数理最適化モデルによる鉄道のレール交換区間選択モデルの開発と検証

抄録

鉄道レールは，車輪との転がり接触疲労により発生したきず（損傷）が進展するとレール折損に至る可能性がある．そのため，鉄道事業者は定期的な検査によって損傷の位置や状態を把握し，レール交換等により除去している．本研究では，ロングレール区間におけるレール損傷の位置および状態を考慮し，損傷を除去するためのレール交換区間を選択する数理最適化モデルを開発した．本モデルは，交換区間数と交換レール延長の最小化，損傷除去個数と除去する損傷の重大度の合計の最大化という4つの評価指標を考慮した多目的最適化問題として定式化した．さらに，数値実験および実線区データへ適用し，レール交換の施工量と損傷除去効果のバランスを考慮した保守計画が策定できることを確認し，本手法が現場における意思決定の支援に有効である可能性を示した．