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土木・建築

高速道路サグ部における渋滞対策サービスの研究開発■ はじめにETCの普及により料金所渋滞がほぼ解消された現在、日本の都市間高速道路の渋滞の約6割が、サグ部と呼ばれる道路勾配が上り方向へと次第に変化する区間で起きており、喫緊の課題となっている（図１）。これら渋滞箇所は用地制約等により道路拡幅等のハード的対策が困難であることが多く、既存インフラを有効活用するソフト的対策が求められている。そこで国土技術政策総合研究所では、自動車メーカと共同で、道路インフラと自動車の路車間・車車間連携による高速道路上の渋滞対策サービスについて研究開発を進めている。本サービスは、道路インフラとして既に高速道路上に1,600箇所以上整備されているITSスポットと呼ばれる路側の情報提供アンテナ、自動車技術とし て 近年普及し つ つ あ る ACC(Adaptive CruiseControl)と呼ばれる車間や車速を一定に自動制御可能なシステムを活用し、交通状況に応じて渋滞緩和に効果的な走行方法を提示されたドライバが必要な操作を行うことで、よりスムーズかつ安定した交通流を目指すものである。
このような路車間連携による渋滞対策サービスは各国で研究開発が進められつつあるが、わが国では2013年10月に東京で開催されたITS世界会議[1]のショーケースにおいて、実用化段階に近いデモンストレーション走行を実施している。本稿では、これら高速道路上の渋滞対策サービスの研究開発に関する取り組みについて紹介する。
■ 渋滞発生メカニズムに対応した渋滞対策サービス
高速道路サグ部の渋滞発生メカニズムは、既往研究[2]において次のように説明されている（図２）。交通量が増加するに従い走行車線から追越車線に交通が集中し始め、車線利用に偏りが生じるようになる。これら追越車線を走行する車両の一部には低速で走行する車両が混在しており、この車両を先頭に密で大きな車群が形成される。この車群がサグ部の勾配変化区間に差し掛かると、車群先頭車は勾配変化に気づかずに無意識な速度低下を引き起こす。この速度低下が減速波となって後続車両に増幅伝播することで渋滞発生のきっかけとなる。また、渋滞発
生後は、渋滞に長時間巻き込まれたドライバは漫然運転をしがちとなり、渋滞先頭位置を通過しても直ちに速度回復しないことで渋滞解消が遅れることとなる。
このような渋滞発生メカニズムに対して国土技術政策総合研究所では、道路インフラと自動車の路車間連携による渋滞対策サービスについて研究開発を進めている（表１）。

代表発表者
所属

鈴木 一史（すずき かずふみ）
国土交通省国土技術政策総合研究所
高度道路交通システム研究室

問合せ先〒305-0005 つくば市旭 1
TEL：029-864-4496 FAX：029-864-0565
suzuki-k92td@nilim.go.jp

その他
3.3%

料⾦所部 0.2%
その他 3.9%
⾞線減少部 0.3%
料⾦所部
16.9%
トンネル⼊⼝17.6%

⾞線減少部 2.0%

サグ部
42.7%

インター
チェンジ合流部
18.6%

トンネル⼊⼝21.0%
インターチェンジ合流部
12.9%

サグ部
60.5%

2011 年

2002 年

渋滞量= 105,649kmh
渋滞量= 65,226kmh※ NEXCO3 社の渋滞量*の合計値より作成 *渋滞量=渋滞回数×平均渋滞時間×平均最大渋滞長÷2

図１ 都市間高速道路の渋滞発生状況の変化（道路構造別）

サグ底部

1. 追越⾞線への交通の偏り
追越⾞線

2. 密で⼤きな⾞群の形成

3. 追越⾞線で減速波の発⽣

低速な⾞両を先頭に⾞群ができる

減速波の増幅伝播（ドライバの反応遅れにより後続⾞両ほど強いブレーキを踏みがち）

図２ 高速道路サグ部の渋滞発生メカニズム
表１ 渋滞発生メカニズムに対応した渋滞対策サービスの概要
渋滞発⽣要因渋 滞 発 ・追越⾞線への交通
⽣前
集中・減速波の増幅伝播
・上り坂部での無意識な速度低下
渋 滞 発 ・渋滞区間通過後の緩慢な加速
⽣後①⾛⾏⾞線の利⽤を促す

サービスの概要
⾛⾏⾞線の利⽤を促す情報サービス 1を提供し⾞線利⽤を平準化
ACC 等を活⽤した適正な⾞サービス 3間の維持、⾞⾞間通信による CACC をサービス 4
活⽤した⾞群安定性の向上
渋滞区間終了の情報を提供
サービス 2し速やかな速度回復を促進②ACCをONにして適切な⾞間を維持③ACCをONにして上り坂でも遅れずに追従して⾛⾏

図３ 路車間連携による渋滞対策サービスのイメージ■キーワード： （1）高速道路サグ部（2）渋滞対策（3）自動車技術

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これは道路インフラ側でリアルタイムに交通状況を把握し、渋滞発生の前兆を検知すると、路側の情報提供装置からカーナビ画面を通じ、ドライバに適切な走行方法を促す推奨情報を提供するサービスである（図３）。ここで情報を受けたドライバは走行車線に車線変更したり、推奨情報に基づき適切な車間を維持したりすることで渋滞緩和に繋げるものである。サービス３では、ACCを搭載した車両であれば誰もが容易に適正な車間を維持した走行が可能となるほか、サービス４では、近い将来実用化が期待されているCACC(Cooperative ACC)と呼ばれる車車間通信を通じて車両間で加減速の情報をやり取りしながら車間を制御可能なシステムを活用することで、より安定した交通流が実現可能となる。

実験車両(a) 国土技術政策総合研究所試験走路での ACC 隊列走行実験(b) 東名高速大和サグ部での円滑化走行のドライバ受容性実験

図４ データ取得のための各種走行実験の様子■ 渋滞緩和効果の検証
これら渋滞対策サービスの効果を確認するため、試験走路等での各種走行実験結果に基づき車両挙動モデルを構築し（図４）、コンピュータ上でシミュレーション計算を行うことで効果試算を行った。東名高速道路下り大和サグ部において発生頻度が全体の約7割を占める比較的小規模な渋滞（渋滞量15kmh程度）のケースを想定し、サービスの提供を受けた車両（円滑化走行車）の混入率に応じた渋滞損失時間の削減率を確認した（図５）。その結果、円滑化走行車の混入率20%で渋滞損失時間が約24%削減される結果となった。このときのサグ部での交通状況を時空間軌跡図で示したものが図６である。円滑化走行車が混入していない場合には、減速波が発生すると上流へ増幅伝播して渋滞発生に至るが、円滑化走行車が一定量混入している場合には、減速波が発生しても上流へ増幅伝播することなく抑制されることで、渋滞発生が回避できていることがわかる。

2,500
2,000

渋滞損失時間 (左軸)
2,085

2,080

1,50030%

渋滞損失削減率 (右軸)

25%

23.6%

1,96815%

1,59210%

1,000
500
020%

0.0%

0.2%

5.6%

0%

5%

10%

5%
0%

20%

渋滞損失削減率 [%]

渋滞損失時間 [台時]3,000

円滑化⾛⾏⾞の混⼊率 [%]図５ 円滑化走行車の混入率に応じた渋滞損失時間*※ 渋滞損失時間とは、ある区間を走行する際に要する基準的な旅行時間（70km/h 走行を想定）から実際の旅行時間を引いた時間のこと。なお、円滑化走行車の平均的な車間時間はサグ部手前で約1.75 秒、上り坂部で約 1.5 秒とし、上り坂部では先行車に遅れないよう俊敏に追従すると仮定した。
6:45

6:50

6:55

7:00

7:05

7:10サグ底部円滑化⾛⾏⾞ 0%
6:45■ 今後の展開
今後はこれらサービスの社会的受容性を高める広報・啓発のあり方、ドライバにわかりやすい情報提供方法等について、アンケート調査、被験者実験等を通じて検討するとともに、より渋滞緩和に効果的なACCの目標性能についてもシミュレーション等を通じ明らかにする予定である。

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7:05

時間の経過
7:10

サグ底部

[1] 第 20 回 ITS 世界会議東京 2013 ホームページ：
http://www.itsworldcongress.jp/japanese/[2] 例えば、越正毅ほか：高速道路のトンネル，サグにおける渋滞現象に関する研究、土木学会論文集、No.458/4-18, pp.65-71, 1993.

円滑化⾛⾏⾞20%混⼊

図６ 円滑化走行車 20%混入時の交通流の比較

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