【P1】交通は「流れ」だった 土木工学と交通工学の時代

本レポートの対象と方法Scope and Method

本稿が検証の対象とするのは、20世紀の交通工学が、主として「人や車両の流れ(flow)の効率化」を対象とする学問として形成されたと言えるか否かである。ここでいう交通工学は、道路交通を中心とする工学分野(traffic engineering)、およびその基盤となった土木工学(civil engineering)・道路工学(highway engineering)を含む。本稿は、これらの分野が交通をどのような対象として捉え、何を最適化しようとしてきたかを、教科書・標準仕様書・学術論文・制度資料に即して記述する。

情報源と引用Sources and Citation

本稿は、政府機関資料(各国の道路・運輸当局および研究所の報告)、学術論文、学会資料、大学出版物、標準教科書・標準仕様書(Highway Capacity Manual など)を主たる典拠とする。専門家による解説記事は補助的にのみ用いる。各事項には引用番号 [n] を付し、末尾の参考文献に対応させる。事実として確認できる事項のみを本文に記し、解釈・推論は [推論]…[/推論] のタグ内に限る。確認できない事項は「不明」と明記し、推測で空白を埋めない。

本稿で扱う範囲と扱わない範囲In and Out of Scope

本稿が扱うのは、主に20世紀(おおむね1930年代から1970年代まで)における、道路交通を中心とする交通工学の形成過程である。鉄道工学の運行管理・線路容量の考え方にも触れるが、本稿の中心は道路交通工学にある。交通工学の現代的展開(交通シミュレーション、ITS、交通需要マネジメントなど)は、本シリーズの後続回で扱う対象であり、本稿では形成期に限定する。また、交通を社会・経済・空間の観点から扱う交通経済学・交通地理学・都市計画の系統は、別の研究史として扱うべきものであり、本稿では交通工学との接点に触れるにとどめる。

土木工学のなかの交通Transport within Civil Engineering

本章では、交通工学が独立した分野として成立する以前、交通が土木工学のなかでどのように扱われていたかを整理する。

構造物と路線の工学The Engineering of Structures and Alignments

道路・鉄道・橋梁・トンネルなどの交通施設は、もともと土木工学の対象であった。土木工学における交通施設の扱いは、当初、主として構造物としての設計・建設──路線の線形(平面・縦断の曲線)、路盤・舗装、橋梁・トンネルの構造、勾配や曲線半径の基準など──に重点があった。すなわち、交通施設は、安全かつ経済的に建設・維持されるべき物理的構造物として捉えられていた。この段階では、施設の上を通行する交通そのもの(車両や人の動き)を定量的に分析する枠組みは、まだ確立していなかった。

鉄道における運行管理と線路容量Railway Operation and Line Capacity

道路交通工学に先立って、鉄道は、施設の上を走る列車の運行を管理する必要に直面していた。鉄道では、複数の列車が同一の線路を安全に走行するために、信号と閉塞(blocking、一定区間に一列車のみを進入させる仕組み)が用いられた。線路容量(line capacity、一定時間に一定区間を通過できる列車本数の上限)という概念は、こうした運行管理のなかで形成された。鉄道の運行管理は、ダイヤ(運行計画)に従って列車の時間的・空間的な間隔を制御することを扱う。

鉄道の運行管理の基本的な考え方は、概念のレベルでは次のように整理できる。閉塞(block)とは、線路を一定の区間に区切り、各区間に同時に一列車のみを進入させる仕組みである。これにより、後続列車が先行列車に追突することを防ぐ。一定区間の線路容量は、列車が安全に走行するために必要な車間(時間的・空間的な間隔、ヘッドウェイ)によって規定される。すなわち、許容される最小の車間が小さいほど、一定時間に通過できる列車本数(容量)は大きくなる。鉄道の運行は、ダイヤ(運行計画)によって各列車の時刻・経路を事前に定め、その計画に従って列車の間隔を制御する。これらは、鉄道の運行に関する一般的・概念的な説明である。

ただし、鉄道の運行管理・線路容量の理論が、いつ・どのように体系化されたかについて、本稿が参照しえた資料の範囲では、その全体像を確定的に記述できるだけの十分なエビデンスを確認できなかった。確認できるのは、鉄道において、信号・閉塞による運行管理と、線路容量という概念が、道路交通工学の成立以前から実務的に用いられていたこと、という一般的な事実までである。鉄道工学の運行理論の形成史(理論化の時期、主要な研究者・文献、道路交通工学との関係)については「十分なエビデンスが見当たらない」とする。

道路工学の発展The Development of Highway Engineering

本章では、土木工学の一分野としての道路工学(highway engineering)が、交通をどう扱ったかを整理する。これは、交通流理論が交通を「流れ」として定量化する以前から、道路という施設の側で進んでいた工学的関心である。

幾何構造設計と舗装Geometric Design and Pavement

道路工学は、道路の最適な位置・線形・形状を設計することを扱う。道路の設計においては、おおむね三つの要素──人間(human)、車両(vehicle)、道路(roadway)──と、それらの相互作用が考慮される^[9]。人間に関わる要素としては、制動・操舵の反応時間、標識・信号を視認する能力、追従挙動などがある。車両に関わる要素としては、車線幅や最大勾配を定めるための車両の大きさ・動力学、設計の基準となる車両(設計車両)の選定がある。これらを踏まえ、道路の幾何構造(geometric design)──曲線半径、勾配、視距(見通せる距離)、車線幅など──が、車両が安全に走行できるように設計される^[9]。

道路工学のもう一つの中心は、舗装(pavement)の設計である。アメリカでは、合衆国道路局(Bureau of Public Roads, BPR)が1930年代に舗装の載荷試験を行い、第二次大戦後には、車輪荷重が舗装の耐用に与える影響を体系的に評価する取り組みが進んだ^[10]。その代表が、アメリカ州道路公務員協会(AASHO)が主導し道路研究委員会(Highway Research Board)が運営した AASHO 道路試験(AASHO Road Test、1956年〜1960年、イリノイ州オタワ)である。これは、既知の重量・頻度の車両を繰り返し通過させ、舗装構造の性能を調べる大規模な実験であり、後年の舗装設計の基礎となるデータを提供したとされる^[10]。

安全という関心Safety as a Concern

道路工学・交通工学のもう一つの重要な関心は、安全(safety)である。前述の幾何構造設計は、車両が曲線や勾配を安全に走行でき、追越しに必要な視距が確保されるように行われる^[9]。また、信号制御は、交差点で交錯する交通を時間的に分離し、衝突を防ぐという安全上の目的をもつ。すなわち、交通工学は、交通を円滑に流すことと並んで、交通を安全に処理することを、その関心の一部としてきた。

交通流理論の成立The Emergence of Traffic Flow Theory

本章では、道路交通を定量的に分析する枠組みである交通流理論(traffic flow theory)が、どのように成立したかを整理する。これは、本稿の中心的な問い(交通を「流れ」として捉える学問)に直接関わる。

グリーンシールズと基本図Greenshields and the Fundamental Diagram

道路交通を定量的に分析する初期の代表的研究として、複数の文献が一致して挙げるのが、B. D. グリーンシールズの研究である。グリーンシールズは1930年代に、写真を用いた手法によって車両の速度・密度・交通量を測定し、これらの関係を分析した^[1]。とりわけ、1935年の “A Study of Traffic Capacity”(Highway Research Board Proceedings, Vol. 14)は、速度と密度のあいだに線形の関係を仮定する巨視的(macroscopic)なモデルを提示し、後年「交通流の基本図(fundamental diagram of traffic flow)」と呼ばれる枠組みの基礎を与えたとされ、近代的な巨視的交通流理論の代表的な出発点の一つに位置づけられる^[1][2]。基本図とは、交通の三つの基本量──流率(flow、単位時間あたりの通過台数)、密度(density、単位長さあたりの台数)、速度(speed)──のあいだの関係を表す図である。これら三量のあいだには、流率=密度×速度、という恒等的な関係がある。

$$
q = k \cdot v
$$

ここで \(q\) は流率、\(k\) は密度、\(v\) は速度である。グリーンシールズの線形モデルは、速度と密度のあいだに \(v = v_f (1 – k/k_j)\)(\(v_f\) は自由流速度、\(k_j\) は渋滞密度)という関係を仮定し、これを上式に代入することで、流率が密度の関数として表される。この関係からは、流率を最大化する最適な密度が存在することが導かれる。すなわち、ある密度を超えると、車両が増えても流率はかえって低下する(渋滞)。

巨視的モデルと微視的モデルMacroscopic and Microscopic Models

交通流理論は、その後、二つの方向に展開した。一つは巨視的(macroscopic)モデルであり、交通を連続的な流れとみなし、流率・密度・速度という集計量の関係を扱う。M. ライトヒル と G. ホイッサム、および P. リチャーズによる1950年代の研究(LWR モデルと呼ばれる)は、交通流を流体の運動になぞらえ、密度の変化が波として伝播することを記述した(運動学的波・kinematic wave の理論)^[3]。もう一つは微視的(microscopic)モデルであり、個々の車両の挙動(前方車両への追従)を記述する。追従モデル(car-following model)は、ある車両が前の車両に対してどう加減速するかを扱い、ガジス、ハーマン、ロザリーらによる研究(1961年)が代表的なものとして知られる^[4]。

巨視的モデルの基礎には、車両の保存則(交通量の連続の式)がある。ある区間に流入する車両数と流出する車両数の差が、その区間内の車両数(密度)の変化を生む。この保存則と、流率が密度の関数であるという関係(基本図)を組み合わせると、密度の変化が一定の速度で伝播する波(運動学的波)として記述される。LWR モデルは、この枠組みによって、渋滞の先端が上流へ向かって伝播する現象(衝撃波・shock wave)などを説明した^[3]。これは、交通という現象を、流体力学に類比して連続的な流れとして扱う代表例である。

道路容量とサービス水準Highway Capacity and Level of Service

本章では、道路容量(highway capacity)とサービス水準(Level of Service, LOS)という概念が、どのように標準化されたかを整理する。これらは、交通工学の実務における中心的な評価尺度である。

Highway Capacity Manual の成立The Highway Capacity Manual

道路容量を標準的に評価する枠組みとして、アメリカの Highway Capacity Manual(HCM、道路容量便覧)がある。その初版は、1950年に Highway Research Board(道路研究委員会)によって刊行された^[2][5]。HCM は、道路がどれだけの交通量を処理できるか(容量)を評価する標準的な方法を定め、以後、各国の交通計画に長く影響を与えたとされる^[2]。道路容量とは、一定の条件下で、ある道路区間を一定時間に通過できる最大の交通量を指す。HCM は、版を重ねるごとに容量の推定方法を精緻化し、たとえば理想条件下での1車線あたりの容量の値も、版によって改められてきたとされる^[5]。

サービス水準という尺度The Level of Service Concept

HCM の系統が後年導入した重要な概念の一つが、サービス水準(Level of Service, LOS)である。ただし、LOS の概念が本格的に導入されたのは、1950年の初版ではなく、1965年版の HCM においてであったとされる^[5]。すなわち、HCM は1950年に道路容量の標準化として成立し、その後の1965年版で、容量に加えて LOS という尺度を導入した、と区別して理解する必要がある。LOS は、道路の交通状態の質を、利用者から見た観点(速度、走行の自由度、遅れ、快適性など)に基づいて、いくつかの段階(一般に A から F の等級)に区分する尺度である。LOS は、単に道路が物理的に何台処理できるか(容量)だけでなく、その交通がどのような質で流れているか(快適に流れているか、渋滞しているか)を等級づける。これにより、交通工学は、道路の性能を、容量という量だけでなく、サービスの質という観点からも評価する枠組みを得た。

信号制御の理論The Theory of Signal Control

本章では、交差点における信号制御の理論が、どのように形成されたかを整理する。

ウェブスターの遅れ理論Webster’s Delay Theory

交差点の信号制御を理論的に扱う代表的研究として、F. V. ウェブスターによる1958年の報告 “Traffic Signal Settings”(Road Research Technical Paper No. 39、英国 Road Research Laboratory)が、複数の文献に挙げられる^[6]。ウェブスターは、信号交差点における車両の遅れ(delay)を、待ち行列理論(queuing theory)と経験的観測を組み合わせて分析し、平均遅れを最小化する信号サイクル長(信号が一巡する時間)の式を導いた^[6]。ウェブスターの式は、現在も信号計画の基礎の一つとされ、HCM などの実務的な手引きにも取り入れられているとされる^[6]。

信号交差点における遅れは、一般に、到着が規則的であれば生じる一様遅れ(uniform delay)と、到着の確率的な変動によって生じる過飽和遅れ(overflow delay)とに分けて分析される^[6]。ウェブスターの枠組みは、信号制御の目的を、交差点を通過する車両の遅れ(時間損失)の最小化として定式化した。すなわち、信号制御の最適化の目的関数は、車両の遅れ(あるいは停止回数)であった。

交通需要予測と四段階推定法Travel Demand Forecasting and the Four-Step Model

本章では、交通需要予測の枠組みである四段階推定法(four-step model)が、どのように成立したかを整理する。これは、交通工学・交通計画における中心的な分析手法である。

四段階推定法の成立The Four-Step Model

交通需要を予測する枠組みとして広く用いられてきたのが、四段階推定法(four-step model、four-step travel demand model)である。この手法は、1950年代のアメリカで、戦後の経済成長と自動車の普及を背景に発展した^[7]。トリップ生成・分布・分担(diversion)のモデルが1950年代初頭に開発され、その最初の総合的な適用が、シカゴ地域交通研究(Chicago Area Transportation Study, CATS)において行われたとされる^[7]。同様の手法は、デトロイト都市圏交通研究(Detroit Metropolitan Area Traffic Study)でも用いられた^[8]。これらの研究で組み立てられた手法は、新たに建設される高速道路網の利用を定量的に予測することを主たる目的としていたとされる^[7]。

四段階推定法は、その名のとおり、おおむね次の四つの段階からなる。第一に、トリップ生成(trip generation)で、各地区(ゾーン)から発生し、各ゾーンに集中するトリップ(移動)の数を、人口・自動車保有・雇用などの社会経済データから推定する。第二に、トリップ分布(trip distribution)で、どのゾーンからどのゾーンへトリップが向かうかを推定する。ここでは、二地点間の移動が、両端の活動量に比例し、移動の抵抗(距離・時間・費用)に反比例するとする重力モデル(gravity model)が用いられることが多い^[7]。第三に、交通機関分担(mode choice)で、各トリップがどの交通手段を用いるかを推定する。第四に、配分(assignment)で、各トリップを具体的な経路・路線に割り当てる。

土地利用との結びつきThe Link to Land Use

四段階推定法の前提には、交通需要が土地利用(land use)から派生するという考え方がある。ミッチェルとラプキンによる1954年の研究(“Urban Traffic: A Function of Land Use”)は、交通を土地利用(活動)の関数として捉え、交通と活動の結びつきを明示し、総合的な分析枠組みの必要を説いたとされる^[7]。すなわち、交通需要予測は、当初から、交通を単独の現象としてではなく、土地利用・活動から生じる派生需要(derived demand)として捉えていた。配分の段階では、各運転者が最短(最小時間)の経路を選ぶとする J. G. ウォードロップの利用者均衡(user equilibrium、1952年)の原則が用いられることがある^[8]。

制度化の経緯Institutionalization

本章では、交通工学・交通計画が、アメリカ・英国・日本においてどのように制度化されたかを、確認できる範囲で整理する。

アメリカThe United States

アメリカでは、道路容量の標準化(HCM、1950年)に加えて、交通計画の制度化が連邦の政策を通じて進んだ。なお、道路工学(highway engineering)がアメリカで重要な分野となる契機の一つは、1944年の連邦補助道路法(Federal-Aid Highway Act of 1944)であったとされる^[9]。さらに、1956年の連邦補助道路法は、州間高速道路網(Interstate System)の建設を進め、その幾何構造・舗装について全国的に統一された基準を求めた。この基準の整備にあたっては、前章で述べた AASHO 道路試験(1956–1960年)の成果が用いられ、AASHO の暫定指針に従った設計が、合衆国道路局(BPR、後の連邦道路庁 FHWA)によって求められたとされる^[10]。すなわち、道路という施設の設計基準は、連邦の制度を通じて標準化された。

交通計画の側では、1962年の連邦補助道路法(Federal-Aid Highway Act of 1962)が、一定規模以上の都市圏において、継続的・包括的・協調的(continuing, comprehensive, cooperative、いわゆる「3C」)な交通計画の実施を、連邦補助の条件として求めたとされる^[7]。これにより、四段階推定法に基づく都市交通計画(urban transportation planning)が、都市圏で広く実施されるようになった。1950年代に始まった交通需要予測の手法は、この連邦法による義務づけを通じて、制度として定着した^[7]。

英国・欧州The United Kingdom and Europe

英国では、交通工学の研究が、道路研究所(Road Research Laboratory、後の Transport and Road Research Laboratory)を中心に進められた。前述のウェブスターの信号理論(1958年)は、この研究所の成果である^[6]。アメリカで1950年代に開発された交通需要予測の手法は、1960年代初頭に英国へ導入され、当初はロンドン都市圏に適用されたとされる^[8]。欧州大陸においても、交通流理論や信号制御の研究が各国で進められたが、各国の制度化の詳細な経緯について、本稿が参照しえた資料の範囲では、体系的に比較できるだけの十分なエビデンスを確認できなかった。欧州各国の制度化の異同については「十分なエビデンスが見当たらない」とする。

日本Japan

日本においても、戦後、道路整備の進展とともに、交通工学・交通計画の手法が導入された。交通流理論・道路容量・交通需要予測などの手法が、アメリカ・英国の研究を参照しつつ、日本の道路・都市の状況に適用されていったと考えられる。ただし、日本における交通工学の制度化の具体的な経緯(導入の時期、主要な研究機関・研究者、標準仕様書の整備)について、本稿が参照しえた資料の範囲では、体系的に整理された記述を十分に確認できなかった。したがって、日本の制度化の経緯については、本稿では確定的な記述を控え、「十分なエビデンスが見当たらない」とする。

交通の定義と目的関数Definitions and Objective Functions

本章では、代表的な教科書・標準仕様書における交通の捉え方と、当時の研究者が用いた主要な目的関数・評価尺度を整理する。

評価尺度としての量と時間Quantity and Time as Metrics

これまでの各章で見たとおり、交通工学が用いた主要な評価尺度・目的関数は、おおむね次のように整理できる。交通流理論では、流率・密度・速度という量と、それらの関係(基本図)。道路容量論では、容量(処理できる交通量)とサービス水準(流れの質)。信号制御では、遅れ(時間損失)の最小化。交通需要予測では、トリップ数(需要量)とその配分。これらに共通するのは、交通を量(交通量・密度)と時間(速度・遅れ・所要時間)によって特徴づけ、量を処理し、時間損失を抑えることを評価の中心に置く点である。

これらの尺度を結びつける代表的な指標の一つが、交通量と容量の比(volume-to-capacity ratio、v/c 比)である。v/c 比は、ある道路区間や交差点を実際に通行する交通量を、その施設の容量で割った値であり、施設がどれだけ混雑しているかを示す。v/c 比が小さいほど余裕があり、1 に近づくほど混雑し、サービス水準は低下する。信号制御において緑時間を配分する際にも、各方向の v/c 比を均等化するといった考え方が用いられることがある^[6]。すなわち、交通量(需要)と容量(供給)の比という単一の枠組みが、容量論・サービス水準・信号制御を横断して、交通の状態を測る共通の尺度として機能していた。

最適化という発想の流入The Influx of the Optimization Idea

本章では、交通工学が、隣接する分野──オペレーションズ・リサーチ(OR)、待ち行列理論、合理的計画──から、最適化という発想をどのように取り入れたかを整理する。これは、交通工学が何を「最適化」しようとしたかを理解する前提となる。

待ち行列理論とオペレーションズ・リサーチQueuing Theory and Operations Research

前章までに見たとおり、信号制御の遅れの分析(ウェブスター1958年)は、待ち行列理論(queuing theory)を用いていた^[6]。待ち行列理論は、到着と処理(サービス)が確率的に変動する状況で、待ち時間や行列の長さを分析する数学的枠組みであり、ORの一部をなす。1950年代には、交通流に関する研究が、ORや工学の学術誌に少なからず現れたとされる^[4]。実際、追従モデルの代表的研究(ガジスら1961年)は、OR の学術誌(Operations Research)に発表された^[4]。また、LWR モデルの一部(リチャーズ1956年)も同誌に発表された^[3]。

合理的計画と交通需要予測Rational Planning and Demand Forecasting

交通需要予測(四段階推定法)は、合理的計画(rational planning)の枠組みのなかに位置づけられることが多い^[8]。合理的計画とは、目標を設定し、将来を予測し、代替案を評価して、最適な案を選ぶ、という一連の手続きを踏む計画の考え方である。四段階推定法は、将来の交通需要を予測し、それに対して道路網の代替案を評価する、という形で、この合理的計画の手続きの一部を担った。前述のとおり、その当初の主たる目的は、新設の高速道路網の利用を予測し、新規施設の建設と交通工学的な改良とを比較評価することにあったとされる^[7]。

最適化の対象としての交通Traffic as an Object of Optimization

以上を総合すると、20世紀の交通工学において、交通は、待ち行列理論・OR・合理的計画といった隣接分野の手法を通じて、最適化の対象として扱われるようになったと整理できる。最適化の目的関数は、分野により、遅れの最小化(信号制御)、容量の最大限の活用(道路容量)、需要への供給の適合(需要予測)などであったが、これらに共通するのは、交通という現象を、量と時間で測り、その量を効率的に処理することを目指す点であった。

検証結果Findings

本章では、中心的な問い「20世紀の交通工学は、主として『人や車両の流れの効率化』を対象とする学問として形成されたと言えるのか」について、文献上確認できた事実、文献間で一致する点、見解が分かれる点、不明な点を整理する。本章では提言や価値判断を行わない。

文献上確認できた事実Established Facts

文献上、次の諸点が確認できた。第一に、道路交通を定量的に分析する交通流理論が、グリーンシールズの研究(1935年)を初期の代表例として、交通を流率・密度・速度という量で特徴づける枠組みとして成立したこと^[1][2]。第二に、道路容量とサービス水準を標準化する Highway Capacity Manual が1950年に刊行されたこと^[2][5]。第三に、信号制御の理論(ウェブスター1958年)が、遅れの最小化を目的関数として定式化したこと^[6]。第四に、交通需要予測の四段階推定法が1950年代のアメリカで成立し、新設道路網の利用予測を主たる目的としていたこと^[7][8]。第五に、これらが連邦補助道路法(1962年)などを通じて制度化されたこと^[7]。

文献間で一致する点Points of Agreement

複数の文献が一致して述べる点として、次が挙げられる。交通流理論・道路容量論・信号制御・交通需要予測のいずれもが、交通を量(交通量・密度)と時間(速度・遅れ・所要時間)によって特徴づけ、量を処理し時間損失を抑えることを中心的な評価尺度としていたこと^[1][2][5][6]。また、これらの手法が、戦後アメリカの自動車普及と道路建設を背景に発展し、新設道路の計画・評価という実務的な目的と結びついていたこと^[7][8]。この限りで、20世紀の交通工学が、交通を「効率的に処理されるべき流量」として捉える枠組みを中心に形成された、という理解は、文献によって広く支持される。

文献間で見解が分かれうる点Points of Divergence

一方、次の点については、文献により強調点が分かれうる。第一に、交通工学が「流れの効率化」のみを対象としたか否かである。サービス水準(LOS)は、流量だけでなく利用者の知覚する質(快適性など)を含み、また交通需要予測は、交通を土地利用から生じる派生需要として捉えていた。さらに、道路工学の系統(幾何構造設計・舗装・安全)は、交通を「流れ」としてではなく、施設を通行し荷重を与える「車両」として、また安全に処理すべき対象として扱っていた^[9][10]。これらは、交通工学・道路工学が純粋な流量効率を超えた関心(質、土地利用との関係、構造・安全)をも含んでいたことを示す。したがって、「流れの効率化」を狭く量的効率と解するか、質・土地利用・安全を含む広い意味に解するかによって、命題の当否は変わりうる。第二に、交通流理論における巨視的モデル(流れ)と微視的モデル(車両の相互作用)の比重についても、見方が分かれうる。

不明な点Unknowns

本稿の調査範囲では、次の点を十分に確認できなかった。第一に、鉄道工学における運行管理・線路容量の理論の形成史と、それが道路交通工学に与えた影響の有無。第二に、欧州大陸および日本における交通工学の制度化の詳細な経緯。第三に、土木工学から交通工学が独立分野として分岐する具体的な経緯。これらについては「十分なエビデンスが見当たらない」とし、推測で補わない。

中心的な問いへの評価Assessing the Central Question

以上の整理に基づき、中心的な問い「20世紀の交通工学は、主として『流れの効率化』を対象とする学問として形成されたと言えるのか」を評価する。

狭く「量的な流れの効率化(交通量の処理と時間損失の最小化)」と解する場合、この命題はおおむね支持される。交通流理論・道路容量論・信号制御・交通需要予測のいずれもが、交通を量と時間で特徴づけ、量を処理し時間損失を抑えることを中心的な評価尺度としていたことは、複数の文献から確認できる^{[1][2][5][6][7]}。この限りで、20世紀の交通工学が「流れの効率化」を中心に形成されたと言うことには、文献上の根拠がある。

ただし、「流れの効率化」を交通工学のすべてとみなす理解は、支持されない。サービス水準が利用者の知覚する質を含むこと、交通需要予測が交通を土地利用からの派生需要として捉えていたこと、そして道路工学の系統が交通を構造・安全の観点から扱っていたことは、交通工学・道路工学が量的効率を超えた関心をも含んでいたことを示す^[9][10]。とりわけ安全は、流れの効率と時に相反しうる独立した関心であった。したがって、命題は「主たる関心としては支持されるが、唯一の関心としては支持されない」と評価するのが、確認できる事実に最も整合的である。

なお、鉄道工学の運行理論の影響、土木工学からの分岐の経緯、欧州・日本の制度化など、本稿が確認できなかった事項については、評価を保留し、十分なエビデンスがないとする。これらは本シリーズの後続回、あるいは追加の調査によって補われるべき課題である。

参考文献References

1. [1] Greenshields, B. D. “A Study of Traffic Capacity.” Highway Research Board Proceedings, Vol. 14, 1935, pp. 448–477.（速度・密度・交通量の測定と、速度＝密度の線形関係を仮定する巨視的モデル。基本図の基礎）。関連して Greenshields, B. D. et al. “The Photographic Method of Studying Traffic Behavior.” HRB Proceedings, Vol. 13, 1933, pp. 382–399.
2. [2] 交通流理論および Highway Capacity Manual の歴史に関するレビュー。例：Transportation Research Circular E-C149, 75 Years of the Fundamental Diagram for Traffic Flow Theory, Transportation Research Board, 2011. https://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/circulars/ec149.pdf
3. [3] Lighthill, M. J. & Whitham, G. B. “On Kinematic Waves II: A Theory of Traffic Flow on Long Crowded Roads.” Proceedings of the Royal Society A, Vol. 229, 1955, pp. 317–345; Richards, P. I. “Shock Waves on the Highway.” Operations Research, Vol. 4, No. 1, 1956, pp. 42–51.（LWR モデル、運動学的波の理論）
4. [4] Gazis, D. C., Herman, R. & Rothery, R. W. “Nonlinear Follow-the-Leader Models of Traffic Flow.” Operations Research, Vol. 9, No. 4, 1961, pp. 545–567.（追従モデル、微視的交通流理論）
5. [5] Highway Research Board. Highway Capacity Manual. First edition, 1950（道路容量の標準化）。サービス水準(LOS)の概念は1965年版で本格的に導入されたとされる(TRB および National Academies の HCM 沿革の記述による)。HCM の概念的・研究史的展開については Roess, R. P. & Prassas, E. S. The Highway Capacity Manual: A Conceptual and Research History, Springer, 2014 を参照。
6. [6] Webster, F. V. Traffic Signal Settings. Road Research Technical Paper No. 39, Road Research Laboratory, London, 1958.（信号交差点の遅れの分析、最適サイクル長の式）。関連して Webster, F. V. & Cobbe, B. M. Traffic Signals, Road Research Technical Paper No. 56, HMSO, London, 1966.
7. [7] McNally, M. G. “The Four-Step Model.” Handbook of Transport Modelling（Institute of Transportation Studies, University of California, Irvine, Working Paper）, 2007/2000. https://escholarship.org/uc/item/0r75311t（四段階推定法の起源、CATS、Mitchell & Rapkin 1954、1962年連邦補助道路法による制度化）。関連して Weiner, E. Urban Transportation Planning in the United States: History, Policy, and Practice.
8. [8] Transportation forecasting および history of demand modeling に関する文献。例：Handbook of Transport Modelling（History of Demand Modeling, TRID 677888）。デトロイト・シカゴの交通研究(1950年代)、英国への導入(1960年代初頭)、Wardrop, J. G. “Some Theoretical Aspects of Road Traffic Research.” Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 1952 を含む。
9. [9] 道路工学(highway engineering)の概説。道路設計における人間・車両・道路の三要素と幾何構造設計、英国 Transport Research Laboratory(1930年設立)を含む。例：標準的な道路工学の教科書、および各国道路当局の幾何構造設計基準(例：AASHTO A Policy on Geometric Design of Highways and Streets)。
10. [10] AASHO Road Test に関する政府資料。Federal Highway Administration（FHWA）, “AASHO Road Test,” Highway History. https://highways.dot.gov/highway-history/interstate-system/50th-anniversary/aasho-road-test（1956–1960年、イリノイ州オタワ。舗装構造の性能評価。Bureau of Public Roads による1930年代の載荷試験を含む）。

本レポートは交通研究史シリーズ第1回として、20世紀の交通工学およびその前身となる土木工学が、交通をどのような対象として捉え、何を最適化しようとしてきたかを、歴史的文献・制度資料に基づいて記述した調査レポートである。中心的な問い「交通工学は主として『流れの効率化』を対象とする学問として形成されたと言えるのか」を前提とせず、文献上確認できる事実を整理した結果として評価した。歴史的経緯および各概念の成立は、学術文献・標準仕様書・制度資料によって確認できる範囲で記述し、解釈・推論は推論として明示した。鉄道工学の運行理論の影響、欧州大陸・日本の制度化の経緯など、十分なエビデンスを確認できない事項は「不明」「十分なエビデンスが見当たらない」と記した。本レポートは思想的評価・政策提言・将来予測・著者独自の意見を含まない。