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TRANSCRIPT
波床 正敏（大阪産業大学 ）
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中川 大（京都大学大学院）
1
ＧＡを用いた都市間鉄道網計画策定支援システムの開発
1.はじめに
2
● 国土計画における幹線鉄道計画の位置づけ
3
全国新幹線鉄道整備法(‘70)
三全総(‘77)
オイルショック(‘73)1970
‘80
‘90
2000
‘10
新全総(‘69)
四全総(‘87)
21世紀の国土のグランドデザイン (‘97)
大規模 プロジェクト構想
?
定住圏構想
多極分散型国土
地域連携軸の展開環境への負荷の少ない交通体系等の形成
全国一日交通圏
国土形成計画
2.都市間鉄道網の特徴 3. スイスの都市間鉄道政策Rail2000
4
★ Rail 2000プロジェクト
5
★ 乗継ぎ利便性向上策
6
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Interlaken
Luzern
Olten
Chiasso
36
Bern
58
3051
1536
9473
※図中の数字は、所要時間(分)
56
１ 本/時１~２本/時 ２ 本/時 ８ 本/時
高速新線(Bern-Olten)
長大トンネル(L=57Km,高速対応)
研究の背景
• 駅間所要時間• 運行頻度• 発車のタイミング
☟• 少ない費用で最大の効果？• 日本の幹線鉄道計画への導入可能性
分析ツールほしい
4. 乗継ぎを考慮した都市間鉄道網の条件
9
10
■どこでも便利に乗り継ぐための幾何的条件
閉ループを形成しないネットワークの場合周期だけあわせる（集合時刻を決める）
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11
閉ループのあるネットワークの場合１周しても乗継げるようにする
つまり、１周の時間は周期の整数倍
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■どこでも便利に乗り継ぐための幾何的条件
12
複数の交通結節点を持つネットワーク各交通結節点(X,Y)： 集合時刻ｔX,ｔY
XY間の所要時間と集合時刻の関係
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往復しても乗継げるようにするつまり、往復の時間は周期の整数倍
■どこでも便利に乗り継ぐための幾何的条件
実際のネットワーク
14
理論的には、そうなんだけれども．．．☟
運行頻度が路線により異なる 新幹線：乗り継ぎのための長時間停車難しい 交通結節点間が非常に短い場合 費用制約
☟
理想的なネットワークを構築するのは難しい
5.支援システムの概要
15
支援システムの概要：目的
• 改良の総費用を設定する
• 改良･建設選択肢の組合せ
• 出発時刻を5分刻みで調整
• 総所要時間 を最小化
• (旅客純流動量×期待所要時間)
• ナップサック問題
• 遺伝的アルゴリズム16
支援システムの概要：全体構成
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キロあたり路線改良単価設定
新幹線改良
在来線改良
18
新線建設
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(例) 日豊線(大分-佐伯)の改良選択肢
19
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6.期待所要時間(EVTT)について
21
評価値
22
期待所要時間評価指標（適合度）：Σ期待所要時間×幹線旅客純流動量期待所要時間：乗り継ぎの利便性や速度などを総合的に反映
期待所要時間
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４．公共交通リンクの直列接続時の利便性
23
0
5
10
15
20
25
30
35
0 30 60 90 120 150 180
ＴＰ＝15,ＴＱ＝15, Ｋ＝7.5ROLTime＝15 （分）
乗継ぎ待ち時間(分)
図３ ＴＰ＝ＴＱの場合の乗継ぎ待ち時間の変動
時刻(分)
乗継ぎ前後の運行周期が同じ
0
5
10
15
20
25
30
35
0 30 60 90 120 150 180
ＴＰ＝15,ＴＱ＝20, Ｋ＝０ROLTime＝15 （分）
乗継ぎ待ち時間(分)
図４ ＴＰ≠ＴＱの場合の乗継ぎ待ち時間の変動
時刻(分)運行周期が異なる場合
参考
7.ＧＡオペレータについて
24
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8.局所解対策と計算の高速化
27
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89
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71.0
71.5
72.0
72.5
73.0
73.5
0 100 200 300 400 500 600
世代
適合度(計算開始時を100とする)
図-１６ 適合度の推移
明らかに局所解に至ったケース
←最も適合 度が優れ ている ケース
局所解対策 ＆ 計算高速化❖ 多様性の確保
✦ 遺伝子集団のサイズを大きく
✦ 探索進行にあわせ、集団のサイズを小さく
❖ 類似する遺伝子が多数ある場合、適合度を小さく調整
❖ 逐次改善処理の程度調整
❖ 計算の高速化✦ データベース検索からパラメタを使った処理へ
✦ 最小限の時間帯幅
✦ 高速計算アルゴリズムの採用
18
9.計算結果例と応用方法
31
18
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各費用制約に対して、5回ずつ計算して、ベストスコアを採用
単線・非電化区間単線・ 電化 区間複線・非電化区間複線・ 電化 区間九州・山陽新幹線
鹿児島中央
延岡
日南
宮崎
都城
小林
人吉
新八代
川内
枕崎
たびら平戸口佐世保
長崎
熊本
日田
大分
佐伯
博多
飯塚
佐賀
久留米
唐津
伊万里
小倉
中津
Ｎ
県庁所在都市
生活圏中心都市
主要乗り継ぎ駅
分析対象都市(駅名)鉄道ネットワーク
乗り継ぎ
新幹線相互：５分在来線相互：５分新幹線と 在来線：７分
33スイスと同程度の面積
Ｎ
新幹線 （350km/h運転）新線建設（260km/h運転）新線建設（160km/h運転）路線改良（160km/h運転）路線改良（130km/h運転）無改良
費用制約：2兆5,000億円の場合九州幹線鉄道ネットワーク
34
整備費用：24,995億円
時間短縮：12,658億円@ 69.4円/分
差引便益：▲12,337億円
▲４
▲6▲7▲6
▲7▲3
▲3
▲7
▲7▲10
▲13▲8
▲46▲27
▲18▲15
▲37▲1
▲6▲24 ▲5
▲8 ▲17▲4
▲4▲17
▲3
▲8
▲29▲14
▲41▲13▲23
▲16
▲11
▲28▲36▲20
▲2▲18
▲38▲71
▲27
▲28▲30
▲19
▲23
▲38
▲91
GAによる計算結果
長崎
佐賀
熊本博多
鹿児島中央
宮崎大分
Ｎ
新幹線 （320~350km/h）新線建設（260km/h運転）新線建設（160km/h運転）路線改良（160km/h運転）路線改良（130km/h運転）無改良
費用制約：1,500億円の場合九州幹線鉄道ネットワーク
35
整備費用：1,493億円
時間短縮：5,967億円@ 69.4円/分
差引便益：+ 4,474億円
▲４
▲6▲7▲6
▲3▲46
▲37
▲18
▲37▲1
▲5▲4
▲6
▲4
▲2
▲2▲9
▲18▲8▲18
▲16
▲6
▲31
▲13
▲33▲71
▲27▲23▲5
▲14
▲18
▲28
▲36
▲3
▲7▲10▲13
▲8
▲8
▲28▲25
▲2
GAによる計算結果
▲4
長崎
熊本博多
鹿児島中央
宮崎大分
佐賀
計算結果：費用制約と便益
36
-15,000
-10,000
-5,000
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
0
500
1000
1,500
2,000
3,000
4,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
整備費用(億円)
費用または便益(億円)
整備費用EVTT短縮による利用者便益社会的便益
図６ パルスタイムテーブル構築費用と便益
10.研究のまとめと今後の展望
37
-2,000
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,0000
500
1,000
1,500
2,000
3,000
4,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
整備費用(億円)
便益(億円)
全路線対象PTS導入
新幹線建設のみ(時刻調整有)
① 整備方法の違いが与える影響② 全国規模を対象とした調査 など
38
途中経過
• 工事単価• 一定を仮定したが、実際は異なる (データ整備の問題)
• ダイヤ• 等 時 隔 運 転 で な い 場 合 & 速 達 列 車 の 存 在
• 全国的な分析• 計 算 に 時 間 が か か り す ぎ ( 最 重 要 課 題 ! )
課題
波床 正敏（大阪産業大学 ）
&
中川 大（京都大学大学院）
40
つづく
ＧＡを用いた都市間鉄道網計画策定支援システムの開発