2023年度 交通の科学とシミュレーション   Transportation Science and Simulation

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開講元
土木工学コース
担当教員名
瀬尾 亨 
授業形態
講義    (対面型)
メディア利用科目
曜日・時限(講義室)
火7-8(W5-107)  金7-8(W5-107)  
クラス
-
科目コード
CVE.D405
単位数
2
開講年度
2023年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2023年9月13日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

この講義では,都市交通システム,特に道路ネットワーク上の自動車交通流を扱う科学的・計算的な方法論を扱う.まず,交通流と動的交通配分についての数理モデルを学ぶ.次に,それらの解法,すなわちシミュレーション法を学ぶ.最後に,それらのシミュレーション法を学生が各自でコンピュータ上に実装し,問題解決のために応用する.実装に用いるツールは,Microsoft Excelのような表計算ソフトで十分であるが,本人にスキルがあれば一般のプログラミング言語を用いてもよい.

この講義の狙いは以下の理解である:都市交通システムを表現する抽象的な数学モデル,その抽象的モデルをコンピュータプログラムを用いて具現化する方法,それらを用いて実用的な問題を解決する方法.

到達目標

この講義の到達目標は以下の通り:
1. 交通流理論を理解する
2. 交通流モデルを解ける
3. 動的交通配分を理解する
4. 初歩的だが正しい交通流シミュレータを作れる
5. シミュレータにより問題を解決できる

キーワード

交通工学; 交通流理論; 動的交通配分; 交通マネジメント

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

それぞれの話題について,まず,基礎知識を講義する.この際,小テストを挟んで理解を深める.次に,各学生がシミュレータを実装する.そして,シミュレーションの結果をレポートとしてまとめ,提出する.講義スケジュールは進捗状況に応じて柔軟に変更される可能性がある.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 導入,交通流理論基礎 交通流理論基礎を理解する
第2回 交通流理論:マクロ交通流モデル,解析的解法 マクロ交通流モデル,解析的解法を理解する
第3回 交通流理論:数値的解法 数値的解法を理解する
第4回 [演習] マクロ交通流モデルの実装 マクロ交通流モデルの実装ができる
第5回 交通流理論:ミクロ交通流モデル ミクロ交通流モデルを理解する
第6回 交通流理論:セルオートマトン セルオートマトンを理解する
第7回 [演習] ミクロ交通流モデルの実装 ミクロ交通流モデルの実装ができる
第8回 動的交通配分:導入,経路選択モデル 動的交通配分の導入と経路選択モデルを理解する
第9回 動的交通配分:ノードモデル ノードモデルを理解する
第10回 [演習] 動的交通配分の実装 動的交通配分の実装ができる
第11回 動的交通配分:交通制御手法 交通制御手法を理解する
第12回 [演習] 動的交通配分の実装と応用 動的交通配分の実装と応用ができる
第13回 [演習] 動的交通配分の実装と応用 動的交通配分の実装と応用ができる
第14回 [演習] 動的交通配分の実装と応用 動的交通配分の実装と応用ができる

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する 予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

なし

参考書、講義資料等

瀬尾亨: マクロ交通流シミュレーション:数学的基礎理論とPythonによる実装, コロナ社, 2023
Martin Treiber and Arne Kesting: Traffic Flow Dynamics: Data, Models and Simulation, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013

成績評価の基準及び方法

小課題(30%),レポート(70%)

関連する科目

  • CVE.D301 : 交通システム工学
  • CVE.M301 : 数値解析基礎・演習
  • CVE.M302 : 応用数値解析・演習

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

表計算ソフトを扱うための基礎的スキル.一般のプログラミング言語を使える必要はないが,本人の希望に応じて独力で使用しても良い.

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