高速道路料金施策評価のための生活行動シミュレーションモデルの構築*―Activity Based Approachに基づく料金施策評価―
Activity-Travel Simulator for Evaluation of Toll System on Urban Expressway *―Activity based Evaluation of Pricing Measures―

岡田 直也**・菊池輝***・奥嶋政嗣****・藤井聡*****
By Naoya OKADA**・Akira KIKUCHI***・Masashi OKUSIMA****・Satoshi FUJII*****
した交通行動を再現可能なシミュレータ2）であり， DE

１．はじめにBNetSとは動的交通流シミュレータ3）である．
近年，高速道路料金施策が高い注目を集めている．高こうしたモデルを統合した本研究のモデルは，各種料

速道路料金施策が社会に対して与える影響は極めて大き

金施策の実施時の影響について動的な交通流のみではな

いため，施策実施の際には，事前にその効果を予測する

く，人々の生活全体に与える影響についても考慮可能とことが必要となる．近年予測手法の1つとして，交通流なる点が特徴である．

シミュレーションが用いられている．

以下では，本研究で構築したシミュレーションモデル

しかし既存の一般的な交通流シミュレータを高速道路料金施策評価に用いるためには問題点が存在する．ODについて説明した後，モデルを用いて行った分析の結果について示す．

交通量を固定的な入力データとして扱っている点である．
高速道路料金施策実施時には，人々が目的地や利用交通

２．シミュレーションモデル

機関を変化する可能性が考えられる．しかしOD交通量を固定のものとして扱っていては，そういった個人の行動変化を考慮できず，適切な施策評価が出来ているとは必ずしも言えないという点に評価上の課題がある．

(1) PCATS-DEBNetS統合モデル1)
PCATS は，個人の生活行動とそこから派生した交通行動を再現可能なシミュレーションモデルである．

そこで，本研究では交通手段別のOD交通量，ひいてPCATS 内では，個人の活動を固定活動と自由活動の 2

はその時間変動を内生化できる，人々の行動変化を考慮種類に分類している．ここで固定活動とは，学校や仕事可能なシミュレーションモデルを用いた，高速道路料金など 1 日の始めに予め決められた活動であり，自由活動施策評価モデルを構築する．モデル構築にあたっては，とは，買い物や観光など空いた時間に行う活動である．

近年開発されたPCATS-DEBNetSの統合モデル を用い

図 1 に PCATS の概要を，図 2 に PCATS での個人の意

る．ここでPCATSとは，個人の生活行動とそこから派生思決定フローを示す．

1）

PCATS 内で個人は，各活動の終了時点で，逐次意思*キーワーズ：PCATS，高速道路料金施策決定を行う．まず次の固定活動までに自由活動を行うか**正会員、(株)地域未来研究所

どうか意思決定を行う. 自由活動を行う場合には，活動（大津市春日町5-11 REC大津，TEL:077-522-6163

内容，活動場所及び次の目的地まで移動する交通機関を

E-mail: okada@issr-kyoto.or.jp）***正会員，博士(工)，東北工業大学大学院工学研究科土木決定する．以上の意思決定を行った後，目的地までの移動を行い，目的地到着と同時に活動時間の決定を行う．

工学専攻

以上の様に，個人の生活行動を表現する際に, 目的地の(仙台市太白区八木山香澄町 35-1，TEL:022-305-3157

選択や交通機関の選択を考慮しており個人の行動変化をE-mail: akikuchi@tohtech.ac.jp)考慮可能なモデルとなっている．

****正会員，博士(工)，徳島大学大学院ソシオテクノサイ

また意思決定後のネットワーク上での移動の表現を，エンス研究部エコシステムデザイン部門

DEBNetSを用いて行う．シミュレーション内の仮想個人(徳島市南常三島町2-1，TEL:088-656-7340

は，上述の基本モデルにより決定した目的地に，選択しE-mail: okushima@eco.tokushima-u.ac.jp)た交通機関により移動する．本モデルでは，交通機関と*****正会員，博士(工)，京都大学大学院工学研究科都市社

して自動車及び公共交通を考慮しており，それぞれの交会工学専攻

通機関に対して別々のネットワークを構築している．公(京都市西京区京都大学桂，TEL:075-383-3238

共交通による移動では，仮想個人は，常に最短の経路で

E-mail: fujii@trans.kuciv.kyoto-u.ac.jp)

所定の時間をかけて移動する．それに対して自動車による移動は，経路選択モデルと車両移動モデルの2つのモデルによって表現されている．仮想個人は各ノード上で，―選択モデルの構造―＜選択内容＞

目的地

経路選択モデルにより，次に流入するリンクを決定する．

＜目的地選択＞

実際にリンクに流入した後には，リンク中での移動を車両移動モデルによって表現する．
本研究では，以上の統合モデルを基盤としてシミュレーションモデルの構築を行う．

意思決定＜交通機関選択＞

公
共交
通

公
共交
通

自動車
一般

自由活動を行うか決定
次の目的地へ移動→交通

自動車＜高速道路の利用・非利用＞

一般高速高
速

図 3 料金変化に伴う行動変化の表現を意図したモデル
固定活動

固定活動

時間

図に示す通りモデルは，目的地，利用交通機関，高速固定活動：1 日の始めに予め決められた活動(学校など)

道路の利用・非利用を同時に決定するモデルとなってい自由活動：空いた時間に行う活動(買い物，観光など)る．つまり高速道路の利用・非利用による目的地・交通

図 1 PCATS 概要

機関の変化を考慮可能となっている．また高速道路の利用・非利用を決定する際には，高速道路転換モデル 4) を用いる．

活動終了

Prs 
自由活動が実行可能な自由時間が存在

No

Prs

Yes

CC

活動内容選択Yes

直前の活動と次の固定活動
場所が同じ
No

在宅

Yes

直前の活動場所
が自宅宅外自由活動
・買い物・社交活動
・その他

交通機関選択・自動車・公共交通・その他

1 Crshighway    1(1)：OD ペア rs 間の高速道路利用率

normal：OD ペア
rshighway：OD ペア
rs,  rs 間の一般道路経路コスト
rs 間の高速道路経路コスト：パラメータ  a(OD間距離) b ,   c・ln(OD 間距離)  da, b, c, d ：未知パラメータNo
交通機関選択・自動車・公共交通・その他

 exp   Cnormalrs

目的地・交通機関選択
・自動車
目的地1・公共交通
目的地2・その他：

ここで，高速道路の経路コストには, 高速道路の利用料金を時間換算して含んでおり，料金が安い程，高移動開始

移動開始

速道路を利用しやすい構造となっている．またパラメ

移動終了

移動終了

ータを算出する際に，OD 間の距離を考慮しており，移動距離が長い程，高速道路を利用しやすい構造となっ活動時間決定ている．

活動開始

３．シミュレーションの設定
図2 PCATSでの個人の意思決定フロー
本節では，前章までで構築したシミュレーションモデ(2) シミュレーションモデルの構築
本研究では，以上のモデルを基盤として高速道路料金の変化に伴う個人の行動変化を考慮可能なシミュレーシ

ルをネットワークに適用する際の設定条件について説明する．図 4 に対象としたネットワーク図を，表 1 に対象ネットワークのデータ数を示す．

ョンモデルを構築した．図 3 に高速道路料金の変化に伴

対象ネットワークは，京阪神地域を包括した広域で整う目的地・交通機関の変化を表現するためのモデル構造備されたネットワークとなっている．また阪神高速のネについて示す．

ットワークを含み，高速道路料金施策について検討可能である．シミュレーション内で活動を再現する個人のデータは，約 10 万種類，約 570 万人分のデータを用いた．

すくなったためである この結果から本研究で構築したシミュレーションモデルを用いることで, 高速道路料金の変化による交通機関選択の変化を表現出来る可能性が示された.
また本研究で構築したシミュレーションモデルでは，公共交通機関の利用者数についても表現可能である．そのため公共交通機関の収益の変化についても考慮可能となる．表 2 に高速道路無料下，現行料金制度下での公共交通収益（円／日）の比較結果を示す．
表2 高速道路無料化時の公共交通収益の変化
図 4 対象ネットワーク

公共交通収益(円/日)3,233,859,3203,239,333,740

無料
現行表 1 対象ネットワークデータ数

データ数

リンク
ノード
高速道路リンク
15958
5280
1108

表よりわかるように，高速道路無料時には，現行料金時と比較して公共交通の収益が 6 百万（円／日）程度低下していることが分かる．これは高速道路料金が低下し以下では，対象ネットワークの現行高速道路料金と高たことにより，利用交通機関として自動車が選択されや速道路無料時のシミュレーション結果を比較することで，すくなり，公共交通利用者が減少したためである．以上

本研究で構築したモデルについて考察を加える．

より，本研究で構築したシミュレーションモデルを用いることにより，高速道路料金の変化が公共交通機関に与４．シミュレーション結果える影響についても考慮可能となる可能性が示された．

本研究で構築したシミュレーションモデルでは，目的(ⅱ) 自動車利用状況の変化

地や利用交通機関，活動時間など生活行動の表現を行っ

次に高速道路無料化時の自動車利用状況の変化についている．そのため様々な項目から高速道路料金施策を評てまとめる．まず高速道路無料時と現行料金時での，自価することが可能となる． 以下では、高速道路料金の動車利用人数，利用台・km の変化について比較した結変化に伴う交通機関分担率，自動車利用状況，生活行動

果を表 3 に示す．の変化についてそれぞれ示す．

表3 自動車利用状況の変化(ⅰ) 交通機関分担率の変化
機関分担率の変化について，示した結果を図5に示す．

無料
現行

人数
台・km6,325,680 110,890,480
5,937,420 106,961,660

自動車(高速利用)
現2行

自動車(高速非利用)
公共交通

軸ラベル

料
金制
度

系列3
系列2

無1
料

系列1

表から，高速道路無料時には，自動車利用人数，利用台・km 共に増加していることが分かる．これは高速道
路料金が低下したことにより，自動車による移動コストが低下し，利用交通機関として自動車を選択しやすくなったこと，自動車でより遠方の目的地を選択しやすくこ0０５００5,000,000

１０００10,000,000

１５００15,000,000

２０００20,000,000

軸ラベル
トリップ数(万人)図5 高速道路無料下での機関分担率の変化との双方の影響が考えられる．
また利用台・km の変化について考慮することによって，CO2 排出量の変化についても考慮可能となる．表 4に高速道路無料時と現行料金時における 1 日あたりの高速道路無料下では現行料金下と比較して，570 万人

CO2 排出量の変化について示す．ここで自動車が 1kmの対象者における自動車分担率が，1%程度高い. これ走行するために排出する CO2 の量を，0.148kgCO2/kmは高速道路の料金が低下したことにより, 自動車でのとして計算を行った．

移動コストが低下し, 利用交通機関として選択されや表4 CO2排出量の変化(1日あたり)無料
現行

CO2排出量(kgCO2/日)
16,411,791
15,830,326

表5 生活行動の変化

無料
現行活動時間(時間) 移動時間(時間)5,885,793
881,379
5,867,858
896,388

表から分かるように，高速道路無料時には，現行料金表から高速道路無料時には，現行料金時と比較して移時と比較して CO2 排出量が増加する結果となっている．

動時間の減少と活動時間の増加がみられる．これは，高以上より本研究で構築したシミュレーションモデルを用

速道路の料金が低下したことによって，高速道路の利用いることにより，自動車利用状況の変化についても考慮が促進され，移動時間が減少したと考えられる．また活できる可能性が示され，それに伴い環境負荷の変化につ

動時間の増加は，移動時間の減少により活動に費やせるいても表現可能となることが示唆された．

時間が増加したことによると考えられる．以上の結果よ

加えて移動距離帯ごとに自動車の移動距離について比り本研究で構築したシミュレータによって移動内容の変較した結果を図 6 に, 高速道路の利用距離について比化に伴った活動時間の変化を表現出来ることが示唆され較した結果を図 7 に示す.

た. つまり高速道路料金の変更が人々の生活に与える影響について考慮出来る可能性が示されたといえる.

300

5. おわりに

250

軸ラベル

トリップ
数（万人）

無料現行料金200

本稿では，高速道路料金施策評価のためのシミュレー

150

ションモデルの構築を行った．モデル構築の際の基盤と100して既存のシミュレーションモデルであるPCATS―DE

50BNetSの統合モデルに着目し，高速道路料金の変化に伴う利用者の行動変化を考慮可能なモデルの構築を行った．

00 1 10 2 20 3 30 4 40 5 50 6 60 7 70 8 80 9 90 10100
軸ラベル
移動距離（km）

また構築したモデルを用いて，京阪神圏のネットワークを対象としてシミュレーションを行った．高速道路料

図6 自動車による移動距離についての比較結果

金として，対象ネットワークの現行料金と無料の2通りを設定し，それぞれの結果を比較することで，構築した

300

モデルについて考察を加えた．その結果，本研究で構築

250

ト 200
リ
ップ 150数（ 100千人50）
軸ラベル

無料
現行料金

したモデルを用いることで，機関分担率や自動車利用状
況，生活行動の変化など，様々な項目から高速道路料金施策を評価可能となることが示唆された．
今後は，物流車などの車両についての考慮等の課題に対処していくことが必要である．

00 1 5 2 10 3 15 4 20 5 25 6 30 7 35 8 40 9 45 1050
軸ラベル

高速道路利用距離（km）

図7 高速道路の利用距離についての比較結果

参考文献
1)菊池輝・森大介・北村隆一・藤井聡：動的発生・分布・分担・配分統合型マイクロシミュレータの開発とその適用，図からわかるように, 高速道路無料時には，各距離

土木計画学研究・講演集，2009

帯について全体的にトリップ数が増加していることが分

2)藤井 聡，大塚祐一郎，北村隆一，門間俊幸：時間的空間

かる． またから，高速道路利用距離についても，各距的制約を考慮した生活行動軌跡を再現するための行動シミ

離帯について全体的にトリップ数が増加していること，ュレーションの構築，土木計画学研究・論文集，No.14, pp.

特に0～25kmの短～中距離での利用トリップの増加が多643-652, 1997

いことが分かる．以上から，本研究で構築したモデルを

3)奥嶋政嗣，藤井 聡，菊池 輝，北村隆一：個人のOD所用いることで，移動距離帯ごとの自動車利用状況の変化

要時間動的算定のための交通流シミュレータの開発，土木についても考慮可能となることが示唆された．
(ⅲ) 生活行動の変化
最後に，表5に移動時間，活動時間の変化の比較結果について示す．

学会論文集，No. 730, IV59, pp. 39-42, 2003.
4)荒巻景介・山田貴久・加藤昌樹・井上伸一・高橋勝美・稲原宏：名古屋高速道路における高速転換率内生化利用者均衡配分モデルの適用検討，土木計画学研究・講演集，2009