The 28th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2014
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高密度回避行動
表現
Implementation of high-density avoidance behavior in the floor field model
丸山
大地
*1甲
佑
*1高橋
*2 Daichi Maruyama Yu Kohno Tatsuji Takahashi*1
東京電機大学大学院
*2東京電機大学
Graduate School of Tokyo Denki University Tokyo Denki University
Traffic jam by self-driven particles is a research topic of broad interest. Cellular automata models are used for the simulation and analysis. One of the popular models is the floor field model. We add the rule of avoiding high density among particles to the model and show that it enables simulating a real situation.
1.
じめに
物 理 学 的 発想 渋 滞 再現 び 解消 し う 学 問 し 渋滞学 いう あ ． 渋滞学 渋滞や混雑 発 生さ 人間や車 自己 動粒子 し， 集団 研 究し い [西成 06]．渋滞や 混雑 群衆 行動 表 現
，実 車や人間 用い ュ しい ． ，
2001 年 発生し 明石花火大会歩 橋 故 う 群衆雪崩 再 現 危 険 伴 う ， 群 集 行 動 再 現 び 解
消 ン ュ 擬 似 的 ュ 必 要
． 渋 滞学 人間 群集行動 表 出来 セ
オ ン 一種 (Floor Field：以 FF)
用 い ， 群集 避 し 研 究， 拡 張
さ い [柳澤 06] [西成 09]．FF ，車 発生さ
渋滞 表現や，避 時 出口 害物 置く 避 時
間 早く 知 い ． ， 拡張 しや さ ，
前 歩行し い 人間 追従 ，人間 視 や向 人間 特性 考慮し う 手法 提案さ ．し し， 群 衆 雪 崩 再 現 当 ， 最 要
程 度 現 実 人 間 近 い挙 動 あ ， 実 人 近い挙動 取 う 検証 あ さ い い．
本研究 ，人間 特性 1 さ い 混雑 避 ， 高 密 度 回 避 いう 点 注 目 ． 人 間 ， 現 在 地 目 的 地 最 短 混 雑 し い ， 最 短
い 混雑 し い い別 あ 場 合 ， 混雑 し い い 通 傾 向 あ さ い [釘 原 11]． 特 性 本 研 究 高 密 度回 避 行動 呼 び， 行 動 表 現 出 来
う FF 提案 ． ，提案し 程
度人間 近い振 舞い 既存 FF 比較
．
2.
フ
フ
ー
ドモデ
群 集 避 表現 場 合 ，FF いうセ オ
ン 一種 用い い [柳澤 12] [森 03]．セ
オ ン ，格子状 空間 単純 規則
あ ，時間， 空間，状 態 散的 あ ．時刻 t+1 各セ 状態 セ 時刻 t 時点 状態 び 近傍セ
状 態 定 義 さ ． ， 格 子 状 区 次 元
空間 プ，各 セ 呼ぶ． プ内 各セ
壁 害物， ，人 配置 ，い
1 状態し 持 出来 い．
対し，FF FF いう状態 持 出
来 [Nishinari 03]． 状態 静的 動的
あ ， 状態 用 い ン あ
従わ 動 出来 ．
2.1 静的フ フ ー ドモデ
静的FF ，各セ 目的地 最短距 ，静
的 状態 あ 静的FF 持 ． ン 各セ 間 静的FF 少 い方 移動し う ． 持 ， 現在地 目的地 向 う いう人間 しさ 表現
出来 ．
2.2 動的フ フ ー ドモデ
動的FF 各セ 前述 静的 FF 加え，時間 変化 動的 状態 あ 動的FF 持 う
あ ． ン 静的 FF 動的 FF 両方 参照し セ 間 移動 ．代 表的 動 的 FF し あ セ
左 右 セ 頻 繁 移 動 し い 記 憶 向
動的FF， 周 ン 今後 移動 予測
予測FF[須摩 09] 挙 ．
3.
提案手法
本研究 図 1 う ，周 多く ン 存在し い う セ 避 通 ，高密度回避行動 う
(以 密度参照型FF ) 提案 ． ，各セ 目
的地 最短距 あ 静的 FF 持 ． 別 ，
各セ 周 程度 ン 存在し い 言う
動的 FF 持 ． ，目的地 最短距
ン あ い い場合 最短 目的地 移
動 し， ン 多 い 場 合 避 目 的 地 移 動 し う い 考 え ． 先 程 述 う 人間 特性 一致し い ．
連絡先：丸山大地
e-mail：10rd204[at]ms.dendai.ac.jp
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図1：提案手法 密度参照型FF
4.
シミュ
ーション
1
前述 述 高密度回避行動 密度参照型FF 表
現出来 い 確認 行い ュ ョン ．
，静的 FF 密度参照型 FF 比較
行う．
4.1 シミュ ーション1 設定
50×50 次元格子空間 ， ン 生成さ 場所
目的地 最短 あ 経路 1 ，最短 い所謂迂回路 う 経路 2 用意 ． ン
部 プ内 入室し 部 目的地 移動 ， 部
プ内 入室 し 部 目 的地 移動 2種類 用意し ． ン 各セ 足跡 残し，頻繁 通過し セ 程 色 濃 く表 示 さ ， 経 路 利 用 し い
確認 ． ン 最短 移動 場合 ，経路1
足跡 集中 あ ，高密度回避行動 表現
出来 い あ ば，経路1 く経路2 足跡
散 あ ．
， ン 総数 1000， ン プ内
く い入室 パラ あ 入室パラ 0.5，
各セ 周 く い見 密度 計算 パラ
あ 近傍パラ 2，静的FF 動的FF 付 パラ
1 設定し ．
4.2 シミュ ーション1 結果
静的FF 結果 図2，密度参照型FF 結果 図3 示 ．静的FF 最短 あ 経路1 足跡 集中 し ，経路 2 殆 見 い． ， 入室
パラ 0.6以 経路1 中程 ン 同士
詰 ，身 動 い状態 ． 対 し ， 密度 参 照型FF 経路1，経路2 同程度 足跡 見 ．
，入室 パラ 高 くし ン 流 滞
見 い．
図2：静的FF ュ ョン結果
図3：密度参照型FF ュ ョン結果
4.3 シミュ ーション1 考察
静的FF ， ン 経路2 利用
殆 無 い ， ン 入 室 パ ラ 一 定 以 通 経路2 あ わ 経路1詰 ，
ン 全体 流 滞 確認さ ． ，
ン 静的 FFし 参照 ，少し 目的地 近 う ，実 人間 場 合 気 く う 経路 2 言う迂回
路 気 く い 考え ．
対し，密度参照型FF 最初 全
ン 経路1 利用 ，あ 程度混雑し く 経路 2
利用 ン 出現し く 確認さ ． ，
経路1 密度 高く ， ン 避 う
，経路 2 言う迂回路 利用 考え ． ，高密度回避行動 表現 言え ．
5.
シミュ
ーション
2
次 ， ュ ョン 1 踏 え ，実 発生し 群 集 故 再現 行う．今回再現し ，2001年7 21日 兵庫県明石 市 発生 し 明 石 花火大会歩 橋 故 あ ．
プ 実 故 発生し JR朝霧 前 通路 ，図4
う 100×100 セ 次元格子空間 簡易的 模し ．
ン 部 プ 内 入室し左部 目的地 移動 ， 左 部 プ 内 入室 し 部 目的 地 移動
2種類用意し ． ， 群集 故 瞬間的 最高密度
13人/㎡ 言わ い ． ，入室パラ 昇さ
い ， ン 初 詰 身動 い状態
故発生 ． パラ 時 最高密度 程度実
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図4： ュ ョン2 プ 様子
5.1 シミュ ーション2 設定
各セ 現実世界 25cm×25cm う 設定し ，
4×4 16セ 1㎡ 表し い ．最高密度 ， ン
移動可能 全 セ 対 ン 総数 計算
． ン 入室パラ 0.01 昇さ い ，
各入室パラ 最高密度 計算 ．
， ン 総 数 1000， ン 初 期 入 室 パラ 0.01，近傍パラ 2，静的FF 動的FF
付 パラ 1 設定し ．
5.2 シミュ ーション2 結果
図 5 各入室パラ 最高密度 あ ，横軸 入 室パラ ，縦軸 最高密度 表し い ．
静的FF ，入室パラ 0.04 時点 初 ン 詰 ， 身 動 取 い状 態 ． 最 高密度 9.98人/㎡ 記録し ． ， ン 流 滞 直前 入室パラ 0.03 時点 最高密度 5.59 人/ ㎡ 記録し ．
密度参照型 FF 入室パラ 0.13 初
ン 詰 ，身 動 取 い状態 ． 最 高
密度 12.79 人/㎡ 記録し ． ， ン 流 滞
直前 入室パラ 0.12 時点 最高密度 12.23人/
㎡ 記録し ．
図5：各入室パラ 最高密度
5.3 シミュ ーション2 考察
初 故 発生 入室パラ 静的FF
0.04 いう比較的低い段階 あ 確認さ ． ，
2種類 ン 通路 曲 角付近 ぶ ，身動
鈍 始 後 来 ン 前 前 押し
寄 く ， 早 い 段 階 身 動 い状 態 考え ．
対 し ，密度参 照型 FF 初 故 発生 入室パラ 0.13 時 あ ． ，2種類 ン 通路 曲 角付近 ぶ ，身動 鈍 始 ， 後 来 ン 曲 角 付 近 密 度 高 い
， く避 う ，静的 FF
プ 全 体 効 率 く利 用 し ， 混 雑 解 消 向 う機 会 多
い い 考 え ． ， 最 高 密 度
12.79 人/㎡ ，実 故発生時 最高密度 あ 13人/㎡
近い値 記録し ． ，密度参照型 FF 群 集 故 忠実 再現 出来 言え ．
6.
おわりに
本研究 人間 特 性 さ い 高 密度 回避 行動 表現 ， ュ ョン FF 用い ．結果 し ，既存 FF 人間 近い振 舞い 表現
い 考え ． ， 高密度回 避行動 ， 結 果 的 プ 全 体 効 率 く 利 用 繋
い 考 え ． ， 実 発 生 し 群 集 故 非 常
近い再現 出来 ． ，生身 人間 行い
くい 故 再現 安全 ュ ョン 出来 いう
，今後 群集 故 対策 寄与 い
考え ．
今回 ，静的 FF いう人間 基本的 特性 あ ，
目的地 最短 移 動 いう単 純 対比
し，良い結果 得 出来 ．し し，他 FF ，特
動的 FF ，人間 特性 実装し 多く存
在し い ．今後 ， 比較 行い い． ，本 研究 予 人間 特性 実装し ， ュ ョン 妥当 性 確認し，良い結果 得 出来 ， 拡張さ い い他 人間 特性 実装し ， 人間 近い振 舞い 行
う 考案 課題 し い．
参考文献
[柳澤 06] 柳澤大地，西成活裕: 群集 集団運動 拡張 ， 応 用 力 学 研 究 所 研 究 集 会 報 告
No.17ME-S2，2006．
[柳澤 12] 柳澤大地，西成活裕: 渋滞学 セ オ ン ， The Japan Society for Industrial and
AppleiedMathmatics，2012．
[須摩 09] 須摩悠詩，西成活裕: 予測付
曲 角 群集運動 解析，応用力学研究所 研究集会報告 No.20ME-S7，2009．
[Nishinari 03] Katsuhiro NISHINARI, Ansgar KIRCHNER, Alireza NAMAZI, Andreas SCHADSCHNEIDER: Extended Floor Field CA Model for Evacuation Dynamics，IEICE
TRANS ACTIONS on Information and Systems Vol.E87-D No.3 pp.726-732．
[森 03] セ オ ン複雑系 具象化，養賢堂，2003．
[西成 06] 西成活裕: 渋滞学，新潮社，2006．
[西成 09] 西成活裕: 図解雑学 くわ 渋滞学， 社，
2009．
[釘原 11] 釘原直樹: プ –集団 群集
