Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
Sufrace Method (RSM). Moreover, Mucor circinelloides NBRC 4563 was discovered as a new ethanol-fermenting fungi to product ethanol from PS. In the SSF combined the optimized enzyme cocktail with the fungi, 21.3 g/l of ethanol was able to product from 50 g-dry/L of alkaline-acid treatment PS for 96 h.

## Key Words :

Paper sludge, Bioethanol, Simultaneous saccharification fermentation, Mucor circinelloides, Ion beam mutation

## Summary :

Paper sludge (PS) of 5.5 million tons per a year has been generated by paper manufacturing process in Japan. In most of the generated waste, the incineration processing is done as an intermediate process, and this is one of a large amount of sources of $ CO_{2} $ gas. To achieve the production of bioethanol from PS aiming at this reduction, the preprocessing method of paper sludge is investigated. In addition, the simultaneous saccharification fermentation (SSF) process combined with the optimized cellulase cocktail for saccharification of fiber in PS and a new ethanol-producing fungus that has the resistance for raw final PS is achieved. It aims having to produce ethanol of 50 kg with wet raw final PS of one ton by the SSF process (ethanol concentration of 10-30 g/L). It is necessary to analyze the element in detail to produce ethanol from PS efficiently. Then, the compositional analysis of final PS and the papermaking tail having been carried out by two offices Chuetsu Pulp & Paper Ltd. was performed. The analysis was performed centering on fiber (cellulose and hemicellulose) in PSs and elemental constituent in PS ash. The fiber
in final paper sludge contained 14-18 % cellulose and 7-10 % hemicellulose. In fiber in the papermaking tail, 47-48% cellulose and 17-18% hemicellulose are existed. It was found that it is promising as the source of biomass to produce ethanol with those consequences. In addition, the alkaline-acid treatment method was developed as a method of removing organic components (surfactant, deinking agent, etc.) other than the mineral (calcium carbonate etc.) thought to cause the inhibition of enzyme reaction and fermentation when ethanol were produced from final PS by using SSF process. The content of the mineral in the final PS was able to be removed from the state of the untreated to about 52% by the preprocessing. Especially, the calcium content could be decreased from about 30% to 3% for the untreated.

In effective ethanol production from PS, it is a key to practical use to improve this hydrolysis reaction, and to reduce the use of enzyme level. Then, the optimization of the enzyme cocktail reagent that combined a cellulase on the market was attempted. 14 kinds of cellulase reagents on the market medicines are used and have been hydrolyzed for various pretreated PS. Three kinds of reagent based on the generated amount of reducing sugar were selected. Next, the experiment was designed by using experimental design (DOE), the hydrolysis experiment was performed according to the experimental design, and a bast desired enzyme mix ratio was obtained for hydrolysis of PS by using Response Surface Methold (RSM) from reducing sugar obtained by hydrolysis of PS with designed experimental conditions. The hydrolysis reaction for 80 g/L the papermaking tail was done at 28°C for 120 h by using the optimized enzyme cocktail. As a result, glucose and xylose generated were 41.4 and 3.3 g/L and moreover cellotriose and cellobiose were 2.8 and 6.7 g/L. Similarly, by hydrolyzing 50 g/L of raw final PS by using the best enzyme cocktail 35.4 g/L of
glucose was able to obtain for 96 h. Next, to produce effectively ethanol from PS, the screening of an excellent strain for ethanol fermentation from PS was performed from Mucor library in our laboratory. As a result, Mucor circinelloides NBRC 4563 was discovered as a new ethanol-producing fungus. Then, by the SSF combined the optimized enzyme cocktail to the alkaline-acid pretreated final PS with M.circinelloides NBRC 4563, 21.3 g/l of ethanol was able to obtain from 50 g-dry/L of alkaline-acid treatment PS for 96 h. In addition, to aim at the functional improvement of ethanol producing M.circinelloides NBRC4563 found by this research and development, and to improve the productivity of ethanol, the fungus which was able to grow and ferment more than 40 °C was achieved by ion beam mutation method. In SSF of alkaline-acid treatment final PS was done by using the mutant, 23.1 g/L of ethanol was able to produce for 96 h at 40 °C.
課題名 RF-1012 交通行動変容を促すCO $ _{2} $ 排出抑制政策の検討とその持続可能性評価

課題代表者名 倉内 慎也 （愛媛大学大学院理工学研究科）

研究实施期间 平成22～23年度

累計予算額 20,126 千円（うち 23 年度 9,805 千円）

予算額は、間接経費を含む。

研究体制

(1)実験経済学的アプローチによる交通行動変更意向の分析ならびに政策検討(愛媛大学)

(2)実証実験による交通行動変化の分析と政策課題の抽出(名古屋大学)

(3)都市圏レベルでのCO_{2}削減効果算出システムの開発と効果の都市間比較(東京大学)

(4)政策実施下における公平性の分析と低炭素社会実現に向けた政策展開の検討(愛媛大学)

研究協力機関

東京大学、名古屋大学

## 研究概要

### 1. はじめに

低炭素社会の実現には、日本の総CO₂排出量の約2割を占める運輸部門において、大幅な削減が不可欠である。そのためには、エコカーの開発などの技術革新や公共交通指向型開発などのインフラ整備、郊外化規制や信号制御のようなマネジメント、意識啓発や混雑情報などの各種情報提供、課税や運賃政策等の経済的政策など、様々な手段を駆使して取り組む必要がある。このうち、経済的政策については、対象や金額等の設定を通じて、市民一人ひとりが環境にやさしい交通行動へと自発的に転換する状況を創出できるほか、エコカー減税に代表されるように、様々な政策手段の浸透度合いにも影響を及ぼすことができるため、CO₂削減の進捗状況に応じて柔軟な対策をとることもできる。加えて、プライシングや運賃政策等の交通料金政策に着目すれば、ETCや公共交通ICカードの個人認証ならびに利用履歴記録機能を活用することにより、携帯電話の料金プランのように、個々人の移動ニーズや地域の交通サービス水準に即した多様かつ柔軟な料金政策の展開が、現状の技術レベルでも実施可能であるという点で非常に大きなポテンシャルを秘めていると言えよう。

しかしながら、これまで実施・検討されてきた経済的政策は、税金や料金の単純な値上げ／値下げがほとんどである。一方、マーケティングの分野では、割引サービス一つをとっても、値下げ、キャッシュバック、ポイント制など様々な方式が実施されており、同一の原資でも商品の販売量や顧客満足度が大きく異なることが実証されている。ゆえに、交通分野においても、マーケティング的なアプローチに即して、多様な経済的政策の導入を検討する必要があろう。その際、高速道路無料化社会実験のように、運賃割引によって一部地域では自動車交通需要が誘発され、CO₂排出量が増加する可能性も大いにあり得るため、政策効果の検討においては環境面における持続可能性を都市圏レベルで評価する必要がある。また、割引サービスには一定の原資が必要となるが、財源の問題を考えた場合、環境税のような負のインセンティブも検討対象とした上で、事業収支や費用対効果、すなわち政策の経済面での持続可能性も評価する必要があろう。さらには、自動車利用に頼らざるを得ない地域や人々にとって、環境税のような政策はモビリティの低下を招く恐れがあることから、政策に対する受容性や地域・個人間での公平性の観点からの評価、すなわち社会的持続可能性の評価も重要である。つまり、多様な経済的政策を想定した上で、環境・経済・社会の3側面からの持続可能性を総合的に検討する必要があると言えよう。

このような評価を行なうためには、各種の経済的政策に対する利用者の反応行動の分析が不可欠である。しかしながら、従来の行動モデルのほとんどが、無限の合理性を有した意思決定者を仮定しており、ゆえに金銭的な利得が等しければ効果は同一であるものとして扱われるという問題を抱えている。また、上述のような持続可能性の評価においては、都市圏レベルでの集計的な交通需要の算出が不可欠となるが、認知メカニズムを明示的に考慮した行動モデルに基づく評価は皆無である。

### 2. 研究開発目的
そこで本研究では、上記のように即効性があり、かつ個々人の移動ニーズや地域の交通サービス水準に即した柔軟な展開が期待できる経済的政策に着目し、その実施効果の分析ならびに政策展開シナリオの検討を行うことを目的とする。そのためには、まず、課金・割引金額やその付与タイミング等が異なる多様な経済的政策を想定した上で、それらに対する利用者の認知メカニズムを把握する必要がある。そこで、サブテーマ（1）では、室内実験やアンケート調査等を企画・実施し、様々な経済的政策に対する利用者の認知メカニズムを明らかにし、それを明示的に考慮した交通行動モデルを構築する。ここで、室内実験やアンケート調査では、政策に対する認知メカニズムや行動変更意向が詳細に把握できる反面、それが実際の行動とは必ずしも一致しない可能性がある。そこで、サブテーマ（2）では、サブテーマ（1）で検討した幾つかの政策を対象に、交通行動を詳細かつ長期に把握することが可能なGPS機能付携帯専用端末を用いた社会実験を実施し、経済的政策実施下における個人の交通行動の変化の分析ならびにモデル化を行う。次に、政策検討を行う上では、その実施効果を都市圏レベルでシミュレートすると共に、その評価にあたっては、政策実施に伴うCO₂削減効果のみならず、財政面での実現可能性や政策に対する受容性等を含む多様な視点から、地域性を勘案した上で検討する必要がある。そこで、サブテーマ（3）では、都市圏レベルでの交通需要を予測するシステムを開発し、そこにサブテーマ（2）で構築した行動モデルを組み込んだ上で政策効果をシミュレートし、交通サービス水準の異なる複数都市を対象として、主に環境面（CO₂削減効果）と経済性（事業収支や費用対効果）の観点から政策の持続可能性を評価する。次いで、サブテーマ（4）では、室内実験や社会実験における調査データの分析を通じて、各種経済的政策に対する受容性や公平性などの社会的持続可能性に着目して分析を行う。さらには、以上の分析結果を俯瞰し、経済的政策を、環境・経済・社会の3側面における持続可能性の観点から総合的に評価し、望ましい政策を効率的に実現するための制度の提案や都市別の政策展開シナリオの検討を行うことを目的とする。

なお、各サブテーマにおける研究概要やテーマ間の関連性を図1に示す。

なお、各サブテーマにおける研究概要やテーマ間の関連性を図1に示す。

図1 研究概要およびサブテーマ間の関連性

### 3. 研究開発の方法

## (1) 実験経済学的アプローチによる交通行動変更意向の分析ならびに政策検討

ICカードやETCによって可能となる、ポイント制やキャッシュバックなどの多様な経済的政策を視野に入れ、その効果分析において鍵となる、交通料金政策に対する損得勘定の認知メカニズムに着目して研究を行った。具体的には、経済的政策が期待される効果を発揮するか否かは、政策実施に伴う負担額の変化をいかに認知しているのかに依存する。そこで、まず多様な割引サービスが実施されている高速道路料金制度に着目し、サービスエリアでのインタビュー調査や一般市民を対象にヒアリング調査を実施し、各種割引サービスの認知状況や、支払い料金等の知覚状況を分析した。次に、経済的政策は、支払いや割引等の方式により同一負担額でも利用
者満足度が異なるものと考えられる。そこで、客観的な支払い料金のみならず、心理的なお得感の影響を明示的に考慮したメンタル・アカウンティング理論、刺激遅減性や損失回避性等の価値判断における認知特性に関するプロスペクト理論、支払いや割引等の利得が生ずる時点による効果の差異に関する時間選好理論を援用し、それらを数理モデルとして定式化した上で、インタビュー調査やアンケート調査データを用いて分析を行った。また、最終的に、それらの認知特性を組み込んだ交通行動モデルを構築し、幾つかの経済的政策を実施した際の行動変化をシミュレートした。

## (2) 実証実験による交通行動変化の分析と政策課題の抽出

経済的政策の実施による実行動の変化を分析するために、GPS携帯により長期の行動を精確に観測することができるプローブパーソン(Probe Person、以下PP)調査を用いた社会実験を2度実施した。社会実験では、1)ロードプライシングを想定し、特定時間帯に自動車で出発した場合に課金される政策、2)ガソリン代に環境税が課税されることを意図した自動車利用時間に応じて課金される政策、3)民生部門でのCO₂排出量のキャップ&トレードを想定した自動車利用時間のキャップ制、4)公共交通の運賃政策、5)ICカードの履歴を活用することで実施可能な公共交通運賃の上限制、の5種類の政策を延べ76名のモニターを対象に実施した。各政策は1週間または2週間ずつ行い、普段の交通行動を把握する週を含め、1回目の実験では4週間、2回目の調査では8週間に渡って実験を行った。その際、実際に政策が実施された時に近い行動が観測できるように、仮想政策下の行動に応じてモニターへの謝礼の支払金額を変化させた。

このようにして収集したデータを用いて、以下の分析を行った。

1)政策の効果に関する分析

2)アンケート調査と現実世界との乖離に関する分析

3)都市圏レベルの効果分析に用いる交通行動転換モデルの構築

## (3) 都市圏レベルでのCO_{2}削減効果算出システムの開発と効果の都市間比較

運輸部門における環境政策の一つとして期待されている環境税等の導入に伴い、人々がどのように行動を変更し、結果として環境負荷の削減にどの程度影響を及ぼすのかについて定量的に評価するため、個々人の交通行動を時間軸に沿ってシミュレートした上でCO $ _{2} $ 排出量を算出するシステムを開発し、さらにサブテーマ(2)で構築した交通行動転換モデルを組み込み、交通サービス水準の異なる3都市（東京、名古屋、松山）を対象として政策導入効果をシミュレートした。ここでは、主に環境税の導入と公共交通運賃の割引を実施した際の環境面（CO $ _{2} $ 排出量）と経済面（事業収支）の持続可能性を評価し、結果の都市間比較も併せて行った。

具体的には、以下の3つを実施した。

1)都市圏レベルでの環境負荷算出システムの開発と可視化

2) 仮想交通政策実施における交通手段転換モデルの CO_{2} 排出量算出システムへの統合

3) 中京、松山、東京の 3 都市圏における結果のシミュレートと都市間比較

## (4) 政策実施下における公平性の分析と低炭素社会実現に向けた政策展開の検討

経済的政策に対する移動主体の受容意識に着目し、まずサブテーマ(1)および(2)で実施した室内実験ならびに社会実験において、各政策に対する受容意識を尋ねると共に、その影響要因を共分散構造分析により検証することで、政策や個人によって受容性がどのように変化するのかを分析した。

次に、これまでの分析結果を俯瞰し、経済的政策を、環境 $ CO_{2} $ 排出量・経済（事業収支や費用対効果）・社会（受容性や公平性）の3側面における持続可能性の観点から総合的に評価した。

### 4. 結果及び考察

## (1) 実験経済学的アプローチによる交通行動変更意向の分析ならびに政策検討

まず、高速道路における各種ETC割引サービスの認知状況を分析した結果、多くの割引サービスはその存在自体が認知されていないことが明らかとなった。メディア露出度が極めて高かった休日特別割引でさえ、約半数の人が正しく認知しておらず、平日昼間割引に至っては一割弱の人にしか認知されていないことが判明した。料金の知覚精度も極めて低く、特に割引金額については過小評価する傾向にあり、利用者は割引の恩恵を十分に認識しないまま高速道路を利用していることが明らかとなった。

次に、メンタル・アカウンティング理論に則して経済的政策に対する損得感情の認知メカニズムの分析を行った結果、派生需要である交通行動においても、一般消費財の購入時と同様の傾向があることを統計的に確認した。また、経済的政策に対する利用者満足度は、従来の分析において考慮されてこなかった心理的な損得感を表す取引効用の影響が大きいことから、単なる値下げではなく、同一原資でもポイント制などの主観的満足度を高めるような政策が有効であるとの知見を得た。加えて、取引効用は利得フレームにおいて刺激遅減性が顕著であ
ることから、都市内交通については一定水準以上の料金割引はあまり効果が期待できないことが判明した。また、メンタル・アカウンティングプロセスを組み込んだ交通行動モデルを構築し、幾つかの経済的政策を実施した際の行動変化をシミュレートした結果、自動車利用に対する課徴金の使途によってその効果が異なることが判明した。特に、ガソリン税の特定財源化は一般財源化と比較して利用者満足度は高いものの、それが故に、他手段への転換やCO₂排出量の観点からは効果が低いことが明らかとなった。

さらには、時間選好理論を援用し、支払や報酬付与のタイミングの違いによる満足度評価の差異を検証した結果、同一原資でも支払や報酬の組み合わせ方により、利用者満足度が有意に異なることが判明した。加えて、時間的効果の差異を表す割引率には地域差や個人差があることが統計的に確認され、ゆえに現在のような画一的な料金方式に拘泥せず、ICカード等の認証技術により、個人属性等に応じて異なる料金方式を適用することで大きな費用対効果が期待できることが明らかとなった。

## (2) 実証実験による交通行動変化の分析と政策課題の抽出

各政策の効果や実施方法による相違を把握するために、社会実験により得られたデータを用いて、各政策実施下における行動変更状況やトリップ数などを比較した。その結果、同じ課金額でも移動のたびに支払う方式よりも、一定期間の利用に伴う課金額を一括で支払う方式のほうが自動車利用の削減効果が高いことや、公共交通運賃の割引を実施する際には自動車利用の抑制政策を併せて実施しないと自動車から公共交通利用への転換があまり期待できないこと、また公共交通運賃の上限制では、利用ごとの運賃割引方式よりも行動変容が起こりやすい一方、普段公共交通機関を利用していない人の利用促進には繋がらず、普段から利用している人が単に利用回数を増やす傾向にあるため、公共交通事業者の収益を大きく減少させる危険性が高いなどの知見を得た。また、自動車利用時間課金と公共交通運賃割引政策を実施した際の自動車利用時間の変化について回帰分析を行った結果、出勤目的のトリップでは自動車利用時間の短縮効果はあまりないことや、自動車保有台数が多い世帯では自動車利用時間の削減量は少ないことが明らかになった。原因の1つとしては、自動車保有台数の多い世帯は公共交通アクセスが不便な地域に居住している人が多いため、課金されてもその代替となる手段がないことが挙げられる。そのため政策の実施にあたっては、ICカード等の個人認証機能を活用したきめ細やかな政策展開が必要であろう。また、トリップごとに行動を変更するかどうかを選択肢とした多項ロジットモデルを推定した結果、女性の方が所要時間よりもコストを優先する傾向にあり、課金により行動を変更しやすいこと、出勤トリップでは課金効果が薄いこと、休日の方が課金による効果が高いこと等が明らかになった。

次に、新規政策の評価を行う際に一般的に用いられるアンケート調査データ（以下、SPデータ）と本研究で実施したPP調査データ（以下、RPデータ）を用いて、Nested Logitの構造を持つ行動転換モデルを構築した。その結果、実際の行動（RP）のほうがSP調査の回答よりも課金に対する感度が約1.5倍大きく、SPにおいて変更すると回答したものの実際には行動を変えないことが判明し、従来のSPデータによる事業評価では効果を過大に評価する危険性が高いことが明らかになった。しかし、徒歩や自転車で10分以内の短距離トリップについては、SP調査での回答よりも行動を変更することが多く、短距離トリップでは過小評価の可能性があること、また回答の乖離傾向は女性より男性で多いことなども明らかになった。

さらには、上記で構築したモデルについて、サブテーマ（3）で行う都市圏レベルでの効果分析に用いることができるように、パラメータを精査して、モデルの再構築を行った。

## (3) 都市圏レベルでのCO_{2}削減効果算出システムの開発と効果の都市間比較

まず、開発した環境負荷算出システムを用いて、環境税を想定し自動車利用量に応じた課金を実施した場合、どの都市圏においても行動変更をしない人が約6～8割程度を占めるものの、課金水準が高くなるに従ってCO₂排出量は比例的に減少し、環境面においては一定の効果があることが確認された。行動変更形態については、自動車から徒歩や自転車への転換が最も多く、次いで自動車の経路変更の順であるが、公共交通に関しては、鉄道運賃を半額にした場合でもCO₂排出量にはそれほど変化がない、つまり、自動車利用者の鉄道への転換はごく僅かであることが判明した。

次に、経済的持続可能性の観点から、環境税よる自動車利用からの課徴金を公共交通運賃の割引に充当する政策を対象に都市圏ごとに収益分析を行った。まず、中京都市圏においては、シミュレーションによる両政策の均衡条件は、自動車利用に対する課税額が2円/分の際に1割程度の鉄道の割引が実施可能との結果を得た。これは、自動車分担率が比較的高いが、鉄道網もある程度発達している中京都市圏の特徴をよく捉えており、両方の政策をバランスよく実施することで事業として十分実現可能であると考えられる。次に、東京都市圏においては、自動車の課税額を上げても、収支が常にマイナスになることが判明した。これは東京都市圏では、鉄道の分担率か極めて高くその利用者数も非常に多いため、現状の利用者への割引に原資が多く費やされることが主な理由である。ゆえに、東京都市圏においては、環境税収入を公共交通運賃の割引に充当する政策は、経済面において持続不可能であると考えられる。最後に、松山都市圏においては、自動車利用に課税した場合、
鉄道の運賃を半額にしても少なからず採算が取れる程度の収入は見込める結果となった。これは東京都市圏とは対照的に、公共交通の分担率が極めて低く人口規模も小さいこと、また自動車利用に課金してもなおアクセスの不便さなどにより公共交通への転換に至らないためであると考えられる。ただし、本政策を実施した場合、経済的持続可能性は担保されるものの、自動車の代替交通手段がないがゆえに、市民のモビリティを著しく悪化させてしまうことが懸念されるため、松山都市圏のような自動車依存度が高い都市においては、経済的政策単独での実施は困難であり、アクセス利便性の向上策などとパッケージ化した上で政策展開をしてゆくことが不可欠であると言えよう。

## (4) 政策実施下における公平性の分析と低炭素社会実現に向けた政策展開の検討

サブテーマ(1)および(2)で実施した室内実験ならびに社会実験において収集したデータを用いて、各経済的政策に対する受容性を分析した結果、公平感やCO_{2}削減効果が期待される政策ほど受容性が高い、仮に政策実施に伴う物理的な負担額が不変あるいは軽減されるような政策でも、一部の人に心理的な損得感や不公平感が芽生え、受容性が低下する等の知見を得た。

次に、これまでの分析結果を俯瞰し、経済的政策を、環境（CO₂排出量）・経済（事業収支や費用対効果）・社会（受容性や公平性）の3側面における持続可能性の観点から総合評価を行った。まず、低炭素型社会の実現には環境税が効率的ではあるが、その導入にあたっては、課税による累積金額を呈示する仕組みを採用することで、より大きな行動変容効果が期待できる。また、徴収した税金の使途については、環境改善や交通面に使途を限定する環境・交通税のような方式が合意形成を図る上で望ましいと言える。ただし、公共交通運賃の割引を併せて実施する場合については、いずれの都市においてもそれほどの効果が期待できないため、公共交通運賃の割引に際しては、ICカードを活用することで可能となるポイント制やキャッシュバックのような心理的お得感を高める方式を採用する必要がある。

また、環境税収入を公共交通運賃の割引原資に充当するような政策の都市圈別の導入可能性については、中京都市圏では大きな効果が期待される一方、東京都市圏や松山都市圏では実施困難であることから、東京都市圏では、例えば環境税の課税額を低く抑える一方で公共交通の運賃割引を実施しない、松山都市圏では、環境税の課税額を低く抑えると共に、アクセス改善をはじめとする公共交通促進策をパッケージ的に展開する必要があるなど、都市圏ごとに政策展開を変える必要がある。また、個人間の公平性に着目した場合、特に自動車を利用せざるを得ない地域や世帯では大きな反発を招く危険性があることから、政策を画一的に適用するのではなく、世帯や個人属性ごとに定額制やキャップ制の基準を適用したり優遇措置をとるなど、家族構成や居住地域に応じた政策展開を今後検討する必要がある。

さらには、多様な経済的政策を実施した場合、その認知度が問題になることから、広報だけでなく料金システムとして認知度を高めるような方策も不可欠ある。ゆえに、料金設定においては、次善の策として、携帯電話の料金プランのように一定期間の利用に対して支払いや報酬を与えると共に、いくつかのプランの中から自由意思で選択でき、かつ自身の行動による累積の支払いや報酬金額を確認できるような方式が望ましいものと考えられる。

### 5. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

分析に際して援用したメンタル・アカウンティング理論等の諸理論は、行動経済学や認知心理学等の分野で数十年前に提案されたものであるが、それを交通分野に適用した研究はごく限られているという点で先駆的な研究であると言える。本研究では、さらにそれらをパラメータを含む数理モデルとして定式化することにより、実データに適合させることができるという点で、交通需要予測等の実務にも直接的に用いることが可能である。加えて、従来の交通行動研究では考慮されていない心理的な損得感が利用者満足度に及ぼす影響が大きく、かつそれが参照価格をはじめとする意思決定フレームに大きく依存する等の行動科学的知見は、これまで支払い料金のみに着目してきた交通政策研究、ならびに公共事業の評価に用いられる費用便益分析等、学術および実務面の双方において標準的手法として広く用いられている分析手法の信頼性に大きな疑問を投げかけるものであると同時に、検討すべき政策対象を格段に拡げるものである。

加えて、トリップごとの課金ではなく一定期間の利用に対する課金のほうが効果が大きい等の政策論的知見や、大規模な増税を行った場合、政策に対する賛否意識はその効果や妥当性に依存せず個人の損得感による影響が卓越する等の合意形成に関する知見は、いずれも本格実施に近い形で収集した信頼性の高いデータに基づくものであり、今後政策検討を行う上で直接的に活用可能であると共に、様々な実務的示唆を与えるものと考えられる。

さらには、本研究で構築した都市圏レベルでのCO_{2}削減効果算出システムは、交通需要の最小単位である個々人の交通行動に基づくものであることに加え、様々なデータソースの融合が可能なプラットフォームを有
する汎用性の高いシステムである。ゆえに、現在急速に普及しつつあるスマートフォンのGPSデータ等も直接的に活用でき、また今後それらデータを蓄積・融合することで、より精緻な効果算出ができるものと期待される。

## (2) 環境政策への貢献

現況の高速道路の割引サービスの認知度は極めて低く、原資に見合った効果が得られていない、ポイント制度のような心理的なお得感を高める政策や一定期間の利用に対して支払いや報酬を付与する料金制度のほうが同一原資でも行動変容効果が高い、都市内交通については一定水準以上の料金割引はあまり効果が期待できない、一般財源化や極度な特定財源化は望ましくなく、ある程度税金の使途を限定した方が高い受容性が見込まれる等の知見は、これまでの税制や交通政策に関する議論に対して一石を投じるものであり、政策検討において重要な視座を与えるものと考えられる。また、自身の利得が変化しない政策でも受容性がかえって低くなる場合があるため個別対応が不可欠である、都市圏別に政策展開を変える必要がある等の知見は、合意形成や政策検討における基本的な方向性にも影響を及ぼすものであり極めて意義深いものと考えられる。ただし、本研究においては、一般市民の意識や交通行動のみを対象としているため、今後は交通事業者や店舗経営者等の産業界を含む多様な主体を含んだ形で効果を検証する必要がある。そのためには大規模な社会実験が必須であるため、引き続き学会等での発表を通じ成果の広報・普及に努めると共に、行政や交通事故業者、商店街組合等と積極的に協議を行う予定である。

### 6. 研究成果の主な発表状況

## (1) 主な誌上発表

## く査読付き論文>

1) Watanabe, A., Nakamura, T., Sekimoto, Y., Usui, T., Shibasaki, R.: The 32nd Asian Conference on Remote Sensing (ACRS), CD-ROM, (2011)

“A study on automatic kernel bandwidth selector for questionnaire-based statistics - using JICA person trip data in various developing cities”

<査読付論文に準ずる成果発表> 特に記載すべき事項はない

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1) 薄井智貴、中村敏和、金杉洋、関本義秀、柴崎亮介: 第19回地理情報システム学会学術研究発表大会 (2010)

「Mixed Map Matching手法を用いたGPSデータクリーニングサービス」

2) 川口淳、倉内慎也、浅野千晶、佐藤仁美、吉井稔雄: 平成23年度土木学会四国支部第17回技術研究発表会(2011)

「交通料金政策に対する受容意識構造の分析」

3) 前川朝尚、西村賢太、倉内慎也、吉井稔雄: 平成23年度土木学会四国支部第17回技術研究発表会(2011)

「複数回利用を想定した公共交通運賃方式に対する選好意識分析」

4) 石村龍則、倉内慎也、縄稚奈緒美、吉井稔雄：平成23年度土木学会四国支部第17回技術研究発表会（2011）

「高速道路料金の割引制度に対する利用者の認知特性」

5) 堀内彩未、倉内慎也、吉井稔雄:平成23年度土木学会四国支部第17回技術研究発表会(2011)「公共交通運賃に対する損得感情の基礎的分析」

6）倉内慎也、浅野千晶、佐藤仁美：第43回土木計画学研究発表会（2011）

「CO₂排出量の削減を目的とした交通料金政策に対する受容意識の分析」

7）薄井智貴、金杉洋、関本義秀：第43回土木計画学研究発表会（2011）

「人の流れデータを活用した交通行動におけるCO_{2}排出量の推定と都市間比較」

8) 薄井智貴、金杉洋、関本義秀:第20回地理情報システム学会学術研究発表大会(2011)「空間情報を用いた全国バスネットワーク整備に関する研究」

9) 倉内慎也、堀内彩未、佐藤仁美、吉井稔雄: 第44回土木計画学研究発表会(2011)「公共交通運賃に対するメンタル・アカウンティングの基礎的分析」
11）石村龍則、倉内慎也、吉井稔雄：第44回土木計画学研究発表会（2011）「心理的コストに着目したカーシェアリングに対する利用意向の分析」

12）荒木正登、佐藤仁美、倉内慎也：第44回土木計画学研究発表会（2011）「料金施策による交通行動変化に関する分析」

13）藥師神司、倉内慎也、吉井稔雄、縄稚奈緒美：第44回土木計画学研究発表会（2011）「高速道路料金に対する利用者の認知特性に関する基礎的分析」

14）薬師神司、倉内慎也、吉井稔雄、縄稚奈緒美：平成24年度土木学会四国支部第18回技術研究発表会(2012)

「高速道路料金の知覚特性と割引制度に関する一考察」

15）青木俊介、倉内慎也、佐藤仁美、吉井稔雄：平成24年度土木学会四国支部第18回技術研究発表会(2012)

「PP調査データに基づく自動車利用課金後の行動変化分析」

16）佐藤仁美、倉内慎也、薄井智貴：第45回土木計画学研究発表会（2012）「プローブパーソン社会実験データを用いた交通料金施策の行動変容に関

17) Sato, H., Kurauchi, S., Usui, T.: The 13th International Conference on Travel Behaviour Research, (2012)

"Study on travel behavior changes on economic incentives using social experiment data"

“Study on travel behavior changes on economic incentives using social experiment data”

18) Kurauchi, S., Sato, H., Morikawa, T., Yoshii, T.: The 13th International Conference on Travel Behaviour Research, (2012)

“A preliminary analysis on traveler’s mental accounting for transit fare policies”

### 7. 研究者略壓

課題代表者:倉内 慎也

名古屋大学大学院工学研究科修了、博士(工学)、現在、愛媛大学大学院理工学研究科講師研究参画者

(1): 倉内 慎也（同上）

(2): 佐藤 仁美

1974生まれ、名古屋大学大学院環境学研究科修了、博士（工学）、現在、名古屋大学大学院環境学研究科特任助教

1971生まれ、名古屋大学大学院環境学研究科修了、博士（工学）、現在、東京大学空間情報科学研究センター特任助教

(4): 倉内 慎也（同上）
RF-1012 交通行動変容を促すCO $ _{2} $ 排出抑制政策の検討とその持続可能性評価

(1) 実験経済学的アプローチによる交通行動変更意向の分析ならびに政策検討

爱媛大学 理工学研究科

倉内 慎也

平成22～23年度累計予算額：4,300千円（うち、平成23年度予算額：2,185千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 本研究課題は、低炭素社会の実現に向けた交通政策のうち、利用料金や交通税制などの経済的政策に着目し、その効果や実現可能性を検討するものである。本サブテーマでは、ICカードやETCによって可能となる、ポイント制やキャッシュバックなどの多様な経済的政策を視野に入れ、その効果分析において鍵となる、経済的政策に対する利用者の認知メカニズムに着目して研究を行った。具体的には、経済的政策が期待される効果を発揮するか否かは、政策実施に伴う負担額の変化をいかに認知しているのかに依存することから、まず多様な割引サービスが実施されている高速道路料金制度に着目し、各種割引サービスの認知状況や、支払い料金等の知覚状況を分析した。その結果、多くの割引サービスは存在自体が認知されておらず、料金の知覚精度も極めて低いことが明らかとなった。次に、経済的政策は、支払いや割引等の方式により同一負担額でも利用者満足度が異なるものと考えられる。そこで、客観的な支払い料金のみならず、心理的なお得感の影響を明示的に考慮したメンタル・アカウンティング理論、心理的な損得勘定の認知特性に関するプロスペクト理論、支払いや割引等の利得が生ずる時点による効果の差異に関する時間選好理論を援用し、それらを数理モデルとして定式化した上で、インタビュー調査やアンケート調査データを用いて分析を行った。その結果、経済的政策に対する利用者満足度は、従来の分析において考慮されてこなかった心理的な損得感の影響が大きいこと、都市内交通においては、一定水準以上の料金割引はあまり効果が期待できないこと、同一原資でも支払や報酬の組み合わせ方により、利用者満足度が有意に異なること等が明らかとなった。また、最終的に、それらの認知特性を組み込んだ交通行動モデルを構築し、幾つかの経済的政策を実施した際の行動変化をシミュレートした結果、自動車利用に対する課微金の使途によってその効果が異なることが判明した。特に、ガソリン税の特定財源化は一般財源化と比較して利用者満足度は高いものの、それが故に、他手段への転換やCO₂排出量の観点からは効果が低いことが明らかとなった。

[キーワード] 交通料金政策、認知メカニズム、メンタル・アカウンティング理論、プロスペクト理論、時間選好理論

### 1. はじめに

低炭素社会の実現には、日本の総CO₂排出量の約2割を占める運輸部門における大幅な削減が不可欠である。そのためには、エコカーの開発などの技術革新や公共交通指向型開発などのインフラ整備、課税や運賃政策等の経済的政策など、様々な手段を駆使して取り組む必要がある。この
うち、経済的政策については、対象や金額等の設定を通じて、交通手段分担率などの交通需要に直接的かつ即座に影響を与えるほか、エコカー減税に代表されるように、様々な政策手段の浸透度合いにも影響を及ぼすことができるため、CO₂削減の進捗状況に応じて柔軟な対策をとることもできる。さらには、プライシングや運賃政策等の交通料金政策に着目すれば、近年一般化しつつあるETCや公共交通ICカードでは、個人の認証が可能で、また利用履歴も記録されることから、携帯電話の料金プランのように個々人のニーズに応じた多様な料金設定ができ、かつ地域の交通サービス水準に即した柔軟な料金政策の展開も現状の技術レベルで実施可能であるという点で非常に大きなポテンシャルを秘めていると言えよう。

しかしながら、これまで実施されてきた経済的政策は、税金や料金の単純な値上げ／値下げがほとんどである。一方、マーケティングの分野では、割引サービス一つをとっても、値下げ、キャッシュバック、ポイント制など様々な方式が実施されており、同一の原資でも商品の販売量や顧客満足度が大きく異なることが実証されている。従って、交通分野においても、そのようなマーケティング的なアプローチが必要であるが、従来の交通需要分析では、客観的な支払い料金のみに着目したものがほとんどであるため、料金が同一でもその賦課方式が異なる場合の効果の差異を評価することができない。また、それらの経済的政策は、本質的に移動主体の料金評価における認知バイアスに着目した政策であると言えるが、従来の交通行動分析では、認知メカニズムにまで立ち返った研究はごく限られているのが実状である。

### 2. 研究開発目的

そこで本サブテーマでは、まず交通の原単位となる個々の移動主体に着目し、図(1)-1に示すフレームワークに即して室内ヒアリング調査やアンケート調査の実施・分析を行い、税制や料金政策に対する認知メカニズムの把握ならびにモデル化を行うことを目的とした。具体的には、税制や料金政策に対する反応行動を把握するためには、まず利用者がそれらをどのように知覚しているのかを明らかにする必要がある。そこで、近年ETCを活用した様々な割引サービスが導入されている高速道路の料金システムを対象に、割引サービスや支払料金等をどのように知覚しているのかを明らかにする。次に、仮に課税額や利用料金が同一であったとしても、それが政策実施前に比べて負担増であるか否かや、税金の使途によって利用者満足度は異なるものと考えられる。そこで、公共交通運賃政策や自動車利用に対する課税を対象として分析を行い、政策実施に伴う利用者の損得勘定の変化の把握ならびにモデル化を行う。加えて、各種税制や料金政策の実施効果を把握するために、それらの認知メカニズムを明示的に考慮した交通行動モデルを構築し、政策実施に伴う交通行動の変化について考察する。

なお、以上の分析については、各々の移動に対して課金や割引を行うような政策を対象としている。一方、前述のようにICカード

図(1)-1 分析のフレームワーク
やETCを用いることにより、プリペイドやポストペイド方式、またそれに応じたプレミアムの付与やキャッシュバックのように、複数回の利用に対して様々な支払い・報酬の付与が可能となる。そこで、支払いや報酬付与方式による利用者満足度の差異を分析し、負担額が同一でも利用者満足度が最大になるような料金方式について検討を行う。

### 3. 研究開発方法

## （1） 高速道路料金サービスに対する知覚特性の分析

通行料金や運賃の設定は交通需要をコントロールする上で決定的に重要な政策変数である。しかしながら、料金政策の効果は、利用者が政策によって課される料金をいかに知覚しているのかに依存する。特に近年では、ETCやICカードによる料金収受が主流になり、料金支払いに対する感度が低下しつつあるように思われる。加えて、高速道路の割引サービスは極めて多様であるため、単にETCを利用すれば何らかの割引が適用されるとの理由から、料金をそれほど考慮せずに高速道路を利用し、結果として過剰な需要を創出しているケースが少なからず存在するものと考えられる。そこで本節では、高速道路の利用料金に着目し、利用者が料金を正確に知覚しているかどうか、また、高速道路の料金割引サービスをどの程度知っているのかについて、インタビュー調査およびヒアリング調査を通じて検証を行った。

まず、高速道路の利用者に対して、サービスエリアでの休憩中に、当該トリップにかかる料金の知覚に関するインタビュー調査を行った。しかし、インタビューでは時間に限りがあることから、時間が無い人にはアンケートを手渡しで配布し、後日の郵送を依頼した。また、各種割引サービスの認知については、高速道路の利用状況等に依存すると考えられるため、一般市民を対象に別途愛媛大学にてヒアリング調査を実施した。調査概要を表(1)-1に示す。

表(1)-1 高速道路料金サービスに対する利用者調査の概要

インタビュー調査	ヒアリング調査
実施主体	愛媛大学都市環境計画研究室
実施日	2010/12/19(日)、23(木・祝)
2011/1/10(月・祝)、13(木)、14(金)	2011/1/17(月)、20(木)、22(土)
対象者	松山自動車道石鎚山サービスエリア利用者	松山市に在住・勤務の18歳以上の方
サンプル数	866名(うち、アンケート409名)	80名

利用料金の分析に際しては、仮に同一料金であった場合でも割引金額によって利用者満足度が異なる可能性がある。そこで本研究では、利用者が支払う料金を「支払い料金」、割引により割り引かれる料金を「割引料金」、割引サービスが無い場合に支払う通行料金を「通常料金」と定義し、利用インターチェンジや時間帯などの情報から各料金の真値を別途算出し、インタビュー調査における回答値（以下、知覚値と呼称）との比較ならびにその誤差要因の分析を行った。なお、平日と休日では適用される割引サービスが異なるため、平日と休日に分けて分析を行った。

一般市民を対象とした割引サービスの認知に関する調査においては、まず、「ETC割引サービスとしてどのような割引サービスをご存じですか」という質問に対し口頭での回答を要請し、知っている場合には、その割引率や摘要条件等についてわかる範囲での回答を依頼した。その上で、
ヒアリング結果と現在実施されているETC割引サービスを照合し、割引サービスやその内容の認知率について集計分析を行った。

（２）税制および料金サービスに対する損得勘定の分析・モデル化

1）公共交通運賃政策に対するメンタル・アカウンティングの分析

様々な料金政策の差異が考慮可能な理論として、本研究では、ミクロ経済学における効用理論に心理的な損得感の影響を組み込んだメンタル・アカウンティング理論 $ ^{1)} $ に着目した。メンタル・アカウンティング理論では、財の購入に伴う利用者の効用は次式で表される。

$$ U=A U\big(\overline{p},p\big)+\beta T U\big(p:p^{*}\big) $$

式(1-1)の右辺第1項は、獲得効用(Acquisition Utility)と呼ばれ、ミクロ経済学における消費者余剰に該当し、財に対する支払意思額 $ \overline{p} $ と財の購入価格 p の関数として表される。右辺第2項は、財の購入に伴う心理的な損得感を表現する取引効用(Transaction Utility)であり、プロスペクト理論 $ ^{2} $ の価値関数に基づくものである。すなわち、心理的な損得感は、財の購入価格 p と判断基準となる参照価格 $ p^{*} $ との相対評価によって構成され、購入価格のほうが高い場合には損失フレーム、安い場合には利得フレームとして異なる評価がなされる。なお、一般消費財の購入においては、通常の販売価格や前回の購入価格などが参照価格になることが多く、これにより、割引や値上げに伴う主観的損得感を表すことができる。また、プロスペクト理論の価値関数では、一般に、利得と損失の金額が同一であった場合には、損失の方が価値に及ぼす影響が大きいという損失回避性が成り立つとされている。さらには、購入価格と参照価格との差が大きくなるほど、購入価格の変化に対する価値の変化量が小さくなるという刺激遅減性も成立することが確認されている。なお、式(1-1)の $ \beta $ は、獲得効用と取引効用の相対的重要度を表すパラメータであり、これにより心理的な損得感が満足度に及ぼす影響を把握することができる。

ここで、式(1-1)は概念モデルであるため、損失回避性等の認知特性を実データから検証することはできない。そこで、本研究では、交通意思決定における認知特性を把握するために、2011年1月に松山市在住者80名を対象にインタビュー調査を実施し、公共交通運賃の値上げ・割引を行った場合の満足度等を尋ねると共に、次式のように式(1-1)における効用関数をパラメータを含む形で定式化し、収集したデータを用いてモデルに含まれる未知パラメータの推定を行った。

$$ U=\alpha+A U\big(\overline{p},p\big)+T U\big(p:\boldsymbol{p}^{*}\big) $$

$$ AU\big(\overline{p},p\big)=\left\{\begin{aligned}&\gamma_{AU,Gain}\big(\overline{p}-p\big)^{\exp\big(\eta_{AU,Gain}\big)}&&if\overline{p}\geq p\\ &\gamma_{AU,Loss}\big(p-\overline{p}\big)^{\exp\big(\eta_{AU,Loss}\big)}&&if\overline{p}
支払う運賃、$\overline{p}$ は支払意思運賃、$p^{*}$ は参照価格、である。式(1-2)の$a$ は定数項であり、獲得効用および取引効用以外の要因の影響を考慮するために導入している。また、式(1-1)における$\beta$ については、式(1-3)および式(1-4)に含まれる$\gamma$ との識別可能性から、ここでは割愛している。式(1-3)および式(1-4)はそれぞれ獲得効用、取引効用であり、消費者余剰ならびに利得・損失として、今回は支払意思運賃や参照価格との支払い運賃の差を用いている。加えて、式(1-4)については、プロスペクト理論が主張する損失回避性および刺激遅減性が検証できるように、利得フレームと損失フレームで場合分けを行い、フレームごとにパラメータを変えると共に、指数関数を採用した。続いて、獲得効用、すなわち消費者余剰についても、取引効用と同様に損失回避性および刺激遅減性が成り立つ可能性がある。そこで式(1-3)のように、獲得効用についても取引効用と同じ定式化を行った。

## 2 ）ガソリン税制に対するメンタル・アカウンティングの分析

運輸部門におけるCO₂排出量の約半分は自家用乗用車によるものであり、貨物車等も含めた場合、約85%が自動車利用に起因する。加えて、CO₂のみならずNOxをはじめとする各種大気汚染や騒音など、自動車利用に伴って生ずる外部不経済に対して、利用者が相応の対価を払っていないとの指摘もなされており、環境税等による外部不経済の内部化が古くから検討されている。また、現在急速に進みつつある高齢化社会において人々のモビリティを確保する上では、公共交通サービスの安定的供給が不可欠であり、そのためには財源の確保が大きな課題となる。そこで本研究では、欧米諸国での例にならい、自動車利用に対して課税を行い、その課徴金を公共交通サービスの拡充や環境政策に充てるような税制に着目する。ここで、税制の検討においては、誰からいくら徴収し、それを何に使うかによって、その効果や税制に対する受容性が異なる。ゆえに、本研究では、ガソリンに税金を賦課することを前提とし、その課税額や課徴金の使途によって自動車利用意思決定の背後に潜む心理的損得感がどのように変化するのかを分析した。

さて、我が国においては、ガソリンに対する税金として、現在1リットルあたり53.8円が課税されており、課徴金は一般財源として様々な政策に用いられている。また、一般財源化が図られる以前は、課税額は同一であるものの、課徴金は道路特定財源として道路の維持管理や新設等に用いられていた。そこで、本研究では、ガソリンに対する税金の使途として、一般財源および道路特定財源と共に、欧米諸国のように公共交通サービスの拡充や環境政策に充てる環境・交通税を対象に分析を行った。具体的には、前述の公共交通運賃に対するメンタル・アカウンティングの分析と同じ手法をガソリン税制に対して適用し、2012年1月に松山都市圏在住・在勤の72名を対象に実施した室内実験により収集したデータを用いて、税制ごとに式(1-2)〜式(1-4)によって表されるメンタル・アカウンティングモデルを推定した。

## 3 ）メンタル・アカウンティングを考慮した交通手段選択モデルによる交通料金政策の評価

1）および2）の分析は、公共交通運賃やガソリン価格に対する利用者満足度に特化した分析である。一方、政策実施効果を把握するためには、それが交通手段選択等の行動とどのように関連しているのかを明らかにする必要がある。そこで、本研究では、1）および2）で構築した交通料金政策に対するメンタル・アカウンティングを組み込んだ交通手段選択モデルを構築し、政策実施に伴う行動変化を分析した。

交通手段選択モデルとしては、公共交通vs.自動車の2項ロジットモデルを採用し、各々の効用関数を次式のように特定化した。