DEVELOPMENT NOTE / 2026.10.19
道路を読む。物理で走る。全部、確かめる。
第1回では、道路をOpenDRIVE、シナリオをOpenSCENARIOとesminiで扱うと決めた理由を書きました。第3回は、その道路が本当に「物理で走れる道路」になるのかを、第2回で作った2号機を走らせて確かめた話です。目標は、esminiに付いてくる見本の道路を、全部MuJoCoで走れるようにすること。まる二日かけて挑みました。
一度にやると大変なので、4つのレベルに分けた
esminiの見本には、まっすぐな道から、クロソイド曲線、二重線、車線の増減、交差点、信号、片勾配（カント）の付いた周回路まで、20本の道路があります。これを一度に全部やろうとすると、どこで何が壊れているのか分からなくなります。そこで、ゲームのステージのように、4つのレベルに分けました。
- M1 高速道路を走る：3車線の高速道路と、曲線の多い道路（e6mini）。esminiと位置を照合し、2号機が80・120 km/hで跳ねずに走る。あわせて、試験のしくみ（下のクリア条件）を作る
- M2 esminiの道路を全部：クロソイド、二重線、車線の種類と増減、高さの変化。CARLAの地図（Town04）も読み込む
- M3 交差点と信号：交差点の路面を右左折・直進で走り、標識と信号機を置き、信号で止まって青で発進する
- M4 道路の物理：片勾配のカーブ、タイヤと路面の接触の安定、路面の摩擦（乾いた路面と濡れた路面）、立体交差
役割分担も、レベルを進めながら決めました。道路・車線・経路・信号の「意味」はesminiに聞き、車が走る「物理」はMuJoCoが担う。esminiができることを、箱庭で作り直さない、という方針です。
クリア条件は、かなり厳しくした
「読み込めた」「走った」だけでは、使える道路とは言えません。道路ごとに、どの段まで通ったかで評価しました。正解はesminiの計算か、決めておいた合格の値です。
- 段0 読める：規格どおりに読めたか。未対応の要素が1つでもあれば失敗にする（黙って近似しない）
- 段1 幾何：中心線・車線の境界・高さ・幅が、esminiと位置1 cm、向き0.1°以内で一致
- 段1’ 当たり判定：物理の路面を、道路方向0.5 m・横0.25 mの格子で上から測り、高さの差1 cm、すき間0、継ぎ目の段差5 mm以内
- 段2 物理：車が跳ねず、浮かず、流されずに走れるか（上下の加速度、浮いている時間、横のずれ）
- 段3 意味：物理の上の車の位置を、esminiが正しい車線として認識するか。車線の種類・制限速度も一致
- 段4 筋書き：箱庭で流したシナリオと、esmini単体での流し直しで、出来事の時刻が一致
- 段5 再現性：何度回しても、同じ因果の流れと同じ結果になる
決めた合格の値は、結果に合わせて緩めない。測った値は、使ったMuJoCoの版と一緒に記録する。途中で、走行の数値を別の版で測っていたことに気づいて測り直したり、検証する側の誤り（境目の測り方）を直して回帰の試験を足したりもしました。
結果：まる二日で、4つのレベルをクリア
esmini 付属の 20 本の道路のうち、19 本が、形と意味の試験（段 0・1・読み込み・1’・3）にすべて合格しました。残る 1 本（straight_500m_signs）は、標識が決める制限速度の照合だけが残っています。走らせる試験（段 2）は代表の道路で、筋書きと再現性（段 4・5）はシナリオのある道路で確かめています。
- M1（10/14）：高速道路とe6miniが段0〜3に合格。e6miniの位置はesminiとの差が最大1.7 mm。割り込みのシナリオが段4・5に合格
- M2（10/15）：対象の18本すべてが、段0・1・読み込み・1’・3に合格
- M3（10/15）：T字路を右左折・直進で走り切り、標識・信号機を置いて、信号で止まって青で発進
- M4（10/15）：片勾配の周回路（velodrome、最大60°）が形と意味の試験（段 0・1・読み込み・1’・3）に合格。片勾配のカーブで車体の傾きが17〜19%小さくなる。乾いた路面（摩擦0.9）と濡れた路面（0.5）で同じシナリオを比べられる。立体交差の上下を、どちらも走れる
精度命でやったら、どうなったか
最初は、とにかく道路の形を正確に作ることにこだわりました。曲がりや坂を細かく切って、たくさんの凸の板を並べ、元の式との差を数mm以下に抑える。形の試験（段1・1’）はきれいに通りました。
ところが、実際に車を走らせると、板と板の継ぎ目でどかどかと上下する。坂の頂上や交差点では、なぜか速度が出ずに失速する。さらに、MuJoCoの版を替えると、走り方も組み立ての速さもまるで別物になりました。同じ道路・同じ車・同じ運転で比べた結果です。
| MuJoCo | 平らな道 | 坂・交差点 | 組み立て（交差点5つの道路網） |
|---|---|---|---|
| 3.12 | 板の継ぎ目でがたつく（上下 2.5 m/s²） | 失速しない | 135 秒 |
| 3.13 | なめらか（0.12 m/s²） | 失速する。T字路の右折で止まり、坂の頂上では時速2 kmまで落ちる | 135 秒 |
| 3.16 | なめらか（0.10 m/s²） | ほぼ失速しない | 2.6 秒 |
原因を追うと、道路の形が悪いのではなく、路面を細かく切りすぎて、1つのタイヤがたくさんの小さな板に同時に触れていたことでした。正確さを上げるほど、タイヤにとっては「でこぼこの多い道」になっていたわけです。坂の頂上を時速80 kmで越える例です。
| 路面の切り方 | 形の正確さ（高さの誤差） | 失速 | 1つのタイヤが同時に触れる板 | 瞬間の接触力 |
|---|---|---|---|---|
| 細かい | 0.2 mm | 11.8 % | 11 枚 | 車重の52倍 |
| ふつう | 11.1 mm | 4.2 % | 4 枚 | 34倍 |
ここで分かったのは、「正確さ」「軽さ」「シミュレーションとしての確からしさ」は別の軸だということです。路面そのものを評価したいなら正確さを、たくさんの車でシナリオを回したいなら軽さと確からしさを取る。どれを取るかは目的しだいなので、路面の切り方を「細かい・ふつう・軽い」から使う人が選べるようにし、シナリオで走らせるときの標準を「ふつう」にしました。MuJoCoは、車と道路の側を3.16に上げています。
重さも同じ話でした。CARLAのTown04は、最初は見た目のファイルが約1 GB、物理のファイルが約530 MBになり、組み立てに49分かかりました。見た目と当たり判定を分け、版を上げ、切り方を見直して、いまは約1.5分です。
すべての道路で物理の正確さを保証したわけではありません。横断の形（OpenDRIVEのshape）は未対応、高速で坂の頂上を越えると少し減速する、路面の摩擦は実際の路面の再現ではない、といった「既知の制限」を、条件と一緒に記録しています。検証した範囲と限界をはっきりさせた、道路シナリオを試すための最初の土台です。
これから
道路づくりの機能はここでいったん止め、シナリオを条件を変えて繰り返し、記録し、比べることに力を移します。次回は、見本ではない実在の街の道路です。OpenStreetMapの道路に、PLATEAUの高さを足したらどうなるか。
※ 箱庭シナリオPROは開発中です。製品としての提供範囲・時期は未定です。シミュレーション結果は、実際の車両の走行性能・安全性を保証しません。
※ OpenDRIVE・OpenSCENARIOはASAM e.V.の標準規格です。esminiはオープンソース（MPL-2.0）で、見本の道路はesminiのリポジトリに含まれるものです。Town04はCARLAの地図です。