Annual Review No.26

貨客混載による鉄道輸送の手荷役解消及び機械化の推進に関する調査研究【2023 年度

KR-100】

日本大学 生産工学部 マネジメント工学科 教授

鈴木 邦成

１．調査研究の背景の増設などを行う必要がないという大きなメリットがある。

働き方改革関連法の施行により、物流業界でも残導入の時間帯については、旅客車両がオフピーク業時間の上限規制が導入され、その結果、トラックとなる時間帯や閑散期を活用する。また、帰省シードライバー不足が深刻化している。

ズンなどの旅客需要が大きい時期には旅客輸送を優先し、需要が小さい場合には貨物輸送に転用するこ

そこでトラック輸送に鉄道輸送を組み合わせるとも検討に値する。

モーダルシフト輸送が推進されてきたが、さらなる輸送効率化対策として貨客混載1)の導入が検討され（２）貨客混載の導入プロセスている。これまでも物流効率化と公共交通維持を念頭に過疎地域が関わる事業での導入が有力視されて貨客混載の導入は図１のプロセスで行われる。

きた 2)。

まず旅客輸送と貨物輸送では運行スケジュールが貨客混載とは、貨物と旅客を同じ列車や車両で輸異なることを踏まえて、貨客混載の実施計画、並び送することで、その本格的な導入により、貨物トラッにスケジュールを策定する。需給バランスに配慮しクの幹線輸送台数などの削減が期待できる。また、て貨物と旅客の車両構成、積載量、混載比率を決定旅客輸送の空席や空きスペースを有効に活用するこする。なお、必要に応じて、旅客車両を貨物仕様にとも可能になる。加えて、交通手段の効率化により、変更し、積載する貨物のスペースを確保する。
運行スケジュールが決定したら、該当する貨物に排出される CO2 などの排出量削減や交通渋滞の緩和

ついての荷捌き、積込み作業などの荷役が行われる。なども期待されている。
本研究ではその点を踏まえて、貨客混載における貨物は旅客の妨げにならないかたちで積込まれ、目鉄道輸送の手荷役解消とその対策としての機械化の的地に向けて輸送されることになる。同時に、旅客可能性を検証することとする。さらに本研究では関の搭乗も行われる。旅客は通常の旅客輸送の手続き

連マテハン機器の特性について緻密な調査研究を行を経て、旅客車両に乗る。
輸送に際しては、貨物の荷ずれ、荷崩れなどに注うことで貨客混載輸送の効果を最大化する方向性を意する。旅客車両を貨物車両に変更した場合、貨物示す。の積み付けや固縛が適切になされず、貨物が破損、汚損などの損害を受けるリスクがあることを考慮す

２．調査研究の概要る。
目的地に到着した貨客混載車両は旅客を降車させ、（１）旅客車両・インフラの活用
鉄道の貨物専用輸送車両では増え続けるモーダル同時に貨物を積み卸すことになる。そのプロセスにシフト輸送などに対応できないことから旅客車両をおいて後続の運行車両のスケジュールに食い込まな貨物輸送に活用することで既存の鉄道インフラの有いように円滑に設定時間内での荷卸しを行う必要が効活用を図ることができる。貨客混載はその発想をある。また荷卸しに際して、破損や汚損などが発生具現化した輸送モデルで、貨物専用線路や通運施設しないように荷ずれ、荷崩れには十分な注意を払い、Annual Review No.26 2024.5

21後続運行車両に配慮し円滑な荷役作業

出典：筆者図１貨客混載の実行
出典：筆者

図１ 貨客混載の実行
なお、貨客混載の実行プロセスを客混載のプロセスをコスト（目的関数）をまとめたものが図１となる。貨客混載を効果的に実施し、旅客と貨物の両方の輸送を効率的かつ安全
なお、貨客混載の実行プロセスを客混載のプロセスをコスト最
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 → ∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡(𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 + 𝐶𝐶𝐶𝐶ℎ𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎といえよう。
（目的関数）
ここで、
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 → ∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡(𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 + 𝐶𝐶𝐶𝐶ℎ𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎 𝐿𝐿𝐿𝐿
貨客混載の実施計画
Tt : 時刻t における輸送コスト
運行スケジュール策定
ここで、
Lt : 時刻t における荷捌きコスト
Tt : 時刻t における輸送コスト
Ut : 時刻t における積込み・積卸しコスト
貨物車両
旅客車両
Lt : 時刻t における荷捌きコスト
Ctransport : 1ユニットの貨物を輸送するための単位輸送コスト
旅客との混載に対応した貨物積載に対応した
Ut : 時刻t における積込み・積卸しコスト
荷造り・荷姿仕様変更
Chandling : 1ユニットの貨物を荷捌きするための単位輸送コスト
C: 1ユニットの貨物を輸送するための単位輸送コスト
transport
貨物の荷ずれ、荷崩れな
Coperation : 1ユニットの貨物を積込み・積卸しするための単位輸送
旅客スペースの縮小
旅客の搭乗
どのリスク
Chandling : 1ユニットの貨物を荷捌きするための単位輸送コスト
なお、制約条件としては、次のように設定できる。貨物の積み旅客は通常の旅客輸送の手続きを経て、C
operation : 1ユニットの貨物を積込み・積卸しするための単位輸送
旅客車両に搭乗出典：筆者作成
貨物の汚損・破損の防止
ミングが、その車両の到着時間以降でなければならないという制
図１ 貨客混載の実行プロセス（例）なお、制約条件としては、次のように設定できる。貨物の積みことができる時間を示す制約で、貨物が事前に準備されていて、荷捌き・荷卸し乗客の降車ミングが、その車両の到着時間以降でなければならないという制
この制約条件は、全ての時間 t において、作業完オペレーションを遂行する必要がある。
を意味する。
貨物荷役とは分離された動線後続運行車両に配慮し円滑なで移動ことができる時間を示す制約で、貨物が事前に準備されていて、車荷役作業了時刻が車両の到着時刻以降でなければならないこ
以上のプロセスをまとめたものが図１となる。貨
貨物積み卸しタイミング制約は次のように表現される。
を意味する。とを示している。
客混載を効果的に実施し、旅客と貨物の両方の輸送
この制約条件は、全ての時間 t において、作業完了時刻が車両
出典：筆者作成
貨物積み卸しタイミング制約は次のように表現される。
を効率的かつ安全に行う必要があるといえよう。
𝑇𝑇𝑇𝑇𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 ≥ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 ∀𝑡𝑡𝑡𝑡(2)
図１ 貨客混載の実行プロセス（例）
この制約条件は、全ての時間 t において、作業完了時刻が車両の
なお、貨客混載の実行プロセスを客混載のプロセ

ここで、ここで、 𝑇𝑇𝑇𝑇スをコスト最小化をモデル化すると、次のようになる。
𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 ≥ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 ∀𝑡𝑡𝑡𝑡の実行プロセスを客混載のプロセスをコスト最小化をモデル化すると、次のようになる。
t における貨物の積み込み完了時刻
𝑇𝑇𝑇𝑇𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎: 𝑎𝑎𝑎𝑎時刻
Tloading,tにおける貨物の積み込み完了時刻
𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 : t時刻

ここで、

Tarrival,tt における車両の到着時刻
𝑇𝑇𝑇𝑇 : 時刻:時刻
t における車両の到着時刻（目的関数）

𝑇𝑇𝑇𝑇𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 : 時刻 t における貨物の積み込み完了時刻
𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡

𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 → ∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡(𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 + 𝐶𝐶𝐶𝐶ℎ𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎 𝐿𝐿𝐿𝐿𝑡𝑡𝑡𝑡 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑜𝑜𝑜𝑜𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑈𝑈𝑈𝑈𝑡𝑡𝑡𝑡 )（貨物輸送量の制約条件） (1)
𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 :時刻 t における車両の到着時刻（貨物輸送量の制約条件）(1)
車両が持つことができる貨物の最大容量や旅客の最大収容人数車両が持つことができる貨物の最大容量や旅客の（貨物輸送量の制約条件）
輸送コスト
ここで、を数式で表すと、最大収容人数に関する制約条件として、輸送量や積車両が持つことができる貨物の最大容量や旅客の最大収容人数にTt : 時刻 t における輸送コスト
荷捌きコスト∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡 ≤ 𝑀𝑀𝑀𝑀
載量に関する関係を数式で表すと、を数式で表すと、Lt : 時刻 t における荷捌きコスト
積込み・積卸しコスト
ここで、
Ut : 時刻 t における積込み・積卸しコスト∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡 ≤ 𝑀𝑀𝑀𝑀
(3)の貨物を輸送するための単位輸送コスト
C:
時刻tにおける貨物の量t
Ctransport : 1 ユニットの貨物を輸送するための単位輸の貨物を荷捌きするための単位輸送コスト
ここで、
ここで、
M : 車両の積載可能量
送コストの貨物を積込み・積卸しするための単位輸送コスト
Ct: :時刻
時刻t における貨物の量t における貨物の量
Ct
Chandling : 1 ユニットの貨物を荷捌きするための単位としては、次のように設定できる。貨物の積み卸しタイミング制約は、貨物が車両に積み込まれるタイ
M ::車両の積載可能量
車両の積載可能量
M
輸送コスト
両の到着時間以降でなければならないという制約を課す。車両が目的地に到着してから貨物を積み込む
Coperation : 1 ユニットの貨物を積込み・積卸しするたを示す制約で、貨物が事前に準備されていて、車両が到着した時点ですぐに積み込むことができること（旅客輸送量の制約条件）
めの単位輸送コスト（旅客輸送量の制約条件）
車両の過密や乗客の快適性を考慮し、安全な旅客なお、制約条件としては、次のように設定できる。
イミング制約は次のように表現される。
貨物の積み卸しタイミング制約は、貨物が車両に積輸送を確保するために、車両が収容できる旅客の最車両の過密や乗客の快適性を考慮し、安全な旅客輸送を確、全ての時間
t において、作業完了時刻が車両の到着時刻以降でなければならないことを示している。
大人数を超えないようにする制約条件を設定すると、み込まれるタイミングが、その車両の到着時間以降ようにする制約条件を設定すると、(2)でなければならないという制約を課す。車両が目的
𝑡𝑡𝑡𝑡 ≥ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎,𝑡𝑡𝑡𝑡 ∀𝑡𝑡𝑡𝑡

地に到着してから貨物を積み込むことができる時間を示す制約で、貨物が事前に準備されていて、車両

ここで、ここで、が到着した時点ですぐに積み込むことができること

Ptt ::時刻P
時刻t における旅客数t における旅客数を意味する。

N : 車両の許容可能人数

における貨物の積み込み完了時刻

における車両の到着時刻

約条件）∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡=1 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡 ≤ 𝑁𝑁𝑁𝑁

(4)N : 車両の許容可能人数

貨物積み卸しタイミング制約は次のように表現さできる貨物の最大容量や旅客の最大収容人数に関する制約条件として、輸送量や積載量に関する関係れる。

∑𝑇𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡 ≤Annual
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3．考察

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(3) Guided Vehicle）3)や（AMR
無人搬送車（AGV :Automated

費削減などのコストメリットを享受できる。加えて貨客混載

３．考察

自動運転による鉄道車両の運行に合わせて、駅構内の全動線をクラウド型の情報システムで可視化し3)無人搬送車（AGV：Automated Guided Vehicle）

たうえで、自動化していくことが今後の大きな流れや（AMR：Autonomous Mobile Robot）の大規模なとなってくる可能性は高い。

導入により、人件費削減などのコストメリットを享受できる。加えて貨客混載における荷捌き、荷役の４．まとめ効率化、さらには作業時間の短縮などの生産性の向上、荷捌きなどの荷役品質の向上などが期待できる。

旅客輸送に貨物輸送組み込んだ貨客混載輸送にお事例としては仙台駅の構内物流において、JR 東ける荷捌き、荷役作業の自動化について、AMR の導

日本と東北鉄道運輸が連携し、構内店舗への商品配入により、駅内の縦持ち運搬、並びに駅内外の横持送に２種類の AMR が導入されている。ここでいう

ち運搬を中心とした鉄道荷役のより一層の効率化の２種類とは縦持ち対応の AMR と横持ち対応の AMR方向性が確認できた。ARM の動線、並びに荷姿の標である。縦持ち対応の AMR は階下から上層階への準化を進めていくのである。

運搬に用いられる。搬入用台車などを下部から支え、貨客混載輸送が増加すれば、旅客の動線と並行し設定した運搬ルートを走行する。仙台駅では構内店て貨物の動線を効率的に確保し、構内運搬の効率化

舗への商品の運搬に用いらえている。縦持ち対応のを実現する必要がある。AMR を中心とした自動化マ

AMR を導入することで多層階間の作業者の作業時テハン機器に DX を組み合わせていくことで、手運間・荷役負荷の軽減が可能になり、AMR の手作業で搬・手作業の軽減、及び人件費などのコスト削減をの持ち運びができるので人間作業者との協働作業を実現できるのである。□

実施できる。加えて旅客と鉄物の動線が交錯する複謝辞

雑な駅構内のレイアウトに対応した運行システムの構築が必要となる。
横持ち対応の AMR は構内外の施設の荷物の自動本研究は一般財団法人研友社から「鉄道技術等に運搬を行うために導入されたものである。横持ち対関する調査研究の助成事業」である「2023 年度調

応の AMR ではプログラム制御により自動運行が可査研究課題」として助成を受けたものである。

能であることから、作業者間の移動距離・運搬の軽参考文献・引用文献減が可能になる。駅構内外の長距離運搬の自動化が可能となるのである。縦持ち、横持ちのそれぞれの

1） 国 土 交 通 省： 貨 客 混 載 を 通 じ た 自 動 車 運 送特性を念頭に導入する AMR は異なる種類となるが、業 の 生 産 性 向 上 に つ い て , URL:https://www.

縦持ち対応の AMR については、台車やかご車の下

mlit.go.jp/jidosha/jidosha_tk4_000032.html

部からリストアップする仕様であることから作業者（参照日 :2024 年 3 月 30 日）が必要に応じて持ち運びできる仕様のものを用いる。

2）吉武哲信 , 名和恵里 , 白石悦二： 我が国で実施さまた横持ち対応の AMR については、作運搬動線がれている貨客混載事業の近年の傾向 , 交通工学

長くなることからプログラミングにより自律的な運研究発表会論文集 , 42 巻 , pp.855-860, 一般社

搬が可能な仕様のものが適している。

団法人 交通工学研究会 , 2022

ちなみに東京駅ではリニアモーターで自律搬送す

3）鈴木邦成，中村康久：シン・物流革命 , 幻冬舎 ,る次世代ロボット倉庫の導入について実証実験が行pp.98-101, 2022

われている。

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