「交通工学」2002 年 9 月号

企画特集「観測と理論」

交通需要予測の課題と展望−新しいデータ、新しいモデル、そして需要予測不信−

兵 藤 哲 朗*１．はじめにるため、今までは想像できなかった、時間的・空間的に精緻でかつ莫大なデータが安価に生み出さ独断・偏見をご容赦いただくとして、交通需要れることとなった。このような「データの奔流」

予測に関わる最近の話題を幾つかあげてみよう。

を目前に、交通需要予測の方法論も一層の改善を華やかな話題としては、交通行動分析でもおなじ余儀なくされている。

みの、
カリフォルニア大学 Berkeley 校の McFadden

最後には、やはり少子高齢化を需要予測に関わ教授が 2000 年度ノーベル経済学賞を受賞したこる重要な案件としてとりあげざるを得ない。数年とが記憶に新しい。交通需要予測にも「非集計モ

先には人口減少が始まる。すでに現時点でも、貨デル」という名の大きな果実をもたらした同教授

物輸送量、都市内鉄道利用者数など減少に転じての研究成果がノーベル賞としても評価されたこと

い る統計値 も少なくない 。これら 「変曲点は、非集計モデルに長年親しんできた筆者らにと（inflection point）」を含んだ統計量のトレンド型っても嬉しく誇らしい出来事であった。

予測は、いわば構造変化の最中のデータを用いる

さて、このような先進的な技術が交通需要予測ことになり、多くの課題を孕むことになる。大都体系に組み込まれ、作業効率性の面でも予測精度市部はともかく、地方都市では明らかな人口減少の面でも飛躍的な向上があったにも関わらず、最傾向があるにも関わらず、マスタープラン策定時

近は交通需要予測の評判は芳しくない。公的資金に人口増を前提としたフレームを外せない自治体を浪費する非効率な資源配分の悪例として、道路も少なくない。これは人口減少を明示的に取り込や空港などの公共投資がとりあげられる際には、んだ積極的なマスタープラン策定のあり方が普及

交 通 需 要 予 測 は プ ロ ジ ェ ク トを 正 当 化 すしていないことに一因があるが、人口減少を見定る”gimmick”かのように報道されることも少なくめる予測モデルの考え方が一般化されていないのない。このような「需要予測不信」を蔓延させても問題であろう。

しまった責任の一端は、行政官に限らず、われわ

交通関連
データ

input

３番目の話題としては、本特集企画のタイトルにも掲げられている交通データ革新をとりあげたい。２年前、東京都市圏を走行するタクシー20 台

processing
需要予測システム

output
交通計画案

れ研究者にもあるといえるだろう。

outcome効果
効果
効果の走行軌跡を１年以上にわたり、１秒単位で記録するプローブカーのプロジェクトが実施された。

citizens

首都圏では、タクシーは平日１日、約 280Km 走

図−１ 交通需要予測の流れ（とそれを注視する市民）*東京商船大学商船学部流通情報工学課程助教授

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減少にはある程度対応可能である。故に、これらデータサイズの縮小に耐え得る需要予測方法論のセンサス・
PT…

Trip開発は、今後とも一層重要視されるべきである。
アメリカでも 1960 年代は日本と同様、大規模なト

道路規格・
車両サイズ…

GIS・
床面積…

Space

リップ調査がなされていたが、1980 年代以降の調Capacity

査では、抽出率が 1%を超えることは稀である。
し か し 都 市 圏 調 査 で は 、 PUMS (Public Use
Performance
所要時間などLOS

VolumeMicrodata Samples)と呼ばれる、国勢調査からサン

交通量・常観…

プリングされた個票が公開されており、コントロ

図−２ 交通データの５要素ールトータルの役割を果たしている。
わが国でも、いささか長すぎる前段となったが、本稿ではこいたずらに調査規模を縮小するだけでなく、既存れらの話題や問題意識を念頭に、交通需要予測にの関連調査の援用や、対応したモデル適用を前提関わる新展開について考察してみたい。本稿の流とした最適な調査体系の再設計を根本的に議論すれとして、図−１に示す一般的な交通需要予測プべきであろう。

ロセスに即し、交通データ収集の立場（２章）、需2)統合化

要予測モデル構築の立場（３章）、予測結果を初め行政機構の統合化とも相俟って、従来縦割りでとする output や outcome を評価する立場（４章）

行われていた類似調査を統合化ないしは統合利から各々論考を進めることにする。

用する試みが精力的に進められている。1990 年からデータが整備された幹線旅客純流動調査がその代表例であるが、東京都市圏では、PT 調査と道

２．需要予測と観測の新技術

路交通センサスの統合利用も検討され（図−３）、交通需要予測を巡る「交通データ」は、図−２

物流調査についても、物流センサスと道路交通セに示すとおり、主に５種類の特性に分類されるとンサス、そして東京都市圏物資流動調査の統合利考えている。各特性別に、種々のデータ収集技術用も議論されつつある。これら複数トリップ調査があり、IT 化に代表される技術革新もその精度やの統合に際しては、①データ年次、②調査項目、データサイズに大きな影響を及ぼしているし、調③データ精度 の整合性に留意する必要がある。

査予算の変動が調査のあり方を変容させることも③は技術的な問題であるが、①②については統合ある。ここでは需要予測のプロセスに関わる交通利用を前提とした調査間の調整事項であり、技術データについて、キーワードを幾つか考えてみよ以前の課題である。ややもすると、データの統合う。
ここ 10 年の交通データを巡る動きとしては、「調査規模の縮小化」「複数調査の統合化」「調査げられよう。

全手段ＯＤ表全手段･全車種ＯＤ表

ＰＴ調査データ

都市内全交通トリップＯＤ表

相互補完

その他車種
（乗用車以外）利用トリップ

自家用乗用車利用トリップ（域内車籍）

統合のキー

自家用乗用車利用トリップ（域内車籍）

その他手段
利用トリップ

相互補完

その他手段
利用トリップ1)縮小化
予算制約などにより、PT を初めとして近年、各種のトリップ調査の規模が縮小傾向にあり、アンケート調査の回答率の低下もそれに拍車をかけている。小サンプルのモデル構築を可能とする非集計モデルの適用や、充実した Volume データ（図その他車種（乗用車以外）利用トリップ

自家用乗用車利用トリップ（域内車籍）

その他手段
利用トリップ

図−３ PT と道路交通センサスのデータ統合 1)−２）の組み合わせ利用などにより、データ数の2

手段別Ｐ Ｔ Ｏ Ｄ表

その他車種（乗用車以外）
利用トリップ

車種別ＶＴＯＤ表の自動化」「調査項目の精緻化（多変量化）」があ

全車種ＯＤ表センサスデータ「交通工学」2002 年 9 月号

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り吟味されることがなかった配分交通量推計における速度の推計結果も容易に比較対照することができてしまう。需要予測モデルの短長所を適切に把握し、全てのチェック項目をパスし得るモデル構築が極めて困難であることを認識していないと、いたずらに需要予測モデルの不信を冗長することになりかねない。
4)精緻化（多変量化）「自動化」でプローブカーなど大規模なデータが取得されることも「精緻化」の一つと見なせる
が、ここではアンケート項目の増大など、調査時
図−４ タクシープローブの軌跡図（2000 年 5 月分。の取得変数量の増大を意味したい。これは非集計

タクシー20 台）1)

行動モデルの発展と連携しているが、個人属性や世帯属性のより詳細な情報を予測モデルに反映させる必要性や、TDM など短期予測の要請の高利用は個別の調査終了後の付加的作業とみなさまりを背景としたトレンドといえる。また、短期れがちであるが、今後は統合データの有用性の PR

予測重要視の帰結として、一日単位ではなく、時を強化し、統合利用を前提条件の一つとした調査

間単位の予測が必要とされつつあるのも「精緻実施を推進する必要性が高い。

化」の一環としてとらえることができるであろう。

3)自動化

道路交通における時間帯別配分推計も実用化の1960 年以来 5 年ごとに実施されている、3 大都段階にさしかかっているように思われるが、デー市圏の鉄道・バストリップ調査の大都市交通センタを精緻化すればするほど、その予測時の入力デサスでは、2000 年に初めて自動改札データを取りータの信頼性が低下する。望まれる予測精度に合込んだ調査を実施した 2)。このような省力化を実わせたデータ設定には十分配慮が必要であろう。

現できる IT 技術の利用は、プライバシー侵害に留意すれば、今後、OD の把握にも展開可能であり、３．需要予測モデリングの新展開

交通データ革新の中心的な役割を果たすことになる。道路交通では、自動化された Volume デー

交通需要予測は様々なモデルの複合体である。

タ収集としては以前より常時観測データシステ

大まかに言ってしまえば、生成・発生・集中そしムが存在しているが、今後は有料利用の道が開かて分布モデルの一部は重回帰モデルで構成され、れた VICS データも、Performance（図−２）デー

分担モデルが非集計行動モデルに代表される離散タの精度向上に大きく寄与するはずである。また、選択モデル、そして配分モデルが最適化モデルで1.でも紹介した、2000 年度実施の東京都市圏タクある均衡ネットワーク配分モデルにより推計されシープローブは、今後道路交通センサスの一環とるといえる。モデリングの新展開について、ネッして全国主要都市で展開される見通しである。こトワーク配分モデルについては本企画の赤松論文のような、「断片的」ではあるが、「大量（＝高精に詳しいため、ここでは専ら離散選択モデルにつ度）」の情報を有するデータが広まるにつれ、需いて、最近の開発動向を紹介したい。

要予測に求められる精度も変化せざるを得ない。
例えば断面交通量調査箇所が増加し、精度も向上

ノーベル賞、McFadden 教授の紹介で述べたよしているため、予測モデルの再現性はより一層シ

うに、1970 年代初頭に個人の選択結果を確率表現する非集計行動モデルが交通需要予測モデルとしビアにチェックされることになる。また従来あまて好ましい特長を有することが幅広く認知され、
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σ 2 0 0 ① 020σ0 02σ 

σ 2A 0 0 ②  0 0 0 0 0 00 00
 0 ⑤ 20
σ AB
0 0 σ 2  0C

④0 0

0③00 σ
0 0


0 0
0 0
 ⑥0 0
0 0
0 σ 20 0BC2B

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00
0 0
 0
 ⑦0
 0

σ 20
 AC0 0
0 0
0 0 

図−５ 選択肢の誤差分散行列とツリー構造A B C A B B C C A AB C②③ ④ ⑤⑥⑦①

関連する様々の手法が開発されてきた。主なもの

場合は通常の Logit モデルが導出されるし、選択としては、選択肢間の類似性を考慮する Nested

肢 B と C に「青バス−赤バス」同様の類似性が認

Logit(NL)モデルの開発、選択肢集合の確率的な扱められるならば、B と C をペアとするツリー構造

い、意識（Stated Preference: SP）データと実行動の NL モデルを構築するのが普通である。しかし、（Revealed Preference: RP）データの統合利用など選択肢誤差項の分散値が異なる場合（誤差の不均があげられる。この間、計算機性能は飛躍的に向一）や、「A と B」および「B と C」双方の類似性上し続けたわけだが、1990 年代後半に至り、高速を同時に考慮する場合など、より一般的な類似構演算能力を背景とした新たなモデル開発の潮流が造を表現するには既存 NL モデルでは限界がある。

見られるようになってきた。その代表例が、個別

これら選択肢類似性や誤差分散の不均一性は、要に提案されてきた既存モデル群を包括的に表現可素を分解すれば図−５の通り、7 つの項の組み合

能 な Mixed Logit(MXL) モデルと Cross Nestedわせで表現される。図−５の左のマトリックスは、Logit(CNL)モデルである。Logit モデルにおいて、MXL モデルにおける誤差分散共分散を、右側の類似した選択肢を他の独立した選択肢と同等に扱ツリーは CNL モデルにおけるツリー構造の要素うことによる不都合は、「赤バス−青バス」問題、を表す。例えば、単純な MNL (Multinomial Logit)

な い し は IIA （ Independence from Irrelevant

モデルは図−５の①であるし、選択肢 B と C の類Alternatives）特性として問題提起されており、そ似性を仮定する NL モデルであれば、そのモデルれを回避するモデルとして Probit モデルや、NLは①と⑥の組み合わせで表される。類似性・誤差モデルが用いられてきた。これまでも、NL モデ

不均一性を考慮したモデルの自由度は極めて高い。

ルの部分的な拡張や、Probit モデルの誤差項を構図−５の①〜⑦の要素を組み合わせることにより、造化することにより、IIA 特性緩和の一般化が検多種多様なモデル構造を生み出すことができるが、討されてきたが、MXL モデル、CNL モデルはそその組み合わせの数は 109 通りにも及ぶ。の究極のモデルともいえる。MXL モデルでは、

さて、ここまでは選択肢間の類似性を表す手法

誤差構造の一般化により、また CNL モデルではとして CNL、MXL を合わせて紹介したが、これモデル構造の一般化により、多重・多層に及ぶ選らのモデルは他にも各々異なる特長を有する。

択肢類似性に対応可能である。例えば、3 選択肢

CNL モデルは陽的に式形が記述できることもあを例にとり、各々の確率効用関数が以下で定義さり、ネットワークフロー（配分）推計との組み合れるとしよう。

わせ利用への展開が容易である。ネットワーク上

UA =V A+ε A
UB =VB +ε B
UC = V C + ε Cの交通行動では、選択肢集合の設定が困難である。
特に経路間の重複が認められる場合、それらを独立の選択肢として扱うことは、先の「赤バス−青ここで 3 つの誤差項（ ε A , ε B , ε C ）が互いに独立バス」同様、不都合を生じることになる。配分推で同じ分散パラメータを持つ Gumbel 分布に従う計の方法論と親和性の高い CNL を用いて、この
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め、詳細についてはそられを参照頂きたい 3),4),5)。

問題を克服する試みが近年盛んになりつつある。
また機関分担モデルなどについても、CNL が持つ４．交通需要予測と説明責任柔軟性ゆえ、複数のネストにまたがる同一選択肢を仮定することができる。これは例えば、車という選択肢が、車単独選択肢でも、P&R 選択肢の一

図−１では「需要予測プロセスを注視する市民」部としても利用されることを意味している。しかを登場させていた。筆者は観測技術やモデルの進しこのように、予めツリー構造を特定できる場合展にも比肩し得るほど、市民に対して説明力のあはともかくとして、事前の選択肢集合の情報を持る予測を行うことの重要性が高まりつつあると考たず、単に説明力が最も高いモデルを得ようとすえている。最近の道路公団民営化の議論の場でとると、最小の 3 選択肢の場合ですら前述した 109

りあげられた需要予測結果についても、需要予測通りの全ての選択肢集合についてモデル構築をせシステムは Blackbox と見なされがちで、結果に対ざるを得ない。機関分担モデルへの CNL の適用する不信感を醸し出す元凶にもなっているのではについては、選択肢集合特定化の技術は未開発でなかろうか。また、昨年、静岡空港の需要予測方あり、今後検討の余地は大きい。

法論が現地で大きく問題視され、「空港選択モデル

MXL モデルは誤差構造の仮定により、選択肢に便数変数を含めるか否か」という極めてテクニ間の類似性に止まらず、パラメータの分散や、サカルな問題が新聞でも分かりやすくとりあげられ、ンプル間の誤差相関も扱うことができる。前者は議論の焦点となった（図−６）。さらに静岡空港の個人間で効用関数のパラメータ値が異なるなど、例では、建設反対の市民団体が公開されているト

例えば時間価値が確率的に分布する状況を説明でリップデータや、都市間需要予測モデルを用いてきるし、後者は使用サンプルに同一個人の複数回独自の需要推計を行い、それが論議の題材として答が含まれ、回答結果間に（同一個人故に）誤差も取り上げられた。このような状況を見聞した経相関が認められる場合など、主に SP 回答を用い験から、幾つかの問題を提起したい。

る場合に生じる局面が例としてあげられる。いず1)予測モデルの限界と Accountability

れも従来より、それらに対応するモデルは開発さ実務者・研究者にとってはモデル構築の前提とれてきているが、MXL モデルの特長は、同一のして、常識的な了解事項であるにも関わらず、市プログラムで入力条件を変えることのみで、多くの問題に答えを与えることができることにある。
また、CNL モデルも MXL モデルも、ここ 10 年間の計算機のハードウェア、ソフトウェアの発展がモデル開発に大きく寄与している。ソフトとしては、尤度関数を設定するだけで最尤推定を行ってくれるソフトウェアが不可欠であった。また、
MXL モデルは乱数シミュレーションによるパラメータ推定を必要とするが、背景には高速計算が可能な安価なハードの普及があった。
本章の内容は紙面の都合上、極めて限定的な紹介に止まっているし、理解を容易にするために厳密性を欠いた説明となっていることをご了解いただきたい。離散選択モデルの統合化については、

図−６

ここ数年多くのレビュー論文が発表されているた
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静岡空港需要予測モデルに関する新聞記事

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民の目からは疑問に思うことは少なくない。静岡空港の「便数問題」もその一例であったが、道路交通でも、休日の混雑が激しい箇所にも関わらず、平日観測結果による推計結果しか提示されないことも多いようである。このような modeler と市民との認識のギャップを埋めるためには、より一層、現実に即したモデルを開発することが第 1 である
が、モデルが持つ限界を明確に説明することも重要である。
2)データの信頼性と予測値の幅
現段階では多くのモデルは一日調査のトリップ

図−７ NPO に期待される役割 7)データ（PT、道路交通センサスなど）により作られているし、結果の再現性もその OD 表と付き合活動は展開してきた。しかし交通需要予測結果のわせることでチェックされている。しかし平日一吟味を標榜する明確な主体の確立は不十分なよう日の数％の標本抽出データゆえに、得られた ODに思われるため、今後新たな組織作りが望まれよ

表自体、誤差を有していることは自明である。例う。

えば、
平成 12 年度の幹線旅客純流動調査では都道1999 年以来現在に至るまで、7,000 以上の NPO府県間の OD 交通量の相対誤差を算出する試みが法人が誕生したが、学会も広義の NPO である。

なされている 6)。流動量の多い東京−札幌（道央）

行政領域の開放に呼応する形で NPO に行政評価

では、その相対誤差は 1〜2%程度と十分小さいが、などの役割が期待されているが（図−７）、交通需流動量の少ない OD では 10%以上の相対誤差も報要予測結果の中立的な評価およびチェックもその告されている。需要予測の input データが誤差を一つと見なせよう。予測結果の信頼性を一層高め持ち、しかも有限個のパラメータで構成される予るためにも、「信頼される評価主体」を形作ること測モデルでさらに誤差が増幅されることは十分説が急務である。

明されているだろうか？ 予測結果の当たり外れの言い訳としてではなく、理論的な裏づけに基づ５．おわりにいた「予測値の幅」に関する議論は未だ十分ではない。点推定値と実現値との乖離について、不毛

最後に、需要予測の課題について、ここまで触な論争を繰り返すことのないよう、予測値信頼性れることができなかった諸点について追記し、将の問題を再考すべきである。

来展望の一助としたい。

3)信頼される説明者とは？

1)変曲点を孕んだ需要予測手法

予測値や予測モデルの諾否が争点になった場合、はじめに述べたように、減少傾向に転じた交通その信頼性を評価する主体が今は不明確である。

需要が多く見られるようになってきた。二次曲線

賛否両者の立場からの評価結果をもとに、法廷ででプロットされた点群を無理に直線回帰するのと結論を得るという道はもちろん存在するが、時間同様、従来型のトレンドモデルではこれら「変曲や費用の面から必ずしも効率的な手段とはいえな点」を含んだ 10〜20 年間の交通需要は十分な精度いであろう。また中立である研究者には、結果評で説明できない。より詳細な連続的クロスセクシ

価の役割が期待されるが、個人間の見解の相違もョンデータから、構造変化要素を分解した一連の大きく、新たな争議を引き起こす恐れもある。おモデルを構築する以外に有効な方法はないようにそらく研究者の集合体でもある学会に、その責務思われる。
これまでも年齢階層別原単位の推移や、があると思われるし、各学会はこれまでも類似の
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コーホート型推計もなされているが、その精度を一層向上させる必要があろう。しかしながら、年齢構成の空間分布については分析が遅れているように思われる。例えば、都心部−郊外部の年齢構成の変化についてはどんな有効なモデルが存在するのだろうか？ 年齢階層別の「都市内 migration」
は大きな課題と思われるがデータ制約もあり、十分な検討はなされていない。
2)物流交通への対応
都市圏交通量の予測では、人流は PT 調査をも

写真−１ バイクで溢れるホーチミン市内（JICA 紺屋氏提供）とに４段階推定を行うが、貨物交通は配分時にOD 交通量を所与として扱う手順が未だに一般的シミュレーションモデルも見たことがない。研究である。ロードプライシングなど各種の TDM 施

対象として興味の尽きない事例が多く、かつ緊急策に対して、集配送パターンを変えたり、荷物をの課題として答えを要求されていることから、こ集約化させるなど、貨物交通が敏感に変化するこ

れら途上国の需要予測手法開発にも一層の努力がとは十分あり得る。しかし都市圏レベルの需要予払われることを期待したい。

測に耐え得る精度で、これら物流交通の行動規範に則った需要予測モデルを構築する試みは十分なされていない。また、IT 化による交通データ収集＜参考文献＞

技術の進展が本企画の一テーマであるが、物流事

1)石田東生(2001)：都市交通調査を考える〜新しい技術と展業者にとっても走行速度データや混雑情報は効率望〜、新たな交通データ収集・活用に向けて、第 38 回的な貨物車運行をサポートする重要な情報である。

土木計画学シンポジウム、土木計画研究委員会交通調査

新たな交通データ収集の「シーズ」と「ニーズ」

技術検討小委員会、pp.セッション 1_29-セッション 1_43をマッチさせる、「交通データの民需展開」におい

2)深山剛(2002)：平成 12 年大都市交通センサス−調査結果ては、物流関連主体は大きな役割を果たしえる。と課題−、運輸政策研究、Vol.5, No.2, pp.80-83

予測モデルの開発と同時に、データの give & take3)羽藤英二(2001)：ネットワーク上の交通行動、第 24 回土関係を築き上げる試みも望まれよう。

木計画学研究発表会講演集招待論文、CD-ROM

3)途上国の交通計画への対応

4)兵藤哲朗・室町泰徳(2001)：個人選択行動モデルの最近のここまで議論してきた需要予測方法論の殆どが開発動向に関するレビュー、土木計画学研究・論文集､先進国の交通状況を前提としていることに留意す

Vol.18､No.3､pp.517-522

べきである。しかし途上国では、極度の混雑状況

5)Ben-Akiva,M., McFadden,D., Train,K., Walker,J., Bhat,C.,に陥っていたり、バイク・自転車やパラ・トラン

Bierlaire,M., Bolduc,D., Boersch-Supan,A., Brownstone,D.,

ジットが都市交通の主たるモードであることも少Bunch,D., Daly,A., de Palma,A., Gopinath,D., Karlstrom,A.

なくない。極めて断片的な交通データしか存在しand Munizaga,M. (2002): Hybrid Choice Models: Progress

ないことも多い。例えばバイク分担率が 9 割近い

and Challenges, Marketing Letters (forthcoming)と言われるベトナム大都市では、ピーク時には１6)運輸政策機構・三菱総合研究所(2002)：全国幹線旅客純流

車線１時間当たり 4,000 台以上のバイク交通が観動調査報告書（案）測されるが、車線を埋め尽くすバイクに対応した

7)産業構造審議会 NPO 部会(2002)：中間とりまとめ「新しパフォーマンス関数（BPR 関数など）の設定は困い公益」の実現に向けて難であろうし、バイクや自転車、それにパラ・トランジットを明示的に扱う実用的な交通マイクロ7