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高速車両連結技術を前提とした都市鉄道の近未来型運行スキーム

Research Project

Project/Area Number 23K17799
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

和田 健太郎  筑波大学, システム情報系, 准教授 (20706957)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩倉 成志  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20223373)
Project Period (FY) 2023-06-30 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords都市鉄道 / 自動運転 / 運行スキーム / 分割・併合 / 連続体近似 / シミュレーション / 混雑 / 運行パターン
Outline of Research at the Start

車両の集まりである列車は,原理的には車両毎に異なる機能を持たせることができる.しかし,現状の様々な制約からこのモジュール性は十分活用されていない.ただし,将来的に高速に自動運転車両同士の連結・切り離し(分割・併合)が可能となれば,モジュール性による大きな自由度がもたらされ,鉄道システムに飛躍的な改善をもたらす可能性がある.本研究では,高速車両連結技術を前提として,「速達(急行)サービスとフィーダー(各停)サービスの階層を1本の列車に内包する」(連結・切り離しにより実現する)近未来型の鉄道運行スキームを提案する.そして,その特性を明らかにすることを目的とする.

Outline of Annual Research Achievements

本研究は,高速車両連結技術を前提として,都市鉄道に要求される多様な条件を同時に満たし得る近未来型の鉄道運行スキームを提案し,その特性を明らかにすることを目的とする.その分析は大きく次の2つのフェーズに分けられる:(a) 戦略的意思決定段階, (b) 運行計画段階.具体的には,フェーズ (a) では,「連続体近似 (CA: Continuum Approximation)」に基づき,提案スキームを表現する理論的に解析可能な数理モデルを構築し,提案スキームが有効となる路線・需要条件等を明らかにする.フェーズ (b) では,フェーズ (a) で示された最適運行デザインの“青写真”を現実に実行可能な計画に落とし込む問題を扱うとともに,シミュレーションを用いて運行スキームの動的特性(遅延に対する頑健性)についても評価を行う.

初年度の令和5年度では,フェーズ (a) として,「速達(急行)サービスとフィーダー(各停)サービスを1本の列車に内包する」という高速車両連結技術を前提とした提案スキームの基本モデルの検討を完了し,路線全体で一様に鉄道需要が分布するという理想的な条件下での提案スキームの有用性を確認した.また,需要の一様分布の仮定を緩和した拡張モデルの検討を行っている.フェーズ (b) としては,フェーズ (a) では連続体として近似していた鉄道システムを適切に離散化した「ダイヤ設計法」を提案するとともに,1台1台の列車の動きをシミュレートするプロトタイプ・シミュレーションを構築した.また,両フェーズに関連する需要面の課題として,コロナ禍の都市鉄道における利用者の混雑回避行動の考察を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

フェーズ (a), (b) ともに,理想的な路線・需要条件下の分析は一定程度の進捗があったが,現実的な条件下での分析が遅れている.具体的には,フェーズ (a) の拡張モデルの定式化に時間を要しており,現実の路線を対象とした提案スキームの分析には至っていない.フェーズ (b) では,プロトタイプ・シミュレーションの構築に留まっており,高精度のマルチエージェント・シミュレーションに提案スキームを実装する部分やシミュレーションを用いた運行スキームの動的特性の分析の進捗に遅れが生じている.

Strategy for Future Research Activity

今後はまず,フェーズ (a) の拡張モデルの定式化を早急に終え,任意の需要条件下で提案スキームの分析ができる環境を構築していく.その上で,網羅的な需要条件下での提案スキームの評価を行い,提案スキームが有効となる路線・需要条件等をより具体的に明らかにしていく予定である.フェーズ (b) では,高精度のマルチエージェント・シミュレーションに提案スキームを実装する開発を行うとともに,シミュレーションを用いた運行スキームの動的特性の分析を進めていく.

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 4 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Study of Coordinated Signal Control Considering Speed Control of Automated Vehicles2024

    • Author(s)
      梅村 悠生,和田 健太郎
    • Journal Title

      JSTE Journal of Traffic Engineering

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: A_10-A_17

    • DOI

      10.14954/jste.10.1_A_10

    • ISSN
      2187-2929
    • Year and Date
      2024-02-01
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Study of Coordinated Signal Control Considering Speed Control of Autonomous Vehicles2023

    • Author(s)
      梅村 悠生,和田 健太郎
    • Journal Title

      Proceedings of the Conference of Japan Society of Traffic Engineers

      Volume: 43 Issue: 0 Pages: 449-456

    • DOI

      10.14954/jsteproceeding.43.0_449

    • ISSN
      2758-3635
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] コロナ禍での都市鉄道の混雑回避行動の考察 ―東急田園都市線を対象に―2023

    • Author(s)
      岩倉 成志,福田 恭生
    • Journal Title

      土木計画学研究・講演集

      Volume: 67

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 鉄道新線整備における資金調達の仕組みの考察2023

    • Author(s)
      石丸 真也,浅井 遼馬,森田 泰智,日比野 直彦,和田 健太郎
    • Journal Title

      土木計画学研究・講演集

      Volume: 68

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 自動運転による高速な分割・併合を活用した新たな多種別列車運行の提案2023

    • Author(s)
      岸川知樹
    • Organizer
      第60回鉄道サイバネ・シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 自動運転車両の速度制御を考慮した系統信号制御に関する考察2023

    • Author(s)
      梅村 悠生,和田 健太郎
    • Organizer
      第43回交通工学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] コロナ禍での都市鉄道の混雑回避行動の考察 ―東急田園都市線を対象に―2023

    • Author(s)
      岩倉 成志,福田 恭生
    • Organizer
      第67回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 鉄道新線整備における資金調達の仕組みの考察2023

    • Author(s)
      石丸 真也,浅井 遼馬,森田 泰智,日比野 直彦,和田 健太郎
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 自動運転車両の速度制御を考慮した系統信号制御の分析2023

    • Author(s)
      梅村 悠生,和田 健太郎
    • Organizer
      第21回ITSシンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-07-04   Modified: 2024-12-25  

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