JP2003288665A - 交通量感知器を用いた路面性状推定方法とシステム - Google Patents

交通量感知器を用いた路面性状推定方法とシステム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交通量感知器からのデータに基づいて大型車
交通量を推定し、路面性状を予測する。 【解決手段】 複数の交差点で交差する複数の道路を含
む地域の経路ごとの交通量を推定し、当該推定交通量に
基づいて路面性状を推定する方法であって、交通量感知
器が測定した交通量を取得する過程と、交差点毎の分流
率と進入率を推定する過程と、測定交通量、分流率およ
び進入率を用いて感知器が設置されていない道路の交通
量を推定する過程とを含み、該推定した交通量と路面性
状予測式を用いて道路の路面性状を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交通量を推定する
方法とシステムを用いて路面性状を予測するシステムに
関し、特に、大型車の交通量を推定し路面性状測定車が
走行しない期間の路面性状を予測して、道路の修復時期
の予測、および将来の路面性状の予測等を行う方法およ
びシステムに関する。
【０００２】本発明はさらに予測した路面性状の状態を
地図上に重ねて表示することにより視認性に優れ、また
路面性状を色分けすることで所定の領域の路面性状が容
易に認識でき、かつ道路修復計画を効率よく立てるのに
役立つシステムに関する。
【０００３】
【従来の技術】道路の補修は安全な車両通行、道路の混
雑の緩和、振動、騒音の低減の目的のために重要な作業
である。そして交通量が多くなるほど路面の損傷は著し
くなる。よって道路の補修箇所も多くなり、補修に多額
の費用がかかることとなる。
【０００４】現在の道路舗装管理では、路面性状測定車
から定期的（例えば三年に一巡）にデータを取得し、こ
れと道路交通センサスデータ（例えば三年に一巡）から
交通量区分のレベル分け（例えば７段階）をすることに
より各道路の路面性状を推定し、管理を行っている。
【０００５】
【発明が解決する課題】しかし、現状では各道路の車両
の交通量が変わるため、道路状況が刻々と変化し、前記
記載のような静的な交通量区分のレベル分けをした情報
と、定期的な実測のデータだけでは、将来の路面性状予
測値を正確に把握することができない。その結果、交通
状況の変化による予測結果とのずれが生じ、正確な補修
計画が策定できない。また、路面性状測定車による実測
費用が高く、短期間に何回も観測することが現実的でな
い。さらに交通状況を把握するために交通量感知器を各
道路に設置することも同様に経済的にできない。建設省
の報告によると、適切な補修を行うことは道路管理者の
トータルコストの軽減、騒音による環境対策につながる
とされている（建設省道路局国道第一課、建設省土木研
究所：舗装の維持修繕の計画に関する調査研究，第３４
回建設省技術研究会報告，ｐｐ．３２３−３６２，１９
８０年）。
【０００６】従って、補修箇所の優先順位を的確に補修
を行う計画策定が必要になっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の問題に鑑み本発明
は、複数の交差点で交差する複数の道路を含む地域の経
路ごとの交通量を推定し、当該推定交通量に基づいて路
面性状を推定する方法であって、交通量感知器が測定し
た交通量を取得する過程と、交差点毎の分流率と進入率
を推定する過程と、測定交通量、分流率および進入率を
用いて感知器が設置されていない道路の交通量を推定す
る過程とを含み、該推定した交通量と路面性状予測式を
用いて道路の路面性状を推定する方法およびシステムを
提供する。
【０００８】さらに交通量と路面性状の関係に関して
は、「道路摩耗は車軸重量の４乗に比例する」ことが知
られており、路面性状の変化は主として大型車によると
考えることができる。従って該大型車の交通量を用いて
路面性状を予測することができる。また推定した路面性
状は補修が必要な年毎に色分けして地図上に重ねて表示
することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】路面性状を予測する際その基盤と
なる考え方は、出願番号：特願２００１−４０２００
８、発明の名称：渋滞分布を推測する経路探査システ
ム、に記載されている。ここではこの考え方を大型車に
対して適用する。
【００１０】１．初期交差点属性計算 交差点における右左折直進率は、第一次近似としては、
例えば、直進率０．７、左折率０．２、右折率０．１の
ように、道路の属性等に関わらず一律に設定することも
可能である。しかし、この右左折直進率の推定は、道路
の属性、例えば、高速道路、国道、地方道のような道路
種別と、両側１車線、片側１車線、片側２車線のような
車線数を考慮することによって大幅に精度を向上させる
ことができる。また、道路種別によって高速道路をレベ
ル１の道路、片側２車線の国道および地方道をレベル２
の道路とするなど、ある程度包括的に取り扱うことも可
能である。
【００１１】このように道路レベルを考慮して右左折直
進率を設定すると、例えば、レベル１の道路からレベル
２の道路２への左折率は０．２５、レベル１の道路から
直交するレベル２の道路を突っ切って直進する直進率は
０．７のように設定することができる。
【００１２】さらに、このようにして得られた右左折直
進率に道路形状による補正を行うことができる。当該補
正は、例えば、Ｔ字路に突き当たる際の右左折率補正係
数や、道路が直角に交わらない交差点の補正係数によっ
て行うことができる。例えば、７５度の角度で鋭角に右
折する際の補正係数を０．８とすれば、通常の右折率
０．２に補正係数０．８を掛けて、当該交差点の右折率
を０．１６とする等である。
【００１３】当該右左折直進率には、さらに曜日や時刻
の影響、さらには季節的影響や特定の祝日等の影響を考
慮することも可能であり、これらの要素を考慮すること
で交通量推定の精度を一層向上させることができる。ま
た、現実の右左折直進率を交差点において測定しておく
ことによっても推定精度を向上させることができること
は当然である。
【００１４】２．大型車交通量の推計 このようにして交通量を推定することができる。ここ
で、前記記載の通り路面性状を予測する場合、該路面性
状を変化させる主な要因は大型車である。特に道路の摩
耗は大型車において車軸重量の４乗に比例することが知
られている。従って原則として全ての交差点の右左折直
進率が求められたら、それに基づいて以下の手順で対象
領域全体の大型車交通量を推計する。
【００１５】図１は、交通量感知器１００を設置した道
路近傍の大型車交通量を推計する方法を説明するための
図である。図１において中央に示された道路には紙面の
左から右に進む車線に交通量感知器が設置されており、
現実の大型車交通量Ｑｘが逐次把握されていると仮定す
る。当該交通量は、感知器の右側にある、つまり下流側
の交差点１２０で直進および右左折に分岐する。このと
き、当該交差点１２０における大型車右左折直進率をＲ
ｆ（Ｒｆｒ，Ｒｆｌ，Ｒｆｓ）とすると、当該交差点１
２０から先のそれぞれの道路１２２、１２４、１２６の
交通量Ｑｆ（Ｑｆｒ，Ｑｆｌ，Ｑｆｓ）は、
【数１】 によって表される。ここで、増減率とは、工事現場や倉
庫群等が存在して、多くの大型車両が吸収される、また
は多くの車両が出てくる等の現象を考慮するために設け
た修正係数である。
【００１６】上述のような処理によって、交通量感知器
によって測定された大型車両が交差点１２０を通過した
後に下流側の道路にどのように配分されるかに基づい
て、これらの下流側の道路の大型車交通量を求めること
ができる。同様の演算を、さらに下流側の交差点につい
て行うことによって、次の交差点を通過した後に大型車
交通量がその次の道路にどのように配分されるかを求め
ることができ、順次さらに下流側の道路の交通量を推定
することができる。
【００１７】このような手順を繰り返すことによって、
対象地域にある全ての道路の大型車交通量の推定値を求
めることができる。また、得られた推定大型車交通量
（の誤差）が一定量より小さくなった時点で演算を終了
することで演算量を削減することができる。
【００１８】さらに、図１の左側に示されているよう
に、交通量感知器が測定した大型車交通量に基づいて交
通量感知器の上流側の大型車交通量を推定する。この場
合、該感知器１００の上流側の交差点１４０で合流する
３つの道路１４２、１４４、１４６の大型車交通量Ｑｒ
は、進入率Ｒｒ（Ｒｒｒ，Ｒｒｌ，Ｒｒｓ）を用いて以
下のように計算することができる。
【数２】 上述の処理によって、交通量感知器で検出した大型車両
の、交差点１４０に到達する前の上流側道路での分布に
基づいて、これらの上流側の道路の交通量を求めること
ができる。同様の演算を、さらに上流側の交差点につい
て行うことによって、該交差点を通過する前の大型車交
通量の分布を求めることができ、順次さらに上流側の道
路の該交通量を推定することができる。
【００１９】このような手順を繰り返して、最終的に対
象地域にある全ての道路の大型車交通量推定値を求める
ことができる。または、このようにして得られた推定大
型車交通量が一定値より小さくなった時点で演算を終了
することにより、演算量を削減することもできる。これ
は下流側の大型車交通量推定と同様である。
【００２０】図２には、上述の方法によって、交通量感
知器の設置位置から次第に遠くに大型車交通量推定が波
及していく様子を模式的に示したものである。
【００２１】３．通過時間の推定 大型車交通量が求められたら、該交通量と道路毎に予め
設定された制限速度（道路交通法に規定する制限速度と
は意味が異なる）や飽和交通量を用いて、当該道路の平
均走行速度を求め、当該平均走行速度を用いて交差点間
の移動に必要な時間を推定する。次に、交差点そのもの
を通過するために必要な時間を、信号のサイクル長やス
プリット等に基づいて推定することによって当該領域の
通過時間を推定する。
【００２２】交差点間の車両の走行平均速度は、グリー
ンシルズ・オルコットの式として知られている以下の式
を用いて推定することができる。
【数３】 ここで、変数の定義は以下のとおりである。 Ｖｉ：交差点間における車両の走行平均速度 Ｖｆｉ：道路毎に予め設定された制限速度 Ｑｉ：交通量（例えば、台／分の単位） ＱｉＭａｘ：同路毎に予め設定された飽和交通量（例え
ば、台／ｍ）
【００２３】上式によって交差点間の平均速度を算出し
た後は、交差点間距離ＤをＶｉで割ることによって、つ
まり、Ｄ／Ｖｉによって交差点間の通過時間を算出する
ことができる。
【００２４】次に、交差点そのものの通過時間を、例え
ば、下記の式によって推定する。
【数４】 ここで、変数の定義は以下のとおりである。 Ｔ：交差点通過時間 ｔ：信号待ちが無い場合に交差点の通過に必要な時間 Ｃ：サイクル長（信号の１サイクルに要する時間） Ｓ：スプリット（信号の１サイクル中の青信号の率）
【００２５】直進および左折については上記の式を直接
使用することができるが、右折の場合の交差点通過時間
は、さらに、対面交通量に応じて設定した待ち時間を加
算することで推定精度をさらに向上させることができ
る。当該待ち時間は、必ずしも対面交通量の線形関数に
はならず、図４に示すように、バイリニアカーブによっ
て近似するのが良い。
【００２６】以下の式は、右左折それぞれについて個別
の式を用いて交差点通過時間を推定する際の推定式の一
例である。
【数５】
【数６】
【００２７】以上の演算によって交差点間の通過時間と
交差点そのものの通過時間が推定されれば、この演算を
すべての交差点と交差点間道路について行うことによっ
て、当該領域を通過するために必要な時間が、経路毎に
求められる。
【００２８】次に、さらに推定精度を高くするために、
観測データに基づいてパラメータを補正する。ここでは
右左折直進率の補正を説明する。
【００２９】交通量感知器のデータを基に他の感知器の
交通量を推定する。次に該感知器のデータと推定値を比
較する。このとき推定値と観測データ間に差がなければ
正確である。しかしながら、現実には差が生じるため、
該差が０になるように右左折直進率を調節する。
【００３０】例えば、検知器Ａ、Ｂ、Ｃによる交通量測
定値に基づいて推定された交通量感知器Ｄの位置の推定
交通量（Ｘ）と、交通量感知器Ｄによって測定された当
該位置での現実の交通量（Ｘ’）が存在することにな
る。このとき、Ｘ＝Ｘ’であれば本方法による交通量推
定が（少なくとも、感知器Ａ、Ｂ、ＣによるＤ地点の交
通量推定に関しては）正しいことを示しているが、一般
にはＸ≠Ｘ’であり、推定に誤差が存在することを示し
ている。従って、誤差の存在が示された場合には、Ｅ＝
｜Ｘ−Ｘ’｜がゼロになるように右左折直進率を一律に
補正することによって推定精度を向上させることができ
る。当該補正は右左折直進率に限られるわけではなく、
交通量の推定のために設定したどのパラメータを補正し
ても良いことは自明である。
【００３１】発明者らは種々の補正方法を行った結果、
測定された交通量に合わせて道路の合流率と分流率を増
加／減少させ、当該補正を順次交通量検知器の設定位置
の近傍から次第に遠ざかる方向に補正を行うことによっ
て効果的でかつ収束の早い補正を行うことができること
を見出した。この際、一旦補正を行った右左折直進率は
再度補正を行わないことや、複数の感知器からの交通量
は、進行方向と感知器からの距離を考慮して重み付けを
行った上で合算することによって補正演算を確実に収束
させることができる。
【００３２】以上のようにして大型車交通量を対象領域
の道路全体について推定する。次にこの予測結果を用い
て路面性状の予測をする。以下に該予測を説明する。
【００３３】路面性状は利用者の安全走行や快適性を確
保するために重要な要素であり、路面に発生する亀裂等
のひびわれ、車輪の軌道が陥没するわだち掘れ、路面の
凹凸やうねり等の平坦性をパラメータとしている。例え
ばわだち掘れの場合、車両重量によりアスファルトが圧
縮され陥没し、通常５ｃｍ程度のわだち掘れでアスファ
ルトを交換しなければならない。従って、各道路全ての
現在のわだち掘れ量および将来のわだち掘れ量を推定す
ることは、効率的な道路補修計画を立案する上で重要で
ある。
【００３４】前記記載のように、路面性状は主に大型車
の重量の４乗に比例して変化するため、大型車交通量が
わかれば路面性状予測式によって該路面性状を推定する
ことができる。また大型車交通量は前記記載の方法で推
定することができる。該路面性状予測式は文献：内田
弘、沼田 紀雄、土木学会論文誌，Ｎｏ５９７，pp２１
−３１，「地方道における長期補修計画の立案」，１９
９８、に記載されている。
【００３５】該式は、路面のひび割れ、わだち掘れ、平
坦性をそれぞれ求めることができ、大型車交通量とわだ
ち掘れ量の関係は、図５に示すように長期間で見ると曲
線であるが、短期間の予測の場合はいずれも１次式で近
似的に表現できる。従って前記記載の大型車交通量推定
値から短期間の路面性状を容易に推定できる。一方、交
通量は一時的な工事により交通の流れが変化する場合も
あるので、前記記載の交通量推定法により流れが変化し
た場合の交通量を推定し、路面性状を予測しなければな
らない。
【００３６】次に該式で予測した路面性状をデータベー
スに記録する。ここで、路面性状測定車によって路面を
測定した場合、データベース内の対応するデータを実測
値で置き換える。また、該測定車で定期的に路面を測定
した場合、該測定データと、路面性状予測値との間に大
きな誤差が生じた場合は路面性状予測式の各パラメータ
を修正し、以後該修正した予測式を用いる。つまり大型
車１台当たりの路面性状の変化量を修正する。また、路
面を測定していない道路は、前記修正後の予測式によっ
て路面性状を予測する。
【００３７】以上で大型車交通量の推計および路面性状
の予測を説明した。上述の予測結果は路面性状を表す指
標としてＭＣＩ（Maintenance Control Index）値に変
換されるため、路面性状を理解するには各数値を読まな
ければならず、従って所定の領域の路面性状を容易に把
握することは困難である。従って該ＭＣＩ値を視認性の
良い状態で表示する必要がある。次にこの表示法を説明
する。
【００３８】ＭＣＩ値は上述のように路面性状を数値で
表しており、その値が大きいほど路面性状が良好である
ことを示す。従ってＭＣＩ値が所定の値より小さい場
合、早急に修復しなければならない道路である。このこ
とをより視認性に優れた方法で表示するために、地図上
に示す方法がある。地図上の所定の道路に対応するＭＣ
Ｉ値を色分けして表示する。このときコンピュータを用
いて表示するとより好ましい。例えば前記記載のように
ＭＣＩの値が小さく早急に補修が必要な道路は該当区間
を「赤」で、また近い将来補修が必要になる区間を「黄
色」、および当面補修の必要がない区間を「青」でそれ
ぞれ色分けして表示する。またある道路をコンピュータ
上で選択すると対応する路面性状データが画面上に表示
され、また予測補修日や、わだち掘れ量、道路種別など
関連する情報も表示される。この一例を図６に示した。
しかしながら表示する方法はこれに限定されるものでは
なく、表示するパラメータの種類も多様に選択すること
ができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明により、道路管理において路面性
状測定車による路面性状測定データから、該路面性状測
定車の走行しない期間の路面性状を予測することがで
き、また将来の路面性状も予測できるため、効率的な道
路補修計画を立てることができる。従って道路維持管理
費が節減できるだけでなく、路面性状測定の間隔を長く
することができ、また測定項目を減少させる可能性もあ
り路面性状測定に対する費用も節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 交通量感知器を設置した道路の近傍における
交通量の推計方法を概説した図である。
【図２】 交通量の推定が交通量感知器から次第に遠く
に波及していく様子を模式的に示す図である。
【図３】 １つの地点の交通量が複数の感知器からそれ
ぞれ独立に推定された様子を模式的に示した図である。
【図４】 対面交通量と右折待ち時間の関係を示す概念
図。
【図５】 図５はわだち掘れ量と大型車交通量の関係を
示したグラフである。
【図６】 図６はＭＣＩ値を色によって地図上に重ねて
表示し、所定の道路の路面性状を含む各パラメータを表
示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｇ 1/01 Ｇ０８Ｇ 1/01 Ａ Ｇ０９Ｂ 29/00 Ｇ０９Ｂ 29/00 Ａ Ｆ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の交差点で交差する複数の道路を含
    む地域の経路ごとの交通量を推定し、当該推定交通量に
    基づいて路面性状を推定する方法であって、 交通量感知器が測定した交通量を取得する過程と、 交差点毎の分流率と進入率を推定する過程と、 測定交通量、分流率および進入率を用いて感知器が設置
    されていない道路の交通量を推定する過程とを含み、 該推定した交通量と路面性状予測式を用いて道路の路面
    性状を推定する方法。
  2. 【請求項２】 前記交通量は大型車の交通量であること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記交通量の推定値と、路面性状測定車
    によって取得した路面性状データを基に、該路面性状測
    定車が走行しない期間の路面性状、または、将来の路面
    性状を予測する請求項１または２のいずれかに記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記将来の路面性状の予測は、日、週、
    月および季節ごとの交通量の変動を考慮した交通量推定
    に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 さらに、路面修復が必要になる時期の推
    定を行うことを特徴とする前期請求項１ないし４のいず
    れかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記路面性状は、ひびわれ、わだち掘
    れ、平坦性であることを特徴とする請求項１ないし５の
    いずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 複数の交差点で交差する複数の道路を含
    む地域の経路ごとの交通量を推定し、当該推定交通量に
    基づいて路面性状を推定するシステムであって、 交通量感知器が測定した交通量を取得する手段と、 交差点毎の分流率と進入率を推定する手段と、 測定交通量、分流率および進入率を用いて感知器が設置
    されていない道路の交通量を推定する手段とを含み、 該推定した交通量と路面性状予測式を用いて道路の路面
    性状を推定するシステム。
  8. 【請求項８】 さらに、路面修復が必要になる時期の推
    定を行う手段を有することを特徴とする請求項７に記載
    のシステム。
  9. 【請求項９】 前記路面性状、または、路面修復が必要
    になる時期あるいは路面修復が必要になるまでの期間を
    数値化することを特徴とする請求項７または８のいずれ
    かに記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記数値化した値を、地図上の対応す
    る位置に表示することを特徴とする請求項９に記載のシ
    ステム。
  11. 【請求項１１】 前記数値化した値を、該数値の大きさ
    に応じて色分けして表示することを特徴とする請求項９
    または１０のいずれかに記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 地図上の道路をコンピュータの画面上
    で選択すると、該道路に対応する路面性状、路面修復履
    歴、路面修復が必要になる時期、または、路面修復が必
    要になるまでの期間を表示することを特徴とする請求項
    ７ないし１１のいずれかに記載のシステム。
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