Risk management of transportation systems based on multilayer network analysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23531
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Sugishita Kashin 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (70845263)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2024-03-31
• Keywords: 脆弱性 / 航空システム / ネットワーク科学 / 多層ネットワーク / テンポラル・ネットワーク

Outline of Final Research Achievements

This study aims to establish a new theoretical foundation for managing transportation networks in response to emergent situations by applying the latest insights from rapidly advancing research on multilayer networks in network science to transportation systems. The main research outcomes include: (1) a citation network analysis of vulnerability studies in transportation and network science, (2) proposing a new method for analyzing evolution patterns in temporal networks and its application to four major US airlines, (3) an analysis of changes in the network structure of US airlines during the COVID-19 pandemic, (4) an impact assessment of airport closures on air transport networks, and (5) an evaluation of the efficiency and robustness of airline alliances.

Free Research Field

ネットワーク科学、交通工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義は、多層ネットワークやテンポラル・ネットワークを含むネットワーク科学の最先端理論を交通システムのリスクマネジメントへと応用した点にある。特に、航空ネットワークの時系列的な構造変化を定量的に分析し、長期的な成長だけでなく、パンデミック時の短期的な変動に関する新たな知見を得た。また、ある空港が閉鎖した場合の航空ネットワーク全体への影響を分析する新たな手法も開発した。これらの成果は、自然災害やパンデミックなどの非常時における効果的な航空ネットワークマネジメントを考える理論基盤を提供しており、社会的意義も大きいと考える。