運行シミュレーションによるデマンド型交通システムの適切な

1．はじめに

わが国では 1960 年代頃からモータリゼーション が急速に進展した結果，都市内公共交通の利用者が 減尐し，都市内の移動を対象とした運行距離の短い バスなどが大きな影響を受けた．また，ロードサイ ドショップの立地に代表されるような郊外型立地に 依存した都市構造に変化し，その進行に拍車がかか った．これにより，自動車を利用できない高齢者等 の交通弱者にとっては生活を脅かされる場合も見ら れることとなった．

そこで，近年，路線バスや自治体等によるコミュ ニティバスとは異なる新しい公共交通サービスとし て，デマンド型交通(DRT: Demand Responsive Transit) が注目されている．デマンド型交通とは，複数の利 用者の移動に関する要望（時刻，行先）に応じ，そ の都度運行経路や運行時刻を決定して運行する交通 手段である．デマンド型交通はその特徴からバスを 運行する程の時空間的需要密度が得られない低密地 域において輸送の効率化や低コスト化を実現するシ ステムとされている．また，対象地域の面積の大小 によっても，運行経路長，ひいては運行効率が左右 されるという側面も持っているが，デマンド型交通 の導入・運行に関しては，有利不利を分ける具体的 条件について定量的に明らかにされているとは言い

長 谷 川 大輔 ： 〒 305-8573 茨 城 県 つく ば 市天 王台 1-1-1 筑波大学総合研究棟 B722 号室

筑波大学大学院システム情報工学研究科 Tel：029-853-5600 (8203)

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難い．デマンド型交通の研究としては，秋山ら(2009) が，町田市や八戸市など地域特性の異なる都市でケ ーススタディを行い，地域の公共交通計画にあり方 について考察しているが，多くの事例を対象とした 実証的な研究であるが，理論的な論拠についての研 究例は乏しい．また，野田ら(2008)は，シミュレー ションによりデマンドバスと従来の固定路線バスと の利便性と採算性の関係を検証している．長谷川ら (2011)は需要密度とコストの関係から，固定路線 型・デマンド型・タクシー型という 3 つの運行形式 を考え，各々の交通手段が有利となる条件について 理論的に分析を行っているが，それぞれ仮想的な空 間での検証にとどまっており，実際の都市空間を考 慮に入れたアプローチが必要である．

そこで，本研究は，茨城県常総市「ふれあい号」

の運行時の位置情報・時間が記録された経路データ を用いてその利用の特徴を捉え，配車ルート解析を 用いた運行シミュレーションを行い，車両台数の変 化や車両の大型化と利用者数の関係を検証すること で，需要数とデマンド型交通の運行効率の関係につ いて知見を得ることを目的とする．

研究方法としては，ふれあい号の利用状況につい て考察し，さらに GIS を用い，経路データを町丁目 で集計し，地図上にトリップ数を表示することによ って時間帯・車両別の利用特性について考察する．

また，上記の経路データから利用者の出発地・目的 地・出発時刻を抽出し，ArcGIS の配車ルート(VRP) 解析を用いて車両の増減・大型化によって，移動時 間・距離等にどのような影響があるか検証する．

運行シミュレーションによるデマンド型交通システムの適切な 運行形式に関する研究 ～茨城県常総市を例として～

長谷川 大輔・鈴木 勉

Simulation-Based Study on Appropriate Operation of Demand Responsive Transport – An example of Joso city –

Daisuke HASEGAWA and Tsutomu SUZUKI

This paper aims to analyze characteristics of demand responsive transport (DRT) being operated by Joso city, Ibaraki prefecture. Detailed operation data of DRT including service routes, operation time, geographic pick-up and drop points of travels. Our analysis focuses on service distance, influence on service level of users by ridership, demand patterns. By simulating the effect of changes in operation parameters, for instance, the number of vehicles, we discuss if the operation of DRT is appropriate.

Keywords: デマンド型交通(demand responsive transport), 運行形式(operation characteristics), シ

ミュレーション(simulation), 経路(routing)

2． 常総市概要

常総市は 2006 年に南部の水海道市と北部の石下 町が合併し誕生した市である。茨城県の南西部、都 心から 55km 圏内に位置しており，南北は約 20km，

東西は約 10km の広がりを持ち，面積は、123.52km

で，人口は 64,880 人である。(2011 年 8 月 1 日現在) 市内の公共交通として関東鉄道常総線，路線バスが 存在したがモータリゼーションの進行等の影響を受 け利用客が減尐し，路線の統廃合などが進行した．

その状況から 2009 年 10 月より予約型乗合交通「ふ れあい号」を運行している．ふれあい号は電話予約 によって利用者の自宅や指定する場所から市内の病 院・商店などをドアトゥードアで運行するものであ る． セダン型車両 6 台で運行され， 運行開始から 2011 年 2 月現在で累計 31,000 人，一日 100 人程度の利用 客がある．

3． ふれあい号の利用状況と経路データ分析 3.1．ふれあい号の利用状況

表 1 は 2009 年 10 月から 2010 年 7 月の間で乗降 地点の多かった施設の一覧である．これを見ると乗 降客数が最も多い A 病院をはじめとして，医療施設 の利用が多いことがわかる．これは利用者の 80%以 上が 60 歳以上の高齢者であるため，通院目的のト リップが多いことを示している．

表１ 乗降の多い地点となっている施設 (2009 年 10 月 26 日～2010 年 7 月 30 日)

施設名 分類 乗降客数

A 病院 医療施設 2,820 人

B 福祉センター 公共施設 1,665 人 C 病院 医療施設 1,333 人 D スーパーマーケット 商業施設 1,031 人 E 病院 医療施設 768 人 F スーパーマーケット 商業施設 618 人 G スーパーマーケット 商業施設 510 人

H 駅 駅 436 人

I 診療所 医療施設 371 人 J 病院 医療施設 368 人

3.2．経路データ分析

次に，本研究で分析に用いる経路データについて 記述する．これは，走行開始時・乗車時・降車時・

走行完了時，並びに走行中約 3 分間隔で車載した GPS によって位置データを取得したものである．な お，本研究で用いる経路データの期間は 2009 年 12 月 1 日～2010 年 7 月 30 日である．

図１は利用者の出発地―目的地の座標を町丁目単 位で集計を行い，各町丁目の重心点間のネットワー

ク距離の頻度，並びにその地区内，地区間移動の割 合を示したものである．これを見ると，２地区間の トリップより地区内のトリップの割合が大きい事が わかる．また，トリップ距離が 3～4km，8km の頻 度が多いことが分かる．これは前者が石下地区内の トリップ数，後者は水海道東地区内のトリップ数が 多い．これは旧行政界である水海道市，石下町で生 活拠点が異なっていたためと考えられる．

図２は一便の運行距離を示したものである．これ

を見ると 12～14km の頻度が最も多く，それより短

い，もしくは長い距離の運行は尐なくなっていくこ とがわかる．一便あたりの平均乗車人数は 2.19 人で あった．

0 500 1000 1500 2000 2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 データ区間(km)

水海道東 水海道西 石下

水海道東-水海道西 石下-水海道西 石下-水海道東

0 200 400 600 800 1000

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 36-

図２ 運行距離の頻度

図１ 利用者毎のトリップ距離の頻度と 地区内，地区間移動の割合

平均=5.28km

平均=12.19km

図３は乗降者数の多い施設の位置とその分類，並 びに町丁目別の高齢者人口，午前中の便 (8:00 ～

11:00 の 4 便 ) のトリップ数を示したものである．

これを見ると，起点は分散しているものの，終点 は概ね 3 か所に集積していることがわかる． これは，

午前中の便が自宅を起点としたトリップが多く，利 用者の多い高齢者の人口の多い町丁目が出発点にな っているためである．また，終点に関しては，市内 の医療施設が南部の H 駅周辺に集積していること，

また，北部の石下町のトリップは B 福祉センターに 集中していることがわかる．この施設は，高齢者向 けの温浴施設や文化施設があり，日常的に使用する 高齢者の割合が多く，その移動手段としてふれあい 号が用いられていることがわかる．

4． デマンド型交通運行シミュレーション 4.1 シミュレーション概要

本章では， 3.2 節で分析を行った経路データから利 用者の出発地・目的地・出発時刻を抽出し，ArcGIS の配車ルート(VRP)解析を用いて車両の増減・大型 化によって，移動時間・距離等にどのような影響が あるか検証する．

図４ シミュレーションのフレームワーク

シミュレーションのフレームワークを図４に示す．

以下，各項目について説明する．

a) ネットワークデータの構築

シミュレーションを行うに際し，全国デジタル道 路地図データベースを用い，GIS データの構築を行 う．分析の際，個々の点間の所要時間を算出するた めに各リンクの通行所要時間を求める必要がある．

ここでは一般国道・主要地方道=50，県道=40，それ 以外=30(km/h)とし、各リンクの長さをジオメトリ演 算を用いて求め，所要時間を算出した．

b) 経路データによる需要パターンの抽出

前述した経路データより個々の OD パターンを決 定する．本研究ではデータ期間の中から利用者数が 35～45，55～65，75～85，95～105，115～125，135

～145 人である日を 1 日ずつランダムに選択し，乗 車時・降車時のデータを後述する配車ルートの決定 を行う際の OD パターンに適用することとする．

ふれあい号は 8:00～16:00 で 1 時間間隔，一日 9 便運行されている．乗車時間から乗車した便を判断 し，便の運行時間を個々の運搬許容時間として設定 する．この時間を超過しないように運搬経路を決定 する．

c) VRP を用いた配車ルートの決定

車両の配車方法は， ArcGIS のソリューションの一 つである配車ルート(vehicle routing problem: VRP)解 析を用いた．これは巡回セールスマン問題の上位集 合であり，特定の施設（デポ）に待機する車両によ って，顧客の需要を運搬するコストを最小にする問 題である．本研究の場合，デポから車両が出発し，

利用者の出発地―目的地を運搬する．その際の全体 の所要時間を最小化するルートを導出する.なお，車 両数は 6 台，定員は 4 人，デポの位置は図５に示す 3 か所設置し， 2 台ずつ車両を配置した．また，乗降 時間は 1 分と設定した．

d) 各シナリオにおける利用者の所要時間・車両の

走行距離の算出

シミュレーション結果例を図５に示す．各車両の ルートから利用者の所要時間，車両の総走行距離が 算出される．本研究では 1)運行台数の削減，2) 車 両の大型化の 2 つの検証を行う．

図３ 施設の位置と町丁目別高齢者人口 午前中の便(8:00～11:00)におけるトリップ数

(2009 年 10 月 26 日～2010 年 7 月 30 日)

a)

d)

b)

c) VRP

26 - 50 51 - 75 76 - 100 101 - 125 126 - 150 151 - 施設分類

!( ^公共施設

!( ^医療施設

! ( ^商業施設

" 駅

高齢者人口

0 - 46 47 - 99 100 - 190 191 - 411 412 - 639

2 1 0 2km

!(

! (

!(

! (

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"!(

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!(

4.2．計算結果

1) 運行台数を減らした場合

デポに各 2 台ずつある車両を 1 台ずつ減らし，6 台から 3 台に車両を減らしていった際の総車両距離 の推移，利用者の平均所要時間の推移を示したのが 図６である．これを見ると，需要数が尐ない場合は 車両数が尐ない方が，距離は短いが平均所要時間が 長くなっている．一方，需要数が多い場合は車両数 が多い場合の方が移動距離が尐なく，所要時間にも あまり差が見られない．ふれあい号の現在の一日あ たり平均利用者数は約 100 人であり，総移動距離，

平均所要時間が共に小さいことから，現在の 6 台と いう車両数は適切であると考えられる．

2) 車両の大型化

6 台から 3 台に車両を減らしていった際に，1)で は車両を減らすのみであったが，各デポに残る 1 台 を車両定員が 9 人の大型の車両に変更した場合の影 響を検証する．その際の総車両距離，利用者の平均 所要時間の推移を示したのが図７である．これを見 ると，総移動距離は 1)に比べ全体的に長くなってい ることがわかる．これは定員が増えたことによって 乗合人数が増え，一台当たりの運行距離が増大して しまったためである．また，平均所要時間に関して も車両数が 3 台の場合が突出していることがわかる．

これは利用者のうち 2 人が運搬許容時間を超過して しまい，その超過時間も含めると多くの所要時間が かかる結果になったためである．以上から，車両は 現行のセダン型が適切であると考えられる．

5． おわりに

本研究では常総市予約型乗合交通の経路データを 分析し，利用状況の把握を行い，またその経路デー タを用いた運行シミュレーションを行うことで需要 数とデマンド型交通の運行効率の関係について，車 両数の減尐，車両の大型化による影響を算出した．

より現実に近い条件の仮定，試行回数の増加が今後 の課題である．

謝辞

本研究の成果は，常総市との共同研究に基づいている．

また，住友財団環境研究助成および日本学術振興会科学研 究費補助金による支援を受けた．ここに記して謝意を表し ます．

参考文献

秋山哲男・吉田樹・猪井博登・竹内龍介(2009)：生活支援 の地域公共交通，学芸出版社.

野田五十樹・篠田孝祐・太田正幸・中島秀之(2008)：シミ ュレーションによるデマンドバス利便性の評価，情報処 理学会論文誌，Vol49，No.1，242-252.

長谷川大輔・鈴木勉(2011)：デマンド型交通が有利となる 需要密度・時間価値条件について,日本 OR 学会春季研 究発表会アブストラクト集.

図６ 現状と車両数の減尐時における 総移動距離，平均所要時間

図７ 現状と車両の大型化時における 総移動距離，平均所要時間

200 300 400 500 600 700

40 60 80 100 120 140

総移動距離(km)

3台 4台 5台 6台

0:08:38 0:10:05 0:11:31 0:12:58 0:14:24 0:15:50 0:17:17

40 60 80 100 120 140

平均所要時間（分）

3台 4台 5台 6台

200 300 400 500 600 700

40 60 80 100 120 140

総移動距離(km)

3台 4台 5台 6台

0:08:38 0:15:50 0:23:02 0:30:14 0:37:26

40 60 80 100 120 140

平均所要時間（分）

3台 4台 5台 6台

2 1 0 2km

2 1 0 2km

図５ 出力結果の一例

車両 1 車両 2 車両 3 巡回地点 デポ ルート

2 1 0 2km