JP5455777B2

JP5455777B2 - 交通シミュレーション装置、及び交通シミュレーションプログラム

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Publication number: JP5455777B2
Application number: JP2010110147A
Authority: JP
Inventors: 信一円谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2014-03-26
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Description

本発明は、交通シミュレーション装置、及び交通シミュレーションプログラムに関するものである。

コンピュータシミュレーションによる車両の道路移動に関する予測手法には、主にマクロ的手法とミクロ的手法とがある。

マクロ的手法は、制限速度、車線数、及び道路幅等により定められる交通量（単位時間当たりに通過可能のな車両台数）と交通需要（利用が見込まれる車両の単位時間当りの台数）との関係から、車両が道路を通過するのに要する時間、及び渋滞発生の有無等を予測する。このような手法により車両の移動の予測を行うマクロ的手法は、広域の交通状況をすくない計算時間で予測可能である。

しかし、マクロ的手法では、個々の車両毎の挙動を追跡しないため、特定の車両に注目し、移動距離に要する移動時間等を車両毎に予測することができない。また、道路における車両の密度が一様であるとしてシミュレーションを行うため、後方で発生した車両の密度の増減が前方の車両の移動速度に影響を生じさせるという問題もあった。

一方、ミクロ的手法は、個々の車両毎の挙動を追跡するため、上述した個々の車両毎に移動時間を予測できないという問題は解消される。また、ミクロ的手法は、車両速度を個々の車両が、交差点までの距離、前方車両の挙動など周囲の状況から算出するため、後方で発生した車両の密度の増減が前方の車両の移動速度に影響を生じさせるという問題も解消される。

しかし、ミクロ的手法は、個々の車両毎に挙動を解析するため、全体としての計算量が多く、多くの計算時間を要するという問題があった。

そこで、特許文献１には、道路を模擬した道路モデルであるリンクを複数のブロックに分割し、該ブロック毎に車両の移動を算出することによって、シミュレーション速度を向上させる交通流シミュレータが記載されている。

特開平１０−３３４３８９号公報

しかし、特許文献１に記載の交通流シミュレータでは、道路モデルを複数のブロックに分割するという、現実の道路には即さないモデルに基づいてシミュレーションを行っているため、現実との乖離が生じている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、現実とシミュレーションとの乖離を小さくでき、かつシミュレーションに要する時間を短くすることができる交通シミュレーション装置及び交通シミュレーションプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の交通シミュレーション装置は以下の手段を採用する。

すなわち、本発明に係る交通シミュレーション装置は、複数の道路、及び道路と道路とを結ぶ交差点を含む道路網を模擬した道路網モデルに、車両を模擬した車両モデルを移動させる交通シミュレーション装置であって、前記道路網モデルの道路から交差点を介して異なる道路へ進入する前記車両モデルである進入車両モデルの有無を判定する判定手段と、前記判定手段によって前記異なる道路へ進入すると判定された前記進入車両モデルの該異なる道路へ進入した後の速度を、該進入車両モデルが該異なる道路に進入した後の該異なる道路における前記車両モデルの密度に基づいて算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された速度を、前記異なる道路へ進入した前記進入車両モデルのみに設定する設定手段と、を備える。

本発明によれば、判定手段によって、道路網モデルの道路から交差点を介して異なる道路へ進入する車両モデルである進入車両モデルの有無が判定され、算出手段によって、異なる道路へ進入した後の進入車両モデルの速度が、該進入車両モデルが該異なる道路に進入した後の該異なる道路における車両モデルの密度に基づいて算出され、設定手段によって、算出手段で算出された速度が、異なる道路へ進入した進入車両モデルのみに設定される。

このように、異なる道路へ進入する進入車両モデルの速度が、個々の車両モデルの速度から算出されずに、該異なる道路における車両モデルの密度に基づいて算出されるので、進入車両モデルの速度を算出するのに要する時間が短い。また、進入車両モデルが異なる道路へ進入しても、該異なる道路に位置する他の車両モデルの速度を変更しないため、現実とシミュレーションとの乖離が小さい。

以上のことから、本発明によれば、現実とシミュレーションとの乖離を小さくでき、かつシミュレーションに要する時間を短くすることができる。

また、本発明の交通シミュレーション装置は、前記進入車両モデルが前記異なる道路へ進入した後の、該進入車両モデルの進入元の道路における前記車両モデルの速度を、該進入元の道路における前記車両モデルの密度に基づいて算出する進入元速度算出手段と、前記進入元速度算出手段によって算出された速度を、前記進入車両モデルが前記異なる道路へ進入した後の、前記進入元の道路における前記車両モデルに設定する進入元速度設定手段と、をさらに備える。

本発明によれば、進入元速度算出手段によって、進入車両モデルが異なる道路へ進入した後の、進入車両モデルの進入元の道路における車両モデルの速度が、進入元の道路における車両モデルの密度に基づいて算出され、進入元速度設定手段によって、上記算出された速度が、進入車両モデルが異なる道路へ進入した後の、進入元の道路における車両モデルに設定される。

このように、進入元の道路における車両モデルの速度が、車両モデルの密度の増減に応じて算出されるので、進入元の道路における車両モデルの速度を算出するのに要する時間が短い。

また、本発明の交通シミュレーション装置は、前記判定手段によって前記進入車両モデルが有ると判定された場合に、該進入車両モデルが前記異なる道路へ進入するために右折しようとする右折車両であるか否かを判定する右折判定手段と、前記右折判定手段によって前記進入車両モデルが右折車両であると判定された場合に、該進入車両モデルの右折の可否を、該進入車両モデルが位置する道路において対向車両となる前記車両モデルの密度及び速度に基づいて決定する決定手段と、をさらに備える。

本発明によれば、右折判定手段によって、進入車両モデルが異なる道路へ進入するために右折しようとする右折車両であるか否かが判定され、決定手段によって、進入車両モデルの右折の可否が、該進入車両モデルが位置する道路において対向車両となる車両モデルの密度及び速度に基づいて決定される。

このように、進入車両モデルの右折の可否を、進入車両モデルが位置する道路において対向車両となる車両モデルの密度及び速度に基づいて決定するので、進入車両モデルが右折する場合の現実とシミュレーションとの乖離を小さくできる。

さらに、本発明の交通シミュレーション装置は、乱数を発生させる乱数発生手段をさらに備え、前記決定手段が、前記乱数発生手段によって発生された乱数の値と前記対向車両となる前記車両モデルの密度及び速度に基づく値とを比較した結果に基づいて、前記進入車両モデルの右折を許可する。

本発明によれば、乱数発生手段によって、乱数が発生され、決定手段によって、決定手段によって、乱数発生手段で発生された乱数の値と前記対向車両となる前記車両モデルの密度及び速度に基づく値とを比較した結果に基づいて、進入車両モデルの右折が許可される。

例えば、対向車両となる前記車両モデルの密度及び速度に基づく値が乱数の値に比較して大きい場合に、右折が許可される。このように、乱数を用いて右折の可否を決定するので、右折の可否を決定するための処理を簡易にすることができる。

また、課題を解決するために、本発明の交通シミュレーションプログラムは以下の手段を採用する。

すなわち、本発明に係る交通シミュレーションプログラムは、複数の道路、及び道路と道路とを結ぶ交差点を含む道路網を模擬した道路網モデルに、車両を模擬した車両モデルを移動させる交通シミュレーション装置で用いられる交通シミュレーションプログラムであって、コンピュータを、前記道路網モデルの道路から交差点を介して異なる道路へ進入する前記車両モデルである進入車両モデルの有無を判定する判定手段と、前記判定手段によって前記異なる道路へ進入すると判定された前記進入車両モデルの該異なる道路へ進入した後の速度を、該進入車両モデルが該異なる道路に進入した後の該異なる道路における前記車両モデルの密度に基づいて算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された速度を、前記異なる道路へ進入した前記進入車両モデルのみに設定する設定手段と、して機能させるための交通シミュレーションプログラム。

現実とシミュレーションとの乖離を小さくでき、かつシミュレーションに要する時間を短くできる。

本発明の実施形態に係る交通シミュレーション装置の電気系の要部構成を示す図である。本発明の実施形態に係る交通シミュレーションにおける道路網モデルを示す模式図である。交通密度と交通量との関係、及び交通密度と車両の速度との関係を示すグラフである。本発明の実施形態に係る交通シミュレーションプログラムの処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る道路網モデルにおいて、車両モデルがリンクに進入した前後におけるリンクに位置する車両モデルの速度の変化の説明に要する模式図である。本発明の実施形態に係るルート選択プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るルート選択プログラムにおいて、移動ルートを選択するための説明に要する模式図である。本発明の実施形態に係る右折可否決定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る進入車両の右折可否の説明に要する道路網モデルの模式図である。

以下に、本発明に係る交通シミュレーション装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に、本実施形態に係る交通シミュレーション装置１０の電気系の要部構成を示す。
本実施形態に係る交通シミュレーション装置１０は、複数の道路、及び道路と道路とを結ぶ交差点を含む道路網（道路ネットワーク）を模擬した道路網モデル（図２も参照）に、車両を模擬した車両モデルを移動させる交通シミュレーションを実行する装置である。そして、交通シミュレーション装置１０は、例えば、災害が発生した場合において住民が車両を用いて移動する際に、災害の影響を受けない目的地に到達するまでに要する時間の導出、災害が発生してから所定時間内に移動できる距離の導出、あるいは住宅地又は商業地等における道路の混雑状態の模擬等に用いられる。

なお、以下の説明において、道路とは、車線数の限定はなく、さらに、舗装路、非舗装路、国道、県道、及び私道等のあらゆる道路を示し、車両とは、自動二輪車、三輪以上の普通自動車、バス、及びトラック等の各種自動車、並びに自転車、人力車、及び馬車等、道路を移動するあらゆる車両を示す。

交通シミュレーション装置１０は、交通シミュレーション装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）１４、ＣＰＵ１２による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）１６、詳細を後述する交通シミュレーションプログラム等の各種プログラム及び各種情報を記憶する記憶手段としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）１８を備えている。

さらに、交通シミュレーション装置１０は、キーボード及びマウス等から構成され、各種操作の入力を受け付ける操作入力部２０、交通シミュレーションに要する各種情報の入力を促す画像、交通シミュレーションの結果を示す画像等の各種画像を表示する画像表示部２２、プリンタや他のコンピュータ等の外部装置と接続され、該外部装置への各種情報の送受信を行う外部インタフェース２４、並びに可搬型記憶媒体２６に記憶されている情報を読み取るための読取部２８を備えている。なお、可搬型記憶媒体２６には、磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、メモＩＣ（Integrated Circuit）カード、及びメモリカード等が含まれる。

これらＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、ＨＤＤ１８、操作入力部２０、画像表示部２２、外部インタフェース２４、及び読取部２８は、システムバス３０を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、及びＨＤＤ１８へのアクセス、操作入力部２０に対する操作状態の把握、画像表示部２２に対する各種の画像の表示、並びに外部インタフェース２４を介した上記外部装置との各種情報の送受信、読取部２８を介した可搬型記憶媒体２６からの情報の読み取り等を各々行なうことができる。

図２に、本実施形態に係る交通シミュレーションにおける道路網モデル４０の模式図を示す。

道路網モデル４０は、交差点等で区切られる道路の最小区間を模擬するリンク４２、並びに交差点及び道路の屈曲点等を模擬するノード４４を含んでいる。なお、道路網モデル４０は、実在する道路網を模擬したものであってもよいし、実在しない道路網を模擬したものであってもよい。なお、各リンク４２及び各ノード４４は、各々番号が付さており、付されている番号に基づいて各リンク４２及び各ノード４４は、区別される（図２では、各リンク４２及び各ノード４４に付される番号は省略している。）。

また、各ノード４４には、車両用の交通信号機を模擬した信号機モデルの設置の有無が予め設定されている。該信号機モデルは、所定の時間間隔で青色から赤色に変化する。信号機モデルが青色の場合、車両モデルは、該信号機モデルが設置されているノード４４を介してリンク４２から他のリンク４２へ移動が許可される一方、信号機モデルが赤色の場合、車両モデルは、該信号機が設置されているノード４４を介してリンク４２から他のリンク４２への移動が禁止される。

ここで、図３（Ａ）に、単位距離当たりの車両の台数である交通密度Ｋ（台／ｋｍ）と時間当たりの車両の通過台数である交通量Ｑ（台／ｈｏｕｒ）との関係の一例を示す。また、図３（Ｂ）に、車両の速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）と交通量Ｑとの関係の一例を示す。

図３（Ａ）に示されるように、交通密度Ｋが大きくなるに従って交通量Ｑは多くなるが、交通密度Ｋがある値に達すると、交通量Ｑは減少する傾向を示す。さらに交通密度Ｋが上昇すると、交通量Ｑが０すなわち、図３（Ｂ）に示すように、道路を移動する車両の速度が０となる。なお、交通量Ｑが、上昇から減少に転じる値を相転移交通量Ｑ_Ｓといい、相転移交通量Ｑ_Ｓとなる交通密度Ｋを臨界密度Ｋ_Ｓといい、交通密度Ｋが上昇し、交通量が０となる交通密度Ｋを限界密度Ｋ_Ｔという。

そして、相転移交通量Ｑ_Ｓに達した後の交通量Ｑと交通密度Ｋとの関係は、例えば、次の（１）式（Ｑ−Ｋ曲線）に示される近似式で表わされる。なお、（１）式において、ａ、ｂ、及びｃは、定数である。

なお、（１）式は、リンク４２で模擬されている道路の幅、車線数、及び制限速度等に基づいて、予めリンク４２毎に決定されている。

また、図３（Ｂ）に示される車両の速度Ｖは、次の（２）式で示すように、交通量Ｑを交通密度Ｋで除算することで求められる。

すなわち、図３（Ｂ）では、交通量Ｑが相転移交通量Ｑ_Ｓに達するまでは、車両の速度が一定（本実施形態では、予め定められた制限速度Ｖ_０）で移動していることを示している。

一方、交通量が相転移交通量Ｑ_Ｓに達した後は、車両の速度Ｖは、次の（３）式で表わされる。

ここで、従来の交通シミュレーションについて説明する。従来の交通シミュレーションでは、マクロ的手法及びミクロ的手法と呼ばれる交通シミュレーションが行われていた。

マクロ的手法と呼ばれる交通シミュレーションでは、道路網モデル４０に流入する車両モデルの交通量Ｑと相転移交通量Ｑ_Ｓとから車両モデルがリンク４２を通過するのに要する時間を算出する。すなわち、リンク４２内の車両モデルの密度である交通密度は一様であるとして演算するため、単純な演算となり、道路網モデル４０を広範囲な領域を対象としても交通シミュレーションに要する時間が短くて済む。また、マクロ的手法では、個々の車両モデル毎に演算を行わないため、道路網モデル４０に流入する車両モデルの数を増加させても、交通シミュレーションに要する時間が短くて済む。

しかし、マクロ的手法では、リンク４２内の交通密度が一様であるとして交通シミュレーションを行うため、リンク４２内における後方の交通密度の増減に伴い、リンク４２内における前方の交通密度が増減し、後方の車両モデルの影響により前方の車両モデルの速度が増減するため、現実の一般的な車両の交通とは矛盾する、すなわち、交通シミュレーションの結果が現実との乖離が大きくなる場合がある。

一方、従来の交通シミュレーションにおけるミクロ的手法と呼ばれる交通シミュレーションでは、道路網モデル４０を移動する車両モデルの挙動を、各車両モデルが位置する状況（前方車両モデルの速度等）に従いシミュレーションする。このため、ミクロ的手法の交通シミュレーションの結果は、現実の一般的な車両の交通とは矛盾せず、マクロ的手法による交通シミュレーションの結果と比較して、現実との乖離が小さい。

しかし、ミクロ的手法では、各車両モデル毎に交通シミュレーションを行うため、マクロ的手法に比較して、演算量が多く、特に、道路網モデル４０を広範囲な領域を対象とした場合や、シミュレーションの対象となる車両モデルを増加させた場合には、マクロ的手法に比較して、演算時間が増加する。

そこで、本実施形態に係る交通シミュレーションでは、現実との乖離を小さくし、かつシミュレーションに要する時間を短くするために、道路網モデル４０のリンク４２からノード４４を介して異なるリンク４２へ進入する車両モデルの該異なるリンク４２へ進入した後の速度を、該車両モデルが該異なるリンク４２に進入した後の該異なるリンク４２における車両モデルの密度に基づいて算出する。

次に、図４，５を参照して、本実施形態に係る交通シミュレーション装置１０の作用を説明する。

図４は、ＣＰＵ１２によって実行される交通シミュレーションプログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、該交通シミュレーションプログラムはＨＤＤ１８の所定領域に予め記憶されている。また、本実施形態に係る交通シミュレーションでは、予め定められた時間間隔（例えば、１秒刻みや１０秒刻み等）毎に図４に示されるフローチャートのステップ１０２〜ステップ１３０を実行する。

まず、ステップ１００で、本実施形態に係る交通シミュレーションを行うための所定値の入力を、操作入力部２０を介して受け付ける。

上記所定値とは、例えば、上記時間間隔、道路網モデル４０で移動させる車両モデルの数、各車両モデルの移動開始位置、各車両モデルの目的地、各車両モデルの初速、各車両モデルの加速度、及び交通シミュレーションを実行させる時間（現実の時間ではなく、交通シミュレーションにおける仮想的な時間であり、以下、「計算時間」という。）等、交通シミュレーションに要する各種情報である。該所定値の入力の受け付けが終了すると次のステップ１０２へ移行する。なお、車両モデルの移動開始位置及び目的地が入力されると、各車両毎に移動開始位置から目的地までのルートを選択するルート選択処理が実行される。なお、該ルート選択処理の詳細は後述する。

次のステップ１０２では、ステップ１００で入力された値に基づいて、道路網モデル４０上の各車両モデルの位置を更新する。

次のステップ１０４では、車両モデルが現在の道路から異なる道路（異なるリンク４２、以下、「進入先リンク」という。）へ進入するための次の交差点（ノード４４）まで予め定められた距離Ｘ（ｍ）以上離れているか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１０６へ移行する一方、否定判定の場合は、ステップ１０８へ移行する。

ステップ１０６では、車両モデルに対してルート選択処理を実行することによって、車両モデルの移動ルートを更新する。これにより、この時点における最適な移動ルートに更新される。

一方、ステップ１０８では、車両モデルが進入先リンクへ進入するための、移動ルートによって予め定められたノード４４に到達したか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１１０へ移行する一方、否定判定の場合は、ステップ１２８へ移行する。

なお、以下の説明において、異なるリンク４２へ進入する車両モデルを進入車両モデルという。また、進入先リンクへ進入する前に進入車両モデルが位置していたリンク４２を進入元リンクという。

ステップ１１０では、進入車両モデルが到達したノード４４に信号機モデルが設置されているか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１１２へ移行し、否定判定の場合は、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１２では、信号機モデルが青色を示しているか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１１４へ移行する一方、否定判定の場合は、信号機モデルが青色を示すまで待ち状態となる。

ステップ１１４では、ノード４４で接続されている進入先リンクへ進入車両モデルが進入可能か否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１１６へ移行する一方、否定判定の場合は、ステップ１１２へ戻る。なお、ステップ１１４で否定判定となる場合は、進入先リンクの後端にまで車両モデルが位置し、進入車両モデルが、ノード４４を介して進入先リンクへ進入できない場合である。

ステップ１１６では、進入車両モデルが、ノード４４を介して進入先リンクへ進入するために右折する必要があるか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１１８へ移行して後述する右折処理を実行する一方、否定判定の場合は、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、進入車両モデルが、進入先リンクに進入する以前に位置していた進入元リンクにおける交通密度及び車両の速度を算出する。

次のステップ１２２では、進入元リンクの車両モデルの速度をステップ１２０で算出した速度に応じて設定する。

図５（Ａ）に、進入元リンクから進入車両モデルが移動する前後の、進入元リンクに位置する車両モデル５０ｉ〜５０ｍの速度の変化を示す。

進入元リンクは、進入車両モデル５０Ｘが移動することによって、交通密度が変化（減少）する。そして、進入車両モデルが移動した後の交通密度から、車両モデル５０ｉ〜５０ｍの速度の更新に用いる速度を算出する。

具体的には、上述した（２）式又は（３）式から、進入車両モデル５０Ｘが移動した後の交通密度に応じた速度Ｖ’を算出する。そして、図５（Ａ）に示す例では、車両モデル５０ｋ〜５０ｍの速度Ｖｋ〜Ｖｍは、速度Ｖ’よりも遅い（進入車両モデル５０Ｘの進入元リンクからの移動は、進入元リンクにおける車両モデルの密度の低下、すなわち速度上昇に作用する。）ため、車両モデル５０Ｋ〜５０ｍの速度を速度Ｖ’に更新して設定する。一方、車両モデル５０ｉ，５０ｊの速度Ｖｉ，Ｖｊは速度Ｖ’よりも速いため、速度は更新されない。

このように、進入元リンクにおける車両モデルの速度を、車両モデルの密度の増減に応じて算出するので、従来のシミュレーション（特にミクロ的手法）と比較して、進入元リンクにおける車両モデルの速度を算出するのに要する時間が短くなる。

次のステップ１２４では、進入車両モデルが進入した後の進入先リンクの交通密度及び車両モデルの速度Ｖ”を算出する。

次のステップ１２６では、進入先リンクに進入した後の進入車両モデルの速度をステップ１２４で算出した速度に応じて設定する。

図５（Ｂ）に、進入先リンクに進入車両モデル５０Ｙが進入した後の進入先リンクに位置する車両モデル５０ｉ〜５０ｍの速度の変化を示す。

上記ステップ１２４でも、上述した（２）式又は（３）式から、進入車両モデル５０Ｙが移動した後の交通密度に応じた速度Ｖ”を算出する。そして、進入先リンクに進入した進入車両モデル５０Ｙの速度を速度Ｖ”に設定する。一方、交通密度の変化は、後端に位置することとなる進入車両モデル５０Ｙの影響であるため、進入車両モデル５０Ｙよりも進行方向前方に位置している車両モデル５０ｉ〜５０ｍの速度は、変化させない。

次のステップ１２８では、ステップ１００で受け付けた時間間隔のうち、残りの時間における車両モデルの移動量を算出する。

次のステップ１３０では、道路網モデル４０上の全ての車両モデルの移動が完了したか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ１３２へ移行する一方、否定判定の場合は、ステップ１０２へ戻る。

ステップ１３２では、ステップ１００で受け付けた計算時間が終了したか否かを判定し、肯定判定の場合は、本プログラムを終了する一方、否定判定の場合は、ステップ１０２へ戻る。

このように、本実施形態に係る交通シミュレーション装置１０は、進入先リンクへ進入する進入車両モデルの速度を、個々の車両モデルの速度から算出せずに、進入先リンクにおける車両モデルの密度に基づいて算出するので、従来のシミュレーション（特にミクロ的手法）と比較して、進入車両モデルの速度を算出するのに要する時間が短くなる。さらに、進入車両モデルのみに上記算出した速度を設定し、進入先リンクに位置する他の車両モデルの速度を変更しないため、従来のシミュレーション（特にマクロ的手法）と比較して、現実とシミュレーションとの乖離を小さくできる。また、個々の車両モデルの挙動の追跡も可能となり、例えば、車両モデル毎に移動開始位置から目的地に達するまでに要する時間を測定できる。

次に、図６，７を参照して、ルート選択処理について説明する。

図６は、ルート選択処理を行う場合に、ＣＰＵ１２によって実行されるルート選択プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、該ルート選択プログラムはＨＤＤ１８の所定領域に予め記憶されている。

まず、ステップ２００では、車両モデルの移動ルートを、交通シミュレーションプログラムのステップ１００で入力された車両モデルの移動開始位置及び目的地から、各車両モデル毎に複数（図７の例では、３つ）抽出する。なお、抽出する移動ルートは、例えば、車両モデルの移動開始位置から目的地までの移動距離が最短のルートから長くなる順に複数選択する。

次のステップ２０２では、ステップ２００で抽出した移動ルートから、移動ルート毎に移動コストを算出する。移動コストとは、抽出した移動ルートによって、車両モデルが目的地に達するまでに要する時間、速度（平均速度、最高速度）等である。

図７（Ａ）に移動ルート毎の移動コストを示す。図７（Ａ）の例では、移動コストとして、各移動ルートにおける車両モデルの平均速度を用いており、移動ルート１で移動した場合の車両モデルの平均速度を速度Ｖ_１とし、移動ルート２で移動した場合の車両モデルの平均速度を速度Ｖ_２とし、移動ルート３で移動した場合の車両モデルの平均速度を速度Ｖ_３とする。なお、各速度は、速度Ｖ_１＞速度Ｖ_２＞速度Ｖ_３の関係を有する。

次のステップ２０４では、ステップ２０２で算出した移動ルート毎の移動コストを規格化する。図７（Ｂ）の例では、移動ルート毎の移動コストを各移動ルートにおける車両モデルの平均速度の総和で規格化している。

そして、規格化した移動コストの大きさに応じて、各移動ルートの移動コストを所定数値範囲内で区分け（例えば、比例配分）する。例えば、上記所定数値範囲を０〜１とし、移動ルート１の規格化した移動コストを０〜５．５、規格化した移動ルート２の移動コストを５．６〜８．０、規格化した移動ルート３の移動コストを８．１〜１０．０に区分けする。

次のステップ２０６では、乱数を発生させる。なお、本実施形態では、発生させる乱数を、上記数値範囲内の値とする。

次のステップ２０８では、ステップ２０６で発生させた乱数に対応した移動コストを有する移動ルートを、車両モデルの移動ルートとして決定する。

図７（Ｃ）の例では、発生させた乱数の値が７．５のため、移動ルートとして、移動ルート２が選択される。そして、移動ルートを決定した後に、本プログラムを終了し、各車両モデル毎に移動ルートを設定する。

次に、図８を参照して、右折処理について説明する。

図８は、右折処理を行う場合に、ＣＰＵ１２によって実行される右折可否決定プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、該ルート選択処理プログラムはＨＤＤ１８の所定領域に予め記憶されている。

まず、ステップ３００では、進入車両モデルが右折せず、直進した場合における直進先のリンク４２の番号を取得する。

次のステップ３０２では、進入車両モデルが右折する右折先のリンク４２（図９の模式図の一例に示す進入先リンク４２ａ）の番号を取得する。

次のステップ３０４では、ステップ３００で取得した直進先のリンク４２の車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖを取得する。すなわち、進入車両モデルが位置するリンク４２において対向車両となる車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖを取得する。

次のステップ３０６では、ステップ３００で取得した交通密度Ｋ及び速度Ｖに基づいて、進入車両の右折の可否を決定するための所定値Ｐを算出する。

なお、本実施形態では、次の（４）式に示すように、上記所定値（確率値）Ｐを分布Ｄ（Distribution）、速度Ｖ、間隔Ｉ（Interval）を、予め定められた関数ｆに入力することで算出する。

なお、本実施形態に係る（４）式は、進入車両モデルに対して対向車両となる車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖが低いほど、所定値Ｐの値が大きくなる関数である。

次のステップ３０８では、乱数を発生させる。

次のステップ３１０では、ステップ３０６で算出した所定値Ｐとステップ３０８で発生させた乱数の値とを比較し、乱数の値に比較して所定値Ｐが大きいか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ３１２へ移行する一方、否定判定の場合は、ステップ３１４へ移行する。

ステップ３１２では、進入車両モデルの進入先リンク４２ａへの右折を許可する右折許可フラグを立て、本プログラムを終了する。すなわち、進入車両モデルに対して対向車両となる車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖが低いほど、進入車両モデルが右折しやすくなり（右折許可の確率が高くなり）、該対向車両となる車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖが高いほど、進入車両モデルが右折しにくくなる（右折許可の確率が低くなる）。なお、交通シミュレーションでは、右折許可フラグが立てられると、進入車両モデルを進入先リンク４２ａへ右折させる。

ステップ３１４では、進入車両モデルの進入先リンク４２ａへの右折を許可しないため、右折許可フラグを立てることなく、本プログラムを終了する。

このように、進入車両モデルの右折の可否を、進入車両モデルが位置する道路において対向車両となる車両モデルの交通密度及び速度に基づいて決定するので、進入車両モデルが右折する場合の現実とシミュレーションとの乖離を小さくできる。また、乱数を用いて右折の可否を決定するので、右折の可否を決定するための処理を簡易にすることができる。

以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、ＨＤＤ１８に交通シミュレーションプログラムを記憶させていたが、本発明は、これに限定されるものではなく、交通シミュレーションプログラムを、可搬型記憶媒体２６に記憶させる形態としてもよい。

また、上記実施形態では、交通シミュレーションプログラムの処理に移動ルート選択処理及び右折処理を含めていたが、本発明は、これに限定されるものではなく、移動ルート選択処理及び右折処理の少なくとも一方を含めない形態としてもよい。

また、上記実施形態では、交通量Ｑと交通密度Ｋとの関係を、一例として（１）式に示すように、２次の近似式で表わしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、交通量Ｑと交通密度Ｋとの関係を、１次、又は、３次以上の多項式近似や、その他の近似式で表わしてもよい。

また、上記実施形態では、（４）式に示される関数を、対向車両となる車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖが低いほど、所定値Ｐの値が大きくなる関数とする場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、（４）式に示される関数を、対向車両となる車両モデルの交通密度Ｋ及び速度Ｖが低いほど、所定値Ｐの値が小さくなる関数としてもよい。この形態の場合、所定値Ｐと乱数の値とを比較して、所定値Ｐの方が小さい場合に、進入車両モデルの右折が許可される。

また、上記実施形態では、信号機モデルを青色と赤色に変化する信号機として説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、信号機モデルを青色、黄色、及び赤色に変化する信号機としてもよい。この形態の場合、信号機モデルが青色から黄色に変化する際に、信号機モデルの前を移動する車両モデルの速度を変化させる処理を行うことにより、より現実との乖離が小さいシミュレーションを行うことができる。

さらに、本実施形態では、交通シミュレーションにおける車両を三輪以上の普通自動車等の各種車両として説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、空港の滑走路を道路として適用し、滑走路を移動する航空機を車両として適用する形態としてもよい。これによって、交通シミュレーション装置１０で、滑走路上の航空機の混雑状態を模擬することができる。この形態の場合、信号機モデルは、航空機に対する管制官の指示に該当する。

１０交通シミュレーション装置
４０道路網モデル
４２リンク
４４ノード

Claims

複数の道路、及び道路と道路とを結ぶ交差点を含む道路網を模擬した道路網モデルに、車両を模擬した車両モデルを移動させる交通シミュレーション装置であって、
前記道路網モデルの道路から交差点を介して異なる道路へ進入する前記車両モデルである進入車両モデルの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記異なる道路へ進入すると判定された前記進入車両モデルの該異なる道路へ進入した後の速度を、該進入車両モデルが該異なる道路に進入した後の該異なる道路における前記車両モデルの密度に基づいて算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された速度を、前記異なる道路へ進入した前記進入車両モデルのみに設定する設定手段と、
を備えた交通シミュレーション装置。
前記進入車両モデルが前記異なる道路へ進入した後の、該進入車両モデルの進入元の道路における前記車両モデルの速度を、該進入元の道路における前記車両モデルの密度に基づいて算出する進入元速度算出手段と、
前記進入元速度算出手段によって算出された速度を、前記進入車両モデルが前記異なる道路へ進入した後の、前記進入元の道路における前記車両モデルに設定する進入元速度設定手段と、
をさらに備えた請求項１記載の交通シミュレーション装置。
前記判定手段によって前記進入車両モデルが有ると判定された場合に、該進入車両モデルが前記異なる道路へ進入するために右折しようとする右折車両であるか否かを判定する右折判定手段と、
前記右折判定手段によって前記進入車両モデルが右折車両であると判定された場合に、該進入車両モデルの右折の可否を、該進入車両モデルが位置する道路において対向車両となる前記車両モデルの密度及び速度に基づいて決定する決定手段と、
をさらに備えた請求項１又は請求項２記載の交通シミュレーション装置。
乱数を発生させる乱数発生手段をさらに備え、
前記決定手段は、前記乱数発生手段によって発生された乱数の値と前記対向車両となる前記車両モデルの密度及び速度に基づく値とを比較した結果に基づいて、前記進入車両モデルの右折を許可する請求項３記載の交通シミュレーション装置。
複数の道路、及び道路と道路とを結ぶ交差点を含む道路網を模擬した道路網モデルに、車両を模擬した車両モデルを移動させる交通シミュレーション装置で用いられる交通シミュレーションプログラムであって、
コンピュータを、
前記道路網モデルの道路から交差点を介して異なる道路へ進入する前記車両モデルである進入車両モデルの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記異なる道路へ進入すると判定された前記進入車両モデルの該異なる道路へ進入した後の速度を、該進入車両モデルが該異なる道路に進入した後の該異なる道路における前記車両モデルの密度に基づいて算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された速度を、前記異なる道路へ進入した前記進入車両モデルのみに設定する設定手段と、
して機能させるための交通シミュレーションプログラム。