高速道路単路部の車線利用率平準化対策に向けた車線変更モデルの性能評価
いわさきま すみ建設工学専攻ME16012 岩崎 真純

土木計画研究指 導 教 員 岩倉 成志

1．背景・目的
都市間高速道路単路部では交通需要が増加するにつれて追越車線に交通量が偏り，交通集中渋滞が発生する．
図-1 に示すように同じ交通量レベルでも追越車線の利用率は変動し，追越車線に過度に偏重する非効率な空間

100%

(80%
車線 60%
利用 40%
率20%%0%でも追越車線に過度に偏重し渋滞する場合と，交通量が0多い状態で走行車線と均衡し渋滞しない場合がある．高500

1000 1500 2000 2500 3000 3500
車線合計交通量（台/時）

片側2車線区間
片側3車線区間
東北自動車道(下り線) 東名高速道路(下り線)
対象区間
大和サグ部
上河内SA-矢板IC
2014年9月23日(火・祝) 2011年8月17日(月)対象日時8:04-12:04
6:30-7:006877台
2618台
観測台数

交通量偏重を是正する必要がある．そのため，交通量レベルごとの車線利用率の変動を再現可能な車線変更モデルの構築が必要となる．
本研究では，2 車線区間における既存の車線変更モデの性能を比較検証する．また，車線利用率の平準化を念

80%

実績

70%

実績(走行)

80%

実績(追越)

70%

車
線 60%
利
用 50%
率40%%)

1000
2000
3000
車線合計交通量(台/時)2分間フローレート

田中モデル

80%

1000
2000
3000
車線合計交通量(台/時)2分間フローレート

近藤モデル

70%
車
線 60%
利
用 50%
率
40%
%
30%

近藤(走行)
近藤(追越)(車
線 60%
利用 50%
率
40%%
30%

0

田中(走行)
田中(追越)

70%())

平均値：1265(台/時)
標準偏差：204(台/時)20%2．性能評価に用いる車線変更モデルのレビュー

平均値：1259(台/時)
標準偏差：170(台/時)20%80%することを試みる．

中村（追越）

30%

平均値：1263(台/時)
標準偏差：165(台/時)

0

重を是正する対策案を検討する．さらに，3 車線区間へ

Logit Model(以下，RL モデル)を車線選択モデルへ適用

中村（走行）()
30%
20%の拡張を企図した新たなモデルの提案として Recursive

中村モデル

車
線 60%
利用 50%率40%%(頭に，既存モデルを用いて追越車線への過度な交通量偏追越車線

図-1 車線利用率と交通量の関係 1)
表-1 データ概要

速道路の効率的な運用を図るには，追越車線への過度なルをレビューし，交通量レベルごとの変動に着目してそ走行車線)占有状態が存在する．また，交通量が比較的少ない状況

0

平均値：1170(台/時)
標準偏差：182(台/時)

20%

1000
2000
3000
車線合計交通量(台/時)2分間フローレート

01000
2000
3000
車線合計交通量(台/時)2分間フローレート

性能評価に用いる 3 つのモデルについて追越挙動，車図-2 シミュレーション結果

線復帰挙動，隣接車線の状況判断に着目して概説する．

前方車両との車間距離を相対速度で除した TTC(Time中村モデル(中村英樹ほか,2004)の追越挙動は，自車のTo Collision)用いており，追従走行時は右車線前方車両走行速度が希望速度を満たさず，かつ前方車両との車間との TTC により実行される．車線復帰挙動は，後方車距離が短いときに実行される．車線復帰挙動は，自車の両との TTC により実行される．隣接車線の状況判断は走行速度が希望速度を満たしているときに実行される．

前・後方ラグを用いている．

隣接車線の状況判断はギャップを用いている．

3．車線変更モデルの性能評価

田中モデル(田中敦ほか,2006)の追越挙動は，追従走行

性能評価は，表-1 に示す東北自動車道の 3 断面から取状態かつ自車の希望速度と前方車両の相対速度により得したビデオデータを用いる．上流断面で観測された車実行され，車線復帰挙動は自由走行状態のとき実行され両をシミュレーションで発生させ，下流断面で観測される．隣接車線の状況判断はギャップを分解した前・後方た実績データとの再現性を比較する．各車両の希望速度ラグを用いることで，より安全な状況下で実行される．

は車種別に与え，普通車は平均値 108.0km/h，標準偏差

一方，近藤モデル(近藤啓介ほか,2007)の追越挙動は，13.1km/h，大型車はそれぞれ 85.1km/h，7.9km/h とする．

自由走行時と追従走行時のモデルに分け，自由走行時は交通量と車線利用率のシミュレーション結果と 2000

～3000 台レベル時の追越車線交通量の平均値・標準偏100%差を図-2 に示す．交通量が増加するにつれ追越車線の利用率が増加する傾向がみられた．また，交通量が 2000
～3000 台レベル時の追越車線の交通量のばらつきに着

追越

3000

3500

車線
60%
利用率 40%(

目すると中村モデルが最も再現性の高い結果となった．

走行80%%)

4．車線利用率平準化のケーススタディ

20%性能評価の結果から中村モデルを用いてケーススタ0%ディを行う．希望速度の標準偏差が 1.5σ 以上の車両の0み右車線変更を可能とする規制案を検討し，結果を図-3

遅い車両が追越車線を走行しないことで効率的に活用

2000

2500

各車 1800線
交 1600通量 1400
台
1200/時 1000

ケーススタディ(走行)ケーススタディ(追越)
対策前(走行)対策前(追越))5．車線選択モデルへの RL モデルの適用可能性

1500

2000

(できていることが分かる．

1000

図-3 ケーススタディ結果と図-4 に示す．交通量が増加するにつれ車線利用率が50％に近づき，最大交通量が 300 台増加した．希望速度500

車線合計交通量(台/時)2分間フローレート

従来の車線変更モデルは，車線変更する瞬間の効用のみで構築されたモデルが多く，先の走行状況を先読みしたドライバの挙動を考慮できていない課題がある．一方，
RL モデルは将来の効用を加味することができ，数秒先2分間
フローレート

800
600

300台増

400
20000500を予測したドライバの挙動を記述することができる．

1500

2000

2500

3000

3500

図-4 各車線の交通量変化

RL モデルの構築には表-1 に示す東名高速道路のビデオデータを用いる．サンプル数は車線変更した 67 台を1000

車線合計交通量(台/時)2分間フローレート

走行方向
Link 50 Link 49 Link 48

Link 3 Link 2 Link 1

追越車線抽出した．RL モデルはリンクを設定する必要があるた
め，車線上に 20m ピッチでノードを設定し，ドライバ第2車線の走行軌跡が図-5 に示す赤い線の場合，起点から終点ま第1車線でのリンク k の状態遷移であるパスσは式(1)で表される．パス σ の選択確率 P( ) は式(2)で表され，起点から図-5

表-2 パラメータ推定結果

終点 d までの価値関数 V d k  は式(3)で表される．

  k Ii 0(1)1
 V ( k0 ) I 1P( )  e 1e

v ( ki 1 ki )

(2)

i 0

1
v a k V d a k  A ln   a k e V k   a Ak  d 0d20m
RL モデルを用いた車線選択モデル(3)

ここで， v ：リンクの即時効用，μ：スケールパラメータである．
各車線の変数とパラメータ推定結果を表-2 に示す．

変数名
θ1 前方速度差(km/h)
θ2 右車線後方速度差(km/h)
θ3 右車線速度差(km/h)
θ4 後方速度差(km/h)
θ5 左車線速度差(km/h)
θ6 右車線ギャップ(m)θ7 左車線ギャップ(m)θ8 前方車尾距離(m)変数式選択肢別変数
L1 L2 L3
○ ○
○ ○
○ ○
○ ○
○ ○
○ ○
○ ○
○

パラメータ-0.131-0.0670.00030.041
0.00072
0.00059-0.00056-0.00081

2L(0)=-55214.2 L(θ）=-43067.1 ρ =0.22

6．まとめ
本研究では，車線変更モデルの性能評価とケーススタディを行い，希望速度の高い車両のみを車線変更可能とすることで車線利用率の平準化がされた．また，車線選「右車線速度差 θ3」と「右車線ギャップ θ6」以外のパ択モデルへの RL モデルの適用可能性を示唆した．

ラメータにおいて符号の整合性を確認した．尤度比は謝辞：多大なるご指導を頂きました野中康弘連携大学院客員教授に厚く御礼申し上げます．
参考文献
1) 中村圭佑，高屋雄太，清田裕太郎，石田貴志，野中康弘，高速道路の車線利用特性の関する微視的考察，土木計画学・講演集，Vol.50,2014

0.22 と有意な結果が得られた．モデルの再現性は経路重複率が 72％，右・左車線変更地点の的中率はそれぞれ54％，30％となり，モデルの再現性に課題が残る．