2014 Fiscal Year Research-status Report
被災道路網における最適経路の動的選択のための新しい数学モデル:AB-DEモデル
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26560161
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
重野 芳人 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 名誉教授 (70108570)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Agent Based Model / サプライチェーン / 大規模地震 / 道路網 / 四国 / 待ち行列 / Discrete Event Model / 津波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.Agent based model(ABM)により迷路中で複数の最適な経路を決定するアルゴリズムの開発を行った。迷路作成は独自に開発したアルゴリズムに従い、JAVA を利用して作成した。最初は経路幅を一定とし、順次、経路幅を部分的に変化させ、細い経路での渋滞が起こった場合、配送効率を維持するため、他の経路を順次検索した。 2.渋滞発生のメカニズムの解明とその迷路への適用を実施した。 ABMはAgent同士あるいはAgentと壁との相互作用条件を設定することにより、自動的に “詰まり”（渋滞）の状況を作り出す。この状況をプログラムし、ボトルネックを通る時のAgentの詰まりを実現した。この場合は粉体等の詰まりとは異なり、人間の場合は詰まりの静止状態を工夫により自ら抜け出すことが可能である。次に本解析結果を迷路に適用し、経路幅が広くとも、急な曲がり角度を有する場所では容易に詰まりが発生することを示した。 3.GISデータに基づく四国における道路網の作成とこの道路網へのABの適用をおこなった。この結果、通行不能箇所を組み込んだGIS道路網へのABMの適用を行い、個々の車両の積載量等の条件を加味し、需要に応じた配送シミュレーションが可能なモデルを作成した。その結果、1.ABMにより迷路における複数の経路の選択が可能となった。2.ABMにより、大災害で道路網が寸断された場合においても最も効率の良い配送経路を決定し、目的地の需要に応じた物資の配送シミュレーションが可能となった。研究の意義、重要性： 実際の道路網への応用:H26,27 の基礎的研究の成果は、H28に実施予定のGISによる実際の道路地図上での東日本大震災の際の物資の配送の遅れの解析に利用する。この結果は、近い将来発生が予想される南海トラフ巨大地震等の防災計画にも生かすことが期待される。
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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
おおむね実験計画通り進んでいる。
1.研究計画1の通り、Agent Based Model(ABM)により迷路中で複数の最適な経路を決定するアルゴリズムの開発を行った。その結果、ABMにより迷路における複数の経路の選択が可能となった。
2.研究計画2の通り渋滞発生のメカニズムの解明とその迷路への適用を行った。即ち
ABMはAgent同士あるいはAgentと壁との相互作用を考慮し、迷路の特定部分即ち細くなった部分や鋭い角度でまがった部分で“詰まり”（渋滞）の状況を作り出した。これにより、災害時の避難時の問題点および災害後の援助物資の効率的供給方法を解析することが可能となった。
3.平成28年度の研究計画1に示すように,GISデータに基づき、四国の高知県を対象にした道路網の作成とこの道路網へのABMの適用をおこなった。四国を選択した理由は、この地域が近い将来発生すると予想される南海トラフ地震による津波により、大きな被害を受け、また本州から吊り橋で連絡されているため、太平洋岸の高知県が孤立すると考えられるからである。このモデルでは、通行不能箇所を組み込んだ道路網へのABMの適用を行い、個々の車両の積載量等の条件を加味し、需要に応じた配送シミュレーションが可能なモデルを作成した。この結果、ABMにより、大災害で道路網が寸断された場合においても最も効率の良い配送経路を決定し、目的地の需要に応じた物資の配送シミュレーションが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
東日本大震災に見られるような地震と津波による大規模災害の場合、道路の寸断→ガソリン供給の遮断→緊急に必要な食料、医薬品、資材や人員の供給の停滞が連鎖的に生じたため、緊急の物資・人員の配送ができず被害の一層の拡大を招いた。このような問題を避けるため、いかにして緊急に、かつ効率的に被災地に物資を配送するかについての問題を数学モデルにより、解析する。特にサプライチェーンが有効に働かない場合、例えばガソリンスタンド前に於ける待ち行列による供給の遅れも考慮に入れる必要がある。、また道路網の一部が通行できない場合においても、迂回路を利用し、目的地まで最も効率的に物資や人員等の配送をシミュレートするための総合的な数学モデルの作成を目指す。原理的には、ABMのAgentを表すインスタンスに、Discrete Event model(DEM）のアルゴリズムを組み込むことによるABMとDEM の結合を行い、待ち行列を組み込んだ総合的モデルにより目的地までの配送効率を最大にするアルゴリズムの開発を行う。今後、本研究では道路輸送に焦点を当て、以下の点を明らかにする。１）ABMを使用し、道路網の一部が通行不能になった場合、どの迂回路を使用すれば目的地まで物資の配送がスムースにできるかについて２）トヨタ看板方式に類似した、必要なものを必要なだけjust-in-timeで届ける配送計画が必要である。そのためAB-DEMにより柔軟性のある配送シミュレーションが可能かについて３）被災地の道路網をGIS（地理情報システム）の情報からネットワークを作成し、実際の配送に最適な経路の検出が可能かについて
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Research Products
(1 results)
