第 4 章 一括最適化制御の展開と応用
4.3 アップリンク活用
4.3.1 序 言
前 節 で 述 べ た よ う に 対 象 道 路 網 全 体 の 遅 れ 時 間 お よ び 停 止 回 数 を 評 価 指 標 と す る 一 括 最 適 化 制 御 を 実 運 用 化 し ，そ の 効 果 を 確 認 し た ．こ の 制 御 方 式 に は ，対 象 道 路 網 に 含 ま れ る サ ブ エ リ ア 構 成 お よ び 全 て の 交 差 点 の サ イ ク ル 長 ，ス プ リ ッ ト ，オ フ セ ッ ト を 一 括 し て 最 適 化 す る と い う 特 長 が あ る ． 最 適 化 の 評 価 指 標 PI 値 の も と と な る 遅 れ 時 間 お よ び 停 止 回 数 を 交 通 流 モ デ ル に よ り 推 計 し て い る た め ， 交 差 点 分 岐 率 等 の 交 通 流 動 を 表 す デ ー タ を 設 定 す る 必 要 が あ る ． し か し ，こ れ ら の デ ー タ は 交 通 管 制 シ ス テ ム で は ほ と ん ど 計 測 し て お ら ず ，人 手 に よ る 調 査 を 要 す る こ と か ら ， 一 括 最 適 化 制 御 に 関 す る 実 運 用 は 進 展 し て い な か っ た ．
一 方 、交 通 状 況 を 把 握 す る た め の 技 術 に 着 目 す る と ，近 年 車 両 の 走 行 状 況 を 用 い る ア プ ロ ー チ が 活 発 化 し て い る ．具 体 的 に は 、光 ビ ー コ ン 導 入 当 初 か ら 収 集 さ れ て い る 車 両 IDに 加 え て ， 緯 度 経 度 等 の 走 行 状 況 が 蓄 積 可 能 な 車 載 機 を 搭 載 し た プ ロ ー ブ カ ー を 走 行 さ せ 、そ の 蓄 積 デ ー タ（ 以 下 プ ロ ー ブ デ ー タ ）を 収 集 す る と い う も の で あ る ．し か し な が ら ，交 通 管 制 シ ス テ ム で の 実 利 用 と い う 観 点 か ら す る と ， 旧 来 か ら 収 集 し て い る 車 両 ID よ り 算 出 し た 旅 行 時 間 を 交 通 情 報 と し て 用 い る だ け に 留 ま っ て い る の が 実 情 で あ る ． そ こ で ， ア ッ プ リ ン ク （ 車 両 ID お よ び プ ロ ー ブ デ ー タ ）が 交 通 流 動 を 把 握 で き る こ と に 着 目 し ，一 括 最 適 化 制 御 に お け る 交 通 流 モ デ ル 用 パ ラ メ ー タ 設 定 に お い て こ の デ ー タ を 活 用 す る こ と と し た ．
以 下 で は ，こ の ア プ ロ ー チ に 基 づ き 近 年 実 施 し て き た 一 括 最 適 化 制 御 に 関 す る 実 運 用 事 例 を 示 す こ と で ， 取 り 組 み の 有 用 性 を 示 す[50]．
4.3.2 課 題 認 識
一 括 最 適 化 制 御 で は ，最 適 化 の 評 価 指 標 で あ る 遅 れ 時 間 お よ び 停 止 回 数 を 交 通 流 モ デ ル に よ り 推 計 し て い る た め ，交 差 点 分 岐 率 等 の 交 通 流 動 を 表 す デ ー タ を 設 定 す る 必 要 が あ る ．こ れ ら の デ ー タ は 一 部 の 画 像 感 知 器 で は 収 集 可 能 で あ る が ，設 置 位 置 の 制 約 等 か ら 交 通 管 制 シ ス テ ム に お い て は ほ ぼ 収 集 不 可 能 な デ ー タ で あ り ，人 手 に よ る 調 査 を 実 施 す る こ と で 設 定 を し て い た ． こ の た め ， 一 括 最 適 化 制 御 に 関 す る 実 運 用 は 進 展 し て い な い の が 実 情 で あ っ た ．
4.3.3 ア ッ プ リ ン ク 活 用
光 ビ ー コ ン は ，1990年 代 中 頃 か ら 新 交 通 管 理 シ ス テ ム(UTMS)構 想 の キ ー イ ン フ ラ と し て 導 入 が 開 始 さ れ ，現 在 で は 約 55,000基 が 国 道 等 を 中 心 に 主 要 な 幹 線 道 路 に 配 備 さ れ て い る[29]．
光 ビ ー コ ン の 特 長 は ， 車 両 と の 双 方 向 通 信 に よ り ア ッ プ リ ン ク と 呼 ば れ る 車 両 ID 等 の 車 両 か ら の 情 報 を 受 信 し つ つ 渋 滞 等 の 交 通 情 報 を 車 両 内 の ナ ビ ゲ ー シ ョ ン シ ス テ ム に 送 信 す る 機 能 で あ る[1]．近 年 は 実 証 実 験 な ど の 取 組 み に よ り 車 両 IDだ け で な く プ ロ ー ブ デ ー タ の 収 集 も 試 行 的 に 運 用 さ れ て お り ，2013 年 よ り 整 備 が 開 始 さ れ た 高 度 化 光 ビ ー コ ン で は 従 来 の 4 倍 の ア ッ プ リ ン ク が 受 信 可 能 と な っ て い る[34]． 将 来 的 に は こ れ ら の ビ ー コ ン に よ る プ ロ ー ブ デ ー タ 収 集 状 況 の 大 幅 な 拡 充 が 期 待 さ れ て い る ． こ こ で は ， 神 奈 川 県 内 に お け る 車 両 ID お よ び プ ロ ー ブ デ ー タ の 収 集 状 況 を 示 し て ， そ の 活 用 可 能 性 を 示 す ．
(1) 車 両 ID
神 奈 川 県 内 に は ，幹 線 道 路 を 中 心 に 約 4,300 基 の 光 ビ ー コ ン が 設 定 さ れ て い る ．こ の ビ ー コ
ン か ら の 情 報 の 1 年 分 に 対 し て 収 集 実 態 を 調 査 し た[53]. 収 集 状 況 を 分 析 す る 指 標 と し て ， 光 ビ ー コ ン と の 双 方 向 通 信 を 実 施 し た 車 両 の 台 数 を 示 す 車 両 ID 数 と そ の 車 両 ID 数 が 全 体 の 交 通 量 に 占 め る 割 合 を 示 す ア ッ プ リ ン ク 率 を 用 い る ． 下 式 に ア ッ プ リ ン ク 率 の 算 出 式 を 示 す ．
A u
ul
Q
r = 100 Q
(4.9)こ こ で ，
r
ulは ア ッ プ リ ン ク 率 を ，Quは 対 象 と な る 光 ビ ー コ ン か ら 計 測 さ れ た 車 両 ID数 を ，QA は そ の 光 ビ ー コ ン の 車 両 感 知 機 能 に て 計 測 さ れ た 交 通 量 を 表 す ． 図 4.12 は ， 神 奈 川 県 全 域 の 光 ビ ー コ ン に お け る 1日 の 平 均 車 両 ID数 と ア ッ プ リ ン ク 率 を 曜 日 別 に 示 し た も の で あ る ．図 4.12曜 日 別 ア ッ プ リ ン ク 収 集 状 況
神 奈 川 県 警 で 調 査 し た 全 国 的 な ア ッ プ リ ン ク 率 の 平 均 は 5％ 程 度 で あ る が ，図4.12の 結 果 は 全 国 平 均 と 比 較 す る と 高 い 収 集 状 況 で あ る こ と が 分 か っ た ．次 に ，ビ ー コ ン 毎 の ア ッ プ リ ン ク 率 分 布 を 図 4.13に 示 す ．ア ッ プ リ ン ク 率5%以 上 と な る ビ ー コ ン は 全 体 の ほ ぼ9割 と な っ て お り ， ビ ー コ ン 単 体 を 対 象 と し て も 県 内 全 域 で ア ッ プ リ ン ク 率 が 高 い レ ベ ル で あ る こ と が 分 か る ．
図 4.13 ア ッ プ リ ン ク 率 分 布
さ ら に ， 約 2 ヶ 月 間 の 車 両 IDを 交 差 点 上 下 流 で マ ッ チ ン グ す る こ と で 交 差 点 分 岐 率 を 算 出 し た ． 対 象 交 差 点 お よ び 交 差 点 分 岐 率 を 図 4.14に 示 す ．
0 5 10 15
100 150 200 250
月 火 水 木 金 土 日
UL率[%]
車両ID数[万台]
車両ID UL率
0 100 200 300 400 500
0 5 10 15
ビーコン数[基]
UL率[%]
図4.14 対 象 交 差 点 お よ び 交 差 点 分 岐 率
深 夜 や 早 朝 以 外 で は 1 時 間 あ た り 流 入 路 全 体 で 30 台 程 度 の 車 両 ID を 取 得 で き て お り ， 数 ヶ 月 の ア ッ プ リ ン ク デ ー タ を 統 計 的 に 処 理 す る こ と で 図 4.14 の よ う な 交 差 点 分 岐 率 を 算 出 可 能 で あ る こ と が 分 か っ た ．
(2) プ ロ ー ブ デ ー タ
神 奈 川 県 警 察 本 部 交 通 管 制 セ ン タ ー で は ，2009 年 の モ デ ル 事 業 に よ り 光 ビ ー コ ン に よ る プ ロ ー ブ デ ー タ 収 集 シ ス テ ム が 設 置 さ れ た. ま ず ， 交 通 管 制 シ ス テ ム で 収 集 さ れ て い る プ ロ ー ブ デ ー タ に つ い て 説 明 す る. 車 載 機 で は プ ロ ー ブ 車 両 が 走 行 し て い る 位 置 （ 緯 度 ， 経 度 ） お よ び そ の 通 過 時 刻 を ， 時 刻 が 1 秒 経 過 す る か ， あ る い は 15 メ ー ト ル 走 行 す る か ， ど ち ら か が 発 生 し た 際 に 蓄 積 し ，デ ー タ 圧 縮 を 行 っ た 後 ，そ の デ ー タ を ア ッ プ リ ン ク に 付 加 し て 光 ビ ー コ ン に 送 信 す る[54]. 交 通 管 制 セ ン タ ー で は 光 ビ ー コ ン を 通 じ て 受 信 し た 圧 縮 デ ー タ を 復 元 し ， 各 車 両 の 走 行 軌 跡 デ ー タ と し て 保 存 す る ． さ ら に ， そ の デ ー タ に も と づ い て 走 行 速 度 ， 停 止 位 置 ， 旅 行 時 間 な ど の 情 報 を 得 る こ と が で き る ．神 奈 川 県 横 浜 市 内 で は ，試 行 的 に 一 部 の タ ク シ ー か ら プ ロ ー ブ デ ー タ を 収 集 し ， 交 通 管 理 活 用 に 向 け た 検 討 を 行 っ て い る ． こ の シ ス テ ム で 2012 年 6 月 か ら 11月 ま で に 収 集 さ れ た タ ク シ ー の プ ロ ー ブ デ ー タ を 用 い て ， 横 浜 市 中 心 部 に お け る 走 行 状 況（ 時 間 帯 毎 の 平 均 走 行 台 数 ）を 集 計 し た 結 果 を 図 4.15に 示 す ．深 夜 か ら 早 朝（2:00
～5:00） 以 外 の 時 間 帯 で は 概 ね 40台 以 上 の 車 両 か ら デ ー タ を 取 得 で き て い る ．
図 4.15 プ ロ ー ブ 車 両 台 数 の 分 布
車 両 ID と 同 様 に 阪 東 橋 内 回 り の 交 差 点 分 岐 率 を プ ロ ー ブ デ ー タ よ り 推 計 し た ． そ の 結 果 を 図 0
15 30 45 60
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
プローブ台数[台/h]
Jun Jul Aug Sep Oct Nov 0 25 50 75 100
0:00 4:00 8:00 12:0016:0020:00
分岐率[%]
右折 直進 左折
4.16に 示 す ．
図 4.16 プ ロ ー ブ デ ー タ に よ る 交 差 点 分 岐 率 推 計
図 4.16 の 推 計 結 果 と 図 4.14を 比 較 す る と ， 非 常 に 近 い 結 果 と な っ て い る ． 車 両 ID と 比 較 し て 走 行 頻 度 が 非 常 に 低 い プ ロ ー ブ デ ー タ で も 長 期 間 デ ー タ の 統 計 処 理 に よ り 車 両 ID と 同 じ よ う な レ ベ ル の 推 計 結 果 が 得 ら れ る こ と が 分 か る ．
(3) ア ッ プ リ ン ク の 活 用 可 能 性
車 両 ID の 活 用 可 能 性 に 関 し て は ， 神 奈 川 県 内 の 幾 つ か の 路 線 に 対 し て 旅 行 時 間 計 測 装 置 で 実 装 さ れ た 旅 行 時 間 と 車 両 IDマ ッ チ ン グ か ら 5 分 間 隔 で 算 出 し た 旅 行 時 間 を 比 較 し た 結 果 に よ り 確 認 さ れ て い る[55]． よ り 高 い 収 集 要 件 が 必 要 と 考 え ら れ る リ ア ル タ イ ム 処 理 で 算 出 さ れ た 旅 行 時 間 に お い て も ，そ の 活 用 可 能 性 が 確 認 さ れ た た め ，統 計 的 な 処 理 で 算 出 さ れ た 交 差 点 分 岐 率 で も 十 分 に 活 用 可 能 で あ る と 考 え ら れ る ．つ ぎ に ，プ ロ ー ブ デ ー タ の 利 用 可 能 性 を 検 証 す る た め ，タ ク シ ー に よ る デ ー タ が 交 通 状 況 を 代 表 し 得 る か と い う 観 点 で 図 4.14と 図 4.16の デ ー タ を 定 量 的 に 評 価 し た ．図 4.14は 一 般 車 か ら の 車 両 IDか ら 生 成 し た も の で あ り 概 ね 交 通 状 況 を 代 表 し て い る と 考 え ら れ る ．よ っ て ，図 4.14の デ ー タ を 基 準 と し 図 4.16の デ ー タ に 対 し て 相 関 係 数 お よ び 平 均 二 乗 誤 差 を 算 出 し た ． そ の 結 果 ， 相 関 係 数 は 0.99， 平 均 二 乗 誤 差 は 1.1 で あ り 一 般 車 か ら 算 出 し た デ ー タ と 高 い 相 関 が あ る こ と が 分 か る ． さ ら に ， こ の 解 析 対 象 と な っ た 逆 側 の 流 入 路 ， つ ま り 板 東 橋 交 差 点 の 国 道 16 号 の 東 向 き 流 入 路 で 同 様 の 推 計 お よ び 比 較 を 行 っ た と こ ろ ， 相 関 係 数 は 0.96， 平 均 二 乗 誤 差 は 12と な っ た ． こ れ ら の 結 果 か ら ， タ ク シ ー の プ ロ ー ブ デ ー タ か ら 推 計 し た 分 岐 率 で も 交 通 状 況 を 代 表 で き る 可 能 性 が あ る こ と を 示 唆 す る も の と 考 え ら れ る ．
さ ら に ，ア ッ プ リ ン ク の 活 用 可 能 性 を 示 す た め ，横 浜 市 中 心 部 だ け で な く 県 内 の 他 地 域 で の 推 計 を 試 み た ．
0 25 50 75 100
0:00 4:00 8:00 12:0016:0020:00
分 岐 率 [% ]
右折
直進
左折
図 4.17 対 象 交 差 点 概 要 お よ び 交 差 点 分 岐 率 推 計 結 果
図 4.17 は 対 象 と し た 小 田 原 市 内 国 道 １ 号 上 の 早 川 口 交 差 点 の 下 り 方 向 流 入 路 に お け る ビ ー コ ン 配 置 ， お よ び 交 差 点 分 岐 率 を 平 日 23 日 分 の デ ー タ で 推 計 し た 結 果 で あ る ． 深 夜 か ら 早 朝 で は 1 時 間 あ た り 50台 程 度 ， 日 中 で は 200台 以 上 の デ ー タ か ら 得 ら れ た 値 で あ る ． こ れ ら の 結 果 か ら ，様 々 な 場 所 で の 推 計 が 可 能 で あ る と 考 え ら れ る ．こ れ ま で 述 べ て き た よ う に ア ッ プ リ ン ク か ら 交 差 点 分 岐 率 を 推 計 し 活 用 で き る 可 能 性 を 確 認 す る こ と が で き た ．類 似 し た 取 組 み も 散 見 さ れ ， 今 後 に 向 け て 様 々 な 交 通 管 理 機 能 へ の 活 発 な 活 用 が 期 待 さ れ る[56], [57]．
4.3.4 取 組 み 内 容 と そ の 事 例
交 通 流 モ デ ル へ の 設 定 が 負 担 と な っ て ， 一 括 最 適 化 制 御 は ，2005 年 の 初 運 用 か ら 他 の 地 域 へ の 展 開 が 進 ん で い な か っ た ．し か し ，前 述 し た よ う に ア ッ プ リ ン ク か ら 交 通 挙 動 が 推 計 で き る 点 に 着 目 し ， ア ッ プ リ ン ク を 活 用 す る こ と で 着 実 に 当 該 制 御 方 式 の 実 運 用 を 展 開 し て き た ． そ の 取 組 み 内 容 と 評 価 結 果 を 示 す ．
(1) ア ッ プ リ ン ク 活 用 の 取 組 み
一 括 最 適 化 制 御 は ，内 包 す る 交 通 流 モ デ ル に 交 差 点 分 岐 率 等 を 設 定 す る 必 要 が あ る ．現 行 の 交 通 管 制 シ ス テ ム で は ほ と ん ど 計 測 し て い な い 情 報 で あ り ，人 手 に よ る 調 査 を も と に 交 差 点 分 岐 率 を 設 定 し て い た ．こ の 調 査 が 一 括 最 適 化 制 御 の 適 用 へ の 負 担 と な っ て い た た め ，ア ッ プ リ ン ク に よ り 交 差 点 分 岐 率 を 推 計 し ，そ の デ ー タ を 設 定 し て 活 用 す る こ と を 試 み た ．そ の 際 ，前 述 し た 車 両 IDお よ び プ ロ ー ブ デ ー タ の 調 査 結 果 か ら 計 測 デ ー タ を リ ア ル タ イ ム に 活 用 す る こ と は 困 難 と 判 断 し ，長 期 間 の デ ー タ を 対 象 と し て 統 計 的 な 処 理 を 行 う こ と と し た ．具 体 的 に は ， 時 間 帯 毎 に 方 向 別 交 通 量 を 積 算 し た 後 ， そ の 方 向 別 交 通 量 か ら 交 差 点 分 岐 率 を 算 出 す る ．
(2) 適 用 事 例
図 4.18が 対 象 地 域 を ， 図 4.19が 対 象 地 域 内 の サ ブ エ リ ア 構 成 を 示 し た も の で あ る ．
0 25 50 75 100
0:00 4:00 8:00 12:0016:0020:00
分岐率
[% ]
右折 直進 左折