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横断交通路の数理モデル

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Academic year: 2021

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2002年日本オペレーションズ・リサーチ学会 春季研究発表会 2−B−5

横断交通路⑬数理竜デ』』

01606150 明海大学 三浦英俊 HidetoshiMiura 1.はじめに 既存の交通網に迂回を改善する新しい交通路を追加 した場合の効果の地理分布を図示する方法について論 じる.東京湾横断道路のように,大きく迂回をせざる を得ない道のりを大幅に改善する横断交通路は,規模 が大きいほど周辺に与える効果も大きいであろう.本 研究では横断交通路の移動距障短舘効果の及ぶ範囲と 効呆の大きさを簡単に図示することを目的とした単純 な数理モデルを捏奏する.さらに数理モデルをユーラ シア。アジアの鉄道網に適用して,1990年に開通した ウルムチ(中国)とアクトガイ(カザフスタン)を結ぷ鉄 道路線の効果の及ぶ範囲と大きさを図示する. 2.ユーラシア。アジア政道嗣 ・‥・・‥−一 色迅爵位田田中℡た政孤便推知b O l000 之000b クラスノールスク在中心とする正正方色鼠色 図1:ユーラシア:アジア鉄道網(【1】をもとに措いた) / / ロシア,中央アジアCⅡS藷国から中国にわたるユー ラシア大陸北部各国の主たる鉄道路線は図1に示すと おりである.中国のウルムチからカザフスタンのアク トガイを結ぶ飢銀皿の鉄道は且9電氾年に閑適した新路 線である.新路線の完成により中国から中央アジアお よぴヨーロッパ方面への鉄道檎送は闘州−アクトガイ を蓮由することによって,シベリア鉄道隆由よりも大 幅に駐膳が短薄されることが期待される。 図皿の地域のうち,ゴビ砂漠からヒマラヤ山脈にか けての地域は鉄道が少なく,中央を唯一皮膚に笛州から アクトガイに路放が敷設されている事を利用して,図皿 の平面上にクラスノヤルスクを蛾点とし甜州を通る虎 分,同じくクラスノヤルスクを鴇点としアクトガイを 通る線分を措き,2漁分に挟まれた地域を通行不能領域 とする横断交通路モデルを考える(図2).クラスノヤ ルスクの位置をQ,アクトガイ,田州の位置をそれぞ れ∬1,餓とする.厨1,餓のクラスノヤルスクから の距趨をゐ1およぴゐ2,横断交通路の長さを厨1鶴=ゐ

とする.通行不能領域の外では直線隆罷によって移動

が可能であるが,通行不能領域内部は厨1から蛾に至 る横断交通路のみ通行可能とする.通行不能領域の両 側の2点間の経路のうち,Qを隆由する条件で最短の 経路を児Aとし,これを」机鶴間を経由する条件で盈 短の経路児βと比改して,新路線利用による短祷の大 きさを調べる.鉄道網上の経路に限定した同条件の最

短経路を廃止,鮎とすると,屈通および粘は属Aお

0 1000 2000b クラスノヤルスク任中心とする正正方口皿 図2:横断交通路モデル

よび児βを近似しているものと考える.

凱 旋㍍主簸通効果の困示 距躍短旛の大きさを測る方法として,2経路の罪障 の差を用いる場合と比を用いる場合がある.強送資や 時間の飾約の大きさを調べたい場合には,2つの距躍 の差から短嬉駐窪の大きさを計算することが必要とな る.地点凪,鶴間の短箱効果を別の地点啓,確聞の 短槽効果と比故する場合には,2地点ペア同士の距膵の 差を考慮すると,短絡された距膵のもとの経路距障に 対する比率を用いて比改すべきであろう.以下では差 と比それぞれに関して図示の方法について述べる.任 −164− © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

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√ン7トベテ凡フル7 ′ tエツつ−、 、● ./ ミ \ ニウニ−・ノブコロド .乃サン u 図3:2点ろ,Jちを表す座標系 意の2点のうち,坑と比べてガ1までの移動距離が 短いほうの点を汽,そうでない点を為とする.図3 のようにQを原点として線分¢ガ1と平行および垂直 になるェy直交座標系を用いてnの位置を表し,線分 Q月ちと平衡および垂直なuv直交座標系を用いて為の

位置を表す.また,鉄道網上の経路月Aと月βの距離

dAとdAは,それぞれ横断道路モデル上の経路払お

よび月βの距離dA,dAのたA倍,たβ倍で近似できる

とする.すなわちdA竺たAdA,dβ竺たβdβであると

する.実際の値は図1の主要都市間の経路を調べたと

ころたA=1.27,たβ=1.17であった.dAに対するdβ

の短縮距離がーとなる条件は たA(凡々+Q昂)−ー=たβ(貧打1+九+ガ2昂)(1) である.汽を固定すると上の条件を満たす為の位置 (叫ル)は以下の式で表される. u2+u2=J2 (u≦0,V≦0). (2) ただしJはuの関数で, 0 1000 20(IOb MOY▲R5t書中心と▼も王正方愴■よ 図4:上海を起点とした距離比が一定となる等高線 と置いて条件を満たすろ(叫ル)の軌跡の方程式を求め ると, u2+㌔=F2 (u≦0,U≦0), (5) となる.ただしダはuの関数で β‡+(1−た2α2)(2ん2山一九…) −たαβ1土 ダ= (1−た2α2) とする.図4は上海を起点とした距離短縮比等高線を 示す.比等高線は楕円と似た形状をしており,通行不 能領域の境界線に近い地域ほど短縮距離比が′J、さくな る.キルギスタン,タジキスタンへの短縮効果が最も 大きく,比率にして20%以上短縮できる地域がある. 一方で,シベリア鉄道沿線の都市については新路線に よる短縮効果は′J、さいことが明らかとなった. 7.おわりに 本研究では,新路線を含む鉄道網を簡単な数理モデ ルで表し,出発点を固定した場合の短縮効果を表す曲 線の方程式を示した.このような図を用いて新しい交

通路の効果の及ぶ範囲を推測することは,新路線の位

置の比較検討や建設費用の地域ごとの費用分担を検討 するにあたっての材料となりうるであろう. fl=叩1・九Q・, 「 巧+(1−た2)(2ん2u一喝) ー加1土 (1−た2) 参考文献 とする・同様に経路距離比をdβ/dA=αとするとα が一定となる条件は α・たA(旦Q+Q為)=たβ(旦ガ1+ん+穐為)(3) である.旦を固定すると汽Q,貧∬1,九は定数であ るから, β1=n∬1+九−たα旦Q (4) 【1】Overseas Ti皿etable,M町−June2001,Thomas Cook. 【2】大澤義明(1986):橋の本数と迂回の関係について・ 日本都市計画学会論文集.No.21,pp.241−246. 【3】田中健一,栗田治(2001)‥扇形都市における横断道 路の最適配置モデル.日本オペレーションズ・リサー チ学会秋季研究発表会アブストラクト集,pp.112−113. ー165− © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

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