Transcript 宮永修士論文発表用パワーポイント - NPAL: 非数値処理アルゴリズム

University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
仮想都市空間における施設の影響を
考慮した交通流シミュレーションの実現
システム情報工学研究科
宮永裕介
指導教員：西原清一
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
2
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
3
研究の背景と目的
• 自動車の普及
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
→ 交通渋滞 や交通事故などの増加が深刻化
－ 全国で年間約12兆円，一人当たり年間約10万円！
－ 渋滞緩和を図る必要性 → 様々な理由により実施は困難
• 交通流を計算機を用いてシミュレート
→交通渋滞などの対策に対する事前検証
マルチエージェントシステムを用いた
交通シミュレータの開発
4
研究の背景と目的
これまでの研究では・・・
・新たな信号制御方式の導入
・動的経路選択方式の有用性検証
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.

・車種の導入
・仮想都市の景観表示部分を統合
など
より現実に近い交通状況や渋滞をシミュレートするために
施設の影響を考慮した交通流シミュレーションの提案
• 目的地として，建物種別 （居住空間，商業空間，
工業空間） を取り入れる
• 現実の道路網にて実験を行い，交通量調査結果と
の比較を行う
5
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
デモ
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
7
交通シミュレータの２つのタイプ
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
マクロモデル
 道路交通：
流体の流れ
 大規模道路網： 都市全体，州
ミクロモデル
 道路交通：
個々の車両の動き
 車両特性（車両の詳細な動き，ドライバー特性）
 中小規模道路網
8
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
可変環境（渋滞，事故，平均旅行時間など）
意思決定
エージェント（車，交差点，ブロック）
固定環境（道路網形状，静的データ）
9
車両エージェントの行動決定
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
•前の車
•バックミラー
行動決定
知識
個性知識
•加速
•減速
•サイドミラー
•停止
•信号機
•追い越し
•道路標識
•車線変更
•道路標示
•右左折
etc…
認知
現在の状態
•位置
•速度
etc…
操作
•ハンドル
•アクセル
•ブレーキ
etc…
行動
10
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
・特長
提案するシステム
・目的
交通量調査について
・本交通シミュレータ
との相違点
評価実験
まとめと今後の課題
11
関連研究１
豊田中央研究所，1998年公表
• NETSTREAM

University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.


特長：高速な交通量計算，交通状況の再現性が高い
目的：ITS技術の導入効果予測，交通施策の事前評価
相違点：道路交通を流体と捉えてモデル化
12
関連研究２
日本IBM・京都大学共同，2008年6月公表
• IBM Mega Traffic Simulator
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.



特長：広範囲，数百万単位の車両エージェントなど
ドライビングシミュレータを用いた運転行動モデル
目的：交通渋滞解消，CO2排出抑制のための交通施策など
相違点：交通量データ取得に特化，状況変化を想定していない
13
関連研究３
ドイツPTV社，1992年公表
• VISSIM
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.



特長：エージェントの種類やトラフィックコントロールなどを
詳細に表現・分析
目的：道路計画，公共交通最適化，空港整備計画など
相違点：比較的限られた範囲内での交通流シミュレーションに特化
14
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
16
背景

新たな交通施策や道路計画を行うために
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
→ 現実の交通状況 の再現性が重要
 本交通シミュレータ
・目的地がランダム → 車の走行に一貫性なし
・交通状況は車の台数や車種，道路網形状のみに依存
 関連研究の交通シミュレータ
・様々な用途に特化したシミュレーションが可能
・外部からの作用が存在しない
17
提案するシステム
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.

都市 から車への作用に着目
 施設を目的地として経路選択
→ 現実のドライバーに近い経路選択
→ 現実の道路網と同様の交通流，交通渋滞
 目的地に応じた建物種別を取り入れる
→ 個々のドライバーの経路選択に幅を持たせる
18
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
19
交通量調査の実施
• 背景
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
疑問：シミュレーション結果が実際の交通状況をどの程度再現しているか？
正確に表現していると証明することは困難！
→ 交通量調査データなどをもとに再現性を検証する必要性
・ 交通量調査
・国土交通省一般交通量調査概要を参考
疑問：なぜ調査報告書のデータを参考にしないのか？
→ 主要道路（国道など）のみを調査対象としているため，細かい道路を含めた道
路網での比較が困難
→ 都市の発展が見込まれる地域での最新データとの比較により，発展する都市
に合わせたシミュレーションを行うことを想定
上記の理由により，実際に交通量調査を行う
交通量調査の実施
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
• 実際の調査方法
(1)月日・時間帯について
・年間のうち交通量の変動の少ない
秋季(10月～ 11月)に観測
・平日，休日ともに夕方のラッシュ時
間帯(17時～ 19時頃)に観測
交通量調査の実施
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
• 実際の調査方法
(2)走行車両台数調査について
・つくば市吾妻，下平塚周辺それぞれ
の地点(A，B)を通過する車両数を観
測
・各交差点につき，4方向を通る車両
の台数を計測(1方向につき30分間)
・計測する車両の種類は乗用車，小
型貨物車，大型貨物車の3種類
交通量調査の実施
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
• 実際の調査方法
(3) 旅行時間調査について
・つくば市吾妻，下平塚周辺それぞれ
の主要道路における各リンク毎の
旅行時間を計測
・計測の際のリンクの区切りを信号ま
たは交差点とする
・1リンクにつき3回計測した秒数の平
均を，そのリンクの旅行時間とする
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
24
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
評価実験
• つくば市吾妻周辺（道路網1），つくば市下平塚周辺（道路網2）において
現実に存在する主要な施設を設置し，様々な条件で実験を行う
実験条件
(1) 各車両の台数変化
(2) 施設の影響を考慮する（パターン1，2），施設の影響を考慮しない
(3) 動的経路選択車両導入率（0%，50%，100%）
• 実験で得たデータと交通量調査結果との比較・評価を行う
比較・評価データ
(1) 各車両毎の総待ち時間の平均
(2) 交差点A，B地点における各車両毎の走行車両通過台数
(3) 調査を実施したリンク毎の全車両の通過時間の平均
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
評価実験（道路網1）
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
実験結果・考察（道路網1）
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
評価実験（道路網2）
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
実験結果・考察（道路網2）
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
目次
•
•
•
•
•
•
•
研究の背景と目的
本交通シミュレータの概要
関連研究との比較
提案するシステム
交通量調査について
評価実験
まとめと今後の課題
30
まとめ
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
• 施設の影響を考慮した交通流シミュレーションの実現手法を
提案した
• 上記の手法を実装し，現実の道路網で実験を行った
• 実験によって得られたデータと交通量調査結果との比較・評
価を行った
• 施設の影響を考慮した場合，より現実の交通量調査結果に
合致することが確認された
今後の課題
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
• 駐車場システムの考慮
• 施設種別や車種，経路選択方法の多様化
• シミュレーションを行う際の道路網への交通の流入出の調整
• 事故の導入による運転動作の複雑化とその評価
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.
ご清聴ありがとうございました
University of Tsukuba
Non-numerical Processing Algorithms Lab.