(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交差点で交差する複数の道路について、測定交通量に分流率を演算することによって交通量感知器よりも下流側の交通量を推定し、測定交通量に進入率を演算することによって交通量感知器よりも上流側の交通量を推定し、当該推定交通量に基づいて路面性状を推定する方法であって、
前記交通量感知器が測定した交通量を取得する第１の過程と、
道路種別および車線数を考慮して交差点毎の分流率と進入率を推定する第２の過程と、
前記交通量感知器による測定交通量と、前記分流率および進入率と、前記交通量感知器から測定対象道路までの交差点配置状態とに基づいて前記測定対象道路の交通量を推定する第３の過程と、
前記第１の過程によって測定された交通量に合わせて前記第２の過程によって推定された分流率および進入率を増加または減少させる補正を行い、かつ、当該増加または減少させる補正を順次前記交通量検知器の設定位置の近傍から遠ざかる方向に行う第４の過程と、
該推定した交通量と路面性状予測式を用いて道路の路面性状を推定する第５の過程と、
を有することを特徴とする交通量感知器を用いた路面性状推定方法。
【請求項２】
前記交通量は大型車の交通量であることを特徴とする請求項１に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定方法。
【請求項３】
前記交通量の推定値と、路面性状測定車によって取得した路面性状データを基に、該路面性状測定車が走行しない期間の路面性状、または、将来の路面性状を予測する請求項１または２に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定方法。
【請求項４】
前記将来の路面性状の予測は、日、週、月および季節ごとの交通量の変動を考慮した交通量推定に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定方法。
【請求項５】
さらに、路面修復が必要になる時期の推定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定方法。
【請求項６】
前記路面性状は、ひびわれ、わだち掘れ、平坦性であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定方法。
【請求項７】
複数の交差点で交差する複数の道路について、測定交通量に分流率を積算することによって交通量感知器よりも下流側の交通量を推定し、測定交通量に進入率を積算することによって交通量感知器よりも上流側の交通量を推定し、当該推定交通量に基づいて路面性状を推定するシステムであって、
前記交通量感知器が測定した交通量を取得する第１の手段と、
道路種別および車線数を考慮して交差点毎の分流率と進入率を推定する第２の手段と、
前記交通量感知器による測定交通量と、前記分流率および進入率と、前記交通量感知器から測定対象道路までの交差点配置状態とに基づいて前記測定対象道路の交通量を推定する第３の手段と、
前記第１の手段によって測定された交通量に合わせて前記第２の手段によって推定された分流率および進入率を増加または減少させる補正を行い、かつ、当該増加または減少させる補正を順次前記交通量検知器の設定位置の近傍から遠ざかる方向に行う第４の手段と、
該推定した交通量と路面性状予測式を用いて道路の路面性状を推定する第５の手段と、
を有することを特徴とする交通量感知器を用いた路面性状推定システム。
【請求項８】
さらに、路面修復が必要になる時期の推定を行う手段を有することを特徴とする請求項７に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定システム。
【請求項９】
前記路面性状、または、路面修復が必要になる時期あるいは路面修復が必要になるまでの期間を数値化することを特徴とする請求項７または８に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定システム。
【請求項１０】
前記数値化した値を、地図上の対応する位置に表示することを特徴とする請求項９に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定システム。
【請求項１１】
前記数値化した値を、該数値の大きさに応じて色分けして表示することを特徴とする請求項９または１０に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定システム。
【請求項１２】
地図上の道路をコンピュータの画面上で選択すると、該道路に対応する路面性状、路面修復履歴、路面修復が必要になる時期、または、路面修復が必要になるまでの期間を表示することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の交通量感知器を用いた路面性状推定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通量を推定する方法とシステムを用いて路面性状を予測するシステムに関し、特に、大型車の交通量を推定し路面性状測定車が走行しない期間の路面性状を予測して、道路の修復時期の予測、および将来の路面性状の予測等を行う方法およびシステムに関する。
【０００２】
本発明はさらに予測した路面性状の状態を地図上に重ねて表示することにより視認性に優れ、また路面性状を色分けすることで所定の領域の路面性状が容易に認識でき、かつ道路修復計画を効率よく立てるのに役立つシステムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
道路の補修は安全な車両通行、道路の混雑の緩和、振動、騒音の低減の目的のために重要な作業である。そして交通量が多くなるほど路面の損傷は著しくなる。よって道路の補修箇所も多くなり、補修に多額の費用がかかることとなる。
【０００４】
現在の道路舗装管理では、路面性状測定車から定期的（例えば三年に一巡）にデータを取得し、これと道路交通センサスデータ（例えば三年に一巡）から交通量区分のレベル分け（例えば７段階）をすることにより各道路の路面性状を推定し、管理を行っている。
【０００５】
【発明が解決する課題】
しかし、現状では各道路の車両の交通量が変わるため、道路状況が刻々と変化し、前記記載のような静的な交通量区分のレベル分けをした情報と、定期的な実測のデータだけでは、将来の路面性状予測値を正確に把握することができない。その結果、交通状況の変化による予測結果とのずれが生じ、正確な補修計画が策定できない。また、路面性状測定車による実測費用が高く、短期間に何回も観測することが現実的でない。さらに交通状況を把握するために交通量感知器を各道路に設置することも同様に経済的にできない。建設省の報告によると、適切な補修を行うことは道路管理者のトータルコストの軽減、騒音による環境対策につながるとされている（建設省道路局国道第一課、建設省土木研究所：舗装の維持修繕の計画に関する調査研究，第３４回建設省技術研究会報告，ｐｐ．３２３−３６２，１９８０年）。
【０００６】
従って、補修箇所の優先順位を的確に補修を行う計画策定が必要になっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点に鑑み本発明は、
複数の交差点で交差する複数の道路について、測定交通量に分流率を演算することによって交通量感知器よりも下流側の交通量を推定し、測定交通量に進入率を演算することによって交通量感知器よりも上流側の交通量を推定し、当該推定交通量に基づいて路面性状を推定する方法であって、
前記交通量感知器が測定した交通量を取得する第１の過程と、
道路種別および車線数を考慮して交差点毎の分流率と進入率を推定する第２の過程と、
前記交通量感知器による測定交通量と、前記分流率および進入率と、前記交通量感知器から測定対象道路までの交差点配置形状とに基づいて前記測定対象道路の交通量を推定する第３の過程と、
前記第１の過程によって測定された交通量に合わせて前記第２の過程によって推定された分流率および進入率を増加または減少させる補正を行い、かつ、当該増加または減少させる補正を順次前記交通量検知器の設定位置の近傍から遠ざかる方向に行う第４の過程と、
該推定した交通量と路面性状予測式を用いて道路の路面性状を推定する第５の過程と、
を有することを特徴とする交通量感知器を用いた路面性状推定方法およびシステムを提供する。
【０００８】
さらに交通量と路面性状の関係に関しては、「道路摩耗は車軸重量の４乗に比例する」ことが知られており、路面性状の変化は主として大型車によると考えることができる。従って該大型車の交通量を用いて路面性状を予測することができる。また推定した路面性状は補修が必要な年毎に色分けして地図上に重ねて表示することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
路面性状を予測する際その基盤となる考え方は、出願番号：特願２００１−４０２００８、発明の名称：渋滞分布を推測する経路探査システム、に記載されている。ここではこの考え方を大型車に対して適用する。
【００１０】
１．初期交差点属性計算
交差点における右左折直進率は、第一次近似としては、例えば、直進率０．７、左折率０．２、右折率０．１のように、道路の属性等に関わらず一律に設定することも可能である。しかし、この右左折直進率の推定は、道路の属性、例えば、高速道路、国道、地方道のような道路種別と、両側１車線、片側１車線、片側２車線のような車線数を考慮することによって大幅に精度を向上させることができる。また、道路種別によって高速道路をレベル１の道路、片側２車線の国道および地方道をレベル２の道路とするなど、ある程度包括的に取り扱うことも可能である。
【００１１】
このように道路レベルを考慮して右左折直進率を設定すると、例えば、レベル１の道路からレベル２の道路２への左折率は０．２５、レベル１の道路から直交するレベル２の道路を突っ切って直進する直進率は０．７のように設定することができる。
【００１２】
さらに、このようにして得られた右左折直進率に道路形状による補正を行うことができる。当該補正は、例えば、Ｔ字路に突き当たる際の右左折率補正係数や、道路が直角に交わらない交差点の補正係数によって行うことができる。例えば、７５度の角度で鋭角に右折する際の補正係数を０．８とすれば、通常の右折率０．２に補正係数０．８を掛けて、当該交差点の右折率を０．１６とする等である。
【００１３】
当該右左折直進率には、さらに曜日や時刻の影響、さらには季節的影響や特定の祝日等の影響を考慮することも可能であり、これらの要素を考慮することで交通量推定の精度を一層向上させることができる。また、現実の右左折直進率を交差点において測定しておくことによっても推定精度を向上させることができることは当然である。
【００１４】
２．大型車交通量の推計
このようにして交通量を推定することができる。ここで、前記記載の通り路面性状を予測する場合、該路面性状を変化させる主な要因は大型車である。特に道路の摩耗は大型車において車軸重量の４乗に比例することが知られている。従って原則として全ての交差点の右左折直進率が求められたら、それに基づいて以下の手順で対象領域全体の大型車交通量を推計する。
【００１５】
図１は、交通量感知器１００を設置した道路近傍の大型車交通量を推計する方法を説明するための図である。図１において中央に示された道路には紙面の左から右に進む車線に交通量感知器が設置されており、現実の大型車交通量Ｑｘが逐次把握されていると仮定する。当該交通量は、感知器の右側にある、つまり下流側の交差点１２０で直進および右左折に分岐する。このとき、当該交差点１２０における大型車右左折直進率をＲｆ（Ｒｆｒ，Ｒｆｌ，Ｒｆｓ）とすると、当該交差点１２０から先のそれぞれの道路１２２、１２４、１２６の交通量Ｑｆ（Ｑｆｒ，Ｑｆｌ，Ｑｆｓ）は、
【数１】
0004003827.tif 000002
によって表される。ここで、増減率とは、工事現場や倉庫群等が存在して、多くの大型車両が吸収される、または多くの車両が出てくる等の現象を考慮するために設けた修正係数である。
【００１６】
上述のような処理によって、交通量感知器によって測定された大型車両が交差点１２０を通過した後に下流側の道路にどのように配分されるかに基づいて、これらの下流側の道路の大型車交通量を求めることができる。同様の演算を、さらに下流側の交差点について行うことによって、次の交差点を通過した後に大型車交通量がその次の道路にどのように配分されるかを求めることができ、順次さらに下流側の道路の交通量を推定することができる。
【００１７】
このような手順を繰り返すことによって、対象地域にある全ての道路の大型車交通量の推定値を求めることができる。また、得られた推定大型車交通量（の誤差）が一定量より小さくなった時点で演算を終了することで演算量を削減することができる。
【００１８】
さらに、図１の左側に示されているように、交通量感知器が測定した大型車交通量に基づいて交通量感知器の上流側の大型車交通量を推定する。この場合、該感知器１００の上流側の交差点１４０で合流する３つの道路１４２、１４４、１４６の大型車交通量Ｑｒは、進入率Ｒｒ（Ｒｒｒ，Ｒｒｌ，Ｒｒｓ）を用いて以下のように計算することができる。
【数２】
0004003827.tif 000003
上述の処理によって、交通量感知器で検出した大型車両の、交差点１４０に到達する前の上流側道路での分布に基づいて、これらの上流側の道路の交通量を求めることができる。同様の演算を、さらに上流側の交差点について行うことによって、該交差点を通過する前の大型車交通量の分布を求めることができ、順次さらに上流側の道路の該交通量を推定することができる。
【００１９】
このような手順を繰り返して、最終的に対象地域にある全ての道路の大型車交通量推定値を求めることができる。または、このようにして得られた推定大型車交通量が一定値より小さくなった時点で演算を終了することにより、演算量を削減することもできる。これは下流側の大型車交通量推定と同様である。
【００２０】
図２には、上述の方法によって、交通量感知器の設置位置から次第に遠くに大型車交通量推定が波及していく様子を模式的に示したものである。
【００２１】
３．通過時間の推定
大型車交通量が求められたら、該交通量と道路毎に予め設定された制限速度（道路交通法に規定する制限速度とは意味が異なる）や飽和交通量を用いて、当該道路の平均走行速度を求め、当該平均走行速度を用いて交差点間の移動に必要な時間を推定する。次に、交差点そのものを通過するために必要な時間を、信号のサイクル長やスプリット等に基づいて推定することによって当該領域の通過時間を推定する。
【００２２】
交差点間の車両の走行平均速度は、グリーンシルズ・オルコットの式として知られている以下の式を用いて推定することができる。
【数３】
0004003827.tif 000004
ここで、変数の定義は以下のとおりである。
Ｖｉ：交差点間における車両の走行平均速度
Ｖｆｉ：道路毎に予め設定された制限速度
Ｑｉ：交通量（例えば、台／分の単位）
ＱｉＭａｘ：同路毎に予め設定された飽和交通量（例えば、台／ｍ）
【００２３】
上式によって交差点間の平均速度を算出した後は、交差点間距離ＤをＶｉで割ることによって、つまり、Ｄ／Ｖｉによって交差点間の通過時間を算出することができる。
【００２４】
次に、交差点そのものの通過時間を、例えば、下記の式によって推定する。
【数４】
0004003827.tif 000005
ここで、変数の定義は以下のとおりである。
Ｔ：交差点通過時間
ｔ：信号待ちが無い場合に交差点の通過に必要な時間
Ｃ：サイクル長（信号の１サイクルに要する時間）
Ｓ：スプリット（信号の１サイクル中の青信号の率）
【００２５】
直進および左折については上記の式を直接使用することができるが、右折の場合の交差点通過時間は、さらに、対面交通量に応じて設定した待ち時間を加算することで推定精度をさらに向上させることができる。当該待ち時間は、必ずしも対面交通量の線形関数にはならず、図４に示すように、バイリニアカーブによって近似するのが良い。
【００２６】
以下の式は、右左折それぞれについて個別の式を用いて交差点通過時間を推定する際の推定式の一例である。
【数５】
0004003827.tif 000006
【数６】
0004003827.tif 000007
【００２７】
以上の演算によって交差点間の通過時間と交差点そのものの通過時間が推定されれば、この演算をすべての交差点と交差点間道路について行うことによって、当該領域を通過するために必要な時間が、経路毎に求められる。
【００２８】
次に、さらに推定精度を高くするために、観測データに基づいてパラメータを補正する。ここでは右左折直進率の補正を説明する。
【００２９】
交通量感知器のデータを基に他の感知器の交通量を推定する。次に該感知器のデータと推定値を比較する。このとき推定値と観測データ間に差がなければ正確である。しかしながら、現実には差が生じるため、該差が０になるように右左折直進率を調節する。
【００３０】
例えば、検知器Ａ、Ｂ、Ｃによる交通量測定値に基づいて推定された交通量感知器Ｄの位置の推定交通量（Ｘ）と、交通量感知器Ｄによって測定された当該位置での現実の交通量（Ｘ’）が存在することになる。このとき、Ｘ＝Ｘ’であれば本方法による交通量推定が（少なくとも、感知器Ａ、Ｂ、ＣによるＤ地点の交通量推定に関しては）正しいことを示しているが、一般にはＸ≠Ｘ’であり、推定に誤差が存在することを示している。従って、誤差の存在が示された場合には、Ｅ＝｜Ｘ−Ｘ’｜がゼロになるように右左折直進率を一律に補正することによって推定精度を向上させることができる。当該補正は右左折直進率に限られるわけではなく、交通量の推定のために設定したどのパラメータを補正しても良いことは自明である。
【００３１】
発明者らは種々の補正方法を行った結果、測定された交通量に合わせて道路の合流率と分流率を増加／減少させ、当該補正を順次交通量検知器の設定位置の近傍から次第に遠ざかる方向に補正を行うことによって効果的でかつ収束の早い補正を行うことができることを見出した。この際、一旦補正を行った右左折直進率は再度補正を行わないことや、複数の感知器からの交通量は、進行方向と感知器からの距離を考慮して重み付けを行った上で合算することによって補正演算を確実に収束させることができる。
【００３２】
以上のようにして大型車交通量を対象領域の道路全体について推定する。次にこの予測結果を用いて路面性状の予測をする。以下に該予測を説明する。
【００３３】
路面性状は利用者の安全走行や快適性を確保するために重要な要素であり、路面に発生する亀裂等のひびわれ、車輪の軌道が陥没するわだち掘れ、路面の凹凸やうねり等の平坦性をパラメータとしている。例えばわだち掘れの場合、車両重量によりアスファルトが圧縮され陥没し、通常５ｃｍ程度のわだち掘れでアスファルトを交換しなければならない。従って、各道路全ての現在のわだち掘れ量および将来のわだち掘れ量を推定することは、効率的な道路補修計画を立案する上で重要である。
【００３４】
前記記載のように、路面性状は主に大型車の重量の４乗に比例して変化するため、大型車交通量がわかれば路面性状予測式によって該路面性状を推定することができる。また大型車交通量は前記記載の方法で推定することができる。該路面性状予測式は文献：内田  弘、沼田  紀雄、土木学会論文誌，Ｎｏ５９７，pp２１−３１，「地方道における長期補修計画の立案」，１９９８、に記載されている。
【００３５】
該式は、路面のひび割れ、わだち掘れ、平坦性をそれぞれ求めることができ、大型車交通量とわだち掘れ量の関係は、図５に示すように長期間で見ると曲線であるが、短期間の予測の場合はいずれも１次式で近似的に表現できる。従って前記記載の大型車交通量推定値から短期間の路面性状を容易に推定できる。一方、交通量は一時的な工事により交通の流れが変化する場合もあるので、前記記載の交通量推定法により流れが変化した場合の交通量を推定し、路面性状を予測しなければならない。
【００３６】
次に該式で予測した路面性状をデータベースに記録する。ここで、路面性状測定車によって路面を測定した場合、データベース内の対応するデータを実測値で置き換える。また、該測定車で定期的に路面を測定した場合、該測定データと、路面性状予測値との間に大きな誤差が生じた場合は路面性状予測式の各パラメータを修正し、以後該修正した予測式を用いる。つまり大型車１台当たりの路面性状の変化量を修正する。また、路面を測定していない道路は、前記修正後の予測式によって路面性状を予測する。
【００３７】
以上で大型車交通量の推計および路面性状の予測を説明した。上述の予測結果は路面性状を表す指標としてＭＣＩ（Maintenance Control Index）値に変換されるため、路面性状を理解するには各数値を読まなければならず、従って所定の領域の路面性状を容易に把握することは困難である。従って該ＭＣＩ値を視認性の良い状態で表示する必要がある。次にこの表示法を説明する。
【００３８】
ＭＣＩ値は上述のように路面性状を数値で表しており、その値が大きいほど路面性状が良好であることを示す。従ってＭＣＩ値が所定の値より小さい場合、早急に修復しなければならない道路である。このことをより視認性に優れた方法で表示するために、地図上に示す方法がある。地図上の所定の道路に対応するＭＣＩ値を色分けして表示する。このときコンピュータを用いて表示するとより好ましい。例えば前記記載のようにＭＣＩの値が小さく早急に補修が必要な道路は該当区間を「赤」で、また近い将来補修が必要になる区間を「黄色」、および当面補修の必要がない区間を「青」でそれぞれ色分けして表示する。またある道路をコンピュータ上で選択すると対応する路面性状データが画面上に表示され、また予測補修日や、わだち掘れ量、道路種別など関連する情報も表示される。この一例を図６に示した。しかしながら表示する方法はこれに限定されるものではなく、表示するパラメータの種類も多様に選択することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、道路管理において路面性状測定車による路面性状測定データから、該路面性状測定車の走行しない期間の路面性状を予測することができ、また将来の路面性状も予測できるため、効率的な道路補修計画を立てることができる。従って道路維持管理費が節減できるだけでなく、路面性状測定の間隔を長くすることができ、また測定項目を減少させる可能性もあり路面性状測定に対する費用も節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  交通量感知器を設置した道路の近傍における交通量の推計方法を概説した図である。
【図２】  交通量の推定が交通量感知器から次第に遠くに波及していく様子を模式的に示す図である。
【図３】  １つの地点の交通量が複数の感知器からそれぞれ独立に推定された様子を模式的に示した図である。
【図４】  対面交通量と右折待ち時間の関係を示す概念図。
【図５】  図５はわだち掘れ量と大型車交通量の関係を示したグラフである。
【図６】  図６はＭＣＩ値を色によって地図上に重ねて表示し、所定の道路の路面性状を含む各パラメータを表示した図である。
【図１】
0004003827.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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