災害耐久性からみた道路ネットワークの評価と構成に関する方法論的研究

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本研究では、災害時においても連結性の高い道路網の構成をめざして、大規模道路網にも適用可能な信頼性解析法の開発と、既存の信頼性解析法との比較を通じてその有効性を検証することを目的としている。システム信頼性の確立表現であるシステム信頼度の計算法は、これまで種々の方法が提案されているが、システム規模が大きくなると計算量が膨大となり計算実行が不可能となる。近似解法としては、上・下限値を求める含意排他法等のいくつかの方法があるものの、解精度や計算量等の面で問題は少なくない。またこれらの方法では、2地点間のすべてのミニマルパス・カットを必要とするので、それらの探索と探索後の計算量がともに大きくなり、近似計算といえども膨大な計算を必要とする。シミュレーションによる方法も実用的に利用されているが、高精度の解を求めるには、多量の計算が必要であり、高信頼度のシステムに対しては、誤差が大きくなるといわれている。そこで本研究では、計算の経済性と簡便性を両立し、実用上の解精度も保証される新しい近似計算法を開発した。この方法は、信頼性グラフ解析に基づいた方法で、少数のミニマルパス・カットの利用で、大幅に計算量を減少させることが可能という大きな特徴を有している。具体的には、信頼度の上・下限値を求めるブール演算法、ブール演算を省略した交点法の2手法を開発した。特に後者は、パスおよびカットを順次追加して信頼度を計算し、パス曲線およびカット曲線の交点でネットワーク信頼度を決定する方法である。ブール演算を省略したためにきわめて簡単に信頼性解析を行うことが可能となっている。計算効率・精度を検討するため、モデルネットワークおよび、実規模ネットワークを対象に、直接的モンテカルロ法、分散減少法によるモンテカルロ法との比較を行った。その結果、交点法は大規模道路網にも適用可能であり、解精度も保証されることが明らかとなった。