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走りやすさを考慮した高速道路の経路探索
09D8101029D 越水俊介中央大学理工学部情報工学科 田口研究室
2013
年
3月 あらまし：本研究では，高速道路の走りやすさを道路構造
と内部景観に着目して評価する．これらを数値化し，各
IC，JCT
間の走りやすさを評価する．さらにその評価に
基づき，走りやすさを考慮した高速道路の経路探索を行う．
キーワード：高速道路，走りやすさ，曲線半径，縦断勾配，
内部景観，経路探索
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序論
現在でも日本の高速道路の建設は続き，ネットワークの 充実によって出発
ICから到着
ICまで複数の経路で走行 が可能となっている場合がある．その際，経路決定に一番 簡単な方法は最短距離の経路を選択することである．しか し，最短経路であっても，急カーブが多くて運転しにくい 区間を通る経路である場合も考えられる．
そこで本研究では，中央自動車道（西宮線），東名高速 道路，新東名高速道路（清水連絡路，引佐連絡路も含む），
長野自動車道，関越自動車道（練馬
IC－長岡JCT間），
上信越自動車道， 北陸自動車道 （上越JCT－長岡JCT 間）
を対象に， 高速道路の道路構造と内部景観の
2つをそれぞ れ数値化し，走りやすさを評価する．この評価に基づき，
最も走りやすい経路の探索を行う．
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道路構造による走りやすさ
道路構造による走りやすさとして，道路の「車線数」
と「線形」に着目して評価する．線形については曲線半径 と縦断勾配を考える．
2.1
道路の車線数
道路の車線数による走りやすさを， 片側1 車線，
2車線，
3車線以上の場合に分けて考え，
それぞれの値を0.8，
1.0，1.2
と定める．
2.2
道路の線形
2.2.1曲線半径
道路の曲線部を大きな円の一部とみなしたとき，その円 の半径を曲線半径と呼ぶ．この曲線半径の値が大きいほど 直線に近い道路である．
2.2.2
縦断勾配
縦断勾配とは，水平に
d[m]走行した時の高低差がh[m]とすると
d/h[%]で表される．縦断勾配の値が0[%]であると平坦な道路である．
3 MAPPLE
ルーティングデータ
本研究では，高速道路の線形を計算するのに昭文社の
MAPPLE
ルーティングデータ
25000を使用した．
3.1
道路の線形による走りやすさの数値化
3.1.1遠心力の仕事
曲線半径が小さいほど車体にかかる遠心力が大きくな るため，遠心力の仕事を求める． 車体にかかる遠心力を
𝐹1[N]とすると，𝐹1
[N]
（m：質量
[kg]，v：速度[m/s]，R：曲線半径）となる．これに距離[m]をかけた値（＝遠心力の仕事）を
求める．ただし，
m=1000[kg]，v=22.2[m/s]（=80[km/h]）
とする．
3.1.2
勾配抵抗の仕事
縦断勾配が大きいほど車体に働く勾配抵抗が大きくな るため，勾配抵抗の仕事を求める．勾配抵抗を
𝐹2[N]とすると，
𝐹2
（m ：質量
[kg]，g：重力加速度[m/𝑠
2]，G：縦断勾配
[%]）となる． この値に距離[m]をかけた値 （＝勾配抵抗の仕事）
を求める．ただし，
g=9.8[m/𝑠2]とする．4
道路の内部景観による走りやすさ
4.1道路の内部景観とは
道路を走行する車両からの眺めを道路の内部景観と呼 ぶ． この内部景観を構成する要素として， 道路の左側の 「側 方勾配」と「表面材料」の2 つを考える．この２つの組み 合わせとトンネルについて考える．
4.1.1
側方勾配
道路の側方勾配とは，道路の側方の外形線が創り出す視 覚的な傾斜角度である． 以下の
3段階に分類して評価する
（図
4.1参照） ．ただし勾配
Cについては表面材料はなし とする．走りやすさは勾配
C，勾配B，勾配Aの順に大 きい．
図
4.1側方勾配
4.1.2表面材料
表面材料とは，道路の側方の表面を構成している素材及 び物体である．以下に示す
3種類に分類して考える．
・表面材料
a：コンクリート主体の法面保護工など・表面材料
b：植生吹付工，低木植栽，樹林など・表面材料
c：遮音壁，投物防止柵など走りやすさは草木類， 直立壁， コンクリートの順に大きい．
4.2
道路の内部景観による走りやすさの数値化
各路線について，第三次地域区画と呼ばれる区画に分割 し，各区画の中に一番含まれる側方勾配と表面材料の組み 合わせを設定し，それぞれに表4.1 のように数値を定める．
表
4.1内部景観による走りやすさ
表面材料
a表面材料
b表面材料
c勾配
A 40 60 50勾配
B 60 80 70勾配
C 100トンネル
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走りやすさの評価
5.1
評価方法
まず道路構造による走りやすさを以下の式で求める．
道路の線形による走りやすさ 車線数による走りやすさ
これを各
IC，JCT間毎に求め，その区間の距離[m] で割
った値によって，表
5.1のようにランク付けをする．
表
5.1 道路構造のランクランク 範囲
A 200.0
未満
B 200.0
以上
400.0未満
C 400.0以上
600.0未満
D 600.0
以上
また道路の内部景観による走りやすさは以下の手順で 求める． それぞれの区間において， 通過する区画に対して，
表
4.1に定めた数値の和を求める．求めた値を区画数で割 った値を，その
IC，JCT間の内部景観による走りやすさ の値とする． この手順で求めた値によって，表
5.2のよ うにランク付けをする．
表
5.2 内部景観のランクランク 範囲
a 80.0
以上
b 60.0
以上
80.0未満
c 60.0
未満
5.2
結果
各路線（下り）の
IC，JCT間のランクの割合は図
5.1，図
5.2のようになった．
中央 東名 新東名 関越
長野 上信越 北陸
図
5.1 道路構造によるランクの割合中央 東名 新東名 関越
長野 上信越 北陸
図
5.2 内部景観によるランクの割合5.3
経路探索
まず各ランクの重み係数を定める．この値を各
IC，JCT間の距離にかけることで走りやすさを考慮した経路探索 を行う．探索には
Dijkstra法を用いる．
表
5.3重み係数
ランク
aランク
bランク
cランク
A 1.0 1.0 1.1ランク
B 1.0 1.1 1.1ランク
C 1.1 1.1 1.2ランク
D 1.1 1.2 1.2上越
JCT（上信越，北陸）から藤岡JCT（関越，上信越）への経路探索を行う．この区間の主な経路を図
5.3に，
探索結果を表
5.4に示す．
図
5.3 藤岡JCT－上越JCT間の主な経路 表
5.4 経路探索結果経由するJCT 上越JCTからの距離[km] 上越JCTからの走りやすさ
上越
JCT 0.0 0.0更埴
JCT 85.2 92.6佐久小諸
JCT 131.5 144.1藤岡
JCT 204.3 227.0この区間は走りやすさを考慮しても最短経路である上 信越自動車道のみの経路となった．また長岡
JCT経由の 経路では，距離が
237.7[km]，走りやすさの値が254.3と なり，走りやすさの値の差は距離の差よりは小さくなって いる．
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まとめ
本研究では高速道路の走りやすさを道路構造（車線数，
曲線半径，縦断勾配）と内部景観（側方勾配，表面材料）
に着目し評価した．またこの評価に基づき，各路線のIC，
JCT
