【研究領域課題番号】20H02389 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オペレーションズ・リサーチ / 都市計画 / 公共施設・サービス / 数理最適化 / 施設配置 / 公平性指標 / 施設の統廃合 / 施設配置問題 / 公共サービス

【研究成果の概要】

本研究課題では、将来の需要の変化を踏まえて、公共施設へのアクセシビリティという観点から、公平性を長期的に維持できる統廃合計画立案のための数理モデルを開発することである。これを実現するために、研究2年目である本年度は、昨年度までに行ってきた公共施設の統廃合に関する現状調査、施設配置に関する研究および公平性の指標に関する研究を継続・発展させつつ進めた。具体的には、まず、昨年度の調査から、学校や病院、買い物支援サービスに焦点化し、様々な地域の情報を収集し、比較・整理した。
また、それらの情報などを踏まえつつ、施設配置モデルの開発として、以下のような様々なアプローチを試みた。まず、長期にわたる施設の配置計画を考えるための基礎モデルとして、連続空間を対象として各施設の受け持ち需要の偏りを減らす施設配置及び閉鎖順序を求めるものや、離散空間を対象として多期間での施設の廃止と新設を求めるものを開発した。実際の地域のデータを用いた数値実験等を行い、モデルの効果を分析した。
このほか、施設へのアクセスのしやすさを検討するために、道路などのネットワーク上の移動者（通勤通学者など）がその途中で施設に立ち寄る行動において、移動者が確率的に施設を利用するときに、利用できる人を最大となるように施設を配置する問題などを取り扱った。
さらに、公共交通機関としての航空ネットワーク設計を考えるために、どのように路線を整備していくかについてを取り扱うモデルにおいて、既存研究と比較して旅客の流れを自然に表現したモデルを構築し、より現実的な状況を想定した拡張を行い、ベンチマークデータを用いた数値実験およびその結果の分析をすすめた。
また、公平性指標の分析として、議席配分問題を対象として、代表的な5つの配分方法を用いた場合にどのようになるかのシミュレーションを行い、その影響を分析した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】22310088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

施設配置 / 公共事業見直し / 相関係数 / 時間地図 / 都市インフラ / 愛着度 / 最適化 / 市役所 / 道路 / 劣モジュラ / 縮小時代 / ガソリンスタンド / 交通インフラ施設 / 基地局 / 優モジュラ / カバー率 / 逐次最適 / 最適化問題 / 都市計画

【研究成果の概要】

縮小時代やインフラ老朽化に直面し,道路,交通標識,信号機,図書館,ガソリンスタンド,防災拠点などの施設の整備の見直しが必要となってきた.廃止手続きとして計算負担が軽く現実の政策実施の近似となるけちけち算法の効率性が高いことを証明した.現実データへの適用により,平均距離最小化問題の最適値とカバー率最大化問題の最適値との相関が高いこと,パレート最適配置が狭いことを地理空間を通して確認できた.全体の効率性と地域間公平性とのトレードオフ状況を視覚化することにより,平成の大合併や昭和の大合併の影響を評価した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】17201037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

都市計画 / 交通工学 / 施設配置 / オペレーションズ・リサーチ / モデル化 / OR / 都市 / 交通

【研究成果の概要】

1.ネットワーク構造を有するシステムの安定性,頑健性,信頼性等の定量的評価のための基礎理論の構築・手法の開発を行い,その応用として,東京都の水道網,マニラ市の道路交通網,等について数値計算を行った.
2.都市の道路網において,交通規制や事故,工事,震災などにより一部分が通行不可能となった場合に全体が受ける影響の評価や,救急車の最短経路を求めるシステムの構築などを行った.
3.首都圏に直下型地震が発生した場合を想定して,首都圏の鉄道利用者の被災状況を詳細に計算した.これらの結果は,救急活動の新しい検討資料として有効であると考えられる.
4.首都圏の電車ネットワークを利用する通勤客を対象として,時間依存の利用者均衡配分問題を解くモデルを作成した.さらに,急行電車を廃止して,乗り換えによる混雑と電車の遅延をなくすことが,結果として乗客の円滑な輸送に効果があることをしめした.この対策は,ある私鉄線で実際に導入されて効果を挙げている.
5.電力自由化問題を取り上げ,各種分散型電源の普及形態を探る数理計画モデルを構築し,種々の観点からのぞましい分散形態を探った.
6.都市間移動のための施設としての新空港を建設した場合に,利用者の予測をするモデルを提案した.
7.鉄道輸送に関しては,経済性を考慮して軌道の最適保守計画を策定するモデルを作成した.また,CO_2の排出削減の観点から,トラックによる貨物輸送を貨物列車による輸送に転換できるかどうかを検討するモデルを作成し,東海道線を例として実証的分析を行った.
8.空間相互作用モデルの一般化に向けて,立ち寄り型のエントロピーモデルの開発と周遊モデルの提案を行った.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)

【研究分野】社会システム工学

【研究領域課題番号】11480091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

交通システム / 都市計画 / 施設配置 / 高層ビル / オペレーションズ・リサーチ / 都市交通 / 地理情報システム

【研究成果の概要】

1.都市の平面交通に関する数理的研究:東京都のような放射・環状道路網を有する都市,あるいは札幌や京都のような直交格子状道路網を有する都市において、通勤や物資の輸送等のために生ずる交通量について、種々の特性を数理的に求め、それに基づいて、渋滞を避けるために必要な道路面積、就業地域と住宅地域の最適な配分等についての知見を得た。また、東京都を例にとって、実際のデータと理論の整合性についても検討した。
2.都市の高層ビルにおける移動時間の分析と、ビルの効率的面積配分に関する研究:高層ビル内の移動に関して重要な役割を果たすエレベータとエスカレータに関して,適切な役割分担、ゾーニング方式の最適設計、移動に必要な部分の面積とオフイスに使える面積を考慮したビルの最適形状等について数理的な検討を行った。また、ビル間の移動に要する時間を考慮した場合に、交通路と居住地をどのように配分するのが適切かについても数理的に論じた。さらに、新宿の高層ビル群で移動に要する時間の実地調査を行い、数理的なモデルの妥当性を検証するためのデータを得た。
3.都市間交通網の評価:道路網あるいは鉄道網による都市の結びつきの強さをグラフ理論を使って評価する方法を検討し、それを使って、北海道の道路網およびユーラシア鉄道網の評価を行った。このような研究は、新線建設の重要度評価などのために有用であると考えられる。
4.公共施設の最適配置:高額な高度医療機器や老人福祉医療施設などの公共施設の配置に関する地域間格差を調査し、それに基づいて、施設を適正に配置するための数理的手法について検討を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】11,600千円 (直接経費: 11,600千円)