鳥取環境大学紀要
創刊号（2003.2）pp.61−67

交通流改善と環境保全
Improvement of Traffic Flow and Preservation of the Environment

鷲野翔一

WASHINO Shoichi

本報告は、「Tottori-ITS（T-ITS）による環境保全と快適な環境の創造に関する研究」というテーマに対して交付された、鳥取県環境学術研究助成金で行った研究の中間報告が主体である。研究の流れは、1）鳥取 ITS のコンセプト構築、2）コンセプト評価手段の確立と構築した鳥取 ITS のコンセプト評価である。本中間報告は主に 2）の評価手段に関する報告である。すなわち、①コンセプト評価に使用するミクロ交通流シミュレータのハード・ソフト環境の構築、②シミュレータ適用性の検討、③得られた結果と政策反映可能なポイントについて述べている。得られた主な結果は次のとおりである。ミクロ交通流シミュレータの適用対象として白兎海岸の国道 9 号線の渋滞を対象としてシミュレーションを行ったところ、現地の渋滞は交通量過多による自然渋滞であることが分かり、渋滞解消策としての信号制御に工夫の余地があることなどが明らかになった。結果として本シミュレータはコンセプト評価に使用できることが分かった。
鳥取、ITS、交通流シミュレータ、渋滞、シミュレーション、オフセット制御
Abstract ： This report is a midterm report of a study sponsored by Tottori prefecture regard to Intelligent Transport
Systems of Tottori. This study consists of two major parts. One is to build a concept of Tottori-ITS. The other isevaluation of the concept using an appropriate traffic simulator. This report mainly concerns the latter part. A
microscopic traffic simulator is introduced to investigate the ability of the evaluation of the concept. To do this asimulation of the congestion along a portion of the road of route 9 called Hakuto beach. Simulation results using themicroscopic traffic simulator reveals that the congestion could be reduced if an adaptive offset control of traffic
signals along the road is introduced. As a result a potential of the microscopic traffic simulator to evaluate the concept
is shown.
Keywords Tottori-ITS, Microscopic traffic simulator , Simulation of congestion ,Adaptive offset control

１−２

１．ミクロ交通流シミュレータの構築
１−１

ソフトウェア環境

ソフトウェアとしては商品名 MELROSE を導入した。

ミクロ交通流シミュレータのハードウェア

ミクロ交通流シミュレータのハードウェアとしては搭

このソフトはドライバーの意図（たとえば追い越しをす

載ソフトと比較的親和性の良いハードを選定した結果、る。ドライバー自身が車速を決定し、前車に追従するな

DELL 製の Dimmension4200 ベーシックモデルを選定し、ど）を組み込んでおり、より実際に近い交通流を模擬でディスプレイとしては視認性の良い三菱電機製のきると考えて導入した。尚、OS は Vine

RDT183S（18 インチ液晶 TFT）を選定した。なお、ハーて、リアルタイムな計算を可能にしている。詳細なソフド、ソフトいずれも選定に当っては時間効率を上げるた

トウェアの仕様は文献（１）参照のこと。

め短時間でシステムを構築できることを考慮した。ミクロ交通流シミュレータの概観を図１に示す。

− 61 −

Linux を採用し

鳥取環境大学紀要

図2

創刊号

シュミレーションをを行った道路ネットワーク
Fig.2 Simulated road network

図 1 シュミレータの外観
Fig.1 Configuration of the traffic simulator

２．シミュレータ適用性の検討（白兎海岸の国道 9 号線

号機制御仕様を入手し、実際にシミュレーションを実施した。の渋滞シミュレーション）
構築したシミュレータ環境の性能を検討するため、国

図 3 は伏野交差点に入る国道 9 号線の東行き（鳥取方道 9 号線の白兎海岸近傍で午前 7 時頃から 8 時頃まで毎面）の車両の混雑状況を示した一例である。図中の個々日発生する交通渋滞をどの程度予測できるかを検討した。の矩形はそれぞれ個々の車両を示している。伏野交差点

図２はシミュレーションを実施した道路ネットワークをの赤信号によって停止している車両や、ストップアンド示す。

ゴーで進むのろのろ運転（団子運転）の状況が模擬できている（図 4 の状況に対応）。このとき、 浜村交差点か浜村交差点から溝川交差点までの道路ネットワーク中ら溝川交差点（約 9 ｋｍ）までの所要時間は、図 5 に示で白兎海岸付近では、渋滞は毎朝 7 時 15 分頃から 8 時すように、20 分前後（1200 秒）近くになっており、現実前後まで続き、その後解消するという。鳥取県警交通管に近い値を示している。なお、縦軸は秒で横軸は分の単制センタのご好意により、この時間の交通流データと信位である。

図 3 伏野交差点に入る道路の渋滞状況
Fig.3 A simulated congestion on a road connecting Hushino intersection− 62 −

鷲野

交通流改善と環境保全

図 5 浜村交差点から溝川交差点までの所要時間
Fig.5 Average traveling time between Hamamura and Mizokawa

図 4 実際の混雑状況
Fig.4 Actual traffic congestion

図 6 各車両の走行軌跡（D-T 線図）
Fig.6 Trajectory of each vehicle on a road（D-T Diagram）− 63 −

鳥取環境大学紀要

創刊号

図 7 情報提供による自然渋滞解消のコンセプト
Fig.7 A concept to reduce congestion by providing traffic informatoin

図 6 は伏野交差点につながる東行き道路上の車両群の距離−時間線図（D-T 線図）を示している。縦軸は伏野交差点と一つ手前の交差点間の距離を、横軸は時間（分）を表している。したがって個々の線分は各車両の走行軌跡を示し、線の勾配は走行速度、線の間隔は車間距離（縦方向間隔）と車間時間（横方向間隔）を表す。したがって、線の間隔がつまるほど車間距離が詰まっている状態（つまり渋滞）を示している。図中右の円内に示すの
前車が停止しているため後続車も停止している（線の勾図 8 平均車速と NOX と CO2 排出量 2)
Fig.8 NOx and CO2 emission vs average vehicle speed

配が 0）ことを示している。図中左の円内は後続車両がこなければ早く停止車両がなくなることを示しており、次に述べる筆者のコンセプトの可能性を暗示している。
この図の場合は後続車両が一時的に無い（車両軌跡を表

窒素酸化物排出量も減少するのである。⑳の車両にとっす線が無い）が、筆者のコンセプトは図７に示すようにては渋滞がなくなった結果、渋滞があるときに比べて ∆t原点（図中 d ＝ 0 ）より手前 d ＝ − d 1 の地点で交通情時間だけ短時間で走行できることもわかる。もちろんこ報を流すことで、この図に似た状況を作り出すことに対の車両の燃費もよくなり、また、窒素酸化物排出量も減応している。つまり、図中の⑥の車に「先が渋滞なので少するのである。渋滞で平均車速が遅くなると燃費が悪推奨速度で走行するように」という走行情報を提供した

くなるとともに窒素酸化物の排出量が増えるのは図 8 にとき、もしこの⑥の車両がこの情報を信じて推奨速度で示すとおりである。

走行すれば、当該車両が原点付近に達するころには渋滞は解消している。したがって⑥の車両は渋滞を経験することなく走行することが可能となり、燃費もよくなり、− 64 −

鷲野

交通流改善と環境保全

３．得られた結果と政策反映可能なポイントることが分かる。言い換えれば、道路の混雑が減り、車３−１両は早く走行できるようになっていることが分かる。ま

渋滞発生原因と解消策

9 号線のこの一車線の区間では約 1300 台/時が走り、たこのときの平均旅行時間を図 10 に示す。図 10 では図道路の飽和容量に近い状態になっている。このため、伏5 と縦軸の刻み幅が変わっているので、このときの浜村野交差点や末恒交差点の赤信号による車両の停車や、ゆ―溝川間の平均旅行時間は約 1000 秒近くまでに短縮されっくり走る車両による低速走行によって団子運転が誘発ている。

される。問題の区間ではこれによって発生する自然渋滞したがって、渋滞解消策としては費用が少ないと思わが発生していると見てよい。このことをシミュレーショれる順に①時差通勤を実施し、車両の交通需要を減少さン上で示しているのが図 9 である。同図は伏野交差点のせる。②信号間のサイクルの位相差を実際の車両速度に一つ鳥取側（東側）の末恒交差点の信号を仮想的に除去応じて変える適応型オフセットを採用する（オフセットしたときの図 6 相当を示したものである。図 6 に比べての基本コンセプトについては次節で説明する）。③児童横線分の密度が下がり、個々の線分の勾配が急になってい断用の歩道橋を設置する。④道路の拡幅工事やバイパス

図 9 末恒交差点の信号を無くしたときの D-T 線図
Fig.9 Simulated congestion when the signal at Suetsune is eliminated.

− 65 −

鳥取環境大学紀要

創刊号を青信号になるようにオフセットを調整して、車両の流れをよくする信号制御のことである。図 11 において信号A を通過してから次の信号 B に車が達するとき青信号にするためには、この信号 A が青信号になる時刻と、次の信号 B に車がついたとき信号 B が青信号になる時刻を車の走行時間だけずらさなければならない。この時刻差が最適オフセットである。本研究では図 11 に示すような二つの信号を考え、信号間距離をパラメータとして変更したときの車の旅行時間がオフセットに対してどのように
図 10 平均旅行時間
Fig.10 Averaged traveling time in the same condition of fig.10

変化するかをシミュレーションで計算した。なお、道路ネットワークは片道一車線である。

道路を建設する。などが考えられる。
解消策①の有効性については説明の必要は無いだろう。
②の有効性は、次節で述べるように信号間のオフセットが交通量に大きな影響を与えていることによっている（現在、伏野交差点は単独制御の押しボタン式信号）。③
問題の時間帯は学童の登校時間にあたっており、学童が渡る歩道橋を設置すれば、横断のための赤信号が減少する）④についても説明の必要は無いだろう。
３−２

図 11 最適オフセット計算に用いたネットワーク
Fig.11 A road network for calculating optimum offset

オフセット設定の基本アルゴリズムについて

オフセットとはいわゆる信号間の位相差のことであり、よく言われる系統式信号とは、車両の走行に応じて信号

図 12 信号間距離と最適オフセットの関係
Fig.12 Calculated values of the optimum offset as a function of the distance between A and B.

− 66 −

鷲野

交通流改善と環境保全

結果の一例を図 12 に示す。信号間距離が 1km であっることが重要である。てもオフセットには最適値があることが分かった。しかオフセットの最適値は当然車速に依存する。すべてのもオフセットが最適値であれば、信号機が一つしかない

車両が同一の速度で走っている場合はオフセットの設定ときの旅行時間に近い旅行時間が得られることも分かっは簡単であるが、車両ごとに車速が異なる場合や渋滞でた。

車速が変わるとそれに応じてオフセットを適応的に変化

図 12 でもう少し定量的に考えよう。同図によると信号させてやらないと最適オフセットは得られないことが分がない場合（黒丸印）でも旅行時間は 420 秒を超えていかる。理論的には上述のとおりであるが、実際の信号制る。この場合車速を時速 60km/ｈに設定したから 5km 走

御においてオフセットを適応的に制御するには課題も多る時間は 300 秒のはずである。この食い違いは車群速度い。たとえば、交通量の変化に応じて車速が変わった時を考えると説明できる。車群速度もまた D-T 線図からわ車速の変化に応じてどの程度の速さで適応的にオフセッかる。図 13 に信号 B 通過後の D-T 線図を示す。同図か

トを変化させればよいかや、平均車速をいかにして検出

ら明らかなように、線分の傾きが緩やかなでゆっくり走するかなどの課題がある。したがって適応的オフセットる車と、傾きが急で早く走る車のあることが分かる。さ制御の実導入にあたっては今後の検討が必要である。

らに、傾きが緩やかな線分の後流にはいくつかの線分が集まり群としてゆっくり走る車群のできていることが分４．まとめかる。この車群は一車線道路であるから発生するのだが、以上、得られた知見をまとめた。今後さらに知見を得その車速が 60km/ｈよりも遅いため 300 秒より時間が長た上で鳥取 ITS の構築とその有効性の確認に適用する所くなるのである。このシミュレーションでは設定車速に存である。

対して車両の速度のバラツキは 30 ％の幅がある。したがなお、本研究は鳥取県環境学術研究補助金のもとに行って、旅行時間もオフセットもこの遅い車両の速度で決われた。また、本研究に当って本学学生の石谷聡氏に多まっていることが分かった。これは言い換えれば、渋滞くのご助力を得た。ここに深謝する。
参考文献
1)

後藤、古澤、福田(1996)「道路交通流シミュレーションシステム」『三菱電機技報』Vol.70,No.12,pp.73-77

2)

http://www.jama.or.jp/

3)

http://misc.kankyo-u.ac.jp/~washino（2002 年 12 月 11 日受理）

図 13 一車線道路の D-T 線図
Fig.13 A D-T diagramになるとオフセットも変更しなければ最適オフセットになりえないことを意味している。とくに一車線道路では速く走行する車両が遅く走行する車両を追い越せないた
め、オフセットの設定には遅い車両の速度を十分考慮す− 67 −