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やすもりさかど
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1 首都高速道路における大規模交通規制時の流入制御施策に関する検討稲富貴久 1 内海和仁 2 中村司 3 割田博 4 島崎雅博 5 1 正会員パシフィックコンサルタンツ ( 株 )( 東京都多摩市関戸 1-7-5) takahisa.inatomi@ss.pacific.co.jp 2 正会員首都高速道路 ( 株 )( 東京都千代田区霞が関 1-4-1) k.uchiumi63@shutoko.jp 3 正会員首都高速道路 ( 株 )( 東京都品川区大崎 1-6-3) t.nakamura811@shutoko.jp 4 正会員首都高速道路 ( 株 )( 神奈川県横浜市神奈川区東神奈川 1-3-4) h.warita1116@shutoko.jp 5 非会員パシフィックコンサルタンツ ( 株 )( 東京都多摩市関戸 1-7-5) masahiro.shimazaki@tk.pacific.co.jp 首都高速道路の都心環状線は, 放射路線上り方向からの交通が集中し, 慢性的に渋滞が発生しており, 渋滞緩和への対策が急務となっている. また, 多くの要人が首都高速道路を通行する際には, 大規模な交通規制が実施されており, 即時的な対応かつ他の交通への影響を抑制した交通規制施策の立案が期待されている. そこで本稿では, 大規模交通規制時に円滑な交通状況を維持するための流入規制施策について検討を実施した. その結果, 都心環状線における集計交通密度と流入交通量の関係により, 都心環状線のネットワークパフォーマンスを活かした流入規制施策についての知見を得た. また, 大規模交通規制時において実施された流入規制施策による交通状況への影響を分析し, ボトルネックを対象とした流入制御施策の有効性を明らかにした. Key Words : inflow control, traffic restriction, macroscopicqk, metropolitan expressway 1. はじめに首都高速道路 ( 以下, 首都高 ) は路線延長約 3km, 1 日の利用台数 1 万台以上の大規模な道路ネットワークであり, 首都圏の大動脈としての機能を有している 1) ( 図 -1). 近年の中央環状線開通 ( ネットワーク拡充 ) により長期的には渋滞緩和が図られているが, 時間的な交通集中や事故等の突発事象により渋滞問題の解消には至っておらず, 有効な対策を講じることが急務となっている. 今後, 新規路線供用や拡幅等のハード的な対策にはコストと時間を要することから, 既存路線を有効に活用した渋滞対策が必要であると考えられる. また, ソフト的な渋滞対策や交通規制時の渋滞対策として, 本線に流入する交通の総量を抑制する入口の流入制御や料金所ブース制御等の流入制御手法が有効な対策であると考えられる. 流入制御に関するこれまでの研究では, 高速道路利用台数が最大となる制御理論による LP 制御手法が提案されている 2) 3). 同手法は, 制御時間帯における精度の高い予測 OD 交通量が必要とされることや入口での制御であることによる一般街路へ与える影響等から, 未だ研究の域に留まっている. また, 一般街路への影響を考慮し, ボトルネック遅れ時間を最小化にするため, 各入口からの最適な流入量を決定するLP 制御手法 4) が提案されている. 一方, 阪神高速道路においては, エリアを対象とし集計 QKを用いた流入制御手法 5) 6) による研究 7) が報告されており, 実用化に向けた期待が高まっている. ところで, 国賓等の要人が来日した際には, 首都高を通行することが多く, 警備警護を目的とした交通規制や目的地までの円滑な通行を確保する交通規制が実施されている. 交通規制の方法としては, 通行直前の時間において, 通行するルートの上流断面における交通規制や合流断面における交通規制が挙げられる. しかし, 慢性的に渋滞が発生している路線では, 渋滞に巻き込まれた車両が捌けるまでに時間を要することから, 即時的に交通状況を円滑に変化させることが難しく, また, 交通規 1

2 制時間が長くなるという問題が懸念される. そこで, 即時的な交通規制に対応可能とするため, 慢性的に渋滞が発生している路線においては, 要人の通行前から渋滞発生を抑制する交通規制施策が重要となり, そのためには, 円滑な交通状況を常に維持するための交通規制施策の立案が期待されている. そこで本稿では, 首都高における大規模交通規制時の規制施策について検討を実施した. 平成 22 年 11 月 7 日 ( 日 )~14 日 ( 日 ) に神奈川県横浜市で開催された APEC 関連会議の際には, 多くの国賓や公賓等の要人が来日した. その際の首都高における交通規制施策について, 慢性的に渋滞が発生している都心環状線を対象に事前検討及び実際の交通規制に関する事後検証を行った. が必要とされている. そこで, 本稿では大規模交通規制時の施策として, 以下に示す流入規制施策について, 有効性を検討する. 1 集計 QK 関係によるエリア流入制御施策 2ボトルネック箇所を対象とした流入制御施策また,APEC 関連会議の開催時において, 都心環状線では, 要人の通行に伴う入口における流入規制が実施された. 流入規制された入口は, ボトルネック箇所上流に位置する入口であるため, ボトルネック箇所を対象とした流入規制施策による交通状況への影響分析を実施する. (1) 集計 QK 関係によるエリア流入制御施策 a) 集計 QK 関係の定義複数のリンクから構成されるネットワーク ( エリア ) において, そのネットワークの交通状況やパフォーマンスを表す指標として, 本稿では集計交通流率及び集計交通密度を用いる. この集計交通流率及び集計交通密度は, 以下の式において定義し, 集計 QK 関係による交通状況を分析する. 集計交通流率 Q q l L (1) i i / ただし, Q : 集計交通流率 [ 台 /h] q i : リンク iの交通流率 [ 台 /h] l i : リンク iの区間長 [km] L : 総延長 [km] 集計交通密度 K k i l i (2) 図 -1 首都高速道路ネットワーク図 2. 交通規制施策及び交通規制による影響分析都心環状線を対象とした大規模交通規制時における交通規制施策について検討する. 都心環状線は, 内回り外回りの両方向の通行が可能となっており, 延長距離は 14.2km( 片方向 ) である. また, 交通管制において用いられる道路管理区間が,66 区間 ( 両方向 ) に分割されており, 車両感知器により交通状況のデータが収集されている. 入口が14 箇所, 出口が18 箇所,JCTが9 箇所存在しており, 放射路線から多くの交通が流入することにより, 慢性的な渋滞が発生している. そのため, 渋滞対策を講じることが急務となっており, かつ, 大規模交通規制時に円滑な交通状況を維持するために有効な交通規制施策ただし, K : k i : リンク iの交通密度 [ 台 /km] b) 都心環状線の集計 QK 関係都心環状線内回り外回りをエリアと捉え, 集計 QK 関係を分析する. 分析に用いたデータは,21 年 7 月及び8 月における車両感知器 5 分区間データ ( 交通量速度 ) を用いる. また, 本線上において事故等突発事象の要因がデータに登録されている場合は, その時間帯のデータを分析から除去した. 都心環状線における集計 QK 関係図を図 -2に示す. 図より, 集計交通密度が図中 Kc( 臨界集計交通密度 ) 以下の場合は, 集計交通密度が増加するに従い, 集計交通流率も増加していることが分かる. しかしながら, 集計交通密度がKcを超過した場合は, 集計交通流率が減少している. よって, 集計交通密度をKc 付近の交通状況を維持することにより, ネットワークのパフォーマンスを最大限に活かすことが可能であると推測される. 2

3 集計交通流率 [ 台 /h] 4, 3, Kc 5 1,5 2,5 3, 3,5 図 -2 都心環状線における集計 QK 関係図また, 最大集計交通流率が観測されたときの都心環状線の区間速度を確認すると, 渋滞が発生している区間が確認された. 都心環状線をエリアと捉えた場合, エリア全体が一様な交通状況ではなく, エリア内に交通状況が大きく異なる区間が混在していることが分かった. そこで, 都心環状線の全区間において, 渋滞の発生を抑制する流入規制施策を考案するため, 全区間の速度が4km/h 以上という条件付けをした集計 QK 関係を図 -3に示す. 前述した集計 QK 関係と比較すると, 自由流側のみのデータとなり, 集計交通密度が増加するに従い, 集計交通流率も増加する関係となっていることが分かる. 都心環状線の集計交通密度を15[ 台 /area] 程度以下を目安に維持することにより, 都心環状線内の交通渋滞を抑制することが可能であると考えられる. 4, ある. 次に, 都心環状線への流入交通量について, 都心環状線入口交通量と都心環状線に接続する路線からの流入交通量に区別し分析した結果を図 -5に示す. 図より, 都心環状線への流入交通量を[ 台 /5 分 ] 程度以下に流入規制するための1つの方策として, 都心環状線に存在する入口を流入規制することが考えられる. 都心環状線に存在する18 箇所の入口から流入する交通は, 必ず都心環状線に流入することになるため, 都心環状線への影響を考慮すると, 的確かつ有効なターゲットである. また, 都心環状線の入口から流入する交通は, その多くが放射路線下り方向を目的地としており, 少し一般道を走行することで, 都心環状線の利用回避が可能である. さらに, 利用者への広報という観点においても, 過去にも都心環状線の入口規制の実績が多数あることや, 規制対象を都心環状線の入口に限定していることにより, 周知や理解を得やすい方策であると考えられる. 以上より, 都心環状線のネットワークパフォーマンスを最大限に活かす流入規制施策の1つとして, 都心環状線に存在する入口の流入規制が有効である知見を得た. 都心環状線流入交通量 [ 台 /5 分 ] 2,5 [ 台 /5 分 ] 1,5 5 集計交通流率 [ 台 /h] 3, Kc 1,5[ 台 /area] 5 1,5 2,5 3, 3,5 図 -3 都心環状線における集計 QK 関係図 ( 全区間速度が 4km/h 以上 ) c) 集計 QK 関係によるエリア流入規制施策都心環状線における集計 QK 関係を用いた流入規制施策について検討する. 前項において, 集計交通流率と集計交通密度について分析したが, 集計 QK 関係による流入規制施策を考慮すると, 都心環状線への流入交通量と集計交通密度の関係を分析する必要がある. そこで, 都心環状線への流入交通量と集計交通密度の関係を図 -4に示す. 図より, 臨界集計交通密度 (1,5[ 台 /area] 程度 ) の交通状況を維持するためには, 都心環状線流入交通量を[ 台 /5 分 ] 程度以下を目安に抑制することが必要が流入交通量 [ 台 /5 分 ] 1,5[ 台 /area] 5 1,5 2,5 3, 3,5 図 -4 都心環状線流入交通量と集計交通密度の関係図 2,5 1,5 5 : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: 時刻都心環状線における入口交通量都心環状線に接続する路線からの流入交通量総流入交通量における都心環状線入口の交通量割合図 -5 都心環状線への流入交通量 (2) ボトルネック箇所を対象とした流入規制施策 5% 45% 4% 35% 3% 25% 2% 15% 1% 5% % 総流入交通量における都心環状線入口の交通量割合ボトルネック箇所を対象とした流入規制施策は, ボトルネック箇所に到達する需要交通量を上流側に位置する入口においてボトルネック容量以下に流入規制すること 3

4 により, 渋滞の発生を抑制する施策である. 本稿では, 都心環状線内回りの浜崎橋 JCT 近傍におけるボトルネックを対象に流入規制施策を検討する. 当該ボトルネックは, 直近上流に芝公園入口が位置し, 直近下流には浜崎橋 JCTの分流が存在しており, 入口からの流入交通と分流における織り込み交通の錯綜により, 渋滞が頻発しているボトルネックである. a) 流入規制対象入口の検討流入規制を実施する入口について, 浜崎橋 JCT 近傍におけるボトルネックへの到達交通量及び入口毎の到達交通量割合により検討する. なお, ボトルネック箇所に到達する交通量については, 観測データから把握することができないため, シミュレーションにより推定した. 浜崎橋 JCT 近傍のボトルネックにおける入口別到達交通量及び到達交通量割合を, 各順位別に表 - 1 及び表 - 2 に示す. 表より, 到達交通量では,3 号渋谷線 ( 上 ) 東名高速や4 号新宿線 ( 上 ) 中央道の都市間高速道路からの交通量が多いことが分かる. 到達交通量が多いことから流入規制を実施した際に交通状況への影響が大きいと考えられるが, 各入口においてボトルネックに到達する交通だけを流入制御することは不可能である. また, 到達交通量割合が低いため, 入口から流入する他の交通に多大な影響を与える可能性があることや, ボトルネックまでの距離が長いため, 交通状況への影響に時間を要することも問題と考えられる. 一方, 芝公園入口は, ボトルネック直近上流に位置するため, 到達交通量割合が高く, ボトルネックまでの距離も短い. そのため, 当該ボトルネックにおける流入規制施策の対象入口として適していることが分かる. このように, 各入口のボトルネックへの到達交通量割合やボトルネックまでの距離を考慮することにより, 流入規制施策の実施に適した入口を選定することが可能となる. b) 流入規制施策による効果及び影響分析 APEC 関連会議が開催された平成 22 年 11 月 11 日 ( 木 ) に, 浜崎橋 JCT 近傍のボトルネック上流入口において, 流入規制が実施された. 都心環状線内回りの入口における流入規制について表 3に示す. 表より,1:1~1: 5の4 分間において,35 台程度の交通量が流入規制されたことが推測される. 次に, 流入規制による交通状況の変化について分析する. 各入口下流に存在する浜崎橋 JCT 近傍のボトルネックの交通状況を図 -6に示す. 図より, 流入規制が実施された対象日の流入規制前後の交通状況では, ボトルネックを先頭とした渋滞が発生しているが, ボトルネック上流入口を規制することにより, ボトルネックへの到達交通量が減少し, 渋滞が一時的に解消していることが分かる. 他の交通規制も実施されており, その影響等も考慮する必要があるが, ボトルネックへの寄与度が大きい入口を流入規制することにより, 渋滞発生を抑制する効果がある可能性を示している. 表 - 1 ボトルネック箇所における入口別到達交通量順位路線入口名交通量到達割合距離 1 3 号渋谷線 ( 上 ) 東名高速 6,963 台 26% km 2 都心環状線 ( 内 ) 芝公園 6,94 台 1%.km 3 4 号新宿線 ( 上 ) 中央道 5,33 台 16% km 4 2 号目黒線 ( 上 ) 目黒 4,328 台 54% 4.81 km 5 2 号目黒線 ( 上 ) 荏原 3,934 台 56% 6.83 km 6 2 号目黒線 ( 上 ) 戸越 2,643 台 4% 7.2 km 7 2 号目黒線 ( 上 ) 天現寺 2,5 台 68% 3.19 km 8 3 号渋谷線 ( 上 ) 高樹町 2,495 台 58% 4.37 km 9 3 号渋谷線 ( 上 ) 用賀 2,257 台 29% 14. km 1 都心環状線 ( 内 ) 飯倉 2,226 台 84% 2.17 km 表 - 2 ボトルネック箇所における入口別到達交通量割合順位路線入口名交通量到達割合距離 1 都心環状線 ( 内 ) 芝公園 6,94 台 1%.km 2 都心環状線 ( 内 ) 飯倉 2,226 台 84% 2.17 km 3 2 号目黒線 ( 上 ) 天現寺 2,5 台 68% 3.19 km 4 八重洲線 ( 北 ) 八重洲 93 台 6% 9.1 km 5 3 号渋谷線 ( 上 ) 高樹町 2,495 台 58% 4.37 km 6 2 号目黒線 ( 上 ) 荏原 3,934 台 56% 6.83 km 7 2 号目黒線 ( 上 ) 目黒 4,328 台 54% 4.81 km 8 2 号目黒線 ( 上 ) 戸越 2,643 台 4% 7.2 km 9 4 号新宿線 ( 上 ) 新宿 1,959 台 34% 1.36 km 1 3 号渋谷線 ( 上 ) 三軒茶屋 1,556 台 33% 8.83 km 表 - 3 都心環状線内回りにおける流入規制状況入口名流入規制時間 11 月木曜平均値流入交通量代官町入口 1:1~1:3 118 台霞が関入口 1:3~1:4 59 台飯倉入口 1:3~1:5 49 台芝公園入口 1:3~1:5 128 台合計 354 台 11 月 11 日 ( 木 )[ 都心環状線入口流入規制 ] 代官町入口三宅坂 JCT 都心環状線内回り霞が関入口谷町 JCT 飯倉入口一ノ橋 JCT 芝公園入口進行方向浜崎橋 JCT 11 月木曜平均値都心環状線内回りボトルネックボトルネック時時時時時時時時時時 :~2km/h :4km/h~6km/h 図 -6 流入規制施策による交通状況の比較 ( 代官町入口 ~ 浜崎橋 JCT) 代官町入口三宅坂 JCT 霞が関入口谷町 JCT 飯倉入口一ノ橋 JCT 芝公園入口進行方向浜崎橋 JCT 流入規制時間 [1:1~1:5] :2km/h~4km/h :6km/h~ 4

5 また, 入口流入規制時における一般道の交通状況について,VICS データを用いて分析した. 流入規制された際に, 流入交通量が最も抑制された芝公園入口周辺の一般道 ( 日比谷通り ) に着目した渋滞状況の変化について図 -7に示す. 図より, 流入規制が実施された時間に渋滞長が増加 ( 約.5.8km) しており, 流入規制された交通が要因で一般道の交通状況に変化をもたらした可能性があるものの, 著しい渋滞の発生は確認されなかった. 渋滞長 (km) : 8: 流入規制時間 [1:3~1:5] 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 11 月 11 日 [ 木 ] 11 月木曜平均値 16: 17: 図 -7 流入規制施策による一般道の渋滞状況 3. 流入規制施策への提言首都高において, 渋滞発生前の時間帯に流入規制を実施することにより, 渋滞緩和効果が確認されている 8). 効果的な流入規制を実施するため, 入口からボトルネックへの到達交通量を考慮することが重要となり, 渋滞緩和効果に大きく影響する. また, 既往研究 9) では, 交通状況により事故発生率が大きく異なっており, 事故が頻発している渋滞状況を発生させないことが重要であると報告されている. このことから, 渋滞対策として実施する流入規制は, 交通状況を改善させることにより, 安全性向上にも寄与する施策であると考えられる. さらに, 流入規制時の転換先入口へのアクセスの容易さや一般道への影響を考慮すると, 流入規制施策に対する利用者の理解を得るためには, 広報等の取り組みが重要である. 都心環状線では, 放射路線上り方向の交通が集中し, 慢性的に渋滞が発生しており, 渋滞緩和への対策が急務となっている. ネットワークの拡充等のハード的な対策により渋滞緩和効果が発現されつつあるが, 即時的に実施可能な対策として, 流入規制施策が期待されている. 渋滞発生を抑制する流入規制施策について, 実務への展 18: 時刻開を考慮した更なる検討が必要であると考えられる. 4. まとめ本稿では, 首都高における大規模交通規制時の流入制御施策について検討を実施した. 慢性的に渋滞が発生している都心環状線において, 集計 QK 関係によるエリア流入規制施策の検討では, 集計交通密度と都心環状線への流入交通の関係を明らかにし, 流入規制施策の1つとして, 都心環状線に位置する入口を流入規制する施策が有効である知見を得た. また, ボトルネックを対象にした流入制御施策では, 流入規制入口の選定及び流入規制による交通状況への影響を分析し, 流入規制施策の有効性を示した. 今後は, 効果的な流入規制施策について, 一般道への影響や利用者の理解等を考慮し検討する必要があると考えている. 参考文献 1) 首都高速道路株式会社 HP: 2) 佐々木網, 明神証 : 都市高速道路網における流入車流入制御, 交通工学,Vol3,NO3,pp8-16, ) 松井寛, 藤田素弘, 堀尾朋宏 : 交通量の空間的分析を考慮したファジィ LP 制御, 土木計画学研究論文集, NO1, ) 岡田知朗, 桑原雅夫, 森田綽之, 割田博 : 都市内高速道路における待ち行列を考慮した流入制御モデルの構築と適用, 土木計画学研究講演集,Vol39,29. 5) 吉井稔雄, 塩見康博, 孫瀟瀟, 北村隆一 : 集計 QK を用いたエリア流入制御手法, 土木計画学研究講演集,Vol37, 28. 6) 米澤悠二, 吉井稔雄, 北村隆一 : 集計 QK を用いたエリア流入制御の実施効果検証, 土木計画学研究講演集, Vol38,28. 7) 米澤悠二, 吉井稔雄, 北村隆一 : 都市内高速道路における集計 QK エリア流入制御の実施効果検証, 第 29 回交通工学研究発表会論文報告集,pp ,29. 8) 前田剛, 菊地春海, 割田博, 泉典宏 : 首都高速道路における流入交通制御の実証分析, 第 29 回交通工学研究発表会論文報告集,pp ,29. 9) 前田剛, 割田博, 岡田知朗, 菊地春海 : 首都高速道路における速度密度に着目した事故発生状況分析, 第 28 回交通工学研究発表会論文報告集,pp81-84, 28. ( 受付 ) A STUDY OF INFLOW CONTROL MEASURE IN THE LARGE-SCALE TRAFFIC RESTRICTION ON METROPOLITAN EXPRESSWAY Takahisa INATOMI, Kazuhito UCHIUMI, Tsukasa NAKAMURA, Hiroshi WARITA and Masahiro SHIMAZAKI 5

首都高速道路における集計 QK を用いたエリア流入制御の適用に関する研究割田博 1 桑原雅夫 2 吉井稔雄 3 稲富貴久 4 1 正会員首都高速道路株式会社保全交通部 ( 東京都千代田区霞が関 1-4-1) 2 正

首都高速道路における集計 QK を用いたエリア流入制御の適用に関する研究割田博 1 桑原雅夫 2 吉井稔雄 3 稲富貴久 4 1 正会員首都高速道路株式会社保全交通部 ( 1-893 東京都千代田区霞が関 1-4-1) E-mail: h.warita1116@shutoko.jp 2 正会員東北大学大学院状況科学研究科 ( 98-8579 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 6-3-9) E-mail: