2018 Fiscal Year Research-status Report
A solution on a structure of road network system and a transportation planning in the context of sustained growth of city
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18K04628
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| Research Institution | SALESIAN POLYTECHNIC |
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Principal Investigator |
島川 陽一 サレジオ工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10446239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五島 洋行 法政大学, 理工学部, 教授 (00398950)
宮川 雅至 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (50400627)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 都市数理 / 交通量配分 / 交通量補足型最適配置 / 輸送スケジューリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は輸送機械や配送・販売拠点などの施設や交通調査・交通インフラ整備・運用コストなど、カネのリソースが限られた状況下で、ヒト・モノが道路ネットワークを介して効率的に移動するには現在の交通に何が必要なのかを明らかにすることを目的としている。この研究の背景には、自動車輸送は鉄道や航空機など他の交通手段と比較して、交通量の事前予測が難しく、混雑による所要時間の不確実性が高いため、ほとんどの交通は最短距離や所要時間最小の経路を選択しないという問題がある。このためほとんどのトラック輸送では配送センターへ到着する時間の遅延が最小になるような経路選択を行っている。一般的に交通システムは利用者が最短経路で目的地に向かうと仮定して整備されており、このような観点から道路を含めた交通システムの整備はされていない。
この問題に対して３つのサブテーマに分割しアプローチすることを計画した。(i) 目的地への予想到着時間からの遅延の原因となる非目的地の通過時間の増加を引き起こす道路ネットワーク構造の解明と効率的なインフラ整備、(ii) 道路ネットワーク全体の交通流動と、輸送時間の不確実性の見積もり、(iii) 輸送時間の不確実性が高いときに、車両と拠点リソースを有効に活用する輸送スケジュールの作成を検討し、効率性の高い輸送を実現する交通状況の分析を行う、というものである。
18年度は(ii)のサブテーマに対してまずは都市間輸送を想定した貨物輸送において一般道路、高速道路、休息施設を入れた経路選択問題を定式化した。(iii)については目的地に移動中の輸送が効率的に拠点リソースを使用するという観点から、どこにリソースを配置したほうが良いのかについて最適配置問題の検討を行った。この２つのサブテーマについては国際会議で報告を行った。(i)については都市数理の観点から道路ネットワーク構造の分析を進めている。
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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
各サブテーマは若干の偏りがあるがおおむね順調に推移している。(i)の目的は目的地への移動や非目的地の通過が効率的に行える道路ネットワーク構造の解明である。18年度は道路の長さでなく面積に着目した知見をもとに数理モデルの開発を進めた。このサブテーマは理論的な側面が強く、研究成果を公開するまでには至っていないが、今後は(ii)と(iii)との融合をにらんでモデルを拡張する。
(ii)の目的は道路ネットワーク全体の交通流動と、輸送時間の不確実性を推計する方法の開発である。18年度は輸送時間の不確実性を考慮に入れた経路決定問題の定式を行った。このモデルでは交通混雑状況はあらかじめ与えられると仮定しているが、実際には交通量が未知の道路が多数存在するためにそのままモデルを実データで用いることはできない。交通量の推計には交通量配分手法を中心に衛星写真の画像を用いる直接的なアプローチも検討する必要があることが分かった。また、作成したモデルは都市間交通のみに適用されただけであった。都市内の輸送も重要であることから、そのためのモデルの拡張または都市内交通のみを対象にした経路を選択するモデルを検討する必要があることも明らかになった。
(iii)の目的は輸送時間の不確実性が高いときに、車両と拠点リソースを有効に活用する輸送スケジュールの作成である。これは輸送車両がインフラを利用して、なるべくジャストインタイムで目的地に着く計画を、スケジューリングの手法を応用して作成するもので本研究の大きな特徴となっている。18年度道路ネットワーク上に存在する施設リソースを利用してジャストインタイムで目的地に到着するスケジューリングの前段階として、施設が効率的に利用されるにはどのような配置が望ましいかを検討した。施設に容量制約がある交通量補足型最適配置問題の数理モデルの定式化と実際の道路ネットワークでの評価を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
各サブテーマはそれぞれ研究成果を出しつつあるので19年度以降はこれらの融合を念頭に研究を推進していく。各テーマの発展的な融合は本助成の大きな目的であり、19年度は以下を実施する予定である。
都市数理を基盤とするサブテーマ(i)と従来から最も用いられている交通工学の手法を発展的に統合することを試みる。このような取り組みは過去に例がなく以下が適切かどうかはわからないが、本研究グループの特性を生かしておおむね以下のようなアプローチを取る。サブテーマ(i)で扱う道路ネットワーク構造を地理情報システム上で展開し、そこでサブテーマ(ii)で扱う起終点交通量のゾーンと交通量を重ね合わせて空間的な相関を計算する。交通量の配分計算を行い、道路ネットワーク全体の交通流動を推計して、従来手法による交通がサブテーマ(i)の非目的地の通過にどのように影響を与えているか定量的に検討する。
各サブテーマは以下の予定で研究を推進する。サブテーマ(i)については18年度から継続して数理モデルの検討を継続する。サブテーマ(ii)は従来手法を基盤にジャストインタイムで目的地に到着するモデルの検討を継続して行う。交通量配分で得られる交通流動からの時間距離と実際に到着する時刻のずれをリスクとして評価するモデルを検討し、このモデルにより経路選択を行うことを考える。サブテーマ(iii)は施設リソースの効率的使用を意識して交通流補足型の最適配置問題を検討してきたが、ここで得られた知見をさらに発展させる。輸送計画問題は輸送車両がどのような経路をとり施設などの拠点をどれだけ利用するかを決める問題であるが、これと配置問題を同時に検討する。輸送計画問題は時間的関係、施設の効率性は空間的な枠組みで問題を捉える。別々に問題を検討した場合、両者の最適解は全く異なる解になることが考えられる。そこで時空間両軸で交通計画を行うモデルを構築する。
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