(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既定の経路を走行する車両の運行を管理する運行管理装置であって、
前記車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の組み合わせを複数特定する加減速度特定部と、
前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間をある走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせからなる走行パターンを生成する走行パターン生成部と、
前記走行パターン生成部が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出する制限速度フィルタ部と、
前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する走行パターン特定部と
を備えることを特徴とする運行管理装置。
【請求項２】
前記加減速度特定部は、複数の車両について前記加速度及び減速度の組み合わせを複数特定し、
前記走行パターン特定部は、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、同一の電源から電力の供給を受ける複数の車両が加速に要する消費電力と当該複数の車両の減速によって発生する回生電力との差が最小となるものを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定する
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】
前記車両が前記経路に設けられた基準地点に到達すべき時刻を示す運行計画情報を取得する運行計画取得部を備え、
前記走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記運行計画取得部が取得した運行計画情報が示す隣接する基準地点の間の区間を、一方の基準地点に到達すべき時刻と他方の基準地点に到達すべき時刻との差の走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定する
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】
前記走行パターン生成部は、前記運行計画取得部が取得した運行計画情報が示す隣接する基準地点の間の区間内に前記制限速度が異なる区間が存在する場合、前記一方の基準地点から当該制限速度が切り替わる地点までの区間と、当該制限速度が切り替わる地点から前記他方の基準地点までの区間について、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、各区間の合計走行時間が前記一方の基準地点に到達すべき時刻と前記他方の基準地点に到達すべき時刻との差の走行時間となるような加速時間と減速時間の組み合わせを特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の運行管理装置。
【請求項５】
前記走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間を、当該区間の走行目標時間より所定の猶予時間だけ早い時間以上かつ前記走行目標時間より所定の猶予時間だけ遅い時間以下の走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定する
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】
前記経路の所定区間の走行目標時間からの複数の超過時間に基づいて、当該超過時間だけ前記車両が遅延したときに発生する損失を算出する損失算出部を備え、
前記走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせ、及び前記複数の超過時間のそれぞれに対して、前記経路の所定区間を当該区間の走行目標時間に前記超過時間を加算した走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定し、
前記走行パターン特定部は、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力に対する費用と前記損失算出部が算出した損失との和が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の運行管理装置。
【請求項７】
前記走行時間を所定の閾値以上遅延して走行している車両を特定する遅延車両特定部と、
前記遅延車両特定部が特定した車両の走行遅延量に基づいて、他の車両の運行に用いる走行パターンを変更する走行パターン変更部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の運行管理装置。
【請求項８】
前記遅延車両特定部が特定した車両と同一の電源から電力の供給を受けている車両を特定する隣接車両特定部を備え、
前記走行パターン変更部は、前記遅延車両特定部が特定した車両の走行遅延量に基づいて、前記隣接車両特定部が特定した車両の運行に用いる走行パターンを変更する
ことを特徴とする請求項７に記載の運行管理装置。
【請求項９】
前記走行パターン変更部は、前記遅延車両特定部が特定した場合に、前記走行パターン生成部、前記制限速度フィルタ部、及び前記走行パターン特定部の処理により新たに全ての車両の運行に用いる走行パターンを特定する
ことを特徴とする請求項７に記載の運行管理装置。
【請求項１０】
前記車両の重量の増減を特定する重量増減特定部と、
前記重量増減特定部が特定した車両の重量の増減に基づいて、当該車両の運行に用いる走行パターンを変更する走行パターン変更部
を備えることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載の運行管理装置。
【請求項１１】
前記走行パターン変更部は、前記重量増減特定部が前記車両の重量の増減を特定したときに、前記走行パターン生成部、前記制限速度フィルタ部、及び前記走行パターン特定部の処理により全ての車両の運行に用いる走行パターンを特定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の運行管理装置。
【請求項１２】
既定の経路を走行する車両の運行を管理する運行管理装置を用いた運行管理方法であって、
加減速度特定部は、前記車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の組み合わせを複数特定し、
走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間をある走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせからなる走行パターンを生成し、
制限速度フィルタ部は、前記走行パターン生成部が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出し、
走行パターン特定部は、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する
ことを特徴とする運行管理方法。
【請求項１３】
既定の経路を走行する車両の運行を管理する運行管理装置を、
前記車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の組み合わせを複数特定する加減速度特定部、
前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間をある走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせからなる走行パターンを生成する走行パターン生成部、
前記走行パターン生成部が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出する制限速度フィルタ部、
前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する走行パターン特定部
として機能させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項１から請求項１１の何れかに記載の運行管理装置を備えた交通システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既定の経路を走行する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、並びに交通システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
線路などの既定の経路を車両に走行させる交通システムにおいて、当該車両の運行ダイヤを適切に（例えば、閉塞区間、運転時隔、要求される輸送量、回生失効条件、電力ピーク値などの条件を満たすように）生成する技術が開発されており、様々な交通システムに導入されている。これに伴い、運行ダイヤに基づいて車両の走行パターン（ランカーブ）を生成する方法も研究されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
【０００３】
特許文献１には、ある車両が電力の供給を受けている変電所に対する供給電力のピークをカットできる走行パターンの決定方法が開示されている。また、特許文献２には、信号機による加減速ができるだけ生じないような走行パターンを算出することで、車両のエネルギー効率を向上させる方法が開示されている。特許文献１、２によれば、消費エネルギーが小さい走行パターンで車両を走行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２１３７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２６４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両が走行する区間には制限速度が設けられることが多い。例えば、カーブのある線路の制限速度は、通常、直線状の線路の制限速度より遅く設定される。しかしながら、上述した特許文献１、特許文献２では制限速度を鑑みた走行パターンの算出がされていないという問題がある。
本発明の目的は、制限速度の条件を満たし、かつ消費エネルギーが最小となる走行パターンを特定する運行管理装置、運行管理方法及びプログラム、並びに交通システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、既定の経路を走行する車両の運行を管理する運行管理装置であって、前記車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の組み合わせを複数特定する加減速度特定部と、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間をある走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせからなる走行パターンを生成する走行パターン生成部と、前記走行パターン生成部が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出する制限速度フィルタ部と、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する走行パターン特定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明においては、前記加減速度特定部は、複数の車両について前記加速度及び減速度の組み合わせを複数特定し、前記走行パターン特定部は、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、同一の電源から電力の供給を受ける複数の車両が加速に要する消費電力と当該複数の車両の減速によって発生する回生電力との差が最小となるものを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定することが好ましい。
【０００８】
また、本発明においては、前記車両が前記経路に設けられた基準地点に到達すべき時刻を示す運行計画情報を取得する運行計画取得部を備え、前記走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記運行計画取得部が取得した運行計画情報が示す隣接する基準地点の間の区間を、一方の基準地点に到達すべき時刻と他方の基準地点に到達すべき時刻との差の走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することが好ましい。
【０００９】
また、本発明においては、前記走行パターン生成部は、前記運行計画取得部が取得した運行計画情報が示す隣接する基準地点の間の区間内に前記制限速度が異なる区間が存在する場合、前記一方の基準地点から当該制限速度が切り替わる地点までの区間と、当該制限速度が切り替わる地点から前記他方の基準地点までの区間について、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、各区間の合計走行時間が前記一方の基準地点に到達すべき時刻と前記他方の基準地点に到達すべき時刻との差の走行時間となるような加速時間と減速時間の組み合わせを特定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間を、当該区間の走行目標時間より所定の猶予時間だけ早い時間以上かつ前記走行目標時間より所定の猶予時間だけ遅い時間以下の走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記経路の所定区間の走行目標時間からの複数の超過時間に基づいて、当該超過時間だけ前記車両が遅延したときに発生する損失を算出する損失算出部を備え、前記走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせ、及び前記複数の超過時間のそれぞれに対して、前記経路の所定区間を当該区間の走行目標時間に前記超過時間を加算した走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定し、前記走行パターン特定部は、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力に対する費用と前記損失算出部が算出した損失との和が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記走行時間を所定の閾値以上遅延して走行している車両を特定する遅延車両特定部と、前記遅延車両特定部が特定した車両の走行遅延量に基づいて、他の車両の運行に用いる走行パターンを変更する走行パターン変更部とを備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記遅延車両特定部が特定した車両と同一の電源から電力の供給を受けている車両を特定する隣接車両特定部を備え、前記走行パターン変更部は、前記遅延車両特定部が特定した車両の走行遅延量に基づいて、前記隣接車両特定部が特定した車両の運行に用いる走行パターンを変更することが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記走行パターン変更部は、前記遅延車両特定部が特定した場合に、前記走行パターン生成部、前記制限速度フィルタ部、及び前記走行パターン特定部の処理により新たに全ての車両の運行に用いる走行パターンを特定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、前記車両の重量の増減を特定する重量増減特定部と、前記重量増減特定部が特定した車両の重量の増減に基づいて、当該車両の運行に用いる走行パターンを変更する走行パターン変更部を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明においては、前記走行パターン変更部は、前記重量増減特定部が前記車両の重量の増減を特定したときに、前記走行パターン生成部、前記制限速度フィルタ部、及び前記走行パターン特定部の処理により全ての車両の運行に用いる走行パターンを特定することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、既定の経路を走行する車両の運行を管理する運行管理装置を用いた運行管理方法であって、加減速度特定部は、前記車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の組み合わせを複数特定し、走行パターン生成部は、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間をある走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせからなる走行パターンを生成し、制限速度フィルタ部は、前記走行パターン生成部が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出し、走行パターン特定部は、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、既定の経路を走行する車両の運行を管理する運行管理装置を、前記車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の組み合わせを複数特定する加減速度特定部、前記加減速度特定部が特定した加速度及び減速度の組み合わせのそれぞれに対して、前記経路の所定区間をある走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせからなる走行パターンを生成する走行パターン生成部、前記走行パターン生成部が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出する制限速度フィルタ部、前記制限速度フィルタ部が抽出した走行パターンのうち、走行に要する消費電力が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する走行パターン特定部として機能させるためのプログラムである。
【００１９】
また、本発明は、上記運行管理装置を備えた交通システムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、運行管理装置は、制限速度が定められた区間毎の消費電力が最小となるように、走行パターンを特定する。これにより、制限速度の条件を満たし、かつ消費エネルギーが最小となる走行パターンを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】本発明の第１の実施形態による運行管理装置の動作を示す第１のフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態による運行管理装置の動作を示す第２のフローチャートである。
【図４】ある区間における車両の進行パターンを示す図である。
【図５】本発明の第３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６】本発明の第３の実施形態による運行管理装置の動作を示す第１のフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態による運行管理装置の動作を示す第２のフローチャートである。
【図８】本発明の第４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９】本発明の第４の実施形態による運行管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第５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１１】本発明の第６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１２】本発明の第６の実施形態による運行管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第７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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
《第１の実施形態》
図１は、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。
運行管理装置は、運行ダイヤ取得部１０１（運行計画取得部）、加減速度特定部１０２、走行パターン生成部１０３、制限速度記憶部１０４、制限速度フィルタ部１０５、シミュレータ部１０６、走行パターン特定部１０７を備える。
【００２３】
運行ダイヤ取得部１０１は、外部の運行ダイヤ生成装置（図示せず）が生成した運行ダイヤ（運行計画情報）を取得する。
加減速度特定部１０２は、車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の複数のパターンを特定する。なお、本明細書において「加速度」とは、正の加速度を示し、「減速度」とは、負の加速度を示す。減速度加減速度のパターンの特定方法としては、予め実現しうる加速度及び減速度のパターンをデータベースなどに記録しておく方法や、車種情報から当該車種の性能に応じて当該パターンを算出する方法が挙げられる。
制限速度記憶部１０４は、線路上の区間毎の制限速度を記憶する。
【００２４】
走行パターン生成部１０３は、加減速度特定部１０２が特定した加減速度のパターンで、運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤを満たすように、車両が各駅間を走行するための走行パターンを生成する。具体的には、駅を出発した時刻から加速を止める時刻までの時間である加速時間と、減速を開始する時刻から次の駅に到着する時刻までの時間である減速時間とを特定することで、車両の走行パターンを生成する。なお、走行パターンは、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の組み合わせ、並びに加速開始時の速度及び減速終了時の速度からなる情報である。なお、当該情報によって車両の最高速度が一意に決まることとなる。なお、走行パターン生成部１０３は、駅間で制限速度が変化する地点が存在する場合、駅及び当該地点で区切られる区間における走行パターンをそれぞれ生成する。具体的には、走行パターン生成部１０３は、制限速度記憶部１０４が記憶する情報を参照し、運行ダイヤが示す駅間の区間の中にカーブが存在する場合など、制限速度が変わる地点が存在する場合に、一方の駅から当該地点までの区間と当該地点から他方の駅までの区間とのそれぞれについて走行パターンの選択を行う。
【００２５】
制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンで走行する区間における最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する制限速度以内となる走行パターンを抽出する。
シミュレータ部１０６は、制限速度フィルタ部１０５が抽出した走行パターンを用いて車両の走行をシミュレートし、各時刻における消費電力量を算出する。なお、シミュレータ部１０６は、繰り返されるパターンが一巡するまで、全ての車両の走行をシミュレートする。例えば、シミュレータ部１０６は、運行ダイヤに基づいて車両が走行を開始してから全ての車両が元の位置に戻るまでの全ての車両の走行をシミュレートする。
走行パターン特定部１０７は、シミュレータ部１０６によるシミュレートの結果、最も消費電力量が少ない走行パターンを特定する。
【００２６】
次に、本実施形態による運行管理装置の動作について説明する。本実施形態では、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ：Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に基づいて走行パターンの特定を行う例について説明する。なお、走行パターンの特定は、遺伝的アルゴリズムに限られず、例えば分枝限定法などの他の解探索手法を用いても良い。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態による運行管理装置の動作を示す第１のフローチャートである。
また、図３は、本発明の第１の実施形態による運行管理装置の動作を示す第２のフローチャートである。
まず、運行ダイヤ取得部１０１は、外部の運行ダイヤ生成装置が生成した運行ダイヤを取得する（ステップＳ１）。また、加減速度特定部１０２は、車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の複数のパターンを特定する（ステップＳ２）。
次に、運行管理装置は、加速度及び減速度並びに加速時間及び減速時間の、区間及び車両毎の組み合わせからなる走行パターンを、シミュレーションの対象としてＮ個（但し、Ｎは正の整数）抽出するまで、以下に示すステップＳ３〜ステップＳ６の処理を繰り返し実行する。
【００２８】
まず、走行パターン生成部１０３は、運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤに組み込まれている全ての車両に対して、当該運行ダイヤが示す駅間の区間毎に、ステップＳ２で加減速度特定部１０２が特定した加減速度パターンから１つのパターンをランダムに選択する（ステップＳ３）。なお、加減速度を大きくするほど必要電力量が低くなることが分かっているため、加減速度の大きさに応じた重みを用いてランダムに選択することが好ましい。すなわち、加速度及び減速度の絶対値が大きい加減速度パターンほど選択される確率が高くなることが好ましい。なお、走行パターン生成部１０３は、制限速度記憶部１０４が記憶する情報を参照し、運行ダイヤが示す駅間の区間の中にカーブが存在する場合など、制限速度が変わる地点が存在する場合、一方の駅から当該地点までの区間と当該地点から他方の駅までの区間とのそれぞれについて走行パターンの選択を行う。
【００２９】
次に、走行パターン生成部１０３は、選択した加減速度パターンを用いて、運行ダイヤが示す各駅の発着時刻を満たすように、加速時間及び減速時間を特定して走行パターンを生成する（ステップＳ４）。具体的には、走行パターン生成部１０３は、式（１）を満たすような最高速度Ｖｍａｘを算出し、当該最高速度を式（２）に当てはめることで、加速時間ｔ１及び減速時間ｔ２を算出する。
【００３０】
【数１】
0005836078.tif 000002
【００３１】
【数２】
0005836078.tif 000003
【００３２】
但し、ｔは、運行ダイヤが示す一方の地点に到達すべき時刻と他方の地点に到達すべき時刻との差の走行時間を示す。また、Ｌは、区間内の距離を示す。また、ａ１は、加速度を示す。また、ａ２は、減速度を示す。また、ｖ１は、加速開始時の速度を示す。また、ｖ２は、減速終了時の速度を示す。なお、運行パターンの開始地点と到達地点がそれぞれ駅である場合、ｖ１及びｖ２の値はゼロとなる。他方、走行パターン生成部１０３が、ステップＳ３で制限速度が変わる地点で区間を分割した場合、当該地点におけるｖ１、ｖ２の値は、当該制限速度の値となる。
【００３３】
ここで、式（１）によって最高速度Ｖｍａｘを算出することができる理由について説明する。
図４は、ある区間における車両の進行パターンを示す図である。
車両が、区間の始点を出発してから加速時間ｔ１の間を加速度ａ１で進行し、その後速度Ｖｍａｘで等速進行し、減速時間ｔ２の間を減速度ａ２で減速することで区間の終点に到達する場合、当該区間の距離Ｌは、図４に示す台形の面積として表される。すなわち、上底がｔ−ｔ１−ｔ２、下底がｔ、高さがＶｍａｘの台形の面積が、区間の距離Ｌと等しくなる。当該台形の面積を示す式において、式（２）をｔ１及びｔ２に代入し、時間ｔの等式に変換したものが、上述した式（１）である。
【００３４】
なお、走行パターン生成部１０３は、ステップＳ３で制限速度が変わる地点で区間を分割した場合、当該地点に達する時刻として想定される範囲で複数の時刻を設定し、複数の走行時間ｔに対して走行パターンを生成する。例えば、一方の駅から他方の駅までの間にカーブが存在する場合、一方の駅から当該カーブの始点までの区間である区間Ａ、カーブの区間である区間Ｂ、及びカーブの終点から他方の駅までの区間である区間Ｃについて、区間Ａを走行する時間ｔ１、区間Ｂを走行する時間ｔ２、区間Ｃを走行する時間ｔ３の組み合わせを、複数設定する。このとき、走行パターン生成部１０３は、時間ｔ１＋時間ｔ２＋時間ｔ３（合計走行時間）と、一方の駅から他方の駅までの走行時間ｔとが一致するように、時間ｔ１〜ｔ３を設定する。
【００３５】
走行パターン生成部１０３が式（１）に従って最高速度を算出し、式（２）に従って走行パターンを生成すると、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が算出した最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する当該区間における制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度以下であると判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、走行パターン生成部１０３が生成した走行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Ｓ６）。他方、制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度を超えると判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、当該走行パターンをシミュレーションの対象としない。
【００３６】
上述したステップＳ３〜ステップＳ６の処理により、制限速度フィルタ部１０５がＮ個の走行パターンを抽出すると、シミュレータ部１０６は、各走行パターンについて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量を算出する（ステップＳ７）。このとき、シミュレータ部１０６は、走行シミュレーションの結果が制約条件を満たすか否かの判定を行う。制約条件の例としては、例えば閉塞区間、運転時隔、要求される輸送量、回生失効条件、電力ピーク値などが挙げられる。このとき、制約条件を満たさない走行パターンを解候補から除外し、制約条件を満たすまでステップＳ３〜ステップＳ６の処理を再度行うことで、制約条件を満たす解候補のみをＮ個抽出する。
【００３７】
次に、運行管理装置は、消費電力量を算出した各走行パターンについて、遺伝的アルゴリズムに基づく遺伝的操作を行う。つまり、運行管理装置は、制限速度フィルタ部１０５が抽出した走行パターンから、消費電力が小さい走行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。運行管理装置は、以下に示すステップＳ８〜ステップＳ１６の操作を繰り返し実行する。
【００３８】
まず、走行パターン生成部１０３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Ｓ８）。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。
【００３９】
走行パターン生成部１０３は、交叉操作を行うことを決定した場合（ステップＳ８：交叉）、シミュレータ部１０６が消費電力量を算出した複数の走行パターンの中から、当該消費電力量に応じた重みによってランダムに２つの走行パターンを選択する（ステップＳ９）。すなわち、消費電力量が小さい走行パターンほど重みが大きく、走行パターン生成部１０３によって選択されやすくなる。
【００４０】
次に、走行パターン生成部１０３は、選択した２つの走行パターンから、各車両の加減速度パターンを新たに生成する（ステップＳ１０）。具体的には、走行パターン生成部１０３は、２つの走行パターンが示す加減速度パターンに対して入れ替えを行うことで、新たな加減速度パターンを生成する。加減速度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、走行パターン生成部１０３は、車両毎に加減速度パターンの入れ替えを行っても良いし、区間毎に加減速度パターンの入れ替えを行っても良いし、加速度及び減速度単位で入れ替えを行っても良い。
【００４１】
また、走行パターン生成部１０３は、ステップＳ８で突然変異操作を行うことを決定した場合（ステップＳ８：突然変異）、シミュレータ部１０６が消費電力量を算出した複数の走行パターンの中から、当該消費電力量に応じた重みによってランダムに１つまたは複数の走行パターンを選択する（ステップＳ１１）。
次に、走行パターン生成部１０３は、選択した走行パターンに含まれる加速度または減速度の一部を、ステップＳ２で加減速度特定部１０２が特定した加速度または減速度に書き換えることで、加減速度パターンを新たに生成する（ステップＳ１２）。
【００４２】
走行パターン生成部１０３は、ステップＳ１０またはステップＳ１２で新たな加減速度パターンを生成すると、当該加減速度パターンに基づいて、式（１）及び式（２）に従って、運行ダイヤを満たす走行パターンを生成する（ステップＳ１３）。次に、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が算出した最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する当該区間における制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度以下であると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、走行パターン生成部１０３が生成した走行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Ｓ１５）。他方、制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度を超えると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、当該走行パターンをシミュレーションの対象としない。
【００４３】
また、走行パターン生成部１０３は、ステップＳ８で選択操作を行うことを決定した場合（ステップＳ８：選択）、ステップＳ７でシミュレータ部１０６が消費電力量を算出した複数の走行パターンの中から、当該消費電力量に応じた重みによってランダムに１つまたは複数の走行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Ｓ１６）。
【００４４】
上述したステップＳ８〜ステップＳ１６の処理により、制限速度フィルタ部１０５がＮ個の走行パターンを抽出すると、シミュレータ部１０６は、各走行パターンについて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量を算出する（ステップＳ１７）。このとき、シミュレータ部１０６は、交叉操作または突然変異操作によって生成した走行パターンについて、ステップＳ７と同様に、走行シミュレーションの結果が制約条件を満たすか否かの判定を行う。このとき、制約条件を満たさない走行パターンを解候補から除外し、制約条件を満たすまで、交叉操作または突然変異操作を再度行うことで、制約条件を満たす解候補のみをＮ個抽出する。
【００４５】
次に、走行パターン特定部１０７は、予め定められた遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ１８）。終了条件としては、例えばシミュレータ部１０６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、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量の最小値の差が所定値未満になること、解候補の最良値の改善割合が所定の閾値以下となること（解探索が飽和する場合）などが挙げられる。
【００４６】
走行パターン特定部１０７が、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしていないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ステップＳ８に戻り、遺伝的操作を繰り返し実行する。他方、走行パターン特定部１０７は、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしていると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量が最小となる走行パターンを、実運用する走行パターンとして特定する（ステップＳ１９）。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が生成した走行パターンのうち、当該走行パターンの加速時間の間、当該走行パターンの加速度で走行した場合に、最高速度が所定の制限速度以内となる走行パターンを抽出する。これにより、運行管理装置は、制限速度の条件を満たす走行パターンを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、走行パターン特定部１０７は、制限速度フィルタ部１０５が抽出した走行パターンのうち、加速に要する消費電力と減速によって発生する回生電力との差が最小となるものを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定する。これにより、運行管理装置は、複数の車両の回生電力を効率よく力行に用いる走行パターンを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定することができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、走行パターン生成部１０３は、運行ダイヤが示す隣接する駅の間の区間を、一方の駅に到達すべき時刻と他方の駅に到達すべき時刻との差の走行時間で走行するために要する加速時間と減速時間の組み合わせを特定することで、走行パターンを生成する。これにより、運行管理装置は、運行ダイヤを満たす走行パターンを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、走行パターン生成部１０３は、運行ダイヤが示す隣接する駅の間の区間内に制限速度が異なる区間が存在する場合、一方の駅から当該制限速度が切り替わる地点までの区間と、当該制限速度が切り替わる地点から他方の駅までの区間について、それぞれ走行パターンを生成する。これにより、運行管理装置は、駅間にカーブなどの制限速度が異なる区間が存在する場合にも、制限速度を満たしつつ適切な消費電力で走行できる走行パターンを、各車両の運行に用いる走行パターンとして特定することができる。
【００５１】
以上、図面を参照してこの発明の第１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。
【００５２】
例えば、本実施形態では、遺伝的アルゴリズムを用いて走行パターンの策定を行う場合について説明したが、これに限られず、上述したように分枝限定法等の他のアルゴリズムを用いて策定を行っても良い。
【００５３】
また、本実施形態では、シミュレータ部１０６が複数の車両を同時に走行させたときの消費電力量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、シミュレータ部１０６は、車両毎に当該車両単体で走行させたときの消費電力量を算出し、走行パターン特定部１０７が当該消費電力量に基づいてそれぞれの車両の走行パターンを特定するようにしても良い。但しこの場合、回生電力が効率よく使用されているか否かについては、検討されないこととなる。
【００５４】
また、本実施形態では、走行パターン生成部１０３は、駅間に制限速度が異なる区間が存在する場合に、制限速度が変化する地点で区間を分割して走行パターンを生成する場合を説明したが、これに限られない。例えば、走行パターン生成部１０３は、駅間に制限速度が異なる区間が存在する場合に、当該駅間の制限速度を、複数の制限速度のうち最も遅い制限速度に設定することで、制限速度を加味した走行パターンを特定することができる。
【００５５】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態による運行管理装置は、運行ダイヤ取得部１０１が取得する運行ダイヤが多少の余裕を持って生成されたものである場合に、運行ダイヤを適切に修正することで、さらに消費電力量を低減できる走行パターンを特定するものである。
【００５６】
第２の実施形態による運行管理装置は、第１の実施形態による運行管理装置と走行パターン生成部１０３の動作が異なる。
具体的には、上述したステップＳ４及びステップＳ１３において、式（１）の時間ｔ（走行目標時間）に代えて、ｔ−Δｔ以上ｔ＋Δｔ以下の範囲内の走行時間ｔ´を用いて、走行パターンを生成する。すなわち、走行パターン生成部１０３は、経路の所定区間を、当該区間の走行目標時間ｔより所定の猶予時間Δｔだけ早い時間以上かつ走行目標時間ｔより所定の猶予時間Δｔだけ遅い時間以下の走行時間ｔ´で走行するために要する走行パターンを生成する。なお、走行パターン生成部１０３は、走行目標時間ｔを中心とする正規分布に基づく重みによって、ｔ−Δｔ以上ｔ＋Δｔ以下の範囲内から走行時間ｔ´をランダムに選択すると良い。
これにより、第２の実施形態による運行管理装置は、運行ダイヤを適切に修正して、さらに消費電力量を低減できる走行パターンを特定するものである。
【００５７】
《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。
図５は、本発明の第３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。
第３の実施形態による運行管理装置は、第１の実施形態による運行管理装置の構成に加えて損失算出部１０８を備え、運行ダイヤ取得部１０１及び走行パターン特定部１０７の動作が異なるものである。
【００５８】
運行ダイヤ取得部１０１は、現在運行している車両に遅延（運行ダイヤの乱れ）が発生したときに、外部の運行ダイヤ生成装置が遅延を解消するために組みなおした運行ダイヤを取得する。なお、外部の運行ダイヤ生成装置は、複数の遅延を解消するための運行ダイヤを生成し、運行ダイヤ取得部１０１は当該運行ダイヤをそれぞれ取得する。
損失算出部１０８は、運行ダイヤ取得部１０１が取得した遅延を解消するための運行ダイヤにおける、通常時の運行ダイヤに対する遅延によって発生する経済損失を算出する。
走行パターン特定部１０７は、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量に対する消費電力費と、損失算出部１０８が算出した経済損失の和が最小となる走行パターンを選択する。
【００５９】
次に、車両の遅延が発生したときの、本実施形態による運行管理装置の動作について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態による運行管理装置の動作を示す第１のフローチャートである。
また、図７は、本発明の第３の実施形態による運行管理装置の動作を示す第２のフローチャートである。
なお、以下第１の実施形態と同じ動作をするステップは、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００６０】
運行管理装置が車両の遅延による走行パターンの見直し処理を開始すると、まず、運行ダイヤ取得部１０１は、外部の運行ダイヤ生成装置が生成した複数の運行ダイヤを取得する（ステップＳ１０１）。なお、運行ダイヤ毎に遅延時間は異なることとなる。また、加減速度特定部１０２は、車両の力行及び制動により実現できる加速度及び減速度の複数のパターンを特定する（ステップＳ２）。
【００６１】
次に、運行管理装置は、ステップＳ１０１で取得した複数の運行ダイヤ毎に、以下に示すステップＳ１０２及びステップＳ３〜ステップＳ１９の処理を繰り返し実行する。
まず、損失算出部１０８は、運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤに基づいて、遅延による経済損失を算出する（ステップＳ１０１）。具体的に、損失算出部１０８は、各遅延車両における単位時間の換算額を示す時間評価値と影響人数と遅延時間の積の総和によって算出される。なお、時間評価値は、国、地域、路線、発生時期、時間帯により異なる値であり、予め定めておく値である。
【００６２】
次に、運行管理装置は走行パターン生成部１０３が生成する走行パターンをシミュレーションの対象としてＮ個抽出するまで、以下に示すステップＳ３〜ステップＳ６の処理を繰り返し実行する。
【００６３】
まず、走行パターン生成部１０３は、運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤに組み込まれている全ての車両に対して、当該運行ダイヤが示す駅間の区間毎に、ステップＳ２で加減速度特定部１０２が特定した加減速度パターンから１つのパターンをランダムに選択する（ステップＳ３）。
【００６４】
次に、走行パターン生成部１０３は、選択した加減速度パターンを用いて、運行ダイヤが示す各駅の発着時刻を満たすように、式（１）及び式（２）に従って加速時間及び減速時間を特定して走行パターンを生成する（ステップＳ４）。
【００６５】
次に、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が算出した最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する当該区間における制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度以下であると判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、走行パターン生成部１０３が生成した走行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Ｓ６）。他方、制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度を超えると判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、当該走行パターンをシミュレーションの対象としない。
【００６６】
上述したステップＳ３〜ステップＳ６の処理により、制限速度フィルタ部１０５がＮ個の走行パターンを抽出すると、シミュレータ部１０６は、各走行パターンについて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量を算出する（ステップＳ７）。
次に、運行管理装置は、以下に示すステップＳ８〜ステップＳ１６の操作を繰り返し実行する。まず、走行パターン生成部１０３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Ｓ８）。
【００６７】
走行パターン生成部１０３は、交叉操作を行うことを決定した場合（ステップＳ８：交叉）、シミュレータ部１０６が消費電力量を算出した複数の走行パターンの中から、当該消費電力量に応じた重みによってランダムに２つの走行パターンを選択する（ステップＳ９）。次に、走行パターン生成部１０３は、選択した２つの走行パターンから、各車両の加減速度パターンを新たに生成する（ステップＳ１０）。
【００６８】
また、走行パターン生成部１０３は、ステップＳ８で突然変異操作を行うことを決定した場合（ステップＳ８：突然変異）、シミュレータ部１０６が消費電力量を算出した複数の走行パターンの中から、当該消費電力量に応じた重みによってランダムに１つの走行パターンを選択する（ステップＳ１１）。次に、走行パターン生成部１０３は、選択した走行パターンに含まれる加速度または減速度の一部を、ステップＳ２で加減速度特定部１０２が特定した加速度または減速度に書き換えることで、加減速度パターンを新たに生成する（ステップＳ１２）。
【００６９】
走行パターン生成部１０３は、ステップＳ１０またはステップＳ１２で新たな加減速度パターンを生成すると、当該加減速度パターンに基づいて、式（１）及び式（２）に従って、運行ダイヤを満たす走行パターンを生成する（ステップＳ１３）。次に、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が算出した最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する当該区間における制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度以下であると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、走行パターン生成部１０３が生成した走行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Ｓ１５）。他方、制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度を超えると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、当該走行パターンをシミュレーションの対象としない。
【００７０】
また、走行パターン生成部１０３は、ステップＳ８で選択操作を行うことを決定した場合（ステップＳ８：選択）、ステップＳ７でシミュレータ部１０６が消費電力量を算出した複数の走行パターンの中から、当該消費電力量に応じた重みによってランダムに１つの走行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Ｓ１６）。
【００７１】
上述したステップＳ８〜ステップＳ１６の処理により、制限速度フィルタ部１０５がＮ個の走行パターンを抽出すると、シミュレータ部１０６は、各走行パターンについて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量を算出する（ステップＳ１７）。
【００７２】
次に、走行パターン特定部１０７は、予め定められた遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ１８）。走行パターン特定部１０７が、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしていないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ステップＳ８に戻り、遺伝的操作を繰り返し実行する。他方、走行パターン特定部１０７は、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしていると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量が最小となる走行パターンを、対応する運行ダイヤにおける最適な走行パターンとして特定する（ステップＳ１９）。
【００７３】
そして、上述したステップＳ１０２及びステップＳ３〜ステップＳ１９の処理により、走行パターン特定部１０７がステップＳ１０１で運行ダイヤ取得部１０１が取得したそれぞれの運行ダイヤにおける最適な走行パターンを抽出すると、走行パターン特定部１０７は、それぞれの走行パターンのうち、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量と損失算出部１０８が算出した経済損失との和が最小となる走行パターンを、実運用する走行パターンとして特定する。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、損失算出部１０８は、経路の所定区間の走行目標時間からの複数の超過時間に基づいて、当該超過時間だけ車両が遅延したときに発生する損失を算出する。また、走行パターン特定部１０７は、走行に要する消費電力に対する費用と損失算出部１０８が算出した損失との和が最小となるものを、当該車両の運行に用いる走行パターンとして特定する。これにより、運行管理装置は、単に遅れを解消できる走行パターンを特定するだけでなく、経済性指標に基づいて損失が最も小さくなる走行パターンを特定することができる。
【００７５】
《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。
図８は、本発明の第４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。
第４の実施形態による運行管理装置は、第１の実施形態による運行管理装置の構成に加えて遅延車両特定部１０９、隣接車両特定部１１０、及び走行パターン変更部１１１を備え、走行パターン生成部１０３及びシミュレータ部１０６の動作が異なるものである。
【００７６】
遅延車両特定部１０９は、運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤから所定の閾値以上遅延して走行している車両を特定する。
隣接車両特定部１１０は、遅延車両特定部１０９が特定した車両と同一の電源から電力の供給を受けている車両を特定する。
走行パターン変更部１１１は、遅延車両特定部１０９が特定した車両の走行遅延量に基づいて、隣接車両特定部１１０が特定した車両の運行に用いる走行パターンを変更する。
【００７７】
次に、車両の遅延が発生したときの、本実施形態による運行管理装置の動作について説明する。
図９は、本発明の第４の実施形態による運行管理装置の動作を示すフローチャートである。
【００７８】
運行管理装置が車両の遅延による走行パターンの見直し処理を開始すると、まず、遅延車両特定部１０９は、初回の走行パターンの特定をしたときに上述したステップＳ１において運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤと、現在時刻における各車両の位置とを比較する。そして、遅延車両特定部１０９は、運行ダイヤから所定時間の遅れが発生している車両（遅延車両）を特定する。また、隣接車両特定部１１０は、現在時刻における各車両の位置に基づいて遅延車両と同一の電源から電力の供給を受けている車両（隣接車両）を特定する（ステップＳ２０１）。
次に、加減速度特定部１０２は、ステップＳ２０１で特定した隣接車両の力行及び制動により実現できる複数の加減速度パターンを選択する（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０２で加減速度特定部１０２が選択する加減速度パターンは、予め車両の遅れ度合いに応じて用意されたものであり、初回の走行パターンの特定におけるステップＳ２で特定するパターン数より少ないものである。これにより、計算量を少なくし、短時間で走行パターンの変更を行うことができる。また、ステップＳ２０２で選択する加減速度のパターンはステップＳ２において特定される加減速度パターンと比較して少ないため、遺伝的アルゴリズムによらずに走行パターンの策定を行うことができる。
【００７９】
次に、運行管理装置は加減速度特定部１０２が選択した、隣接車両の全ての加減速度パターンについて、以下に示すステップＳ２０３〜ステップＳ２０５の処理を繰り返し実行する。
【００８０】
まず、走行パターン生成部１０３は、加減速度特定部１０２が選択した加減速度パターンを用いて、運行ダイヤが示す各駅の発着時刻を満たすように、式（１）及び式（２）に従って加速時間及び減速時間を特定して走行パターンを生成する（ステップＳ２０３）。
【００８１】
次に、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が算出した最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する当該区間における制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度以下であると判定した場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、走行パターン生成部１０３が生成した走行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Ｓ２０５）。他方、制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度を超えると判定した場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、当該走行パターンをシミュレーションの対象としない。
【００８２】
上述したステップＳ２０３〜ステップＳ２０４の処理により、シミュレーションの対象となる走行パターンを抽出すると、シミュレータ部１０６は、各走行パターンについて走行シミュレーションを行い、各時刻における消費電力量を算出する（ステップＳ２０６）。なお、初回の走行パターンを特定したときのステップＳ７及びステップＳ１７でシミュレータ部１０６は、全ての車両についてシミュレーションを行ったが、ステップＳ２０６では、シミュレータ部１０６は、遅延車両及び隣接車両のみに対してシミュレーションを行う。これにより、計算量を削減し、すみやかに走行パターンの策定を行うことができる。そして、走行パターン特定部１０７は、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量が最小となる走行パターンを特定し、走行パターン変更部１１１は、隣接車両特定部１１０が特定した隣接車両の走行パターンを当該走行パターンに変更する（ステップＳ２０７）。
【００８３】
このように、本実施形態によれば、走行パターン変更部１１１は、遅延車両特定部１０９が特定した車両の走行遅延量に基づいて、他の車両の運行に用いる走行パターンを変更する。これにより、実際の運行中に車両の遅延が発生したときにも、消費電力量が最小となるよう他の車両の走行パターンを変更することができる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、走行パターン変更部１１１は、隣接車両特定部１１０が特定した車両の運行に用いる走行パターンを変更する。これにより、回生電力及び力行による消費電力の変動を受ける隣接車両のみをシミュレーションの対象とすることができ、すみやかに隣接車両の走行パターンを変更することができる。
【００８５】
《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。
図１０は、本発明の第５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。
第５の実施形態による運行管理装置は、第１の実施形態による運行管理装置の構成に加えて遅延車両特定部１０９を備えるものである。
【００８６】
遅延車両特定部１０９は、運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤから所定の閾値以上遅延して走行している車両を特定する。
走行パターン変更部１１１は、全ての車両の運行に用いる走行パターンを変更する。
【００８７】
次に、車両の遅延が発生したときの、本実施形態による運行管理装置の動作について説明する。
遅延車両特定部１０９は、初回の走行パターンの特定をしたときに上述したステップＳ１において運行ダイヤ取得部１０１が取得した運行ダイヤと、現在時刻における各車両の位置とを比較し、遅延車両が存在するか否かを判定する。遅延車両特定部１０９が、遅延車両が存在すると判定した場合、運行管理装置は、第１の実施形態に示したステップＳ１〜ステップＳ１９の処理を実行することで、走行パターンを特定する。そして、走行パターン変更部１１１は、全ての車両の走行パターンを走行パターン特定部１０７が特定した走行パターンに変更する。
【００８８】
このように、本実施形態によれば、走行パターン変更部１１１は、遅延車両特定部１０９が遅延車両を特定した場合に、走行パターン生成部１０３、制限速度フィルタ部１０５、及び走行パターン特定部１０７の処理により新たに全ての車両の運行に用いる走行パターンを特定し、各車両の走行パターンを当該走行パターンに変更する。これにより、実際の運行中に車両の遅延が発生したときに、全ての車両の走行パターンを、消費電力量が最小となる走行パターンに変更することができる。
【００８９】
《第６の実施形態》
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第６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。
第６の実施形態による運行管理装置は、第１の実施形態による運行管理装置の構成に加えて重量増減特定部１１２及び走行パターン変更部１１１を備え、走行パターン生成部１０３及びシミュレータ部１０６の動作が異なるものである。
【００９０】
重量増減特定部１１２は、車両の重量の増減を特定する。
走行パターン変更部１１１は、重量増減特定部１１２が特定した車両の重量の増減に基づいて、当該車両の運行に用いる走行パターンを変更する。
【００９１】
次に、車両の重量の変化が発生したときの、本実施形態による運行管理装置の動作について説明する。
図１２は、本発明の第６の実施形態による運行管理装置の動作を示すフローチャートである。
【００９２】
運行管理装置が車両の重量の変化による走行パターンの見直し処理を開始すると、まず、重量増減特定部１１２は、重量が変化した車両と、当該車両の重量とを特定する（ステップＳ３０１）。次に、加減速度特定部１０２は、ステップＳ３０１で特定した車両の力行及び制動により実現できる複数の加減速度パターンを選択する（ステップＳ３０２）。なお、ステップＳ３０２で加減速度特定部１０２が選択する加減速度パターンは、予め車両の重量に応じて用意されたものであり、初回の走行パターンの特定におけるステップＳ２で特定するパターン数より少ないものである。これにより、計算量を少なくし、短時間で走行パターンの変更を行うことができる。また、ステップＳ３０２で選択する加減速度のパターンはステップＳ２において特定される加減速度パターンと比較して少ないため、遺伝的アルゴリズムによらずに走行パターンの策定を行うことができる。
【００９３】
次に、運行管理装置は、重量増減特定部１１２が特定した車両について、加減速度特定部１０２が選択した全ての加減速度パターンについて、以下に示すステップＳ３０３〜ステップＳ３０５の処理を繰り返し実行する。
【００９４】
まず、走行パターン生成部１０３は、加減速度特定部１０２が選択した加減速度パターンを用いて、運行ダイヤが示す各駅の発着時刻を満たすように、式（１）及び式（２）に従って加速時間及び減速時間を特定して走行パターンを生成する（ステップＳ３０３）。
【００９５】
次に、制限速度フィルタ部１０５は、走行パターン生成部１０３が算出した最高速度が、制限速度記憶部１０４が記憶する当該区間における制限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度以下であると判定した場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、走行パターン生成部１０３が生成した走行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Ｓ３０５）。他方、制限速度フィルタ部１０５は、最高速度が制限速度を超えると判定した場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、当該走行パターンをシミュレーションの対象としない。
【００９６】
上述したステップＳ３０３〜ステップＳ３０４の処理により、重量増減特定部１１２が特定した車両についてのシミュレーションの対象となる走行パターンを抽出すると、シミュレータ部１０６は、当該車両及び当該車両と同一の電源から電力の供給を受ける他の車両について走行シミュレーションを行い、各時刻における消費電力量を算出する（ステップＳ３０６）。なお、シミュレータ部１０６は、シミュレーションを行う際、重量増減特定部１１２が特定した車両と同一の電源から電力の供給を受ける他の車両の走行パターンとして、第１の実施形態に示すステップＳ１９において走行パターン特定部１０７が特定した走行パターンを用いる。
そして、走行パターン特定部１０７は、シミュレータ部１０６が算出した消費電力量が最小となる走行パターンを特定し、走行パターン変更部１１１は、重量増減特定部１１２が特定した車両の走行パターンを当該走行パターンに変更する（ステップＳ３０７）。
【００９７】
このように、本実施形態によれば、走行パターン変更部１１１は、重量増減特定部１１２が特定した車両の重量の増減に基づいて、当該車両の運行に用いる走行パターンを変更する。これにより、実際の運行中に車両の重量の変化が発生したときにも、消費電力量が最小となるよう当該車両の走行パターンを変更することができる。
【００９８】
なお、本実施形態では、重量の増減が発生したときに走行パターンのシミュレーションを行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、重量パターンに応じた運行パターンを予め計算しておき、重量の変化が発生したときに重量を測定し、予め計算した運行パターンに重量を当て嵌めることで、運行パターンを決定することで、車両の実際の運行中にシミュレーションを行わずに走行パターンを変更するようにしても良い。
【００９９】
《第７の実施形態》
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第７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。
第７の実施形態による運行管理装置は、第１の実施形態による運行管理装置の構成に加えて車両の重量の増減を特定する重量増減特定部１１２を備えるものである。
【０１００】
次に、車両の遅延が発生したときの、本実施形態による運行管理装置の動作について説明する。
重量増減特定部１１２は、各車両の重量を監視し、重量の増減が発生した車両が存在するか否かを判定する。重量増減特定部１１２が、重量の増減が発生した車両が存在すると判定した場合、運行管理装置は、第１の実施形態に示したステップＳ１〜ステップＳ１９の処理を実行することで、走行パターンを特定する。そして、走行パターン変更部１１１は、全ての車両の走行パターンを走行パターン特定部１０７が特定した走行パターンに変更する。
【０１０１】
このように、本実施形態によれば、走行パターン変更部１１１は、重量増減特定部１１２が車両の重量の増減を特定したときに、走行パターン生成部１０３、制限速度フィルタ部１０５、及び走行パターン特定部１０７の処理により全ての車両の運行に用いる走行パターンを特定する。これにより、実際の運行中に車両の重量の増減が発生したときに、全ての車両の走行パターンを、消費電力量が最小となる走行パターンに変更することができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
なお、上述の運行管理装置は、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。
【０１０４】
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】
【０１０５】
１０１…運行ダイヤ取得部  １０２…加減速度特定部  １０３…走行パターン生成部  １０４…制限速度記憶部  １０５…制限速度フィルタ部  １０６…シミュレータ部  １０７…走行パターン特定部  １０８…損失算出部  １０９…遅延車両特定部  １１０…隣接車両特定部  １１１…走行パターン変更部  １１２…重量増減特定部
【図１】
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【図２】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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