【土木計画学研究・講演集

No.20 (1)1997年11月

スペシャルセッション】

交通シミュレーションモデルの実用化に向けての課題
赤羽弘和*，大口敬**，吉井稔雄***，堀口良太****Hirokazu AKAHANE, Takashi OGUCHI, Toshio YOSHII, Ryota HORIGUCHI

容は問わない．したがって，従来しばしばみられた

１．はじめにこのスペシャルセッションでは，交通シミュレーションモデルが再現するべきものは何か，また実用ような，交通のモデリングがミクロ／マクロ的かという，方法論による分類は本質的ではない．

化の際に確認されるべきものは何かについて，開発

ここではモデルの標準的な開発手順と評価基準を者と利用者が共通の認識を持つことを目的としてい議論するために，利用目的によって分類することをる．すなわち，モデル開発者が常に留意するべき，試みる．しかしながら，シミュレーションの利用目標準的な開発手順と，利用者が目的に応じてモデル的は細目多岐にわたっており，これでもって直接分を評価し，使い分けるための判断基準を提供するた類するのは不適切である．そこで，より具体性があめの議論の場である．

り，利用目的に対応して選ばれていると考えられる

以下，本稿においてシミュレーションの分類とモシミュレーションの適用対象について，次の３つのデル開発に関する枠組みを述べた後，つづく５編の視点からモデルを分類する．

論文で，開発者あるいは利用者としてのそれぞれのa)

空間的な規模…

単路部や織込み区間，単独観点からみた，実用化に向けての現状や課題を紹介

交差点などの局所的な交通流を扱うのか，複数する．の交差点，合分流区間を含む道路ネットワークの面的な交通流を扱うのか．
b)

２．利用目的でモデルを分類する

１台ごとの速度，加のか，集積結果としての交通流の状態を評価すに状態が変化している対象を逐次再現する手法であるものか（車両を離散的に表現しているか，流る．解析的手法や近似解の数値解法とは異なり，求体で近似しているかは問わなくてもよいのではめられる機能要件を満足する限り，その手法の内容ないか）．

は問わない．また，はじめに目的ありきで，その目局所的な区間b) 車両交通への着目点…

速度といった詳細な車両挙動の再現が必要なもシミュレーションは一定の理論に基づいて，動的的からはずれない使い方をしている限り，同様に内車両交通への着目点c)

経路選択行動…

経路選択の再現を必要とし１台ごとの車両挙動
例：道路の安全性を評価するモデル，運転挙動の道路容量への影響を評価するモデル集積された交通状態
例：交差点やボトルネックの容量を算定するモデル
駐車車両の容量への影響を推定するモデル

a) 空間的な規模

道路ネットワークc) 経路選択行動考慮する（※）
例：広域での交通運用策を評価するモデル
動的経路誘導の効果を推定するモデル

考慮しない
例：集客施設周辺の交通状況を予測するモデル
幹線道路の信号制御方式を評価するモデル
図１：開発手順や評価基準を議論するためにモデルを利用目的で分類する
キーワード：ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ，標準仕様，実用化，ﾍﾞﾝﾁﾏｰｸﾃﾞｰﾀ* 正会員 千葉工業大学, ** 正会員 東京都立大学, *** 正会員 東京大学生産技術研究所, **** 正会員 (株)熊谷組- 521 -【土木計画学研究・講演集

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表２：ネットワークモデルに共通する仕様ているのか，交通状況の表面的な再現で十分なものなのか．

スペシャルセッション】

入力項目

リンク幾何形状，接続関係，OD交通需要，経路選択基準

出力項目

リンク交通量，リンク旅行時間，経路交通量，経路旅行時間

モデルが保証すべき挙動

交通流特性（非渋滞時／渋滞時）
経路選択挙動（DUO／DUE, etc.）

ただし３つの視点はそれぞれ独立ではなく，図１のように階層化して整理すべきであろう．
今後は，このそれぞれのカテゴリについて，モデルの標準的な開発手順と評価基準を，より具体的に確立していく必要があると考えられる．
すなわちモデル仕様についての共通認識が形成されなければならない．このためモデル仕様の決定に

３．標準的な開発手順とは…

は，開発の背景や利用目的を考慮して要求事項が整シミュレーションモデルの一般的な開発手順は，表１に示すような工程からなると考えられる．以下
ではそれぞれの工程について，図１の（※）で示した「道路ネットワーク上の交通流を対象とする経路選択行動を考慮したシミュレーションモデル（以下ネットワークモデル注1 ）」を例として，その標準的な開発手順がどうあるべきかについて述べる．

理されることが求められる．
表２は各種のネットワークモデルに共通するモデル仕様である．当然ながら，実際のモデル仕様ではこれらがより詳細に規定される．たとえば，リンク幾何形状には車線構成も含まれるとか，OD交通量はセントロイド間で時間帯別／利用者層別に与えられるなどである．また利用目的によってはリンク容

表１：シミュレーションモデルの開発工程

量や信号制御パラメータ，合分流の比率などの入力① Specification

モデル仕様の決定② Modeling

モデル動作原理の考案③ Implementation

プログラミングとデバッグ④ Verification

仮想データを用いた検証

モデル動作原理の考案とは，①でのモデル仕様を⑤ Validation

実データを用いた検証

満足するような動的なメカニズムを構築し，モデル項目や，感知器情報やサンプル車両の走行軌跡，環境評価指標などの出力項目が求められる．
② Modeling（モデル動作原理の考案）にどう組み込むかを決定する工程である．ここはモ① Specification（モデル仕様の決定）
利用者の立場からシミュレーションを考えると，デル開発者の独自性によるところが大きいため，本

図２のような入出力で規定されるブラックボックス

稿での議論の対象としない．

的なシステムと捉えることができる．このようなシ③ Implementation（プログラミングとデバッグ）
この工程は②で考案した動作原理を計算機上に実ステムが一般に広く使われるためには，
1) システムの入出力項目現する工程で，それが厳密に動作原理にしたがって2) システムが最低限保証すべき挙動いるか，すなわち②を保証しているかどうかを確認するためのデバッグも含まれる．通常のソフトウェ
アの開発はこの段階までと考えられる．

政策・方針

評価・判断

④ Verification（仮想データを用いた検証）
この工程は，③の成果が①でのモデル仕様を満足

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙ
入力?

していることを明らかにし，ひいては②での動作原出力

Black Box

レーションモデルの開発においては，この工程は開図２：シミュレーションは入出力で規定されるブラックボックスである
注1

理が正当であることを証明するものである．シミュ

発者の義務であるといえよう．

ネットワーク交通流理論での用語と異なることに注意

実際の作業では，データへのアクセス性などの現- 522 -【土木計画学研究・講演集

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スペシャルセッション】

実に存在する諸々の制約を排除するため，理想的なセス性が問題となり，実際の交通状況を十分に再現条件を備えた仮想データを用いて行われる．

できない場合は，実用性があるとは言えない．さら表３に，ネットワークモデルの開発者が，少なくに，実用に足る時間内で実行可能か，適切な規模のとも再現性を明らかにしなければならない項目を示

ハードウェアで稼働するか，など実際の使用上の性す．その検証方法は一般的に次のようになされる．

能についても確認されるべきである．

1) 単路部の交通現象…

ボトルネックを含む

表４に，ネットワークモデルでの実データと比較

単路部において，上流からの需要の変動に応評価されなければならない項目を，必須のものと，じた交通状態を再現できるか．

可能であれば望ましいものにわけて示す．通常はシ

2) 合分流部の交通現象…

信号のない場合／

ミュレーション結果と観測値の相関や誤差を指標とある場合ともに，単独の合分流部に対する方して比較される．また時間変動についても検証が必

面別交通需要の変動に応じた交通状態を再現

要である．

できるか．
3) ネットワーク上の交通現象

…

ネットワー

ク上の交通現象においては，経路選択挙動の

表４：実データを用いたネットワークモデルの検証項目
必須項目

リンク交通量合分流部や交差点の方向別交通量
リンク旅行時間／区間旅行時間

望ましい項目経路交通量，経路旅行時間
渋滞長，待ち行列長
各車両の経路選択結果影響も重要となるため，1OD2経路や格子状の単純なネットワークで，与えられたOD交通需要に応じて，DUOやDUEといった交通状態が再現できるか．
表３：仮想データを用いたネットワークモデルの検証項目
上流からの到着パターン
リンク容量／リンクパフォーマンス
マクロな交通特性（ex. Q-K関係）
ショックウェーブの伝播状況（渋滞の延伸／解消，発進波／停止波の伝播など）

４．ベンチマークデータの整備

合分流部（信号なし）

渋滞時の合流比／分流比
合流による容量低下の度合い性が検証されているとはいいがたい状況にある．こ合分流部（信号あり）

飽和交通流率，交差点容量
非飽和時の遅れ時間
動線交錯による容量低下（右折など）

妥当性検証のためにベンチマークとなりうるデータ

ネットワーク

先詰まりによる容量低下
経路コストと経路選択確率の関係
経路コストと経路交通量の関係
経路選択に用いられたコストと運転者が実際に経験するコストの関係

単路部

とくに妥当性の検証については，現状では十分信頼性のあるデータセットの入手が非常に困難である
ことから，多くのモデル開発において，十分に妥当のため現在筆者らを中心に，ネットワークモデルのセットの整備を進めている1)．このデータセットはシミュレーションモデルの開発者／利用者に広く公開される予定である．

1)⑤ Validation（実データを使った検証）
この工程では，そのモデルの実用性を評価するために，実世界において得られるデータを用いて，設定したモデル仕様が妥当であるか，あるいはモデルの出力項目の精度が十分なものであるかを検証する工程である．たとえ④においてモデルの正当性が検証されていても，入力データの現実的な精度やアク- 523 -

【参考文献】
花房ほか：交通シミュレーションシステムの再現性検証用データセットの構築，土木計画学研究・講演集
20（本講演集），1997，掲載予定