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Design of Degital-Twin of Air Transport System for Environment-friendly Flights and Disaster Response

Research Project

Project/Area Number 23K22878
Project/Area Number (Other) 22H01608 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 22050:Civil engineering plan and transportation engineering-related
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

平田 輝満  茨城大学, 応用理工学野, 教授 (80450766)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 武市 昇  東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (90371153)
原田 明徳  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70785112)
Project Period (FY) 2024-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords航空交通システム / 環境性 / CO2 / 対災害性 / 空域設計 / 航空路設計 / デジタル / デジタルツイン / 軌道予測 / CO2削減 / 耐災害性 / 起動最適化 / エアライン経営 / インシデント対応 / 衛星通信 / 飛行経路 / 軌道最適化
Outline of Research at the Start

本研究では航空交通システムの効率性,環境性(CO2削減),対災害性を向上するための方策検討を行うため,デジタルツインの概念を援用しつつ,国内空域の航空ネットワークを対象とした既存システムのパフォーマンス評価,環境性向上のポテンシャル分析,対災害性向上施策の検討,新たな航空交通管理手法の開発と効果分析を行い,各種関連の制度設計と政策提言を行う,

Outline of Annual Research Achievements

本研究では航空交通システム(ATS)からのCO2排出削減を主とした環境性向上と災害等のインシデントに対する耐災害性向上を目的としている.今年度は,まず,ATSのより戦略的なフェーズとして空域設計・航空路設計の視点で環境性向上の可能性検討を行った.特に,我が国首都圏空港発着便について出発と到着の経路・空域を水平に分離するスタイルの中で滑走路運用方式に応じた柔軟な経路設計と飛行距離短縮の可能性について分析を行った.次に,航空路設計に関しては近年実装されているPoint-Merge-Sytem(PMS)といった到着機のシークエンシングとスペーシングを予め幾何学的に容易に実施できる航空路設計を行うことの効果について羽田空港到着機を対象にその実績を解析し,経路合流および複数滑走路の選択柔軟化の効果の実績について明らかにしつつ,環境性の面での課題の考察を行った.
耐災害性に関しては,昨年度実施したTBO時代の大陸間飛行を含めたデジタル通信技術と通信容量の需給関係について実際のMulti-RegionalのTBOの実証実験を参考とした通信需給量のバランシングについて定量的な解析を行い.今後のあるべき通信技術開発と実装の方向性を示した.また,大規模災害時の空港自体の被災を想定した広域複数空港の連携方策についても我が国の被災リスクの高いエリアを対象にケーススタディを行い,既存災害の際の航空機の運航実績の特性をもとに広域空港連携による救援救助活動の効率性向上効果を定量評価した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

DTシステムの設計概念と環境性・耐災害性向上方策との考察については遅れがあるが,全体としては概ね順調に進展している.

Strategy for Future Research Activity

分担者間の連携や実務の関係機関との連携をさらに深めつつ,開発したモデルや分析結果をもとに,ケーススタディを補強しつつ,DTシステムの設計概念の整理と全体の総括・まとめが行えるようにする.

Report

(3 results)
  • 2024 Research-status Report
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2025 2024 2023 2022

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] 消費燃料からみた軌道最適化による航空機のCO2削減ポテンシャルと便益評価に関する研究2025

    • Author(s)
      安ヶ平玲央,平田輝満,原田明徳,武市昇
    • Journal Title

      土木学会論文集・特集号(土木計画学)

      Volume: Vol.80, No.20

    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Advanced Methodology for Obtaining Early Warning Information and Safety Confirmation Information in Disaster using Drones with Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) Receivers and Smartphones2024

    • Author(s)
      Nobuo HONGO, Terumitsu HIRATA
    • Journal Title

      Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies

      Volume: 15 Issue: 0 Pages: 221-240

    • DOI

      10.11175/easts.15.221

    • ISSN
      1881-1124
    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ESTIMATION OF THE POTENTIAL OF CO<sub>2</sub> REDUCTION FROM DOMESTIC AVIATION NETWORK IN JAPAN CONSIDERING FLIGHT DISTANCE AND FLEET/FREQUENCY CHOICE2023

    • Author(s)
      平田 輝満,安ヶ平 玲央
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      Volume: 78 Issue: 5 Pages: I_753-I_759

    • DOI

      10.2208/jscejipm.78.5_I_753

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] STUDY ON AIRCRAFT EVACUATION AND AIRPORT TEMPORARY PARKING CAPACITY IN THE EVENT OF A LARGE-SCALE TYPHOON2023

    • Author(s)
      平田 輝満, 永沼 宏太, 渡邊 大樹
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 1 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-00062

    • ISSN
      2436-6021
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 運航の効率化からみた国内航空ネットワークにおけるCO2排出の削減ポテンシャル2023

    • Author(s)
      平田輝満
    • Journal Title

      関西空港レビュー,

      Volume: No.532 Pages: 27-31

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Basic Analysis of Supply and Demand of Digital Satellite Communications in Air Traffic Management2022

    • Author(s)
      本江 信夫, 平田 輝満, 羽渕 裕真
    • Journal Title

      JOURNAL OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      Volume: 70 Issue: 2 Pages: 48-57

    • DOI

      10.2322/jjsass.70.48

    • ISSN
      1344-6460, 2432-3691
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RUNWAY CAPACITY EVALUATION METHOD BY CONSIDERING ACTUAL INTER-ARRIVAL/DEPARTURE SEPARATION, DELAY TIME AND EFFECT OF ABRUPT INCIDENTS2022

    • Author(s)
      平田輝満,木下恵太
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      Volume: 77 Issue: 5 Pages: I_857-I_870

    • DOI

      10.2208/jscejipm.77.5_I_857

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Basic Analysis for Supply and Demand of Data Link Communications with a focus on Trajectory Based Operation in the Digitization2024

    • Author(s)
      Nobuo HONGO, Terumitsu HIRATA
    • Organizer
      27th Air Transport Research Society(ATRS) World Conference
    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 準天頂衛星みちびきとドローンの連携による防災・災害情報の提供および安否情報収集方法の実行可能性の評価2024

    • Author(s)
      本江 信夫,平田輝満
    • Organizer
      第62回飛行機シンポジウム
    • Related Report
      2024 Research-status Report
  • [Presentation] 羽田空港到着機に対するポイントマージシステムによる交通流変化の実態と効果分析2024

    • Author(s)
      山川綾之,平田輝満,原田明徳
    • Organizer
      第70回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2024 Research-status Report
  • [Presentation] アドホック通信とドローンを用いた害時安否情報収集の実行可能性に関する検討2024

    • Author(s)
      清水虎輝,本江信夫,平田輝満
    • Organizer
      第70回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2024 Research-status Report
  • [Presentation] 航空機運航データの分析による安全性監視の試み2024

    • Author(s)
      風間俊哉,武市昇, 原田明徳
    • Organizer
      第62回飛行機シンポジウム
    • Related Report
      2024 Research-status Report
  • [Presentation] Advanced Methodology for Obtaining Early Warning Information and Safety Confirmation Information in Disaster using Drones with Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) Receivers and Smartphones2023

    • Author(s)
      Nobuo Hongo, Terumitsu Hirata
    • Organizer
      The 15th International Conference of Eastern Asia Society for Transportation Studies
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 軌道最適化と気象条件からみた航空機からのCO2排出削減手法に関する研究2023

    • Author(s)
      平田輝満,原田明徳,武市昇,安ケ平玲央
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フローコリドー空域の時空間最適化2023

    • Author(s)
      吉野純平, 武市昇, 原田明徳
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative Analysis of Fuel Reduction Potential of Japanese Domestic Flights via Trajectory Optimization2023

    • Author(s)
      Akinori Harada, Noboru Takeichi
    • Organizer
      26th World Conference of the Air Transport Research Society (ATRS)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 飛行距離と機材・便数選択からみた国内航空ネットワークにおけるCO2 削減ポテンシャルの推計2022

    • Author(s)
      安ヶ平 玲央・平田 輝満
    • Organizer
      第 65 回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 軌道最適化と機材・便数選択からみた国内航空路線における 飛行中の CO2 削減ポテンシャルに関する研究2022

    • Author(s)
      平田 輝満,安ケ平 玲央,原田 明徳
    • Organizer
      第60回飛行機シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 軌道最適化と機材・便数変化による航空機からのCO2削減効果に関する分析2022

    • Author(s)
      安ケ平 玲央,平田 輝満,原田 明徳
    • Organizer
      第 66 回土木計画学研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 飛行距離と機材・便数選択からみた航空機からのCO2削減ポテンシャルに関する分析2022

    • Author(s)
      平田輝満,安ケ平玲央,原田明徳
    • Organizer
      航空の脱炭素化に向けた航空交通管理に対する期待とその役割 ~ CARATSオープンデータ活用促進フォーラム2022~
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-12-26  

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