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深層強化学習を内包した漸近的最適応答モデルと交通流シミュレーション分析への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K04719
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22050:土木計画学および交通工学関連
研究機関岐阜大学

研究代表者

宮城 俊彦  岐阜大学, 工学部, 特任教授 (20092968)

研究分担者 倉内 文孝  岐阜大学, 工学部, 教授 (10263104)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード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
研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

交通システムの分析と最適化に関連する問題を解決するために漸近的最適応答アルゴリズムの開発と拡張およびその基礎理論を提案した。この成果は以下の問題に対処するために利用できる。1)自動走行システムや分権型ネットワーク社会に適した交通システムの開発、2)交通システムの効率化を図るための情報通信技術の発展を評価するための交通システム分析手法、3)離散化された利用者が利用可能な経路の中から所要時間を最小化するような経路選択の行動モデルと学習実験の効果予測、3)不完全情報のもとでの個人間および個人と環境の相互作用を考慮したゲーム論的学習行動モデルの基礎理論の構築

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Isolation vulnerability analysis in road network: Edge connectivity and critical link sets2023

    • 著者名/発表者名
      Sugiura Satoshi、Kurauchi Fumitaka
    • 雑誌名

      Transportation Research Part D: Transport and Environment

      巻: 119 ページ: 103768-103768

    • DOI

      10.1016/j.trd.2023.103768

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      荒木咲良,倉内文孝
    • 雑誌名

      第43回交通工学研究発表会論文集

      巻: 97 ページ: 659-666

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applying the Hyperpath Concept to Public Transit Accessibility Evaluation2022

    • 著者名/発表者名
      2.Kaewkluengklom, R, Kurauchi, F. and Iwamoto, T.
    • 雑誌名

      Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies

      巻: 14 号: 0 ページ: 374-390

    • DOI

      10.11175/easts.14.374

    • ISSN
      1881-1124
    • 年月日
      2022-03-11
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identifying Golden Routes in Tourist Areas based on AMP Collectors2022

    • 著者名/発表者名
      1.Zhou, G, Kurauchi, F, Ito, S and Du, R.
    • 雑誌名

      Asian Transport Studies

      巻: 8 ページ: 100052-100052

    • DOI

      10.1016/j.eastsj.2021.100052

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      3.秋岡路暉,杉浦聡志,倉内文孝
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 77(5)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrepancy of route choice between theoretical hyperpath and actual choice based on smart card data in Shizuoka, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      1.Kaewkluengklom R., Kurauchi, F and Iwamoto T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 6th Conference on Sustainable Urban Mobility

      巻: - ページ: 251-265

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Transfer Time Distribution Parameters with Automatic Fare Collection Data: Stochastic Frontier Model2021

    • 著者名/発表者名
      Wahaballa, A.M., Kurauchi, F., Schmocker, J.-D. and Iwamoto, T.
    • 雑誌名

      Journal of Transportation Engineering, A: Systems

      巻: 147(7) 号: 7

    • DOI

      10.1061/jtepbs.0000536

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How Does Travel Demand Follow the Change in Infrastructure? Multiple-Year Eigenvector Centrality Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Ando Hiroe、Kurauchi Fumitaka
    • 雑誌名

      Sustainability

      巻: 13 号: 23 ページ: 13366-13366

    • DOI

      10.3390/su132313366

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Social Dynamics Simulation Using a Multi-Layer Network2021

    • 著者名/発表者名
      4.Sugiki N., Nagao, S., Kurauchi, F., Mutahari, M. and Matsuo, K.,
    • 雑誌名

      Sustainability

      巻: 13,13744 号: 24 ページ: 1-22

    • DOI

      10.3390/su132413744

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Investigation of Changes in Passenger Behavior Using Longitudinal Smart Card Data2021

    • 著者名/発表者名
      Kaewkluengklom, R., Kurauchi, F. and Iwamoto, T.
    • 雑誌名

      International Journal of Inteligent Transportation Systems Research

      巻: 19 号: 1 ページ: 155-166

    • DOI

      10.1007/s13177-020-00232-3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      東善朗,倉内文孝,柴垣太郎,中村俊之,荒木咲良,廣田柚月乃
    • 学会等名
      土木計画学研究・講演集、68
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of long-term road network improvements using multiple-year eigenvector centrality analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Ando, H., Kurauchi, F. and Bell, M.G.H.,
    • 学会等名
      th International Symposium on Transport Network Reliability
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      杜然,倉内文孝
    • 学会等名
      令和2年度土木学会中部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      浅井拓登,倉内文孝
    • 学会等名
      令和2年度土木学会中部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      長尾将吾,杉木直,倉内文孝,松尾幸二郎
    • 学会等名
      土木計画学研究・講演集, 62
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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