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地域間交通ネットワークの評価と 段階的整備計画に関する研究
地域間交通ネッ ト ワーク の評価と 段階的整備計画に関する 研究 2002 年 9 月 松中 亮治 i 目 1. 序論 ............................................................................................................................................ 1 1.1. 研究の背景と目的 ......................................................................................................................1 1.2. 研究の構成と内容 ......................................................................................................................2 1.2.1. 研究の構成 ..........................................................................................................................2 1.2.2. 研究の内容 ..........................................................................................................................2 1.3. 2. 結語 ............................................................................................................................................4 既存研究と本研究の位置付け .................................................................................................... 7 2.1. 概説 ............................................................................................................................................7 2.2. 交通プロジェクト評価の現状と課題 ..........................................................................................7 2.2.1. プロジェクト評価手法 ........................................................................................................7 2.2.2. 評価マニュアルの整備 ...................................................................................................... 11 2.2.3. 既存研究における課題 ...................................................................................................... 11 2.3. 制度・財源研究の現状 .............................................................................................................13 2.3.1. 土木計画学における領域と位置付け .................................................................................14 2.3.2. 諸分野における位置付け...................................................................................................15 2.4. 本研究の特徴と位置付け ..........................................................................................................16 2.4.1. 本研究の特徴 ....................................................................................................................16 2.4.2. 本研究の位置付け .............................................................................................................17 2.5. 3. 次 結語 ..........................................................................................................................................17 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 ....................... 25 3.1. 概説 ..........................................................................................................................................25 3.2. 都市間公共交通の特性を考慮した評価の必要性 ......................................................................25 3.2.1. 従来の交通利便性指標 ......................................................................................................26 3.2.2. フリークエンシーを考慮する必要性 .................................................................................27 3.2.3. 運行ダイヤを考慮する必要性 ...........................................................................................28 3.3. EVGC の定義とその計測方法 ..................................................................................................31 3.3.1. EVGC の定義 ....................................................................................................................32 3.3.2. EVGC の計測 ....................................................................................................................34 3.3.3. 計測結果............................................................................................................................35 3.4. 都市間交通利便性指標としての有用性 ....................................................................................36 3.4.1. 指標としての EVGC の有用性 ..........................................................................................36 3.4.2. 交通利便性指標としての有用性の検証 .............................................................................37 3.5. 結語 ..........................................................................................................................................38 ii 4. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 ............................................ 41 4.1. 概説 ..........................................................................................................................................41 4.2. 便益計測条件の設定 .................................................................................................................41 4.2.1. 北陸新幹線に関する設定...................................................................................................42 4.2.2. 中央リニア新幹線に関する設定 ........................................................................................43 4.3. 4.3.1. 利用者便益の計測方法 ......................................................................................................44 4.3.2. 供給者便益の計測方法 ......................................................................................................44 4.4. 北陸新幹線 ........................................................................................................................45 4.4.2. 中央リニア新幹線 .............................................................................................................48 結語 ..........................................................................................................................................51 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 .................................................................. 53 5.1. 概説 ..........................................................................................................................................53 5.2. ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性 ...........................54 5.2.1. ネットワーク形成状況によるプロジェクト評価の違い ....................................................54 5.2.2. プロジェクト実施順序による総便益の違い ......................................................................54 5.2.3. ネットワークの外部性 ......................................................................................................56 5.2.4. 最適段階的整備プロセスの探索手法 .................................................................................56 5.3. 遺伝的アルゴリズムの適用 ......................................................................................................57 5.3.1. 遺伝的アルゴリズムの概要 ...............................................................................................57 5.3.2. 遺伝的アルゴリズムの有用性 ...........................................................................................58 5.4. シミュレーションモデルの構築 ...............................................................................................62 5.4.1. 段階的整備プロセス群の生成 ...........................................................................................62 5.4.2. 適応度の計測 ....................................................................................................................63 5.4.3. 遺伝演算の適用 .................................................................................................................63 5.5. 仮想ネットワークによるシミュレーション .............................................................................65 5.5.1. 仮想ネットワークの設定...................................................................................................65 5.5.2. 探索する段階的整備プロセス ...........................................................................................66 5.5.3. 便益計測に関する設定 ......................................................................................................66 5.5.4. シミュレーション結果 ......................................................................................................67 5.6. 6. 評価結果 ...................................................................................................................................45 4.4.1. 4.5. 5. 評価方法 ...................................................................................................................................44 結語 ..........................................................................................................................................71 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 ................................................ 75 6.1. 概説 ..........................................................................................................................................75 iii 6.2. 6.2.1. 費用便益比基準 .................................................................................................................76 6.2.2. 総純便益基準 ....................................................................................................................76 6.3. ネットワーク ....................................................................................................................77 6.3.2. ゾーン間一般化費用の計測 ...............................................................................................82 6.3.3. 便益計測............................................................................................................................89 段階的整備プロセスの事後評価 ...............................................................................................91 6.4.1. 探索結果............................................................................................................................91 6.4.2. わが国の全国高速道路ネットワーク整備プロセスの検証.................................................94 6.5. 結語 ..........................................................................................................................................98 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク .......................................... 109 7.1. 概説 ........................................................................................................................................109 7.2. プロジェクト採択基準 ........................................................................................................... 110 7.2.1. 費用便益比基準 ............................................................................................................... 110 7.2.2. 短期採算性基準 ............................................................................................................... 110 7.2.3. 総純便益基準 .................................................................................................................. 111 7.2.4. 長期採算性基準 ............................................................................................................... 111 7.2.5. 全プロジェクト実施 ........................................................................................................ 111 7.2.6. プロジェクト実施を凍結................................................................................................. 112 7.3. 前提条件 ................................................................................................................................. 112 7.3.1. 分析対象プロジェクト .................................................................................................... 112 7.3.2. 借入金償還計算 ............................................................................................................... 112 7.4. 優先順位と最適ネットワーク................................................................................................. 115 7.4.1. 探索結果.......................................................................................................................... 115 7.4.2. 総純便益の比較 ............................................................................................................... 119 7.4.3. 借入金償還期間の比較 ....................................................................................................120 7.4.4. 30 分圏人口カバー率の比較 ............................................................................................122 7.4.5. 評価結果の総括 ...............................................................................................................123 7.4.6. 借入金利率による感度分析 .............................................................................................123 7.5. 8. 前提条件 ...................................................................................................................................77 6.3.1. 6.4. 7. プロジェクト採択基準 .............................................................................................................75 結語 ........................................................................................................................................127 結論 ........................................................................................................................................ 143 -1- 1. 序論 1.1. 研究の背景と目的 公共投資におけるプロジェクト評価とは，プロジェクトの社会的効率性と公平性からプロジェクトを実施すること が妥当か否かを判定することであり，狭義には，社会的立場からプロジェクトの社会的効率性，すなわち，国民 経済的効率性を判定することを意味し1)，プロジェクト実施の可否を決定する際に必要不可欠なものである． さらに，現在の社会経済状況を鑑みると，少子高齢化社会の進展による投資余力の減少，政府財政状況の逼 迫，意思決定プロセスの不透明性に対する国民の不信感の増大に伴う情報公開やアカウンタビリティ確保に対 する要求の高まり，国民のニーズの多様化などに対応し，科学的かつ客観的にプロジェクト実施の可否を判定 し，実施する必要があるプロジェクトを峻別するとともに，プロジェクトの優先順位を明確にし，プロジェクトの経済 的効率性を高めていくことは，極めて重要な課題の一つである．このような課題に答えるものとして，プロジェクト 評価が注目されている．なかでも，交通プロジェクトは社会経済に及ぼす影響が甚大である枢要な公共プロジェ クトの一つであり，より的確な精度の高い評価が求められており，そのための評価理論の確立とその精緻化，な らびに実証分析のための方法論・手法の開発が強く要請されている． 上記のような背景のもと，これまでにも膨大な研究が蓄積され，その成果は，実際にプロジェクトの妥当性を科 学的・客観的に判断するための情報を提供するに十分な段階に達しているものの，評価理論や方法論が完全 に確立されたわけではなく，公平性の視点の欠如や不確実性下における評価，非市場財の価値計測手法の確 立など，いくつかの克服すべき課題が今なお残されている． このようなプロジェクト評価全般に係る課題に加えて，特に，都市間・地域間を結ぶ大規模交通プロジェクトの 評価における特有の課題として，以下の二点が挙げられる． 一つは，都市間公共交通における交通利便性指標に関する課題である．従来から頻繁に都市間公共交通プ ロジェクトの評価に用いられてきた交通利便性指標である所要時間や一般化費用は，定義そのものが曖昧であ り，各便が予め設定された運行ダイヤに従って運行し，その運行ダイヤによってフリークエンシーが決定されると いう都市間公共交通が有する非常に大きな特性が十分考慮されたものではなく，適切なプロジェクト評価ができ ないという評価手法の精緻化に関する課題である． もう一つは，交通プロジェクト評価の際に，交通ネットワークが形成されていく段階的整備プロセスそのものを 評価するという視点が欠如している点である．通常，交通ネットワークは，長期にわたり段階的に整備され，いつ， どのプロジェクトを実施するかという整備プロセスがネットワークの形成そのものや，その評価に大きな影響を及 ぼす．にもかかわらず，このような視点から段階的整備プロセスを評価するための方法論ならびに評価手法は未 だ確立されておらず，今なお課題として残されている． そこで，本研究では，上記課題に対処し，交通プロジェクトを的確に評価するための方法論の提示と実際プロ ジェクトへの応用を目的とする．具体的には，以下の 4 点に取り組む (1) 都市間公共交通の特性を考慮した交通利便性指標の提案 -21. 序論 (2) 都市間交通利便性指標計測システムの構築と実証分析への応用 (3) 交通ネットワークの最適な段階的整備プロセスを探索するための方法論の提示 (4) 実用的な最適整備プロセス探索システムの構築と実証分析への応用 1.2. 研究の構成と内容 1.2.1. 研究の構成 本研究は，図 1.1に示すように全 8 章から構成する． 第 1 章では，研究の背景・目的，ならびに研究の全体構成について述べ，第 2 章では，既存のプロジェクト評 価に関連する研究等を概観し，その現状と今後の課題を明らかにするとともに，既存研究の中における本研究 の位置付けを明確にし，本研究の特徴を示す． つづく，第 3 章，第 4 章では，設定されたダイヤに従って運行するという都市間公共交通が有する特性を考慮 した都市間公共交通プロジェクト評価のための交通利便性指標を提案するとともに，その指標を実際に用いて 実証分析を行う． そして，第 5 章から第 7 章では，交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化に着目し，最適な段階的整 備プロセスを探索するための方法論を提示し，その方法論を実際に応用した実証分析を行う．なお，第 2 章から 第 7 章の具体的な内容については後述する． 最後に，第 8 章では，本研究全体を総括し結論を述べる． 1.2.2. 研究の内容 (1) 第 2 章の内容 第 2 章では，既存のプロジェクト評価に関連する研究等をレビューするとともに本研究の特徴を示し，研究の 位置付けを明らかにする． まず，プロジェクト評価に関して，これまでに開発されてきた評価手法ならびに実際の分析事例について整理 するとともに，プロジェクトの実施に要する費用負担に関する既往研究を概観した上で，これらを踏まえて，既存 研究の中における本研究の位置付けを明確にし，本研究の特徴を示す． (2) 第 3 章の内容 第 3 章では，設定されたダイヤに従って運行するという都市間公共交通の特性を十分に考慮できる交通利便 性指標を提案するとともに，都市間の交通利便性指標としての有用性を検証する． まず，交通利便性指標に関する既存研究の成果を概観し，都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評 価の必要性について考察した上で，新たな交通利便性指標として EVGC（Expected Value of Generalized Costs： 期待一般化費用）を定義する．そして，提案した交通利便性指標の計測方法について述べるとともに，実際に， その指標を計測するためのシステムを構築する．さらに，その交通利便性指標の有用性について整理するととも に，都市間の旅客流動データを用いてモデル分析を行い，指標の表現力について検証し，交通利便性指標と しての有用性を明らかにする． -3- (3) 第 4 章の内容 第 4 章では，第 3 章で提 案する EVGC を用いて，実 第1章 序論 ・ 研究の背景と目的 ・ 研究の構成と内容 際に都市間公共交通プロ ジェクトの評価を行うととも に，従来指標による評価に おける問題点を明確にした 第2章 ・ ・ ・ 既存研究と本研究の位置付け 交通プロジェクト評価の現状と課題 制度・財源研究の現状 本研究の位置付け うえで，都市間公共交通の 特性を十分 考慮できる 交 通利便性指標を用いたプ ロジェクト評価の必要性を 実証的に示す． 第3章 ・ ・ ・ 都市間公共交通の特性を考慮した プロジェクト評価のための交通利便性指標 交通プロジェクト評価の現状と課題 制度・財源研究の現状 本研究の位置付け まず，プロジェクト評価の 際の便益計測条件につい て整理し，評価対象とする プロジェクトについてダイヤ 第4章 都市間公共交通の特性を考慮した 高速鉄道プロジェクトの評価 ・ ・ ・ 便益計測条件の設定 評価方法 評価結果 パターンならびに料金水準 等の計測条件を詳細に設 第5章 交通ネットワークの 段階的整備プロセスの最適化 定する． そして，利用者便益，供 ・ 給者便益それぞれの計測 ・ ・ ・ 方法を述べた後，利用者・ ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト 評価の必要性 遺伝的アルゴリズムの適用 シミュレーションモデルの構築 仮想ネットワークによるシミュレーション 事業者双方を考慮したプロ 第6章 全国高速道路ネットワークの 段階的整備プロセスの事後評価 ジェクトの社会的評価を行 うとともに，従来から交通プ ・ ・ ・ ロジェクト評価に用いられ プロジェクト採択基準 前提条件 段階的整備プロセスの事後評価 てきた最小一般化費用によ 第7章 全国高速道路ネットワークの 整備優先順位と最適ネットワーク る評価結果と比較・考察す ることによって，都市間公 ・ ・ ・ 共交通の特性を十分考慮 で き る 交通 利便性指 標 を プロジェクト採択基準 前提条件 優先順位と最適ネットワーク 用いたプロジェクト評価の 必要性を実証的に明らか にする． 第8章 結論 図 1.1 研究の構成 -41. 序論 (4) 第 5 章の内容 第 5 章では，最適なネットワークの段階的整備プロセスを探索するためのシミュレーションモデルを構築し，構 築したシミュレーションモデルを用いて，段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を示す． まず，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性について理論的に考察する．そ して，最適な段階的整備プロセスを探索する際に適用する遺伝的アルゴリズム（genetic algorism：GA）について 概説するとともに，本章で対象とする段階的整備プロセス最適化問題の特徴を整理し，遺伝的アルゴリズムを用 いることの有用性を示す．さらに，最適な段階的整備プロセスを探索するためのシミュレーションモデルを構築し， 仮想的なネットワークを用いて最適な整備プロセスを探索し，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロ ジェクト評価の必要性を示す． (5) 第 6 章の内容 第 6 章では，第 5 章で構築したシミュレーションモデルを用いて，現在供用されているわが国の高速道路ネット ワークを対象として，実際の段階的整備プロセスが，どの程度効率的な整備プロセスであったかという視点から 事後評価を行う． まず，探索の前提となる段階的整備プロセスを決定するためのプロジェクト採択基準について述べ，本研究で 構築した道路ネットワーク，分析の対象とするプロジェクト，ゾーン間一般化費用の計測方法，便益計測方法な ど，段階的整備プロセスを評価する際に用いる前提条件について整理する．さらに，第 5 章において構築した シミュレーションモデルを用いて，現在供用されている全国高速道路ネットワークの最適な整備プロセスを探索 し，実際の段階的整備プロセスと比較することによって，わが国の高速道路ネットワークの段階的整備プロセス の事後評価を行う． (6) 第 7 章の内容 第 7 章では，第 5 章で構築したシミュレーションモデルを用いて，今後建設が計画・予定されている，わが国の 高速道路ネットワークを対象として，社会的な純便益や事業者の採算性など，複数のプロジェクト採択基準を設 定し，これらの基準に従う段階的整備プロセスを明らかにする．そして，各基準に従う高速道路ネットワークの段 階的整備プロセス全体を，社会的な総便益や事業者の採算性，国土の均衡ある発展という視点から長期的に 評価する． まず，段階的整備プロセスを決定するためのプロジェクト採択基準について述べた後，本章で分析対象とする プロジェクトについて述べるとともに，整備プロセスの採算性を評価するために行う借入金償還計算の方法を示 す．そして，第 5 章において構築したシミュレーションモデルを用いて探索した各々の決定基準に従う段階的整 備プロセスを比較・考察するとともに，総純便益，借入金償還期間，30 分圏人口カバー率といったネットワーク 全体の評価指標を用いて，段階的整備プロセスを長期的に評価する． 1.3. 結語 本章では，研究の背景について述べたうえで，本研究の大きな二つの目的を明らかにするとともに，研究の構 成とその内容を示した． 1.1では，研究の背景として，プロジェクト評価の必要性の増大と残された課題について述べた後，本研究の -5- 目的が，都市間公共交通の特性を十分に考慮したプロジェクト評価手法の提案，ならびに，交通ネットワークの 段階的整備プロセスを評価するための方法論の提示，さらには，それらの手法，方法論を実際の実証分析に応 用することであることを述べた． そして，1.2では本研究の全体構成を明らかにするとともに，各章の内容を具体的に示した． 【第1章 参考文献】 1) 土木学会編：土木工学ハンドブック 第 53 編 プロジェクトの評価，pp.2162-2192，技法堂出版，1989. -61. 序論 -7- 2. 既存研究と本研究の位置付け 2.1. 概説 本章では，既存の研究をレビューするとともに本研究の特徴を示し，研究の位置付けを明らかにする． 具体的には，2.2において，交通プロジェクト評価に関連する既存研究について，開発されてきた評価手法な らびに実際の分析事例について整理する．つづく，2.3で，プロジェクトの実施に要する費用負担に関する既往 研究を概観したうえで，2.4において，2.2，2.3を踏まえて，本研究の特徴を示すとともに，研究の位置付けを明 らかにする． 2.2. 交通プロジェクト評価の現状と課題 ある特定の目的をもって実施される事業をプロジェクト（project）といい，プロジェクト評価（project evaluation）と は，特定のプロジェクトを実施することが妥当か否かを判定すること1)とされている．これまでにも，社会資本整備 事業などの公共プロジェクトの効果を科学的かつ定量的に評価すべく膨大な研究が蓄積されてきた．ここでは， 主に，交通プロジェクト評価に関する既存研究を概観し，現在までに確立された主要なプロジェクト評価手法に ついて整理した後，交通プロジェクト評価の現状ならびに，今後の課題について述べる． 2.2.1. プロジェクト評価手法 公共プロジェクトの評価に関する研究は，厚生経 済学の分野において蓄積され，その歴史は 19 世 表 2.1 プロジェクト評価の手法 個別計測法 紀のイギリスで穀物条例の効果を分析するために 経済的レント（供給が完全に非弾力的である要素 に対する収益）の概念を導入した Ricardo2)や消費 者余剰の概念を導入した Dupuit3)に遡るとされて 総合モデル法 消費者余剰法 CVM（仮想評価法） 計量経済モデル 産業連関モデル 土地利用－交通モデル 一般均衡分析 ヘドニック・アプローチ おり，その計測手法は，表 2.1に示すように，さまざまな効果を個別に計測し，その和をもって総合評価とする個 別計測法と，それぞれの効果の相互因果関係をモデルによって表現し，プロジェクトによる効果全体を同時に 計測する総合モデル法に大別される4)． 現在，交通プロジェクト評価においては，個別計測法，総合モデル法がともに用いられており，主要な評価手 法としては，(1) 消費者余剰測度（consumer surplus measure），(2) 計量経済モデル（econometric model），(3) 産業連関モデル（投入・算出モデル：input-output model），(4) 土地利用－交通モデル（land-use/transport model），(5) 一般均衡分析（general equilibrium analysis），(6) ヘドニック・アプローチ（hedonic price method）， (7) CVM（contingent valuation method：仮想評価法）などが挙げられる．これらの手法の概要について以下に述 べる． (1) 消費者余剰測度（consumer surplus measure） 消費者余剰の概念は，プロジェクトの社会的便益を計測するための手法として，1844 年に Dupuit3)によって導 -82. 既存研究と本研究の位置付け 入された．Dupuit は，架橋プロジェクトの効果を分析するために消費者余剰の概念を導入し，プロジェクトによる 消費者余剰および生産者余剰の変化分がプロジェクトの社会的便益であるとした5)．その後，Marshall6)は消費 者余剰の概念をさらに発展させ，消費者余剰を「消費者がその財を消費しないですますくらいであれば，支払っ てもよいと考える最大の金額と実際に財を購入するための支払額の差」と定義し，その後の厚生経済学研究の 基礎を形成した4)． Marshall の需要曲線の左側の面積で計測される消費者余剰の変化と効用水準の変化を貨幣タームで表した 真の便益の値が同値となるためには，プロジェクトによって供給される財やサービスの消費量が利用者の所得 水準に影響されない，すなわち，所得効果が存在しないなどという非常に厳しい条件が成立する必要がある7)8) が，この点に関しては，公共プロジェクトの実施によって供給され，価格が変化する財・サービスについては，そ の消費量は一般的に所得水準の影響をあまり受けないため問題になることは少ない9)．さらに，消費者余剰の概 念に対しては，効用に対する唯一の貨幣尺度ではないなど厚生尺度としての問題点10)11)や，積分経路依存性 の問題12)などが指摘されているものの，プロジェクトの便益を比較的簡便に計測できる有効な手法であり，多く の適用事例が存在する． なお，プロジェクトの実施は，通常，様々な波及効果（間接効果）をもたらし，他の財の価格を変化させるため， 複数の財の価格が変化することを考慮する必要がある．このような場合，後述する一般均衡分析によって便益を 計測する必要があるが，ショートカット法4)13)と呼ばれる簡便な計測法も提案されている．また，ファースト・ベスト の世界では，間接効果（金銭的外部効果）は相殺し合い間接効果の純便益の合計額はゼロとなるため，評価対 象としている財のみを考慮し，消費者余剰を計測するだけで十分であり，これに間接効果による便益額を加える と二重計算になることが示されている14)15)16)． (2) 計量経済モデル（econometric model） 計量経済モデルは，経済理論モデルに対して現実の統計データを適用し，個別具体の経済現象に関する相 互依存関係を統計的手法によって数式化したものであり，計量経済学（econometrics）にその基礎を置いている 17) ．計量経済モデルによるプロジェクト評価は，プロジェクトの経済効果をマクロ・レベルで計量的に把握するた めの一般的な手法であるが17)，多くのモデルが，Keynes によって提唱された有効需要の原理18)に基づいて供 給制約がない形でモデル化されている点が理論的な問題点として指摘されている． また，プロジェクトの経済効果を地域レベルで計測するための地域計量経済モデルについても，本州四国連 絡橋の長期的な経済効果を計測した信國・福地のモデル19)や需要サイドだけでなく供給サイドの生産力にも着 目 し た グ ロ ー バ ル METS モ デ ル （ Global Macro Economic Transport Simulator ： GMETS 20 ) 21 ) ， そ の 後 SPAMETRI（Spatial Econometric Model for Japan: Transportation, Social Capital, and Interregional Linkage））， さらには，価格メカニズムを明示的に考慮することを主張し地域の立地魅力度を示す立地地代という概念を導 入した目良のモデル22)など多数のモデルが開発されてきた． また，近年では，社会資本ストックデータの正確な推計がなされたことなどを背景とし，Aschauer23)の研究を契 機として，社会資本の生産性効果分析が精力的に行われている24)25)26)．そして，社会資本の中でも道路ストック に着目し，道路整備の経済効果を明らかにするために，その生産性への貢献度を計測したものもある27)28)29)30)． しかし，これらの分析においては，供給サイドのみを考慮したモデルが用いられている点が理論的な問題点とし -9- て指摘されている． (3) 産業連関モデル（投入・算出モデル：input-output model） 産業連関分析は，Leontief によって創始された分析手法であり，ある地域における経済部門間の財やサービ スの取引が，固有の技術構造を反映するものと考えて，その地域の経済構造を分析しようとするものである．地 域間産業連関モデルは，Leontief の産業連関モデルを地域間に拡張することにより開発され，大きく分けて， Isard 型，Chenery・Moses 型，Leontief 型17)がある． 産業連関分析の理論的な問題点としては，投入産出関係を固定している点，また，先述の計量経済モデルと 同様，供給制約がない形でモデル化されているため，投資が資本の蓄積を通して潜在生産力の向上をもたら す効果を表現することが困難である点が指摘されている4)17)．これに対し，天野・藤田31)32)は，投入係数と交易係 数の変化を内生化し，輸送費用の低下が地域間交易係数を変化させることをグラビティモデルにより表現する モデルを開発した4)．これらのモデルに対して，目良は価格メカニズムを明示的に考慮することを主張し，先述の ように，地域の立地魅力度を示す立地地代という概念を導入した計量経済モデル22)を提案している． (4) 土地利用－交通モデル（land-use/transport model） 土地利用の形態や密度の変化ならびに立地の変更は人々の交通行動の変化を，交通行動の変化は再び土 地利用に変化をもたらすという，土地利用と交通の相互作用関係を表現する土地利用－交通モデルは，1960 年代の Lowry33)モデル以降，連立方程式モデル，空間価値モデル，行動最適化モデルなど種々のタイプのモ デルが開発されている34)． Lowry モデルは，Garin によって再構成され（Garin-Lowry モデル35)），その後の土地利用モデルの基本的構 造を設定したという歴史的な意義を有しており，土地利用モデルの源流を形成している 34) ．最近でも， CALUTAS36)や，RURBAN モデル37)，宮城らのモデル38)，中村らのモデル39)など多数のモデルが開発されてい る．これらのモデルは，いずれも，土地あるいは建物市場を考慮した多市場同時均衡理論に立脚するものであ るが40)，このように理論的に精緻化されたモデルが現在の主流となっている41)42)43)44)． (5) 一般均衡分析（general equilibrium analysis） 一般均衡モデルは，経済システムの中の複数の市場で，同時に需要と供給の均衡が成立し，価格体系が決 定されることを表現したモデルであり，Walras45)によって初めて定式化された．均衡（解）の一般的な存在証明は， Mckenzie46)および Arrow and Debreu47)によって与えられた．Arrow and Debreu47)は位相数学の不動点定理の 経済モデルへの適用可能性を示すとともに，それを使って一般均衡の存在を証明した48)．その後，一般均衡理 論は，Debreu49)50)および Arrow，Hahn51)などの研究によって発展してきた8)． 上述のように，ミクロ経済学の分野において発展してきた一般均衡理論を，国民経済計算体系において作成 される種々の社会経済データを用いることにより，実際の政策や公共投資の評価に対して適用可能にした分析 手法が応用一般均衡分析（applied general equilibrium analysis あるいは computable general equilibrium analysis）である．土木計画学の分野においても，森杉ら13)52)53)によって国民経済レベルでの交通整備の評価が 行われ，その後，森杉54)55)，宮田ら56)，奥田ら57)，宮城ら58)などによって数多くの研究蓄積59)60)がなされている． (6) ヘドニック・アプローチ（hedonic price method） ヘドニック・アプローチとは，元来ある一つの製品の価格にその製品の様々な属性を回帰させることにより，属 -102. 既存研究と本研究の位置付け 性の有する価値を明らかにしようとしたものである．この手法は，Waugh61)がアスパラガス，トマト，キュウリのヘド ニック価格関数を推定したのがはじまりとされており62)，ヘドニックという名前は，財の様々な特性がヘドニック・ プレジャー（Hedonic Pleasure）をもたらすということから Court63)によって初めて用いられたとされている64)．その 後，Rosen65)によりミクロ経済理論に整合した理論展開がなされ発展してきた． この手法を，社会資本整備よる便益が土地資産価値に帰着するというキャピタリゼーション仮説（Capitalization Hypothesis）に基づき，土地資産価値の分析に適用することにより，その変化分から便益を計測することが可能 となる．キャピタリゼーション仮説には，時系列的（比較静学的）に捉えるものとクロスセクション（地域比較的）に 捉えるものとがあり，特に，クロスセクショナルなキャピタリゼーション仮説に基づいた便益計測手法は，ヘドニッ ク・アプローチと呼ばれている．キャピタリゼーション仮説の成立条件は，金本66)67)によって理論的に明らかにさ れており，交通プロジェクト評価においても多くの適用事例があり68)69)70)71)72)73)74)，交通プロジェクトによる騒音・ 振動等の環境変化の社会的費用の計測75)など，非市場財の評価にも用いられている． (7) CVM（contingent valuation method：仮想評価法） CVM は，非市場財の価値を計測できる数少ない手法として，近年急速に環境経済学の分野で発展した手法 である．CVM による評価は，Ciriacy-Wantrup76)が，天然資源の価値を計測するための“直接面接方式”の利用 を示唆したことに端を発し，1960 年代初頭に Davis77)78)79)が，メーン州の未開発の森林地帯における屋外レクレ ーションの便益を推定するために用いたのが最初とされている80)．その後，Randall ら81)，Rowe ら82)による適用 事例，および Small and Rosen83)や Hanemann84)による離散型選択理論に基づいた消費者余剰の定義がなされ 環境経済学の分野で発展し，多数の研究が蓄積された．Hanemann84) はランダム効用理論に基づき Logit Model によって被験者の選択行動を分析し，便益額を定式化した．現在，Hanemann によって定式化された便 益の概念が一般的であるとされている． そして，アメリカで，1980 年のスーパーファンド法（Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act：CERCLA）および 1990 年の油濁法（Oil Pollution Act：OPA）において自然資源の破壊に対する賠 償責任が明確に規定され，1986 年 8 月の米国内務省ルールにより CVM が CERCLA のもとでの自然資源破壊 の被害を経済的に評価する場合に適用可能であることが認められた4)こと，さらには，内務省ルールに対してオ ハイオ州などが異議申し立てを法廷に訴えたオハイオ裁判において，CVM の有効性が支持された85)86)ことなど から，CVM は非市場財の価値を計測できる手法として脚光を浴び，1989 年にアラスカ沖で発生したエクソン社 のタンカー・バルディーズ号の原油流出事故では，CVM によって生態系破壊の損害評価が行われた87)． CVM は，仮想的な財も含めて，人々が認知している，すなわち，価値を有すると考えるあらゆる財の価値を計 測することができる点が最大の長所であるが，CVM の課題としては，信頼性の確保が挙げられる．CVM による 評価では，計測結果に種々のバイアスが含まれる可能性が指摘されている88)89)90)91)． CVM において調査の信頼性を確保するための留意点については，米国商務省国家海洋大気管理局 （National Oceanic and Atmospheric Administration：NOAA）によってガイドライン85)92)としてまとめられており，調 査の実行可能性や評価対象の特性等を考慮に入れ，サーベイデザイン（アンケートの設計）を行う必要があると されている． 近年では，土木計画学の分野においても，環境の価値計測など非市場財の評価手法として多数の適用事例 -11- があり91)93)94)95)96)，顕示選好法と組合せた計測手法97)98)99)など，計測結果の信頼性を向上させるための方法論 についても提案されている．また，交通プロジェクト評価においても，プロジェクト実施による安全性や快適性の 向上を評価する際に適用されている86)100)． 2.2.2. 評価マニュアルの整備 2.2.1で概観したように，公共プロジェクト評価手法は，理論的にも実用的にもかなり確立されてきているといえ， これら研究成果に基づき，実際に交通プロジェクトを評価した分析事例も多数蓄積されてきており，公平性の視 点の欠如や計測精度等の計測技術上の問題など，いくつかの克服すべき課題は残されているものの，プロジェ クトの可否を科学的に判断する際の情報を提供するに十分な段階に達しているといえる． 現在，少子・高齢化社会の進展，政府財政事情の逼迫による投資余力の減少，公共プロジェクト全般に対す る情報公開やアカウンタビリティ確保に対する要求の高まりにより，プロジェクトの必要性ならびにその優先度が 問われていること等を背景として，先述した科学的な分析理論と実証分析に関する研究成果をもとに，実務段 階において，費用便益分析を用いて公共プロジェクトを峻別するために，種々の公共プロジェクトにおける評価 マニュアル86)101)102)103)104)が作成され，実際の計画・政策の策定や意思決定に活用され始めている． わが国の交通プロジェクトに関する評価マニュアルは，消費者余剰分析に準拠しており，評価項目としては， 利用者便益，供給者便益，環境改善便益が中心となっている．なかには，費用の算定において，用地費などの 残存価値を考慮しているものもある．また，諸外国においても，イギリスの COBA 105 ) やドイツの RAS-W （Richtlinien für die Anlage von Strassen Teil: Wirtchaftlichkeisuntersuchungen）106)など，プロジェクトの経済効率 性を評価するためのマニュアルが整備されている107)108)． このような，評価マニュアル整備の動向は，実際のプロジェクト評価においては，個々のプロジェクトに対して 個別に評価手法を決定するのではなく，理論的にも実用的にも確立された評価手法を中心にマニュアルを整備 し，意思決定の際の情報を提供すべく，統一した視点から多数のプロジェクト評価を実施していく方向にあること を意味しており，評価理論の確立ならびにその精緻化はプロジェクト評価における喫緊の課題の一つであるも のの，分析事例の蓄積ならびに問題点の抽出，実証分析のための方法論・手法の確立に対する要請も非常に 大きなものとなっているといえる． 2.2.3. 既存研究における課題 先述のように，理論的にも実用的にもかなり確立され，実際のプロジェクトに適用されつつある現在のプロジェ クト評価において，未だ残された課題としては，倫理的問題と計測技術上の問題の克服が挙げられる109)110)． (1) 倫理的問題 プロジェクトの評価とは，プロジェクトの経済的効率性・妥当性を評価するものであり，公平性の確保に関して は，十分な配慮がなされておらず，効率性と公平性のトレードオフが生じるようなプロジェクトの場合，プロジェク トによって発生する便益と費用の比較のみによってプロジェクトの妥当性を判断することには倫理的問題がある との批判がある109)．この点に関して，ドイツの RAS-W では，地域格差の是正といった社会的な規範や国土政策 の観点から，開発を促進すべき地域については，他の地域と比較して便益が大きく評価されるよう地域係数が -122. 既存研究と本研究の位置付け 設定されており，公平性に配慮した評価となっている107)．また，わが国においても，道路投資を評価する際に， 地域格差の是正を考慮した評価手法（修正費用便益分析）が提案されている86)．しかし，この倫理的問題を解 決すること，すなわち公平性を評価することができる確固たる理論の確立は非常に困難であるといえ，この問題 に対しては，効率性や公平性についての評価基準に対する合意形成が必要不可欠であると考えられる． (2) 計測技術上の問題 計測技術上の問題としては，まず，不確実性下におけるプロジェクト評価手法に関する問題が挙げられる．不 確実性下でのプロジェクトの便益を如何に評価するかについては，数多くの議論があるが，例えば，Johansson は既往理論を踏まえ，オプション価値，オプション価格，期待消費者余剰の概念を用いて，効用変化の貨幣測 度について考察している12)．また，土木計画学の分野でも，不確実性下でのプロジェクト便益の定義を試みた上 田の研究111)や，不確実性下におけるプロジェクト実施に伴う便益を評価するための指標について基礎的考察 を行った多々納の研究112)などがある．さらに，将来の不確実性を考慮したプロジェクトの最適実施タイミングに 関する研究も行われている113)114)115)116)．しかし，これまでのところ，実際のプロジェクト評価に適応可能な方法論 が確立されるには至っていない． また，オプション価値，存在価値など非市場財の価値評価手法の確立も，計測技術上の今後の課題といえる． 2.2.1において述べたように，オプション価値，存在価値など非市場財の価値評価手法としては，CVM86)100)や Conjoint Analysis96)117)118)119)120)があるが，評価結果にバイアスが含まれる可能性があることや，CVM によって非 市場財の価値計測が可能か否かについては議論が分かれている．CVM による価値計測に関する批判としては， 例えば，CVM によって数量弾力性が計測できない実証例があること（スコープ非反応仮説テスト（scope insensitivity hypothesis test）） 121 ) ，支払意思額（Willingness To Pay：WTP）と受入補償額（Willingness To Acceptance：WTA）が乖離する点122)123)，評価対象の財に関する情報量が評価値に影響を与える点124)，さらに は，WTP あるいは WTA による評価値と実売買価格と間に乖離がある点125)などが指摘されている．これに対して， バイアスは質問形式等を改良することにより排除可能であり，上記のような問題点は，バイアスが排除されていな かったために観察されたものと考えられ，CVM によって非市場財の価値計測が可能であるとの主張126)もあり， 非市場財の価値計測手法に関する議論については，未だ結論が出ていないのが現状である． さらに，交通プロジェクト評価特有の計測技術上問題としては，まず，近年の高齢化社会の進展に伴い既存交 通システムの喫緊の課題として，早急な実施が要請されている交通施設のバリアフリー化施策に対する評価に 関する理論体系の確立が挙げられる127)128)129)．高齢社会を支える交通システムの評価に関する研究はほとんど 未開拓であり，従来の交通プロジェクトにおける効率性・採算性などの経済的指標のみならず，移動制約の緩 和による機会平等といった指標に基づいて評価する必要がある．従って，これは，先述のプロジェクト評価にお ける倫理的問題とも関連が深い課題であるといえる． 次に，交通プロジェクト評価において非常に重要な要素となる交通需要について，その時間的な変動を考慮 したうえで評価するための方法論130)131)132)を提示することも今後の大きな課題の一つであるといえる．既存のプ ロジェクト評価においては，時間あるいは日，年当たりの交通需要を用いることが一般的であるが，交通需要に は，通常，時間，日，年変動がみられるため，交通トリップを行う時刻によってトリップに要する一般化費用も異な る値となる．そのため，需要の時間変動を考慮せずにプロジェクトを評価した場合，正しい評価値が得られる保 -13- 証はなく，この点についても今後解決すべき課題といえよう． さらに，交通プロジェクト評価において，交通需要とともに重要な要素となる交通利便性指標についても，特に， 都市間公共交通プロジェクトの評価において，その特性を如何に反映させるかは大きな問題となる．ここで，都 市間公共交通の特性とは，予め設定されたダイヤに従って運行し，そのダイヤによってフリークエンシー（運行 頻度）が決定されることを意味する．都市間公共交通では，一般に，都市内公共交通と比較して，フリークエンシ ーが小さいため，都市間の最短所要時間あるいは最小一般化費用とともに，運行ダイヤ・フリークエンシーが都 市間の交通利便性に大きな影響を与える．従って，都市間公共交通プロジェクトを評価する際には，その特性 を十分考慮することができる交通利便性指標を用いる必要があるといえる．本研究では，このような指標の提案 とその指標計測システムの構築，ならびに，実証分析への適用を目的の一つとしており，この問題に関しては， 第 3 章，第 4 章において詳述する． 最後に，交通プロジェクト特有の計測技術上の問題として，交通ネットワークにおける動的なプロジェクト評価， すなわち，段階的整備プロセスの評価が挙げられる．交通ネットワークを形成するために実施される個々のプロ ジェクトには，その実施による交通利便性の向上により誘発交通を発生させ，後続プロジェクトの評価を大きく向 上させる，あるいは，逆に，当該プロジェクトの実施によって，当該プロジェクトの代替路となるような後続プロジェ クトの評価を大きく低下させるという外部性が存在する．また，通常，ネットワークの形成には長期間を要し，プロ ジェクトの実施時期は時間軸上に広く分布しているため，評価の際には，社会的割引率を用いて各時点で発生 する便益を現在価値に換算する必要があり，便益の発生時期によって計測される便益額も異なるものとなる．し たがって，有無比較（with without comparison）に基づく費用便益分析による評価結果のみでプロジェクトの優 先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロジェクトを実施していくネットワークの段階的整備プロセスは，ネ ットワーク全体からみて，必ずしも最適であるという保証はない．本研究では，交通ネットワークにおける最適な 段階的整備プロセスを探索するためのシミュレーションモデルの構築ならびにその実証分析への適用を目的の 一つとしており，この問題に関しては，第 5 章～第 7 章において詳述する． 以上のように，交通プロジェクト評価に関する課題は，未だ多く山積しており，今後も評価理論の確立，評価手 法の理論的精緻化，実証分析への適用を目指した研究を遂行し，成果を蓄積していく必要がある．そして，評 価理論や手法が確立していない領域に関しても，これまでの膨大な研究蓄積ならびに最新の研究の成果を踏 まえた上で，プロジェクトの評価手法やその前提条件に関する合意形成を得たうえで，積極的に評価を行って いく必要があるといえる． 2.3. 制度・財源研究の現状 2.2においては，プロジェクト評価における便益計測手法について整理し，交通プロジェクト評価の現状な らびに今後の課題について述べた．本節では，既存研究の中での本研究の位置付けをより明確にするた めに，プロジェクト評価において，便益計測と並ぶもう一つの重要な要素である費用（負担）に関する研究 について，その領域と位置付けを整理し，その現状について述べる 133)． 交通施設整備計画に関連する土木計画学および諸分野における制度・財源研究の領域と位置付けを 整理したものを図 2.1133)に示す． -142. 既存研究と本研究の位置付け 2.3.1. 土木計画学における領域と位置付け 交通施設の整備制度や財源に関する研究については，「交通施設整備に対する土地問題，住宅問題，財源 問題等の制約が強まった現段階において，事業制度改変を支援する実証的，理論的，かつ実用的な政策科学 の確立が急務である134) ．」とされ，研究テーマとして，国際比較研究，制度の歴史研究，費用負担と便益帰 属の実態分析，事業制度・財源の提案などが挙げられている134)． これらの研究テーマのうち，まず，国際比較に関するものとしては，林らの研究 135) や中村らの研究 136)が挙 げられる．事業制度・財源の提案に関しては，森地 137) や伊東 138) の研究等がみられる．また，費用負担と便 益帰属の実態分析については，後者に関しては，森杉によって便益帰着構成表（当初は帰着便益連関表 と呼ばれていた）が提案されている 4)54)ものの，前者の費用負担の実態分析に関しては，部分的，断片的な ものが多く 139)，統一した視点で，現在の交通施設全体の費用負担の実態を明確に示したものはほとんどな く，また，費用負担の歴史的変遷に関しても，定量的に把握したものは皆無に近いのが現状である．その 理由として，下記の 2 点が挙げられる． ・ わが国においても，また，諸外国においても，交通プロジェクトは，多種多様な主体によって複雑な整 備制度のもとで実施されているため，各交通施設への投資額やその費用負担を直接把握することは 非常に困難であり，それらを定量的に捉えるための方法論も確立されていない． ・ 各交通施設への投資額や財源を定量的に捉えるためには，各種統計資料を用いる必要があるが，関 連する統計資料は多岐に渡り，また，それぞれ異なる目的で集計・編集されており，資料間の重複や 漏れを補い，整合を図る必要があり，非常に労力を有する． これに対して，中川・松中らは，交通プロジェクトの実質的な費用負担者を定量的に把握するための理論 的フレームを構築し 140)141)142) ，わが国の交通施設の実質的な費用負担者の実態を定量的に求めている 140)143) ．さらには，交通プロジェクトの費用負担者に対する理念，整備制度ならびに実質的な負担者構成に 土木計画学 ＜需要予測＞ ・四段階推定法 ・ロジットモデル ＜現象分析＞ ・土地利用モデル ・経済モデル 交通（施設整備）計画 ・需要予測 ・計画評価 経済評価 財源調達方法 交通政策 ＜制度・財源＞ ・費用負担の実態分析 国際比較，歴史研究 ・費用負担論 ・事業制度の影響分析 ・事業制度・財源の提案 ＜事後評価＞ （企業）会計学 ＜情報提供＞ ・財務諸表 ＜経済評価＞ ・費用便益分析 公共経済学 財政学 ＜租税の根拠＞ ＜受益者負担問題＞ 図 2.1 交通施設整備計画における制度・財源研究の領域とその学際的位置付け133) -15- ついて，それらの歴史的変遷を国際間で統一した視点から比較し，整備制度の変遷と負担者の関係につ いて言及している 133)141)142)144)145)． 2.3.2. 諸分野における位置付け 制度・財源研究に関連する土木計画学以外の分野として，公共経済学，財政学，会計学が挙げられる． 公共経済学の分野では，「公共財の『最適な』供給と費用の『公平な』負担配分を達成する条件を見出 す．」 146)ことを目的とし，「政府のさまざまな経済活動に共通する要素を取り出し，それらをできる限り一般的 な観点から分析」147)している． その考え方を最も具体的に展開させているのが，公共財の便益と費用を推定し，これに基づいて公共財 の供給に関する決定を行おうとする費用便益分析 148)149) である．費用便益分析に関しては，2.2で述べたよ うに，その理論的フレームに関する研究に加えて，実証的な研究も多数蓄積されているが，実際の応用に 関する試みは，前述したように土木計画学の分野に多い． 次に，財政学の分野では，公共経済学と重なる領域が多く，伝統的な財政学を現代化したものが公共経 済学であるという捉え方もある 147) ．伝統的な財政学の分野では，その主たる対象は租税であり，Neumark や Musgrave らによって租税原則が提唱されている 150)．これは，政府活動と経済活動が分離されたことによ って，政府は租税として強制的に所得循環から貨幣を調達するしかなく，そうした租税はどのように課税さ れるべきかという課税の基準の模索 151)を目的としたものである．また，財政学の分野では，受益者負担に関 する研究も行われており，受益者負担の正当性やそのあり方，租税と受益者負担との区分などが理論的に 示されている 152)153) ．このように，公共経済学や財政学の分野では，交通プロジェクトの財源のあり方に関す る理論を提供しているものの，それを実証する現象分析や実態分析については，主要な研究対象となって いない． 一方，会計学の分野は，交通プロジェクトを実施する交通事業者の意思決定という視点から見る場合に 関連が大きい．しかし，会計は「情報を提供された者が適切な判断と意思決定ができるように，経済主体の 経済活動を記録・測定して伝達する手段」 154) であり，財務会計の基本的任務は「1)企業の経営成績を明ら かにすること，2)企業の財政状態を明らかにすること」 155) とされており，直接的な利潤追求以外の目的を持 つ交通プロジェクトの費用負担論を提供するものではない．また，社会資本整備に対する費用負担の実態 を明らかにすることを目的とした研究はこの分野では行われていない． 以上のように，制度や財源に関する研究は，交通計画を作成し，評価する際に必要となる研究領域であ るが，2.2で概観したように，便益計測に関する研究が数多く進められ，一定の成果を挙げているのと比較 して，制度・財源研究に関連する分野は比較的多いものの，社会資本としての交通プロジェクトを対象とし た理論・実証の両面からの体系的研究はほとんど行われていない．そのなかでも，特に，理論研究の背景 となるべき実証的研究が進んでおらず，費用負担の実態やその歴史的変遷，さらには，それらの国際間比 較といった領域に関しては，中川・松中らの一連の研究 133)140) ～ 144) がみられる程度であり，土木計画学や 他の制度・財源研究に関連する諸分野においても十分に研究が行われてきたとはいえない． 一方，交通プロジェクト評価に関する研究分野においても，先述のように，森杉 4)54) の帰着便益構成表に -162. 既存研究と本研究の位置付け よる帰着便益の把握といった試みはあるものの，大多数の研究において，プロジェクトによって発生する便益 の総額を，理論的整合性を保ちつつ，広範囲に漏れなく正確に如何に計測するかという点に視点が置かれて おり，プロジェクトの費用負担者を考慮した各主体における費用負担の妥当性を判断するという視点からの 研究は，あまりみられない．2.2.3において，プロジェクト評価に関する倫理的問題として述べたように，交通プ ロジェクト評価に関する研究分野においても，交通プロジェクトの費用負担に対する理念ならびに実質的な負担 者を鑑み，その妥当性を担保し得る形で，プロジェクト評価を実施することは非常に重要であるといえる． しかし，便益の総額が総費用を上回る場合，利益（便益）を享受する主体から不利益（不便益）を被る主体に 補償することが可能であることから，費用便益分析においては，純便益が正であることをプロジェクト実施の妥当 性を示す基準としている（補償原理：Compensation Principle）1)109)．したがって，便益の総額を的確にかつ正確 に計測するための研究は，プロジェクトの費用負担の妥当性を論じる最初の重要なステップであるといえ，より一 層の研究蓄積が必要であるといえる． 2.4. 本研究の特徴と位置付け 2.4.1. 本研究の特徴 以上の既存研究のレビュー結果より，本研究の特徴として，以下の 3 点を挙げることができる． (1) 交通利便性指標の精緻化 交通利便性指標は，プロジェクトの評価結果に多大な影響を与えるにもかかわらず，中川156)，奥山157)，天野 158)159) らも指摘するように，従来から頻繁に交通プロジェクトを評価する際に用いられてきた所要時間や一般化 費用などの交通利便性指標は定義そのものが曖昧であり，都市間公共交通の特性である交通機関の運行ダイ ヤやフリークエンシーを十分に考慮したプロジェクト評価を行うことはできない．この点を踏まえ，これまでにも， 「滞在可能時間156）」，「最遅出発時刻と目標到着時刻との差157)」，「期待所要時間（積み上げ所要時間）158)159)」 といった運行ダイヤやフリークエンシーを考慮した交通利便性指標がいくつか提案されているが，第 3 章で詳述 するように，これらの指標は，都市間公共交通プロジェクトを評価する際に用いる指標としては，必ずしも適当で はない． これに対して，本研究では，プロジェクト評価の際に適用可能であり，かつ交通機関の運行ダイヤやフリークエ ンシーの相違を反映でき，都市間公共交通プロジェクトを適切に評価することができる交通利便性指標を提案 するとともに，実際にその指標を計測しており，この点は本研究の特徴の一つであるといえる． (2) 交通ネットワークの段階的整備プロセスの評価 通常，交通ネットワークの整備は，長期間にわたり段階的に進められるが，既存の研究では，プロジェクトの有 無比較（with without comparison）により，個々のプロジェクト評価が行われてきており，ネットワークが段階的に 整備されるプロセスそのものを評価するという視点からの研究はほとんどない．整備プロセスを評価するというこ とは，いつ（when），どの（which），プロジェクトを実施するか，すなわち，プロジェクトの実施順序を評価すること を意味するが，いつプロジェクトを実施するか，すなわち，プロジェクト実施タイミングについては，横松ら115)が， 将来の不確実性を考慮に入れた意思決定に関して，プロジェクト実施の遅延による経済的損失を理論的に考 察している．また，上田ら160)は，将来の経済動向により年当たりの純便益が変化する場合についての投資タイミ -17- ングについて考察している．しかし，交通ネットワーク整備に関しては，社会的時間選好性を考慮する，すなわ ち，将来発生する便益と費用を社会的割引率で現在価値に換算して評価する限りにおいて，将来の不確実性 や経済動向の変化を考慮しなくとも，第 5 章以降で述べるように，プロジェクトの実施順序，すなわち，段階的整 備プロセスによって，その評価は大きく異なる結果となる． 本研究では，この点を踏まえ，効率的に最適なネットワークの段階的整備プロセスを探索するための実用的な 方法論を提示している． (3) 実用的なシステムの構築 本研究の特徴として先に挙げた，運行ダイヤやフリークエンシーを考慮した交通利便性指標の計測，ならびに， 最適なネットワークの段階的整備プロセスの探索は，いずれも実証分析の際には，膨大なデータと甚大な労力 を要する． 本研究では，本研究で提案するダイヤ・フリークエンシーを考慮した新たな交通利便性指標を実際に計測す るためのシステムを構築し，そのシステムを用いて利便性指標を計測するとともに，実際の都市間鉄道プロジェ クトの評価を行っている．また，最適なネットワークの段階的整備プロセスの探索に関しても，効率的に最適なプ ロセスを探索するためのシステムを構築するとともに，わが国の高速道路ネットワークを対象として，最適な段階 的整備プロセスを探索している．このように，評価指標の提案ならびに方法論の提示に留まらず，実証分析のた めの実用的なシステムを構築している点も，本研究の大きな特徴の一つであるといえる． 2.4.2. 本研究の位置付け ここでは，2.2ならびに2.3における研究レビューの結果ならびに2.4.1で示した本研究の特徴を踏まえ，本研究 の既存研究の中での位置付けを明らかにする． 本研究では，第 3 章において，既存の交通利便性指標による都市間公共交通プロジェクトの評価における問 題点とその限界を指摘するとともに，新たな利便性指標を提案しており，本研究は，まず，既存研究においても 数多くの取り組みがなされているプロジェクト評価手法の精緻化を目指した研究であると位置付けられよう．また， 第 5 章においては，通常のプロジェクト評価の前提となっている有無比較による便益評価では，交通ネットワー クの段階的整備プロセスを適切に評価できないという，有無比較によるプロジェクト評価の限界を主張したうえで， 新たな評価フレームを提示しており，プロジェクト評価のための新たな方法論の提示を試みた研究である． さらに，第 3 章，第 5 章のそれぞれにおいて，実用的なシステムの構築を行うとともに，第 4 章，第 6 章，第 7 章において，実際のプロジェクトを対象とした実証分析を行っており，本研究は，理論や方法論の提示に留まる ものではなく，本研究で提案した指標ならびに方法論の実際問題への適用にも重点を置いた実証的な研究で もあるといえる． 2.5. 結語 本章では，既存のプロジェクト評価に関連する研究を概観し，交通プロジェクト評価の現状と課題を整理し，本 研究の特徴と既存研究の中での位置付けを明らかにした． 2.2においては，これまでに確立された主要なプロジェクト評価手法として，(1) 消費者余剰測度（consumer -182. 既存研究と本研究の位置付け surplus measure），(2) 計量経済モデル（econometric model），(3) 産業連関モデル（投入・算出モデル： input-output model），(4) 土地利用－交通モデル（land-use/transport model），(5) 一般均衡分析（general equilibrium analysis），(6) ヘドニック・アプローチ（hedonic price method），(7) CVM（contingent valuation method：仮想評価法）を取り上げ，既存研究を概観した．そして，既存研究の成果を踏まえ，現在，実際の計 画・政策の策定ならびに意思決定のための分析において活用されている評価マニュアルについて整理するとと もに，交通プロジェクト評価における課題として，倫理的問題の克服と計測技術上の問題を指摘した．そして， 2.3では，プロジェクト評価に関連する研究分野として，交通施設整備制度・財源研究の領域と位置付けを整理 し，その現状を明らかにするとともに，プロジェクト評価研究との関連を指摘した． さらに，2.4においては，本研究の特徴として，ダイヤ・フリークエンシーを考慮した新たな都市間交通利便性 指標を提案している点，最適なネットワークの段階的整備プロセスを探索するための方法論を提示している点， さらには，実用的な指標計測システムならびに最適な段階的整備プロセス探索システムを構築している点を挙 げた．そして，既存研究のレビュー結果を踏まえて，本研究が評価手法の精緻化ならびにプロジェクト評価のた めの新たな方法論の提示を目指したものであるとともに，理論や方法論の提示に留まるものではなく実証分析 への適用にも重点を置いた研究であることを述べ，本研究の位置付けを明らかにした． 【第2章 参考文献】 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 土木学会編：土木工学ハンドブック 第 53 編 プロジェクトの評価，pp.2162-2192，技法堂出版，1989. 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Schwarz eds., Determining the Value of Non-Marketed Goods, pp.127-164, 1997. 127) 木村一裕，藤原章正，森山昌幸，森島 仁，北川博巳，岡本英晃，三星昭宏，元田良孝，清水煌三，児玉 健，鈴木義康，飯田克弘，新田保次，松中亮治，青山吉隆，都 君燮：高齢者・障害者の交通需要のとら え方と交通システム構築，土木計画学研究・講演集 Vol.24(1)，pp.755-762，2001.11. 128) 佐藤寛之，青山吉隆，中川 大，松中亮治，白柳博章：都市公共交通ターミナルにおける乗換抵抗の要 因分析と低減効果による便益計測に関する研究，土木計画学研究・論文集 Vol.19 No.4，pp.803-812， 2002.10. 129) 佐藤寛之，青山吉隆，中川 大，松中亮治：潜在需要を考慮した交通バリアフリー計画の評価理論，土木 計画学研究・講演集 Vol.25 CD-ROM，2002. 130) 小林潔司，奥村 誠，永野光三：鉄道通勤交通における出発時刻分布に関する研究，土木計画学研究・ -23- 131) 132) 133) 134) 135) 136) 137) 138) 139) 140) 141) 142) 143) 144) 145) 146) 147) 148) 149) 150) 151) 152) 153) 154) 155) 156) 157) 158) 159) 論文集 No.14，pp.895-906，1997.9. 奥村 誠，永野光三，小林潔司：始業時刻の設定が鉄道通勤交通に及ぼす影響に関する研究，土木計画 学研究・論文集 No.15，pp.831-840，1998.9. 江口英毅：期待一般化費用を用いた大規模交通プロジェクトの便益計測に関する研究，京都大学大学院 工学研究科修士論文，1999.2. 松中亮治：交通施設整備における制度・財源研究の展開，京大土木 100 周年記念ワークショップ論文集 －21 世紀の都市・交通モデリング－，京大土木 100 周年記念計画系ワークショップ組織委員会， pp.311-319，1997.7. 土木学会編：交通整備制度 －仕組みと課題－ 改訂版，土木学会，p.14，1993.11. 小坂彰洋，川口有一郎，冨田安夫，林 良嗣：都市鉄道の整備と運用に関する国際比較分析 -東京，ロン ドン，パリ-，土木計画学研究・講演集 No.16 (1)，pp.953-960，1993.12. 万 小鵬，中村英夫，各国の高速道路の整備効果と財源政策について，土木計画学研究 講演集 No.13，pp.363-370，1990.11. 森地 茂：鉄道整備と財源，土木学会誌，pp.43-46，1987.10. 伊東 誠：都市内鉄軌道整備のための新たな財源確保方策に関する研究，土木計画学研究・論文集 No.5，pp.163-170，1987.11. 例えば，佐藤信之：空港・道路・鉄道建設財源の比較，鉄道ジャーナル，pp.60-65，1994.12. 中川 大，石橋洋一，松中亮治：交通施設整備財源の負担者構成に関する研究，土木学会論文集 No.506／Ⅳ-26，pp.87-97，1995.1. 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Gaabucayan，森杉壽芳：公共事業の投資タイミングについて: 食べ頃と賞味期限 の比喩，運輸政策研究 Vol.5 No.1，pp.22-27，2002.4. -25- 3. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性 指標 3.1. 概説 従来，都市間公共交通プロジェクトを評価する際，都市間の交通利便性を表す指標として，最短所要時間や 最短所要時間となる移動経路の一般化費用，すなわち，最小一般化費用ならびに運行本数等が主として用い られてきた1)2)3)4)5)．しかし，都市間公共交通は，都市内公共交通と比較してフリークエンシー（運行頻度）が小さ いため，運行ダイヤの設定やフリークエンシーが都市間の交通利便性に大きな影響を与えると考えられる．その ため，従来から用いられてきた最小一般化費用等の交通利便性指標では，適切にプロジェクトを評価することは できないといえる．例えば，既に航空便が運行している路線に高速鉄道を整備するプロジェクトについて考えて みると，このようなプロジェクトの実施は，最短所要時間あるいは最小一般化費用には大きな改善がみられない 場合でも，フリークエンシーが大幅に増加し，都市間の交通利便性を大幅に向上させると考えられるが，従来か ら用いられている交通利便性指標では，このような効果を正確に評価することはできない．各々の便が予め設定 された運行ダイヤに従って運行し，その運行ダイヤによってフリークエンシーが決定されることは，都市間公共交 通が有する非常に大きな特性である．そのため，都市間公共交通プロジェクトを適切に評価するためには，運行 ダイヤ・フリークエンシーを十分に考慮した交通利便性指標を用いる必要があるといえる． そこで，本章では，運賃・運行ダイヤ・フリークエンシーといった都市間公共交通の特性を十分に考慮できる交 通利便性指標として，EVGC（Expected Value of Generalized Costs：期待一般化費用）6)7)を提案するとともに，都 市間の交通利便性指標としての有用性を検証する．後述するように EVGC は，都市間を結ぶ鉄道，航空，バス など全ての交通モードの全運行ダイヤを基に計測する指標であり，「出発時刻毎に最小となる一般化費用の期 待値」と定義する．この EVGC の定義ならびに計測方法について述べるとともに，その交通利便性指標としての 有用性を示すことが本章の目的である． 具体的には，3.2において，交通利便性指標に関する既存研究の成果を概観するとともに，都市間公共交通 の特性を考慮したプロジェクト評価の必要性について考察する．3.3においては，本章で提案する交通利便性 指標である EVGC を定義するとともに，その計測方法について述べる．そして，3.4においては，本章で提案する EVGC の交通利便性指標としての有用性について整理するとともに，都市間の旅客流動データを用いたモデル 分析を行い，EVGC の表現力について検証し，交通利便性指標としての有用性を明らかにする． 3.2. 都市間公共交通の特性を考慮した評価の必要性 本節では，公共交通機関によって結ばれている都市間の交通利便性を表すために従来から用いられてきた 最短所要時間や最小一般化費用について，都市間交通利便性指標としての問題点を整理する．そして，それ らの問題点に対して，具体例を挙げながら，詳細に考察を加えることにより，運行ダイヤやフリークエンシーなど 都市間公共交通の特性を考慮した評価の必要性を示すとともに，都市間の交通利便性を計測する際に考慮す べき項目を明らかにする． -263. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 3.2.1. 従来の交通利便性指標 (1) 最短所要時間ならびに最小一般化費用 都市間の交通利便性指標として，最短所要時間ならびに最小一般化費用を定義・計測する際には，以下の 2 通りの方法がある． 1) リンクごとに計測する方法 リンクごとに所要時間を設定し，通常の最短経路探索によってノード間（都市間）の最短所要時間を計測する 方法である．その際，リンクの所要時間の設定には，最速便の値が用いられることが多い．また，最小一般化費 用は，上記のように求めた最短所要時間に時間価値を乗じたものに，最短所要時間となる移動経路の運賃を加 えて計測するのが最も一般的である．さらに，最短所要時間ならびに最小一般化費用に実際のフリークエンシ ーを反映させるために，ダミーリンクなどを用いて，所要時間に乗換時間を加える場合もある．この場合，乗換時 間を，平均運行間隔の 1/2 と設定することが多い． このような方法の問題点としては， ・ 実際の運行ダイヤにおいては，必ずしも最速便どうしが接続されているとは限らない． ・ 運行間隔によって乗換時間を考慮する際に，厳密に最速便のみの運行間隔を用いるのか，最速便に準じ る便（最速便と比較して多少所要時間が長い便）まで含めた運行間隔を用いるのか，などのように，設定に 曖昧さがある． などが挙げられる． 2) 厳密な最短所要時間・最小一般化費用を計測する方法 ノード間（都市間）の厳密な最短所要時間とは，「乗換時間も含めた所要時間が最も短いもの」と定義すること ができるが，これを求めるためには，運行ダイヤに基づいて，全ての便を対象として，そのような移動経路を探索 する必要がある．また，厳密な最小一般化費用とは，「所要時間ならびに運賃から算出される一般化費用が最も 小さいもの」と定義でき，これについても，最短所要時間と同様に，全便を対象とした移動経路の探索が必要と なる． 厳密に最短所要時間あるいは最小一般化費用を計測する方法は，1)で述べたリンクごとに計測する方法と比 較して，定義が非常に明確で，設定等に曖昧さがない．しかしながら，問題点として， ・ 都市間公共交通では，最速便のフリークエンシーが極めて低い場合があり，最速便だけでは都市間の交通 利便性を正確に評価できない． ・ 全便の運行ダイヤを検索する必要があり，また，通常の最短経路探索を用いて計測できないため，計測が 非常に困難である． などが挙げられる． 上記 2 通りの方法のうち，従来から頻繁に交通プロジェクトを評価する際の交通利便性指標の計測に用いられ てきたのは 1) リンクごとに計測する方法 である．それは，2) 厳密な最短所要時間・最小一般化費用を計測す る方法 と比較して，簡便に交通利便性指標の計測が可能であるためである．しかし，中川8)，奥山9)，天野10)11) らも指摘するように，このような指標は定義そのものが曖昧であり，都市間公共交通の特性である交通機関の運 -27- 行ダイヤやフリークエンシーを十分に考慮したプロジェクト評価を行うことはできない． (2) 期待所要時間ならびに運行ダイヤ・フリークエンシーを考慮した最短所要時間 公共交通機関の運行ダイヤ・フリークエンシーを考慮した交通利便性指標に関する研究として，奥山ら9)は， 目的地への目標到着時刻を複数設定し，交通機関の運行ダイヤを考慮したうえで，その時刻までに到着できる 最遅出発時刻と目標到着時刻との差を都市間の最短所要時間として算定している．この研究では，目的地にお ける目標到着時刻を 10 時～18 時までの 2 時間毎に設定しているため，交通機関の運行ダイヤについては，あ る程度考慮されているものの，フリークエンシーについては，十分に考慮されているとは言えない． また，天野ら10)は，最短所要時間に代わる指標として，期待所要時間（以前は積み上げ所要時間と呼ばれて いた）を提案しているが，この指標では，交通機関の運行ダイヤ・フリークエンシーについては十分考慮されてい るものの，移動に要する費用が考慮されていないため，運賃水準の違いによる交通利便性の差異を考慮するこ とはできない． 以上のように，従来から交通機関の運行ダイヤ・フリークエンシーを考慮した都市間の交通利便性指標はいく つか提案されてきているが，都市間公共交通プロジェクトを評価する際には，3.2.1(1)で述べた計測方法による 最短所要時間や最短所要時間を与える経路の一般化費用が主に用いられてきた．これらの指標では，所要時 間や運賃は考慮されるが，都市間公共交通の特性である運行ダイヤ・フリークエンシーを反映することは困難で ある場合が多い．その理由について，出発時刻と一般化費用との関係を踏まえて以下で考察し，運行ダイヤ・フ リークエンシーを考慮した評価の必要性を示す． 3.2.2. フリークエンシーを考慮する必要性 表 3.1は，ある 2 都市 AB 間を結ぶ鉄道 の運行ダイヤと運賃を示したものである． ここでは，両都市間を結ぶ交通機関は表 表 3.1(1) 都市 AB を結ぶ鉄道の運行ダイヤと運賃 －パターン 1－ 都市 A 発時刻 9:00 3.1に示す鉄道のみとし，表 3.1(1)に示 すように都市 AB 間が，2 本の列車で結ば れている場合（パターン 1）と表 3.1(2)に 示すように，3 本の列車で結ばれている場 合（パターン 2）について両都市間の交通 利便性について考えてみることにする． 図 3.1は，それぞれの運行ダイヤパタ 15:00 経由都市 着時刻 発時刻 直通 直通 都市 B 着時刻 11:00 17:00 所要時間 運賃 2:00 3,000 円 2:00 3,000 円 表 3.1(2) 都市 AB を結ぶ鉄道の運行ダイヤと運賃 －パターン 2－ 都市 A 発時刻 9:00 12:00 15:00 経由都市 着時刻 発時刻 直通 直通 直通 都市 B 着時刻 11:00 14:00 17:00 所要時間 2:00 2:00 2:00 運賃 3,000 円 3,000 円 3,000 円 ーンについて，出発時刻と一般化費用の関係を図示したものである．パターン 1 の場合，列車の出発時刻 t=9:00，15:00 に出発するときの一般化費用 m は，最短所要時間となる移動経路の一般化費用である．この場合， 他に両都市を結ぶ便はないため，m は厳密な意味での最小一般化費用でもある．ここで，時刻 t（9:00<t<15： 00）の間に出発する場合を考える．時刻 t に出発する場合，最も早く出発する列車の出発時刻は t=15:00 であり， （15:00－t）に相当する待ち時間が発生し，その分所要時間が増加することになる．この待ち時間による所要時 間の増加を貨幣換算したものが図 3.1(1)上の w に相当する．つまり，時刻 t に出発する場合の一般化費用は -283. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 一般化費用 一般化費用 GC GC ΔGC w m m 9:00 t 15:00 出発時刻 図 3.1(1) 出発時刻と一般化費用の関係 ―パターン 1― 9:00 12:00 15:00 出発時刻 図 3.1(2) 出発時刻と一般化費用の関係 ―パターン 2― m+w となる．これを全ての出発時刻に適用して，出発時刻と一般化費用との関係を図示したものが図 3.1(1)で ある．同様に，パターン 2 について図示したのもが，図 3.1(2)である． この例の場合，図 3.1に示すように，両パターンとも，両都市間を結ぶ列車の最短所要時間ならびに最小一 般化費用は，ともに一致しており，図 3.1の m で表される．しかし，時刻 t（9:00<t<12：00）の間に出発する場合， パターン 2 で結ばれている場合の方が，パターン 1 と比較して，ΔGC だけ一般化費用が小さく，都市間の交通 利便性は高いといえる． このように，従来の最短所要時間あるいは最小一般化費用を用いた場合，これらの指標が等しい都市間では， フリークエンシーの高低にかかわらず同じ交通利便性と評価されることになる．しかし，上述の例のように，フリー クエンシーの高低が都市間の交通利便性に大きな影響を与えていることは明白であり，都市間公共交通プロジ ェクトを評価する際には，フリークエンシーを考慮した交通利便性指標を用いる必要があるといえる． 3.2.3. 運行ダイヤを考慮する必要性 都市間の交通利便性を表現する場合，両都市間を結ぶ交通機関の最短所要時間あるいは最小一般化費用 ならびにフリークエンシー考慮するだけでは不十分な場合がある．以下では，このような例について考えてみる こととする． (1) 便によって所要時間が異なる場合 表 3.2に示すような運行ダイヤによって 2 都市 AB が結ばれている場合，従来の指 標ではどのように両都市間の交通利便性 が表現されるのであろうか． 図 3.2は，表 3.2に示す運行ダイヤパタ ーンについて，出発時刻と一般化費用の 表 3.2 都市 AB を結ぶ鉄道の運行ダイヤと運賃 －便によって所要時間が異なる場合－ 都市 A 発時刻 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 経由都市 着時刻 発時刻 直通 直通 直通 直通 直通 都市 B 着時刻 10:00 14:00 16:00 18:00 20:00 所要時間 2:00 4:00 4:00 4:00 4:00 運賃 5,000 円 3,000 円 3,000 円 3,000 円 3,000 円 関係を図示したものである． 表 3.2に示すように，両都市間の最短所要時間は，表中で時刻を斜体で表した 8:00 に都市 A を出発する場 合の 2:00 である．また，最小一般化費用は，時間価値によって異なるが，仮に，時間価値=5,000 円/時間とする -29- なる．この場合，最短所要時間あるいは最小一般化費 用で両都市間を結んでいるのは 8:00 に出発する一便 GC のみであり，以降の便は，所要時間 4:00，一般化費用 一般化費用 と，8:00 に都市 A を出発する場合の GC1=15,000 円と GC2=23,000 円で両都市間を結んでいる．従って，これ らの値のいずれを用いても，両都市間の交通利便性を 適切に表現することはできない．一方，最短所要時間 GC1 GC2 あるいは最小一般化費用，ならびにその移動経路の便 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 数を用いて，両都市間の交通利便性を表現した場合 出発時刻 図 3.2 出発時刻と一般化費用の関係 ―便によって所要時間が異なる場合― についても，10:00 以降に出発する 4 便の有無による交 通利便性の違いを表現し得ず，適切であるとはいえない．すなわち，このような場合，両都市間を結ぶ最短所要 時間ならびに最小一般化費用は容易に計測することができるものの，両都市間を結ぶ列車のフリークエンシー を両都市間の交通利便性を適切に表現できるよう設定することは困難である． 以上のように，所要時間の異なる便によって両都市間が結ばれている場合，フリークエンシーとして最短所要 時間あるいは最小一般化費用となる便数や運行している列車の総便数を用いた指標では，両都市間の交通利 便性を適切に表現することはできず，運行ダイヤを考慮した上で，交通利便性指標を計測する必要があるとい える． (2) 便によって乗換時間が異なる場合 表 3.3に示すような運行ダイヤによって 両都市 AB が結ばれている場合，都市 A －経由都市間ならびに経由都市－都市 B 間，それぞれの最短所要時間は 1:00 であ 都市 A 発時刻 7:00 12:00 17:00 一般化費用は，図 3.3に示すように，全便とも GC0 と 等しくなる．従って，最も簡便に両都市間の交通利便 都市 B 着時刻 9:30 16:00 20:30 所要時間 2:30 4:00 3:30 運賃 3,000 円 3,000 円 3,000 円 GC 性を表現するならば，都市 AB 間の最短所要時間は 経由都市 着時刻 発時刻 8:00 8:30 13:00 15:00 18:00 19:30 一般化費用 り，乗車時間ならびに運賃によって生じる 表 3.3 都市 AB を結ぶ鉄道の運行ダイヤと運賃 －便によって乗換時間が異なる場合－ 2:00 となり，仮に，時間価値=5,000 円/時間とすると， 一般化費用は 13,000 円となる．しかし，経由都市に ＧＣT1 おいて乗換時間が発生し，それによって生じる一般 化費用は GCT1，GCT2，GCT3 と便によって異なる値と なる．そのため，厳密な意味での両都市間の最短所 要時間は t=7:00 に出発した場合の 2:30 となり，都市 A－経由都市間ならびに経由都市－都市 B 間の最 ＧＣT2 ＧＣT3 ＧＣ0 7:00 12:00 17:00 出発時刻 図 3.3 出発時刻と一般化費用の関係 ―便によって乗換時間が異なる場合― 短所要時間をそれぞれ単純に足し合わせることによって求める最短所要時間は，大きな乗換時間が発生する 可能性が高い都市間の交通利便性指標としては適切なものであるとはいえない．そこで，既存の研究において -303. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 も，経由地での乗換時間を考慮した交通利便性指標が用いられている．しかし，従来の指標で頻繁に用いられ ている乗換時間=平均運行間隔の 1/2 という設定では，表 3.3の運行ダイヤの場合，乗換時間は，（6:30+4:30） /2/2=2:45 と設定されるが，実際に運行ダイヤから厳密に計測すると，乗換時間の平均値は（0:30+2:00+1:30） /3=1:20 となり，平均運行間隔を用いて設定した乗換時間の約半分の値となる．このように経由都市における乗 換時間が異なる場合においては，リンクごとの所要時間と平均運行間隔から両都市間の最短所要時間や最小 一般化費用を適切に計測することはできず，また，両都市間を結ぶ列車のフリークエンシーを両都市間の交通 利便性が適切に表現できるよう設定することは困難である．都市間公共交通では，上述のように便によって乗換 時間が異なるケースは多々存在するため，各便の乗換時間の相違を適切に都市間の交通利便性指標に反映 させるためには，運行ダイヤを考慮した上で，交通利便性指標を計測する必要があるといえる． (3) 最短所要時間・最小一般化費用の計測が困難な場合 今度は，表 3.4に示すような運行ダイヤ によって両都市 AB が結ばれている場合 について考えてみることにする．図 3.4は， 表 3.4に示す運行ダイヤパターンについ て，出発時刻と一般化費用の関係を図示 都市 A 発時刻 － 9:00 12:00 － 15:00 このような場合，都市 A－経由都市間ならびに経由 都市－都市 B 間，それぞれの最短所要時間は，表中 都市 B 着時刻 11:30 13:00 15:30 17:00 19:30 所要時間 － 4:00 3:30 － 4:30 運賃 － 3,000 円 3,000 円 － 3,000 円 GC で時刻を斜体で表した便を利用した場合の 1:00 であり， 経由都市 着時刻 発時刻 10:00 － 10:00 12:00 13:30 14:00 16:00 － 16:00 18:00 一般化費用 したものである． 表 3.4 都市 AB を結ぶ鉄道の運行ダイヤと運賃 －最短所要時間の計測が困難な場合－ 平均運行間隔の 1/2 を乗換時間として考慮したとして も，両都市間の最短所要時間は 3:00 となる．しかし， 厳密には，両都市間は，t=12:00 に都市 A を出発し， ＧＣ1 ＧＣ2 ＧＣ3 経由都市を t=14:00 に出発する経路によって最短所要 時間 3:30 で結ばれている．この経路において利用さ れる便はともに，都市 A－経由都市間ならびに経由都 市－都市 B 間を最短所要時間で結ぶ便ではない．す 9:00 12:00 15:00 出発時刻 図 3.4 出発時刻と一般化費用の関係 ―最短所要時間の計測が困難な場合― なわち，都市間は，必ずしもリンクごとの最速便のみによって最短所要時間で結ばれているのではないため，通 常の最短経路探索によっては，都市間の最短所要時間を計測することができないことを意味している． このように，都市間公共交通においては，全ての便の運行ダイヤを考慮しなければ，都市間の最短所要時間 を計測することすらできない場合もある． (4) 複数の交通機関が競合する場合 都市が，表 3.5に示すように複数の交通機関によって結ばれている場合を考えてみることにする．図 3.5は， 表 3.5に示す運行ダイヤについて，出発時刻と一般化費用の関係を図示したものである． このような場合，最短所要時間あるいは最小一般化費用は，航空便を利用した場合の 1:00，20,000 円（時間 価値を 5,000 円／時間として計算）となる．しかし，航空便は一日に 2 便運行しているのみであり，このような従来 -31- の指標では，両都市間を高頻度で結んでいる鉄道による利便性が全く評価されておらず，都市間の交通利便 表 3.5 都市 AB を結ぶ交通機関の運行ダイヤと運賃 －複数の交通機関が競合する場合－ 交通機関 運賃 鉄道 10,000 円 出発時刻 到着時刻 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 時刻表 航空 15,000 円 所要時間 一般化費用 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 出発時刻 3:00 3:00 3:00 3:00 3:00 3:00 3:00 到着時刻 バス 5,000 円 所要時間 10:00 11:00 1:00 15:00 16:00 1:00 出発時刻 到着時刻 19:30 24:00 所要時間 5:30 GC バス 航空 鉄道 ＧＣR 7:00 ＧＣB ＧＣA 9:00 10:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 19:30 出発時刻 図 3.5 出発時刻と一般化費用の関係 －複数の交通機関が競合する場合－ 性を表す指標としては極めて不適切であるといえる．表 3.5に示すケースにおいても，図 3.5に示すように，航 空便が先着となるのは，出発時刻が 9:00<t<10:00，13:00< t<15:00 の 3 時間のみであるが，鉄道が先着便となる のは，出発時刻が t<9:00，10:00<t<13:00，15:00<t<19:00，t>19:30 の 20.5 時間であり，鉄道は，両都市間の交 通利便性に大きな影響を及ぼしているといえる． 複数の公共交通機関によって都市間が結ばれている場合，通常，表 3.5に示すケースのように都市間の所要 時間や運行便数は，交通機関によって大きく異なるため，図 3.5に示すように，出発時刻によって最短所要時 間あるいは最小一般化費用となる移動経路は異なることになる．従って，このような場合，両都市間を結ぶ全て の交通モードの運行ダイヤを考慮した上で交通利便性指標を計測する必要があるといえる． 3.3. EVGC の定義とその計測方法 3.2での考察より，都市間の交通利便性を適切に表すためには，交通機関のフリークエンシーのみならず，都 市間を結ぶ全ての交通機関について，各便の運行ダイヤをも考慮に入れる必要があるといえ，また，都市間の 交通利便性を表す最短所要時間や一般化費用は，運行ダイヤ・フリークエンシーの影響を受け，出発時刻によ -323. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 って大きく異なるものであるため，都市間の交通利便性を適切に評価するためには，これらの指標を出発時刻 ごとに計測し，運行ダイヤ・フリークエンシーを考慮することができる指標を用いる必要があると考えられる． 本節においては，都市間の交通利便性を表すために，運行ダイヤ・フリークエンシー，所要時間，運賃，出発 時刻の 4 項目を全て考慮することができる EVGC（Expected Value of Generalized Costs：期待一般化費用）を定 義するとともに，その具体的な計測方法について述べる． 3.3.1. EVGC の定義 EVGC（Expected Value of Generalized Costs：期待一般化費用）とは，「出発時刻毎の厳密な意味での最小一 般化費用を，その時刻に出発する出発確率分布を考慮して加重平均したもの」と定義する．これを式で表すと 式（3-1）のようになる． T0 EVGCi , j GCi , j (t ) f i , j (t )dt .................... (3-1) GCi. j (t ) C i , j (t ) Ti. j (t ) .................... (3-2) 0 subject to T0 0 f i. j (t )dt 1 .................... (3-3) ただし， T0 ：都市 ：出発時刻 ：時間価値（円／分） ：24 時 EVGC i , j ：都市 ij 間の EVGC（円） GC i , j (t ) ：都市 i を時刻 t に出発するときの都市 ij 間の最小一般化費用（円） C i , j (t ) ：都市 i を時刻 t に出発するときの都市 ij 間の運賃・料金（円） Ti , j (t ) ：都市 i を時刻 t に出発するときの都市 ij 間の所要時間（分） f i , j (t ) ：都市 ij 間の出発確率分布 i，j t なお，EVGC を計測する際に用いる時間価値 については，「鉄道プロジェクトの費用対効果分析マニュアル 9912)」に記載されている都市間公共交通プロジェクト評価における時間価値を参考に，70 円／分と設定した． また，一般的に，式（3-3）の出発確率分布 f i , j (t ) は 1 日の間に大きく変動するものと考えられる．よって，正確 に交通特性を反映させた EVGC を計測するためには，出発確率分布を算定し，出発時刻ごとに最小一般化費 用を求めた後，式（3-1）を用いて EVGC を求める必要がある．しかし，本研究においては，データ入手の困難性 や指標計測の簡便性を考慮し，出発確率分布に関して以下のような仮定を設けて EVGC の計測を行うこととし た．公共交通においては，深夜から早朝にかけて出発する確率はほぼ 0 であると考えられため， t istart , j （=6:00）か ら t iend , j （=24:00 までに目的都市に到着し得る最遅出発時刻）までの時間帯をコアタイムと定義し，コアタイム内で は出発確率は一定，コアタイム外では 0 であるとする． -33一般化費用 GC バス 航空 鉄道 ＧＣR 6:00 EVGC ＧＣA 7:00 9:00 10:00 11:00 13:00 ＧＣB 15:00 コアタイ 17:00 19:0019:30 出発時刻 図 3.6 EVGC の概念 仮定した出発確率分布は次式で表される． 1 end start f i. j (t ) t i , j t i , j 0 t start i, j t t iend ,j 0 t t start i, j , t iend ,j t T .................... (3-4) ただし， t istart ,j t end i, j ：コアタイム開始時刻（一律 6:00） ：コアタイム終了時刻（24:00 までに都市 j に到着し得る都市 i の最遅出発時刻） 以上のように定義した EVGC は，運行ダイヤ・フリークエンシー，所要時間，運賃，出発時刻を全て考慮した指 標であり．3.2.2，3.2.3で指摘した従来の指標では表現することができない都市間公共交通の特性を適切に表 現し得るものとなっている．図 3.6は，表 3.5に示した運行ダイヤについて，EVGC の計測方法を概念的に示し end たものである．EVGC は， t istart , j から t i , j のコアタイムの間において，出発時刻ごとに，運行ダイヤおよび運賃，所 要時間に基づいて，厳密な意味で最小一般化費用となる移動経路を全て探索し，式（3-4）に示す出発確率分 布を用いて，その最小一般化費用の期待値を求めたものである．この場合，19:30 に出発するバスが都市 j に到 着する時刻は 24:00 であるため， t iend , j は 19:30 と設定し，6:00 から 19:30 の間，出発者数は一様に分布している と仮定する．次に，全ての出発時刻に対して，厳密な意味での最小一般化費用を計測する．各出発時刻におけ る最小一般化費用は，最小一般化費用となる移動経路において利用する便が出発する時刻において極小値を とる．図 3.6において，これらは●で表している．それ以外の時刻に出発した場合，次の便までの待ち時間が加 わるため，図に示すように，次の便の出発時刻までは最小一般化費用は右下がりの直線となる．乗換時間や各 -343. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 便の所要時間が異なる場合や，図に示すように複数の交通機関が競合する場合においても，最小一般化費用 の線は描くことが可能である．そして，コアタイム内で出発確率は一様に分布しているという仮定から，図中の 部分の面積を求めコアタイム時間帯で除したものが EVGC となる．なお，図中の GCA は，この両都市間を結 ぶ厳密な意味での最小一般化費用となる．以降，この値を MVGC（Minimum Value of Generalized Costs in a Day：日最小一般化費用）と呼ぶこととする． 3.3.2. EVGC の計測 ここでは，3.3.1で定義した EVGC を実際に計測する．本研究では，都市間公共交通プロジェクトの評価を目的 としているため，全国の 47 都道府県庁所在地間について，EVGC の計測を行うこととした．EVGC を実際に計測 するためには，全国の都道府県庁所在地間の厳密な意味での最小一般化費用を出発時刻ごとに計測する必 要があるが，これには甚大な労力が必要となる．そこで，本研究では，EVGC を計測するために，公共交通機関 ネットワーク，時刻表をデータベース化し，PC 上で EVGC を計測するシステムを構築した． (1) 対象としたネットワーク 公共交通機関の EVGC を計測するためのデータベースは，都道府県間を結ぶ，鉄道，航空，旅客船，高速バ スおよび空港アクセス交通機関ネットワークから構成されており，1995 年および 1999 年の時刻表データを基に 構築した． データベースに収録するノードおよびリンク，便の選定にあたっては，全国の都道府県庁所在地間の交通利 便性指標の計測が十分可能となるよう，表 3.6に示すような基準を用いた．その結果，1995 年の公共交通ネット ワークにおける収録ノード数は 188，リンク数は 235，1999 年のネットワークにおいては，ノード数 176，リンク数 288 となった．また，収録している鉄道，航空，旅客船，高速バスおよび空港アクセス交通の便数は両年次ともに 表 3.6 公共交通ネットワークデータベースの概要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 概要 算出対象となる各都道府県庁所在地最寄駅 路線相互の乗換駅 列車間，交通モード間乗換駅 料金算出にあたり分岐点となる JR 各社境界駅 （中小国，児島，下関，小倉，博多） 現実の鉄道路線に従った，上記のノード間を結ぶリンク 都市間移動に利用されるような鉄道・高速バスの主要なリンク 港湾，空港アクセスのためのバス・地下鉄等のリンク 航空は，上記のノード間を結ぶ全ての路線 旅客船は，代替交通機関の利便性が低いと思われるリンク 便選定基準 ・ ・ ・ 新幹線，特急，急行は上記リンクに含まれるものは全て考慮 優等列車の頻度が少ない場合，快速，普通列車を考慮 臨時列車は，データの都合上考慮せず 適用した運賃データ ・ ・ ・ ＪＲについては，普通運賃・通常期指定席特急料金・自由席急行料金 旅客船については，普通２等運賃 航空については，通常期料金 ノード選定基準 リンク選定基準 考慮する ・ ・ ・ ・ 各種特急料金（各種新幹線料金，A 特急料金，B 特急料金） JR 会社相互間の運賃制度の違い 乗り継ぎ割引は，新幹線と特急および新幹線相互間のみ 幹線，地方交通線の運賃制度の違い 考慮しない ・ ・ 東京，大阪の電車特定区間の運賃 加算運賃設定区間における加算運賃 運賃制度の取り扱い -35- 約 1 万便となっている．なお，データベースに 在来線 新幹線 は，各便の運行ダイヤのほか，運賃データ， 運賃算出に必要となる路線距離や種別など も収録している．構築したデータベースを基 に描いた鉄道ネットワークを図 3.7に示す． (2) 計測システムの概要 構築したデータベースを基に ECGV を計測 するシステムのフローを図 3.8に示す．図 3.8に示すように，時刻表データ，運賃データ 等を用いて，各都市間について出発時刻ご とに逐一最小一般化費用を計測する． その際，ダイヤに従って運行し，さらには， 図 3.7 公共交通ネットワーク（鉄道） 割引運賃の適用など複雑な運賃体系となっ ている公共交通機関を対象としている本 時刻表データ システムにおいては，通常の最短経路探 索に用いられている方法をそのまま利用 都市・出発時刻ごと 経路データ（列車種別・路線） することはできない． 通常の最短経路探索に用いられている 路線距離データ 時間価値 Dijkstra 法は，ノード間の距離や所要時 乗車運賃データ 間を順次足し合わせ比較・更新すること 特急料金データ により，最短距離経路や最短所要時間経 路を特定する計算アルゴリズムであるた JR 普通料金 JR 特急料金 その他料金データ その他料金 所要時間の 貨幣換算値 め，本システムでは，ノードの情報更新の 際に，検索中のノードに至るまでに利用 最小一般化費用・所要時間算出 した経路情報を運賃計算に反映させるこ となどによって，運行ダイヤや複雑な運賃 体系を的確に反映した最小一般化費用 を計測できるよう改良を加えている． 都道府県間 コアタイムの設定 6:00 からその日のうちに目的地に到達 する最遅出発時刻 コアタイム内の出発時刻の最小 一般化費用を加重平均 3.3.3. 計測結果 公共交通機関の ECGV の計測結果の 一例として，1995 年の東京→広島間およ び東京→高知間における出発時刻ごと の最小一般化費用の計測結果を図 3.9 に示す．東京→広島間では主に新幹線， 都道府県庁所在地間の EVGC 算出 図 3.8 EVGC 計測フロー -363. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 東京→高知間では主に航 空が用いられており，フリー 90,000 クエンシーの高い新幹線と 80,000 低い航空とでは待ち時間 70,000 による一般化費用に大きな 60,000 すように，最小一般化費用 がほぼ等しい東京→広島 一般化費用（円） 差があるため，図 3.9に示 東京→広島 東京→高知 50,000 40,000 30,000 間および東京→高知間に ては，両都市間の一般化 費用に顕著な差がみられる． 20,000 10,000 0 このような例は，都市間交 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 おいても，出発時刻によっ 出発時刻 通には，多々みられるもの であり，両都市間の最小一 図 3.9 出発時刻ごとの最小一般化費用 般化費用を用いて都市間の交通利便性を表現した場合，必ずしも適切に両都市間の利便性を表現ですること ができないことを示すものである． 3.4. 都市間交通利便性指標としての有用性 3.4.1. 指標としての EVGC の有用性 ここでは，最短所要時間や最小一般化費用などの従来の指標を用いて都市間公共交通プロジェクトを評価す る際の問題点と，EVGC の交通利便性指標としての有用性について整理する7)13)． 1) フリークエンシーの高低を正確に評価可能 新幹線や航空などの高速交通機関が運行されている都市間においても，両都市を結ぶ便のフリークエンシー が低い場合では，フリークエンシーが高い区間と比較して交通利便性が低くなるが，従来の指標では，このよう なフリークエンシーの差による交通利便性の差を十分表現することはできない．しかし，ECGV を用いれば，フリ ークエンシーの高低による交通利便性の違いを正確に表現することができる． 2) 最短所要時間の短縮を伴わないフリークエンシー向上を正確に評価可能 既に航空便が設定されている都市間に，新たに高速鉄道が運行される場合，最短所要時間や最小一般化費 用はほとんど変化しない場合がある．そのため，最短所要時間や最小一般化費用では高速鉄道の運行による 効果を適切に評価することができないが，ECGV であれば，高速鉄道が運行されることによるフリークエンシーの 変化を考慮できるため，評価が可能である． 3) プロジェクト実施に伴うダイヤ設定の変更を正確に評価可能 都市間公共交通プロジェクトの実施に伴って他の路線のダイヤ設定が変更され，運転本数が増減するような 場合，最短所要時間や最小一般化費用では運転本数の変化を表現することはできないが，ECGV であれば， -37- 運転本数の変化，すなわち，フリークエンシーの変化を考慮できるため，プロジェクト実施に伴うダイヤ設定の変 更による交通利便性の違いを表現することができる． 以上より，従来の指標では，都市間公共交通の利便性を十分に表しているとはいえないが，都市間公共交通 の特性を考慮することができる EVGC を用いることによって，適切に都市間公共交通の利便性を表すことができ るといえる． 3.4.2. 交通利便性指標としての有用性の検証 EVGC の都市間交通利便性指標としての有用性を定量的に検証するために， EVGC，MVGC（日最小一般化 費用），最短所要時間をそれぞれ用いて次式に示す需要関数を推定し，各指標の説明力を比較する．需要関 数推定の際のゾーン区分は北海道，沖縄を除く 45 都府県とし，国土交通省が平成 7 年度（1995 年度）に実施し た第 2 回全国幹線旅客純流動調査14)データを用いて，航空（国内航空路線），幹線鉄道（新幹線・ＪＲ特急列車 および一部長距離民鉄線），幹線バス（都市間バス・高速バス等），幹線旅客船（フェリーを含む航路）の全交通 機関を利用した都府県間旅客を対象として推定を行った．なお，各ゾーンの代表ノードとしては，各都府県庁最 寄の鉄道駅を用いている． Dij N i 1 N j 2 X ij .................... (3-5) i，j , , ：ノード（都府県庁最寄駅） ：パラメータ Dij ：ノード i からノード j への旅客流動量 Ni ：ノード i の人口 X ij ：ノード i，j 間の交通利便性指標 各指標による需要関数の推定結 表 3.7 需要関数の推定結果 果を表 3.7に示す．表 3.7に示す パラメータ ように，交通利便性指標として 定数項（ ln( ) ） EVGC を用いた場合の決定係数は 出発地人口（Ni） （ 到着地人口（Nj） （ 交通利便性指標（Xij） （ 0.7497 と 高 い 値 を 示 し て お り ， MVGC および最短所要時間を用 いた推定結果と比較して，その差 はわずかではあるが， EVGC を用 補正済決定係数 サンプル数 EVGC （ -13.206 -15.160 ） 1.193 39.999 ） 1.178 39.532 ） -1.576 -37.180 ） 0.7497 1936 MVGC （ （ （ （ -15.037 -17.946 ） 1.224 41.256 ） 1.204 40.562 ） -1.499 -37.115 ） 0.7493 1936 最短所要時間 -16.177 -17.849 ） （ 1.075 32.765 ） （ 1.053 32.074 ） （ -1.786 -31.764 ） （ 0.7179 1936 ※ （）内は t 値 いた場合の決定係数が最も高く， また，交通利便性指標の t 値についても，EVGC を用いた場合が最も大きく，指標の説明力が高いことを示して いる．この結果から，EVGC は都市間の旅客流動量を説明する交通利便性指標として，MVGC および最短所要 時間と比較して，有効な指標であることを定量的に示すことができたといえる． さらに，EVGC は，3.4.1で述べたように，MVGC や最短所要時間では考慮できない交通機関のダイヤやフリー クエンシーを考慮することができ，これらの点からも EVGC は交通利便性指標としての非常に有効な指標である -383. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 といえる． 3.5. 結語 本章では，都市間公共交通プロジェクトを適切に評価するためには，都市間公共交通が有する非常に大きな 特性である運賃・運行ダイヤ・フリークエンシーを十分に考慮する必要があることを示すとともに，これら都市間 公共交通の特性を十分に考慮できる交通利便性指標として，EVGC（Expected Value of Generalized Costs：期待 一般化費用）を提案した．そして，実際に EVGC を計測するためのシステムを構築し，全国 47 都道府県庁所在 地間の EVGC を計測した．さらに，都市間の旅客流動データを用いてモデル分析を行い，都市間の交通利便 性指標としての EVGC の有用性を示した． 3.2においては，都市間の交通利便性を表すために従来から用いられてきた最短所要時間や最小一般化費 用について，便によって所要時間・乗換時間が異なる場合や複数の交通機関が競合する場合などの具体例を 挙げながら詳細に考察を加えることにより，都市間の交通利便性を適切に評価するためには，都市間を結ぶ全 ての交通モードの運行ダイヤやフリークエンシーなどを考慮できる交通利便性指標が必要であることを示した． 次に，3.3においては，3.2における考察を踏まえて，都市間の交通利便性を表すための指標として，運行ダイ ヤ・フリークエンシー，所要時間，運賃，出発時刻を全て考慮することができる EVGC を「出発時刻毎の厳密な意 味での最小一般化費用を，その時刻に出発する出発確率分布を考慮して加重平均したもの」と定義し，公共交 通機関ネットワークならびに時刻表をデータベース化し，EVGC を計測するためのシステムを構築した．そして， 実際に，全国 47 都道府県庁所在地間の EVGC を計測した． つづく3.4では，最短所要時間や最小一般化費用などの従来の指標を用いて都市間公共交通プロジェクトを 評価する際の問題点を指摘するとともに，1)都市間を結ぶ交通機関のフリークエンシーの高低，2)最短所要時 間の短縮を伴わないフリークエンシーの向上，3)プロジェクト実施に伴うダイヤ設定の変更を正確に評価できる という EVGC の都市間交通利便性指標としての有用性について整理した．さらに，EVGC，MVGC（日最小一般 化費用），最短所要時間を用いて，都市間の旅客流動データについてモデル分析を行い，EVGC の都市間交 通利便性指標の有用性を定量的に示した． 【第3章 参考文献】 1) 2) 3) 4) 5) 6) 極めて多数あるが，例えば，鉄道プロジェクト評価のマニュアルである 運輸省鉄道局監修：鉄道プロジェク トの費用対効果分析マニュアル 99，財団法人 運輸政策研究機構，1999.6. のほか 森杉壽芳，林山泰久：明治・大正期鉄道網形成の社会的便益，土木学会論文集 No.440/IV-16，pp71-80， 1992.1. 肥田野登，林山泰久，山村能郎：都市間交通施設整備がもたらす便益と地価変動，土木学会論文集， No.449/IV-17，pp.67-76，1992.7. 土屋誠之，原口征人，佐藤馨一：北海道新幹線の開業効果に関する研究，土木学会第 55 会年次学術講 演会講演概要集第 4 部 pp.792-793，2000.9. 岡田 隆，竹内研一，片岡賢司，山崎隆司，坪田卓哉：新在直通プロジェクトの効果に関する分析、土木 計画学研究・講演集 No.22(1)，pp.435-438，1999.10. などでも，一般化費用が用いられている． Yoshitaka Aoyama, Dai Nakagawa and Ryoji Matsunaka : The benefits of large-scale transport projects using the expected value of generalized costs (EVGC), 6th RSAI World Congress 2000, 2000.5. -39- 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 野村友哉，青山吉隆，中川 大，松中亮治，白柳博章：EVGC を用いた都市間高速鉄道プロジェクトの便 益評価に関する研究，土木計画学研究・論文集 Vol.18 No.4，pp.627-636，2001.10. 中川 大，加藤義彦：都市間交流に対する空間的抵抗を表す指標としての所要時間と滞在可能時間，高 速道路と自動車，Vol.33 No.12，pp.21-30，1991. 奥山育英，濱口一起，高梨 誠：公共交通における交通時間に関する研究，土木計画学研究・講演集 No.15(1)，pp.505-512，1992. 天野光三，中川 大，加藤義彦，波床正敏：都市間交通における所要時間の概念に関する基礎的研究， 土木計画学研究・論文集 No.9，pp.69-76，1991. 波床正敏，天野光三，中川 大，長谷川強：「滞在可能時間」と「積み上げ所要時間」の特徴と都市間の交 流可能性，土木計画学研究・講演集 No.15，pp.513-520，1992.11. 運輸省鉄道局監修：鉄道プロジェクトの費用対効果分析マニュアル 99，財団法人 運輸政策研究機構， p.106，1999.6. 中川 大，波床正敏，加藤義彦：交通網整備による都市間の交流可能性の変遷に関する研究，土木学会 論文集，No.482/Ⅳ-22，pp.47-56，1994.1. 国土交通省政策統括官付政策調整官室：第２回全国幹線旅客純流動調査，1995. -403. 都市間公共交通の特性を考慮したプロジェクト評価のための交通利便性指標 -41- 4. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 4.1. 概説 現在，わが国では，北陸新幹線や九州新幹線をはじめとする整備新幹線の建設が進められており，また，東 京と大阪を時速 500km で結ぶ中央リニア新幹線の整備が検討されている．このような都市間公共交通は，設定 されたダイヤに従い運行し，都市内公共交通と比較してフリークエンシーが小さいため，運行ダイヤ・フリークエ ンシーが交通機関の利便性に大きな影響を与える．従って，第 3 章で述べたように，従来から用いられてきた最 短所要時間や最小一般化費用などの交通利便性指標では，適切にプロジェクトを評価することはできず，運行 ダイヤ・フリークエンシーを十分に考慮した交通利便性指標を用いて評価を行う必要がある． また，従来，都市間公共交通プロジェクトの評価に際しては，採算性など事業者サイドからの評価が重視され てきた．しかし，事業者サイドからみた場合，運行ダイヤは最も供給者便益が高くなるように設定されると考えら れるが，必ずしもそのようなダイヤ設定が，利用者サイドから見た最適なダイヤ設定であるとは限らない．従って， 利用者・事業者双方を考慮した上で，プロジェクトの社会的評価を行う必要性があるといえる． そこで，本章では，運賃・運行ダイヤ・フリークエンシーといった都市間公共交通の特性を十分に考慮できる都 市間の交通利便性指標として，第 3 章で提案した EVGC（Expected Value of Generalized Costs：期待一般化費 用）1)2)を用いて，実際に都市間公共交通プロジェクトの評価を行う．その際，評価対象プロジェクトのダイヤパタ ーンを複数設定し，利用者便益ならびに供給者便益を計測する．これによりダイヤ設定が利用者便益と供給者 便益に与える影響を定量的に算定し，プロジェクトの社会的評価を行う．そして，従来から都市間公共交通プロ ジェクト評価に用いられてきた最小一般化費用3)4)5)による評価結果と比較することにより，従来指標による評価 の問題点を明確にし，都市間公共交通の特性を十分考慮できる交通利便性指標を用いたプロジェクト評価の 必要性を示す． なお，本章では評価対象プロジェクトとして，現在，建設中あるいは建設が計画されている高速鉄道である北 陸新幹線ならびに中央リニア新幹線を取り上げることとした． 具体的には，4.2において，プロジェクト評価の際の便益計測条件について述べ，評価対象とするプロジェクト ごとにダイヤパターンならびに料金水準等の計測条件を詳細に設定し，4.3において，利用者便益，供給者便 益それぞれの計測方法について述べる．そして，4.4においては，利用者・事業者双方を考慮したプロジェクト の社会的評価を行うとともに，従来から用いられてきた最小一般化費用による評価結果との比較を行い，都市間 公共交通の特性を十分考慮できる交通利便性指標を用いたプロジェクト評価の必要性を示す． 4.2. 便益計測条件の設定 本章で用いる EVGC は，公共交通機関の運行ダイヤ・フリークエンシーを考慮した指標であり，プロジェクトを 適切に評価するためには，便益計測時の with case と without case の設定を明確に行っておく必要がある．そこ で，本節においては，評価対象とした北陸新幹線および中央リニア新幹線の with case における(1) 路線設定， (2) ダイヤ設定について述べる．なお，without case については，北陸新幹線，中央リニア新幹線とも共通の設 -424. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 定で，1999 年の運行ダイヤならびにネットワークを用いることとした． 4.2.1. 北陸新幹線に関する設定 (1) 路線設定 北陸新幹線は，図 4.1に示すよ 上越新幹線 上越新幹線 うに東京－長野－富山－金沢－ 新潟 福井－大阪を結ぶ路線であり， 東京－長野間は既に完成し， 北陸新幹線 北陸新幹線 1997 年 10 月 1 日より供用が開始 金沢 福井 されている． 富山 上越 長野 敦賀 本章で評価対象とするのは，現 在未供用区間である長野－大阪 岐阜 京都 高崎 東北新幹線 東北新幹線 名古屋 東京 新大阪 間とし，このうち長野－敦賀間は， 全区間フル規格によって整備さ れると仮定する．一方，現在ルー 東海道新幹線 東海道新幹線 トが未定である敦賀－大阪間に 図 4.1 本研究で設定した北陸新幹線の路線図 ついては，いくつかの代替案が考 えられるが，大きく分けると， （A 案）敦賀－新大阪間全区間にフル規格の新線を建設 （B 案）軌間可変型電車を採用し在来線（湖西線，北陸線）に乗入れ，敦賀－大阪間，敦賀－名古屋間を結ぶ （C 案）敦賀－米原間にフル規格の新線を建設し，米原－大阪間は東海道新幹線に乗り入れる の 3 つの代替案となる． 本章では，建設費の圧縮，北陸と岐阜・名古屋を結ぶ特急列車が運転されていること等を考慮して，B 案の軌 間可変型車両による在来線乗入方式を採用することとした． (2) ダイヤ設定 ダイヤ設定の違いがプロジェクト評価に及ぼす影響を比較するため，各運転区間の一日当たりの片道列車本 数を表 4.1に示すように 3 パターン設定した．パターン 1 の運行本数の設定は，東京発については，東京－北 陸を結ぶ在来線特急列車の運転本数を基に，大阪発については，大阪－北陸を結ぶ在来線特急列車の運転 本数を基に設定した．時刻設定は，東京発については，長野新幹線のダイヤを北陸方面に延長した形で設定 した．なお，with case では，北陸新幹線に並行する在来線の特急列車は廃止し，航空便・高速バスについては 表 4.1 北陸新幹線の主要区間片道運転本数（本/日）と運行ダイヤ設定 パターン 1 パターン 2 パターン 3 大阪-富山間 24 東京-金沢間 18 名古屋-富山間 15 （うち 6 本長野まで） （うち 1 本富山まで） （うち 8 本金沢まで） 36 24 23 （うち 6 本長野まで） （うち 1 本富山まで） （うち 8 本金沢まで） 12 （うち 3 本長野まで） 9 7 設定 現行の在来線の運転本数を基準 パターン 1 の約 1.5 倍 パターン 1 の約半分 -43- without case と同様の設定とした．そして，パターン 2 の運行本数の設定は，主として利用者の利便性向上を目 的として，運行本数を現行の約 1.5 倍とした．また，パターン 3 の運行本数の設定は，パターン 2 とは逆に，運行 本数を現行の約半分とした．なお，北陸新幹線の料金は，現在の新幹線と同一水準とした． 4.2.2. 中央リニア新幹線に関する設定 (1) 路線設定 中央リニア新幹線は，図 上越新幹線 上越新幹線 新潟 4.2に示すように東京－甲府 －名古屋－奈良－新大阪を 結ぶ路線であり，全線未供用 である． 中央リニア新幹線 中央リニア新幹線 本章では，図 4.2に示す東 長野 塩尻 高崎 新大阪 京－大阪間を評価対象とし， 東北新幹線 東北新幹線 名古屋 現在技術開発中のリニアモー 甲府 東京 奈良 ターカーが導入され，時速 500km で運行されるものとし， 東海道新幹線 東海道新幹線 最短で東京－大阪間が 1 時 間 10 分，東京－名古屋間が 図 4.2 本研究で設定した中央リニア新幹線の路線図 50 分で，それぞれ結ばれると仮定した． (2) ダイヤ設定 北陸新幹線の場合と同様，ダイヤ設定の違いがプロジェクト評価に及ぼす影響を比較するため，各運転区間 の一日当たりの片道列車本数を表 4.2に示すように 3 パターン設定した．パターン 1 の本数設定は，現行の東 海道新幹線の運転本数を基に設定した．なお，with case では，航空については without case と同様とし，東海 道新幹線については，「のぞみ」全 26 便を廃止し，「ひかり」については名古屋・京都のみに停車する列車を 22 便を廃止し，静岡，新横浜等他の駅にも停車する「ひかり」は，それらの駅への利便性を考慮して存続させること とした．そして，北陸新幹線同様，パターン 2 の運行本数の設定は，主として利用者の利便性向上を目的として， 運行本数を現行の約 1.5 倍とし，パターン 3 の運行本数の設定は，運行本数を現行の約半分とした．なお，中央 リニア新幹線の料金は，並行する東海道新幹線の約 1.5 倍の水準とした． 以上をまとめた北陸新幹線および中央リニア新幹線の主要諸元を表 4.3に示す．なお，北陸新幹線の上越 駅は北陸新幹線沿線と新潟方面への在来線との乗り継ぎ駅として，塩尻駅は中央リニア新幹線沿線と長野方 面への在来線との乗り継ぎ駅としてそれぞれ設定した． 表 4.2 中央リニア新幹線の主要区間片道運転本数（本/日）と運行ダイヤ設定 パターン 1 パターン 2 パターン 3 東京-新大阪間 130 198 67 設定 現行の東海道新幹線の運転本数を基準 パターン 1 の約 1.5 倍 パターン 1 の約半分 -444. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 表 4.3 北陸新幹線・中央リニア新幹線の主要諸元 北陸新幹線 長野，上越，富山，金沢，小松，福 井，敦賀，京都，新大阪，米原，岐 阜，名古屋 約 2 兆 5,000 億円 260 ㎞/h（在来線区間では 130 ㎞/h） 東京－富山（一部金沢） 大阪－富山（一部長野） 名古屋－富山（一部金沢） 東京－富山 11,430 円 大阪－富山 10,070 円 名古屋－富山 9,860 円 設定した駅 建設費 最高速度 主な列車の運転区間 主な区間の料金 4.3. 中央リニア新幹線 東京，甲府，塩尻，名古屋，奈良， 新大阪 約 7 兆円 500 ㎞/h 東京－新大阪 東京－新大阪 17,910 円 東京－名古屋 13,990 円 評価方法 従来，都市間公共交通プロジェクトの評価に際しては，採算性など事業者サイドからの評価が重視されてきた． しかし，事業者サイドから見た運行ダイヤの設定が，必ずしも利用者サイドから見た最適なダイヤ設定であるとは 限らないため，本章では，利用者便益および供給者便益をそれぞれ計測し，プロジェクトの社会的評価を行うこ ととした．本節では，利用者便益，供給者便益それぞれについて，本章におけるその計測方法を述べる． 4.3.1. 利用者便益の計測方法 本章では，プロジェクト実施によって発生する利用者便益として，所要時間短縮便益ならびに運賃・料金減少 便益の 2 項目を計測することとし，次式に示すように消費者余剰測度を用いて，年間利用者便益を算出する．そ の際，計測に用いる都市間の交通利便性指標によるプロジェクト評価結果の差異を検証するために，交通利便 性指標として，3.で提案した EVGC，ならびに，従来から都市間交通プロジェクト評価に用いられてきた最小一 般化費用として MVGC を用いることとした．なお，次式で用いる需要関数は，3.4 で推定したものである． UB i j GCiwithout ,j GCiwith ,j D x dx .................... (4-1) ただし， GC i , j ：利用者便益 ：都市 ij 間の交通利便性指標（EVGC，MVGC） D( x) ：需要関数 UB 4.3.2. 供給者便益の計測方法 本来，供給者便益は，事業主体別に計測するのが望ましいが，本章では供給者便益を簡便に計測するため に，公共交通事業者全体に帰着する便益を供給者便益として取り扱うこととし，次式のように公共交通事業者全 体の料金収入増加額から営業費用増加額を差し引いた額を年間供給者便益とする． -45with without SB (C iwith ODiwithout ) ( RC with RC without ) ................... (4-2) , j ODi , j C i , j ,j i j ただし， Ci, j ：供給者便益 ：都市 ij 間の運賃・料金 ODi , j ：都市 ij 間の OD 交通量 RC ：営業費用 SB 式（4-2）における右辺第二項の営業費用の差額算出方法は，以下の通りである．まず，原単位として，JR 貨物 を除く JR 全社の年間営業費用（減価償却費を除く，1995 年）6)を年間車両走行キロで除すことで求められる車 両走行キロ当たり営業費用を求める．そして，各運行ダイヤパターンについて，with case で新たに設定した列車 の車両走行キロから在来線で廃止した列車の車両走行キロを差し引き，プロジェクト実施による年間車両走行キ ロの増加分を算出する．これに先程求めた車両走行キロ当たり営業費用（減価償却費を除く）569.0 円／km・両 を乗じた値を，営業費用の差額とする． 4.4. 評価結果 本節では，第 3 章で提案した EVGC，ならびに，従来から都市間交通プロジェクト評価に用いられてきた最小 一般化費用として MVGC を都市間の交通利便性指標としてそれぞれ用い，北陸新幹線ならびに中央リニア新 幹線の整備によって発生する利用者便益ならびに供給者便益を計測し，プロジェクトの社会的評価を行うととも に，都市間公共交通の特性を十分考慮できる交通利便性指標を用いたプロジェクト評価の必要性について考 察する． 4.4.1. 北陸新幹線 (1) EVGC による評価と MVGC による評価の比較 EVGC ならびに MVGC を用いて計測した北陸新幹線の利用者便益を，トリップの発地ベースでゾーンごとに集 計した結果を，各ダイヤパターンについて，それぞれ，図 4.3，図 4.4に示すとともに，EVGC を用いて計測した 各ダイヤパターンの利用者便益，供給者便益およびそれらを合算した社会的便益，ならびに供給者便益の内 訳を表 4.4に示す．さらに，EVGC による評価と MVGC による評価の違いを明確にするために，EVGC および MVGC を用いて計測した，各ダイヤパターンの利用者便益ならびに供給者便益を図 4.5に示す． 図 4.3に示すように，各ダイヤパターンとも，利用者便益は，北陸新幹線の沿線地域に多く発生しているが， 北陸新幹線において，現行の在来線運行本数の約 1.5 倍の列車を運行するダイヤパターン 2 では，現行の在 来線運行本数とほぼ同数の列車を運行するダイヤパターン 1 と比較して，5 億円／年以上の利用者便益が発生 する地域が拡大し，各地域に発生する便益額も大きくなっており，表 4.4に示すように利用者便益の総額はダイ ヤパターン 1 と比較して約 180 億円／年大きくなっている．一方，現行の在来線運行本数の約半分の列車しか 運行しないダイヤパターン 3 では，ダイヤパターン 2 とは逆に，5 億円／年以上の利用者便益発生地域が縮小 するとともに，各地域に発生する便益額自体も小さくなっており，表 4.4に示すように利用者便益の総額はダイ ヤパターン 1 と比較して約 260 億円／年小さくなっている．一方，MVGC による評価では図 4.4に示すように， -464. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 0 5 10 50 100 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.3(1) EVGC による 都道府県別利用者便益 －北陸新幹線 ダイヤパターン 1－ 0 5 10 50 100 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.3(2) EVGC による 都道府県別利用者便益 －北陸新幹線 ダイヤパターン 2－ 0 5 10 50 100 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.3(3) EVGC による 都道府県別利用者便益 －北陸新幹線 ダイヤパターン 3－ 0 5 10 50 100 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.4(1) MVGC による 都道府県別利用者便益 －北陸新幹線 ダイヤパターン 1－ 0 5 10 50 100 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.4(2) MVGC による 都道府県別利用者便益 －北陸新幹線 ダイヤパターン 2－ 0 5 10 50 100 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.4(3) MVGC による 都道府県別利用者便益 －北陸新幹線 ダイヤパターン 3－ -47- 表 4.4 EVGC を用いた便益計測結果（億円／年） 利用者便益 ダイヤパターン 1 ダイヤパターン 2 ダイヤパターン 3 運賃収入増加 供給者便益 営業費用減少 529.7 685.2 362.9 -70.5 -394.4 220.8 883.8 1,070.7 622.0 －北陸新幹線－ 459.2 290.8 583.7 EVGC による 評価 883.8 ダイヤパターン2 459.2 1,070.7 ダイヤパターン3 290.8 622.0 ダイヤパターン1 583.7 670.4 MVGC による ダイヤパターン2 評価 385.2 717.0 ダイヤパターン3 109.1 659.3 0.0 300.0 1,343.0 1,361.5 1,205.7 供給者便益 利用者便益 ダイヤパターン1 社会的便益 計 663.5 600.0 900.0 1,200.0 1,500.0 便益額（億円／年） 図 4.5 ダイヤパターン別利用者便益・供給者便益の計測結果 －北陸新幹線－ 各地域に発生する利用者便益は，ダイヤパターンによる変化がほとんどなく，総額も図 4.5に示すように，約 660－720 億円／年とダイヤ設定によらずほぼ一定の額となった． 以上のように，都市間公共交通プロジェクトの評価は，ダイヤ設定によって大きく異なるものとなるが，従来から 都市間交通プロジェクト評価に用いられてきた最小一般化費用では，このようなダイヤ設定の違いによる利用者 便益の差異を適切に評価することはできないため，ダイヤ設定の差異を考慮することができる EVGC を用いてプ ロジェクトを評価する必要があるといえる． (2) ダイヤ設定による影響 ダイヤパターン別の評価結果について，EVGC による評価を基に考察する．ダイヤパターン 1 とダイヤパターン 2 の社会的便益は，表 4.4，図 4.5に示すように，ほぼ同額であるが，その内訳は異なるものとなっている．表 4.4に示すように，ダイヤパターン 2 においては，運行列車本数が多く，利用者便益はダイヤパターン 1 の場合よ りも大きくなっているが，逆に供給者便益については，運行列車本数の増加に伴う営業費用の増加が大きいた め，ダイヤパターン 1 と比較して約 170 億円／年小さくなっている． ダイヤパターン 3 については，社会的便益は，表 4.4，図 4.5に示すように，3 つのダイヤパターンのなかで最 も小さくなっているが，逆に，供給者便益は最も大きな値となっている．これは，ダイヤパターン 3 においては，運 -484. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 行列車本数が少ないため，利用者便益は小さいものの，新たに運転する新幹線の運行にかかる費用よりも，在 来線において廃止した特急列車の運行にかかる費用の方が大きいため，表 4.4に示すように，営業費用が減 少し，供給者便益が，他の 2 パターンに比べ大きくなっているためである．従って，事業者サイドからみた場合， ダイヤパターン 3 が最適なダイヤ設定となる． このように，EVGC による評価では，利用者便益が最大となるのは，ダイヤパターン 2 の場合であるが，供給者 便益が最大となるのはダイヤパターン 3 の場合であり，ダイヤ設定による各主体に帰着する便益の違いを適切 に評価している．これらの結果から，事業者サイドからみた最適なダイヤ設定は，列車運行本数が最も少ないダ イヤパターン 3 であるが，利用者・事業者の双方を考慮した，社会的に最適なダイヤ設定はダイヤパターン 2 で あることがわかる．このことから，事業者にとって最適なダイヤ設定が，必ずしも社会的に最適な設定であるとは 限らないことを定量的に示すことができたといえる． 一方，MVGC による評価では，図 4.5に示すように，ダイヤパターン 3 の社会的便益が最大，ダイヤパターン 2 の社会的便益が最小という結果となる．これは EVGC によるによる評価と全く逆の結果であり，従来から都市間 交通プロジェクト評価に用いられてきた最小一般化費用による評価では，社会的に最も望ましくないダイヤ設定 が選択される可能性さえある．このことからも，EVGC を用いたプロジェクト評価の必要性は非常に高いといえる． 4.4.2. 中央リニア新幹線 (1) EVGC による評価と MVGC による評価の比較 EVGC ならびに MVGC を用いて計測した中央リニア新幹線の利用者便益を，トリップの発地ベースでゾーンご とに集計した結果を，各ダイヤパターンについて，それぞれ図 4.6，図 4.7に示すとともに，EVGC を用いて計 測した各ダイヤパターンの利用者便益，供給者便益およびそれらを合算した社会的便益，ならびに供給者便益 の内訳を表 4.5に示す．さらに，EVGC および MVGC を用いて計測した結果を比較するために，各ダイヤパタ ーンの利用者便益ならびに供給者便益を図 4.8に示す． 各ダイヤパターンごとの利用者便益額を比較すると，中央リニア新幹線において，現行の東海道新幹線の運 行本数の約 1.5 倍の列車を運行するダイヤパターン 2 では，現行の東海道新幹線の運行本数とほぼ同数の列 車を運行するダイヤパターン 1 と比較して，表 4.5に示すように，利用者便益は約 170 億円／年大きくなってい る．一方，現行の東海道新幹線の約半分の列車しか運行しないダイヤパターン 3 では，ダイヤパターン１と比較 して，約 520 億円／年小さくなるとの結果となった．一方，MVGC による評価では，図 4.8に示すように，利用者 便益は，約 1,540－1,740 億円／年とダイヤ設定によらずほぼ一定の額となった． 各ゾーンにおいて発生する利用者便益は，図 4.6に示すように，各ダイヤパターンとも，中央リニア新幹線沿 線地域を中心に全国的に広く発生しているが，一部地域では利用者便益が負となり不便益が発生している．最 も大きな不便益が発生しているのは，いずれのダイヤパターンとも京都である．京都は，中央リニア新幹線沿線 でないため，中央リニア新幹線の便益を直接的に享受できないだけでなく，4.2.2で設定したように，京都駅に 停車する東海道新幹線の「のぞみ」等の速達型列車が廃止・減便されたため，特に名古屋，東京方面への利便 性が低下し，不便益を被る結果となった．その他にも北陸地方の 3 県においても不便益が発生しているが，これ も，これらの地域から名古屋方面への移動の際，現行のダイヤ設定では，京都を経由した方が一般化費用が低 -49- 0 5 10 50 100 － 0 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.6(1) EVGC による 都道府県別利用者便益 －中央リニア新幹線 ダイヤパターン 1 0 5 10 50 100 － 0 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.6(2) EVGC による 都道府県別利用者便益 －中央リニア新幹線 ダイヤパターン 2 0 5 10 50 100 － 0 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.6(3) EVGC による 都道府県別利用者便益 －中央リニア新幹線 ダイヤパターン 3 0 5 10 50 100 － 0 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.7(1) MVGC による 都道府県別利用者便益 －中央リニア新幹線 ダイヤパターン 1 0 5 10 50 100 － 0 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.7(2) MVGC による 都道府県別利用者便益 －中央リニア新幹線 ダイヤパターン 2 0 5 10 50 100 － 0 － 5 － 10 － 50 －100 － （億円／年） 図 4.7(3) MVGC による 都道府県別利用者便益 －中央リニア新幹線 ダイヤパターン 3 -504. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 表 4.5 EVGC を用いた便益計測結果（億円／年） 利用者便益 ダイヤパターン 1 ダイヤパターン 2 ダイヤパターン 3 EVGC による 評価 ダイヤパターン2 供給者便益 営業費用減少 6,521.6 6,660.2 5,585.9 -2,010.6 -3,966.1 -192.8 利用者便益 供給者便益 2,344.5 4,511.0 2,518.8 ダイヤパターン3 MVGC による 評価 運賃収入増加 2,344.5 2,518.8 1,825.9 ダイヤパターン1 ダイヤパターン1 1,675.5 ダイヤパターン2 1,742.2 1,537.5 0.0 社会的便益 計 4,511.0 2,694.1 5,393.1 6,855.5 5,212.9 7,219.0 2,694.1 1,825.9 ダイヤパターン3 －中央リニア新幹線－ 5,393.1 2,917.0 864.2 4,402.0 1,000.0 2,000.0 3,000.0 4,000.0 5,000.0 6,000.0 7,000.0 8,000.0 便益額（億円／年） 図 4.8 ダイヤパターン別利用者便益・供給者便益の計測結果 －中央リニア新幹線－ くなる時間帯があるが，東海道新幹線減便の影響を受け，このような経路の利便性が低下したためであると考え られる． また，北海道や九州の一部地域において，不便益が発生しているのも，これらの地域から航空便と新幹線を 乗り継ぎ，大阪あるいは名古屋，東京方面へ移動する際の利便性が，東海道新幹線の減便によって低下したた めであると考えられる． 一方，MVGC による評価の場合，図 4.7に示すように，ダイヤパターンによる変化がほとんどなく，EVGC によ る評価において不便益が発生している地域においても，利用者便益は負の値となっていない．これは，MVGC による評価においては，最小一般化費用となる経路の利便性が変化しないか，少しでも向上した場合，一部時 間帯の乗り継ぎが不便になる場合でも，都市間の利便性が不変もしくは向上したと判断されるためである． このように，EVGC による評価では，対象プロジェクトのダイヤ設定による影響のみならず，交通機関の乗り継ぎ 利便性も含めて，既存路線の減便による影響についても適切に評価可能である．整備新幹線や中央リニア新 幹線など大規模な都市間公共交通プロジェクトにおいては，既存の交通機関に及ぼす影響も大きく，一般的に， プロジェクトの実施に伴い既存交通機関においては減便や廃止が行われる場合が多い．従って，こういった大 -51- 規模交通な都市間交通プロジェクトを実施する際には，交通利便性指標として EVGC を用いて評価を行い，対 象プロジェクトのダイヤ設定のみならず，減便・廃止される交通機関についても，社会的に最適なダイヤ設定を 行う必要があるといえる． (2) ダイヤ設定による影響 中央リニア新幹線についても，ダイヤパターン別の評価結果を EVGC による評価を基に考察する．表 4.5，図 4.8に示すように，3 つのダイヤパターンのなかで，最も社会的便益が大きくなるのは，現行の東海道新幹線の約 半分の列車を運行するダイヤパターン 3 である．これは，ダイヤパターン 3 においては，列車運行本数が最も少 ないため，利用者便益は 3 パターン中最小の値となっているものの，新たに中央リニア新幹線の運行にかかる 費用増加と，現行の東海道新幹線を減便することによって得られる費用減少が相殺しており，表 4.5に示すよう に，供給者便益が他の 2 パターンと比較して著しく大きくなっているためである．この結果から，ダイヤパターン 3 は，事業者サイドからみても，また，社会的にみても最適なダイヤ設定であるといえる． 次いで，社会的便益が大きいのは，現行の東海道新幹線とほぼ同数の列車を運行するダイヤパターン 1 であ る．ダイヤパターン 1 においては，ダイヤパターン 3 と比較して，運行本数が約 2 倍となり，利用者便益は約 520 億円／年，運賃収入は約 930 億円／年，それぞれ大きくなっているものの，新たに中央リニア新幹線の運行に かかる費用も多額となるため，営業費用が約 2,000 億円／年増加し，供給者便益はダイヤパターン 3 と比較して， 約 880 億円／年小さくなり，結果として社会的便益も約 360 億円／年小さくなっている． また，ダイヤパターン 2 においては，運行本数が最も多く，利用者便益は 3 パターン中最大の値となっており， 利用者サイドからみると最適なダイヤ設定であるが，営業費用が約 4,000 億円／年増加し，供給者便益は 3 パタ ーン中最小の値となり，社会的便益も他の 2 パターンと比較して，約 1,600－2,000 億円／年小さくなっており， 社会的にみると最も望ましくないダイヤ設定であるといえる． 以上のように，本研究で設定した中央リニア新幹線のダイヤパターンの場合，事業者サイドからみて最適なダ イヤ設定と社会的にみて最適なダイヤ設定が一致する結果となっている．これは，中央リニア新幹線の運行本 数を現行の東海道新幹線と同等ないしは 1.5 倍程度に設定した，ダイヤパターン 1 および 2 においては，4.2.2 で述べたように，中央リニア新幹線導入に伴う東海道新幹線の減便の対象を，「のぞみ」等の速達型列車ならび に名古屋・京都のみに停車する「ひかり」に限定したため，東京－大阪間で，without case と比較して，実質的に 運行本数が倍増し供給過剰となり，利便性向上による需要増に伴う運賃収入の増加分と比較して新規運行によ る営業費用の増加分が非常に大きくなったためであると考えられる． 4.5. 結語 本章では，運賃・運行ダイヤ・フリークエンシーといった都市間公共交通の特性を十分に考慮できる交通利便 性指標として，第 3 章で提案した EVGC を用いて，北陸新幹線ならびに中央リニア新幹線を対象として，対象プ ロジェクトのダイヤパターンを複数設定したうえで，実際に，利用者便益ならびに供給者便益を計測し，都市間 公共交通プロジェクトの社会的評価を行った．そして，従来から都市間公共交通プロジェクト評価に用いられて きた最小一般化費用による評価結果と比較することにより，従来指標による評価では，社会的に最適な代替案 を選択することができない可能性があることなどの問題点を明確にし，都市間公共交通の特性を十分考慮でき -524. 都市間公共交通の特性を考慮した高速鉄道プロジェクトの評価 る交通利便性指標を用いたプロジェクト評価の必要性を実証的に示した． 4.2においては，対象プロジェクトを適切に評価するために，便益計測時の with case と without case の設定を 行った．具体的には，評価対象とした北陸新幹線ならびに中央リニア新幹線について，路線ならびに列車の停 車駅，運賃水準を設定するとともに，ダイヤ設定がプロジェクト評価に及ぼす影響を比較するため，それぞれ列 車運転本数の異なる 3 パターンのダイヤ設定を行った． そして，つづく4.3において，プロジェクトの社会的な評価を行うために，利用者便益ならびに供給者便益の計 測方法について述べた後，4.4において，EVGC ならびに MVGC を都市間交通利便性指標として用い，北陸新 幹線ならびに中央リニア新幹線の整備によって発生する便益を計測した．その結果，利用者あるいは事業者サ イドからみて最適なダイヤ設定は，必ずしも社会的に最適なダイヤ設定ではないことを示すとともに，従来から一 般的に都市間公共交通プロジェクト評価に用いられてきた最小一般化費用では，対象プロジェクトのダイヤ設定 の差異を適切に評価することができず，社会的に最も望ましくない代替案が最も高く評価されることさえあること を示した．また，EVGC による評価では，プロジェクト実施に伴う既存交通機関の減便・廃止よって発生する不便 益についても適切に評価可能であることを示すとともに，評価対象プロジェクトのみならず既存交通機関のダイ ヤ設定も考慮した評価の必要性を実証的に示した． 【第4章 参考文献】 1) 2) 3) 4) 5) 6) Yoshitaka Aoyama, Dai Nakagawa and Ryoji Matsunaka : The benefits of large-scale transport projects using the expected value of generalized costs (EVGC), 6th RSAI World Congress 2000, 2000.5. 野村友哉，青山吉隆，中川 大，松中亮治，白柳博章：EVGC を用いた都市間高速鉄道プロジェクトの便 益評価に関する研究，土木計画学研究・論文集 Vol.18 No.4，pp.627-636，2001.10. 例えば，鉄道プロジェクト評価のマニュアルである 運輸省鉄道局監修：鉄道プロジェクトの費用対効果分 析マニュアル 99，財団法人 運輸政策研究機構，1999.6. のほか 肥田野登，林山泰久，山村能郎：都市間交通施設整備がもたらす便益と地価変動，土木学会論文集， No.449/IV-17，pp.67-76，1992.7. 岡田 隆，竹内研一，片岡賢司，山崎隆司，坪田卓哉：新在直通プロジェクトの効果に関する分析、土木 計画学研究・講演集 No.22(1)，pp.435-438，1999.10. などでも，一般化費用が用いられている． 運輸省鉄道局監修：平成 7 年度鉄道統計年報，1997. -53- 5. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 5.1. 概説 道路整備等の公共プロジェクトの妥当性・効率性を評価するための手法として用いられている費用便益分析 は，個々のプロジェクトの経済的効率性を評価するための手法であり，複数の代替案のなかから最適なプロジェ クトを採択する，あるいは，プロジェクトの優先順位を決定することができる有用な手法である．しかしながら，道 路ネットワークのように多くのプロジェクトの実施の積み重ねによって形成されるネットワークの最適な整備プロセ スを探求するためには以下のような問題がある1)2)3)． 交通ネットワークを形成するために実施される個々のプロジェクトには，その実施による交通利便性の向上によ り誘発交通を発生させ，後続プロジェクトの評価を大きく向上させる，あるいは，逆に，当該プロジェクトの実施に よって，当該プロジェクトの代替路となるような後続プロジェクトの評価を大きく低下させるという外部性が存在す る．そのため，個々のプロジェクトの評価は，評価時点までに形成されたネットワークの状況，すなわち without case のネットワーク形状により大きく異なる． また，通常，ネットワークの形成には長期間を要し，プロジェクトの実施時期は時間軸上に広く分布しているた め，評価の際には，社会的時間選好性を考慮し，各時点で発生する便益を社会的割引率を用いて現在価値に 換算する必要があり，便益の発生時期によって計測される便益額も異なるものとなる．したがって，ネットワーク の段階的整備プロセス，すなわち，プロジェクト実施順序が異なれば，ネットワーク完成時のネットワーク全体の 総便益も異なる結果となる． しかし，費用便益分析は，評価対象プロジェクトの有無を比較することによって便益を計測する手法であり，対 象プロジェクト単体の実施効果を評価することはできるが，ネットワーク全体の最適化を考慮した手法ではないた め，費用便益分析による評価結果のみでプロジェクトの優先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロジェ クトを実施していくネットワークの段階的整備プロセスは，ネットワーク全体からみて必ずしも最適であるという保 証はない．そのため，莫大な事業費と数十年という長期にわたる整備期間を要し，社会経済に及ぼす影響が甚 大である交通ネットワークの整備計画を策定する際には，長期的に整備プロセス全体を評価し，プロジェクトの 優先順位を決定することは極めて重要である．しかし，大規模かつ複雑化したネットワークにおいては，段階的 整備プロセスのパターンはほとんど無数に存在するためi)，全てのパターンについてネットワーク全体の総便益 を計測し比較することは，実際上不可能であり，効率的にネットワークの最適な段階的整備プロセスを探求する ための新たな手法が必要となる． そこで，本章では，ネットワークの段階的整備プロセスの最適化を離散型組合せ最適化問題として表現し，複 雑な離散型組合せ問題の効率的な解法である遺伝的アルゴリズム（genetic algorithm）を適用することにより，最 適なネットワークの段階的整備プロセスを探索することができるシミュレーションモデルを構築する．さらに，構築 i) 例えば，プロジェクト数が 50 の場合，ネットワークの段階的整備プロセスパターンすなわちプロジェクト実施順序の組合せは， 3.04 1064 通り存在する．仮に一パターン当たりの計測時間を 1 秒とすると，全てのパターンについてネットワーク 50 P50 50! 全体の総便益を計測するためには約 9.64×1056 年必要となるという計算になる． -545. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 したシミュレーションモデルを用いて，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を 示す． 具体的には，5.2において，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性について 理論的に考察し，つづく5.3において，最適な段階的整備プロセスを探索する際に適用する遺伝的アルゴリズム について概説するとともに，本章で対象とする最適化問題の特徴を整理し，遺伝的アルゴリズムを用いることの 有用性について述べる．5.4においては，最適な段階的整備プロセスを探索するためのシミュレーションモデル を構築し，さらに，5.5において，仮想的なネットワークを用いて最適な段階的整備プロセスを探索する．そして， 探索した最適な段階的整備プロセスと費用便益比（B/C）で評価される効率性基準に基づく整備プロセスと比較 することにより，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を示す． 5.2. ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性 本節では，ネットワークを構成する個々のプロジェクトの評価が，評価時点までに形成されたネットワークの形 状によって大きく異なること，また，時間軸上に分布する複数のプロジェクトにより発生する総便益の現在価値換 算値が，プロジェクトの実施順序によって異なることを簡単なネットワークを用いて示すとともに，ネットワークの外 部性が段階的整備プロセスに及ぼす影響について考察し，段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の 必要性について理論的に考察する． 5.2.1. ネットワーク形成状況によるプロジェクト評価の違い 図 5.1に示すような 2 ノード，2 リンクによって構成さ れる簡単なネットワークを用いて，ネットワークの形成 状況による個々のプロジェクト評価値の違いについて Ａ プロジェクト プロジェクト リンク 1 リンク 2 B 図 5.1 対象としたネットワーク 考察する．このネットワークにおいて，プロジェクト実 施前のノード A－B 間の一般化費用を p 0 とし，リンク 1 を整備すること（以下，プロジェクトⅠと呼ぶ）によりノード A－B 間の一般化費用が p1 ，リンク 2 を整備すること（以下，プロジェクトⅡと呼ぶ）により p 2 だけ減少すると仮 定する（ p1 p 2 ）． ここで，各プロジェクトの実施による便益を消費者余剰測度で計測することを考える．プロジェクト実施前の状 況において“プロジェクトⅠ”を実施することによる便益，ならびに“プロジェクトⅡ”実施後に“プロジェクトⅠ”を実 施することによる便益を，それぞれ，図 5.2(1)，図 5.2(2)に示す．図 5.2に示すように，両者の値は大きく異な り，”プロジェクトⅡ”の実施の有無により，“プロジェクトⅠ”の実施によって発生する便益に大きな差が生じている． このように，ネットワークを構成する個々のプロジェクトは，評価時点までに形成されたネットワークの形状によっ て，その評価は大きく異なる結果となる． 5.2.2. プロジェクト実施順序による総便益の違い ここでは，図 5.1に示した簡単なネットワークにおいて，“プロジェクトⅠ”， “プロジェクトⅡ”という順序でプロ ジェクトを実施し，ネットワークを形成する “プロジェクト実施順序 A（実施順序 A）” と，“プロジェクトⅡ”， “プロ -55- P P p0 p0 p1 プロジェクトⅠの便益 p2 プロジェクトⅡの便益 p2 プロジェクトⅡの便益 p1 プロジェクトⅠの便益 需要曲線 需要曲線 ０ ０ D D 図 5.2(2) 利用者便益（実施順序 B） 図 5.2(1) 利用者便益（実施順序 A） ジェクトⅠ”という順序でプロジェクトを実施し，ネットワークを形成する “プロジェクト実施順序 B（実施順序 B）” について，それぞれの実施順序による総便益の違いを考えてみる． 図 5.2に示すように，両プロジェクトが同時期に実施される場合，両プロジェクトの実施によって生じる総便益 は等しくなる．需要関数 D( p ) ，社会的割引率 r を用いて，式で示すと以下のようになる．なお，ここでは，将来 にわたって需要関数は変化しないと仮定している． T 1 1 r t t 0 T T p0 p0 p1 1 1 r t 1 t t 0 1 r T p0 1 t t 0 1 r t 0 D p dp p0 p 2 T D p dp p 0 ( p1 p 2 ) p0 ( p1 p2 ) 1 1 r t t 0 p0 p0 p1 D p dp p0 p2 p0 ( p1 p2 ) D p dp D p dp （実施順序 A） （実施順序 B） .................... (5-1) ただし， T ：評価対象期間 一方，これらのプロジェクトが時間軸上に分布している場合，例えば先行プロジェクトの 年後に後続のプロジ ェクトが実施される場合，両プロジェクトにより発生する総便益を，社会的割引率 r を用いて先行プロジェクト実 施時の価値に換算した値は，一般的に次式に示すように一致しない． T 1 1 r p0 p1 t t 0 T t 0 T p0 1 1 r t D p dp p0 p 0 p 2 t p0 p1 D p dp 1 r t p ( p p ) 1 0 T D p dp 1 1 1 r t t （実施順序 A） 2 p 0 p 2 p0 ( p1 p 2 ) D p dp （実施順序 B） .................... (5-2) -565. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 このように，簡単なネットワークにおいても，プロジェクトの実施順序によって，時間軸上に分布する複数のプロ ジェクトにより発生する総便益の現在価値換算値は異なる結果となる． 5.2.3. ネットワークの外部性 ここでは，最適な段階的整備プロセスを探索する上で，特に重要と 便益 採択 なるネットワークの外部性に着目する． 図 5.3は二つのプロジェクトがある場合について，後続プロジェク 便益 トの費用便益比（B/C）を先行プロジェクトが実施された場合と実施さ れない場合について模式的に表したものである．図において，横軸 はプロジェクトの費用，縦軸は便益を表しており，斜線の傾きは費用 B/C あり 便益比である．ネットワークの形成段階においては，図 5.3に示す 例のように，先行プロジェクトの実施によって後続のプロジェクトの評 価が大きく向上する場合や，逆に評価を大きく低下させる場合があ る．これが，ネットワークの外部性である．外部性の大きさは，すでに 形成されているネットワークの形状に依存する．これは，個々のプロ 不採択 便益 B/C なし 先行プロジェクト 後続プロジェクト 便益 費用 図 5.3 ネットワークの外部性 ジェクトの費用便益比が一定の値を上回ることをプロジェクトの実施条件とした場合，プロジェクトの実施順序に よって，採択可能なプロジェクトや，最終的に採択されるプロジェクト数が異なる場合があることを意味しており， ネットワーク全体の評価も大きく異なる結果となる．しかしながら，通常，このような先行プロジェクトによって形成 されたネットワークの外部性は，個々のプロジェクト評価において考慮されてはいない． 5.2.4. 最適段階的整備プロセスの探索手法 5.2.1から5.2.3までに述べたように，ネットワークの段階的整備プロセスの最適化においては，プロジェクトの優 先順位，すなわち，個々のプロジェクトの実施順序が非常に重要である．しかし，プロジェクトの優先順位として 用いられているのは，ネットワークの段階的整備プロセスを全く考慮せず評価時点のネットワークの状況のみを 考慮して決定した優先順位（以下，静的優先順位と呼ぶ），ないしは，プロジェクトが順次実施されネットワークが 形成されていく過程を考慮し，それぞれの評価時点で個々のプロジェクトの評価結果によって決定した優先順 位（以下，動的優先順位と呼ぶ）である．通常，道路ネットワークにおけるプロジェクト実施時期は，時間軸上に 広く分布しており，このようなプロジェクトについては，ある時点の評価結果のみによって決定する静的優先順位 やそれぞれの評価時点での個々のプロジェクトの評価結果によって決定する動的優先順位によりプロジェクトを 実施していくのではなく，長期的にネットワーク全体の段階的整備プロセスを考慮した上でプロジェクトを評価す ることによって決定する優先順位（以下，長期動的優先順位と呼ぶ）によりプロジェクトを実施していく必要がある． しかし，大規模かつ複雑化したネットワークにおいては，プロジェクトの実施順序パターンはほとんど無数に存在 するため，全てのパターンについてネットワーク全体の総便益を計測し比較することは，実際上不可能であり， 効率的にネットワークの最適な段階的整備プロセスを求めるための新たな手法が必要となる． そこで，本研究では，プロジェクト実施順序の最適化を離散型組合せ最適化問題として表現し，複雑な離散型 -57- 組合せ問題の効率的な解法である遺伝的アルゴリズム（genetic algorithm）を適用することにより，最適なネットワ ークの段階的整備プロセスを効率的に探索するためのシミュレーションモデルを構築する． 5.3. 遺伝的アルゴリズムの適用 5.3.1. 遺伝的アルゴリズムの概要 遺伝的アルゴリズム（genetic algorithm，以下必要に応じて GA と略す）は，1960 年代の終わりから 1970 年代初 めに，John H. Holland らによって提唱された最適化，適応，学習のための方法論であり，生物の遺伝機構と自 然選択を簡単な数理モデルで表現することにより，環境に適応しない弱いものが淘汰され，環境に適用する強 いものが生存するという生物の進化メカニズムを適応や最適化に応用したものである．GA は J. H. Holland によ る 1975 年の理論的考察4)により広く知られるようになり，1989 年には Goldberg5)によってアルゴリズムの枠組みが 整理され，多方面に応用されるようになってきている6)7)8)9)10)．さらに，最近では，複雑系（complex system）11)の 理論の一つである自己組織化（self organization）の研究にも適用されている． GA は，個体（individual）と呼ばれる複数の解を同時に保持し，それらの個体間で遺伝情報を交換する交叉演 算等の遺伝演算（genetic operators）を用いて新たな個体の集合，すなわち個体群（population）を生成し，改善 していく点が大きな特徴である． 各個体は，それぞれ染色体（chromosome）によって特徴づけられ，染色体は複数の遺伝子（gene）の集まりに よって構成されている．染色体上で各遺伝子が置かれている位置を遺伝子座（locus）と呼び，各遺伝子のとるこ とができる遺伝子候補を対立遺伝子（allele）と呼ぶ． GA の基本プロセスは1)初期化，2)評価，3)選択（再生），4)交叉，5)突然変異，6)終了判定の 6 つのプロセ スから構成される． 1) 初期化 ランダムな染色体（遺伝子型：genotype）をもつ個体を N 個（N：個体群サイズ（population size））生成し，初期 世代の個体群 P(0)を設定し，世代 t=0 とする．初期世代を生成する際に，なんらかの先験的な情報があれ ばそれを盛り込んでもよいが，通常はランダムに生成する． 2) 評価 個体群 P(t)内の各個体について，その適応度（fitness）g を計算する． 3) 選択（再生） 世代 t の個体群中の各個体 i について，その適応度 gi に依存した一定の規則で次世代に残す個体を選択 し，個体群 P’(t)を生成する．ここで，適応度の低いいくつかの個体は淘汰され，その個数だけ適応度の高 い個体が増殖することになる． 4) 交叉 個体群内の個体をランダムに 2 個ずつ組合せ，ある確率（交叉率：crossover rate）で 2 つの個体の遺伝子 列を部分的に交換し，新たな個体群 P’’(t)を生成する． 5) 突然変異 各個体について，ある確率（突然変異確率：mutation rate）で，各遺伝子座の遺伝子を他の対立遺伝子と -585. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 入れ替え，次世代の個体群 P(t+1)を生成する．突然変異は，交叉だけでは生成できない子（offspring）を 生成して，個体群の多様性を維持する働きをする． 6) 終了判定 t<T（T：繰り返し回数）ならば，t=t+1 として 2)へ戻り，そうでなければ，計算終了となり，その時に得られてい る最良の個体を問題の準最適解とする． 5.3.2. 遺伝的アルゴリズムの有用性 ここでは，本章で対象とするネットワークの段階的整備プロセスの最適化問題を，「計算の複雑さの理論」から 位置付けるとともに，その解法として用いる遺伝的アルゴリズムの有用性について述べることとする． (1) 巡回セールスマン問題と段階的整備プロセス最適化問題 本章で扱う最適化問題，すなわち段階的整備プロセスの最適化問題は，組合せ最適化問題（combinational optimization problem，離散的最適化問題（discrete optimization problem）とも称される）であるが，組合せ最適 化問題の多くは，厳密な最適解を求めることが極めて困難であることが，計算の複雑さの理論により明らかにさ れており12)13)，本章で対象としている段階的整備プロセスの最適化問題も厳密な最適解を求めることが極めて 困難な問題に分類される．このことを，代表的な組合せ最適化問題である「巡回セールスマン問題（Traveling Salesman Problem，以下必要に応じて TSP と略す）」を用いて示す． 巡回セールスマン問題とは，「n 個の都市の集合 V 1, , n と都市 i と j の距離 d ij (i, j V ) が与えられたとき， 全ての都市をちょうど一度ずつ訪問した後元に戻る巡回路（tour）のうち最小距離のものを求める」という問題で ある．この問題は次のように定式化できる． min f i ,k k 1 i 1 j 1 d ij i ,k j ,k 1 i 1 j 1 d ij i ,1 j ,n ....... (5-3) n 1 n n n n subject to n n n i 1 k 1 l 1 i , k i ,l 0 n n n k 1 i 1 j 1 n n i 1 k 1 i ,k j ,k 0 k l i j i ,k n .................... (5-4) .................... (5-5) .................... (5-6) ただし， i , k ：k 番目に都市 i を訪れる場合 1，それ以外 0 d ij ：都市 ij 間の距離 一方，ネットワークの段階的整備プロセスの最適化問題は，目的関数を「総純便益の最大化」とした場合，以 下のように定式化できる． max f i ,k k 1 i 1 Bi , k 1 C i R k i ,k n n .................... (5-7) -59- 表 5.1 巡回セールスマン問題とネットワークの段階的整備プロセス最適化問題の比較 ネットワークの 段階的整備プロセス最適化問題 巡回セールスマン問題 解 訪問する都市の順序： i, k プロジェクト実施順序： i,k （k 番目に訪問する都市） （k 段階目に実施するプロジェクト） プロジェクトの純便益： Bi , ( k 1) C i R k 都市間 ij の距離： d ij 目的関数を 構成する項 Bi , ( k 1) ：人口等与えられたデータを用いて 計測する必要有り． C i ， R k ：データとして （データとして与えられる） 与えられる． 総距離： f i ,k k 1 i 1 j 1 d ij i , k j ,k 1 n 1 目的関数 n n i 1 j 1 d ij i ,1 j ,n n 解候補数 n n!（n：都市数） 総純便益： f i , k k 1 i 1 Bi , k 1 C i R k i , k n n n!（n：プロジェクト数） subject to n n n i 1 k 1 l 1 i , k i ,l 0 n n n k 1 i 1 j 1 n n i 1 k 1 i ,k j ,k 0 k l i j i ,k n .................... (5-8) .................... (5-9) .................... (5-10) ただし， i,k ：k 段階目にプロジェクト i を実施する場合 1，それ以外 0 k ：k 段階目までに実施されたプロジェクト群 Bi , k ：プロジェクト群 k が実施された状況下におけるプロジェクト i の便益 Ci ：プロジェクト i の費用 Rk ：k 段階目に実施するプロジェクトの便益と費用を現在価値に換算する係数 上記の 2 問題を比較したものを表 5.1に示す．表 5.1に示すように，両問題の解は，ともに訪問する都市や実 施するプロジェクトの「順序」であり，両問題を解くことは，同種の解を求めることになる．また，解候補数は，とも に n!であり，n が大きくなると指数的に解候補数が増大する．そのため，両問題とも，列挙法による解法は非現実 的なものとなってしまい，より効率的な解法を用いる必要がある．さらに，目的関数は，両問題とも，都市間の距 離，あるいは，プロジェクトの純便益の和の形で表されており，この点も両問題の共通点である．一方，両問題の 相違点は，目的関数を構成する項が，データとして与えられているか否かである．つまり，TSP では都市間の距 離はデータとして与えられるものであるが，段階的整備プロセス最適化問題では，5.2.1で述べたように問題を解 く際に，ネットワークの形成状況に応じてプロジェクトの便益を逐次計測する必要がある．そのため，ネットワーク の段階的整備プロセス最適化問題の方が問題を解くための計算量が多くなる．従って，TSP が，厳密な最適解 を求めることが極めて困難な問題に分類されるとすれば，本章で対象としているネットワークの段階的整備プロ セス最適化問題も，そのような問題に分類されることになる． -605. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 (2) 計算の複雑さを示す概念の導入 TSP は，先程述べたように，訪問すべき都市数が大きくなると，厳密な最適解を求めることが極めて困難である ことが計算の複雑さの理論（complexity theory）によって明らかにされている13)．そこで，計算の複雑さの理論に よって TSP を解くことの困難さを示すために，1)問題の規模，2)多項式オーダー，3)クラス NP，4)NP 完全の 4 つの概念を導入する． 1) 問題の規模 問題の規模 N とは，問題を定義するために必要な入力データの長さである．TSP の場合，問題を定義するた めに必要なデータは都市の数（1 個のデータ）と都市間の距離 d ij （ n 2 個のデータ）であり，それぞれのデータの 長さを 1 とすると，問題の規模は 1 n 2 となる．ネットワークの段階的整備プロセスの最適化問題の場合も，必要 なデータは，ネットワークの形状やプロジェクトの便益計測方法によっても異なるが，TSP と同様，プロジェクト数 （ n ）の k 乗（ k ：定数）で記述できる程度の大きさである． 2) 多項式オーダー 問題を解くための計算量が，問題の規模 N の多項式で記述できる場合，その計算量を多項式オーダー （polynomial order）と呼び，その問題は，多項式時間で解くことができる，あるいは，多項式オーダーで解ける問 題であると称される．また，多項式オーダーの計算量を持つアルゴリズムを多項式時間アルゴリズム（polynomial time algorithm）という．TSP や段階的整備プロセス最適化問題は，いずれも解の候補数が有限であるため，全 ての解候補を列挙した上で最良のものを選択するという列挙法（enumeration method）を用いることによって最適 解を求めることができる．しかし，表 5.1に示すように，解候補数は都市数あるいはプロジェクト数 n の階乗 n! 個 存在する． n! は n が大きければ，Stirling の公式を用いて次式のように近似できる． n n! 2n e n .................... (5-11) 上式は，TSP や段階的整備プロセス最適化問題を列挙法で解く場合，その計算アルゴリズムは多項式オーダ ーにならないことを意味している． 3) クラス NP クラス NP（nondeterministic polynomial）は，計算の複雑さを議論する際に用いられる分類で，ある問題がクラ ス NP に属するとは，ある問題とその任意の解が与えられたとき，その解の目的関数値を求めたり実行可能性を 判定することができる多項式時間アルゴリズムが存在することを意味する．同様な分類にクラス P（polynomial）が あるが，クラス P に属するとは，多項式時間アルゴリズムでその問題が解けることを意味する． 4) NP 完全 クラス NP の任意の問題 が，多項式オーダーの計算で，ある一つの問題 ' に変換できるとき（このことを帰 着可能（reducible）と呼ぶ），問題 ' は NP 困難（NP-hard）であるという．さらに，NP 困難な問題 ' がクラス NP に属すとき，は ' は NP 完全（NP-complete）であるという．NP 完全問題は，その定義から，それらすべてが相互 -61- に帰着可能であり，NP 完全問題のうち一つでも多項式時間アルゴリズムで解ける（解けない）ことを示すと，他の 全ての NP 完全問題も多項式時間アルゴリズムで解ける（解けない）ことを示したことになる．現在のところ，NP 完 全問題が多項式時間アルゴリズムで解くことができるか否かは未解決であるが，NP 完全問題は多項式時間ア ルゴリズムで解けない，つまり， P NP と予想されている． (3) 遺伝的アルゴリズムの有用性 TSP は，その解を多項式時間で求めることができるアルゴリズムが発見されていない問題であり，多項式時間 アルゴリズムで解けないと予想されている NP 完全問題に分類されており，厳密解を求めることは極めて困難な 問題である．このことから，本章で対象としているネットワークの段階的整備プロセス最適化問題についても，そ の厳密な最適解を求めることが極めて困難な問題であることは明らかであるといえる． しかし，最適性の保証はなくとも，ある程度精度の高い解を求めることは，本問題においても大きな意味がある． そこで，現実的な時間で良質の解を求めるために用いられるのが，近似解法（approximate algorithm）や発見的 手法（heuristics）である．近似解法の基本戦略としては，欲張り法（greedy method），局所探索法（local search） などがあるが，これらの基本戦略と比較して，多少計算時間がかかっても，より良質な，すなわち精度の高い解 を求めるために，アニーリング法（simulated annealing），タブー探索法（tabu search）など様々なアルゴリズムが提 案されている．これらを総称してメタ戦略(metaheuristics)と呼ばれている13)．本章で最適解探索に用いる遺伝的 アルゴリズムは，代表的なメタ戦略(metaheuristics)の一つである． 遺伝的アルゴリズムによって離散型最適化問題の近似解，すなわち準最適解を効率的に探索できることは，ス キーマ（schema）定理によって理論的に明らかにされている6)．スキーマ定理は次式によって表される． mH , t 1 m( H , t ) f H , t H o H p m 1 pc l 1 F t .................... (5-12) ただし， mH , t f H , t F t H l o H ：t 世代目の個体群のなかで，スキーマ H に含まれる個体数 ：t 世代目でスキーマ H に含まれる個体の平均適応度 ：t 世代目の平均適応度 ：スキーマ H の定義長 ：染色体長 ：スキーマ H のオーダー pc ：交叉率 pm ：突然変異率 上式は，染色体の中で，適応度が平均値以上の個体に含まれる部分的に好ましい遺伝情報（スキーマ）を， 解探索の初期段階において指数関数的に増大させ，それらを積み木のように組み合わせて効率的に大局的に 好ましい解を得ることができることを意味している． また，遺伝的アルゴリズムの長所としては，1)目的関数が微分可能でなくても良い，2)アルゴリズム構成が容易 である，3)既存モデルとの結合が容易である点などが挙げられる14)．一方で，短所として，1)収束に時間がかか -625. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 る，2)速く収束しても精度の悪い局所最適解に陥る，3)初期世代の生成，突然変異確率や交叉確率等のパラメ ータ設定値による影響が大きいなどの問題点が指摘されている14)ものの，遺伝的アルゴリズムは，本章で対象と している段階的整備プロセスの最適化問題の解法として，非常に有用なものであるといえる． さらに，遺伝的アルゴリズムによる最適値探索過程では，ランダムに選ばれた初期個体群に対して，選択，交 叉および突然変異という局所的な演算子を作用させることにより，次第に適応度の高い個体群が生成されてい く．つまり，生物の進化と同様に，大局的な最適化指令を与えないという意味で，遺伝的アルゴリズムの過程は 自己組織化の過程であるといえ15)，複雑な段階的整備プロセスの探索にも適した手法であるといえる． 5.4. シミュレーションモデルの構築 本節では，最適なネットワークの段階的整備プロセスを効率的に探索するためのシミュレーションモデル16)17) の概要を述べるとともに，本シミュレーションモデルへの遺伝的アルゴリズムの適用方法について述べる． 本シミュレーションモデルのフローを図 5.4に示す．以下，モデルフローに従い，順にシミュレーションモデル の概要を述べる． 5.4.1. 段階的整備プロセス群の生成 段階的整備プロセス群の生成 （段階的整備プロセス i=1～I） 本シミュレーションで探索する解は，最適なネットワ ークの段階的整備プロセス，すなわちプロジェクト実 施順序である．そこで，各プロジェクトに一意のナン 段階的整備プロセス i の 適応度を計測（i=1～I） バリングを行い，各プロジェクトに付されたナンバーを 各プロジェクト n について便益・料金収入等 を計測（n=1～N （総プロジェクト数）） 遺伝子座（ locus）を用意し，遺伝子を各遺伝子座に 配することにより一つの個体（ individual ）を構成し， 先頭の遺伝子座に置かれている遺伝子に該当する プロジェクトから順に実施するものとし，ネットワークの 段階的整備プロセスを表現する． プロジェクト 実施条件の判定 YES NO 例えば，対象プロジェクトが 5 つ存在する場合，各 プロジェクトに 1～5 のナンバーを付し，プロジェクトが 適応度を計測 1→2→3→4→5 という順序で実施される場合，｛1，2， 3，4，5｝と表現することになる． シミュレーションの際には，上記のような個体，すな わち段階的整備プロセスを複数保持し，各個体の適 応度（ fitness）に基づいて，遺伝演算を適用すること 終了条件の 判定 NO YES により，次世代の段階的整備プロセス群を生成する． なお，シミュレーション開始時には，ランダムに上記 終了 個体を複数生成し，初期集合とする． 図 5.4 シミュレーションモデルフロ 遺伝演算（選択，交叉・突然変異）の適用 遺伝子（ gene ）とする．そして，プロジェクトの数だけ -63- 5.4.2. 適応度の計測 各個体の遺伝情報に基づきプロジェクトを順に実施する過程をシミュレートする．その際，個々のプロジェクト が実施されることによって発生する便益や料金収入等を逐次計測する．そして，予め定める「費用便益比（B/C） が一定値を上回る」などのプロジェクトの実施条件を満たすか否かを判定し，実施条件を満たす場合，上記プロ セスを繰り返すこととし，満たさない場合には，以降のプロジェクトは実施できないものとし，その時点で，その個 体の総純便益などの適応度を算出する． なお，シミュレーションの終了条件としては，世代数を用いることとし，世代数が予め定めた終了世代数に満た ない場合には，次に述べる遺伝演算を適用し，解集合を更新する． 5.4.3. 遺伝演算の適用 (1) 選択（再生） 次世代の親となる個体の選択を行う際には，計測した適応度をもとに，エリート保存選択（ Elitist Preserving Selection）ならびにルーレット選択（Roulette Selection）18)を用いることとした． エリート保存選択とは，適応度の最も高い個体を，そのまま次世代に残すための選択方法である．また，ルー レット選択とは，適応度の高い個体ほど，次世代の個体を生成するための親となる確率が高くなるよう選択する 方法である． 具体的には，まず，個体群の中で最大の適応度をもつ個体を個体群の先頭に移動する．そして，最小の適応 度を持つ個体を最大の適応度を持つ個体に置き換える．次に，個体群の先頭にある最大適応度をもつ個体以 外を対象に，以下の交叉，突然変異を行う際の親となる個体をルーレット選択により，（個体群サイズ-1）個だけ 各個体の適応度の大きさに応じて選択する．この選択演算によって，最小の適応度を持つ個体は淘汰され，最 大の適応度を持つ個体は，その遺伝情報を持ったまま次の世代に受け継がれるとともに，最大の遺伝情報をも つ個体は，交叉，突然変異の対象となる親としても利用することが可能となる． (2) 交叉 選択された（個体群サイズ-1）個の親となる個体を対象として，交叉を行う．交叉方法としては，a) コーディング を用いた一点交叉（one point crossover using coding），b) サイクルクロスオーバー（cycle crossover）18)の 2 種類 の手法を適宜使用した． 一点交叉とは，親となる個体の染色体の 1 点をランダムに選び，その前後で 2 個の遺伝情報を入れ替える操 作である．しかし，本章で対象としている段階的整備プロセスの最適化問題の場合，単純な一点交叉を行うと， 交叉後の染色体の中に，同じプロジェクトが 2 回出現したり，逆に 1 回も出現しない状況が生じ得る．そこで，染 色体にコーディングを施すことによって，この問題を回避している．例えば， 親 A：｛2，1，5，3，4｝，親 B：｛3，4，1，2，5｝ （数字はプロジェクト番号を表す） という 2 個の染色体の一点交叉を行う場合，プロジェクトが順に並んだ|1，2，3，4，5|というコードを用意する．そ -645. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 して，染色体の先頭から順に，その遺伝子座を占める遺伝子がコードの何番目に位置するかによってコーディ ングを行い，その値をコードの中から除く．この作業を最後尾の遺伝子座まで繰り返し行う．その結果， 親 A：｛2，1，3，1，1｝，親 B：｛3，3，1，1，1｝ とコーディングされる．次に，仮に 2 番目と 3 番目の遺伝子座の間で一点交叉を実施する場合を考えると， 親 A：｛2，1｜3，1，1｝×親 B：｛3，3｜1，1，1｝→子 A：｛2，1｜1，1，1｝，子 B：｛3，3｜3，1，1｝ となる．最後に，もとの遺伝情報にデコードすることによって，新たに生成されたプロジェクト実施順序は 子 A：｛2，1，3，4，5｝，子 B：｛3，4，5，1，2｝ となる． また，サイクルクロスオーバーとは，親となる個体の染色体の遺伝子を，対応する遺伝子座同士で入れ替える 方法である．この場合も，遺伝子の重複や漏れが生じないよう以下の手順で行う． ① 親個体 A の染色体の先頭の遺伝子座を占める遺伝子が，親個体 B の染色体においては，どの遺伝子 座を占めているかを調べる． ② 親個体 B の染色体において占められている遺伝子座と同じ遺伝子座を占めている親個体 A の染色体 の遺伝子を調べる． ③ ①，②の手順を繰り返し，再び調査の対象となった何れかの遺伝子座に戻った時点で，調査の対象と ならなかった遺伝子座を占めている遺伝子を全て入れ替える． 例えば，先程と同様に， 親 A：｛2，1，5，3，4｝，親 B：｛3，4，1，2，5｝ という 2 個の染色体を交叉させる場合，親個体 A の染色体の先頭遺伝子座を占めている遺伝子は 2 である，こ れは親個体 B の染色体においては，4 番目の遺伝子座を占めている．次に親個体 A の染色体において 4 番目 の遺伝子座を占めている遺伝子 3 が，親個体 B の染色体において，占めている遺伝子座を調べる．この場合， それは，1 番目の遺伝子座である．1 番目の遺伝子座は，最初に調査した遺伝子座であるため，この時点で，対 象とならなかった 2，3，5 番目遺伝子座の遺伝子を全て入れ替える．その結果，新たに生成されたプロジェクト 実施順序は， 子 A：｛2，4，1，3，5｝，子 B：｛3，1，5，2，4｝ -65- となる． (3) 突然変異 突然変異については，突然変異を起こす個体を突然変異確率（mutation rate）に基づいて選択し，その個体 の中から 2 つの遺伝子をランダムに選択し遺伝子座を入れ替える転座という手法を用いた．なお，突然変異確 率は，個体群の多様性に応じて 0.1～0.7 の値を適宜用いることとした． 5.5. 仮想ネットワークによるシミュレーション 本節では，仮想ネットワークを用いて最適な段階的整備プロセスを探索し，各評価時点での個々のプロジェク トの評価結果によって決定する動的優先順位に基づく段階的整備プロセスと比較することによって，段階的整 備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を示す． 5.5.1. 仮想ネットワークの設定 (1) 仮想ネットワークの形状 本節では，図 5.5に示すような，5 ノード×5 ノードの格 1 1 2 2 3 3 4 4 5 子状ネットワークを用いることとする．なお，ネットワーク形 成に伴う人口変化は考慮しないものとし各ノードの人口 は，一律 100 万人，各リンクの長さは一律 100km と設定 した． 5 6 6 10 14 このネットワークの全てのリンクが，プロジェクト実施前 11 7 7 11 15 19 12 8 12 8 16 20 9 9 13 17 13 21 14 10 18 22 15 の段階においては一般道路であると想定し，それぞれの リンク上に高速道路を整備するプロジェクトを実施してい 23 くことにより，高速道路ネットワークを形成していくプロセ 16 スをシミュレートする． 32 (2) リンク一般化費用の設定 21 各リンクの一般化費用は，リンク走行速度，時間価値， 24 28 17 25 29 33 37 22 26 18 30 34 38 19 27 31 35 23 39 24 20 36 40 25 図 5.5 対象とした仮想ネットワーク 通行料金の 3 項目を考慮して設定した． リンク走行速度については，プロジェクト実施前の一般道路においては，全リンク一律 50km/h，プロジェクト実 施後の高速道路においては，全リンク一律 100km/h とし，時間価値を 90 円／分，通行料を 30 円／km と仮定し， 次式を用いてプロジェクト実施前後のリンク一般化費用 LGC B ， LGC A を設定した． プロジェクト実施前（B） LGCB=100km／50ｋｍ/h×60 分×90 円／分+0 円=10,800 円 .................... (5-13) プロジェクト実施後（A） LGCA=100km／100ｋｍ/h×60 分×90 円／分+100km×30 円=8,400 円 ......... (5-14) -665. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 (3) プロジェクト実施コストの設定 プロジェクトの実施に必要なコストは，50 億円/km と仮定し，各プロジェクト一律 5,000 億円とした． 5.5.2. 探索する段階的整備プロセス 本章で構築したシミュレーションモデルを用いて，個々のプロジェクト単独の費用便益比（B/C）によって実施プ ロジェクトを採択していくプロセス，すなわち動的優先順位に基づくネットワークの段階的整備プロセスが必ずし も最適なプロセスではないことを確認するため，探索の際には，以下の 2 のプロジェクト採択基準を用いることと した． 1) 費用便益比基準 費用便益比基準とは，ネットワークの段階的整備プロセスのそれぞれの段階において，プロジェクト評価の 際に用いられている費用便益比（B/C）が最も高いプロジェクトを採択する基準である．この基準では，費用 便益比を用いて，プロジェクトの動的優先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロジェクトを実施する ことになる． 2) 総純便益基準 総純便益基準とは，長期的にネットワークの段階的整備プロセス全体を評価し，ネットワーク完成時の総純 便益が最大となるようネットワークの段階的整備プロセスのそれぞれの段階において，実施するプロジェクト を採択する基準である．この基準では，ネットワーク全体の評価指標として総純便益を用いて長期動的優 先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロジェクトを実施することになる．なお，総純便益基準に従う 段階的整備プロセスは，遺伝的アルゴリズムを適用し，適応度として5.5.3に示す総純便益を用いて，本研 究で構築したシミュレーションモデルによって探索する． 5.5.3. 便益計測に関する設定 (1) 期の設定 シミュレーションにおいては，各段階ごとに一つのプロジェクトを実施すると仮定し，各段階において実施した プロジェクトの総純便益を算出し，現在価値に換算する．なお，各段階の期間は一年とする． (2) 便益計測方法 発生する便益は所要時間の短縮のみとし，リンク一般化費用を基に，各ノード間の最小一般化費用と OD 交 通量から，プロジェクト実施による便益を，消費者余剰測度を用いて算出する．各プロジェクトの便益計測期間 は 40 年とし，発生時期の異なる便益をネットワークの段階的整備プロセス開始時点における貨幣価値に換算し て考察を行うため，まず，次式に示すように，社会的割引率を用いて発生する便益を各プロジェクト開始年次の 価値に換算する． 40 GClm , ( k 1) 1 Bi ( k ), ( k 1) D p dp t GClm , i ( k ), ( k 1) t 1 l m 1 r .................... (5-15) -67- ただし， Bi ( k ), k 1 ：プロジェクト群 k 1 が実施された状況下におけるプロジェクト i(k)の便益 i (k ) ：k 段階目に実施するプロジェクト k ：k 段階目までに実施されたプロジェクト群 ：プロジェクト群 k 1 が実施された状況下における（便益計測対象プロジェクト GC lm , ( k 1) i(k)実施前）ノード lm 間の一般化費用 GC lm ,i ( k ), ( k 1) ：プロジェクト群 k 1 およびプロジェクト i(k)が実施された状況下における（便益 計測対象プロジェクト i(k)実施後）ノード lm 間の一般化費用 ：需要関数 ：社会的割引率 ：年次 D( p) r t そして，式（5-15）を用いて計測した便益値を，次式に示すように，ネットワークの段階的整備プロセス開始時 点における貨幣価値に換算し，実施された全プロジェクトによる総純便益（Total Economic Net Present value of Benefits minus Costs：以下必要に応じて TENPV と略す）を求めることとした． TENPV k 1 Bi ( k ), k 1 Ci ( k ) n 1 1 r k 1 .................... (5-16) 本シミュレーションにおいては，上式で求める TENPV を最適化の目的関数とするとともに，各個体の適応度と しても用いることとした． なお本研究では評価期間中の交通量は，評価年次，すなわちプロジェクト実施年次において，後述する需要 関数から求めることとし，その後，そのプロジェクトの評価において，需要の変化は考慮しないこととした． (3) 需要関数 便益算出の際に用いる交通量を求めるために，本章では以下に示すグラビティタイプの需要関数を用いること とした． Dlm N l 1 N m 2 GClm l，m , , ：ノード ：パラメータ（ 10000.00, 1 2 1.00, 3.00 ） Dlm ：ノード l からノード m への交通量 Nl ：ノード l の人口（=1,000,000 人） GC lm ：ノード l，m 間の一般化費用 .................... (5-17) 5.5.4. シミュレーション結果 シミュレーションによって得られた費用便益比基準および総純便益基準によるネットワークの段階的整備プロ セスについて，プロジェクト実施順序，各プロジェクトの費用便益比（B/C）ならびに，TENPV の結果を表 5.2に 示す．また，費用便益比基準による段階的整備プロセスならびに総純便益基準による段階的整備プロセスを図 -685. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 5.6に示す． 表 5.2 シミュレーション結果 表 5.2に示すように，費用便益比基準によ る段階的整備プロセスでは，37 段階目に未 段階 実施の全プロジェクトの費用便益比が 1.0 を 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 TENPV 下回り，その段階でネットワークの段階的整 備を終了した場合，TENPV は 54626.55 とな る．引き続き，以降のプロジェクトを実施した 場合，実施される全プロジェクトの費用便益 比が 1.0 を下回るため TENPV は低下し， 54546.69 となる．一方，総純便益基準による 段階的整備プロセスにおいては，35 段階目 に未実施の全プロジェクトの費用便益比が 1.0 を 下 回 り ， そ の 段 階 で の TENPV は 55749.40 と費用便益比基準と比較して大き な値となる．さらに，費用便益比が 1.0 を下 回る以降のプロジェクトを実施した場合， TENPV は 55618.89 と低下するものの，費用 便益比基準において，B/C>1.0 となることを プロジェクトの実施条件とし，36 段階目でネ ットワークの段階的整備を終了した場合と比 較しても，TENPV の値は大きくなっている． また，図 5.6に示すように，両基準による 段階的整備プロセスは，1 段階目から異なる プロジェクトが採択され，全く異なる整備プロ セスとなっている．総純便益基準による段階 的整備プロセスにおいては，先述したように， ランダムなプロジェクト実施順序を初期値と し，また，大局的な最適化指令を与えている わけではない．にもかかわらず，初期段階に おいて環状ネットワークが形成され，より適 費用便益比基準 B/C 実施プロジェクト 16 25 7 34 20 19 21 22 11 12 6 8 24 26 28 31 15 10 17 13 29 33 30 35 1 4 32 36 2 3 23 14 27 18 38 39 5 9 37 40 （全ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ 実施） TENPV （B/C>1.0） 2.092 2.217 1.871 1.883 1.602 1.819 1.671 1.844 1.496 1.548 1.508 1.508 1.508 1.508 1.500 1.502 1.411 1.442 1.411 1.445 1.347 1.437 1.424 1.449 1.227 1.229 1.227 1.227 1.083 1.141 1.075 1.092 1.075 1.092 1.029 1.081 0.983 0.983 0.980 0.983 総純便益基準 B/C 実施プロジェクト 15 24 30 29 26 17 11 12 13 10 33 31 25 16 7 34 28 6 8 35 23 14 27 18 5 32 9 36 20 21 2 3 38 39 1 4 19 22 37 40 54546.69 55618.89 54626.55 55749.40 1.984 2.102 1.894 1.958 1.773 1.943 1.787 1.895 1.604 1.609 1.609 1.609 1.430 1.481 1.472 1.466 1.441 1.438 1.436 1.439 1.279 1.331 1.279 1.331 1.283 1.287 1.284 1.287 1.029 1.081 1.029 1.081 1.029 1.081 0.980 0.983 0.980 0.983 0.980 0.983 応度の高い，すなわち，純総便益が大きな 段階的整備プロセスが整然と自己組織化されている様子が窺える． その結果，各段階において個別のプロジェクトの費用便益比が最大となるものから実施する費用便益比基準 による段階的整備プロセスと比較して，総純便益基準による段階的整備プロセスにおいては，最適化の目的関 数であるネットワーク形成完了時の総純便益が大きな値となっている． -69- 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 1-5 段階目 1-5 段階目 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 6-10 段階目 6-10 段階目 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 11-15 段階目 11-15 段階目 費用便益比基準 総純便益基準 図 5.6(1) ネットワークの段階的整備プロセスの比較 -705. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 16-20 段階目 16-20 段階目 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 21-25 段階目 21-25 段階目 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 26-30 段階目 26-30 段階目 費用便益比基準 総純便益基準 図 5.6(2) ネットワークの段階的整備プロセスの比較 -71- 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 31-35 段階目 31-35 段階目 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25 36-40 段階目 36-40 段階目 費用便益比基準 総純便益基準 図 5.6(3) ネットワークの段階的整備プロセスの比較 このことは，費用便益比基準による段階的整備プロセスは，総純便益最大化を目的とした場合，必ずしも最適 な段階的整備プロセスとならないこと示しており，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価 の必要性を示すことができたといえる．また，本章で構築したシミュレーションモデルによって，効率的に準最適 解を探索することが可能であることが明らかとなったといえる． 5.6. 結語 本章では，交通ネットワークを形成するプロジェクトを評価する際には，ネットワークの段階的整備プロセスを考 慮した評価が必要であることを示すとともに，効率的に最適なネットワークの段階的整備プロセスを探索すること ができるシミュレーションモデルを構築した． 5.2においては，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を，1)ネットワーク形 -725. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 成状況によるプロジェクト評価の違い，2)プロジェクト実施順序による総便益の違い，3)ネットワークの外部性の 3 点から理論的に考察した．その結果，ネットワークの段階的整備プロセスの最適化においては，プロジェクトの優 先順位，すなわち，個々のプロジェクトの実施順序が非常に重要であり，評価時点のネットワークの状況のみを 考慮して決定した静的優先順位や，それぞれの評価時点での個々のプロジェクトの評価によって決定した動的 優先順位に基づいてプロジェクトを実施していくのではなく，長期的にネットワーク全体の段階的整備プロセスを 考慮した上でプロジェクトを評価することによって決定する長期動的優先順位によりプロジェクトを実施していく 必要があることを示した． 次に，5.3においては，本章で対象としているネットワークの段階的整備プロセスの最適化問題に対する解法と して，遺伝的アルゴリズムを適用することを提案するとともに，アルゴリズムの概要を述べた．そして，計算の複雑 さの理論に基づき，段階的整備プロセス最適化問題が，厳密解を求めることが極めて困難と考えられている NP 困難問題に分類されることを示すとともに，その近似解法としての遺伝的アルゴリズムの有用性について述べた． さらに，5.4においては，実際に，遺伝的アルゴリズムを適用することにより，最適なネットワークの段階的整備プ ロセスを効率的に探索するためのシミュレーションモデルを構築した． 最後に，5.5において，構築したシミュレーションモデルを用いて，仮想的な格子状ネットワークを対象として， 最適な段階的整備プロセスを探索し，費用便益比を用いてプロジェクトの動的優先順位を決定し，その優先順 位に基づいてプロジェクトを実施していく段階的整備プロセスと比較した．その結果から，動的優先順位に基づ く段階的整備プロセスは，必ずしも最適な段階的整備プロセスとならないことを明らかにし，ネットワークの段階 的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を示した． 【第5章 参考文献】 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) Ryoji Matsunaka，Yoshitaka Aoyama and Dai Nakagawa：An optimization of the construction/improvement process of the urban road network using a Genetic Algorithm，7th international conference on Computers in Urban Planning and Urban Management，CD-ROM，2001.7. 赤堀圭佑，青山吉隆，中川 大，松中亮治：最適な交通ネットワーク段階的整備プロセスに関する研究， 土木計画学研究・講演集 23(1) pp.499-502，2000.11. 美濃雄介，青山吉隆，中川 大，松中亮治，赤堀圭佑：都市内高速道路網における拡幅プロジェクト実施 順序に関する研究，土木計画学研究・論文集，Vol.19 No.4，pp.619-626，2002.10. J. H. Holland：Adaptation in Natural and Artificial Systems，Univ. of Michigan Press，1975 (MIT Press， 1992). D. E. Goldberg：Genetic Algorithm in Search，Optimization, and Machine Learning，Addison-Wesley， 1989. 三宮信夫，喜多 一，玉置 久，岩本貴司：遺伝アルゴリズムと最適化，朝倉書店，1998. 田村 亨，杉本博之，上前孝之：遺伝的アルゴリズムの道路整備順位決定問題への適用，土木学会論文 集 No.482／ IV-22，pp.37-46，1994.1. 坂和正敏，田中雅博：遺伝的アルゴリズム，朝倉書店，2000. 北野宏明編：遺伝的アルゴリズム 4，産業図書，2000. Yuval Davidor：GENETIC ALGORITHMS AND ROBOTICS，World Scientific Publishing，1991. M. Mitchell Waldrop：COMPLEXITY : the emerging science at the edge of order and chaos，Simon & Schuster，New York，1992. 笠井琢美，戸田誠之助：計算の理論，共立出版，1993. 柳浦睦憲，茨木俊秀：組合せ最適化 －メタ戦略を中心として－，朝倉書店，2001. -73- 14) 秋山孝正：知的情報処理を利用した交通行動分析，土木学会論文集 No.688／IV-53，pp.37-47， 2001.10. 15) 北森俊行，北村新三編：自己組織化の科学，オーム社，第 5 章，pp.73-91，1996. 16) 青山吉隆，松中亮治，野村友哉：大規模高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの最適化手法とその 応用，運輸政策研究，Vol.5 No.2，pp.2-13，2002.7. 17) 青山吉隆，松中亮治：全国高速道路網の整備順序と最適ネットワーク －ネットワーク・シミュレーションに よる評価－，ITPS Report 20021，運輸政策研究機構，2002.5. 18) 電気学会 GA 組合せ最適化手法応用調査専門委員会編：遺伝アルゴリズムとニューラルネット－スケジュ ーリングと組合せ最適化－，コロナ社，1998. -745. 交通ネットワークの段階的整備プロセスの最適化 -75- 6. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 6.1. 概説 1963 年にわが国最初の高速道路として名神高速道路・栗東～尼崎間（71km）が開通して以来，わが国の高速 道路は着実に段階的に整備され続け，そのネットワークは全国に拡大している．その結果，2000 年 4 月現在で は，約 6,600km の高速道路（厳密には，高速自動車国道（国土開発幹線自動車道）の供用延長．高速自動車 国道は，一般国道自動車専用道路とともに高規格幹線道路網を形成している．）が供用されるに至っており，今 日のわが国の社会経済を支える枢要な社会資本となっている． 上記のような背景のもと，高速道路ネットワーク整備が，わが国の社会経済に多大な影響を与えてきたことを鑑 み，これまでにも，その整備効果を定量的に把握するために事後評価を行った事例1)2)3)4)5)はいくつかあるが，こ れらの研究では，プロジェクトの採択基準，すなわち，整備プロセスの違いによる評価結果の相違については考 慮されておらず，わが国の高速道路ネットワークの段階的整備プロセスが，社会的な費用便益の観点からみて 最適なプロセスであったか否かについては明らかにされていない．高速道路整備のようにネットワークを形成す るために実施されるプロジェクトを評価する際には，第5章において指摘したように，ネットワークの段階的整備プ ロセスを考慮し，ネットワーク全体を長期的に評価する必要がある． そこで，本章では，現在供用されているわが国の高速道路ネットワークを対象として，実際の段階的整備プロ セスが，ネットワーク全体を長期的に評価した上で決定されるプロジェクトの長期動的優先順位に基づく最適な 整備プロセスや，各プロジェクトの実施段階における個々のプロジェクトの評価結果に基づいて決定される動的 優先順位に基づく整備プロセスと比較してどの程度効率的な整備プロセスであったかという視点から事後評価 を行うことを目的とする． 具体的には，6.2において，実際の段階的整備プロセスと比較・考察するために探索するプロジェクトの動的優 先順位ならびに長期動的優先順位に基づく整備プロセスを決定するためのプロジェクト採択基準について述べ る．つづく6.3では，本研究で構築した道路ネットワーク，分析の対象とするプロジェクト，OD 交通量の推計方法， ゾーン間一般化費用の計測方法，便益計測方法など，段階的整備プロセスを評価する際に用いる前提条件に ついて整理する．さらに，6.4では，第5章において遺伝的アルゴリズムを適用することにより構築したシミュレー ションモデル6)7)を用いて．プロジェクトの長期動的優先順位に基づく全国高速道路ネットワークの最適な整備プ ロセス，ならびに，各プロジェクトの実施段階において最適なプロジェクトを実施していく動的優先順位に基づく 整備プロセスを探索し，実際の段階的整備プロセスと比較・考察することによって，わが国の高速道路ネットワー クの段階的整備プロセスの事後評価を行う． 6.2. プロジェクト採択基準 高速道路ネットワークの評価指標としては，費用便益分析による社会的な費用便益や財務分析による採算性 が挙げられるが，プロジェクトの優先順位は用いる評価指標によって大きく異なることになる．本章では，高速道 路ネットワークの形成が社会経済に及ぼしてきた効果を事後評価することを目的としているため，プロジェクト採 -766. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 択基準として，以下に示す費用便益比を評価指標とする動的優先順位に基づいてプロジェクトを採択する費用 便益比基準，ならびに，実施可能な全プロジェクト完了時の総純便益を評価指標とする長期動的優先順位に基 づいてプロジェクトを採択する総純便益基準を用いることとした． 6.2.1. 費用便益比基準 第 5 章でも述べたように，費用便益比基準は，ネットワークの段階的整備プロセスのそれぞれの段階において， プロジェクト評価の際に用いられている費用便益比（B/C）が最も高いプロジェクトを採択する基準である．この基 準では，費用便益比を用いて，プロジェクトの動的優先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロジェクトを 実施することになる． ただし，費用便益比が 1.0 以上となることをプロジェクトの実施条件とし，費用便益比が 1.0 未満となるプロジェ クトは実施せず，未実施の全プロジェクトの費用便益比が 1.0 未満となった段階で，ネットワークの整備を完了す るものとする．なお，費用便益比（B/C）の計測には，次式を用いる． Bk / C k d k T 1 t 0 UBt , k SBt ,k (1 r ) t d k T 1 t 0 C t ,k RCt , k (1 r ) t .................... (6-1) ただし， t UBt , k ：年次（建設開始年次を 0 とする） ：プロジェクト k によって発生する t 年次の利用者便益 SBt , k ：プロジェクト k によって発生する t 年次の供給者便益 C t ,k ：プロジェクト k によって発生する t 年次の建設費 RC t , k ：プロジェクト k によって発生する t 年次の管理費増加額 T dk r ：評価対象期間 ：プロジェクト k の工期 ：社会的割引率 6.2.2. 総純便益基準 総純便益基準は，長期的にネットワークの段階的整備プロセスを評価し，実施可能な全プロジェクト実施後の 総純便益（Total Economic Net Present Value of Benefits minus Costs：TENPV）が最大となるようネットワークの段 階的整備プロセスのそれぞれの段階において，実施するプロジェクトを採択する基準である． この基準では，ネットワーク全体の評価指標として総純便益を用いてプロジェクトの長期動的優先順位を決定 し，その優先順位に基づいてプロジェクトを実施することになるため，遺伝的アルゴリズムを適用し，適応度とし て次式に示す総純便益を用いて，第 5 章で構築したシミュレーションモデルによって総純便益基準に従う段階 的整備プロセスを探索する． なお，総純便益基準においても，費用便益比基準と同様に，費用便益比が 1.0 以上となることをプロジェクト実 施条件とし，未実施の全プロジェクトの費用便益比が 1.0 未満となった段階で，ネットワークの整備を完了するも のとする． -77- n 1 k (i ) i 1 (1 r ) TENPV d k ( i ) T 1 UBt , k (i ) SBt , k ( i ) Ct , k (i ) RCt , k (i ) .................... (6-2) t t 0 ( 1 r ) ただし， k (i ) ：年次（建設開始年次を 0 とする） ： i 段階目に実施されるプロジェクト ：実施プロジェクト総数 ：プロジェクト k (i ) の建設開始年次（2000 年を 0 とする） UBt ,k (i ) ：プロジェクト k (i ) によって発生する t 年次の利用者便益 SBt ,k (i ) ：プロジェクト k (i ) によって発生する t 年次の供給者便益 Ct ,k ( i ) ：プロジェクト k (i ) によって発生する t 年次の建設費 t k (i) n RCt ,k (i ) ：プロジェクト k (i ) によって発生する t 年次の管理費増加額 6.3. T d k (i ) ：評価対象期間 ：プロジェクト k (i ) の工期 r ：社会的割引率 前提条件 本節では，高速道路ネットワークの段階的整備プロセスを探索する際の前提条件について，ネットワーク，ゾー ン間一般化費用の計測，便益計測の順に述べる． 6.3.1. ネットワーク 本研究では，以下に述べる道路ネットワークを用いて，ゾーン間 OD 交通量，ゾーン間一般化費用，料金収入， 管理費等を算出し，後述するように，分析対象プロジェクトの便益ならびに借入金の償還期間を計測する．なお， 本研究では，計測の際のゾーン区分として，沖縄を除く 45 都府県と北海道を 4 ゾーンに分割した計 49 ゾーンを 用いた． (1) 構築した道路ネットワーク 本研究では，表 6.1に示すように沖縄を除く 46 都道府県を対象として，2000 年 3 月末現在供用中の高速自 動車国道，都市高速道路，一般国道（ただし，大型車が通行不能な狭隘な一般国道を除く），両側 4 車線以上 の主要地方道，首都圏 1 都 7 県および近畿圏 2 府 4 県の両側 2 車線以上の主要地方道，一般都道府県道， 指定市の一般市道，主要なフェリー航路を網羅する既存道路ネットワーク，ならびに，次章で分析対象とする 2000 年 4 月現在未供用の高規格幹線道路ネットワークを構築した．構築した道路ネットワークを図 6.1に示す． 構築したネットワークの道路総延長は 76,512.9km であり，ネットワークに含まれるリンク数は 22,466，ノード数は 14,319 である．ネットワークを構成する各リンクについて，リンク一般化費用の算定等に必要となる道路条件（種 別，級別，地形，沿道条件），リンク長，指定最高速度，渋滞速度，可能交通量，自由流限界交通量，平日 24 時間交通量（1985,90,94 年），建設費，通行料金等のデータを収録した． (2) 分析対象プロジェクト 本章では，「国土幹線自動車道建設法による法定予定路線」11,520km ならびに「国土交通大臣指定に基づく -786. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 表 6.1(1) 構築した道路ネットワークに収録した道路 道路種別 高速自動車国道 収録延長 （航路数） 9,987.3 ㎞ 収録した 主な路線 高規格幹線道路網 供用済路線 道央自動車道 東北自動車道 北陸自動車道 関越自動車道 東名高速道路 名神高速道路 近畿自動車道 中国自動車道 高松自動車道 九州自動車道 など 45 路線 6,634.2km 供用済路線 沖縄自動車道 1 路線 57km 未供用路線 後志自動車道 北中央自動車道 関東自動車道 第二東名 第二名神 中央横断自動車道 紀勢自動車道 山陰自動車道 高知自動車道 東九州自動車道 など 31 路線 3,353.1km 未供用路線 稚内・名寄自動車道 道央自動車道 （旭川以北） 釧路・根室自動車道 網走自動車道 4 路線 416km 供用済路線 仙台東部道路 圏央道 伊豆縦貫自動車道 京奈和自動車道 京都縦貫自動車道 広島岩国道路 高松東道路 今治小松自動車道 宇佐別府道路 南九州自動車道 西九州自動車道 など 26 路線 403.3km 一般国道 自動車専用道路 収録していない 主な路線 1,405.7 ㎞ 未供用路線 三陸自動車道 圏央道 三遠南信自動車道 中部縦貫自動車道 東海環状自動車道 京奈和自動車道 京都縦貫自動車道 北近畿豊岡自動車道 今治小松自動車道 9 路線 1,002.4km 備考 日本道路公団管轄 料金プール制対象路線 供用済路線 なし 未供用路線 日高自動車道 深川・留萌自動車道 帯広・広尾自動車道 函館・江差自動車道 津軽自動車道 八戸久慈自動車道 伊豆縦貫自動車道 東広島呉自動車道 高知東部自動車道 南九州自動車道 西九州自動車道 那覇空港自動車道 12 路線 903km 日本道路公団管轄 独立採算性路線 -79- 表 6.1(2) 構築した道路ネットワークに収録した道路 道路種別 収録延長 （航路数） 185.5km 高規格幹線道路網 172.9km 一般国道 自動車専用道路 429.7km 一般有料道路 高規格幹線道路網以外の道路 都市高速道路 フェリー航路 一般国道 主要地方道 都府県道 政令指定市の市道 442.7 ㎞ 583.3 ㎞ 25 本 収録した 主な路線 供用済路線 瀬戸自動車道 神戸淡路鳴門自動車道 西瀬戸自動車道 3 路線 172.5km 未供用路線 西瀬戸自動車道（島部） 1 路線 13.0km 供用済路線 みちのく道路 能越道 伊豆中央道 修善寺有料道路 福岡前原道路 など 8 路線 122.4km 未供用路線 みちのく道路 1 路線 50.5km 供用済路線 名寄道路 函館新道 大船渡三陸道路 新庄・尾花沢道路 名阪国道 宇和島道路 など 10 路線 261.1km 未供用路線 釧路新道 琴丘・能代道路 那智勝浦新宮道路 志戸坂道路 須崎道路 延岡道路 など 11 路線 168.6km 日光・宇都宮道路 京葉道路 東京湾アクアライン 第三京浜道路 第二神明道路 第二阪奈道路 京滋バイパス など 2000 年現在供用済路 線を全て収録 首都高速道路 阪神高速道路 など 2000 年現在供用済路 線を全て収録 主に瀬戸内海において運行 されている航路 大型車通行不能な狭隘リン ク以外を全て収録 両側 4 車線以上の道路 59,583.5 ㎞ 首都圏 1 都 7 県および近畿 圏 2 府 4 県については両側 2 車線以上の道路について も収録 収録していない 主な路線 備考 供用済路線 なし 本州四国連絡橋公団 管轄 未供用路線 なし 供用済路線 なし 地方道路公社管轄 未供用路線 能越道 1 路線 37km 供用済路線 なし 未供用路線 なし 国管轄 日本道路公団管轄 独立採算性路線 首都高速道路公団，阪 神高速道路公団，地方 道路公社管轄 フェリー待ち時間を 60 分 と設定 -806. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 一般国道等 供用済高速道路 未供用高速道路 図 6.1 構築した道路ネットワーク -81- 表 6.2 分析対象プロジェクト一覧 番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 計 道路名 東北自動車道 八戸自動車道 東北自動車道 秋田自動車道 東北自動車道 山形自動車道 東北自動車道 東北自動車道 磐越自動車道 磐越自動車道 東北自動車道 常盤自動車道 常盤自動車道 東関東自動車道 関越自動車道 関越自動車道 上信越自動車道 中央自動車道 中央自動車道 上信越・長野道 北陸自動車道 東名高速 東名高速 中央自動車道 名神高速 東名阪・伊勢道 東海北陸自動車道 北陸自動車道 北陸自動車道 名神高速 近畿・阪和・関空道 中国自動車道 舞鶴自動車道 山陽自動車道 山陽自動車道 岡山自動車道 山陽自動車道 中国自動車道 米子自動車道 山陽自動車道 中国自動車道 中国自動車道 中国自動車道 九州自動車道 長崎自動車道 九州自動車道 九州自動車道 宮崎自動車道 大分自動車道 高松・松山道 高知・徳島道 浜田・広島道 瀬戸自動車道 神戸淡路鳴門自動車道 東名高速 西瀬戸自動車道 西名阪自動車道 東京外環道 道央・札樽道 道央自動車道 道東自動車道 区間 青森～滝沢 安代～八戸 滝沢～北上金ヶ崎 秋田北～北上JCT 北上金ヶ崎～村田 酒田みなと～湯殿山・月山～関沢・笹谷～村田JCT 村田～郡山 郡山～宇都宮 郡山JCT～いわきJCT 新潟中央JCT～郡山JCT 宇都宮～川口JCT 水戸～三郷JCT いわき四倉～水戸 潮来～市川JCT 前橋～練馬 長岡～前橋 更埴JCT～藤岡JCT 高井戸～甲府南 甲府南～岡谷 岡谷～上越JCT 上越JCT～新潟空港 東京～沼津 沼津～浜松西 岡谷JCT～小牧JCT 小牧～米原JCT 名古屋～伊勢 一宮JCT～飛弾清見・五箇山～砺波小矢部JCT 金沢東～米原JCT 金沢東～上越JCT 米原JCT～西宮 吹田JCT～海南・泉佐野JCT～りんくうJCT 吹田JCT～佐用 舞鶴東～吉川JCT 神戸JCT～山陽姫路西 山陽姫路西～倉敷 北房JCT～岡山JCT 倉敷～広島東 佐用～北房 落合JCT～米子 広島東～廿日市・大竹～山口JCT 北房～千代田JCT 千代田JCT～山口JCT 山口JCT～新門司 新門司～鳥栖JCT 鳥栖JCT～長崎多良見 鳥栖JCT～えびの えびの～鹿児島 えびのJCT～宮崎 大分宮河内～鳥栖JCT 高松西～大洲 伊野～川之江JCT・川之江東JCT～徳島JCT 浜田～千代田JCT・広島北JCT～広島JCT 倉敷JCT～坂出JCT 三木JCT～鳴門 浜松西～小牧 西瀬戸尾道～今治南 松原JCT～天理 大泉JCT～三郷JCT 旭川鷹栖～札幌・札幌～小樽 札幌～長万部 千歳恵庭JCT～夕張・十勝清水～池田 供用距離 （km） 建設費 （億円） 157.4 68.0 64.6 123.2 147.2 130.5 95.7 113.4 72.9 142.1 105.0 82.0 105.9 113.3 91.1 154.4 119.0 128.1 80.4 160.2 135.3 103.3 137.2 162.5 56.7 150.1 144.6 184.2 171.2 130.7 107.2 118.5 87.0 62.7 89.7 43.8 126.7 74.2 66.5 132.2 137.3 144.3 78.4 91.5 107.8 178.4 71.8 80.5 145.1 183.6 164.0 73.9 44.3 98.6 105.4 46.6 27.2 29.3 163.6 193.8 92.4 6796.5 4,195.2 1,910.7 1,301.8 3,126.0 2,789.6 4,014.9 1,443.0 1,939.5 1,441.5 4,821.3 2,955.5 5,657.5 3,829.6 7,375.3 6,778.3 7,594.0 6,709.9 7,977.5 2,432.0 7,064.0 5,729.0 2,876.5 3,810.6 4,879.8 1,227.3 7,507.2 6,765.5 4,673.5 7,033.7 2,948.5 8,813.2 2,668.2 3,225.2 2,616.7 4,287.2 1,070.8 6,874.6 1,556.7 1,626.7 7,018.0 2,542.2 4,838.9 1,782.7 3,211.8 3,735.8 6,084.5 1,742.0 1,579.1 5,679.7 8,682.4 8,130.1 1,972.3 7,602.6 14,978.5 2,961.0 7,500.0 1,756.5 7,538.5 6,094.4 5,333.0 1,910.2 278,222.1 -826. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 一般国道自動車専用道路」2,480km，計 14,000km から構成される高規格幹線道路網のうち，表 6.2に示す 2000 年 3 月末現在供用されている高速自動車国道と本州四国連絡橋公団によって整備された一般国道自動 車専用道路（沖縄を除く 46 都道府県，高速自動車国道 6,807km）を対象として，6.2で述べた 2 つのプロジェク ト採択基準に従う段階的整備プロセスを探索する． その際，表 6.2に示すように，対象道路ネットワークを 61 個のプロジェクトに集約した．ただし，ゾーン中心（都 道府県庁）間の交通に影響を与えないと考えられるプロジェクトについては，分析対象から除外している． なお，分析対象とする高速道路以外の道路については，2000 年 4 月現在のネットワークを用いることとし，都 市高速道路や国道バイパスの開業年次については考慮していない． 6.3.2. ゾーン間一般化費用の計測 (1) OD 交通量の推計 OD 交通量の推計には，需要関数を用いる 表 6.3 (1) 需要関数推定結果 こととし，都市圏内々交通に係る OD と，それ 以外の OD の 2 種類について，道路交通セン サス自動車起終点調査 8) による， 1985 年， 1990 年，1994 年の OD 交通量，人口データ， ゾーン間一般化費用を用いて，次式に示す 重力モデルを用いて推定した．ここで，都市 －都市圏内々除く－ パラメータ 定数項 出発地人口 推定値 11.67 0.83 目的地人口 0.97 56.81 一般化費用 青函ダミー 補正済決定係数 サンプル数 -3.07 1.61 -147.00 37.48 0.832 6,191 ln 1 2 t値 27.02 48.88 圏内々とは首都圏 1 都 7 県内々および近畿 表 6.3 (2) 需要関数推定結果 圏 2 府 4 県内々のトリップを指す． パラメータ 定数項 出発地人口 推定値 1.10 0.92 目的地人口 0.91 10.69 一般化費用 青函ダミー 補正済決定係数 サンプル数 -2.08 -13.50 なお，ゾーン間一般化費用の計測に必要と なるリンク一般化費用については，道路交通 8) センサス一般交通量調査 による，1985 年， 1990 年，1994 年のリンク交通量を用いて，(3) で述べる方法で算出した． それぞれの需要関数の推定結果を表 6.3 －都市圏内々－ ln 1 2 － t値 0.37 10.78 － 0.725 258 に示す． D GC i , j POPi 1 POPj 2 GC i, j e i , j .................... (6-3) ただし， GC i , j ：ゾーン ij 間の一般化費用（円） POPi ：都道府県 i の人口（人） i, j ：青函ダミー（青森－函館間を通過する OD ペア：1） 上式で OD 交通量を推計する際に用いる人口データに関しては，1960 年から 2000 年までの各年次について -83- は，国勢調査による 5 年ごとの都道府県人口9)を線形補完した値を用いた．また，将来の人口データに関しては， 2001 年から 2025 年までについては，国立社会保障・人口問題研究所による 5 年おきの都道府県別将来推計 10 人口 )を用い，データがない年次については線形補完し，2025 年以降については，都道府県別の推計値がな いため，国立社会保障・人口問題研究所による全国人口の中位推計値と，2025 年の各都道府県の人口シェア から算出した値を用いた． (2) OD 交通量の配分 推定した OD 交通量を各リンクに配分する際には，比較的計算が簡便な分割配分法（Incremental Assignment Method：以下 IA 法と略す）を用いることとした．分割数は 5，配分比率は均等とした．ただし，後述するように，分 割配分の対象は高速道路のみとし，一般道路については，リンク交通量として，道路交通センサス一般交通量 調査8)（1994 年）の 24 時間交通量を用いることとした． 交通量配分のフローは以下の通りである． Step.1 全ての分割配分対象道路，すなわち高速道路リンクの交通量を 0 とする． Setp.2 各リンクに配分されたリンク交通量から，(3)で述べる方法でリンク一般化費用を算出する． Setp.3 Djikstra 法を用いてゾーン間一般化費用が最小となる経路を探索し，その経路に 5 分割した OD 交通量 を配分する． Step.4 Step.2 に戻る． 上記 Step を，分割数まで繰り返し，各リンクに最終的に配分された交通量が，リンク交通量となる． (3) リンク一般化費用 各リンクの一般化費用は，次式に示すように，リンク所要時間，時間価値，通行料金，走行費用から計測した． LinkGC l LinkTl Farel RunCl .................... (6-4) ただし， LinkTl ：リンク l の一般化費用 ：時間価値 ：リンク l の所要時間 Farel ：リンク l の通行料金 RunC l ：リンク l の走行費用 LinkGC l 以下，1)リンク所要時間，2)時間価値，3)通行料金，4)走行費用の設定について順に述べる． 1) リンク所要時間 高速道路のリンク所要時間は，IA 法により計測する各リンクの 24 時間交通量 LinkQl から，リンクごとに設定し た Q-V 式を用いて算定する．高速道路のリンク所要時間を算定するために用いた Q-V 式を図 6.2(1)に示す． なお，実際の道路交通では，高速道路における渋滞時の走行速度は，一般道路の渋滞時の走行速度と比較し て高いと考えられるため，高速道路においては，図 6.2(1)に示すように，渋滞速度 V3 と限界速度 V2 を一致させ -846. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 走行速度 走行速度 V1 V1 V2 V2=V3 V3 Q1 Q2 Q1 24 時間交通量 図 6.2(1) 高速道路に適用する Q-V 式 Q2 24 時間交通量 図 6.2(2) 一般道路に適用する Q-V 式 る形の Q-V 式を用いるている． 表 6.4 Q-V 式に用いたパラメータの設定 Q1 Q2 V1 V2 V3 パラメータ 自由流限界交通量 可能交通量 自由流速度 限界速度 渋滞速度 設定 Q2 に道路サービス水準*を乗じた値 可能交通容量の日換算値 指定最高速度 V1 の 0.5 倍 一律 10 ㎞/h * その道路が提供すべきサービスの程度．道路条件応じて設定． 一方，一般道のリンク所要時間については，道路交通センサス一般交通量調査8)（1994 年）のリンク交通量か ら図 6.2(2)に示す Q-V 式を用いて算定した値に，次式に示す信号による所要時間の遅れ11)を加えた値を用い た．図 6.2に示す Q-V 式で用いたパラメータの設定を表 6.4に示す． Delay l C l (1 g l ) 2 LinkQl 21 Lanel 48000 nl .................... (6-5) ただし， Cl ：リンク l 内における信号の平均サイクル長 gl ：リンク l 内における信号の平均青時間比 Lanel ：リンク l の車線数 nl ：リンク l 内の信号数 2) 時間価値 時間価値について，道路投資の評価に関する指針（案）12)では，平日・休日別，乗用車類・普通貨物車別に -85- 示されているが，本研究では，計算の煩雑さを避けるために車種・曜日別に時間価値を設定せず，乗用車類と 普通貨物車の割合および平日と休日の割合を加重平均した値を用いることとした．道路投資の評価に関する指 針（案）では，1999 年における時間価値について，乗用車類は平日 67（円/分・台），休日 101（円/分・台），普通 貨物車は平日休日ともに 101（円/分・台）という値が設定されている．この値を 2000 年価格にデフレートし，乗用 車類・普通貨物車の走行台数比，ならびに，平休日比を考慮し，次式を用いて，時間価値を 89.58 円／分と設 定した． p , w rw p ,h rh rp f r f .................... (6-6) ただし， p,w ：乗用車類 p ，平日 w の時間価値（=68.24 円／分） p ,h ：乗用車類 p ，休日 h の時間価値（=102.87 円／分） f ：普通貨物 f の時間価値（=102.87 円／分） rw ：平日の割合（ 243 365 ） rh ：休日の割合（ 122 365 ） rp ：乗用車類の割合（=57.68%，億台ベース） rf ：普通貨物の割合（=42.32%，億台ベース） （※ rp ， r f ：道路交通センサス交通量調査8)（1994 年）をもとに算出） 3) 通行料金 有料道路の通行料金 Fare は，乗用車類と普通貨物車の走行台数比を考慮し，2000 年における日本道路公 団管轄の高速道路の料金体系を基に次式のように設定した． Fare r p a p r f a f L 150 .................... (6-7) ただし， Fare L ap ， a f ：高速道路の通行料金（円） ：走行距離（km） ：係数（普通乗用車： a p 24.6 ，普通貨物車： a f 29.52 ） フェリーの航送料金 Fare f （円）についても，同様に，乗用車類と普通貨物車の走行台数比を考慮し，各航路 において Fare f rp f p r f f f ただし， Fare f ：航路 f の通行料金（円） fp ：普通車の航送料金 ff ：貨物車の航送料金 .................... (6-8) -866. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 と設定した．ここで，普通車の航送料金は全長 5ｍ未満の航送料金を，貨物車の航送料金は全長 12ｍ未満の 航送料金をそれぞれ適用した． 4) 走行費用 走行費用としては，燃料費，オイル，タイヤ・ チューブ，車両整備（維持・補修），車両償却の 5 項目を考慮することとし12)，乗用車類・普通貨 物車の走行台数比で加重平均し，表 6.5に示 すように高速道路・一般道路それぞれについて 走行速度ごとに走行費用原単位を設定し，各リ ンク距離を乗じて走行費用を算出した． (4) ゾーン間一般化費用 表 6.5 走行費用原単位の設定 速度 10 km/h 20 km/h 30 km/h 40 km/h 50 km/h 60 km/h 70 km/h 80 km/h 90 km/h 都市部 40.2 30.9 27.4 27.0 27.0 27.4 27.4 27.4 27.4 一般道路 平地 28.1 21.7 19.3 18.3 18.3 18.3 18.3 18.3 18.3 山地 25.7 20.3 17.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 高速道路 12.5 12.5 12.5 12.0 11.6 11.0 12.0 12.5 13.5 * 単位：円／台・km ゾーン間の最小一般化費用は，(3)で述べた 方法で計測したリンク一般化費用を用いて，Djikstra 法により計測する．そして，計測したゾーン間一般化費用 から需要関数を用いて OD 交通量を推定し，IA 法の初期値として用いた OD 交通量との誤差が 1%未満になる まで繰り返し計算を行い，ゾーン間一般化費用の収束値を求めることとした．その計算過程を図 6.3に示すとと もに，その詳細を以下に述べる． Step.0 初期設定 収束計算回数 k 1 ，OD 交通量 ODi1, j 0 とする． Step1. 交通量の配分 (2)で述べた交通量配分手法により，リンク交通量 LinkQlk を決定する． Step2. 一般化費用の算出 Step1.で求めたリンク交通量 LinkQlk に Q-V 式を適用し，リンク一般化費用を算出する．そして，Dijkstra 法により最短経路探索を行い，一般化費用が最小となる経路のリンク一般化費用を合計してゾーン間 一般化費用 GCik, j を算出する． Step3. 収束判定 Step2.で算出したゾーン間一般化費用と，(1)で推定した需要関数を用いて，OD 交通量 ODik, *j を推定す る．収束判定を行い，式（6-9）に示す収束条件を満足する場合，そのときの一般化費用 GCik, j ，および， リンク交通量 LinkQlk ， OD 交通量 ODik, j を以降の分析に使用し，満足しなければ OD 交通量を，式 （6-10）に示すように更新し， k k 1 として Step1.に戻る． なお，計算時間を短縮するため，次式の条件を満たさない場合でも，収束計算回数が 15 回に達した場 合には収束条件を緩和し，そのときの一般化費用，および，リンク交通量，OD 交通量を以降の分析に 使用する． -87- max i, j ODik, *j ODik, j ODik, j 0.01 .................... (6-9) ODik, j 1 ODik, j ODik, *j 本研究では，プロジェクトを実施したとき .................... (6-10) k=k+1 Networkを設定 収束計算回数k=1 OD1i,,j=0 の便益・費用，料金収入などの算出を行 う際，まず Without Case について，上記の 収束計算を行い，ゾーン間一般化費用 OD交通量の配分 GCiWithout ，リンク交通量 LinkQlWithout ， OD ,j 交通量 ODiWithout を算出する．そして With ,j Case において，実施するプロジェクトをネ リンク交通量LinkQlk決定 ットワークに付加し，Without Case で算出 Q-V式 した OD 交通量 ODiWithout を初期配分の交 ,j 通量として再度上記の収束計算を行い， OD交通量の更新 式（6-10） リンク一般化費用の算出 ゾーン間一般化費用 GCiWith , j ，リンク交通 最短経路探索 量 LinkQlWith ，OD 交通量 ODiWith , j を算出す 一般化費用GCi,,jkの算出 る．ここで，式（6-9）に示す収束条件を満 需要関数 たしていても，With Case と Without Case と で収束した際の OD 交通量に誤差が生じ OD交通量ODi,,jk*の算出 る場合があり，この誤差による便益・料金 収入の算出への影響を軽減するため，以 下のような補正を行う． (a) 任意のリンク l について，リンク交通 量の変化率が 0.01 を下回る場合 No 収束判定 式（6-9） Yes With Case と Without Case において，次 式で表されるリンク交通量の変化率 l が 一般化費用，OD交通量の決定 0.01 を下回る場合は，収束判定における 誤差の範囲内として，With Case における リンク交通量を LinkQlWith LinkQlWithout と 補正する． 図 6.3 ゾーン間一般化費用算出フロ -886. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 l LinkQlwith LinkQlwithout LinkQlwithout .................... (6-11) Without (b) 任意のゾーン i, j 間について， ODiWith の場合 , j < ODi , j この場合のゾーン i, j 間では，With Case の一般化費用が Without Case の一般化費用を上回っており，利用者 GCiWithout と補正する． 便益を算出すると，負の利用者便益が発生することとなるため，一般化費用を GCiWith ,j ,j (5) シミュレーションモデルの現況再現性 本項で説明した一般化費用の算出方法について，料金収入，OD 交通量の観点から検証する． 2000 年時点の道路ネットワークを用いて，収束計算によりシミュレートした各リンクの交通量から，路線別料金 収入を求め，実際の路線別料金収入との整合性を検証した．その結果を図 6.4に示す．路線別料金収入の相 関係数は，0.9635 と高く，全体の料金収入も，実際の料 3,000 の精度は非常に高いといえる．さらに，実際の 1994 年に おける OD 交通量と，1994 年時点の道路ネットワークにお いて，収束計算によりシミュレートした OD 交通量との相関 を図 6.5に示す．図 6.5に示すように，全体としてシミュ レートした OD 交通量は実際の交通量に対して過少とな る傾向があるが，シミュレート値と実際値との相関係数は 料金収入（シミュレーション：億円） 金収入 18,503 億円に対して，17,145 億円となり現況再現 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0.9578 と高くなっている． 0 0 以上のことから，本研究で構築した道路ネットワークによ 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 料金収入（実際：億円） るシミュレーション計算は，現況再現性が十分に高いとい 図 6.4 料金収入の相関 100,000 400,000 300,000 東京-神奈川 250,000 東京-埼玉 200,000 150,000 大阪-兵庫 東京-千葉 100,000 愛知-岐阜 50,000 OD交通量（シミュレーション：台／日） OD交通量（シミュレーション：台／日） 350,000 80,000 60,000 埼玉-神奈川 京都-滋賀 40,000 千葉-神奈川 埼玉-千葉 佐賀-福岡 大阪-京都 大阪-奈良 福岡-佐賀 愛知-三重 20,000 群馬-埼玉 0 茨城-栃木 栃木-群馬 0 0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000 OD交通量（実測値：台／日） 図 6.5(1) OD 交通量の相関 0 20,000 40,000 60,000 茨城-千葉 80,000 100,000 OD交通量（実測値：台／日） 図 6.5(2) OD 交通量の相関 （実際の OD 交通量<100,000 台／日） -89- える． 6.3.3. 便益計測 本章では，プロジェクト実施によって発生する利用者便益，および，供給者便益を計測する．ここでは，その計 測方法について述べることとする．なお，評価対象期間は 50 年とし，便益額は，社会的割引率（4%12））を用いて， 2000 年時点の貨幣価値に換算することとした． (1) 工期の設定 便益計測を行うためには，まず，各プロジェクトの実施に要する工期を設定する必要がある．なぜならば，プロ ジェクトの工期によって，各プロジェクトの実施時期，すなわち供用開始年次が決定するが，供用開始年次は社 会的割引率を用いて割り引く必要があるプロジェクトの便益や費用の現在価値に影響を及ぼすためである．本 研究では，プロジェクトの工期は，プロジェクトの実施に要する建設費によって決定するとし，各年次において使 用できる建設費予算に制約を設け，各プロジェクトの工期を算出することとした． 各プロジェクトの工期を算出する際には，複数のプロジェクトが同時に並行して実施されることはなく，一つの プロジェクトが完了した後，次のプロジェクトが実施されるとの仮定を置いた．そのうえで，各年次の予算制約の なかで，プロジェクトを実施し，余剰金があれば，それを次のプロジェクトの実施費用に充当できるとし，予算が 不足する場合には，翌年も引き続き当該プロジェクトが実施されるものとした．この過程をモデル化すると以下の ようになる． 年次 t において，建設費 C のプロジェクトの建設を開始する場合を考える．このプロジェクトを実施する段階が n 段階目で，年次 t に使用できる予算制約が Bud (t ) ， n 1 段階目までのプロジェクトを実施するために年次 t において使用した予算額を BudU n1 (t ) とするとき， n 1 段階目までのプロジェクトを実施した後，年次 t におい て使用できる予算 BudYn 1 (t ) は次式のように表せる． BudYn 1 (t ) Bud (t ) BudU n 1 (t ) .................... (6-12) よって， n 段階目のプロジェクトを実施するために各年次に必要な予算およびプロジェクトの工期は，以下の(i)， (ii)から求められる．なお， n 段階目のプロジェクトを実施するために年次 t において使用する予算額を BudC n (t ) とする．また， n 段階目のプロジェクトの工期を d n とし，その初期値を d n 1 とする． (i) C BudYn1 (t ) のとき BudYn (t ) BudYn 1 (t ) C .................... (6-13) BudC n (t ) C .................... (6-14) となり，プロジェクトは t 年に完成し，工期は d n となる．更新された予算残額 BudYn (t ) は， n 1 段階目に実施さ -906. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 れるプロジェクトの実施費用に充当される．なお， t 年における予算は必ず使い切るものとし，予算の繰越は行 わないものとする． (ii) C BudYn1 (t ) のとき BudC n (t ) BudYn 1 (t ) .................... (6-15) C * C BudC n (t ) .................... (6-16) となり， t t 1 ， d n d n 1 ， C C * と更新して(i)に戻る． 以上の計算により，工期 d n と，各年に発生する建設費が決定される．なお，一年間に複数のプロジェクトが実 施される場合，その年に実施される全てのプロジェクトに要する建設費の合計が，その年の建設費として期首に 一括して発生するものとする．また，プロジェクトは t d n 年期首から供用されるものとし，年度途中からの供用は 考えず，料金収入，管理費，便益についても t d n 年から発生すると仮定する．各年次に使用できる予算の上 限値には，各年次の建設費予算額13)を 2000 年の価格にデフレートした値を用いている． なお， n 段階目に実施されるプロジェクトの建設費 CCn は工期を考慮し，次式を用いて割り引いた値を用いる こととする． dn CC n t 1 BudC n (t ) (1 r ) t 1 .................... (6-17) ただし， r ：社会的割引率（4％） (2) 利用者便益 利用者便益としては，所要時間短縮便益ならびに走行費用減少便益の 2 項目を計測することとし，次式に示 すように，消費者余剰測度によって算出した．なお，便益計測の際には，6.3.2で述べたように，各年次の人口 データを用いて，年次ごとに消費者余剰を計測した．ただし便益計測の簡便化のため，ゾーン間一般化費用に ついては，評価対象プロジェクトの供用開始年次の値を評価対象期間にわたって用いることとした． UBt i j GC iwwithout ,j GC iwith ,j ただし， UBt D x dx ：年次 t の利用者便益 without i, j ：プロジェクトを実施しないときのゾーン ij 間の一般化費用 with i, j GC ：プロジェクトを実施したときのゾーン ij 間の一般化費用 D( x) ：ゾーン間需要関数 GC .................... (6-18) -91- (3) 供給者便益 供給者便益としては，プロジェクト実施による高規格幹線道路網全体の料金収入の増加額を次式によって計 測する．ただし，評価対象プロジェクトの供用開始年次以降の料金収入については，供用開始年次と計測年次 の総人口の比率により算出した． NL L l 1 l 1 SBt LinkQlwith Farel LinkQlwithout Farel ただし， SBt .................... (6-19) ：年次 t における供給者便益 with l ：プロジェクトを実施したときのリンク l の交通量 without l LinkQ ：プロジェクトを実施しないときのリンク l の交通量 Farel ：リンク l の通行料金（円/台） NL ：リンク総数 LinkQ (4) 費用 費用便益比を求める際の費用としては，建設費およびプロジェクト実施による高規格幹線道路網全体の管理 費の増加額を計測した． 建設費は，「高速道路便覧（2001 年版）13)」，「日本道路公団年報（平成 12 年版）14)」に記載されている値を用 いることとし，各年度の期首に一括して発生するものとして，工期を考慮し式（6-17）により算出する．なお，建 設費には用地費を含むが，用地費の残存価値については考慮していない． 管理費については，料金収入と供用総延長にのみ依存すると仮定し，日本道路公団管轄の各路線の管理費 と料金収入および距離の重回帰分析の結果から，次式を用いて管理費を算出することとした．ただし，供給者 便益計測の場合と同様に，プロジェクト供用開始年次以降の料金収入については，供用開始年次と計測年次 の総人口の比率により算出した．なお，道路構造物の経年劣化等による管理費の増加は考慮していない． RC t 0.1849 Lt 0.1257 Rvt 3.295 ただし， RCt 6.4. .................... (6-20) ：年次 t の管理費（高規格幹線道路網） Lt ：年次 t の高規格幹線道路供用総延長 Rvt ：年次 t の料金収入（高規格幹線道路網） 段階的整備プロセスの事後評価 6.4.1. 探索結果 6.2で述べた費用便益比基準および総純便 益基準を用いて探索した段階的整備プロセス と実際の整備プロセスについて，実施プロジェ 表 6.6 段階的プロセス探索結果 供用延長 （km） 段階的プロセス 決定基準 実施 プロジェクト数 総純便益 （億円） 費用便益比基準 42 4,451.2 km 895,616.93 総純便益基準 44 4,712.2 km 1,093,875.78 実際のプロセス 61 6,806.7 km 733,664.88 -926. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 クト数，供用延長ならびに総純便益の計測 供用延長（km） 結果を表 6.6，図 6.6，図 6.7に示すとと 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 もに，各基準によって採択されたプロジェク トを図 6.8に，それらの費用便益比を図 費用便益比基準 6.9に示す．また，それぞれの基準につい て段階的整備プロセスを図示したものを付 総純便益基準 録 6.1に，各々の探索結果の詳細を，付録 6.2～付録 6.4に示す． 実際のプロセス ここで示している実際の整備プロセスの計 測結果は，6.3.3で述べた建設費予算制約 図 6.6 供用延長の比較 のもとで，表 6.2に示した 61 個のプロジェク 総純便益（兆円） トについて，プロジェクトを構成する各リンク 0.0 の供用開始年次を供用延長で加重平均す ることによって求めた各プロジェクトの供用 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 費用便益比基準 開始年次に基づいて，順にプロジェクトを 実施していく段階的整備プロセスをシミュレ 総純便益基準 ートした結果であり，わが国の高速道路ネッ トワークの整備プロセスを厳密に再現したも のではないが，比較対象とする費用便益比 基準および総純便益基準に従う整備プロ セスと同じ条件でシミュレートしたものであり， 実際のプロセス 図 6.7 総純便益（TENPV）の比較 実際の整備プロセスの概要を把握するには十分であると考え，以下の分析に用いることとした． 実際の整備プロセスでは，表 6.6ならびに図 6.6，図 6.8に示すように， 61 プロジェクトが実施され，約 6,807km の高速道路が供用されるが，費用便益比基準ならびに総純便益基準では，各プロジェクトの費用便益 比が 1.0 を上回ることをプロジェクトの実施条件としているため，それぞれ，42 プロジェクト，約 4,451km（全プロジ ェクトの 65.4%），44 プロジェクト，約 4,712km（全プロジェクトの 69.2%）が，実施された段階で，残り全てのプロジ ェクトの費用便益比が 1.0 を下回り，ネットワークの整備が完了する．その結果，表 6.6に示すように，総純便益 は，実際のプロセスでは，約 73.4 兆円となるのに対して，費用便益比基準で約 89.6 兆円，総純便益基準で約 109.4 兆円となり，実際のプロセスと比較して，約 22.1%～49.0%大きな値となる． 実際のプロセスでは，図 6.9に示すように，23 個のプロジェクトが費用便益比が 1.0 を下回る段階で実施され ており，このことが，実際のプロセスの総純便益が，費用便益比基準ならびに総純便益基準による整備プロセス の総純便益の値を大きく下回る要因の一つであると考えられる．しかし，費用便益比基準において，プロジェクト の実施条件を設定せずに全 61 プロジェクトを実施した場合，すなわち，実施するプロジェクトは変更せずその整 備プロセスのみを変更した場合，付録 6.2に示すように，費用便益比が 1.0 を下回る段階で実施されるプロジェ クトは 16 個に減少し，総純便益も約 88.2 兆円となり，実際のプロセスの値を大きく上回る結果となった． -93- 採択プロジェクト 費用便益比基準 総純便益基準 実際のプロセス 図 6.8 形成されたネットワーク -946. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 12.0 SSC：費用便益比基準 LSC：総純便益基準 RP：実際のプロセス 11.0 10.0 9.0 費用便益比（B/C） 8.0 7.0 SSC 6.0 LSC 5.0 4.0 3.0 RP 2.0 1.0 0.0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 段階 図 6.9 費用便益比（B/C）の推移 このことから，わが国の高速道路ネットワークの段階的整備プロセスにおいて，実際のプロセスにおける総純便 益が他の 2 つのプロセスと比較して大きく下回った要因は，費用便益の観点から妥当性を主張することができな いプロジェクト，すなわち費用便益比基準や総純便益基準において採択されないようなプロジェクトが実施され てきたことよりも，適切な段階で適切なプロジェクトを実施しておらず，プロジェクトの実施順序そのものが不適切 であったことにあるといえる． 表 6.6に示すように，総純便益基準による整備プロセスの総純便益が，費用便益比基準と比較して，約 22.1% も大きな値となっていることからも，プロジェクトの実施順序がネットワーク全体の総純便益に与える影響は非常 に大きなものであり，交通ネットワークの段階的整備においては，どのプロジェクトを実施するかだけでなく，いつ そのプロジェクトを実施するのかも含めた整備プロセスが非常に重要であるといえる． 6.4.2. わが国の全国高速道路ネットワーク整備プロセスの検証 ここでは，実際の整備プロセスと，6.2で述べた費用便益比基準および総純便益基準を用いて探索した整備 プロセスとを比較・考察し，わが国の全国高速道路ネットワークの整備プロセスを検証する．比較対象とする 2 つ のプロセスにおいて，採択されなかったプロジェクトの一覧を表 6.7，図 6.10に示す． (1) 実際のプロセスと費用便益比基準によるプロセスの比較 実際の整備プロセスと費用便益比基準による整備プロセスでは，共に 1973 年頃までに，東名・名神高速道路 が全通し，東北自動車道が村田 IC まで整備されており，初期段階において両プロセスの間に大きな差はみられ ない．両プロセスの間に大きな差が現れるのは 1973 年以降である．実際のプロセスでは 1973 年に中国自動車 道の吹田－北房間，山口 JCT－下関間が整備されるのに対して，費用便益比基準では，東名阪・伊勢道，西名 阪自動車道が整備されている．その後，表 6.7に示すように，実際のプロセスでは，費用便益比基準では採択 -95- 表 6.7 非採択プロジェクト一覧 番号 道路名 2 4 9 10 13 19 20 24 27 33 41 42 49 50 51 52 54 56 59 60 八戸自動車道 秋田自動車道 磐越自動車道 磐越自動車道 常盤自動車道 中央自動車道 上信越・長野道 中央自動車道 東海北陸自動車道 舞鶴自動車道 中国自動車道 中国自動車道 大分自動車道 高松・松山道 高知・徳島道 浜田・広島道 神戸淡路鳴門自動車道 西瀬戸自動車道 道央・札樽道 道央自動車道 区間 安代～八戸 秋田北～北上JCT 郡山JCT～いわきJCT 新潟中央JCT～郡山JCT いわき四倉～水戸 甲府南～岡谷 岡谷～上越JCT 岡谷JCT～小牧JCT 一宮JCT～飛弾清見，五箇山～砺波小矢部JCT 舞鶴東～吉川JCT 北房～千代田JCT 千代田JCT～山口JCT 大分宮河内～鳥栖JCT 高松西～大洲 伊野～川之江JCT，川之江東JCT～徳島JCT 浜田～千代田JCT，広島北JCT～広島JCT 三木JCT～鳴門 西瀬戸尾道～今治南 旭川鷹栖～札幌，札幌～小樽 札幌～長万部 非採択プロジェクト（費用便益比基準，総純便益基準） 非採択プロジェクト（費用便益比基準のみ） 非採択プロジェクト（総純便益比基準のみ） 採択プロジェクト 図 6.10 非採択プロジェクト 費用便益比基準 総純便益基準 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × -966. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 されない中央自動車道 岡谷 JCT－小牧 JCT 間や中国自動車道 北房－千代田 JCT 間などが比較的早期に 整備されている．一方，費用便益比基準では，実際のプロセスでは 1990 年頃に整備される山陽自動車道が 1977 年頃から整備されている． そして，両プロセスとも，路線は異なるものの，1983 年までに東北から九州南部までが高速道路で結ばれ，国 土を縦貫する軸が形成されている．その後，費用便益比基準によるプロセスでは，実際のプロセスでは 1989 年 に整備される瀬戸自動車道が 1984 年に整備され，1987 年頃には，山形自動車道整備，岡山自動車道，米子 自動車道，宮崎自動車道，磐越自動車道 郡山 JCT－新潟中央 JCT 間といった肋骨線が整備されている．これ に対して，実際のプロセスでは，1989 年頃に，瀬戸自動車道が整備されるとともに，道央自動車道，長崎自動 車道，八戸自動車道，常磐自動車道 いわき四倉－水戸間など地方部の路線が整備されている． その後，費用便益比基準によるプロセスでは，1991 年に東北自動車道が青森まで延伸され，ネットワーク整備 を完了しており，実際のプロセスにおいて実施される 19 プロジェクト，約 2,350km が実施されないという結果とな った．一方，実際のプロセスでは本四架橋（神戸淡路鳴門自動車道，西瀬戸自動車道），浜田・広島道，舞鶴 自動車道，米子自動車道，秋田自動車道，山形自動車道，磐越自動車道といった肋骨線，高松・松山道，高 知・徳島道といった四国の高速道路，東京外環道，上信越自動車道・長野自動車道が整備されている． 以上，実際の整備プロセスと費用便益比基準によるプロセスの比較結果を整理すると， ・ 両プロセスとも 1980 年代前半に東北地方から九州南部までの国土縦貫ネットワークが完成しており，プロセ スの初期段階においては，両プロセスの間に大きな差はみられない． ・ 東名・名神高速道路と中央自動車道あるいは中国自動車道と山陽自動車道といった並行路線について， 実際のプロセスでは早い段階に整備された中国自動車道，中央自動車道の一部が費用便益比基準による プロセスでは不採択となっている． ・ 費用便益比基準によるプロセスでは，東名阪・西名阪自動車道，東京外環道など大都市圏周辺のプロジェ クトが比較的早期に実施されている． といった特徴がみられる． (2) 総純便益基準によるプロセスの検証 総純便益基準による整備プロセスは，実際の整備プロセスおよび費用便益比基準によるプロセスと比較して， 初期段階から大きく異なるものとなっている．実際のプロセスや費用便益比基準によるプロセスでは 1971 年頃ま でに東名・名神高速道路が全通しているのに対して，総純便益基準によるプロセスでは，1973 年頃までに関越 自動車道 前橋－練馬間，山陽自動車道 山陽姫路西－広島東間，東名阪・西名阪自動車道，東北自動車道 宇都宮－川口 JCT 間が整備されるなど，初期段階において大都市圏周辺の路線が整備されている．特に首都 圏においては，東京中心に放射状にネットワークが形成されている． その後，総純便益基準では東北自動車道が北上金ヶ崎まで延伸され，東名・名神高速道路が全通し，東関東 自動車道の整備などが行われる一方，九州自動車道，長崎自動車道整備，山形自動車道，北陸自動車道など 地方部の路線も整備され，1984 年に瀬戸自動車道が整備された後，1985 年に山陽自動車道 広島東－山口 JCT 間が整備され，実際のプロセスと比較して 2 年遅れて，東北から九州南部までが高速道路で結ばれることに なる．この時点のネットワークは，費用便益比基準によるプロセスの同時点のネットワークとほぼ同じものとなって -97- いる． その後，総純便益基準によるプロセスでは，1986 年に東北自動車道が滝沢まで延伸され，中国自動車道 佐 用－北房間，岡山自動車道，米子自動車道，宮崎自動車道，道東自動車道など地方部の路線が整備されてい る．そして，1991 年に中央自動車道 岡谷 JCT－小牧 JCT 間が整備され，これにより，関越自動車道（練馬－藤 岡 JCT）－上信越自動車道（藤岡 JCT－更埴 JCT）－長野自動車道（更埴 JCT－岡谷 JCT）－中央道（岡谷 JCT －小牧 JCT）という中部地方を縦貫するルートが完成する．さらに，1992 年に中央自動車道 甲府南－岡谷間が 整備され，これにより，中央自動車道が全通し，ネットワーク整備が完了する．その結果，実際のプロセスにおい て実施される 17 プロジェクト，約 2,100km が実施されず，費用便益比基準によるプロセスと比較した場合，表 6.7ならびに図 6.10に示すように，費用便益比基準では整備される磐越自動車道 新潟中央 JCT－郡山 JCT 間を整備せずに，上信越・長野自動車道 岡谷－上越 JCT 間を整備することにより，中央自動車道 甲府南－ 小牧 JCT 間の整備が可能となり，結果として，整備プロセスの変更により，実施されるプロジェクト数が 2 つ多い 44 プロジェクトとなっている． 以上，総純便益基準によるプロセスの検証結果を整理すると， ・ 総純便益基準によるプロセスでは，大都市圏周辺のプロジェクトを早期に実施し，総純便益額を最大化して いる． ・ 東名・名神高速道路と中央自動車道あるいは中国自動車道と山陽自動車道といった並行路線について， 実際のプロセスでは早い段階に整備された中国自動車道の一部は総純便益基準においても不採択となっ ている． ・ 費用便益比基準で不採択となった中央自動車道については，磐越自動車道 新潟中央 JCT－郡山 JCT 間 を整備せずに，上信越・長野自動車道 岡谷－上越 JCT 間を整備することにより中央自動車道の整備を可 能としており，整備プロセスを変更することにより，費用便益比基準によるプロセスと比較して，多くのプロジ ェクトを実施するとともに，総純便益を増加させている． といった特徴がみられる． (3) 実際の整備プロセスの検証 以上の考察を踏まえ，1963 年の名神高速道路に始まったわが国の全国高速道路ネットワークの整備プロセス の検証結果を総括する． 実際の整備プロセスにおいては，23 プロジェクトが，費用便益比が 1.0 を下回る段階で実施されており，プロジ ェクトの実施条件を設定せずに費用便益比基準を用いて全プロジェクト実施した場合，費用便益比が 1.0 を下 回る段階で実施されるプロジェクトは 16 個に留まることから，整備プロセス自体の改善の余地は大きかったとい える．特に，国土を縦貫するネットワークが完成していない整備プロセスの初期段階において，東名・名神高速 道路と並行する中央自動車道が整備されるなど，必ずしもネットワーク全体の効率的な整備を目指したプロセス であったとはいえない． しかし，実際の整備プロセスにおいてみられる縦貫道を整備し，その後肋骨線や地方部の路線を整備していく というプロセスは費用便益比基準および総純便益基準によるプロセスにおいても共通してみられる傾向であり， この点では，実際のプロセスはある程度効率的であったといえるが，縦貫軸を形成するプロジェクトには違いが -986. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 みられ，このことが，総純便益額が小さくなった要因の一つと考えられる． さらに，総純便益の最大化を目的とした総純便益基準では，プロセスの初期段階において都市部のプロジェ クトが多く実施されており，また，費用便益比基準においても，都市部のプロジェクトのいくつかが比較的早い段 階で実施されていることから，実際のプロセスにおいて，都市部のプロジェクトと国土縦貫ネットワークの整備を バランスよく実施しなかったことも，総純便益額が小さくなった一つの要因である考えられる． しかし，ランダムな順序で全 61 プロジェクトを実施した場合，総純便益の平均値は約 65 兆円であり，実際の整 備プロセスによる総純便益はその 1.13 倍となっており，実際のプロセスは，費用便益比基準や総純便益基準に よるプロセスと比較すると劣るものの，ある程度効率的なプロセスであったといえる． 6.5. 結語 本章では，第 5 章で提案したネットワークの段階的整備プロセスを最適化するための方法論を，現在供用され ているわが国の高速道路ネットワークに応用し，費用便益比基準ならびに総純便益基準に従う整備プロセスを 探索した．そして，その結果を実際の段階的整備プロセスと比較・考察し，実際のプロセスがどの程度効率的で あったかという視点から事後評価を行った． 具体的には，6.2において，実際の段階的整備プロセスと比較するために探索するプロジェクトの動的優先順 位に従う費用便益比基準，ならびに，長期動的優先順位に従う総純便益基準の 2 つのプロジェクト採択基準に ついて述べ，つづく，6.3において，本研究で構築した道路ネットワーク，本章で分析対象としたプロジェクト， OD 交通量の推計方法，ゾーン間一般化費用の計測方法，便益計測方法など，段階的整備プロセスを評価す る際に用いる前提条件について整理した． そして，6.4において，現在供用されているわが国の高速道路ネットワークを対象として，第 5 章において構築 したシミュレーションモデルを用いて，6.2で述べたプロジェクトの長期動的優先順位に基づく全国高速道路ネッ トワークの最適な整備プロセス，ならびに，各プロジェクトの実施段階において最適なプロジェクトを実施していく 動的優先順位に基づく整備プロセスを探索し，実際の整備プロセスと比較・考察することにより，わが国の高速 道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価を行った．その結果，費用便益比基準および総純便益基準 に従う整備プロセスによる総純便益は，実際の整備プロセスと比較して，約 22%～49%大きくなることを明らかに し，段階的整備プロセス，すなわち，プロジェクトの実施順序がネットワーク全体の総純便益に与える影響は非 常に大きく，交通ネットワークの段階的整備においては，その整備プロセスが非常に重要であることを示した．そ して，実際プロセスにおいて，国土縦貫ネットワーク完成以前の初期段階において並行路線が整備されている ことや，都市部のプロジェクトと国土縦貫ネットワークの整備をバランスよく実施しなかったことなどが，費用便益 比基準ならびに総純便益基準と比較して，実際のプロセスにおける総純便益額が小さくなった要因と考えられ ることを指摘した．さらに，実際の整備プロセスによる総純便益額は，ランダムな順序で全てのプロジェクトを実 施した場合と比較して 1.13 倍となっており，実際の整備プロセスは，ある程度効率的なものであったことを明らか にした． -99- 【第6章 参考文献】 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 例えば，森杉壽芳，大島伸弘：幹線交通網形成の簡便な事後評価モデルの提案，土木計画学研究・講演 集 No.7，pp.125-132，1985.1. 長澤光太郎，小川俊幸，由利昌平：高速道路の整備効果 －高速道路のない日本に関する仮想的検討 －，高速道路と自動車 第 37 巻 第 10 号，pp.20-28，1994.10 山内弘隆，上田孝行，川合毅治：一般均衡モデルによる高速道路の費用便益分析，高速道路と自動車 第 42 巻 第 5 号，pp.22-30，1999.5. Tadashi ITOH, Yoshitaka AOYAMA, Dai NAKAGAWA, Ryoji MATSUNAKA : AN EVALUATION OF JAPAN'S FINANCIAL SYSTEMS FOR ROAD CONSTRUCTION -CONSIDERING THEIR CONTRIBUTION TO ECONOMIC GROWTH, Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, Vol.3, No.4 pp.291-306,1999.9. Tadashi ITOH，Dai NAKAGAWA and Ryoji MATSUNAKA：A study on the relationship between accessibility to expressway and socio-economic attributes of all municipalities in Japan，Proceedings of the 9th World Conference on Transport Research，CD-ROM，2001.7. など 青山吉隆，松中亮治，野村友哉：大規模高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの最適化手法とその 応用，運輸政策研究，Vol.5 No.2，pp.2-13，2002.7. 青山吉隆，松中亮治：全国高速道路網の整備順序と最適ネットワーク －ネットワーク・シミュレーションに よる評価－，ITPS Report 20021，運輸政策研究機構，2002.5. 建設省道路局（編）：道路交通センサス，1985,1990,1994. 総務省統計局統計センター：2000 年国勢調査，2001. 国立社会保障・人口問題研究所（編）：都道府県別将来推計人口，厚生統計協会，1997. 飯田恭敬（編著）：交通工学，国民科学社，pp.247-252，1992. 道路投資の評価に関する指針検討委員会編：道路投資の評価に関する指針（案），財団法人日本総合研 究所，1998. 国土交通省道路局（監修）：高速道路便覧 2001 年版，全国高速道路建設協議会，2001. 日本道路公団：日本道路公団（JH）年報 平成 12 年版，2000. -1006. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 1964～1965 年 総純便益基準 1964～1965 年 実際のプロセス 1964～1965 年 費用便益比基準 1966～1967 年 総純便益基準 1966～1967 年 実際のプロセス 1966～1967 年 費用便益比基準 1968～1969 年 総純便益基準 1968～1969 年 実際のプロセス 1968～1969 年 付録 6.1(1) 段階的整備プロセス -101- 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 1970～1971 年 総純便益基準 1970～1971 年 実際のプロセス 1970～1971 年 費用便益比基準 1972～1973 年 総純便益基準 1972～1973 年 実際のプロセス 1972～1973 年 費用便益比基準 1974～1975 年 総純便益基準 1974～1975 年 実際のプロセス 1974～1975 年 付録 6.1(2) 段階的整備プロセス -1026. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 1976～1977 年 総純便益基準 1976～1977 年 実際のプロセス 1976～1977 年 費用便益比基準 1978～1979 年 総純便益基準 1978～1979 年 実際のプロセス 1978～1979 年 費用便益比基準 1980～1981 年 総純便益基準 1980～1981 年 実際のプロセス 1980～1981 年 付録 6.1(3) 段階的整備プロセス -103- 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 1982～1983 年 総純便益基準 1982～1983 年 実際のプロセス 1982～1983 年 費用便益比基準 1984～1985 年 総純便益基準 1984～1985 年 実際のプロセス 1984～1985 年 費用便益比基準 1986～1987 年 総純便益基準 1986～1987 年 実際のプロセス 1986～1987 年 付録 6.1(4) 段階的整備プロセス -1046. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 1988～1989 年 総純便益基準 1988～1989 年 実際のプロセス 1988～1989 年 費用便益比基準 1990～1991 年 総純便益基準 1990～1991 年 実際のプロセス 1990～1991 年 費用便益比基準 1992～1993 年 総純便益基準 1992～1993 年 実際のプロセス 1992～1993 年 付録 6.1(5) 段階的整備プロセス -105- 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 1994～1995 年 総純便益基準 1994～1995 年 実際のプロセス 1994～1995 年 費用便益比基準 1996～1997 年 総純便益基準 1996～1997 年 実際のプロセス 1996～1997 年 費用便益比基準 1998～1999 年 総純便益基準 1998～1999 年 実際のプロセス 1998～1999 年 付録 6.1(6) 段階的整備プロセス 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 30 1964 25 1964 22 1965 12 1967 23 1968 55 1969 26 1972 57 1972 11 1973 8 1973 7 1973 5 1974 15 1975 14 1976 35 1977 28 1977 37 1978 43 1979 58 1980 3 1980 17 1981 44 1981 45 1982 46 1982 47 1982 40 1983 53 1984 18 1985 6 1986 36 1986 48 1986 39 1986 38 1986 61 1986 10 1987 29 1988 32 1988 34 1988 31 1989 21 1990 16 1990 1 1991 54 1992 56 1993 24 1993 19 1993 20 1994 49 1994 4 1994 27 1995 51 1996 50 1997 59 1997 60 1998 33 1998 42 1998 41 1998 52 1999 9 1999 13 1999 2 1999 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 22,533.4 22,054.1 479.3 17,613.0 17,233.4 379.6 13,338.1 13,054.9 283.2 24,326.8 23,843.8 483.0 14,201.8 13,452.9 749.0 25,694.4 23,608.7 2,085.7 27,042.0 26,181.0 861.1 13,475.0 12,761.3 713.7 11,164.3 9,628.9 1,535.4 7,440.0 6,641.3 798.7 9,405.6 8,145.0 1,260.6 11,974.1 10,375.4 1,598.7 16,983.5 15,253.4 1,730.1 40,072.1 35,640.9 4,431.2 11,821.7 10,068.6 1,753.0 13,781.9 9,921.8 3,860.1 16,268.1 13,775.6 2,492.5 4,411.0 3,556.4 854.6 19,483.6 16,630.2 2,853.4 3,316.9 2,369.6 947.3 12,729.3 9,824.4 2,904.9 5,801.8 4,077.6 1,724.2 16,259.0 10,950.6 5,308.4 15,041.6 11,470.5 3,571.0 4,008.9 2,942.6 1,066.4 15,069.2 10,499.6 4,569.5 13,385.4 8,727.4 4,658.0 13,019.6 10,896.1 2,123.6 13,795.5 9,543.1 4,252.4 7,451.7 5,679.4 1,772.4 9,809.5 7,163.4 2,646.0 8,350.8 6,371.2 1,979.6 8,765.7 6,577.1 2,188.5 7,421.8 5,649.1 1,772.7 8,461.4 5,198.6 3,262.8 12,225.9 8,219.7 4,006.2 4,507.1 2,805.6 1,701.4 9,396.2 5,289.2 4,106.9 14,068.0 9,745.6 4,322.4 9,119.3 6,272.9 2,846.4 11,031.1 7,604.9 3,426.2 6,739.3 3,627.6 3,111.7 16,953.2 11,007.2 5,946.0 8,279.1 4,465.7 3,813.4 5,513.9 4,654.6 859.3 19,042.4 12,170.5 6,871.9 17,059.0 10,195.3 6,863.7 5,696.6 3,526.5 2,170.2 2,680.9 1,639.9 1,041.0 4,799.4 2,592.5 2,206.9 4,937.5 2,579.3 2,358.2 7,697.0 4,206.4 3,490.6 3,728.1 1,937.4 1,790.7 1,043.9 534.2 509.6 46.6 43.8 2.8 38.9 1.8 37.1 466.6 183.8 282.7 999.9 861.7 138.2 560.1 708.6 -148.5 4,991.9 2,622.7 2,369.2 560.1 708.6 -148.5 費用 （億円） 3,666.6 1,558.3 3,521.4 6,411.8 4,640.6 3,788.2 10,542.4 2,028.8 3,735.9 2,585.9 2,054.5 3,753.5 7,859.1 8,870.8 5,185.7 6,106.6 8,002.2 2,304.7 8,583.6 1,739.8 8,071.0 3,935.0 5,150.5 7,513.7 2,242.3 8,420.3 8,750.1 9,216.5 5,400.7 1,517.3 2,307.4 2,215.3 2,200.6 2,591.2 6,032.9 8,722.7 3,478.3 3,496.6 10,260.5 7,044.5 8,966.2 5,472.4 17,086.0 8,687.2 5,854.2 3,725.2 9,008.2 6,779.1 3,890.8 7,927.1 9,672.2 10,576.0 7,239.1 6,609.5 3,713.9 5,633.3 3,246.7 2,383.8 1,781.7 4,718.0 2,249.4 事業費 （億円） 2,948.5 1,227.3 2,876.5 5,657.5 3,810.6 2,961.0 8,987.0 1,756.5 2,955.5 1,939.5 1,443.0 2,789.6 6,778.3 7,375.3 4,287.2 4,673.5 6,874.6 1,782.7 7,538.5 1,301.8 6,709.9 3,211.8 3,735.8 6,084.5 1,742.0 7,018.0 7,602.6 7,977.5 4,014.9 1,070.8 1,579.1 1,626.7 1,556.7 1,910.2 4,821.3 7,033.7 2,668.2 2,616.7 8,813.2 5,729.0 7,594.0 4,195.2 14,978.5 7,500.0 4,879.8 2,432.0 7,064.0 5,679.7 3,126.0 6,765.5 8,130.1 8,682.4 6,094.4 5,333.0 3,225.2 4,838.9 2,542.2 1,972.3 1,441.5 3,829.6 1,910.7 費用 料金収入 供用距離 道路名 （km） 便益比 （億円） 6.145590 21.11 130.70 名神高速 11.302400 35.84 56.70 名神高速 3.787710 54.41 103.30 東名高速 3.794050 96.84 82.00 常盤自動車道 3.060360 165.16 137.20 東名高速 6.782800 386.45 105.40 東名高速 2.565080 711.33 160.30 東名阪・伊勢道 6.641800 740.49 27.20 西名阪自動車道 2.988370 929.76 105.00 東北自動車道 2.877130 963.17 113.40 東北自動車道 4.578100 1,016.43 95.70 東北自動車道 3.190100 1,385.03 147.20 東北自動車道 2.161000 1,509.63 91.10 関越自動車道 4.517310 2,529.17 113.30 東関東自動車道 2.279660 2,983.70 89.70 山陽自動車道 2.256890 3,154.28 184.20 北陸自動車道 2.032950 3,560.08 126.70 山陽自動車道 1.913930 4,149.41 78.40 中国自動車道 2.269850 4,882.72 29.30 東京外環道 1.906530 4,929.86 64.60 東北自動車道 1.577160 5,081.35 119.00 上信越自動車道 1.474410 5,153.91 91.50 九州自動車道 3.156770 5,686.67 107.80 長崎自動車道 2.001880 5,842.72 178.40 九州自動車道 1.787830 5,891.54 71.80 九州自動車道 1.789620 6,430.39 132.20 山陽自動車道 1.529730 6,959.06 44.30 瀬戸自動車道 1.412650 7,549.21 128.10 中央自動車道 2.554380 7,922.72 130.50 山形自動車道 4.911080 7,930.60 43.80 岡山自動車道 4.251330 7,970.40 80.50 宮崎自動車道 3.769630 7,984.31 66.50 米子自動車道 3.983280 8,006.04 74.20 中国自動車道 2.864280 8,011.32 92.40 道東自動車道 1.402540 8,849.45 142.10 磐越自動車道 1.401620 9,814.88 171.20 北陸自動車道 1.295760 9,882.89 118.50 中国自動車道 2.687210 10,077.40 62.70 山陽自動車道 1.371080 11,251.76 107.20 近畿・阪和・関空道 1.294520 13,039.25 135.30 北陸自動車道 1.230290 13,185.51 154.40 関越自動車道 1.231510 14,237.64 157.40 東北自動車道 0.992230 15,180.76 98.60 神戸淡路鳴門自動車道 0.953030 15,605.77 46.60 西瀬戸自動車道 0.941860 15,653.76 162.50 中央自動車道 5.111730 15,965.04 80.40 中央自動車道 1.893710 16,470.85 160.20 上信越・長野道 0.840320 16,564.72 145.10 大分自動車道 0.689030 16,613.93 123.20 秋田自動車道 0.605440 17,299.74 144.60 東海北陸自動車道 0.510480 18,969.43 164.00 高知・徳島道 0.727790 19,610.67 183.60 高松・松山道 0.515000 19,698.57 163.60 道央・札樽道 0.157930 19,878.37 193.80 道央自動車道 0.012550 19,883.03 87.00 舞鶴自動車道 0.006900 19,884.80 144.30 中国自動車道 0.143700 19,897.80 137.30 中国自動車道 0.419480 19,600.63 73.90 浜田・広島道 0.314390 19,596.54 72.90 磐越自動車道 1.058040 19,712.58 105.90 常盤自動車道 0.249020 19,716.85 68.00 八戸自動車道 付録 6.2 段階的プロセス探索結果（費用便益比基準） 区間 米原JCT～西宮 小牧～米原JCT 東京～沼津 水戸～三郷JCT 沼津～浜松西 浜松西～小牧 名古屋～伊勢 松原JCT～天理 宇都宮～川口JCT 郡山～宇都宮 村田～郡山 北上金ヶ崎～村田 前橋～練馬 潮来～市川JCT 山陽姫路西～倉敷 金沢東～米原JCT 倉敷～広島東 山口JCT～新門司 大泉JCT～三郷JCT 滝沢～北上金ヶ崎 更埴JCT～藤岡JCT 新門司～鳥栖JCT 鳥栖JCT～長崎多良見 鳥栖JCT～えびの えびの～鹿児島 広島東～廿日市，大竹～山口JCT 倉敷JCT～坂出JCT 高井戸～甲府南 酒田みなと～湯殿山，月山～関沢，笹谷～村田JCT 北房JCT～岡山JCT えびのJCT～宮崎 落合JCT～米子 佐用～北房 千歳恵庭JCT～夕張，十勝清水～池田 新潟中央JCT～郡山JCT 金沢東～上越JCT 吹田JCT～佐用 神戸JCT～山陽姫路西 吹田JCT～海南，泉佐野JCT～りんくうJCT 上越JCT～新潟空港 長岡～前橋 青森～滝沢 三木JCT～鳴門 西瀬戸尾道～今治南 岡谷JCT～小牧JCT 甲府南～岡谷 岡谷～上越JCT 大分宮河内～鳥栖JCT 秋田北～北上JCT 一宮JCT～飛弾清見，五箇山～砺波小矢部JCT 伊野～川之江JCT，川之江東JCT～徳島JCT 高松西～大洲 旭川鷹栖～札幌，札幌～小樽 札幌～長万部 舞鶴東～吉川JCT 千代田JCT～山口JCT 北房～千代田JCT 浜田～千代田JCT，広島北JCT～広島JCT 郡山JCT～いわきJCT いわき四倉～水戸 安代～八戸 -106- 6. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 15 1965 35 1967 37 1969 57 1969 26 1972 11 1973 17 1974 12 1974 23 1975 55 1976 7 1976 8 1976 5 1977 43 1977 22 1977 14 1978 45 1979 44 1979 30 1980 46 1980 47 1981 6 1981 58 1982 28 1983 53 1984 18 1984 40 1985 25 1985 3 1986 36 1986 48 1986 61 1986 38 1986 39 1986 29 1987 20 1988 32 1988 34 1988 21 1989 31 1990 1 1990 24 1991 16 1991 19 1992 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 9,391.1 9,165.9 225.3 6,079.1 5,935.2 144.0 9,273.9 8,812.2 461.7 6,566.4 6,277.3 289.2 60,276.5 56,068.4 4,208.0 16,145.3 14,500.1 1,645.2 9,184.5 8,074.8 1,109.8 27,260.6 24,915.2 2,345.5 6,790.1 5,216.0 1,574.1 25,983.2 21,355.9 4,627.3 4,258.4 3,303.1 955.3 18,616.3 15,347.1 3,269.2 14,245.2 11,388.5 2,856.6 3,959.7 3,295.0 664.7 61,531.6 49,179.8 12,351.8 54,265.8 48,244.8 6,021.0 5,467.0 4,301.8 1,165.2 14,031.2 9,353.5 4,677.7 50,169.3 39,970.8 10,198.5 14,181.6 10,790.9 3,390.7 3,792.2 2,781.9 1,010.3 6,898.9 4,551.1 2,347.7 27,918.9 24,513.0 3,405.9 18,961.7 13,365.8 5,595.9 12,806.9 8,392.7 4,414.2 13,314.0 11,307.4 2,006.6 16,290.8 11,032.1 5,258.7 34,864.5 24,719.5 10,145.0 11,081.8 8,169.6 2,912.2 7,451.7 5,679.4 1,772.4 9,809.5 7,163.4 2,646.0 7,420.7 5,648.0 1,772.6 8,128.7 6,134.3 1,994.5 8,995.3 6,816.7 2,178.7 11,796.9 8,169.6 3,627.3 8,787.4 5,641.6 3,145.8 4,507.4 2,805.9 1,701.6 9,395.2 5,287.8 4,107.4 9,815.9 6,062.8 3,753.2 15,599.4 10,579.6 5,019.8 5,678.6 3,504.8 2,173.8 11,181.8 8,017.9 3,163.9 14,139.3 9,577.2 4,562.1 23,203.2 15,386.8 7,816.5 費用 （億円） 7,695.3 4,999.1 8,057.5 1,975.5 10,935.2 3,813.8 7,857.5 6,517.4 4,750.0 4,201.8 2,016.1 2,896.5 3,977.3 2,261.4 4,970.9 8,946.8 4,511.2 4,306.3 4,952.2 7,491.0 2,263.2 5,009.7 8,507.2 6,458.5 8,949.6 9,078.0 8,527.9 2,785.9 2,025.5 1,517.3 2,307.4 2,591.2 2,176.2 2,240.3 8,499.8 8,508.6 3,478.3 3,496.7 7,004.2 10,444.3 5,286.5 6,260.0 9,109.0 3,901.3 事業費 （億円） 6,778.3 4,287.2 6,874.6 1,756.5 8,987.0 2,955.5 6,709.9 5,657.5 3,810.6 2,961.0 1,443.0 1,939.5 2,789.6 1,782.7 2,876.5 7,375.3 3,735.8 3,211.8 2,948.5 6,084.5 1,742.0 4,014.9 7,538.5 4,673.5 7,602.6 7,977.5 7,018.0 1,227.3 1,301.8 1,070.8 1,579.1 1,910.2 1,556.7 1,626.7 7,033.7 7,064.0 2,668.2 2,616.7 5,729.0 8,813.2 4,195.2 4,879.8 7,594.0 2,432.0 費用 料金収入 供用距離 道路名 （km） 便益比 （億円） 1.220370 11.81 91.10 関越自動車道 1.216050 22.39 89.70 山陽自動車道 1.150960 75.23 126.70 山陽自動車道 3.323990 86.71 27.20 西名阪自動車道 5.512170 318.79 160.30 東名阪・伊勢道 4.233350 439.44 105.00 東北自動車道 1.168880 615.89 119.00 上信越自動車道 4.182760 712.31 82.00 常盤自動車道 1.429510 804.65 137.20 東名高速 6.183820 1,438.08 105.40 東名高速 2.112200 1,481.88 95.70 東北自動車道 6.427260 1,618.23 113.40 東北自動車道 3.581640 1,963.32 147.20 東北自動車道 1.751010 1,993.95 78.40 中国自動車道 12.378430 2,510.72 103.30 東名高速 6.065420 2,988.54 113.30 東関東自動車道 1.211870 3,472.37 107.80 長崎自動車道 3.258330 3,671.06 91.50 九州自動車道 10.130720 4,625.26 130.70 名神高速 1.893150 4,775.43 178.40 九州自動車道 1.675560 4,840.64 71.80 九州自動車道 1.377110 4,943.61 130.50 山形自動車道 3.281820 5,353.77 29.30 東京外環道 2.935940 5,903.02 184.20 北陸自動車道 1.430990 6,383.02 44.30 瀬戸自動車道 1.466630 6,477.27 128.10 中央自動車道 1.910290 7,152.07 132.20 山陽自動車道 12.514850 7,605.78 56.70 名神高速 5.471080 7,922.53 64.60 東北自動車道 4.911080 7,930.60 43.80 岡山自動車道 4.251330 7,970.40 80.50 宮崎自動車道 2.863850 7,975.26 92.40 道東自動車道 3.735250 7,986.75 74.20 中国自動車道 4.015210 8,008.41 66.50 米子自動車道 1.387900 8,865.44 171.20 北陸自動車道 1.032760 9,786.33 160.20 上信越・長野道 1.295850 9,855.90 118.50 中国自動車道 2.686890 10,050.44 62.70 山陽自動車道 1.401440 11,187.12 135.30 北陸自動車道 1.493580 13,017.92 107.20 近畿・阪和・関空道 1.074170 13,124.87 157.40 東北自動車道 1.786230 14,161.72 162.50 中央自動車道 1.552230 14,364.91 154.40 関越自動車道 5.947590 15,399.84 80.40 中央自動車道 付録 6.3 段階的プロセス探索結果（総純便益比基準） 区間 前橋～練馬 山陽姫路西～倉敷 倉敷～広島東 松原JCT～天理 名古屋～伊勢 宇都宮～川口JCT 更埴JCT～藤岡JCT 水戸～三郷JCT 沼津～浜松西 浜松西～小牧 村田～郡山 郡山～宇都宮 北上金ヶ崎～村田 山口JCT～新門司 東京～沼津 潮来～市川JCT 鳥栖JCT～長崎多良見 新門司～鳥栖JCT 米原JCT～西宮 鳥栖JCT～えびの えびの～鹿児島 酒田みなと～湯殿山，月山～関沢，笹谷～村田JCT 大泉JCT～三郷JCT 金沢東～米原JCT 倉敷JCT～坂出JCT 高井戸～甲府南 広島東～廿日市，大竹～山口JCT 小牧～米原JCT 滝沢～北上金ヶ崎 北房JCT～岡山JCT えびのJCT～宮崎 千歳恵庭JCT～夕張，十勝清水～池田 佐用～北房 落合JCT～米子 金沢東～上越JCT 岡谷～上越JCT 吹田JCT～佐用 神戸JCT～山陽姫路西 上越JCT～新潟空港 吹田JCT～海南，泉佐野JCT～りんくうJCT 青森～滝沢 岡谷JCT～小牧JCT 長岡～前橋 甲府南～岡谷 -107- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 30 1964 25 1964 55 1965 22 1967 23 1968 57 1968 18 1971 11 1972 8 1972 32 1973 43 1973 38 1973 7 1973 24 1974 28 1975 5 1975 15 1976 3 1976 47 1977 41 1977 48 1977 44 1978 19 1978 46 1979 26 1980 29 1981 42 1982 1 1982 21 1983 12 1984 14 1984 31 1985 16 1986 59 1987 60 1988 45 1988 2 1988 13 1988 53 1989 40 1990 52 1990 35 1990 33 1991 37 1991 39 1991 54 1993 49 1993 58 1994 50 1994 4 1995 10 1995 17 1996 20 1996 51 1997 6 1997 9 1998 34 1998 27 1998 36 1998 61 1999 56 1999 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 22,533.4 22,054.1 479.3 17,613.0 17,233.4 379.6 4,311.4 4,226.7 84.8 16,102.5 15,646.9 455.6 30,410.8 28,829.7 1,581.0 2,556.4 2,482.0 74.4 6,180.4 5,805.6 374.8 18,696.2 16,713.9 1,982.3 7,156.5 6,493.0 663.5 2,164.0 1,828.0 336.0 2,384.4 2,163.0 221.4 2,061.1 1,845.3 215.7 9,417.1 8,154.0 1,263.1 2,761.9 2,500.4 261.5 11,148.0 9,055.7 2,092.3 12,380.5 10,754.9 1,625.7 20,755.3 17,877.0 2,878.3 2,624.9 2,043.2 581.7 782.7 640.5 142.1 6,115.9 4,841.8 1,274.1 999.3 740.3 259.0 4,554.3 3,281.9 1,272.4 3,176.4 2,774.8 401.6 15,421.8 12,032.8 3,389.0 48,830.8 43,421.4 5,409.4 8,477.3 6,337.5 2,139.8 12,001.8 8,388.7 3,613.1 4,442.8 3,145.6 1,297.2 5,109.5 3,561.7 1,547.9 42,238.7 34,321.8 7,916.9 34,676.7 25,010.4 9,666.4 33,652.9 31,033.3 2,619.6 13,766.2 9,744.5 4,021.7 2,796.7 1,896.4 900.3 709.5 470.0 239.5 20,992.0 12,551.1 8,440.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 9,943.6 6,288.3 3,655.3 6,288.1 4,025.9 2,262.2 3,739.0 2,078.9 1,660.2 18,910.2 12,887.5 6,022.7 38.8 38.8 0.0 12,267.0 10,470.2 1,796.8 2,540.9 1,569.4 971.5 17,077.5 10,953.1 6,124.3 5,600.4 3,401.8 2,198.7 21,827.9 10,561.1 11,266.8 9,484.9 5,674.6 3,810.3 2,828.9 1,457.6 1,371.3 7,006.4 4,221.7 2,784.7 15,582.5 9,335.6 6,246.9 17,814.9 10,121.5 7,693.4 9,423.3 4,727.1 4,696.2 3,786.3 1,467.2 2,319.1 4,525.3 1,966.7 2,558.6 8,056.7 2,475.4 5,581.3 4,620.8 2,432.0 2,188.8 951.0 469.8 481.1 809.9 818.1 -8.2 2,821.6 1,487.3 1,334.3 費用 （億円） 3,666.6 1,558.3 3,593.1 3,596.9 4,857.3 1,948.5 9,412.2 3,852.5 2,568.9 3,415.8 2,205.7 1,952.6 2,054.8 5,849.8 6,040.7 3,713.6 7,875.0 1,693.8 2,145.0 3,371.3 2,007.3 3,905.6 2,911.9 7,572.9 10,836.3 8,404.8 6,233.3 5,176.3 6,815.7 7,449.2 9,353.4 9,992.4 9,088.7 7,218.0 6,590.1 5,391.5 2,268.0 4,420.2 8,570.4 8,261.9 2,565.2 5,586.2 3,746.4 7,898.9 2,088.6 17,250.2 6,782.7 9,545.9 10,267.1 3,965.4 5,951.2 8,465.8 8,975.4 9,805.0 5,006.1 2,162.9 3,682.0 7,908.6 1,355.0 2,387.8 8,160.2 事業費 （億円） 2,948.5 1,227.3 2,961.0 2,876.5 3,810.6 1,756.5 7,977.5 2,955.5 1,939.5 2,668.2 1,782.7 1,556.7 1,443.0 4,879.8 4,673.5 2,789.6 6,778.3 1,301.8 1,742.0 2,542.2 1,579.1 3,211.8 2,432.0 6,084.5 8,987.0 7,033.7 4,838.9 4,195.2 5,729.0 5,657.5 7,375.3 8,813.2 7,594.0 6,094.4 5,333.0 3,735.8 1,910.7 3,829.6 7,602.6 7,018.0 1,972.3 4,287.2 3,225.2 6,874.6 1,626.7 14,978.5 5,679.7 7,538.5 8,682.4 3,126.0 4,821.3 6,709.9 7,064.0 8,130.1 4,014.9 1,441.5 2,616.7 6,765.5 1,070.8 1,910.2 7,500.0 費用 料金収入 供用距離 道路名 （km） 便益比 （億円） 6.145590 21.11 130.70 名神高速 11.302400 35.84 56.70 名神高速 1.199920 46.74 105.40 東名高速 4.476750 84.73 103.30 東名高速 6.260780 181.02 137.20 東名高速 1.312020 184.35 27.20 西名阪自動車道 0.656640 551.50 128.10 中央自動車道 4.853010 688.44 105.00 東北自動車道 2.785790 716.02 113.40 東北自動車道 0.633530 853.17 118.50 中国自動車道 1.081020 863.90 78.40 中国自動車道 1.055520 872.92 74.20 中国自動車道 4.583000 925.51 95.70 東北自動車道 0.472130 1,212.83 162.50 中央自動車道 1.845480 1,343.66 184.20 北陸自動車道 3.333830 1,412.80 147.20 東北自動車道 2.635600 2,307.69 91.10 関越自動車道 1.549700 2,332.28 64.60 東北自動車道 0.364870 2,673.27 71.80 九州自動車道 1.814140 2,726.49 137.30 中国自動車道 0.497820 2,746.03 80.50 宮崎自動車道 1.166080 3,056.79 91.50 九州自動車道 1.090820 3,075.34 80.40 中央自動車道 2.036430 3,643.55 178.40 九州自動車道 4.506220 4,440.55 160.30 東名阪・伊勢道 1.008630 4,548.52 171.20 北陸自動車道 1.925430 4,955.95 144.30 中国自動車道 0.858290 5,026.35 157.40 東北自動車道 0.749680 5,385.36 135.30 北陸自動車道 5.670230 5,982.09 82.00 常盤自動車道 3.707390 6,404.55 113.30 東関東自動車道 3.367870 6,959.67 107.20 近畿・阪和・関空道 1.514660 7,369.20 154.40 関越自動車道 0.387460 8,085.88 163.60 道央・札樽道 0.107650 8,881.61 193.80 道央自動車道 3.893510 9,256.21 107.80 長崎自動車道 0.000000 9,259.68 68.00 八戸自動車道 0.000000 9,259.68 105.90 常盤自動車道 1.160220 10,369.98 44.30 瀬戸自動車道 0.761100 12,022.42 132.20 山陽自動車道 1.457600 12,101.02 73.90 浜田・広島道 3.385140 12,374.13 89.70 山陽自動車道 0.010340 13,338.12 87.00 舞鶴自動車道 1.553010 13,418.31 126.70 山陽自動車道 1.216560 13,468.04 66.50 米子自動車道 0.989990 14,629.14 98.60 神戸淡路鳴門自動車道 0.825690 14,752.44 145.10 大分自動車道 2.286620 15,421.26 29.30 東京外環道 0.923820 15,593.80 183.60 高松・松山道 0.713390 16,216.14 123.20 秋田自動車道 1.177300 16,349.73 142.10 磐越自動車道 1.840640 18,121.06 119.00 上信越自動車道 1.984860 18,475.81 160.20 上信越・長野道 0.961070 19,182.92 164.00 高知・徳島道 0.756350 19,303.14 130.50 山形自動車道 2.092250 19,551.57 72.90 磐越自動車道 2.188150 19,813.01 62.70 山陽自動車道 0.584280 19,925.82 144.60 東海北陸自動車道 0.701800 19,948.19 43.80 岡山自動車道 0.339190 19,647.15 92.40 道東自動車道 0.345780 19,716.35 46.60 西瀬戸自動車道 付録 6.4 段階的プロセス探索結果（実際順） 区間 米原JCT～西宮 小牧～米原JCT 浜松西～小牧 東京～沼津 沼津～浜松西 松原JCT～天理 高井戸～甲府南 宇都宮～川口JCT 郡山～宇都宮 吹田JCT～佐用 山口JCT～新門司 佐用～北房 村田～郡山 岡谷JCT～小牧JCT 金沢東～米原JCT 北上金ヶ崎～村田 前橋～練馬 滝沢～北上金ヶ崎 えびの～鹿児島 北房～千代田JCT えびのJCT～宮崎 新門司～鳥栖JCT 甲府南～岡谷 鳥栖JCT～えびの 名古屋～伊勢 金沢東～上越JCT 千代田JCT～山口JCT 青森～滝沢 上越JCT～新潟空港 水戸～三郷JCT 潮来～市川JCT 吹田JCT～海南，泉佐野JCT～りんくうJCT 長岡～前橋 旭川鷹栖～札幌，札幌～小樽 札幌～長万部 鳥栖JCT～長崎多良見 安代～八戸 いわき四倉～水戸 倉敷JCT～坂出JCT 広島東～廿日市，大竹～山口JCT 浜田～千代田JCT，広島北JCT～広島JCT 山陽姫路西～倉敷 舞鶴東～吉川JCT 倉敷～広島東 落合JCT～米子 三木JCT～鳴門 大分宮河内～鳥栖JCT 大泉JCT～三郷JCT 高松西～大洲 秋田北～北上JCT 新潟中央JCT～郡山JCT 更埴JCT～藤岡JCT 岡谷～上越JCT 伊野～川之江JCT，川之江東JCT～徳島JCT 酒田みなと～湯殿山，月山～関沢，笹谷～村田JCT 郡山JCT～いわきJCT 神戸JCT～山陽姫路西 一宮JCT～飛弾清見，五箇山～砺波小矢部JCT 北房JCT～岡山JCT 千歳恵庭JCT～夕張，十勝清水～池田 西瀬戸尾道～今治南 -108- 6. 全国高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの事後評価 -109- 7. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 7.1. 概説 近年，わが国の高速道路ネットワークは，昭和 62 年 6 月 30 日に閣議決定された第四次全国総合開発計画 （四全総）において必要とされた 14,000km の高規格幹線道路網の完成を目指し整備が進められてきた1)2)．しか し，2001 年 4 月 26 日の小泉内閣発足により，構造改革の一環として特殊法人の改革が進められつつあり，現在， 日本道路公団による現行の高速道路整備計画（総延長 9,342km）のうち未整備の 2,383km については，第三者 機関である「道路関係四公団民営化推進委員会（今井 敬委員長）」によって整備計画の見直しが始められて いる．この民営化推進委員会による現行整備計画の見直しでは，採算性や必要性を精査し直したうえで最終的 な結論を出すとされているが，評価の際の前提条件や評価方法，基準については明らかにされていない． いうまでもなく，整備計画の見直しの際には，各プロジェクトの社会的な便益や費用を定量的に評価し，プロジ ェクトの優先順位を決定する必要があるが，わが国の高速道路ネットワークのように，その整備資金を通行料金 という形で利用者の負担により賄い，独立した事業者によって整備が進められている場合，プロジェクトの評価 基準としては，社会的観点からの費用便益という基準だけでなく，事業者の採算性という基準が不可欠である． さらに，評価方法は未だ確立されていないものの，高速道路整備の目的の一つとされている「国土の均衡ある 発展3)」に資するという観点からの評価も必要である．このように，高速道路ネットワークを形成するプロジェクトを 評価する際には，複数の基準があり，どれか一つの基準のみによる評価は適切でなく，複数の基準による評価 結果から総合的にプロジェクトの優先順位および実施時期を決定する必要がある． 上記の点を踏まえ，本章では，今後建設が計画・予定されている，わが国の高速道路ネットワークを対象として， 社会的な純便益や事業者の採算性などの複数のプロジェクト採択基準，すなわち，段階的整備プロセスの決定 基準を設定し，これらの基準に従う段階的整備プロセスを明らかにする．そして，各基準に従う高速道路ネットワ ークの段階的整備プロセス全体を，社会的な総便益や事業者の採算性，国土の均衡ある発展という視点から長 期的に評価する． その際，第 5 章で指摘したように，高速道路ネットワークの整備には長期を要し，かつ段階的に整備されるため， 従来の費用便益分析や採算性分析において行われている有無比較による分析結果のみによりプロジェクトの 優先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロジェクトを実施する場合，必ずしも最適な段階的整備プロセ スとならない可能性があることを踏まえ，長期的にネットワークの段階的整備プロセスを考慮した長期動的優先 順位に基づく整備プロセスについても，第 5 章において遺伝的アルゴリズム（GA）を適用することにより構築した シミュレーションモデルを用いて探索し，他のプロジェクト採択基準による整備プロセスと比較・検討する4)5)． 具体的には，7.2において，本章で用いる段階的整備プロセスを決定するためのプロジェクト採択基準につい て述べ，つづく7.3においては，本章で分析対象とするプロジェクトについて述べるとともに，整備プロセスの採 算性を評価するために行う借入金償還計算の方法について述べる．そして，7.4では，探索した各基準に従う段 階的整備プロセスを比較・考察するとともに，総純便益，借入金償還期間，30 分圏人口カバー率といったネット ワーク全体の評価指標を用いて，段階的整備プロセスを長期的に評価する． -1107. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 7.2. プロジェクト採択基準 6.2で述べたように，高速道路ネットワークの段階的整備プロセスを決定するためのプロジェクト採択基準として は，費用便益分析による社会的な費用便益と財務分析による採算性が挙げられる．また，社会的な費用便益， 採算性の各々について，個々のプロジェクトの費用便益比や収益改善率などを基準とする短期的な評価を用い た動的優先順位に基づく整備プロセスと，ネットワークの段階的整備プロセス全体の長期的な評価を用いた長 期動的優先順位に基づく整備プロセスが考えられる．さらに，本章で対象とする高速道路ネットワークの整備計 画に関しては，現行の計画通りに全てのプロジェクトを実施する，あるいは逆に，全てのプロジェクトの実施を凍 結するという選択もあり得る．そこで，本章では，プロジェクトの採択基準として以下の 7 基準を用いる． 7.2.1. 費用便益比基準 6.2.1で述べたように，費用便益比基準は，ネットワークの段階的整備プロセスの各段階において，現在，プロ ジェクト評価の際に用いられている費用便益比（B/C）が最も高いプロジェクトを採択する基準である．前章で述 べた基準であるため，詳細については割愛する． 7.2.2. 短期採算性基準 短期採算性基準は，ネットワークの段階的整備プロセスの各段階において，次式に示すプロジェクトによって 整備された路線が供用される年次における収益改善率（PC）が最も高いプロジェクトを採択する基準である． この基準では，各プロジェクトの供用開始年次の収益改善率を用いて，プロジェクトの動的優先順位を決定し， その優先順位に基づいてプロジェクトを実施することになる．なお，次式に示す収益改善率は，対象プロジェクト のみの採算性を示す指標ではなく，プロジェクト実施により発生する高速道路ネットワーク全体の料金収入増加 額で，管理費増加額のみならず，プロジェクト実施に伴う金利負担増加分についても賄うことができるか否かを 表すネットワークの外部性を考慮した指標である． ただし，収益改善率が正であることをプロジェクトの実施条件とし，収益改善率が負となるプロジェクトは実施せ ず，未実施の全プロジェクトの収益改善率が負となった段階で，費用便益比基準と同様，ネットワークの整備を 完了するものとする． Rv , k Dk i RC , k PC k Ck ただし， PC k Rv , k ：プロジェクト k の収益改善率 ：プロジェクト k の供用開始年次 ：プロジェクト k によって発生する 年次の料金収入増加額 Dk ：プロジェクト k によって発生する借入金 i ： 年次の借入金利率 RC , k ：プロジェクト k によって発生する 年次の管理費増加額 Ck ：プロジェクト k の建設費 .................... (7-1) -111- 7.2.3. 総純便益基準 6.2.2で述べたように，総純便益基準とは，長期的にネットワークの段階的整備プロセスを評価し，実施可能な 全プロジェクト実施後の総純便益（Total Economic Net Present Value of Benefits minus Costs：TENPV）が最大と なるよう，ネットワークの段階的整備プロセスの各段階において，実施するプロジェクトを採択する基準である． 費用便益比基準と同様，前章で述べた基準であるため，詳細については割愛する． 7.2.4. 長期採算性基準 長期採算性基準とは，今後建設が計画・予定されている高規格幹線道路網のほぼ全ての建設主体となる日 本道路公団の借入金償還に着目し，キャッシュフロー分析に基づき，実施可能な全プロジェクト実施完了時点 から借入金の償還が完了するまでの期間を償還期間とし，この借入金償還期間が最も短くなるよう，ネットワーク の段階的整備プロセスの各段階において，実施するプロジェクトを採択する基準である． この基準では，ネットワーク全体の評価指標として借入償還期間を用いて長期動的優先順位を決定し，その 優先順位に基づいてプロジェクトを実施することになるため，総純便益基準と同様に，遺伝的アルゴリズムを適 用して，この基準に従う段階的整備プロセスを探索する．なお，長期採算性基準においても，収益改善率が正 であることをプロジェクトの実施条件とし，収益改善率が負となるプロジェクトは実施せず，未実施の全プロジェク トの収益改善率が負となった段階で，ネットワークの整備を完了するものとする． 7.2.5. 全プロジェクト実施 先述のように，わが国の今後の高速道路網整備に関しては，特殊法人改革の一環として，民営化推進委員会 によって，現行の高速道路整備計画見直しが始められしている．そこで，本章では，現行の高速道路整備計画 を含む高規格幹線道路網整備計画の妥当性を検証する観点から，今後建設が計画・予定されている高規格幹 線道路網全路線を段階的に整備した場合についても評価を行うこととした．その際，各段階において実施され るプロジェクトの採択基準，すなわちプロジェクトの優先順位決定方法には，いくつかの考え方があるが，本章で は，費用便益比を用いた動的優先順位ならびに収益改善率を用いた動的優先順位の 2 つの方法によってプロ ジェクトの優先順位を決定することとした．本章では，これらの整備プロセスを，それぞれ，全プロジェクト実施 （費用便益比基準），全プロジェクト実施（短期採算性基準）と呼ぶこととする． 全プロジェクト実施（費用便益比基準）では，ネットワークの段階的整備プロセスの各段階において，費用便益 比が最も高いプロジェクトを採択し，未実施の全プロジェクトの費用便益比が 1.0 未満となっても，ネットワークの 整備を完了せず，全てのプロジェクトが実施されるため，このプロセスは，プロジェクトに実施条件を設けない費 用便益比基準と同じである． 一方，全プロジェクト実施（短期採算性基準）では，整備プロセスの各段階において，収益改善率が最も高い プロジェクトを採択し，未実施の全プロジェクトの収益改善率が負となっても，ネットワークの整備を完了せず，全 てのプロジェクトが実施される．したがって，このプロセスは，プロジェクトに実施条件を設けない短期採算性基 準と同じである． -1127. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 7.2.6. プロジェクト実施を凍結 昨今の高速道路整備計画見直しの議論においては，計画・予定されている道路整備を全て凍結すべきとする 意見もみられる．そこで，本章では，前項において述べた全プロジェクト実施に対して，2000 年以降全ての路線 の建設を凍結した場合についても評価を行うこととする．この場合，全てのプロジェクトの実施を凍結し，既存路 線からの料金収入のみで借入金を償還するとし，現在の借入金の償還に要する期間を求めることになる． 仮に，計画・予定されている全てのプロジェクトの費用便益比が 1.0 未満となる場合には，全プロジェクトの実施 凍結が，費用便益比基準ならびに総純便益基準による整備プロセスとなる．また，計画・予定されている全ての プロジェクトの収益改善率が負となる場合には，全プロジェクト実施凍結が，短期採算性基準あるいは長期採算 性基準による整備プロセスとなる．さらに，計画・予定されているプロジェクトのなかに収益改善率が正となるプロ ジェクトがある場合でも，全プロジェクトの実施を凍結した場合の借入金償還期間が最も短くなるのであれば，全 プロジェクトの実施凍結が長期採算性基準による整備プロセスとなる． 本章では，以上の 7 つの基準によってプロジェクトを採択し，高速道路ネットワークの段階的整備プロセスを探 索する．そして，総純便益，借入金償還期間，30 分圏人口カバー率といったネットワーク全体の評価指標を用 いて，整備プロジェクト全体を長期的に評価する． 7.3. 前提条件 本章では，6.3で述べた前提条件を用いて，高速道路ネットワークの段階的整備プロセスを探索することとし， 本節では，本章で分析対象としたプロジェクト，および，整備プロセスの採算性を評価するために行う借入金償 還計算の方法について述べる． 7.3.1. 分析対象プロジェクト 今後建設が計画・予定されている高速道路として，本章では，「国土幹線自動車道建設法による法定予定路 線」11,520km ならびに「国土交通大臣指定に基づく一般国道自動車専用道路」2,480km，計 14,000km から構 成される高規格幹線道路網のうち，表 7.1に示す 2000 年 4 月現在未供用の高規格幹線道路（沖縄を除く 46 都道府県，4,588km）を対象として，7.2で述べた各基準に従う段階的整備プロセスを探索する．その際，表 7.1 に示すように，対象道路ネットワークを 43 個のプロジェクトに集約した．なお，ゾーン中心（都道府県庁）間の交 通に影響を与えないと考えられるプロジェクトについては，分析対象から除外している． 7.3.2. 借入金償還計算 高規格幹線道路網を形成する路線には，日本道路公団以外に，本州四国連絡橋公団，国，地方道路公社に よって建設・管理運営されることとなっている路線もあるが，本章では，評価対象とする計画路線の約 95%を建 設・管理運営することになっている日本道路公団を対象として，借入金の償還計算を行うこととした． 現在，日本道路公団では，図 7.1に示すように，高速道路を建設・改良する際，国からの資金，道路債券・長 -113- 表 7.1 分析対象プロジェクト一覧 プロジェクト 番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 計 路線名 区間 八戸自動車道 三陸・東北横断道 常磐自動車道 日本海沿岸自動車道 日本海沿岸自動車道 東北中央自動車道 東北中央自動車道 北関東・東関東道 北関東自動車道 北関東自動車道 圏央・館山道 圏央自動車道 東京外環自動車道 東京外環自動車道 第二東名高速 第二東名高速 第二東名高速 中央横断自動車道 中央横断自動車道 三遠南信自動車道 中部縦貫自動車道 東海北陸自動車道 東海環状自動車道 第二東名・名神 第二名神 第二名神 京奈和自動車道 京都縦貫・北近畿豊岡道 舞鶴自動車道 紀勢自動車道 鳥取自動車道 山陰道，米子道 山陰道，山陽道 松江尾道道，西瀬戸自動車道 高松道，徳島道 松山・高知道 東九州自動車道 九州横断自動車道 東九州自動車道 東九州自動車道 道央自動車道 後志自動車道 道東自動車道 青森中央JCT～青森東・天間林～六戸三沢・八戸北～八戸JCT 宮古～三陸・大船渡～石巻・利府西～富谷・花巻JCT～釜石 亘理～いわき四倉 小坂JCT～大館北・大館南～能代南・八竜～昭和男鹿半島 河辺JCT～酒田みなと・鶴岡JCT～新潟空港 湯沢～新庄・尾花沢～山形中央 山形中央～南陽高畠・米沢北～相馬JCT 友部JCT～水戸南・茨城町JCT～潮来 栃木都賀JCT～友部JCT 高崎JCT～岩舟JCT つくばJCT～松尾横芝・東金～木更津JCT・木更津南JCT～富津竹岡・鋸南勝山～館山 茅ヶ崎JCT～青梅・鶴ヶ島JCT～つくばJCT 三郷JCT～市川JCT 大泉JCT～東京 東京～伊勢原JCT 伊勢原JCT～清水・吉原JCT～尾羽JCT 清水～豊田JCT・引佐JCT～三ケ日JCT 佐久JCT～長坂JCT 双葉JCT～吉原JCT 飯田～引佐JCT 福井北～油坂峠・飛騨清見～平湯・上高地～松本JCT 飛騨清見～五箇山 四日市JCT～大垣中央JCT～豊田東JCT 豊田JCT～名古屋南・湾岸弥富～四日市JCT 亀山JCT～高槻JCT・大津JCT～草津JCT 高槻JCT～神戸JCT 木津～和歌山JCT 丹波～綾部JCT・舞鶴大江～宮津・春日JCT～豊岡 敦賀JCT～舞鶴東 御坊～勢和多気JCT 竜野JCT～山崎JCT・佐用JCT～鳥取 鳥取～羽合・大栄～淀江大山・米子～境港 松江玉造～江津・美祢JCT・宇部JCT～下関JCT 宍道JCT～尾道JCT・生口島北～生口島南・大島北～大島南・今治南～東予丹原 鳴門～津田東・さぬき三木～高松西・鳴門JCT～阿南 大洲南～宇和島北・宇和島南～伊野 小倉東～豊津・豊前～宇佐 延岡～嘉島JCT 大分宮河内～清武JCT 清武JCT～隼人東 七飯～長万部 黒松内JCT～小樽 夕張～十勝清水・池田～釧路 供用距離（km） 2車線 総延長 区間延長 47.5 47.5 240.5 240.5 109.0 109.0 113.1 113.1 203.5 203.5 91.0 91.0 125.0 125.0 65.3 0.0 66.1 0.0 52.5 0.0 144.0 0.0 128.6 0.0 18.7 0.0 25.6 0.0 41.5 0.0 99.5 5.0 166.0 13.0 62.0 62.0 71.5 71.5 98.0 98.0 137.0 137.0 38.0 38.0 145.0 0.0 64.0 0.0 85.5 0.0 36.5 0.0 83.8 83.8 100.0 100.0 73.0 73.0 223.0 223.0 58.0 58.0 90.5 90.5 249.8 249.8 149.5 136.5 83.5 83.5 185.5 185.5 44.5 44.5 95.0 95.0 170.7 170.7 141.3 141.3 89.1 89.1 102.0 102.0 173.0 173.0 4587.1 3453.3 建設費 （億円） 1,468.9 7,776.7 4,917.9 4,396.0 9,324.0 3,435.9 6,417.0 3,001.4 3,679.8 3,968.8 6,985.5 6,430.0 9,429.4 7,680.0 13,504.3 24,654.6 23,765.0 1,938.3 6,168.6 2,940.0 4,110.0 1,261.6 7,250.0 8,844.6 15,184.9 7,329.5 2,514.0 3,000.0 4,874.9 9,194.3 2,522.9 2,715.0 8,257.8 6,470.6 4,822.3 7,147.4 2,647.5 3,077.3 7,837.2 5,400.0 1,792.0 3,060.0 5,260.9 276,456.8 期借入金などの借入金によって資金を調達し，高速道路全体の料金収入から管理費，支払利息を差し引いた 額を償還準備金に繰り入れ，高速道路の建設に投下した借入金の償還を行っている2)6)． 本章では，この借入金償還計算をモデル化するにあたって，年次 t の資金バランスを表す BLt を次式で定義 する．なお，日本道路公団の収益（損益計算書）や資産（貸借対照表）から，現在の財務状況を分析するために は，企業会計方式に従い，減価償却費を計上し，資産を償却するとともに，既存施設の除却を伴う道路資産の 改良においては，除却費を計上し，資産から除く必要がある7),8)．しかし，これらの費目は，実際の支出を伴うも のではなく，借入金の償還計算には無関係であるため9)，本章では費用として計上していない． BLt JHRvt JHRCt Dbt 1 i Ct Imt ただし， JHRvt ：年次 t の日本道路公団の料金収入 JHRCt ：年次 t の日本道路公団の管理費 Dbt ：年次 t の期末借入金残高 .................... (7-2) -1147. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク Ct Im i ：年次 t の建設費 ：年次 t の改良費 ：借入金利率 図 7.2(1)に示すように， BLt >0 の場合，借入金の償還が可能であり， BLt を借入金の償還に充当すると仮定 し，逆に，図 7.2(2)に示すように， BLt <0 の場合は， BLt を新たに借入れることによって資金収支をバランスさ せると仮定する．従って，年度 t の期末借入金残高 Dbt は，次式で計算できる． Dbt Dbt 1 BLt .................... (7-3) なお，借入金の利率については，平成 10 年度末における 有利子負債の残高（24 兆 1,642 億円）と，平成 11 年に支払 借入金 った，有利子負債に係る利息（ 8,649 億円）から 6) ， 3.58 ≒ 3.6%とした．将来における借入金利率については不確定な 新規 借入金 借換 部分が多いため，将来にわたって 3.6%の利率を用いること とした．また，各年度の改良費については，正確に予測する 建設費 借入金 元金償還 改良費 ことは困難なため，平成 2 年度から 11 年度までの 10 年間の 13) 料金収入に占める改良費の割合の平均値 （ 8.94% ）を参 国費 支払利息 管理費 考に，各年度の料金収入の 9.0%を改良費として計上するこ ととした．また，採択されたプロジェクトを全て実施した後の 料金収入 料金収入については，最後に実施されるプロジェクトの供用 開始年次と計測年次の総人口の比率により算出した． 図 7.1 日本道路公団の財務システム 新規 借入金 建設費 改良費 支払利息 料金収入 建設費 管理費 借入金 元金償還 改良費 支払利息 管理費 図 7.2(1) 本章における償還計算 （ BLt >0 の場合） 料金収入 図 7.2(2) 本章における償還計算 （ BLt <0 の場合） -115- 借入金の償還計算の際に用いる，2000 年期首の借入金残高については，本章では，工事中の路線について も新たに着工するものと仮定しているため，平成 11 年度（1999 年度）末負債残高 26 兆 6,463 億円から平成 11 年度貸借対照表の資産の部・固定資産に記載されている建設仮勘定 4 兆 4,229 億円を除いた 22 兆 2,234 億 円を用いることとした． 7.4. 優先順位と最適ネットワーク 7.4.1. 探索結果 7.2で述べた 7 つのプロジェクト採択基準を用いて探索した段階的整備プロセスの結果を表 7.2に示すととも に，各基準によって採択されたプロジェクトの費用便益比と収益改善率を，それぞれ図 7.3，図 7.4に，段階的 整備プロセスを図示したものを付録 7.1～付録 7.3に，各基準ごとの探索結果の詳細を，付録 7.4～付録 7.9 に示す．表 7.2に示すように，用いた基準によって，採択されるプロジェクトは大きく異なり，結果として，図 7.5 に示すように，各基準によって，最終的に形成されるネットワークも異なるものとなる． 費用便益比基準ならびに総純便益基準では，表 7.2およびに図 7.5に示すように，道央自動車道，東北中 央自動車道，高松道・徳島道など地方部の路線を含む同一の 14 プロジェクトが実施され，図 7.6に示すように， 全計画路線延長の約 21%に相当する 953.3km の高速道路が新たに供用された段階で，図 7.3に示すように， 残りの全てのプロジェクトの費用便益比が 1.0 を下回り，ネットワーク整備が完了する．つまり，費用便益比基準と 総純便益基準の相違点は，今後建設が計画・予定されているわが国の高速道路ネットワークの場合，図 7.5に 示すように，採択されるプロジェクトにあるのではなく，プロジェクト実施順序，すなわち，段階的整備プロセスに あることが明らかとなった． 表 7.2 段階的プロセス探索結果 段階的プロセス決定基準 費用便益比基準 短期的 最適化 短期採算性基準 総純便益基準 長期的 最適化 長期採算性基準 費用便益比基準 実施 プロジェクト 7,8,9,10,13,14, 18,21,22,25,26, 31,35,41 供用延長 （うち2車線区間） 953.3 km （ 7,8,9,10,13,14, 18,21,22,25,26, 31,35,41 （ （ 67,715.45 2002 年 2026.69 23.69 82,969.85 2007 年 2031.81 23.81 57,418.32 2002 年 2026.35 23.35 30,925.38 2027 年 2083.28 55.28 29,282.59 2027 年 2081.35 53.35 1999 年 2026.87 26.87 603.1 km） 0.0 km） （ 3,453.8 km） － 23.76 68.0 km） 4,587.6 km 全43プロジェクト （ 3,453.8 km） 2000年で 凍結 2031.76 4,587.6 km 全43プロジェクト 0.00 km － ( 償還期間 （年） 2007 年 111.1 km 14,25 償還 完了年次 81,794.02 953.3 km （ 建設 終了年度 603.1 km） 244.4 km 8,14,25,31 全プロジェクト 実施 短期採算性基準 総純便益 （億円） 0.00 km） － -1167. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 4.0 SSC：費用便益比基準 SPC：短期採算性基準 LSC：総純便益基準 LPC：長期採算性基準 DE（SSC）：全プロジェクト実施 （費用便益比基準） DE（SPC）：全プロジェクト実施 （短期採算性基準） LSC 3.5 LPC 費用便益比（B/C） 3.0 2.5 2.0 SSC DE(SPC) 1.5 1.0 SPC DE(SSC) 0.5 0.0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 段階 図 7.3 費用便益比（B/C）の推移 0.05 SSC：費用便益比基準 SPC：短期採算性基準 LSC：総純便益基準 LPC：長期採算性基準 DE（SSC）：全プロジェクト実施 （費用便益比基準） DE（SPC）：全プロジェクト実施 （短期採算性基準） LPC 0.04 0.03 SPC 収益改善率（PC） 0.02 LSC 0.01 0.00 1 6 11 16 DE(SPC) 21 26 -0.01 SSC -0.02 -0.03 DE(SSC) -0.04 -0.05 段階 図 7.4 収益改善率（PC）の推移 31 36 41 -117- 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 費用便益比基準 短期採算性基準 総純便益基準 長期採算性基準 図 7.5 最適ネットワーク -1187. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 短期採算性基準では，表 7.2およびに図 供用距離（km） 7.5に示すように，第二名神 亀山 JCT－高 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 槻 JCT 間・大津 JCT－草津 JCT 間，東京外 費用便益比基準 環自動車道 大泉 JCT－東京間など，主とし て都市部の 4 プロジェクトが実施され，図 短期採算性基準 7.6に示すように，全計画路線延長の約 5% 総純便益基準 に相当する 244.4km の高速道路が新たに供 長期採算性基準 用された段階で，図 7.4に示すように，残り の全てのプロジェクトの収益改善率が負とな り，ネットワーク整備が完了する． 長期採算性基準では，短期採算性基準で 全プロジェクト実施 (費用便益比基準) 全プロジェクト実施 (短期採算性基準) プロジェクト実施を 凍結 実施される 4 プロジェクトのうち，都市部の第 二名神 亀山 JCT－高槻 JCT 間・大津 JCT 図 7.6 供用延長の比較 －草津 JCT 間，東京外環自動車道 大泉 JCT－東京間の 2 プロジェクトのみが実施され，図 7.6に示すように， 全計画路線延長の約 2.4%に相当する 111.1km が新たに供用されるのみでネットワークの整備が完了する． 各基準によって供用される路線の 2 車線区間の延長をみてみると，費用便益比基準，総純便益基準では，供 用される 2 車線区間が全体の 63.3%となるが，短期採算性基準では，27.8%，長期採算性基準では，供用される のは全て 4 車線以上の都市部の路線のみとなっており，採算性基準では，交通量が少ないことが予測される 2 車線の路線は，ほとんど整備することができないという結果となった．以上のように，採算性基準では，主に都市 部のごく一部の路線しか整備することができず，特に，償還期間を最短化する長期採算性基準では，わずか 100km 余りの路線が整備されるのみである． ここで，短期採算性基準によって採択されるプロジェクトと，短期採算性基準では採択されないが費用便益比 基準では採択されるプロジェクトに着目し，その理由について考察する．費用便益比基準では採択されるが，短 期採算性基準では採択されない路線には，東京外環自動車道 三郷 JCT－市川 JCT 間，高松道・徳島道など がある．短期採算性基準で採択されない都市部の路線である東京外環自動車道 三郷 JCT－市川 JCT 間の 1 段階目の評価結果と，同じく都市部の路線であるが，短期採算性基準で採択される東京外環自動車道 大泉 JCT－東京間の 1 段階目の評価結果を比較する．表 7.3に示すように，これらのプロジェクトの実施により，ゾー ン間の一般化費用は最大で，それぞれ 1,217 円，780 円減少し，利用者便益はともに 1 兆円を越え，利用者便 益だけで費用を上回る結果となっており，費用便益比基準では両プロジェクトとも採択されている．しかし，採算 性に大きな影響を与える各リンクの交通量は，短期採算性基準で採択される東京外環自動車道 大泉 JCT－東 京間では，59 万台／日増加するものの，採択されない東京外環自動車道 三郷 JCT－市川 JCT 間では 43 万 台／日の増加に留まっており，その差は約 16 万台／日となっている．プロジェクトの実施によって増加する OD 交通量は，それぞれ，2.4 万台／日，1.8 万台／日であることから，採択されない東京外環自動車道 三郷 JCT －市川 JCT 間では，高速道路利用者が経路を変更することにより一般化費用を減少させているケースが少なく なく，両プロジェクトには，一般道からの転換交通量に大きな差があるため，両プロジェクトの採算性に差が生じ -119- 表 7.3 便益・収益改善率の比較 ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ 番号 13 14 路線 東京外環自動車道 （三郷JCT－市川JCT 間） 東京外環自動車道 （大泉 JCT－東京間） 利用者 便益 （億円） 増加 OD 交通量 （台／日） 増加ﾘﾝｸ 交通量 （台／日） 最大一般 化費用 減少額 （円） -0.0081 17,625 425,220 1,217 2.69 0.0364 24,142 591,265 780 供給者 便益 （億円） 費用 （億円） 11,142.56 6,549.56 10,707.1 1.65 12,595.07 13,797.61 9,827.3 費用 便益比 収益 改善率 31 鳥取自動車道 3,501.78 2,652.99 3,550.2 1.73 0.0022 5,318 217,346 5,520 35 高松道・徳島道 4,458.64 3,640.41 5,846.9 1.39 -0.0281 10,550 269,063 4,118 ていると考えられる． 一方，短期採算性基準で採択されない地方部の路線である高松道・徳島道の 1 段階目の評価結果と，同じく 地方部の路線であるが，採択される鳥取自動車の 1 段階目の評価結果を比較すると，表 7.3に示すように，ゾ ーン間の一般化費用は最大で，それぞれ 4,229 円，5,520 円と大幅に減少し，供給者便益と併せた便益額は， 事業費を大きく上回る結果となり，費用便益比基準ではともに採択されている．そして，採算性に大きな影響を 与える各リンクの交通量も，それぞれ，27 万台／日，22 万台／日増加している．しかし，収益改善率でみると，リ ンク交通量の増加量が大きい高松道・徳島道の値が負となっており，短期採算性基準では採択されない路線と なっている．これは，収益改善率が正となる鳥取自動車道と比較して，リンク交通量の増加量は大きいものの， それ以上に事業費が大きいためである． このように，費用便益基準では採択されるが，短期採算性基準では採択されないプロジェクトは，プロジェクト 実施によってゾーン間の一般化費用の減少がもたらされ利用者便益は発生するものの，既存高速道路利用者 の経路変更によって一般化費用の減少がもたらされる割合が高く，あまり料金収入が増加しないプロジェクトや， 料金収入は増加するものの，料金収入の増加分のみで建設費にかかる利息を賄えないプロジェクトであるとい える． 7.4.2. 総純便益の比較 総純便益（億円） 社会的観点から，各基準によるネットワー ク整備完了時の総純便益を比較すると，図 0 20,000 40,000 60,000 80,000 費用便益比基準 7.7に示すように，長期的に総純便益の最 短期採算性基準 大化を目的とした総純便益基準が最も大き く， 8.30 兆円となり，費用便益比基準の 総純便益基準 8.18 兆円と比較して約 1,200 億円（1.5%） 長期採算性基準 大きくなっている．次いで，短期採算性基 全プロジェクト実施 (費用便益比基準) 準の 6.77 兆円，長期採算性基準の 5.74 兆 全プロジェクト実施 (短期採算性基準) 円という結果となった．また，費用便益比基 準および短期採算性基準を用いて全ての プロジェクト実施を 凍結 図 7.7 総純便益（TENPV）の比較 100,000 -1207. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク プロジェクトを実施した場合，それぞれ 3.09 兆円，2.93 兆円と，費用便益比基準の約 40%程度の総純便益しか 得られないことが明らかとなった．この結果から，今後建設が計画・予定されているわが国の高速道路ネットワー クにおいては，短期的なプロジェクト採択基準である個々のプロジェクトの費用便益比に基づく整備プロセス，す なわち動的優先順位に基づく整備プロセスは，社会的な純便益の観点から最適なプロセスであるとはいえず， 整備プロセス全体を考慮し，長期動的優先順位に基づいて整備プロセスを決定する必要があるといえる．さらに， 今後建設が計画・予定されている路線全てを建設することは，総純便益は正となるものの，社会的な純便益の 観点からも最適な選択ではない．また，逆に，評価対象としているプロジェクトのなかには，費用便益比が 1.0 を 越えるものもあり，プロジェクト実施を全て凍結することは，社会的に望ましいものであるとはいえない． 7.4.3. 借入金償還期間の比較 各基準による借入金償還期間を図 7.8に 償還期間（年） 示すともに，借入金残高の推移を図 7.9に， 料金収入の推移を図 7.10に，収益の推移 0 10 20 30 40 50 60 70 費用便益比基準 を図 7.11にそれぞれ示す．各基準による 借入金償還期間を比較すると，図 7.8に示 短期採算性基準 すように，長期的に借入金償還期間の最短 総純便益基準 化を目的とした長期採算性基準と短期採算 長期採算性基準 性基準の間には大きな差はなく，約 23.4～ 全プロジェクト実施 (費用便益比基準) 23.7 年で借入金の償還が完了し，プロジェ クト実施を凍結した場合の 26.9 年と比較し て，償還期間が約 3.2～3.5 年短縮され，償 全プロジェクト実施 (短期採算性基準) プロジェクト実施を 凍結 還完了年次も約 2～6 ヶ月早くなっている． 図 7.8 借入金償還期間の比較 さらに，費用便益比基準，総純便益基準で も約 23.8 年で償還が完了し，プロジェクト実施を凍結した場合より約 3 年償還期間が短縮されている． また，全てのプロジェクトを実施する場合は，図 7.9に示すように，全プロジェクトの実施が完了する 2027 年に 借入金残高は約 32 兆円となるものの，個々のプロジェクトの費用便益比に基づいて実施するプロジェクトを採択 した場合，2083 年に償還が完了し，償還期間は約 55.3 年となり，個々のプロジェクトの収益改善率に基づいて プロジェクトを採択した場合，2081 年に償還が完了し，償還期間は約 53.4 年となり，いずれの場合も借入金を全 て償還することが可能という結果となった．しかし，いずれの場合も，日本道路公団の借入金償還期間の上限で ある 50 年を上回る結果となっている． 以上のように，費用便益比基準，総純便益基準，短期採算性基準ならびに長期採算性基準については，借 入金償還期間に大きな差はみられず，プロジェクトの実施を凍結するよりも，いくつかのプロジェクトを実施した 場合の方が，むしろ借入金の償還期間は短縮されることが明らかとなった．これは，図 7.10に示すように，プロ ジェクト実施を凍結する場合と比較して，いずれの基準においても，料金収入が増加しており，図 7.11に示す ように，ネットワーク整備完了時以降の収益が高くなるためである． -121- 350,000 SSC：費用便益比基準 SPC：短期採算性基準 LSC：総純便益基準 LPC：長期採算性基準 DE（SSC）：全プロジェクト実施 （費用便益比基準） DE（SPC）：全プロジェクト実施 （短期採算性基準） DN：プロジェクト実施を凍結 300,000 借入金残高（億円） 250,000 200,000 DN LPC SPC 150,000 DE(SPC) LSC 100,000 DE(SSC) LSC 50,000 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 年度 図 7.9 借入金残高の推移 30,000 料金収入（億円） 25,000 DE(SSC) SPC LPC 20,000 SSC：費用便益比基準 SPC：短期採算性基準 LSC：総純便益基準 LPC：長期採算性基準 DE（SSC）：全プロジェクト実施 （費用便益比基準） DE（SPC）：全プロジェクト実施 （短期採算性基準） DN：プロジェクト実施を凍結 DE(SPC) LSC SSC DN 15,000 10,000 5,000 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 年度 図 7.10 料金収入の推移 2070 2080 2090 2100 -1227. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク SSC：費用便益比基準 SPC：短期採算性基準 LSC：総純便益基準 LPC：長期採算性基準 DE（SSC）：全プロジェクト実施 （費用便益比基準） DE（SPC）：全プロジェクト実施 （短期採算性基準） DN：プロジェクト実施を凍結 20,000 15,000 SSC LSC SPC LPC DN 収益（億円） 10,000 DE(SPC) DE(SSC) 5,000 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 -5,000 -10,000 年度 図 7.11 収益の推移 7.4.4. 30 分圏人口カバー率の比較 ここでは，国土の均衡ある発展という観点 50 から，形成されたネットワーク全体の評価を 行う．評価指標としては，医療等の多様な サービスを受益できる可能性や地方部と都 60 人口カバー率（％） 70 80 90 費用便益比基準 短期採算性基準 市部の交流連携を深めるなどの多様な評 価指標が考えられるが，本章では，インタ ーチェンジからの 30 分圏人口カバー率を 用いることとした． 各基準によって形成された高速道路ネッ トワークについて，2000 年時点の人口を用 いて市区町村単位で計測したインターチェ ンジからの 30 分圏人口カバー率を図 7.12 に示す． また，全てのプロジェクトを実施した場合と 総純便益基準 長期採算性基準 全プロジェクト実施 (費用便益比基準) 全プロジェクト実施 (短期採算性基準) プロジェクト実施を 凍結 図 7.12 30 分圏人口カバー率の比較 100 -123- プロジェクト実施を凍結した場合について， 北海道 100.0 地方別の人口カバー率を図 7.13に示す とともに，インターチェンジから 30 分圏内 全プロジェクト実施後 プロジェクト実施凍結 80.0 九州 の市区町村を図示したものを図 7.14に 東北 60.0 示す． 40.0 全てのプロジェクトを実施した場合，図 7.12に示すように，人口カバー率は 5.6% 20.0 四国 関東 0.0 上 昇 し ， 図 7.14 に 示 す 市 町 村 に 住 む 686 万人が新たに 30 分以内で高速道路 インターチェンジに到達可能となる．一方， 費用便益比基準ならびに総純便益基準 中国 北陸 では， 159 万人（ 1.28% ），短期採算性基 準，長期採算性基準では，それぞれ，わ ずか 29 万人（0.23%），2 万人（0.02%）が， 近畿 図 7.13 中部 30 分圏人口カバー率の変化 30 分以内で到達可能となるだけである． 各地方別に 30 分圏人口カバー率の変化をみてみると，図 7.13示すように，プロジェクトの実施を凍結した場 合の人口カバー率は，78%～95%と地方によって最大 17.4%の差がみられ，全プロジェクト実施後の人口カバ ー率は，82%～99%と地方による差は 16.5%と多少縮まるものの，依然大きな差があるといえる． 7.4.5. 評価結果の総括 各々のプロジェクトの評価結果を総括したものを図 7.15に示す．図 7.15に示すように，収益改善率が負であ っても，費用便益比が 1.0 を上回るプロジェクトもあり，また，収益改善率が負，費用便益比が 1.0 を下回るもので あっても，30 分圏人口の増加に寄与するプロジェクトもあり，各基準によって採択されるプロジェクトは大きく異な り，結果として，最終的に形成されるネットワークの形状も異なるものとなる． また，探索した段階的整備プロセスは，評価基準によって，その優劣は大きく異なるものの，現時点でのプロジ ェクト実施凍結は，社会的な純便益，国土の均衡ある発展という観点からは最も望ましくない選択であり，採算 性の観点からも最適な選択であるとはいえない．また，全てのプロジェクトを実施した場合，社会的な総純便益 は正となるものの，その額は費用便益比基準や採算性基準などの場合と比較するとかなり小さくなる．さらに，全 てのプロジェクトを実施した場合，新たに 686 万人が 30 分以内で高速道路インターチェンジに到達可能となる が，総純便益基準，費用便益比基準においても，159 万人が新たに到達可能となるため，約 20 兆円の投資によ って到達可能人口は 400 万人増加するに留まるという結果になる． 7.4.6. 借入金利率による感度分析 借入金の償還に際しては利率による影響が大きいと考えられるため，全プロジェクトを実施する場合について 利率の変化が償還期間に及ぼす影響を分析した．その結果を図 7.16，図 7.17に示す． -1247. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 2000 年現在 30 分圏内 全プロジェクト実施後 30 分圏内 2000 年現在供用済高速道路 2000 年現在未供用高速道路 図 7.14 30 分圏内市町村（全プロジェクト実施） -125- 2000 年現在供用済高速道路 収益改善率が正のプロジェクト 上記以外で費用便益比が 1.0 以上のプロジェクト 上記以外で 30 分圏人口を増加させるプロジェクト 上記以外のプロジェクト 図 7.15 高速道路ネットワークの評価分類 -1267. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 500,000.0 450,000.0 5.00% 借入金残高（億円） 400,000.0 4.00% 350,000.0 300,000.0 3.60% 250,000.0 3.00% 200,000.0 150,000.0 100,000.0 50,000.0 0.0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 年度 図 7.16 借入金利率の変化が償還期間に及ぼす影響 －全プロジェクト実施（費用便益比基準）－ 500,000.0 450,000.0 5.00% 400,000.0 4.00% 借入金残高（億円） 350,000.0 300,000.0 3.60% 250,000.0 3.00% 200,000.0 150,000.0 100,000.0 50,000.0 0.0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 年度 図 7.17 借入金利率の変化が償還期間に及ぼす影響 －全プロジェクト実施（短期採算性基準）－ 2100 -127- 図 7.16，図 7.17に示すように借入金利率が 3.0%に低下した場合，費用便益比基準では 2053 年に，採算性 基準では，2052 年に償還が完了し，償還期間も約 25 年と大幅に短縮される．しかしながら，借入金利率がわず か 0.6%上昇し 4.0%になった場合，両基準とも，償還は不可能となる． このように，将来の動向が不確実である借入金利率によって，借入金の償還期間は大きく変動するため，常に 最新の社会経済動向を反映させた計画の見直しが必要不可欠であるといえる． 7.5. 結語 本章では，第 5 章で提案したネットワークの段階的整備プロセスを最適化するための方法論を，今後建設が計 画・予定されている全国高速道路ネットワークに応用し，7 種類のプロジェクト採択基準に基づく段階的整備プロ セスを探索した．そして，得られた各プロセスを社会的な純便益，事業者の採算性，国土の均衡ある発展という 3 つの観点から評価し比較・考察した． 7.2においては，ネットワークの段階的整備プロセスを探索するために，プロジェクトの動的優先順位に従う，1) 費用便益比基準，2)短期採算性基準，ならびに，長期動的優先順位に従う，3)総純便益基準，4)長期採算性 基準，そして，5)費用便益比を用いて全てのプロジェクトを実施する場合，6)収益改善率を用いて全てのプロジ ェクトを実施する場合，7)プロジェクトの実施を凍結する場合の 7 種類のプロジェクト採択基準について述べ，つ づく，7.3において，本章で分析対象としたプロジェクト，ならびに，整備プロセスの採算性を評価するための借 入金償還期間を算出する際の前提条件，ならびに，借入金償還計算の方法について述べた． そして，7.4においては，今後建設が計画・予定されているわが国の高速道路ネットワークを対象として，第 5 章において構築したシミュレーションモデルを用いて，7.2で述べた 7 種類のプロジェクト採択基準に従う段階的 整備プロセスを実際に探索した．その結果，各段階における最適プロジェクトをつみ重ねて，全体のネットワーク を形成する整備プロセス，すなわちプロジェクトの動的優先順位に従う整備プロセスは，プロセス全体の総純便 益という観点からも最適な整備プロセスではなく，プロジェクト実施順序の変更によって，総純便益を増加させる ことが可能であることを明らかにした．また，現時点での全てのプロジェクトの実施凍結は，社会的な純便益，事 業者の採算性，国土の均衡ある発展のどの観点からみても最適な選択ではなく，費用便益や事業者の採算性 の観点から採択するプロジェクトを峻別し実施することによって，純便益を増加させるのみならず，事業者の採算 性をも改善し得ることを明らかにした．さらに，事業者の採算性の観点からプロジェクトを採択した場合，社会的 な費用便益という観点からプロジェクトを採択した場合と比較すると，借入金償還期間については大きな差はみ られないものの，総純便益は大きく低下することを明らかにした． 一方で，今後建設が計画・予定されている全てのプロジェクトの実施は，国土の均衡ある発展という観点からは， 30 分圏人口カバー率を 5.6%上昇させるものの，非常に巨額の投資資金を必要とし，採算性を大きく悪化させる ため，費用便益比が低いあるいは，収益改善率が負となるプロジェクトについては，個々のプロジェクトを様々な 視点から吟味したうえで，実施の是非を決定する必要があるといえる．また，借入金利率についての感度分析の 結果，現在計画されている全てのプロジェクトを実施する場合，利率が 0.6%低下すると償還期間が約 25 年短縮 され，逆に利率が 0.4%上昇すると償還が不可能となることを明らかにするとともに，常に最新の社会経済動向を 反映させた高速道路網計画の見直しが必要不可欠であることを指摘した． -1287. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 【第7章 参考文献】 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 国土交通省道路局（監修）：高速道路便覧 2001 年版，全国高速道路建設協議会，2001. 日本道路公団 広報・サービス室：Highway Report 2001 日本の高速道路 経営と料金制度，2001.9. 国土交通省：第 5 次 全国総合開発計画 21 世紀の国土のグランドデザイン －地域の自立の促進と美し い国土の創造－，1998. 青山吉隆，松中亮治，野村友哉：大規模高速道路ネットワークの段階的整備プロセスの最適化手法とその 応用，運輸政策研究，Vol.5 No.2，pp.2-13，2002.7. 青山吉隆，松中亮治：全国高速道路網の整備順序と最適ネットワーク －ネットワーク・シミュレーションに よる評価－，ITPS Report 20021，運輸政策研究機構，2002.5. 日本道路公団：日本道路公団（JH）年報 平成 12 年版，2000. 加藤秀樹と構想日本：道路公団解体プラン，文藝春秋，2001. 緒方弘道，日本道路公団職員有志：高速道路の建設続行は幻想だ，論座，2002 年 3 月号，pp.14-37， 2002. 宮川公男：高速道路料金 償還主義をやめて値下げを，朝日新聞 2002 年 2 月 21 日朝刊 私の視点， 2002. -129- 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 2002 年 費用便益比基準 2003 年 費用便益比基準 2004 年 総純便益基準 2002 年 総純便益基準 2003 年 総純便益基準 2004 年 付録 7.1(1) 段階的整備プロセス －費用便益比基準・総純便益基準－ -1307. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 2005 年 費用便益比基準 2006 年 費用便益比基準 2007 年 総純便益基準 2005 年 総純便益基準 2006 年 総純便益基準 2007 年 付録 7.1(2) 段階的整備プロセス －費用便益比基準・総純便益基準－ -131- 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 費用便益比基準 2008 年 費用便益比基準 完了時 総純便益基準 2008 年 総純便益基準 完了時 付録 7.1(3) 段階的整備プロセス －費用便益比基準・総純便益基準－ -1327. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 短期採算性基準 2002 年 短期採算性基準 2003 年 短期採算性基準 完了時 長期採算性基準 2002 年 長期採算性基準 2003 年 長期採算性基準 完了時 付録 7.2 段階的整備プロセス －短期採算性基準・長期採算性基準－ -133- 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 全プロジェクト実 施 （費用便益比基 準） 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2004～2005 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実 全プロジェクト実 施 施 （費用便益比基 （短期採算性基 準） 準） 付録 7.3(1) 段階的整備プロセス －全プロジェクト実施－ -1347. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2008～2009 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実 施 （費用便益比基 準） 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2012～2013 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 付録 7.3(2) 段階的整備プロセス －全プロジェクト実施－ -135- 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 全プロジェクト実 施 （費用便益比基 準） 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2016～2017 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実 全プロジェクト実 施 施 （費用便益比基 （短期採算性基 準） 準） 付録 7.3(3) 段階的整備プロセス －全プロジェクト実施－ -1367. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2020～2021 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実 施 （費用便益比基 準） 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2024～2025 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 付録 7.3(4) 段階的整備プロセス －全プロジェクト実施－ -137- 既存高速道路ネットワーク 採択プロジェクト 供用済プロジェクト 全プロジェクト実 施 （費用便益比基 準） 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実施 （費用便益比基準） 2028 年 全プロジェクト実 施 （短期採算性基 準） 全プロジェクト実 全プロジェクト実 施 施 （費用便益比基 （短期採算性基 準） 準） 完了時付録 7.3(5) 段階的整備プロセス －全プロジェクト実施－ 1 2 3 4 段階 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 25 2002 14 2003 8 2003 31 2003 プロジェクト 供用開始 番号 年次 25 2002 8 2002 14 2003 31 2003 13 2004 35 2005 26 2006 10 2006 9 2006 22 2006 21 2007 18 2007 41 2007 7 2008 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 66,058.7 35,393.0 30,665.7 27,243.7 12,678.4 14,565.3 12,807.5 8,901.5 3,906.1 6,210.3 3,537.5 2,672.8 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 66,058.7 35,393.0 30,665.7 12,462.5 8,679.5 3,783.0 27,439.5 12,725.5 14,714.0 6,210.3 3,537.5 2,672.8 16,973.7 10,942.2 6,031.5 8,040.5 4,434.4 3,606.2 10,982.7 7,399.6 3,583.0 5,768.2 3,651.5 2,116.7 5,980.1 3,566.7 2,413.4 2,112.6 977.2 1,135.4 7,681.7 3,887.1 3,794.6 2,934.6 1,760.5 1,174.0 2,385.5 1,194.6 1,190.9 7,806.0 4,071.2 3,734.8 事業費 （億円） 15,184.9 3,001.4 7,680.0 2,822.9 9,429.4 4,848.3 7,329.5 3,968.8 3,679.8 1,261.6 4,110.0 1,938.3 1,792.0 6,417.0 費用 便益比 3.235610 3.223000 2.739030 1.748020 1.586840 1.358010 1.289580 1.251110 1.358050 1.310740 1.435750 1.212890 1.001730 1.003040 収益 料金収入 供用距離 2車線区間 道路名 （km） 改善率 （億円） （km） 0.044820 20,850.92 85.50 0.00 第二名神 0.011420 21,039.26 65.30 0.00 北関東・東関東道 0.041920 21,808.40 25.60 0.00 東京外環自動車道 0.002840 21,940.84 68.00 68.00 鳥取自動車道 -0.010030 22,295.63 18.70 0.00 東京外環自動車道 -0.024780 22,544.18 84.00 84.00 高松道，徳島道 -0.021020 22,741.94 36.50 0.00 第二名神 -0.016290 22,879.37 52.50 0.00 北関東自動車道 -0.012080 22,972.40 66.10 0.00 北関東自動車道 -0.004180 23,019.02 38.00 38.00 東海北陸自動車道 -0.003650 23,215.93 137.00 137.00 中部縦貫自動車道 -0.016650 23,267.98 62.00 62.00 中央横断自動車道 -0.017470 23,319.55 89.10 89.10 道央自動車道 -0.014560 23,521.49 125.00 125.00 東北中央自動車道 事業費 （億円） 15,184.9 7,680.0 3,001.4 2,822.9 費用 便益比 3.235610 2.690970 3.299040 1.748020 収益 料金収入 供用距離 2車線区間 道路名 （km） 改善率 （億円） （km） 0.044820 20,850.92 85.50 0.00 第二名神 0.041120 21,610.29 25.60 0.00 東京外環自動車道 0.013320 21,804.27 65.30 0.00 北関東・東関東道 0.002840 21,940.84 68.00 68.00 鳥取自動車道 区間 亀山JCT～高槻JCT，大津JCT～草津JCT 大泉JCT～東京 友部JCT～水戸南，茨城町JCT～潮来 竜野JCT～山崎JCT，佐用JCT～鳥取 区間 亀山JCT～高槻JCT，大津JCT～草津JCT 友部JCT～水戸南，茨城町JCT～潮来 大泉JCT～東京 竜野JCT～山崎JCT，佐用JCT～鳥取 三郷JCT～市川JCT 鳴門～津田東，さぬき三木～高松西，鳴門JCT～阿南 高槻JCT～神戸JCT 高崎JCT～岩舟JCT 栃木都賀JCT～友部JCT 飛騨清見～五箇山 福井北～油坂峠，飛騨清見～平湯，上高地～松本JCT 佐久JCT～長坂JCT 七飯～長万部 山形中央～南陽高畠，米沢北～相馬JCT 付録 7.5 段階的プロセス探索結果（短期採算性基準） 費用 （億円） 20,416.2 10,124.1 3,882.2 3,552.7 費用 （億円） 20,416.2 3,866.7 10,018.0 3,552.7 10,696.5 5,920.8 8,516.5 4,610.5 4,403.4 1,611.8 5,350.3 2,419.5 2,381.4 7,782.4 付録 7.4 段階的プロセス探索結果（費用便益比基準） -138- 7. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 1 2 段階 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 25 2002 14 2003 プロジェクト 供用開始 番号 年次 25 2002 10 2002 13 2003 31 2004 14 2004 35 2005 41 2005 8 2005 22 2005 26 2006 18 2006 21 2007 7 2007 9 2008 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 66,058.7 35,393.0 30,665.7 27,243.7 12,678.4 14,565.3 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 66,058.7 35,393.0 30,665.7 6,407.6 4,248.5 2,159.1 17,407.5 10,905.8 6,501.7 6,175.0 3,520.0 2,655.0 27,564.1 13,157.7 14,406.5 8,040.5 4,434.3 3,606.2 2,412.3 1,210.5 1,201.8 13,540.1 9,730.4 3,809.8 2,050.6 936.2 1,114.4 11,008.2 7,412.3 3,595.9 2,962.6 1,749.6 1,213.0 8,007.1 4,045.7 3,961.4 7,858.7 4,102.0 3,756.7 5,775.7 3,467.6 2,308.1 事業費 （億円） 15,184.9 3,968.8 9,429.4 2,822.9 7,680.0 4,848.3 1,792.0 3,001.4 1,261.6 7,329.5 1,938.3 4,110.0 6,417.0 3,679.8 費用 便益比 3.235610 1.388190 1.621370 1.710790 2.783170 1.367300 1.012390 3.498660 1.274360 1.338220 1.221990 1.491300 1.025640 1.312910 収益 料金収入 供用距離 2車線区間 道路名 （km） 改善率 （億円） （km） 0.044820 20,850.92 85.50 0.00 第二名神 -0.016240 20,963.46 52.50 0.00 北関東自動車道 -0.008100 21,310.34 18.70 0.00 東京外環自動車道 0.002760 21,508.48 68.00 68.00 鳥取自動車道 0.040630 22,195.29 25.60 0.00 東京外環自動車道 -0.024780 22,438.22 84.00 84.00 高松道，徳島道 -0.017440 22,509.18 89.10 89.10 道央自動車道 0.012500 22,696.72 65.30 0.00 北関東・東関東道 -0.005020 22,753.63 38.00 38.00 東海北陸自動車道 -0.020950 22,939.07 36.50 0.00 第二名神 -0.015920 23,033.60 62.00 62.00 中央横断自動車道 -0.001960 23,230.18 137.00 137.00 中部縦貫自動車道 -0.014520 23,402.64 125.00 125.00 東北中央自動車道 -0.013040 23,537.67 66.10 0.00 北関東自動車道 事業費 （億円） 15,184.9 7,680.0 費用 便益比 3.235610 2.690970 収益 料金収入 供用距離 2車線区間 道路名 （km） 改善率 （億円） （km） 0.044820 20,850.92 85.50 0.00 第二名神 0.041120 21,610.29 25.60 0.00 東京外環自動車道 区間 亀山JCT～高槻JCT，大津JCT～草津JCT 大泉JCT～東京 区間 亀山JCT～高槻JCT，大津JCT～草津JCT 高崎JCT～岩舟JCT 三郷JCT～市川JCT 竜野JCT～山崎JCT，佐用JCT～鳥取 大泉JCT～東京 鳴門～津田東，さぬき三木～高松西，鳴門JCT～阿南 七飯～長万部 友部JCT～水戸南，茨城町JCT～潮来 飛騨清見～五箇山 高槻JCT～神戸JCT 佐久JCT～長坂JCT 福井北～油坂峠，飛騨清見～平湯，上高地～松本JCT 山形中央～南陽高畠，米沢北～相馬JCT 栃木都賀JCT～友部JCT 付録 7.7 段階的プロセス探索結果（長期採算性基準） 費用 （億円） 20,416.2 10,124.1 費用 （億円） 20,416.2 4,615.8 10,736.3 3,609.5 9,903.9 5,880.6 2,382.8 3,870.1 1,609.1 8,226.0 2,424.4 5,369.2 7,662.3 4,399.2 付録 7.6 段階的プロセス探索結果（総純便益基準） -139- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 25 2002 8 2002 14 2003 31 2003 13 2004 35 2005 26 2006 10 2006 9 2006 22 2006 21 2007 18 2007 41 2007 7 2008 24 2009 23 2009 27 2010 19 2010 3 2011 16 2013 17 2016 15 2017 5 2018 4 2018 42 2019 37 2019 1 2019 12 2020 6 2020 32 2020 29 2021 39 2022 33 2022 34 2023 43 2024 2 2024 40 2025 38 2025 36 2026 28 2026 11 2027 20 2027 30 2028 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 66,058.7 35,393.0 30,665.7 12,462.5 8,679.5 3,783.0 27,439.5 12,725.5 14,714.0 6,210.3 3,537.5 2,672.8 16,973.7 10,942.2 6,031.5 8,040.5 4,434.4 3,606.2 10,982.7 7,399.6 3,583.0 5,768.2 3,651.5 2,116.7 5,980.1 3,566.7 2,413.4 2,112.6 977.2 1,135.4 7,681.7 3,887.1 3,794.6 2,934.6 1,760.5 1,174.0 2,385.5 1,194.6 1,190.9 7,806.0 4,071.2 3,734.8 8,054.4 6,269.8 1,784.6 7,008.2 3,441.3 3,566.9 2,330.3 1,449.7 880.6 4,877.8 3,060.7 1,817.0 3,703.2 2,660.9 1,042.3 17,865.3 12,138.7 5,726.6 33,367.5 20,885.9 12,481.5 16,684.0 7,556.5 9,127.5 6,133.8 4,237.0 1,896.8 2,582.5 1,360.0 1,222.5 1,689.4 913.3 776.1 1,371.2 678.4 692.8 701.7 422.5 279.3 2,771.7 1,790.4 981.4 1,065.5 766.1 299.4 548.6 454.9 93.7 1,054.7 720.9 333.7 1,482.4 882.7 599.7 1,575.5 880.1 695.4 1,248.3 754.8 493.5 951.7 510.8 440.9 552.9 383.0 169.9 436.8 467.5 -30.7 151.0 150.9 0.2 99.5 84.2 15.4 20.2 83.4 -63.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 費用 （億円） 20,416.2 3,866.7 10,018.0 3,552.7 10,696.5 5,920.8 8,516.5 4,610.5 4,403.4 1,611.8 5,350.3 2,419.5 2,381.4 7,782.4 9,959.0 8,587.4 3,089.8 6,939.1 5,769.1 27,768.2 28,518.9 15,713.5 10,980.6 5,192.7 3,751.1 3,024.3 1,759.0 7,509.1 3,986.9 2,855.9 5,485.8 9,216.8 9,707.4 7,441.0 6,420.3 9,102.6 6,248.3 3,592.8 8,317.3 3,525.2 7,969.5 3,462.4 10,596.1 事業費 （億円） 15,184.9 3,001.4 7,680.0 2,822.9 9,429.4 4,848.3 7,329.5 3,968.8 3,679.8 1,261.6 4,110.0 1,938.3 1,792.0 6,417.0 8,844.6 7,250.0 2,514.0 6,168.6 4,917.9 24,654.6 23,765.0 13,504.3 9,324.0 4,396.0 3,060.0 2,647.5 1,468.9 6,430.0 3,435.9 2,415.0 4,874.9 7,837.2 8,257.8 6,470.6 5,260.9 7,776.7 5,400.0 3,077.3 7,147.4 3,000.0 6,985.5 2,940.0 9,194.3 費用 便益比 3.235610 3.223000 2.739030 1.748020 1.586840 1.358010 1.289580 1.251110 1.358050 1.310740 1.435750 1.212890 1.001730 1.003040 0.808760 0.816110 0.754210 0.702940 0.641900 0.643370 1.170010 1.061760 0.558600 0.497320 0.450380 0.453390 0.398920 0.369120 0.267240 0.192080 0.192250 0.160840 0.162300 0.167760 0.148230 0.060740 0.069910 0.042030 0.011960 0.005730 0.000000 0.000000 0.000000 収益 料金収入 供用距離 2車線区間 道路名 （km） 改善率 （億円） （km） 0.044820 20,850.92 85.50 0.00 第二名神 0.011420 21,039.26 65.30 0.00 北関東・東関東道 0.041920 21,808.40 25.60 0.00 東京外環自動車道 0.002840 21,940.84 68.00 68.00 鳥取自動車道 -0.010030 22,295.63 18.70 0.00 東京外環自動車道 -0.024780 22,544.18 84.00 84.00 高松道，徳島道 -0.021020 22,741.94 36.50 0.00 第二名神 -0.016290 22,879.37 52.50 0.00 北関東自動車道 -0.012080 22,972.40 66.10 0.00 北関東自動車道 -0.004180 23,019.02 38.00 38.00 東海北陸自動車道 -0.003650 23,215.93 137.00 137.00 中部縦貫自動車道 -0.016650 23,267.98 62.00 62.00 中央横断自動車道 -0.017470 23,319.55 89.10 89.10 道央自動車道 -0.014560 23,521.49 125.00 125.00 東北中央自動車道 -0.028860 23,633.11 64.00 0.00 第二東名・名神 -0.018990 23,817.90 145.00 0.00 東海環状自動車道 -0.027350 23,877.73 83.80 83.80 京奈和自動車道 -0.025690 23,976.36 71.50 71.50 中央横断自動車道 -0.031110 23,962.73 109.00 109.00 常磐自動車道 -0.026820 24,164.51 99.50 5.00 第二東名高速 -0.014620 24,601.24 166.00 13.00 第二東名高速 -0.007300 24,964.65 41.50 0.00 第二東名高速 -0.029330 24,983.31 203.50 203.50 日本海沿岸自動車道 -0.019740 25,063.35 113.10 113.10 日本海沿岸自動車道 -0.031120 24,966.79 102.00 102.00 後志自動車道 -0.027710 25,008.80 44.50 44.50 東九州自動車道 -0.013890 25,029.50 47.50 47.50 八戸自動車道 -0.033030 24,969.34 128.60 0.00 圏央自動車道 -0.036980 24,995.76 91.00 91.00 東北中央自動車道 -0.032090 25,000.02 80.50 80.50 山陰道，米子道 -0.036220 24,850.96 73.00 73.00 舞鶴自動車道 -0.034840 24,712.81 170.70 170.70 東九州自動車道 -0.035450 24,749.96 249.80 249.80 山陰道，山陽道 -0.034390 24,608.81 149.50 136.50 松江尾道道，西瀬戸自動車道 -0.035990 24,462.45 173.00 173.00 道東自動車道 -0.036530 24,474.80 240.50 240.50 三陸・東北横断道 -0.041090 24,306.48 141.30 141.30 東九州自動車道 -0.038520 24,306.08 95.00 95.00 九州横断自動車道 -0.039640 24,100.37 185.50 185.50 松山・高知道 -0.038390 24,095.07 100.00 100.00 京都縦貫・北近畿豊岡道 -0.039810 23,901.47 144.00 0.00 圏央・館山道 -0.042160 23,901.47 98.00 98.00 三遠南信自動車道 -0.034980 23,653.94 223.00 223.00 紀勢自動車道 区間 亀山JCT～高槻JCT，大津JCT～草津JCT 友部JCT～水戸南，茨城町JCT～潮来 大泉JCT～東京 竜野JCT～山崎JCT，佐用JCT～鳥取 三郷JCT～市川JCT 鳴門～津田東，さぬき三木～高松西，鳴門JCT～阿南 高槻JCT～神戸JCT 高崎JCT～岩舟JCT 栃木都賀JCT～友部JCT 飛騨清見～五箇山 福井北～油坂峠，飛騨清見～平湯，上高地～松本JCT 佐久JCT～長坂JCT 七飯～長万部 山形中央～南陽高畠，米沢北～相馬JCT 豊田JCT～名古屋南，湾岸弥富～四日市JCT 四日市JCT～大垣中央JCT～豊田東JCT 木津～和歌山JCT 双葉JCT～吉原JCT 亘理～いわき四倉 伊勢原JCT～清水，吉原JCT～尾羽JCT 清水～豊田JCT，引佐JCT～三ケ日JCT 東京～伊勢原JCT 河辺JCT～酒田みなと，鶴岡JCT～新潟空港 小坂JCT～大館北，大館南～能代南，八竜～昭和男鹿半島 黒松内JCT～小樽 小倉東～豊津，豊前～宇佐 青森中央JCT～青森東，天間林～六戸三沢，八戸北～八戸JCT 茅ヶ崎JCT～青梅，鶴ヶ島JCT～つくばJCT 湯沢～新庄，尾花沢～山形中央 鳥取～羽合，大栄～淀江大山，米子～境港 敦賀JCT～舞鶴東 大分宮河内～清武JCT 松江玉造～江津，美祢JCT，宇部JCT～下関JCT 宍道JCT～尾道JCT，生口島北～生口島南，大島北～大島南，今治南～東予丹原 夕張～十勝清水，池田～釧路 宮古～三陸，大船渡～石巻，利府西～富谷，花巻JCT～釜石 清武JCT～隼人東 延岡～嘉島JCT 大洲南～宇和島北，宇和島南～伊野 丹波～綾部JCT，舞鶴大江～宮津，春日JCT～豊岡 つくばJCT～松尾横芝，東金～木更津JCT，木更津南JCT～富津竹岡，鋸南勝山～館山 飯田～引佐JCT 御坊～勢和多気JCT 付録 7.8 段階的プロセス探索結果（全プロジェクト実施（費用便益比基 -140- 7. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 段階 プロジェクト 供用開始 番号 年次 25 2002 14 2003 8 2003 31 2003 13 2004 22 2004 21 2005 7 2005 1 2006 10 2006 9 2006 18 2007 41 2007 15 2008 26 2009 35 2009 23 2010 24 2011 37 2011 16 2014 17 2016 19 2017 5 2018 4 2018 42 2018 32 2019 3 2019 12 2020 34 2020 27 2021 39 2021 30 2022 33 2023 43 2024 2 2024 29 2025 6 2025 28 2026 38 2026 11 2027 20 2027 36 2028 40 2028 便益 利用者便益 供給者便益 （億円） （億円） （億円） 66,058.7 35,393.0 30,665.7 27,243.7 12,678.4 14,565.3 12,807.5 8,901.5 3,906.1 6,210.3 3,537.5 2,672.8 16,973.7 10,942.2 6,031.5 1,849.7 895.8 953.9 8,101.1 4,099.9 4,001.2 7,905.9 4,131.6 3,774.3 629.5 384.7 244.9 5,892.7 3,744.2 2,148.5 5,776.4 3,500.0 2,276.4 2,911.8 1,740.6 1,171.2 2,404.1 1,202.6 1,201.5 6,040.2 753.1 5,287.1 10,295.8 7,019.6 3,276.2 8,370.3 4,531.0 3,839.3 6,950.5 4,237.1 2,713.4 10,409.3 6,555.4 3,853.9 1,524.8 753.5 771.3 15,721.1 11,386.2 4,335.0 42,735.8 26,250.4 16,485.4 6,215.0 4,311.7 1,903.3 6,592.5 4,520.0 2,072.4 2,733.4 1,433.9 1,299.5 1,744.0 953.4 790.5 540.0 444.0 96.0 3,023.1 2,159.1 863.9 2,770.6 1,789.0 981.7 1,130.1 558.4 571.7 2,513.4 2,044.5 468.8 1,509.4 898.0 611.4 0.0 0.0 0.0 1,793.7 1,076.2 717.5 950.5 510.0 440.5 657.0 415.0 242.0 1,094.4 800.4 294.0 1,046.2 773.0 273.2 20.2 83.4 -63.2 73.0 72.9 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 118.1 101.3 16.9 360.4 395.2 -34.9 費用 （億円） 20,416.2 10,124.1 3,882.2 3,552.7 10,696.5 1,588.9 5,369.1 7,664.5 1,758.6 4,614.5 4,386.2 2,459.7 2,382.8 15,181.9 8,340.9 5,871.9 8,545.1 10,126.7 3,034.2 28,227.6 28,582.6 7,133.0 11,140.6 5,202.4 3,703.1 2,916.6 5,673.5 7,513.2 7,418.8 3,070.4 8,932.7 10,519.4 9,779.8 6,383.5 9,111.6 5,424.1 3,983.6 3,611.2 3,592.8 8,109.0 3,462.4 8,454.0 6,195.3 付録 7.9 事業費 （億円） 15,184.9 7,680.0 3,001.4 2,822.9 9,429.4 1,261.6 4,110.0 6,417.0 1,468.9 3,968.8 3,679.8 1,938.3 1,792.0 13,504.3 7,329.5 4,848.3 7,250.0 8,844.6 2,647.5 24,654.6 23,765.0 6,168.6 9,324.0 4,396.0 3,060.0 2,415.0 4,917.9 6,430.0 6,470.6 2,514.0 7,837.2 9,194.3 8,257.8 5,260.9 7,776.7 4,874.9 3,435.9 3,000.0 3,077.3 6,985.5 2,940.0 7,147.4 5,400.0 費用 便益比 3.235610 2.690970 3.299040 1.748020 1.586840 1.164100 1.508850 1.031500 0.357990 1.277010 1.316940 1.183810 1.008970 0.397850 1.234370 1.425500 0.813400 1.027910 0.502530 0.556940 1.495170 0.871300 0.591750 0.525420 0.470940 0.185150 0.532840 0.368770 0.152330 0.818580 0.168980 0.000000 0.183410 0.148900 0.072100 0.201760 0.262610 0.005600 0.020330 0.000000 0.000000 0.013970 0.058170 収益 料金収入 供用距離 2車線区間 道路名 （km） 改善率 （億円） （km） 0.044820 20,850.92 85.50 0.00 第二名神 0.041120 21,610.29 25.60 0.00 東京外環自動車道 0.013320 21,804.27 65.30 0.00 北関東・東関東道 0.002840 21,940.84 68.00 68.00 鳥取自動車道 -0.010030 22,295.63 18.70 0.00 東京外環自動車道 -0.010430 22,350.85 38.00 38.00 東海北陸自動車道 -0.001880 22,617.14 137.00 137.00 中部縦貫自動車道 -0.014600 22,787.82 125.00 125.00 東北中央自動車道 -0.015250 22,823.63 47.50 47.50 八戸自動車道 -0.015960 22,930.52 52.50 0.00 北関東自動車道 -0.013620 23,016.10 66.10 0.00 北関東自動車道 -0.016710 23,081.70 62.00 62.00 中央横断自動車道 -0.017230 23,133.65 89.10 89.10 道央自動車道 -0.020170 23,409.66 41.50 0.00 第二東名高速 -0.021500 23,581.20 36.50 0.00 第二名神 -0.023720 23,801.16 84.00 84.00 高松道，徳島道 -0.023870 23,962.03 145.00 0.00 東海環状自動車道 -0.018870 24,111.93 64.00 0.00 第二東名・名神 -0.026750 24,161.08 44.50 44.50 東九州自動車道 -0.029200 24,239.78 99.50 5.00 第二東名高速 -0.007340 24,939.64 166.00 13.00 第二東名高速 -0.024780 24,970.14 71.50 71.50 中央横断自動車道 -0.028510 24,957.78 203.50 203.50 日本海沿岸自動車道 -0.018980 25,041.82 113.10 113.10 日本海沿岸自動車道 -0.030950 25,076.01 102.00 102.00 後志自動車道 -0.032050 24,957.50 80.50 80.50 山陰道，米子道 -0.032450 25,001.35 109.00 109.00 常磐自動車道 -0.033030 24,938.63 128.60 0.00 圏央自動車道 -0.033790 24,978.66 149.50 136.50 松江尾道道，西瀬戸自動車道 -0.034000 24,838.88 83.80 83.80 京奈和自動車道 -0.034780 24,882.10 170.70 170.70 東九州自動車道 -0.034980 24,716.40 223.00 223.00 紀勢自動車道 -0.035450 24,584.10 249.80 249.80 山陰道，山陽道 -0.035990 24,432.76 173.00 173.00 道東自動車道 -0.036120 24,448.72 240.50 240.50 三陸・東北横断道 -0.036530 24,295.77 73.00 73.00 舞鶴自動車道 -0.037300 24,309.03 91.00 91.00 東北中央自動車道 -0.038390 24,100.83 100.00 100.00 京都縦貫・北近畿豊岡道 -0.038520 24,101.33 95.00 95.00 九州横断自動車道 -0.039810 23,904.70 144.00 0.00 圏央・館山道 -0.042160 23,904.70 98.00 98.00 三遠南信自動車道 -0.039630 23,657.98 185.50 185.50 松山・高知道 -0.041120 23,653.57 141.30 141.30 東九州自動車道 区間 亀山JCT～高槻JCT，大津JCT～草津JCT 大泉JCT～東京 友部JCT～水戸南，茨城町JCT～潮来 竜野JCT～山崎JCT，佐用JCT～鳥取 三郷JCT～市川JCT 飛騨清見～五箇山 福井北～油坂峠，飛騨清見～平湯，上高地～松本JCT 山形中央～南陽高畠，米沢北～相馬JCT 青森中央JCT～青森東，天間林～六戸三沢，八戸北～八戸JCT 高崎JCT～岩舟JCT 栃木都賀JCT～友部JCT 佐久JCT～長坂JCT 七飯～長万部 東京～伊勢原JCT 高槻JCT～神戸JCT 鳴門～津田東，さぬき三木～高松西，鳴門JCT～阿南 四日市JCT～大垣中央JCT～豊田東JCT 豊田JCT～名古屋南，湾岸弥富～四日市JCT 小倉東～豊津，豊前～宇佐 伊勢原JCT～清水，吉原JCT～尾羽JCT 清水～豊田JCT，引佐JCT～三ケ日JCT 双葉JCT～吉原JCT 河辺JCT～酒田みなと，鶴岡JCT～新潟空港 小坂JCT～大館北，大館南～能代南，八竜～昭和男鹿半島 黒松内JCT～小樽 鳥取～羽合，大栄～淀江大山，米子～境港 亘理～いわき四倉 茅ヶ崎JCT～青梅，鶴ヶ島JCT～つくばJCT 宍道JCT～尾道JCT，生口島北～生口島南，大島北～大島南，今治南～東予丹原 木津～和歌山JCT 大分宮河内～清武JCT 御坊～勢和多気JCT 松江玉造～江津，美祢JCT，宇部JCT～下関JCT 夕張～十勝清水，池田～釧路 宮古～三陸，大船渡～石巻，利府西～富谷，花巻JCT～釜石 敦賀JCT～舞鶴東 湯沢～新庄，尾花沢～山形中央 丹波～綾部JCT，舞鶴大江～宮津，春日JCT～豊岡 延岡～嘉島JCT つくばJCT～松尾横芝，東金～木更津JCT，木更津南JCT～富津竹岡，鋸南勝山～館山 飯田～引佐JCT 大洲南～宇和島北，宇和島南～伊野 清武JCT～隼人東 段階的プロセス探索結果（全プロジェクト実施（短期採算性基 -141- -1427. 全国高速道路ネットワークの整備優先順位と最適ネットワーク -143- 8. 結論 公共プロジェクトの評価に関しては，これまでにも膨大な研究が蓄積され，実際にプロジェクトの妥当性を科学 的に判断する際の情報を提供するに十分な段階に達しているといえる．しかし，あらゆるプロジェクトに対する評 価理論や方法論が完全に確立されたわけではなく，残された課題を克服するための，さらなる研究が現在もな お進められている． 本研究では，特に，都市間・地域間を結ぶ大規模交通プロジェクトの評価における特有の課題として，都市間 公共交通における交通利便性指標，ならびに，交通ネットワークの段階的整備プロセス評価に着目し，プロジェ クトを的確に評価するために，交通ネットワークの特性を考慮した方法論を提示したうえで実際のプロジェクト評 価に応用し実証分析を行った．以下に，本研究の結論として，各章の内容と得られた知見についてまとめる． 第2章では，既存のプロジェクト評価に関連する研究を概観し，本研究の特徴と既存研究の中での位置付けを 明らかにした． 2.2においては，既存研究を概観した後，現在，実際の計画・政策の策定ならびに意思決定のための分析に おいて活用されている評価マニュアルについて整理するとともに，交通プロジェクト評価における課題として，倫 理的問題の克服と計測技術上の問題を指摘した．そして，2.3では，交通施設整備制度・財源研究の領域と位 置付けを整理し，その現状を明らかにするとともに，プロジェクト評価研究との関連を指摘した．さらに，2.4にお いて，本研究は，理論や方法論の提示に留まるものではなく，提案する指標ならびに方法論の実際問題への適 用にも重点を置いた研究であることを述べ，本研究の特徴として，ダイヤ・フリークエンシーを考慮した新たな都 市間交通利便性指標を提案している点，最適なネットワークの段階的整備プロセスを探索するための方法論を 提示している点，実用的な指標計測システムならびに段階的整備プロセス探索システムを構築している点を挙 げ，既存研究のレビュー結果を踏まえて，本研究の位置付けを明らかにした． 第3章では，都市間公共交通プロジェクトを適切に評価するためには，都市間公共交通が有する特性である 運賃・運行ダイヤ・フリークエンシーを十分に考慮する必要があることを示すとともに，これらの特性を十分に考 慮できる交通利便性指標として，EVGC（Expected Value of Generalized Costs：期待一般化費用）を提案し，その 計測システムを構築した．さらに，モデル分析によって，EVGC の都市間交通利便性指標としての有用性を示し た． 3.2においては，便によって所要時間・乗換時間が異なる場合や複数の交通機関が競合する場合などについ て詳細に考察を加えた結果として，都市間の交通利便性を適切に評価するためには，都市間を結ぶ全ての交 通モードの運行ダイヤやフリークエンシーなどを考慮できる交通利便性指標が必要であることを示した．次に， 3.3においては，都市間の交通利便性を表すための指標として，運行ダイヤ・フリークエンシー，所要時間，運賃， 出発時刻を全て考慮することができる EVGC を提案した．そして，公共交通機関ネットワークならびに時刻表を データベース化し，EVGC を計測するためのシステムを構築し，実際に，全国 47 都道府県庁所在地間の EVGC を計測した．そして3.4では，最短所要時間や最小一般化費用などの従来の指標を用いて都市間公共交通プロ -1448. 結論 ジェクトを評価する際の問題点を指摘するとともに，1)都市間を結ぶ交通機関のフリークエンシーの高低，2)最 短所要時間の短縮を伴わないフリークエンシーの向上，3)プロジェクト実施に伴うダイヤ設定の変更を正確に評 価できるという EVGC の都市間交通利便性指標としての有用性について整理した．さらに，EVGC，MVGC（日最 小一般化費用），最短所要時間について，都市間の旅客流動データを用いたモデル分析を行い，EVGC の都 市間交通利便性指標の有用性を定量的に示した． 第4章では，第3章で提案した EVGC を用いて，北陸新幹線ならびに中央リニア新幹線を対象として，対象プロ ジェクトのダイヤパターンを複数設定したうえで，プロジェクトの社会的評価を行った．そして，従来から都市間公 共交通プロジェクトの評価に用いられてきた最小一般化費用による評価結果と比較することにより，従来指標に よる評価では，社会的に最適な代替案を選択することができない可能性があることなどの問題点を明らかにし， 都市間公共交通の特性を十分考慮できる交通利便性指標を用いたプロジェクト評価の必要性を実証的に示し た． 4.2においては，対象プロジェクトを適切に評価するために，便益計測時の with case と without case の設定を 行い，つづく4.3において，プロジェクトの社会的な評価を行うために，利用者便益ならびに供給者便益の計測 方法について述べた．そして，4.4において，EVGC ならびに MVGC を都市間交通利便性指標として用い，北陸 新幹線ならびに中央リニア新幹線の整備によって発生する便益を計測した．その結果，利用者あるいは事業者 サイドからみて最適なダイヤ設定は，必ずしも社会的に最適なダイヤ設定ではないことを示すとともに，従来から 一般的に都市間公共交通プロジェクトの評価に用いられてきた最小一般化費用では，対象プロジェクトのダイヤ 設定の差異を適切に評価することができず，社会的に最も望ましくない代替案が最も高く評価されることさえある ことを示した．また，EVGC による評価では，プロジェクト実施に伴う既存交通機関の減便・廃止よって発生する 不便益についても適切に評価可能であることを示すとともに，評価対象プロジェクトのみならず既存交通機関の ダイヤ設定も考慮した評価の必要性を実証的に示した． 第5章では，交通ネットワークを形成するプロジェクトを評価する際には，ネットワークの段階的整備プロセスを 考慮した評価が必要であることを示すとともに，効率的に最適なネットワークの段階的整備プロセスを探索するこ とができるシミュレーションモデルを構築した． 5.2においては，ネットワークの段階的整備プロセスを考慮したプロジェクト評価の必要性を，1)ネットワーク形 成状況によるプロジェクト評価の違い，2)プロジェクト実施順序による総便益の違い，3)ネットワークの外部性の 3 点から理論的に考察した．その結果，ネットワーク段階的整備プロセスの最適化においては，個々のプロジェク トの実施順序が非常に重要であり，評価時点のネットワークの状況のみを考慮して決定した静的優先順位や， それぞれの評価時点での個々のプロジェクトの評価によって決定した動的優先順位に基づいてプロジェクトを 実施していくのではなく，長期的にネットワーク全体の段階的整備プロセスを考慮した上でプロジェクトを評価す ることによって決定する長期動的優先順位によりプロジェクトを実施していく必要があることを示した．次に，5.3 においては，計算の複雑さの理論に基づき，ネットワークの段階的整備プロセス最適化問題が，厳密解を求め ることが極めて困難と考えられている NP 困難問題に分類されることを示すとともに，その近似解法としての遺伝 的アルゴリズムの有用性を示した．さらに，5.4においては，遺伝的アルゴリズムを適用することにより，最適なネ ットワーク段階的整備プロセスを効率的に探索するためのシミュレーションモデルを構築した．そして，5.5にお -145- いて，構築したシミュレーションモデルを用いて，仮想的な格子状ネットワークを対象として，最適な段階的整備 プロセスを探索し，費用便益比を用いて，プロジェクトの動的優先順位を決定し，その優先順位に基づいてプロ ジェクトを実施していく段階的整備プロセスと比較した．その結果から，動的優先順位に基づく段階的整備プロ セスは，必ずしも最適な段階的整備プロセスとならないことを明らかにし，ネットワーク段階的整備プロセスを考 慮したプロジェクト評価の必要性を示した． 第6章では，第5章で提案したネットワークの段階的整備プロセスを最適化するための方法論を，現在供用さ れているわが国の高速道路ネットワークに応用し，費用便益比基準ならびに総純便益基準に従う整備プロセス を探索し，その結果を実際の段階的整備プロセスと比較し，実際の整備プロセスがどの程度効率的であったか という視点から事後評価を行った． 6.2においては，実際の段階的整備プロセスと比較するために探索するプロジェクトの動的優先順位に従う費 用便益比基準，ならびに，長期動的優先順位に従う総純便益基準の 2 つのプロジェクト採択基準について述べ， つづく，6.3において，本研究で構築した道路ネットワーク，分析対象としたプロジェクト，OD 交通量の推計方法， ゾーン間一般化費用の計測方法，便益計測方法など，段階的整備プロセスを評価する際に用いる前提条件に ついて整理した．そして，6.4において，プロジェクトの長期動的優先順位に基づく全国高速道路ネットワークの 最適な整備プロセス，ならびに，各プロジェクトの実施段階において最適なプロジェクトを実施していく動的優先 順位に基づくプロセスを探索し，実際の整備プロセスと比較・考察し，わが国の高速道路ネットワークの段階的 整備プロセスの事後評価を行った．その結果，費用便益比基準および総純便益基準に従う整備プロセスによる 総純便益は，実際の整備プロセスと比較して，約 22%～49%大きくなることを明らかにし，実際の整備プロセスに おいて，国土縦貫ネットワーク完成以前の初期段階において並行路線が整備されていることや，都市部のプロ ジェクトと国土縦貫ネットワークの整備をバランスよく実施できなかったことなどが，その要因と考えられることを指 摘した． 第7章では，第5章で提案した方法論を，今後建設が計画・予定されている全国高速道路ネットワークに応用し， 7 種類のプロジェクト採択基準に基づく段階的整備プロセスを探索し，得られた各プロセスを社会的な純便益， 事業者の採算性，国土の均衡ある発展という 3 つの観点から評価し比較・考察した． 7.2においては，ネットワークの段階的整備プロセスを探索するために設定した 7 種類のプロジェクト採択基準 について述べ，つづく，7.3において，分析対象としたプロジェクト，ならびに，整備プロセスの採算性を評価する ための借入金償還期間を算出する際の借入金償還計算の方法について述べた．そして，7.4においては，7 種 類のプロジェクト採択基準に従う段階的整備プロセスを実際に探索した．その結果，プロジェクトの動的優先順 位に従う整備プロセスは，プロセス全体の総純便益という観点からも最適な整備プロセスではなく，プロジェクト 実施順序の変更によって，総純便益を増加させることが可能であることを明らかにした．また，現時点での全プロ ジェクトの実施凍結は，社会的な純便益，事業者の採算性，国土の均衡ある発展のどの観点からみても最適な 選択ではなく，費用便益や事業者の採算性の観点から採択するプロジェクトを峻別し実施することによって，純 便益を増加させるのみならず，事業者の採算性をも改善し得ることを明らかにした．さらに，事業者の採算性の 観点からプロジェクトを採択した場合，社会的な観点からプロジェクトを採択した場合と比較すると，借入金償還 期間については大差はみられないものの，総純便益は大きく低下することを明らかにした．一方，今後建設が計 -1468. 結論 画・予定されている全てのプロジェクトの実施は，国土の均衡ある発展という観点からは，30 分圏人口カバー率 を数パーセント上昇させるものの，非常に巨額の投資資金を必要とする．そのため，費用便益比が低いあるいは， 収益改善率が負となるプロジェクトについては，個々のプロジェクトを様々な視点から吟味したうえで，実施の是 非を決定する必要があるといえる．また，借入金利率についての感度分析の結果，計画されている全てのプロ ジェクトを実施する場合，利率が 0.6%低下すると償還期間が約 25 年短縮され，逆に 0.4%上昇すると償還が不 可能となることから，常に最新の社会経済動向を反映させた高速道路網計画の見直しが必要不可欠であること を指摘した． 以上のように，本研究では，交通プロジェクトを的確に評価するための方法論の提示と実際のプロジェクトへの 応用を目的とし，都市間公共交通の特性を考慮した新たな交通利便性指標の提案とその計測システムの構築， 交通ネットワークの最適な段階的整備プロセスを探索するための方法論の提示ならびに実用的な最適整備プロ セス探索システムの構築を行うと共に，それらのシステムを実証分析に応用した．その結果，上述のように，いく つかの知見が得られたものの，残された課題も多い．最後に，それらの課題についてまとめる． 本研究では，交通ネットワークの特性を考慮し的確に交通プロジェクトを評価するための方法論の提示とその 実証分析への応用を行ったが，その基礎となるデータの精度や制約により，種々の仮定を設けざるを得ず，また， 分析方法やその枠組みが制約されている．第3章において提案した EVGC を実際に計測する際には，都市間 交通需要の時間的変動に関するデータを得ることができず，出発確率分布を仮定せざるを得なかったため，プ ロジェクトの実施やダイヤ設定の変更によって生じる出発分布の変化とダイヤ設定によって決定する供給量の 動的均衡を考慮した分析にはなっていない．さらに，都市間交通については，都市内交通におけるパーソントリ ップ調査のような詳細かつ膨大な情報を得ることができる調査が行われておらず，第4章および第6章，第7章の 実証分析においては，都道府県という比較的大きなゾーン区分を用いた分析を行わざるを得なかった．プロジェ クト評価の精度を向上させ，より緻密な分析を行うためには，評価する側から積極的に必要となるデータの種類， 収集方法を提示していくことが肝要であり，今後の課題の一つであるといえる． また，第4章および第6章，第7章の実証分析においては，時間価値，社会的割引率，人口，金利など，評価 の際に数多くの前提条件を設定し，社会的な総純便益や採算性などを評価基準としてプロジェクト評価を行っ た．設定した前提条件や評価基準が異なれば，評価結果が異なるのは当然であり，プロジェクト評価の結果に よって意思決定を行うためには，これらの前提条件や評価基準さらには評価手法に対する国民のコンセンサス を得ることが必要不可欠となろう．第2章で述べたように，科学的な分析理論と実証分析に関する研究成果をもと に，種々の公共プロジェクトにいて評価マニュアルが整備され，徐々にコンセンサスが形成されつつあるが，評 価理論や方法論が完全に確立されているわけではなく，さらに理論的・実証的研究を蓄積し，それらの成果を 実務段階へフィードバックするシステムを確立し，評価のための前提条件・基準・手法に対するコンセンサスを得 るべく努力する必要があるといえる．本研究はこれらの段階まで言及したものではないが，本研究で得られた知 見はその一助になると考えている． 謝 辞 本論文を結ぶにあたり、本研究を遂行する上でご指導、ご協力を頂いた方々に感謝の意 を表したい。 京都大学大学院工学研究科青山吉隆教授には、筆者が京都大学大学院工学研究科博 士後期課程に進学した時以来、本研究の着想から論文作成に至るまで、終始暖かいご指 導とご鞭撻を頂きました。心より深甚なる感謝の意を表します。 また、筆者の研究および論文作成に際して、ご指導とご助言を賜った京都大学大学院工 学研究科飯田恭敬教授ならびに小林潔司教授に心より感謝の意を表します。 さらに、研究を遂行する上で、適切なご助言を賜った、京都大学大学院工学研究科北村 隆一教授ならびに谷口栄一教授に、厚くお礼申し上げます。 京都大学大学院工学研究科中川 大 助教授には、筆者が研究室に配属されて以来、 研 究 に取 り組 む姿 勢 や研 究 の方 向 性 などについて多 数 のご教 示 を賜 ったのみならず、本 研究の着想から研究方法、さらには本論文の細部に至るまで数多くのご指導、ご助言を賜 りました。心より感謝の意を表します。 そして、京都大学大学院工学研究科土木システム工学専攻社会システム工学講座都市 地 域 計 画 分 野 の研 究 室 （旧 京 都 大 学 工 学 部 交 通 土 木 工 学 科 都 市 交 通 工 学 研 究 室 ）の 諸先輩方、諸兄には数多くの貴重な意見を頂くとともに、研究遂行にご協力を頂いた。特に、 データ整 理 、数 値 計 算 にあたっては、江 口 英 毅 君 （都 市 基 盤 整 備 公 団 ）、白柳 博 章 君 （京 都大学大学院）、赤堀圭佑君（都市基盤整備公団）、野村友哉君（JR 東日本）、美濃雄介 君（京都大学大学院）、柚木俊郎君（京都大学大学院）に多大なご協力を頂いた。心より感 謝いたします。 最後に、ここに記しきれない多くの方々のご支援に依って本研究がなされたことをここに銘 記し、深く感謝いたします。 2002 年 11 月