(57)【要約】【課題】交通網上の一部の不通が地域社会に及ぼす影響をシミュレートする。【解決手段】通路網の網目構造を、コンピュータプログラム上に分岐点や特定地点を表すノードとノード間遷移を表すパスで仮想的に表現し、ノードをプログラム上のオブジェクトとして取り扱うことで重要拠点相互間の最適経路を高速で求めるとともに、平常時と一部の通路不通時の経路を、それぞれの経路の重要度を勘案して比較することにより、通路網を有する社会全体の特定の事象に関する通路不通の影響をシミュレートする。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差点または中継点などを表す複数のノードと、ノードからノードへの分岐のない通路を表すパスから構成される網目構造上で、ノードをオブジェクトとすることにより、オブジェクト間通信を用いて任意の１ノードから他の全ノードへ至る放射状の最適な複数経路を一斉に求めることを特徴とするオブジェクト指向コンピュータプログラム。
【請求項２】
前記網目構造上の任意のｎ個のノードについて、請求項１にかかるコンピュータプログラムを用いて相互間の最適経路を求め、その経路評価値であるｎ×ｎ行列を求めるコンピュータプログラムにより、平常時と一部の通路の不通時の経路評価値行列を比較して、任意の通路の不通が網目構造に写像した地域に及ぼす影響を推計するシミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一部の通路が災害などで不通となった場合、通路網全体として地域社会にどのような影響があるかを推測する、シミュレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシミュレーションは、道路、鉄道、航路などの通路を建設するに当たり、その開通による利便性の評価として地域社会への好影響をシミュレートするものであった。
【０００３】
しかしながら、国内の通路網が整備されるに従い、自然や人為的な災害等に起因する一部の通路の不通について、その復旧までに通路網全体として地域社会に及ぼす影響を評価する必要が高まってきた。従来の技術では、このような既存の通路網の一部の欠損による影響をシミュレートすることは得意ではなく、新たな手法を開発する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
まず、シミュレートしようとする社会活動の種類によって、最重要となる通路網上の経路を求める必要がある。ついで、任意の通路が不通となった場合に、不通箇所を迂回することによってこれらの経路がどのように変化するかをシミュレートする。最後に、経路の変化による地域社会への影響を総合評価することにより、個別の通路の重要度あるいは復旧作業の優先度の判定を支援する。
【０００５】
本発明は、これらの通路網上の通常時と一部不通時の複数経路探索、求めた経路ごとの重要度による影響評価を自動的に行うことにより、容易に不通箇所による影響をシミュレートすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、オブジェクト指向プログラミングを導入して、任意の１ノードから他の全ノードへ至る放射状の最適な複数経路探索を高速化する。次いで、シミュレートしようとする社会活動等の事象に関して重要な拠点として選択された網目構造上のｎ個のノードについて、このプログラムをｎ回適用して、相互間の最適経路と、その評価値であるｎ×ｎの正方行列を求める。
【０００７】
この処理を通常時と任意のパスを不通とした一部不通時について行い、別途検討した拠点相互間の重要度を設定したｎ×ｎの重要度評価値行列の各要素と求めた経路の評価値行列の各要素を乗じた値の総計を比較して、その差を一部不通時の影響推計とする。
【０００８】
【実施例】
（１）  任意の１ノードから他の全ノードへ至る放射状の最適な複数経路探索図１は、任意の１ノードから他の全ノードへ至る放射状の最適な複数経路をオブジェクト指向により求める手順を例示する、ノードとパスの網目構造を表している。丸印がノード、線分がパスであり、通路網でいえばそれぞれ交差点と交差点間の通路に該当する。パス近傍に表示した数値は、パスを通って移動する難易度を表しており、通路網においては通路の距離や制限速度等を総合評価した通りにくさに該当する。以後、この難易度を「コスト」と呼ぶ。
【０００９】
本発明でいう任意の１ノードから他の全ノードへ至る放射状の最適な複数経路とは、特定の１ノードと他のノードを結ぶ２点間の最適経路の集合である。２点間の最適経路とは、出発点と到着点となる１組のノードを結ぶ全てのパスのコスト累計がもっとも小さくなる経路のことをいう。
【００１０】
図１で示した網目構造において、ノードＡから他の全ノードに到る最適経路を求める場合の実施例を説明する。本発明を適用する場合、各ノードをオブジェクトとするプログラムで、図１に示す網目構造を仮想的に形成する。
【００１１】
（ａ）  ：図２は、第一段階として、出発点となるノード［Ａ］オブジェクトから隣接するオブジェクト（着色したノード）へ、それぞれのコストを通知した状態である。ノード（丸印）内の数値は、通知されたコストである。隣接オブジェクトへコストを通知する処理を、波及処理と呼ぶ。
【００１２】
（ｂ）  ：（ａ）で通知を受け取ったオブジェクト（ノード）は、同様に隣接するオブジェクトへ波及処理を行う。これを、ノード［Ａ］以外の全ノードが受け取るまで繰り返す。ただし、通知を受け取った発信元となるノードには通知しない。また、通知するコストは、受け取ったコストと隣接オブジェクトへのコストの合計とする。
【００１３】
（ｃ）  ：図３は、ノード［Ａ］に隣接するオブジェクトの一つ（二重丸）が次のオブジェクト（着色したノード）へ波及処理を行った状態である。ノード内の数値は、通知されたコストである。
【００１４】
（ｄ）  ：基本的にはノード［Ａ］以外の全ノードに到達するまで波及処理を繰り返すが、第一段階（図２の状態）をノード［Ａ］からノード［Ａ］に隣接するノードへの波及処理とし、第二段階（図４の状態）をノード［Ａ］に隣接するノードからさらに次に隣接するノードへの波及処理とし、順次第三段階、第四段階とするとき、各段階の処理が完了してから次の段階の波及処理を行う。これを段階的波及処理と呼ぶ。
【００１５】
（ｅ）  ：オブジェクト指向プログラミングにおいては、概念的には上記段階的な波及処理が実行されるようにプログラミングされるが、現実には第一段階で通知されるノードのうちの一つのノードへの通知が行われると、通知を受けたノードの第二段階の処理が先に実行されるように機械語に翻訳されるのが一般的である。これはオブジェクト内の処理では制御できないため、全体の波及処理を次のように制御する。
【００１６】
▲１▼  図５は、これまで説明に使用した図１〜図５と同様の網目構造の、ノード［Ａ］以外のノードに説明用の名前をつけたものであり、丸印の中の記号がそれぞれのノード名である。このノード［Ａ］から波及処理を開始し、上記の段階的波及処理を行うため、ノードごとの処理順を記憶する待ち行列を用意する。
【００１７】
▲２▼  図６−１は、この待ち行列に波及処理の開始ノード［Ａ］を登録し、ノードＡの隣接ノード６個を順次追加した状態を表している。下段のコスト欄には、ノード［Ａ］から通知されたコストが記されている。つまり、図２と同じ第一段階を表しており、現在位置は通知元のノードを示している。
【００１８】
▲３▼  図６−２は、図３と同じ第二段階の最初のノードの波及処理の状態を表している。ノード［タ］に隣接するノードは、［レ］［ワ］［ヲ］［Ａ］［ネ］［ナ］の６つあるが、ノード［Ａ］はノード［タ］がコストの通知を受けたノードであるため、追加しない。また、ノード［ヲ］［ネ］は第一段階で追加済みのため、新たに追加しない。ただし、すでに記録しているコストとノード［タ］から通知しようとしているコストを比較し、コストの低いほうを新たに記憶する。
【００１９】
▲４▼  同様に、［ヲ］〜［ネ］について波及処理を行い、次に波及すべきノードを順次追加して行く。ただし、通知しようとするコストより低いコストを持つノードが登録済みで、そのノードが現在位置より前にあった場合は、そのノードまで現在位置を戻して再処理する。
【００２０】
（２）  重要拠点相互間の最適経路探索
図７−１〜図７−７は、通路網の例として関東地方の主要道路網を使用し、都県庁を重要拠点として、請求項１のプログラムを使用して相互間の最適経路を求めた結果である。
【００２１】
図８−１〜図８−７は、図７−１〜図７−７と同様の道路網において、１箇所が不通となった場合の相互間の最適経路を求めたものである。不通箇所は図８−１〜図８−７とも同じ箇所であるが、図８−１にのみ丸印で示している。
【００２２】
図９−１と図９−２は、それぞれ上記平常時と不通箇所発生時の相互間の最適経路の行程距離を表にしたものであり、単位はｍである。図９−２の着色部分は、不通箇所の迂回により行程距離が増大した区間を表している。
【００２３】
図９−３は、不通箇所の迂回による行程距離の増大分のみを表したものである。このケースでは、結果的に往路・復路とも同じ経路を使用しているため、図９−１〜図９−３の行程距離に往路・復路の差は発生していない。
【００２４】
図９−４は、経路ごとの重要度を設定する例として、ある年の物流センサスより３日間調査の営業用トラックの物流量合計値のうち、関連都県間の値のみ抜き出した表であり、単位はトンである。
【００２５】
各経路の行程距離のみをコストとし、図９−４の値を各経路の重要度として使用すると、上記不通区間の及ぼす影響は、コスト行列と重要度行列の各対応要素の積として、図９−５に示す行列となる。この単位はトン・ｋｍであるが、この値は不通箇所の影響を比較するための値であり、単位そのものにはあまり意味はない。
【００２６】
結果として求まった影響度の合計値１１７，３０８トン・ｋｍが、この不通箇所が関東地方のトラック輸送に及ぼす影響であるが、コストを距離のみではなく人件費や燃料費、迂回路を模索するのに要する時間、輸送遅延の生産や販売に及ぼす影響などを加味した値にしたり、拠点を市区町村や実際の生産・販売拠点のようなきめ細かいものにすることにより、シミュレーションの精度を向上させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば各請求項に対応して次のような効果がある。
（１）  請求項１では、通路網の構造をプログラム上のオブジェクトとして表現する機能を備えている。また、プログラムの実行の際には機械語への翻訳方法に依存せず概念的なオブジェクトの挙動に近い動きをする工夫が施されている。従って、複数の経路を一斉に求める要求に対して、高速に解を求めることができる。
【００２８】
（２）  請求項２では、シミュレーションしようとする事象について重要な拠点相互間の最適経路と通路不通時の迂回路を一斉に高速で求める機能と、これにより求めた、通路不通がシミュレーションしようとする事象へ及ぼす影響を、その事象に関する経路ごとの重みを勘案して評価する機能を備えている。これらの機能により、さまざまな事象について、任意の通路の不通が及ぼす影響をシミュレートすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】経路探索の方法を説明するための通路網概念図である。
【符号の説明】
Ａ    複数経路探索の出発点
数値    パスの移動コスト
【図２】波及処理の第一段階を表す図である。
【図３】波及処理の第二段階のうち、最初のノードの波及処理を行った状態を示す図である。
【図４】波及処理の第二段階が完了した状態を示す図である。
【図５】段階的波及処理説明のために各ノードに命名した通路網概念図である。
【符号の説明】
Ａ、イ〜マ    ノード名
【図６】波及処理第一段階と第二段階の最初のノードの波及処理の待ち行列の状態を表す図である。
【図７】平常時の関東地方都県庁相互間の最適経路探索結果を表す図である。
【図８】一部不通時の関東地方都県庁相互間の最適経路探索結果を表す図である。
【符号の説明】
丸印    不通箇所
【図９】それぞれ、平常時と一部不通時の最適経路行程距離、その距離の差、トラックによる物資輸送量、一部不通の影響度一覧表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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