JP4736590B2 - 候補経路作成装置、方法、プログラム、交通シミュレーション装置、方法及びプログラム、経路探索装置、方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る交通シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
交通シミュレーション装置は、道路ネットワークデータ等が入力される入力部10と、最適経路を探索する経路探索処理部20と、複数の候補経路を作成する候補経路作成処理部30と、候補経路リストや分岐ノードリストを記憶するデータベース40と、交通流を計算する交通流計算部50と、交通流計算部50による交通流シミュレーション結果を表示する表示部60と、を備えている。
経路探索処理部20は、入力部10から供給された道路ネットワークデータと、OD交通量の起点及び終点とに基づいて、リンクコストの合計値が最小となる最適経路を探索する。なお、OD交通量とは、ある出発地(起点)から目的地(終点)までの起終点間の交通量をいい、例えば、交通需要の発生地点、集中地点における発生交通量や発生時間などがある。なお、経路の起点及び終点は、施設、工場、住宅地、商業地などがある地域の代表的な地点としてもよい。
C:リンクコスト
T:(方向別)リンク旅行時間
L:リンク長
Rk:道路種別
Rw:車線数
D:右左折の有無
F:通行料金
w1〜w6:重み係数
である。
候補経路作成処理部30は、OD交通量の起点・終点の組毎に、最適経路と異なる複数の候補経路を作成する。候補経路を作成するために、(1)分岐ノードの抽出、(2)交通ネットワークの簡略化、(3)分岐ノード間のパスの抽出、(4)パスの組み合わせが行われる。
OD交通量のすべての起点・終点の組毎の最適経路を重ねていくと、経路が交差するノードが存在する。例えば図4に示すように、ノードN9では、経路R1N1-N2と経路R1N3-N4が交差する。多くの経路が交差するノードは多くの車が通過するので、そのノードに対応する実際の交差点は交通量が多い主要交差点となる。このように経路が交差するノードを以下では「分岐ノード」という。分岐ノードの重ね具合は、単に経路が重なっていれば十分ではなく、一定の条件を満たす必要がある。
次に、候補経路作成処理部30は、分岐ノード間が最適経路上で結ばれているものを、分岐ノード間を接続する部分(以下「パス」という。)として、そのノード列を記録する。
次に、候補経路作成処理部30は、簡略ネットワークに基づき、各起点−終点間について複数の候補経路を作成する。ここでは、起点N1から終点N2までの経路R1N1-N2の複数の候補経路を作成する例について説明する。
候補経路作成処理部30は、分岐ノード間のパスを組み合わせることによって、起点N1から終点N2について、最適経路R1N1-N2以外に、次の4通りの候補経路R2、R3、R4、R5を新たに作成できる。
R3N1-N2:N1→P1→P2→P8→P9→P10→P6→P7→N2
R4N1-N2:N1→P1→P2→P3→P13→P14→P10→P6→P7→N2
R5N1-N2:N1→P1→P2→P3→P4→P15→P16→P17→P7→N2
なお、下線部は、経路R1N1-N2から分岐した分岐ノードを示す。そして、候補経路作成処理部30は、このように作成した経路R2、R3、R4、R5を、データベース40の候補経路リストに追加する。
交通流計算部50は、車両を発生する車両発生処理部51と、各車両について確率的に経路を選択する経路選択処理部52と、選択された経路上に車両を移動させる車両移動処理部53と、を備えている。
交通シミュレーションで車両の経路選択行動を表現するためには、ドライバの経路選択の要因を分類する必要がある。ドライバの経路選択行動の要因として以下のものが挙げられる。
通勤、通学をしているドライバは、既にその地域を何度も走行しており、おおよその渋滞発生地帯や渋滞状況を把握している。このようなドライバは、「早朝なら主要幹線中心の経路を選択し、通勤時間帯なら主要幹線の渋滞を避けた他の経路を選択する。」のように、選択する経路を交通状況に応じて決定する。それに対して、その地域を初めて走行する土地勘のないドライバは、地図やナビゲーションシステムを参考にして経路を決定する。この場合、ドライバは、交通状況が分からず、静的な要因で経路を決定するため、経路として主に主要幹線を選択する。
VICS(Vehicle Information and Communication System)付きナビゲーションシステムや携帯電話を使った交通情報サービスの受信手段がある車両のドライバは、現在地よりも遠方の交通状況を知ることができる。よって、そのようなドライバは、現在地より遠方の経路上の地点の渋滞情報を受信した場合、現在地付近が渋滞していなくても、遠方の渋滞地点を迂回するように、経路変更を検討する。一方、交通情報を受信する手段がない車両のドライバは、周辺の交通状況しか認識できず、目前の渋滞に遭遇した場合にのみ経路変更を検討する。
渋滞に遭遇した場合、すぐに別の経路に変更するドライバや、あまり経路変更をしたらがないドライバなどがいる。これは、経路変更を検討するドリガーとなる条件が異なると考えられる。
経路選択処理部52は、車両発生処理部51で発生された車両が経路を選択する際に、各経路を選択する確率を式(2)に示すロジットモデルにより決定する。
n:この起点、終点に対する全経路数
Pk:経路kを選択する確率
Ck:経路kのリンクコスト合計
θ:コストに対する経路選択確率の敏感さを表す感度パラメータ
である。
方式1−B:最高速度でリンクを走行したときのリンク旅行時間T、又は、リンク旅行時間T=0(係数w1=0としても可)
渋滞が発生している状況では、リンク旅行時間Tが変化する。ドライバが走行地域の交通状況に関する知識がある場合は方式1−A、その知識がない場合は方式1−Bに従ってリンク旅行時間Tが求められ、そして、経路kのリンクコストの合計が計算される。なお、方式1−Bでは、リンク旅行時間Tを所定値(最高速度でリンクを走行したときの旅行時間、又はゼロ)に設定することによって、リンク旅行時間Tを無視している。したがって、旅行時間Tの情報があるときは方式1−A、旅行時間Tの情報がないときは方式1−Bに切り替えるとよい。
R1N1-N2:N1→P1→P2→P3→P4→P5→P6→P7→N2
R2N1-N2:N1→P1→P11→P12→P9→P10→P6→P7→N2
R3N1-N2:N1→P1→P2→P8→P9→P10→P6→P7→N2
R4N1-N2:N1→P1→P2→P3→P13→P14→P10→P6→P7→N2
R5N1-N2:N1→P1→P2→P3→P4→P15→P16→P17→P7→N2
について、各々リンクコストの合計を計算した後に式(2)を計算し、確率的にR1〜R5のいずれかの経路を選択する。
累積された確率P2の範囲:0.40以上0.66未満
累積された確率P3の範囲:0.66以上0.83未満
累積された確率P4の範囲:0.83以上0.93未満
累積された確率P5の範囲:0.89以上1.00未満
次に、経路選択処理部52は、乱数(0〜1.0)を発生し、発生した乱数が累積確率P1〜P5のいずれの範囲に対応するかに基づいて経路を選択する。例えば、乱数が0.5の場合は累積確率P2に対応する経路R2が選択され、乱数が0.80の場合は累積確率P3に対応する経路R3が選択される。
図16は、経路R1N1-N2の分岐ノードにおいて経路を変更するか否かの判断を説明する図である。ここでは、分岐ノードP2からP3にかけて渋滞Aが発生したものとする。
走行途中での経路変更する時の経路選択においては、途中の地点(分岐ノード)から終点までの部分的な経路(以下「部分経路」という。)が選択される。例えば、図15の分岐ノードP2の手前で経路選択が行われる場合、分岐ノードP2から終点N2までの経路としては、経路上の分岐ノード間のパスの組み合わせによって、次のような部分経路が存在する。
R1P1-N2:P2→P3→P4→P5→P6→P7→N2
R2P1-N2:P2→P8→P9→P10→P6→P7→N2
R3P1-N2:P2→P3→P13→P14→P10→P6→P7→N2
R4P1-N2:P2→P3→P4→P15→P16→P17→P7→N2
各部分経路を選択する確率は、式(3)のロジットモデルにより決定される。
n:この分岐ノードaに対する部分経路数
Pak:分岐ノードaに対する経路kを選択する確率
Cak:分岐ノードaに対する経路kのリンクコスト合計
θ:コストに対する経路選択確率の敏感さを表す感度パラメータ
である。
方式2−A:経路変更する分岐ノードから終点までのすべての部分経路を対象に、部分経路のリンクコストの合計値を求め、式(3)で確率的に部分経路を選択する方式
方式2−B:経路変更する分岐ノードからパスが存在する経路上の最も手前の分岐ノードまでの部分経路を対象に、部分経路のリンクコストの合計値を求め、式(3)で確率的に部分経路を選択する方式
図16の分岐ノードP2で経路を変更する場合、方式2−A又は方式2−Bによって次のような部分経路が選択される。
R1P1-N2:P2→P3→P4→P5→P6→P7→N2
R2P1-N2:P2→P8→P9→P10→P6→P7→N2
R3P1-N2:P2→P3→P13→P14→P10→P6→P7→N2
R4P1-N2:P2→P3→P4→P15→P16→P17→P7→N2
の4つである。
R1P2-P6:P2→P3→P4→P5→P6
R2P2-P6:P2→P8→P9→P10→P6
R3P2-P6:P2→P3→P13→P14→P10→P6
の3つである。
R3P2-N2:P2→P3→P13→P14→P10→P6→P7→N2
となる。
R3N1-N2:N1→P1→P2→P8→P9→P10→P6→P7→N2
の途中から別の経路に変更することを説明する。
R7N1-N2:N1→P1→P2→P8→P9→P10→P18→P19→P7→N2
の経路に変更することも可能である。
つぎに、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
20 経路探索処理部
30 候補経路作成処理部
40 データベース
50 交通流計算部
51 車両発生処理部
52 経路選択処理部
53 車両移動処理部
55 経路選択部
60 表示部
Claims (19)
- 複数のノードをリンクした道路ネットワークデータと、各ノードのOD交通量データとに基づいて、該OD交通量データで指定される起点及び終点の組み合わせ毎に、起点から終点までの最適経路を探索する最適経路探索手段と、
前記最適経路探索手段により探索された最適経路が交差するノード又は最適経路が分岐するノードを、分岐ノードとして抽出する分岐ノード抽出手段と、
前記分岐ノード抽出手段により抽出された各分岐ノードを連結して簡略ネットワークを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された簡略ネットワークの各分岐ノードを用いて、前記各最適経路の分岐ノード間のパスを抽出するパス抽出手段と、
前記パス抽出手段により抽出された複数のパスを組み合わせて、前記各最適経路の候補経路を作成する候補経路作成手段と、
を備えた候補経路作成装置。 - 前記パス抽出手段は、前記簡略ネットワークにおいて、既に抽出されたパスに重複しないようにパスを抽出する
請求項1に記載の候補経路作成装置。 - 前記パス抽出手段は、分岐ノード間の各パスの走行負担を表すコストと閾値とを比較し、前記閾値より低いコストのパスのみを抽出する
請求項1または請求項2に記載の候補経路作成装置。 - 前記最適経路探索手段は、前記起点及び前記終点の少なくとも1つに対して前記道路ネットワークデータの代表的な地点を用いて、前記最適経路を探索する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の候補経路作成装置。 - 最適経路探索手段と、分岐ノード抽出手段と、作成手段と、パス抽出手段と、候補経路作成手段と、を備えた候補経路作成装置において実行される候補経路作成方法であって、
前記最適経路探索手段が、複数のノードをリンクした道路ネットワークデータと、各ノードのOD交通量データとに基づいて、該OD交通量データで指定される起点及び終点の組み合わせ毎に、起点から終点までの最適経路を探索し、
前記分岐ノード抽出手段が、前記最適経路探索手段により探索された最適経路が交差するノード又は最適経路が分岐するノードを、分岐ノードとして抽出し、
前記作成手段が、前記分岐ノード抽出手段により抽出された各分岐ノードを連結して簡略ネットワークを作成し、
前記パス抽出手段が、前記作成手段により作成された簡略ネットワークの各分岐ノードを用いて、前記各最適経路の分岐ノード間のパスを抽出し、
前記候補経路作成手段が、前記パス抽出手段により抽出された複数のパスを組み合わせて、前記各最適経路の候補経路を作成する
候補経路作成方法。 - コンピュータを、
複数のノードをリンクした道路ネットワークデータと、各ノードのOD交通量データとに基づいて、該OD交通量データで指定される起点及び終点の組み合わせ毎に、起点から終点までの最適経路を探索する最適経路探索手段、
前記最適経路探索手段により探索された最適経路が交差するノード又は最適経路が分岐するノードを、分岐ノードとして抽出する分岐ノード抽出手段、
前記分岐ノード抽出手段により抽出された各分岐ノードを連結して簡略ネットワークを作成する作成手段、
前記作成手段により作成された簡略ネットワークの各分岐ノードを用いて、前記各最適経路の分岐ノード間のパスを抽出するパス抽出手段、及び
前記パス抽出手段により抽出された複数のパスを組み合わせて、前記各最適経路の候補経路を作成する候補経路作成手段
として機能させるための候補経路作成プログラム。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の候補経路作成装置と、
単位時間あたり所定数の車両を発生させる車両発生手段と、
前記最適経路探索手段で探索された最適経路の走行負担を表すコストと、前記候補経路作成手段で作成された候補経路の走行負担を表すコストとを用いて、前記最適経路及びその候補経路の中から確率的に経路を選択する経路選択手段と、
前記車両発生手段により発生された各車両を、前記経路選択手段により選択された経路の起点から終点に移動させる車両移動手段と、
を備えた交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、経路間の推測された又は実測された旅行時間を用いて各経路のコストを演算する
請求項7に記載の交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、経路間の旅行時間を所定値に設定して、前記最適経路及び前記候補経路の各コストを演算する
請求項7に記載の交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、車両が分岐ノードに達するまでに、前記分岐ノードから終点までのすべての部分経路のコストを用いて、前記各部分経路の中から確率的に経路を選択する
請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、車両が分岐ノードに達するまでに、前記分岐ノードから最適経路上の最も手前の分岐ノードまでの部分経路のコストを用いて、前記各部分経路の中から確率的に経路を選択する
請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、車両の旅行時間の有無に応じて、経路間の推測された又は実測された旅行時間を用いて各経路のコストを演算する第1のモード、経路間の旅行時間を所定値に設定して前記最適経路及び前記候補経路の各コストを演算する第2のモードのいずれかに切り替える
請求項7に記載の交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、ドライバの走行経験の有無に応じて、車両が分岐ノードに達するまでに前記分岐ノードから終点までのすべての部分経路のコストを用いて前記各部分経路の中から確率的に経路を選択する第3のモード、車両が分岐ノードに達するまでに前記分岐ノードから最適経路上の最も手前の分岐ノードまでの部分経路のコストを用いて前記各部分経路の中から確率的に経路を選択する第4のモードのいずれか1つに切り替える
請求項7または請求項12に記載の交通シミュレーション装置。 - 前記経路選択手段は、交通情報受信手段の有無に応じて、車両が分岐ノードに達するまでに前記分岐ノードから終点までのすべての部分経路のコストを用いて前記各部分経路の中から確率的に経路を選択する第3のモード、車両が分岐ノードに達するまでに前記分岐ノードから最適経路上の最も手前の分岐ノードまでの部分経路のコストを用いて前記各部分経路の中から確率的に経路を選択する第4のモードのいずれかに切り替える
請求項7または請求項12に記載の交通シミュレーション装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の候補経路作成装置と、車両発生手段と、経路選択手段と、車両移動手段と、を備えた交通シミュレーション装置において実行される交通シミュレーション方法であって、
前記候補経路作成装置が、請求項5に記載の候補経路作成方法を実行し、
前記車両発生手段が、単位時間あたり所定数の車両を発生し、
前記経路選択手段が、前記最適経路探索手段で探索された最適経路の走行負担を表すコストと、前記候補経路作成手段で作成された候補経路の走行負担を表すコストとを用いて、前記最適経路及びその候補経路の中から確率的に経路を選択し、
前記車両移動手段が、前記車両発生手段により発生された各車両を前記経路選択手段により選択された経路の起点から終点に移動させる
交通シミュレーション方法。 - コンピュータを、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の候補経路作成装置を構成する各手段、車両発生手段、経路選択手段、及び車両移動手段として機能させるための交通シミュレーションプログラムであって、
前記車両発生手段は、単位時間あたり所定数の車両を発生させ、
前記経路選択手段は、前記最適経路探索手段で探索された最適経路の走行負担を表すコストと、前記候補経路作成手段で作成された候補経路の走行負担を表すコストとを用いて、前記最適経路及びその候補経路の中から確率的に経路を選択し、
前記車両移動手段は、前記車両発生手段により発生された各車両を前記経路選択手段により選択された経路の起点から終点に移動させる
交通シミュレーションプログラム。 - 現在位置を前記起点とし、目的地を前記終点として、前記現在位置から前記目的地までの最適経路を探索すると共に前記最適経路の候補経路を作成する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の候補経路作成装置と、
前記最適経路探索手段で探索された最適経路の走行負担を表すコストと、前記候補経路作成手段で作成された候補経路の走行負担を表すコストとに基づいて、最もコストの小さい経路を探索する経路探索手段と、
を備えた経路探索装置。 - 現在位置を前記起点とし、目的地を前記終点として、前記現在位置から前記目的地までの最適経路を探索すると共に前記最適経路の候補経路を作成する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の候補経路作成装置と、経路探索手段と、を備えた経路探索装置において実行される経路探索方法であって、
前記候補経路作成装置が、請求項5に記載の候補経路作成方法を実行し、
前記経路探索手段が、前記最適経路探索手段で探索された最適経路の走行負担を表すコストと、前記候補経路作成手段で作成された候補経路の走行負担を表すコストとに基づいて、最もコストの小さい経路を探索する
経路探索方法。 - コンピュータを、現在位置を前記起点とし、目的地を前記終点として、前記現在位置から前記目的地までの最適経路を探索すると共に前記最適経路の候補経路を作成する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の候補経路作成装置を構成する各手段、及び経路探索手段として機能させるための経路探索プログラムであって、
前記経路探索手段は、前記最適経路探索手段で探索された最適経路の走行負担を表すコストと、前記候補経路作成手段で作成された候補経路の走行負担を表すコストとに基づいて、最もコストの小さい経路を探索させる
経路探索プログラム。
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