土木学会第65回年次学術講演会(平成22年9月)

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高頻度運行される列車の遅延シミュレーションシステムの開発－東急田園都市線を対象に－
芝浦工業大学大学院 学生会員 ○高橋 郁人

１．はじめに2～3 分とする高頻度運行や乗り換え旅客数を削減する相互直通運転などである．しかし，副作用としてピーク

上松

足 立 区 役

所 正 会 員辻井 隆伸

芝 浦 工 業 大 学 正 会 員

岩倉 成志
停車遅延

1000

走行遅延
遅延合計

800

600
遅
延 400
時
間 200（秒）0

時間帯の慢性的な遅延問題を引き起こしている．遅延が-200発生すると運転間隔が開き，到着乗車客が増加すること-400で，さらに遅延が大きくなるという負の連鎖が生じてい

-600
7:00

8:00

渋谷到着時刻 9:00

10:00

11:00

図 1 長津田～渋谷駅間の実績遅延（2009.1.22）
表 1 各モデルで用いるデータ

る．発生した遅延が他路線にも影響を及ぼすことが多く，遅延の回復に数時間も要することもある．このような現
車両性能表
駅ホーム図面象は社会的にも対策が求められる重要な問題である．

苑

1200

東京圏の都市鉄道では，列車車内混雑を低減する取り組みが実施されてきた．具体的には，列車の運行間隔を

鉄 道 運 輸 機 構 正 会 員

応荷重データ本研究の目的は，列車遅延問題の対策の第一歩として， ビデオ映像

乗降モデル
シミュレーションの車内構造の構築
映像解析
シミュレーションの初期値（乗降客数・車内混雑率）
乗車直前の速度抽出
シミュレーションの再現性の検証

車両性能表
発着時刻表
信号コード表
運転曲線図
運行実績
データ

遅延がどのように発生・波及するのかを究明し，対策の走行モデル
列車加速度・減速度
列車種別・行先・始発駅発車時刻
信号位置・軌道回路長・
速度信号現示・勾配座標・勾配値
駅位置・シミュレーション再現性の検証
駅停車時分・シミュレーション再現性の検証

効果を事前に評価できるマルチエージェントシミュレー

３．開発したエージェントシミュレーションシステム

ションシステムを開発することである．

３．１．シミュレーションシステム構築のためのデータ整備

本研究では，ピーク時の平均混雑率が 193％（H20・

本研究では長津田駅から渋谷駅までの延長 25.6km 区渋谷‐池尻大橋間）と高い東急田園都市線対象とする．

間を対象に，走行時分と乗降時分の推定を行うモデルを高頻度運行を行い，3 路線との相互直通運転を実施し，用いるが，その際に整備したデータを表 1 に示す．

遅延の発生や波及を引き起こしやすい路線である．

３．２．乗降モデルの構築

２．分析対象路線の遅延実態

図２に示すように，本モデルは降車・乗車・車内の旅客2009 年 1 月 22 日の長津田～渋谷駅間の列車ごとの遅をエージェントとし，列車の扉が開いてから乗降が終了延時間を図１に示す．7 時以前から停車遅延は発生してするまでの時間を推定する．初期設定は，1 扉 1/4 車両のいたが，回復運転によって遅延は発生していない．しか空間で，旅客 1 名を直径 40cm の円で表現している．全し，8 時過ぎから停車遅延が増加し，ピークを過ぎて減体の流れとして，降車旅客が降車したら乗車旅客が乗車少傾向になると走行遅延が増加している．これは，乗降し，ホームに旅客がいなくなるとシミュレーションを終時間増加によって列車間隔が詰まり，走行遅延を引き起了する．旅客行動ルールは，前方左右の混雑具合で判断こしているためである．遅延発生の主な要因として，需し，最も混雑していない方向に進む．進行速度は，混雑要増加に伴う旅客の集中などの旅客行動が関係していや押し込み，パーソナルスペース，回避行動で増減する．

ることが現地調査から得られている．また，乗降客の速再現性の検証は，最も開閉時間の長い扉を対象に，映度分析からも混雑率と乗車時間，乗車人数と乗車時間に像データとシミュレーションの乗車直前の速度を比較し比例関係があることが確認できた．て行い，図３に示す．実績平均は混雑率 175％～200％の3 データの平均であり，シミュレーション平均は混雑率【キーワード】 列車遅延，都市鉄道，マルチエージェントシミュレーション【連絡先】〒135-8548 東京都江東区豊洲 3－7－5 芝浦工業大学（TEL）03－5859－8354‑353‑

土木学会第65回年次学術講演会(平成22年9月)

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ホーム

175％で 10 回計算した平均である． 6 人目までは誤差が乗車する旅客降車する旅客小さいので再現できたといえるが，7-12 人目の通過速度列車に乗り続ける旅客列車車内に大きな差が発生した．これは，旅客の速度決定要素が考慮しきれていないため，扉付近の旅客滞留が解消した
際の旅客流動の再現ができていないことが影響している．
３．３．走行モデルの構築

乗降
モデル

走行時分とは，列車が駅を発車してから次の停車駅に停車するまでの時間を指す．図２に示すようにシミュレー

信号ション空間の中に駅や列車，ATC 信号情報などのエージ

駅

列車先頭と最後尾

至 渋谷

走行
モデル

至 中央林間ェントを発生させ，それぞれにルールを与えて相互作用しながら運行させる．列車の運転ルールは， ATC 信号

図 2 マルチエージェントシミュレーションシステム実行画面の速度情報と前方停車駅までの距離を取得し，減速が必

80

実績平均

要か不要かを判断させる．減速が必要であれば停車駅の70

実績平均±σ

停止線または制限速度区間に合わせて減速する．減速が60

シミュ平均

績データから実際の停車時分を各駅に与え，停車遅延を乗 50車
直 40
前の 30
速度 20(cm/s)
10発生させて走行シミュレーションを行い，相関係数と残0不要であれば，惰行運転か加速・再加速すべきかを速度によって判断し，勾配の影響を受けて進行させる．
シミュレーションの再現性について検証する．運行実

シミュ平均±σ

1-2差平均を算出し，図４に示す．1 編成あたり最大約 250

3-4

5-6

7-8

9-10

11-12

扉通過人数(人)秒の残差が発生したが，遅延が拡大するタイミングや回図 3 乗車直前の速度の再現性検証

復運転などの傾向は再現できている．

1200
残差RMS
重相関R
サンプル数

1000

４．乗降モデルと走行モデルの統合
走行モデルと乗降モデルを連動させ，マルチエージェントシミュレーションシステムを構築した．全体の流れとして，走行モデルをベースに，駅停車の際に乗降モデルが稼働し，乗降が終了すると走行モデルが稼働するよう

800

走行遅延
145.6 秒
0.93581

実績走行遅延
シミュ走行遅延
実績総合遅延
シミュ遅延合計

総遅延145.6 秒
0.956
81600
遅
延 400
時
間 200（秒0）-200にしている．

-400

再現性の検証は，所要時間の比較で行い，それを図５-600

7:00 7:30に示す．シミュレーション平均は，H17 大都市交通セン

8:00

8:30

9:00

10:00

渋谷到着時刻

サスから算出した30分ピッチ乗降人員と混雑率を入力し図4 長津田駅→渋谷駅の走行モデルの再現性（停車時分は実績値）てシミュレーションを10回計算させた平均である．概形

長津田－渋谷間 普通

65は再現できたが，推定値の分散は小さく，実績値の遅延60時分の変動特性まで反映できていない．今後，データ数を増やし，かつ確率的な変動特性を分析する必要がある．

５．まとめ
本研究では，乗降遅延の継続が走行遅延を招き，総遅所 55
要時
間 50（分）45延が発生するというメカニズムを実績データや現地調査
40によって究明し，マルチエージェントシミュレーション
によって，再現可能性の高さを実証できた．

35【謝辞】データを提供してくださった東京急行電鉄株式会社の方々に心より感謝申し上げます．

7:00

8:00

1月19日
1月23日

1月20日
シミュレーション平均

渋谷到着時刻9:00

1月21日
シミュ平均±σ

10:00
1月22日

図 5 マルチエージェントシミュレーションシステムの再現性検証‑354‑