2016 Fiscal Year Research-status Report
災害，機器故障にレジリエントな電気鉄道システム構築に向けた方法論
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16K06428
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
宮武 昌史 上智大学, 理工学部, 教授 (30318216)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富井 規雄 千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (50426029)
近藤 圭一郎 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (10425895)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気鉄道 / レジリエンス / 電力 / 運輸 / 車両 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究課題初年度であるH28年度は，「停電エリア」「構造物破壊エリア」に焦点を当てて鉄道のレジリエンス向上策を検討し，それぞれの大学で次の実績を得た。
まず，主に上智大学で行った電力面での検討では，停電エリアで，駅間に停車した列車を地上蓄電装置の電力を利用して駅などの安全な場所に移動させる救済運転について方法論を開発した。特に，列車を通常と逆方向に走らせる利点と手順を整理し，救済に必要な蓄電装置の電力量を計算した。その結果，現実的な地上蓄電装置の容量で救済が可能であることを明らかにした。
次に，主に千葉工業大学で行った運輸面での検討では，長時間にわたる運転支障が発生した時を想定し，旅客の所要時間の増加を抑える運転整理案作成を作成するアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは，混合数理計画法に基づいており，(1)複数の路線を対象とした運転整理を行なう (2)旅客が迂回経路を使用することを考慮する (3)必要に応じて臨時列車を運転する，の3点を考慮している。
また，主に千葉大学で行った車両面での検討では，普段は回生電力を車上に蓄えて有効利用する蓄電装置を停電時に利用する可能性を，実際に提案された主回路方式を前提に考察し，車両重量（乗車人数）の不確定性を考慮した列車の省エネ運転計画方法についても議論を行った。これにより，運転継続性のより高い車両システムの実現が期待できる。
これらを合わせることで，構造物破壊エリアを迂回して輸送サービスを極力継続すること，停電エリアで地上や車載の蓄電装置を利用して列車を安全な場所に移動させることの可能性や新たな方法論を示すことができた。
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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
交付申請の段階では，車両，電力，運輸の多方面から鉄道のレジリエンスを考えることを課題全体を通した目的として掲げ，その中でH28年度は「停電エリア」「構造物破壊エリア」に焦点を当てて検討することとなっていた。
実際，研究実績の概要に述べたように，その目的にほぼ沿う形で，各大学がそれぞれ得意とする電力，運輸，車両の各分野でこれらのエリアに適用可能な新たな知見を得ることができた。具体的には，構造物破壊エリアを迂回して輸送サービスを極力継続すること，停電エリアで地上や車載の蓄電装置を利用して列車を安全な場所に移動させることの可能性や新たな方法論を示せた点が知見である。停電時の車載蓄電装置を利用した具体的な非常時走行制御法や再生可能エネルギーの利用に関する検討に時間を要しているが，それ以外は極めて順調である。
進め方についても，日常の大学毎の研究に加え，3大学及び連携研究者が年数回集まって全体の進捗を確認して情報交換することで，概ね適切に行うことができたと考える。また，既に主に国内の学会で初期段階の成果をいくつか発表済であり，H29年度に入ってもH28年度内に得た成果の発表をいくつか予定している。
これらにより，本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度は「電力供給制限エリア」に焦点を当て，連携研究者のレビューを仰ぎつつ，3研究者のそれぞれの分野（電力・運輸・車両）で検討を行う予定である。具体的には，回生ブレーキの特性も考慮し，電力量の削減だけではなく，ピーク電力の削減をも考慮した運転方法やダイヤ作成方法について議論し，その効果や運行の安定性への影響などを検証する。合わせて，H28年度の研究実績のさらなるブラッシュアップも余裕がある範囲で行いたい。
H30年度はH28～29年度の検討を踏まえ，分野横断的な総合検討を行う予定である。その中では，レジリエンスを総合的に評価するための項目の検討が重要となるが，例えばエリア全体での電力量，ピーク電力，滞留人数，旅行時間などの定義や計算法について議論し，その方法論を示したい。さらに，東日本大震災における帰宅難民や節電ダイヤを一つの例に取り，改善策を提示するなど，目に見える形で分かりやすいアウトプットを出すことを目指す。
得られた成果については，論文や学会発表を積極的に行うことはももちろん，シンポジウムや各大学のオープンキャンパス等の機会に積極的に公開し，国土強靭化による安全・安心な社会に寄与する成果を広く国民に周知したいと考える。また，地震国や電力供給の不安定な国へのインフラ輸出の可能性について示すことも目指したい。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた具体的な理由は，交付申請の段階で立案したH28年度の予算計画に対し各大学が既に所有する物品での代用が可能かを今一度精査したこと，実際の物品購入時に値引き等で当初予算よりも支出額を削減できたこと，また，車載蓄電装置による非常時走行制御法と再生可能エネルギーの利用の検討に時間を要していること，の3点である。
主に本補助金の効率的利用を徹底したことと，検討項目のごく一部に時間を要していることが原因であり，全体的な研究計画が当初の予定通り進んでいないことが原因ではない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は，車載蓄電装置による非常時走行制御法と再生可能エネルギーの利用の検討に引き続き充てるとともに，今後既にいくつか計画している，H28年度に得られた研究成果をH29年度の学会等で発表するための費用に充てる予定である。
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