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(1)

交差点交通容量を考慮た

微視的交通流シミュレータため _OD 推定

Origin-Destination Estimation for Microscopic Traffic Simulator

Considering Intersection Capacity

阿部和規

1*

藤井秀樹

1

村忍

1

Kazuki Abe

¹

, Hideki Fujii

¹

, and Shinobu Yoshimura

¹

1

東京大学大学院学系研究科

1

School of Enginieering, The University of Tokyo

Abstract: Microscopic traffic simulations are useful for solving various traffic-related problems. An origin- destination (OD) matrix is a typical representation form of traffic demands that is required for simulation. We have been proposed an indirect method to estimate the OD matrix using a traffic simulator as an internal model. However, due to shortage of complete real data, such as signals, estimated results often makes unrealistic traffic congestion in the simulaton. In this study, we introduce constraints to the optimization problem by comparing demand flow and performance flow. Through the experiments most of the unrealistic congestion cases are mitigated.

1 ^めに

1-1. OD^推定 ^必要性

微視的交通流タ交通関わ社会問

題解決手段効あ．微視的用

い，粒度細い精緻ン

行う，個々車両区扱う

，走行経路や履歴等情報個得

能あ．特チン

用い微視的交通流タ，個々車両

ン，そ自的

ン協調的行動，認

知断行動い現実車両挙動似

組記述いう特徴持．そ，現

実車両比較容易あ，精度や整性議論容易あいう利点あ．

微視的タ用い際，入力タ

交通需要必要あ．そ表現方法一

，Origin-Destination(OD)^表 ^用い ^．OD 表出発地目的地 _(OD ₎ そ間交通 _(OD交通 ₎ 構成．_OD交通精度や信性交通流タ信性直接関わ，精度信性高い_OD 表使用

求．

1-2. ^関連研究 ^課題点

OD ^交通 ^直接観測 ^い ^，

推定手法研究利用い．，既存

推定手法ン入力適い

いう問題存在．例え，交通学用い四段階推定法_[1] 交通計画広く用い，

簡潔推定行う，ンフ

整備等長期需要予測使用目的

，現在交通現象精緻再現や短期的予

測行うン目的やそ粒度異

．，路定点観測得

ン交通再現性信性求研究_[2] 存在．_OD 表ン交通割当利用者均衡配用い _[3] ，実都

大規模道路ッワ推定示

い _[4] ，チン

，各ン対交通配必利用

者均衡配限，推定

タ間一貫性保証い． 1-2. ^研究目的

う背景け著者微視的

交通流タ部組込

OD ^推定手法 ^提案 ^い [5]^． ^，タ入力タ適 _OD表推定

(2)

能．，扱うッワ

規模複雑性増タ損

生う．例え交通観測地点数限や，信号機現示タンタ等入手性

問題当．そう状況 _OD 推

定行場，推定結果用い

ン実行時，交差点部先頭非現実的程

度過大混雑発生，ン続行

く存在．そ原因交差点

部通過能数交通容超え交通需要割当原因あ，単純ン交通比

較影響考慮い，適

制約追加必要あ．そ，本論文

，交差点部交通容い考慮入

最適化行い，ン行う妥

当 _OD表推定試．

2 ^手法

2-1. ^提案手法 ^概要

提案手法概要図₁ 示．

図₁提案手法流

，本論文中記号定義．_� 表示 _OD表_(� 元₎ 解候補あ，最適化変数あ．_� 観測ン交通

既知，_� 元，_� 推定ン交通ン求未知，_�

元，_� ン交通残差表

(� = � − �)^． ^，� ^観測点数 ^表 ^． ^，

∙⁾ �^番目 ^復 ^値 ^示 ^． ^元 ^関 ^，一

般 _{� ≤ �} 成立．わ，_OD表変数総数制約条件観測地点数多い問題設定あ，複数解許容う，則化

用い解特定．，

ッ使用．

本研究残差 ₂乗 _� ^- 目

的関数，二計画法用い _OD表解候

補復的修目的関数値最

化．総残差十く

� ^最適 OD^表 ^．^二 ^計画法適用際，_OD 表求交通需要値

ン結果得交通容実績値比較，目的関数修問題解く．_OD表

解候補対応ン交通求際，

著者開発チン微視的交通流

タあ ADVENTURE_Mates[6] ^以 MATES ^呼ぶ ^使用 ^．

2-2. ^定式化

2-1^節 ^述 ^通 ^，^本研究 OD^推定問題 ^二計画法用い解く．解く問題式₁ 通あ．_� 単行列，_� 行列転置表，_�

則化タあ，オフッン

防や，行列_�²_� 定値化，問題解やくあ．

� �

= � � ^-+ � � ^-

= � − � � ^-+ � � ^-

= �² �²� + �� − ��²� + ��. s. t. 0 ≤ �_@≤ �_ABC

(1)

式₁ け行列_� 推定ン交通 _� _OD表

� ^対 Jacobi ^行列 ^あ ^，行列 ^成

�_@E ^，直感的 �^番目 OD ^交通 1 /h^変化

�^{番目} ^ン ^{交通} ^{変化} ^{対応}

．本研究行列成，_MATES 実行結果観測地点通過車両 _OD情報集

，経路選択確率求近似い．成

�_@E ^具体的 ^式 ^式2 ^示 ^． �_@E ^経路選択確率表，ン _� 交通う _OD _�

あ _OD _� 交通割

定義 _[7]．母 _OD交通一致値

満い場前ップ値そ用い

．，_OD交通微，ン時間車両発生い，あい観測いいう問題回避

あ．

"-!

()+

&* 0 12570 36-

#

$.,

!^"#^"#! + ! ∙ #^"&' → min.

- ← - + 1

'%_!⁰

46/ "- _#-

'%-_!^- -

(3)

�_@E⁾ = ^�^@E^/�^E

) , �_E⁾ ≥ �

�_@E⁾ , �_E⁾ < � ⁽²⁾

OD ^表 ^変化 ^際 ^異 ^経路 ^選択

能性考慮，行列_� 復ップ値更新．行列_� 対近似成立交通流

線形的，わ混雑影響少い要

請．

2-3. ^使用 ^交通流 ^タ

MATES ^{個々} ^{運転手} ^細 ^{挙動} ^{記述}

チン交通流タあ，そ

表現乱数使用い，確率論的要素

．_MATES ッワ端点 _OD 出発地目的地車両移動，

そ発生段階いン従車両

発生，乱数影響含．

車線変更タン等乱数決定

，本研究簡単乱数固定，決

定論的タ扱う．，以最

短距経路優先経路選択使

用い．

2-4. ^交通 ^需要値 ^実測値 ^比較

交差点部交通容 _OD 推定問題制約条件え，本研究，当地点通過う交通需要値_�_NOP 実際

ン通過交通実績値_�_QRP 比較

行う，交通容間接的考慮．交

差点混雑自体当ン通過車両速度等検出能あ，渋滞進展

際当区間や車両通過く，

混雑寄存在 _OD 特定く

．一方，需要値 _OD 初期経路選択情

報求，混雑寄存在

OD ^特定 ^能 ^． ^具体的

手順図₂ 示．

需要値_�_NOP ，車両発生段階観測箇所_� 対，そ通過経路経路_�_@ 持い車両総数あいう前提，車両初期経路索結果タ求．，実績値_�_QRP 観測箇所_� け推定ン交通 _�_@ う，経路

�_@ ^保持 ^い ^車両 ^総数 ^求 ^．交通容関制約，く満足

目的フ制約えい，そ

理由，制約 _OD交通対厳密制

約え場計算安定性回避

あ．簡便性，制約適用観測ン

交通修行い．観測

ン交通えいい地点，最初

ン実行時推定ン交通仮

観測値代用．

図₂交通容制約え手順

3 ^数値実験

3-1. ^数値実験 ^用い ^道路 ^ッ ^ワ

2^章 ^示 ^手法 ^効性 ^確認 ^，2^種類ッワ用い実験行う．図 _3,4

示．

図₃単純交差点

図₃ 単純交差点あ，交通需要値実測値用い制約追加機能い

$;;

#CKB

C K B;06 HAD:!%1

/<$=?>JD

)_!_"#$

CKB

@EFIK @GJ8 =

&'35$

_!_%&$

2 9:

$=? >JD HA D "=&'4 <#=

7$ =

!"#$> !%&$

+,.

*- (

!⁽

← !( − + !"#$− !%&$

600/h

100/h

(4)

確認あ．観測ン交通図₃ 示う，図部流入交通

対各方向人的えい．右折交通信号青時間サ中全車両通過能程度大値設定，

提案手法ン結果車両混

雑影響確認．

図₄福井周辺道路ッワ

図₄ 福井周辺道路ッワあ，提案手法実際都適用例用い．ン交通ッワ中央付近 ₁₀₀地点観測い．推定 _OD 総数 ₁₉₁₈₂ 組あ，未知数削減目的，提案手法一度精度粗い予備推定行い，得 _OD 表う _OD 交通微省い ₁₄₈₈ 組限定．使用ン交通，₂₀₁₄ ₉ ₂₇ 日土 ₂₀₁₆ ₉ ₂₄日土信号制御用車両感知器計測結果組わ使用．ン交通 ₁ 時間記録，_OD 推定

1^時間 ^区 ^{行う．交通容} ^観測地点，記観測地点，予備推定段階

混雑著地点₁₀点選定い． 3-2. ^精度 ^評価方法

推定 _OD 表精度評価，観測ン交通推定ン交通比較行う．厳密 OD ^表 ^本来観測 ^能 ^あ ^，そ ^修 ^当

手法行ういう観点，個々 _OD 表解

比較評価困あ考え．踏え

ン交通い推定値け観測値

近いい評価指標用い．

同時，非現実的混雑度い評価

，ン結果け車両直近₅

間均速度図示．混雑影響考慮

い間，結果け混雑

発生無や混雑程度比較検討．

4 ^{結果と考察}

4-1. ^単純 ^交差点 ^適用

，単純交差点提案手法適用，

交通容制約効果確認．時交

通容制約強度 _{� = 0.5} あ．

ン開始 ₉₀ 時点視化結果図₅ 示．視化図い，点一一車両表

，色直近₅ 間均速度表．青色あ法定速度表，赤色あ停い

赤信号待含表．

図₅単純交差点けン結果

：交通容制約右：制約あ

結果，交通容制約い場右折交通滞

留，直進折車両影響及ぼ確認

，制約課場，右折交通制限，

各方向滑車両走行確認

． _OD表表₁ 示：

表₁単純交差点 _OD表推定結果交通容

制約

折交通

直進交通

右折交通 123 0 1000

あ ₆₅ ₈₃ ₂₀₂

単： _/h

交通容制約い場，右折交通観測

値近け影響，直進交通う

推定，観測ン交通適対応

いい．図中直進車両，右折車両右折斜線進入，やく経路変更直進

断．一方交通容制約課場 N

5 km

福井駅

(5)

，各方向 _OD 交通一定数割

当，混雑発生いい，

ン適解求い

わ．結果，交通容制約入効果

あ断．

4-2. ^実都 ^ッ ^ワ ^適用

，福井周辺道路ッワ対提案手法適用，交通容制約無そ

効果比較．ッワ規模考

慮，交通容制約強度 _{� = 1} 実験行

．そ結果図₆〜₉ 示．図₆ ₇ ン交通再現性図あ，図_{8 9} 実際

ン実行，開始 ₉₀ 時点混雑状況視化あ．ン交通再現性図い，紫色点単路部計測値，緑色点交差点方向計測値示．

結果，ン交通面制約入

近似直線傾大変化現．制約

条件課全体交通抑制

い，混雑緩和，交通

阻害いン交通増大，全体

交通増減打消う働い

考え．相関係数い大変化確認

，観測地点配置い街地中心部信号交差点連続，交通規模違い類似いや，ッワ

OD ^数 ^限 ^，制約 ^無

わ，観測ン交通推定ン交通

間一定誤差生い考え．

図₆福井周辺ン交通再現性交通容制約

図₇福井周辺ン交通再現性交通容制約あ

，ン結果視化い，

交通容制約付混雑

規模減い確認．そ一方

，制約い条件，制約あ条件混雑増大，い例確認．例え図中 A^地点 ^い ^，当 ^地点 ^交通容 ^制約

課い，地点課制約

車両優先的 _A地点通過う

，混雑増大考え．

図₈福井周辺ン結果

交通容制約 A

(6)

図₉福井周辺ン結果交通容制約あ

本提案手法，任意観測地点経由予定あ _OD 交通需要値，そ中実際通

過数実績値定式化行，厳密

迂回車両影響考慮いい．わ，需要側観測地点手前迂回

需要値く算出，観測地点経由予

定迂回車両そ流入

，実績値高く算出いう起

う．経路選択依存，特

近研究進い _DTA 動的交通割当想定 _OD推定問題_[8] う，経路再索繁発生問題設定，そ影響大

く．本研究単純化，一 _OD

対初期経路索結果一意定

仮定，単純初期経路索結果そ需

要値用，一 _OD 対複

数経路割当問題設定，

ン実行同期，混雑迂回発生箇所

検出い，高度ン

結果利用必要考え．

5 ^結論

本論文タ部組込 _OD

推定手法い，交通容交通制約入，非現実的混雑発生抑制手法提案

．実験結果，部的あ，過

度混雑抑制効果確認．本手法，_OD 表以外入力タやタ所状況，非現実的混雑抑制

あ．，ン実

行あ，必完全入力タ入

手限い状況い，本研究

所いタ，例え信号機現示タン等い推定補完最適化実施余地

あ．本手法対称，_OD表所状態信号機現示タン最適化手法相互組

わ，ン適入力

タ推定補完機構実現期待．

謝辞

本研究遂行あ，福井県交通信号機タ提供いい．本研究 JSPS^科研費15H01785 ^助成 ^け ^あ ^．

記謝意表．

参考文献

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A

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交差点 交通容量を考慮 た

微視的交通流シミュレータ ため OD 推定