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Basic framework of the asymptotic best-response model with deep-reinforcement learning in the traffic simulation applications

Research Project

Project/Area Number 20K04719
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22050:Civil engineering plan and transportation engineering-related
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

Miyagi Toshihiko  岐阜大学, 工学部, 特任教授 (20092968)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 倉内 文孝  岐阜大学, 工学部, 教授 (10263104)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords離散的動的経路選択モデル / 漸近的最適応答モデル / Nash均衡 / ゲーム論的行動選択モデル / ミクロ交通流シミュレーションベース交通配分 / 心理学的学習行動モデル / 深層強化学習 / 限界合理性 / 漸近的最適応答 / 交通ネットワークシミュレーション / ゲーミフィケーション / 道路交通マネジメント / 交通流シミュレーション / ゲーム理論 / 動的交通流配分 / 強化学習 / 交通流シミュレーションモデル / 深層学習 / 一般化弱仮想プレイ / 確率近似理論 / リカレントニューラルネットワーク / Day-to-day 動的配分 / ナッシュ均衡 / 動学的交通量配分
Outline of Research at the Start

我が国のみならず世界において自動走行支援システムの実用化が急速に進展してきているが、その技術が実際に導入された場合の影響を把握する手法の開発は遅れている。技術開発の影響は一般に交通シミュレーション手法を用いて行われ、道路交通のもたらす環境影響評価や混雑や事故緩和効果の経済的メリットを測定するのに利用されてきた。しかし、既存の手法では刻々と変化する道路環境における交通情報の果たす役割が十分に織り込めておらず、また、個々の情報に基づくドライバー各自の最善行動がシステム全体に与える錯乱の影響も評価できない。本研究はこうした問題解決に資する理論とシミュレーション手法の開発を意図している。

Outline of Final Research Achievements

The development of an asymptotically best response algorithm and its basic theory were proposed to address the following issues: 1) development of transportation systems suitable for automated driving systems and decentralized network societies, 2) transportation system analysis to evaluate the development of information and communication technologies to improve the efficiency of transportation systems, 3) the discretized behavioral model for route choice that minimize travel time among available routes for users and prediction of the effects of learning experiments, and 4) Development of a basic theory of game-theoretic learning behavior models that take into account interactions among individuals and between individuals and the environment under imperfect information.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ABRアルゴリズムは、利用者が自律的に走行環境を学習し、漸近的に自己の効用を改善するように行動すると仮定した手法である。不確実な交通状況に応じた利用者の限界合理的な行動に基づく最適な経路選択の学習行動をモデル化している。また、ゲーム理論的なアプローチを取り入れることで、より複雑な状況下での利用者の行動を予測し、分析することが可能である。さらに、シミュレーションを通じて実際の交通流の動きを再現し、それに基づいた最適な交通量配分を行うことができる。これらの特徴により、ABRアルゴリズムは従来の交通ネットワーク均衡モデル。非集計行動モデルの拡張である同時にゲーム論的行動モデルの拡張になっている。

Report

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

    (15 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 7 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Isolation vulnerability analysis in road network: Edge connectivity and critical link sets2023

    • Author(s)
      Sugiura Satoshi、Kurauchi Fumitaka
    • Journal Title

      Transportation Research Part D: Transport and Environment

      Volume: 119 Pages: 103768-103768

    • DOI

      10.1016/j.trd.2023.103768

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 高速道路における行動変更提案に向けた交通状況フォーキャストモデルの構築2023

    • Author(s)
      荒木咲良,倉内文孝
    • Journal Title

      第43回交通工学研究発表会論文集

      Volume: 97 Pages: 659-666

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Applying the Hyperpath Concept to Public Transit Accessibility Evaluation2022

    • Author(s)
      2.Kaewkluengklom, R, Kurauchi, F. and Iwamoto, T.
    • Journal Title

      Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies

      Volume: 14 Issue: 0 Pages: 374-390

    • DOI

      10.11175/easts.14.374

    • ISSN
      1881-1124
    • Year and Date
      2022-03-11
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identifying Golden Routes in Tourist Areas based on AMP Collectors2022

    • Author(s)
      1.Zhou, G, Kurauchi, F, Ito, S and Du, R.
    • Journal Title

      Asian Transport Studies

      Volume: 8 Pages: 100052-100052

    • DOI

      10.1016/j.eastsj.2021.100052

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 社会的費用最小化バスネットワークデザイン:木構造制約による二段階アプローチ2022

    • Author(s)
      3.秋岡路暉,杉浦聡志,倉内文孝
    • Journal Title

      土木学会論文集

      Volume: 77(5)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discrepancy of route choice between theoretical hyperpath and actual choice based on smart card data in Shizuoka, Japan2022

    • Author(s)
      1.Kaewkluengklom R., Kurauchi, F and Iwamoto T.
    • Journal Title

      Proceedings of the 6th Conference on Sustainable Urban Mobility

      Volume: - Pages: 251-265

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of Transfer Time Distribution Parameters with Automatic Fare Collection Data: Stochastic Frontier Model2021

    • Author(s)
      Wahaballa, A.M., Kurauchi, F., Schmocker, J.-D. and Iwamoto, T.
    • Journal Title

      Journal of Transportation Engineering, A: Systems

      Volume: 147(7) Issue: 7

    • DOI

      10.1061/jtepbs.0000536

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] How Does Travel Demand Follow the Change in Infrastructure? Multiple-Year Eigenvector Centrality Analysis2021

    • Author(s)
      Ando Hiroe、Kurauchi Fumitaka
    • Journal Title

      Sustainability

      Volume: 13 Issue: 23 Pages: 13366-13366

    • DOI

      10.3390/su132313366

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Social Dynamics Simulation Using a Multi-Layer Network2021

    • Author(s)
      4.Sugiki N., Nagao, S., Kurauchi, F., Mutahari, M. and Matsuo, K.,
    • Journal Title

      Sustainability

      Volume: 13,13744 Issue: 24 Pages: 1-22

    • DOI

      10.3390/su132413744

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Investigation of Changes in Passenger Behavior Using Longitudinal Smart Card Data2021

    • Author(s)
      Kaewkluengklom, R., Kurauchi, F. and Iwamoto, T.
    • Journal Title

      International Journal of Inteligent Transportation Systems Research

      Volume: 19 Issue: 1 Pages: 155-166

    • DOI

      10.1007/s13177-020-00232-3

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゲーミフィケーションによる渋滞緩和をめざしたドライバーへの働きかけ~「おおいもん勝ち渋滞緩和ゲーム」の開発~2023

    • Author(s)
      東善朗,倉内文孝,柴垣太郎,中村俊之,荒木咲良,廣田柚月乃
    • Organizer
      土木計画学研究・講演集、68
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of long-term road network improvements using multiple-year eigenvector centrality analysis2021

    • Author(s)
      Ando, H., Kurauchi, F. and Bell, M.G.H.,
    • Organizer
      th International Symposium on Transport Network Reliability
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習による高速道路の渋滞ナウキャストに関する研究2021

    • Author(s)
      杜然,倉内文孝
    • Organizer
      令和2年度土木学会中部支部研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 交通ビッグデータの横断的活用による移動パターン把握 に関する検討2021

    • Author(s)
      浅井拓登,倉内文孝
    • Organizer
      令和2年度土木学会中部支部研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] マルチレイヤネットワークを用い た社会ダイナミクスモデルのシミュレーション2020

    • Author(s)
      長尾将吾,杉木直,倉内文孝,松尾幸二郎
    • Organizer
      土木計画学研究・講演集, 62
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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