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Design of Degital-Twin of Air Transport System for Environment-friendly Flights and Disaster Response

Research Project

Project/Area Number 23K22878
Project/Area Number (Other) 22H01608 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 22050:Civil engineering plan and transportation engineering-related
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

平田 輝満  茨城大学, 応用理工学野, 教授 (80450766)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 武市 昇  東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (90371153)
原田 明徳  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70785112)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords航空交通システム / デジタルツイン / 軌道予測 / CO2削減 / 耐災害性 / 起動最適化 / エアライン経営 / インシデント対応 / 衛星通信 / 飛行経路 / 軌道最適化
Outline of Research at the Start

本研究では航空交通システムの効率性,環境性(CO2削減),対災害性を向上するための方策検討を行うため,デジタルツインの概念を援用しつつ,国内空域の航空ネットワークを対象とした既存システムのパフォーマンス評価,環境性向上のポテンシャル分析,対災害性向上施策の検討,新たな航空交通管理手法の開発と効果分析を行い,各種関連の制度設計と政策提言を行う,

Outline of Annual Research Achievements

本研究では航空交通システム(ATS)からのCO2排出削減を主とした環境性向上と災害等のインシデントに対する耐災害性向上を目的とし,今年度は昨年度成果の発展として,現在のATSにおけるレーダーおよび新測位システムをもとにした航空機位置情報と将来予測情報をもとにした管制情報システムと今後のデジタル化における利活用の可能性との関係について考察を行った.
次に,ATS環境性能の分析に関して,昨年度検討した航空機の軌道最適化の方法を国内主要路線に適用し,実績の飛行状態から推定したCO2消費量と比較した際のCO2削減ポテンシャル推計の精緻化を行った.その結果,昨年度に分析した飛行距離からのみみた削減ポテンシャルよりも速度と高度を含めた軌道の最適化(ゆっくり飛行させる等)によりさらに上乗せして削減できる量を推計した.また,削減ポテンシャルの大きさに影響する要因とその影響力を統計的に推定した.それら結果をベースに,ゆっくり到着させることによるCO2削減と速達性および機材繰り上のエアライン経営上の影響のトレードオフ関係を空港運用時間等を考慮して分析を行い,その社会的受容性の考察の精緻化も行った.
耐災害性に関しては,航空衛星通信技術を活用した都市部の情報収集・安否確認システムの検討を行い,その実行可能性について定量評価を行った.また,TBO時代の大陸間飛行を含めたデジタル通信技術と通信容量の需給関係について,課題整理を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

DTシステムとATSの環境性・耐災害性の改善方策との関係の整理と考察について遅れはあるが,全体としては概ね順調に進展している.

Strategy for Future Research Activity

分担者間の連携や実務の関係機関との連携をさらに深めつつ,開発したモデルや分析結果をもとに,より広範囲の航空ネットワークへのモデル適用を効率的に実行,分析を行う.

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] ESTIMATION OF THE POTENTIAL OF CO<sub>2</sub> REDUCTION FROM DOMESTIC AVIATION NETWORK IN JAPAN CONSIDERING FLIGHT DISTANCE AND FLEET/FREQUENCY CHOICE2023

    • Author(s)
      平田 輝満,安ヶ平 玲央
    • Journal Title

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

      Volume: 78 Issue: 5 Pages: I_753-I_759

    • DOI

      10.2208/jscejipm.78.5_I_753

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] STUDY ON AIRCRAFT EVACUATION AND AIRPORT TEMPORARY PARKING CAPACITY IN THE EVENT OF A LARGE-SCALE TYPHOON2023

    • Author(s)
      平田 輝満, 永沼 宏太, 渡邊 大樹
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 1 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-00062

    • ISSN
      2436-6021
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 運航の効率化からみた国内航空ネットワークにおけるCO2排出の削減ポテンシャル2023

    • Author(s)
      平田輝満
    • Journal Title

      関西空港レビュー,

      Volume: No.532 Pages: 27-31

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Basic Analysis of Supply and Demand of Digital Satellite Communications in Air Traffic Management2022

    • Author(s)
      本江 信夫, 平田 輝満, 羽渕 裕真
    • Journal Title

      JOURNAL OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      Volume: 70 Issue: 2 Pages: 48-57

    • DOI

      10.2322/jjsass.70.48

    • ISSN
      1344-6460, 2432-3691
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RUNWAY CAPACITY EVALUATION METHOD BY CONSIDERING ACTUAL INTER-ARRIVAL/DEPARTURE SEPARATION, DELAY TIME AND EFFECT OF ABRUPT INCIDENTS2022

    • Author(s)
      平田輝満,木下恵太
    • Journal Title

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

      Volume: 77 Issue: 5 Pages: I_857-I_870

    • DOI

      10.2208/jscejipm.77.5_I_857

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Advanced Methodology for Obtaining Early Warning Information and Safety Confirmation Information in Disaster using Drones with Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) Receivers and Smartphones2023

    • Author(s)
      Nobuo Hongo, Terumitsu Hirata
    • Organizer
      The 15th International Conference of Eastern Asia Society for Transportation Studies
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 軌道最適化と気象条件からみた航空機からのCO2排出削減手法に関する研究2023

    • Author(s)
      平田輝満,原田明徳,武市昇,安ケ平玲央
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フローコリドー空域の時空間最適化2023

    • Author(s)
      吉野純平, 武市昇, 原田明徳
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative Analysis of Fuel Reduction Potential of Japanese Domestic Flights via Trajectory Optimization2023

    • Author(s)
      Akinori Harada, Noboru Takeichi
    • Organizer
      26th World Conference of the Air Transport Research Society (ATRS)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 飛行距離と機材・便数選択からみた国内航空ネットワークにおけるCO2 削減ポテンシャルの推計2022

    • Author(s)
      安ヶ平 玲央・平田 輝満
    • Organizer
      第 65 回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 軌道最適化と機材・便数選択からみた国内航空路線における 飛行中の CO2 削減ポテンシャルに関する研究2022

    • Author(s)
      平田 輝満,安ケ平 玲央,原田 明徳
    • Organizer
      第60回飛行機シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 軌道最適化と機材・便数変化による航空機からのCO2削減効果に関する分析2022

    • Author(s)
      安ケ平 玲央,平田 輝満,原田 明徳
    • Organizer
      第 66 回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 飛行距離と機材・便数選択からみた航空機からのCO2削減ポテンシャルに関する分析2022

    • Author(s)
      平田輝満,安ケ平玲央,原田明徳
    • Organizer
      航空の脱炭素化に向けた航空交通管理に対する期待とその役割 ~ CARATSオープンデータ活用促進フォーラム2022~
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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