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数理的最適化に基づく鉄道の計画立案に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26350437
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 社会システム工学・安全システム
研究機関早稲田大学

研究代表者

森戸 晋  早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (50134193)

研究分担者 今泉 淳  東洋大学, 経営学部, 教授 (00257221)
椎名 孝之  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90371666)
研究協力者 加藤 怜  
福村 直登  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016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)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード鉄道の計画立案 / 最適化 / 数理計画 / 乗務員運用計画 / 車両運用計画 / ダイヤ作成 / 交番作成 / 車両割当計画 / 混合整数計画 / 列生成法 / 終端効果 / 余裕時分配分 / ネットワーク投資計画 / 車両割当問題 / 乗務員交番作成問題 / 最適余裕時分配分 / 組み合わせ最適化 / 確率計画法 / 鉄道の計画 / 乗務員行路作成 / 必要車両数算定
研究成果の概要

本研究では鉄道の計画立案に関する諸問題の解決に資する数理的最適化のモデルと解法の開発を行った.とりあげた主な課題は,乗務員運用計画における休日ダイヤを考慮した行路作成,車両運用計画における交番作成と車両割当,必要車両数の算定,ダイヤ策定に関わる余裕時分の最適配分,鉄道ネットワーク拡張時の最適設計,終端駅と近隣中間駅の能力評価である.
これらの課題に対して数理計画に基づく最適化モデルと解法の開発を行った.休日ダイヤを考慮した行路作成,車両割当問題に対しては列生成法,ネットワーク拡張についてはL-shape法の解法を提案し,大半の課題に対して実際のデータに基づいた計算実験を行い実用性を確認した.

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 7件、 査読あり 20件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Rolling stock rostering optimization based on the model of Giacco et al.: computational evaluation and model extensions2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Morooka, Naoto Fukumura, Takuya Shiina, Jun Imaizumi, and Susumu Morito
    • 雑誌名

      Proceedings of RailLille2017

      巻: - ページ: 709-725

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rolling stock rostering optimization with different types of train-sets2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito, Naoto Fukumura, Takayuki Shiina, and Jun Imaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings of ISS2017

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multistage stochastic programming model for the capacity expansion of railway network -solution algorithm based on the L-shaped method-2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina, Tomoaki Takaichi, Yige Li, Susumu Morito, and Jun Imaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings of ISS2017

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Train Platforming at a Terminal and Its Adjacent Station to Maximize Throughput2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito, Kosuke Hara, Jun Imaizumi and Satoshi Kato
    • 雑誌名

      Proceedings of OR2015

      巻: なし

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optimization of Railway Timetable by Allocation of Extra Time Supplements2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina, Susumu Morito and Jun Imaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings of OR2015

      巻: なし

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An efficient column generation heuristic for vehicle routing with multiple use of vehicles for a rental business2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hirota, Susumu Morito, and Kento Hara
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 10 号: 3 ページ: JAMDSM0050-JAMDSM0050

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2016jamdsm0050

    • NAID

      130005161632

    • ISSN
      1881-3054
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multistage stochastic programming model for optimizing allocation of running time supplements2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina, Susumu Morito, and Jun Imaizumi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 10 号: 3 ページ: JAMDSM0043-JAMDSM0043

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2016jamdsm0043

    • NAID

      130005161642

    • ISSN
      1881-3054
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization models for multi-period railway rolling stock assignment2016

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito, Yuho Takehi, Jun Imaizumi, and Takayuki Shiina
    • 雑誌名

      Combinatorial Optimization, 4th International Symposium, ISCO2016

      巻: - ページ: 393-402

    • DOI

      10.1007/978-3-319-45587-7_34

    • ISBN
      9783319455860, 9783319455877
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optimization of Vehicle Routes with Delivery and Pickup for a Rental Business: A Case Study2016

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito, Tatsuki Inoue, Ryo Nakahara,and Takuya Hirota
    • 雑誌名

      Proceedings of OR2014

      巻: なし ページ: 407-414

    • DOI

      10.1007/978-3-319-28697-6_57

    • ISBN
      9783319286952, 9783319286976
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unit Commitment by Column Generation2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina, Takahiro Yurugi, Susumu Morito and Jun Imaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings of OR2014

      巻: なし ページ: 559-565

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimizing Allocation of Running Time Supplements via Stochastic Programming2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shiina, Y. Agehara, S. Morito and J. Imaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Scheduling 2015

      巻: なし ページ: 9-14

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Efficient Column Generation Heuristic for Vehicle Routing with Multiple Use of Vehicles for a Rental Business2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hirota, Susumu Morito and Kento Hara
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Scheduling 2015

      巻: なし ページ: 9-14

    • NAID

      130005161632

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 確率計画法によるロジスティクスネットワーク再編成2015

    • 著者名/発表者名
      伊佐勇人, 椎名孝之, 森戸晋, 今泉淳
    • 雑誌名

      知能と情報

      巻: 27 ページ: 589-598

    • NAID

      130005071341

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Railway crew pairing with weekend considerations: Modeling and solution2015

    • 著者名/発表者名
      Yingwen Chen, Susumu Morito, Jun Imaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings, 6th International Conference on Railway Operations Modeling and Analysis - RailToko2015

      巻: なし

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A model for estimating the required number of train units under split-and-merge policy for decision making in railways: A mathematical formulation by integer multi-commodity network flow2015

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tsunoda, Jun Imaizumi, Susumu Morito
    • 雑誌名

      Proceedings, 6th International Conference on Railway Operations Modeling and Analysis - RailToko2015

      巻: なし

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 確率計画法によるロジスティクスネットワーク再編成2015

    • 著者名/発表者名
      伊佐勇人、推名孝之、森戸晋、今泉淳
    • 雑誌名

      知能と情報(日本知能情報ファジィ学会誌)

      巻: 印刷中

    • NAID

      130005071341

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 発電機起動停止問題における列生成法の改善2015

    • 著者名/発表者名
      萬木貴大、椎名孝之、森戸晋、今泉淳
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌

      巻: 25 ページ: 21-30

    • NAID

      110009923190

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unit commitment by column generation2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina, Takahiro Yurugi, Susumu Morito, JunImaizumi
    • 雑誌名

      Proceedings of OR2014

      巻: なし

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inventory distribution problem via stochastic programming2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina, Masayuki Umeda, Jun Imaizumi, Susumu Morito, Chunhui Xu
    • 雑誌名

      Asian Journal of Management Science and Applications

      巻: 1 号: 3 ページ: 261-277

    • DOI

      10.1504/ajmsa.2014.064323

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solution method for inventory distribution problem2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina
    • 雑誌名

      Proceedings of OR2013

      巻: なし ページ: 453-460

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Rolling stock rostering optimization with different types of train-sets2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito
    • 学会等名
      ISS2017
    • 発表場所
      名古屋,南山大学
    • 年月日
      2017-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multistage stochastic programming model for the capacity expansion of railway network -solution algorithm based on the L-shaped method-2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shiina
    • 学会等名
      ISS2017
    • 発表場所
      名古屋,南山大学
    • 年月日
      2017-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rolling stock rostering optimization based on the model of Giacco et al.: computational evaluation and model extensions2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito
    • 学会等名
      RailLille2017
    • 発表場所
      Lille, France
    • 年月日
      2017-04-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄道車両運用計画における交番作成の数理計画モデル2016

    • 著者名/発表者名
      諸岡祐太
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2016年秋季研究発表会
    • 発表場所
      山形,山形大学
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Optimization models for multi-period railway rolling stock assignment2016

    • 著者名/発表者名
      Susumu Morito
    • 学会等名
      ISCO2016
    • 発表場所
      Vietri sur Mare, Italy
    • 年月日
      2016-05-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 車両割当問題の数理モデル -ネットワークによる表現と列生成法の適用-2015

    • 著者名/発表者名
      今泉淳,三浦元樹,竹日悠帆,森戸晋
    • 学会等名
      J-RAIL2015
    • 発表場所
      東京大学,本郷
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄道の終端駅と近隣の中間駅の能力評価 -ネットワークフローモデルとしての定式化-2015

    • 著者名/発表者名
      今泉淳,原恒介,森戸晋
    • 学会等名
      J-RAIL2015
    • 発表場所
      東京大学,本郷
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄道の車両割当計画の数理モデル -ネットワークによる表現と列生成法の適用-2015

    • 著者名/発表者名
      三浦元樹,今泉淳,森戸晋,加藤怜
    • 学会等名
      スケジューリング・シンポジウム2015
    • 発表場所
      青山学院大学,渋谷
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄道の終端駅と近隣の中間駅の能力評価 -ネットワークフローモデルとしての定式化-2015

    • 著者名/発表者名
      原恒介,今泉淳,森戸晋,加藤怜
    • 学会等名
      スケジューリング・シンポジウム2015
    • 発表場所
      青山学院大学,渋谷
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 確率計画法に基づく列車の余裕時分配分最適化2015

    • 著者名/発表者名
      揚原由統、椎名孝之、今泉淳、森戸晋
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Railway crew pairing with weekend considerations: Modeling and solution2015

    • 著者名/発表者名
      チンエブン、森戸晋、今泉淳
    • 学会等名
      RailTokyo2015
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2015-03-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] A model for estimating the required number of train units under split-and-merge policy for decision making in railways: A mathematical formulation by integer multi-commodity network flow2015

    • 著者名/発表者名
      角田瑞樹、今泉淳、森戸晋
    • 学会等名
      RailTokyo2015
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2015-03-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2023-03-16  

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