JP2008165332A - Traffic flow simulation mismatching decision device and traffic flow simulation mismatching decision method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路網の複数の地点について、各地点の交通流の模擬結果が対応する地点の実際の交通流に整合するか否かを判定する交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法に関する。 The present invention relates to a traffic flow simulation inconsistency determination device and a traffic flow simulation failure that determine whether or not the simulation result of traffic flow at each point matches the actual traffic flow at the corresponding point for a plurality of points on the road network. The present invention relates to a method for determining consistency.
道路交通管制システムの効果的な運用等の目的から、道路網の交通流を模擬することが行われている。通常、交通流シミュレーションでは、車両の加速度、粗密波が伝わる速さ、車両の発進遅れといった車両の走行モデルに関するパラメータを設定し、車両の挙動を模擬する。 For the purpose of effective operation of the road traffic control system, the traffic flow of the road network is simulated. Usually, in the traffic flow simulation, parameters relating to a vehicle travel model such as vehicle acceleration, speed at which dense waves are transmitted, and vehicle start delay are set to simulate vehicle behavior.
走行モデルは、実際の車両の走行状態に近似させる必要がある。そこで、超音波を用いて車両を感知する超音波式車両感知器(以下「感知器」という)の計測結果や、道路網を撮影するカメラの撮影画像に基づいて、模擬結果が実際の交通流に近似するように走行モデルのパラメータを調整する技術が、たとえば特許文献1に記載されている。 The traveling model needs to approximate the actual traveling state of the vehicle. Therefore, based on the measurement results of an ultrasonic vehicle detector (hereinafter referred to as “sensor”) that detects the vehicle using ultrasonic waves, and the captured image of the camera that captures the road network, the simulation results are obtained from the actual traffic flow. For example, Patent Document 1 discloses a technique for adjusting the parameters of the travel model so as to approximate to the above.
ところで、交通流の模擬では、車両の走行モデルだけでなく、道路や交差点の特性を示す交通流モデルも設定される。交通流モデルは、たとえば、単位時間あたりの最大通過車両数である飽和交通流率[台/h]、交差点等における分岐率[%]、リンク容量[台]等のパラメータから成る。道路網は、多数の道路と交差点がそれぞれ接続しているため、交通流モデルに不整合が存在すると、その影響が波及的に広がる。したがって、交通流の模擬の再現性を高めるためには、交通流モデルについても、道路網の全体に亘って実際の道路や交差点の特性に近似させる必要がある。
しかしながら、道路や交差点の特性は、周辺環境や道路網の利用形態に依存するため、それぞれの地点で異なる。したがって、交通流モデルのパラメータ設定が不適切な場合、特許文献1記載の技術を適用して走行モデルのパラメータの調整を行っても、実際の交通流と模擬による交通流との差異を吸収しきれない恐れがある。 However, the characteristics of roads and intersections depend on the surrounding environment and the usage pattern of the road network, and are different at each point. Therefore, when the parameter setting of the traffic flow model is inappropriate, the difference between the actual traffic flow and the simulated traffic flow is absorbed even if the parameter of the travel model is adjusted by applying the technique described in Patent Document 1. There is a fear that I can not finish.
一方、模擬による交通流が実際の交通流に近似していない部分を見出せば、その部分に限定して計測や調査を行えばよく、交通流シミュレーションの設定値を効率良く調整できる。 On the other hand, if the simulated traffic flow finds a portion that is not close to the actual traffic flow, measurement and investigation may be performed only on that portion, and the setting value of the traffic flow simulation can be adjusted efficiently.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法を提供する。 The present invention has been made in view of this point, and provides a traffic flow simulation inconsistency determination device and a traffic flow simulation inconsistency determination method for finding a point where a simulated traffic flow is inconsistent with an actual traffic flow. .
本発明の交通流シミュレーション不整合判定装置は、道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値を入力する実測情報入力手段と、前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と前記複数の地点についての前記実測値との回帰直線を求め、回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定手段とを具備する構成を採る。 The traffic flow simulation inconsistency determination device of the present invention includes actual measurement information input means for inputting actual measurement values of traffic flow information for a plurality of points on the road network, and the plurality of points when the traffic flow on the road network is simulated. A regression line between a simulated value of traffic flow information for the point and the measured values of the plurality of points is obtained, and a point where the simulated traffic flow is inconsistent with the actual traffic flow is determined based on an error with respect to the regression line. It adopts a configuration comprising an alignment determination means.
本発明の交通流シミュレーション不整合判定方法は、道路網の複数の地点についての交通流情報の実測値と、前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と、を入力する情報入力ステップと、前記複数の地点についての前記実測値と前記模擬値との回帰直線を算出する回帰直線算出ステップと、回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定ステップとを有するようにした。 The traffic flow simulation inconsistency determination method of the present invention simulates the actual value of traffic flow information at a plurality of points on the road network and the traffic flow information at the plurality of points when the traffic flow on the road network is simulated. An information input step for inputting a value, a regression line calculating step for calculating a regression line between the measured value and the simulated value for the plurality of points, and an error with respect to the regression line. An inconsistency determining step for determining a point inconsistent with the traffic flow is provided.
本発明によれば、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す。これにより、交通流シミュレーションに用いられる交通流モデルの設定値を容易に調整し、交通流シミュレーションの再現性を向上させることができる。 According to the present invention, a point where the simulated traffic flow is inconsistent with the actual traffic flow is found. Thereby, the setting value of the traffic flow model used for the traffic flow simulation can be easily adjusted, and the reproducibility of the traffic flow simulation can be improved.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る交通流シミュレーション不整合判定装置を用いた交通流シミュレーションシステムの構成を示すシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a traffic flow simulation system using a traffic flow simulation mismatch determination device according to an embodiment of the present invention.
図1において、交通流シミュレーションシステム100は、道路120を走行する車両130の交通流をシミュレーションし、シミュレーション結果に基づいて、道路120に渋滞が発生しないように信号機110を制御するシステムである。また、交通流シミュレーションシステム100は、道路120の上方に設けられた感知器140による計測データに基づいて、自己のシミュレーション結果に対し、実際の交通流と不整合となる部分を判定するシステムである。
In FIG. 1, a traffic
交通流シミュレーションシステム100は、信号制御装置200、交通流シミュレーション不整合判定装置300、および表示装置400を有する。信号制御装置200は、感知器140、信号機110、および交通流シミュレーション不整合判定装置300に接続されている。表示装置400は、交通流シミュレーション不整合判定装置300に接続されている。
The traffic
感知器140は、所定の時間間隔ごとに、直下を通過した車両130の台数(以下「交通量」という)、および車両130の通過時間の占める割合(以下「占有率」という)、車両130の平均速度を計測し、感知器情報として信号制御装置200へ送信する。なお、感知器140では平均速度を直接には計測しないが、たとえば信号制御装置200等で、交通量および占有率から容易に算出可能であるため、ここでは感知器140から得られるものとして説明を行う。
The
信号制御装置200は、感知器情報および交通流の模擬結果に基づいて、信号機110を制御する。信号制御装置200は、モデルパラメータデータベース210および信号制御部220を有する。
The
モデルパラメータデータベース210は、感知器140から送られる感知器情報を蓄積するとともに、道路120の交通流を模擬する際に用いる走行モデルおよび交通流モデルのパラメータをあらかじめ格納する。走行モデルのパラメータには、たとえば、車両の加速度、車間の挙動が伝わる速さ、走行車線を変更する際に用いる減速率、交通量、待ち行列の長さ等が含まれる。交通流モデルのパラメータには、たとえば、道路網構造、リンク飽和交通流率、分岐率、リンク容量、規制情報等が含まれる。
The
信号制御部220は、モデルパラメータデータベース210を参照して、数分程度先の交通流の模擬を行い、その結果を基に道路網の交通を円滑ならしめる信号制御情報を生成して信号機110へ送る。
The
交通流シミュレーション不整合判定装置300は、信号制御装置200から感知器情報および走行モデルのパラメータ(以下「走行モデルパラメータ」という)および交通流モデルのパラメータ(以下「交通量モデルパラメータ」という)を取得し、これらの情報に基づいて交通流の模擬を行う。そして、交通流シミュレーション不整合判定装置300は、模擬結果から、実際の交通流に対する交通量モデルパラメータの不整合を統計的に検出する。交通流シミュレーション不整合判定装置300は、感知器情報入力部310、パラメータ入力部320、シミュレーション部330、不整合判定部340、および不整合パラメータ抽出部350を有する。
The traffic flow simulation
図2は、交通流シミュレーション不整合判定装置300の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the traffic flow simulation
感知器情報入力部310は、図1に示す信号制御処置200から感知器情報を入力し、不整合判定部340およびシミュレーション部330のそれぞれへ出力する。
The sensor
パラメータ入力部320は、図1に示す信号制御装置200から走行モデルパラメータおよび交通流モデルパラメータ(以下「モデルパラメータ」と総称する)を入力し、シミュレーション部330および不整合パラメータ抽出部350のそれぞれへ出力する。
The
シミュレーション部330は、感知器情報およびモデルパラメータに基づいて、当該感知器情報が計測された時刻以降の任意の時間帯の道路120の交通流を模擬する。そして、シミュレーション部330は、模擬結果として得られる交通量などの情報(以下適宜「模擬情報」という)を、不整合判定部340へ出力する。
The
不整合判定部340は、感知器情報を基に、統計手法を用いて、実際の交通流に対して不整合となっている模擬結果を判定し、判定結果を不整合パラメータ抽出部350および図1に示す表示装置400へ出力する。
The
不整合パラメータ抽出部350は、不整合判定部340が不整合と判定した地点やその周辺の地点(以下「不整合地点」という)に関する交通流モデルパラメータ(以下「不整合パラメータ」という)を出力する。
The inconsistency
図1に示す表示装置400は、交通流シミュレーション不整合判定装置300で用いられる感知器情報、模擬情報、不整合地点、不整合パラメータなどを表示し、これらを含む各種情報を、交通流シミュレーションシステム100の管理者へ通知する。
The
図1に示す信号制御装置200および図2に示す交通流シミュレーション不整合判定装置300は、図示しないが、それぞれCPU(central processing unit)、制御プログラムを格納したROM(read only memory)などの記憶媒体、RAM(random access memory)などの作業用メモリ、および通信回路などを有する。CPUが制御プログラムを実行し、上記各部の機能を実現する。
The
以下、交通流シミュレーション不整合判定装置300の各部の動作について詳細に説明する。
Hereinafter, the operation of each part of the traffic flow simulation
まず、パラメータ入力部320は、交通流シミュレーションで使用されるモデルパラメータを、信号制御装置200から取得して保持する。次いで、感知器情報入力部310は、感知器140により実測された感知器情報(以下「実測情報」という)を、信号制御装置200から取得して保持する。
First, the
シミュレーション部330は、パラメータ入力部320からモデルパラメータを取得し、感知器情報入力部310から実測情報を取得する。そして、シミュレーション部330は、モデルパラメータおよび実測情報に基づいて交通流を模擬し、任意の時刻についての少なくとも交通量を含む模擬情報を生成して、不整合判定部340へ出力する。任意の時刻とは、実測情報が取得された時刻からその数十分後までである。
The
ここでは、シミュレーション部330は、交通流シミュレーションにより、交通網における地点1〜地点nの、実測情報が計測された時刻のu分後の時点の模擬情報のうちの交通量(以下「模擬交通量」という)Qs1(t+u)、Qs2(t+u)、・・・、Qsn(t+u)を算出するものとする。また、交通流シミュレーションで使用されるのは、地点1〜地点nの実測情報のうちの交通量(以下「感知器交通量」という)Qd1(t)、Qd2(t)、・・・、Qdn(t)である。交通流のシミュレーションの具体的手法については、公知の技術であるため、ここでの説明を省略する。
Here, the
不整合判定部340は、感知器交通量と模擬交通量とから単回帰直線を算出し、単回帰直線から逸脱した値をとる地点に、不整合が発生していると判別する。
The
不整合判定部340は、感知器交通量および模擬交通量に基づいて交通流モデルパラメータの不整合を判定する不整合判定処理を実行する。
The
図3は、不整合判定処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of inconsistency determination processing.
まず、ステップS1000において、不整合判定部340は、感知器情報入力部310から感知器交通量Qd1(t+u)〜Qdn(t+u)を読み込み、シミュレーション部330から模擬交通量Qs1(t+u)〜Qsn(t+u)を読み込む。
First, in step S1000, the
次に、ステップS2000において、不整合判定部340は、感知器交通量Qd1(t+u)〜Qdn(t+u)を説明変数、模擬交通量Qs1(t+u)〜Qsn(t+u)を目的変数として、切片b0および傾きb1で定義される単回帰直線を求める。
Next, in step S2000, the
次に、ステップS3000において、不整合判定部340は、ステップS2000で求めた単回帰直線を中心に、模擬交通量Qs1(t+u)〜Qsn(t+u)を正常と見なせる範囲(以下「予測区間」という)を算出する。
Next, in step S3000, the
予測区間は、たとえば、以下に説明する手法により算出する。ここで、自由度がf、有意水準がαのとき、t値をt(f;α) とする。また、標本数がi、制約数がjのとき、自由度fは、f=i−jであり、α=0.05、f=n−2とする。また、標準誤差をse、感知器交通量Qdの平均値をQdave、感知器交通量Qdの標準偏差をsxと置く。このとき、不整合判定部340は、任意の感知器交通量Qdに対して、模擬交通量Qsの予測区間上限値Lmaxおよび予測区間下限値Lminを、以下の式(1)〜(3)を用いて算出する。
ステップS4000において、不整合判定部340は、模擬交通量Qs1(t+u)〜Qsn(t+u)に対して、1つずつ順に予測区間の中の値をとるか否かを判別する。不整合判定部340は、予測区間の外の値をとる模擬交通量Qs*(t+u)が存在するたびに、これを統計的な外れ値として検出し、外れ値の地点リストに当該地点を追加していく。
In step S4000, the
ステップS5000において、不整合判定部340は、ステップS4000でリストアップされた外れ値の地点リストを、不整合パラメータ抽出部350および表示装置400へ出力し、一連の処理を終了する。
In step S5000, the
図4は、予測区間と模擬交通量Qsの外れ値との関係を示す説明図である。縦軸を模擬交通量Qsとし、横軸を感知器交通量Qdとする。 Figure 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the outlier and the prediction interval simulated traffic volume Q s. The vertical axis represents the simulated traffic volume Q s, a horizontal axis and detector traffic volume Q d.
交通網の地点1〜地点nに関するプロット501に対して、単回帰直線502、予測区間上限値Lmaxおよび予測区間下限値Lminが算出される。ここで、図4に示すように、予測区間上限値Lmaxおよび予測区間下限値Lminに挟まれた予測区間の外に位置するプロット504が存在したとすると、このプロットに該当する地点が外れ値として検出される。
A
このようにして、外れ値をとる地点、つまり模擬交通量Qsが正常と見なせる範囲外の値をとる地点が存在する場合に、その外れ値の地点リストが、不整合パラメータ抽出部350に出力される。
In this way, when there is a point that takes an outlier, that is, a point that takes a value outside the range where the simulated traffic volume Q s can be regarded as normal, the outlier point list is output to the inconsistent
不整合パラメータ抽出部350は、外れ値の地点リストを入力すると、その地点リストに記載された地点ごとに、近隣の道路や交差点に関するパラメータを抽出し、表示装置400へ出力する。このパラメータには、たとえば、不整合判定部340が不整合と判定したリンク(道路)の飽和交通流率やリンク容量、および当該リンクの上流および下流に位置する各ノード(交差点)の信号制御パラメータ等が含まれる。
When the outlier list of points is input, the inconsistency
表示装置400は、あらかじめ用意された道路網の地図を表示するとともに、交通流シミュレーション不整合判定装置300から入力される感知器情報、模擬情報、不整合の地点を、地図に対応付けて表示する。これにより、交通流シミュレーションシステム100の管理者は、実際の交通状況と模擬による交通状況の間に不一致がある部分を容易に把握し、交通流モデルパラメータの不整合箇所を特定することができる。
The
このように、本実施の形態によれば、感知器交通量と模擬交通量から単回帰直線を算出し、単回帰直線に対する誤差から模擬交通量が実際の感知器交通量と不整合となる地点を判定する。これにより、模擬交通量が実際の感知器交通量と不整合となる地点、つまり模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す。また、これにより、不整合とされた地点に限定して計測や調査を行い、交通流シミュレーションの設定値を効率良く調整することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, a single regression line is calculated from the sensor traffic volume and the simulated traffic volume, and the simulated traffic volume is inconsistent with the actual sensor traffic volume from an error with respect to the single regression line. Determine. As a result, a point where the simulated traffic is inconsistent with the actual detector traffic, that is, a point where the simulated traffic is inconsistent with the actual traffic is found. In addition, this makes it possible to carry out measurement and investigation only in the inconsistent points, and to efficiently adjust the setting values of the traffic flow simulation.
なお、交通量情報を実測する装置としては、超音波車両感知器以外にも、たとえば光学式車両感知器、マイクロ波式車両感知器、画像式車両感知器など、各種の車両感知器を用いてもよいことはもちろんである。また、本実施の形態では、感知器交通量と模擬交通量から単回帰直線を算出したが、これに限るものではない。すなわち、複数の地点に関する交通流情報の実測値と、道路網の交通流を模擬したときの対応する各地点についての交通流情報の模擬値との組合せであれば、平均速度や待ち行列の長さなど、他の各種情報を用いてもよい。また、実測値と模擬値とで相関を有するものであれば、必ずしもこれらを同じ種類の情報としなくてもよい。 In addition to ultrasonic vehicle detectors, various types of vehicle detectors such as optical vehicle detectors, microwave vehicle detectors, and image type vehicle detectors are used as devices for measuring traffic information. Of course it is good. In the present embodiment, the single regression line is calculated from the detector traffic volume and the simulated traffic volume, but the present invention is not limited to this. In other words, if the measured value of traffic flow information for multiple points is combined with the simulated value of traffic flow information for each corresponding point when simulating the traffic flow of the road network, the average speed and queue length Various other information such as the above may be used. Further, as long as there is a correlation between the actually measured value and the simulated value, these do not necessarily have to be the same type of information.
本発明に係る交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法は、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を見出す交通流シミュレーション不整合判定装置および交通流シミュレーション不整合判定方法として有用である。 The traffic flow simulation inconsistency determination device and the traffic flow simulation inconsistency determination method according to the present invention are a traffic flow simulation inconsistency determination device and a traffic flow simulation inconsistency that find a point where a simulated traffic flow is inconsistent with an actual traffic flow. This is useful as a matching determination method.
100 交通流シミュレーションシステム
110 信号機
120 道路
130 車両
140 感知器
200 信号制御装置
210 モデルパラメータデータベース
220 信号制御部
300 交通流シミュレーション不整合判定装置
310 感知器情報入力部
320 パラメータ入力部
330 シミュレーション部
340 不整合判定部
350 不整合パラメータ抽出部
400 表示装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記道路網の交通流を模擬したときの前記複数の地点についての交通流情報の模擬値と前記複数の地点についての前記実測値との回帰直線を求め、回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定手段と、
を有する交通流シミュレーション不整合判定装置。 Actual measurement information input means for inputting actual measurement values of traffic flow information for a plurality of points on the road network;
Obtaining a regression line between the simulated value of the traffic flow information for the plurality of points and the measured value for the plurality of points when simulating the traffic flow of the road network, and from the error with respect to the regression line, Inconsistency judging means for judging a point where the inconsistency with the actual traffic flow,
A traffic flow simulation inconsistency judging device having
をさらに有する請求項1記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。 Simulation means for simulating the traffic flow of the road network based on the measured values for the plurality of points using predetermined parameters;
The traffic flow simulation mismatch determination device according to claim 1, further comprising:
をさらに有する請求項2記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。 Inconsistency parameter extraction means for extracting parameters used for simulating the inconsistent point;
The traffic flow simulation inconsistency determination device according to claim 2, further comprising:
請求項1記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。 The traffic flow information is measurement information of a vehicle detector installed at each of the plurality of points.
The traffic flow simulation mismatch determination device according to claim 1.
前記不整合判定手段は、
前記複数の地点についての交通量の実測値と模擬値との回帰直線を求める、
請求項1記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。 The traffic flow information includes at least traffic volume,
The inconsistency determination means includes
Obtaining a regression line between the measured value and the simulated value of the traffic volume for the plurality of points,
The traffic flow simulation mismatch determination device according to claim 1.
をさらに有する請求項1記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。 Display means for displaying points determined to be inconsistent by the inconsistency determining means;
The traffic flow simulation mismatch determination device according to claim 1, further comprising:
をさらに有する請求項2記載の交通流シミュレーション不整合判定装置。 Display means for displaying the parameters extracted by the inconsistent parameter extraction means;
The traffic flow simulation inconsistency determination device according to claim 2, further comprising:
前記複数の地点についての前記実測値と前記模擬値との回帰直線を算出する回帰直線算出ステップと、
回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定ステップと、
を有する交通流シミュレーション不整合判定方法。 An information input step for inputting measured values of traffic flow information for a plurality of points on the road network, and simulated values of traffic flow information for the plurality of points when simulating the traffic flow of the road network;
A regression line calculating step for calculating a regression line between the measured value and the simulated value for the plurality of points;
A mismatch determination step for determining a point where the simulated traffic flow is inconsistent with the actual traffic flow from an error with respect to the regression line;
A traffic flow simulation inconsistency determination method comprising:
前記複数の地点についての前記実測値と前記模擬値との回帰直線を算出する回帰直線算出ステップと、
回帰直線に対する誤差から、模擬による交通流が実際の交通流と不整合となる地点を判定する不整合判定ステップと、
をコンピュータに実行させるための交通流シミュレーション不整合判定プログラム。
An information input step for inputting measured values of traffic flow information for a plurality of points on the road network, and simulated values of traffic flow information for the plurality of points when simulating the traffic flow of the road network;
A regression line calculating step for calculating a regression line between the measured value and the simulated value for the plurality of points;
A mismatch determination step for determining a point where the simulated traffic flow is inconsistent with the actual traffic flow from an error with respect to the regression line;
A traffic flow simulation inconsistency judgment program for causing a computer to execute.
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