交通流の数理模型に基づくシミュレータ開発とデータベース構築

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650065
• 研究機関: 三重短期大学
• 研究代表者: 杉山 雄規 三重短期大学, 生活科学科, 教授 (20196778)
• 研究分担者: 只木 進一 佐賀大学, 学術情報処理センター, 教授
• キーワード: 交通流 / 複雑系 / パターン形成 / 相転移 / ソリトン / 動力学模型 / シミュレーション / データベース

研究概要

最適速度模型(OV模型)は、高速道路などで見られる自然渋滞の動力学的発生を記述する単純な模型で、動力学模型としては渋滞クラスターの形成を初めて再現した。OV模型では、渋滞は集団運動の結果として現れるソリトン解として記述され、臨界車両密度を超えた際に自由走行の解が不安定になり、この渋滞解が安定化する。このように、渋滞形成の現象は相転移の物理現象として捉えることができ、粉体流などの広い対象を含む非線型力学における分岐現象や散逸模型のパターン形成問題の研究でもあることを示した。OV模型は交通流の動的特性の本質を捉えたものとして国内外で評価されている。我々はOV模型を基礎に置いた結合写像模型(CMOV模型)を構築し、2レーン、流入流出・トンネルなどのボトルネックなどの存在する現実的道路状況において、交通流の振る舞いを研究するシミュレーターの開発を進めた。
また、現実の高速道路の実測データを収集し、理論研究の基盤となる現象を様々な角度から定量的に分析するためのデータベースとその解析ツールソフトの開発を進めている。東名高速道路の実測データに対する解析により、2レーン走行の交通流の時系列変化の特徴的振る舞いや準安定な渋滞相の発見など、複雑な微視的振る舞いによる新たな動的特性が見出された。同様の解析は海外でも始まっている。CMOV模型を2レーンに応用したシミュレータによる計算結果との比較もはじめており、集積データについて良く一致する結果を得ている。さらに、道路公団より異なった状況の様々な地点での渋滞発生地点における大量のデータを取得することができ、このデータの蓄積と解析ソフトにより本格的にデータベースの構築を進めている。

研究成果

• [文献書誌] K.HaSebe,A.Nakayama,Y.Sugiyama: "Exact Traveling Cluster Solutions of Differential Equations with Delay for a Traffic Flow Model"Proceedings of Workshop of 'Traffic Granular Flow' 99' (Springer -Verlag). 413-418 (2000)
• [文献書誌] S.Tadaki,M.Kikuch,Y.Sugiyama,S.Yukawa: "Noise Induced Coupled Map Optimal Velocity Model of Traffic Flow"Soft Computing in Industrial Applications(Springer-Verlag). 357-362 (2000)
• [文献書誌] S.Tadaki,M.Kikuchi,Y.Sugiyama,S.Yukawa: "Congestion in Multi-Lane Coupled Map Traffic Model "Statistical Physics(AIP.2000). 578-580 (2000)
• [文献書誌] Y.Sugiyama,M.Kikuchi,S-i,Tadaki,S.Yukawa: "Asymmetric Optimal Velocity Model"Progress of Theoretical Physics Supplement. 138. 549-554 (2000)
• [文献書誌] S-i.Tadaki,M.Kikuchi,Y.Sugiyama,S.Yukawa: "Congestion in Multi-lane roads with Coupled map Traffic flow Model"Progress of Theoretical Physics Supplement. 138. 594-595 (2000)