2013 Fiscal Year Annual Research Report
様々な渋滞現象の予兆検知のための数理物理学的手法の開発とその実践
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25287026
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西成 活裕 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40272083)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 渋滞 / 交通流 / 数理モデル / セルオートマトン / 物流 / 人流 |
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| Research Abstract |
今年度は車と人の流れにおいて、これまでの行ってきた研究を深化させ、理論的枠組みの精緻化と実証実験をおこなった。まず、高速道路における車の渋滞緩和のために、渋滞吸収走行を提案してきたが、この数理モデルの解析により、渋滞が緩和される条件を数学的に特定することができた。渋滞緩和とさらなる渋滞を引き起こさない条件として、渋滞吸収をする車の減速度や車間距離の関数として与えることに成功した。つまりこの条件下では、車間距離を空けて渋滞に近づくことで、渋滞を未然に防ぐことができることを示した意義は大変大きい。
次に人の流れに関連して、高密度の粒子系のボトルネック流れについて数理モデルを構築し、流量についての厳密解を得ることに成功した。これは満員電車からの人の退出などをモデル化したものである。そして間欠的に流量が変化する現象についてもその頻度分布の統計性を理論解析することができた。
さらに現実への応用として入国審査場における待ち時間短縮システムの構築を行った。成田空港との共同研究を通じて、航空機の到着情報や乗客数に応じてリアルタイムに審査ブース数を連動させるプログラムが完成した。これにより、到着客が実際に審査場に来る前に混雑対応が可能になり、待ち時間が悪化することを未然に防止できるようになる。さらにこのシステムを実際の現場で社会実験し、その有用性が確かめられた。このシステムは成田空港にて今後使われることが決定し、渋滞の数理モデルによる社会貢献ができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ボトルネック流れの研究成果は、単純な数理モデルであるが、実験結果をよく再現できており、権威ある雑誌Physical Review Lettersに掲載された。また、人の混雑緩和システムも今後成田空港で実際に使われることになり、数理モデルによる社会貢献もすることができた。以上のことを考えると、理論から実際の応用まで幅広く研究を進めることができ、本年度は当初の研究計画以上の成果を出すことができたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究にて車の流れに関して、大きな渋滞を未然に防ぐ渋滞吸収走行の理論が完成した。今後はこれを実際の高速道路で実験する予定であり、関係機関との調整がほぼ終わり、結果を解析していく予定である。さらに物流に関して、現在配送を行っている業者が対応できないぐらい物流量が増加しており、こうした問題について配送効率化とスケジューリング問題の観点から研究を進めていく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予定していた車や群衆での渋滞実験において、会場やアルバイトの確保が日程的に困難になり、また実験に参加するステイクホルダー各位のスケジュール調整が難しくなったために次年度使用額が生じた。
次年度では実験のために補助要員を雇用するとともに、早期の段階から実験計画を立てて調整をすることで、より多くの回数の実験をしてデータを取得していきたい。車の実験では、様々な状況下での追従挙動についてより多くのデータを集め、数理モデルの検証に用いていく。人の実験でも、混雑環境でのミクロな動きについてセンサーを用いてデータを取得する。
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