交通情報学特論 第11回「ミクロ交通流シミュレーションSUMO深掘り」講師：伊藤昌毅

東京大学 大学院情報理工学系研究科 創造情報学専攻 「交通情報学特論」 第11回 2023年6月28日 弥生キャンパス I-REF棟 Hilobby ミクロ交通流シミュレーションSUMO深掘り 東京大学 大学院情報理工学系研究科 附属ソーシャルICT研究センター 創造情報学専攻兼担 伊藤昌毅

オープンソースミクロ交通流 シミュレータ： SUMO

本日の目標 • SUMOで自在にネットワークや交通需要を作成する • SUMO内で起こっている事象を観測・把握する • Excelを用いて交通工学で用いられる表現に落とし込む

Netedit 基本操作: 道路ネットワーク作成

Netedit起動 • Windows • Mac – コマンドの後に & を付けるとバックグラウンドで起動 % netedit &

ネットワーク新規作成 • File → New （or Ctrl + N) – 白紙のネットワークが立ち上がる • 全般的にとても使いにくいので慣れる必要があります – オープンソースなのでやる気と時間があればもっといいUIを！

ファイル構成 • シミュレーションに必要なデータや設定などを複数ファイルに分けて保 存 – 実行時に指定することが出来る項目も多いが、シミュレーションを繰り返すことを考えると 設定ファイルに保存するのが望ましい – Neteditは複数ファイルを管理出来るが、UIが分かりにくい • ネットワーク： *.net.xml – ネットワークの幾何構造や属性などを保存 • 経路や移動需要： *.rou.xml – 車両、通行経路、台数やタイミングなどを保存 • 全体設定： *.sumocfg – どのようなファイルを利用するか – どのようなデータを出力するか

各ファイルのオープン・セーブ方法 • sumocfg ファイルで一括して読み込み、保存が可能

Neteditのモード • 大きく3つの編集モード – Network • ネットワークの編集 • 下位のモード – Inspect, Delete, Select, Move, Create Edge, Connection, Traffic Signal など • かなり独特の操作性なので慣れが必要 – Demand • 交通需要の設定 • 下位のモード – Data – Create Route, Create Vehicle, Create Personなど

初期設定： 左側通行 • Processing → Options → Processing • Lefthand を チェック • Neteditの設定自 体を保存するには “Save NETEDIT config”

Netedit 基本操作: 道路ネットワーク作成

ネットワーク作成基本操作 • クリック1： ノード（junction）1 を作成 • クリック2： ノード（junction）2 を作成し、ノード1→ノー ド2の間にEdgeを引き、Laneを1本設定する – 逆方向は異なるEdgeとなる • 誤ってノードを設定したときは、Escで取り消し • Control + Z で Undo (Macは Command + Z でないことに 注意）

ネットワーク作成のコツ その1 • 上り、下りが両方必要なときは、ノード2→ノード1の方向にマ ウスクリックで反対方向のノードも作成 – マウスを重ねたノードの周辺の色が変わるので、Edge/Laneを作成したいノード を差していることを確認 • Edge作成中も領域の拡縮、移動が可能。Shiftとマウス左ボタ ンを押しながらマウス操作で、地図を移動できる

ネットワーク作成のコツ その2 • グリッド – 有効にすることで100m区切りのグリッドを表示し、ノードの位置もグリッドの 交点のみになる • Edge Chain Mode – 3度目以降のクリックでもEdge/Laneの入力が続く – 終わらせたいときは Esc • Edge Opposite Direction – 上り下り両車線を同時に入力

Edge/Laneの分割 • Edgeの途中からいきなり分 岐は出来ない • Edge上で右クリック→Split edge in both direction で中 間にノードが追加される

属性の確認・変更 (Inspect) • クリック→属性表示 • 値を変更できる属性もある – numLanesの変更で複数車線化 • 構造のヒエラルキーにも注目

選択 (Select) • クリックで選択、再度クリックで選択解除 • Shift＋マウスで領域選択 • Escでも選択解除 • 選択状態から別の操作 – Delete (Macなら Fn + BackSpace) で一括削除 – Moveでまとめて移動

削除 (Delete) • クリックした要素を削除 • 依存している要素も同時に削除される – 例： ノードを削除すると、そのノードに紐付いたEdge/Laneも削除される • まとめて削除する場合は 選択モードで

移動 (Move) • マウス操作でノードの移動 – 紐付いたEdge/Laneも移動される • 複数選択した状態での移動も可能 • 直線から曲線へ – Edge/Laneの途中をつまんで動かすことで、道路を曲線に出来る

ネットワークを作成してみよう

道路属性の設定 • 道路のレーン数、最高速度などは設定が必要 • 参考: 時速と秒速の変換 – 100km/h = 27.78m/s – 80km/h = 22.22m/s – 60km/h = 16.67m/s – 50km/h = 13.89m/s – 40km/h = 11.11m/s – 30km/h = 8.33m/s

ルート設定

ルートの作成 • ルートとして設定するEdgeを順に クリック – 右の色に従ってEdgeが選択状態になる • 選択が終了したら“Finish route creation” クリック

車両（デマンド）の設定 • 種類があるが、ここでは flow (over route)を利 用

ボトルネックの観察 • ボトルネックがある道路ネットワークを作成し、振る舞いを観 察しよう • ボトルネック – 車線の減少 – 上限速度の低下 – サグ部（SUMOでの再現は難しいかも） https://www.shutoko.jp/ss/shutokonews/archive/master/201809.html

• https://www.shutoko.jp/ss/shutokonews/archive/master/201809.html

XMLファイルを直接編集 • rouファイルに関しては、実 際には直接XMLファイルを 編集した方が作業の効率が 良くなる • Netファイルは必ずnetedit 経由で操作すること

シミュレーション結果の詳細

SUMOの動作ログの種類 • 設定することで、シミュレーションの状況を詳細なログに書き 出せる – 数十種類のログが定義されており、設定で出力可能 • FCD出力（Floating Car Data） – すべての車両の位置、速度、角度などの詳細な動きを記録 – 各車両の詳細なトラッキングを可能に • エミッション出力 – 各車両のエミッション（CO2、CO、NOxなどの排出物）情報を出力 • その他、レーンチェンジ、電気自動車のバッテリ状態、歩行者 状態など様々なデータを出力可能

ログファイル出力方法 • XML形式のsumocfg ファ イルを直接編集 • output の項を以下のよう に追加 <output> <fcd-output value="output.xml"/> </output>

コマンドラインからの実行 • ただログを得たい場合など、GUIが不要な状況もある • コマンドラインからSUMOを実行すれば、可能な限り高速でシ ミュレーション結果を得られる • -c オプションで設定ファイルを渡す % sumo -c simple4.sumocfg

出力されたログファイル • 出力されたXMLファイルはExcelで直接開ける

ログファイルの中身 • 全ての時間ステップで、全ての vehicle の以下のデータが記録 される • vehicle id: 車両ID • x, y: 車両のXY座標 • Angle: 車両の進行方向 • Type: 車両のタイプ • Speed: スピード m/s • Lane, pos: どのレーンのどの地点にいるか • Slope: 傾斜

交通流の可視化 • 位置（X座標）とtimestampを用いてグラフ作成可能

交通感知器の追加 • Additionalモードから InductionLoopの追加が可能 – Periodとしてデータ取得間隔、fileとして出力ファイル名を設定

Detectorから出力されるパラメータ • 取得間隔毎に以下の値が記録される • Flow: – 交通流率。1時間あたりの通過台数 • Occupancy: – 占有率。その点において車が存在した時間の割合(%) • Speed: – 平均速度 • harmonicMeanSpeed: – 調和平均速度 • Length: – 車両の平均長さ • nVehEnterd: – 通過車両台数

交通量累積図の視覚化 • 交通量を更に累積図にしてみよう

交差点と信号制御

信号交差点の観察 • 信号交差点を作成し、交通条件や交差点の状況が変わった場合 の変化を観察しよう • 交通量を増やしたら？減らしたら？ • 信号制御の時間幅を伸ばしたら？縮めたら？ • 交差点形状を変えたら？ – 交差点そのものを大きくする、小さくする • 歩行者横断帯があったら？歩行者がいたら？

信号交差点の作成 • Traffic Light mode • 交差点を指定した状態 で”Create” • 交差点内の進路と階梯図が 自動作成される

複雑な交差点の作成 • 2車線以上の場合 • 右折レーン • 矢印信号 • 横断歩道

SUMOの発展例 • 公共交通データ – 時刻表に基づいた公共交通の導入が可能 • 均衡交通量配分 – コマンドラインツール duarouter により均衡交通量配分が可能 – 繰り返し計算による収束 • TraCI – シミュレーションの状況への介入やデータ取得がPythonプログラムから可能 – 動的な交通状況を再現したり、複雑な観測を行うためには必須

次回の案内

講義予定 （全13回） • • • • • • • • • • • • • 1. 交通情報学入門 2. 地理情報システム(GIS)と時空間データベース 1 3. 地理情報システム(GIS)と時空間データベース 2 4. 交通データと計測 1: 基盤データ編 5. ゲスト講義1: 交通事業者とMaaS（藤垣洋平・小田急電鉄株式会社） 6. 交通データと計測 2: 動的データ編 7. 経路検索アルゴリズムと応用 8. 交通シミュレーションの技術と演習 1 9. ゲスト講義2: 交通ビッグデータ分析と活用の実務（太田恒平・株式会社トラフィックブレイン） →第10回へ 10. 交通シミュレーションの技術と演習 2 11. 高度化する交通サービス: ITS（Intelligent Transport Systems）・MaaS (Mobility as a Service) ・自動運転 12. データに基づいた交通政策の可能性 13. 交通情報学の未来（ディスカッション）

本日の課題 • 授業の感想、質問、要望などをコメントしてください • 最終回は自由なディスカッションの時間にします。そこで議論 したいテーマを提案してください • LMSで提出 〜7月5日（水） 23:59まで

最終レポート予告 • 締切 – 8月2日（水）23:59 • 分量 – 中間レポートの1.5倍程度 • 課題 – 交通データを用いた政策提言 – 交通データを用いた交通現象の解明 • 条件 – 交通ビッグデータやGIS、交通シミュレーションなど授業で扱ったツールを活かしてくださ い • 準備： – 大都市交通センサスデータ： 3大都市圏分 – その他貸出可能なデータについては応相談