2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of complex network theory for robust transportation netowrks against partial disruption
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22K14341
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
安藤 宏恵 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 助教 (00880056)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 道路網 / 災害時交通 / 道路網接続構造 / 頑健性 / 脆弱性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
災害時に救援物資の輸送や円滑な避難のために重要な役割を担う交通ネットワークに対し，少数の部分的な損傷が生じても機能不全に陥らない頑健な交通ネットワークの構造的特徴を示すことを目的にしている．1年目では交差点や方向有無など空間的な特徴を持つ道路ネットワークを表現すること，部分的な損傷がネットワーク全体の接続性にどのような影響を及ぼすのか評価することの主に2点に取り組んだ．
複雑ネットワークの研究分野ではスケールフリー性や規則性など，接続構造が既知のネットワークに対しノード除去が及ぼす影響は理論的に証明されている．その一方，空間的な特徴を持つインフラネットワークではこれらの既存理論をもって，部分的欠損による影響を説明することが困難である．1年目では，特有の空間的性質を持つインフラネットワークの一つである道路ネットワークに関して，実際の道路網データから接続構造指標値を算出し，その性質を併せ持った一般的道路網の生成モデルを構築した．本研究成果については2023年度の土木計画学研究発表会において成果発表を予定している．
2点目の部分的な損傷がネットワーク全体の接続性に及ぼす影響に関しては，交通容量重み付き固有ベクトル中心性による接続性評価指標をもとに，道路網のリンクが欠損した場合，あるノードとそれに接続するリンクがすべて欠損した場合の影響の大きさを測る指標を提案した．与える影響が大きな欠損箇所に加えて，あらゆる欠損パターンの影響を受けやすい脆弱な箇所を特定することを示した．本研究成果については現在国際会議に投稿中である．
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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
本課題の1年目である2022年度は，一般的道路網の生成モデル構築と部分的な損傷がネットワーク接続性に与える影響の検証の大きく分けて2つの研究を進めた．一般的道路網の生成モデルでは，接続構造が既知でない道路ネットワークに対して，道路密度や回路性，アクセス性の指標を114都市の道路網に適用し，特徴ごとに4つのクラスタに分類した．それらの特徴を反映した道路網の生成モデルを構築し，階層型道路網とすることで道路構造の性能評価を行った．今後は，構築した階層型一般的道路網を用いてテストネットワークを作成し，頑健性評価の検討に繋げる．
部分的な損傷がネットワーク接続性に与える影響の検証では，交通容量重み付き固有ベクトル中心性による接続性評価をもとに，部分的な欠損の与える影響を測る方法を提案した．現在まではランダムな損傷やシナリオに基づく損傷の影響評価を行ったが，今後は影響を大きく与える損傷の特徴を見出すことに発展させていきたい．
以上のように，2年目以降の発展を見据え基礎的な指標の構築や評価方法の確立ができたため，1年目の成果としてはおおむね順調に発展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策としては1年目に提案した手法を活用し既存手法との比較，道路ネットワークを対象とした評価から複数モードを考慮した交通ネットワークの分析へと発展させることを予定している．また，1年目に構築した一般的道路網生成モデルをテストネットワークとして活用し，道路ネットワーク特有の性質に対する頑健性評価の分析を進める．複数モードかつ広範囲なエリアへの適用・評価の際には，対象とする災害についてもシナリオベースであらゆる災害を包括的に捉え，複数災害シナリオに対するインフラネットワークの頑健性を評価する手法の構築を目指す．
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| Causes of Carryover |
人件費として計上していたデータ整理・数値計算の補助員について，今年度の作業分については研究代表者の研究内容の範囲内であったため発生しなかった．来年度はまとまったデータの整理や計算結果の整理について研究補助員による作業を予定している．また，投稿予定としていた雑誌への投稿のタイミングが翌年度となったため，雑誌掲載料として翌年度分から計上する予定である．
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