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土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）

交通流シミュレーションによる車車間通信導入効果分析
京都大学
宮城大学
1. 背景・目的
都市部における交通渋滞問題に対し， ITS の要素技術である路車間・車車間通信はその解決に有効な手法であると考えられる．現在，路車間・車車間通信に関する研究は，主に通信範囲・プロトコル等の分野で進められているが 1)２)，路車間・車車間あるいは路車間で具体的にどのような情報を交換するか，またそれがどの程度，経路選択に有効に働くかの検証はほとんど行われていない．そこで本研究では，車車間・路車間通信を実装可能なミクロ交通流シミュレーションを構築するとともに，車車間通信モデルを構築し，その導入効果について分析を行う．

学生員
正会員

○森杉
蒔苗

育生
耕司

法を用いる．
車両は自由走行と追従走行の 2 つの行動パターンを持っており，前車両との距離・速度の比較により行動意思決定を行う．図 2 に基本的な車両挙動フローを示す．
Start
目的地・出発地設定
経路探索リンク情報取得
付近車両・信号情報取得
No

車両位置算出
目的地?
Yes

2. シミュレーションの構築
2-1 シミュレーションの概要
本シミュレーションの開発環境には Microsoft Visual
Studio.net，言語には C#を用い，描画部分についてはOpenGL を用いた．
本シミュレーションは描画モジュール，車両制御モジ
ュール，統計・解析モジュール，データ管理モジュールの 4 つのモジュールで構成されている．
2-2 道路ネットワーク
本研究ではミクロな車両挙動の実現のために，ノードを端点とした有向リンクを車線とし，車両がその上を一次元的に移動するモデルを採用する．
リンクには車線情報や干渉リンク情報等が含まれている．また，各交差点はそれぞれ１つのオブジェクトとして扱い，信号はその要素として含まれる．図 1 に本研究における道路構造を示す．

Goal

図 2

車両挙動フロー2）車線変更車線変更は，車線変更可能車線が存在する条件のもとで，以下の条件のいずれかに当てはまる場合に行う．
a) 前方に自車の希望速度より遅い車両がいる場合b) 右左折等で車線変更が必要となる場合
b)においては，各車両に自車の走行希望車線に対する執着度を設定し，リンクの終点端までに走行希望車線に戻るように制御を行なっている．
3）経路選択車両は車車間通信を行うことができるか否かのいずれかのグループに属する．
車車間通信ができない車両は，車両発生時に出発地・目的地を設定し，その最短経路を導出し，それに基づいて走行する．一方，車車間通信ができる車両は，送られてきた交通情報の解析結果に基づいて，Dijkstra 法により動的経路選択を行う．

図 1

道路構造

2-3 車両挙動と経路選択
1）車両の移動
車両の移動には進行方向移動モデル・横方向移動モデル３)を適用し，シミュレーション計算周期（1 秒）毎にネットワーク上の個々の車両を離散的に移動させる方

3. 路車・車車間通信モデル
本研究における車車間通信モデルを以下に示す．車車間通信可能な車両は，同一リンク内の後方車両に自車の現在の走行速度を送信する．後方車両は送られてきた情報に自身の速度情報を付加し，さらに後方の車両に送信する．データの流れを図 3 に示す．情報量の増大を回避するため，リンクの終端に一番近い車両が，そのリンク上の車両数と速度を集計し，自車が存在するリンクの交通情報を算出する．

キーワード 交通流シミュレーション，ITS，車車間通信，路車間通信，渋滞緩和
連絡先 〒606-8501 京都市左京区吉田二本松町 学術情報メディアセンター4F 075-753-9052-83-4-042

土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）

表 1 シミュレーション解析結果
車車間通信無効

車車間通信有効通過台数（台/時間）

平均旅行時間(秒/時間)

通過台数（台/時間）

平均旅行時間(秒/時間)

区間 A28774338

90

区間 B28271

331

85

区間 C31391264

81

区間 D

302

7525668

その後，交通情報を次リンク付近の信号に送信し，次リ経路選択確率を 1/2 とした(A)の場合と近似した結果をンクの先頭車両が信号を介して，これを受け取る．前方示している．また(A)と(B)でそれぞれの区間の通過台数の車両群より渋滞情報を取得した車両は，それらの情報を比較すると，(B)の方がより多くの車両が区間 A-B のから新経路を導出し，その経路に従って走行する．これ

経路を選択しているとともに，区間 A と区間 C の旅行

らの仕組みにより，同一リンク上にある車両はネットワ時間の差が狭まっており，自車前方の区間情報を基にしーク上のノードとなり，相互に情報交換を行うシステム

た適切な経路選択がなされた結果であると考えられる．

が形成される．

図 3

車車間通信モデル

4. 実験
車車間通信の有効性を検証するために，実験用道路として 2 車線道路により構成される簡易なネットワークを設定し，(A)車車間通信無効，(B)車車間通信有効の場
合について，シミュレーション実験を行なった（図 4）．
シミュレーション条件を以下に示す．
a) 対象範囲は 480m ×550m とする．
b) 2 つの選択可能経路の距離はほぼ同程度とする．
c) 交通需要は全体で 1000 台/時間とし，車両発生パターンを指数分布に基づいたランダム到着として設定する．解析の対象とする車両は図 4 の S で発生し，G を目的地とする．また， T で発生し，S を目的地とする対向車両を設定し，その発生数は解析車両の1/2 とした．
d) (A)車車間通信無効の場合の区間 A-B，区間 C-D の経路選択確率はそれぞれ 1/2 とした．
e) 信号サイクルは同一のサイクル（120 秒）とする．
f) シミュレーション時間は 1 時間とした．
シミュレーション終了後，それぞれの条件において，リンク毎の車両通過台数，平均旅行時間を解析項目とし，2 回の実験データを平均した結果を基に分析する．そのシミュレーション結果を表１に示す．
表１に示されるように，車車間通信が有効である(B)においても，区間 C および区間 D にも車両が流入し，-84-

図 4 実験用道路

5. 今後の課題
今回開発したシミュレータでは車両毎の挙動の基本部分を構築したが，その再現性について，より精密な検証が必要である．また，経路探索において人間の不確実性を考慮していないため，経路選択にロジットモデルを組み込むことや，経路探索に遺伝的アルゴリズムを組み入れるなど，選択経路のばらつきを表現することが課題として挙げられる．
多車線道路での車車間通信の仕組みを構築し，その評価を行うことも課題として残されている．さらに本稿では 1 車線道路における車車間通信のみの実験を行ったが，今後はより大規模なネットワークで実験を行うとともに，信号を含めた路車間通信モデルを構築し，最適信号制御などの実験を行う必要がある．
参考文献
1)

関馨：『海外における車車間通信の開発』－その経緯と現状－，日本自動車研究所
2)

自動車研究，27-1，2005.

藤村嘉一，長谷川孝明：車車間通信・路車間通信協調型 MAC プ
ロトコルの性能評価，第三回 ITS シンポジウム 2004，pp:15-20，
2004

3)

交通工学研究会編：「やさしい交通シミュレーション」，交通工学研究会，2000