2013年10月12日(土) 計算シミュレーション勉強会#1 ＠永和システムマネジメント

1. 歩行者交通 シミュレーション振 り返 り
2013 年 10 月 12 日 ( 土 )
計算シミュレーション勉強会 #1
Hiiro

2. 自己紹介
Name
Twitter
： Hiiro
： @shiki_hiiro
お仕事 ：通信キャリアのサービス企画
専攻
：土木工学
( 交通工学、都市計画、流体力学 )
＠ aokomoriuta さんと同じ研究室でした
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3. はじめに
3

4. 本日の目標感
・勉強会の敷居を下げたい
（次回発表者が増えるように）
・適用事例の話が増えると嬉しい
（のでまずは自分から話してみる）
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5. 注意書 き
5

6. 注意書き
本日、
プログラミング言語や計算手法
の話は
6

7. 注意書き
しません
7

8. 注意書き（という名の言い訳）
というかできません
（ほとんど忘れました）
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9. 注意書き（という名の言い訳）
もし下記に心得・心当たりが
ある方はぜひ懇親会で。
Keyword ：
C++ 、 Fortran 、個別要素法 (DEM) 、
GPGPU 、 CUDA 、 Maya
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10. では、本編⇒
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11. Agenda
・前振り
・交通工学と計算シミュレーション
5分
15 分
・自動車交通シミュレーション
・歩行者交通シミュレーション
10 分
11

12. 交通工学 と計算 シミュレーショ
ン
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13. 交通工学の先生曰く
交通渋滞 による時間損失 は
国民一人当 たり年間約 30 時間
東京 23 区 における渋滞 の状況
( 道路 1km あたりの渋滞損失時間 )
出典：国土交通省資料 http://www.mlit.go.jp/road/sisaku/tdm/Top03-01-01.html
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14. たかが 30 時間、されど
1 時間 1000 円とすると
国民一人当たり年間約 3 万円の損失
×[ 日本人の総数 ( 約 1 億 2 千万人 )] する
と
日本全体で 3.6 兆円 の損失！！
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15. 交通量を予測して適切な道路計画を
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16. どうやって？
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17. 交通量予測の方法
社会実験
計算シミュレーション
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18. 社会実験はやってる感あるけど…
・コストかかる（ヒト・モノ・カネ）
→複数の状況再現は困難
バス停
バス停
・実は再現性もいまいちだったりする
※ やってる人いたらごめんなさい
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19. 計算シミュレーションの出番です
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20. 自動車交通 シミュレーション
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21. 自動車交通のシミュレーション
シミュレータの商用化が進んでいる
①Vissim PTV 社（構造計画研究所提供）
http://www.youtube.com/watch?v=lKUz_blu7xM#t=20
②VISITOK 株式会社交通まちづくり技術研究所
http://www.youtube.com/watch?v=85Rb5skzX0w&feature=youtu.be
①
②
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22. 自動車交通シミュレータの今後
 モデルの詳細化
 ネットワークの大規模化
 リアルタイム化
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23. 自動車交通シミュレータの今後
 モデルの詳細化
 ネットワークの大規模化
 リアルタイム化
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24. 自動車交通シミュレータの今後
モデルの詳細化
 ドライバー特性の考慮
 車両の相互作用の考慮
ブレーキのかけかた、車間距離等に現れる
個体差のモデル化。
車線変更、ラウンドアバウトへの進入等
、他車両の影響を受ける挙動のモデル化
。
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25. ラウンドアバウト＠軽井沢
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26. 自動車交通シミュレータの今後
 モデルの詳細化
 ネットワークの大規模化
 リアルタイム化
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27. ネットワークの大規模化
 大規模シミュレーション
（※）より
 ハイブリッド型シミュレーションモデル
ミクロシミュレーションとマクロシミュレー
ションを同期並列で実施する。
渋滞の影響が後方へ波及⇒広域に影響
（※）小出ら、第 11 回 ITS シンポジウム 2012 、日本全国規模のネットワークを対象とした交通流シミュレーションの精緻化
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28. 自動車交通シミュレータの今後
 モデルの詳細化
 ネットワークの大規模化
 リアルタイム化
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29. リアルタイム化
 リアルタイム描画
自治体への説明等に有用
 計算条件のリアルタイム反映
工事・事故、天候の変化等をリアルタイ
ムに反映し、近い将来の交通状態を予測
。
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30. 歩行者交通 シミュレーション
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31. ちょっとだけ計算手法のお話
計算手法
計算負荷
人間行動
の記述
適用範囲
オイラー型
ネットワーク型
低
粒子法型
セル型
高
簡略 詳細
広領域
狭領域
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32. 衝突計算について
個別要素法（ DEM ）
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33. 衝突計算について（ Movie ）
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34. 適用事例
 避難シミュレーション
 歩道幅拡張
 混雑状況再現
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35. 適用事例
 避難シミュレーション
 歩道幅拡張
 混雑状況再現
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36. 避難シミュレーション
避難完了までにかかる時間をシミュレーションにより把握。
⇒ 現状の避難経路に問題ないかを確認
⇒ 対策立てる
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37. 適用事例
 避難シミュレーション
 歩道幅拡張の効果予測
 混雑状況再現
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38. 歩道幅拡張の効果予測
歩道幅の拡張が予定されている道路について、その効果を事
前に検証
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39. 適用事例
 避難シミュレーション
 歩道幅拡張
 混雑状況再現
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40. 混雑状況再現
祭り等の混雑時の状況を再現し、将棋倒しのような危険な事
象を予測する。
「人がゴｍ（ ry 」
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41. 計算条件
歩行者数密度： 2.0 人 /m
総歩行者数 ： 46389 人
対象領域
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42. 42

43. 歩行者交通シミュレータの今後
 歩行空間内の交通主体のモデル化
（自転車、グループ歩行等）
 計算の高速化（ GPGPU 等）
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44. 最後に
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45. 本日の目標感（再掲）
・勉強会の敷居を下げたい
（次回発表者が増えるように）
・適用事例の話が増えると嬉しい
（のでまずは自分から話してみる）
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46. シミュレータの開発も面白いですが
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47. シミュレータの適用も
なかなか面白い
というのが個人的な感想です
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48. シミュレータを“使う”側の方も
次回発表してみてはいかがでしょう？
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49. THANK YOU ！
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50. 以降、予備スライド
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51. 交通死亡事故
2%1%
32%
交差点・
交差点付近
49%
カ
ーブ
一般単路
ト
ンネル・
橋
その他
16%
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52. 国内の道路交通事情
交差点・
交差点付近
48.3%
交通事故死者数 (H23) ： 4611 人
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53. 国内の都市計画事情
（例）歩くまち京都
歩いて楽しい街中戦略協議会 資料より
各地で歩行者交通に関連する都市計画が立案・実施中
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54. 要素間作用力
要素接触モデル図
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55. 既往の交差流研究
1 ）よ
り
2 ）よ
り
1 ）浅野美帆，桑原雅夫：先読み行動を考慮した歩行者交通流シミュレーション，生産研
究
2 ）山本江，岡田昌史：交差流の時間・空間周波数を利用した歩行者制御，日本ロボット
学会誌
（ in press ）
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56. 粒子法型シミュレータにおける
歩行者行動原理
力学的アプローチ
電磁気力
個別要素法＋心理的作用力
粒子法型シミュレー
タ
運動学的アプローチ
速度ポテンシャル
( ロジットモデ
ル)
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57. DEM 型群集行動シミュレータの利点
 DEM 計算 ( 直接接触 ) で使用するパラメータの信頼性が高
い
－実験によるパラメータを使用しているため
 歩行者にかかる諸外力の検討が容易
－力学的に定式化を行っているため
 柔軟性・拡張性が高い
－現象に応じて外力を検討すれば良い
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58. 観測動画からのデータ抽出
操作画面
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59. スナップ比較
写真
CG
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60. 大規模都市計画の増加
金沢市都市計画マスタープラン
札幌市都市計画マスタープラン
京都市都市計画マスタープラン
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61. CUDA について
CUDA ＝ Compute Unified device Architecture
NVIDIA 社 GPU のための GPGPU 統合開発環境
GPGPU ＝ General Purpose GPU
GPU を画像処理以外の用途に利用すること
GPU の概略図
GPGPU の利
点
・ GPU 自体が安価
・ GPU のアーキテクチャが並列計算向き
CUDA はほぼ C/C++ でプログラミング可能
参考 )TIOBE Software によるプログラミング言語人気ラン
キング
C ： 2 位， C++ ： 4 位
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62. 計算環境
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63. 計算アルゴリズム
カーネルごとに時間計測




standby 値の初期化
locate 計算準備
calculate 外力算出・座標更新
output 歩行者情報書き出し
 ファイル読み書きは CPU
→output は CPU 側
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64. 混雑状況再現
祇園祭宵山の再現シミュレーションの様子
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