人の流れに着目した都市インフラの適正配置と運用に関する数理モデルの開発とその応用
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18H01661
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 25010:Social systems engineering-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
田中 健一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90408724)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥海 重喜 中央大学, 理工学部, 准教授 (60455441)
古田 壮宏 奈良教育大学, 教育連携講座, 准教授 (60453825)
小市 俊悟 南山大学, 理工学部, 准教授 (50513602)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 施設配置問題 / ネットワーク設計 / 数理最適化 / 都市工学 / インフラ / 都市インフラの設計 / ネットワーク設計問題 / 最適化手法 / オペレーションズ・リサーチ / フロー捕捉型配置問題 / スケジューリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
都市におけるインフラの適正配置や運用方法に関する研究を，幅広い視点から行った．インフラの種類としては，様々なサービスを提供する都市施設や，道路網や鉄道網などのネットワーク型インフラを主な対象とした．特に，ネットワーク上の移動者が移動途中に立ち寄って施設を利用する状況に着目した，フロー捕捉型配置問題を土台として，その拡張モデルを構築した．具体的には，鉄道網上の通勤・通学フローを対象として，鉄道駅に施設を配置する問題を扱った．その際に，起点に近い位置にあるほど施設へのアクセスがし易い構造を導入した新しい数理モデルを構築し，首都圏における最適配置分析を行った．さらに，施設サービスを受けられない状況を考慮し，移動の起点から施設までの距離の総和の期待値を最小化する施設の配置方法を決定するための数理モデルを提案した．これを実際の道路網への適用し，施設の利用可能確率に応じて最適配置が異なる様子を詳しく分析した．また，移動の需要点が道路リンクに沿って連続的に分布する状況において，フロー捕捉型配置問題の複数の拡張モデルを提案した．加えて，与えられた施設配置をより詳しく分析するために，移動途中に立ち寄る施設までの移動距離の分布を算出する解析的手法を開発した．さらに，近年社会的な課題となっている，インフラ劣化の問題や災害対応のためのインフラ活用に関する研究を行った．具体的には，センサの老朽化により断面交通量データの収集が困難な状況において欠損データを補完するための手法や，広域での災害時の救援手段としてのドローン基地の配備や運用方法の研究を行った．また，エネルギーの海上輸送に関する社会的費用の評価等の分析を実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ネットワーク型インフラや様々な都市施設の配置について，個別課題としては成果を挙げてきた．これらには，フロー捕捉型配置問題に関する複数の一般化モデルとその応用，ネットワーク上の施設までの距離分布の導出方法に関する分析手法，災害時や需要の不確実性を考慮したインフラ配備方法等があるが，数理モデルとしての新規性と汎用性の高さからさらなる発展が期待できる．全体として順調に研究が進められており，本年度は有用な成果が得られたと考える．こうした成果は，学術雑誌や国際会議をはじめとする数多くの場で発表済みであり，おおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
施設配置問題やネットワーク型インフラの設計ならびに運用に関する数理モデルをさらに発展させ，理論と応用の両面から新しい成果を追求する．個別の研究成果については，すでに実績が整いつつあるため，これらを俯瞰して眺め，都市計画や物流などに関する統合的なモデルへと発展させていくことを目標とする．また，実データを用いた事例分析についても今後集中的に研究を実施する．さらに，研究成果を国際的な場において積極的に公表することに力を入れていく．
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
