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Connectivity evaluation and maintenance management of road networks with graph Laplacian

Research Project

Project/Area Number 19K21988
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

NAKAYAMA Shoichiro  金沢大学, 融合科学系, 教授 (90334755)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 裕通  金沢大学, 地球社会基盤学系, 助教 (10786031)
高山 雄貴  金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90612648)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords脆弱・信頼性評価 / 道路ネットワーク / 連結強靭性 / 連結脆弱性 / 土木計画学・交通工学 / グラフ理論 / スペクトル解析 / 強靭性
Outline of Research at the Start

道路ネットワークのつながりを定量化するために,最新グラフ理論を援用し,う回路が少なく,損傷によって大きな影響が出るクリティカルなリンクで構成された縮約グラフネットワークの作成方法を確立する.そして,縮約ネットワークのラプラシアン行列にランダム行列理論を適用し,(災害や劣化等の)確率的な乱れを受けることの影響を分析する方法を開発する.

Outline of Final Research Achievements

The reachability of a road network varies greatly depending on the strength of its connectivity, and strong connectivity ensures enough reachability. The relationship between nodes and links is expressed as a Laplacian matrix, and a method for analyzing the connectivity of the road network was developed and was applied to the Ishikawa-Toyama road network.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年,道路の維持管理が喫緊の課題となっており,各道路やその構造物の取捨選択や優先順位付けなどは避けられない.道路は橋梁・トンネル・盛土等の様々な要素(構造物)によって構成され,それらはネットワーク的につながっている.このように道路は多数の道路構造物がネットワーク的につながる巨大なシステムである.この巨大システムの中でクリティカルな要素(重要な道路構造物)を抽出できると,それらを優先・重点的に点検・維持管理することが可能となり,道路ネットワークの強靭化や選択と集中による効率的な維持管理に結びつく.本研究の成果はこのようなことに資するものである.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] MEASUREMENT OF THE ROAD NETWORK CONNECTIVITY AND ITS REINFORCEMENT OPTIMIZATION PROBLEM2021

    • Author(s)
      中山晶一朗, 小林俊一, 山口裕通
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      Volume: 77 Issue: 3 Pages: 245-259

    • DOI

      10.2208/jscejipm.77.3_245

    • NAID

      130008090610

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] EXAMINATION OF ROAD NETWORK EVALUATION METHOD USING MATRIX TREE THEOREM2021

    • Author(s)
      光澤駿治, 中山晶一朗, 小林俊一, 山口裕通
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      Volume: 76 Issue: 5 Pages: I_889-I_897

    • DOI

      10.2208/jscejipm.76.5_I_889

    • NAID

      130008028082

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Comparison between Algebraic Connectivity-Based and Global Efficiency-Based Vulnerability for Railway Topology Analysis: A Case Study of Kyushu, Japan2021

    • Author(s)
      Pongwit PROMSUWAN, Shoichiro NAKAYAMA, Hiromichi YAMAGUSHI, Shun-ichi KOBAYASHI
    • Organizer
      The 14th International Conference of Eastern Asia Society for Transportation Studies
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 無限関係モデルによる道路ネットワークの連結性分析2020

    • Author(s)
      奥村颯太,中山晶一朗,山口裕通
    • Organizer
      土木学会第77回年次学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 道路ネットワークの連結性の定量化とその最適補強問題2020

    • Author(s)
      中山晶一朗,小林俊一,山口裕通
    • Organizer
      第61回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 単調なパスを仮定した2ノード間の総経路数の計算手法について2020

    • Author(s)
      北倉大地,小林俊一,Hai Tran Thanh,中山晶一朗,山口裕通
    • Organizer
      第62回 土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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