JP2005082266A - 廃棄物処理計画システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 環境負荷データとしての廃棄物収集車の走行距離データを演算で求めるに際して、計算精度のよいデータをシミュレーションで得ることのできる廃棄物処理計画システムを提供すること。
【解決手段】 所定エリアを多数の正方形メッシュに区切るメッシュ設定手段４と、各正方形メッシュにおいて発生する廃棄物の量を各正方形メッシュ内の人口データに基づいて設定する廃棄物量設定手段５と、所定エリアの中に１つ又は複数の廃棄物処理場を設定する処理場設定手段６と、各正方形メッシュにおいて廃棄物を収集する廃棄物収集車に搭載可能な廃棄物の量を設定する搭載量設定手段８と、各正方形メッシュと廃棄物処理場との間で廃棄物収集車を地図データに基づいて走行させ、各正方形メッシュで発生した廃棄物を収集するに際して、廃棄物収集車の走行距離が最短となるような、正方形メッシュと廃棄物処理場との組み合わせ、廃棄物処理場の施設規模、配置場所、および、廃棄物収集車の走行ルートを求める最適化演算手段７とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、環境負荷を考慮した廃棄物処理計画システム及びプログラムに関するものである。

各家庭や事業所で出される廃棄物（ごみ）を収集する際には、廃棄物処理場の保有する廃棄物収集車を走行させて各地区を巡回し、廃棄物を収集しなければならない。この場合、廃棄物収集車が走行すべきエリアは、広範囲にわたり効率よく廃棄物収集車を走行させて廃棄物を収集することが望まれる。

一方、廃棄物処理における環境対策が加速しており、環境に配慮した処理が求められ、負荷の少ない処理に移行することを検討する必要がある。前述した廃棄物の収集作業においても、環境負荷を考慮した上で行う必要がある。すなわち、 廃棄物収集車を走行させることで排出される排気ガスにより地球環境が汚染されるからであり、廃棄物収集車を効率よく走行させて排出される排気ガスの量を抑制する必要がある。廃棄物処理に関する環境負荷定量のためには、廃棄物収集時における廃棄物収集車の走行距離データを求めなければならない。

走行データを求める手法の１つとして、グリッドシティモデルが公知である。これは、例えば、１つの行政単位（例えば、○○市）あるいは地域（例えば、○○地方）を１つの大きな正方形エリアとして設定し、その中心に廃棄物処理場を設置したと仮定して計算を行う手法である。

しかしながら、正方形エリアとして設定した中心に廃棄物処理場を設定したとしても、現実にはそこには廃棄物処理場を設置できないことが多く、計算された結果の精度がよいものとは言えなかった。また、グリッドシティモデルでは特定地域内の人口を一律としており、廃棄物の量が人口に比例すると考えれば、計算結果に大きな誤差を生じさせる可能性があった。また、正方形エリア内の道路についても、格子状道路を設定しており、計算された走行距離データは、この点においても誤差を生じさせていた。

さらにグリッドシティモデルは１つの正方形エリア内に１つの処理場を想定しており、大都市など地域内に複数の処理場を有する地域に、そのまま適用することはできない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、環境負荷データとしての廃棄物収集車の走行距離データを演算で求めるに際して、計算精度のよいデータをシミュレーションで得ることのできる廃棄物処理計画システム及びプログラムを提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る廃棄物処理計画システムは、
所定エリアを多数のメッシュに区切るメッシュ設定手段と、
各メッシュにおいて発生する廃棄物の量を各メッシュ内の人口データに基づいて設定する廃棄物量設定手段と、
前記所定エリアの中に１つ又は複数の廃棄物処理場を設定する処理場設定手段と、
各メッシュにおいて廃棄物を収集する廃棄物収集車に搭載可能な廃棄物の量を設定する搭載量設定手段と、
各メッシュと廃棄物処理場との間で廃棄物収集車を地図データに基づいて走行させ、各メッシュで発生した廃棄物を収集するに際して、廃棄物収集車の走行距離が最短となるような、メッシュと廃棄物処理場との組み合わせ、廃棄物処理場の最適な配置、および、廃棄物収集車の走行ルートを求める最適化演算手段とを備えたことを特徴とするものである。

この構成による廃棄物処理計画システムの作用・効果は、以下の通りである。まず、所定エリアを多数のメッシュに区切る。各メッシュは、そのメッシュ内に居住する人口データが付随しており、人口データに基づいて各々のメッシュ内の廃棄物量を設定する。これは、人口が多くなれば廃棄物の量も比例的に増えてくるものと想定できるからである。また、所定エリアの中に１つ又は複数の廃棄物処理場を設定する。廃棄物収集車は、廃棄物処理場から出発して各メッシュに向かい廃棄物を収集して元の廃棄物処理場に戻ってくると仮定するが、この場合、廃棄物収集車に搭載可能な廃棄物量を設定する。これを設定することで、各メッシュにて廃棄物を収集する場合に何台の廃棄物収集車が必要かを演算できるからである。また、廃棄物収集車を走行させる場合は、実際の地図データに基づいて行うため、走行距離データも現実に即した精度のよいデータとすることができる。各メッシュ内で発生した廃棄物を収集するにあたり、廃棄物処理場と各メッシュの組み合わせ（複数の廃棄物処理場がある場合は、各メッシュで発生した廃棄物はどの廃棄物処理場で収集すればよいのか）、廃棄物処理場の最適な配置（複数の処理場がある場合は，どの処理場の施設規模をいくらにすればよいか、あるいは地域内のどこに処理場を配置すればよいか）とその場合の廃棄物収集車の走行ルートを、走行距離が最短となるような最適解を求める。その結果、環境負荷データとしての廃棄物収集車の走行距離データを演算で求めるに際して、計算精度のよいデータをシミュレーションで得ることのできる廃棄物処理計画システムを提供することができる。

本発明の好適な実施形態として、前記メッシュは、５００ｍあるいは１ｋｍ平方の正方形の大きさに設定されているものがあげられる。

５００ｍあるいは１ｋｍ平方とすれば、国勢調査に基づいて得られたデータ（人口データ等）をそのまま活用できる。

本発明の別の好適な実施形態として、前記最適化演算手段は、線形計画法に基づくものである。

最適化演算手段としては、種々の方法が知られているが、線形計画法によれば簡便な手法であり、精度のよい計算結果を得ることができる。

上記課題を解決するため本発明に係る廃棄物処理計画プログラムは、
所定エリアを多数のメッシュに区切る処理と、
各メッシュにおいて発生する廃棄物の量を各メッシュ内の人口データに基づいて設定する処理と、
多数のメッシュの中の１つ又は複数を廃棄物処理場として設定する処理と、
各メッシュにおいて廃棄物を収集する廃棄物収集車に搭載可能な廃棄物の量を設定する処理と、
各メッシュと廃棄物処理場との間で廃棄物収集車を地図データに基づいて走行させ、各正方形メッシュで発生した廃棄物を収集するに際して、廃棄物収集車の走行距離が最短となるような、正方形メッシュと廃棄物処理場との組み合わせ、廃棄物処理場の最適な配置、および、廃棄物収集車の走行ルートを求める最適化演算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。

かかる構成による作用・効果は、すでに述べたとおりである。

本発明に係る廃棄物処理計画システムの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、システムの概要を示す模式図である。廃棄物処理計画システムは、各家庭や事務所で発生する廃棄物（ごみ）を収集して廃棄物処理場に移送する場合に、環境負荷を考慮して、最も効率の良い収集を行うことができるようにシミュレーションできるシステムである。具体的には、廃棄物収集車を走行させる距離が短くなればなるほど、排出される排気ガスの量が減るため、走行距離が最も短くなるような廃棄物収集方法を演算で求めるシステムである。

＜システム構成＞
人口データベース１は、日本全国についての人口分布の情報が格納されているデータベースである。この人口データベース１は、国勢調査により得られたデータに基づいて構築されたものを利用することができる。この人口データベース１には、昼間人口、夜間人口、世帯数等のデータも登録されている。地図データベース２は、日本全国の道路情報が格納されているデータベースである。カーナビゲーション・システムで使用されるデータベースを用いることができる。データベース制御部３は、各データベース１，２に対する制御（データの検索、読み出し、更新、変更、削除等）を行う機能を有する。

メッシュ設定手段４は、計算対象となるエリアを多数の正方形メッシュに区切る機能を有する。図２は、多数の正方形メッシュに区切った状態を示している。エリアの大きさとしては、適宜設定できるものであるが、例えば、１事業体（市町村の単位、所定エリアに相当）で設定することができる。もちろん、１事業体以上の大きな単位を所定エリアとして設定しても良い。

廃棄物量設定手段５は、各正方形メッシュにおいて排出される廃棄物量を設定する機能を有する。廃棄物の量は人口に比例すると考えられるので、各正方形メッシュに含まれる人口に基づいて設定することができる。各正方形メッシュ内の人口データは、人口データベース１に基づいて求めることができる。また、昼間人口と夜間人口はそれぞれ異なっているので、昼間人口に基づいた廃棄物量の設定と、夜間人口に基づいた廃棄物量の設定とを別々に行うことができる。すなわち、 家庭ごみの収集について検討する場合は、夜間人口データに基づいて演算を行い、事業ごみの収集について検討する場合は、昼間人口データに基づいて演算を行う。

処理場設定手段６は、設定した所定エリア内に廃棄物処理場を設定する機能を有する。設定される廃棄物処理場は１つ又は複数であり、特定の数に限定されるものではない。既に現存する廃棄物処理場を利用して、演算を行う場合は、その廃棄物処理場が設置されている場所（位置座標）を設定すればよい。また、新たに廃棄物処理場を設置計画しようとする場合は、その候補地となっている場所を適宜設定することができる。図２は、正方形メッシュに区切った状態と処理場を２箇所に設定した状態を概念的に示している。なお、正方形メッシュについては、本実施形態では１ｋｍ平方の大きさに設定している。この大きさに設定することで、国勢調査で収集したデータをそのまま活用することができる。もちろん、５００ｍあるいは１ｋｍ平方以外の大きさに設定することもできる。

搭載量設定手段８は、１台の廃棄物収集車が搭載できる廃棄物の量を設定する。廃棄物収集車の種類は１つであるとは限られず、例えば、１トンの廃棄物を搭載できる廃棄物収集車と、２トンの廃棄物を搭載できる廃棄物収集車を設定しても良い。搭載量が変われば、トータルの走行距離も変わってくる。

上記各設定手段で設定されたデータは、記憶装置に記憶される。

最適化演算手段７は、上述したメッシュ設定手段４、廃棄物量設定手段５、処理場設定手段６で設定したデータに基づいて、最適解を演算で求める。具体的な最適解の内容であるが、１つ目は廃棄物処理場と正方形メッシュの最適な組み合わせを求めることである。これを具体的に説明すると、図２において、仮に２つの廃棄物処理場Ａ，Ｂを設定したとする。多数の正方形メッシュについて、例えば、メッシュＭ１，Ｍ２については、Ａ，Ｂのどちらの廃棄物処理場で処理するのがよいのかを求める。これを全ての正方形メッシュについて求めるのである。同時に、例えば設定した廃棄物処理場Ａ，Ｂについて、夫々の施設規模、配置（例えば、Ａは不要でＢ単独でよい等）を求める。

２つ目は、最適な走行ルートＬを決定することである。これを図３により説明すると、処理場Ｂから廃棄物収集車を送り出して、ある正方形メッシュにおいて廃棄物を収集し、処理場Ｂに戻る場合の走行ルートＬを求める。正方形メッシュにおける到着点は、符号Ｃにより示している。到達点Ｃは、地図データに基づいて適宜設定することができる。この走行ルートであるが、地図データベース２に基づいて演算が行われる。すなわち、 実際の道路地図データに基づいて、走行ルートＬを求める。環境負荷を考慮した演算が行われるので、最短ルートとなるような走行ルートＬが求められる。廃棄物収集車は、走行ルートＬを往復走行するものとして計算される。多数の正方形メッシュの境界（碁盤の目）に沿って廃棄物収集車を移動させるのではなく、実際の地図データに基づいて演算を行うので、精度の良いシミュレーション結果を得ることができる。３つ目は、走行距離を算出することである。走行距離は、走行ルートが定まれば求めることができる。

４つ目は、廃棄物収集車の台数を算出することである。人口が多くなれば発生する廃棄物の量も増えてくる。そこで、廃棄物収集車の１台あたりの搭載量を設定しておき、これと各正方形メッシュにおいて発生する廃棄物量に基づいて廃棄物収集車の台数を求めることができる。

＜最適化演算手順＞
次に、図１に示したシステムを用いて最適解を求めるまでの手順を簡単に説明する。まず、廃棄物処理計画の対象となるエリア（所定エリア）を選定する。このエリアは、一事業体の単位で選定される。次に、１ｋｍ平方の多数の正方形メッシュに区切る。正方形に区切る場合も、区切り方は無数に存在するが、基本的にはどのように区切っても良い。次に、人口データベース１を検索し、各正方形メッシュ内の人口データを求める。家庭ごみの収集について演算を行う場合は、昼間人口に基づいて人口データを求める。次に，所定エリア内に、廃棄物処理場を設定する。現存する廃棄物処理について評価するのであれば、現存する廃棄物処理場の位置座標を入力する。

各正方形メッシュにおける人口データが求められれば、各正方形メッシュにおいて排出される廃棄物（ごみ）の量を求めることができる。人口１人あたりが輩出する廃棄物の量は、過去のデータとして求められており、これに基づいて廃棄物の量をすべての正方形メッシュについて求めることができる。次に、廃棄物収集車の台数と、搭載できる廃棄物量についても設定する。以上の設定がすべて終了すると、設定されたデータに基づいて、最適化演算手段７による演算処理を行う。

図４に示すように、最適化演算手段７により各正方形メッシュＭ１，Ｍ２・・・と廃棄物処理場Ａ，Ｂ，・・・の最適な組み合わせを求める。最適化演算手段としては、線形計画法に基づく演算手法を用いることができる。ただし、他の最適化演算手段を用いても良い。各正方形メッシュＭ１，Ｍ２・・・について、どの廃棄物処理場から廃棄物収集車を出して収集するのがよいのかが求まる。トータルの走行距離が最も短くなるような組み合わせが決定され、廃棄物収集車の台数も求められる。同時に廃棄物処理場Ａ，Ｂ・・・の施設規模が求められ、配置を最適化することができる。走行距離や燃費等から廃棄物収集作業における投入用益を算出することができる。以上のように、環境負荷を考慮し、効率のよい最適な廃棄物の収集を計画することができ、最適な廃棄物処理場の設置を計画することができる。

なお、各正方形メッシュ内における演算であるが、これは従来のグリッドシティモデルに基づいて演算することができる。

＜別実施形態＞
（１）図１に示すシステム構成は、コンピュータに所望のプログラムをインストールすることにより構成することができる。すなわち、 図示される各手段はプログラムの機能として実現することができる。人口データベース１や地図データベース２については、同じコンピュータではなく、他のコンピュータ（サーバー等）に構築することもできる。その場合、当該他のコンピュータとは、適宜の通信回線（ＬＡＮ，ＷＡＮ、インターネット等）により接続することができる。
（２）本実施形態では、メッシュとして正方形メッシュを説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、長方形に設定しても良い。

システムの概要を示す模式図 エリアを多数の正方形メッシュに分割した状態を示す概念図 処理場と各正方形メッシュの間の走行ルートを説明する図 各正方形メッシュと各廃棄物処理場の最適組み合わせを求めることを説明する図

符号の説明

１ 人口データベース
２ 地図データベース
３ データベース制御部
４ メッシュ設定手段
５ 廃棄物量設定手段
６ 処理場設定手段

Claims (4)

1. 所定エリアを多数のメッシュに区切るメッシュ設定手段と、
   各メッシュにおいて発生する廃棄物の量を各メッシュ内の人口データに基づいて設定する廃棄物量設定手段と、
   前記所定エリアの中に１つ又は複数の廃棄物処理場を設定する処理場設定手段と、
   各メッシュにおいて廃棄物を収集する廃棄物収集車に搭載可能な廃棄物の量を設定する搭載量設定手段と、
   各メッシュと廃棄物処理場との間で廃棄物収集車を地図データに基づいて走行させ、各メッシュで発生した廃棄物を収集するに際して、廃棄物収集車の走行距離が最短となるような、メッシュと廃棄物処理場との組み合わせ、廃棄物処理場の最適な配置、および、廃棄物収集車の走行ルートを求める最適化演算手段とを備えたことを特徴とする廃棄物処理計画システム。
2. 前記メッシュは、５００ｍあるいは１ｋｍ平方の正方形の大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理計画システム。
3. 前記最適化演算手段は、線形計画法に基づくものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理計画システム。
4. 所定エリアを多数のメッシュに区切る処理と、
   各メッシュにおいて発生する廃棄物の量を各メッシュ内の人口データに基づいて設定する処理と、
   前記所定エリアの中に１つ又は複数の廃棄物処理場を設定する処理と、
   各メッシュにおいて廃棄物を収集する廃棄物収集車に搭載可能な廃棄物の量を設定する処理と、
   各メッシュと廃棄物処理場との間で廃棄物収集車を地図データに基づいて走行させ、各メッシュで発生した廃棄物を収集するに際して、廃棄物収集車の走行距離が最短となるような、メッシュと廃棄物処理場との組み合わせ、廃棄物処理場の最適な配置、および、廃棄物収集車の走行ルートを求める最適化演算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする廃棄物処理計画プログラム。

Images