[論文レビュー] Dependence of Empirical Fundamental Diagram on Spatial-Temporal Traffic Patterns Features

Boris S. Kerner|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 2003

Traffic control and management参考文献 5被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、高速道路における混雑状態の実験的基本図の混雑ブランチが普遍的ではなく、測定が行われる高速道路の特定の地点と、空間的・時間的パターンの種別（例：同期流や広範図の移動ジャム）に強く依存することを示している。混雑ブランチの勾配は正から最大値を示し、高密度域では静止状態の広範図の移動ジャムを表す基本図の直線Jに漸近的に近づく。

ABSTRACT

It is shown that the branch of the empirical fundamental diagram for congested traffic strongly depends both on the type of the congested pattern at a freeway bottleneck and on the freeway location where the fundamental diagram is measured. Since the type of the pattern at the same bottleneck can depend on traffic demand, a qualitative form of the empirical fundamental diagram can strong depend on traffic demand also. At freeway locations where the average speed in synchronized flow is higher the branch of the fundamental diagram for congested traffic has a positive slope in the flow density plane as well the slope of the branch for free flow. In the upstream direction when the average synchronized flow speed inside the congested pattern decreases, first the slope of the branch for congested traffic decreases and then the branch can transform into the curve with a maximum. At freeway locations, where the average speed in synchronized flow further decreases the branch for congested traffic more and more tends to the line J which represents the stationary motion of the downstream front of a wide moving jam in the flow-density plane: The line J is an asymptote for the branch of congested traffic of the empirical fundamental diagrams at higher densities for those freeway locations where wide moving jams occur and propagate.

研究の動機と目的

• 高速道路の混雑地点における空間的・時間的交通パターンの種別に応じて、混雑交通の実験的基本図の形状がどのように変化するかを調査すること。
• 高速道路の地点が、フロー・密度平面上における混雑交通ブランチの形に与える影響を分析すること。
• 交通需要と基本図の定性的な形状の関係を検討すること。
• 混雑交通ブランチが、静止状態の広範図の移動ジャムを表す特定の直線（J）に漸近的に近づくかどうかを特定すること。
• 異なる同期流状態および伝播ダイナミクス下での基本図のばらつきを明確にすること。

提案手法

• 高速道路の混雑地点における実世界の交通データを用いた実証的分析により、明確に分離可能な空間的・時間的交通パターンを同定すること。
• 速度と密度のダイナミクスに基づいて、混雑パターンを同期流や広範図の移動ジャムなどの種別に分類すること。
• ブottleneckの上流および下流におけるさまざまな地点でフローと密度を測定し、基本図のブランチをマッピングすること。
• フロー・密度平面を用いて、異なるパターン種別および地点における混雑ブランチを可視化および比較すること。
• 混雑ブランチの勾配の数学的特徴付けと、高密度域における漸近直線Jへの収束を検討すること。
• 観察されたパターン種別および地点依存性を解釈するため、三相交通理論の枠組みを適用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高速道路の混雑地点における空間的・時間的交通パターンの種別に応じて、実験的基本図の混雑ブランチの形状はどのように変化するか？
• RQ2 高速道路に沿った地点が、混雑基本図ブランチの形にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ3 交通需要は、基本図における混雑ブランチの定性的な構造にどのように影響するか？
• RQ4 基本図の混雑ブランチは、静止状態の広範図の移動ジャムを表す特定の直線に漸近的に近づくか？
• RQ5 同期流における平均速度と、フロー・密度平面上における混雑ブランチの勾配との関係は何か？

主な発見

• 実験的交通基本図の混雑ブランチは、ブottleneckにおける混雑パターンの種別（例：同期流対広範図の移動ジャム）に強く依存する。
• 同期流の速度が高い地点では、混雑ブランチは自由流れブランチに類似した正の勾配を示す。
• 上流における同期流の平均速度が低下するにつれて、混雑ブランチの勾配は減少し、最終的には最大値を持つ曲線に変化する。
• 同期流速度が低い地点では、混雑ブランチは静止状態の広範図の移動ジャムを表す漸近直線Jに徐々に近づく。
• 直線Jは、広範図の移動ジャムが伝播する地点における、高密度域における混雑ブランチの極限曲線として機能する。
• 基本図の定性的な形は普遍的ではなく、交通パターンの種別および高速道路の地点に大きく依存して変動する。