発災初動期における救援物資配送の実態把握と数理最適化モデルによる評価
環境社会基盤工学分野 都市交通研究室 春日井裕也
1．はじめにいため実施できない場合もあった．そこで，一次配送拠我が国において，近年の災害発生状況は激甚化・頻発点からそのまま避難施設へ物資配送をする直接配送を実化傾向にあり，自然災害により多くの人々の避難が余儀施するためには，配送の所要時間を把握してから運送会なくされ，救援物資配送の重要性が高まっている．救援社へ要請が必要であり，事前に，所要時間を算出し，運物資配送の既往研究では，配送拠点の廃止による配送時転手の拘束時間が長くなりすぎないようにする必要があ間の短縮や避難所における役割についての示唆がなされることが新潟県トラック協会のヒアリングからわかった．ており，さらに，平成 30 年 7 月豪雨における物資配送の一方，図 1 の一次配送拠点の新潟県と県の協定締結先企実態と課題が明らかにされ，ここでは，二次配送拠点を業からはそれぞれ別々の配送会社によって物資配送が行利用しないことによる輸送時間の短縮化について言及さわれていることがわかった．これらの配送を同時に実施れている

1)2)．しかしながら，これらの既往研究は発生頻することでより効率的に配送ができると考えられる．各度の少ない大規模災害を対象としており，備蓄物資によ一次配送拠点の備蓄物資量を把握することで，同時に配る支援後の救援物資配送を中心としている．

送指示が出しやすくなると考えられる．

本研究では，発災直後から救援物資配送が必要な災害

そのほかの各施設における実態として次のことが判明に着目して，県から市の避難施設までの配送をする，支した．新潟県の一次配送拠点（備蓄拠点）は大型車両や援者側である県や県の協定締結先企業と，配送先の被災フォークリフトが床荷重や道路の問題で入れなく，配送地域へヒアリングを実施し，それらから得られた実態をには複数の 4t トラックを使っていた．一方で，県の協定踏まえた救援物資配送モデルを構築する．

締結先企業では，次のことが分かった．協定締結先企業の救援物資配送の手順として，災害時に備えて予め備蓄2．救援物資配送実態調査

物資を持っているパターンと，県からの要請を受けてか令和 4 年 8 月新潟県北部豪雨にて，各支援団体と被災地域へヒアリング調査を実施した（表 1）.

らメーカーへ物資を発注してそれから配送をするパター
ンの 2 種類があった．また，最初の配送にて 10t トラッ
クを利用する場合もあったが，発災直後で被災した道路

表 1 ヒアリング対象の情報が曖昧で通れない場合，配送先の一次配送拠点へ入れない場合がある．そして，県からの物資要請の他に最大避難者数

ヒアリング対象

市からの物資要請もあるが，それぞれの財源が異なって

村上市

1537 人

総務課・福祉課

いることから，それぞれを同じ車両にて配送をすること被災自治体 関川村

276 人

総務課はできない．以上の課題を受けて，拠点の整備が不十分

胎内市

39 人

総務課

であったり，現状の制度を変更することで迅速に物資配支援自治体/ 新潟県

防災局防災企画課

送ができると考えられる．

団体

新潟県トラック協会

企画部

NPO 法人ｺﾒﾘ災害対策ｾﾝﾀｰ

事務局

セブンイレブンジャパン

ﾘｽｸ ﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ室

図 1 にヒアリングによって得られた，令和 4 年 8 月新潟県北部豪雨にて実施された救援物資配送フローを示す．
本災害では，水害によって車両が利用できなくなるなど，二次配送拠点にて人員や車両が不足し，避難施設までの物資配送ができない場合があった．村上市では，被災者が直接二次配送拠点へ物資を取りに行く事例も見られた．
そこで，物資を二次配送拠点で停滞させないために，二次配送拠点の市役所から，一次配送をした運転手へ，一次配送後そのまま避難施設へ配送してもらうような指示があったが，事前の配送指示に含まれていた内容ではな

図 1 実施された救援物資配送フロー

となっており 10%の時間短縮となっていた．また，本事例だとすべて直接配送にて経路が出力された．
3．救援物資配送モデルの構築
2 章では，被災地域の二次配送拠点にて車両が不足することがあることがわかった．その際に直接配送が有効である．また，複数の一次配送拠点から配送をするためにそれぞれの備蓄量を把握する必要がある．これらのことからモデルでは直接配送や複数の一次配送拠点を設定可能にする．その上で，各拠点の車両台数や一次配送拠点の備蓄物資量や多種類品目の物資を設定可能にした．
モデルは既往研究の二段階配送のモデル 3)に災害時の現実的な制約条件パラメータ設定や直接配送を実装して構築した．次に，モデルの目的関数を示す．目的関数

図 2 対象地域

は，一次配送と二次配送と直接配送の移動時間から各車両が最後の配送先から拠点へ帰る移動時間を引いた時間の総和と積み替え時間の総和の最小化である．一方で制約条件は，各車両の容量制約，各拠点における保有車両台数の制約，運転手の拘束時間の制約等を実装した．本

表 2 新潟県北部豪雨時の配送条件
一次配送拠点新潟県旧興農館高校特別教室棟（新潟県備蓄倉庫）

配送先地域

村上市と関川村

施設数

25 か所(一次配送拠点:1,二次配送拠点 2,避難施設 22)

対象物資

ご飯類＋水分

対象車両

一次配送及び直接配送：4t トラック
(容量 3000kg)
二次配送：2t トラック(容量 1500kg)

積替え時間

0.05×重量+10[分]

文書にはその制約の一部を示す．
𝑀𝑖𝑛 ∑∑ ∑ 𝑐𝑖𝑗 𝑥𝑖𝑗𝑑𝑘 − ∑ ∑ ∑ ∑ 𝑐𝑖𝑗 𝑥𝑖𝑗𝑑𝑘(𝑖,𝑗)∈𝐴1 𝑑∈𝑁𝐷 𝑘∈𝐾𝑑𝑖∈𝑁𝑆 𝑗∈𝑁𝐷 𝑑∈𝑁𝐷 𝑘∈𝐾𝑑+ ∑ ∑ ∑ 𝑐𝑖𝑗 𝑦𝑖𝑗𝑠𝑘 − ∑(𝑖,𝑗)∈𝐴2 𝑠∈𝑁𝑆 𝑘∈𝐾𝑑∑∑∑ 𝑐𝑖𝑗 𝑦𝑖𝑗𝑠𝑘𝑖∈𝑁𝐶 𝑗∈𝑁𝑆 ∪𝑁𝐷𝐷 𝑠∈𝑁𝑆 ∪𝑁𝐷𝐷 𝑘∈𝐾𝑑∑ ∑ ∑ ∑ ℎ𝑠 𝑤𝑑𝑠𝑘𝑚 + ∑ ∑ ∑ ∑ (𝑥𝑖𝑗𝑑𝑘 × 𝑇𝑅)
𝑖∈𝑁𝑆 𝑗∈𝑁𝐷 𝑑∈𝑁𝐷 𝑘∈𝐾𝑑𝑖∈𝑁𝐷 𝑗∈𝑁𝑆 𝑑∈𝑁𝐷 𝑘∈𝐾𝑑

𝑠𝑢𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 𝑡𝑜 ∑(𝑑,𝑗)∈𝐴1∑∑ 𝑥𝑑𝑗𝑑𝑘 ≤𝐾𝑑1𝑑 ∈ 𝑁𝐷𝑘∈𝐾𝑑1∑ 𝑦𝑠𝑗𝑠𝑘 ≤ 𝐾𝑠2

𝑠 ∈ 𝑁𝐷𝐷 ∪ 𝑁𝑠(𝑠,𝑗)∈𝐴2 (𝑘)∈𝐾𝑠2∑ 𝑐𝑖𝑗 𝑥𝑖𝑗𝑑𝑘 +(𝑖,𝑗)∈𝐴1∑∑ ℎ𝑠 𝑤𝑑𝑠𝑘𝑚 ≤ 𝑇 𝑑 ∈ 𝑁𝐷 , 𝑘 ∈ 𝐾𝑑1∈𝑁𝐷𝐷 ∪𝑁𝑆 𝑚∈𝑀∑ 𝑐𝑖𝑗 𝑦𝑖𝑗𝑠𝑘 ≤ 𝑇𝑠 ∈ 𝑁𝐷𝐷 ∪ 𝑁𝑆 , 𝑘 ∈ 𝐾𝑠2(𝑖,𝑗)∈𝐴2

𝑐𝑖𝑗 ：施設 i から施設 j までの移動時間ℎ𝑠 :一次配送拠点 s における積替コストに関する定数
𝑇𝑅 : 積み替え時間に関する定数
𝑇 : 最大運転時間
𝐾𝑑1 , 𝐾𝑠2 :各拠点における最大保有台数
𝑥𝑖𝑗𝑑𝑘 ：一次配送と直接配送における決定変数
𝑦𝑖𝑗𝑠𝑘 ：二次配送における決定変数
𝑤𝑑𝑠𝑘 ：一次配送の配送量

次に，モデルを用いて新潟県北部豪雨時 HL の配送に提案配送を適用し配送経路を最適化した．対象地域を図2 に示した．また，配送の条件を表 2 に示す．従来配送による経路の計算結果を図 3 に提案配送による経路の計算結果を図 4 に示す．ここで，それぞれの配送終了時間（目的関数値）は従来配送が 307 分，提案配送が 275 分

図 3 従来配送による配送経路

表 4 感度分析の入力条件
施設数

14 か所(一次配送拠点:2,二次配送拠点 2,避難施設 10)

対象物資

ご飯類＋水分

車両設定

一次配送及び直接配送：4t トラック(容量 3000kg)
二次配送:2t トラック(容量 1500kg)

積替え時間

0.05×重量+10[分]図 4 提案配送による配送経路
4．感度分析
3 章で構築したモデルの提案配送の有用性を検証するために，感度分析を実施した．表 2 に示す CASE1 から
CASE4 の条件で分析をした．計算後，それぞれの従来配送と提案配送の目的関数（全車両の総移動時間から各車両が最後の配送先から拠点へ帰る移動時間を引いた時間，と積替え時間の総和の最小化）の値を比較した．この値を以下配送終了時間とする．また感度分析の入力条件を表 4 に示す．
各 CASE の従来配送と提案配送の配送終了時間の計算図 5 CASE1 の計算結果

結果を図 5 から図 9 に示す．ここで，災害規模が小さい
CASE0 と災害規模が大きい CASE1-3 の提案配送による配送経路図を図 10 と図 11 に示す．また，CASE3 について一次配送拠点と二次配送拠点の距離が大きくなる
CASE3-3 の提案配送経路図を図 12 に示す．
表 3 各 CASE 条件について
CASE1

想定シナリオ

入力項目

災害規模が変化

二次配送拠点数と避難（災害範囲が広域に多くの施設数を増加

図 6 CASE2.1 の計算結果

場所に配送）
CASE

災害が広域的で県側の一次各一次配送拠点の保有

2.1

配送拠点も被災しており人車両数を変更

的物的リソースが不足(CASE2.1)

CASE

二次配送拠点にて，災害対各二次配送拠点の保有

2.2

応におわれて人員が足りな車両数を変更

い，トラックが被災など(CASE2.2)

支援者側と配送先が離れる

一次配送拠点と二次配/近くなる場合

送拠点及び避難施設のCASE3

距離を増減
CASE4

二次配送拠点に積み下ろしをする人員やフォークリフトがなく積替えに時間がかかる場合（もしくはかからない場合）積替え時間を変更

図 7 CASE2.2 の計算結果

図 8 CASE3 の計算結果
図 12 CASE3-3 提案配送経路
まず，図 5 の CASE1 の計算結果より災害規模が特に大きい二次配送拠点が 5 個の CASE1-3 の場合にて最も提案配送が効果的になっている．また，図 10 の CASE0 の提案配送経路図では，すべてが直接配送になっているが，図 11 の CASE1-3 の配送経路図より，災害規模が大きくなる場合には直接配送と二段階配送が適切に組み合わさり迅速に配送が可能となる．次に，図 6,図 7 の CASE2の結果では，一次配送拠点に車両が十分にあり，二次配送拠点に車両が少なく，積替時間が多くかかる場合に，
図 9 CASE4 の計算結果

従来配送方法と比較してモデルの提案配送方法が有用になることがわかった．続いて，図 8 の CASE3 の計算結果より，一次配送拠点と二次配送拠点が最も近い CASE3-1にて提案配送が効果的である．ここで，図 12 の一次配送拠点と二次配送拠点の距離が遠い CASE3-3 の配送経路と図 10 の CASE0 の配送経路を比較してみると，CASE1-3の距離が遠くなる場合，直接配送と二段階配送の使い分けをして従来配送より迅速に配送が可能になっていることがわかる．最後に図 9 の CASE4 の計算結果から積替え時間が多いほど提案配送が有利になることが分かった．
5.おわりに

図 10 CASE0 提案配送経路

まず，被災地域の救援物資配送の実態調査によって高頻度で発生するような中規模災害の一事例における救援物資の配送全体の流れを把握し，その課題・実態を明らかにした．次に，ヒアリングから得られた県内の救援物資配送における実態・課題から，各拠点における車両状況，多品目物資，複数の一次配送拠点を考慮した直接配送と二段階配送の混合配送モデルを構築し，実際の配送実績に適用して従来配送より 10%迅速に配送が可能になったのを確認した．感度分析から災害が広域になる際に，提案配送にて直接配送と二段階配送の使い分けをして迅速に配送が可能になることを確認した．また，一次配送拠点に車両が十分にあり，二次配送拠点にて車両が図 11 CASE1-3 提案配送経路不足している場合や積替え時間が多くかかる場合にて，提案配送が有利となることを確認した．

参考文献
1)柿本竜治, 熊本地震後初期の災害対応の課題の整理, 土木学会論文集 D3（土木計画学）, Vol.75,No.5, pp.117-127, 20192)宇田川真之,初動期における物資拠点の設置・運営の現状と改善にむけて ～平成 30 年 7 月豪雨への対応事例などから～ ,地域安全学会論文集, No.34, 20193) Natasja, S. Alexandre, M. Florio, Joris, Kinable. Nico, D. andTom, Van, W.: Two-echelon vehicle routing problems: A literature
review, European Journal of Operational Research, 304(3) ,2023