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2021 年度 実績報告書

動的ネットワークフローに基づく最適避難計画の理論基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 19H04068
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

加藤 直樹  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (40145826)

研究分担者 東川 雄哉  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 准教授 (20749486)
瀧澤 重志  大阪市立大学, 大学院生活科学研究科, 教授 (40304133)
藤江 哲也  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (40305678)
照山 順一  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 助教 (40709862)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード最速避難流問題 / 最適避難施設配置問題 / 動的フローネットワーク / 不確定的状況下での最適化
研究実績の概要

本年度は以下の結果を得た.
(1)「同じ場所にいる避難者は同じ施設に避難する」という仮定を緩和した一般的なフローモデルについて,パスネットワークおよびサイクルネットワーク上の避難完了時間最小化施設配置問題に対する初の多項式時間アルゴリズムを開発した.本結果は査読付国際会議ATMOS 2021にて発表された.
(2)パスネットワーク上の総避難時間最小化複数施設配置問題に対する,時間計算量がネットワークサイズに対してほぼ線形となるアルゴリズムを開発した結果について,国際論文誌Theoretical Computer Scienceに採録された.
(3)試験からの一斉退館問題に対して,動的ネットワーク木,(改良)ダイクストラ法,避難安全検証法それぞれによる出口の領域分割を求め,歩行者シミュレーションソフトを用いて各分割による退館時間を比較した.その結果,動的ネットワーク木による退館完了時間が最も短くなった.
(4)南海トラフ地震に起因する津波被害により,大阪市で被害を受けることが予想される約30万人の避難者のグループが2次避難場所へ徒歩で避難を開始する時刻を,スケジューリング問題で定式化・最適化した.結果として,大阪市の図上訓練で設定された避難計画よりも,スムーズに短時間で避難できることをシミュレーションにより確認した.
(5)動的フローネットワークにおける複数施設配置問題に対する研究代表者らの近年の結果について概説記事を執筆し,Springerから出版された書籍「Sublinear Computation Paradigm - Algorithmic Revolution in the Big Data Era」の第5章に採録された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(1)~(4)の成果については,当初の計画通り成果が得られている.
また,(5)については,本研究課題のこれまでの成果を含む内容で,オープンアクセス書籍に採録された.これらは,本研究課題による成果を広く発信する意味において大きな価値がある.
以上の理由により,本研究はおおむね順調に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

(1)(2)に関連した問題として,最速避難流問題及び最適避難施設配置問題に対して,効率的に解けるネットワーククラスの拡張を目指す.
(4)について,2次避難場所への避難計画を数理計画法に基づいて行い,本年度までに作成したデータを用いて求解及びシミュレーションを行う.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Simon Fraser University/University of Lethbridge(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Simon Fraser University/University of Lethbridge
  • [雑誌論文] Almost linear time algorithms for minsum k-sink problems on dynamic flow path networks2021

    • 著者名/発表者名
      Higashikawa Yuya, Katoh Naoki, Teruyama Junichi, Watase Koji
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 873 ページ: 87~113

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.05.003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Locating evacuation centers optimally in path and cycle networks2021

    • 著者名/発表者名
      Robert Benkoczi, Binay Bhattacharya, Yuya Higashikawa, Tsunehiko Kameda, Naoki Katoh, Junichi Teruyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21th International Symposium on Algorithmic Approaches for Transportation Modeling, Optimization, and Systems (ATMOS2021)

      巻: OASIcs96 ページ: 13:1-13:19

    • DOI

      10.4230/OASIcs.ATMOS.2021.13

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 複数の出口を有する建物群から最速に退館するためのアルゴリズムの比較2022

    • 著者名/発表者名
      馬塲崇仁
    • 学会等名
      建築情報学会 建築情報学生レビュー
  • [学会発表] 南海トラフ巨大地震における大阪市の津波浸水想定域からの2次避難開始時刻の最適化2022

    • 著者名/発表者名
      田中陽子
    • 学会等名
      建築情報学会 建築情報学生レビュー
  • [学会発表] 複数の連結した建物群からの一斉退館時間を最小化する出口の領域分割方法2021

    • 著者名/発表者名
      馬塲崇仁,瀧澤重志
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(東海)
  • [学会発表] Locating evacuation centers optimally in path and cycle networks2021

    • 著者名/発表者名
      Robert Benkoczi, Binay Bhattacharya, Yuya Higashikawa, Tsunehiko Kameda, Naoki Katoh, Junichi Teruyama
    • 学会等名
      21st Symposium on Algorithmic Approaches for Transportation Modelling, Optimization, and Systems (ATMOS 2021)
    • 国際学会
  • [図書] Sublinear Computation Paradigm: Algorithmic Revolution in the Big Data Era2021

    • 著者名/発表者名
      N. Katoh, Y. Higashikawa, H. Ito, A. Nagao, T. Shibuya, A. Sljoka, K. Tanaka and Y. Uno
    • 総ページ数
      418
    • 出版者
      Springer Singapore
    • ISBN
      9789811640940

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公開日: 2023-12-25  

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