JP5070574B2 - Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program - Google Patents

Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program Download PDF

Info

Publication number
JP5070574B2
JP5070574B2 JP2008171187A JP2008171187A JP5070574B2 JP 5070574 B2 JP5070574 B2 JP 5070574B2 JP 2008171187 A JP2008171187 A JP 2008171187A JP 2008171187 A JP2008171187 A JP 2008171187A JP 5070574 B2 JP5070574 B2 JP 5070574B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
node
individual data
traffic volume
traffic
mutation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008171187A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010009510A (en
Inventor
宏太郎 平澤
香 嶋田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Waseda University
Original Assignee
Waseda University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waseda University filed Critical Waseda University
Priority to JP2008171187A priority Critical patent/JP5070574B2/en
Publication of JP2010009510A publication Critical patent/JP2010009510A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5070574B2 publication Critical patent/JP5070574B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、道路ネットワークにおける任意の指定区間の交通量を、その近隣区間の過去の交通量情報を用いて予測する局所交通量予測技術に関し、特に、各区間の交通量の相関関係に関する情報が未知であっても柔軟に予測を行うことが可能であり、且つ、複数の指定区間における将来の複数の時刻の予測も短時間で行うことが可能な局所交通量予測技術に関する。   The present invention relates to a local traffic volume prediction technique for predicting the traffic volume of an arbitrary designated section in a road network using past traffic volume information of its neighboring sections, and in particular, information related to the correlation of the traffic volume of each section. The present invention relates to a local traffic volume prediction technique that can flexibly perform prediction even if it is unknown, and that can also perform prediction of a plurality of future times in a plurality of designated sections in a short time.

近年、広く普及しているVICS(Vehicle Information and Communication System)、ATIS(Advanced Traffic Information Service:高度交通情報サービス)、カーナビゲーションシステムなどにおいては、交通渋滞の緩和や目的地への的確な誘導のため、現在の道路の交通量を把握・伝達することに加えて、各道路の交通量の予測を的確に行うことが求められている。そのため、交通量予測のための種々の技術が研究・開発されている。   In recent years, VICS (Vehicle Information and Communication System), ATIS (Advanced Traffic Information Service), car navigation systems, etc. are widely used to alleviate traffic congestion and to accurately guide destinations. In addition to grasping and transmitting the current traffic volume on the road, it is required to accurately predict the traffic volume on each road. Therefore, various technologies for traffic prediction are being researched and developed.

従来の交通量予測技術としては、例えば、特許文献1〜3に記載のものが公知である。   As conventional traffic prediction technology, for example, those described in Patent Documents 1 to 3 are known.

特許文献1に記載の交通状況推定システムは、過去及び現在の交通量の計測値による交通量予測と、交通流シミュレーションによる交通量予測とを組み合わせることによって、将来の交通量をできるだけ正確に予測しようとしたものである。   The traffic situation estimation system described in Patent Document 1 predicts future traffic volume as accurately as possible by combining traffic volume prediction based on past and current traffic volume measurements and traffic volume prediction based on traffic flow simulation. It is what.

この交通状況推定システムにおいては、まず、過去の各道路の交通量の計測値と現在の各道路の交通量の計測値とから、パターンマッチング、自己回帰、カルマンフィルタ、ニューラルネットワークなどにより、将来の交通量の予測値を算出する。一方、道路ネットワークデータ、道路ネットワーク上の信号データ、及びOD交通量(出発地(Origin)から目的地(Destination)までの交通量)を用いて、交通流シミュレーションを行い、道路リンク毎の交通量を計算する。交通流シミュレーションには、ブロック密度法又はインプット・アウトプット法等のマクロな交通流モデルや、追従モデルによるミクロな交通流モデルが用いられる。そして、この交通量の計算値を、現在の交通量の観測値及びパターンマッチング等で得られた交通量の予測値に一致させるための目標値を道路リンク毎に設定する。この交通量の計算値と目標値とに基づいて、OD交通量を修正することにより、交通量の予測を行う。   In this traffic situation estimation system, first of all, the future traffic is measured by pattern matching, auto-regression, Kalman filter, neural network, etc. Calculate the predicted value of the quantity. On the other hand, a traffic flow simulation is performed using road network data, signal data on the road network, and OD traffic volume (traffic volume from the origin to the destination), and traffic volume for each road link. Calculate In the traffic flow simulation, a macro traffic flow model such as a block density method or an input / output method, or a micro traffic flow model based on a tracking model is used. Then, a target value is set for each road link in order to match the calculated value of the traffic volume with the observed value of the current traffic volume and the predicted value of the traffic volume obtained by pattern matching or the like. Based on the calculated traffic volume and the target value, the traffic volume is predicted by correcting the OD traffic volume.

特許文献2には、道路ネットワークを有限状態機械(finite-state machine:有限状態オートマトン)で表すものとし、進化的手法により、道路ネットワークの交通量予測に対して準最適な有限状態機械を作成し、作成した有限状態機械を用いて交通量予測を行うものである。   In Patent Document 2, a road network is represented by a finite-state machine (finite-state machine), and a quasi-optimal finite-state machine is created for the traffic prediction of a road network by an evolutionary method. The traffic volume is predicted using the created finite state machine.

図18は、特許文献2において用いられる有限状態機械の一例とその遺伝子の構造を表す図である。有限状態機械とは、順序づけられた5項組M=(I,O,S,f,φ)をいう。I,Oは入力集合と出力集合、Sは状態集合、fは集合S×Iを集合Sに写像する関数、φは集合S×Iを集合Iに写像する関数である。有限状態機械Mは、図18(a)の状態遷移表に表されたように、現在の状態Sと入力値Iとから、次の状態Sの遷移先が定まる。各状態Sに対しては、出力値Oが対応している。入力値I及び出力値Oは、道路リンクを走行する車両の平均速度を3段階に量子化した値である。また、図18(b)は、図18(a)の状態遷移表を状態遷移図によって表したものである。   FIG. 18 is a diagram showing an example of a finite state machine used in Patent Document 2 and the structure of its gene. A finite state machine refers to an ordered five-term set M = (I, O, S, f, φ). I and O are input sets and output sets, S is a state set, f is a function that maps set S × I to set S, and φ is a function that maps set S × I to set I. As shown in the state transition table of FIG. 18A, the finite state machine M determines the transition destination of the next state S from the current state S and the input value I. The output value O corresponds to each state S. The input value I and the output value O are values obtained by quantizing the average speed of the vehicle traveling on the road link into three stages. FIG. 18B shows the state transition table of FIG. 18A as a state transition diagram.

例えば、現在の状態がSとして、入力値として0が入力された場合、次の状態はSに遷移し、道路リンクを走行する車両の予測平均速度として0が出力される。また、初期状態がS1で、入力として平均速度の時系列データ0,0,1,2が入力された場合には、状態はS→S→S→Sと遷移し、道路リンクを走行する車両の予測平均速度として2が出力される。 For example, when the current state is S 1 and 0 is input as the input value, the next state is shifted to S 2 and 0 is output as the predicted average speed of the vehicle traveling on the road link. When the initial state is S1 and the average speed time-series data 0, 0, 1, 2 is input as the input, the state transitions as S 1 → S 2 → S 3 → S 4 and the road link 2 is output as the predicted average speed of the vehicle traveling on the road.

図18(a),(b)で表される有限状態機械を、進化論的なアルゴリズムによって準最適化するためには、有限状態機械を図18(c)のような遺伝子形式で表現する。そして、過去数ヶ月乃至数年に計測された交通流のデータ群をトレーニングデータ群として、進化的アルゴリズムによって遺伝子形式の有限状態機械集団の評価、淘汰、及び突然変異を繰り返し行い、最終的に準最適な有限状態機械を作成する。   In order to semi-optimize the finite state machine shown in FIGS. 18A and 18B by an evolutionary algorithm, the finite state machine is expressed in a gene form as shown in FIG. Then, using the traffic flow data group measured in the past several months or years as the training data group, the evolutionary algorithm repeatedly evaluates the genetic form of the finite state machine population, and performs mutation and mutation. Create an optimal finite state machine.

各有限状態機械の評価は、遺伝子形式有限状態機械(以下「遺伝子」と呼ぶ。)にトレーニングデータを与えたときに、機械の出力がトレーニングデータと一致したときには1点を与え、一致しないときには0点を与える、といった操作をN回行って、最終的な評価点によって各遺伝子の評価がされる。淘汰とは、遺伝子群において、ルーレット戦略などにより、点数の高い遺伝子の数を増加させ、点数の低い遺伝子の数を減らすことである。突然変異とは、一つの遺伝子において、一部をランダムに変化させることをいう。   The evaluation of each finite state machine is given 1 point when the training data is given to the genetic form finite state machine (hereinafter referred to as “gene”), and 1 point is given when the machine output matches the training data. The operation of giving points is performed N times, and each gene is evaluated based on the final evaluation points. Acupuncture means to increase the number of genes with a high score and reduce the number of genes with a low score by roulette strategy or the like in a gene group. Mutation means that a part of one gene is randomly changed.

そして、この進化的なアルゴリズムの結果得られる準最適な有限状態機械を使用して、各道路リンクを走行する車両の予測平均速度の推定を行う。   Then, the estimated average speed of the vehicle traveling on each road link is estimated using a sub-optimal finite state machine obtained as a result of this evolutionary algorithm.

尚、特許文献3にも、過去の交通量のデータと現在の交通量のデータから将来の交通量のデータを予測するニューラルネットワークを、進化的アルゴリズムを用いて適応的に生成し、生成したニューラルネットワークを用いて交通量の予測を行う交通状況予測装置が記載されているが、この文献ではその具体的な計算方法については述べられていない。
特開2004−118735号公報 特開2000−57482号公報 特開平11−328570号公報 平澤他,「蟻の行動進化におけるGenetic Network ProgrammingとGenitic Programmingの性能比較」,社団法人電子情報通信学会,信学論C,121巻6号,平成13年,pp.1001-1009.
Also in Patent Document 3, a neural network that predicts future traffic data from past traffic data and current traffic data is adaptively generated using an evolutionary algorithm, and the generated neural network is also disclosed. Although a traffic situation prediction apparatus that predicts traffic volume using a network is described, this document does not describe a specific calculation method.
JP 2004-118735 A JP 2000-57482 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-328570 Hirasawa et al., “Performance comparison between Genetic Network Programming and Genetic Programming in the evolution of ant behavior”, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEICE Theory, Vol. 121, No. 6, 2001, pp.1001-1009.

上記特許文献1に記載の交通状況推定システムにおいては、交通流シミュレーションを用いる際に道路ネットワークにおける交通流のモデル化を行う必要がある。このモデル化に際しては、必然的に交通流に及ぼすいくつかの特徴量を抽出し、その特徴量を特徴パラメータとして計算が行われる。   In the traffic situation estimation system described in Patent Document 1, it is necessary to model traffic flow in a road network when using traffic flow simulation. In this modeling, some feature quantities that inevitably affect the traffic flow are extracted, and calculation is performed using the feature quantities as feature parameters.

しかしながら、道路ネットワークは複雑な構造であること、道路上の各車両の速度や進行経路は多種多様であること、信号や道幅などの交通量の影響を及ぼすパラメータが多種多様にあること、曜日、時間帯、天候、イベント等のような交通量に影響を与える外部的要因も多種多様であること等により、一般に交通量の時間的変動は極めて複雑である。従って、的確な特徴パラメータを抽出することは極めて困難な問題であり、的確な特徴パラメータが抽出できなければ交通量の予測精度が向上しないという問題がある。   However, the road network has a complex structure, the speed and travel route of each vehicle on the road is diverse, traffic parameters such as traffic lights and roads have various parameters that affect traffic volume, In general, the temporal fluctuation of traffic volume is extremely complicated due to various external factors that affect traffic volume such as time zone, weather, and events. Therefore, it is extremely difficult to extract an accurate feature parameter, and there is a problem that the traffic volume prediction accuracy cannot be improved unless an accurate feature parameter can be extracted.

また、道路シミュレーションを行うにあたっては、道路ネットワーク毎に、個別具体的に道路ネットワークのモデル化を行う必要があるため、実際に導入するに際しては容易ではない。   In addition, when performing road simulation, it is necessary to model the road network individually for each road network, so it is not easy to actually introduce the road network.

一方、特許文献2に記載の進化的アルゴリズムを用いた手法では、過去及び現在の交通量に関する情報さえあれば、特徴パラメータを抽出する必要がないため、環境の変化に対してより適応的な予測が可能である。また、進化的アルゴリズムでは、特定のモデル化による情報の取捨選択を行わないため、過去の交通量のデータに含まれる情報を効率よく活用して交通量の予測が可能である。従って、この手法は、道路ネットワークにおける交通量予測のようなパラメータ数が多く、環境により変動し、対象が把握しにくく、検索空間が膨大な問題に対して適した方法であるといえる。   On the other hand, in the method using the evolutionary algorithm described in Patent Document 2, it is not necessary to extract feature parameters as long as there is information on past and present traffic, so that more adaptive prediction with respect to environmental changes is possible. Is possible. In addition, since the evolutionary algorithm does not select information by specific modeling, it is possible to predict traffic volume by efficiently using information included in past traffic volume data. Therefore, this method can be said to be a method suitable for a problem in which the number of parameters such as traffic volume prediction in a road network is large, fluctuates depending on the environment, the object is difficult to grasp, and the search space is enormous.

特許文献2では、進化的アルゴリズムにより、道路リンクの交通量(道路リンクを走行する車両の平均速度)を予測する交通量予測プログラムとして、有限状態機械を生成する。有限状態機械とは、有限個の区別可能な内部状態をもったオートマトン(入力に離散的な情報を入れると出力から離散的な情報がえられるブラックボックスの総称)であり、極めて広範な概念である。そして、有限状態機械の各ノード(図18(b)における○で表されたノード)の状態量は、具体的な物理的な意味を有するものではなく、理論上は如何なる予測モデルも適応的に表現できる。また、進化的アルゴリズムにおける進化の過程において、突然変異等により、有限状態機械内のノード数や遷移の接続関係が変動する。   In Patent Document 2, a finite state machine is generated as a traffic volume prediction program that predicts traffic volume of road links (average speed of vehicles traveling on road links) by an evolutionary algorithm. A finite state machine is an automaton with a finite number of distinct internal states (a collective term for black boxes that can obtain discrete information from the output when discrete information is input to the input). is there. And the state quantity of each node of the finite state machine (the node represented by ◯ in FIG. 18B) does not have a specific physical meaning, and theoretically, any prediction model is adaptive. Can express. Further, in the evolution process of the evolutionary algorithm, the number of nodes in the finite state machine and the connection relation of transitions vary due to mutations and the like.

比較的道路リンクの少ない道路ネットワークの交通量予測であれば、このような汎用的な有限状態機械を用いて進化的アルゴリズムにより交通量予測プログラムを作成することは困難ではない。しかし、一般に、有限状態機械のノードの組み合わせは無限にあるため、道路リンクの多い道路ネットワークの交通量予測に適用した場合、進化の過程で有限状態機械のノード数がブロードしてしまい、組み合わせの自由度が増大しすぎて、最適な交通量予測プログラムへの収束が困難になるという問題が生じる。すなわち、有限状態機械のノード数が増大すると、有限状態機械の組み合わせの数は飛躍的に増大し、突然変異や交叉により最適解に近づく確率が低下するため、収束性も低下する。   In the case of traffic volume prediction of a road network with relatively few road links, it is not difficult to create a traffic volume prediction program by an evolutionary algorithm using such a general-purpose finite state machine. However, in general, there are an infinite number of finite state machine node combinations, so when applied to traffic prediction in a road network with many road links, the number of nodes in the finite state machine broadens during the evolution process. There is a problem that the degree of freedom increases so that it becomes difficult to converge to an optimal traffic prediction program. That is, when the number of nodes of a finite state machine increases, the number of combinations of finite state machines increases dramatically, and the probability of approaching an optimal solution by mutation or crossover decreases, so that convergence is also reduced.

そこで、本発明の目的は、進化的アルゴリズムを用いて道路ネットワークの局所的な交通量を予測するに際し、複雑な道路ネットワークにおいても容易に収束し、より精度の高い準最適な交通量予測を行うことが可能な局所交通量予測技術を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to easily converge even in a complex road network and predict a more accurate sub-optimal traffic volume when predicting the local traffic volume of a road network using an evolutionary algorithm. It is to provide a local traffic prediction technology that can do this.

局所交通量予測プログラム生成装置に係る本発明の構成は、各交差点i(i∈V:Vは全交差点の集合)に対応する交差点ノードn、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路(i,j)に対応する道路リンクli,j、及び各時刻tにおける前記道路(i,j)において計測された交通量vi,j(t)が与えられている道路ネットワーク・データベースに基づいて、特定の道路リンクlk,lのある時刻t以降の予測時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)における交通量vk,l(t+n)の予測値v^k,l(t+n)を算出するための局所交通量予測プログラムの自動生成を行う局所交通量予測プログラム生成装置であって、
前記各道路リンクli,j(i,j∈V)に対応して設けられ、該道路リンクli,jの前記時刻t以前の交通量vi,j(t−m)(m=0,1,…,M:Mは予測に用いる交通量の時刻範囲)の値をその大きさによって複数のクラスの何れに属するか判定し、判定した交通量の各クラスに応じて遷移先を分岐させる判定ノードと、
予測対象である前記特定の道路リンクlk,l(k,l∈V)の各予測時刻t+nの各予測値v^k,l(t+n)の全部又は一部に対応して設けられる処理ノードと、
遷移の開始位置である開始ノードと、
前記開始ノードから何れかの前記判定ノードへ向かう1本の有向遷移枝、前記判定ノードから前記交通量の各クラスに応じて何れかの前記判定ノード又は何れかの前記処理ノードへ向かうN本(Nは交通量のクラスの数)の有向遷移枝、及び前記各処理ノードから前記判定ノードへ向かう有向遷移枝と、
で構成され、各処理ノード、各判定ノード及び各開始ノードの総数N個のそれぞれのノードに識別ラベルが付された有向グラフとして表される局所交通量予測プログラムの個体データを複数個記憶する個体データ記憶手段と、
各道路(i,j)において各時刻tに計測された交通量vi,j(t)が記憶された交通量データ記憶手段と、
初期世代の前記局所交通量予測プログラムの個体データを所定数N個生成し、前記個体データ記憶手段に保存する初期個体構成手段と、
前記個体データ記憶手段に保存された前記各個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fを(数1)の適合度関数により算出する適合度演算手段と、
前記各個体データのうち、前記適合度Fに基づき所定数N個を選択し、残りは淘汰する個体淘汰手段と、
前記選択された所定数N個の前記個体データの各々に対し、その個体データの前記適合度Fに応じて個体データを再生する固体再生手段と、
前記再生した個体データのうち、所定の方法で選ばれた2個の個体データの内の交叉確率に比例した数のノードとこれを始点とする有向遷移枝に対し交叉処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する交叉手段と、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内の接続突然変異確率に比例した数の有向遷移枝に対し接続突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する接続突然変異手段と、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内のノード突然変異確率に比例した数のノードに対しノード突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存するノード突然変異手段と、
前記交叉手段、前記接続突然変異手段及び前記ノード突然変異手段により新たな世代の前記個体データを生成する処理が行われた後に所定の終了条件が充足されたか否かを判定する終了判定手段と、
前記終了判定手段により終了条件が充足されたと判定された場合、前記適合度演算手段により各個体データの適合度Fを算出し、算出された適合度のもっとも小さい個体データを、最終的な局所交通量予測プログラムとして出力する準最適解選択手段と、
を備え、
前記交叉手段は、識別ラベルが付されたN個の前記ノードを有する前記個体データの集合からなる個体データ群の中から、乱数により2個の個体データを親子体データ1及び親個体データ2として選択し、
前記親個体データ1の前記各ノードから2個以上のノードを乱数により選択し、
選択された前記親個体データ1のノードと、前記親個体ノード1で選択されたノードと同じ識別ラベルが付された前記親個体データ2のノードとを交換することにより、前記交叉処理を行うものであり、
前記接続突然変異手段は、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記各有向遷移枝の中から接続を変更する前記有向遷移枝を選択し、
当該個体データ内の選択した前記有向遷移枝が接続しているノード以外の当該個体データの各ノードから、乱数により新たな接続先のノードを選択し、
前記選択した前記有向遷移枝の遷移先を、前記選択した新たな接続先のノードに変更することにより、前記接続突然変異処理を行うものであり、
前記ノード突然変異手段は、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記開始ノード以外の前記各ノードの中から、乱数により内容を変更する変更ノードを選択し、
前記変更ノードが前記判定ノードであれば他の種類の前記判定ノードに変更し、前記変更ノードが前記処理ノードであれば他の種類の前記処理ノードに変更することにより前記ノード突然変異処理を行うものであり、
前記終了判定手段により前記終了条件が充足されないと判定された場合には、前記適合度演算手段、前記個体淘汰手段、前記交叉手段、前記接続突然変異手段、前記ノード突然変異手段、及び前記終了判定手段は、前記個体データ記憶手段に保存された各個体データについて同様の処理を反復実行することを特徴とする。
The configuration of the present invention relating to the local traffic volume prediction program generating device is that an intersection node n i corresponding to each intersection i (i∈V c : V c is a set of all intersections), an intersection i to an intersection j (i, j∈) V c ), road links l i, j corresponding to each road (i, j) heading to V c ), and traffic v i, j (t) measured on the road (i, j) at each time t Traffic at a predicted time t 0 + n (n = 1,..., N t : N t is a predicted time range) after a certain time t 0 of a specific road link l k, l A local traffic volume prediction program generating device for automatically generating a local traffic volume prediction program for calculating a predicted value v ^ k, l (t 0 + n) of an amount v k, l (t 0 + n),
A traffic volume v i, j (t 0 −m) (t 0 -m) of the road link l i, j before the time t 0 is provided corresponding to each road link l i, j (i, j∈V c ). m = 0, 1,..., M: M is a traffic volume time range used for prediction) It is determined to which of a plurality of classes it belongs according to its size, and transition is made according to each class of the determined traffic volume. A decision node that branches the destination, and
Corresponds to all or part of the predicted values v ^ k, l (t 0 + n) of the predicted times t 0 + n of the specific road link l k, l (k, lεV c ) to be predicted. A processing node provided,
A start node that is the start position of the transition, and
One directional transition branch from the start node to any one of the determination nodes, N c from the determination node to any one of the determination nodes or any of the processing nodes according to each class of the traffic volume A directional transition branch of the book (N c is the number of traffic classes) and a directional transition branch from each processing node to the determination node;
In the configuration, each processing node, the individual multiple storing individual data of the local traffic prediction program the determination node and identification label on the total number N v number of each node of each starting node is represented as a labeled directed graph Data storage means;
Traffic data storage means for storing the traffic v i, j (t) measured at each time t on each road (i, j);
An initial individual constructing means for generating a predetermined number N 0 of individual data of the local traffic prediction program of the initial generation and storing it in the individual data storage means;
For each of the individual data stored in the individual data storage means, fitness calculation means for calculating the fitness F of the individual data by the fitness function of (Equation 1);
Among the individual data, a predetermined number N 1 is selected based on the fitness F, and the rest of the individual data means for hesitation,
Wherein for each of the selected predetermined number N 1 pieces of said individual data, and a solid reproducing means for reproducing the individual data in response to the matching degree F of the individual data,
Among the regenerated individual data, crossover processing is performed on the number of nodes in proportion to the crossover probability of the two individual data selected by a predetermined method and the directional transition branch starting from this, and new solid data is obtained. A crossover means for generating and storing in the individual data storage means as the individual data of a new generation;
Among the regenerated individual data, a connection mutation process is performed on the number of directed transition branches in proportion to the connection mutation probability in a predetermined number of individual data to generate new solid data to generate a new generation of the data A connection mutation means for storing in the individual data storage means as individual data;
Among the regenerated individual data, node mutation processing is performed on a number of nodes in proportion to the node mutation probability in a predetermined number of individual data, and new solid data is generated to generate a new generation of the individual data. Node mutation means for storing in the individual data storage means;
An end determination means for determining whether or not a predetermined end condition is satisfied after the process of generating the individual data of a new generation is performed by the crossover means, the connection mutation means, and the node mutation means;
When it is determined that the termination condition is satisfied by the termination determination unit, the fitness level F of the individual data is calculated by the fitness level calculation unit, and the individual data having the smallest calculated fitness level is used as the final local traffic. A sub-optimal solution selection means for outputting as a quantity prediction program;
With
The crossover means converts two pieces of individual data into a parent-child data 1 and a parent individual data 2 by random numbers from the individual data group consisting of the set of individual data having the Nv number of nodes with identification labels. Select as
Selecting two or more nodes from the respective nodes of the parent individual data 1 by random numbers;
The crossover process is performed by exchanging the selected node of the parent individual data 1 and the node of the parent individual data 2 having the same identification label as the node selected by the parent individual node 1 And
The connection mutation means selects the directional transition branch for changing the connection from the directional transition branches of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
From each node of the individual data other than the node to which the selected directional transition branch selected in the individual data is connected, a new connection destination node is selected by a random number,
The connection mutation process is performed by changing the transition destination of the selected directional transition branch to the selected new connection destination node.
The node mutation means selects a change node whose contents are changed by a random number from the nodes other than the start node of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
If the change node is the determination node, the node is changed to another type of the determination node, and if the change node is the processing node, the node mutation process is performed by changing to another type of the processing node. Is,
When it is determined by the termination determination means that the termination condition is not satisfied, the fitness calculation means, the individual selection means, the crossover means, the connection mutation means, the node mutation means, and the termination determination The means is characterized in that the same processing is repeatedly executed for each individual data stored in the individual data storage means.

Figure 0005070574
Figure 0005070574

この構成によれば、局所交通量予測プログラムは、開始ノード、判定ノード、及び処理ノードが有向遷移枝でネットワーク状に接続した有向グラフとして表される。この局所交通量予測プログラムの個体データを多数発生させ、再生、交叉、突然変異(接続突然変異及びノード突然変異)、淘汰を繰り返すことによる進化的アルゴリズム(本発明の場合、「遺伝的ネットワークプログラミング(Genetic Network Programming:GNP)」と呼ばれる(非特許文献1参照)。)により個体データ群を予測モデルに適応させてゆき、最終的に得られる個体データ群から準最適解選択手段によりもっとも適合した個体データを選択することで準最適な局所交通量予測プログラムが得られる。このとき、進化の過程においてノード数の増減はない。また、各判定ノード及び各処理ノードは、それぞれ道路リンクに対応しておりそのノードの表す意味も明確であるため、意味不明の無駄なノードが発生することもない。従って、上記非特許文献2の手法に比べて、ブロード等の発生しない解空間の効率的な探索が可能となる。   According to this configuration, the local traffic volume prediction program is represented as a directed graph in which a start node, a determination node, and a processing node are connected in a network shape with directed transition branches. A large number of individual data of this local traffic prediction program is generated, and an evolutionary algorithm by repeating reproduction, crossover, mutation (connection mutation and node mutation), and trapping (in the case of the present invention, “genetic network programming ( Genetic network programming (GNP) ”(see Non-Patent Document 1)), the individual data group is adapted to the prediction model, and the most suitable individual by the suboptimal solution selection means from the finally obtained individual data group By selecting the data, a sub-optimal local traffic prediction program can be obtained. At this time, there is no increase or decrease in the number of nodes in the process of evolution. Further, each determination node and each processing node correspond to a road link, and the meaning represented by the node is clear. Therefore, useless nodes with unknown meanings do not occur. Therefore, compared to the method of Non-Patent Document 2, it is possible to efficiently search a solution space in which no broad or the like occurs.

局所交通量予測装置に係る本発明の第1の構成は、複数の交差点の集合{i:i∈V)}と、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路の集合{(i,j)}とからなる道路ネットワークにおいて、各時刻tにおいて各道路(i,j)において計測される交通量vi,j(t)に基づいて、特定の予測対象道路(k,l)における将来の交通量の予測を行う局所交通量予測装置であって、
前記道路ネットワークにおいて過去に計測された交通量に基づき、請求項1記載の局所交通量予測プログラム生成装置によって生成される局所交通量予測プログラムの個体データが格納された予測プログラム記憶手段と、
現時刻t以前の各時刻t−m(m=0,1,…,M)において各道路(i,j)における交通量の計測値vi,j(t−m)が保存される交通量データ記憶手段と、
前記予測プログラム記憶手段に記憶された局所交通量予測プログラムを実行し、前記交通量データ記憶手段に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、前記予測対象道路(k,l)における現時刻より先の時刻t+n(n=1,…,N)の交通量の予測値v^k,l(t+n)を算出する予測プログラム実行手段と、
を備えたことを特徴とする。
The first configuration of the present invention relating to the local traffic volume prediction device is a set of a plurality of intersections {i: i∈V c )} and each road from the intersection i to the intersection j (i, j∈V c ). In a road network consisting of a set {(i, j)}, a specific prediction target road (k) based on the traffic volume v i, j (t) measured on each road (i, j) at each time t. , L) is a local traffic prediction device for predicting future traffic,
Prediction program storage means in which individual data of a local traffic prediction program generated by the local traffic prediction program generation device according to claim 1 is stored on the basis of traffic measured in the past in the road network;
At each time t 0 -m (m = 0, 1,..., M) before the current time t 0 , the traffic volume measurement values v i, j (t 0 -m) on each road (i, j) are stored. Traffic data storage means,
By executing the local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage means and inputting the traffic data before the current time t 0 stored in the traffic data storage means, the prediction target road (k, prediction program execution means for calculating a predicted value v ^ k, l (t 0 + n) of traffic volume at time t 0 + n (n = 1,..., N t ) prior to the current time in l);
It is provided with.

局所交通量予測装置に係る本発明の第2の構成は、前記予測プログラム記憶手段には、前記道路ネットワークにおいて過去に計測された交通量に基づき、交通に影響を及ぼす複数の環境条件下において、請求項1記載の局所交通量予測プログラム生成装置によって生成された局所交通量予測プログラムが、当該環境条件と関連づけて複数個格納されており、
局所交通量の予測を行う現時刻tにおける前記環境条件を入力する環境条件入力手段と、
前記環境条件入力手段により入力される環境条件に対応する、前記予測プログラム記憶手段に記憶された局所交通量予測プログラムを検索し抽出するプログラム選択手段と、
を備え、
前記予測プログラム実行手段は、前記プログラム選択手段により選択された局所交通量予測プログラムを実行し、前記交通量データ記憶手段に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、前記予測対象道路(k,l)における現時刻tより先の時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)を算出することを特徴とする。
According to a second configuration of the present invention relating to a local traffic volume prediction device, the prediction program storage means includes a plurality of environmental conditions that affect traffic based on traffic volume measured in the past in the road network. A plurality of local traffic volume prediction programs generated by the local traffic volume prediction program generation device according to claim 1 are stored in association with the environmental conditions,
Environmental condition input means for inputting the environmental condition at the current time t 0 for predicting local traffic volume;
Program selection means for searching and extracting a local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage means corresponding to the environmental conditions input by the environmental condition input means;
With
The prediction program execution means executes the local traffic volume prediction program selected by the program selection means, and inputs the traffic volume data before the current time t 0 stored in the traffic volume data storage means. A time t 0 + n (n = 1,..., N t : N t is a predicted time range) ahead of the current time t 0 on the prediction target road (k, l) is calculated.

局所交通量予測プログラム生成プログラムに係る本発明の構成は、コンピュータに読み込ませて実行することにより、前記コンピュータを前記第1の構成の局所交通量予測プログラム生成装置として機能させることを特徴とする。   The configuration of the present invention relating to the local traffic volume prediction program generation program is characterized by causing the computer to function as the local traffic volume prediction program generation device of the first configuration by being read and executed by a computer.

局所交通量予測プログラムに係る本発明の構成は、コンピュータに読み込ませて実行することにより、前記コンピュータを前記第2又は3の構成の局所交通量予測装置として機能させることを特徴とする。   The configuration of the present invention relating to the local traffic volume prediction program is characterized by causing the computer to function as the local traffic volume prediction apparatus having the second or third configuration by being read and executed by a computer.

局所交通量予測プログラム生成方法に係る本発明の構成は、各交差点i(i∈V:Vは全交差点の集合)に対応する交差点ノードn、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路(i,j)に対応する道路リンクli,j、及び各時刻tにおける前記道路(i,j)において計測された交通量vi,j(t)が与えられている道路ネットワーク・データベースに基づいて、特定の道路リンクlk,lのある時刻t以降の予測時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)における交通量vk,l(t+n)の予測値v^k,l(t+n)を算出するための局所交通量予測プログラムの自動生成を行う局所交通量予測プログラム生成方法であって、
前記各道路リンクli,j(i,j∈V)に対応して設けられ、該道路リンクli,jの前記時刻t以前の交通量vi,j(t−m)(m=0,1,…,M:Mは予測に用いる交通量の時刻範囲)の値をその大きさによって複数のクラスの何れに属するか判定し、判定した交通量の各クラスに応じて遷移先を分岐させる判定ノードと、
予測対象である前記特定の道路リンクlk,l(k,l∈V)の各予測時刻t+nの各予測値v^k,l(t+n)の全部又は一部に対応して設けられる処理ノードと、
遷移の開始位置である開始ノードと、
前記開始ノードから何れかの前記判定ノードへ向かう1本の有向遷移枝、前記判定ノードから前記交通量の各クラスに応じて何れかの前記判定ノード又は何れかの前記処理ノードへ向かうN本(Nは交通量のクラスの数)の有向遷移枝、及び前記各処理ノードから前記判定ノードへ向かう有向遷移枝と、
で構成され、各処理ノード、各判定ノード及び各開始ノードの総数N個のそれぞれのノードに識別ラベルが付された有向グラフとして表される局所交通量予測プログラムの個体データを複数個記憶する個体データ記憶手段と、
各道路(i,j)において各時刻tに計測された交通量vi,j(t)が記憶された交通量データ記憶手段と、
を備えたコンピュータにおいて、
初期世代の前記局所交通量予測プログラムの個体データを所定数N個生成し、前記個体データ記憶手段に保存する初期個体構成ステップと、
前記個体データ記憶手段に保存された前記各個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fを(数1)の適合度関数により算出する適合度演算ステップと、
前記各個体データのうち、前記適合度Fに基づき所定数N個を選択し、残りは淘汰する個体淘汰ステップと、
前記選択された所定数N個の前記個体データの各々に対し、その個体データの前記適合度Fに応じて個体データを再生する固体再生ステップと、
前記再生した個体データのうち、所定の方法で選ばれた2個の個体データの内の交叉確率に比例した数のノードとこれを始点とする有向遷移枝に対し交叉処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する交叉ステップと、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内の接続突然変異確率に比例した数の有向遷移枝に対し接続突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する接続突然変異ステップと、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内のノード突然変異確率に比例した数のノードに対しノード突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存するノード突然変異ステップと、
前記交叉ステップ、前記接続突然変異ステップ及び前記ノード突然変異ステップにおいて新たな世代の前記個体データを生成する処理が行われた後に所定の終了条件が充足されたか否かを判定する終了判定ステップと、
前記終了判定ステップにおいて終了条件が充足されたと判定された場合、前記適合度演算ステップを実行することにより各個体データの適合度Fを算出し、算出された適合度のもっとも小さい個体データを、最終的な局所交通量予測プログラムとして出力する準最適解選択ステップと、
を有し、
前記交叉ステップにおいては、識別ラベルが付されたN個の前記ノードを有する前記個体データの集合からなる個体データ群の中から、乱数により2個の個体データを親子体データ1及び親個体データ2として選択し、
前記親個体データ1の前記各ノードから2個以上のノードを乱数により選択し、
選択された前記親個体データ1のノードと、前記親個体ノード1で選択されたノードと同じ識別ラベルが付された前記親個体データ2のノードとを交換することにより、前記交叉処理を行うものであり、
前記接続突然変異ステップにおいては、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記各有向遷移枝の中から接続を変更する前記有向遷移枝を選択し、
当該個体データ内の選択した前記有向遷移枝が接続しているノード以外の当該個体データの各ノードから、乱数により新たな接続先のノードを選択し、
前記選択した前記有向遷移枝の遷移先を、前記選択した新たな接続先のノードに変更することにより、前記接続突然変異処理を行うものであり、
前記ノード突然変異ステップにおいては、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記開始ノード以外の前記各ノードの中から、乱数により内容を変更する変更ノードを選択し、
前記変更ノードが前記判定ノードであれば他の種類の前記判定ノードに変更し、前記変更ノードが前記処理ノードであれば他の種類の前記処理ノードに変更することにより前記ノード突然変異処理を行うものであり、
前記終了判定ステップにおいて前記終了条件が充足されないと判定された場合には、前記適合度演算ステップ、前記個体淘汰ステップ、前記交叉ステップ、前記接続突然変異ステップ、前記ノード突然変異ステップ、及び前記終了判定ステップを、前記個体データ記憶手段に保存された各個体データについて反復実行することを特徴とする。
The configuration of the present invention relating to the method for generating a local traffic volume prediction program is that an intersection node n i corresponding to each intersection i (i∈V c : V c is a set of all intersections), an intersection i to an intersection j (i, j∈) V c ), road links l i, j corresponding to each road (i, j) heading to V c ), and traffic v i, j (t) measured on the road (i, j) at each time t Traffic at a predicted time t 0 + n (n = 1,..., N t : N t is a predicted time range) after a certain time t 0 of a specific road link l k, l A local traffic prediction program generating method for automatically generating a local traffic prediction program for calculating a predicted value v ^ k, l (t 0 + n) of a quantity v k, l (t 0 + n),
A traffic volume v i, j (t 0 −m) (t 0 -m) of the road link l i, j before the time t 0 is provided corresponding to each road link l i, j (i, j∈V c ). m = 0, 1,..., M: M is a traffic volume time range used for prediction) It is determined to which of a plurality of classes it belongs according to its size, and transition is made according to each class of the determined traffic volume. A decision node that branches the destination, and
Corresponds to all or part of the predicted values v ^ k, l (t 0 + n) of the predicted times t 0 + n of the specific road link l k, l (k, lεV c ) to be predicted. A processing node provided,
A start node that is the start position of the transition, and
One directional transition branch from the start node to any one of the determination nodes, N c from the determination node to any one of the determination nodes or any of the processing nodes according to each class of the traffic volume A directional transition branch of the book (N c is the number of traffic classes) and a directional transition branch from each processing node to the determination node;
In the configuration, each processing node, the individual multiple storing individual data of the local traffic prediction program the determination node and identification label on the total number N v number of each node of each starting node is represented as a labeled directed graph Data storage means;
Traffic data storage means for storing the traffic v i, j (t) measured at each time t on each road (i, j);
In a computer with
An initial individual configuration step of generating a predetermined number N 0 of individual data of the local traffic prediction program of the initial generation and storing it in the individual data storage means;
A fitness calculation step for calculating the fitness F of the individual data for each of the individual data stored in the individual data storage means by a fitness function of (Equation 1);
An individual selection step of selecting a predetermined number N 1 from the individual data based on the fitness F, and the rest of the individual data;
Wherein for each of the selected predetermined number N 1 pieces of said individual data, and solid reproduction step of reproducing the individual data in response to the matching degree F of the individual data,
Among the regenerated individual data, crossover processing is performed on the number of nodes in proportion to the crossover probability of the two individual data selected by a predetermined method and the directional transition branch starting from this, and new solid data is obtained. Generating a new generation of the individual data and storing it in the individual data storage means,
Among the regenerated individual data, a connection mutation process is performed on the number of directed transition branches in proportion to the connection mutation probability in a predetermined number of individual data to generate new solid data to generate a new generation of the data A connection mutation step for storing in the individual data storage means as individual data;
Among the regenerated individual data, node mutation processing is performed on a number of nodes in proportion to the node mutation probability in a predetermined number of individual data, and new solid data is generated to generate a new generation of the individual data. A node mutation step to be stored in the individual data storage means;
An end determination step for determining whether or not a predetermined end condition is satisfied after the process of generating the individual data of a new generation is performed in the crossover step, the connection mutation step, and the node mutation step;
When it is determined in the termination determination step that the termination condition is satisfied, the fitness F of each individual data is calculated by executing the fitness calculation step, and the individual data with the smallest calculated fitness is A suboptimal solution selection step that is output as a typical local traffic volume prediction program;
Have
In the crossover step, two individual data are converted into a parent-child data 1 and a parent-individual data from a group of individual data consisting of a set of the individual data having Nv number of nodes with identification labels. Select as 2,
Selecting two or more nodes from the respective nodes of the parent individual data 1 by random numbers;
The crossover process is performed by exchanging the selected node of the parent individual data 1 and the node of the parent individual data 2 having the same identification label as the node selected by the parent individual node 1 And
In the connection mutation step, the directional transition branch for changing the connection is selected from the directional transition branches of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
From each node of the individual data other than the node to which the selected directional transition branch selected in the individual data is connected, a new connection destination node is selected by a random number,
The connection mutation process is performed by changing the transition destination of the selected directional transition branch to the selected new connection destination node.
In the node mutation step, a change node for changing the content by a random number is selected from the nodes other than the start node of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
If the change node is the determination node, the node is changed to another type of the determination node, and if the change node is the processing node, the node mutation process is performed by changing to another type of the processing node. Is,
When it is determined in the termination determination step that the termination condition is not satisfied, the fitness calculation step, the individual selection step, the crossover step, the connection mutation step, the node mutation step, and the termination determination The step is repeatedly executed for each individual data stored in the individual data storage means.

局所交通量予測方法に係る本発明の構成は、複数の交差点の集合{i:i∈V)}と、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路の集合{(i,j)}とからなる道路ネットワークにおいて、各時刻tにおいて各道路(i,j)において計測される交通量vi,j(t)に基づいて、特定の予測対象道路(k,l)における将来の交通量の予測を行う局所交通量予測方法であって、
前記道路ネットワークにおいて過去に計測された交通量に基づき、請求項1記載の局所交通量予測プログラム生成装置によって生成される局所交通量予測プログラムの個体データが格納された予測プログラム記憶手段と、
現時刻t以前の各時刻t−m(m=0,1,…,M)において各道路(i,j)における交通量の計測値vi,j(t−m)が保存される交通量データ記憶手段と、
を備えたコンピュータにおいて、
前記予測プログラム記憶手段に記憶された局所交通量予測プログラムを実行し、前記交通量データ記憶手段に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、前記予測対象道路(k,l)における現時刻より先の時刻t+n(n=1,…,N)の交通量の予測値v^k,l(t+n)を算出することを特徴とする。
The configuration of the present invention related to the local traffic volume prediction method includes a set of a plurality of intersections {i: i∈V c )} and a set of roads {(i, j∈V c ) from the intersection i {( i, j)} and a specific prediction target road (k, l) based on the traffic volume v i, j (t) measured at each road (i, j) at each time t. A local traffic prediction method for predicting future traffic in Japan,
Prediction program storage means in which individual data of a local traffic prediction program generated by the local traffic prediction program generation device according to claim 1 is stored on the basis of traffic measured in the past in the road network;
At each time t 0 -m (m = 0, 1,..., M) before the current time t 0 , the traffic volume measurement values v i, j (t 0 -m) on each road (i, j) are stored. Traffic data storage means,
In a computer with
By executing the local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage means and inputting the traffic data before the current time t 0 stored in the traffic data storage means, the prediction target road (k, It is characterized in that a predicted value v ^ k, l (t 0 + n) of traffic volume at a time t 0 + n (n = 1,..., N t ) prior to the current time in l ) is calculated.

以上のように、本発明によれば、進化的アルゴリズムを用いて道路ネットワークの局所的な交通量を予測するに際し、複雑な道路ネットワークにおいても容易に収束し、より精度の高い準最適な交通量予測を行うことが可能となる。   As described above, according to the present invention, when predicting the local traffic volume of a road network using an evolutionary algorithm, it is easily converged even in a complex road network, and a more accurate sub-optimal traffic volume is obtained. It is possible to make a prediction.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る局所交通量予測プログラム生成装置1のハードウェア構成を表す図である。局所交通量予測プログラム生成装置1は、入力装置2、CPU3、出力装置4、及び記憶装置5を備えている。これらは、一般的なコンピュータの構成と同様であるが、本発明の局所交通量予測プログラム生成装置1はプログラムとして記憶装置5に格納されており、実行時にはこのプログラムをCPUにロードして実行することによってコンピュータを局所交通量予測プログラム生成装置1として機能させる。   FIG. 1 is a diagram illustrating a hardware configuration of a local traffic volume prediction program generation device 1 according to the first embodiment of the present invention. The local traffic volume prediction program generation device 1 includes an input device 2, a CPU 3, an output device 4, and a storage device 5. These are the same as the configuration of a general computer, but the local traffic volume prediction program generation device 1 of the present invention is stored in the storage device 5 as a program. At the time of execution, this program is loaded onto the CPU and executed. Thus, the computer is caused to function as the local traffic volume prediction program generation device 1.

図2は、本発明の実施例1に係る局所交通量予測プログラム生成装置1の機能構成を表す図である。局所交通量予測プログラム生成装置1は、道路ネットワーク記憶手段11、交通量データ記憶手段12、個体データ記憶手段13、初期個体構成手段14、適合度演算手段15、個体淘汰手段16、固体再生手段17、交叉手段18、接続突然変異手段19、ノード突然変異手段20、終了判定手段21、及び準最適解選択手段22を備えている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the local traffic volume prediction program generation device 1 according to the first embodiment of the present invention. The local traffic volume prediction program generating apparatus 1 includes a road network storage unit 11, a traffic volume data storage unit 12, an individual data storage unit 13, an initial individual component unit 14, a fitness calculation unit 15, an individual cage unit 16, and a solid reproduction unit 17. A crossover means 18, a connection mutation means 19, a node mutation means 20, an end determination means 21, and a sub-optimal solution selection means 22.

道路ネットワーク記憶手段11は、道路ネットワーク・データベースを記憶する。道路ネットワーク・データベースとは、交通量の予測を行う予測対象道路、及び予測対象道路周辺の道路とその接続関係に関する情報を保有するデータベースである。一般に、道路ネットワークは、交差点iの集合{i|i∈V:Vは全交差点の集合}と、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう道路(i,j)の集合{(i,j)|i,j∈V}により表される。道路(i,j)は方向を有するものとする。道路ネットワーク・データベースでは、各交差点iを交差点ノードn、各道路(i,j)を道路リンクli,jとして、有向グラフの形式で記憶する。 The road network storage means 11 stores a road network database. The road network database is a database that holds information on prediction target roads for predicting traffic volume, roads around the prediction target roads, and their connection relations. In general, the road network includes a set of intersections i {i | i∈V c : V c is a set of all intersections} and a road (i, j) from the intersection i to the intersection j (i, j∈V c ). It is represented by the set {(i, j) | i, jεV c }. The road (i, j) has a direction. In the road network database, each intersection i is stored as an intersection node n i and each road (i, j) is stored as a road link l i, j in the form of a directed graph.

例えば、図3に示したような道路ネットワークであれば、道路ネットワーク記憶手段11に記憶される道路ネットワーク・データベースは、図4のようなテーブルとなる。図4において、li,jには道路リンクli,jを識別する識別コード(ID)が代入され、nには交差点ノードnを識別する識別コード(ID)が代入される。 For example, if the road network is as shown in FIG. 3, the road network database stored in the road network storage means 11 is a table as shown in FIG. In FIG. 4, l i, the road link j l i, an identification code identifying the j (ID) is assigned an identification code identifying the intersection node n i is the n i (ID) is assigned.

交通量データ記憶手段12には、各道路リンクli,jの過去の各時間tにおいて計測された交通量vi,j(t)が交通量データベースとして格納されている。 The traffic volume data storage means 12 stores the traffic volume v i, j (t) measured at each past time t of each road link l i, j as a traffic volume database.

ここで、「交通量」とは、道路リンクを車両が移動するのに要する平均時間、道路リンクを移動する車両の平均速度、道路リンクに存在する車両の台数など、その道路リンクの交通状況を特徴付ける数量をいう。時間tとは、ある時間幅(例えば、10分)をもった時間帯を表す。交通量vi,j(t)は、その時間帯において計測された交通量を幾つかのクラスに量子化した値である。本実施例では、各道路リンクの交通量はN段階のクラスに量子化されるものとする。 Here, “traffic volume” refers to the traffic status of the road link, such as the average time it takes for the vehicle to move on the road link, the average speed of the vehicle moving on the road link, and the number of vehicles existing on the road link. The quantity to be characterized. The time t represents a time zone having a certain time width (for example, 10 minutes). The traffic volume v i, j (t) is a value obtained by quantizing the traffic volume measured in the time zone into several classes. In this embodiment, it is assumed that the traffic volume of each road link is quantized into Nc- stage classes.

例えば、図3に示したような道路ネットワークに対しては、図5のようなテーブルとして、交通量vi,j(t)が格納される。 For example, for a road network as shown in FIG. 3, the traffic volume v i, j (t) is stored as a table as shown in FIG.

また、交通量の表現法は、図6に示したようになる。各道路リンクにおける交通量の最大値をvNc、最小値をv0とするとき、v,vなどの閾値を用いて予め交通量を離散化し、交通量をVからVNcのN段階のクラスの1つの値として表す。従って、各道路リンクの各時刻の交通量vi,j(t)などの値及びその予測値は、VからVNcの値の何れかの値(V)で表されることになる。尚、離散化における設定クラスの数は予め定められているものとし、Vの設定のための閾値は道路リンクにより異なっていてもよい。 Moreover, the expression method of the traffic is as shown in FIG. When the maximum value of traffic volume on each road link is v Nc and the minimum value is v 0 , the traffic volume is discretized in advance using threshold values such as v 1 and v 2 , and the traffic volume is changed from V 1 to V Nc N Expressed as one value of class c . Therefore, the value of the traffic volume v i, j (t) at each time of each road link and the predicted value thereof are represented by one of the values V 1 to V Nc (V a ). . The number of configuration classes in discretization is assumed that the predetermined threshold value for setting the V a may be different by the road link.

個体データ記憶手段13には、局所交通量予測プログラムの個体データが遺伝子形式により格納されている。個体データのデータ形式の詳細については後述する。   The individual data storage means 13 stores individual data of the local traffic volume prediction program in a gene format. Details of the data format of the individual data will be described later.

ここで、局所交通量予測プログラムの「個体データ」とは、道路ネットワークの特定の道路リンクにおける交通量を予測するプログラムを表すデータであって、1つの開始ノード、複数の判定ノード、複数の処理ノード、各ノード(開始ノード、判定ノード及び処理ノードをいう。以下同じ。)間を接続する有向遷移枝、及び各ノードに対して付せられた識別ラベルから構成される有向グラフとして表される。本実施例では、ノード(処理ノード、各判定ノード及び各開始ノード)の総数をN個とする。 Here, the “individual data” of the local traffic volume prediction program is data representing a program for predicting the traffic volume on a specific road link in the road network, and includes one start node, a plurality of determination nodes, and a plurality of processes. Expressed as a directed graph consisting of a node, a directed transition branch connecting each node (start node, decision node, and processing node; the same applies hereinafter) and an identification label attached to each node. . In this embodiment, the total number of nodes (processing nodes, determination nodes, and start nodes) is N v .

「判定ノード(Judgment node)」とは、各道路リンクli,j(i,j∈V)に対応して設けられたノードであって、該道路リンクli,jの時刻t以前の時刻t−mの交通量vi,j(t−m)(m=0,1,…,M:Mは予測に用いる交通量の時刻範囲)の値をその大きさによって複数のクラスの何れに属するか判定し、判定した交通量の各クラスに応じて遷移先を分岐させるノードである。時刻tは、予測を行う時点の時刻(現時刻)を表す。「処理ノード(Processing node)」とは、予測対象である特定の道路リンクlk,l(k,l∈V)の各予測時刻t+nの各予測値v^k,l(t+n)の全部又は一部に対応して設けられるノードである。「開始ノード(Start node)」とは、局所交通量予測プログラムを実行させる際の遷移の開始位置を表すノードである。「有向遷移枝」とは、あるノードから他のノードへの遷移を表す枝(ブランチ)をいい、開始ノードから何れかの判定ノードへ向かう1本の有向遷移枝、判定ノードから交通量の各クラスに応じて何れかの判定ノード又は何れかの処理ノードへ向かうN本(Nは交通量のクラスの数)の有向遷移枝、及び各処理ノードから判定ノードへ向かう有向遷移枝がある。「識別ラベル」とは、N個のそれぞれのノードを識別可能とするために付されたラベルである。尚、判定ノードと処理ノードの詳細に関しては後述する。 The “judgment node” is a node provided corresponding to each road link l i, j (i, j∈V c ), and before the time t 0 of the road link l i, j. Of traffic v i, j (t 0 -m) (m = 0, 1,..., M: time range of traffic used for prediction) at time t 0 -m It is a node that determines which class it belongs to and branches the transition destination according to each class of the determined traffic volume. Time t 0 represents the time (the current time) at the time to make predictions. “Processing node” means each predicted value v ^ k, l (t 0 ) at each predicted time t 0 + n of a specific road link l k, l (k, lεV c ) to be predicted. + N) is a node provided corresponding to all or part of the above. The “Start node” is a node that represents the start position of the transition when the local traffic volume prediction program is executed. “Directed transition branch” refers to a branch representing a transition from one node to another node. One directional transition branch from the start node to any one of the determination nodes, and the traffic volume from the determination node. Nc directional transition branches ( Nc is the number of traffic volume classes) heading to any decision node or any processing node according to each class, and directed from each processing node to the decision node There are transition branches. The "identification label" is a label attached to allow for the identification N v number of each node. Details of the determination node and the processing node will be described later.

初期個体構成手段14は、遺伝的ネットワークプログラミング(GNP)における初期世代の局所交通量予測プログラムの個体データを所定数N個生成し、個体データ記憶手段13に保存する。尚、GNPの詳細については後述する。 The initial individual constructing unit 14 generates a predetermined number N 0 of individual data of the local traffic prediction program of the initial generation in genetic network programming (GNP) and stores it in the individual data storage unit 13. Details of GNP will be described later.

適合度演算手段15は、個体データ記憶手段13に保存された各個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fを式(1)の適合度関数により算出する処理を行う。   The fitness calculation unit 15 performs a process of calculating the fitness F of the individual data by using the fitness function of the equation (1) for each individual data stored in the individual data storage unit 13.

個体淘汰手段16は、各個体データのうち、適合度Fが小さいものから所定数N個を選択し、残りは淘汰する処理を行う。 Individual selection unit 16, among the individual data, selects one predetermined number N from those fit F is small, the rest performs a process of selection.

固体再生手段17は、選択された所定数N個の個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fに応じて個体データを再生する処理を行う。 Solid reproducing unit 17, for each of the selected predetermined number N 1 pieces of individual data, performs a process of reproducing the individual data in accordance with the fitness F of the individual data.

交叉手段18は、再生された個体データのうち、所定の方法で選ばれた2個の個体データの内の交叉確率に比例した数のノードとこれを始点とする有向遷移枝に対し交叉処理を行い、新しい固体データを生成する。そして、これら新しい固体データを新たな世代の個体データとして個体データ記憶手段13に保存する。   The crossover means 18 performs a crossover process on the number of nodes in proportion to the crossover probability of two pieces of individual data selected by a predetermined method and the directional transition branch starting from this. To generate new solid data. These new solid data are stored in the individual data storage means 13 as individual data of a new generation.

接続突然変異手段19は、再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内の接続突然変異確率に比例した数の有向遷移枝に対し接続突然変異処理を行い、新しい固体データを生成する。そして、これら新しい固体データを新たな世代の個体データとして個体データ記憶手段13に保存する。   The connection mutation means 19 performs connection mutation processing on the number of directional transition branches in proportion to the connection mutation probability in a predetermined number of individual data among the regenerated individual data, and generates new solid data. To do. These new solid data are stored in the individual data storage means 13 as individual data of a new generation.

ノード突然変異手段20は、再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内のノード突然変異確率に比例した数のノードに対しノード突然変異処理を行い、新しい固体データを生成する。そして、これら新しい固体データを新たな世代の前記個体データとして個体データ記憶手段13に保存する。   The node mutation means 20 performs node mutation processing on the number of nodes in proportion to the node mutation probability among a predetermined number of individual data among the reproduced individual data, and generates new solid data. These new solid data are stored in the individual data storage means 13 as the individual data of a new generation.

終了判定手段21は、交叉手段18、接続突然変異手段19及びノード突然変異手段20により新たな世代の個体データを生成する処理が行われた後に、所定の終了条件が充足されたか否かを判定する。ここで、「所定の終了条件」としては、色々な条件が考えられるが、例えば、進化の世代がある世代に達した場合に「終了条件が充足された」と判定するようにすればよい。   The end determination means 21 determines whether or not a predetermined end condition is satisfied after the process of generating the individual data of the new generation is performed by the crossover means 18, the connection mutation means 19 and the node mutation means 20. To do. Here, various conditions can be considered as the “predetermined end condition”. For example, when an evolutionary generation reaches a certain generation, it may be determined that “the end condition is satisfied”.

準最適解選択手段22は、終了判定手段21により終了条件が充足されたと判定された場合、適合度演算手段15により各個体データの適合度Fを算出する。そして、算出された適合度のもっとも小さい個体データを、最終的な局所交通量予測プログラムとして、出力装置4に出力する。   The semi-optimal solution selection means 22 calculates the fitness F of each individual data by the fitness calculation means 15 when it is determined by the termination determination means 21 that the termination condition is satisfied. Then, the individual data having the smallest calculated fitness is output to the output device 4 as a final local traffic volume prediction program.

以上のように構成された本実施例の局所交通量予測プログラム生成装置1について、以下その局所交通量予測プログラム生成方法の説明を行う。   With respect to the local traffic volume prediction program generation apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, the local traffic volume prediction program generation method will be described below.

(1)概要
上述したように、局所交通量予測プログラム生成装置1では遺伝的ネットワークプログラミング(GNP)を用いることによって局所交通量予測プログラムを生成する。
(1) Outline As described above, the local traffic volume prediction program generation device 1 generates a local traffic volume prediction program by using genetic network programming (GNP).

例えば、予測対象である特定の道路リンク(予測対象道路リンク)が図7のlp,qであったとする。pは予測対象道路リンクlp,qの始点の交差点ノード、qは予測対象道路リンクlp,qの終点の交差点ノードである。交差点ノードpに直接接続された交差点ノードをj,交差点ノードpに最短で2区間で接続する交差点ノードをiとする(図6参照)。図7は、予測対象道路リンクlp,qの交通量予測において交差点ノードpに向かって移動する交通量を用いる例であるが、同様に、交差点ノードqから他の交差点ノードへ至る道路リンクや、道路リンクlr,sに対してls,rと表される同一道路上の逆方向の道路リンクの交通量などを用いてもよい。 For example, it is assumed that the specific road link (prediction target road link) to be predicted is lp , q in FIG. p is the prediction target road link l p, the start intersection node of q, q is a prediction target road link l p, the end point intersection node of q. The directly connected intersection node in the intersection node p j m, the intersection node to connect two sections in shortest intersection node p and i n (see FIG. 6). FIG. 7 is an example using the traffic volume moving toward the intersection node p in the traffic volume prediction of the prediction target road links l p and q . Similarly, the road links from the intersection node q to other intersection nodes Alternatively, the traffic volume of the road link in the reverse direction on the same road expressed as l s, r with respect to the road link l r, s may be used.

局所交通量予測プログラム生成装置1では、予測対象道路リンクlp,qの時刻tにおける交通量をvp,q(t)、その予測値をv^p,q(t)とするとき、時刻t以前の近隣の交通量情報{vj,p(t−m)|j∈B(p)}や{vr,s(t−m)|r,s∈B(p)},{vi,j(t−m)|i∈B(j),j∈B(p)},{vr、s(t−m)|r,s∈B(j),j∈B(p)}などを用いて、v^p,q(t+n)を遺伝的ネットワークプログラミング(GNP)により求める。ここで、m,m,m,m,nは正の整数、B(k)は交差点ノードkに向かう道路リンクの始点の交差点ノードの集合を表す。 In the local traffic volume prediction program generation device 1, when the traffic volume at the time t of the prediction target road link l p, q is v p, q (t) and the predicted value is v ^ p, q (t), the time {v j, p (t−m 1 ) | j∈B (p)} and {v r, s (t−m 2 ) | r, s∈B (p)}, {V i, j (t−m 3 ) | i∈B (j), j∈B (p)}, {v r, s (tm 4 ) | r, s∈B (j), j∈ B ^ p, q (t + n) is determined by genetic network programming (GNP) using B (p)} or the like. Here, m 1 , m 2 , m 3 , m 4 , n are positive integers, and B (k) represents a set of intersection nodes at the start point of the road link toward the intersection node k.

局所交通量予測プログラム生成装置1は、交通量データ記憶手段12に蓄積された過去の交通量データをトレーニングデータとして、特定区間の交通量予測に最適な個体データ(GNP個体)を学習により獲得する。そして、実際の交通量予測では、学習で獲得した個体データを交通量予測処理における主たる処理に用いることで、入力された新たな交通量情報から特定区間の交通量を予測し出力する。尚、最適な個体データは、天候・時間帯などの環境条件を考慮して複数個用意しておき、選択して予測に用いることができる他、同一の環境に対して優良な複数の個体データを利用して予測することもできる。更に、近隣の区間に対する予測結果を加味した総合的な利用を行うこともできる。   The local traffic volume prediction program generation device 1 acquires, by learning, individual data (GNP individual) that is optimal for traffic volume prediction in a specific section, using past traffic volume data accumulated in the traffic volume data storage unit 12 as training data. . In actual traffic volume prediction, the individual data acquired by learning is used for the main process in the traffic volume prediction process, so that the traffic volume in a specific section is predicted and output from the input new traffic volume information. The optimum individual data is prepared in consideration of the environmental conditions such as weather and time zone, and can be selected and used for prediction. Can also be predicted using. Furthermore, it is possible to make a comprehensive use taking into account prediction results for neighboring sections.

(2)個体データ
上述したように、局所交通量予測プログラムの個体データは、1つの開始ノード、複数の判定ノード、複数の処理ノード、各ノード(開始ノード、判定ノード及び処理ノードをいう。以下同じ。)間を接続する有向遷移枝、及び各ノードに対して付せられた識別ラベルから構成される有向グラフとして表される。
(2) Individual data As described above, the individual data of the local traffic volume prediction program refers to one start node, a plurality of determination nodes, a plurality of processing nodes, and each node (a start node, a determination node, and a processing node). (Same)) expressed as a directed graph composed of directional transition branches connecting each other and identification labels attached to the respective nodes.

判定ノードは、図8のように表される。第一次近隣道路リンク判定ノード(図8(a),(b))は、終点側の交差点ノードが予測対象道路リンクlp,qの始点の交差点ノードとなる道路リンク(第一次近隣道路リンク)lj,p(j∈B(p))(又はlr,s(r、s∈B(p)))において、時刻t−m(又はt−m)の交通量がどのクラスに属するかを判定するノードである(尚、道路リンク,交差点ノードは道路ネットワーク内のリンク,ノードであり、判定ノードは、個体データを表す有向グラフ内のノードであることに注意する)。第二次近隣道路リンク判定ノード(図8(c),(d))は、終点側の交差点ノードが第一次近隣道路リンクlj,pの始点の交差点ノードとなる道路リンクli,j(i∈B(j),j∈B(p))(又はlr,s(r,s∈B(j),j∈B(p)))において、時刻t−m(又はt−m)の交通量がどのクラスに属するかを判定するノードである。各判定ノードは、予め当該判定ノードに与えられた判定内容により、対応する道路リンクの交通量がどのクラスに属するかを判定する。具体的には、例えば、図8(a)の判定ノードでは、対応する道路リンクlj,pの交通量vj,p(t−m)の値がVからVNcのクラスの何れに含まれるかの判定を行う。そして更に、これらのクラスに対応した判定ノードの分岐先の有向遷移枝を用いて遷移を行う。各判定ノードは、予測時点tから過去の時間の大きさに関するパラメータmを含んでいるが、進化の過程を経ることにより最適な値に更新されていく。 The determination node is expressed as shown in FIG. The first neighboring road link determination nodes (FIGS. 8A and 8B) are road links (first neighboring roads) whose intersection node on the end point side is the intersection node at the start point of the prediction target road link l p, q. Link) l j, p (j∈B (p)) (or l r, s (r, s∈B (p))) which traffic volume at time t−m 1 (or t−m 2 ) It is a node that determines whether it belongs to a class (note that road links and intersection nodes are links and nodes in the road network, and that the determination node is a node in a directed graph representing individual data). The secondary neighboring road link determination nodes (FIGS. 8 (c) and 8 (d)) are road links l i, j whose end node is the starting node of the primary neighboring road link l j, p. (IεB (j), jεB (p)) (or l r, s (r, sεB (j), jεB (p))) at time t−m 3 (or t− This is a node for determining to which class the traffic volume of m 4 ) belongs. Each determination node determines to which class the traffic volume of the corresponding road link belongs based on the determination contents given in advance to the determination node. Specifically, for example, in the determination node of FIG. 8A , the traffic volume v j, p (t−m 1 ) of the corresponding road link l j, p is any of the classes from V 1 to V Nc. To determine whether it is included. Further, a transition is performed using a directed transition branch that is a branch destination of a determination node corresponding to these classes. Each determination node includes a parameter m related to the magnitude of the past time from the prediction time t, and is updated to an optimal value through an evolution process.

一方、処理ノードは、図9のように表される。処理ノードにおいては、予測値としてv^p,q(t+n)の値Vを出力する。各処理ノードは、予測時点tより将来の時間の大きさに関するパラメータnを含んでいるが、進化の過程を経ることにより最適な値に更新されていく。 On the other hand, the processing node is represented as shown in FIG. In the processing node, the value V a of v ^ p, q (t + n) is output as a predicted value. Each processing node includes a parameter n relating to a future time size from the prediction time t, and is updated to an optimal value through an evolution process.

個体データにおいて、開始ノードからは1本の有向遷移枝が出ており、何れか1つの判定ノードへ遷移する。各判定ノードからは、交通量の各クラスに対応してN本の有向遷移枝が出ており、それぞれ、何れかの他の判定ノード又は何れかの処理ノードへ遷移する。各処理ノードからは1本の有向遷移枝が出ており、何れか1つの判定ノードへ遷移する。 In the individual data, one directional transition branch comes out from the start node, and transitions to any one of the determination nodes. From each determination node, there are Nc directed transition branches corresponding to each class of traffic volume, and each transitions to any other determination node or any processing node. One directional transition branch comes out from each processing node, and transitions to any one of the determination nodes.

図10は、1個の個体データの例を示す図である。個体データは、開始ノードS、判定ノードJ〜J、及び処理ノードP〜Pが有向遷移枝によって結合した有向グラフ構造を有している。図10は、説明のために簡略化したものであり、実際には、1個の個体データは、開始ノード1個、判定ノード50〜100個、処理ノード10個程度で構成される。各ノードがプログラムの「単位(断片)」に相当する。交通量の予測を行う場合、開始ノードSから遷移(計算の実行)を開始する。判定ノードJでは、判定内容により分岐して次のノードに遷移する(すなわち、次のプログラム単位の実行へ移行する)。また、処理ノードPは、接続先を1つ持っており、処理後にそのノードに遷移する。従って、開始ノードから遷移終了条件を満たすまで、判定ノードJと処理ノードPを遷移しながら要求された課題に対する仕事を行い続けることになる。本実施例においては、判定ノードで交通量情報の判定を、処理ノードで将来の交通量予測を行い続ける。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of one piece of individual data. The individual data has a directed graph structure in which the start node S, the determination nodes J 1 to J 5 , and the processing nodes P 1 to P 3 are connected by directed transition branches. FIG. 10 is simplified for the sake of explanation. In practice, one piece of individual data is composed of one start node, 50 to 100 decision nodes, and about 10 processing nodes. Each node corresponds to a “unit (fragment)” of the program. When the traffic volume is predicted, a transition (execution of calculation) is started from the start node S. The determination node J i branches depending on the determination contents and transitions to the next node (that is, shifts to execution of the next program unit). Further, the processing node P j has one connection destination, and transitions to that node after processing. Therefore, until the transition end condition is satisfied from the start node, work on the requested task is continued while transitioning between the determination node J i and the processing node P j . In the present embodiment, the determination node continues to determine traffic information and the processing node continues to predict future traffic.

図10から分かるように、個体データを表す有向グラフに従って遷移を続けると、無限ループとなる。従って、一定の条件(例えば、遷移回数や通過した処理ノードの数が所定値に達したか否か)で処理が打ち切られる。   As can be seen from FIG. 10, when the transition is continued according to the directed graph representing the individual data, an infinite loop is formed. Therefore, the processing is terminated under certain conditions (for example, whether the number of transitions and the number of processing nodes that have passed have reached a predetermined value).

(3)局所交通量予測プログラム生成処理
図11は、本実施例の局所交通量予測プログラム生成装置1の動作を表すフローチャートである。
(3) Local Traffic Prediction Program Generation Processing FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the local traffic prediction program generation device 1 according to this embodiment.

(ステップS1)初期世代の個体データの生成
まず、ステップS1において、初期個体構成手段14は、乱数により初期世代の個体データを生成し、遺伝子形式のデータとして個体データ記憶手段13に保存する。
(Step S1) Generation of Initial Generation Individual Data First, in step S1, the initial individual configuration means 14 generates initial generation individual data by random numbers and stores them in the individual data storage means 13 as gene-format data.

図12に、一例として、1個の遺伝子形式の個体データのデータ構造を示す。例えば、図12(a)のような有向グラフで表現される個体データの場合、遺伝子形式の個体データは図12(b)のようになる。図12(a)において、各ノードには、識別ラベル(0〜4)が付せられている。このとき、開始ノードSの識別ラベルは、必ず0である。以下、各ノードをこの識別ラベルによって呼び分けることとする。例えば、識別ラベル1の処理ノードPは「ノード1」、識別ラベル2の判定ノードJは「ノード2」のように呼ぶ。遺伝子形式の個体データにおいては、図12(b)に示すように、各ノードの識別ラベルの順に配列されたデータ組のテーブルで構成される。各ノードのデータ組のデータ構造は、図12(b)のようになっている。まず、先頭部分の3つの数値K,ID,vは、それぞれ、ノードiの種別番号(0:開始ノード、1:判定ノード、2:処理ノード)、ノードiに対応する道路リンクの識別番号、ノードiの出力値(この場合、処理ノードのみが出力値として量子化された交通量の値を持つ。処理ノード以外は0)を表す。これら3つの数値組を「ノード遺伝子(node gene)」という。また、ノード遺伝子に続く数値組は、このノードiを始点とする有向遷移枝の接続先のノードの識別ラベルを表す。これらを「接続遺伝子(connection gene)」という。各道路リンクに対応するノード遺伝子と接続遺伝子の組は、図12(d)に示したような遺伝子ライブラリに保存されており、必要に応じてこの遺伝子ライブラリから読み出して使用される。尚、遺伝子ライブラリは、図2の個体データ記憶手段13に記憶される。 FIG. 12 shows a data structure of individual data in one gene format as an example. For example, in the case of individual data represented by a directed graph as shown in FIG. 12A, the individual data in the gene format is as shown in FIG. In FIG. 12A, each node is given an identification label (0 to 4). At this time, the identification label of the start node S is always 0. Hereinafter, each node is called by this identification label. For example, the processing node P 1 with the identification label 1 is called “node 1”, and the determination node J 1 with the identification label 2 is called “node 2”. As shown in FIG. 12B, the individual data in the gene format is composed of a data set table arranged in the order of the identification labels of the respective nodes. The data structure of the data set of each node is as shown in FIG. First, the top three numbers K i , ID i , and v i are the node i type number (0: start node, 1: determination node, 2: processing node), and the road link corresponding to node i, respectively. The identification number represents the output value of the node i (in this case, only the processing node has a quantized traffic value as the output value. Other than the processing node is 0). These three numerical sets are called “node genes”. The numerical value set following the node gene represents the identification label of the node to which the directed transition branch starting from this node i is connected. These are called “connection genes”. A set of node genes and connection genes corresponding to each road link is stored in a gene library as shown in FIG. 12D, and is read out from this gene library and used as necessary. The gene library is stored in the individual data storage means 13 in FIG.

通常のGNPを利用した局所交通量予測プログラム生成処理では、図10に示したような個体データ(GNP個体)を、1つの世代で200〜500個体程度ランダムに生成する。従って、個々の個体データは、各ノードの接続先や判定・処理内容、パラメータが異なっている。   In the local traffic volume prediction program generation processing using normal GNP, individual data (GNP individual) as shown in FIG. 10 is randomly generated for about 200 to 500 individuals in one generation. Therefore, individual individual data differs in connection destination, determination / processing contents, and parameters of each node.

(ステップS2)各個体データの評価
ステップS2において、適合度演算手段15は、生成された各個体データについて、式(1)の適合度Fを計算することにより評価・ランク付けを行う。適合度の算出は、各個体データについて、開始ノードから遷移を行い、プログラムを実行することにより、処理ノードで出力される予測対象道路リンクの各将来時刻の交通量の予測値を得る。そして、この交通量の予測値と、交通量データ記憶手段12に記憶された同時刻における交通量の計測値とに基づいて式(1)の適合度Fを逐次計算する。無限ループを回避するため、遷移の過程において通過した処理ノードの数が所定の数に達したときに遷移を打ち切る。これにより、適合度Fの値が定まる。
(Step S2) Evaluation of Individual Data In step S2, the fitness calculator 15 evaluates and ranks the generated individual data by calculating the fitness F of Expression (1). For the calculation of the fitness, the predicted value of the traffic volume at each future time of the prediction target road link output from the processing node is obtained by executing a program by making a transition from the start node for each individual data. Then, based on the predicted value of the traffic volume and the measured value of the traffic volume stored at the same time stored in the traffic volume data storage unit 12, the fitness F of the equation (1) is sequentially calculated. In order to avoid an infinite loop, the transition is aborted when the number of processing nodes that have passed in the transition process reaches a predetermined number. Thereby, the value of the fitness F is determined.

図13に状態遷移によるプログラムの実行例を示す。図13には、個体データの一部が抜粋されて表示されている。この個体において、現在得られる交通量情報により、図13の太線矢印で示したように遷移したとする。この場合は、過去の交通量データ(v2,8(t−3)=V∧v3,9(t−2)=V∧v2,7(t−2)=V∧v4,8(t−1)=V)によりv^1,2(t+2)=Vと予測されたとみることができる。また、二重線矢印で示したように遷移したとすれば、過去の交通量データ(v2,8(t−3)=V∧v3,9(t−2)=V∧v2,7(t−2)=V∧v5,6(t−1)=V)によりv^1,2(t+3)=Vと予測されたとみることができる。これらの例から分かるように、複数の判定ノードの連結の遷移と処理ノードでの予測が1つの仕事の単位になっていると考えることができる。また、処理ノードで予測した後も、更に次の予測に向けた遷移を続けることができる。 FIG. 13 shows an example of program execution by state transition. In FIG. 13, a part of the individual data is extracted and displayed. In this individual, it is assumed that a transition occurs as indicated by a thick line arrow in FIG. In this case, the past traffic volume data (v 2,8 (t-3) = V 3 ∧v 3,9 (t-2) = V 3 ∧v 2,7 (t-2) = V 4 ∧v 4, 8 (t−1) = V 3 ), it can be considered that v ^ 1,2 (t + 2) = V 4 is predicted. Further, if a transition as indicated by a double line arrow, past traffic amount data (v 2,8 (t-3) = V 3 ∧v 3,9 (t-2) = V 3 ∧v 2, 7 (t−2) = V 3 ∧v 5,6 (t−1) = V 3 ), it can be considered that v ^ 1,2 (t + 3) = V 3 is predicted. As can be seen from these examples, it can be considered that the transition of the connection of a plurality of decision nodes and the prediction at the processing node are one unit of work. Further, even after the prediction at the processing node, the transition toward the next prediction can be continued.

(ステップS3)個体データの淘汰
ステップS3において、個体淘汰手段16は、個体データ記憶手段13に保存されている個体データの淘汰を行う。この淘汰処理は、適合度Fに基づいて行われる。例えば、適合度Fが小さいものから所定数N個の個体データを選択し、残りを捨てる(淘汰する)方法や、個体データ記憶手段13に保存されている個体データ群から、ランダムにA個(10個程度)の個体データを抽出して、その中で最も適合度Fが小さい個体データを選択するという操作をN回繰り返すことによって選択する方法(トーナメント選択)などがある。通常、Nは1つの世代で100〜300個程度である。
(Step S3) Individual data trapping In step S3, the individual trapping means 16 performs trapping of individual data stored in the individual data storage means 13. This wrinkle processing is performed based on the fitness F. For example, fitness F is selecting a predetermined number N 1 pieces of individual data from the small, A number discard the rest (culling) process and, from the individual data groups stored in the individual data storage means 13, randomly There is a method (tournament selection) of selecting individual data of (about 10) and selecting the individual data having the smallest fitness F among them by repeating N 1 times. Normally, N 1 is about 100 to 300 pieces in a single generation.

(ステップS4)個体データの再生
ステップS4において、固体再生手段17は、選択されたN個の個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fに応じて個体データを再生する。この再生処理における適合度Fと再生する個体数Fとの関係は特に限定されないが、例えば、適合度Fの小さいものほど個体数が多くなるように再生すればよい。再生された個体データは、次世代の個体データとして個体データ記憶手段13に保存される。再生の基となった個体データは捨てられる。
(Step S4) Reproduction of individual data In step S4, the solid reproduction means 17 reproduces individual data for each of the selected N 1 individual data according to the fitness F of the individual data. The relationship between the fitness F and the number of individuals F to be reproduced in this reproduction process is not particularly limited. For example, the smaller the fitness F, the larger the number of individuals may be reproduced. The reproduced individual data is stored in the individual data storage means 13 as next generation individual data. Individual data that is the basis of the reproduction is discarded.

(ステップS5)交叉・突然変異処理
ステップS5において、生成された次世代の個体データ群に対して、交叉手段18による交叉処理と、接続突然変異手段19による接続突然変異処理、ノード突然変異手段20によるノード突然変異処理が行われる。この際、次世代の個体データ群は、所定の割合で、交叉及び突然変異を行わない個体データ群、交叉を行う個体データ群、接続突然変異を行う個体データ群、及びノード突然変異を行う個体データ群に分けられて、それぞれの個体データ群の中で交叉や突然変異の処理が行われる。
(Step S5) Crossover / mutation process In step S5, the crossover process by the crossover means 18, the connection mutation process by the connection mutation means 19, and the node mutation means 20 are performed on the generated next generation individual data group. Node mutation processing is performed. In this case, the next-generation individual data group includes an individual data group that does not perform crossover and mutation, an individual data group that performs crossover, an individual data group that performs connection mutation, and an individual that performs node mutation at a predetermined ratio. Divided into data groups, crossover and mutation processes are performed in each individual data group.

(a)交叉処理
交叉処理は、まず、交叉手段18が交叉処理を次世代の個体データ群から、乱数により2個の個体データを親子体データ1及び親個体データ2として選択する。次いで、親個体データ1の各ノードから2個以上のノードを乱数により選択する。そして、選択された親個体データ1のノードと、親個体データ1で選択されたノードと同じ識別ラベルが付された親個体データ2のノードとを交換することにより、交叉処理が完了する。
(A) Crossover process In the crossover process, first, the crossover means 18 selects two pieces of individual data as parent-child body data 1 and parent individual data 2 from the next-generation individual data group using random numbers. Next, two or more nodes are selected by random numbers from each node of the parent individual data 1. Then, the crossover process is completed by exchanging the node of the selected parent individual data 1 and the node of the parent individual data 2 with the same identification label as the node selected in the parent individual data 1.

図14に突然変異処理の一例を示す。図14においては、親個体データ1(parent 1)のノードJ,Pが、親個体データ2(parent 2)のノードJ,Pと交換することにより、交叉が行われている。 FIG. 14 shows an example of the mutation process. In FIG. 14, the nodes J 2 and P 3 of the parent individual data 1 (parent 1) are exchanged with the nodes J 7 and P 6 of the parent individual data 2 (parent 2), thereby performing crossover.

(b)接続突然変異処理
接続突然変異処理は、まず、接続突然変異手段19が、接続突然変異処理を行う次世代の各個体データについて、当該個体データ内の各有向遷移枝の中から接続を変更する有向遷移枝を選択する。接続を変更する有向遷移枝は1本であっても複数本であってもよい。例えば、当該個体データ内の各有向遷移枝について確率的に接続を変更する有向遷移枝を選択するようにしてもよい。次に、当該個体データ内の選択した有向遷移枝が接続しているノード以外の当該個体データ内の各ノードから、乱数により新たな接続先のノードを選択する。そして、選択した有向遷移枝の遷移先を、選択した新たな接続先のノードに変更することにより、接続突然変異処理が完了する。
(B) Connection Mutation Processing In connection mutation processing, first, the connection mutation means 19 connects each next-generation individual data to be subjected to connection mutation processing from each directed transition branch in the individual data. Select the directional transition branch to be changed. There may be one or more directed transition branches for changing the connection. For example, you may make it select the directional transition branch which changes a connection stochastically about each directional transition branch in the said individual data. Next, a new connection destination node is selected from each node in the individual data other than the node to which the selected directional transition branch in the individual data is connected. Then, the connection mutation process is completed by changing the transition destination of the selected directional transition branch to the selected new connection destination node.

図15に接続突然変異処理の一例を示す。この例では、親個体データの判定ノードJから判定ノードJへの有向遷移枝(太線矢印で示したもの)が、接続を変更する有向遷移枝に選択されている。そして、この有効遷移枝の新たな接続先として処理ノードPが選択されている。 FIG. 15 shows an example of connection mutation processing. In this example, (shown by a thick line arrow) directed transition branch from decision node J 3 parent individuals data to the determination node J 4 has been selected in the directed transition branches to change the connection. Then, processing node P 3 are selected as a new connection destination of the effective transition branch.

(c)ノード突然変異処理
ノード突然変異処理は、まず、ノード突然変異手段20が、ノード突然変異処理を行う次世代の各個体データについて、開始ノードS以外の各ノードの中から、乱数により内容を変更する変更ノードを選択する。内容を変更する変更ノードは1つであっても複数であってもよい。例えば、当該個体データ内の各ノードについて確率的に内容を変更する変更ノードを選択するようにしてもよい。そして、変更ノードが判定ノードであれば他の種類の判定ノードに変更し、変更ノードが処理ノードであれば他の種類の処理ノードに変更することにより、ノード突然変異処理が完了する。
(C) Node mutation processing The node mutation processing is performed by using random numbers from the nodes other than the start node S for each next-generation individual data for which the node mutation means 20 performs node mutation processing. Select the change node to change. There may be one or more change nodes for changing the contents. For example, you may make it select the change node which changes the content stochastically about each node in the said individual data. Then, if the change node is a determination node, the node mutation process is completed by changing to another type of determination node, and if the change node is a processing node, changing to another type of processing node.

図16にノード突然変異処理の一例を示す。この例では、親個体データの判定ノードJ及び処理ノードPが変更ノードに選択されている。そして、この変更ノードの新たな種類として判定ノードJは判定ノードJに、処理ノードPは処理ノードPに変更されている。 FIG. 16 shows an example of node mutation processing. In this example, the determination node J 1 and processing node P 3 parent individuals data is selected to change the node. Then, the determination node J 1 as a new kind of change nodes in determining a node J 6, processing node P 3 is changed to processing node P 4.

(ステップS6)終了条件の判定
ステップS6において、終了判定手段21は、所定の終了条件が充足されたか否かを判定する。この場合の「終了条件」は、様々な条件が考えられる。例えば、GNPの処理開始から経過した時間が所定の時間に達したか否か、ループの反復回数が所定の回数に達したか否か、各個体データの適合度Fのうち最小の適合度Fがある閾値以下になったか否か、などが考えられる。
(Step S6) Determination of End Condition In step S6, the end determination means 21 determines whether or not a predetermined end condition is satisfied. In this case, various conditions can be considered as the “end condition”. For example, whether or not the time elapsed since the start of GNP processing has reached a predetermined time, whether or not the number of loop iterations has reached a predetermined number, and the minimum fitness F among the fitness F of each individual data It can be considered whether or not a certain threshold value or less.

終了条件が充足されない場合には、ステップS2の処理に戻る。このとき、より広範なデータによる情報の取り込みを行うため、交通量予測を行う基準の時刻tを1だけ進めてから、ステップS2〜S6の処理を反復する。   If the end condition is not satisfied, the process returns to step S2. At this time, in order to take in information by a wider range of data, the process of steps S2 to S6 is repeated after the reference time t for performing traffic prediction is advanced by 1.

一方、終了条件が充足された場合には、次のステップS7に進む。   On the other hand, if the end condition is satisfied, the process proceeds to the next step S7.

(ステップS7)各個体データの評価
ステップS7において、適合度演算手段15は、終了条件が充足された時点において、個体データ記憶手段13に記憶されている世代の各個体データに対して、ステップS2と同様に、式(1)の適合度Fを計算することにより評価・ランク付けを行う。
(Step S7) Evaluation of Individual Data In step S7, the fitness calculation means 15 performs step S2 on each individual data of the generation stored in the individual data storage means 13 when the end condition is satisfied. In the same manner as described above, evaluation and ranking are performed by calculating the fitness F of Equation (1).

(ステップS8)準最適個体データの選択
ステップS8において、準最適解選択手段22は、ステップS7において算出された適合度Fのもっとも小さい個体データを、最終的な局所交通量予測プログラムとして、出力装置4に出力する。
(Step S8) Sub-optimal individual data selection In step S8, the sub-optimal solution selection means 22 uses the individual data with the smallest fitness F calculated in step S7 as the final local traffic volume prediction program as an output device. 4 is output.

以上のように、本実施例の局所交通量予測プログラム生成装置1によれば、遺伝的ネットワークプログラミングの手法を交通量予測プログラムの作成に適用し、予測に使用する個体データのノード数の増減をなくしたことで、複雑な道路ネットワークにおいても容易に収束し、従来の手法より精度の高い準最適な交通量予測プログラムの作成を行うことが可能となる。また、最終的に得られる交通量予測プログラムは、交通量予測を行う時刻tの時点での予測対象道路リンクにおける将来の交通量の予測値が、時刻t+1,t+2,…,t+nについて複数個得られるため、該当道路リンクにおける渋滞発生予想時刻、渋滞解消予想時刻も得ることができる。また、複数の道路リンクを予測対象道路リンクとして、同時に局所交通量予測プログラム生成装置1によって交通量予測プログラムの作成を行った場合、作成される交通量予測プログラムでの予測結果を総合することで、動的な道路ネットワークの交通量の時間的変化が予測可能となる。   As described above, according to the local traffic volume prediction program generating apparatus 1 of the present embodiment, the genetic network programming method is applied to the creation of the traffic volume prediction program, and the increase or decrease in the number of nodes of individual data used for prediction is increased. By eliminating it, it is possible to easily converge even in a complex road network and to create a sub-optimal traffic prediction program with higher accuracy than the conventional method. Further, the finally obtained traffic volume prediction program obtains a plurality of predicted values of the future traffic volume on the prediction target road link at the time t when the traffic volume prediction is performed at times t + 1, t + 2,. Therefore, it is possible to obtain the predicted occurrence time of traffic jam and the expected time of traffic jam elimination on the road link. In addition, when a traffic volume prediction program is created by the local traffic volume prediction program generation device 1 at the same time using a plurality of road links as prediction target road links, the prediction results of the created traffic volume prediction program can be integrated. It is possible to predict the temporal change in traffic volume of a dynamic road network.

図17は、本発明の実施例2に係る局所交通量予測装置30の機能構成を表す図である。本実施例の局所交通量予測装置30は、交通量データ入力装置31、交通量データ蓄積装置32、交通量データ記憶手段33、局所交通量予測プログラム生成装置34、予測プログラム記憶手段35、環境条件入力手段36、プログラム選択手段37、予測プログラム実行手段38、及び局所交通量予測表示装置39を備えている。   FIG. 17 is a diagram illustrating a functional configuration of the local traffic volume prediction device 30 according to the second embodiment of the present invention. The local traffic volume prediction device 30 of this embodiment includes a traffic volume data input device 31, a traffic volume data storage device 32, a traffic volume data storage means 33, a local traffic volume prediction program generation apparatus 34, a prediction program storage means 35, and environmental conditions. Input means 36, program selection means 37, prediction program execution means 38, and local traffic volume prediction display device 39 are provided.

交通量データ入力装置31は、現時刻における各道路リンクの交通量データを、リアルタイムに入力する装置である。交通量データ入力装置31としては、例えば、道路に設置された交通量センサから回線を介して送信されてくる各道路リンクの交通量データを受信して、交通量を所定の閾値で量子化した後、各道路リンクの現時刻tの交通量データとして出力するような装置が使用される。   The traffic data input device 31 is a device that inputs traffic data of each road link at the current time in real time. As the traffic volume data input device 31, for example, traffic volume data of each road link transmitted from a traffic volume sensor installed on the road via a line is received, and the traffic volume is quantized with a predetermined threshold value. Thereafter, a device that outputs the traffic data at the current time t of each road link is used.

交通量データ蓄積装置32は、交通量データ入力装置31によって入力される各時刻の交通量データを交通量データ記憶手段33に保存・蓄積するための装置である。蓄積された交通量データは、過去の交通量データとして、交通量予測プログラムの生成や、将来の交通量の予測のために使用される。   The traffic volume data storage device 32 is a device for storing / accumulating the traffic volume data input by the traffic volume data input device 31 in the traffic volume data storage means 33 at each time. The accumulated traffic volume data is used as past traffic volume data for generation of a traffic volume prediction program and prediction of future traffic volume.

局所交通量予測プログラム生成装置34は、実施例1で説明した局所交通量予測プログラム生成装置1が使用される。   As the local traffic volume prediction program generation device 34, the local traffic volume prediction program generation device 1 described in the first embodiment is used.

予測プログラム記憶手段35は、局所交通量予測プログラム生成装置34によって作成された局所交通量予測プログラムを、予測に使用した交通量データの環境条件とリンクさせて記憶する。   The prediction program storage means 35 stores the local traffic volume prediction program created by the local traffic volume prediction program generation device 34 in a linked manner with the environmental conditions of the traffic volume data used for the prediction.

環境条件入力手段36は、交通量の予測を行う時刻における環境条件を入力する装置である。ここで、「環境条件」とは、交通に影響を及ぼす環境条件をいい、例えば、曜日、時間帯、イベントの有無、交通事故の発生等の条件をいう。   The environmental condition input means 36 is an apparatus for inputting environmental conditions at a time when traffic volume is predicted. Here, “environmental condition” refers to an environmental condition that affects traffic, for example, conditions such as day of the week, time of day, presence of event, occurrence of traffic accident, and the like.

プログラム選択手段37は、環境条件入力手段36により入力される環境条件に対応する、予測プログラム記憶手段35に記憶された局所交通量予測プログラムを検索し抽出する。   The program selection unit 37 searches for and extracts a local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage unit 35 corresponding to the environmental condition input by the environmental condition input unit 36.

予測プログラム実行手段38は、プログラム選択手段37により選択された局所交通量予測プログラムを実行し、交通量データ記憶手段33に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、予測対象道路(p,q)における現時刻tより先の時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)を算出する。 The prediction program execution means 38 executes the local traffic volume prediction program selected by the program selection means 37, and inputs the traffic volume data before the current time t stored in the traffic volume data storage means 33, so that the prediction target Time t + n (n = 1,..., N t : N t is a predicted time range) ahead of the current time t on the road (p, q) is calculated.

局所交通量予測表示装置39は、予測プログラム実行手段38により算出された予測対象道路における交通量の予測を表示する。局所交通量予測表示装置39としては、例えば、道路に設置される渋滞情報表示板や、カーナビゲーションシステムのディスプレイ画面などが用いられる。   The local traffic volume prediction display device 39 displays the traffic volume prediction on the prediction target road calculated by the prediction program execution means 38. As the local traffic volume prediction display device 39, for example, a traffic information display board installed on a road, a display screen of a car navigation system, or the like is used.

このように、本実施例の局所交通量予測装置30では、実施例1の局所交通量予測プログラム生成装置1によって作成した交通量予測プログラムを使用して交通量予測を行うため、交通量予測を行う時刻tの時点での予測対象道路リンクにおける将来の交通量の予測値が、時刻t+1,t+2,…,t+nについて複数個得られるため、該当道路リンクにおける渋滞発生予想時刻、渋滞解消予想時刻も得ることができる。また、複数の道路リンクを予測対象道路リンクとして、同時に局所交通量予測プログラム生成装置1によって交通量予測プログラムの作成を行った場合、作成される交通量予測プログラムでの予測結果を総合することで、動的な道路ネットワークの交通量の時間的変化が予測可能となる。   Thus, in the local traffic volume prediction apparatus 30 of the present embodiment, the traffic volume prediction is performed using the traffic volume prediction program created by the local traffic volume prediction program generation apparatus 1 of the first embodiment. Since a plurality of predicted values of the future traffic volume on the prediction target road link at the time t to be obtained are obtained for the times t + 1, t + 2,..., T + n, the traffic jam occurrence predicted time and the traffic jam resolution predicted time are also obtained. Obtainable. In addition, when a traffic volume prediction program is created by the local traffic volume prediction program generation device 1 at the same time using a plurality of road links as prediction target road links, the prediction results of the created traffic volume prediction program can be integrated. It is possible to predict the temporal change in traffic volume of a dynamic road network.

本発明の実施例1に係る局所交通量予測プログラム生成装置のハードウェア構成を表す図である。It is a figure showing the hardware constitutions of the local traffic prediction program production | generation apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る局所交通量予測プログラム生成装置の機能構成を表す図である。It is a figure showing the function structure of the local traffic prediction program production | generation apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 道路ネットワークの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a road network. 図3の道路ネットワークに対する道路ネットワーク・データベースのテーブルを表す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a road network database table for the road network of FIG. 3. 図3の道路ネットワークに対する交通量データベースを表す図である。It is a figure showing the traffic volume database with respect to the road network of FIG. 局所交通量予測方法を説明する図である。It is a figure explaining the local traffic prediction method. 予測対象道路リンクlp,qの交通量予測において交差点ノードpに向かって移動する交通量を用いる例である。This is an example using the traffic volume moving toward the intersection node p in the traffic volume prediction of the prediction target road links l p, q . 個体データ内の判定ノードを表す図である。It is a figure showing the determination node in individual data. 個体データ内の処理ノードを表す図である。It is a figure showing the processing node in individual data. 1個の個体データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of one individual data. 本実施例の局所交通量予測プログラム生成装置1の動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing operation | movement of the local traffic prediction program production | generation apparatus 1 of a present Example. 遺伝子形式の個体データのデータ構造の例である。It is an example of the data structure of the individual data of a gene format. 状態遷移によるプログラムの実行例を示す図である。It is a figure which shows the example of execution of the program by a state transition. 突然変異処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mutation process. 接続突然変異処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a connection mutation process. ノード突然変異処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a node mutation process. 本発明の実施例2に係る局所交通量予測装置30の機能構成を表す図である。It is a figure showing the function structure of the local traffic prediction apparatus 30 which concerns on Example 2 of this invention. 特許文献2において用いられる有限状態機械の一例とその遺伝子の構造を表す図である。It is a figure showing an example of the finite state machine used in patent document 2, and the structure of the gene.

符号の説明Explanation of symbols

1 局所交通量予測プログラム生成装置
2 入力装置
3 CPU
4 出力装置
5 記憶装置
11 道路ネットワーク記憶手段
12 交通量データ記憶手段
13 個体データ記憶手段
14 初期個体構成手段
15 適合度演算手段
16 個体淘汰手段
17 固体再生手段
18 交叉手段
19 接続突然変異手段
20 ノード突然変異手段
21 終了判定手段
22 準最適解選択手段
30 局所交通量予測装置
31 交通量データ入力装置
32 交通量データ蓄積装置
33 交通量データ記憶手段
34 局所交通量予測プログラム生成装置
35 予測プログラム記憶手段
36 環境条件入力手段
37 プログラム選択手段
38 予測プログラム実行手段
39 局所交通量予測表示装置
1 Local Traffic Prediction Program Generation Device 2 Input Device 3 CPU
4 Output device 5 Storage device 11 Road network storage means 12 Traffic volume data storage means 13 Individual data storage means 14 Initial individual construction means 15 Fitness calculation means 16 Individual trap means 17 Solid regeneration means 18 Crossover means 19 Connection mutation means 20 Node Mutation means 21 Termination judgment means 22 Sub-optimal solution selection means 30 Local traffic volume prediction device 31 Traffic volume data input device 32 Traffic volume data storage device 33 Traffic volume data storage means 34 Local traffic volume prediction program generation device 35 Prediction program storage means 36 environmental condition input means 37 program selection means 38 prediction program execution means 39 local traffic volume prediction display device

Claims (7)

各交差点i(i∈V:Vは全交差点の集合)に対応する交差点ノードn、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路(i,j)に対応する道路リンクli,j、及び各時刻tにおける前記道路(i,j)において計測された交通量vi,j(t)が与えられている道路ネットワーク・データベースに基づいて、特定の道路リンクlk,lのある時刻t以降の予測時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)における交通量vk,l(t+n)の予測値v^k,l(t+n)を算出するための局所交通量予測プログラムの自動生成を行う局所交通量予測プログラム生成装置であって、
前記各道路リンクli,j(i,j∈V)に対応して設けられ、該道路リンクli,jの前記時刻t以前の交通量vi,j(t−m)(m=0,1,…,M:Mは予測に用いる交通量の時刻範囲)の値をその大きさによって複数のクラスの何れに属するか判定し、判定した交通量の各クラスに応じて遷移先を分岐させる判定ノードと、
予測対象である前記特定の道路リンクlk,l(k,l∈V)の各予測時刻t+nの各予測値v^k,l(t+n)の全部又は一部に対応して設けられる処理ノードと、
遷移の開始位置である開始ノードと、
前記開始ノードから何れかの前記判定ノードへ向かう1本の有向遷移枝、前記判定ノードから前記交通量の各クラスに応じて何れかの前記判定ノード又は何れかの前記処理ノードへ向かうN本(Nは交通量のクラスの数)の有向遷移枝、及び前記各処理ノードから前記判定ノードへ向かう有向遷移枝と、
で構成され、各処理ノード、各判定ノード及び各開始ノードの総数N個のそれぞれのノードに識別ラベルが付された有向グラフとして表される局所交通量予測プログラムの個体データを複数個記憶する個体データ記憶手段と、
各道路(i,j)において各時刻tに計測された交通量vi,j(t)が記憶された交通量データ記憶手段と、
初期世代の前記局所交通量予測プログラムの個体データを所定数N個生成し、前記個体データ記憶手段に保存する初期個体構成手段と、
前記個体データ記憶手段に保存された前記各個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fを(数1)の適合度関数により算出する適合度演算手段と、
前記各個体データのうち、前記適合度Fに基づき所定数N個を選択し、残りは淘汰する個体淘汰手段と、
前記選択された所定数N個の前記個体データの各々に対し、その個体データの前記適合度Fに応じて個体データを再生する固体再生手段と、
前記再生した個体データのうち、所定の方法で選ばれた2個の個体データの内の交叉確率に比例した数のノードとこれを始点とする有向遷移枝に対し交叉処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する交叉手段と、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内の接続突然変異確率に比例した数の有向遷移枝に対し接続突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する接続突然変異手段と、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内のノード突然変異確率に比例した数のノードに対しノード突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存するノード突然変異手段と、
前記交叉手段、前記接続突然変異手段及び前記ノード突然変異手段により新たな世代の前記個体データを生成する処理が行われた後に所定の終了条件が充足されたか否かを判定する終了判定手段と、
前記終了判定手段により終了条件が充足されたと判定された場合、前記適合度演算手段により各個体データの適合度Fを算出し、算出された適合度のもっとも小さい個体データを、最終的な局所交通量予測プログラムとして出力する準最適解選択手段と、
を備え、
前記交叉手段は、識別ラベルが付されたN個の前記ノードを有する前記個体データの集合からなる個体データ群の中から、乱数により2個の個体データを親子体データ1及び親個体データ2として選択し、
前記親個体データ1の前記各ノードから2個以上のノードを乱数により選択し、
選択された前記親個体データ1のノードと、前記親個体ノード1で選択されたノードと同じ識別ラベルが付された前記親個体データ2のノードとを交換することにより、前記交叉処理を行うものであり、
前記接続突然変異手段は、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記各有向遷移枝の中から接続を変更する前記有向遷移枝を選択し、
当該個体データ内の選択した前記有向遷移枝が接続しているノード以外の当該個体データの各ノードから、乱数により新たな接続先のノードを選択し、
前記選択した前記有向遷移枝の遷移先を、前記選択した新たな接続先のノードに変更することにより、前記接続突然変異処理を行うものであり、
前記ノード突然変異手段は、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記開始ノード以外の前記各ノードの中から、乱数により内容を変更する変更ノードを選択し、
前記変更ノードが前記判定ノードであれば他の種類の前記判定ノードに変更し、前記変更ノードが前記処理ノードであれば他の種類の前記処理ノードに変更することにより前記ノード突然変異処理を行うものであり、
前記終了判定手段により前記終了条件が充足されないと判定された場合には、前記適合度演算手段、前記個体淘汰手段、前記交叉手段、前記接続突然変異手段、前記ノード突然変異手段、及び前記終了判定手段は、前記個体データ記憶手段に保存された各個体データについて同様の処理を反復実行すること
を特徴とする局所交通量予測プログラム生成装置。
Figure 0005070574
Intersection node n i corresponding to each intersection i (i∈V c : V c is a set of all intersections), corresponding to each road (i, j) from intersection i to intersection j (i, j∈V c ) The specific road link l based on the road link l i, j and the road network database provided with the traffic volume v i, j (t) measured on the road (i, j) at each time t. Predicted value v ^ of traffic volume v k, l (t 0 + n) at predicted time t 0 + n (n = 1,..., N t : N t is a predicted time range) after time t 0 at which k and l are present. A local traffic volume prediction program generating device for automatically generating a local traffic volume prediction program for calculating k, l (t 0 + n),
A traffic volume v i, j (t 0 −m) (t 0 -m) of the road link l i, j before the time t 0 is provided corresponding to each road link l i, j (i, j∈V c ). m = 0, 1,..., M: M is a traffic volume time range used for prediction) It is determined to which of a plurality of classes it belongs according to its size, and transition is made according to each class of the determined traffic volume. A decision node that branches the destination, and
Corresponds to all or part of the predicted values v ^ k, l (t 0 + n) of the predicted times t 0 + n of the specific road link l k, l (k, lεV c ) to be predicted. A processing node provided,
A start node that is the start position of the transition, and
One directional transition branch from the start node to any one of the determination nodes, N c from the determination node to any one of the determination nodes or any of the processing nodes according to each class of the traffic volume A directional transition branch of the book (N c is the number of traffic classes) and a directional transition branch from each processing node to the determination node;
In the configuration, each processing node, the individual multiple storing individual data of the local traffic prediction program the determination node and identification label on the total number N v number of each node of each starting node is represented as a labeled directed graph Data storage means;
Traffic data storage means for storing the traffic v i, j (t) measured at each time t on each road (i, j);
An initial individual constructing means for generating a predetermined number N 0 of individual data of the local traffic prediction program of the initial generation and storing it in the individual data storage means;
For each of the individual data stored in the individual data storage means, fitness calculation means for calculating the fitness F of the individual data by the fitness function of (Equation 1);
Among the individual data, a predetermined number N 1 is selected based on the fitness F, and the rest of the individual data means for hesitation,
Wherein for each of the selected predetermined number N 1 pieces of said individual data, and a solid reproducing means for reproducing the individual data in response to the matching degree F of the individual data,
Among the regenerated individual data, crossover processing is performed on the number of nodes in proportion to the crossover probability of the two individual data selected by a predetermined method and the directional transition branch starting from this, and new solid data is obtained. A crossover means for generating and storing in the individual data storage means as the individual data of a new generation;
Among the regenerated individual data, a connection mutation process is performed on the number of directed transition branches in proportion to the connection mutation probability in a predetermined number of individual data to generate new solid data to generate a new generation of the data A connection mutation means for storing in the individual data storage means as individual data;
Among the regenerated individual data, node mutation processing is performed on a number of nodes in proportion to the node mutation probability in a predetermined number of individual data, and new solid data is generated to generate a new generation of the individual data. Node mutation means for storing in the individual data storage means;
An end determination means for determining whether or not a predetermined end condition is satisfied after the process of generating the individual data of a new generation is performed by the crossover means, the connection mutation means, and the node mutation means;
When it is determined that the termination condition is satisfied by the termination determination unit, the fitness level F of the individual data is calculated by the fitness level calculation unit, and the individual data having the smallest calculated fitness level is used as the final local traffic. A sub-optimal solution selection means for outputting as a quantity prediction program;
With
The crossover means converts two pieces of individual data into a parent-child data 1 and a parent individual data 2 by random numbers from the individual data group consisting of the set of individual data having the Nv number of nodes with identification labels. Select as
Selecting two or more nodes from the respective nodes of the parent individual data 1 by random numbers;
The crossover process is performed by exchanging the selected node of the parent individual data 1 and the node of the parent individual data 2 having the same identification label as the node selected by the parent individual node 1 And
The connection mutation means selects the directional transition branch for changing the connection from the directional transition branches of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
From each node of the individual data other than the node to which the selected directional transition branch selected in the individual data is connected, a new connection destination node is selected by a random number,
The connection mutation process is performed by changing the transition destination of the selected directional transition branch to the selected new connection destination node.
The node mutation means selects a change node whose contents are changed by a random number from the nodes other than the start node of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
If the change node is the determination node, the node is changed to another type of the determination node, and if the change node is the processing node, the node mutation process is performed by changing to another type of the processing node. Is,
When it is determined by the termination determination means that the termination condition is not satisfied, the fitness calculation means, the individual selection means, the crossover means, the connection mutation means, the node mutation means, and the termination determination The means repeatedly executes the same process for each individual data stored in the individual data storage means.
Figure 0005070574
複数の交差点の集合{i:i∈V)}と、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路の集合{(i,j)}とからなる道路ネットワークにおいて、各時刻tにおいて各道路(i,j)において計測される交通量vi,j(t)に基づいて、特定の予測対象道路(k,l)における将来の交通量の予測を行う局所交通量予測装置であって、
前記道路ネットワークにおいて過去に計測された交通量に基づき、請求項1記載の局所交通量予測プログラム生成装置によって生成される局所交通量予測プログラムの個体データが格納された予測プログラム記憶手段と、
現時刻t以前の各時刻t−m(m=0,1,…,M)において各道路(i,j)における交通量の計測値vi,j(t−m)が保存される交通量データ記憶手段と、
前記予測プログラム記憶手段に記憶された局所交通量予測プログラムを実行し、前記交通量データ記憶手段に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、前記予測対象道路(k,l)における現時刻より先の時刻t+n(n=1,…,N)の交通量の予測値v^k,l(t+n)を算出する予測プログラム実行手段と、
を備えたことを特徴とする局所交通量予測装置。
In a road network comprising a set of intersections {i: i∈V c )} and a set of roads {(i, j)} from the intersection i to the intersection j (i, j∈V c ), Based on the traffic volume v i, j (t) measured on each road (i, j) at time t, the local traffic volume prediction for predicting the future traffic volume on the specific prediction target road (k, l). A device,
Prediction program storage means in which individual data of a local traffic prediction program generated by the local traffic prediction program generation device according to claim 1 is stored on the basis of traffic measured in the past in the road network;
At each time t 0 -m (m = 0, 1,..., M) before the current time t 0 , the traffic volume measurement values v i, j (t 0 -m) on each road (i, j) are stored. Traffic data storage means,
By executing the local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage means and inputting the traffic data before the current time t 0 stored in the traffic data storage means, the prediction target road (k, prediction program execution means for calculating a predicted value v ^ k, l (t 0 + n) of traffic volume at time t 0 + n (n = 1,..., N t ) prior to the current time in l);
A local traffic volume prediction device characterized by comprising:
前記予測プログラム記憶手段には、前記道路ネットワークにおいて過去に計測された交通量に基づき、交通に影響を及ぼす複数の環境条件下において、請求項1記載の局所交通量予測プログラム生成装置によって生成された局所交通量予測プログラムが、当該環境条件と関連づけて複数個格納されており、
局所交通量の予測を行う現時刻tにおける前記環境条件を入力する環境条件入力手段と、
前記環境条件入力手段により入力される環境条件に対応する、前記予測プログラム記憶手段に記憶された局所交通量予測プログラムを検索し抽出するプログラム選択手段と、
を備え、
前記予測プログラム実行手段は、前記プログラム選択手段により選択された局所交通量予測プログラムを実行し、前記交通量データ記憶手段に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、前記予測対象道路(k,l)における現時刻tより先の時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)を算出することを特徴とする請求項2記載の局所交通量予測装置。
The said prediction program memory | storage means was produced | generated by the local traffic prediction program production | generation apparatus of Claim 1 on the basis of the traffic volume measured in the past in the said road network on the several environmental conditions which affect traffic. Multiple local traffic prediction programs are stored in association with the environmental conditions,
Environmental condition input means for inputting the environmental condition at the current time t 0 for predicting local traffic volume;
Program selection means for searching and extracting a local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage means corresponding to the environmental conditions input by the environmental condition input means;
With
The prediction program execution means executes the local traffic volume prediction program selected by the program selection means, and inputs the traffic volume data before the current time t 0 stored in the traffic volume data storage means. The time t 0 + n (n = 1,..., N t : N t is a range of the predicted time) ahead of the current time t 0 on the prediction target road (k, l) is calculated. Local traffic prediction device.
コンピュータに読み込ませて実行することにより、前記コンピュータを請求項1に記載の局所交通量予測プログラム生成装置として機能させることを特徴とするプログラム。   A program that causes a computer to function as the local traffic volume prediction program generation device according to claim 1 by being read and executed by a computer. コンピュータに読み込ませて実行することにより、前記コンピュータを請求項2又は3に記載の局所交通量予測装置として機能させることを特徴とするプログラム。   A program that causes a computer to function as the local traffic prediction device according to claim 2 by being read and executed by a computer. 各交差点i(i∈V:Vは全交差点の集合)に対応する交差点ノードn、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路(i,j)に対応する道路リンクli,j、及び各時刻tにおける前記道路(i,j)において計測された交通量vi,j(t)が与えられている道路ネットワーク・データベースに基づいて、特定の道路リンクlk,lのある時刻t以降の予測時刻t+n(n=1,…,N:Nは予測時刻の範囲)における交通量vk,l(t+n)の予測値v^k,l(t+n)を算出するための局所交通量予測プログラムの自動生成を行う局所交通量予測プログラム生成方法であって、
前記各道路リンクli,j(i,j∈V)に対応して設けられ、該道路リンクli,jの前記時刻t以前の交通量vi,j(t−m)(m=0,1,…,M:Mは予測に用いる交通量の時刻範囲)の値をその大きさによって複数のクラスの何れに属するか判定し、判定した交通量の各クラスに応じて遷移先を分岐させる判定ノードと、
予測対象である前記特定の道路リンクlk,l(k,l∈V)の各予測時刻t+nの各予測値v^k,l(t+n)の全部又は一部に対応して設けられる処理ノードと、
遷移の開始位置である開始ノードと、
前記開始ノードから何れかの前記判定ノードへ向かう1本の有向遷移枝、前記判定ノードから前記交通量の各クラスに応じて何れかの前記判定ノード又は何れかの前記処理ノードへ向かうN本(Nは交通量のクラスの数)の有向遷移枝、及び前記各処理ノードから前記判定ノードへ向かう有向遷移枝と、
で構成され、各処理ノード、各判定ノード及び各開始ノードの総数N個のそれぞれのノードに識別ラベルが付された有向グラフとして表される局所交通量予測プログラムの個体データを複数個記憶する個体データ記憶手段と、
各道路(i,j)において各時刻tに計測された交通量vi,j(t)が記憶された交通量データ記憶手段と、
を備えたコンピュータにおいて、
初期世代の前記局所交通量予測プログラムの個体データを所定数N個生成し、前記個体データ記憶手段に保存する初期個体構成ステップと、
前記個体データ記憶手段に保存された前記各個体データの各々に対し、その個体データの適合度Fを(数2)の適合度関数により算出する適合度演算ステップと、
前記各個体データのうち、前記適合度Fに基づき所定数N個を選択し、残りは淘汰する個体淘汰ステップと、
前記選択された所定数N個の前記個体データの各々に対し、その個体データの前記適合度Fに応じて個体データを再生する固体再生ステップと、
前記再生した個体データのうち、所定の方法で選ばれた2個の個体データの内の交叉確率に比例した数のノードとこれを始点とする有向遷移枝に対し交叉処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する交叉ステップと、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内の接続突然変異確率に比例した数の有向遷移枝に対し接続突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存する接続突然変異ステップと、
前記再生した個体データのうち、所定の数の個体データの内のノード突然変異確率に比例した数のノードに対しノード突然変異処理を行い新しい固体データを生成して新たな世代の前記個体データとして前記個体データ記憶手段に保存するノード突然変異ステップと、
前記交叉ステップ、前記接続突然変異ステップ及び前記ノード突然変異ステップにおいて新たな世代の前記個体データを生成する処理が行われた後に所定の終了条件が充足されたか否かを判定する終了判定ステップと、
前記終了判定ステップにおいて終了条件が充足されたと判定された場合、前記適合度演算ステップを実行することにより各個体データの適合度Fを算出し、算出された適合度のもっとも小さい個体データを、最終的な局所交通量予測プログラムとして出力する準最適解選択ステップと、
を有し、
前記交叉ステップにおいては、識別ラベルが付されたN個の前記ノードを有する前記個体データの集合からなる個体データ群の中から、乱数により2個の個体データを親子体データ1及び親個体データ2として選択し、
前記親個体データ1の前記各ノードから2個以上のノードを乱数により選択し、
選択された前記親個体データ1のノードと、前記親個体ノード1で選択されたノードと同じ識別ラベルが付された前記親個体データ2のノードとを交換することにより、前記交叉処理を行うものであり、
前記接続突然変異ステップにおいては、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記各有向遷移枝の中から接続を変更する前記有向遷移枝を選択し、
当該個体データ内の選択した前記有向遷移枝が接続しているノード以外の当該個体データの各ノードから、乱数により新たな接続先のノードを選択し、
前記選択した前記有向遷移枝の遷移先を、前記選択した新たな接続先のノードに変更することにより、前記接続突然変異処理を行うものであり、
前記ノード突然変異ステップにおいては、前記接続突然変異処理を行う前記個体データの前記開始ノード以外の前記各ノードの中から、乱数により内容を変更する変更ノードを選択し、
前記変更ノードが前記判定ノードであれば他の種類の前記判定ノードに変更し、前記変更ノードが前記処理ノードであれば他の種類の前記処理ノードに変更することにより前記ノード突然変異処理を行うものであり、
前記終了判定ステップにおいて前記終了条件が充足されないと判定された場合には、前記適合度演算ステップ、前記個体淘汰ステップ、前記交叉ステップ、前記接続突然変異ステップ、前記ノード突然変異ステップ、及び前記終了判定ステップを、前記個体データ記憶手段に保存された各個体データについて反復実行すること
を特徴とする局所交通量予測プログラム生成方法。
Figure 0005070574
Intersection node n i corresponding to each intersection i (i∈V c : V c is a set of all intersections), corresponding to each road (i, j) from intersection i to intersection j (i, j∈V c ) The specific road link l based on the road link l i, j and the road network database provided with the traffic volume v i, j (t) measured on the road (i, j) at each time t. Predicted value v ^ of traffic volume v k, l (t 0 + n) at predicted time t 0 + n (n = 1,..., N t : N t is a predicted time range) after time t 0 at which k and l are present. A local traffic prediction program generating method for automatically generating a local traffic prediction program for calculating k, l (t 0 + n),
A traffic volume v i, j (t 0 −m) (t 0 -m) of the road link l i, j before the time t 0 is provided corresponding to each road link l i, j (i, j∈V c ). m = 0, 1,..., M: M is a traffic volume time range used for prediction) It is determined to which of a plurality of classes it belongs according to its size, and transition is made according to each class of the determined traffic volume. A decision node that branches the destination, and
Corresponds to all or part of the predicted values v ^ k, l (t 0 + n) of the predicted times t 0 + n of the specific road link l k, l (k, lεV c ) to be predicted. A processing node provided,
A start node that is the start position of the transition, and
One directional transition branch from the start node to any one of the determination nodes, N c from the determination node to any one of the determination nodes or any of the processing nodes according to each class of the traffic volume A directional transition branch of the book (N c is the number of traffic classes) and a directional transition branch from each processing node to the determination node;
In the configuration, each processing node, the individual multiple storing individual data of the local traffic prediction program the determination node and identification label on the total number N v number of each node of each starting node is represented as a labeled directed graph Data storage means;
Traffic data storage means for storing the traffic v i, j (t) measured at each time t on each road (i, j);
In a computer with
An initial individual configuration step of generating a predetermined number N 0 of individual data of the local traffic prediction program of the initial generation and storing it in the individual data storage means;
A fitness calculation step for calculating the fitness F of the individual data for each of the individual data stored in the individual data storage means by the fitness function of (Equation 2);
An individual selection step of selecting a predetermined number N 1 from the individual data based on the fitness F, and the rest of the individual data;
Wherein for each of the selected predetermined number N 1 pieces of said individual data, and solid reproduction step of reproducing the individual data in response to the matching degree F of the individual data,
Among the regenerated individual data, crossover processing is performed on the number of nodes in proportion to the crossover probability of the two individual data selected by a predetermined method and the directional transition branch starting from this, and new solid data is obtained. Generating a new generation of the individual data and storing it in the individual data storage means,
Among the regenerated individual data, a connection mutation process is performed on the number of directed transition branches in proportion to the connection mutation probability in a predetermined number of individual data to generate new solid data to generate a new generation of the data A connection mutation step for storing in the individual data storage means as individual data;
Among the regenerated individual data, node mutation processing is performed on a number of nodes in proportion to the node mutation probability in a predetermined number of individual data, and new solid data is generated to generate a new generation of the individual data. A node mutation step to be stored in the individual data storage means;
An end determination step for determining whether or not a predetermined end condition is satisfied after the process of generating the individual data of a new generation is performed in the crossover step, the connection mutation step, and the node mutation step;
When it is determined in the termination determination step that the termination condition is satisfied, the fitness F of each individual data is calculated by executing the fitness calculation step, and the individual data with the smallest calculated fitness is A suboptimal solution selection step that is output as a typical local traffic volume prediction program;
Have
In the crossover step, two individual data are converted into a parent-child data 1 and a parent-individual data from a group of individual data consisting of a set of the individual data having Nv number of nodes with identification labels. Select as 2,
Selecting two or more nodes from the respective nodes of the parent individual data 1 by random numbers;
The crossover process is performed by exchanging the selected node of the parent individual data 1 and the node of the parent individual data 2 having the same identification label as the node selected by the parent individual node 1 And
In the connection mutation step, the directional transition branch for changing the connection is selected from the directional transition branches of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
From each node of the individual data other than the node to which the selected directional transition branch selected in the individual data is connected, a new connection destination node is selected by a random number,
The connection mutation process is performed by changing the transition destination of the selected directional transition branch to the selected new connection destination node.
In the node mutation step, a change node for changing the content by a random number is selected from the nodes other than the start node of the individual data to be subjected to the connection mutation process,
If the change node is the determination node, the node is changed to another type of the determination node, and if the change node is the processing node, the node mutation process is performed by changing to another type of the processing node. Is,
When it is determined in the termination determination step that the termination condition is not satisfied, the fitness calculation step, the individual selection step, the crossover step, the connection mutation step, the node mutation step, and the termination determination A method for generating a local traffic volume prediction program, wherein the step is repeatedly executed for each individual data stored in the individual data storage means.
Figure 0005070574
複数の交差点の集合{i:i∈V)}と、交差点iから交差点j(i,j∈V)に向かう各道路の集合{(i,j)}とからなる道路ネットワークにおいて、各時刻tにおいて各道路(i,j)において計測される交通量vi,j(t)に基づいて、特定の予測対象道路(k,l)における将来の交通量の予測を行う局所交通量予測方法であって、
前記道路ネットワークにおいて過去に計測された交通量に基づき、請求項1記載の局所交通量予測プログラム生成装置によって生成される局所交通量予測プログラムの個体データが格納された予測プログラム記憶手段と、
現時刻t以前の各時刻t−m(m=0,1,…,M)において各道路(i,j)における交通量の計測値vi,j(t−m)が保存される交通量データ記憶手段と、
を備えたコンピュータにおいて、
前記予測プログラム記憶手段に記憶された局所交通量予測プログラムを実行し、前記交通量データ記憶手段に記憶された現時刻t以前の交通量データを入力することによって、前記予測対象道路(k,l)における現時刻より先の時刻t+n(n=1,…,N)の交通量の予測値v^k,l(t+n)を算出することを特徴とする局所交通量予測方法。
In a road network comprising a set of intersections {i: i∈V c )} and a set of roads {(i, j)} from the intersection i to the intersection j (i, j∈V c ), Based on the traffic volume v i, j (t) measured on each road (i, j) at time t, the local traffic volume prediction for predicting the future traffic volume on the specific prediction target road (k, l). A method,
Prediction program storage means in which individual data of a local traffic prediction program generated by the local traffic prediction program generation device according to claim 1 is stored on the basis of traffic measured in the past in the road network;
At each time t 0 -m (m = 0, 1,..., M) before the current time t 0 , the traffic volume measurement values v i, j (t 0 -m) on each road (i, j) are stored. Traffic data storage means,
In a computer with
By executing the local traffic volume prediction program stored in the prediction program storage means and inputting the traffic data before the current time t 0 stored in the traffic data storage means, the prediction target road (k, l) Predicting traffic volume v ^ k, l (t 0 + n) of traffic volume at time t 0 + n (n = 1,..., N t ) ahead of current time in l) Method.
JP2008171187A 2008-06-30 2008-06-30 Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program Expired - Fee Related JP5070574B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008171187A JP5070574B2 (en) 2008-06-30 2008-06-30 Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008171187A JP5070574B2 (en) 2008-06-30 2008-06-30 Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010009510A JP2010009510A (en) 2010-01-14
JP5070574B2 true JP5070574B2 (en) 2012-11-14

Family

ID=41589881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008171187A Expired - Fee Related JP5070574B2 (en) 2008-06-30 2008-06-30 Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5070574B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113547A (en) * 2009-11-30 2011-06-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Traffic information estimation device, computer program for estimating traffic information, and traffic information estimation method
WO2015049064A1 (en) * 2013-10-01 2015-04-09 Nec Europe Ltd. Method and computer program product for accurate motorway speed control
KR101725629B1 (en) * 2015-04-27 2017-04-12 성균관대학교산학협력단 System and method for predicting vehicular traffic based on genetic programming using fitness function considering error magnitude
KR102059902B1 (en) * 2019-06-17 2020-02-20 서울대학교산학협력단 Traffic speed estimation method and system
CN112669600B (en) * 2020-12-15 2022-08-02 天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心) Method for predicting intersection traffic flow by using automobile electronic identification information
CN115034478B (en) * 2022-06-14 2023-06-23 西南交通大学 Traffic flow prediction method based on field self-adaption and knowledge migration
CN115148027B (en) * 2022-06-30 2023-06-13 长安大学 Traffic demand management method for improving congestion charge
CN116010291A (en) * 2023-03-28 2023-04-25 江西财经大学 Multipath coverage test method based on equalization optimization theory and gray prediction model

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3286777B2 (en) * 1996-02-07 2002-05-27 株式会社日立製作所 Parking lot guidance system
JP3189089B2 (en) * 1996-02-26 2001-07-16 株式会社日立製作所 Center line shift control method and center line shift control system
JPH11328570A (en) * 1998-05-12 1999-11-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for predicting traffic condition and recording medium storing traffic condition predicting program
JP2000057482A (en) * 1998-08-07 2000-02-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for predicting traffic condition, and recording medium recorded with traffic condition prediction program
JP3792938B2 (en) * 1998-10-02 2006-07-05 美紀 長谷山 Navigation device
JP2003067882A (en) * 2001-08-27 2003-03-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Device for optimizing travel route and traffic flow simulator
JP4030848B2 (en) * 2002-09-27 2008-01-09 株式会社豊田中央研究所 Traffic situation estimation device and OD traffic volume correction device
JP4481235B2 (en) * 2005-11-01 2010-06-16 恭敬 飯田 High-precision estimation method of generated / concentrated traffic volume and OD traffic volume by zone
JP4950596B2 (en) * 2006-08-18 2012-06-13 クラリオン株式会社 Predicted traffic information generation method, predicted traffic information generation device, and traffic information display terminal

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010009510A (en) 2010-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5070574B2 (en) Local traffic prediction program generation device, local traffic prediction device, local traffic prediction program generation method, local traffic prediction method and program
Koh et al. Real-time deep reinforcement learning based vehicle navigation
EP3035314B1 (en) A traffic data fusion system and the related method for providing a traffic state for a network of roads
CN102087722A (en) Learning apparatus and method, prediction apparatus and method, and program
CN102183252A (en) Data processing apparatus, data processing method and program
CN102270191A (en) Data processing device, data processing method, and program
JP2012008659A (en) Data processing device, data processing method, and program
CN113704956A (en) Urban road online microscopic simulation method and system based on digital twin technology
CN113997954B (en) Method, device and equipment for predicting vehicle driving intention and readable storage medium
Hanga et al. A graph-based approach to interpreting recurrent neural networks in process mining
Tang et al. Adaptive probabilistic vehicle trajectory prediction through physically feasible bayesian recurrent neural network
Zhao et al. A deep inverse reinforcement learning approach to route choice modeling with context-dependent rewards
CN115909239A (en) Vehicle intention recognition method and device, computer equipment and storage medium
EP4083872A1 (en) Intention feature value extraction device, learning device, method, and program
JP6743678B2 (en) Network state estimating device and program
CN113902427B (en) Method, device and equipment for determining estimated arrival time and storage medium
CN113639757B (en) Map matching method and system based on bidirectional scoring model and backtracking correction mechanism
Zhou et al. Time related class association rule mining and its application to traffic prediction
Wei et al. Batch human-like trajectory generation for multi-motion-state NPC-vehicles in autonomous driving virtual simulation testing
Ozkan et al. Trust-Aware Control of Automated Vehicles in Car-Following Interactions with Human Drivers
Li et al. Route restoration method for sparse taxi GPS trajectory based on Bayesian network
Werth et al. Surrogate-assisted microscopic traffic simulation-based optimisation of routing parameters
Xu et al. Empowering a* algorithm with neuralized variational heuristics for fastest route recommendation
CN110942178A (en) Charging pile recommendation method based on link prediction method of resource allocation index
Estalayo et al. Deep recurrent neural networks and optimization meta-heuristics for green urban route planning with dynamic traffic estimates

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110422

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120713

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120725

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees