(57)【要約】      （修正有）【課題】短時間で、省エネルギーとなる最適な運行ダイヤを得る。【解決手段】車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定するステップ１１０と、設定した調整値及び走行パターンを用いて、車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出するステップ１２０と、時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップ１３０と、評価値が小さくなる調整値を特定するステップ１４０とを実行する。【選択図】図１
2014156232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行を管理する運行管理装置であって、
前記車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定する調整値設定部と、
前記調整値設定部が設定した調整値及び前記走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出する電力算出部と、
前記電力算出部が消費電力及び回生電力を算出した時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、前記時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、前記抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップとを実行する評価値算出部と、
前記評価値算出部が算出した評価値が小さくなる前記調整値を特定する最適値特定部と
を備えることを特徴とする運行管理装置。
【請求項２】
前記評価値算出部は、時刻ごとに、当該時刻を中心とした所定のバラツキ時間の間において力行している各車両の消費電力の最大値の総和から、前記バラツキ時間の間において制動している各車両の回生電力の総和を減算することで、当該時刻における前記総車両電力を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の運行管理装置。
【請求項３】
前記評価値算出部は、前記抽出した値の総和の絶対値に、前記車両それぞれについて、当該車両の調整値と予め定められた当該調整値の基準値との差に基づく値を加算して、前記評価値を算出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の運行管理装置。
【請求項４】
前記調整値設定部は、調整値として少なくとも駅停車時間を設定し、
前記評価値算出部は、前記抽出した値の総和の絶対値に、前記車両それぞれについて駅停車時間が予め定められた最低限の駅停車時間より短い場合のペナルティ値を加算して、前記評価値を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の運行管理装置。
【請求項５】
前記車両か駅間の経路かの少なくとも一方について、所定の複数の走行パターンのうち１つを設定する走行パターン設定部を備え、
前記電力算出部は、前記調整値設定部が設定した調整値及び前記走行パターン設定部が設定した走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出し、
前記最適値特定部は、前記評価値算出部が算出した評価値が小さくなる前記調整値及び前記走行パターンを特定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の運行管理装置。
【請求項６】
前記複数の走行パターンは、発車時加速度及び停車時加速度が同じであって、最高速度がそれぞれ異なるものである
ことを特徴とする請求項５に記載の運行管理装置。
【請求項７】
所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行管理方法であって、
前記車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定するステップと、
前記設定した調整値及び前記走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出するステップと、
前記時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、
前記時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、
前記抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップと、
前記評価値が小さくなる前記調整値を特定するステップと
を有することを特徴とする運行管理方法。
【請求項８】
所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行を管理する運行管理装置のコンピュータを、
前記車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定する調整値設定部、
前記調整値設定部が設定した調整値及び前記走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出する電力算出部、
前記電力算出部が消費電力及び回生電力を算出した時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、前記時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、前記抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップとを実行する評価値算出部、
前記評価値算出部が算出した評価値が小さくなる前記調整値を特定する最適値特定部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行を管理する運行管理装置、運行管理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、架線から供給される電力によって運行する車両について、消費電力を低減させることが望まれている。特許文献１には、車両の走行軌道上のチェックポイントに車両が到達した時刻が運転状況から予測される時刻より早いときに、車両の消費電力を抑える走行パターンに基づいて車両を制御する技術が開示されている。また、特許文献１には、力行する車両が存在するときに、同じエリア内の車両を減速させる技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、運行ダイヤの作成を行う際に、総回生電力量と総加速電力量との比である回生率を、運行ダイヤの変更条件に応じて表示する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０２７４２１号公報
【特許文献２】特許第４４１０６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された方法は、実際に運行している車両の走行パターンをアドホックに変更することで、省エネルギーを達成しようとするものである。しかしながら、元の運行ダイヤが適切に設定されていなければ十分に省エネルギーを達成することができないという問題がある。また、特許文献２に開示された方法は、回生電力を可視化するものの、省エネルギーの観点で最適化された運行ダイヤを特定するものではないため、運行ダイヤの策定は管理者が行う必要がある。
【０００６】
また、特許文献１、２に開示された方法は、何れも複数の走行パターンを用意しておき、いずれの走行パターンを用いるかを選択することによって省エネルギーを達成しようとするものである。十分な省エネルギーを達成するには、駅間距離や路線状態（勾配など）に合わせた走行パターンを用意する必要がある。しかしながら、駅間距離や路線状態（勾配など）に合わせた走行パターンを用意することで走行パターンの数が増えると、シミュレーションのパターン数が増大し、最適な運行ダイヤに収束するまでに時間がかかるという問題がある。
本発明の目的は、上述した課題を解決する運行管理装置、運行管理方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行を管理する運行管理装置であって、前記車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定する調整値設定部と、前記調整値設定部が設定した調整値及び前記走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出する電力算出部と、前記電力算出部が消費電力及び回生電力を算出した時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、前記時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、前記抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップとを実行する評価値算出部と、前記評価値算出部が算出した評価値が小さくなる前記調整値を特定する最適値特定部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明において前記評価値算出部は、時刻ごとに、当該時刻を中心とした所定の出発時間のバラツキ時間の間において力行している各車両の消費電力の最大値の総和から、前記出発時間のバラツキ時間の間において制動している各車両の回生電力の総和を減算することで、当該時刻における前記総車両電力を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において前記評価値算出部は、前記抽出した値の総和の絶対値に、前記車両それぞれについて、当該車両の調整値と予め定められた当該調整値の基準値との差に基づく値を加算して、前記評価値を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において前記調整値設定部は、調整値として少なくとも駅停車時間を設定し、前記評価値算出部は、前記抽出した値の総和の絶対値に、前記車両それぞれについて駅停車時間が予め定められた最低限の駅停車時間より短い場合のペナルティ値を加算して、前記評価値を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記車両か駅間の経路かの少なくとも一方について、所定の複数の走行パターンのうち１つを設定する走行パターン設定部を備え、前記電力算出部は、前記調整値設定部が設定した調整値及び前記走行パターン設定部が設定した走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出し、前記最適値特定部は、前記評価値算出部が算出した評価値が小さくなる前記調整値及び前記走行パターンを特定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明において前記複数の走行パターンは、発車時加速度及び停車時加速度が同じであって、最高速度がそれぞれ異なるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行管理方法であって、前記車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定するステップと、前記設定した調整値及び前記走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出するステップと、前記時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、前記時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、前記抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップと、前記評価値が小さくなる前記調整値を特定するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、所定の走行パターンで運行する複数の車両の運行を管理する運行管理装置のコンピュータを、前記車両それぞれについて駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方である調整値を設定する調整値設定部、前記調整値設定部が設定した調整値及び前記走行パターンを用いて、前記車両が運行した場合における前記車両それぞれの消費電力及び回生電力を、時刻ごとに算出する電力算出部、前記電力算出部が消費電力及び回生電力を算出した時刻ごとに、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算して、当該時刻における総車両電力を算出するステップと、前記時刻ごとの総車両電力から正値か負値かの少なくとも一方の値を抽出するステップと、前記抽出した値の総和の絶対値を用いて評価値を算出するステップとを実行する評価値算出部、前記評価値算出部が算出した評価値が小さくなる前記調整値を特定する最適値特定部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、運行管理装置は、駅停車時間か出発間隔かの少なくとも一方の最適値を求めることで、所定の走行パターンで車両を運行させる場合の最適な運行ダイヤを得る。このように走行パターンの数を減らすことで、短時間で最適な運行ダイヤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態による運行管理装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】電力算出部によるシミュレート結果の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る運行管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る評価値算出部による総車両電力の算出方法を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る運行管理装置の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による運行管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
運行管理装置１００は、架線から電力の供給を受けて運行する複数の車両の運行ダイヤを生成し、車両の運行を管理する装置である。運行管理装置１００は、調整値設定部１１０、電力算出部１２０、評価値算出部１３０、最適値特定部１４０を備える。
【００１８】
調整値設定部１１０は、各車両についての各駅の駅停車時間（調整値）と、各車両についての出発間隔（調整値）とを設定する。駅停車時間とは、車両が走行する区間に設けられた各駅に車両が停車する時間である。また、出発間隔とは、車両が走行する区間の始点において当該車両の前の車両が出発してから当該車両が出発するまでの時間である。
【００１９】
電力算出部１２０は、調整値設定部１１０が設定した駅停車時間と出発間隔を用いて、予め定めた１つの走行パターンで各車両を走行させた場合の時刻ごとの消費電力を、シミュレーションによって算出する。なお、本実施形態において電力算出部１２０は、消費電力を正値の電力として算出し、回生電力を負値の電力として算出する。つまり、電力算出部１２０がある時刻の消費電力として算出した値が負値である場合、当該算出した値の絶対値に相当する電力が、架線に回収されることを示す。なお、電力算出部１２０は、ピークタイムにおける車両の運行をシミュレートしても良いし、全ての車両が元の位置に戻るまでの時間における車両の運行をシミュレートしても良い。
【００２０】
図２は、電力算出部１２０によるシミュレート結果の一例を示す図である。
電力算出部１２０は、１つの車両について走行をシミュレートすると、図２に示すように、時刻ごとの消費電力を出力する。図２に示すように、電力算出部１２０の算出結果は、調整値設定部１１０が設定した出発間隔や、駅間停車時間に応じた値となる。電力算出部１２０は、図２に示すような時刻と電力の関係を、車両ごとに出力する。
【００２１】
評価値算出部１３０は、電力算出部１２０が算出した時刻ごとの消費電力に基づいて、調整値設定部１１０が設定した駅停車時間及び出発間隔を用いた場合における評価値を算出する。なお、評価値は小さい値であるほど省エネルギー性が高いことを示す。具体的には、評価値算出部１３０は、電力算出部１２０が算出した電力を時刻ごとに総和し、その正値のみを足し合わせることで、評価値を算出する。
【００２２】
最適値特定部１４０は、評価値算出部１３０が算出した評価値のうち最も小さい値に関連付けられた駅停車時間及び出発間隔を、駅停車時間及び出発間隔の最適値と特定する。これにより、走行パターン、駅停車時間、出発間隔が定まり、省エネルギーとなる運行ダイヤを特定することができる。
【００２３】
ここで、評価値算出部１３０による評価値の算出方法について詳しく説明する。
評価値算出部１３０は、以下に示す式（１）を用いて評価値Ｊを算出する。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
但し、Ｔは評価対象となる時間を示す。また、関数ＭＡＸは、括弧内の複数の数値のうち最も大きいものを選択する関数である。また、ｎは、車両の総数を示す。また、Ｐｉ（ｔ，ｔｈｉ，ｔｄｉ）は、ｉ番目の車両の出発間隔をｔｈｉとし、駅停車時間をｔｄｉとした場合における、ｉ番目の車両の時刻ｔにおける消費電力を示す。なお、駅停車時間ｔｄｉは、駅ごとに設定された停車時間からなる数列であって、例えば駅数がｍである場合、駅停車時間ｔｄｉは、ｍ個の数値からなる数列となる。
【００２６】
つまり、評価値算出部１３０は、まず時刻０から時刻Ｔまでの各時刻ｔについて、各車両の消費電力Ｐｉ（ｔ，ｔｈｉ，ｔｄｉ）を算出する。次に、評価値算出部１３０は、当該時刻ｔにおける各車両の消費電力の総和である総車両電力Σ（Ｐｉ（ｔ，ｔｈｉ，ｔｄｉ））を算出する。なお、上述したとおり、車両が制動により回生電力を生じた場合、電力算出部１２０は消費電力を負値で出力するため、当該総和の計算は、力行している車両の消費電力の総和から、制動している車両の回生電力の総和を減算する計算と等価である。次に、評価値算出部１３０は、ＭＡＸ関数により、算出した各時刻における総車両電力のうち正値のみを抽出する。これにより、他の車両によって利用されない回生電力が多いほど評価値が高くなる。そして、評価値算出部１３０は、抽出した値の総和を算出することで、評価値Ｊを算出する。なお、当該評価値Ｊは、当然ながら、抽出した総車両電力の正値の絶対値と等しい。
【００２７】
次に、第１の実施形態に係る運行管理装置１００の動作について説明する。なお、本実施形態では、遺伝的アルゴリズムを用いて駅停車時間及び出発間隔を最適化する例について説明する。なお、駅停車時間及び出発間隔の最適化は、遺伝的アルゴリズムに限られず、例えば分枝限定法やＮｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄ法など他の解探索手法を用いても良い。なお、Ｎｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄ法とは、大域的非線形最適化手法であって、独立変数より多い頂点を有するシンプレックスを作り、このシンプレックスの頂点の中で最悪の評価値をとる点の残りの頂点に基づいてシンプレックスを修正することにより、解を探索する手法である。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る運行管理装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、調整値設定部１１０は、各車両についての各駅の駅停車時間と、各車両についての出発間隔との組み合わせを、Ｎパターン設定する（ステップＳ１）。なお、初回の駅停車時間と出発間隔の設定は、乱数に基づいて行っても良いし、利用者の手入力などによって行っても良い。
【００２９】
次に、電力算出部１２０は、調整値設定部１１０が設定した調整値のパターンごとに、全車両の走行シミュレーションを行い、各時刻における消費電力を算出する（ステップＳ２）。次に、評価値算出部１３０は、上述した式（１）を用いて調整値のパターンごとに、消費電力の評価値を算出する（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、最適値特定部１４０は、評価値の算出の終了条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ４）。評価値の算出の終了条件としては、例えば電力算出部１２０によるシミュレーションの実行回数が所定数に達することや、評価値算出部１３０が算出した評価値の最小値の差が所定値未満になることなどが挙げられる。
【００３１】
最適値特定部１４０が、評価値の算出の終了条件を満たしていないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、運行管理装置１００は、評価値を算出した調整値のパターンについて、遺伝的アルゴリズムに基づく遺伝的操作を行う。つまり、運行管理装置１００は、調整値設定部１１０が設定した調整値のパターンから、評価値が小さいパターンが残るように、選択、交叉、または突然変異の操作を行う。運行管理装置１００は、以下に示すステップＳ５〜ステップＳ１０の操作を繰り返し実行する。
【００３２】
まず、調整値設定部１１０は、選択、交叉、突然変異の何れの操作を行うかを、ランダムに決定する（ステップＳ５）。なお、通常、遺伝的アルゴリズムでは、何れの処理を行うかを決定する確率は、交叉操作を行う確率≧選択操作を行う確率≧突然変異操作を行う確率の順に設定される。
【００３３】
調整値設定部１１０は、交叉操作を行うことを決定した場合（ステップＳ５：交叉）、評価値算出部１３０が評価値を算出した複数の調整値のパターンの中から、当該評価値に応じた重みに基づく確率に従って２つの調整値のパターンを選択する（ステップＳ６）。すなわち、評価値が小さい調整値のパターンほど重みが大きく、調整値設定部１１０によって選択されやすくなる。
【００３４】
次に、調整値設定部１１０は、選択した２つの調整値のパターンを入れ替えて、調整値のパターンを新たに生成する（ステップＳ７）。調整値のパターンの入れ替え方法としては、一点交叉法、二点交叉法、多点交叉法の何れを用いても良い。また、調整値設定部１１０は、車両ごとに駅停車時間または出発間隔を入れ替えても良いし、駅ごとに駅停車時間を入れ替えても良い。
【００３５】
また、調整値設定部１１０は、ステップＳ５で突然変異操作を行うことを決定した場合（ステップＳ５：突然変異）、評価値算出部１３０が評価値を算出した複数の調整値のパターンの中から、当該評価値に応じた重みに基づく確率に従って調整値のパターンを１つ選択する（ステップＳ８）。次に、調整値設定部１１０は、選択した調整値のパターンの一部の調整値をランダムに書き換えることで、調整値のパターンを新たに生成する（ステップＳ９）。
【００３６】
また、調整値設定部１１０は、ステップＳ５で選択操作を行うことを決定した場合（ステップＳ５：選択）、評価値算出部１３０が評価値を算出した複数の調整値のパターンの中から、当該評価値に応じた重みに基づく確率に従って１つの調整値のパターンを、シミュレーションの対象として抽出する（ステップＳ１０）。
【００３７】
上述したステップＳ５〜ステップＳ１０の処理により、調整値設定部１１０がＮ個の調整値のパターンを抽出すると、ステップＳ２に戻り、各調整値のパターンについて全車両の走行シミュレーションを行う。
【００３８】
上記処理を繰り返し実行することで、最適値特定部１４０が、ステップＳ４の終了条件を満たしたと判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、最適値特定部１４０は、評価値算出部１３０が算出した評価値が最小となる調整値のパターンを、実運用するパターンとして特定する（ステップＳ１１）。
【００３９】
このように、第１の実施形態によれば、運行管理装置１００は、式（１）によって算出される評価値が小さくなるような各車両についての各駅の駅停車時間、及び各車両についての出発間隔を特定する。これにより、運行管理装置１００は、回生電力を有効に利用することができる運行ダイヤを特定することができる。また、走行パターンを固定し、駅停車時間及び出発間隔の最適なパターンを導出することで、短時間で最適解を特定することができる。
【００４０】
また、第１の実施形態によれば、走行パターンを固定することで、短時間で最適解を特定することができる。これにより、従来は最適解の特定に時間がかかるためにオフラインで運行ダイヤを計算し、当該運行ダイヤに従って車両を走行させる必要があったが、第１の実施形態に係る運行管理装置１００を用いることで、オンラインで車両同士の状態を把握して走行パターンを変更することもできる。
【００４１】
なお、第１の実施形態では、調整値として、各車両についての各駅の駅停車時間、及び各車両についての出発間隔を設定する場合について説明したが、これに限られず、駅停車時間か出発間隔かの何れかを固定値として、駅停車時間か出発間隔かの一方のみを調整値として用いても良い。
【００４２】
また、第１の実施形態では、駅停車時間を、車両ごとかつ駅ごとに設定する場合について説明したが、これに限られず、車両ごとに全駅共通の駅停車時間を設定しても良いし、駅ごとに全車両共通の駅停車時間を設定しても良い。
【００４３】
また、第１の実施形態では、評価値算出部１３０が、式（１）においてＭＡＸ関数により、算出した各時刻における総車両電力のうち正値のみを抽出することで、消費電力に基づいて評価値を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、評価値算出部１３０は、ＭＩＮ関数により、総車両電力のうち負値のみを抽出し、その絶対値を取ることで、回生電力に基づく評価値を算出しても良い。また、評価値算出部１３０が、消費電力に基づく評価値と回生電力に基づく評価値をそれぞれ算出し、最適値特定部１４０が、双方の評価値に基づいて、調整値を特定しても良い。
【００４４】
また、第１の実施形態では、遺伝的アルゴリズムを用いて評価値の最適化を図る場合について説明したが、これに限られない。例えば、所定回数のシミュレーションを行い、各シミュレーションの結果から得られた評価値が最も小さい調整値を、実運用に用いる調整値として特定しても良い。
【００４５】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る運行管理装置１００について説明する。
本発明の第２の実施形態による運行管理装置１００は、評価値算出部１３０による評価値の算出方法が第１の実施形態と異なる。
車両を実際に走行させると、各時刻における実際の走行距離と運行ダイヤによって定められた走行距離との間にバラツキが生じることがある。これは、駅の出発時刻が前後にずれることがあるためである。第２の実施形態に係る運行管理装置１００は、当該バラツキを加味して、最適な調整値の組み合わせを特定する。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る評価値算出部１３０による総車両電力の算出方法を示す図である。
第２の実施形態に係る評価値算出部１３０は、駅の出発時間のバラツキとして想定される時間であるバラツキ時間τを加味して各時刻の総車両電力を算出する。具体的には、まず、評価値算出部１３０は、図４（Ａ）に示すように、時刻ごとに、当該時刻（図４（Ａ）では、時刻ｔ）を中心とした所定のバラツキ時間τの間において力行している各車両の消費電力の範囲ｒ１から最大値Ｗ１を算出する。なお、バラツキ時間τにおける車両の消費電力の最大値Ｗ１は、０以上の値となる。同様に、評価値算出部１３０は、評価値算出部１３０は、図４（Ｂ）に示すように、時刻ごとに、当該時刻（図４（Ｂ）では、時刻ｔ）を中心とした所定のバラツキ時間τの間において制動している各車両の回生電力の範囲ｒ２から最大値Ｗ２を算出する。なお、バラツキ時間τにおける車両の回生電力の最大値Ｗ２は、消費電力に換算すると何れも０以下の値となる。そして、評価値算出部１３０は、各車両におけるバラツキ時間τにおける消費電力の最大値Ｗ１から、各車両におけるバラツキ時間τにおける回生電力の最大値Ｗ２を減算することで、当該時刻における総車両電力を算出する。
【００４７】
つまり、第２の実施形態に係る評価値算出部１３０による評価値の算出は、以下に示す式（２）によって得ることができる。
【００４８】
【数２】
2014156232.tif 000004
【００４９】
但し、関数ｍａｘ＋は、時刻ｔを中心としたバラツキ時間τｉにおける消費電力の最大値を示す関数である。また、関数ｍａｘ−は、時刻ｔを中心としたバラツキ時間τｉにおける回生電力の最大値を消費電力に換算した値を示す関数である。また、Ｐｉ（ｔ，τｉ，ｔｈｉ，ｔｄｉ）は、ｉ番目の車両の出発間隔をｔｈｉとし、駅停車時間をｔｄｉとし、バラツキ時間をτｉとした場合における、ｉ番目の車両の時刻ｔにおける消費電力を示す。
【００５０】
このように、第２の実施形態によれば、評価値算出部１３０が運行ダイヤからの出発時間のバラツキを加味した評価値を算出するため、第２の実施形態に係る調整値を用いて運行ダイヤを策定することで、よりロバストな運行ダイヤを得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、各時刻における出発時間のバラツキ時間τｉとして車両ごとに同じ値を用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、駅ごとに少しずつ運行ダイヤとのずれが大きくなることが想定されるのであれば、駅ごとに、出発時間のバラツキ時間を設定しておくことが好ましい。
【００５２】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本発明の第３の実施形態による運行管理装置１００は、評価値算出部１３０による評価値の算出方法が第１、第２の実施形態と異なる。
一般に、車両の駅停車時間及び出発間隔は、予め基準値（例えば、ヘッドウェイやラウンドトリップタイム）が定められており、これから大きく外れることは好ましくない。例えば、車両の出発間隔が著しく大きく設定されてしまうと、各駅のヘッドウェイやラウンドトリップタイムが長くなり、車両の利用が不便になってしまうことが想定される。第３の実施形態に係る運行管理装置１００は、基準値からのずれ量が小さく、かつ省エネルギーとなる調整値の組み合わせを特定する。
【００５３】
第３の実施形態に係る評価値算出部１３０は、第２の実施形態の算出方法で算出された評価値に、さらに車両それぞれの調整値と基準値との差に基づくペナルティ値を加算することで、評価値を算出する。第３の実施形態において、ペナルティ値として、出発間隔（すなわち最初の駅におけるヘッドウェイ）についてのペナルティ値とラウンドトリップタイムについてのペナルティ値を加算する。
【００５４】
出発間隔のペナルティ値は、各車両の出発間隔と出発間隔の基準値との差の二乗和に所定の重みを乗算することで算出する。これにより、出発間隔と基準値との差が乖離しているほど、ペナルティ値が大きくなる。
【００５５】
ラウンドトリップタイムのペナルティ値は、駅ごとの駅停車時間と駅間走行時間の和と、ラウンドトリップタイムの基準値との差の、車両ごとの二乗和に、所定の重みを乗算することで算出する。これにより、各車両のラウンドトリップタイムがその基準値と乖離しているほど、ペナルティ値が大きくなる。
【００５６】
つまり、第３の実施形態に係る評価値算出部１３０による評価値の算出は、以下に示す式（３）によって得ることができる。
【００５７】
【数３】
2014156232.tif 000005
【００５８】
但し、ｗ１は、出発間隔のペナルティ値の重みを示す。また、ｔｈ（バー付き）は、ｉ番目の車両の出発間隔の基準値を示す。また、ｔｒｉｊは、ｉ番目の車両がｊ番目の駅からｊ＋１番目の駅の間を走行する時間を示す。また、ｔｄｉｊは、ｉ番目の車両についてのｊ番目の駅の駅停車時間を示す。また、ＲＴＴは、ラウンドトリップタイムの基準値を示す。
【００５９】
このように、第３の実施形態によれば、評価値算出部１３０が基準値からのずれを加味した評価値を算出するため、第３の実施形態に係る調整値を用いて運行ダイヤを策定することで、基準値との誤差を最小にしたうえで、省エネルギーを図る運行ダイヤを生成することができる。
【００６０】
なお、第３の実施形態では、評価値算出部１３０が、第２の実施形態の算出方法で算出された評価値に、ペナルティ値を加算することで評価値を算出する場合について説明したが、これに限られず、例えば第１の実施形態の算出方法で算出された評価値に、ペナルティ値を加算することで評価値を算出しても良い。
【００６１】
《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本発明の第４の実施形態による運行管理装置１００は、評価値算出部１３０による評価値の算出方法が第１〜第３の実施形態と異なる。
現実的には、交通システムの各駅には、車両が停車するべき最低限の時間がある。当該最低限の駅停車時間が守られなければ、当該駅において車両に乗車することが困難になり、車両の利用が不便になってしまうことが想定される。第４の実施形態に係る運行管理装置１００は、最低限の駅停車時間を確保し、かつ省エネルギーとなる調整値の組み合わせを特定する。
【００６２】
第４の実施形態に係る評価値算出部１３０は、第３の実施形態において算出した評価値に、さらに駅停車時間に基づくペナルティ値を加算することで、評価値を算出する。
駅停車時間のペナルティ値は、例えば、各駅の最低限の駅停車時間から設定された駅停車時間を減算した値の逆数について、車両ごとに二乗和をとることで算出することができる。これにより、最低限の駅停車時間が確保されていない場合に、ペナルティ値が無限大になる。
【００６３】
このように、第４の実施形態によれば、評価値算出部１３０が最低限の駅停車時間を加味した評価値を算出するため、第４の実施形態に係る調整値を用いて運行ダイヤを策定することで、最低限の駅停車時間を確保したうえで、省エネルギーを図る運行ダイヤを生成することができる。
【００６４】
なお、第４の実施形態では、評価値算出部１３０が、第３の実施形態の算出方法で算出された評価値に、ペナルティ値を加算することで評価値を算出する場合について説明したが、これに限られず、例えば第１または第２の実施形態の算出方法で算出された評価値に、ペナルティ値を加算することで評価値を算出しても良い。
【００６５】
また、第４の実施形態では、各駅の最低限の駅停車時間から設定された駅停車時間を減算した値の逆数について、車両ごとに二乗和を、駅停車時間のペナルティ値とする場合について説明したが、これに限られない。例えば駅停車時間のペナルティ値は、各駅の駅停車時間から最低限の駅停車時間を減算して得られる値が負値である場合に当該値の絶対値とし、各駅の駅停車時間から最低限の駅停車時間を減算して得られる値が正値である場合に０とするものであっても良い。
【００６６】
《第５の実施形態》
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
第１〜第４の実施形態においては、予め設定された１つの走行パターンに基づいて最適化を行う場合について説明したが、第５の実施形態では、複数の走行パターンを用いることで、さらに省エネルギーを実現できる運行ダイヤを生成することができる。
【００６７】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る運行管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第５の実施形態に係る運行管理装置１００は、第１〜第４の実施形態に係る運行管理装置１００の構成に加えて、さらに走行パターン設定部１５０を備える。走行パターン設定部１５０は、各車両及び各駅間の経路について、複数の走行パターンの中から選択した走行パターンを設定する。
【００６８】
このとき、走行パターン設定部１５０は、最高速度のみを設定パラメータとし、発車時加速度及び停車時加速度を固定値とすることで、設定パラメータを最小限にすることができる。この場合、以下に示す式（４）を用いて駅到達時間ｔを算出することができる。
【００６９】
【数４】
2014156232.tif 000006
【００７０】
但し、Ｖｍａｘは、最高速度を示す。また、Ｌは、駅間距離を示す。また、ａ１は、発車時加速度を示す。また、ａ２は、停車時加速度を示す。
【００７１】
そして、第５の実施形態に係る電力算出部１２０及び評価値算出部１３０は、当該走行パターンを用いてシミュレーション及び評価値の算出を行い、走行パターン設定部１５０は、当該評価値に基づいて走行パターンを変更する。
【００７２】
このように、第５の実施形態によれば、走行パターン設定部１５０が走行パターンを変化させることで、運行管理装置１００は、より省エネルギーを図る運行ダイヤを生成することができる。
【００７３】
なお、第５の実施形態によれば、走行パターン設定部１５０が、各車両及び各駅間の経路について、走行パターンを設定する場合について説明したが、これに限られず、各経路の走行パターンを固定し、各車両について、走行パターンを設定しても良いし、各車両の走行パターンを固定し、各経路について、走行パターンを設定しても良い。
【００７４】
以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００７５】
なお、上述の運行管理装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００７６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１００…運行管理装置  １１０…調整値設定部  １２０…電力算出部  １３０…評価値算出部  １４０…最適値特定部  １５０…走行パターン設定部
【図１】
2014156232.tif 000007
【図２】
2014156232.tif 000008
【図３】
2014156232.tif 000009
【図４】
2014156232.tif 000010
【図５】
2014156232.tif 000011