなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法は、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る交通流シミュレーション不整合判定装置を用いた交通流シミュレーションシステムの構成を示すシステム構成図
【図２】本実施の形態における交通流シミュレーション不整合判定装置の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態における不整合判定処理の流れを示すフローチャート
【図４】本実施の形態における予測区間と模擬交通量の外れ値との関係を示す説明図
【符号の説明】
【００５０】
１００  交通流シミュレーションシステム
１１０  信号機
１２０  道路
１３０  車両
１４０  感知器
２００  信号制御装置
２１０  モデルパラメータデータベース
２２０  信号制御部
３００  交通流シミュレーション不整合判定装置
３１０  感知器情報入力部
３２０  パラメータ入力部
３３０  シミュレーション部
３４０  不整合判定部
３５０  不整合パラメータ抽出部
４００  表示装置
【図１】
2008165332.tif 000006
【図２】
2008165332.tif 000007
【図３】
2008165332.tif 000008
【図４】
2008165332.tif 000009