交通流シミュレーションの環境問題への適用
解析事業部環 境解析部

伊１．はじめに今世紀，我々は自動車の普及と道路の整備により，豊かなくらしと産業・経済の繁栄を享受してき藤秀昭（渋滞・事故）と共に発展を続け，現在は動的な交通配分やボトルネックの交通現象研究が主要な課題となっている。

たが，一方では，都市における交通渋滞，交通事故を増大させ，騒音・大気汚染等の自動車公害を２．２ 交通流シミュレーションの必要性引き起こしてきた。

現実の交通は非常に大規模なものであるため，環境問題に対する広域的な対策としては，自動実際の道路を用いた実験を行うことはコストである

車の排出ガス規制や人流・物流対策，低公害車のため現実的ではない。また，車両・道路・信号等が普及促進，交通流対策等が各地で行われている

複雑に絡み合い条件を作り出しており，確率的なが，局地的な対策（予防策も含む）を行うためには，要素を多く含んでいるため，同一の交通条件下で詳細な自動車交通量・交通特性の把握が不可欠

何度も実験を行うことが必要であることから，道路であり，交通流シミュレーションを行うことは，有効交通の解析にシミュレーション技法を用いることは，な手段の一つと考えられる。

非常に効率的である。

本稿では，交通流シミュレーションの歴史・概要の紹介と環境問題の改善を目的とした交通流シ

２．３ 交通流シミュレーションモデル

ミュレーションの利用方法を中心に論じることとする。

交通流シミュレーションは数々のモデルが開発されているが，代表的なものを表１に示す。
これらのモデルには車両属性にＯＤを与えて経２．交通流シミュレーションについて路選択行動を内生化しているものとそうでないもの

２．１ 交通流シミュレーションの歴史の２つに分類される。内生化されていないモデル

交通問題に対してシミュレーションを用いて解決の場合，経路選択を交差点での分岐率等で設定するといった考えは，１９５0 年頃から米国で研究する必要があり，施策による交通行動への影響をが始まり，その後多くの交通流シミュレーションが見ることができないが，経路選択特性があらかじめ開発されてきた。

判明している場合は，逆にシミュレーションによるこれに対し，我が国では，１９６0 年頃から交通問題に対しての利用が始まり，交通環境の悪化

経路選択行動について吟味する必要がないため有利なモデルといえる。

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表１ 交通シミュレーションモデル

３．予測モデルの一例（NETSIM）

経路選択
行動の内生化

流体／
離散

開発主体

AVENUE有り

流体＋
離散

東大，都立大，千葉工大，東洋大，
㈱熊谷組

BOX

有り

流体

京都大学

CONTRAM

有り

離散

TRRL

DYNASMART有り

離散

Texas 大DYTAM-I有り

離散

科学警察研究所

FHWA モデル

有り

流体＋
離散

FHWA

INTEGRATIO
N

有り

離散

Waterloo 大，
Queens 大

MACSTRAN有り

離散

科学警察研究所

森津モデル

有り

離散

神戸大学

Paramics

有り

離散

Edinburgh 大ている。

SATURN有り

流体

Leeds 大学

道路網は，リンク（道路区間）・ノード（交差点）

SOUND

有り

離散

東京大学

より表現されており，リンクの属性としてリンク

TRAFNETSIMなし

離散

FHWA長，車 線数等が与えられる。

TRANSYTなし流体TRRL（TRL）

また，交通制御に関しては，信号サイクルやモデル名

ＮＥＴＳＩ
Ｍは，ＦＨＷＡ（米国連邦道路局）によって開発した都市道路ネットワークの交通流シミュレーションであり，１９７１年の開発 から度重なる改良が加えられ，ＴＲＡＦＳｙｓｔｅｍの一部として，現在に至っている。米国だけでなく他の国々で利用されており，世界中で標準的に用いられているモデルの一つである。
TRAF System の全体構成を図１に示す。

３．１ 計算の流れ
NETSIM は，タイムステップ（⊿ｔ）ごとに，個々の車両の位置を車両属性（車種・加速性能・全長等）や前方走行車両との車間距離等から離散的に移動させて車両の走行を表現しオフセット（複数の信号機間における青開始
また，離散モデルと流体モデルの特徴は，離散モデルの場合は，車両１台（または数台）を１単位時間のずれ）といった信号制御（ドライバーの信号
TRAF System

CORSIMNETSIM（ミクロモデ （一般道路）ル）として扱う
ため，データを管理し易く，車線変更・追い越し等の車両挙動表現が直接的に行うことがでFRESIM

きる点にある。逆に流体モデルでは，離散モデル（高速道路）のように車両を整数値で扱わないため，容量値やCORFLO分合流比を正確に再現できるという利点がある。

（マクロモデル）

NETFLO（一般道路）

次章では，FHWA（米国連邦道路局）が開発しFREFLO

た TRAF-NETSIM モデルを例にシミュレーション（高速道路）

計算の流れについて紹介する。

図１ TRAF System の構成

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遵守度も設定可）をはじめ，右左折時の横断歩行等が挙げられる。また，計算終了後にリンクごとの者の影響，バスレーン設置による影響等を考慮す交通量や走行速度等の集計値が出力されるが，タることができるため，交通制御の最適化による交通イムステップごとの計算結果についても出力されて渋滞改善の検討に用いることができる。

いるため，再集計を行うことにより，より詳細な分析を行うことが可能である。

３．２ モデルの特徴

また，NETSIM はバッチ処理型であるため，シNETSIM の主な特徴は，ミュレーション中にパラメータを変更できないことか①排出ガス・燃料消費量の推計

ら，車両感知器（トラフィックカウンター）システムに②ＨＯＶレーン※・バスレーンの考慮基づいた交通量や旅行速度等を入力データとす※乗合車，タクシーの優先レーン

るリアルタイムシミュレーション等への適用には不向きであるが，交通渋滞に対する対策効果検討等

入力データエラーチェック

では，複数のケースを効率良く計算することが可能である。
また，入 力項目は，表２に示すとおり，道路ネットネットワークの初期化ワーク（ノード，リンク）や信号制御，車両関連，バス関連に関するもの等より構成されており，交通流初期化終了判定

シミュレーションモデルの中では標準的な部類である。
表２ 入力項目

車両挙動の決定
車両の発生

走行状態の判定

走行状態の変更

項目

車両の消去

リンク関連

信号、各種イベントの更新

リンク長、上下ノード番号、進行方向別車線数、車線属性、 発
進時の遅延時間、制限速度…
等

ノード（交差点） 交差道路数、右左折率、歩行者関連数…等

データの書き出し

終了時刻判定終了

図２ NETSIM のシミュレーションフロー

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信号制御関連オフセット、サイクル長、スプリッ
ト…等

車両関連

交通量、大型車混入率、違反車両混入率…等

バス関連

バス停コード、平均停車時間、バスルート、バス本数…等

４．環境シミュレーションへの適用

るため，場合によっては交通量調査を行う方が，コ

大気拡散予測や騒音予測といった環境シミュ
レーションによる環境対策の検討では，自動車交ストや信頼性に優れている場合があることを考慮する必要がある。

通量を背後条件として扱う場合と環境対策の項目の一つとして扱う場合とがあり，シミュレーションのこれに対して後者は，・道路の運用方法の改善（交差点のレーン運用，目的は異なる。

バス優先の車線設置）

前者の環境対策の例としては，・交通流円滑化のための道路構造改変（交差点・防音壁の設置部の立体交差等）

・車両の単体規制

・交通需要マネジメント（ロードプライシング，駐車・道路構造の改変（高架化等）マネジメント等）

・大気浄化システムの設置

・ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）

等が挙げられ，これらの対策における交通流シミュ

・信号制御の高度化

レーションは，予測時点における自動車の走行状等，道路運用方法の変更や信号制御，交通需要況を忠実に再現することが目的であり，交通流シの抑制等で交通流自身をコントロールすることにミュレーションが直接，環境負荷のコントロールをよって，環境負荷を減らそうという対策であり，交通行うものではない。この場合，現状の道路状況を流シミュレーションの主な目的は，対策後の交通表す詳細なデータを収集することが最も重要とな流の特性や傾向を予測することにある。

環 境 対 策 の 検 討
交通量を背後条件として扱う場合

・防音壁の設置
・車両の単体規制
・道路構造の改変（高架化等）
・大気浄化システムの設置…等

環境対策の一つとして扱う場合

・道路の運用方法の改善（交差点のレーン運用、バス優先の車線設置）
・交通流円滑化のための道路構造改変（交差点部の立体交差等）
・交通需要マネジメント（ロードプライシング、駐車マネジメント等）
・ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）
・信号制御の高度化…等

交通流特性や傾向の予測

忠実な再現

図３ シミュレーション目的の違い

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参 考 文 献

近年，ＩＴＳの技術進展や交通需要マネジメント（ＴＤＭ）の導入等，交通需要の調整を図る施策が

１) 社団法人交通工学研究会: 「やさしい交通シ

大都市で検討・実施されていることから，このようなミュレーション」，丸善株式会社，２000．６

目的に対する交通流シミュレーションの利用は，今２) Federal Highway Administration:

後増加していくものと思われるが，これらの目的の「Traffic Software Integrated System User's

違いに留意し，環境シミュレーションへ適用するこ

Guide Version４．３」，１９９９．６とが重要と考えられる。

３) 佐佐木綱 監修，飯田恭敬 編著:「交通工学」，
株式会社 国民科学社，１９９２．４

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