JP3925838B2

JP3925838B2 - 交通流シミュレーションデータ入力装置

Info

Publication number: JP3925838B2
Application number: JP2001196189A
Authority: JP
Inventors: 徹永井; 孝義横田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003016571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通流シミュレータの道路構造データの入力作業を効率よく行えるシミュレーションデータ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交通流シミュレータは、駐車場及び周辺道路の渋滞対策や信号交差点における交通計画等の問題を、計算機上で現象をシミュレーションして再現した上で、交通量や信号パラメータ等を変化させながら評価するものである。通常、シミュレータの入力データとして必要となる道路の長さや、交差点の位置等の、道路の構造を表すネットワークデータは、フロリダ大学のＭｃＴｒａｎｓが米国連邦高速道路局（ＦＨＷＡ:ＦｅｄｅｒａｌＨｉｇｈＷａｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）のために開発した交通流シミュレーションモデルＮＥＴＳＩＷに代表されるように、評価対象道路の接続関係を、交差点をノード、交差点間を結ぶ線分をリンクとして記述する。実際には、図面から拾った座標データを数値化し、テキストファイル形式で直接入力する。
【０００３】
また、先行技術として特開平８−８３０４４号公報「シミュレーション装置」がある。この公報に記載されているように、専用の図形入力機能により編集する方式がある。この方式は一般的手法として知られている。また、財団法人、日本交通管理協会発行の「交通信号制御アルゴリズム評価用交通流シミュレータの取扱い説明書」によると、イメージスキャナーより読込んだ地図データ上に、リンク情報とノード情報を図形入力する方法をとっている。
【０００４】
また、特開２０００−０４６７１１号公報「交通流シミュレータ及びナビゲーション端末」に記載されているように、イメージ地図からネットワークデータを自動抽出すること、なども試みられている。また、特開平８−２０２７２９号公報「ディジタル地図における道路変更方法および地図情報システム」の記載では，道路をリンクとノードで表すことも試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ネットワークデータの作成は、図面情報から道路の長さや交差点の位置及び、交差点の各道路における交差角度を読取って数値化した上で、ノード情報とリンク情報からなるデータなどで作成する。さらに、各リンクに対しては、レーン数やレーンの方向及び行先等の情報を作成する。しかしながら、シミュレーションをおこなう対象規模が大きくなると、たとえ図形による入力作業であったとしても、入力データ量が増大するため、入力ミスも生じ易くなる。
【０００６】
一方、新規にネットワークデータを作成する際は、以前に作成したネットワークデータ中の、ある交差点と同じ形状のものが含まれていたりすることがしばしばある。したがって、これらを利用しないで、その都度はじめから作成することは大変な労力である。また、複雑な形状の交差点や道路形状は、折角苦労して作成したにもかかわらず、作成方法を忘れてしまうと次回作成する際に、再び苦労して作成することになるため、入力作業に多くの時間を費やすことになる。
【０００７】
本発明の目的は、道路の交差点情報、道路情報を道路の構成部品として分割登録し、シミュレーションをおこなう場合に、その登録情報を利用してネットワークデータを構成すること、また、新たに作成したネットワークデータは道路部品として追加登録し、シミュレーションのための、データ入力の効率向上を図るデータの入力装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
データベースのネットワークデータと、前記ネットワークデータ上を走行する車両や信号機等の制御に関する交通流パラメータをもとに、車両の流れを計算機上でシミュレーションし、交通計画の立案や評価を行う交通流シミュレーションデータ入力装置において、道路地図に基づいて作成された道路地図データベースと、道路地図データの部分構成としての道路形状の道路部品データを格納している道路部品データベースと、前記道路地図データベースから読み出された道路地図データに基づいて、前記道路部品データベースの検索と少なくともノードとリンクにより定義されるリンクデータとレーンに関する情報が付加された道路部品データの編集をおこなうと共に、前記編集された道路部品データをもとに、少なくとも前記リンクデータとレーンに関する情報が付加されたデータを含めた道路部品の形状が分かるような作画情報を作成し、該道路部品データと作画情報を対応付けて登録する道路部品編集部と、読み出された地図データと検索された少なくとも前記リンクデータとレーンに関する情報が付加されたデータを含む道路部品データとでネットワークデータを構成するネットワークデータ編集部と、前記編集されたネットワークデータから作画情報をもとに利用可能な道路部品データを選択して受信し、シミュレーションに用いるネットワークデータのデータベースとを備えて構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、データベースのネットワークデータと、前記ネットワークデータ上を走行する車両や信号機等の制御に関する交通流パラメータをもとに、車両の流れを計算機上でシミュレーションし、交通計画の立案や評価を行う交通流シミュレーションデータ入力装置において、道路地図に基づいて作成された道路地図データベースと、道路地図データの部分構成として道路形状の道路部品データを格納している道路部品データベースと、前記道路地図データベースから読み出されたデータに基づいて前記道路部品データベースの検索と少なくともノードとリンクにより定義されるリンクデータとレーンに関する情報が付加された道路部品データの編集をおこなうと共に、前記編集された道路部品データのネットワークデータを交差点単位あるいは道路の一部分をその単位として切出し、道路部品データとして道路部品データベースに登録する道路部品編集部と、読み出された道路地図データと検索された少なくとも前記リンクデータとレーンに関する情報が付加されたデータを含む道路部品データとでネットワークデータを構成するネットワークデータ編集部と、前記編集されたネットワークデータから作画情報をもとに利用可能な道路部品データを選択して受信し、シミュレーションに用いるネットワークデータのデータベースとを備えて構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の全体構成を説明する図である。本発明で使用する交通流シミュレーションデータ入力装置は、ネットワークデータを作成する上で下絵となるイメージ地図や、道路の形状を数値化した情報として蓄えられた道路地図データベース（ＤＢ、以下、データベースをＤＢと略記する）１をもとに、シミュレーションデータの入力をおこなうものである。
【００１２】
図１は、さらに、シミュレーションの対象となるネットワークデータを編集するネットワークデータ編集部２と、予め登録された交差点や部分道路形状を道路部品としてとらえ蓄積した道路部品ＤＢ３のデータを編集する道路部品編集部４と、シミュレーションに使用するネットワークデータを蓄えたネットワークデータＤＢ５、ネットワークデータ上を走行する車両の制御情報を蓄えた交通流パラメータＤＢ６、シミュレーションの実行結果を車両１台毎のアニメーション表示に必要となる景観データを蓄えた景観データＤＢ７を備えている。
【００１３】
また、前記の各データをもとに、計算機上で車両の流れを模擬する交通流シミュレータ８と、シミュレーションの結果を表示するディスプレイ９と、シミュレーション結果を統計情報として蓄える統計データＤＢ１０から構成されている。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。交通流シミュレーションデータ入力装置の全体処理の流れを図２に示す。まず、ステップ２１で、道路地図ＤＢ１からシミュレーションの対象となる領域の道路形状情報を取り出し、ステップ２２では交差点（ノード）や交差点間を結ぶ道路（リンク）情報により道路の外形を定義し、目的に合った形状にネットワーク編集部２により編集する。すなわち、交差点や接続道路のレーン数やレーンの方向、行先等のレーン情報の編集を行う。
【００１５】
ここで、個別にレーン情報などの編集を新たにおこなってもよいが、道路部品ＤＢ３上に、同じ形の交差点、あるいは類似した交差点や接続道路が登録されているかどうか、登録されている道路部品データの作画情報をもとにステップ２３で道路部品ＤＢ３の検索をおこなう。該当する道路部品あるいは類似した道路部品が存在するかどうかをステップ２５で判定し、存在する場合は該当する道路部品データの呼び出し処理をステップ２４でおこなう。これはステップ２６で編集終了の判定がなされるまで続けられる。このように、登録されている道路部品があれば再利用し、無いものについては、個別に定義する作業を繰り返すことによりシミュレーションの評価の対象となるネットワークデータを編集する。
【００１６】
ここまでは、道路部品データが既に登録されていることを前提に説明してきたが、新規に道路部品データを編集する際には図３に示すような方法でおこなう。ステップ３１では通常のネットワークデータの編集と同様に道路部品データ編集部４により道路の外形を定義し、レーン情報の編集をおこなう。そして、ステップ３２で道路部品ＤＢ３に登録する。ステップ３３では道路部品データ編集部４により、道路部品データをもとに登録した部品の形状が分るような作画情報を作成し（部品アイコン作成）、ステップ３４で道路部品データと作画情報を対応付けて道路部品ＤＢ３に登録する。
【００１７】
次に、これまで作成したネットワークデータから道路部品データとして再利用可能なものを抽出して登録する処理の流れについて図４により説明する。まず、ステップ４１でネットワークデータＤＢ５より、以前に作成したネットワークデータを道路部品編集部４により読込み、ステップ４２で部品登録対象となる道路部品の形状データを囲む領域を指定し抽出し、ステップ４３で道路部品として道路部品ＤＢ３に登録する。
【００１８】
この結果、編集されたネットワークデータ５と交通流パラメータ６及び景観データ７を用いて、交通流シミュレータ８によりシミュレーションを実行し、実行結果として車両1台毎の振舞いをアニメーションとして、ディスプレイ９に表示し、また道路の渋滞状況を数値化して統計データＤＢ１０に蓄える。
【００１９】
図５は、道路部品の編集の例を示す図である。図は、右折用の導流帯が付加された４差路交差点の、リンク（Ｌｋ）とノード（ｎ）情報からなる道路の外形情報を編集したものである。設定の方法としては、前記先行技術として記載した方法が利用できる。すなわち、編集画面上で評価対象となる道路ネットワークを、ノードｎ1〜ｎ７と、リンクＬｋ1〜Ｌｋ６により、マウスで座標指定することで道路の外形情報を定義する。ここで、ノードｎ6、ｎ7は右折の導流帯を作成するために設けている。基本的に、ノードは車両が道路を走行する上で状況判断が必要になる変化点に対応して設ける。
【００２０】
図６は、図５のリンク（Ｌｋ１〜６）とノード（ｎ１〜７）からなる道路の外形情報に、レーンの属性情報を付加した例である。レーン情報の設定は、道路の外形情報を中心線に、外側にマウス等で当該レーンを選択することで当該レーンを基準に、一定幅員で増加、減少させることにより編集できる。この例では、道路Ｒ１は、片側２車線で水平方向の道路Ｒ２が片側１車線の構成に編集されている。各レーンには車両が走行するのに必要なデータが対応付けられる。また、レーン６３には右折方向が、レーン６４には左折と直進が、レーン６２には右折と左折と直進が、レーン６１には導流帯の設定が夫々なされている。
【００２１】
図７は、図５の道路部品データのデータ構造を表したものであり、基本的には、始点ノード（ｎ１，ｎ６，ｎ３、ｎ７）と終点ノード（ｎ５、この場合交差点ノード）でリンク番号が定義される。実際には、上りと下りの双方向のリンクが存在するため、始点ノードと終点ノードの組合せを変えることで双方向のリンクが定義される。
【００２２】
図８は、リンク７１（Ｌｋ２）に対応するレーンＬｎ１，Ｌｎ２のデータ構造を表したものであり、レーンの方向とレーンの接続先のデータが定義されている。レーンの方向とは、当該レーンに遷移できる車両の条件として同じ、進行方向の属性を持った車両しか進入できない。レーンの行先は、レーンとレーンの接続関係について定義した情報であり、例えばレーン６３は、右折であるためその先のリンクは、図５中のＬｋ１となる。車両は、この情報をもとにレーン間の遷移を繰り返すことで走行することができる。以上のように、実際の道路形状の情報を基に編集画面上でデータ入力することで、道路部品データを作成することができる。
【００２３】
図９は、図７のリンク７２（Ｌｋ５）に対応するレーンデータのデータ構造を表したものである。図１０は、５差路の道路部品データの例を示したものである。一般に、シミュレーションでは交差点等の分岐点に右左折直進の３方向の分岐率を設定し、車両を走行させる。そのために５差路のように交差数が多く交差角が直交でなくなると自動的に、行先方向を設定することが難しくなるため、マニュアル設定になり入力作業が煩雑になる。このため、道路部品として登録し再利用ができると、入力作業が大幅に軽減できる。図１１は、３差路の道路部品データの例を示したものである。３差路についても、交差数は少ないが交差角によっては、どちらが直進か自動で決め兼ねることがあるので、マニュアルによる設定が必要となる。
【００２４】
また、道路部品データは交差点以外にも片側交互通行や、中央分離帯等の直線道路部に対しても、編集の際に細工が必要なネットワークデータも１度作成し登録することで、次回から容易に編集することができる。例えば、図１２の場合ノードｎ２、ｎ３を結ぶリンクＬｋ２２は、上りと下りの２方向のリンクが存在するが片側通行のためリンクＬｋ２２を削り、描画図形Ｌｋ２１として埋めることで実現している。
【００２５】
また、中央分離帯についても通常中央線を基準にレーン数の増減を行う方法では、中央線が直線でしか定義できないものを、図１３に示すようなノードとリンクの定義により車両が走行できない区間Ｌｋ３１を作成し表現することができる。ノードｎ２、ｎ５及びｎ３、ｎ６はリンク長が車両1台も走行することもできないくらい短いリンクのため、図１３でいう上下方向のレーンは存在するが走行できないものとして扱われる。
【００２６】
道路部品データの利用について図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、ネットワークデータ編集により新規に作成したデータであり、例えばここで４差路交差点Ｃ２に対して、導流帯付きの交差点に変更したい場合、図６の道路部品データを道路部品ＤＢ３から読み出す。次に、変更前の交差点と変更後の交差点の、リンクの対応をとることになるが、交差数はいずれも４で同じなので、ノードの対応をとることで置き換えることができる。例えば、図６のノードｎ２と、図１４のＮ８の対応をとり、時計回りに順次ノードの対応をとれば、垂直方向（図でみると上下方向）のリンクが片側２車線で、水平方向のリンクが片側１車線になる。図１４のＮ６を基準に時計回りに対応をとれば垂直方向（図でみると上下方向）のリンクが片側１車線で、水平方向のリンクが片側２車線になる。このようにノードの対応関係をノード単位に行うことで、リンク及びレーンデータの対応関係を実際の形状あるいは類似なものに編集することができる。
【００２７】
また、５差路の交差点に変更したい場合には、図１０の道路部品データを読み出し、同様に変更前の交差点と変更後の、交差点のリンクの対応をとることになる。ここでは変更前の交差点Ｃ２は、４差路であり交差数が異なり対応がとれないため交差点Ｃ２に対し、ノードＮ１１を追加することでリンクＬ１０を定義する。これで、交差数が同じになったので、後はノードの対応関係をとることで５差路交差点データの置き換えが可能となる。
【００２８】
交差点以外の道路部品データの置き換えについては、図１５に示すように、リンクＬ９を１度切断し、２つのネットワークデータに分離したのち、図１２に示す片側交互通行の道路部品データを挿入し、各々のノードの対応関係を図１５に示すように、ノード１５１（Ｎ９）と１５２（ｎ1）を結合し、ノードＮ９とする。同様にノード１５３（ｎ４）と１５４（Ｎ１０）を結合し、Ｎ１０とする。このようにして道路部品データの置き換えが可能になる。この結果、図１６に示すような１６２、１６３，１６４のリンクデータが追加される。ここで、１６１のリンクデータは、図１４中でＬ９のリンクを編集画面上にて削除することで、図１６中のリンクデータ１６１が削除される。
【００２９】
さらに、既に作成済みのネットワークデータから、必要な道路部品データを抽出するには、例えば図１４の画面上で、交差点Ｃ２を四角形の領域１４１で囲まれた範囲に存在するノードやリンク情報をもとに、対応するデータを抽出することができる。
【００３０】
図１の上述のハードウェア構成において実際に、ネットワークデータ図１４を例に編集手順を整理すると以下のようになる。道路地図ＤＢ１には、ベクトルまたはイメージ形式の地図データが格納されている。まず、格納された道路地図ＤＢ１から、シミュレーションに必要な領域の地図データを切出す。ここで、切出された地図データをもとに抽出されたノードとリンクからなるリンクデータは、変更することなく利用されることも稀にあるが、ほとんどの場合、新規開発を伴う道路が追加される。そのため、抽出されたリンクデータを基に、ノードやリンクの修正を行い所望のリンクデータを作成することになる。
【００３１】
次に、作成されたリンクデータに対し、車線数や車線毎の行先等のデータを、付加するレーンデータの編集を行う。編集の単位は一般に交差点や単路毎に編集するので、図１４のリンクデータの場合、ノードＮ１,Ｎ２,Ｎ３,Ｎ５,Ｎ９からなる交差点Ｃ１と、ノードＮ９,Ｎ１０からなる道路Ｌ９と、ノードＮ１０,Ｎ８,Ｎ６,Ｎ７,Ｎ４からなる交差点Ｃ２にわけて編集する。編集にはまず、道路部品データベース３の登録データの中に、所望のレーンデータが既に設計登録されているかどうか調べる。道路部品データベース内の部品データとして登録されるデータとしては、ノードとリンクにより定義されるリンクデータに、レーン数や行先等のレーンに関する情報が付加されたデータが対象となるが、交差点に付随する信号の設定秒数や分岐率等のパラメータも対応付けて登録してもよい。
【００３２】
例えば、交差点Ｃ１は登録部品がなく、交差点Ｃ２及び道路Ｌ９は登録部品がある場合、交差点Ｃ１は道路部品編集部４により新規作成し、道路部品データベース３に登録して利用する。交差点Ｃ２及び道路Ｌ９は、道路部品データベース３内の登録済みのデータを読み出して再利用できる。このようにして、登録部品の再利用と、新規部品の編集による作業を並行して進めることでネットワークデータの作成ができる。作成されたネットワークデータはネットワークデータベース５に格納される。
【００３３】
また、一度登録された、ネットワークデータベース５のデータから交差点や道路単位に、道路部品編集部４により切出して道路部品データデータベース３に登録することもできる。
【００３４】
図１７は、編集画面上でノードやリンクの編集を行うためのダイアログ画面の例を示したもので、図１４の交差点Ｃ２は４差路であるが、５差路にしたい場合には、リンク追加を選択しｌ10を定義する。ノードの挿入は、図１４で最初に定義したリンク上にノードが必要になった場合、ｎ９、ｎ１０のようにリンク中に挿入することでリンクの分割を行うことができる。リンク、ノードの削除については上記の逆の操作を行う目的で使用する。
【００３５】
図１８は、登録された道路部品データの形状を一覧表示したダイアログ画面の例を示したものである。これにより、登録されている道路部品データの種類や、利用可能かどうかの判断ができ該当する形状マスをマウスで選択することで利用できる。形状の作画については、予め定義されたノードの座標値（ｘ,ｙ）をもとに、例えばレーン幅を固定値とし、ネットワークデータのレーンデータ情報をもとに作画表示するが、この時予め用意された道路部品データ一覧表示ダイアログの１部品当たりの表示領域に合わせて拡大／縮率を決定し、表示領域内に収まるように作画表示する。以上、述べたように本発明によれば、交通流シミュレータの入力データとなるネットワークデータの作成が効率よく行えるため、結果としてシミュレーションの条件変更及び評価が迅速に行うことができる。
【００３６】
本発明では、交通流シミュレーションに必要となる道路構造を表現するネットワークデータを構成する交差点や部分道路形状を、道路部品として編集する道路部品データ編集手段を設けている。これにより、ネットワークデータの作成入力作業の省力化が可能となる。また、登録された道路部品の形状を図形表示する道路部品形状表示手段を設けることにより、再利用する際に該当する部品を効率よく検索することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、シミュレーション対象領域の地図データに対して、既に作成した道路部品データに基づいて道路部品データの編集をおこなうので、ネットワークデータの作成入力作業の効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体システム構成を示す図である。
【図２】登録済み道路部品データ利用の処理のフローを示す図である。
【図３】道路部品データ編集の処理のフローを示す図である。
【図４】道路部品データの抽出処理のフローを示す図である。
【図５】４差路交差点のリンクデータについて示す図である。
【図６】４差路交差点のレーンデータについて示す図である。
【図７】４差路交差点のデータ構造について示す図である。
【図８】４差路交差点のリンクＬｋ２のデータ構造を示す図である。
【図９】４差路交差点のリンクＬｋ５のデータ構造を示す図である。
【図１０】５差路交差点の道路部品データの構造を示す図である。
【図１１】３差路交差点の道路部品データの構造を示す図である。
【図１２】片側交互通行の道路部品データの構造を示す図である。
【図１３】中央分離帯の道路部品データの構造を示す図である。
【図１４】ネットワークデータの構造を示す図である。
【図１５】道路部品データの置換を説明するための図である。
【図１６】ネットワークデータのデータ構造について示す図である。
【図１７】編集コマンドの例を示す図である。
【図１８】道路部品データの一覧表示画面について示す図である。
【符号の説明】
１；道路地図ＤＢ２；ネットワークデータ編集部３；道路部品ＤＢ４；道路部品編集部５；ネットワークＤＢ６；交通流パラメータＤＢ７；景観データＤＢ８；交通流シミュレータ９；ディスプレイ１０；統計データＤＢ

Claims

データベースのネットワークデータと、前記ネットワークデータ上を走行する車両や信号機等の制御に関する交通流パラメータをもとに、車両の流れを計算機上でシミュレーションし、交通計画の立案や評価を行う交通流シミュレーションデータ入力装置において、道路地図に基づいて作成された道路地図データベースと、道路地図データの部分構成としての道路形状の道路部品データを格納している道路部品データベースと、前記道路地図データベースから読み出された道路地図データに基づいて、前記道路部品データベースの検索と少なくともノードとリンクにより定義されるリンクデータとレーンに関する情報が付加された道路部品データの編集をおこなうと共に、前記編集された道路部品データをもとに、少なくとも前記リンクデータとレーンに関する情報が付加されたデータを含めた道路部品の形状が分かるような作画情報を作成し、該道路部品データと作画情報を対応付けて登録する道路部品編集部と、読み出された地図データと検索された少なくとも前記リンクデータとレーンに関する情報が付加されたデータを含む道路部品データとでネットワークデータを構成するネットワークデータ編集部と、前記編集されたネットワークデータから作画情報をもとに利用可能な道路部品データを選択して受信し、シミュレーションに用いるネットワークデータのデータベースとを備えて構成したことを特徴とする交通流シミュレーションデータ入力装置。
データベースのネットワークデータと、前記ネットワークデータ上を走行する車両や信号機等の制御に関する交通流パラメータをもとに、車両の流れを計算機上でシミュレーションし、交通計画の立案や評価を行う交通流シミュレーションデータ入力装置において、道路地図に基づいて作成された道路地図データベースと、道路地図データの部分構成として道路形状の道路部品データを格納している道路部品データベースと、前記道路地図データベースから読み出されたデータに基づいて前記道路部品データベースの検索と少なくともノードとリンクにより定義されるリンクデータとレーンに関する情報が付加された道路部品データの編集をおこなうと共に、前記編集された道路部品データのネットワークデータを交差点単位あるいは道路の一部分をその単位として切出し、道路部品データとして道路部品データベースに登録する道路部品編集部と、読み出された道路地図データと検索された少なくとも前記リンクデータとレーンに関する情報が付加されたデータを含む道路部品データとでネットワークデータを構成するネットワークデータ編集部と、前記編集されたネットワークデータから作画情報をもとに利用可能な道路部品データを選択して受信し、シミュレーションに用いるネットワークデータのデータベースとを備えて構成したことを特徴とする交通流シミュレーションデータ入力装置。