【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】16K12828 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

施設配置問題 / 数理最適化 / 避難モデル / 退避壕 / 火山災害 / 最適化 / 避難施設 / 最適化モデル / 時空間ネットワーク / 最適配置問題 / 数理モデル / 火山 / アルゴリズム

【研究成果の概要】

火山噴火の際に，登山者や周辺住民が安全に避難するための避難施設の配置方法を決定する数理モデルを構築した．特に，噴火時にランダムに飛来する噴石を，確率モデルを用いて表現し，登山者が退避壕に安全に避難する経路を求めるための問題を定式化した．その上で，避難者が最も安全な経路を選択した場合に，期待避難者数を最大化する配置問題，避難困難地点の避難確率を最大化する問題，一定の避難確率を保証する条件下で最小の施設数を求める問題等を構築し，最適解の特徴を比較した．さらに噴石の飛来の密度が噴火口からの距離と時間に依存して変化することに着目し，時空間ネットワークを用いた拡張モデルを構築した．

【研究の社会的意義】

実際の現場において退避壕の具体的な配置計画を立てる際には，火山の特性，登山者や周辺住民の人口分布，予算総額などの，各事例に特化した様々な要因を考慮する必要がある．一方で，基礎となる数理モデルを構築した上で，最適な計画案を導くための枠組みを整備することも重要な課題であるが，こうした試みはこれまで十分になされてこなかった．本研究は，オペレーションズ・リサーチの分野で古くから研究されてきた，施設配置問題の枠組みを土台として，退避壕を適切に整備するための新しい問題を構築し，火山防災対策に資するための基礎となる数理モデル構築を行った．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【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】25282089 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

都市工学 / 施設配置問題 / 時間軸 / 数理最適化 / 最適配置問題 / 数理モデル / 時空間ネットワーク / オペレーションズ・リサーチ / 整数計画問題 / アルゴリズム / 都市・地域計画

【研究成果の概要】

都市における人の流れに着目し，施設の配置場所とサービス提供時間帯を同時に最適化する数理モデルを構築し，鉄道網上での配置分析を行った．具体的には，(1) 終業後の帰宅途中に施設へ立ち寄りサービスを受ける状況において早く帰宅できるほど望ましい点を考慮したモデル，(2) サービス提供時間帯のどこかで一定時間以上立ち寄ればよいモデル，(3) サービス提供時間を可変とした拡張モデル等を提案した．さらに，オリンピック開催期間中の観戦客輸送に関わる数理モデル，ネットワークを段階的に改変するための数理モデルなど，時間軸を幅広い視点で捉え，理論と事例研究の両面から様々な研究を行った．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)

【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】22710139 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

最適化 / 数理計画 / 時空間領域 / 施設配置問題 / 都市計画 / 都市計画・建築計画 / 交通工学・国土計画 / アルゴリズム / 数理最適化 / 動的モデル / 数量最適化

【研究成果の概要】

施設配置問題は,都市における様々な施設を対象空間にどのように配置すれば利用者や施設経営者にとって望ましいかを追求する問題であり,これまでに様々な研究がなされてきた.本研究では,施設配置問題に時間軸を導入し,時空間的な人の流れを所与とし,施設の配置の決定と同時に望ましいサービス提供時間帯も決定する新しいモデルを開発した.また,基本モデルのいくつかの拡張モデルを考案した.さらに,首都圏鉄道網を対象とし,実流動データを用いて,多くの人がアクセスし易いサービス提供方法の分析を行った.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)