(57)【要約】【課題】折り返し運転を含む運転整理のし易さに着目した列車ダイヤの新たな作成手法を実現するための技術の提供。【解決手段】列車ダイヤの作成は、運転整理を必要とする輸送障害を含む輸送障害シナリオの生成、パターンダイヤであるダイヤ候補の生成、折り返し駅での折り返し運転を含む運転整理を行った運転整理ダイヤ組を、ダイヤ候補それぞれについて生成、運転整理ダイヤ組を用いたダイヤ候補に対する１次評価、１次評価の結果に基づくダイヤ候補の抽出、抽出したダイヤ候補に対する旅客流動シミュレーションを実施した２次評価、２次評価の結果に基づく最適なダイヤ候補の選択、の順に行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを、
所定線区の列車ダイヤをパターンダイヤで作成したダイヤ候補を複数生成するダイヤ候補生成手段、
前記所定線区における折り返し駅を設定する折り返し駅設定手段、
運転整理を必要とする輸送障害を含む複数の輸送障害シナリオを設定する輸送障害シナリオ設定手段、
前記輸送障害シナリオそれぞれに対して前記折り返し駅での折り返し運転を含む運転整理を行った運転整理ダイヤの組（以下「運転整理ダイヤ組」という）を、前記ダイヤ候補それぞれについて生成する運転整理ダイヤ生成手段、
前記ダイヤ候補それぞれを、対応する運転整理ダイヤ組を用いて評価する評価手段、
として機能させるためのプログラム。
【請求項２】
前記ダイヤ候補生成手段は、
上り列車用のパターンダイヤを生成し、
下り列車用のパターンダイヤを生成し、
前記上り列車用のパターンダイヤと、前記下り列車用のパターンダイヤとを、相対時刻をずらして組み合わせることで複数の前記ダイヤ候補を生成する、
請求項１に記載のプログラム。
【請求項３】
前記輸送障害シナリオ設定手段は、支障箇所および支障時間帯が異なる複数の支障条件と当該支障条件の発生確率とを設定し、前記発生確率を用いて当該支障条件の発生有無を判定することで複数日数分の輸送障害シナリオを設定する、
請求項１又は２に記載のプログラム。
【請求項４】
前記評価手段は、
前記運転整理ダイヤ組に含まれる各運転整理ダイヤを、当該運転整理の結果を評価対象として１次評価する１次評価手段と、
前記運転整理ダイヤ組に含まれる各運転整理ダイヤを、出現時刻、出現駅、及び、目的駅が定められた複数の仮想旅客それぞれの旅客流動シミュレーションを行って２次評価する２次評価手段と、
を有し、前記１次評価の評価結果を用いて前記複数のダイヤ候補の中から絞り込んだダイヤ候補について前記２次評価を行う、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項５】
前記１次評価手段は、前記運転整理によって定められた不通駅間の数、折り返し運転の総数、運休列車本数、及び、過剰列車数のうちの少なくとも１つを用いて前記１次評価を行う、
請求項４に記載のプログラム。
【請求項６】
所定線区の列車ダイヤをパターンダイヤで作成したダイヤ候補を複数生成するダイヤ候補生成手段と、
前記所定線区における折り返し駅を設定する折り返し駅設定手段と、
運転整理を必要とする輸送障害を含む複数の輸送障害シナリオを設定する輸送障害シナリオ設定手段と、
前記輸送障害シナリオそれぞれに対して前記折り返し駅での折り返し運転を含む運転整理を行った運転整理ダイヤ組を、前記ダイヤ候補それぞれについて生成する運転整理ダイヤ生成手段と、
前記ダイヤ候補それぞれを、対応する運転整理ダイヤ組を用いて評価する評価手段と、
を備えた列車ダイヤ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車ダイヤ作成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータによる自動的な列車ダイヤの作成方法として、列車ダイヤの評価及び修正を繰り返すことでより“良い”列車ダイヤを作成する手法が知られている。このときの列車ダイヤの評価基準として、例えば、旅客全員分の不効用値である旅客コストと、鉄道事業者の運行コストとの和を評価値として用いる手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、鉄道では、事故や故障、災害等によって列車運行に乱れが生じた場合、乱れたダイヤを正常な運行に復帰させるため、列車ダイヤを修正・変更する運転整理が行われる。運転整理の方法の１つとして、支障箇所の手前の駅での折り返し運転があるが、この折り返し運転を含む運転整理を行い易いダイヤと行い難いダイヤとが存在する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、折り返し運転を含む運転整理のし易さに着目した列車ダイヤの新たな作成手法を実現するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、
コンピュータを、
所定線区の列車ダイヤをパターンダイヤで作成したダイヤ候補を複数生成するダイヤ候補生成手段、
前記所定線区における折り返し駅を設定する折り返し駅設定手段、
運転整理を必要とする輸送障害を含む複数の輸送障害シナリオを設定する輸送障害シナリオ設定手段、
前記輸送障害シナリオそれぞれに対して前記折り返し駅での折り返し運転を含む運転整理を行った運転整理ダイヤの組（以下「運転整理ダイヤ組」という）を、前記ダイヤ候補それぞれについて生成する運転整理ダイヤ生成手段、
前記ダイヤ候補それぞれを、対応する運転整理ダイヤ組を用いて評価する評価手段、
として機能させるためのプログラムである。
【０００７】
また、他の発明として、
所定線区の列車ダイヤをパターンダイヤで作成したダイヤ候補を複数生成するダイヤ候補生成手段と、
前記所定線区における折り返し駅を設定する折り返し駅設定手段と、
運転整理を必要とする輸送障害を含む複数の輸送障害シナリオを設定する輸送障害シナリオ設定手段と、
前記輸送障害シナリオそれぞれに対して前記折り返し駅での折り返し運転を含む運転整理を行った運転整理ダイヤ組を、前記ダイヤ候補それぞれについて生成する運転整理ダイヤ生成手段と、
前記ダイヤ候補それぞれを、対応する運転整理ダイヤ組を用いて評価する評価手段と、
を備えた列車ダイヤ作成装置を構成しても良い。
【０００８】
ここで、輸送障害シナリオとは、例えば１日分あるいは１回分の輸送障害のことであり、輸送障害シナリオ１つに対して、１つの運転整理を適用することができる。この第１の発明等によれば、パターンダイヤで作成したダイヤ候補が、複数の輸送障害シナリオそれぞれに対して折り返し運転を含む運転整理を行った運転整理ダイヤ組を用いて評価される。輸送障害としては様々なケースが考えられる。そのため、複数の輸送障害シナリオを用意し、各輸送障害シナリオに対して運転整理を行うことで、１つのダイヤ候補を、総体的に、折り返し運転を含む運転整理がし易いかという観点から評価することができる。これにより、折り返し運転を含む運転整理のし易さに着目した列車ダイヤの新たな作成手法を実現するための技術を提供できる。
【０００９】
また、第２の発明として、第１の発明のプログラムであって、
前記ダイヤ候補生成手段は、
上り列車用のパターンダイヤを生成し、
下り列車用のパターンダイヤを生成し、
前記上り列車用のパターンダイヤと、前記下り列車用のパターンダイヤとを、相対時刻をずらして組み合わせることで複数の前記ダイヤ候補を生成する、
プログラムを構成しても良い。
【００１０】
この第２の発明によれば、上り列車用のパターンダイヤと下り列車用のパターンダイヤとを、相対時刻をずらして組み合わせることで複数のダイヤ候補が生成される。これにより、パターンダイヤであるダイヤ候補を簡易な方法で多数生成することができる。
【００１１】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明のプログラムであって、
前記輸送障害シナリオ設定手段は、支障箇所および支障時間帯が異なる複数の支障条件と当該支障条件の発生確率とを設定し、前記発生確率を用いて当該支障条件の発生有無を判定することで複数日数分の輸送障害シナリオを設定する、
プログラムを構成しても良い。
【００１２】
この第３の発明によれば、支障箇所及び支障時間帯が異なる複数の支障条件それぞれに設定された発生確率を用いて支障条件の有無を判定することで、複数日数分の輸送障害シナリオが設定される。これにより、例えば、支障条件に設定する発生確率を、対象線区の過去の輸送障害の発生頻度に基づいて設定することで、実情に即した輸送障害を想定し、より適切なダイヤ候補の評価を行うことができる。
【００１３】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明のプログラムであって、
前記評価手段は、
前記運転整理ダイヤ組に含まれる各運転整理ダイヤを、当該運転整理の結果を評価対象として１次評価する１次評価手段と、
前記運転整理ダイヤ組に含まれる各運転整理ダイヤを、出現時刻、出現駅、及び、目的駅が定められた複数の仮想旅客それぞれの旅客流動シミュレーションを行って２次評価する２次評価手段と、
を有し、前記１次評価の評価結果を用いて前記複数のダイヤ候補の中から絞り込んだダイヤ候補について前記２次評価を行う、
プログラムを構成しても良い。
【００１４】
この第４の発明によれば、ダイヤ候補の評価として、運転整理の結果を評価対象とした１次評価が行われ、この１次評価の評価結果を用いて複数のダイヤ候補の中から絞り込んだダイヤ候補について、旅客流動シミュレーションを行って２次評価が行われる。つまり、二段階の評価が行われる。また、１次評価は、運転整理の結果を評価対象としているため２次評価に比べて演算量が少なく、高速に評価することができる。他方、２次評価では、旅客流動シミュレーションを行うため、詳細かつ実際的な評価結果を得られる。これにより、運転整理のし易さと、旅客の利便性とを考慮した評価を、多数のダイヤ候補に対して効率良く行うことができる。
【００１５】
また、第５の発明として、第４の発明のプログラムであって、
前記１次評価手段は、前記運転整理によって定められた不通駅間の数、折り返し運転の総数、運休列車本数、及び、過剰列車数のうちの少なくとも１つを用いて前記１次評価を行う、
プログラムを構成しても良い。
【００１６】
この第５の発明によれば、１次評価は、運転整理によって定められた不通駅間の数、折り返し運転の総数、運休列車本数、過剰列車数のうちの少なくとも１つを用いて行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】列車ダイヤ作成の概要図。
【図２】輸送障害シナリオの説明図。
【図３】上り／下り方向のパターン候補の生成の説明図。
【図４】ダイヤ候補の生成の説明図。
【図５】折り返し運転を含む運転整理の説明図。
【図６】折り返し運転が不可能な例。
【図７】運転抑止の例。
【図８】運転整理専用スジへの折り返し運転の例。
【図９】運転整理ダイヤに対する１次評価の一例。
【図１０】運転整理ダイヤに対する１次評価の一例。
【図１１】列車ダイヤ作成装置の機能構成例。
【図１２】輸送障害発生確率テーブルのデータ構成例。
【図１３】輸送障害シナリオデータのデータ構成例。
【図１４】ダイヤ候補評価用データのデータ構成例。
【図１５】列車ダイヤ作成処理のフローチャート。
【図１６】折り返し設備設置計画の評価への適用例。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［概要］
本実施形態の列車ダイヤ作成装置は、例えば人身事故や信号機トラブルなどの輸送障害の発生時に円滑な折り返し運転が可能なダイヤを作成するための一種のコンピュータである。また、本実施形態では、比較的に列車本数が多いダイヤを想定し、列車ダイヤとして、所定時分（例えば、１５分）間隔で同じダイヤパターンを繰り返すパターンダイヤを作成することとする。
【００１９】
図１は、本実施形態における列車ダイヤの作成手順の概要図である。図１に示すように、列車ダイヤの作成は、（１）輸送障害シナリオの生成、（２）ダイヤ候補の生成、（３）ダイヤ候補に対する１次評価、（４）１次評価の結果に基づくダイヤ候補の抽出、（５）抽出したダイヤ候補に対する２次評価、（６）２次評価の結果に基づく最適なダイヤ候補の選択、の順に行われる。以下、各手順について詳細に説明する。
【００２０】
（１）輸送障害シナリオの生成
先ず、複数の輸送障害シナリオを生成する。輸送障害シナリオは、想定する輸送障害を定めたデータであり、図２に示すように、輸送障害の発生した支障箇所と、支障期間（発生時刻及び支障の継続時間である支障時間長）とを含む支障条件を定めており、輸送障害の１日分或いは１回分のシナリオである。多数の輸送障害シナリオを用意するのは、列車ダイヤ作成装置では、折り返し運転を含む運転整理のし易さを評価の１つとしているため、列車ダイヤについて、様々な輸送障害シナリオに対する運転整理の適応性を総体的に評価するためである。また、この輸送障害シナリオは、対象区間における過去の輸送障害の統計データに基づき確率的に生成される。
【００２１】
（２）ダイヤ候補の生成
また、複数のダイヤ候補を生成する。ダイヤ候補は、所定時間（例えば、１５分）間隔で同じダイヤパターンを繰り返すパターンダイヤとする。
【００２２】
先ず、上り／下りの方向別に、１サイクルのパターン候補を生成する。すなわち、図３に示すように、予め定められた複数のカゲスジのうちから所定数を選択することで、パターン候補を生成する。カゲスジとは、列車運転の候補となる列車スジであり、列車種別毎に生成される。例えば快速を１本、普通を２本といったように、１サイクル内に列車種別毎に所定数のカゲスジを選択することで、上り／下りの方向それぞれについて、１サイクルにおける列車の運行間隔を定めた複数のパターン候補を生成する。なお、図３を含む各図面において、列車スジは、誤解を避け、理解を容易にするために、駅停車を省略した簡易なスジで示している。
【００２３】
次いで、生成した上りパターン候補と下りパターン候補とを重ね合わせることで、ダイヤ候補を生成する。詳細には、図４に示すように、上りパターン候補を１サイクルとして繰り返す上りパターンダイヤ候補と、下りパターン候補を１サイクルとして繰り返す下りパターンダイヤ候補とを、それぞれのサイクルの開始時点を、例えば、０分、２分、４分、・・といったように、相対的に所定時分ずつずらして組み合わせることで、１つの組み合わせに対して複数のダイヤ候補を生成する。
【００２４】
（３）ダイヤ候補に対する１次評価
続いて、ダイヤ候補に対する１次評価（簡易評価）を行う。具体的には、ダイヤ候補それぞれについて、輸送障害シナリオそれぞれを適用した場合の運転整理を行って運転整理ダイヤを生成し、生成したこれらの運転整理ダイヤを用いて、１次評価として運転整理の結果を評価する。Ｎ個のダイヤ候補と、Ｍ個の輸送障害シナリオがある場合には、Ｎ×Ｍ個の運転整理ダイヤを生成して評価する。
【００２５】
運転整理ダイヤの作成の際には、先ず、輸送障害シナリオに従って、列車が運行されない不通区間、及び、支障時間帯を設定する。不通区間は、輸送障害シナリオで定められる支障箇所を含み、予め定められた折り返し駅を両端とする駅間である。支障時間帯は、輸送障害シナリオにおいて定められる輸送障害の発生時刻から支障時間が経過するまでの時間帯である。
【００２６】
次いで、図５に示すように、上り／下り列車それぞれを、不通区間の終端駅、すなわち折り返し駅における折り返し運転を行って、運転整理ダイヤを作成する。このとき、同一種別（快速／不通）であり逆方向の列車に折り返すとともに、折り返し時間（着時刻から発時刻までの時間）を確保するため、当該時間が所定時間以上となるように、折り返しを設定する。図５（ａ）はダイヤ候補であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のダイヤ候補に対して運転整理を行って生成した運転整理ダイヤである。
【００２７】
図５に示す例では、Ｃ駅が支障箇所であり、このＣ駅を含むＡ〜Ｄ駅間が不通区間である。また、不通区間の終端駅であるＡ，Ｄ駅はともに折り返し駅であり、上り列車はＤ駅で折り返し、下り列車はＡ駅で折り返すように、運転整理ダイヤが生成されている。
【００２８】
なおこのとき、図６に示すように、折り返しが不可能な場合があり得る。図６の例ではＢ，Ｄ駅が折り返し駅であった場合を示している。図６に示す例では、Ｃ駅が支障箇所であり、このＣ駅を含むＢ〜Ｄ駅間が不通区間である。上り列車はＤ駅で折り返し、下り列車はＢ駅で折り返す。しかし、下り列車が折り返すＢ駅において、複数の列車（普通と快速）が競合して折り返しが不可能となっている。
【００２９】
このように、折り返しが不可能な場合には、図７に示すように、折り返しを行わず、運転再開まで抑止するように、運転整理ダイヤを生成する。図７に示す例では、上り列車は、折り返し駅であるＤ駅において折り返されているが、下り列車は、Ｃ駅より上流の各駅において、支障時間帯が経過して運転が再開されるまで抑止されている。
【００３０】
また、図８に示すように、予め定められた運転整理用スジに折り返しても良い。運転整理用スジは、ダイヤ候補においては列車が設定されていない（存在しない）列車スジであり、例えば列車間隔等を考慮して定められる。なお、運転整理用スジは、列車種別（快速／普通）毎に定めることとしても良い。この場合、同一種別の運転整理用スジに折り返すことになる。
【００３１】
このように、ダイヤ候補それぞれについて、輸送障害シナリオそれぞれを適用した場合の運転整理ダイヤを生成する。以下、１つのダイヤ候補について、輸送障害シナリオそれぞれを適用して生成した運転整理ダイヤを「運転整理ダイヤ組」という。従って、ダイヤ候補それぞれについて運転整理ダイヤ組が生成される。生成された運転整理ダイヤ組を用いて、対応するダイヤ候補を１次評価する。１次評価は、第１の評価尺度で評価値を算出する。第１の評価尺度は、運転整理のし易さを観点とした指標であり、複数の評価尺度（図１の評価尺度α，β，・・・）を含む。例えば、不通区間、列車不足、列車過剰、運転整理専用列車、運休列車、折り返し運転、列車間隔などがある。
【００３２】
不通区間は、輸送障害によって不通区間となる駅間の数である。例えば図９では、Ｂ〜Ｄ駅間が不通区間であり、評価値は「２」となる。また、図１０では、Ａ〜Ｅ駅間が不通区間であり、評価値は「４」となる。但し、図７に示したように、折り返さずに運転抑止とした場合には、対象線区の全ての駅数を、不通区間の評価値とする。
【００３３】
列車不足は、折り返し駅において以降の区間が運休となった列車の数である。例えば、図９では、Ｂ駅において１本の上り列車が、Ｄ駅において１本の下り列車が、それぞれ運休となっており、評価値は「２」となる。また、図１０では、折り返し駅において運休となった列車は無く、評価値は「０」となる。
【００３４】
列車過剰は、折り返し駅以降の区間において過剰となった列車の数である。例えば図９では、Ｄ駅以降において１本の上り列車が、Ｂ駅以降において１本下り列車が、それぞれ過剰となっており、評価値は「２」となる。また、図１０では、折り返し駅において以降の区間において過剰となった列車は無く、評価値は「０」となる。
【００３５】
運転整理専用列車は、運転整理専用スジへの折り返しを行った列車数である。例えば、図８では、Ｂ駅において３本の下り列車が逆方向の運転整理用スジに折り返し、Ｄ駅において３本の上り列車が逆方向の運転整理用スジに折り返しており、評価値は「６」となる。
【００３６】
運休列車は、各駅における運休列車数の総和である。例えば、図９では、Ｂ駅において３本の下り列車と１本の上り列車、Ｃ駅において３本の下り列車と３本の上り列車、Ｄ駅において１本の下り列車と３本の上り列車が運休となっており、評価値は「１４」となる。また、図１０では、Ａ駅において、３本の下り列車、Ｂ駅において、３本の下り列車と３本の上り列車、Ｃ駅において、３本の下り列車と３本の上り列車、Ｄ駅において、３本の下り列車と３本の上り列車、Ｅ駅において、３本の上り列車が運休となっており、評価値は「２４」となる。
【００３７】
折り返し運転は、折り返し運転の回数である。例えば、図９では、Ｂ駅において２回、Ｄ駅において２回の折り返しを行っており、評価値は「４」となる。また、図１０では、Ａ駅において３回、Ｅ駅において３回の折り返しを行っており、評価値は「６」となる。
【００３８】
列車間隔は、各駅における上り下り各方向の運転整理ダイヤ上の最大列車間隔と運転整理前の候補ダイヤ上の最大列車間隔との差の総和である。
【００３９】
次いで、ダイヤ候補それぞれについて第１の評価尺度の期待値を算出する。１つのダイヤ候補に着目して説明すると、当該ダイヤ候補に対応する運転整理ダイヤ組に対して１次評価した評価値をもとに、当該ダイヤ候補に関する第１の評価尺度の期待値を算出する。第１の評価尺度には複数の評価尺度があるため、各評価尺度について期待値を算出する。ダイヤ候補ｉ（ｉ＝１，２，・・，Ｉ）についての評価尺度ｋ（ｋ＝１，２，・・，Ｋ）の期待値Ｅｉ，ｋは、次式（１）で算出する。
Ｅｉ，ｋ＝Σ（Ｐｊ×Ｖｉ，ｊ，ｋ）    ・・（１）
式（１）において、Ｖｉ，ｊ，ｋは、ダイヤ候補ｉに輸送障害シナリオｊ（ｊ＝１，２，・・，Ｊ）を適用した列車整理ダイヤに対する評価尺度ｋの評価値である。Ｐｊは、輸送障害シナリオｊの発生確率である。
【００４０】
（４）１次評価の結果に基づくダイヤ候補の抽出
そして、第１の評価尺度それぞれについて、期待値が“最良”となったダイヤ候補を、最終候補として抽出する。重複がなければ、第１の評価尺度の数だけのダイヤ候補が最終候補として抽出される。ここで、期待値が“最良”とは、評価尺度の定義によって決まる。本実施形態では、第１の評価尺度を、運転整理による列車ダイヤの利便性の低下の程度を示すものとしているため、期待値が最小となるダイヤ候補を“最良”として抽出する。勿論、“最良”だけでなく、“最良”から３番目以内のダイヤ候補といった具合に抽出条件は適宜設定することができる。例えば、２次評価の演算時間に余裕がある場合には、抽出するダイヤ候補の数が多くなるように、抽出条件を緩めることとしてもよい。
【００４１】
（５）抽出したダイヤ候補に対する２次評価
続いて、抽出した最終候補のダイヤ候補に対する２次評価（詳細評価）を行う。具体的には、最終候補のダイヤ候補それぞれについて、対応する運転整理ダイヤ組を用いて、第２の評価尺度の評価値を算出する。
【００４２】
第２の評価尺度は、旅客の利便性を観点とした指標であり、１つの評価尺度（評価尺度χ）を用いる。本実施形態では、運転整理ダイヤに対する旅客不効用値を採用することとする。すなわち、運転整理ダイヤに対する旅客流動シミュレーションを行い、出現させた仮想旅客それぞれの不効用値Ｕの総和を、評価値とする。運転整理ダイヤに対する旅客の旅客不効用値Ｕは、次式（２）によって与えられる。
【数１】
2015123778.tif 000003
式（２）において、α，β，γ，δは、定数であり、例えば、α＝０．０１９，β＝４．５２，γ＝５．６３，δ＝１．２０２、である。ｊは、旅客の出現駅から目的駅に至る移動経路中の駅間の集合である。ｔｊは、駅間ｊの走行時間であり、Ｃｊは、駅間ｊの乗車率である。Ｎは、移動経路における旅客の乗り換え回数である。ＴＷは、旅客の待ち時間であり、移動経路中の各乗り換えの際の待ち時間の総和である。ＴＲは、旅客の乗車時間であり、移動経路中に乗車した各列車の乗車時間の総和である。
【００４３】
次いで、最終候補のダイヤ候補それぞれについて、第２の評価尺度の期待値を、第２の評価尺度の評価値をもとに、１次評価と同様に、式（１）に従って算出する。
【００４４】
（６）２次評価の結果に基づく“最適”なパターンダイヤ候補の選択
そして、最終候補のダイヤ候補のうちから、第２の評価尺度の期待値が“最良”となるダイヤ候補を、“最適”なパターンダイヤとして選択する。本実施形態では、第２の評価尺度を旅客不効用値としているため、期待値が最小のダイヤ候補を選択する。２次評価は、旅客流動シミュレーションを実施して行うため、１次評価に比べて演算量が増加するが、折り返し運転を含む運転整理について、詳細かつ実際的な評価結果を得ることができる。
【００４５】
［機能構成］
図１１は、列車ダイヤ作成装置１の機能構成図である。図１１によれば、列車ダイヤ作成装置１は、操作部１１０と、表示部１２０と、通信部１３０と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。
【００４６】
操作部１１０は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等で実現される入力装置であり、操作入力に応じた操作信号を処理部２００に出力する。表示部１２０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＥＬＤ（有機ＥＬディスプレイ）等で実現される表示装置であり、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。通信部１３０は、例えば無線通信モジュール、ルータ、モデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等で実現される通信装置であり、外部機器との間でデータ通信を行う。
【００４７】
処理部２００は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、操作部１１０からの入力データ等に基づいて、列車ダイヤ作成装置１を構成する各部への指示やデータ転送を行い、列車ダイヤ作成装置１の全体制御を行う。また、本実施形態では、処理部２００は、輸送障害シナリオ生成部２１０と、ダイヤ候補生成部２２０と、運転整理ダイヤ生成部２３０と、旅客流動推定部２４０と、１次評価部２５０と、２次評価部２６０とを有し、列車ダイヤ作成プログラム３１０に従った列車ダイヤ作成処理（図１５参照）を実行する。
【００４８】
輸送障害シナリオ生成部２１０は、輸送障害の支障箇所、発生時刻、支障時間長を含む支障条件を定めた複数の輸送障害シナリオを生成する。
【００４９】
具体的には、対象線区の各駅或いは各駅間のうちから、輸送障害発生確率テーブル３２０に従った確率演算によって、輸送障害の支障箇所を決定する。図１２は、輸送障害発生確率テーブル３２０のデータ構成例である。図１２によれば、輸送障害発生確率テーブル３２０は、輸送障害の支障箇所の候補である駅間３２１それぞれについて、輸送障害の発生確率３２２を対応付けて格納している。この輸送障害発生確率テーブル３２０は、対象線区における過去の輸送障害の発生頻度の統計データをもとに、定められる。図１２の例では、駅間３２１のみとしたが、各駅を含めてもよいことは勿論である。
【００５０】
また、所定時分間隔（例えば、５分間隔）で定めた候補時刻のうちから、等確率の確率演算によって１つの時刻を選択することで、支障時刻（輸送障害の発生時刻）を決定する。また、支障時間長は、所定時分（例えば、６０分）とする。
【００５１】
生成された輸送障害シナリオは、輸送障害シナリオデータ３３０として記憶される。図１３は、輸送障害シナリオデータ３３０のデータ構成の一例である。図１３によれば、輸送障害シナリオデータ３３０は、輸送障害シナリオ毎に生成され、識別番号であるシナリオ番号３３１を付して、支障条件である支障箇所３３２と、発生時刻３３３と、支障時間長３３４と、発生確率３３５とを格納している。発生確率３３５は、当該輸送障害シナリオの発生確率であり、輸送障害発生確率テーブル３２０で定められる、支障箇所３３２（駅間３２１が該当）に対応する発生確率とする。
【００５２】
ダイヤ候補生成部２２０は、複数のダイヤ候補データを生成する。具体的には、上り／下りの方向それぞれについて、１サイクル（例えば、１５分）において予め定められたカゲスジのうちから、所定数（例えば、快速を１本、普通を２本）のカゲスジを選択することで、複数のパターン候補（上りパターン候補、下りパターン候補）を生成する。
【００５３】
次いで、１つ１つのパターン候補について次の処理を行う。すなわち、上りパターン候補を時間軸方向に展開することで上りパターン候補を繰り返す上りパターンダイヤ候補を生成する。同様に、下りパターン候補を時間軸方向に展開することで下りパターン候補を繰り返す下りパターンダイヤ候補を生成する。そして、上りパターンダイヤ候補と下りパターンダイヤ候補とを、相対的に所定時分ずつずらしながら重ね合わせることで、複数のダイヤ候補を生成する。これを、先に生成したパターン候補１つ１つについて行う。最終的に生成したダイヤ候補は、ダイヤ候補データ３４０として記憶される。
【００５４】
運転整理ダイヤ生成部２３０は、ダイヤ候補に輸送障害シナリオを適用して折り返し運転を含む運転整理を行って、運転整理ダイヤを生成する。具体的には、輸送障害シナリオにて定められる支障箇所を含み、折り返し駅を両端駅とするように不通区間を設定する。対象線区における折り返し駅は、折り返し駅設定データ３８０として定められている。また、輸送障害シナリオで定められる輸送障害の発生時刻から支障時間長が経過するまでの時間帯を、支障時間帯として設定する。そして、支障区間の終端駅、すなわち、折り返し駅において折り返す運転整理を行って、運転整理ダイヤを生成する。なお、この運転整理自体は、公知の処理を適用することができるため、詳細な説明を省略する。
【００５５】
旅客流動推定部２４０は、列車ダイヤ（ダイヤ候補や運転整理ダイヤ）に対する旅客流動シミュレーションを行う。旅客流動シミュレーションは、公知の列車運行・旅客流動推定を適用することができる。具体的には、列車ダイヤ（運転整理されたダイヤでも勿論よい）をもとに時刻を少しずつ進行させて列車及び旅客の移動をシミュレーションするのが旅客流動シミュレーションであり、仮想旅客の行動を推定する旅客管理と、列車の運行を管理する運行管理とを行う。
【００５６】
旅客管理では、出発駅（出現駅）と目的駅との組み合わせ及び出現時刻を定めた多数の旅客が設定されたＯＤデータ３９０に従って、シミュレーション時刻に合わせて対象線区の各駅に仮想旅客を出現させる。そして、出現させた仮想旅客それぞれについて、出現駅から目的駅に至る移動経路（乗車経路）を設定し、設定した移動経路に沿って列車に乗降させる。また、例えば駅への到着時といった所定のタイミングで、移動経路の更新や、他路線への迂回判断などを行う。目的駅に至った旅客の移動に係るデータ（移動経路や到着時刻など）は、実績旅行データとして更新・記憶する。
【００５７】
また、運行管理では、シミュレーション時刻に合わせて、列車ダイヤに定められた列車の着時刻となると、他列車の運行状況などをもとに到着可能かを判断して列車を到着させる。列車を到着させると、当該列車への旅客の乗降時間を算出して発時刻を決定し、出発させる。また、シミュレーション時刻が経過した従前のダイヤについては、実績ダイヤとして更新・記憶する。
【００５８】
１次評価部２５０は、ダイヤ候補生成部２２０によって生成されたダイヤ候補に対する１次評価を行う。具体的には、ダイヤ候補それぞれの運転整理ダイヤ組に含まれる運転整理ダイヤそれぞれを１次評価して、第１の評価尺度の評価値を算出する。運転整理ダイヤは、運転整理ダイヤ生成部２３０によって生成される。次いで、ダイヤ候補それぞれについて、第１の評価尺度の評価値と、対応する輸送障害シナリオの発生確率Ｐとをもとに、（１）式に従って第１の評価尺度の期待値を算出する。そして、第１の評価尺度それぞれについて、期待値が“最良”のダイヤ候補を選択することで、ダイヤ候補を抽出する。
【００５９】
２次評価部２６０は、１次評価部２５０によって抽出されたダイヤ候補に対する２次評価を行う。具体的には、抽出されたダイヤ候補それぞれの運転整理ダイヤ組に含まれる運転整理ダイヤそれぞれを２次評価して、第２の評価尺度の評価値を算出する。運転整理ダイヤは、運転整理ダイヤ生成部２３０によって生成され、１次評価部２５０による１次評価に用いられるものと同一である。
【００６０】
２次評価に当たって、各運転整理ダイヤについて、旅客流動推定部２４０に旅客流動シミュレーションを行わせる。そして、２次評価部２６０は、旅客流動シミュレーションの結果として得られる各旅客の実績旅行データ及び実績ダイヤと、旅客流動シミュレーションを実施する前の旅客データ（ＯＤデータ）及び運転整理ダイヤとを用いて、（２）式から第２の評価尺度の評価値である旅客不効用値を算出する。
【００６１】
次いで、２次評価部２６０は、算出した第２の評価尺度の評価値と、対応する輸送障害シナリオの発生確率Ｐとをもとに、（１）式を用いて第２の評価尺度の期待値を算出する。そして、評価尺度の期待値が“最良”となるダイヤ候補を、“最適”なダイヤ候補として選択する。
【００６２】
１次評価部２５０、及び、２次評価部２６０による評価に関するデータは、ダイヤ候補評価用データ３５０として記憶される。
【００６３】
図１４は、ダイヤ候補評価用データ３５０のデータ構成例である。図１４によれば、ダイヤ候補評価用データ３５０は、ダイヤ候補それぞれについて生成され、該当するダイヤ候補のダイヤ候補番号３５１を付して、評価値算出用データ３６０と、１次期待値データ３５２と、１次評価結果３５３と、２次期待値データ３５４と、２次評価結果３５５とを格納している。
【００６４】
評価値算出用データ３６０は、該当するダイヤ候補に輸送障害シナリオを適用した場合の評価尺度の評価値に関するデータである。すなわち、輸送障害シナリオ毎に生成される運転整理に係るデータ（まとめると運転整理ダイヤ組のデータ）である。評価値算出用データ３６０は、該当する輸送障害シナリオ番号３６１と、輸送障害シナリオを適用して生成した運転整理ダイヤデータ３６２と、旅客流動シミュレーション結果データ３６５と、１次評価値データ３６３と、２次評価値データ３６４とを格納している。１次評価値データ３６３は、第１の評価尺度３６３ａそれぞれの評価値３６３ｂを格納している。２次評価値データ３６４は、第２の評価尺度３６４ａの評価値３６４ｂを格納している。旅客流動シミュレーション結果データ３６５は、運転整理ダイヤデータ３６２についてＯＤデータ３９０を用いて旅客流動シミュレーションを行って得られた各仮想旅客の実績旅行データ、及び、実績ダイヤデータを格納している。
【００６５】
１次期待値データ３５２は、第１の評価尺度３５２ａそれぞれの期待値３５２ｂを格納している。１次評価結果３５３は、該当するダイヤ候補が、最終候補として抽出されたか否かを示す１次評価の結果のデータである。２次期待値データ３５４は、第２の評価尺度３５４ａの期待値３５４ｂを格納している。２次評価結果３５５は、該当するダイヤ候補が、“最適”なダイヤ候補として選択されたか否かを示す２次評価の結果のデータである。
【００６６】
なお、２次評価値データ３６４、２次期待値データ３５４、２次評価結果３５５は、該当するダイヤ候補が、１次評価の結果によって最終候補として抽出されなかった場合には、格納されないか、或いは空のデータが格納される。
【００６７】
図１１に戻り、記憶部３００は、処理部２００が列車ダイヤ作成装置１を統合的に制御するための諸機能を実現するためのシステムプログラムや、本実施形態を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、操作部１１０からの入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、列車ダイヤ作成プログラム３１０と、輸送障害発生確率テーブル３２０と、輸送障害シナリオデータ３３０と、ダイヤ候補データ３４０と、ダイヤ候補評価用データ３５０と、対象線区構成データ３７０と、折り返し駅設定データ３８０と、ＯＤデータ３９０とが記憶される。
【００６８】
［処理の流れ］
図１５は、列車ダイヤ作成処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、処理部２００が列車ダイヤ作成プログラム３１０を実行することで実現される。
【００６９】
先ず、輸送障害シナリオ生成部２１０が、複数の輸送障害シナリオ（輸送障害シナリオデータ３３０）を生成する（ステップＳ１）。また、ダイヤ候補生成部２２０が、複数のダイヤ候補（ダイヤ候補データ３４０）を生成する（ステップＳ３）。
【００７０】
その後、１次評価部２５０が、生成された複数のダイヤ候補それぞれに対する１次評価を行う。すなわち、ダイヤ候補それぞれを対象としたループＡの処理を行う。ループＡでは、運転整理ダイヤ生成部２３０が、対象のダイヤ候補に輸送障害シナリオそれぞれを適用した運転整理を行って、輸送障害シナリオそれぞれに対応する運転整理ダイヤ（運転整理ダイヤデータ３６２）を生成する（ステップＳ５）。次いで、１次評価部２５０が、生成された運転整理ダイヤをもとに、第１の評価尺度それぞれの評価値（１次評価値データ３６３）を算出する（ステップＳ９）。そして、算出した評価値をもとに、対象のダイヤ候補について、１次評価尺度それぞれの期待値（１次期待値データ３５２）を算出する（ステップＳ１１）。ループＡはこのように行われる。
【００７１】
全てのダイヤ候補を対象としたループＡの処理を終了すると、１次評価部２５０は、複数のダイヤ候補のうちから、第１の評価尺度それぞれの期待値が“最良”となるダイヤ候補を最終候補として抽出し、１次評価結果３５３に書き込む（ステップＳ１１）。
【００７２】
その後、２次評価部２６０が、最終候補として抽出されたダイヤ候補に対する２次評価を行う。すなわち、最終候補のダイヤ候補それぞれを対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、対象のダイヤ候補の運転整理ダイヤ組に含まれるそれぞれの運転整理ダイヤ（運転整理ダイヤデータ３６２）をもとに、第２の評価尺度の評価値を算出する（ステップＳ１３）。すなわち、旅客流動推定部２４０に旅客流動シミュレーションを行わせて旅客流動シミュレーション結果データ３６５を算出し、この旅客流動シミュレーション結果データ３６５を用いて第２の評価尺度の評価値（２次評価値データ３６４）を算出する。次いで、対象のダイヤ候補について、算出した評価値をもとに、第２の評価尺度の期待値（２次期待値データ３５４）を算出する（ステップＳ１５）。ループＢはこのように行われる。
【００７３】
最終候補のダイヤ候補の全てを対象としたループＢの処理を終了すると、２次評価部２６０は、最終候補のダイヤ候補のうちから、第２の評価尺度の期待値が“最良”となるダイヤ候補を選択し、２次評価結果３５５に書き込む（ステップＳ１７）。以上の処理を行うと、処理部２００は、列車ダイヤ作成処理を終了する。
【００７４】
［作用効果］
本実施形態の列車ダイヤ作成装置１によれば、パターンダイヤであるダイヤ候補１つ１つについて、輸送障害シナリオそれぞれを適用した場合の複数の運転整理ダイヤを生成する。輸送障害としては様々なケースが考えられる。そのため、複数の輸送障害シナリオを用意し、各輸送障害シナリオについて１つのダイヤ候補を運転整理することで、様々な輸送障害シナリオに対する当該ダイヤ候補の運転整理の適応性を総体的に評価することができ、折り返し運転を含む運転整理がし易いかという観点からの評価を可能とする。
【００７５】
また、評価として、運転整理の結果を評価対象とする１次評価と、１次評価の評価結果を用いて絞り込んだダイヤ候補について、旅客流動シミュレーションを行って評価する２次評価とを行う。１次評価は、運転整理の結果を評価対象とするため２次評価に比べて演算量が少なく、高速に評価することができる。他方、２次評価では、旅客流動シミュレーションを行うため、詳細かつ実際的な評価結果を得ることができる。これにより、折り返し運転を含む運転整理がし易いかという観点において最適なダイヤ候補を選択することが可能となる。
【００７６】
また、ダイヤ候補の生成は、上り方向のパターン候補と下り方向のパターン候補とを相対時刻を少しずつずらしながら重ね合わせることで、上り／下り方向のパターン候補の１つの組み合わせから、複数のダイヤ候補を生成している。これにより、多数のダイヤ候補を容易に生成できるとともに、折り返し運転のし易いダイヤ候補を見つけることが容易となる。すなわち、運転整理における折り返し運転の可能／不可能は、上り列車と下り列車のすれ違いのタイミング（すれ違う箇所）に依存するからである。
【００７７】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００７８】
（Ａ）折り返し設備設置計画の評価
例えば、対象線区における折り返し設備設置計画の評価に適用しても良い。その場合、列車ダイヤ作成装置１は、折り返し設備設置計画評価装置となる。
折り返し設備設置計画とは、対象線区において、折り返し設備の設置駅（すなわち、折り返し駅）を定めたデータである。
【００７９】
具体的には、ダイヤ候補（この場合には列車ダイヤと呼んでもよい）を１つとした上で、図１６に示すように、複数の折り返し設備計画１，２，…を生成する。つまり、列車ダイヤは同じであるが、折り返し駅が異なる計画となる。そして、この折り返し設備計画に基づく列車ダイヤ（ダイヤ候補）を運転整理し、その運転整理の結果を用いた評価を行って、“最適”な折り返し設備設置計画を選択する。
【００８０】
より具体的には、折り返し設備設置計画が異なるダイヤ候補に、輸送障害シナリオを適用して運転整理を行うことで、当該折り返し設備設置計画に従って折り返し駅を設定した運転整理を行う。輸送障害シナリオが複数あるため、折り返し設備設置計画ごとに運転整理ダイヤ組を生成することとなる。そして、折り返し設備設置計画それぞれを、対応する運転整理ダイヤを用いて評価する（１次評価）。つまり、対応する運転整理ダイヤ組の各運転整理ダイヤに基づいて、第１の評価尺度（評価尺度α、β、・・）それぞれの評価値を算出し、これらの評価値を用いて、第１の評価尺度それぞれの期待値を算出する。そして、第１の評価尺度それぞれについて、期待値が“最良”となる折り返し設備計画を抽出する。
【００８１】
続いて、抽出した折り返し設備設置計画に対応する運転整理ダイヤ組の各運転整理ダイヤについて旅客流動シミュレーションを行って２次評価を行う。すなわち、第２の評価尺度の期待値を算出し、期待値が“最良”となる折り返し設備設置計画を、 “最適”な折り返し設備設置計画として選択する。
【符号の説明】
【００８２】
１  列車ダイヤ作成装置
１１０  操作部、１２０  表示部、１３０  通信部
２００  処理部
２１０  輸送障害シナリオ生成部、２２０  ダイヤ候補生成部
２３０  運転整理ダイヤ生成部、２４０  旅客流動推定部
２５０  １次評価部、２６０  ２次評価部
３００  記憶部
３１０  列車ダイヤ作成プログラム、３２０  輸送障害発生確率テーブル
３３０  輸送障害シナリオデータ、３４０  ダイヤ候補データ
３５０  ダイヤ候補評価用データ、３７０  対象線区構成データ
３８０  折り返し駅設定データ、３９０  ＯＤデータ
【図１】
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【図２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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