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移動シェア問題に対するニューラルネットワークを用いたオンラインアルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K04907
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分25010:社会システム工学関連
研究機関日本工業大学

研究代表者

松浦 隆文  日本工業大学, 先進工学部, 准教授 (70579771)

研究分担者 木村 貴幸  日本工業大学, 基幹工学部, 准教授 (80579607)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードシェアリングエコノミー / バイクシェアリングシステム / 相乗りタクシー / 組合せ最適化 / メタヒューリスティック / 電気自動車による時間枠制約付き配送計画問題 / 配送計画問題 / ニューラルネットワーク / シェアサイクル / タブー探索法 / タブーサーチ / シェアリング・エコノミー / オンラインアルゴリズム
研究開始時の研究の概要

近年,移動手段をシェアする「移動×シェア」が注目されている.駅やバス停が自宅や目的地から遠いといった不便さが理由で公共交通機関の利用者は増加には至っていない.しかし,移動×シェアは,出発地と目的地を自由に決められるため,多くの利用者が期待できる.本研究はシェアサイクルとライドシェアの利用者増加の妨げになる課題を解決するための組合せ最適化問題を提起し,その問題に対する最適化アルゴリズムの開発を目指す.

研究成果の概要

本研究の目的は、移動×シェアの利便性を向上させ、利用者を増加させることである。目的を達成するために、運用上の問題点を組合せ最適化問題として定義し、その問題に対する解法を開発した。相乗りタクシーは、乗客の要望に沿った同乗者の決定とタクシーの最適な経路を同時に決定する問題を定義した。数値実験の結果、相乗りにより乗客の運賃は減少し、タクシー会社の利益は向上することを確認した。シェアサイクリングの課題は、駐輪ポートにおける自転車の再配置を効率的に行うことであるため、複数の配送車による自転車再配置問題を定義した。更に、タブー探索を基盤とした解法を開発し、再配置作業を短時間で行える経路の構築に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、持続可能な社会に不可欠なシェアリングエコノミーを普及させるために、その妨げになる課題を解決するといった社会的な意義を有している。具体的には、移動をシェアする相乗りタクシーやシェアサイクルで発生している課題を組合せ最適化問題として捉え、その問題に対する効率的な解法を開発している。提案した組合せ最適化問題の制約条件は非常に厳しく、問題設定によっては実行可能な解を求めることが困難であった。そのような問題に対し、実行不可能な解から実行可能な解を構築する手法を開発するといった学術的意義も有している。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] An effective routing strategy using congestion signaling for various types of communication networks2023

    • 著者名/発表者名
      Hiraki Konosuke、Adachi Jun、Matsuura Takafumi、Kimura Takayuki
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 14 号: 2 ページ: 436-448

    • DOI

      10.1587/nolta.14.436

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Searching Strategies with Low Computational Costs for Multiple-Vehicle Bike Sharing System Routing Problem2022

    • 著者名/発表者名
      Honami Tsushima;Takafumi Matsuura; and Tohu Ikeguchi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 12 号: 5 ページ: 2675-2675

    • DOI

      10.3390/app12052675

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strategy for Exploring Feasible and Infeasible Solution Spaces to Solve a Multiple-Vehicle Bike Sharing System Routing Problem2021

    • 著者名/発表者名
      Honami Tsushima; Takafumi Matsuura; and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 11 号: 16 ページ: 7749-7749

    • DOI

      10.3390/app11167749

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] minmax型の目的関数を用いた公職選挙ポスター掲示問題の解法2023

    • 著者名/発表者名
      郭 豊愷、對馬 帆南、足立 淳、松浦 隆文、木村 貴幸、池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多目的最適化問題に対する成功履歴を使用した差分進化法SHADEの性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      松崎 友亮、足立 淳、松浦 隆文、木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Local Search Method for Solving Min-Max multiple Bike Sharing System Routing Problem2023

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance evaluation of chaotic search with stochastic solution transitions for various types of Electric Vehicle Routing Problems with Time Windows2023

    • 著者名/発表者名
      Jun Adachi、Takafumi Matsuura,Takayuki Kimura
    • 学会等名
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 公職選挙ポスター掲示問題に対する発見的解法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      郭 豊愷、對馬 帆南、足立 淳、松浦 隆文、木村 貴幸、池口 徹
    • 学会等名
      2023年 電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 確率的な解遷移を導入したカオスニューラルネットワークによる時間枠制約付き電気自動車配送計画問題に対する解探索手法2022

    • 著者名/発表者名
      足立 淳、松浦 隆文、木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会 複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電気自動車を用いた時間枠制約付き配送計画問題に対する改良大近傍可変探索法の提案2022

    • 著者名/発表者名
      足立 淳、平木 幸之助、松浦 隆文、木村 貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] An Effective Routing Strategy with Congestion Signaling for Communication Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Konosuke Hiraki、Jun Adachi、Takafumi Matsuura,Takayuki Kimura
    • 学会等名
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Evaluation of Tabu Search Method and Adaptive Large Neighborhood Search Method in the Electric Vehicle Routing Problems with Time Windows2022

    • 著者名/発表者名
      Jun Adachi、Konosuke Hiraki、Takafumi Matsuura,Takayuki Kimura
    • 学会等名
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vehicle Routing Problem with Occasional Driversに対するArtificial Bee Colonyアルゴリズムを用いた解法の研究2021

    • 著者名/発表者名
      蜂須賀 一志、松浦 隆文
    • 学会等名
      2021年 電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] An Artificial Bee Colony Algorithm for The Vehicle Routing Problem with Occasional Drivers2021

    • 著者名/発表者名
      Kazsushi Hachisuka, Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      Proceedings of 2021 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自転車再配置問題の実データに対するタブーサーチ法を用いた解法の性能調査2021

    • 著者名/発表者名
      對馬帆南, 松浦隆文, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2021年総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 大規模自転車再配置問題に対する動的な重み係数調整を用いた解法の性能調査2020

    • 著者名/発表者名
      對馬帆南, 松浦隆文, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of Dynamic Taxi Ride-sharing Problem with One Attribute for Passengers2020

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Abiko, Takayuki Kimura, Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      Proceedings of 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 属性を考慮した相乗りタクシーにおける送迎距離を制限した定式化の効果について2020

    • 著者名/発表者名
      安彦久志, 松浦 隆文
    • 学会等名
      情報処理学会 研究報告数理モデル化と問題解決
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 自転車再配置問題に対するOr-optとCROSS-exchangeの近傍解を削減した解法の性能調査2020

    • 著者名/発表者名
      對馬帆南, 松浦隆文, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2020年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 自転車再配置問題に対する実行可能解と実行不可能解の探索を動的に変化させる解法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      對馬帆南, 木村貴幸, 松浦隆文
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 相乗りタクシーにおける乗客の乗車拒否を考慮した顧客割当てのシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      安彦久志, 木村貴幸, 松浦隆文
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of a Dynamic Taxi Ridesharing Problem Considering with Refusal of Ride2020

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Abiko, Takayuki Kimura, Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      Proceedings of 2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Artificial Bee Colony Algorithm Based on Reinsert Neighborhood Search for The Capacitated Vehicle Routing Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Hachisuka Kazushi, Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      Proceedings of 2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大規模な自転車再配置問題に対するCROSS-exchangeとタブーサーチを用いた手法の性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      對馬帆南, 木村貴幸, 松浦隆文
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ソフトな制約付き自転車再配置問題に対する解法の研究2019

    • 著者名/発表者名
      對馬帆南, 木村貴幸, 松浦隆文
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Method for Solving Multiple-Vehicle Bike Sharing System Routing Problem with Soft Constraints by Using Dynamic Weight of Penalties in an Objective Function2019

    • 著者名/発表者名
      Honami Tsushima, Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      Proceedings of 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Approximation Algorithm for Traveling Salesman Problem by Using Insertion Based PSO Strategy and 2-Opt Algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Abiko, Takafumi Matsuura
    • 学会等名
      Proceedings of 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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