広域震災を受けた道路ネットワークの復旧過程予測システムの開発
川島一彦，杉田秀樹
川
11川
11川
11川
11川
11川
11川
11川
11l川
川
11川
11川
11川
1111川
1111
川
川
11川
11川
11川
11111
川
川
11l川
川
11川
11川
11川|川
11 川
11川
1111111
川
川
11川
11川
11川|川
11 l川|川11111
川
川
11川
11川
11川
11川
11l川
川
11川
111111
川
11111
川
川
11川
11l川
川|川
11 l川111川
川
11川
1111111
川
川
11川
11川
11l川
川
11川|川|川11 1111111111
川
川
11川
11川
11川
11川
11川
11川
11川
1111111111
川
川
11111
川
川|川
11 川|川11 川
11川
11川
111111111
川
1111
川
川
11111
川
川
11川
11川
11111111
川
111
川
川
11川
11111
川
川
11l川
川
11川
11川
11川
11川
11川
11111
川
川
11川
11川|川
11 川
11川
11111
川
111川
1111
川
川
111111
川
川
1111111
川
1111
川
1111111
川
1111111
川
川
11川
11川
11川
11川
111111
川
1111
川
111
川
川
1111111
川
川
11川
11川
11川
111111111l

1.

過去の災害の例からみると代表的な制約条件としては以まえがき

下のものがある [2J-[4].

震災が生じた場合には，速やかな復旧が必要とされる

1) 社会的な条件，資機材の調達，他施設の復旧，行が，震災復旧に果たす道路の役割はきわめて大きく，道方不明者の捜索活動等により，限られた期間内に復旧を路の復旧が進まなければ他の施設の復旧はできないとい完了する必要がある場合や，反対に一定期間は復旧に着っても過言ではない.これは，道路が医療品や食料，復手できない場合がある.

旧資機材の運搬に欠かせないだけでなく，道路に埋設さ2) 道路の不通は沿道住民の生活に大きく影響する.

れた各種ライフライン施設の復旧にも関連しているため住民生活への影響を最小に抑えるためにはである[ 1J.

復旧できれば，とりあえず一般解放することが望ましい

1 :車線でもしたがって，震災が発生した場合には，何よりも優先が，一度，一般解放してしまうと，その後の復旧資機材的に道路を復旧することが求められるが，震災が広域的や人員の輸送に支障が生じる恐れがある.したがって，に，かつ，複雑な被害をともなって発生した場合には，部分的に復旧できた段階での一般解放の影響を検討して復旧の優先度の選定を含めて限りある復旧資機材の有効おく必要がある.

活用等，非常に複雑で高度な判断が求められる.
本文は，地震発生後の道路の震災状況をインプットと3) 道路の復旧とライフライン施設等の占用物件や沿道施設の復旧は競合する場合が多い.

クリテイカルパスして，これに対してどのような順序で復旧を講じれば，ではな:~、路線とその時期を知ることは，復旧の時期を調

おおよそどのようなプロセスで道路を復旧できるのかを整するのに欠かせない.

各種の制約条件のもとで解析できるシステムを開発した
ので，この概要について紹介する.

したがって，復旧に関する各種の判断を支援するためには，開発すべきシステムは上記の各種の社会的な制約

2. 広域震災後の道路ネットワークの復旧予測

条件の下で使えるものでなければならない.復旧の予測には，後述するようにネットワーク解析を用いるが，震災状況がかなりリアルタイムに近く把握できなければ，大規模な震災が大都市圏に発生し，広域的に複雑な被ネットワーク解析を行なうことはできない.従来の地上害を生じた場合には，道路管理者には迅速な復旧が求めからのパトローんでは，道路自体の被害や交通渋滞等にられる.迅速といっても，どのような考え方にもとづいより被害情報を得るのに時間を要し，かっ，収録されるて復旧を進めるかによって復旧の方策も異なってくる.

情報の精度が低かったり，さらに視覚的な情報が少ない

震災の特性によって何を最適にするかという目的関数がと L 寸問題が指摘されている.しかし，これに対しては異なってくるからである.復旧資機材や人員の確保にはヘリコプタ一等を用いた上空からの震災状況の把握技術制限があり，これをどのように有効に活用するかが最もや電子野帳の開発，さらには通信衛星を用いたディジタ基本的な判断であるが，道路をひたすら復旧すればよい

ル通信技術の飛躍的な進歩により，情報の量，質ともにのではなく，道路管理者には他にもいろいろな制約条件大幅に改善され，また，情報伝達に要する時間も短縮さがあることに配慮しておかなければならない.たとえばれつつある [5J-[8J.

こうしたハイテク技術を利用して，不ットワーク解析に用いる震災状況の初期入力デー
かわしまかずひこ，すぎたひでき

建設省土木研究所地震防災部耐震研究室〒 305 つくば市旭 11993 年 2 月号

タを得るのである.
もう 1 つ，こうした、ンステム開発の重要な前提条件は常時からこのシステムを活用していなければ，地震発生© 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.

(9) 57

込ζ橋梁

「イ問 I
Lーペミミ

交差点711

リンク/属性・車線数，等¥

ノード(構造物設置位置).施設種別
・構造諸元・管理者，等

図 1ノード(交差点)、血女，トルネックとなる道路施設および路線を絞り込む.これらは，震災対策の優先箇所として，震前対策に反映できる.

3. OR を利用した予測システムの開発
ネットワーク解析に際しては，図 1 に示すようにリンクとノードの集合として道路網を表わす.ノードは構造¥物や突差点，資機材の備蓄基地等に設ける.地震被害は.資機材最・人員数

かじめどのようなタイプの被害が生じ得るか，また，どノード(備蓄基地)
・管理者f，等

ネットワーク解析に用いる道路のモデル化

こうしたリンクもしくはノードに生じるものとし，あらの程度の被害度があるかを分類しておかなければならな
い.被害のタイプとしては，盛土や斜面の被害，橋の被害等に分けられている.また，被害の度合いは，たとえ直後にこのシステムを有効に使いこなせないという点でば橋を例にとれば，構造的な耐力からの分類{被害なある.常時の利用形態としては，以下のものが考えられし，小被害，中被害，大被害，落橋)と，さらに橋商のる.

段差等にもとづく走行性からの分類(被害なし，走行注

1) 道路網に予想される震災をあらかじめ何通りか想意，走行不可)に応じて，図 2 のように分けられてい定して復旧過程をシミュレーションする.これにもとづる [9 ].また，こうした被害のタイプやその度合いに応き備蓄しておくべき資機材量とその位置を検討する.

じて，たとえば表 1 のように，復旧に必要な資機材に2) 予想される何通りかの地震被害に対して，復旧過れを原単位と呼ぶ)が想定されている.

程のシミュレーションを行なうことにより，復旧上のポ

図 2

58 (10)

被害の種類および程度の分類の例(橋梁の場合)© 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.

オベレーションズ・リサーチ

表 1被災復旧資機材の原単位(橋梁が被害を受けた場合)

l カ所が復旧すれば孤立が解消される場合

部にれを，

位協部構|橋脚l 支承部 11縮装|里付盛すように何段階にもわたって復旧を進めなけ

耐荷力から見た被災度 I E ID ID Ic 1 ‑ 1
走行性から見た被災度卜 Iclclblc̲lc

H傷保鍋板砂主CB

HMC

資

支鋼土材 アスフアルト
鋼管杭(tf((tf))(tf(tf材

300(tf(tftf

100

ブルドーザー((台台))2

ダクンレプートンラ車y ク((台台))70
10

タイヤショベル

機

100
100

ローラー

ジャッキ

(ぷ台口、 )

(105050
10020

30305020

10
10
1020

303010302020030222205550510505555055530333

ればならない場合がある.後者を n 層の孤立と呼び，次のように表わす.

n(kI! k 2 ， …・ ， kn)

5141(注)耐荷力から見た被災度 (C: 中被害，走行性から見た被災度 (b: 走行注意

3121

D: 大被害，i 層めに位置する被災施設を復旧して，孤立の規模を z 層からい -1 )層にするのに要する時間(日)である.したがって，孤立度が nの地区の復旧に要する時間 T況は，次のようになる.

nTn=L:ki11を行なう.解析の基本的な考え方は，以下のとおりであ(2)2) 復旧資機材および人員は，輸送が可能

4な地点、に移動させて繰り返して使用できる.

E: 落橋)

ただし，一度ある地点、の復旧に投入された復c :通行不可)

以上のようなモデル化をもちいて，ネットワーク解析(1)

川主孤立地区の規模(層)， kiは第ここに，復旧人員(人) 1 100 1 701 50 1 20 1 20 1 40

復旧日数(日) 111曹の孤立と呼ぶ)と，図 3 に示

旧資機材および人員は，その復旧が終了するまでは他の地点には移動させないものとする.

3) 輸送路が確保されていれば，ある箇所の復旧を行なうために複数の備蓄基地から復旧資機材および人員をる.

1) 復旧開始からの時聞を追って，被災した道路施設供給できる.このため，どの備蓄基地から，どのようなを順次復旧していく.ただし，復旧を行なうためには被配分で復旧資機材および人員を投入するか，の判断が重災施設に資機材と人員を供給できることが必要であり，要となる.特に，震災が広域的に生じた場合には，限ら連続して複数の地点で被災した場合には，代替路線を設れた復旧資機材および人員を，どの地域に優先的に投入けない限り，いきなり中間地点の復旧に着手することはする 71' は，基本的な復旧戦略としてきわめて重要な判断できない.となる.

2) ある地点の周辺の道路がすべて被災し，外部から4) 孤立地区の解消，緊急物資輸送路の確保等のため到達不可能となった状態を孤立と呼ぶ.孤立には，あるに優先的に復旧すべき路線がある場合には，これを制約

凡伊1・:被害箇所〈〉:孤立地区n (kl , k2 ,…, k.
)(a) 1 屑の孤立地区(b) 2 腐の孤立地医図 31993 年 2 月号

(c)多層の孤立地区

多層の孤立地区の定義© 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.

(11)59条件として解析に反映させる.
ネットワ}ク解析には，数学的な方法の利用も考えられるが，本解析のように多くの制約条件がある場合には，適当な解析法がない.このため，ここでは，総あたり法を用いることとした.目的関数としては，①復旧開始から完了までに要する時間の最小化，②特定の路線，あるいは地区の復旧に要する時間の最小化，③投入する復!日資機材および人員の最小化，等が考えられる.
ただし，解析を行なってみると，ノード数によっては計算時聞が長くなりすぎたり，また，L 、かに目的関数を複数選択しこれらの中の優先度を調整しても道路管理からみれば突飛としか映らない解が得られる場合がある.このため，凡例*:未復旧の施設

本解析では自動モード以外にマニュアルモートを導入することにした.これは，震後の時間経<>:復旧中の施設

過とともに新しい情報が入手でき，時々刻々被

0: 復旧を完了した施設
・:備蓄基地

災状況が更新されていくことを解析に取り入れ〈設:孤立地区るためにも必要な措置であった.さらに，道路孤立地区
3 層 (3 日， 7 日， 12 日)

管理者からみれば地震発生から完全復旧までを一時にシミュレートするよりも，重要な判断を迫られる個々の時点、で自分の判断を交えて復旧

3 層 (3D ， 8 日， 13 日)

してし、く方が実用的であるという点からもマニ

図 4ュアルモードの方が優れている.

4.

解析対象とした被災状況

た，復旧資機材としては，たとえばブルドーザーを例に解析例

とれば最大で 267 台/日必要になる.これだけの復旧人

解析の一例として，千葉県に広域的に震災が発生した場合を想定して，自動モードにより復旧過程のシミュレ員と復旧資機材を投入できれば，図 4 の被災は 13 日で復!日できることになる.

ーションを行なった結果を紹介しよう.解析では，どのこれに対して，投入できる復旧人員が上記の 12.5% にレベルの道路までを考慮するかが重要であるが，ここで当たる 275 人/日，また，ブルドーザーが上記の 15% には県内の国道および県道を考慮することとし，合計 160 本相当する 40台しかないとした場合には，被災後 13 日経のリンクと 103個のノードにより表現した.地震被害は，過した段階でも，図 5 に示すように，まだ多数の地点で

図 4 に示すように，平地盛土および橋梁が各30 カ所で被復旧が完了していない.この場合には，復旧までには全災したと想定した.このため体で49 日を要し，上記の 3.8 傍の時間がかかることにな

3 層の孤立地区が野島崎と勝浦の 2 カ所に生じた.復旧資機材および人員は，図4 に示す千葉，酒々井，木更津，柏，船橋の 5 カ所に備蓄されているものとした.

る.

こうした解析によれば，資機材を直接投入できない孤立地区の存在が，完全復旧に要する時簡を大きく左右すいろいろの解析を行なったが，ここに示すのは最も基本となる場合で，各種の制約条件を設けず，また，十分な復旧資機材を投入できるとした場合と，復旧資機材のる重要な要素であることがわかっている.

5.

まとめ量が限られるとした場合である.図 4 の被災を同時復旧本システムを開発したことにより，現状から，たとえするためには，復旧人員としては最大で2200 人/日，まぽ 2 日後にはおおむねどのような復旧状況になっている

60 (12)© 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.

オベレーショ γ ズ・リサーチ

してし、くためには，試用を通した今後の各種の改良が必要であろう.
参芳文献[1J 日本道路協会:道路震災対策便覧(震災復旧編)，昭和63年 2 月[2J 川島一彦，大日方尚巳，後藤勝志，加納尚史:昭和 59年長野県西部地震における震後対応，土木技術資料，

Vo 1. 28-9，昭和61 年

9 月[3J JlI島一彦，大日方尚巳，加納尚史:地震
災害が地域経済に与える影響，土木技術資料

Vol.29-3 ，昭和 62年 3 月[4J 川島一彦，大日方尚巴，加納尚史:長崎水害および山陰水害における路上放置車両の除去，土木技術資料，

凡{同jVol.1. 29-9 ，昭和62年9 月*未復旧の施設[5J 建設省土木研究所:基幹施設の災害情報く):復旧中の施設。:復旧を完了じた施設

・:備蓄基地システム・ガイドライン(案)，土木研究所繋報，第 45号，平成 4 年

ヨ:孤立地区[6J 川島一彦，杉田秀樹，加納尚史:へリコプターから撮影したビデオ映像による地震被害状況の把握，土木技術資料，
平成 3 年 1 月

場ム/孤立地区 1 層 (4 日)
図 5

Vo 1. 33-1 ,[7] 川島一彦，杉田秀樹，加納尚史，飯田寛復旧資機材に制約がある場合の震災後 13 日(復之:震災情報の収集に対する熱赤外線ビデオ

旧資機材に制約がなければ完全復旧できる日数)の適用性，土木技術資料， Vo 1. 33-1 ，平成 3の復旧状況

年 1 月[8Jかを即座に知ることができ，従来，経験と勘にしか頼れ

寺川陽，野口正，小栗ひとみ，松木功:災害情報地上検知システムの開発，土木技術資料，なかった広域的な道路ネットワークの震災復旧予測に判Vol.34ー 12 ，平成 4 年 12 月断を助けるピジプルな情報提供が可能となった.しかし，震災復旧という大きなシナリオ・レスの“ドラマ"[9J 建設省土木研究所:土木構造物の震災復旧技術マの中では，どのような事態が生じるか予想がつかない.

ニュアル(案)，土木研究所葉報，第 45号，昭和 61 年 12

臨機応変な対応が重要な“火事場"で役立つシステムと月考多1993 年 2 月号

選挙多多多多© 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.

多多(13)61