信号交差点における飽和交通流率の変化とその要因に関する研究

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信号交差点における飽和交通流率の変化とその要因に関する研究

令和 2 年 1 月

日本大学大学院理工学研究科博士後期課程交通システム工学専攻

青山恵里

(2)

(3)

論文要旨

信号交差点の計画・設計において飽和交通流率は，交通処理能力を示す交通容量の算定に必要不可欠な値である．また，サイクル長や青時間スプリット等の決定においても基本となる値である．

飽和交通流率は，道路条件や交通条件，周辺条件等の様々な要因が影響するため，原則として観測に基づき設定されるものであるが，実測が困難な場合には飽和交通流率の基本値に各種影響要因の補正率を乗じることによって算出することとされている．具体的には，信号交差点の新設や改良等を行う場合，その計画・

設計においては基本値を用いることが少なくない．そのため，飽和交通流率の基本値は現在の交通実態を反映したものである必要がある．また，飽和交通流率は信号設計等にも用いられるが，設定した値が交通実態を反映していないと交通流が適切に処理されていない可能性も考えられる．

わが国における直進車線の飽和交通流率の基本値は，

1970

年に発行された「道路構造令の解説と運用」に

おいて

1,800

台

/

青

1

時間と設定された後，

1984

年に発行された「平面交差の計画と設計」において

2,000pcu/

青

1

時間に改められ，現在もこの値が使用されている．これには

1970

年代から

1980

年代にかけて観測された値に基づいて設定されている．これに対して近年，ドライバーの属性や走り方，さらには自動車の大きさや性能が変化しており，このような状況の中で飽和交通流率の基本値も変化していると考えられる．また，

飽和交通流率を補正する際に用いられる補正率についても同じことが言える．しかしながら，わが国において飽和交通流率の基本値や補正率について見直しは行われていない．

そこで本研究では，わが国の飽和交通流率の算出における課題を整理したうえで，道路・交通条件が理想的な状況下における飽和交通流率の基本値に相当する値の変化について明らかにした．そして，その変化がなぜ生じているのかを，飽和交通流率の算出に用いる車尾時間を車間時間と占有時間とに分け，過去の同一地点での交通状態との比較等を通じて考察した．これにより，現在用いられている飽和交通流率の基本値の妥当性について検証した．さらに，飽和交通流率の変化がサイクル長や遅れ時間等の交差点の計画・設計に与える影響ついて分析することで，飽和交通流率の変化が交通社会に与えている影響を明らかにするとともに，これらを踏まえ，これからの道路計画・設計にあたって留意すべき点について考察した．

本論文は

6

章から構成されており，各章の内容は以下のとおりである．

「第

1

章序論」では本研究の背景と目的を述べた．

「第

2

章信号交差点の計画・設計と飽和交通流率に関わる文献整理と本研究の位置づけ」では，国内外の文献を用い，信号交差点の計画・設計とサービス水準の考え方，飽和交通流率の算出の考え方とその特徴について把握するとともに，これらに関わるわが国の課題を整理した．その結果，わが国で使用されている飽和交通流率の基本値，補正項目や補正率，補正方法については長年見直しがされていないものが多く，現在の交通実態にあわせた検討が必要であることを示した．特に基本値について観測事例を整理した結果，飽和交通流率の基本値に相当する値は過去と比べて低下している可能性を確認した．また，近年において飽和交通流率の基本値に相当する値の観測は報告されておらず，長年にわたって基本値の妥当性について検証されていない．これらを受けて本研究の位置づけを示した．

「第

3

章信号交差点における飽和交通流率の観測結果とその特徴の分析」では，既存文献で観測された基本値相当の地点と同地点において飽和交通流率を観測し，過去と現在の飽和交通流率の観測値を比較した．

その際，直進車線，左折車線，右折車線の各車線を対象とした．また，飽和交通流率の変動に寄与すると考えられる要因として軽自動車等の車両の大きさや，業務交通といった運転者属性に着目して飽和交通流率へ

(4)

の影響を分析した．その結果，観測した全ての直進車線で飽和交通流率の低下がみられ，現在の基本値であ

る

2,000

台

/

青

1

時間と比べると平均して

15%

程度の低下となっており，飽和交通流率の基本値が低下してい

ることを明らかにした．右左折車線においても，直進車線と同様に飽和交通流率は低下しており，基本値に相当する値は低下していることを示すことができた．さらに，車両の大きさや運転者属性別に飽和交通流率を算出しても，全てにおいて飽和交通流率が基本値を下回っていることを明らかにした．

飽和交通流率の低下は乗用車の車尾時間の増加を意味する．大型車を乗用車に換算する係数である

PCE

は乗用車と大型車の車尾時間の比であるため，乗用車を対象に算出した飽和交通流率が低下することにより

PCE

も変化すると考えられる．そこで，現在の

PCE

の観測を行ったところ，観測を行った全ての地点で

PCE

は規定値の

1.7

を下回った．また，この原因を分析したところ，大型車の車尾時間の減少よりも乗用車の車尾時間の増加が寄与している可能性が高いことを明らかにした．さらに，現在の規定値は全ての交通条件の下で

1

つの値が使用されているが，大型車混入率，大型車の車長，セミトレーラ連結車の割合によって

PCE

は異なる傾向を示すことがわかった．そこで，これらによって

PCE

を設定する方法，さらに道路階層別に設定する方法を提案した．

「第

4

章信号交差点の飽和交通流率を低下させているメカニズムに関する検討」では，前章で観測した全ての地点で飽和交通流率が低下していることを明らかにしたので，そのメカニズムについて分析した．まず，車尾時間を構成する車間時間と占有時間に着目し，車尾時間の増加とそれぞれの関係を分析した．その結果，占有時間と車尾時間の間に関係は見られず，車尾時間の増加には車間時間が大きく寄与していることがわかった．さらに，

1988

年と

2019

年に都内目白通り谷原交差点で撮影されたビデオデータを用いて，車間時間と占有時間の変化の分析に加え，速度や発進加速度等の観点から過去と現在の運転挙動を比較し，飽和交通流率を低下させているメカニズムを検証した．その結果，青開始時の発進加速度が低下し，発進するまでの時間が長くなり，信号待ちをしている際の停止位置が後退していることを明らかにした．これら安全志向の運転が全体的な車間時間の増加，すなわち車尾時間の増加につながり，飽和交通流率が低下していると判断された．さらに車間時間が増加する要因について統計資料やアンケート等を用いて分析したところ，車両性能や特性，運転者の属性や環境志向等が影響しているものとして挙げられ，今後も飽和交通流率の低下が懸念されることを指摘した．

「第

5

章飽和交通流率の低下がもたらす交通社会への影響の検討」では，飽和交通流率の低下が交通社会にどのような影響を及ぼしているのか検討した．まず，飽和交通流率の低下により影響が及ぶと考えられる事象を体系的に整理し，その中で信号設計や交差点設計において重要な要件となる円滑性に着目して飽和交通流率の低下による影響を定量化した．その結果，飽和交通流率が低下することによりサイクル長を伸ばす必要があり，それに伴って交差点の幾何構造の設計にも影響を及ぼすことを指摘した．また，飽和交通流率の低下により遅れ時間が増加し，現在の基本値

2,000

台

/

青

1

時間を用いたサイクル長の設計で，実際にはそれよりも低い飽和交通流率で流れる場合には，

2,000

台

/

青

1

時間で捌ける場合よりも大きな遅れ時間が発生していること，さらには交通需要を捌ききれない状況が発生することを指摘した．さらに，交通シミュレーションにより単独交差点の過去と現在の交通状況を再現し，非飽和と過飽和の状態での遅れ時間を算出した．その結果，飽和交通流率が低下している現状においては過飽和になりやすく，過去と比べると過飽和の際の遅れ時間は非常に大きな値となることを検証した．

次に，交通シミュレーションを用いてネットワークにおける影響についても検討した．交通工学研究会が公表しているベンチマークデータセットである，吉祥寺・三鷹エリアを対象としてネットワークを構築し，

信号交差点の飽和交通流率の値を過去と現在の発進加速度等の状況に合わせて設定した．その結果，飽和交

(5)

通流率が低下することにより信号交差点での遅れ時間が増え，旅行時間が伸び，短い旅行距離でも非常に長い旅行時間となるトリップが発生していることがわかった．また，これに伴って旅行速度が低下する．そこで，ある目標旅行速度を達成しようとしたときの信号交差点密度と飽和交通流率の関係について分析したところ，飽和交通流率が低下するにつれて目標旅行速度を達成するには信号交差点密度を相当程度小さくする必要があることを確認した．

「第

6

章結論」では，本研究の成果と今後の課題について整理し，本研究の結論とした．本研究の主張として，まず基本値の見直しの必要性を指摘した．さらに，飽和交通流率の低下や地点によるばらつきも明らかになったため，本研究の結果は現在の飽和交通流率算出の原則である「飽和交通流率を観測に基づき設定する」ということを裏付けるものとなった．一方で，飽和交通流率の低下に合わせた交差点設計の見直しも必要であることを指摘した．交差点設計の見直しの中では，交差点の需要率を下げるために需要を分散させること，現在の道路空間の中でも可能な限り交通容量の増加に努めることが重要であることを述べた．

最後に，飽和交通流率の低下に対しては交差点レベルでの対応だけでなく，交通需要をそれぞれのトリップ特性に応じて適切に配分させるために機能階層型の道路ネットワークの再編に努めることも必要であること，道路ネットワークの性能照査の中で飽和交通流率を正しく反映させていくことが重要であることを述べた．

(6)

交差点はボトルネックとなることが多く，交差点の計画・設計において交差点の交通処理能力を示す交通容量を適切に評価することが重要であり，この交通容量の算定において飽和交通流率が必要不可欠な値となる．また，飽和交通流率は青時間スプリットやサイクル長などの決定においても基本となる値である．

飽和交通流率は，単位時間あたりに停止線を通過し得る最大の車両数であり，道路条件や交通条件，周辺条件などの様々な要因が影響するため，原則として観測に基づき設定することとなっている．しかし，実測が困難な場合には飽和交通流率の基本値に各種影響要因の補正率を乗じることによって算出することとされている．具体的には，信号交差点の新設や改良等を行う場合，その計画設計においては基本値を用いることが少なくないことが挙げられる．そのため，飽和交通流率の基本値は現在の交通実態を反映したものである必要がある．また，飽和交通流率は信号設計等にも用いられるが，設定した値が交通実態を反映していないと交通流が適切に処理されていない可能性も考えられる．

飽和交通流率の基本値は，道路・交通条件が理想的な場合，すなわち，平坦な道路で，道路幅員，

歩行者等の影響がなく，同一方向の乗用車のみで構成される場合に， 1 列の車列から流れる青信号 1 時間あたりの通過台数を意味するものであり

¹⁾

，わが国では 1970 年に発行された「道路構造令の解説と運用

²⁾

」において直進車線では 1,800 台 / 青 1 時間と設定された．その後， 1970 年代～ 1980 年代にかけて観測された値をもとに， 1984 年に発行された「平面交差の計画と設計

³⁾

」において，直

進車線は 2,000pcu/ 青 1 時間，右左折車線は 1,800pcu/ 青 1 時間と設定され，現在もこの値が用いら

れている．これに対して近年，ドライバーの属性や走り方，さらには自動車の大きさや性能が変化しており，このような状況の中で飽和交通流率の基本値も変化していると考えられる．また，飽和交通流率を補正する際に用いられる補正率についても同じことが言える．しかしながら，わが国において飽和交通流率の基本値や補正率について見直しは行われていない．一方で，米国の Highway

Capacity Manual （以下， HCM とする．）においては，改訂の際にこれらについて見直しがなされ，

実際に基本値や補正項目が変更されている．

以上のように，飽和交通流率は実測結果に基づくべきとされているものの，実測が困難で基本値

を用いて計算を行うことも少なくなく，現状に見合った飽和交通流率の値や特性を提示する必要が

あるが，わが国における飽和交通流率の基本値や補正項目，補正率は現在の交通実態に合わせた見

直しがなされていない．そこで本研究では，わが国の飽和交通流率の算出における課題を整理した

うえで，道路・交通条件が理想的な状況における飽和交通流率の基本値に相当する値の変化につい

て明らかにする．そして，その変化がなぜ生じているのかを，飽和交通流率の算出に用いる車頭時

間（車尾時間）を車間時間と占有時間とに分け，過去の同一地点での交通状態との比較等を通じて

考察する．これにより，現在用いられている飽和交通流率の基本値の妥当性について検証する．さ

らに，飽和交通流率の変化がサイクル長や遅れ時間等の交差点の計画・設計に与える影響ついて分

析することで，飽和交通流率の変化が交通社会に与えている影響を明らかにするとともに，これら

を踏まえ，交差点さらには道路ネットワーク計画・設計にあたって留意すべき点について考察する．

(13)

1.2 本研究の構成

本論文の構成と概要は，図 1-1 および以下のとおりである．

まず，第 1 章では本研究の背景と目的を述べる．

第 2 章では，国内外の文献を用い，信号交差点の計画・設計とサービス水準の考え方，飽和交通流率の算出の考え方とその特徴について把握するとともに，これらに関わるわが国の課題を整理する．これを受けて本研究の位置づけを示す．

第 3 章では既存文献で観測された基本値相当の地点と同地点において飽和交通流率を観測し，過去と現在の飽和交通流率の観測値を比較する．この際，直進車線，左折車線，右折車線の各車線を対象とする．また，飽和交通流率の変動に寄与すると考えられる要因として軽自動車等の車両の大きさや，業務交通といった運転者属性に着目して飽和交通流率への影響を分析する．

飽和交通流率の低下は乗用車の車頭時間の増加を意味する．大型車を乗用車に換算する係数である PCE は乗用車と大型車の車頭時間の比であるため，乗用車を対象に算出した飽和交通流率が低下することにより PCE も変化すると考えられる．そこで，現在の PCE の観測する．さらに，現在の規定値は全ての交通条件の下で 1 つの値が使用されているが，大型車混入率，大型車の車長，セミトレーラ連結車の割合などによって PCE は異なる傾向を示すことが考えられるため，これらによって PCE を設定する方法，さらに道路階層別に設定する方法を検討する．

前章で飽和交通流率の変動を明らかにし，第 4 章ではそのメカニズムについて検討する．まず，

車頭時間（車尾時間）を構成する車間時間と占有時間に着目し，車尾時間の増加とそれぞれの関係を分析する．さらに， 1988 年と 2019 年に都内目白通り谷原交差点で撮影されたビデオデータを用いて，車間時間と占有時間の変化の分析に加え，速度や発進加速度等の観点から過去と現在の運転挙動を比較し，飽和交通流率を変化させているメカニズムを検証する．また，車間時間が増加する要因について統計資料やアンケート等を用いて分析を行う．

第 5 章では飽和交通流率の低下が交通社会にどのような影響を及ぼしているのかを検討する．まず，飽和交通流率の低下により影響が及ぶと考えられる事象を体系的に整理し，その中で信号設計や交差点設計において重要な要件となる円滑性に着目して飽和交通流率の低下による影響を定量化する．

第 6 章では，本研究の成果と今後の課題について述べる．

(14)

図 1-1 本論文の構成

第1章序論

1.1 本研究の背景と目的 1.2 本研究の構成

第2章信号交差点の計画・設計と飽和交通流率に関わる文献整理と本研究の位置づけ 2.1 信号交差点の計画・設計と評価の考え方に関する整理

2.2 飽和交通流率の算出の考え方 2.3 飽和交通流率の基本値に関する整理 2.4 飽和交通流率の影響要因の補正に関する整理 2.5 近年の飽和交通流率に関する研究の整理

2.6 信号交差点における飽和交通流率に関わる課題と本研究の位置づけ

第3章信号交差点における飽和交通流率の観測結果とその特徴の分析 3.1 飽和交通流率の観測

3.2 直進車線の飽和交通流率に関する分析 3.3 右左折車線の飽和交通流率に関する分析 3.4 大型車の乗用車換算係数への影響に関する分析

3.5 信号交差点における飽和交通流率の観測結果とその特徴の分析に関するまとめ

第5章飽和交通流率の低下がもたらす交通社会への影響の検討 5.1 飽和交通流率の低下が社会にもたらす影響

5.2 飽和交通流率の変化とサイクル長の変化の試算 5.3 サイクル長の変化に伴う交差点設計への影響に関する考察 5.4 単一交差点における飽和交通流率の低下と遅れ時間の関係の分析 5.5 ネットワークにおける飽和交通流率の低下と旅行時間の関係の分析 5.6 飽和交通流率の低下が交差点・ネットワーク設計に与える影響に関する考察

第6章結論 6.1 本研究の成果 6.2 今後の課題 第4章飽和交通流率を低下させているメカニズムに関する検討 4.1 信号交差点の飽和交通流率の変動に寄与する車間時間と占有時間の

影響の検討

4.2 車間時間が増加するメカニズムの検討

4.3 信号交差点の飽和交通流率を低下させているメカニズムの考察 4.4 信号交差点の飽和交通流率を低下させているメカニズムに関するまとめ

(15)

参考文献

1) 一般社団法人交通工学研究会：平面交差の計画と設計基礎編－計画・設計・交通信号制御の手引－， 2018.

2) 社団法人日本道路協会：道路構造令の解説と運用（昭和 45 年）， 1970.

3) 社団法人交通工学研究会：平面交差の計画と設計， 1984.

(16)

第 2 章信号交差点の計画・設計と飽和交通流率に関わる文献整理と本研究の位置づけ

本章では信号交差点における飽和交通流率の算出の考え方，算出方法に関する国内外の文献を整理する．その際，日本は 2018 年に最新版が発行された「平面交差の計画と設計基礎編－計画・

設計・交通信号制御の手引－

¹⁾

」を，米国は Transportation Research Board が 2018 年に発行した Highway

Capacity Manual （以下， HCM とする．）の最新版である「 Highway Capacity Manual 6th edition

²⁾

」，ド

イツは Road and Transportation Research Association (FGSV) が 2015 年に発行した「 Handbuch für die

Bemessung von Straßenverkehrsanlagen

³⁾

」（以下， HBS とする．）を各国の考え方として整理する．基

本値，各補正項目の補正率や補正方法について体系立って詳述するとともに，各補正率の違いが飽和交通流率に与える影響などを示すことを通じ，わが国の飽和交通流率算出にあたっての課題を論じる．また，これらに関わる既存文献を併せて整理する．また，飽和交通流率に関する近年の研究もレビューし，本研究の位置づけを示す．なお，米国およびドイツでは右側通行と日本とは異なる交通運用であり，混乱を避けるために本研究では米国およびドイツの左折を右折，右折を左折として日本の運用方法に合わせた表記をする．

2.1 信号交差点の計画・設計と評価の考え方に関する整理

2009 年発行の「平面交差の計画と設計

⁴⁾

」では，平面交差のサービス水準の指標として，交通量と飽和交通流率の比である需要率を挙げているが，道路が交差することで生じる中断の影響を表すものとして交差点での遅れ時間をとることが適当であるとしていた．しかし，設計条件として用いられる場合には「道路構造令の解説と運用

⁵⁾

」の考え方に従って計画水準と呼び，この計画水準では評価尺度は計画・設計の段階であらかじめ算定が可能である必要があるため，信号サイクル長を用いることとしている．信号サイクル長を持ちいた平面交差のサービス水準を表 2-1 に示す．

表 2-1 平面交差のサービス水準

サービス水準信号サイクル長

(

秒

)

1 70

以下

2 70

～

100 3 100

以上

しかし 2009 年発行の「平面交差の計画と設計

⁴⁾

」では，交差点全体や各流入路の平均遅れ時間か

らサービス水準を評価する規定がなく，参考に米国の HCM2000

⁶⁾

における平均遅れ時間を用いた信

号交差点のサービス水準の規定を表 2-2 のように紹介していた．

(17)

表 2-2 HCM2000 における信号交差点のサービス水準

サービス水準平均遅れ時間

(

秒

/

台

)

A 10

以下

B 10

～

20 C 20

～

35 D 35

～

55 E 55

～

80 F 80

以上

なお， HCM では， HCM2010

⁷⁾

以降は需要率を用いてサービス水準 (Level of Service: LOS) を表 2-3

のように示している．

表 2-3 HCM2010 における LOS 指標

車両

1

台あたりの遅れ時間

L (

秒

)

方向別の需要率別の

LOS

需要率≦

1.0

需要率＞

1.0 00 L

≦

10 A F

10

＜

L

≦

20 B F

20

＜

L

≦

35 C F

35

＜

L

≦

55 D F

55

＜

L

≦

80 E F

80

＜

L ooooo F F

」では，道路利用者が受けるサービスの質を円滑性の観点から定量化したものである円滑性指標 (Measure of Effectiveness: MOE) を示している．

この指標を用いることで，異なる設計・運用方法の性能比較を行うことが可能である．円滑性指標は以下のものを示している．

① 遅れ時間：交差点がなかったと仮定した場合の対象とする区間の旅行時間と実際の旅行時間との差で，道路利用者が交通に伴う（負の）便益を表す直接的指標として最も普遍的なもの

② 信号待ち回数と停止回数：道路利用者の運転時の快適性や安全性，大気環境影響や燃料消費量などにも関係する指標

③ 渋滞長と渋滞長時間：交通需要が交通容量を上回り，交通渋滞状態にある場合に 1 回の信号待ちで通過できずに残る車両により形成される車列の長さが渋滞長で，渋滞長時間はある時間範囲における渋滞長の時間積分値で求められる

しかしここでも，円滑性の性能目標を示す基準としてサービス水準の設定方法に関する知見が不

十分であることを指摘している．したがって MOE は米国の HCM のような指標を設けるための代

替案，あるいは改良の事前事後の効果検証といった相対比較のために用いることとしている．

(18)

2.2 飽和交通流率の算出の考え方に関する整理

2.2.1 日米独における飽和交通流率の算出の考え方

飽和交通流率は道路・交通条件等によって大きく変動するものであるため，実測結果に基づいて決定すべきものであるが，実測が不可能な場合には式 (2-1) によって車線毎にその道路・交通条件の各要因の補正率を飽和交通流率の基本値に乗じることで求められる．基本値は直進車線と右左折車線別に示され，影響要因は表 2-4 に示す道路要因，交通要因，周辺要因が挙げられているが，日本ではこの中でも道路要因，交通要因および周辺要因のうちバス停留所についての補正率が示されている．

𝑆𝑆

𝐴𝐴

= 𝑆𝑆

𝐵𝐵

∙ 𝛼𝛼

𝑊𝑊

∙ 𝛼𝛼

𝐺𝐺

∙ 𝛼𝛼

𝑇𝑇

∙ 𝛼𝛼

𝐵𝐵

∙ 𝛼𝛼

𝑅𝑅𝑇𝑇

∙ 𝛼𝛼

𝐿𝐿𝑇𝑇

(2-1)

ここで， 𝑆𝑆 _𝐴𝐴 ：補正後の可能飽和交通流率， 𝑆𝑆 _𝐵𝐵 ：飽和交通流率の基本値， 𝛼𝛼 _𝑊𝑊 ：車線幅員の補正率，

𝛼𝛼 _𝐺𝐺 ：勾配の補正率， 𝛼𝛼 _𝑇𝑇 ：大型車混入の補正率， 𝛼𝛼 _𝐵𝐵 ：バス停留所の補正率， 𝛼𝛼 _{𝑅𝑅𝑇𝑇} ：右折車混入の補正率， 𝛼𝛼 _{𝐿𝐿𝑇𝑇} ：左折車混入の補正率とする．

表 2-4 飽和交通流率の影響要因

道路要因流入部幅員（車線幅員）

縦断勾配

交差点形状（流入部同士の交差角，視認性）

交通要因車種構成（大型車，二輪車等）

右折車左折車対向直進車横断歩行者

周辺要因地域特性（都市部・地方部）

駐停車バス停留所

これらの影響要因は単独に飽和交通流率に影響するのではなく，複合的に影響を及ぼすため，これら要因全体としての影響は，個々の補正率をかけ合せた積の形で表される．また，交差点流入部は各車線の交通運用方法によって各種影響要因の影響度は異なるため，飽和交通流率の補正計算は原則として車線別に行われるべきものとされている．

米国における飽和交通流率の算出方法は，日本と同様に基本値に影響要因を乗じることによって求められ，式 (2-2) が与えられる．補正項目は日本よりも多く，実際の状況をより詳細に反映させた飽和交通流率を算出しようとしている．

𝑠𝑠 = 𝑠𝑠

0

𝑓𝑓

𝑤𝑤

𝑓𝑓

𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻

𝑓𝑓

𝑝𝑝

𝑓𝑓

𝑏𝑏𝑏𝑏

𝑓𝑓

𝑎𝑎

𝑓𝑓

𝐿𝐿𝐿𝐿

𝑓𝑓

𝐿𝐿𝑇𝑇

𝑓𝑓

𝑅𝑅𝑇𝑇

𝑓𝑓

𝐿𝐿𝑝𝑝𝑏𝑏

𝑓𝑓

𝑅𝑅𝑝𝑝𝑏𝑏

𝑓𝑓

𝑤𝑤𝑤𝑤

𝑓𝑓

𝑚𝑚𝑚𝑚

𝑓𝑓

𝑚𝑚𝑝𝑝

(2-2)

ここで， s ：補正後の飽和交通流率， 𝑠𝑠 ₀ ：飽和交通流率の基本値， 𝑓𝑓 _𝑤𝑤 ：車線幅員の補正率， 𝑓𝑓 _{𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻} ：

大型車と勾配の補正率， 𝑓𝑓 _𝑝𝑝 ：駐車車両の補正率， 𝑓𝑓 _{𝑏𝑏𝑏𝑏} ：バス停車による閉塞の補正率， 𝑓𝑓 _𝑎𝑎 ：エリアタ

(19)

イプの補正率， 𝑓𝑓 𝐿𝐿𝐿𝐿 ：車線利用の補正率， 𝑓𝑓 𝐿𝐿𝑇𝑇 ：右折の補正率， 𝑓𝑓 𝑅𝑅𝑇𝑇 ：左折の補正率， 𝑓𝑓 𝐿𝐿𝑝𝑝𝑏𝑏 ：右折車に対する歩行者と自転車の補正率， 𝑓𝑓 𝑅𝑅𝑝𝑝𝑏𝑏 ：左折車に対する歩行者と自転車の補正率， 𝑓𝑓 𝑤𝑤𝑤𝑤 ：工事区間の補正率， 𝑓𝑓 𝑚𝑚𝑚𝑚 ：先詰まりによる車線閉塞の補正率， 𝑓𝑓 𝑚𝑚𝑝𝑝 ：スピルバックによる補正率とする．

これらの影響要因は HCM の改訂の際に見直しがなされ，工事区間や先詰まり，スピルバック等の補正は 2018 年に出版された HCM 6th edition

²⁾

から組み込まれている．

ドイツでは，日本や米国のように飽和交通流率に補正率を乗じるのではなく，式 (2-3) のように車頭時間の逆数から飽和交通流率を算出している．

𝑞𝑞

𝑚𝑚,𝑗𝑗

= 3,600

𝑡𝑡

𝐵𝐵,𝑗𝑗

(2-3)

ここで， 𝑞𝑞 𝑚𝑚,𝑗𝑗 ：走行車線 j の飽和交通流率， 𝑡𝑡 𝐵𝐵,𝑗𝑗 ：走行車線 j の車頭時間とする．

車頭時間 𝑡𝑡 𝐵𝐵,𝑗𝑗 は式 (2-4) ， (2-5) ， (2-6) より補正率を乗じて求められる．

𝑡𝑡

_{𝐵𝐵,𝑗𝑗}

= 𝑓𝑓

_{𝑆𝑆𝐻𝐻}

∙ 𝑓𝑓

₁

∙ 𝑓𝑓

₂

∙ 1.8 (2-4)

𝑓𝑓

1

= max (𝑓𝑓

𝑏𝑏

, 𝑓𝑓

𝑅𝑅

, 𝑓𝑓

𝑚𝑚

) (2-5)

𝑓𝑓

2

= min (1, 𝑓𝑓

𝑚𝑚

) (2-6)

ここで， 𝑡𝑡 _𝐵𝐵 ：補正後の車頭時間， 𝑓𝑓 _{𝑆𝑆𝐻𝐻} ：大型車の補正率， 𝑓𝑓 ₁ ・ 𝑓𝑓 ₂ ：式 (2-5) および (2-6) により計算される補正率， 𝑓𝑓 _𝑏𝑏 ：車線幅員の補正率， 𝑓𝑓 _𝑅𝑅 ：転向半径の補正率， 𝑓𝑓 _𝑚𝑚 ：縦断勾配の補正率とする．

ドイツでは補正項目は 3 つまでとし，大型車を考慮するための補正率 𝑓𝑓 _{𝑆𝑆𝐻𝐻} は必ず用いることとしている．その他の影響要因としては車線幅員，転向半径，縦断勾配が挙げられており，日本や米国と比較すると考慮される影響要因は少ない．

2.2.2 実測により飽和交通流率を算出する方法

実測により飽和交通流率を求める場合方法について日本では 2 つの方法が示されている

¹⁾

．一つは捌け台数に基づく設定であり，通過順番 3 台目の車両が通過してから待ち行列が途切れない状態で最後に通過した車両が通過するまでの時間（各サイクルの捌け時間）と，その車頭間隔の数を計測する方法である．式 (2-7) のように，各サイクルの車頭間隔の数の合計を各サイクルの捌け時間の合計で除して飽和交通流率を設定する．なお， 3 台目までを除外するのは発進遅れの影響を取り除くためである．

𝑆𝑆 = ∑ 𝑚𝑚

𝑖𝑖 𝑖𝑖

∑

𝑖𝑖

(𝑡𝑡

𝑖𝑖

/3,600) (2-7)

(20)

ここで， 𝑆𝑆 ：飽和交通流率(台/時)， 𝑚𝑚 _𝑖𝑖 ：サイクル 𝑖𝑖 の車頭間隔数， 𝑡𝑡 _𝑖𝑖 ：サイクル 𝑖𝑖 の捌け時間(秒)とする．

二つ目の方法は車頭時間に基づく設定であり，発進損失の影響も観測に基づいて定めることができる．待ち行列が途切れない状態にある車両を対象に，式 (2-8) のように車頭時間の平均値の逆数から飽和交通流率を設定する．

𝑠𝑠 = 1

∑ ℎ/𝑛𝑛 × 3,600 (2-8)

ここで， 𝑠𝑠 ：飽和交通流率(台/青 1 時間)， ℎ ：発進損失の影響がないと考えられる通過順番以降の各車両の車頭時間(秒)， 𝑛𝑛 ：対象となるデータ数とする．

なお，発進損失の影響は通過順番と車頭時間の関係から分析する．わが国では縦断勾配が大きい場合など，発進損失が大きくなる可能性があるときはこの方法を用いることが望ましいとされている．

米国の HCM でも同様な方法を示している．発進遅れの影響を受けない車両は一定の車頭時間になるため，その逆数より飽和交通流率を算出する．なお， HCM 6th edition

²⁾

では発進遅れの影響は 4 台目まで及ぶため， 5 台目以降の車頭時間を使うことを推奨している．

Li et al.

⁸⁾

は車頭時間の観測方法として，①既存研究で用いられてきた 4 台目から 12 台目までの車

両を用いる方法，② HCM2010 の待ち行列すべての車両を対象とする方法，③青信号開始後に待ち行列に到着する車両を含める場合で②を拡張する方法，の 3 つを示し，これらの方法を実観測により検討している．その結果，方法①に基づく飽和交通流率は実際よりも過大評価している可能性が高いことがわかった．また，①と②の方法で算出される飽和交通流率は大きくなり，これは発進挙動をうまく表現できていないとしている．

また， Chang-qiao et al.

⁹⁾

は平均車頭時間を用いると飽和交通流率を過小評価してしまう可能性が

あると指摘し，新たな手法について検討している．車頭時間の平均値と中央値を比較すると，平均値の方が大きくなることから，中央値を使用する方法を示している．

2.2.3 飽和交通流率の算出の考え方に関するまとめ

日米独ともに基本値に影響要因を乗じることで飽和交通流率を算出するという基本的な考え方は同じである．ただし，米国の補正項目は日本と比べて多い．また，日本と米国では補正率として与えられる影響要因はすべて補正の対象となるが，一方，ドイツでは補正項目が少なく，さらに，

全ての補正項目を用いているわけではない．

また，車頭時間を実測して飽和交通流率を算出する際には平均車頭時間を用いるのが一般的であ

るが，発進遅れが及ぶ台数や車頭時間分布により飽和交通流率が変動する可能性があるため，飽和

交通流率を算出する際には車頭時間分布の確認は必須であろう．また，車頭時間の平均値を用いる

ことも含め，車頭時間分布の特性について把握することも重要である．

(21)

2.3 飽和交通流率の基本値に関する整理

飽和交通流率は基本値に影響要因の補正率を乗じるという考え方は日米独で共通していることがわかった．ドイツでは車頭時間を補正する考え方を取っているが，飽和交通流率は車頭時間から算出されるものであるため，基本的な考え方は変わらない．そこで本節では，各国の基本値について知見を整理する．

2.3.1 直進車線の基本値

日本では 1970 年発行の「道路構造令の解説と運用

⁵⁾

」において，直進車線の基本値は 1,800 台 / 青 1 時間という値が示されていたが，その後の実観測結果から現在の基本値である 2,000 pcu/ 青 1 時間が設定された． 1984 年に発行された「平面交差の計画と設計

¹⁰⁾

」ではその根拠となる実測結果が紹介されており，東京都や福岡県における実観測により直進車線では 1,800 ～ 2,200 pcu/ 青 1 時間という結果が得られている．ここで， pcu とは乗用車換算台数である．

基本値の設定以降の研究・文献から，基本値相当の飽和交通流率の観測結果を整理した．「平面交差の計画と設計

¹⁰⁾

」と「道路交通容量調査マニュアル検討資料 Vol.2

¹¹⁾

」で示されている観測結果と，既存研究

12,13,14,15,16,17)

の観測結果を対象として観測年（観測年が示されていないものは発表年）

毎に整理した結果を図 2-1 に示す． 1985 年までの値は現行の基本値である 2,000 pcu/ 青 1 時間を中心に観測されているが，その後はそれよりも小さい値が多くの地点で観測されていることがわかる．

これらの観測値の多くは異なる交差点での値であり，調査方法も異なるものであるが，日本における飽和交通流率は全体的に低下傾向にあることがうかがえる．すべての観測値を対象に回帰直線を

ひくと 𝑦𝑦 = −6.12𝑥𝑥 + 14048 となり，決定係数 R

²

は 0.169 となった．値にばらつきがあるため決定係

数は小さいが，全体的に低下傾向にあることが回帰直線からもわかる．

図 2-1 既存文献における飽和交通流率の観測値

y = -6.1161x + 14048 R² = 0.1694

1,400 1,600 1,800 2,000 2,200 2,400

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

飽和交通流率（台

/

青

1

時間）

調査年

全体文献10)

文献11) 文献12)

文献13) 文献14)

(22)

米国では， HCM で示されている基本値は都市の人口が 250,000 人以上の場合に 1,900 pcu/ 青 1 時間であり，日本の値よりも小さい．なお， HCM においては改訂に合わせて基本値の見直しがなされており， HCM1965

¹⁸⁾

で 1,500 pcu/ 青 1 時間， HCM1985

¹⁹⁾

で 1,800 pcu/ 青 1 時間，その後の 1994 年の改訂版

²⁰⁾

以降は現在も使用されている 1,900 pcu/ 青 1 時間となっている． HCM の参考文献にも含まれている 2008 年にまとめられた NCHRP の報告書

²¹⁾

では，米国の 124 地点において飽和交通流率の基本値を観測した結果が示され，平均値は 1,850 pcu/ 青 1 時間となり，基本値とほぼ同等の値となったことが述べられている．また，都市の人口が 250,000 人以上でない場所では 1,750 pcu/ 青 1 時間とされており，地域特性の考慮もされている．

ドイツは HBS での基本値は日米と同様に標準条件（勾配なし，直進交通，十分な車線幅員）かつ乗用車について定めたものであるが，その値は 3,600 秒を車頭時間 1.8 秒で除した値として表現されている．これを飽和交通流率に換算すると 2,000 pcu/ 青 1 時間となり，日本と同じ値が用いられていることがわかる．

2.3.2 右左折車線の基本値

日本では右折および左折専用車線に対しても基本値が定められている． 1970 年発刊の「道路構造令の解説と運用

⁵⁾

」においてはそれぞれ 1,200 pcu/ 青 1 時間とされていたが，現在はそれぞれ 1,800 pcu/ 青 1 時間となっている．この根拠となっている実測結果が「平面交差の計画と設計

¹⁰⁾

」において紹介されており，左折車線で 1,660 ～ 1,840 pcu/ 青 1 時間，右折車線で 1,870 ～ 2,120 pcu/ 青 1 時間という値が示されている．この値をみると右折車線の方が飽和交通流率の実測値が大きな値をとる傾向にあるものの，右折車線と左折車線では同じ値が設定されている．また，鹿田らによる 1978 年

12)

と 1979 年

¹³⁾

の研究では，左折専用車線で 1,580 ～ 1,940 pcu/ 青 1 時間，右折専用車線で 1,720 ～

2,020 pcu/ 青 1 時間という値が観測されている．以上の結果からも右折車線の方が大きな値が観測

されていることがわかる．

一方，米国およびドイツでは，右折車線および左折車線の基本値としての値は示されていない．

米国では右左折に対してそれぞれの直進車換算係数があり，その値で基本値を除すことにより右折

車線および左折車線の基本値に相当する値が算出される．右折車の直進車換算係数は 1.05 ，左折車

の直進車換算係数は 1.18 と別の値が示されており，米国では右折車の方が飽和交通流率は高くな

るものとして扱っていることがわかる．また，ドイツでは補正項目の一つに転向半径があり，これ

により右左折車線の幾何構造に応じた補正が行われている．日本では転向半径に関する補正はない

が，河合ら

²²⁾

が左折車飽和交通流率に対する転向半径，転向角度の影響を分析し，転向半径と転向

角度は左折飽和交通流率との間に高い相関関係があることを示している．そのため，日本において

も右左折車線別の基本値の設定や，転向半径や転向角度といった道路幾何構造による影響の補正に

ついても検討する必要があると考えられる．

(23)

2.3.3 飽和交通流率の基本値に関するまとめ

直進車線の基本値は日本とドイツは同一の値であり，米国のみ低い値であった．日本においては，

既存文献の観測値から基本値の低下が予想されるものの，その見直しは行われていない．交通状態の経年変化に関して，村上ら

²³⁾

は都市高速道路の交通容量の経年変化を推定した結果，多くの地点で交通容量が減少していることを確認している．また，後藤ら

²⁴⁾

は都市間高速道路の 14 年間における交通量と速度の関係を確認したところ，自由流時速度や実現最大交通量等が経年的に低下していることを明らかにしており，これはドライバー属性や自動車の属性，性能に依存するものと考察している．このように，高速道路において交通性能が低下していることが指摘されており，信号交差点においても飽和交通流率の低下といった交通状態の変化が生じていることが考えられる．そのため，実観測をもとに現状における基本値の検証をする必要がある．

また，右左折専用車線における基本値を設定しているのは日本のみで，米国とドイツは直進車線

の基本値に対する補正率によって右左折車線の飽和交通流率を算出している．既往文献にも示され

るように，左折車線と右折車線では道路幾何構造が異なることなどから，飽和交通流率の値に差が

あることは明らかであるため，右左折車線別の飽和交通流率の基本値の検討や，転向半径や転向角

度の影響の考慮も必要である．

(24)

2.4 飽和交通流率の影響要因の補正に関する整理

2.4.1 車線幅員，縦断勾配，大型車混入に関する補正

飽和交通流率の算出にあたって影響要因を補正する各国の項目は表 2-5 に示すとおり，日本とドイツに比べると米国は影響要因として考慮している補正項目が多い．この中には日本でも影響要因としては挙げているものの，定量的な補正率を定めていない駐車や，先詰まりといった項目についても補正率を定めている．このように，補正項目そのものにも日米独で違いがみられる．

以降では，日米独で共通している代表的な補正項目である車線幅員，縦断勾配，大型車混入に関する補正方法について日米独で比較する．さらに，右左折交通に対する補正方法については専用車線の有無，専用現示の有無別に比較する．

表 2-5 各国の飽和交通流率の基本値と影響要因

車線幅員縦断勾配大型車右折車左折車歩行者

自転車先詰まりスピルバックバス停駐車地域タイプ車線利用率工事区間

日本直進車線：2,000 pcu/青1時間左折車線：1,800 pcu/青1時間右折車線：1,800 pcu/青1時間

ーーーーーー

米国 1,900 pc/h/ln ,

ドイツ 2,000 Kfz/h ーーーーーーー

国名

(資料名) 基本値

各種影響要因

道路要因 交通要因 周辺要因

𝛼𝛼_𝑊𝑊 𝛼𝛼𝐺𝐺 𝛼𝛼𝑇𝑇 𝛼𝛼𝑅𝑅𝑇𝑇 𝛼𝛼𝐿𝐿𝑇𝑇 𝛼𝛼𝐵𝐵

𝑓𝑓𝑊𝑊 𝑓𝑓𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑇𝑇 𝑓𝑓𝐿𝐿𝑇𝑇 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑝𝑝𝑏𝑏 𝑓𝑓𝐿𝐿𝑝𝑝𝑏𝑏 𝑓𝑓𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑓𝑓𝑚𝑚𝑝𝑝 𝑓𝑓𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑓𝑓𝑝𝑝 𝑓𝑓𝑎𝑎 𝑓𝑓𝐿𝐿𝑈 𝑓𝑓𝑤𝑤𝑤𝑤

𝑓𝑓𝑏𝑏 𝑓𝑓𝑆𝑆 𝑓𝑓𝑆𝑆 𝑓𝑓_𝑅𝑅

𝑆𝑆𝑜𝑜

𝑆𝑆𝐵𝐵

(25)

(1) 車線幅員の補正

車線幅員に対する補正率について日米独で比較したものを図 2-2 に示す．日本では幅員 3.00m 未満に対して補正率が定められており， 3.00m 以上は補正がかからない．この補正率はオーストラリアの文献

²⁵⁾

が参考になっている．なお，鹿田ら

¹⁶⁾

の研究によると日本における実観測結果でも車線

幅員が 3.00m より狭くなるにつれ，飽和交通流率が低下する傾向にあることを示している．

米国では 12ft （約 3.66m ）を標準の幅員とし， 8.0ft 以上， 10.0ft 未満（約 2.37m 以上， 2.97m 未満）

が補正率 0.96 ， 10.0ft 以上， 12.9ft 以下（約 2.97m 以上， 3.83m 以下）が補正なし， 12.9ft （約 3.83m ）

より広い場合は補正率 1.04 としている．

また，ドイツでは日本と同様に 3.00m 未満において補正率が設けられており， 2.50m まで幅員が狭くなるほど一次関数的に補正率は小さくなり，幅員 2.5m では補正率が 0.84 となり補正後の飽和交通流率は非常に小さくなる．

図 2-2 車線幅員による補正率の比較

(2) 縦断勾配の補正

日本は 1979 年の国内での実観測データ

²⁶⁾

を参考に縦断勾配に対する補正率が示されている．縦断勾配が− 1% ～ 1% の間は補正されないが，これを超えると下り勾配，上り勾配のどちらも飽和交通流率が低減される．なお，実観測データ

²⁶⁾

では縦断勾配による影響は乗用車も大型車も同じ割合で変化することが示されたため，補正率としては縦断勾配だけのものとし，大型車の影響については大型車混入率による補正率を別に設定している．

一方，米国の研究

²⁷⁾

では，交通シミュレーションを用いて大型車混入率が飽和交通流率に与える影響を検討し，大型車の乗用車換算係数の値は大型車の車種構成や混入率，流入部の縦断勾配によって変動することを示している． HCM2010

⁷⁾

までは縦断勾配による影響を単独で扱い補正率を示していたが，これを踏まえ HCM 6th edition

²⁾

から縦断勾配と大型車混入を併せた複合要因としてとらえ，縦断勾配に応じた大型車の補正が行われている．下り勾配における補正率は式 (2-7) ，上り勾配および平坦な道路の補正率は式 (2-8) に示しているが，下り勾配については飽和交通流率が大きくな

0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10

2.50 2.70 2.90 3.10 3.30 3.50 3.70 3.90

補正率

幅員

(m)

日本米国ドイツ

(26)

るような補正率が算出される．

𝑓𝑓

_{𝐻𝐻𝐻𝐻}_𝑔𝑔

= 100 − 0.79𝑃𝑃

𝐻𝐻𝐻𝐻

− 2.07𝑃𝑃

𝐻𝐻

100 (2-7)

𝑓𝑓

_{𝐻𝐻𝐻𝐻}_𝑔𝑔

= 100 − 0.78𝑃𝑃

𝐻𝐻𝐻𝐻

− 0.31𝑃𝑃

𝐻𝐻2

100 (2-8)

ここで， 𝑓𝑓 _{𝐻𝐻𝐻𝐻}

_𝑔𝑔

：縦断勾配の補正率， 𝑃𝑃 _{𝐻𝐻𝐻𝐻} ：大型車混入率 (%) ， 𝑃𝑃 _𝐻𝐻 ：縦断勾配 (%) とする．

ドイツでは，停止線の前後各 30ⅿ の間の平均勾配を対象とし， -2 ～ 2 ％の勾配による影響はないものとして補正率を定めている．

これら日米独の縦断勾配に対する補正率（大型車混入率 0 % ）について比較したものを図 2-3 に示す．先述した通り，米国とドイツでは下り勾配に対して飽和交通流率が大きくなるような補正率が設定されている．これに対し，日本では下り勾配でも飽和交通流率は小さく，下り勾配に対する扱いが米国とドイツと比較すると異なっている．日本の補正率が妥当であるかどうか，実態調査を踏まえた検証が必要であると考えられる．

図 2-3 縦断勾配による補正率の比較

0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30

-5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

補正率

縦断勾配

(%)

日本米国ドイツ

信号交差点における飽和交通流率の変化とその要因に関する研究