JP6314037B2

JP6314037B2 - 旅行時間推定システム及び旅行時間推定方法

Info

Publication number: JP6314037B2
Application number: JP2014112791A
Authority: JP
Inventors: 健司石城; 佑典栗島
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP2015228081A

Description

本発明は、車両が走行する道路上の上流地点と下流地点との間の旅行時間を推定する旅行時間推定システム及び旅行時間推定方法に関するものである。

特許文献１には、車両感知器から得られたデータを基に旅行時間を算出する旅行時間提供装置が開示されている。この特許文献１では、道路上の所定の上流地点及びその上流地点から離れた所定の下流地点間を、所定の長さのリンク長に区分して形成されたリンク毎に車両感知器を設けると共に、この車両感知器から得られる交通量Ｑ、道路の占有率Ｘを利用して、車両の速度を算出する。

算出した速度によりリンク長（Ｌｉ）を除して、リンク毎の旅行時間Ｔｉを求め、これらの各リンクの旅行時間Ｔｉを合計して、上流地点〜下流地点間の提供旅行時間（Ｔ）を推定する。提供旅行時間（Ｔ）の推定処理は所定の時間毎に更新し、上流地点の近傍に設置した情報板に、ドライバーのために推定した提供旅行時間（Ｔ）を随時に表示する。

特開平９−３５１７５号公報

この従来の旅行時間算出方法では、占有率Ｘの増加に比例して、提供旅行時間（Ｔ）も増加する。しかし、実際の閑散時から車両が連続して走行するような混雑状態に至るまでの道路状況においては、占有率Ｘの１次関数的な増加に対して、提供旅行時間（Ｔ）は２次関数的、指数関数的に増加することが知られている。更に、或る程度の混雑状態になってから停止と発進を交互に繰り返すような渋滞状態に至るまでの道路状況においては、占有率Ｘの１次関数的な増加に対して、提供旅行時間（Ｔ）は逆に対数関数的に増加する。

従って、閑散時においては提供旅行時間（Ｔ）と実際の旅行時間とに誤差が生じない。しかし、道路状況が閑散時から混雑時までの間と、混雑時から渋滞時までの間においては、従来の算出式で算出した提供旅行時間（Ｔ）と実際の旅行時間とに誤差が生ずるという問題がある。

また、走行車両Ｖが停止と発進を交互に繰り返すような渋滞時の道路状況であっても、走行区間全体から見れば占有率Ｘは３０％程度であり、交通事故等が発生後のほぼ車両の走行が停止するような極度の渋滞時の場合に、占有率Ｘは３０％を越える値となる。

車両感知器からの車両感知情報に基づいて算出する占有率Ｘにおいて、一時的に占有率Ｘが３０％を超える値を計測する場合があるが、この場合は上記の極度の渋滞時の道路状況は殆ど該当せず、多くは停止と発進を交互に繰り返す渋滞時に該当する。車両感知器は道路上のピンポイントで占有率Ｘを計測するので、車両が連続して車両感知器の下に停止した場合等に、一時的に占有率Ｘが３０％を越えて計測される場合があるためである。

従来の提供旅行時間（Ｔ）の算出式では、停止と発進を交互に繰り返す渋滞時にも拘わらず、一時的に占有率Ｘが３０％を越えた場合に、この占有率Ｘを用いて提供旅行時間（Ｔ）を提示してしまうため、実際の旅行時間と比べて懸け離れた数値を情報板に表示してしまい、ドライバーからの苦情等の原因となっている。

また、車両感知器の設置場所によっては、占有率Ｘに対して重み係数の設定が必要な場合がある。例えば、後方に交差点が存在するような場所に設置した車両感知器では、交差点の影響により占有率Ｘが実際の区間全体の占有率より高く算出される。このような場合は、真値に近付けるために占有率Ｘに重み係数を乗じて占有率Ｘを修正するが、この重み係数は専門技術者の経験等によって設定している。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、道路の占有率に基づいて正確な旅行時間を推定する旅行時間推定システム及び旅行時間推定方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る旅行時間推定システムは、道路上の所定区間内に設置した車両感知器の車両感知情報から道路の占有率を算出し、該占有率にシグモイド関数を適用した出力値に対して、前記所定区間の最小旅行時間及び重み係数から成る設定値を乗じて、前記所定区間の推定旅行時間を算出する旅行時間推定システムであって、狭域通信端末を搭載した車両の走行履歴から得られるリンク旅行時間を用いて前記設定値を修正することを特徴とする。

また、本発明に係る旅行時間推定方法は、道路上の所定区間内に設置した車両感知器の車両感知情報から道路の占有率を算出するステップと、該占有率にシグモイド関数を適用した出力値に対して、前記所定区間の最小旅行時間及び重み係数から成る設定値を乗じて前記所定区間の推定旅行時間を算出するステップとから成る旅行時間推定方法であって、狭域通信端末を搭載した車両の走行履歴から得られるリンク旅行時間を用いて前記設定値を修正するステップを有することを特徴とする。

本発明に係る旅行時間推定システム及び旅行時間推定方法によれば、最短旅行時間と道路の占有率に基づいて各区間の正確な推定旅行時間を算出することができる。

また、推定旅行時間の算出に使用する重み係数については、蓄積したリンク旅行時間を用いて修正し設定することができるので、従来のように専門技術者の経験による重み係数の設定が不要となり、簡便に重み係数の設定が可能となる。

実施例のシステムブロック図である。車両感知器の車両感知の信号波形図である。占有率に対するシグモイド関数の出力を表すグラフ図である。最小旅行時間と重み係数を設定するフローチャート図である。Ａ地点〜Ｂ地点間の小区間、リンク区間、旅行時間の説明図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例のシステムブロック図である。旅行時間推定システムは道路の上流側のＡ地点から下流側のＢ地点までの区間の推定旅行時間Ｔを推定し、この区間の最上流地点であるＡ地点近傍に設置した情報板１０に、推定した推定旅行時間Ｔｍを表示する。

情報板１０はＬＥＤ式や液晶式等の大型の表示板であり、道路上方に設置され、例えば文字で「Ｂ地点まで※※分」と出力表示する。走行車両Ｖのドライバーは遠方からでも文字を認識することができ、おおよそのＢ地点への到着時間を知ることができる。

Ａ地点〜Ｂ地点区間は複数の小区間により分割されており、小区間には１台以上の車両感知器２０が配置されている。図1の例では、小区間をＤ１〜Ｄ３の３区間に分割し、小区間Ｄ１〜Ｄ３の境界は交差点としている。また、小区間Ｄ１〜Ｄ３同士は同じ距離間隔で分割し設定してもよいし、道路環境に合わせて、適宜の距離を配分して設定するようにしてもよい。

なお、小区間Ｄ１〜Ｄ３内の道路途中に交通信号機を有する交差点が配置されていても、後述する小区間推定旅行時間Ｔｎの算出処理に支障はない。また、小区間Ｄ１〜Ｄ３を更に細分化及び車両感知器２０を多数配置した方が、小区間推定旅行時間Ｔｎの推定精度が向上するので、複数の小区間推定旅行時間Ｔｎの合計である推定旅行時間Ｔｍは真値に近付くことになる。

小区間Ｄ１〜Ｄ３にそれぞれ配置した車両感知器２１〜２３は、有線又は無線により交通管制センターＣ内の旅行時間推定装置３０に接続されている。旅行時間推定装置３０は車両感知器２１〜２３からの車両感知情報をリアルタイムで受信し、記憶部等に蓄積するようになっている。これらの車両感知情報に基づいて、占有率Ｘ及び小区間推定旅行時間Ｔｎを算出する。

情報板１０を設置する個所は主要な幹線道路であり、このような幹線道路には後述する特定の車両Ｖｔと電波通信や光通信によって狭域通信を行う狭域通信装置４０が設置されている。各狭域通信装置４０は無線又は有線により交通管制センターＣ内の交通情報装置５０に接続されている。

狭域通信装置４０は通常では交差点の進入の数１０メートル手前に配置されており、図１の例では１小区間Ｄｎに対して、２台ずつの狭域通信装置４１〜４６が配置され、それらの狭域通信装置４１〜４６の交差点間には、リンク区間Ｌ１〜Ｌ６が設定されている。

狭域通信装置４０からの交通情報提供サービスを受けることのできる特定の車両Ｖｔは広く普及しておらず、全体の走行車両Ｖに比べて走行している割合は少ない。車両Ｖｔは狭域通信端末を搭載しており、狭域通信装置４０間で無線による双方向通信を行う。狭域通信領域に進入した車両Ｖｔから車両ＩＤ等を含む車両情報を狭域通信装置４０を介して交通情報装置５０に送信すると共に、交通情報装置５０から渋滞リンク情報等の交通情報を狭域通信装置４０を介して車両Ｖｔに送信する。

連続する狭域通信装置４０で得られた車両Ｖｔの走行履歴、つまり狭域通信装置４０での車両ＩＤ情報の受信時刻の差分から、狭域通信装置間の通過に要したリンク旅行時間ｔを算出することができる。例えば、狭域通信装置４１、４２の固定の車両ＩＤ情報の受信時刻から、交通情報装置５０においてリンク区間Ｌ２のリンク旅行時間ｔ２を求めることができる。

交通管制センターＣ内の旅行時間推定装置３０と交通情報装置５０は接続されており、旅行時間推定装置３０と交通情報装置５０との間でリンク旅行時間ｔ等の各種データの授受を行うことができる。また、旅行時間推定装置３０で算出した推定旅行時間Ｔｍを交通情報として、交通情報装置５０から狭域通信装置４０を介して車両Ｖｔに送信することも可能である。

車両感知器２０は超音波の反射を利用して、走行車両Ｖの感知を行う超音波式車両感知器等であり、道路上方に設置した車両感知器２０のヘッド部から、道路に向けて超音波を発射し、路面からの反射波の応答時間から主道路上の車両の有無を判定することができる。

反射波の応答時間が所定値以上の場合には走行車両Ｖが車両感知器２０下に不在とする感知無とし、応答時間が所定値以下の場合には走行車両Ｖが車両感知器２０下に存在する感知有とすることで、図２に示すような横軸を時間としたオンオフ情報の波形図として走行車両Ｖの検出を表示することができる。

車両感知器２０からの車両感知情報から得られたオンオフ情報に基づいて、所定時間Ｋ当りのオン情報Ｔ１１〜Ｔ１４の合計時間の割合が占有率Ｘとなる。この占有率Ｘは数分間隔である所定時間Ｋ毎に更新され、一般的に走行車両Ｖの走行速度が低下すると占有率Ｘが増加し、占有率Ｘの増加に伴い実際の旅行時間も増加する。

図１においては、小区間Ｄｎ毎に１台の車両感知器からの占有率Ｘが算出されるが、小区間Ｄｎ内に複数の車両感知器２０を含む場合は、複数の車両感知器２０の占有率Ｘの平均値や各車両感知器２０の占有率Ｘの割合比に基づいて小区間Ｄｎの占有率Ｘが算出される。また、複数車線を有する道路の場合は、車線毎にヘッド部を設置することになるが、この場合も占有率Ｘはヘッド部毎の平均値や割合比を設定して算出されることになる。

小区間Ｄｎの小区間推定旅行時間Ｔｎの算出には、小区間Ｄｎにおける車両感知器２０の占有率Ｘを変数とし、この占有率Ｘにシグモイド関数を適用した下式の旅行時間推定式を用いる。
ｒ＝１／［１＋ｅｘｐ｛（１５−Ｘ）／２．５｝］・・・式（１）
Ｔｎ＝ａ＋ａ×ｂ×ｒ・・・式（２）

ただし、Ｔｎ；小区間推定旅行時間（秒）、Ｘ；小区間Ｄｎの占有率（％）、ａ；小区間Ｄｎの最小旅行時間（秒）、ｂ：小区間Ｄｎの重み係数である。

シグモイド関数は、ニューラルネットワークモデルの入出力や、薬の投薬量に対する投薬効果を表す関数として知られており、図３に示すように座標中でＳ字型の曲線となる。この曲線の中央の変曲点ｇを中心として左右の曲線は点対象となる。

図３は式（１）のｒと占有率Ｘの関係を表したシグモイド関数のグラフ図であり、占有率Ｘの入力が或る値よりも大きくなった場合に、１に近い値を出力し、小さければ０に近い値を出力する。

前述のように、走行車両Ｖが停止、発進を繰り返す極度の渋滞であっても、占有率Ｘは３０％程度で推移すること、及び道路が混雑状況になるまでは占有率Ｘに対して実際の旅行時間は指数的に増加し、混雑状況からは占有率Ｘに対して実際の旅行時間は対数的に増加する。この増加現象をグラフ化するとシグモイド関数の曲線に近似するので、シグモイド関数を旅行時間推定式に使用することにより、真値に近い旅行時間を推定することが可能である。

占有率Ｘが３０％をシグモイド関数の集束値である１にするのと同時に、占有率Ｘが１５％程度の混雑状況をシグモイド関数の変曲点ｇにするために、式（１）の１５の数値は設定されている。また、式（１）の分母の２．５については、図３のＳ字状のグラフ特性の緩急を示し、適宜の値を採用することができる。

式（２）の最小旅行時間ａと重み係数ｂについては、小区間Ｄｎ毎に定義する必要がある。小区間Ｄｎから小区間推定旅行時間Ｔｎを収集するに当たり、先ず最初にデフォルト値を最小旅行時間ａと重み係数ｂに設定し、交通情報装置５０に蓄積したリンク旅行時間ｔを利用して修正を行う。なお、最小旅行時間ａのデフォルト値は距離及び平均速度に基づいて設定し、重み係数ｂのデフォルト値を２として設定しておく。

狭域通信端末を搭載する車両Ｖｔは現在のところ広く普及していないので、郊外の幹線道路等においては、随時に更新する推定旅行時間Ｔｍに対して通勤ラッシュ時の交通量が多い時間帯以外では、リンク旅行時間ｔのサンプル数が十分に収集できない。そのため、情報板１０に提供するための推定旅行時間Ｔｍの情報として利用することができない場合が多い。

しかし、交通情報装置５０に蓄積した過去のリンク旅行時間ｔを用いることで、最小旅行時間ａと重み係数ｂの修正を行うことが可能である。交通管制センターＣ内で交通情報装置５０に接続した旅行時間推定装置３０によって、式（２）の最小旅行時間ａと重み係数ｂとを修正処理は行われる。

図４は小区間Ｄｎにおける最小旅行時間ａと重み係数ｂとの修正処理を行うフローチャート図であり、交通情報装置５０からの小区間Ｄｎ内のリンク旅行時間ｔを利用する。なお、最小旅行時間ａと重み係数ｂは、新しい交差点の設置や道路の開通等により大きく変化するので、定期的に最小旅行時間ａと重み係数ｂの修正処理を行う必要がある。

ステップＳ１〜Ｓ３では、最小旅行時間ａの修正処理に関する処理を行う。最初のステップＳ１では、予め旅行時間推定装置３０に設定した小区間Ｄｎの最小旅行時間ａと、交通情報装置５０に蓄積した過去のリンク旅行時間ｔ内の１日の内で最も走行車両Ｖが少ない時間帯である閑散時、例えば夜中や朝方の時間帯の小区間Ｄｎに対応する実測旅行時間ｔｎとを比較する。

図５は図１のＡ地点〜Ｂ地点のシステムブロック図に対して、小区間Ｄｎとリンク区間Ｌｎの関係と、それぞれの区間に対する旅行時間の関係とを表した説明図である。図５に示す小区間Ｄ１を例として、ステップＳ１において小区間Ｄ１の最小旅行時間ａ１と、過去に収集した閑散時のリンク区間Ｌ１のリンク旅行時間ｔ１及びリンク区間Ｌ２のリンク旅行時間ｔ２との合計した実測旅行時間ｔ１２とを比較する。

閑散時においては占有率Ｘはほぼ０％であるので、式（１）のｒは０となり、式（２）の小区間推定旅行時間Ｔ１は、最小旅行時間ａ１と等しくなる。また、閑散時のリンク区間Ｌ１、Ｌ２の実測値は、例えば数日間の夜中の３時〜４時の間に収集したリンク旅行時間ｔ１、ｔ２の平均値等を利用する。

次のステップＳ２において、最小旅行時間ａ１とリンク区間Ｌ１、Ｌ２の実測旅行時間ｔ１２との差が所定範囲以内か否かを判定する。所定範囲以内の場合、例えば±５％以内の場合には、設定した最小旅行時間ａ１の設定値が妥当であるとしステップＳ４に進む。最小旅行時間ａ１と実測旅行時間ｔ１２の差が所定範囲外の場合にはステップＳ３に進み、最小旅行時間ａ１の値を実測旅行時間ｔ１２の値に置き換える修正を行った後にステップＳ４に進む。

次にステップＳ４〜Ｓ６においては、重み係数ｂの修正を行う。ステップＳ４では、１日の内で走行車両Ｖが多い時間帯のリンク旅行時間ｔを利用する。そして、小区間Ｄ１の例えば通勤ラッシュ時の午前８時付近の車両感知器２１が収集した占有率Ｘを入力した式（２）の小区間推定旅行時間Ｔ１と、同じ時間帯のリンク区間Ｌ１、Ｌ２のリンク旅行時間ｔ１、ｔ２の合計した実測旅行時間ｔ１２とを比較する。

次にステップＳ５において、小区間推定旅行時間Ｔ１と実測旅行時間ｔ１２との差が所定範囲以内か否かを判定する。所定範囲以内の場合、例えば±５％以内の場合には、設定した重み係数ｂの設定値が妥当であるとし、修正処理を終了する。小区間推定旅行時間Ｔ１と実測旅行時間ｔ１２の差が所定範囲外の場合はステップＳ６に進み、小区間推定旅行時間Ｔ１が実測旅行時間ｔ１２と同値になるように重み係数ｂを修正を行った後に修正処理を終了する。

図４に示すフローチャート図の修正処理は、小区間Ｄｎ毎に行う必要がある。例えば、図１に示すシステム図においては、各小区間Ｄ１〜Ｄ３の式（２）の小区間推定旅行時間Ｔ１〜Ｔ３の算出式に、最小旅行時間ａ１〜ａ３と重み係数ｂ１〜ｂ３とを設定し、車両感知器２１〜２３で収集した占有率Ｘ１〜Ｘ３の値を式（１）及び式（２）に入力して、各小区間Ｄ１〜Ｄ３の小区間推定旅行時間Ｔ１〜Ｔ３を推定する。

そして、小区間推定旅行時間Ｔ１〜Ｔ３の合計値である推定旅行時間Ｔｍを情報板１０に送信し、Ａ地点〜Ｂ地点までに要する時間を表示する。本実施例では、複数の小区間Ｄを用いて説明したが、小区間Ｄは１区間だけであってもよい。

本実施例は、最小旅行時間ａと重み係数ｂを図４に示すフローチャート図に基づく修正後は、車両感知器２１〜２３からの占有率ＸのみでＡ地点〜Ｂ地点区間の推定旅行時間Ｔｍを推定することが可能となる。

また、占有率Ｘが３０％以上の値を算出した場合であっても、走行車両Ｖが停止と発進を繰り返す渋滞を示す占有率Ｘが３０％とする小区間推定旅行時間Ｔｎを算出する。従って、従来の推定式による占有率３０％を超えた場合の推定旅行時間Ｔｍと比べて、実際の旅行時間との差異が少なくなる。

また、従来では重み係数ｂの設定は専門技術者による経験により設定していたが、本実施例では蓄積されたリンク旅行時間ｔを用いることで、熟練者でなくとも最適な重み係数ｂを設定することが可能となる。

１０情報板
２０〜２３車両感知器
３０旅行時間推定装置
４０〜４６狭域通信装置
５０交通情報装置

Claims

道路上の所定区間内に設置した車両感知器の車両感知情報から道路の占有率を算出し、該占有率にシグモイド関数を適用した出力値に対して、前記所定区間の最小旅行時間及び重み係数から成る設定値を乗じて、前記所定区間の推定旅行時間を算出する旅行時間推定システムであって、
狭域通信端末を搭載した車両の走行履歴から得られるリンク旅行時間を用いて前記設定値を修正することを特徴とする旅行時間推定システム。
車両の走行が少ない時間帯の前記リンク旅行時間を用いて、前記最小旅行時間の設定値を修正することを特徴とする請求項１に記載の旅行時間推定システム。
車両の走行が多い時間帯の前記リンク旅行時間を用いて、前記重み係数の設定値を修正することを特徴とする請求項１又は２に記載の旅行時間推定システム。
単数又は複数の所定区間の推定旅行時間を合計した合計推定旅行時間を、前記単数又は複数の所定区間の最上流地点に設置した情報板に出力表示することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の旅行時間推定システム。
道路上の所定区間内に設置した車両感知器の車両感知情報から道路の占有率を算出するステップと、該占有率にシグモイド関数を適用した出力値に対して、前記所定区間の最小旅行時間及び重み係数から成る設定値を乗じて前記所定区間の推定旅行時間を算出するステップとから成る旅行時間推定方法であって、
狭域通信端末を搭載した車両の走行履歴から得られるリンク旅行時間を用いて前記設定値を修正するステップを有することを特徴とする旅行時間推定方法。
車両の走行が少ない時間帯の前記リンク旅行時間を用いて、前記最小旅行時間の設定値を修正するステップを有することを特徴とする請求項５に記載の旅行時間推定方法。
車両の走行が多い時間帯の前記リンク旅行時間を用いて、前記重み係数の設定値を修正するステップを有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の旅行時間推定方法。
単数又は複数の所定区間の推定旅行時間を合計した合計推定旅行時間を、前記単数又は複数の所定区間の最上流地点に設置した情報板に出力表示するステップを有することを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の旅行時間推定方法。