JP2020135503A - Travel time prediction method, model learning method, travel time prediction device, model learning device, computer program, and learned model set - Google Patents

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JP2020135503A JP2019029116A JP2019029116A JP2020135503A JP 2020135503 A JP2020135503 A JP 2020135503A JP 2019029116 A JP2019029116 A JP 2019029116A JP 2019029116 A JP2019029116 A JP 2019029116A JP 2020135503 A JP2020135503 A JP 2020135503A
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Shigeharu Toyoda
重治 豊田
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Abstract

To provide a travel time prediction method capable of predicting highly accurate travel time.SOLUTION: A travel time prediction method for predicting a travel time of a vehicle, comprising the steps of: predicting a phenomenon of a traffic flow occurring in a predicted target link which is a road link of a travel time prediction target; selecting a model corresponding to the predicted phenomenon from models for predicting the travel times prepared for each phenomenon of traffic flow; and predicting the travel time in the predicted target link based on the selected model.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、旅行時間予測方法、モデル学習方法、旅行時間予測装置、モデル学習装置、コンピュータプログラム、および学習済みモデルセットに関する。 The present invention relates to a travel time prediction method, a model learning method, a travel time prediction device, a model learning device, a computer program, and a trained model set.

従来、道路リンクの車両の通行に要する時間を算出し、算出結果を車両の運転手に提供する情報提供サービスが行われている。 Conventionally, an information providing service has been provided in which the time required for a vehicle on a road link to pass is calculated and the calculation result is provided to the driver of the vehicle.

このような旅行時間を、過去の旅行時間の測定結果に基づいて予測する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A method of predicting such a travel time based on a measurement result of a past travel time is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平3−73100号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-73100

例えば、過去の旅行時間の測定結果を説明変数とし、将来の旅行時間の予測結果を目的変数とする線形回帰モデルを用いて、旅行時間を予測することが可能である。 For example, it is possible to predict the travel time by using a linear regression model in which the measurement result of the past travel time is used as an explanatory variable and the prediction result of the future travel time is used as the objective variable.

しかしながら、線形回帰モデルなどのモデルを用いて旅行時間の予測を行った場合には、実測値とのずれが生じる場合があり、予測精度の向上が期待されている。 However, when the travel time is predicted using a model such as a linear regression model, a deviation from the measured value may occur, and improvement in prediction accuracy is expected.

本開示は、このような事情に鑑みてなされてものであり、高精度な旅行時間を予測することのできる旅行時間予測方法、モデル学習方法、旅行時間予測装置、モデル学習装置、コンピュータプログラム、および学習済みモデルセットを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and is a travel time prediction method, a model learning method, a travel time prediction device, a model learning device, a computer program, and a travel time prediction device capable of predicting a highly accurate travel time. The purpose is to provide a trained model set.

上記目的を達成するために、本開示の一実施態様に係る旅行時間予測方法は、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測方法であって、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測するステップと、交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するステップと、選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測するステップとを含む。 In order to achieve the above object, the travel time prediction method according to one embodiment of the present disclosure is a travel time prediction method for predicting the travel time of a vehicle, and is a prediction target which is a road link for which the travel time is predicted. A step of predicting the phenomenon of the traffic flow that occurs in the link, a step of selecting a model corresponding to the predicted phenomenon from the models for predicting the travel time prepared for each phenomenon of the traffic flow, and a step of selecting the model corresponding to the predicted phenomenon. It includes a step of predicting the travel time at the predicted link based on the selected model.

本開示の他の実施態様に係るモデル学習方法は、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習方法であって、前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得するステップと、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するステップと、を含む。 The model learning method according to another embodiment of the present disclosure is a model learning method for learning a model for predicting the travel time of a vehicle, and is a road link for which a travel time is predicted using the model. Based on the step of acquiring the phenomenon of the traffic flow generated in the predicted target link and the travel time observed for one or more road links including the predicted target link, the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon are set. Includes steps to learn.

本開示の他の実施態様に係る旅行時間予測装置は、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測装置であって、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する現象予測部と、交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するモデル選択部と、選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測する旅行時間予測部とを備える。 The travel time prediction device according to another embodiment of the present disclosure is a travel time prediction device for predicting the travel time of a vehicle, and is a road link for which the travel time is predicted, which is a traffic flow generated at the prediction target link. From the phenomenon prediction unit that predicts the phenomenon and the model for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon, the model selection unit that selects the model corresponding to the predicted phenomenon was selected. A travel time prediction unit that predicts the travel time in the prediction target link based on the model is provided.

本開示の他の実施態様に係るモデル学習装置は、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習装置であって、前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得する現象取得部と、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するモデル学習部と、を備える。 The model learning device according to another embodiment of the present disclosure is a model learning device that learns a model for predicting the travel time of a vehicle, and is a road link for which a travel time is predicted using the model. Based on the phenomenon acquisition unit that acquires the phenomenon of the traffic flow that occurred in the prediction target link and the travel time observed for one or more road links including the prediction target link, the model corresponding to the acquired phenomenon. It is equipped with a model learning unit that learns parameters.

本開示の他の実施態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する現象予測部と、交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するモデル選択部と、選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測する旅行時間予測部として機能させる。 The computer program according to another embodiment of the present disclosure is a computer program for causing a computer to function as a travel time prediction device for predicting the travel time of a vehicle, and the computer is used as a road for which a travel time is predicted. Corresponds to the predicted phenomenon from the phenomenon prediction unit that predicts the phenomenon of the traffic flow that occurs in the prediction target link that is the link and the model for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon. It functions as a model selection unit that selects a model and a travel time prediction unit that predicts the travel time in the prediction target link based on the selected model.

本開示の他の実施態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得する現象取得部と、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するモデル学習部として機能させる。 The computer program according to another embodiment of the present disclosure is a computer program for making a computer function as a model learning device for learning a model for predicting a vehicle travel time, and the computer is used as a model. Based on the phenomenon acquisition unit that acquires the phenomenon of the traffic flow that occurred in the prediction target link, which is the target road link for which the travel time is predicted, and the travel time observed for one or more road links including the prediction target link. Therefore, it functions as a model learning unit that learns the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon.

本開示の他の実施態様に係る学習済みモデルセットは、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおける車両の旅行時間を予測するようにコンピュータを機能させるための学習済みモデルの組を含むモデルセットであって、前記学習済みモデルは、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間を入力として受け付け、前記予測対象リンクにおける将来の旅行時間を出力するように、前記コンピュータを機能させ、前記学習済みモデルは、前記予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象ごとに対応付けられ、前記予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得し、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応するモデルのパラメータを学習することにより、前記学習済みモデルが生成される。 A trained model set according to another embodiment of the present disclosure is a set of trained models for making a computer function to predict the travel time of a vehicle at a prediction target link, which is a road link for which a travel time is predicted. The trained model accepts as input the travel time observed for one or more road links including the prediction target link, and outputs the future travel time in the prediction target link. , The computer is made to function, the trained model is associated with each traffic flow phenomenon generated in the prediction target link, the traffic flow phenomenon generated in the prediction target link is acquired, and the prediction target link is obtained. The trained model is generated by learning the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon based on the travel time observed for one or more road links including.

なお、上記したコンピュータプログラムまたは学習済みモデルを、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等のコンピュータ読取可能な不揮発性記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。また、本開示は、旅行時間予測装置またはモデル学習装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、旅行時間予測装置またはモデル学習装置を含むシステムとして実現したりすることもできる。 It should be noted that the above-mentioned computer program or trained model can be distributed via a computer-readable non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) or a communication network such as the Internet. Needless to say. Further, the present disclosure can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes a part or all of the travel time prediction device or the model learning device, or can be realized as a system including the travel time prediction device or the model learning device.

本開示によると、高精度な旅行時間を予測することができる。 According to the present disclosure, it is possible to predict a highly accurate travel time.

図1は、道路リンクを模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a road link. 図2は、線形回帰モデルを用いた旅行時間の予測方法を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of predicting travel time using a linear regression model. 図3は、線形回帰モデルを用いた旅行時間の予測結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a prediction result of travel time using a linear regression model. 図4は、実施の形態に係る旅行時間予測装置の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a travel time prediction device according to an embodiment. 図5Aは、第1現象について説明するための図である。FIG. 5A is a diagram for explaining the first phenomenon. 図5Bは、第2現象について説明するための図である。FIG. 5B is a diagram for explaining the second phenomenon. 図5Cは、第3現象について説明するための図である。FIG. 5C is a diagram for explaining the third phenomenon. 図5Dは、第4現象について説明するための図である。FIG. 5D is a diagram for explaining the fourth phenomenon. 図5Eは、第5現象について説明するための図である。FIG. 5E is a diagram for explaining the fifth phenomenon. 図6は、5つの交通流の現象を、渋滞および非渋滞という交通流の現象に基づいて分類した図である。FIG. 6 is a diagram in which the five traffic flow phenomena are classified based on the traffic flow phenomena of congestion and non-congestion. 図7Aは、予測対象リンクの渋滞の判断方法について説明するための図である。FIG. 7A is a diagram for explaining a method of determining the congestion of the prediction target link. 図7Bは、予測対象リンクの渋滞の判断方法について説明するための図である。FIG. 7B is a diagram for explaining a method of determining the congestion of the prediction target link. 図8Aは、渋滞末尾の進行方向の判断方法について説明するための図である。FIG. 8A is a diagram for explaining a method of determining the traveling direction at the end of the traffic jam. 図8Bは、渋滞末尾の進行方向の判断方法について説明するための図である。FIG. 8B is a diagram for explaining a method of determining the traveling direction at the end of the traffic jam. 図9Aは、線形回帰モデルを用いた予測対象リンクの旅行時間の予測について説明するための図である。FIG. 9A is a diagram for explaining the prediction of the travel time of the predicted target link using the linear regression model. 図9Bは、線形回帰モデルを用いた予測対象リンクの旅行時間の予測について説明するための図である。FIG. 9B is a diagram for explaining the prediction of the travel time of the predicted target link using the linear regression model. 図10は、旅行時間予測装置による旅行時間の予測処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of travel time prediction processing by the travel time prediction device. 図11は、交通流の現象予測処理(図10のステップS2)の詳細を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing details of the traffic flow phenomenon prediction process (step S2 in FIG. 10). 図12は、旅行時間予測装置による旅行時間の予測処理を模式的に示した図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing the travel time prediction process by the travel time prediction device. 図13は、実施の形態に係るモデル学習装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a model learning device according to an embodiment. 図14は、入出力データセットの分類処理およびモデルパラメータの学習処理を模式的に示した図である。FIG. 14 is a diagram schematically showing an input / output data set classification process and a model parameter learning process. 図15は、モデル学習装置によるモデルの学習処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a procedure of model learning processing by the model learning device. 図16は、交通流の現象予測処理(図10のステップS2)の詳細を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing details of the traffic flow phenomenon prediction process (step S2 in FIG. 10).

[本開示の基礎となった知見]
まず、本開示の基礎となった知見について説明する。
[Knowledge on which this disclosure is based]
First, the findings that form the basis of this disclosure will be described.

上述したように、旅行時間は道路リンク(以下、「リンク」とも言う。)ごとに算出または予測することができる。 As described above, the travel time can be calculated or predicted for each road link (hereinafter, also referred to as “link”).

図1は、道路リンクを模式的に示した図である。例えば、リンク1→リンク2→リンク3の順に道路リンクが接続されており、自動車などの車両1が、リンク1→リンク2→リンク3の順に走行するものとする。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a road link. For example, it is assumed that road links are connected in the order of link 1 → link 2 → link 3, and a vehicle 1 such as an automobile travels in the order of link 1 → link 2 → link 3.

ここで、道路リンクとは、道路を交差点間などの情報提供単位ごとに区切ったものである。また、リンク旅行時間(以下、「旅行時間」ともいう。)は、道路リンクの端から端までを車両1が移動するのに要した時間を示す。つまり、車両1が、リンク1→リンク2→リンク3の順に走行することにより、リンク1の旅行時間、リンク2の旅行時間およびリンク3の旅行時間が求められる。 Here, the road link is a road divided by information provision units such as between intersections. Further, the link travel time (hereinafter, also referred to as “travel time”) indicates the time required for the vehicle 1 to move from one end of the road link to the other. That is, when the vehicle 1 travels in the order of link 1 → link 2 → link 3, the travel time of link 1, the travel time of link 2, and the travel time of link 3 are obtained.

旅行時間を道路リンクの走行前に予測する方法として、以下に説明する線形回帰モデルを用いた旅行時間の予測方法が考えられる。 As a method of predicting the travel time before traveling on the road link, a method of predicting the travel time using the linear regression model described below can be considered.

図2は、線形回帰モデルを用いた旅行時間の予測方法を説明するための図である。横軸は時刻を示し、縦軸は道路リンクを示す。道路リンクは、図1に示したように、車両の進行方向の上流側からリンク1、リンク2、リンク3の順に並んでいるものとする。また、黒丸の各点は、自身の座標位置における旅行時間を示すものとする。 FIG. 2 is a diagram for explaining a method of predicting travel time using a linear regression model. The horizontal axis shows the time and the vertical axis shows the road link. As shown in FIG. 1, the road links are arranged in the order of link 1, link 2, and link 3 from the upstream side in the traveling direction of the vehicle. In addition, each point of the black circle indicates the travel time at its own coordinate position.

リンク2を、旅行時間を予測する対象のリンク(以下、「予測対象リンク」と言う。)とし、現在時刻よりも2期先の時刻の予測対象リンクにおける旅行時間を予測する。例えば、隣接する時刻間は5分とする。 The link 2 is a link for which the travel time is predicted (hereinafter, referred to as a “prediction target link”), and the travel time at the prediction target link at a time two periods ahead of the current time is predicted. For example, the time between adjacent times is 5 minutes.

現在時刻をtとした場合、線形回帰モデルへ入力される入力データセット8は、時刻tにおいて観測されたリンク1〜3の旅行時間と、時刻t−1において観測されたリンク1〜3の旅行時間である。
入力データセット8を線形回帰モデルに入力し、時刻t+2の予測対象リンクの旅行時間を予測する。
Assuming that the current time is t, the input data set 8 input to the linear regression model has the travel time of links 1 to 3 observed at time t and the travel of links 1 to 3 observed at time t-1. It's time.
The input data set 8 is input to the linear regression model to predict the travel time of the predicted link at time t + 2.

図2を用いて説明した線形回帰モデルは、以下の式1で表すことができる。

Figure 2020135503

ここで
(t):道路リンクiの時刻tにおけるリンク旅行時間
(t−j):道路リンクiの時刻tのj期前におけるリンク旅行時間
i,j:x(t−j)に対するモデルパラメータ
x´(t):道路リンクiの時刻tにおけるリンク旅行時間の予測値 The linear regression model described with reference to FIG. 2 can be expressed by the following equation 1.
Figure 2020135503

Here, x i (t): Link travel time at time t of road link i x i (t-j): Link travel time before j period of time t of road link i w i, j : x i (t-) model parameters for the j) x'i (t): the predicted value of the link travel time at time t of the road link i

また、線形回帰モデルを一般化すると、以下の式2で表すことができる。

Figure 2020135503
ここで
予測先時間(何期先を予測するか):q期
モデル時間次数:p
リンク数:m Further, if the linear regression model is generalized, it can be expressed by the following equation 2.
Figure 2020135503
Here, the predicted destination time (how many periods ahead is predicted): q period model time order: p
Number of links: m

式2に示すモデルパラメータは、以下の式3をできるだけ満たすように定められる。

Figure 2020135503
ここで、
x(t):時刻tにおけるリンク旅行時間の観測値
x´(t):時刻tにおけるリンク旅行時間の予測値
ti:サンプルiのリンク旅行時間の観測時刻および予測時刻
n:観測および予測されたリンク旅行時間のサンプル数 The model parameters shown in Equation 2 are defined so as to satisfy the following Equation 3 as much as possible.
Figure 2020135503
here,
x (t): Observed value of link travel time at time t x'(t): Predicted value of link travel time at time t ti: Observation time and predicted time of link travel time of sample i n: Observed and predicted Sample number of link travel times

式3をできるだけ満たすモデルパラメータを求める方法として最小二乗法がある。最小二乗法は、誤差を以下の式4で定義した場合に、以下の式5に示す関数(以下、「エラー関数」と言う。)の値Errorを最小にするモデルパラメータを求める方法である。
e(t)=x´(t)−x(t) …(式4)

Figure 2020135503
There is a method of least squares as a method of obtaining a model parameter that satisfies Equation 3 as much as possible. The least squares method is a method of obtaining a model parameter that minimizes the value Error of the function shown in the following equation 5 (hereinafter referred to as “error function”) when the error is defined by the following equation 4.
e (t) = x'(t) -x (t) ... (Equation 4)
Figure 2020135503

エラー関数は、モデルパラメータwi,jに関する2次関数である。このため、エラー関数を各モデルパラメータwi,jで偏微分した値を0とする連立方程式を解くことにより、エラー関数の値Errorを最小にするモデルパラメータwi,jを求めることができる。 The error function is a quadratic function related to the model parameters wi and j . Therefore, by solving the simultaneous equations in which the value obtained by partially differentiating the error function with respect to the model parameters wi and j is 0, the model parameters wi and j that minimize the value error of the error function can be obtained.

次に、このようにして求めたモデルパラメータwi,jを含む線形回帰モデルによる実験結果について説明する。 Next, the experimental results by the linear regression model including the model parameters wi and j thus obtained will be described.

図3は、線形回帰モデルを用いた旅行時間の予測結果を示す図である。横軸は時刻を示し、縦軸は旅行時間を示す。 FIG. 3 is a diagram showing a prediction result of travel time using a linear regression model. The horizontal axis shows the time, and the vertical axis shows the travel time.

太実線は、旅行時間の観測値41を示す。観測値41は、予測対象リンクを実際に走行した車両1のプローブ情報に基づいて観測された旅行時間の値を示す。プローブ情報は、車両1の走行位置および走行時刻を示す情報である。また、観測時刻をtとした場合、時刻tの旅行時間は、時刻t−1から時刻tまでの間に予測対象リンクを通過した車両1の旅行時間の平均値である。つまり、観測値41は、時刻t−1から時刻tまでの間に予測対象リンクを通過した車両1のプローブ情報に基づいて観測された旅行時間の平均値である。
破線は、線形回帰モデルを用いて予測した旅行時間の予測値42を示す。
The thick solid line shows the observed value 41 of the travel time. The observation value 41 indicates the value of the travel time observed based on the probe information of the vehicle 1 that actually traveled on the prediction target link. The probe information is information indicating the traveling position and traveling time of the vehicle 1. Further, when the observation time is t, the travel time at time t is the average value of the travel time of the vehicle 1 that has passed the prediction target link between the time t-1 and the time t. That is, the observed value 41 is an average value of the travel time observed based on the probe information of the vehicle 1 that has passed the prediction target link between the time t-1 and the time t.
The dashed line shows the predicted value 42 of the travel time predicted using the linear regression model.

観測値41と予測値42とを比較して分かるように、旅行時間の予測が当たっている時間帯もあるが、外れている時間帯もある。特に、旅行時間が漸増する(非渋滞から渋滞に変化する)7時前後の時間帯と、旅行時間が漸減する(渋滞から非渋滞に変化する)11時前後の時間帯において、予測が外れる傾向がある。 As can be seen by comparing the observed value 41 and the predicted value 42, there are times when the travel time prediction is correct, but there are times when the travel time is not predicted. In particular, the prediction tends to be wrong in the time zone around 7 o'clock when the travel time gradually increases (changes from non-congestion to non-congestion) and the time zone around 11 o'clock when the travel time gradually decreases (changes from congestion to non-congestion). There is.

このように、交通流の現象には様々なパターンがあり、発明者は、1つの線形回帰モデルでこれら複数の現象を表現するのは困難であると考えた。 As described above, there are various patterns in the phenomenon of traffic flow, and the inventor found it difficult to express these multiple phenomena with one linear regression model.

一方、ニューラルネットワークなどの非線形モデルを用いて旅行時間を予測することも考えられる。予測精度を高めるためには非線形モデルを道路リンクごとに用意しなければならない。しかし、道路リンクの数は膨大である。例えば、日本デジタル道路地図協会が提供する「デジタル道路地図データベース」には、2018年3月末現在で、基本道路(全国の都道府県道以上または幅員5.5m以上の主要な道路)データだけで約154万リンク収録されている。また、非線形モデルのパラメータ学習時間は、少なく見積もっても線形回帰モデルのパラメータ学習時間の数10倍以上である。このため、非線形モデルのパラメータを学習させるため膨大な時間がかかる。このため、非線形モデルを用いて旅行時間を予測することは現実的ではない。 On the other hand, it is also conceivable to predict the travel time using a nonlinear model such as a neural network. In order to improve the prediction accuracy, a non-linear model must be prepared for each road link. However, the number of road links is enormous. For example, as of the end of March 2018, the "Digital Road Map Database" provided by the Japan Digital Road Map Association contains only basic road data (main roads with a width of 5.5 m or more or prefectural roads nationwide). It contains 1.54 million links. Further, the parameter learning time of the nonlinear model is at least several tens of times longer than the parameter learning time of the linear regression model. Therefore, it takes an enormous amount of time to train the parameters of the nonlinear model. Therefore, it is not realistic to predict the travel time using a nonlinear model.

そこで、発明者は、高精度な旅行時間を予測することのできる線形回帰モデルについて検討を行った。ただし、本開示は、非線形モデルにも適用可能であり、非線形モデルを排除するものではない。今後のコンピュータ技術の進歩により、非線形モデルのパラメータ学習が運用上において現実的な時間で可能となった場合には、非線形モデルによる旅行時間の予測も考えられる。 Therefore, the inventor investigated a linear regression model that can predict the travel time with high accuracy. However, the present disclosure is also applicable to nonlinear models and does not exclude nonlinear models. If the parameter learning of the nonlinear model becomes possible in an operationally realistic time due to the progress of computer technology in the future, it is possible to predict the travel time by the nonlinear model.

[本開示の実施形態の概要]
最初に本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
(1)本開示の一実施形態に係る旅行時間予測方法は、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測方法であって、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測するステップと、交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するステップと、選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測するステップとを含む。
[Summary of Embodiments of the present disclosure]
First, the outlines of the embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1) The travel time prediction method according to an embodiment of the present disclosure is a travel time prediction method for predicting the travel time of a vehicle, and traffic generated at a prediction target link which is a road link for which the travel time is predicted. A step of predicting a flow phenomenon, a step of selecting a model corresponding to the predicted phenomenon from among the models for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon, and the selected model. Includes a step of predicting the travel time at the predicted link based on.

この構成によると、予測対象リンクにおいて発生すると予測される交通流の現象に合致したモデルを用いて、予測対象リンクにおける旅行時間を予測することができる。このように、旅行時間の予測に最適なモデルを用いて旅行時間を予測することができる。このため、高精度な旅行時間を予測することができる。 According to this configuration, the travel time at the predicted link can be predicted by using a model that matches the traffic flow phenomenon predicted to occur at the predicted link. In this way, the travel time can be predicted using the model most suitable for the prediction of the travel time. Therefore, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

(2)好ましくは、前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクを含む複数の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて前記現象を予測する。 (2) Preferably, in the step of predicting the phenomenon, the phenomenon is predicted based on the travel time observed for a plurality of road links including the prediction target link.

この構成によると、予測対象リンクにおいて観測された旅行時間のみならず、予測対象リンクの上流および下流の少なくとも一方に存在する道路リンクにおいて観測された旅行時間を用いて予測対象リンクにおいて発生する現象を予測することができる。このように予測対象リンクの周囲の状況を考慮して現象を予測することができるために、現象を正確に予測することができる。 According to this configuration, not only the travel time observed at the predicted link, but also the phenomenon that occurs at the predicted link using the travel time observed at at least one of the road links upstream and downstream of the predicted link. Can be predicted. Since the phenomenon can be predicted in consideration of the situation around the prediction target link in this way, the phenomenon can be predicted accurately.

(3)また、前記現象を予測するステップでは、第1の時点において前記予測対象リンクにおいて発生している交通流の現象に基づいて、第1の時点よりも将来の第2の時点において前記予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測してもよい。 (3) Further, in the step of predicting the phenomenon, the prediction is made at a second time point in the future from the first time point based on the traffic flow phenomenon occurring at the prediction target link at the first time point. You may predict the phenomenon of the traffic flow that occurs at the target link.

この構成によると、予測対象リンクにおいて現在発生している現象に基づいて、予測対象リンクにおいて将来発生するであろう現象を予測することができる。 According to this configuration, it is possible to predict the phenomenon that will occur in the prediction target link in the future based on the phenomenon that is currently occurring in the prediction target link.

(4)また、前記現象は、道路リンクにおいて発生する渋滞を指標としてもよい。 (4) Further, the phenomenon may use the congestion generated at the road link as an index.

この構成によると、渋滞に関連する現象を予測することができる。渋滞は旅行時間の予測に重大な影響を与える。このため、上記した現象に対応したモデルを用いることで、高精度な旅行時間を予測することができる。 According to this configuration, it is possible to predict a phenomenon related to traffic congestion. Congestion has a significant impact on travel time predictions. Therefore, by using a model corresponding to the above phenomenon, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

(5)また、前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクが第1現象から第5現象のいずれに該当するかを判断することにより前記現象を予測してもよい。
第1現象:前記予測対象リンクと、前記予測対象リンクの前記車両の進行方向の上流側の所定数の道路リンクと、前記予測対象リンクの前記車両の進行方向の下流側の所定数の道路リンクのいずれにおいても渋滞が発生していない
第2現象:前記予測対象リンクにおいて渋滞が発生しておらず、前記予測対象リンクの前記下流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクに近づいている
第3現象:前記予測対象リンクにおいて渋滞が発生しており、前記予測対象リンクの前記上流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクから遠ざかっている
第4現象:前記予測対象リンクにおいて渋滞が発生しており、前記予測対象リンクの前記上流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクに近づいている
第5現象:予測対象リンクにおいて渋滞が発生しておらず、前記予測対象リンクの前記下流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクから遠ざかっている
(5) Further, in the step of predicting the phenomenon, the phenomenon may be predicted by determining which of the first phenomenon to the fifth phenomenon the prediction target link corresponds to.
First phenomenon: the prediction target link, a predetermined number of road links on the upstream side of the prediction target link in the traveling direction of the vehicle, and a predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link in the traveling direction of the vehicle. No congestion has occurred in any of the second phenomenon: No congestion has occurred at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at a predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link is Third phenomenon approaching the prediction target link: Congestion is occurring at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at a predetermined number of road links on the upstream side of the prediction target link is the prediction target. Fourth phenomenon of moving away from the link: Congestion is occurring at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at the predetermined number of road links on the upstream side of the prediction target link approaches the prediction target link. Fifth phenomenon: There is no congestion at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at the predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link is away from the prediction target link.

この構成によると、5つの現象のそれぞれに対応したモデルを準備することで、高精度な旅行時間を予測することができる。 According to this configuration, it is possible to predict the travel time with high accuracy by preparing a model corresponding to each of the five phenomena.

(6)また、前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクを含む複数の道路リンクにおいて発生する渋滞の末尾位置の進行方向を判断し、前記進行方向の判断結果に基づいて前記現象を予測してもよい。 (6) Further, in the step of predicting the phenomenon, the traveling direction of the end position of the traffic jam generated in the plurality of road links including the prediction target link is determined, and the phenomenon is predicted based on the determination result of the traveling direction. You may.

渋滞末尾の進行方向を判断することにより、例えば、予測対象リンクの下流に存在する渋滞末尾が予測対象リンクに接近しており、いずれ渋滞に巻き込まれるのかを判断することができる。また、予測対象リンクの上流に存在する渋滞末尾が下流に移動しており、いずれ渋滞が解消されるのかなどを判断することもできる。これにより、現象を正確に予測することができる。 By determining the traveling direction at the end of the traffic jam, for example, it is possible to determine whether the end of the traffic jam existing downstream of the prediction target link is close to the prediction target link and will eventually be involved in the traffic jam. In addition, the end of the traffic jam existing upstream of the prediction target link has moved downstream, and it is possible to determine whether the traffic jam will be resolved eventually. As a result, the phenomenon can be predicted accurately.

(7)また、前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクの上流または下流に位置する道路リンクにおける旅行時間の時間変化に基づいて前記進行方向を判断してもよい。 (7) Further, in the step of predicting the phenomenon, the traveling direction may be determined based on the time change of the travel time on the road link located upstream or downstream of the prediction target link.

道路リンクに対して渋滞区間の占める割合が大きくなるほど旅行時間が大きくなる。このため、この構成によると、渋滞の末尾位置の進行方向を正確に判断することができる。 The greater the proportion of congested sections to the road links, the greater the travel time. Therefore, according to this configuration, the traveling direction of the end position of the traffic jam can be accurately determined.

(8)また、前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクを含む複数の道路リンクにおいて発生する渋滞状況を判断することにより、渋滞の末尾位置を判断し、当該末尾位置の時間変化に基づいて前記進行方向を判断してもよい。 (8) Further, in the step of predicting the phenomenon, the end position of the traffic jam is determined by determining the congestion situation occurring in a plurality of road links including the prediction target link, and based on the time change of the end position. The traveling direction may be determined.

複数の道路リンクにおいて渋滞が発生しているか否かを判断することにより、渋滞の末尾位置を正確に判断することができる。このため、末尾位置の時間変化から、渋滞の末尾位置の進行方向を正確に判断することができる。 By determining whether or not a traffic jam has occurred at a plurality of road links, the end position of the traffic jam can be accurately determined. Therefore, the traveling direction of the end position of the traffic jam can be accurately determined from the time change of the end position.

(9)本開示の他の実施形態に係るモデル学習方法は、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習方法であって、前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得するステップと、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するステップと、を含む。 (9) The model learning method according to another embodiment of the present disclosure is a model learning method for learning a model for predicting the travel time of a vehicle, and is a road for which the travel time is predicted using the model. The model corresponding to the acquired phenomenon based on the step of acquiring the phenomenon of the traffic flow generated in the predicted target link which is a link and the travel time observed for one or more road links including the predicted target link. Includes steps to learn the parameters of.

この構成によると、予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象ごとにモデルが学習される。つまり、学習済みモデルは、予測対象リンクにおいて発生すると予測される交通流の現象に合致したモデルである。このため、交通流の現象を予測し、予測された現象に対応したモデルを用いて旅行時間を予測することにより、旅行時間の予測に最適なモデルを用いて旅行時間を予測することができる。よって、高精度な旅行時間を予測することができる。 According to this configuration, a model is learned for each traffic flow phenomenon that occurs at the predicted link. That is, the trained model is a model that matches the traffic flow phenomenon that is predicted to occur at the predicted link. Therefore, by predicting the phenomenon of the traffic flow and predicting the travel time by using the model corresponding to the predicted phenomenon, the travel time can be predicted by using the optimum model for predicting the travel time. Therefore, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

(10)本開示の他の実施形態に係る旅行時間予測装置は、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測装置であって、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する現象予測部と、交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するモデル選択部と、選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測する旅行時間予測部とを備える。 (10) The travel time prediction device according to another embodiment of the present disclosure is a travel time prediction device that predicts the travel time of a vehicle, and occurs at a prediction target link that is a road link for which the travel time is predicted. A phenomenon prediction unit that predicts a traffic flow phenomenon, a model selection unit that selects a model corresponding to the predicted phenomenon from among models for predicting travel time prepared for each traffic flow phenomenon, and a model selection unit. It includes a travel time prediction unit that predicts the travel time in the prediction target link based on the selected model.

この構成は、上述の旅行時間予測方法に含まれる特徴的なステップに対応する処理部を備える。このため、この構成によると、上述の旅行時間予測方法と同様の作用および効果を奏することができる。 This configuration includes a processing unit corresponding to a characteristic step included in the above-mentioned travel time prediction method. Therefore, according to this configuration, it is possible to obtain the same actions and effects as the above-mentioned travel time prediction method.

(11)本開示の他の実施形態に係るモデル学習装置は、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習装置であって、前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得する現象取得部と、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するモデル学習部と、を備える。 (11) The model learning device according to another embodiment of the present disclosure is a model learning device that learns a model for predicting the travel time of a vehicle, and is a road for which the travel time is predicted using the model. Corresponds to the acquired phenomenon based on the phenomenon acquisition unit that acquires the phenomenon of the traffic flow generated in the prediction target link, which is a link, and the travel time observed for one or more road links including the prediction target link. A model learning unit for learning the parameters of the model is provided.

この構成は、上述のモデル学習方法に含まれる特徴的なステップに対応する処理部を備える。このため、この構成によると、上述のモデル学習方法と同様の作用および効果を奏することができる。 This configuration includes a processing unit corresponding to the characteristic steps included in the model learning method described above. Therefore, according to this configuration, the same actions and effects as those of the above-mentioned model learning method can be obtained.

(12)本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する現象予測部と、交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するモデル選択部と、選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測する旅行時間予測部として機能させる。 (12) The computer program according to another embodiment of the present disclosure is a computer program for causing a computer to function as a travel time prediction device for predicting the travel time of a vehicle, and the computer predicts the travel time. The phenomenon predicted from the phenomenon prediction unit that predicts the phenomenon of the traffic flow that occurs in the prediction target link, which is the target road link, and the model for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon. It functions as a model selection unit that selects a model corresponding to the above, and a travel time prediction unit that predicts the travel time in the prediction target link based on the selected model.

この構成によると、コンピュータを、上述の旅行時間予測装置として機能させることができる。このため、上述の旅行時間予測装置と同様の作用および効果を奏することができる。 According to this configuration, the computer can function as the above-mentioned travel time prediction device. Therefore, the same actions and effects as those of the above-mentioned travel time prediction device can be obtained.

(13)本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得する現象取得部と、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するモデル学習部として機能させる。 (13) The computer program according to another embodiment of the present disclosure is a computer program for causing a computer to function as a model learning device for learning a model for predicting a vehicle travel time, and the computer is used as a model learning device. The travel observed for the phenomenon acquisition unit that acquires the phenomenon of the traffic flow generated in the prediction target link, which is the target road link for which the travel time is predicted using the model, and one or more road links including the prediction target link. It functions as a model learning unit that learns the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon based on the time.

この構成によると、コンピュータを、上述のモデル学習装置として機能させることができる。このため、上述のモデル学習装置と同様の作用および効果を奏することができる。 According to this configuration, the computer can function as the model learning device described above. Therefore, the same actions and effects as those of the above-mentioned model learning device can be obtained.

(14)本開示の他の実施形態に係る学習済みモデルセットは、旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおける車両の旅行時間を予測するようにコンピュータを機能させるための学習済みモデルの組を含むモデルセットであって、前記学習済みモデルは、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間を入力として受け付け、前記予測対象リンクにおける将来の旅行時間を出力するように前記コンピュータを機能させ、前記学習済みモデルは、前記予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象ごとに対応付けられ、前記予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得し、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応するモデルのパラメータを学習することにより、前記学習済みモデルが生成される。 (14) The trained model set according to another embodiment of the present disclosure is a trained model set for making a computer function to predict the travel time of a vehicle at a prediction target link, which is a road link for which a travel time is predicted. A model set including a set of models, the trained model accepts as input the travel time observed for one or more road links including the prediction target link, and outputs a future travel time in the prediction target link. The trained model is associated with each traffic flow phenomenon generated at the prediction target link, acquires the traffic flow phenomenon generated at the prediction target link, and obtains the prediction target. The trained model is generated by learning the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon based on the travel time observed for one or more road links including the link.

この構成によると、予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象ごとにモデルが学習される。つまり、学習済みモデルは、予測対象リンクにおいて発生すると予測される交通流の現象に合致したモデルである。このため、現象を予測し、予測された現象に対応したモデルを用いて旅行時間を予測することにより、旅行時間の予測に最適なモデルを用いて旅行時間を予測することができる。よって、高精度な旅行時間を予測することができる。 According to this configuration, a model is learned for each traffic flow phenomenon that occurs at the predicted link. That is, the trained model is a model that matches the traffic flow phenomenon that is predicted to occur at the predicted link. Therefore, by predicting the phenomenon and predicting the travel time using a model corresponding to the predicted phenomenon, it is possible to predict the travel time using the model most suitable for predicting the travel time. Therefore, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a preferred specific example of the present disclosure. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, steps, the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present disclosure will be described as arbitrary components constituting the more preferable form.

<旅行時間予測装置の構成>
図4は、実施の形態に係る旅行時間予測装置の構成を示すブロック図である。
旅行時間予測装置2は、予測対象リンクを含む複数のリンクを走行した車両1の旅行時間の観測値から、将来の時刻における旅行時間を予測する装置である。ここでは、現在時刻よりも2期先の時刻の予測対象リンクにおける旅行時間を予測するものとする。なお、隣接する時刻間(1期間の時間)は、例えば5分とする。
<Structure of travel time prediction device>
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a travel time prediction device according to an embodiment.
The travel time prediction device 2 is a device that predicts the travel time at a future time from the observed value of the travel time of the vehicle 1 traveling on a plurality of links including the prediction target link. Here, it is assumed that the travel time at the prediction target link of the time two periods ahead of the current time is predicted. The time between adjacent times (time for one period) is, for example, 5 minutes.

旅行時間予測装置2は、通信I/F(インタフェース)部21と、記憶部22と、プローブ情報取得部23と、旅行時間観測部24と、現象予測部25と、モデル選択部26と、旅行時間予測部27と、旅行時間提供部28とを備える。 The travel time prediction device 2 includes a communication I / F (interface) unit 21, a storage unit 22, a probe information acquisition unit 23, a travel time observation unit 24, a phenomenon prediction unit 25, a model selection unit 26, and a travel. It includes a time prediction unit 27 and a travel time provision unit 28.

通信I/F部21は、車両1と無線通信を行うための通信インタフェースである。例えば、通信I/F部21は、4G(第4世代移動通信システム)または5G(第5世代移動通信システム)などの規格に基づいて、車両1と無線通信を行う。 The communication I / F unit 21 is a communication interface for wirelessly communicating with the vehicle 1. For example, the communication I / F unit 21 performs wireless communication with the vehicle 1 based on a standard such as 4G (4th generation mobile communication system) or 5G (5th generation mobile communication system).

記憶部22は、予測対象リンクの旅行時間を予測するために必要な各種データを記憶する。例えば、記憶部22は、プローブ情報22aと、旅行時間データ22bと、学習済みモデル22cとを記憶する。 The storage unit 22 stores various data necessary for predicting the travel time of the prediction target link. For example, the storage unit 22 stores the probe information 22a, the travel time data 22b, and the learned model 22c.

プローブ情報22aは、車両1ごとに、車両1の走行位置および走行時刻を示す情報である。旅行時間データ22bは、道路リンクの旅行時間の観測値を示す情報であり、時刻tごとに、1つ前の時刻t−1から時刻tまでの間に道路リンクを通過した車両1の旅行時間の平均値を示す。学習済みモデル22cは、旅行時間の予測に用いられる線形回帰モデルのパラメータを示す情報である。線形回帰モデルは、予測対象リンクで発生する交通流の現象の種類ごとに設けられている。 The probe information 22a is information indicating the traveling position and traveling time of the vehicle 1 for each vehicle 1. The travel time data 22b is information indicating an observed value of the travel time of the road link, and is the travel time of the vehicle 1 that has passed the road link between the previous time t-1 and the time t at each time t. Shows the average value of. The trained model 22c is information indicating the parameters of the linear regression model used for predicting the travel time. A linear regression model is provided for each type of traffic flow phenomenon that occurs at the predicted link.

プローブ情報取得部23は、通信I/F部21を介して、車両1からプローブ情報を受信することにより、プローブ情報を取得する。プローブ情報取得部23は、取得したプローブ情報を、プローブ情報22aとして記憶部22に記憶させる。 The probe information acquisition unit 23 acquires probe information by receiving probe information from the vehicle 1 via the communication I / F unit 21. The probe information acquisition unit 23 stores the acquired probe information in the storage unit 22 as the probe information 22a.

旅行時間観測部24は、記憶部22からプローブ情報22aを読み出す。旅行時間観測部24は、読み出したプローブ情報22aに基づいて、現在時刻までの時刻tごとに、1つ前の時刻t−1から時刻tまでの間に道路リンクを通過した車両1の旅行時間を、車両1ごとに観測する。つまり、旅行時間観測部24は、道路リンクの最下流位置の通過時刻が時刻t−1から時刻tまでの間の車両1を抽出する。旅行時間観測部24は、抽出した車両1が該道路リンクの最上流位置から最下流位置まで走行するのに要する時間をプローブ情報22aに基づいて算出することにより、旅行時間を観測する。旅行時間観測部24は、時刻tごとに観測した旅行時間の平均値を算出し、旅行時間データ22bとして記憶部22に記憶させる。 The travel time observation unit 24 reads the probe information 22a from the storage unit 22. Based on the read probe information 22a, the travel time observation unit 24 determines the travel time of the vehicle 1 that has passed the road link between the previous time t-1 and the time t for each time t up to the current time. Is observed for each vehicle. That is, the travel time observation unit 24 extracts the vehicle 1 whose passing time at the most downstream position of the road link is between the time t-1 and the time t. The travel time observation unit 24 observes the travel time by calculating the time required for the extracted vehicle 1 to travel from the most upstream position to the most downstream position of the road link based on the probe information 22a. The travel time observation unit 24 calculates the average value of the travel time observed at each time t, and stores it in the storage unit 22 as the travel time data 22b.

現象予測部25は、記憶部22から旅行時間データ22bを読み出し、旅行時間データ22bに基づいて、予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する。具体的には、現象予測部25は、交通流が以下に説明する第1現象から第5現象のいずれに該当するかを判断する。これにより、現象予測部25は、将来発生する交通流の現象を予測する。 The phenomenon prediction unit 25 reads the travel time data 22b from the storage unit 22, and predicts the phenomenon of the traffic flow generated in the prediction target link based on the travel time data 22b. Specifically, the phenomenon prediction unit 25 determines which of the first to fifth phenomena the traffic flow corresponds to, which will be described below. As a result, the phenomenon prediction unit 25 predicts the phenomenon of the traffic flow that will occur in the future.

≪第1現象について≫
図5Aは、第1現象について説明するための図である。
第1現象は、予測対象リンク4の周辺も含めて渋滞が発生していない現象を示す。つまり、第1現象は、予測対象リンク4と、予測対象リンク4の上流側の所定数の道路リンク(以下、「上流リンク」という。)5と、予測対象リンク4の下流側の所定数の道路リンク(以下、「下流リンク」という。)6とのいずれにおいても渋滞が発生していない現象を示す。言い換えれば、第1現象は、予測対象リンクにおいて渋滞が発生していない現在の状態が将来において継続すると予想される現象を示す。このため、現象予測部25が現在の交通流の現象が第1現象であると判断した場合には、現在の旅行時間の観測値(現在値)を、2期先の旅行時間の予測値とする第1モデルを用いて旅行時間の予測が行われる。なお、上流リンクの数と下流リンクの数とは同一であっても異なっていてもよい。
≪About the first phenomenon≫
FIG. 5A is a diagram for explaining the first phenomenon.
The first phenomenon shows a phenomenon in which congestion does not occur including the vicinity of the prediction target link 4. That is, the first phenomenon is that the prediction target link 4, the predetermined number of road links (hereinafter, referred to as “upstream links”) 5 on the upstream side of the prediction target link 4, and the predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link 4. It shows a phenomenon that no congestion occurs in any of the road links (hereinafter, referred to as “downstream links”) 6. In other words, the first phenomenon indicates a phenomenon in which the current state in which the prediction target link is not congested is expected to continue in the future. Therefore, when the phenomenon prediction unit 25 determines that the current traffic flow phenomenon is the first phenomenon, the observed value (current value) of the current travel time is used as the predicted value of the travel time two periods ahead. The travel time is predicted using the first model. The number of upstream links and the number of downstream links may be the same or different.

≪第2現象について≫
図5Bは、第2現象について説明するための図である。
第2現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しておらず、予測対象リンク4の下流の渋滞区間7の末尾位置(以下、「渋滞末尾」とも言う。)が近づいている現象を示す。つまり、第2現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しておらず、所定数の下流リンク6中に位置する渋滞末尾が時間の経過とともに予測対象リンク4に近づいている現象を示す。ここで、渋滞区間7は、リンク長により旅行時間から換算される車速が、所定の速度閾値未満の道路リンクの区間を示す。言い換えれば、第2現象は、予測対象リンクにおいて渋滞が現在発生していないが将来発生すると予想される現象を示す。現象予測部25が現在の交通流の現象が第2現象であると判断した場合には、線形回帰モデルである第2モデルを用いて旅行時間の予測が行われる。
≪About the second phenomenon≫
FIG. 5B is a diagram for explaining the second phenomenon.
The second phenomenon shows a phenomenon in which no congestion has occurred at the prediction target link 4 and the end position of the congestion section 7 downstream of the prediction target link 4 (hereinafter, also referred to as “congestion end”) is approaching. That is, the second phenomenon indicates a phenomenon in which no congestion has occurred in the prediction target link 4, and the end of the congestion located in a predetermined number of downstream links 6 is approaching the prediction target link 4 with the passage of time. Here, the traffic jam section 7 indicates a section of a road link in which the vehicle speed converted from the travel time by the link length is less than a predetermined speed threshold value. In other words, the second phenomenon indicates a phenomenon in which congestion is not currently occurring in the predicted link, but is expected to occur in the future. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the current traffic flow phenomenon is the second phenomenon, the travel time is predicted using the second model, which is a linear regression model.

≪第3現象について≫
図5Cは、第3現象について説明するための図である。
第3現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しており、予測対象リンク4の上流側に位置する渋滞末尾が予測対象リンク4の上流側に向かって遠ざかっている現象を示す。つまり、第3現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しており、所定数の上流リンク5中に位置する渋滞末尾が時間の経過とともに予測対象リンク4から遠ざかっている現象を示す。言い換えれば、第3現象は、予測対象リンクにおいて渋滞が発生している現在の状態が将来においても継続すると予想される現象を示す。現象予測部25が現在の交通流の現象が第3現象であると判断した場合には、線形回帰モデルである第3モデルを用いて旅行時間の予測が行われる。
≪About the third phenomenon≫
FIG. 5C is a diagram for explaining the third phenomenon.
The third phenomenon shows a phenomenon in which congestion occurs at the prediction target link 4 and the end of the congestion located on the upstream side of the prediction target link 4 moves away toward the upstream side of the prediction target link 4. That is, the third phenomenon indicates a phenomenon in which congestion occurs in the prediction target link 4, and the end of the congestion located in a predetermined number of upstream links 5 moves away from the prediction target link 4 with the passage of time. In other words, the third phenomenon indicates a phenomenon in which the current state in which congestion occurs in the predicted link is expected to continue in the future. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the current traffic flow phenomenon is the third phenomenon, the travel time is predicted using the third model, which is a linear regression model.

≪第4現象について≫
図5Dは、第4現象について説明するための図である。
第4現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しており、予測対象リンク4の上流側に位置する渋滞末尾が予測対象リンク4に向かって近づいている現象を示す。つまり、第4現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しており、所定数の上流リンク5中に位置する渋滞末尾が時間の経過とともに予測対象リンク4に近づいている現象を示す。言い換えれば、第4現象は、予測対象リンクにおいて渋滞が現在発生しているものの、渋滞が将来解消されると予想される現象を示す。現象予測部25が現在の交通流の現象が第4現象であると判断した場合には、線形回帰モデルである第4モデルを用いて旅行時間の予測が行われる。
≪About the 4th phenomenon≫
FIG. 5D is a diagram for explaining the fourth phenomenon.
The fourth phenomenon shows a phenomenon in which a traffic jam occurs at the prediction target link 4 and the end of the traffic jam located on the upstream side of the prediction target link 4 is approaching toward the prediction target link 4. That is, the fourth phenomenon indicates a phenomenon in which congestion occurs in the prediction target link 4, and the end of the congestion located in a predetermined number of upstream links 5 approaches the prediction target link 4 with the passage of time. In other words, the fourth phenomenon indicates a phenomenon in which a traffic jam is currently occurring at the predicted target link, but the traffic jam is expected to be eliminated in the future. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the current traffic flow phenomenon is the fourth phenomenon, the travel time is predicted using the fourth model, which is a linear regression model.

≪第5現象について≫
図5Eは、第5現象について説明するための図である。
第5現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しておらず、予測対象リンク4の下流において渋滞が発生しているものの、渋滞末尾が予測対象リンク4から遠ざかっている現象を示す。つまり、第5現象は、予測対象リンク4において渋滞が発生しておらず、所定数の下流リンク6中に位置する渋滞末尾が時間の経過とともに予測対象リンク4から遠ざかっている現象を示す。言い換えれば、第5現象は、予測対象リンクにおいて渋滞が発生していない現在の状態が将来において継続すると予想される現象を示す。このため、現象予測部25が現在の交通流の現象が第5現象であると判断した場合には、現在の旅行時間の観測値(現在値)を、2期先の旅行時間の予測値とする第5モデルを用いて旅行時間の予測が行われる。
≪About the 5th phenomenon≫
FIG. 5E is a diagram for explaining the fifth phenomenon.
The fifth phenomenon shows a phenomenon in which the traffic jam does not occur at the prediction target link 4 and the traffic jam occurs downstream of the prediction target link 4, but the end of the traffic jam moves away from the prediction target link 4. That is, the fifth phenomenon shows a phenomenon in which no congestion occurs in the prediction target link 4, and the end of the congestion located in a predetermined number of downstream links 6 moves away from the prediction target link 4 with the passage of time. In other words, the fifth phenomenon indicates a phenomenon in which the current state in which the prediction target link is not congested is expected to continue in the future. Therefore, when the phenomenon prediction unit 25 determines that the current traffic flow phenomenon is the fifth phenomenon, the observed value (current value) of the current travel time is used as the predicted value of the travel time two periods ahead. The travel time is predicted using the fifth model.

図6は、5つの交通流の現象を、渋滞および非渋滞という交通流の現象に基づいて分類した図である。 FIG. 6 is a diagram in which the five traffic flow phenomena are classified based on the traffic flow phenomena of congestion and non-congestion.

各現象は、現在発生している渋滞および非渋滞のいずれかの現象と、将来発生すると予想される渋滞および非渋滞のいずれかの現象との組み合わせで表すことができる。つまり、第1現象および第5現象は、現在および将来の現象がいずれも非渋滞である。第2現象は、現在の現象が非渋滞であり、将来の現象が渋滞である。第3現象は、現在および将来の現象が渋滞である。第4現象は、現在の現象が渋滞であり、将来の現象が非渋滞である。 Each phenomenon can be represented by a combination of either the current congestion or non-congestion phenomenon and the expected future congestion or non-congestion phenomenon. That is, in the first phenomenon and the fifth phenomenon, both the present and future phenomena are non-congestion. The second phenomenon is that the current phenomenon is non-congestion and the future phenomenon is congestion. The third phenomenon is that the current and future phenomena are congestion. In the fourth phenomenon, the current phenomenon is congestion, and the future phenomenon is non-congestion.

≪渋滞の判断方法≫
次に、現象予測部25が各現象を予測するにあたって、予測対象リンク4が渋滞しているか否かを判断する方法について説明する。
≪How to judge traffic jam≫
Next, when the phenomenon prediction unit 25 predicts each phenomenon, a method of determining whether or not the prediction target link 4 is congested will be described.

図7Aおよび図7Bは、予測対象リンク4の渋滞の判断方法について説明するための図である。図7Aは、予測対象リンク4が渋滞区間7に含まれており、予測対象リンク4が渋滞している状況を示し、図7Bは、渋滞末尾が予測対象リンク4の下流側に位置しており、予測対象リンク4が渋滞していない状況を示す。 7A and 7B are diagrams for explaining a method of determining the congestion of the prediction target link 4. FIG. 7A shows a situation in which the prediction target link 4 is included in the congestion section 7 and the prediction target link 4 is congested, and FIG. 7B shows a situation in which the end of the congestion is located on the downstream side of the prediction target link 4. , Indicates a situation in which the predicted link 4 is not congested.

現象予測部25は、予測対象リンク4の始端と終端間の距離を、予測対象リンク4において観測された旅行時間の観測値で除することにより、予測対象リンク4における車両1の平均車速を算出する。現象予測部25は、平均車速が所定の速度閾値未満であれば、予測対象リンク4が渋滞していると判断し、平均車速が所定の速度閾値以上であれば、予測対象リンク4が渋滞していないと判断する。なお、現象予測部25は、渋滞の継続時間を考慮して渋滞か非渋滞かを判断してもよい。つまり、現象予測部25は、平均車速が所定の速度閾値未満の状態が所定時間以上連続した場合に渋滞であると判断し、それ以外の場合に非渋滞であると判断してもよい。これにより、状態のふらつきを除去して、渋滞または非渋滞を正確に判断することができる。 The phenomenon prediction unit 25 calculates the average vehicle speed of the vehicle 1 on the prediction target link 4 by dividing the distance between the start and end of the prediction target link 4 by the observed value of the travel time observed on the prediction target link 4. To do. If the average vehicle speed is less than the predetermined speed threshold value, the phenomenon prediction unit 25 determines that the prediction target link 4 is congested, and if the average vehicle speed is equal to or higher than the predetermined speed threshold value, the prediction target link 4 is congested. Judge that it is not. The phenomenon prediction unit 25 may determine whether the vehicle is congested or non-congested in consideration of the duration of the congestion. That is, the phenomenon prediction unit 25 may determine that the vehicle is congested when the average vehicle speed is less than the predetermined speed threshold value continuously for a predetermined time or longer, and may determine that the vehicle is not congested in other cases. As a result, it is possible to eliminate the fluctuation of the state and accurately determine whether the vehicle is congested or non-congested.

≪渋滞末尾の進行方向の判断方法≫
次に、現象予測部25が各現象を予測するにあたって、渋滞末尾の進行方向を判断する方法について説明する。
≪How to judge the direction of travel at the end of traffic jam≫
Next, a method of determining the traveling direction at the end of the traffic jam will be described when the phenomenon prediction unit 25 predicts each phenomenon.

図8Aおよび図8Bは、渋滞末尾の進行方向の判断方法について説明するための図である。図8Aは、渋滞末尾が予測対象リンク4の上流側に位置する場合の渋滞区間7を示し、図8Bは、渋滞末尾が予測対象リンク4の下流側に位置する場合の渋滞区間7を示す。 8A and 8B are diagrams for explaining a method of determining the traveling direction at the end of the traffic jam. FIG. 8A shows the congestion section 7 when the end of the congestion is located on the upstream side of the prediction target link 4, and FIG. 8B shows the congestion section 7 when the end of the congestion is located on the downstream side of the prediction target link 4.

図8Aに示すように、予測対象リンク4において渋滞が発生している場合には、現象予測部25は、1以上の所定数の上流リンク5を上流リンクセット5Aとして、上流リンクセット5Aに含まれる上流リンク5における旅行時間の総和を算出する。現象予測部25は、算出した総和が前の時刻よりも増加している場合には渋滞末尾が予測対象リンク4から上流側に遠ざかっていると判断する。これは、渋滞末尾が遠ざかっている場合には、上流リンクセット5Aにおける渋滞区間7が占める割合が増加するため、上記総和が増加すると考えられるからである。また、現象予測部25は、上記総和が前の時刻よりも減少している場合には渋滞末尾が上流側から予測対象リンク4に近づいていると判断する。これは、渋滞末尾が近づいている場合には、上流リンクセット5Aにおける渋滞区間7が占める割合が減少するため、上記総和が減少すると考えられるからである。 As shown in FIG. 8A, when congestion occurs in the prediction target link 4, the phenomenon prediction unit 25 includes one or more predetermined number of upstream links 5 as the upstream link set 5A in the upstream link set 5A. The total travel time at the upstream link 5 is calculated. When the calculated sum is larger than the previous time, the phenomenon prediction unit 25 determines that the end of the traffic jam is moving upstream from the prediction target link 4. This is because when the end of the traffic jam is far away, the ratio of the traffic jam section 7 in the upstream link set 5A increases, so that the total sum is considered to increase. Further, the phenomenon prediction unit 25 determines that the end of the traffic jam is approaching the prediction target link 4 from the upstream side when the total sum is less than the previous time. This is because when the end of the traffic jam is approaching, the ratio of the traffic jam section 7 in the upstream link set 5A decreases, so that the total sum is considered to decrease.

なお、現象予測部25は、上記総和の増加または現象の継続時間を考慮して渋滞末尾の進行方向を判断してもよい。つまり、現象予測部25は、上記総和が所定時間以上連続して増加している場合に渋滞末尾が遠ざかっていると判断し、上記総和が所定時間以上連続して減少している場合に渋滞末尾が近づいていると判断してもよい。これにより、状態のふらつきを除去して、渋滞末尾の進行方向を正確に判断することができる。 The phenomenon prediction unit 25 may determine the traveling direction at the end of the traffic jam in consideration of the increase in the total sum or the duration of the phenomenon. That is, the phenomenon prediction unit 25 determines that the end of the traffic jam is moving away when the total sum is continuously increasing for a predetermined time or more, and the end of the traffic jam is when the sum is continuously decreasing for a predetermined time or more. May be judged to be approaching. As a result, it is possible to eliminate the fluctuation of the state and accurately determine the traveling direction at the end of the traffic jam.

図8Bに示すように、予測対象リンク4において渋滞が発生していない場合には、現象予測部25は、1以上の所定数の下流リンク6を下流リンクセット6Aとして、下流リンクセット6Aに含まれる下流リンク6における旅行時間の総和を算出する。現象予測部25は、算出した総和が前の時刻よりも増加している場合には渋滞末尾が下流側から予測対象リンク4に近づいていると判断する。これは、渋滞末尾が近づいている場合には、下流リンクセット6Aにおける渋滞区間7が占める割合が増加するため、上記総和が増加すると考えられるからである。また、現象予測部25は、上記総和が前の時刻よりも減少している場合には渋滞末尾が予測対象リンク4から下流側に遠ざかっていると判断する。これは、渋滞末尾が遠ざかっている場合には、下流リンクセット6Aにおける渋滞区間7が占める割合が減少するため、上記総和が減少すると考えられるからである。 As shown in FIG. 8B, when there is no congestion in the prediction target link 4, the phenomenon prediction unit 25 includes one or more predetermined number of downstream links 6 as the downstream link set 6A in the downstream link set 6A. The total travel time at the downstream link 6 is calculated. When the calculated total sum is larger than the previous time, the phenomenon prediction unit 25 determines that the end of the traffic jam is approaching the prediction target link 4 from the downstream side. This is because when the end of the traffic jam is approaching, the ratio of the traffic jam section 7 in the downstream link set 6A increases, so that the total sum is considered to increase. Further, the phenomenon prediction unit 25 determines that the end of the traffic jam is moving downstream from the prediction target link 4 when the total sum is less than the previous time. This is because when the end of the traffic jam is far away, the ratio of the traffic jam section 7 in the downstream link set 6A decreases, so that the total sum is considered to decrease.

なお、現象予測部25は、上記総和の増加または現象の継続時間を考慮して渋滞末尾の進行方向を判断してもよい。つまり、現象予測部25は、上記総和が所定時間以上連続して増加している場合に渋滞末尾が近づいていると判断し、上記総和が所定時間以上連続して減少している場合に渋滞末尾が遠ざかっていると判断してもよい。これにより、状態のふらつきを除去して、渋滞末尾の進行方向を正確に判断することができる。 The phenomenon prediction unit 25 may determine the traveling direction at the end of the traffic jam in consideration of the increase in the total sum or the duration of the phenomenon. That is, the phenomenon prediction unit 25 determines that the end of the traffic jam is approaching when the summation is continuously increasing for a predetermined time or more, and the end of the traffic jam is when the summation is continuously decreasing for a predetermined time or more. May be judged to be moving away. As a result, it is possible to eliminate the fluctuation of the state and accurately determine the traveling direction at the end of the traffic jam.

また、現象予測部25は、渋滞区間から渋滞末尾を求め、渋滞末尾の進行方向を判断してもよい。例えば、図8Aにおいて、予測対象リンク4と予測対象リンク4以外の各上流リンク5および各下流リンク6とについて、渋滞状況を判断する。これにより、現象予測部25は、渋滞が発生している道路リンクの集合である渋滞区間7を特定することができる。また、現象予測部25は、渋滞区間7の最下流の道路リンク付近に渋滞末尾があると判断することができる。これにより、現象予測部25は、渋滞末尾の時間変化から渋滞末尾の進行方向を判断することができる。 Further, the phenomenon prediction unit 25 may obtain the end of the traffic jam from the traffic jam section and determine the traveling direction of the end of the traffic jam. For example, in FIG. 8A, the congestion state is determined for each of the prediction target link 4 and each upstream link 5 and each downstream link 6 other than the prediction target link 4. As a result, the phenomenon prediction unit 25 can identify the congestion section 7 which is a set of road links in which congestion is occurring. Further, the phenomenon prediction unit 25 can determine that the end of the traffic jam is near the most downstream road link of the traffic jam section 7. As a result, the phenomenon prediction unit 25 can determine the traveling direction at the end of the traffic jam from the time change at the end of the traffic jam.

再度図4を参照して、モデル選択部26は、現象予測部25が予測した現象に基づいて、記憶部22に記憶されている学習済みモデル22cの中から、旅行時間の予測に用いるモデルを選択して読み出す。つまり、モデル選択部26は、現象予測部25が現在時刻tにおける交通流の現象が第1現象であると判断した場合には第1モデルを選択して読み出す。モデル選択部26は、現象予測部25が現在時刻tにおける交通流の現象が第2現象であると判断した場合には第2モデルを選択して読み出す。モデル選択部26は、現象予測部25が現在時刻tにおける交通流の現象が第3現象であると判断した場合には第3モデルを選択して読み出す。モデル選択部26は、現象予測部25が現在時刻tにおける交通流の現象が第4現象であると判断した場合には第4モデルを選択して読み出す。モデル選択部26は、現象予測部25が現在時刻tにおける交通流の現象が第5現象であると判断した場合には第5モデルを選択して読み出す。 With reference to FIG. 4 again, the model selection unit 26 selects a model used for predicting the travel time from the learned models 22c stored in the storage unit 22 based on the phenomenon predicted by the phenomenon prediction unit 25. Select and read. That is, when the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon at the current time t is the first phenomenon, the model selection unit 26 selects and reads out the first model. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon at the current time t is the second phenomenon, the model selection unit 26 selects and reads out the second model. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon at the current time t is the third phenomenon, the model selection unit 26 selects and reads out the third model. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon at the current time t is the fourth phenomenon, the model selection unit 26 selects and reads out the fourth model. When the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon at the current time t is the fifth phenomenon, the model selection unit 26 selects and reads out the fifth model.

旅行時間予測部27は、記憶部22から旅行時間データ22bを読み出し、読み出した旅行時間データ22bを、モデル選択部26が記憶部22から読み出したモデルに入力することにより、2期先の予測対象リンクの旅行時間を予測する。 The travel time prediction unit 27 reads the travel time data 22b from the storage unit 22, and inputs the read travel time data 22b into the model read from the storage unit 22 by the model selection unit 26 to predict the prediction target for two periods ahead. Predict the travel time of the link.

図9Aおよび図9Bは、線形回帰モデルを用いた予測対象リンクの旅行時間の予測について説明するための図である。図9Aは、時刻tにおいて2期先の時刻t+2における予測対象リンクの旅行時間の予測を模式的に示し、図9Bは、時刻t+1において2期先の時刻t+3における予測対象リンクの旅行時間の予測を模式的に示す。各図の横軸は時刻を示し、縦軸は道路リンクを示す。道路リンクは、図1に示したように、上流側からリンク1、リンク2、リンク3、リンク4、リンク5、リンク6、リンク7、リンク8、リンク9の順に並んでいるものとする。また、各点は、自身の座標位置における旅行時間を示すものとする。また、リンク5を予測対象リンクとする。 9A and 9B are diagrams for explaining the prediction of the travel time of the predicted target link using the linear regression model. FIG. 9A schematically shows the prediction of the travel time of the predicted target link at time t + 2 two periods ahead at time t, and FIG. 9B shows the prediction of the travel time of the predicted target link at time t + 3 two periods ahead at time t + 1. Is schematically shown. The horizontal axis of each figure indicates the time, and the vertical axis indicates the road link. As shown in FIG. 1, it is assumed that the road links are arranged in the order of link 1, link 2, link 3, link 4, link 5, link 6, link 7, link 8, and link 9 from the upstream side. In addition, each point shall indicate the travel time at its own coordinate position. Further, the link 5 is set as the prediction target link.

図9Aに示すように、現在時刻をtとした場合、現象予測部25は、現象予測用データセット10に基づいて交通流の現象を予測する。現象予測用データセット10は、時刻t−3〜時刻tにおいて観測されたリンク1〜4およびリンク6〜9の旅行時間と、時刻tにおいて観測されたリンク5の旅行時間とを含む。 As shown in FIG. 9A, when the current time is t, the phenomenon prediction unit 25 predicts the phenomenon of the traffic flow based on the phenomenon prediction data set 10. The phenomenon prediction data set 10 includes the travel times of links 1 to 4 and links 6 to 9 observed at time t-3 to time t, and the travel time of link 5 observed at time t.

つまり、現象予測部25は、時刻tにおいて観測されたリンク1〜9のそれぞれの旅行時間に基づいて、交通流の現象が第1現象に該当するか否かを予測する。例えば、現象予測部25は、時刻tにおけるリンク1〜9の旅行時間からそれぞれのリンクが渋滞しているか否かを判断し、リンク1〜9の全てにおいて渋滞が発生していないと判断した場合には、第1現象に該当すると予測する。 That is, the phenomenon prediction unit 25 predicts whether or not the traffic flow phenomenon corresponds to the first phenomenon based on the travel time of each of the links 1 to 9 observed at time t. For example, when the phenomenon prediction unit 25 determines whether or not each link is congested from the travel time of links 1 to 9 at time t, and determines that no congestion has occurred in all of links 1 to 9. Is predicted to correspond to the first phenomenon.

また、現象予測部25は、時刻tにおいて観測されたリンク5の旅行時間と、時刻t−3〜時刻tの各時点において観測されたリンク6〜9の旅行時間とに基づいて、交通流の現象が第2現象に該当するか否かを判断する。例えば、現象予測部25は、時刻t−3〜時刻tの各時点においてリンク6〜9の旅行時間の総和を計算する。現象予測部25は、時刻tにおけるリンク5の旅行時間からリンク5で渋滞が発生していないと判断し、かつ、計算したリンク6〜9の旅行時間の総和が時刻t−3〜時刻tにおいて漸増しており渋滞末尾が予測対象リンクに近づいていると判断した場合には、第2現象に該当すると判断する。 Further, the phenomenon prediction unit 25 determines the traffic flow based on the travel time of the link 5 observed at time t and the travel time of links 6 to 9 observed at each time point from time t-3 to time t. It is determined whether or not the phenomenon corresponds to the second phenomenon. For example, the phenomenon prediction unit 25 calculates the total travel time of links 6 to 9 at each time point from time t-3 to time t. The phenomenon prediction unit 25 determines from the travel time of link 5 at time t that no congestion has occurred at link 5, and the total travel time of links 6 to 9 calculated is at time t-3 to time t. When it is determined that the number of traffic jams is gradually increasing and the end of the traffic jam is approaching the prediction target link, it is determined that the second phenomenon is applicable.

また、現象予測部25は、時刻t−3〜時刻tの各時点において観測されたリンク1〜4の旅行時間と、時刻tにおいて観測されたリンク5の旅行時間とに基づいて、交通流の現象が第3現象または第4現象に該当するか否かを判断する。例えば、現象予測部25は、時刻t−3〜時刻tの各時点においてリンク1〜4の旅行時間の総和を計算する。現象予測部25は、時刻tにおけるリンク5の旅行時間からリンク5で渋滞が発生していると判断し、かつ、計算したリンク1〜4の旅行時間の総和が時刻t−3〜時刻tにおいて漸増しており渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていると判断した場合には、第3現象に該当すると判断する。また、現象予測部25は、時刻tにおけるリンク5の旅行時間からリンク5で渋滞が発生していると判断し、かつ、計算したリンク1〜4の旅行時間の総和が時刻t−3〜時刻tにおいて漸減しており渋滞末尾が予測対象リンクに近づいていると判断した場合には、第4現象に該当すると判断する。 Further, the phenomenon prediction unit 25 determines the traffic flow based on the travel time of links 1 to 4 observed at each time point from time t-3 to time t and the travel time of link 5 observed at time t. It is determined whether or not the phenomenon corresponds to the third phenomenon or the fourth phenomenon. For example, the phenomenon prediction unit 25 calculates the total travel time of links 1 to 4 at each time point from time t-3 to time t. The phenomenon prediction unit 25 determines from the travel time of link 5 at time t that congestion has occurred at link 5, and the total of the calculated travel times of links 1 to 4 is at time t-3 to time t. When it is determined that the number of traffic jams is gradually increasing and the end of the traffic jam is far from the prediction target link, it is determined that the third phenomenon is applicable. Further, the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic jam is occurring at the link 5 from the travel time of the link 5 at the time t, and the total of the calculated travel times of the links 1 to 4 is the time t-3 to the time. When it is determined that the traffic jam is gradually decreasing at t and the end of the traffic jam is approaching the prediction target link, it is determined that the fourth phenomenon is applicable.

また、現象予測部25は、時刻tにおいて観測されたリンク5の旅行時間と、時刻t−3〜時刻tの各時点において観測されたリンク6〜9の旅行時間とに基づいて、交通流の現象が第5現象に該当するか否かを判断する。例えば、現象予測部25は、時刻t−3〜時刻tの各時点においてリンク6〜9の旅行時間の総和を計算する。現象予測部25は、時刻tにおけるリンク5の旅行時間からリンク5で渋滞が発生していないと判断し、かつ、計算したリンク6〜9の旅行時間の総和が時刻t−3〜時刻tにおいて漸減しており渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていると判断した場合には、第5現象に該当すると判断する。 Further, the phenomenon prediction unit 25 determines the traffic flow based on the travel time of the link 5 observed at time t and the travel time of links 6 to 9 observed at each time point from time t-3 to time t. It is determined whether or not the phenomenon corresponds to the fifth phenomenon. For example, the phenomenon prediction unit 25 calculates the total travel time of links 6 to 9 at each time point from time t-3 to time t. The phenomenon prediction unit 25 determines from the travel time of link 5 at time t that no congestion has occurred at link 5, and the total travel time of links 6 to 9 calculated is at time t-3 to time t. When it is judged that the traffic jam is gradually decreasing and the end of the traffic jam is far from the prediction target link, it is judged that the fifth phenomenon is applicable.

また、線形回帰モデルへ入力される入力データセット8は、時刻tにおいて観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−1において観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−2において観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−3において観測されたリンク4〜6の旅行時間である。つまり、現在時刻から現在時刻の3期前までのリンク4〜6の旅行時間が線形回帰モデルへ入力される。 Further, the input data set 8 input to the linear regression model includes the travel time of links 4 to 6 observed at time t, the travel time of links 4 to 6 observed at time t-1, and time t−. The travel time of links 4 to 6 observed in 2 and the travel time of links 4 to 6 observed at time t-3. That is, the travel times of links 4 to 6 from the current time to three periods before the current time are input to the linear regression model.

旅行時間予測部27は、入力データセット8を線形回帰モデルに入力し、時刻t+2の予測対象リンク(リンク5)の旅行時間を予測する。 The travel time prediction unit 27 inputs the input data set 8 into the linear regression model and predicts the travel time of the prediction target link (link 5) at time t + 2.

なお、線形回帰モデルは以下の式6で表すことができる。なお、各定数および各変数の意味は、式1に示したものと同様である。

Figure 2020135503
The linear regression model can be expressed by the following equation 6. The meaning of each constant and each variable is the same as that shown in Equation 1.
Figure 2020135503

図9Bに示すように、現在時刻がt+1になった場合には、現象予測部25は、現象予測用データセット10に基づいて交通流の現象を予測する。現象予測用データセット10は、時刻t−2〜時刻t+1の各時点において観測されたリンク1〜4および6〜9の旅行時間と、時刻t+1において観測されたリンク5の旅行時間とを含む。予測方法は、図9Aを参照して説明したものと時刻が異なる以外同じである。このため、その詳細な説明は繰り返さない。 As shown in FIG. 9B, when the current time reaches t + 1, the phenomenon prediction unit 25 predicts the phenomenon of the traffic flow based on the phenomenon prediction data set 10. The phenomenon prediction data set 10 includes the travel times of links 1 to 4 and 6 to 9 observed at each time point from time t-2 to time t + 1, and the travel time of link 5 observed at time t + 1. The prediction method is the same as that described with reference to FIG. 9A except that the time is different. Therefore, the detailed description will not be repeated.

また、線形回帰モデルへ入力される入力データセット8は、時刻t+1において観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻tにおいて観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−1において観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−2において観測されたリンク4〜6の旅行時間である。つまり、現在時刻(時刻t+1)から現在時刻の3期前(時刻t−2)までのリンク4〜6の旅行時間が線形回帰モデルへ入力される。 Further, the input data set 8 input to the linear regression model has the travel time of links 4 to 6 observed at time t + 1, the travel time of links 4 to 6 observed at time t, and the travel time of links 4 to 6 observed at time t-1. The observed travel times of links 4 to 6 and the travel times of links 4 to 6 observed at time t-2. That is, the travel times of links 4 to 6 from the current time (time t + 1) to three periods before the current time (time t-2) are input to the linear regression model.

旅行時間予測部27は、入力データセット8を線形回帰モデルに入力し、時刻t+3の予測対象リンク(リンク5)の旅行時間を予測する。 The travel time prediction unit 27 inputs the input data set 8 into the linear regression model and predicts the travel time of the prediction target link (link 5) at time t + 3.

図9Aおよび図9Bを用いて説明した線形回帰モデルは、第2現象〜第4現象のそれぞれに対応した第2モデル〜第4モデルである。 The linear regression model described with reference to FIGS. 9A and 9B is a second model to a fourth model corresponding to the second phenomenon to the fourth phenomenon, respectively.

一方、第1現象および第5現象にそれぞれ対応した第1モデルおよび第5モデルは、現在の旅行時間の観測値を、2期先の旅行時間の予測値とする。このため、旅行時間予測部27は、モデル選択部26が選択したモデルが第1モデルまたは第5モデルの場合には、現在の旅行時間の観測値を、2期先の旅行時間であると予測する。例えば、図9Aを参照して、旅行時間予測部27は、時刻tにおけるリンク5の旅行時間を、時刻t+2におけるリンク5の旅行時間であると予測する。また、図9Bを参照して、旅行時間予測部27は、時刻t+1におけるリンク5の旅行時間を、時刻t+3におけるリンク5の旅行時間であると予測する。 On the other hand, in the first model and the fifth model corresponding to the first phenomenon and the fifth phenomenon, the observed value of the current travel time is used as the predicted value of the travel time two periods ahead. Therefore, when the model selected by the model selection unit 26 is the first model or the fifth model, the travel time prediction unit 27 predicts that the observed value of the current travel time is the travel time two periods ahead. To do. For example, with reference to FIG. 9A, the travel time prediction unit 27 predicts that the travel time of link 5 at time t is the travel time of link 5 at time t + 2. Further, referring to FIG. 9B, the travel time prediction unit 27 predicts that the travel time of the link 5 at the time t + 1 is the travel time of the link 5 at the time t + 3.

なお、上述の説明では、現象予測部25は、4時点でのリンク1〜4の旅行時間の総和またはリンク6〜9の旅行時間の総和を計算することとしたが、これら総和は現象の予測の度に計算する必要はない。例えば、現象予測部25は、総和の計算結果を記憶部22に記憶し、他の時刻の現象を予測する際に、記憶部22から総和を読み出してもよい。 In the above description, the phenomenon prediction unit 25 calculates the total travel time of links 1 to 4 or the total travel time of links 6 to 9 at four time points, but these totals are used to predict the phenomenon. You don't have to calculate each time. For example, the phenomenon prediction unit 25 may store the calculation result of the sum in the storage unit 22, and may read the sum from the storage unit 22 when predicting a phenomenon at another time.

再度図4を参照して、旅行時間提供部28は、旅行時間予測部27が予測した旅行時間の情報を、通信I/F部21を介して車両1等に送信することにより、旅行時間を提供する。 With reference to FIG. 4 again, the travel time providing unit 28 transmits the travel time information predicted by the travel time prediction unit 27 to the vehicle 1 or the like via the communication I / F unit 21 to determine the travel time. provide.

<旅行時間の予測処理>
図10は、旅行時間予測装置2による旅行時間の予測処理の手順を示すフローチャートである。なお、予測処理に用いられる旅行時間データ22bは、既に記憶部22に記憶されているものとする。つまり、プローブ情報取得部23が、プローブ情報22aを順次取得し、旅行時間観測部24がプローブ情報22aに基づいて、旅行時間データ22bを生成し、記憶部22に記憶しているものとする。
<Travel time prediction processing>
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of travel time prediction processing by the travel time prediction device 2. It is assumed that the travel time data 22b used for the prediction process is already stored in the storage unit 22. That is, it is assumed that the probe information acquisition unit 23 sequentially acquires the probe information 22a, and the travel time observation unit 24 generates the travel time data 22b based on the probe information 22a and stores it in the storage unit 22.

図10を参照して、現象予測部25は、記憶部22に記憶されている旅行時間データ22bの中から現象予測用データセットを読み出す(S1)。例えば、現象予測部25は、図9Aに示した現象予測用データセット10を読み出す。 With reference to FIG. 10, the phenomenon prediction unit 25 reads out the phenomenon prediction data set from the travel time data 22b stored in the storage unit 22 (S1). For example, the phenomenon prediction unit 25 reads out the phenomenon prediction data set 10 shown in FIG. 9A.

現象予測部25は、読み出した現象予測用データセットに基づいて、交通流の現象を予測する(S2)。つまり、現象予測部25は、交通流が第1現象から第5現象のいずれに該当するかを判断し、交通流現象の予測結果として判断結果をモデル選択部26に出力する。 The phenomenon prediction unit 25 predicts a traffic flow phenomenon based on the read phenomenon prediction data set (S2). That is, the phenomenon prediction unit 25 determines which of the first to fifth phenomena the traffic flow corresponds to, and outputs the determination result to the model selection unit 26 as the prediction result of the traffic flow phenomenon.

図11は、交通流の現象予測処理(図10のステップS2)の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart showing details of the traffic flow phenomenon prediction process (step S2 in FIG. 10).

図11を参照して、現象予測部25は、予測対象リンクで渋滞が発生しているか否かを判断する(S21)。 With reference to FIG. 11, the phenomenon prediction unit 25 determines whether or not a traffic jam has occurred at the prediction target link (S21).

予測対象リンクで渋滞が発生している場合には(S21においてYES)、現象予測部25は、渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっているか否かを判断する(S22)。 When congestion occurs in the prediction target link (YES in S21), the phenomenon prediction unit 25 determines whether or not the end of the congestion is far from the prediction target link (S22).

渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっている場合には(S22においてYES)、現象予測部25は、交通流の現象が第3現象に該当すると判断し、予測対象リンクで渋滞状態が維持されると予測する(S23)。 When the end of the traffic jam is far from the prediction target link (YES in S22), the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the third phenomenon, and determines that the traffic congestion state is maintained at the prediction target link. Predict (S23).

渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていない場合には(S22においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているとみなし、交通流の現象が第4現象に該当すると判断し、いずれ予測対象リンクの渋滞状態が解消すると予測する(S24)。 If the end of the traffic jam is not far from the link to be predicted (NO in S22), the phenomenon prediction unit 25 considers that the end of the traffic jam is approaching the link to be predicted and determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the fourth phenomenon. However, it is predicted that the congestion state of the prediction target link will be resolved eventually (S24).

予測対象リンクで渋滞が発生していない場合には(S21においてNO)、現象予測部25は、予測対象リンクの上流および下流の周辺に渋滞が存在しないか否かを判断する(S25)。周辺に渋滞が存在しない場合には(S25においてYES)、現象予測部25は、交通流の現象が第1現象に該当すると判断し、予測対象リンクで非渋滞状態が維持されると予測する(S26)。 When there is no congestion in the prediction target link (NO in S21), the phenomenon prediction unit 25 determines whether or not there is congestion in the vicinity of the upstream and downstream of the prediction target link (S25). If there is no congestion in the surrounding area (YES in S25), the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the first phenomenon, and predicts that the non-congestion state will be maintained at the prediction target link (YES in S25). S26).

予測対象リンクの周辺に渋滞が存在する場合には(S25においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっているか否かを判断する(S27)。 When there is a traffic jam around the prediction target link (NO in S25), the phenomenon prediction unit 25 determines whether or not the end of the traffic jam is far from the prediction target link (S27).

渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっている場合には(S27においてYES)、現象予測部25は、交通流の現象が第5現象に該当すると判断し、予測対象リンクで非渋滞状態が維持されると予測する(S28)。 When the end of the traffic jam is far from the prediction target link (YES in S27), the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the fifth phenomenon, and the non-congestion state is maintained at the prediction target link. (S28).

渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていない場合には(S27においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているとみなし、交通流の現象が第2現象に該当すると判断し、予測対象リンクがいずれ渋滞すると予測する(S29)。 If the end of the traffic jam is not far from the link to be predicted (NO in S27), the phenomenon prediction unit 25 considers that the end of the traffic jam is approaching the link to be predicted and determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the second phenomenon. However, it is predicted that the prediction target link will eventually be congested (S29).

再び図10を参照して、モデル選択部26は、現象予測部25から、交通流の現象の予測結果を受け、予測結果に基づいて、記憶部22に記憶されている学習済みモデル22cの中から、旅行時間の予測に用いる学習済みモデルを選択する(S3)。 With reference to FIG. 10 again, the model selection unit 26 receives the prediction result of the traffic flow phenomenon from the phenomenon prediction unit 25, and based on the prediction result, is in the trained model 22c stored in the storage unit 22. To select a trained model to be used for predicting travel time (S3).

モデル選択部26は、選択した学習済みモデルを、記憶部22から読み出し、読み出した学習済みモデルを旅行時間予測部27に出力する(S4)。 The model selection unit 26 reads the selected learned model from the storage unit 22, and outputs the read learned model to the travel time prediction unit 27 (S4).

旅行時間予測部27は、記憶部22に記憶されている旅行時間データ22bの中から入力データセットを読み出す(S5)。例えば、図9Aに示した入力データセット8を読み出す。 The travel time prediction unit 27 reads an input data set from the travel time data 22b stored in the storage unit 22 (S5). For example, the input data set 8 shown in FIG. 9A is read out.

旅行時間予測部27は、モデル選択部26から学習済みモデルを受け、学習済みモデルに、読み出した入力データセットを入力することにより、2期先の予測対象リンクの旅行時間を予測する(S6)。旅行時間予測部27は、旅行時間の予測結果を旅行時間提供部28に出力する。 The travel time prediction unit 27 receives the trained model from the model selection unit 26, inputs the read input data set into the trained model, and predicts the travel time of the predicted target link two periods ahead (S6). .. The travel time prediction unit 27 outputs the travel time prediction result to the travel time providing unit 28.

旅行時間提供部28は、旅行時間予測部27から旅行時間の予測結果を受け、通信I/F部21を介して車両1等に送信することにより、旅行時間を提供する(S7)。 The travel time providing unit 28 receives the travel time prediction result from the travel time prediction unit 27 and transmits the travel time prediction result to the vehicle 1 or the like via the communication I / F unit 21 to provide the travel time (S7).

<旅行時間の予測処理の模式図>
図12は、旅行時間予測装置2による旅行時間の予測処理を模式的に示した図である。なお、紙面の都合上、図12では、リンク1〜3の旅行時間と、リンク7〜9の旅行時間とをまとめて示している。図10に示した旅行時間の予測処理は、別の観点から図12のように表すことができる。
<Typical diagram of travel time prediction processing>
FIG. 12 is a diagram schematically showing the travel time prediction process by the travel time prediction device 2. For space reasons, FIG. 12 shows the travel times of links 1 to 3 and the travel times of links 7 to 9 together. The travel time prediction process shown in FIG. 10 can be represented as shown in FIG. 12 from another viewpoint.

つまり、現象予測用データセット10に基づいて、交通流の現象が予測される(ST1)。 That is, the phenomenon of the traffic flow is predicted based on the phenomenon prediction data set 10 (ST1).

交通流の現象の予測結果に基づいて、入力データセット8がいずれかのモデルに振り分けられる(ST2)。つまり、予測結果が第1現象の場合には、入力データセット8は、予測対象リンクの時刻tの旅行時間を取り出し、取り出した旅行時間を時刻t+2の旅行時間の予測値とする第1モデルに振り分けられる。また、予測結果が第2現象の場合には、入力データセット8は、線形回帰モデルである第2モデルに振り分けられる。また、予測結果が第3現象の場合には、入力データセット8は、線形回帰モデルである第3モデルに振り分けられる。また、予測結果が第4現象の場合には、入力データセット8は、線形回帰モデルである第4モデルに振り分けられる。また、予測結果が第5現象の場合には、入力データセット8は、予測対象リンクの時刻tの旅行時間を取り出し、取り出した旅行時間を時刻t+2の旅行時間の予測値とする第5モデルに振り分けられる。 The input data set 8 is distributed to either model based on the prediction result of the traffic flow phenomenon (ST2). That is, when the prediction result is the first phenomenon, the input data set 8 takes out the travel time at the time t of the prediction target link, and sets the taken out travel time as the predicted value of the travel time at time t + 2. It is sorted. When the prediction result is the second phenomenon, the input data set 8 is distributed to the second model, which is a linear regression model. When the prediction result is the third phenomenon, the input data set 8 is distributed to the third model, which is a linear regression model. When the prediction result is the fourth phenomenon, the input data set 8 is distributed to the fourth model, which is a linear regression model. Further, when the prediction result is the fifth phenomenon, the input data set 8 takes out the travel time at the time t of the prediction target link, and sets the taken out travel time as the predicted value of the travel time at the time t + 2. It is sorted.

第1モデルから第5モデルは、それぞれ、入力された入力データセット8から、時刻t+2における旅行時間を予測する(ST3a〜ST3e)。 Each of the first model to the fifth model predicts the travel time at time t + 2 from the input input data set 8 (ST3a to ST3e).

交通流の現象予測結果に基づいて、第1モデルから第5モデルの旅行時間のいずれかが選択され、出力データ9である時刻t+2における旅行時間の予測結果とされる(ST4)。 One of the travel times of the first model to the fifth model is selected based on the traffic flow phenomenon prediction result, and is used as the prediction result of the travel time at the time t + 2 which is the output data 9 (ST4).

<モデル学習装置の構成>
図13は、実施の形態に係るモデル学習装置の構成を示すブロック図である。
モデル学習装置3は、旅行時間予測装置2が旅行時間を予測するのに用いる線形回帰モデルのパラメータを学習することにより、学習済みモデルを生成する。モデル学習装置3は、通信I/F部31と、記憶部32と、プローブ情報取得部33と、旅行時間観測部34と、現象予測部35と、データ分類部36と、モデル学習部37とを備える。
<Configuration of model learning device>
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a model learning device according to an embodiment.
The model learning device 3 generates a trained model by learning the parameters of the linear regression model used by the travel time prediction device 2 to predict the travel time. The model learning device 3 includes a communication I / F unit 31, a storage unit 32, a probe information acquisition unit 33, a travel time observation unit 34, a phenomenon prediction unit 35, a data classification unit 36, and a model learning unit 37. To be equipped.

通信I/F部31は、車両1と無線通信を行うための通信インタフェースである。例えば、通信I/F部31は、4Gまたは5Gなどの規格に基づいて、車両1と無線通信を行う。 The communication I / F unit 31 is a communication interface for wirelessly communicating with the vehicle 1. For example, the communication I / F unit 31 wirelessly communicates with the vehicle 1 based on a standard such as 4G or 5G.

記憶部32は、モデルのパラメータを学習するために必要な各種データを記憶する。例えば、記憶部32は、プローブ情報32aと、旅行時間データ32bと、分類済み入出力データセット32cと、学習済みモデル32dとを記憶する。 The storage unit 32 stores various data necessary for learning the parameters of the model. For example, the storage unit 32 stores the probe information 32a, the travel time data 32b, the classified input / output data set 32c, and the learned model 32d.

プローブ情報32aは、車両1ごとに、車両1の走行位置および走行時刻を示す情報である。旅行時間データ32bは、道路リンクの旅行時間の観測値を示す情報であり、時刻tごとに、1つ前の時刻t−1から時刻tまでの間に道路リンクを通過した車両1の旅行時間の平均値を示す。分類済み入出力データセット32cは、旅行時間データ32bの中から抽出されるデータセットである。分類済み入出力データセット32cは、交通流の現象ごとに分類され、かつモデルのパラメータを学習するために用いられる学習用データセットである。学習済みモデル32dは、モデル学習装置3により生成された旅行時間の予測に用いられる線形回帰モデルのパラメータを示す情報である。線形回帰モデルは、予測対象リンクで発生する交通流の現象の種類ごとに設けられている。 The probe information 32a is information indicating the traveling position and traveling time of the vehicle 1 for each vehicle 1. The travel time data 32b is information indicating an observed value of the travel time of the road link, and is the travel time of the vehicle 1 that has passed the road link between the previous time t-1 and the time t at each time t. Shows the average value of. The classified input / output data set 32c is a data set extracted from the travel time data 32b. The classified input / output data set 32c is a learning data set that is classified according to the phenomenon of traffic flow and is used for learning the parameters of the model. The trained model 32d is information indicating the parameters of the linear regression model used for predicting the travel time generated by the model learning device 3. A linear regression model is provided for each type of traffic flow phenomenon that occurs at the predicted link.

プローブ情報取得部33は、通信I/F部31を介して、車両1からプローブ情報を受信することにより、プローブ情報を取得する。プローブ情報取得部33は、取得したプローブ情報を、プローブ情報32aとして記憶部32に記憶させる。 The probe information acquisition unit 33 acquires probe information by receiving probe information from the vehicle 1 via the communication I / F unit 31. The probe information acquisition unit 33 stores the acquired probe information in the storage unit 32 as the probe information 32a.

旅行時間観測部34は、記憶部32からプローブ情報32aを読み出す。旅行時間観測部34は、読み出したプローブ情報32aに基づいて、現在時刻までの時刻tごとに、1つ前の時刻t−1から時刻tまでの間に道路リンクを通過した車両1の旅行時間を、車両1ごとに観測する。つまり、旅行時間観測部34は、道路リンクの最下流位置の通過時刻が時刻t−1から時刻tまでの間の車両1を抽出する。旅行時間観測部34は、抽出した車両1が該道路リンクの最上流位置から最下流位置まで走行するのに要する時間をプローブ情報32aに基づいて算出することにより、旅行時間を観測する。旅行時間観測部34は、時刻tごとに観測した旅行時間の平均値を算出し、旅行時間データ32bとして記憶部32に記憶させる。 The travel time observation unit 34 reads the probe information 32a from the storage unit 32. Based on the read probe information 32a, the travel time observation unit 34 determines the travel time of the vehicle 1 that has passed the road link between the previous time t-1 and the time t for each time t up to the current time. Is observed for each vehicle. That is, the travel time observation unit 34 extracts the vehicle 1 whose passing time at the most downstream position of the road link is between the time t-1 and the time t. The travel time observation unit 34 observes the travel time by calculating the time required for the extracted vehicle 1 to travel from the most upstream position to the most downstream position of the road link based on the probe information 32a. The travel time observation unit 34 calculates the average value of the travel time observed at each time t, and stores it in the storage unit 32 as the travel time data 32b.

現象予測部35は、現象取得部として機能し、記憶部32から旅行時間データ32bを読み出し、旅行時間データ32bに基づいて、予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を予測する。なお、現象予測部35は、時点ごとに、その時点の交通流の現象が上述した第1現象から第5現象のいずれかの現象であると判断する。交通流の現象の予測方法は、旅行時間予測装置2の現象予測部25による予測方法と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。 The phenomenon prediction unit 35 functions as a phenomenon acquisition unit, reads travel time data 32b from the storage unit 32, and predicts a traffic flow phenomenon generated at the prediction target link based on the travel time data 32b. The phenomenon prediction unit 35 determines at each time point that the traffic flow phenomenon at that time point is any of the above-mentioned first to fifth phenomena. The method of predicting the phenomenon of the traffic flow is the same as the prediction method by the phenomenon prediction unit 25 of the travel time prediction device 2. Therefore, the detailed description will not be repeated.

データ分類部36は、現象予測部35による現象の予測結果に基づいて、記憶部32に記憶されている旅行時間データ32bに含まれるデータを分類し、現象ごとの入出力データセットを生成する。データ分類部36は、生成した入出力データセットを、分類済み入出力データセット32cとして記憶部32に記憶させる。 The data classification unit 36 classifies the data included in the travel time data 32b stored in the storage unit 32 based on the prediction result of the phenomenon by the phenomenon prediction unit 35, and generates an input / output data set for each phenomenon. The data classification unit 36 stores the generated input / output data set in the storage unit 32 as the classified input / output data set 32c.

モデル学習部37は、交通流の現象ごとに分類された分類済み入出力データセット32cに基づいて、交通流の現象ごとに、線形回帰モデルのパラメータを学習する。モデル学習部37は、学習されたパラメータを、学習済みモデル32dとして記憶部32に記憶させる。 The model learning unit 37 learns the parameters of the linear regression model for each traffic flow phenomenon based on the classified input / output data set 32c classified for each traffic flow phenomenon. The model learning unit 37 stores the learned parameters in the storage unit 32 as the learned model 32d.

<入出力データセットの分類方法およびモデルパラメータの学習方法>
次に、モデル学習装置3による入出力データセットの分類方法およびモデルパラメータの学習方法について詳細に説明する。
<I / O data set classification method and model parameter learning method>
Next, the method of classifying the input / output data set and the method of learning the model parameters by the model learning device 3 will be described in detail.

図14は、入出力データセットの分類処理およびモデルパラメータの学習処理を模式的に示した図である。 FIG. 14 is a diagram schematically showing an input / output data set classification process and a model parameter learning process.

データ分類部36は、旅行時間データ32bの中から、時刻tにおける入出力データセット(以下、「入出力データセットt」という。)を抽出する。入出力データセットtは、入力データセット8と出力データ9との組からなる。図9Aを参照して説明したように、例えば、入力データセット8は、時刻tにおいて観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−1において観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−2において観測されたリンク4〜6の旅行時間と、時刻t−3において観測されたリンク4〜6の旅行時間である。つまり、入力データセット8は、現在時刻と現在時刻から3期前までのリンク4〜6の旅行時間である。出力データ9は、時刻t+2において観測されたリンク5の旅行時間である。つまり、出力データ9は、現在時刻から2期先のリンク5の旅行時間である。 The data classification unit 36 extracts an input / output data set (hereinafter, referred to as “input / output data set t”) at time t from the travel time data 32b. The input / output data set t is composed of a set of an input data set 8 and an output data 9. As described with reference to FIG. 9A, for example, the input data set 8 includes the travel times of links 4-6 observed at time t and the travel times of links 4-6 observed at time t-1. , The travel time of links 4 to 6 observed at time t-2 and the travel time of links 4 to 6 observed at time t-3. That is, the input data set 8 is the current time and the travel time of links 4 to 6 from the current time to three periods before. The output data 9 is the travel time of the link 5 observed at time t + 2. That is, the output data 9 is the travel time of the link 5 two periods ahead of the current time.

データ分類部36は、時刻tにおいて発生が予測された交通流の現象に基づいて、入出力データセットtを分類する(ST11)。ここで、交通流の現象は、現象予測用データセット10に基づいて現象予測部35により予測されているものとする。なお、第1現象および第5現象において用いられる第1モデルおよび第5モデルは学習が不要である。このため、データ分類部36は、交通流の現象が第2現象から第4現象のいずれかに該当する場合にのみ入出力データセットtを分類する。例えば、第2現象には入出力データセットt−2、t−5およびt−10が分類されている。また、第3現象には入出力データセットt−1、t−3、t−4、t−6およびt−9が分類されている。さらに、第4現象には入出力データセットt−7およびt−8が分類されている。 The data classification unit 36 classifies the input / output data set t based on the phenomenon of the traffic flow predicted to occur at time t (ST11). Here, it is assumed that the traffic flow phenomenon is predicted by the phenomenon prediction unit 35 based on the phenomenon prediction data set 10. The first model and the fifth model used in the first phenomenon and the fifth phenomenon do not require learning. Therefore, the data classification unit 36 classifies the input / output data set t only when the traffic flow phenomenon corresponds to any of the second phenomenon to the fourth phenomenon. For example, the second phenomenon is classified into input / output data sets t-2, t-5 and t-10. Further, the input / output data sets t-1, t-3, t-4, t-6 and t-9 are classified into the third phenomenon. Further, the input / output data sets t-7 and t-8 are classified into the fourth phenomenon.

モデル学習部37は、交通流の現象ごとに分類された入出力データセットに基づいて、最小二乗法を用いて線形回帰モデルのパラメータを算出することにより、現象ごとの線形回帰モデルを学習する(ST12a〜ST12c)。つまり、モデル学習部37は、現象ごとに、入力データセット8から予測される旅行時間の予測値と、出力データ9で示される旅行時間の観測値との二乗誤差が最小になるようなモデルパラメータを算出する。最小二乗法の詳細については上述した通りである。このため、その詳細な説明は繰り返さない。 The model learning unit 37 learns a linear regression model for each phenomenon by calculating the parameters of the linear regression model using the least squares method based on the input / output data set classified for each traffic flow phenomenon (). ST12a to ST12c). That is, the model learning unit 37 has a model parameter for each phenomenon that minimizes the square error between the predicted value of the travel time predicted from the input data set 8 and the observed value of the travel time indicated by the output data 9. Is calculated. The details of the least squares method are as described above. Therefore, the detailed description will not be repeated.

<モデルの学習処理>
図15は、モデル学習装置3によるモデルの学習処理の手順を示すフローチャートである。
<Model learning process>
FIG. 15 is a flowchart showing a procedure of model learning processing by the model learning device 3.

図15を参照して、モデル学習装置3は、予測対象リンクの時刻ごとの入出力データセットについて、以下のステップS11〜S13の処理を繰り返す(ループA)。 With reference to FIG. 15, the model learning device 3 repeats the following steps S11 to S13 for the input / output data set for each time of the prediction target link (loop A).

つまり、現象予測部35は、記憶部32に記憶されている旅行時間データ32bの中から現象予測用データセット10を読み出し、データ分類部36は、記憶部32に記憶されている旅行時間データ32bの中から入出力データセットを読み出す(S11)。 That is, the phenomenon prediction unit 35 reads out the phenomenon prediction data set 10 from the travel time data 32b stored in the storage unit 32, and the data classification unit 36 reads the travel time data 32b stored in the storage unit 32. The input / output data set is read from the inside (S11).

現象予測部35は、読み出した現象予測用データセット10に基づいて、交通流の現象を予測する(S12)。現象予測部35は、交通流の現象の予測結果をデータ分類部36に出力する。 The phenomenon prediction unit 35 predicts a traffic flow phenomenon based on the read phenomenon prediction data set 10 (S12). The phenomenon prediction unit 35 outputs the prediction result of the traffic flow phenomenon to the data classification unit 36.

データ分類部36は、現象予測部35から交通流の現象の予測結果を受け、読み出した入出力データセットを現象ごとに分類し、分類済み入出力データセット32cとして記憶部32に記憶させる。 The data classification unit 36 receives the prediction result of the traffic flow phenomenon from the phenomenon prediction unit 35, classifies the read input / output data set for each phenomenon, and stores it in the storage unit 32 as the classified input / output data set 32c.

モデル学習装置3は、交通流の現象ごとに、以下のステップS14およびS15の処理を繰り返す(ループB)。 The model learning device 3 repeats the following steps S14 and S15 for each traffic flow phenomenon (loop B).

つまり、モデル学習部37は、入出力データセットを、記憶部32に記憶された分類済み入出力データセット32cの中から読み出す(S14)。 That is, the model learning unit 37 reads the input / output data set from the classified input / output data set 32c stored in the storage unit 32 (S14).

モデル学習部37は、読み出した入出力データセットに基づいて、最小二乗法により線形回帰モデルのパラメータを算出する。モデル学習部37は、算出したパラメータを、学習済みモデル32dとして記憶部32に記憶させる(S15)。 The model learning unit 37 calculates the parameters of the linear regression model by the least squares method based on the read input / output data set. The model learning unit 37 stores the calculated parameters in the storage unit 32 as the learned model 32d (S15).

<旅行時間予測装置による予測結果について>
図3を参照して、モデル学習装置3により学習された学習済みモデルを用いて、旅行時間予測装置2により旅行時間を予測した予測結果について説明する。
<About the prediction result by the travel time prediction device>
With reference to FIG. 3, the prediction result of predicting the travel time by the travel time prediction device 2 will be described using the trained model learned by the model learning device 3.

細実線は、旅行時間予測装置2による旅行時間の予測値43を示す。また、予測値44は、交通流の現象が第2現象と判断された時間帯において、第2モデルを用いた旅行時間の予測値を示す。予測値45は、交通流の現象が第4現象と判断された時間帯において、第4モデルを用いた旅行時間の予測値を示す。 The fine solid line shows the travel time predicted value 43 by the travel time predicting device 2. Further, the predicted value 44 indicates a predicted value of the travel time using the second model in the time zone in which the traffic flow phenomenon is determined to be the second phenomenon. The predicted value 45 indicates a predicted value of the travel time using the fourth model in the time zone in which the traffic flow phenomenon is determined to be the fourth phenomenon.

観測値41と、予測値42と、予測値44とを比較すると、15個の予測値44のうち14個が予測値42よりも観測値41に近く、1個が予測値42よりも観測値41から遠い結果となった。また、観測値41と、予測値42と、予測値45とを比較すると、25個の予測値45のうち、21個が予測値42よりも観測値41に近く、4個が予測値42よりも観測値41から遠い結果となった。つまり、現象ごとに線形回帰モデルを変更した方が変更しない場合に比べ、旅行時間を高精度に予測可能なことが示された。 Comparing the observed value 41, the predicted value 42, and the predicted value 44, 14 out of 15 predicted values 44 are closer to the observed value 41 than the predicted value 42, and one is closer to the observed value than the predicted value 42. The result was far from 41. Comparing the observed value 41, the predicted value 42, and the predicted value 45, 21 of the 25 predicted values 45 are closer to the observed value 41 than the predicted value 42, and 4 are closer to the predicted value 42 than the predicted value 42. The result is far from the observed value 41. In other words, it was shown that the travel time can be predicted with higher accuracy when the linear regression model is changed for each phenomenon than when it is not changed.

発明者は、以下のモデル条件1〜3の下で、線形回帰モデルの定義を行った。
(モデル条件1)予測対象リンクの上流10kmおよび下流10kmの範囲に存在する道路リンクで観測された旅行時間から予測用の入力データセットを抽出する。
(モデル条件2)時刻tの間隔は5分間隔とし、時刻tおよび時刻t−1の道路リンクで観測された旅行時間から、1時間先の旅行時間を予測する。
(モデル条件3)東名高速道路の横浜青葉インターチェンジ付近に予測対象リンクを設定する。
また、発明者は、以下の学習条件の下で、線形回帰モデルの学習を行った。
(学習条件1)予測対象リンクの上流10kmおよび下流10kmの範囲に存在する道路リンクで観測された旅行時間から学習用の入出力データセットを抽出する。
(学習条件2)線形回帰モデルの学習期間は、2016年7月から2017年3月までの9カ月間とする。
The inventor defined a linear regression model under the following model conditions 1 to 3.
(Model condition 1) An input data set for prediction is extracted from the travel time observed on the road links existing in the range of 10 km upstream and 10 km downstream of the prediction target link.
(Model condition 2) The interval of time t is set to an interval of 5 minutes, and the travel time one hour ahead is predicted from the travel time observed at the road link at time t and time t-1.
(Model condition 3) Set a forecast target link near the Yokohama-Aoba interchange on the Tomei Expressway.
In addition, the inventor trained the linear regression model under the following learning conditions.
(Learning condition 1) The input / output data set for learning is extracted from the travel time observed at the road links existing in the range of 10 km upstream and 10 km downstream of the predicted target link.
(Learning condition 2) The learning period of the linear regression model is 9 months from July 2016 to March 2017.

また、発明者は、以下の予測条件1〜2の下で、旅行時間の予測の実験を行った。
(予測条件1)2017年4月から2017年6月までの期間に含まれる渋滞の継続時間が3.5時間を超える渋滞を13個抽出する。
(予測条件2)交通流の現象が第2現象および第4現象と判断される期間において観測値への近さを、現象ごとに線形回帰モデルを変更した場合と、現象ごとに線形回帰モデルを変更しない場合とで比較する。
In addition, the inventor conducted an experiment of predicting travel time under the following prediction conditions 1 and 2.
(Forecast condition 1) 13 traffic jams with a duration of more than 3.5 hours included in the period from April 2017 to June 2017 are extracted.
(Prediction condition 2) In the period when the traffic flow phenomenon is judged to be the second phenomenon and the fourth phenomenon, the proximity to the observed value is determined by changing the linear regression model for each phenomenon and the linear regression model for each phenomenon. Compare with the case without change.

実験の結果、現象ごとに線形回帰モデルを変更した方が変更しない場合よりも観測値に近い予測をできた図3と同様の結果を得られたのは、前記渋滞13個中10個であった。残り3個は、両者の差があまりなかった。これにより、モデル学習装置3によりモデル学習および旅行時間予測装置2による旅行時間の予測の優位性を示すことができた。 As a result of the experiment, it was possible to obtain a prediction closer to the observed value by changing the linear regression model for each phenomenon than when not changing it. The same result as in FIG. 3 was obtained in 10 out of 13 traffic jams. It was. For the remaining three, there was not much difference between the two. As a result, the model learning device 3 was able to show the superiority of the model learning and the travel time prediction by the travel time prediction device 2.

<実施の形態の効果>
以上説明したように、実施の形態によると予測対象リンクにおいて発生すると予測される交通流の現象に合致したモデルを用いて、予測対象リンクにおける旅行時間を予測することができる。このように、旅行時間の予測に最適なモデルを用いて旅行時間を予測することができる。このため、高精度な旅行時間を予測することができる。
<Effect of embodiment>
As described above, it is possible to predict the travel time at the predicted target link by using a model that matches the traffic flow phenomenon predicted to occur at the predicted target link according to the embodiment. In this way, the travel time can be predicted using the model most suitable for the prediction of the travel time. Therefore, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

なお、交通流の現象は、予測対象リンクにおいて観測された旅行時間のみならず、予測対象リンクの上流および下流の少なくとも一方に存在する道路リンクにおいて観測された旅行時間を用いて予測される。このように予測対象リンクの周囲の状況を考慮して現象を予測することができるために、現象を正確に予測することができる。 The phenomenon of traffic flow is predicted using not only the travel time observed at the predicted target link but also the travel time observed at at least one of the road links upstream and downstream of the predicted target link. Since the phenomenon can be predicted in consideration of the situation around the prediction target link in this way, the phenomenon can be predicted accurately.

また、予測対象リンクにおいて将来発生するであろう交通流の現象は、図6に示したように、予測対象リンクにおいて現在発生している現象に基づいて予測される。 Further, the traffic flow phenomenon that will occur in the prediction target link in the future is predicted based on the phenomenon that is currently occurring in the prediction target link, as shown in FIG.

また、上記現象は、道路リンクにおいて発生する渋滞に関連する。このため、渋滞状況の変化を考慮して現象を予測することができる。渋滞は旅行時間の予測に重大な影響を与える。このため、高精度な旅行時間を予測することができる。 In addition, the above phenomenon is related to the traffic congestion that occurs at the road link. Therefore, the phenomenon can be predicted in consideration of the change in the traffic condition. Congestion has a significant impact on travel time predictions. Therefore, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

また、予測対象リンクを含む複数のリンクにおいて発生する渋滞の末尾位置の進行方向が判断され、進行方向の判断結果に基づいて交通流の現象が予測される。渋滞末尾の進行方向を判断することにより、例えば、予測対象リンクの下流に存在する渋滞末尾が予測対象リンクに接近しており、いずれ渋滞に巻き込まれると判断することができる。また、予測対象リンクの上流に存在する渋滞末尾が下流に移動しており、いずれ渋滞が解消されると判断することができる。これにより、現象を正確に予測することができる。 In addition, the traveling direction of the end position of the traffic jam that occurs in a plurality of links including the prediction target link is determined, and the traffic flow phenomenon is predicted based on the determination result of the traveling direction. By determining the traveling direction of the end of the traffic jam, for example, it can be determined that the end of the traffic jam existing downstream of the prediction target link is approaching the prediction target link and will eventually be involved in the traffic jam. In addition, the end of the traffic jam existing upstream of the forecast target link has moved downstream, and it can be determined that the traffic jam will be eliminated eventually. As a result, the phenomenon can be predicted accurately.

また、渋滞末尾の進行方向は、予測対象リンクの上流または下流に位置する道路リンクにおける旅行時間の時間変化に基づいて判断される。道路リンクに対して渋滞区間の占める割合が大きくなるほど旅行時間が大きくなる。このため、渋滞の末尾位置の進行方向を正確に判断することができる。 In addition, the traveling direction at the end of the traffic jam is determined based on the time change of the travel time at the road link located upstream or downstream of the predicted target link. The greater the proportion of congested sections to the road links, the greater the travel time. Therefore, the traveling direction of the end position of the traffic jam can be accurately determined.

また、複数の道路リンクにおいて渋滞が発生しているか否かを判断することにより、渋滞の末尾位置を判断することもできる。このため、末尾位置の時間変化から、渋滞の末尾位置の進行方向を正確に判断することができる。 It is also possible to determine the end position of a traffic jam by determining whether or not there is a traffic jam on a plurality of road links. Therefore, the traveling direction of the end position of the traffic jam can be accurately determined from the time change of the end position.

また、予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象ごとにモデルが学習される。つまり、学習済みモデルは、予測対象リンクにおいて発生すると予測される交通流の現象に合致したモデルである。このため、交通流の現象を予測し、予測された現象に対応したモデルを用いて旅行時間を予測することにより、旅行時間の予測に最適なモデルを用いて旅行時間を予測することができる。よって、高精度な旅行時間を予測することができる。 In addition, a model is learned for each traffic flow phenomenon that occurs at the predicted link. That is, the trained model is a model that matches the traffic flow phenomenon that is predicted to occur at the predicted link. Therefore, by predicting the phenomenon of the traffic flow and predicting the travel time by using the model corresponding to the predicted phenomenon, the travel time can be predicted by using the optimum model for predicting the travel time. Therefore, it is possible to predict the travel time with high accuracy.

[変形例]
図5に示した交通流の現象予測処理(図10のステップS2)では、渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていない場合には(S22においてNO、S27においてNO)、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているとみなして交通流の予測を行った。しかし、渋滞末尾が移動していない場合には、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているとは言えない。このため、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているか否かを判断してもよい。
[Modification example]
In the traffic flow phenomenon prediction process shown in FIG. 5 (step S2 in FIG. 10), if the end of the traffic jam is not far from the prediction target link (NO in S22, NO in S27), the end of the traffic jam becomes the prediction target link. The traffic flow was predicted assuming that it was approaching. However, if the end of the traffic jam has not moved, it cannot be said that the end of the traffic jam is approaching the predicted link. Therefore, it may be determined whether or not the end of the traffic jam is close to the prediction target link.

図16は、交通流の現象予測処理(図10のステップS2)の詳細を示すフローチャートである。図11と異なる点は、ステップS31およびS32が加わった点である。 FIG. 16 is a flowchart showing details of the traffic flow phenomenon prediction process (step S2 in FIG. 10). The difference from FIG. 11 is that steps S31 and S32 have been added.

つまり、予測対象リンクで渋滞が発生しており、かつ、渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていない場合には(S21においてYES、S22においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているか否かを判断する(S31)。 That is, when congestion occurs at the prediction target link and the end of the congestion is not far from the prediction target link (YES in S21, NO in S22), the phenomenon prediction unit 25 has the prediction target link at the end of the congestion. It is determined whether or not the object is approaching (S31).

渋滞末尾が予測対象リンクに近づいている場合には(S31においてYES)、現象予測部25は、交通流の現象が第4現象に該当すると判断する(S24)。渋滞末尾が予測対象リンクに近づいていない場合には(S31においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾の変化が無いと判断し、現象の予測を行わない。 When the end of the traffic jam is approaching the prediction target link (YES in S31), the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the fourth phenomenon (S24). If the end of the traffic jam is not close to the prediction target link (NO in S31), the phenomenon prediction unit 25 determines that there is no change in the end of the traffic jam and does not predict the phenomenon.

また、予測対象リンクで渋滞が発生していないが周囲に渋滞が存在し、かつ、渋滞末尾が予測対象リンクから遠ざかっていない場合には(S21においてNO、S25においてNO、S27においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾が予測対象リンクに近づいているか否かを判断する(S32)。 Further, when there is no congestion at the prediction target link, but there is congestion in the surroundings, and the end of the congestion is not far from the prediction target link (NO in S21, NO in S25, NO in S27), the phenomenon The prediction unit 25 determines whether or not the end of the traffic jam is approaching the prediction target link (S32).

渋滞末尾が予測対象リンクに近づいている場合には(S32においてYES)、現象予測部25は、交通流の現象が第2現象に該当すると判断する(S29)。渋滞末尾が予測対象リンクに近づいていない場合には(S32においてNO)、現象予測部25は、渋滞末尾の変化が無いと判断し、現象の予測を行わない。 When the end of the traffic jam is approaching the prediction target link (YES in S32), the phenomenon prediction unit 25 determines that the traffic flow phenomenon corresponds to the second phenomenon (S29). If the end of the traffic jam is not close to the prediction target link (NO in S32), the phenomenon prediction unit 25 determines that there is no change in the end of the traffic jam and does not predict the phenomenon.

なお、現象予測部25が交通流の現象を予測しなかった時刻については、旅行時間の予測を行わないようにしてもよいし、1つ前の時刻の交通流の現象が維持されるとしてもよい。後者の場合には、1つ前の時刻の交通流の現象に対応したモデルを用いて旅行時間の予測が行われる。 It should be noted that the travel time may not be predicted at the time when the phenomenon prediction unit 25 does not predict the traffic flow phenomenon, or even if the traffic flow phenomenon at the previous time is maintained. Good. In the latter case, the travel time is predicted using a model corresponding to the phenomenon of the traffic flow at the previous time.

また、現象予測部25は、渋滞末尾の変化が無いと判断した時刻については(S31においてNO、またはS32においてNO)、交通流の現象が新たな現象である第6現象に該当すると予測してもよい。この場合、旅行時間予測部27は、第1モデルから第5モデルとは異なる第6モデルに従って旅行時間の予測を行ってもよい。 Further, the phenomenon prediction unit 25 predicts that the traffic flow phenomenon corresponds to the sixth phenomenon, which is a new phenomenon, at the time when it is determined that there is no change at the end of the traffic jam (NO in S31 or NO in S32). May be good. In this case, the travel time prediction unit 27 may predict the travel time according to a sixth model different from the first model to the fifth model.

[付記]
以上、本開示の実施の形態に係る旅行時間予測装置2およびモデル学習装置3について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
[Additional Notes]
Although the travel time prediction device 2 and the model learning device 3 according to the embodiment of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to this embodiment.

例えば、上述の実施の形態では、道路リンクにおいて観測された旅行時間に基づいて交通流の現象を予測した。しかし、路側等に設置された画像式車両感知器または超音波式車両感知器などのセンサにより、渋滞の発生箇所または渋滞の末尾位置などが分かる場合には、センサによる検知結果に基づいて交通流の現象を取得してもよい。 For example, in the above embodiment, the phenomenon of traffic flow was predicted based on the travel time observed at the road link. However, if a sensor such as an image-type vehicle detector or an ultrasonic vehicle detector installed on the roadside can detect the location of congestion or the end position of congestion, the traffic flow is based on the detection result of the sensor. The phenomenon of may be acquired.

また、交通流の現象の分類方法は、上記した第1分類から第5分類に限定されるものではない。例えば、時間帯ごと、または季節ごとなどの他の基準ごとにモデルを設け、旅行時間の予測を行ってもよい。 Further, the method of classifying traffic flow phenomena is not limited to the above-mentioned first to fifth classifications. For example, a model may be provided for each time zone or for each other criterion such as each season to predict travel time.

また、旅行時間の観測はプローブ情報に基づくものには限定されない。例えば、2地点間で車両1のナンバープレートを読み取って、車両1を照合することにより旅行時間を観測するものであってもよい。 Also, travel time observations are not limited to those based on probe information. For example, the travel time may be observed by reading the license plate of the vehicle 1 between two points and collating the vehicle 1.

また、上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムとして構成されてもよい。例えば、HDDに記憶されたコンピュータプログラムをRAMに展開し、マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。 In addition, each of the above devices is specifically a computer system composed of a microprocessor, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an HDD (Hard Disk Drive), a display unit, a keyboard, a mouse, and the like. It may be configured as. For example, each device achieves its function by expanding the computer program stored in the HDD into RAM and operating the microprocessor according to the computer program.

また、上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、1または複数のシステムLSIなどの半導体装置から構成されているとしてもよい。 In addition, some or all of the components constituting each of the above devices may be composed of one or a plurality of semiconductor devices such as system LSIs.

また、上記したコンピュータプログラムまたは学習済みモデルを、コンピュータ読取可能な不揮発性記録媒体、例えば、HDD、CD−ROM、半導体メモリなどに記録して流通させてもよい。また、コンピュータプログラムを、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送して流通させてもよい。
また、上記各装置は、複数のコンピュータにより実現されてもよい。
Further, the above-mentioned computer program or trained model may be recorded and distributed on a computer-readable non-volatile recording medium such as an HDD, a CD-ROM, or a semiconductor memory. Further, the computer program may be transmitted and distributed via a telecommunication line, a wireless or wired communication line, a network typified by the Internet, data broadcasting, or the like.
Further, each of the above devices may be realized by a plurality of computers.

また、上記各装置の一部または全部の機能がクラウドコンピューティングによって提供されてもよい。つまり、各装置の一部または全部の機能がクラウドサーバにより実現されていてもよい。例えば、旅行時間予測装置2において記憶部22がクラウドサーバにより実現され、旅行時間予測装置2は、クラウドサーバから交通流の現象に応じた学習済みモデルを取得し、旅行時間の予測を行ってもよい。 In addition, some or all the functions of each of the above devices may be provided by cloud computing. That is, some or all the functions of each device may be realized by the cloud server. For example, in the travel time prediction device 2, the storage unit 22 is realized by a cloud server, and the travel time prediction device 2 acquires a learned model according to a traffic flow phenomenon from the cloud server and predicts the travel time. Good.

さらに、上記実施の形態および上記変形例の少なくとも一部を任意に組み合わせるとしてもよい。 Further, at least a part of the above-described embodiment and the above-described modification may be arbitrarily combined.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is shown by the scope of claims, not the above meaning, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 車両
2 旅行時間予測装置
3 モデル学習装置
4 予測対象リンク
5 上流リンク
5A 上流リンクセット
6 下流リンク
7 渋滞区間
8 入力データセット
9 出力データ
10 現象予測用データセット
21 通信I/F部
22 記憶部
22a プローブ情報
22b 旅行時間データ
22c 学習済みモデル
23 プローブ情報取得部
24 旅行時間観測部
25 現象予測部
26 モデル選択部
27 旅行時間予測部
28 旅行時間提供部
31 通信I/F部
32 記憶部
32a プローブ情報
32b 旅行時間データ
32c 分類済み入出力データセット
32d 学習済みモデル
33 プローブ情報取得部
34 旅行時間観測部
35 現象予測部
36 データ分類部
37 モデル学習部
41 観測値
42 予測値
43 予測値
44 予測値
45 予測値
1 Vehicle 2 Travel time prediction device 3 Model learning device 4 Prediction target link 5 Upstream link 5A Upstream link set 6 Downstream link 7 Congestion section 8 Input data set 9 Output data 10 Phenomenon prediction data set 21 Communication I / F unit 22 Storage unit 22a Probe information 22b Travel time data 22c Learned model 23 Probe information acquisition unit 24 Travel time observation unit 25 Phenomenon prediction unit 26 Model selection unit 27 Travel time prediction unit 28 Travel time provision unit 31 Communication I / F unit 32 Storage unit 32a Probe Information 32b Travel time data 32c Classified input / output data set 32d Trained model 33 Probe information acquisition unit 34 Travel time observation unit 35 Phenomenon prediction unit 36 Data classification unit 37 Model learning unit 41 Observation value 42 Prediction value 43 Prediction value 44 Prediction value 45 Predicted value

Claims (14)

車両の旅行時間を予測する旅行時間予測方法であって、
旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測するステップと、
交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するステップと、
選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測するステップとを含む、旅行時間予測方法。
It is a travel time prediction method that predicts the travel time of a vehicle.
The step of predicting the phenomenon of traffic flow that occurs at the predicted target link, which is the target road link for predicting the travel time,
A step of selecting a model corresponding to the predicted phenomenon from the models for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon, and a step of selecting the model corresponding to the predicted phenomenon.
A travel time prediction method including a step of predicting a travel time in the predicted target link based on the selected model.
前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクを含む複数の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて前記現象を予測する、請求項1に記載の旅行時間予測方法。 The travel time prediction method according to claim 1, wherein in the step of predicting the phenomenon, the phenomenon is predicted based on the travel time observed for a plurality of road links including the prediction target link. 前記現象を予測するステップでは、第1の時点において前記予測対象リンクにおいて発生している交通流の現象に基づいて、第1の時点よりも将来の第2の時点において前記予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する、請求項1または請求項2に記載の旅行時間予測方法。 In the step of predicting the phenomenon, it occurs at the prediction target link at a second time point after the first time point based on the phenomenon of the traffic flow occurring at the prediction target link at the first time point. The travel time prediction method according to claim 1 or 2, which predicts a traffic flow phenomenon. 前記現象は、道路リンクにおいて発生する渋滞を指標とする、請求項3に記載の旅行時間予測方法。 The travel time prediction method according to claim 3, wherein the phenomenon is a traffic jam generated at a road link as an index. 前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクが第1現象から第5現象のいずれに該当するかを判断することにより前記現象を予測する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の旅行時間予測方法。
第1現象:前記予測対象リンクと、前記予測対象リンクの前記車両の進行方向の上流側の所定数の道路リンクと、前記予測対象リンクの前記車両の進行方向の下流側の所定数の道路リンクのいずれにおいても渋滞が発生していない
第2現象:前記予測対象リンクにおいて渋滞が発生しておらず、前記予測対象リンクの前記下流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクに近づいている
第3現象:前記予測対象リンクにおいて渋滞が発生しており、前記予測対象リンクの前記上流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクから遠ざかっている
第4現象:前記予測対象リンクにおいて渋滞が発生しており、前記予測対象リンクの前記上流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクに近づいている
第5現象:予測対象リンクにおいて渋滞が発生しておらず、前記予測対象リンクの前記下流側の所定数の道路リンクにおいて発生している渋滞の末尾が前記予測対象リンクから遠ざかっている
In the step of predicting the phenomenon, any one of claims 1 to 4, wherein the phenomenon is predicted by determining which of the first to fifth phenomena the prediction target link corresponds to. Described travel time prediction method.
First phenomenon: the prediction target link, a predetermined number of road links on the upstream side of the prediction target link in the traveling direction of the vehicle, and a predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link in the traveling direction of the vehicle. No congestion has occurred in any of the second phenomenon: No congestion has occurred at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at a predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link is Third phenomenon approaching the prediction target link: Congestion is occurring at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at a predetermined number of road links on the upstream side of the prediction target link is the prediction target. Fourth phenomenon of moving away from the link: Congestion is occurring at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at the predetermined number of road links on the upstream side of the prediction target link approaches the prediction target link. Fifth phenomenon: There is no congestion at the prediction target link, and the end of the congestion occurring at the predetermined number of road links on the downstream side of the prediction target link is away from the prediction target link.
前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクを含む複数の道路リンクにおいて発生する渋滞の末尾位置の進行方向を判断し、前記進行方向の判断結果に基づいて前記現象を予測する、請求項4または請求項5に記載の旅行時間予測方法。 In the step of predicting the phenomenon, the traveling direction of the end position of the traffic jam generated in the plurality of road links including the prediction target link is determined, and the phenomenon is predicted based on the determination result of the traveling direction. Alternatively, the travel time prediction method according to claim 5. 前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクの上流または下流に位置する道路リンクにおける旅行時間の時間変化に基づいて前記進行方向を判断する、請求項6に記載の旅行時間予測方法。 The travel time prediction method according to claim 6, wherein in the step of predicting the phenomenon, the traveling direction is determined based on the time change of the travel time on the road link located upstream or downstream of the prediction target link. 前記現象を予測するステップでは、前記予測対象リンクを含む複数の道路リンクにおいて発生する渋滞状況を判断することにより、渋滞の末尾位置を判断し、当該末尾位置の時間変化に基づいて前記進行方向を判断する、請求項6に記載の旅行時間予測方法。 In the step of predicting the phenomenon, the end position of the traffic jam is determined by determining the congestion situation occurring in a plurality of road links including the prediction target link, and the traveling direction is determined based on the time change of the end position. The travel time prediction method according to claim 6, which is determined. 車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習方法であって、
前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得するステップと、
前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するステップと、を含むモデル学習方法。
It is a model learning method that learns a model for predicting the travel time of a vehicle.
The step of acquiring the phenomenon of the traffic flow generated in the predicted target link, which is the target road link for predicting the travel time using the model, and
A model learning method including a step of learning the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon based on the travel time observed for one or more road links including the predicted target link.
車両の旅行時間を予測する旅行時間予測装置であって、
旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する現象予測部と、
交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するモデル選択部と、
選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測する旅行時間予測部とを備える、旅行時間予測装置。
It is a travel time prediction device that predicts the travel time of a vehicle.
A phenomenon prediction unit that predicts the phenomenon of traffic flow that occurs at the prediction target link, which is the target road link for predicting travel time,
A model selection unit that selects a model corresponding to the predicted phenomenon from among the models for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon.
A travel time prediction device including a travel time prediction unit that predicts a travel time in the prediction target link based on the selected model.
車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習装置であって、
前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得する現象取得部と、
前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するモデル学習部と、を備えるモデル学習装置。
A model learning device that learns a model for predicting the travel time of a vehicle.
A phenomenon acquisition unit that acquires the phenomenon of the traffic flow generated at the prediction target link, which is the target road link for which the travel time is predicted using the model, and the phenomenon acquisition unit.
A model learning device including a model learning unit that learns parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon based on the travel time observed for one or more road links including the prediction target link.
コンピュータを、車両の旅行時間を予測する旅行時間予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生する交通流の現象を予測する現象予測部と、
交通流の現象ごとに用意された旅行時間を予測するためのモデルの中から、予測された前記現象に対応するモデルを選択するモデル選択部と、
選択された前記モデルに基づいて、前記予測対象リンクにおける旅行時間を予測する旅行時間予測部として機能させる、コンピュータプログラム。
A computer program that allows a computer to function as a travel time predictor that predicts the travel time of a vehicle.
The computer
A phenomenon prediction unit that predicts the phenomenon of traffic flow that occurs at the prediction target link, which is the target road link for predicting travel time,
A model selection unit that selects a model corresponding to the predicted phenomenon from among the models for predicting the travel time prepared for each traffic flow phenomenon.
A computer program that functions as a travel time prediction unit that predicts the travel time in the prediction target link based on the selected model.
コンピュータを、車両の旅行時間を予測するためのモデルを学習するモデル学習装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記モデルを用いて旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得する現象取得部と、
前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応する前記モデルのパラメータを学習するモデル学習部として機能させる、コンピュータプログラム。
A computer program for making a computer function as a model learning device for learning a model for predicting a vehicle's travel time.
The computer
A phenomenon acquisition unit that acquires the phenomenon of the traffic flow generated at the prediction target link, which is the target road link for which the travel time is predicted using the model, and the phenomenon acquisition unit.
A computer program that functions as a model learning unit that learns the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon based on the travel time observed for one or more road links including the predicted target link.
旅行時間を予測する対象の道路リンクである予測対象リンクにおける車両の旅行時間を予測するようにコンピュータを機能させるための学習済みモデルの組を含むモデルセットであって、
前記学習済みモデルは、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間を入力として受け付け、前記予測対象リンクにおける将来の旅行時間を出力するように、前記コンピュータを機能させ、
前記学習済みモデルは、前記予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象ごとに対応付けられ、
前記予測対象リンクにおいて発生した交通流の現象を取得し、前記予測対象リンクを含む1以上の道路リンクについて観測された旅行時間に基づいて、取得された前記現象に対応するモデルのパラメータを学習することにより、前記学習済みモデルが生成される、学習済みモデルセット。
A model set that includes a set of trained models for making a computer function to predict the travel time of a vehicle at the predicted link, which is the road link for which the travel time is predicted.
The trained model accepts the observed travel time for one or more road links including the predicted link as input and causes the computer to function to output the future travel time at the predicted link.
The trained model is associated with each traffic flow phenomenon generated at the predicted target link.
The phenomenon of the traffic flow generated in the predicted target link is acquired, and the parameters of the model corresponding to the acquired phenomenon are learned based on the travel time observed for one or more road links including the predicted target link. A trained model set in which the trained model is generated.
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