JP5802823B2 - Traffic prediction system - Google Patents
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Description
本発明は、道路の交通量を予測するシステムに関し、特に道路を走行した車両の情報を用いて交通量を予測するシステムに関する。 The present invention relates to a system for predicting traffic volume on a road, and more particularly to a system for predicting traffic volume using information on a vehicle traveling on a road.
日本では、交通量を計測する取り組みとして、5年に1回の間隔で、道路の交通量を人手で測定する道路交通センサスの一般交通量調査が知られている。海外でも同様に、交通量調査は人手で行われている。この様な交通量調査は、多くの作業者と時間を使うため、大きな費用を必要とする。そのため、交通量調査の頻度を上げることは難しい。 In Japan, a general traffic survey of road traffic census, which measures the traffic volume of the road manually every five years, is known as an effort to measure the traffic volume. Similarly overseas, traffic surveys are conducted manually. Such traffic surveys require a lot of workers and time, and are therefore very expensive. For this reason, it is difficult to increase the frequency of traffic volume surveys.
そこで、特開2009−140007号公報(特許文献1)には、プローブカーを使って収集した車両の走行履歴を元に、道路区間の交通量を求める発明が開示されている。プローブカーの走行履歴から道路区間の交通量を正確に求めるためには、道路単位に車両の走行速度と交通量の関係を予め作成しておく必要がある。そして車両の走行速度と交通量の関係を作成するためには、実際の交通量と車両の走行速度を同時に測定しなければならない。 In view of this, Japanese Patent Laid-Open No. 2009-140007 (Patent Document 1) discloses an invention for obtaining the traffic volume of a road section based on the travel history of a vehicle collected using a probe car. In order to accurately obtain the traffic volume of the road section from the travel history of the probe car, it is necessary to create in advance a relationship between the travel speed of the vehicle and the traffic volume for each road. In order to create a relationship between the vehicle travel speed and the traffic volume, the actual traffic volume and the vehicle travel speed must be measured simultaneously.
しかし、全ての道路に対して、実際の交通量と車両の速度を同時に測定するのは、大きな費用を必要とすることから、特許文献1では、道路区間の速度と交通量の関係を、高速道路、国道といった道路種別毎に作成することで、道路種別毎に実際の交通量と車両の走行速度を近似することが記載されている。このように道路種別毎に、交通量と車両の速度を同時に測定すればよいため、交通量調査の費用を抑えることができる。 However, since it is very expensive to measure the actual traffic volume and the vehicle speed at the same time for all roads, in Patent Document 1, the relationship between the speed of the road section and the traffic volume is expressed as a high speed. It is described that the actual traffic volume and the traveling speed of the vehicle are approximated for each road type by creating for each road type such as a road and a national road. Since the traffic volume and the vehicle speed need only be measured at the same time for each road type, the cost of traffic volume survey can be reduced.
しかし、道路種別だけで、速度と交通量の関係を定義することは難しい。これは、車線数や信号機の数、バス専用レーンの有無、路上駐車台数など、同じ道路種別の道路でも道路の環境が異なるためである。このため、道路種別毎に実際の交通量と車両の走行速度を求めて交通量を予測した場合、その精度に限界がある。 However, it is difficult to define the relationship between speed and traffic volume only by road type. This is because the road environment is different even on roads of the same road type, such as the number of lanes, the number of traffic lights, the presence or absence of a bus-dedicated lane, and the number of parking on the road. For this reason, when the traffic volume is predicted by obtaining the actual traffic volume and the traveling speed of the vehicle for each road type, the accuracy is limited.
本発明の交通量予測システムは、プローブデータから自由速度、臨界速度、飽和密度、臨界密度などの道路特性を推定し、この道路特性からプローブデータに対応したクラスタに分類し、各クラスタを構成するプローブデータの速度と加速度を元に、クラスタ毎の走行パターンを作成する。次に、プローブデータを受信した時、そのプローブデータの道路がいずれかのクラスタに属していない場合には、プローブデータから生成した走行パターンと、クラスタ毎の走行パターンを比較して、類似性の高いクラスタの道路特性を取得し、取得した道路特性を使って、プローブデータが収集された道路の交通量を予測する。 The traffic volume prediction system of the present invention estimates road characteristics such as free speed, critical speed, saturation density, and critical density from probe data, classifies the road characteristics into clusters corresponding to the probe data, and configures each cluster. A travel pattern for each cluster is created based on the speed and acceleration of the probe data. Next, when the probe data is received and the road of the probe data does not belong to any cluster, the travel pattern generated from the probe data is compared with the travel pattern for each cluster, The road characteristics of a high cluster are acquired, and the traffic volume of the road where the probe data is collected is predicted using the acquired road characteristics.
本発明によれば、プローブデータの走行パターンを求めて、予め分類しておいた道路特性のうち類似したグループの道路特性から交通量を予測するため、実際の道路環境を反映して精度良く交通量を予測することができる。 According to the present invention, the travel pattern of the probe data is obtained, and the traffic volume is predicted from the road characteristics of a similar group among the road characteristics classified in advance. The amount can be predicted.
本発明に係る交通量予測システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a traffic volume prediction system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態に係る交通量予測システムの全体構成を図1に示す。交通量予測システム100は、交通量記憶装置110、プローブデータ記憶装置120、道路特性推定装置130、分類装置140、走行パターン作成装置150、記憶装置160、受信装置170、道路特性検索装置180、交通量予測装置190、送信装置200を備えて構成される。
FIG. 1 shows an overall configuration of a traffic volume prediction system according to an embodiment of the present invention. The traffic
交通量記憶装置110は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置で、交通量情報を記憶している。交通量情報は、道路特性推定装置130による道路特性の推定に利用される。プローブデータ記憶装置120は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置で、プローブデータを記憶している。プローブデータは、車両の識別ID(以下、車両ID)、車両の走行する道路の識別ID(以下、道路ID)、位置情報、時刻情報、速度情報などで構成される。車両は、携帯電話、無線などの通信機器を介して、車両ID、位置情報、時刻情報、速度情報を図示されていないプローブセンタにアップリンクする。この様な車両はプローブカーと呼ばれている。
The traffic
プローブセンタは、各車両から収集した位置情報と時刻情報と地図情報を使って、各車両が走行した道路を特定する。プローブデータ記憶装置120に記憶されているプローブデータと、受信装置170で受信するプローブデータは、このプローブセンタで処理されたデータである。プローブデータ記憶装置120は、道路特性推定装置130の道路特性の推定と、走行パターン作成装置150の走行パターン作成に利用される。
The probe center specifies the road on which each vehicle has traveled using the position information, time information, and map information collected from each vehicle. The probe data stored in the probe
道路特性推定装置130は、交通量記憶装置110の交通量情報とプローブデータ記憶装置120の速度情報を使って、道路区間単位に、速度と交通密度の関係式のパラメータである道路特性データを推定する。この道路特性データは、交通量を予測する際に使用される。道路特性データは、分類装置140へ提供される。
The road
分類装置140は、道路特性推定装置130からの道路特性データをクラスタリングして、生成されたクラスタの代表道路特性データとクラスタを構成する道路ID情報を作成する。代表道路特性データは、クラスタリングされた複数の道路特性データから求めた各クラスタの代表値とする道路特性データである。この代表道路特性データは、記憶装置160に格納される。また、クラスタを構成する道路特性データと対応付けられている道路ID情報は、記憶装置160に格納されるとともに、走行パターン作成装置150へ提供される。
The
走行パターン作成装置150は、分類装置140のクラスタを構成する道路ID情報と、プローブデータ記憶装置120のプローブデータを使って、各クラスタの走行パターンデータを生成する。生成した走行パターンデータは、記憶装置160に書き込む。
The travel
記憶装置160は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置で、分類装置140で作成したクラスタを構成する道路ID情報、クラスタの代表道路特性データ、走行パターン作成装置150で作成した走行パターンデータを記憶している。
The
受信装置170は、プローブセンタからのプローブデータを受信する装置である。受信するプローブデータのフォーマットは、プローブデータ記憶装置120に格納されるプローブデータのフォーマットと同様である。受信したプローブデータは、プローブデータ記憶装置120に蓄積される他、道路特性検索装置180や交通量予測装置190へ提供される。
The
道路特性検索装置180は、受信装置170からのプローブデータにより走行パターンデータを作成し、記憶装置160から、この走行パターンデータと類似性の高い走行パターンデータを持つクラスタを検索する。そして該当するクラスタの代表道路特性データが、交通量予測装置190へ提供される。
The road
交通量予測装置190は、道路特性検索装置180から提供された代表道路特性データと、受信装置170が受信したプローブデータの走行速度のデータを使用して、交通量を予測する。予測した交通量は送信装置200へ提供される。この送信装置200は、交通量予測装置190の交通量データを、車載端末や、他のセンターシステムに送信する。
The traffic
これらの道路特性推定装置130、分類装置140、走行パターン作成装置150、道路特性検索装置180、交通量予測装置190は、いずれも交通量予測システム100に搭載されている不図示のマイクロプロセッサや、RAM、ROMなどによって実行されるソフトウェアにより実現される。
The road
図2に送信装置200から送信される交通量データのフォーマットの例を示す。交通量データは、道路ID21、交通量を計測した時間帯の開始時刻22と終了時刻23、そしてこの開始時刻から終了時刻までの間の交通量24で構成される。この交通量は、特定の時間帯に道路を通過する車両の台数である。
FIG. 2 shows an example of the format of traffic volume data transmitted from the
次に、交通量記憶装置110の詳細を説明する。この交通量記憶装置110には、道路の交通量データが格納されている。しかし、全ての道路の交通量データを格納されているわけではなく、道路交通センサスなどの様にして交通量が計測された道路の情報のみ格納されている。この交通量の計測には、観測者が車両の通過台数をカウントする方法や、道路交通インフラのセンサが機械的に車両の通過台数をカウントする方法がある。交通量記憶装置110のデータフォーマットは、図2と同じである。
Next, details of the traffic
次に、プローブデータ記憶装置120の詳細を説明する。プローブデータ記憶装置120には、一定期間のプローブデータが格納されている。図3は、プローブデータ記憶装置120のデータフォーマットの例である。
Next, details of the probe
プローブデータ記憶装置120のプローブデータは、プローブデータが収集された道路を識別するための道路ID31、プローブデータを収集した車両を識別するための車両ID32、車両がその道路へ進入した時刻である流入時刻33とその道路から流出した時刻である流出時刻34、車両が道路を通過した時の平均速度35、そして詳細データ36で構成される。
The probe data stored in the probe
プローブデータ記憶装置120の詳細データ36は、一定の時間間隔で開始されるデータの記録の開始時刻37、車両の進行方向速度38、車両の進行方向加速度39、車両の横方向速度40、車両の横方向加速度41の各データで構成される。進行方向速度38は、プローブカーの車速パルスの情報や、位置情報を時間で微分して求められる情報である。進行方向加速度39は、プローブカーの加速度センサの情報や、速度データを更に時間で微分して求められる情報である。横方向速度40は、プローブカーのセンサや位置情報を微分して求められる車両の横方向への移動速度の情報である。横方向加速度41は、プローブカーの加速度センサの情報や、速度データを微分して求められる、車両の横方向への移動速度の際の加速度情報である。ここで横方向とは、地面と平行で、車両の進行方向と垂直に交わる方向である。
次に、道路特性推定装置130の詳細を説明する。道路の交通量Q(単位:台/h)は、ある瞬間の一定距離内に存在する車両の台数である交通密度k(単位:台/km)とその一定距離を通過する車両の平均速度v(単位:km/h)から(式1)で計算される。
Next, details of the road
Q=k×v …(式1)
この交通密度kは計測が難しいため、交通モデルから平均速度vを元に求めることにする。平均速度vと交通密度kの関係には、さまざまなモデルが提案されており、例えばアンダーウッドのモデル式は次の(式2)で表される。Q = k × v (Formula 1)
Since this traffic density k is difficult to measure, it is determined from the average speed v from the traffic model. Various models have been proposed for the relationship between the average speed v and the traffic density k. For example, the Underwood model formula is expressed by the following (Formula 2).
v=vf×exp(−k/k0) …(式2)
exp( )は指数関数を表し、vfは交通密度が0の時の速度である自由速度、k0は、交通量が最大となる時の交通密度である臨界密度を表す。また、グリーンバーグのモデル式は次の(式3)で表される。v = vf × exp (−k / k0) (Formula 2)
exp () represents an exponential function, vf represents a free speed that is a speed when the traffic density is 0, and k0 represents a critical density that is a traffic density when the traffic volume is maximum. Greenberg's model formula is expressed by the following (formula 3).
v=c×log(kj/k) …(式3)
ここでlog( )は対数、cは定数、kjは、速度が0の時の交通密度である飽和密度である。v = c × log (kj / k) (Formula 3)
Here, log () is a logarithm, c is a constant, and kj is a saturation density that is a traffic density when the speed is zero.
また、速度vと交通密度kの関係を指数関数で表現すると、例えばa、bを定数とした(式4)の様に表される。 Further, when the relationship between the speed v and the traffic density k is expressed by an exponential function, for example, it is expressed as in (Expression 4) where a and b are constants.
v=a×exp(b×k) …(式4)
このように、平均速度vと交通密度kの関係は、モデルとそのパラメータで表現できる。このパラメータは、(式2)のアンダーウッドのモデルでは自由速度vf、臨界密度k0、(式3)のグリーンバーグのモデルでは定数c、飽和密度kj、またこれを指数関数で表した(式4)では、定数a、bである。これらのパラメータを道路特性と呼ぶ。道路特性推定装置130は、これらのパラメータを推定する。以下では、アンダーウッドのモデル式を使用するものとして説明を行う。だだし、交通密度kと平均速度vの関係式は、アンダーウッドのモデル式に限定されるものではない。v = a × exp (b × k) (Formula 4)
Thus, the relationship between the average speed v and the traffic density k can be expressed by the model and its parameters. In the Underwood model of (Equation 2), these parameters are the free velocity vf and the critical density k0, in the Greenberg model of (Equation 3), the constant c, the saturation density kj, and this is expressed as an exponential function (Equation 4 ) Are constants a and b. These parameters are called road characteristics. The road
道路特性推定装置130の処理フローを図4に示す。道路特性推定装置130では、プローブデータ記憶装置120に蓄積した複数のプローブデータを1ヶ月、1年などの定期的な周期で処理する。以下それぞれのステップについて詳細に説明する。
A processing flow of the road
まずステップS10では、プローブデータ記憶装置120に記憶されている全ての道路についてステップS20からS40までの処理を繰り返すループが開始される。ステップS20は、交通量記憶装置110に処理対象の道路IDの交通量データがあるかを判定する。交通量データがある場合(S20:Yes)は、ステップS30へ進む。交通量データが無い場合(S20:No)は、ステップS40へ進む。
First, in step S10, a loop for repeating the processes from step S20 to S40 is started for all roads stored in the probe
ステップS30では、交通量記憶装置110から読み出した交通量データとプローブデータを使い、交通量データを教示データとして、処理対象の道路IDの道路特性を推定する。この推定処理では、(式1)と(式2)を使って推定した推定交通量と、教示データである交通量との差が最小になる様に、道路特性である(式2)のパラメータを決定する。そこで道路ID21が一致する交通量データの開始時刻22から終了時刻23までに収集されたプローブデータをプローブデータ記憶装置120から取得する。図5に、横軸にプローブデータの平均速度、縦軸に交通密度を示したグラフを示す。このグラフの縦軸である交通密度は、(式1)により、交通量記憶装置110から読み出した交通量の値をプローブデータの速度で割ることで計算できる。図5のグラフにおける1つのサンプル点51は、プローブデータの速度とその速度の時刻(プローブデータ記憶装置120の開始時刻)の交通密度をプロットした点である。1つのプローブデータにつき、図5のグラフ上に1つの点がプロットできる。
In step S30, using the traffic volume data and probe data read from the traffic
次にプロットした点に対し、アンダーウッドのモデル式である(式2)を適用して、複数個のサンプル点51のデータを使って、自由速度vfと臨界密度k0を誤差が最小になる様に設定した曲線を求める。これが図5の曲線52である。このようにして、処理対象の道路IDについて、モデル式のパラメータである自由速度vfと臨界密度k0を求める。このパラメータがこの道路の道路特性となる。
Next, the underwood model formula (Formula 2) is applied to the plotted points so that the error of the free speed vf and the critical density k0 is minimized by using the data of a plurality of sample points 51. Find the curve set to. This is the
図4のステップS40では、対象となる道路について教示データとする交通量データが交通量記憶装置110に無いため、プローブデータのみを使って道路特性を推定する。例えばこの場合、自由速度vfは、処理対象の道路IDを走行したプローブデータの速度の中で最大値、又は90パーセンタイルの値とする。しかし、臨界密度k0は、プローブデータのみでは推定することが難しいため、予め定めた値を使うことにする。例えば、日本の場合、臨界密度は1車線あたり40〜60台/kmであることが経験的に知られていることから、その中央値となる50台/kmの値を用いることとする。
In step S40 of FIG. 4, since there is no traffic volume data as teaching data for the target road in the traffic
また交通密度と平均速度の関係が(式4)の様な指数関数であるとした場合も、道路特性を表す定数a、bはプローブデータのみから求めることができない。このため、交通密度と平均速度の関係を、(式4)の様な関数で仮定している場合は、ステップS40では道路特性を作成することなく、ステップS50へ進み、ステップS40の処理を終了する。この場合、プローブデータから道路特性が推定できないため、道路特性はステップS30で推定された値だけが使用されることになる。 Further, even when the relationship between the traffic density and the average speed is an exponential function such as (Equation 4), the constants a and b representing the road characteristics cannot be obtained from the probe data alone. For this reason, when the relationship between the traffic density and the average speed is assumed by a function such as (Equation 4), the process proceeds to step S50 without creating road characteristics in step S40, and the process of step S40 is terminated. To do. In this case, since the road characteristic cannot be estimated from the probe data, only the value estimated in step S30 is used as the road characteristic.
図4のステップS50は、全ての道路について処理を完了したか否かを判定し、処理を完了した場合は処理フローを終了する。全ての道路について処理を完了していない場合は、ステップS20へ戻る。 Step S50 in FIG. 4 determines whether or not the processing has been completed for all the roads. If the processing is completed, the processing flow ends. If the processing has not been completed for all roads, the process returns to step S20.
次に、分類装置140の詳細を説明する。分類装置140は、道路特性推定装置130で推定した全ての道路の道路特性データをクラスタリングして、クラスタを作成する。図6にクラスタの概念図を示す。図6(a)は、自由速度vfと臨界密度k0の2軸のグラフに、この2つのパラメータを道路特性とする道路をマッピングした結果である。1つのサンプル点61は、自由速度vfと臨界密度k0のデータを表しており、図5の曲線52のモデル式から求めたパラメータである。つまり、1つの道路につき、1つの道路特性データが計算でき、この道路特性データを図6(a)上に1つの点としてプロットする。図6(b)は、これらの点を既存の方法でクラスタ62にクラスタリングした結果を示している。クラスタリングは、全ての道路の道路特性データの中で、値が近い道路を同じクラスタに分類し、値が離れている道路は異なるクラスタに分類するように計算する。この計算は、クラスタ数が一定数になったら終了する。各クラスタは、属する道路特性の重心位置(例えば平均値)を計算する。この重心位置をクラスタの代表道路特性とする。
Next, details of the
分類装置140は、2つの道路特性(自由速度vfと臨界密度k0)に限定されるものではない。アンダーウッドのモデル式では、道路特性が自由速度vfと臨界密度k0の2つであるため、道路特性をクラスタリングする際には、道路特性が図6の様な2次元のグラフにプロットされるが、もし3つの道路特性を扱うモデル式を用いる場合、道路特性は3次元のグラフで表されることになる。
The
分類装置140で計算したクラスタに関する情報は、記憶装置160に格納される。各クラスタには識別のためのID(以下、クラスタID)が付与される。また、クラスタに属する道路特性に対応するプローブデータが収集された道路の道路IDが、記憶装置160に格納される。更に、クラスタに属する道路特性に対応するプローブデータを収集したプローブカーの車両IDを、走行パターン作成装置150で使用するため、一時的な記憶領域に格納する。
Information about the cluster calculated by the
次に、走行パターン作成装置150の詳細を説明する。図7と図8に速度パターンの概念図を示す。走行パターンは、進行方向の速度に対する進行方向の加速度の分布と、進行方向の速度に対する横方向の加速度の分布で定義される。以下では、進行方向の速度に対する進行方向の加速度の分布を第1の走行パターン、進行方向の速度に対する横方向の加速度の分布を第2の走行パターンと定義する。ここで横方向とは、前述のように、地面と平行で、車両の進行方向と垂直に交わる方向のことである。
Next, details of the travel
図7(a)は、道路幅が広い道路71(以下、幅広道路)で、プローブカー72が、自転車やバイク、あるいは自分より低速で走行する車両などの他の車両を回避しながら走行していく状況を表している。図7(b)は、この幅広道路における第1の走行パターン、図7(c)は第2の走行パターンを表したものであり、横軸が車両の進行方向の速度、縦軸が車両の進行方向の加速度を示している。図7(b)では走行パターンの説明を分かりやすくするために、進行方向の速度に対する加速度の分布を、頻度の高い領域73(高頻度領域)と、頻度の低い領域74(低頻度領域)に分けて表している。
FIG. 7A shows a wide road 71 (hereinafter referred to as a wide road) in which a
図7に示した幅広道路の様な場合には、車両が横方向に自由に移動でき、他の車両を回避しながら走行することができる。このため、図7(b)の様に、進行方向の加速度は、進行方向の速度の高速度域では、幅広く分布するのに対し、進行方向の速度の低速度域では、渋滞しているため、狭く分布する。一方、他の車両を回避するため車両は横方向に比較的大きく移動することから、図7(c)の様に横方向の加速度は、進行方向の速度の速度域に寄らず、幅広く分布する。 In the case of the wide road shown in FIG. 7, the vehicle can move freely in the lateral direction and can travel while avoiding other vehicles. For this reason, as shown in FIG. 7B, the acceleration in the traveling direction is widely distributed in the high speed region of the traveling direction, but is congested in the low speed region of the traveling direction speed. Narrow distribution. On the other hand, since the vehicle moves relatively in the lateral direction to avoid other vehicles, the lateral acceleration is widely distributed regardless of the speed range of the traveling direction as shown in FIG. 7C. .
図8(a)は、道路幅が狭い道路81(以下、幅狭道路)で、プローブカー82が他の車両を回避できず、先行する車両と連なって走行していく状況を表している。図8(b)は、この幅狭道路における第1の走行パターン、図8(c)は、第2の走行パターンを表したものであり、図7と同様、進行方向の速度に対する加速度の分布を、頻度の高い領域83(高頻度領域)と、頻度の低い領域84(低頻度領域)に分けて表している。図8に示す様な幅狭道路では、車両が横方向に自由に移動できないため、進行方向の加速度と横方向の加速度は、進行方向の速度の速度域に寄らず、狭く分布する。
FIG. 8A shows a situation in which a
このように道路によって走行パターンが異なり、走行パターン作成装置150では、分類装置140で分類したクラスタ毎に、第1の走行パターンと第2の走行パターンを作成する。
As described above, the travel pattern differs depending on the road, and the travel
走行パターン作成装置150の処理フローを図9に示す。走行パターン作成装置150では、ステップS100からステップS150までのループ処理(ステップS110〜ステップS140)の中で、分類装置140でクラスタリングした全クラスタを処理する。そしてステップS110からS130までのループ処理によって、処理対象のクラスタを構成する全てのプローブデータをステップS120で処理して走行パターンを作成する。この処理対象のクラスタを構成する生成した際に、同じクラスタに属する道路特性に対応するプローブデータを収集したプローブカーの車両IDの情報は、前述の通り、分類装置140で作成し、一時記憶領域に保存されている。また処理対象のクラスタに属する道路特性に対応したプローブデータが収集された道路の道路IDの情報は、記憶装置160に保存されている。プローブデータ記憶装置120から、これらの車両IDと道路IDに該当するプローブデータを抽出する。そして抽出したプローブデータに対してステップS120の処理を繰り返すことで走行パターンを生成する。
FIG. 9 shows a processing flow of the travel
ステップS120では、処理対象とするプローブデータの詳細データ36を取得して、各プローブデータの第1の走行パターンと第2の走行パターンの各走行パターンを作成する。各走行パターンは、進行方向速度に対する進行方向加速度/横方向加速度の関係を表すデータであり、図10に示す様なテーブルを用いて作成する。図10のテーブルは、速度帯域毎に分割された列101と、加速度域毎に区分された行102からなる。このテーブルの列101では、例えば「0〜10」の列が、0〜10km/hの速度域を表している。また行102では、例えば「−3〜3」の行は、−3〜3m/s2の加速度域を表している。そしてテーブルのセル103には、始めは初期値として全て‘0’が入力されているものとする。ステップS120では、各プローブデータの詳細データ36から、その進行方向速度38の値と進行方向加速度39及び横方向加速度41の値に該当する速度域、加速度域のセルを見つけ、該当するセルの値に1加える処理を繰り返す。これによりセルの値が大きい程、頻度の高い速度域・加速度域であることを表すことになる。In step S120, the
ステップS130は、処理対象のクラスタを構成するプローブデータを全て処理したか否かを判定し、1つのクラスタにおける全てのプローブデータについて処理が完了したらステップS140へ進む。また処理を完了していない場合には、ステップS120を繰り返す。 In step S130, it is determined whether or not all the probe data constituting the cluster to be processed has been processed. When the processing is completed for all probe data in one cluster, the process proceeds to step S140. If the process has not been completed, step S120 is repeated.
次にステップS140では、ステップS120で作成した処理対象のクラスタの走行パターンを正規化する。クラスタを構成するプローブデータの数は、クラスタによって異なるため、正規化することで、全てのクラスタを比較できるようにする。図10に示した走行パターンのテーブルにおけるi行目j列目のセルの値をSijとする。そしてこのセルの正規化後の値をRijとした時、Rijは(式5)の様に表される。 Next, in step S140, the running pattern of the cluster to be processed created in step S120 is normalized. Since the number of probe data constituting a cluster differs depending on the cluster, normalization is performed so that all clusters can be compared. The value of the cell in the i-th row and j-th column in the travel pattern table shown in FIG. 10 is Sij. When the normalized value of this cell is Rij, Rij is expressed as (Equation 5).
Rij=Sij/ΣΣSij …(式5)
この(式5)の分母ΣΣSijは、全てのセルの値の総和である。このように全てのセルの総和が1となるように、セルの値を正規化する。正規化した第1の走行パターンと第2の走行パターンは、対応するクラスタIDと関連付けられて記憶装置160に格納される。Rij = Sij / ΣΣSij (Formula 5)
The denominator ΣΣSij in (Equation 5) is the sum of the values of all cells. In this way, the cell values are normalized so that the sum of all the cells becomes 1. The normalized first travel pattern and second travel pattern are stored in the
そして最後にステップS150で、分類装置140によりクラスタリングした全クラスタを処理したか否かを判定する。全てのクラスタについて処理を完了した場合は、走行パターン作成装置150の処理を終了する。しかしまだ処理を完了していないクラスタが残っている場合には、ステップS100へ戻る。
Finally, in step S150, it is determined whether all clusters clustered by the
次に、記憶装置160の構成を説明する。図11は、記憶装置160のデータフォーマットを示した図である。記憶装置160のデータは、分類装置140で分類したクラスタID111、クラスタの代表道路特性112、クラスタを構成する道路ID113、第1の走行パターン114、第2の走行パターン115で構成される。代表道路特性112は、道路特性推定装置130でアンダーウッドのモデル式を使った場合は、自由速度vfと臨界密度k0で構成されているが、他のモデル式を使用する場合には、異なる道路特性が格納される。第1の走行パターン114、第2の走行パターン115には、それぞれ図10と同じデータフォーマットで記録され、走行パターン作成装置150で作成された第1の走行パターン、第2の走行パターンが格納される。
Next, the configuration of the
次に、道路特性検索装置180を説明する。道路特性検索装置180は、受信装置170で受信したプローブデータを使って、そのプローブデータを収集した道路の道路特性に近いクラスタを記憶装置160から検索する。
Next, the road
この道路特性検索装置180の処理フローを図12に示す。一定期間内に受信装置170で受信したプローブデータが複数個ある場合は、プローブデータの数だけ図12の処理を実行する。図12のステップS200では、受信装置170からのプローブデータに含まれる走行した道路の道路IDと一致する道路IDが、記憶装置160から道路ID113の道路IDリストの中に含まれているデータがあるか否かを判定する。一致するものがある場合、一致する道路IDが道路ID113の道路IDリストの中に含まれているクラスタの代表道路特性112の情報を取得して、処理を終了する。一致しない場合、プローブデータの走行パターンからクラスタを検索するために、ステップS210へ進む。
The processing flow of this road
ステップS210では、受信装置170からのプローブデータの第1の走行パターンと第2の走行パターンを作成する。具体的な処理内容は、図9のステップS120と同じである。次にステップS220では、ステップS210で作成したプローブデータの第1の走行パターンと第2の走行パターンを正規化する。具体的な処理内容は、図9のステップS140と同じである。正規化することで、記憶装置160に格納されている各クラスタの走行パターンと比較することができる。
In step S210, a first travel pattern and a second travel pattern of the probe data from the receiving
ステップS230では、ステップS220で作成したプローブデータから作成した走行パターンと、記憶装置160の各クラスタの走行パターン114から類似性の高い走行パターンを抽出し、そのクラスタの道路特性を取得する。第1の走行パターンは、(式6)に示す式で類似性を評価する。プローブデータの正規化した第1の走行パターンでi行目j列目のセルの値をP1ij、クラスタID「k」の第1の走行パターンでi行目j列目のセルの値をR1kijとする。この時クラスタID「k」の第1の走行パターンの評価値をW1kとする。
In step S230, a travel pattern having high similarity is extracted from the travel pattern created from the probe data created in step S220 and the
W1k=ΣΣ|P1ij−R1kij|2 …(式6)
また、第2の走行パターンは、(式7)に示す式で類似性を評価する。プローブデータの正規化した第2の走行パターンでi行目j列目のセルの値をP2ij、クラスタID「k」の第2の走行パターンでi行目j列目のセルの値をR2kijとする。この時クラスタID「k」の第2の走行パターンの評価値をW2kとする。W1k = ΣΣ | P1ij−R1kij | 2 (Formula 6)
In the second travel pattern, the similarity is evaluated by an expression shown in (Expression 7). The cell value of the i-th row and j-th column in the second travel pattern normalized by the probe data is P2ij, and the cell value of the i-th row and j-th column in the second travel pattern of the cluster ID “k” is R2kij. To do. At this time, the evaluation value of the second running pattern of the cluster ID “k” is set to W2k.
W2k=ΣΣ|P2ij−R2kij|2 …(式7)
この時評価値の和(W1k+W2k)が最も小さいクラスタを、プローブデータの走行した道路が属するクラスタとして、その代表道路特性112の情報を取得する。W2k = ΣΣ | P2ij−R2kij | 2 (Expression 7)
At this time, the cluster having the smallest sum of evaluation values (W1k + W2k) is taken as the cluster to which the road on which the probe data traveled belongs, and information on the
次に、交通量予測装置190を説明する。交通量予測装置190は、受信装置170のプローブデータの平均速度35と、道路特性検索装置180から取得した代表道路特性112の情報を使って、道路単位に交通量を予測する。この時、道路特性推定装置130で設定したモデルを使用する。例えばアンダーウッドのモデル式を使用した場合、プローブデータの平均速度vと、代表道路特性112の道路特性データ(自由速度vf、臨界密度k0)を使用して、(式2)から、交通密度kを推定する。次に、推定した交通密度kとプローブデータの平均速度vを使用して、(式1)から交通量を予測する。予測した交通量データと道路IDの情報は送信装置200へ提供する。
Next, the traffic
以上で説明した実施の形態によれば、交通量予測システム100は、プローブデータの走行パターンを使用して、類似したグループの道路特性を使用できるため、大きな費用をかけずに、高精度に交通量を予測することができる様になる。
According to the embodiment described above, the traffic
次に、本発明の実施の形態の変形に係る交通量予測システムについて説明する。この実施形態の変形では、交通インフラのセンサなどから収集した道路単位の速度データを受信し、この速度データを用いて道路特性を検索し、交通量を予測する。 Next, a traffic volume prediction system according to a modification of the embodiment of the present invention will be described. In a variation of this embodiment, road-based speed data collected from traffic infrastructure sensors or the like is received, road characteristics are searched using this speed data, and traffic volume is predicted.
この実施の形態の変形に係る交通量予測システムの構成を図13に示す。図13の交通量予測システム300は、交通量記憶装置110、プローブデータ記憶装置120、道路特性推定装置130、分類装置140、走行パターン作成装置150、記憶装置160、受信装置210、道路情報記憶装置220、道路特性検索装置230、交通量予測装置190、送信装置200で構成される。
FIG. 13 shows the configuration of a traffic volume prediction system according to a modification of this embodiment. The traffic
受信装置210は、外部のサーバーからプローブデータの他に道路単位の速度データを受信する装置である。受信する速度データのフォーマットの例を図14に示す。速度データは、データを収集した道路の道路ID141、データを収集した時刻142、そして収集した速度143の各データからなる。受信した速度データは、道路特性検索装置230と交通量予測装置190へ提供される。
道路情報記憶装置220は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置で、道路の属性情報を記憶しており、道路特性検索装置230から参照される。道路情報記憶装置220のデータフォーマットの例を図15に示す。道路情報記憶装置220には道路の属性情報として、道路ID151に対応した道路の、車線数152、道路幅153が格納される。なお、道路の属性情報とは、車線数、道路幅など道路に関する詳細情報であるが、車線数、道路幅に限定されるものではない。The receiving
The road
道路特性検索装置230は、交通量予測システム300に搭載されている不図示のマイクロプロセッサや、RAM、ROMなどによって実行されるソフトウェアにより実現される。道路特性検索装置230は、受信装置210からの速度データを収集した道路IDと、記憶装置160に格納している各クラスタを構成する道路IDと、道路情報記憶装置220の道路情報を利用して、速度データの道路IDと類似するクラスタを検索する。
The road
道路特性検索装置230の処理フローを図16に示す。まずステップS300では、受信装置210からの速度データに含まれている道路IDと一致する道路IDが、道路ID113に記録されている道路IDリストの中に含まれるデータが記憶装置160にあるか否かを判定する。一致する道路IDを含む道路IDリストを持ったデータが存在する場合(S300:Yes)、そのデータのクラスタID111と代表道路特性112の情報を取得して、処理を終了する。一致する道路IDを含む道路IDリストを持ったデータが存在しない場合(S300:No)、道路の属性情報から類似する道路に対応したクラスタを検索するために、ステップS310へ進む。ステップS310では、受信装置210からの速度データの道路IDと一致する道路IDの道路属性情報を道路情報記憶装置220から取得する。
The processing flow of the road
ステップS320では、記憶装置160の全クラスタの中から類似性の高いクラスタを抽出し、そのクラスタの道路特性を取得する。具体的には、始めに記憶装置160の全てのクラスタについて、各クラスタの道路ID113の道路IDリストに含まれる道路IDを使って、道路情報記憶装置220から、一致する道路IDの道路属性情報を取得する。次に、クラスタに含まれる道路の中で、受信装置210からの速度データの道路の道路属性と類似性の高い道路を検索して、類似性の最も高いクラスタを見つける。最後に、類似性が高いと判定されたクラスタの道路特性を記憶装置160から取得する。
In step S320, a cluster having high similarity is extracted from all the clusters in the
道路属性に関するクラスタの類似性の評価方法を説明する。ここでは、受信装置210からの速度データの道路の道路属性情報を、図15に示す様な車線数と道路幅とする。クラスタを構成するi番目の道路の車線数をA(i)、道路幅をB(i)、評価処理対象の道路属性情報の車線数をC、道路幅をDとした時のクラスタの評価値Eを、以下の(式8)により計算する。
A cluster similarity evaluation method for road attributes will be described. Here, the road attribute information of the road of the speed data from the receiving
E=Σ(|A(i)−C|2+|B(i)−D|2) …(式8)
(式8)では、クラスタを構成する全道路について、評価対象道路の車線数と道路幅を比較している。評価対象道路の車線数と道路幅の差分を、クラスタを構成する道路数足しているため、評価値Eが小さいクラスタほど、類似性が高くなる。また、道路属性にバスレーンの有無など、数値化できない情報が含まれる場合は、道路属性が同じ場合は1、異なる場合は0として計算する。E = Σ (| A (i) −C | 2 + | B (i) −D | 2 ) (Expression 8)
In (Expression 8), the number of lanes and the road width of the evaluation target road are compared for all roads constituting the cluster. Since the difference between the number of lanes and the road width of the road to be evaluated is added to the number of roads constituting the cluster, the similarity is higher as the evaluation value E is smaller. If the road attribute includes information that cannot be quantified, such as the presence or absence of a bus lane, the calculation is made as 1 if the road attribute is the same, and 0 if the road attribute is different.
これにより、交通量予測システム300では、プローブカーが走行した道路の属性情報を使用して、類似したグループの道路特性を使用できるため、大きな費用をかけずに、高精度に交通量を予測できる様になる。
As a result, the traffic
100、300 交通量予測システム
110 交通量記憶装置
120 プローブデータ記憶装置
130 道路特性推定装置
140 分類装置
150 走行パターン作成装置
160 記憶装置
170、210 受信装置
180、230 道路特性検索装置
190 交通量予測装置
200 送信装置
220 道路情報記憶装置100, 300
Claims (4)
プローブデータから、交通量を表すモデル式で用いられる自由速度、臨界速度、飽和密度、臨界密度のいずれか一つを含む道路特性を推定する道路特性推定装置と、
推定した前記道路特性を互いに類似する道路特性毎に分類したクラスタを生成する分類装置と、
前記クラスタを構成する道路特性の推定に用いた前記プローブデータの速度とその速度変化量により各クラスタについてそのクラスタに属する道路における車両の走行パターンを作成する走行パターン作成装置と、
前記クラスタに属していない道路のプローブデータについて当該プローブデータから作成した車両の走行パターンと、前記走行パターン作成装置により作成したクラスタにおける走行パターンを比較して類似性の高い走行パターンのクラスタの道路特性を取得する道路特性取得装置と、
前記道路特性取得装置で取得した道路特性を元に前記モデル式から前記道路の交通量を予測する交通量予測装置と、
を備えることを特徴とする交通量予測システム。A traffic prediction system that predicts traffic using probe data,
A road characteristic estimation device that estimates road characteristics including any one of free speed, critical speed, saturation density, and critical density used in a model expression representing traffic volume from probe data;
A classification device for generating a cluster in which the estimated road characteristics are classified for each similar road characteristic;
A travel pattern creation device that creates a travel pattern of a vehicle on a road belonging to the cluster with respect to each cluster based on the speed of the probe data used for estimating the road characteristics constituting the cluster and the amount of change in the speed;
The road characteristics of a cluster having a high similarity in the travel pattern of the vehicle created from the probe data of the road that does not belong to the cluster and the travel pattern in the cluster created by the travel pattern creation device are compared. A road characteristic acquisition device for acquiring
A traffic volume prediction device that predicts the traffic volume of the road from the model formula based on the road characteristics acquired by the road characteristic acquisition device;
A traffic volume prediction system comprising:
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