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Mitigation of highway traffic congestion using short-term traffic flow prediction from car probe information and velocity control

Research Project

Project/Area Number 19K11930
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60060:Information network-related
Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

MORINO HIROAKI  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50338654)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
KeywordsIoT(Internet of Things) / スマートネットワーク / スマートセンシング / 交通流制御 / V2X / 時系列予測 / 強化学習 / 短時間予測 / ITS / Connected Vehicle / 渋滞緩和 / 車両間通信 / 機械学習 / 車両間通信による交通流制御 / エッジコンピューティング / 交通流
Outline of Research at the Start

高速道路のサグ部など交通集中による自然渋滞が生じやすい箇所において,一部の車両が自動速度制御とセルラー通信機能をもちプローブ車両としてふるまうという前提で,従来よりも渋滞の初期状態を早期に検出し,その後に行う渋滞吸収運転と呼ばれる速度制御と組み合わせることで従来技術よりも大幅に早く渋滞を解消する手法を研究する.プローブ車両は最寄りの5G無線通信基地局内に設置されるエッジサーバに自車の位置と速度を定期的に報告する.サグ部周辺のエッジサーバは互いに連携して報告された複数の車両の位置・速度の軌跡を分析し渋滞の予兆を検出する.検出にはカルマンフィルタと機械学習による手法の2つのアプローチを研究する.

Outline of Final Research Achievements

This study evaluated performance of a deceleration control including variable speed limit (VSL) which is configured to start at that time when a traffic jam is predicted to occur in a few tens of seconds using short-term time series forecasting. Multivariate LSTM is employed for forecasting, with time-series data of vehicle speed collected from probe cars used as input data. The traffic flow simulation revealed that the traffic jam mitigation effect is higher than that of the conventional VSL where it starts at the time when a traffic jam actually occurs. The study also confirmed that the configuration using velocity time series of a target vehicle and a group of vehicles travelling 30 seconds ahead of the target vehicle is used for input variates of LSTM yields better performance than the configuration using only velocity time-series data of the target vehicle is used for input variable of LSTM.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

都市部および周辺部での交通渋滞は今後も社会問題として継続すると考えられるが,無線通信機能を前提とした遠隔制御車両や貨物車両の隊列走行を始めとする自動運転車両など,Connected Vehiclesは用途を明確化した形で今後台数が増加していくと考えられる.本課題の成果は,これらの車両の一部が交通流制御に参加することで大きな渋滞緩和効果が得られることを示しており,渋滞に伴う経済損失の回避も含めて社会的な意義は大きいと考える.

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019

All Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Poster : Delay-Resilient Cooperative Velocity Control for Mitigating Congestion Based on Machine Learning2024

    • Author(s)
      Ryota Hachimine, Hiroaki Morino
    • Organizer
      IEEE Vehicular Networking Conference 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Connected Vehiclesによる協調経路変更制御における車両の走行特性に応じた経路決定2024

    • Author(s)
      今村就,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(センサーネットワークとモバイルインテリジェンス研究会) SeMI2024-8
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 車両速度予測と減速制御による渋滞緩和手法における制御車両比率が与える影響の評価2024

    • Author(s)
      福丸哲矢,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会 2024年3月
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 車両ごとの加速特性を考慮した協調合流制御による事故渋滞の緩和2023

    • Author(s)
      齋藤航基,森野博章
    • Organizer
      自動車技術会秋季大会学生ポスターセッション
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 車両ごとの走行特性を考慮した都市部での迂回制御の検討2023

    • Author(s)
      李浩明,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 自動運転・手動運転混在環境での速度制限変動制御による事故渋滞の緩和2023

    • Author(s)
      小山真吾,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Ttraffic congestion mitigation by deceleration control with short-term velocity forecasting using V2X2023

    • Author(s)
      Tetsuya Fukumaru
    • Organizer
      Proc. of the International Workshop on Pervasive Computing for Vehicular Systems (PerVehicle 2023)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速道路における路車間通信を用いた短時間車速予測と速度制御による渋滞軽減手法の評価2022

    • Author(s)
      福丸哲矢
    • Organizer
      電子情報通信学会 超知性ネットワーキングに関する分野横断型研究会(RISING) 2022-10-RISING
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 自動運転・手動運転車両混在環境における協調合流制御による事故渋滞の緩和2022

    • Author(s)
      鹿毛悠誠
    • Organizer
      電子情報通信学会 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高速道路における路車間通信を用いた短時間車速予測と速度制御による渋滞軽減手法の評価2022

    • Author(s)
      福丸哲矢
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告 SeMI2022-13
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高速道路における短時間車速予測と速度制御による渋滞軽減効果の評価2022

    • Author(s)
      福丸哲矢
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会 B-15-15 2022年3月
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] エリアごとの適応車速制御による高速道路事故渋滞の緩和2022

    • Author(s)
      相浦隆青
    • Organizer
      情報処理学会全国大会 2E-03 2022年3月
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Mitigating Traffic Congestion Due To an Accident with Area-dependent Jam Absorption Driving2022

    • Author(s)
      Aiura Ryusei
    • Organizer
      International Workshop on Pervasive Computing for Vehicular Systems (PerVehicle 2022), Co-located with IEEE PerCom 2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速道路サグ部渋滞時の車両間通信を利用した車線変更制御の性能評価2021

    • Author(s)
      鹿毛悠誠
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告 SeMI2021-4 2021年5月
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Performance study of the lane change control using vehicle communications for alleviating congestion2021

    • Author(s)
      Hiroaki Morino and Yusei Kage
    • Organizer
      IEEE PerVehicle Workshop
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速道路サグ部渋滞時の車両間通信を利用した車線変更制御の性能評価2021

    • Author(s)
      鹿毛悠誠,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会SeMI研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 車両間通信を用いた自動運転車両の合流制御方式2021

    • Author(s)
      白石遼平,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会 B-15-38
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 路車間通信を用いた高速道路渋滞緩和制御の特性評価2020

    • Author(s)
      相浦隆青,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会 B-15-8
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 合流部での円滑な合流を考慮した自動運転車両間での情報共有2020

    • Author(s)
      白石遼平,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会 B-15-8
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Evaluation of congestion mitigation effect at sags brought by lane change control using RVC system2020

    • Author(s)
      Yuuki Shibuya and Hiroaki Morino
    • Organizer
      International Workshop on Pervasive Computing for Vehicular Systems (PerVehicle) 2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自動運転・手動運転混在環境における車線変更抑制による自然渋滞軽減効果の評価2020

    • Author(s)
      渡邊 聖,相浦龍青,森野博章
    • Organizer
      電子情報通信学会センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会 2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 自動運転・手動運転混在環境における車線変更抑制による自然渋滞軽減効果の評価2019

    • Author(s)
      澁谷祐輝,森野博章
    • Organizer
      革新的無線通信技術に関する横断型研究会専門委員会 MIKA 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 自動運転・運転支援における通信技術活用2019

    • Author(s)
      森野博章
    • Organizer
      日本機械学会2019年度年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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