優秀賞鉄道貨物輸送の可視化システムの構築による貨物輸送効率化への提案公益財団法人鉄道総合技術研究所信号情報技術研究部厲国権様 15

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1 優秀賞鉄道貨物輸送の可視化システムの構築による貨物輸送効率化への提案公益財団法人鉄道総合技術研究所信号情報技術研究部厲国権様 15

2 1. はじめに貨物輸送市場では貨物自動車の分担率がトンベースで 90% 以上トンキロベースで 58% 以上高く占めており鉄道の分担率はそれぞれ 1% と 4% となっている一方貨物輸送において直面している課題は CO2 排出による地球温暖化や少子高齢化社会の進展によるトラックドライバー不足などの社会問題があり特に物流労働力不足の社会問題が大きな話題となっているこのような貨物輸送の現状に対する有力な対応策として環境に優しくかつ大量輸送能力をもつ輸送手段である鉄道貨物輸送による貨物輸送の効率性向上があるしかし鉄道貨物輸送は輸送構造の変化輸送手段の近代化や国鉄分割民営化などに伴う輸送ネットワークの再編成により貨物取扱駅数が 1950 年代の約 3800 から 2015 年現在の約 250 まで激減したしかも鉄道貨物輸送はコンテナ輸送に変り貨物列車と集配トラックを組み合わせたインターモーダル輸送が主になっている鉄道貨物駅は輸送手段間そして地域社会経済と輸送機関との結節点となっている上述の変化に伴って鉄道貨物輸送は社会の目に触れる機会が少なくなるとともに荷主や鉄道輸送の利用者にとっては鉄道利用のアクセスなどの利便性が低くなった結果として荷主の物流担当者や輸送事業者自身でさえ鉄道貨物輸送の優位性などをより適切に認識理解しそして評価することが困難なところが多くなっている従ってこのような状況に置かれている鉄道貨物に対してはまず鉄道貨物輸送そのものを荷主貨物輸送利用者に理解してもらう事が鉄道輸送の緊要な課題となっている本稿では貨物輸送の地理情報システム (Geographic Information System for Railway Freight: RF-GIS) 1) を基に貨物輸送効率化に向けて従来の見えない貨物輸送を地図上で見える可視化システムとして提案した次の 4 部構成で説明したい (1) 既存の各種データや地理空間データを活用し鉄道貨物輸送の地理空間データベースを整備することによって普段社会の目に触れる機会が少ない輸送経路などの貨物輸送の状況を分かりやすい形で可視化する (2) 輸送実績データの入力によって鉄道線区ごとに統計分析を行い貨物列車の輸送実態を地図上で示す (3) 貨物輸送シミュレーションを行うことにより輸送時間輸送費用などの評価指標を算出する (4) 荷主の商品輸送ニーズに応じて鉄道輸送と道路輸送を定量的に比較する以上より輸送実態把握や輸送手段の定量的な比較評価そして鉄道利用へのアクセス改善などの利便性向上に関する必要な判断情報を Web 上の地図で視覚的に示し社会の目にわかりやすい形で表わすことができるこれは IT と GIS を活用することにより荷主と鉄道貨物の新たな接点を創出し鉄道貨物輸送の優位性が荷主をはじめ社会全体に認識し理解され貨物鉄道利用をさらに促進する事に寄与できると考えられる鉄道輸送需要の開拓即ち鉄道とトラック輸送の合理的な結合により貨物輸送全体の効率化に資するこ 17

3 とができると考えられる 2. 既往資料及び研究の調査レビューと本論文の目的鉄道貨物輸送ネットワークは産業構造や輸送構造などの変化により大きく再編成され貨物取扱駅数は 1950 年代の約 3800 駅から 1980 年代の国鉄分割民営化直前には約 400 駅まで大幅に集約し統合された 2)3) 2015 年度現在の貨物取扱駅数は約 250 駅 ( うちコンテナ貨物取扱駅 :149) 4) である一方道路インフラの近代化とモータリゼーションの高度化そして社会経済と消費活動の変化により貨物の道路輸送への依存性が強くなったこれら一連の変化に伴い鉄道貨物輸送に対して社会の認知度が低下し荷主の鉄道利用意識が薄くなってしまったしかし環境に優しい省エネルギー輸送効率性中長距離輸送における輸送費用が有利など鉄道輸送における多くの優位性が依然存在するこれらの鉄道輸送の優位性を発揮することが社会経済そして物流体系が直面している問題に対し有力なソリューションの 1 つであると考えられる鉄道貨物輸送の状況を視覚的にわかり易く形で表示することが解決の第一歩である 1960 年代から地図データをコンピュータで扱うシステムとして始まった GIS は地理的位置を手がかりに位置に関する情報を持ったデータ ( 空間データ ) を総合的に管理加工し視覚的に表示し高度な分析や迅速な判断を可能にする技術 5)6) として道路水道電気ガスなどの社会インフラの管理および都市計画施工管理店舗の出店計画や顧客管理などのエリアマーケティング災害時を想定した防災計画に広範に利用されている 7) またカーナビゲーションシステムオンライン地図システムやハザードマップスマートフォンの普及など IT や情報化社会の進展により GIS はより身近な存在になりつつある地理情報をはじめとした既存のデータを用いて図形や属性の作成編集空間データの分析解析シミュレーション結果の表示などを地図上で示す形で行うことによって意思決定に対する有益な支援情報を提供することができ様々な分野で関連の研究開発基盤整備そして利用などが活発に進められている 8) ~11) さらに交通運輸の分野にもコンクリート系建設材料の廃棄物発生の地理的分布とその輸送状況についてデータ整備と可視化を行い視覚的に分かりやすく提示したシステムの開発事例がある 12) このほかカーナビゲーションシステムをはじめ自動車ルート探索や配車計画など多くの用途がある 13) 貨物輸送については様々な既存データが存在する 14) ~17) それらのデータを活用することによりこれまで筆者が開発した貨物輸送の地理情報システム (RF-GIS) 1) を基に鉄道貨物輸送の状況を地図上で可視化することが可能となる本論文では貨物輸送実態の分析や輸送ニーズに応じる鉄道輸送と道路輸送を定量的に比較するシミュレーションなどにより荷主や輸送事業者に対し鉄道輸送の優位性をより認知し理解できる可視化システムを構築することを試みた 18

4 3. 鉄道貨物輸送の可視化システム 3.1 鉄道貨物輸送の可視化システムとは鉄道貨物輸送の可視化システムは図 1 に示すように貨物鉄道地理空間などの既存データを活用した鉄道貨物輸送の地理空間データの整備により貨物列車時刻表や貨物品目貨物積みデータなどを入力し貨物列車の線区ごとの積載状況などを見込み把握し貨物輸送シミュレーションを行う地図上で操作できる鉄道貨物版の地理情報システム (RF-GIS) である貨物ベースの情報データを列車ベースの情報データに整合貨物列車輸送実態の計測分析による積載率分布の作成輸送実態の計測統計分析機能地理的位置に輸送実態の表示機能鉄道路線データ ( 国土地理院 ) に貨物施設情報を加えた貨物輸送の空間データの整備地図上で輸送実態を可視化駅 1 発生率駅 2 駅 i 積載率駅 j 駅 k 貨物輸送に関連する既存データの加工機能鉄道路線などの空間データの活用機能駅 n 既存データの収集とファイル化既存 GIS 処理システムの導入データ図 1 貨物輸送の可視化システムの構成 3.2 鉄道貨物輸送の地理空間データベースの整備 (1) 既存データ貨物輸送においては以下の多くの既存関連データが存在する 2) ~4)7)14)~17) 1 貨物データ貨物品目分類コンテナ種類コンテナ営業案内輸送実績データなど 2 貨物駅データ駅における列車取扱通過待避入換え信号などの貨物列車作業に関わる既存データ鉄道ネットワークにおける貨物駅配置に関するデータ駅の地域に所在する位置データや貨物取扱作業施設データなど 19

3 貨物列車データ貨物時刻表コンテナ貨物時刻表と貨物駅から発着する直行中継列車ローカル列車などの情報データ 4 鉄道輸送の空間データ貨物列車が走行する鉄道輸送ネットワークは各旅客鉄道事業者が保有している幹線鉄道線区と貨物鉄道事業者が保有している貨物駅および幹線と貨物駅間の連絡線区で構成される鉄道貨物輸送空間データは国土地理院が整備している地理情報空間データに

5 3 貨物列車データ貨物時刻表コンテナ貨物時刻表と貨物駅から発着する直行中継列車ローカル列車などの情報データ 4 鉄道輸送の空間データ貨物列車が走行する鉄道輸送ネットワークは各旅客鉄道事業者が保有している幹線鉄道線区と貨物鉄道事業者が保有している貨物駅および幹線と貨物駅間の連絡線区で構成される鉄道貨物輸送空間データは国土地理院が整備している地理情報空間データに鉄道貨物施設を加えて作成する 5 地理情報システムの基盤データ GIS 汎用アプリケーション Super Map Objects.NET 6R ( 日本スーパーマップ社製 ) を使用する図 2 鉄道貨物輸送の地理空間データの整備 (2) 鉄道貨物輸送の地理空間データベースの整備図 2 は貨物輸送に関する様々な既存データ国土地理院から公表されている地理情報データそして GIS 汎用アプリケーションを用いて地図上で表示する鉄道貨物輸送の地理空間データベースを示すデータベースでは各種データを編集修正するシステムメンテナンス機能を備え図面調整などを自由に行うこれによって貨物輸送に関する必要な関連情報を地図上で示す貨物輸送を可視化することができる 20

6 4. 可視化システムによる貨物列車輸送実態の分析図 3 は貨物列車輸送実態の分析に関するプロセスであるまずは輸送実績データを図 1 に示す可視化システムに入力し図 2 の貨物輸送の地理空間データとリンクさせる次に分析対象となる貨物列車の通過線区を表示するそして通過線区ごとに貨物列車の積載状況を統計的に分析し地図上の地理的位置に応じる貨物列車の積載率分布を示し視覚的に把握する貨物列車の積載率分布には貨物列車の輸送効率と荷主の鉄道利用実績が反映されている鉄道輸送事業者にとっては各々の貨物列車の輸送実態と荷主の商品輸送ニーズを一致させる際に有効な支援情報と考えられる図 3 貨物列車輸送実態の分析プロセス図 4 は貨物列車の輸送実態の分析実例を示すものであるここでは輸送事業者の 1 ヶ月分の輸送実績データを用いている可視化システムの画面上ではある貨物駅を出発通過する全ての貨物列車を一覧としその中で分析対象貨物列車を選び同貨物列車の通過線区を地図上で表示するそして分析必要な線区に対する同列車の積載状況を統計的に分析する試みに行った分析結果では分析対象貨物列車の積載率分布の平均値が 45.35% であることが判明したこの輸送状況に対しては列車の余席をさらに活用する可能性があるから荷主の商品輸送ニーズに応じる鉄道輸送の潜在需要の開拓をさらに力を入れることが必要であることが明らかになった 21

7 注 : 積載率は貨物列車の最大積載量に対する実際の積載量をパーセンテージで表したもの発生率は一定の時期における各種積載率の発生割合をパーセンテージで表したもの図 4 可視化システムにおける貨物列車輸送実態の表示例 5. 貨物輸送のシミュレーション 5.1 貨物輸送シミュレーションに関するデータベースの整備貨物輸送シミュレーションの目的は鉄道貨物輸送と道路輸送に対する複数の評価指標値を算出し定量的に比較することによって鉄道貨物輸送の優位性を見出し視覚的に表示することであるこのために貨物輸送シミュレーションに関する必要なデータベースを整備することが必要であり次のような既存データ 3)4)14) ~18) を活用する (1) コンテナ貨物の輸送運賃と料金を計算するための既存情報データ (2) 地域別トラック輸送運賃料金を計算するための関連情報データ (3) 鉄道輸送に対応する輸送距離を算出するための関連情報データ (4) 道路輸送に対応する輸送距離を算出するための関連情報データ (5) 鉄道輸送と道路輸送に対応する各種輸送時間を算出するための関連情報データ (6) 貨物輸送の法律規制に関する情報データ (7) 貨物輸送に関する輸送制度 ( 運賃料金の割増割引等 ) (8) 商品出荷地 ( 市区町村役所の所在地 ) からターミナル駅や高速道路インターチェンジ (I.C.) などの輸送施設までのアクセス条件に関する情報データ (9) 道路輸送の場合においておける道路条件高速道路ネットワーク高速有料道路 22

8 の料金表など (10) その他 ( 属性などのデータ ) 5.2 貨物輸送のシミュレーション機能荷主は自社の商品輸送を行う際様々な輸送計画や輸送手段を選択肢として考慮するここでは図 5 に示すように貨物の鉄道輸送と道路輸送に対する輸送シミュレーションを行うことにより有効な判断支援情報を提供するまず地図上で荷主の商品出荷地 ( 始発地 ) および輸送の目的地 ( 到着地 ) 出荷時刻輸送トン数などに関する輸送ニーズ情報を入力する次に道路輸送の場合はトラック車種輸送経路における経由箇所 ( 一般道路の交差点や高速道路のインターチェンジ ) やドライバーの労働時間に関する規制そしてフェリーの利用条件などを地図上で設定するまた鉄道輸送の場合は貨物の始発地と到着地における貨物駅や留置時間などを設定するとともに利用貨物列車を選択する以上より荷主の輸送ニーズに対する貨物輸送シミュレーションを行うことができ輸送費用料金輸送時間二酸化炭素 (CO2) 排出量貨物輸送に関わるエネルギー消費量そして貨物の始発地および到着地 ( 発着荷主の所在地 ) から貨物駅あるいは高速道路インターチェンジまでのアクセス状況などを算出する図 5 貨物輸送シミュレーションにおける輸送ニーズの入力例 23

9 5.3 実用例ここでは図 4 に示した分析対象とした貨物列車に対応するケーススタディを利用して貨物輸送シミュレーションについて説明する表 1 貨物輸送ニーズ ( 例 ) 表 1 に示すのは KS 地域から KT 地域までの 10 トン貨物 (15:00 に出荷 ) の輸送ニーズである図 5 のデジタル地図上でニーズデータを貨物輸送条件として入力する道路輸送の場合は 10 トン貨物に対応する 10 トントラックを選択し高速道路を利用することにするまた高速道路においては貨物の始発地と到着地の近辺にあるインターチェンジを設定する鉄道輸送の場合は貨物の始発地の周辺にある貨物列車の出発駅と輸送先の周辺にある到着駅と出荷時刻に合わせた両駅間に運行している貨物列車を選択するまた貨物駅の荷役施設の状況によってコンテナ種類を決定するさらに荷主の要望によって貨物駅で一時留置することも可能であるここでは荷主の 15:00 に出荷された貨物に対して図 4 に示した 18:00 の時間帯に KS 地域の OST 貨物駅から出発し翌日 5:00 の時間帯に KT 地域の KGY 貨物駅に到着する貨物列車を選択するまた両駅でも大型荷役施設が配置されているため 10 トンコンテナを利用する 24

10 図 6 貨物列車の運行線区とトラックの走行経路の表示例以上の貨物輸送条件に基づいたシミュレーションを実行すると図 6 に示すような鉄道輸送における貨物列車の運行線区と道路輸送におけるトラックの走行経路を視覚的に表示することができる同時に表 2 に示すような定量的な評価指標値が算出される表 2 鉄道輸送と道路輸送の比較例 25

11 道路輸送費用については GIS で探索した貨物出荷地の KS 地域から輸送先の KT 地域までの最短輸送距離の輸送ルートに対する発送地が所属している KS 地域の距離制運賃制度 17) を用いて法定上下限運賃をそれぞれに計算し高速道路や有料道路の利用料金を計上するそして道路輸送の実態費用は主要荷主運賃実態から推定した実態輸送費用計算式 18) を利用して算出する鉄道輸送費用については輸送事業者の営業ガイド 14) を利用して鉄道輸送運賃と KS 地域の集貨トラック料金及び KT 地域の配達トラック料金により法定輸送費用を計算する同様に実態輸送費用計算式 18) により鉄道輸送の実態輸送費用をも算出するまた道路輸送時間については一般道路では平均トラック走行時速と高速道路では速度抑制装置装備義務によるトラック走行時速の設定によって算出する鉄道輸送時間は利用されるコンテナ貨物列車によるオンレール輸送時間と貨物の始発地から出発駅までの集貨トラック輸送時間および到着駅から到着地までの配達トラック輸送時間そして貨物駅における貨物の滞留時間および関連作業時間で構成されるさらに同貨物輸送による CO2 排出量とエネルギー消費量については国土交通省に公表された原単位に基づいて計算する始発地や到着地から貨物駅あるいはインターチェンジまでのアクセス距離は GIS で輸送ルートを探索する時に測れる以上より表 1 に示した商品輸送ニーズに対する輸送シミュレーションにより輸送費用輸送時間 CO2 排出量エネルギー消費量そして駅までのアクセス状況などの複数の指標値がそれぞれに出力されるシミュレーションの結果は表 2 で表わされている道路輸送 ( トラックで直接輸送する ) の場合に輸送時間が短い高速道路までのアクセスが近い一方鉄道輸送の場合は輸送費用が安く CO2 排出量やエネルギー消費量も少ないという鉄道の優位性が明瞭的に表示しまたアクセス状況に関しては出発駅 (OST 駅 ) までの集貨距離や到着駅 (KGY 駅 ) からの配達距離がやや遠いという課題も判明した表 2 に示したような鉄道輸送と道路輸送との比較結果は荷主が自社の商品輸送ニーズに応じる輸送手段選択の意思決定を行う際に重要な判断材料としての支援情報につながると考えられる 6. まとめ鉄道貨物輸送の活用による貨物輸送の効率化は地球温暖化や少子高齢化社会の進展による物流労働力不足などの社会問題に対する有効な対応策として大きく期待されているモーダルシフトの社会的重要性は高まっている本稿では貨物輸送の地理情報システムの開発により社会の目に触れる機会が少ない貨物輸送を分かりやすい形で地図上に表示する可視化システムの構築を提案したそれに基づいて輸送経路などの状況を地図上で視覚的に表示し鉄道コンテナ貨物列車の積載 26

12 状態を通過線区ごとに計算し把握したまた貨物輸送シミュレーションを行い貨物輸送の評価指標値を算出する事ができ鉄道輸送と道路輸送を定量的に比較し鉄道輸送の優位性を明確に示すことが可能となったそれらの結果は荷主そして輸送事業者にとっては貨物輸送を行う際に有益な分析評価判断情報であると考えられる貨物輸送の地理情報システムにより荷主と鉄道貨物との新たな接点を構築し荷主や社会全体に鉄道貨物輸送の優位性をよりよく理解してもらうことができる JR 貨物にとっては鉄道輸送に適する潜在的な貨物需要の開拓即ち鉄道とトラック輸送をより合理的に結合することにより鉄道利用を促進し貨物輸送全体の効率化に寄与できると考えられる参考文献 1) 厲国権 : 貨物輸送の実態を把握するための地理情報システムの開発鉄道総研報告第 30 巻第 8 号 pp ) 貨物鉄道百三十年史編纂委員会 : 鉄道貨物百三十年史日本貨物鉄道株式会社 2007 年 3) 停車場線路配線研究会編 : 新停車場線路配線ハンドブック吉井書店 ) 日本貨物鉄道株式会社 HP( 参照日 : ): 5) 国土地理院 ( 参照日 : ): 6) 柴崎亮介村山裕司 :GIS の技術朝倉書店 ) 国土交通省 : ( 参照日 : ) 8) Carol A. Johnston: Geographic Information System in Ecology Blackwell Science Limited Oxford England 1998 ( 小山修平橘淳治 :GIS の応用森北出版株式会社 2005) 9) 貞広幸雄岩本晃一 : 配置規定要因分析に基づく施設再配置計画立案支援 GIS- 理論と応用 (Theory and Applications of GIS) Vol. 19 No.1 pp ) 桐村喬中谷友樹矢野桂司 : 市区町村の区域に関する時空間的な地理情報データベースの開発 -Municipality Map Maker for Web- GIS- 理論と応用 (Theory and Applications of GIS) Vol. 19 No. 2 pp ) 酒井聡一坪井塑太郎後藤真太郎 :Web-GIS により期待される地域効用の規定要因分析 - 伝統行事への Web-GIS の適用事例から- GIS- 理論と応用 (Theory and Applications of GIS) Vol. 20 No.2 pp ) 野口貴文 :GIS を用いた静脈物流の資源循環支援システムのためのコンクリート系廃棄物発生量の予測とその輸送に関する調査研究東京大学研究報告 ) 増田悦夫 : 物流における GIS 活用の現状と今後の課題日本物流学会誌第 13 巻 pp

13 14) JR 貨物発行 : コンテナ営業案内ガイド 2010~ 15) 公益財団法人鉄道貨物協会 : 貨物時刻表 2010~ 16) 日本貨物鉄道株式会社 : コンテナ時刻表 2010~ 17) 交通日本社刊 : 貨物運賃と各種料金表 ) 厲国権武藤雅威 : 中長距離陸上貨物輸送の鉄道利用による物流費用の低減効果鉄道総研報告 Vol.22 No.6 pp

するまた, 鉄道貨物輸送は, 様々な貨物列車を利用して行われるため, 個別の貨物列車の輸送実態を把握し評価することが必要となるそのために, 本研究では, 既存輸送情報データを用いて鉄道貨物版の地理情報システム (Rail Freight Geographic Information Sys

するまた, 鉄道貨物輸送は, 様々な貨物列車を利用して行われるため, 個別の貨物列車の輸送実態を把握し評価することが必要となるそのために, 本研究では, 既存輸送情報データを用いて鉄道貨物版の地理情報システム (Rail Freight Geographic Information Sys 一般論文鉄道貨物輸送の経済性効率性評価手法の開発厲 * 国権 An Evaluation Approach to Railway Freight Transport based on the Economic Efficiency Guoquan LI Facing the global warming problem and the coming low birthrate & aging

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