(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを、
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記列車ダイヤに基づいて、重複する列車を有しないように、前記車両データ
入力手段に入力された車両分の車両運用パターンを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段と、
前記列車ダイヤに含まれる列車の内、前記各車両運用パターンに含まれていない列車がある場合には、当該列車のデータを記憶する余剰列車記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を選択して余剰列車記憶手段に追加記憶させるとともに、当該追加記憶させた列車を当該車両運用パターンから削除することにより当該車両運用パターンを更新する列車放出手段と、
前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内、１又は複数の列車を選択して、前記記憶手段に記憶された何れかの車両運用パターンに追加構成させることにより当該車両運用パターンを更新するとともに、当該追加構成された列車を前記余剰列車記憶手段に記憶された列車の中から削除する列車取込手段と、
前記列車放出手段と前記列車取込手段とを繰り返し機能させる繰り返し手段と、
前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段と、
前記車両運用パターン評価手段により算出された各車両運用パターンの評価値に基づいて当該各車両運用パターンを含んで構成される車両運用計画案の評価値を算出する評価手段として機能させるための車両運用計画作成プログラム。
【請求項２】
請求項１記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記評価手段が、前記車両運用パターン評価手段により算出された各車両運用パターンの評価値の他に更に、当該各車両運用パターンを含んで構成される車両運用計画案に含まれる列車に対して運休列車が設定された際のペナルティ値を用いて車両運用計画案の評価値を算出するためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記ダイヤデータ入力手段により入力された列車ダイヤを構成する列車の価値を入力する列車価値入力手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムと、
前記車両運用パターン評価手段が、列車の価値を用いた評価算出方法により、前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンの評価値を算出するためのプログラムと、
を含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項４】
請求項３記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記車両運用パターン評価手段が、列車の価値の他に更に、(1)当該車両運用パターンに対応する車両の形式と当該車両運用パターンに含まれる列車種別との異同の有無、(2)当該車両運用パターンに含まれる列車種別の異同の有無、(3)当該車両運用パターンに含まれる列車に対して回送列車が設定された際のペナルティ値、の内少なくとも１つを用いた評価算出方法により、前記各車両運用パターンの評価値を算出するためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項５】
請求項３〜４の何れかに記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車放出手段が、前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を、当該車両運用パターンの評価値に基づいて選択するためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車取込手段が、前記記憶手段に記憶された車両運用パターンの評価値に基づいて、前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内、１又は複数の列車を選択するためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項７】
請求項３〜６の何れか記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記ダイヤデータ入力手段により入力された列車ダイヤを構成する列車の価値を一時的に変更する列車価値変更手段を前記コンピュータに機能させるためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項８】
請求項７記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車取込手段が前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内から１又は複数の列車を選択する際に、前記列車価値変更手段が、前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の全部又は一部の価値を変更するためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項９】
請求項８記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車放出手段が前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を選択する際に、前記列車価値変更手段が、前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンに含まれる全部又は一部の列車の価値を変更するためのプログラムを含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項１０】
コンピュータを、
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
前記列車ダイヤを構成する列車を所定の接続条件を満たすように接続することにより、複数の車両運用パターンを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記車両データ入力手段により入力された各車両に対応する車両運用パターンを、所定の制約条件を満足するように、前記記憶手段により記憶された車両運用パターンの中から選択して、車両運用パターンの１つの組合せとするともに、前記所定の制約条件を満足する限りにおいて複数の組合せを列挙する列挙手段と、
前記列挙手段により列挙された組合せの内、当該組合せを構成する車両運用パターンの評価値の和が最大の組合せを車両運用計画として出力する車両運用計画出力手段として機能させるための車両運用計画作成プログラム。
【請求項１１】
請求項１０記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記車両データ入力手段により入力された各車両の輸送量を設定する設定手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムと、
前記所定の制約条件に、所定駅の所定時間帯の必要輸送量条件を含めるためのプログラムと、
を含むことを特徴とする車両運用計画作成プログラム。
【請求項１２】
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記列車ダイヤに基づいて、重複する列車を有しないように、前記車両データ入力手段に入力された車両分の車両運用パターンを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段と、
前記列車ダイヤに含まれる列車の内、前記各車両運用パターンに含まれていない列車がある場合には、当該列車のデータを記憶する余剰列車記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を選択して余剰列車記憶手段に追加記憶させるとともに、当該追加記憶させた列車を当該車両運用パターンから削除することにより当該車両運用パターンを更新する列車放出手段と、
前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内、１又は複数の列車を選択して、前記記憶手段に記憶された何れかの車両運用パターンに追加構成させることにより当該車両運用パターンを更新するとともに、当該追加構成された列車を前記余剰列車記憶手段に記憶された列車の中から削除する列車取込手段と、
前記列車放出手段と前記列車取込手段とを繰り返し機能させる繰り返し手段と、
前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段と、
前記車両運用パターン評価手段により算出された各車両運用パターンの評価値に基づいて当該各車両運用パターンを含んで構成される車両運用計画案の評価値を算出する評価手段と、
を備える車両運用計画作成装置。
【請求項１３】
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
前記列車ダイヤを構成する列車を所定の接続条件を満たすように接続することにより、複数の車両運用パターンを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記車両データ入力手段により入力された各車両に対応する車両運用パターンを、所定の制約条件を満足するように、前記記憶手段により記憶された車両運用パターンの中から選択して、車両運用パターンの１つの組合せとするともに、前記所定の制約条件を満足する限りにおいて複数の組合せを列挙する列挙手段と、
前記列挙手段により列挙された組合せの内、当該組合せを構成する車両運用パターンの評価値の和が最大の組合せを車両運用計画として出力する車両運用計画出力手段と、
を備える車両運用計画作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両運用計画を作成するための車両運用計画作成プログラム、及び車両運
用計画作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道において、作成された列車ダイヤを実現するため、車両運用計画と呼ばれる車両の使用順序や車両に対する保守管理を含む車両の運用に関する計画を定めている。
【０００３】
また、車両運用計画は、ダイヤ改正に伴って作成される他、大雨・台風・大雪・地震といった異常な自然現象や事故等の影響で突発的にダイヤの乱れが発生した場合に対応して変更された列車ダイヤに基づいて、再度作成される。この車両運用計画は、作成者の知識や経験等に基づいて作成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した車両運用計画は、例えば、列車を接続する際の所定の接続条件や、旅客の輸送量の確保等、様々な制約を考慮して作成する必要がある。そのため、規模の大きさ等によっては、その作成は極めて複雑且つ困難な問題となり、作成者の負担が大きいという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車両運用計画を効率良く自動的に作成することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の車両運用計画作成プログラムは、
コンピュータを、
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段（例えば、手入力であってもよいし、記憶媒体から読み込むこととしてもよい）と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記列車ダイヤに基づいて、重複する列車を有しないように、前記車両データ入力手段に入力された車両分の車両運用パターンを作成する作成手段（例えば、図４に示す初期解生成部１０２）と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段（例えば、図４に示す候補解格納領域２０２）と、
前記列車ダイヤに含まれる列車の内、前記各車両運用パターンに含まれていない列車がある場合には、当該列車のデータを記憶する余剰列車記憶手段（例えば、図４に示す市場データ格納領域２０６）と、
前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を選択して余剰列車記憶手段に追加記憶させるとともに、当該追加記憶させた列車を当該車両運用パターンから削除することにより当該車両運用パターンを更新する列車放出手段（例えば、図４に示す改善部１０４）と、
前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内、１又は複数の列車を選択して、前記記憶手段に記憶された何れかの車両運用パターンに追加構成させること
により当該車両運用パターンを更新するとともに、当該追加構成された列車を前記余剰列車記憶手段に記憶された列車の中から削除する列車取込手段（例えば、図４に示す改善部１０４）と、
前記列車放出手段と前記列車取込手段とを繰り返し機能させる繰り返し手段（例えば、図４に示す改善部１０４）と、
前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段（例えば、図４に示す評価部１０６）と、
前記車両運用パターン評価手段により算出された各車両運用パターンの評価値に基づいて当該各車両運用パターンを含んで構成される車両運用計画案の評価値を算出する評価手段（例えば、図４に示す評価部１０６）としてを機能させることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項１２記載の車両運用計画作成装置は、
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記列車ダイヤに基づいて、重複する列車を有しないように、前記車両データ入力手段に入力された車両分の車両運用パターンを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段と、
前記列車ダイヤに含まれる列車の内、前記各車両運用パターンに含まれていない列車がある場合には、当該列車のデータを記憶する余剰列車記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を選択して余剰列車記憶手段に追加記憶させるとともに、当該追加記憶させた列車を当該車両運用パターンから削除することにより当該車両運用パターンを更新する列車放出手段と、
前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内、１又は複数の列車を選択して、前記記憶手段に記憶された何れかの車両運用パターンに追加構成させることにより当該車両運用パターンを更新するとともに、当該追加構成された列車を前記余剰列車記憶手段に記憶された列車の中から削除する列車取込手段と、
前記列車放出手段と前記列車取込手段とを繰り返し機能させる繰り返し手段と、
前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段と、
前記車両運用パターン評価手段により算出された各車両運用パターンの評価値に基づいて当該各車両運用パターンを含んで構成される車両運用計画案の評価値を算出する評価手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１又は１２記載の発明によれば、列車ダイヤに基づいて作成された各車両運用パターンに含まれる列車の放出或いは取込処理を実行することにより、車両運用パターン間で列車を交換して各車両運用パターンを変形し、さらに、変形した車両運用パターン或いは当該車両運用パターンにより構成される車両運用計画案を、予め設定された評価基準に基づいて評価することができる。そして、列車の放出或いは取込処理を繰り返し実行することにより、より良い車両運用パターンの取得を試み、評価が最良の車両運用計画を出力させることができるので、作成者の所望する車両運用計画を取得することが可能となる。
【０００９】
さらに、請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記評価手段が、前記車両運用パターン評価手段により算出された各車両運用パターンの評価値の他に更に、当該各車両運用パターンを含んで構成される車両運用計画案に含まれる列車に対して運休列車が設定された際のペナルティ値を用いて車両運用計画案の評価値を算出するためのプログラムを含むことを特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の発明によれば、作成した車両運用計画案を、当該車両運用計画案に含まれる運休列車の有無といった評価基準に基づいて評価することができる。また、運休列車が設定された際のペナルティ値は、例えば、予め設定された所定値としてもよいし、例えば、当該車両運用パターンに含まれる運休列車の本数に応じて設定される値であってもよい。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記ダイヤデータ入力手段により入力された列車ダイヤを構成する列車の価値を入力する列車価値入力手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムと、
前記車両運用パターン評価手段が、列車の価値を用いた評価算出方法により、前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンの評価値を算出するためのプログラムと、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
この請求項３記載の発明によれば、作成された車両運用パターンを、当該車両運用パターンを構成する列車の価値に基づいて評価することができるので、作成者の意図を反映させた車両運用計画を作成することができる。
【００１３】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記車両運用パターン評価手段が、列車の価値の他に更に、(1)当該車両運用パターンに対応する車両の形式と当該車両運用パターンに含まれる列車種別との異同の有無、(2)当該車両運用パターンに含まれる列車種別の異同の有無、(3)当該車両運用パターンに含まれる列車に対して回送列車が設定された際のペナルティ値、の内少なくとも１つを用いた評価算出方法により、前記各車両運用パターンの評価値を算出するためのプログラムを含むことを特徴とする。
【００１４】
この請求項４記載の発明によれば、作成された車両運用パターンを、車両の形式と当該車両により運行される列車の列車種別とが合致しているか否か、或いは回送列車の運転の有無といった評価基準に基づいて評価することができるので、これらの評価基準を加味した車両運用計画案を作成することができる。また、回送列車が設定された際のペナルティ値は、例えば、予め設定された所定値としてもよいし、例えば、当該車両運用パターンに含まれる回送列車の本数に応じて設定される値であってもよい。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３〜４の何れかに記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車放出手段が、前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を、当該車両運用パターンの評価値に基づいて選択するためのプログラムを含むことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５記載の発明によれば、車両運用パターンから列車を放出する際に、例えば、列車を放出することにより当該車両運用パターンの評価が上がるように、放出する列車を選択することができるので、より優良な車両運用計画案を作成することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項３〜５の何れか記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車取込手段が、前記記憶手段に記憶された車両運用パターンの評価値に基づいて、前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内、１又は複数の列車を選択するためのプログラムを含むことを特徴とする。
【００１８】
この請求項６記載の発明によれば、余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内から列車を取込む際に、例えば、列車を取込むことにより当該車両運用パターンの評価が上がるように、取込む列車を選択することができるので、より優良な車両運用計画案を作成することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６の何れか記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記ダイヤデータ入力手段により入力された列車ダイヤを構成する列車の価値を一時的に変更する列車価値変更手段を前記コンピュータに機能させるためのプログラムを含むことを特徴とする。
【００２０】
この請求項７記載の発明によれば、例えば、特定の列車の価値を操作して、当該価値を一時的に変更させることができる。
【００２１】
また、請求項８記載の発明のように、請求項７記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車取込手段が前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の内から１又は複数の列車を選択する際に、前記列車価値変更手段が、前記余剰列車記憶手段に記憶されている列車の全部又は一部の価値を変更するためのプログラムを含むこととしてもよい。
【００２２】
この請求項８記載の発明によれば、余剰列車記憶手段に記憶されている列車から車両運用パターンに取込む列車を選択する際に、当該列車を取込むことにより該当する車両運用パターンの評価が上がるように、その価値を一時的に変更させることができる。これによれば、例えば、運行が希望される特定の列車が、なるべく余剰列車記憶手段から選択されて取込まれるように操作することができる。従って、作成者の意図を可及的に反映させた車両運用計画案を作成することができる。
【００２３】
また、請求項９記載の発明のように、請求項８記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記列車放出手段が前記記憶手段に記憶された車両運用パターンに含まれる１又は複数の列車を選択する際に、前記列車価値変更手段が、前記記憶手段に記憶された各車両運用パターンに含まれる全部又は一部の列車の価値を変更するためのプログラムを含むこととしてもよい。
【００２４】
この請求項９記載の発明によれば、車両運用パターンから列車を選択して放出する際に、当該列車を放出することにより該当する車両運用パターンの評価が上がるように、その価値を一時的に変更させ、当該列車を優先的に放出させるように操作することができる。
【００２５】
請求項１０記載の車両運用計画作成プログラムは、
コンピュータを、
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
前記列車ダイヤを構成する列車を所定の接続条件を満たすように接続することにより、複数の車両運用パターンを作成する作成手段（例えば、図１９に示す車両運用案作成部１１２）と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段（例えば、図１９に示す運用パス一覧格納領域２１２）と、
前記記憶手段により記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段（例えば、図１９に示す評価部１１４）と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記車両データ入力手段により入力された各車両に対応する車両運用パターンを、所定の制約条件を満足するように、前記記憶手段により記憶された車両運用パターンの中から選択して、車両運用パターンの１つの組合せとするともに、前記所定の制約条件を満足する限りにおいて複数の組合せを列挙する列挙手段（例えば、図１９に示す車両運用案作成部１１２）と、
前記列挙手段により列挙された組合せの内、当該組合せを構成する車両運用パターンの評価値の和が最大の組合せを車両運用計画として出力する車両運用計画出力手段（例えば、図１９に示す評価部１１４）として機能させることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１３記載の車両運用計画作成装置は、
複数の列車のデータを含む列車ダイヤを入力するダイヤデータ入力手段と、
前記列車ダイヤを構成する列車を所定の接続条件を満たすように接続することにより、複数の車両運用パターンを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された各車両運用パターンを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された各車両運用パターンの評価値を所定の評価算出方法に基づいて算出する車両運用パターン評価手段と、
複数の車両データと、各車両の運用開始駅及び運用終了駅と、各車両の運用開始時刻及び運用終了時刻とを入力する車両データ入力手段と、
前記車両データ入力手段により入力された各車両に対応する車両運用パターンを、所定の制約条件を満足するように、前記記憶手段により記憶された車両運用パターンの中から選択して、車両運用パターンの１つの組合せとするともに、前記所定の制約条件を満足する限りにおいて複数の組合せを列挙する列挙手段と、前記列挙手段により列挙された組合せの内、当該組合せを構成する車両運用パターンの評価値の和が最大の組合せを車両運用計画として出力する車両運用計画出力手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２７】
この請求項１０又は１３記載の発明によれば、予め設定された制約条件を満足する車両運用パターンの組合せを全て列挙し、当該車両運用パターンの各組合せについて、予め設定された評価基準に基づいて評価することにより、最適な車両運用計画案を抽出することができる。
【００２８】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の車両運用計画作成プログラムであって、
前記車両データ入力手段により入力された各車両の輸送量を設定する設定手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムと、
前記所定の制約条件に、所定駅の所定時間帯の必要輸送量条件を含めるためのプログラムと、
を含むことを特徴とする。
【００２９】
この請求項１１記載の発明によれば、所定駅の所定時間帯の必要輸送量条件を満足する車両運用計画を作成することができる。具体的には、所定駅において所定時間帯に予想される旅客数を指定することにより、当該駅の当該時間帯における各車両の輸送容量が、当該指定された旅客数以上となるような車両運用計画を作成することができる。従って、指定した必要輸送量を確保可能な車両運用計画を作成することができるので、作成者の所望する、より優良な車両運用計画を作成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明に係る車両運用計画作成装置の実施の形態について詳細に説明する。尚、以下では、１台のパーソナル・コンピュータ（以下、パソコンという。）で車両運用計画作成装置を構成することとして説明するが、これに限定されるものではない。
【００３１】
車両運用計画とは、上述したように、車両の使用順序や車両に対する保守管理を含む車両の運用に関する計画のことであり、各駅における列車の着発時刻を定義した列車ダイヤに基づいて作成される。本実施の形態における車両運用計画作成装置は、この列車ダイヤデータの他、例えば、当該列車ダイヤを構成する各列車の価値情報、車両の形式情報や制約情報といった車両情報、旅客の輸送量情報等に基づいて車両運用計画を作成し、出力する。
【００３２】
ここで、列車の価値とは、特急列車、急行列車、或いは緩行列車といった列車種別に基づいて設定される値であり、例えば、列車のスピードが速い程価値が高く設定される。
【００３３】
車両の形式情報とは、例えば、特急列車用の車両や緩行列車用の車両といった、各車両の形式に関する情報のことである。列車ダイヤには、列車種別の異なる列車が混在しているが、車両運用計画において、車両の形式と、当該車両により運用される列車の列車種別とが合致していることが望ましい。
【００３４】
また、車両の制約情報は、例えば、車両の運用開始／終了駅やその運用開始／終了時刻等に関する情報を含み、列車ダイヤを構成する列車に車両を割り当てる際に、当該車両による当該列車の運用の可否を決定する基準の１つとなる情報である。
【００３５】
そして、旅客の輸送量情報とは、所定の駅の所定の時間帯における旅客の輸送量に関する情報である。車両運用計画においては、予想される旅客の輸送量が確保されることが望ましい。即ち、指定された時間帯に該当する駅に到着する列車、或いは該当する駅から発車する列車による旅客の輸送容量の和が、当該予想される輸送量以上である車両運用計画が望まれる。本車両運用計画作成装置においては、所望する輸送量情報を入力することができるようになっている。具体的には、時間帯と、駅と、当該時間帯の当該駅における降車する旅客数の要求値或いは当該駅から乗車する旅客数の要求値とを指定する。
【００３６】
本車両運用計画作成装置は、以上説明した、列車の価値情報、車両情報、或いは指定された旅客の輸送量情報等を考慮して車両運用計画を作成する。
【００３７】
図１に、列車ダイヤを表示させた表示画面の一例を示す。同図において、横軸が時刻、縦軸が駅Ａ、駅Ｂ、駅Ｃ、駅Ｄを示しており、列車毎に傾斜線で列車の運行を表す列車スジが描画されている。この列車スジの内、例えば、太線で表された列車スジに対応する列車は急行列車、細線で表された列車スジに対応する列車は緩行列車である。
【００３８】
また、領域Ｆ１０，Ｆ１２，Ｆ２０，Ｆ２２は、旅客の輸送量が指定されたことを示している。例えば、領域Ｆ１０は、時刻Ｔｓから時刻Ｔｅの時間帯に駅Ｂに到着する列車から降車する旅客数が指定されていることを示し、領域Ｆ２２は、時刻Ｔｓから時刻Ｔｅの時間帯に駅Ｄから発車する列車に乗車する旅客数が指定されていることを示している。
【００３９】
図２に、例えば、駅Ａに車両ａ，ｂ，ｃが、駅Ｃに車両ｄが、駅Ｄに車両ｅ，ｆが停留されていることとして作成された車両運用計画を表示した表示画面の一例を示す。同図に示すように、各車両の車両運用パターンである運用パスがそれぞれ決定されている。即ち、車両ａ〜ｆの各車両が各々割り当てられた運用パスに従って列車を運行することにより当該列車ダイヤを実現することができる。
【００４０】
また、例えば、車両ｄの運用開始駅及び運用終了駅がＣ駅であるため、回送列車Ｔ１０，Ｔ１２がそれぞれ設定されている。さらに、何れの車両の運用案にも含まれない列車Ｔ２０，Ｔ２２が運休列車に設定されている。
【００４１】
以上説明したように、本車両運用計画作成装置においては、車両運用計画を作成するとともに、運休列車や、回送列車の設定案を同時に提案することができる。
【００４２】
〔第１の実施の形態〕
先ず、車両運用計画作成装置の第１の実施の形態について説明する。本第１の実施の形態においては、車両間で各車両が運用する列車の交換を繰り返すことにより、各車両が有する列車の組合せの最適解、即ち車両運用計画を得る。
【００４３】
ここで、車両間での列車のやり取りについて、図３を参照して説明する。同図において、解を構成する車両１〜５の運用パスがそれぞれ示されている。各車両には、「放出」或いは「取込」の何れか一方が設定され、「放出」が設定された運用パスにおいて、当該運用パスを構成する一部又は全部の列車が放出され、「取込」が設定された運用パスには、列車が取込まれる。
【００４４】
また、この際、複数の列車を対象にして、「取込」或いは「放出」の各操作を行うことも可能である。具体的には、例えば、終着駅と始発駅がそれぞれ入れ替わったある２本の列車において、一方の列車の終着駅に到着する時刻と、他方の列車が当該駅から発車する時刻との間に所定の時間間隔を備えている場合に、当該２本の列車を一組として扱い、当該一組の列車に対して、「取込」或いは「放出」の各操作を行うことも可能である。
【００４５】
図３においては、車両１，２に「放出」が設定され、例えば、車両１の運用パスから列車Ｔ３０，Ｔ３２の２本の列車が一組で、車両２の運用パスから列車Ｔ４０が、それぞれ放出されている。また、車両２の運用パスにおいては、列車Ｔ４０を放出することにより、回送列車Ｔ４２の運行が不要となる。
【００４６】
また、車両３，４，５には「取込」が設定され、例えば、車両３の運用パスに、列車１から放出された列車Ｔ３０，Ｔ３２の２本の列車が一組で取込まれている。
【００４７】
次に、車両運用計画作成装置１０の機能構成について、図４を参照して説明する。同図において、車両運用計画作成装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１００、ＲＡＭ（Random Access Memory）２００、ＲＯＭ（Read Only Memory）３００、入力装置４００、表示装置５００、記憶装置６００、記憶装置６００が備える記憶媒体７００等から構成され、記憶媒体７００以外の各機能部はバス８００により接続されている。
【００４８】
ＣＰＵ１００は、記憶媒体７００に格納されるプログラムやデータ、或いは入力装置４００から入力された入力データ等に基づいて、車両運用計画作成装置１０全体の制御、車両運用計画作成装置１０内の各機能部への指示等の各種処理を行う。また、ＣＰＵ１００は、処理結果をＲＡＭ２００に格納するとともに表示装置５００に出力し、ＲＡＭ２００に格納した処理結果の一部或いは全てを記憶媒体７００へ格納する。
【００４９】
また、ＣＰＵ１００は、本第１の実施の形態において、記憶媒体７００に格納された車両運用計画作成プログラム７５０を読み出して処理を実行する。このＣＰＵ１００により種々の機能が実現されるが、特に、初期解の生成処理を行う機能部を初期解生成部１０２、解の改善処理を行う機能部を改善部１０４、解の評価処理を行う機能部を評価部１０６と呼び、以下説明する。また、この初期解生成部１０２、改善部１０４、評価部１０６の各機能部は、別個独立したＣＰＵ等によって実現してもよい。
【００５０】
ＲＡＭ２００は、ＣＰＵ１００が実行する各種プログラムや、これらプログラムの実行に係るデータ等を一時的に格納するメモリ領域を備える。特に、候補解データを保持するための候補解格納領域２０２と、最良解データを保持するための最良解格納領域２０４と、市場データを保持するための市場データ格納領域２０６とを備える。
【００５１】
図５に、候補解格納領域２０２に格納される候補解データのデータ構造の一例を示す。同図に示すように、候補解データには、当該候補解に対応する車両運用計画を運用する各車両の運用パスデータが蓄積されるとともに、当該候補解のスコアデータが格納され、このスコアデータには、各運用パスのスコアの合計値が格納される。そして、運用パスデータには、各車両毎に、車両名と、当該車両の運用パスと、当該運用パスのスコアが格納される。
【００５２】
そして、運用パスには、例えば、当該車両が運用する列車の列車番号と、当該列車の列車種別と、当該列車種別に基づいて設定された列車の価値とが対応付けられた列車情報が、列車の接続順に格納されている。列車の価値とは、列車ダイヤデータ７１０を参照して取得した当該列車の価値を表す数値データである。
【００５３】
また、最良解格納領域２０４に格納される最良解データのデータ構造は、この候補解データのデータ構造と同一であり、後述する各種処理の結果得られた候補解の内、最もスコアの良い解データが格納される。
【００５４】
図６に、市場データ格納領域２０６に格納される市場データのデータ構造の一例を示す。同図に示すように、市場データには、後述する列車放出処理により放出される列車情報等の一覧が格納される。
【００５５】
ＲＯＭ３００には、ＣＰＵ１００により実行されるＩＰＬ（Initial Program Loader）プログラムや、当該ＩＰＬプログラムに係る各種初期設定値等が格納される。
【００５６】
入力装置４００は、カーソルキー、テンキー、各種ファンクションキー等を備えたキーボード、及びマウス等のポインティングデバイスを含み、キーボードにおいて押下されたキーの押下信号やマウスの位置信号等の操作信号をＣＰＵ１００に出力して、各種選択指示等の入力手段を実現する。
【００５７】
表示装置５００は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の各種表示装置であり、ＣＰＵ１００から入力される表示情報を出力する。
【００５８】
記憶媒体７００は、例えば、ハードディスク、ＩＣメモリカード、磁気ディスク、光ディスク等により実現され、車両運用計画作成装置１０の動作に係る各種処理プログラムや当該処理プログラムによる処理結果等のデータが格納される。ＣＰＵ１００は、記憶装置６００を介して記憶媒体７００に格納されるデータの読み込みや書き込み等の処理を行う。
【００５９】
また、この記憶媒体７００には、本第１の実施の形態を実現するため、特に、列車ダイヤデータ７１０と、車両運用計画データ７２０と、車両データ７３０と、スコア算出用テーブル７４０と、車両運用計画作成プログラム７５０とが格納され、この車両運用計画作成プログラム７５０は、初期解生成プログラム７５２と、改善プログラム７５４と、評価プログラム７５６とを含む。
【００６０】
列車ダイヤデータ７１０には、列車ダイヤを構成する列車の列車情報が蓄積され、この列車情報には、特に、各列車の列車番号、各駅における着発時刻、列車種別、価値等の情報が含まれる。車両運用計画データ７２０には、本車両運用計画装置１０により作成・確定された車両運用計画データが格納される。車両データ７３０には、当該列車ダイヤを実現するために運用される車両に関するデータが格納され、各車両毎に、車両の形式と、運用開始駅と終了駅及びその時刻とがそれぞれ定義されている。そして、スコア算出用テーブル７４０には、項目毎に得点が定義され、各運用パスのスコアを算出する際に参照される。
【００６１】
次に、上述した構成の車両運用計画作成装置１０の動作について詳細に説明する。図７は、車両運用計画作成プログラム７５０を読み出して実行することによるＣＰＵ１００の処理動作を示すフローチャートである。
【００６２】
例えば、車両運用計画作成装置１０の電源が投入されると、ＣＰＵ１００は、車両運用計画作成プログラム７５０の実行を開始し、車両運用計画を作成するための条件入力や車両運用計画作成要求の入力を待機する。車両運用計画作成要求の入力を受け付けると、先ず、初期解生成部１０２が、初期解生成処理を実行する（ステップＡ１０）。続いて、改善部１０４が、解の改善処理を実行し（ステップＡ２０）、次いで、評価部１０６が、得られた解を評価する評価処理を実行する（ステップＡ３０）。
【００６３】
続いて、ＣＰＵ１００は、解の改善処理及び評価処理を予め設定された回数（ｎ回）繰り返したか否かを判定し（ステップＡ４０）、ステップＡ２０に戻って上述した処理をｎ回繰り返す。そして、ＣＰＵ１００は、解の改善処理をｎ回繰り返したと判断した場合に、作成した車両運用計画案を、例えばＲＡＭ２００に格納して保持するとともに、車両運用計画案の作成処理（ステップＡ１０〜ステップＡ４０）を予め設定された回数（ｍ回）繰り返したか否かを判定し（ステップＡ５０）、ステップＡ１０に戻って上述した処理をｍ回繰り返す。
【００６４】
また、ステップＡ５０において、ＣＰＵ１００は、新たに作成された車両運用計画案のスコアが保持されている車両運用計画案のスコアより高い場合には、当該格納領域を新たな車両運用計画案により更新する。そして、市場データ格納領域２０６に列車情報が存在する場合には、該当する列車を運休列車に設定する。
【００６５】
次いで、ステップＡ５０において、車両運用計画案の作成処理をｍ回繰り返したと判断した場合、ＣＰＵ１００は、本処理を終了する。また、この際、ＣＰＵ１００は、保持されている車両運用計画案を車両運用計画データ７２０に格納し、車両運用計画を確定する。
【００６６】
以下、上述した車両運用計画案の作成処理について、図８に示す列車ダイヤの車両運用計画を作成する場合を例にとって説明する。同図に示すように、列車ダイヤは、駅ＡＡ〜駅ＢＢ間を運行する列車ａａ及び列車ｂｂから構成される。そして、列車ａａの列車種別は緩行列車、列車ｂｂの列車種別は急行列車であり、駅ＡＡには車両αが、駅ＢＢには車両βが、それぞれ列車ａａ及び列車ｂｂの運行を可能に停留されている。また、この車両αは急行用車両であり、車両βは緩行用車両である。
【００６７】
（１）初期解生成処理
図９に、初期解生成プログラム７５２を読み出して実行することによる初期解生成部１０２の動作フローを示す。同図に示すように、初期解生成部１０２は、先ず、車両データ７３０に格納される全ての車両に対して、運用パスを作成する順番を乱数により設定する（ステップＢ１０）。
【００６８】
例えば、使用車両である、駅ＡＡに停留する車両αと、駅ＢＢに停留する車両βについて、列車の運用パスの作成順序を、車両β，αの順に決定する。
【００６９】
続いて、初期解生成部１０２は、初期解を生成する。具体的には、初期解生成部１０２は、ステップＢ１０において設定した順番に、各車両に対して、以下に説明する運用パスの成立条件を全て満足した運用パスを作成する。
【００７０】
即ち、運用パスの成立条件とは、先ず、車両に割り当てる最初の列車は、当該車両の運用開始駅から、当該車両の運用開始時刻以降に発する列車であることを原則とする。ただし、運用開始時刻以降に回送列車を設定することにより、その列車の発時刻に間に合うならば、運用開始駅以外の駅から発する列車でも、最初の列車とする。
【００７１】
そして、２番目以降の列車には、所定の接続条件を満足する列車を接続する。即ち、列車同士を接続する際に、接続する駅において乗客・乗務員の乗り降りや清掃等を含む最小限の停止時間を確保するため、接続する前後の列車において、前列車の着時刻と後列車の発時刻との間に所定の時間間隔を設定する。さらに、前列車の終着駅と後列車の始発駅とが同一駅でなければ当該列車同士を接続することは不可能であるため、同一駅でない列車同士を接続する場合には、回送列車を設定する。
【００７２】
そして、最後の列車は、当該車両の運用終了時刻以前に、運用終了駅に着する列車であることを原則とする。ただし、回送列車を設定することにより、運用終了時刻以前に運用終了駅に着できるのであれば、運用終了駅以外の駅に着する列車でも最後の列車とする。
【００７３】
尚、既に別の車両の運用パスに取り込まれている列車は、当該車両の運用パスには取り込まない。
【００７４】
先ず、初期解生成部１０２は、上述した運用パスの成立条件に従い、当該車両の最初の列車とできる列車を１または複数見つけ、それぞれの列車について、運用パスの最初の列車とした場合の運用パスのスコアを計算して、運用パスのスコアが最も高くなる列車を、運用パスの最初の列車に決定する（ステップＢ２０）。また、この際、最初の列車となる列車が１つも見つからない場合には、当該車両は運用しないこととして、後述するステップＢ５０に遷移する。
【００７５】
ここで、スコアの算出処理について説明する。各運用パスのスコアは、例えば、運用パスを構成する列車の価値、当該運用パスに割り当てられた車両の形式と運行する列車の列車種別とが合致しているか否かを示す情報、当該運用パスが回送列車を含むか否かを示す情報等に基づいて算出される。
【００７６】
具体的には、初期解生成部１０２は、車両データ７３０を参照して当該車両の形式を取得するとともに、候補解格納領域２０２を参照して各列車の列車種別と価値を取得し、さらに、スコア算出用テーブル７４０を参照して、当該運用パスのスコアを算出する。図１０に、スコア算出用テーブル７４０の一例を示す。同図に示すように、スコア算出用テーブル７４０には、各項目毎の得点が定義されている。
【００７７】
次いで、初期解生成部１０２は、運用パスに含まれている最後の列車の後に接続できる列車を全て抽出し、接続できる列車が存在する場合には（ステップＢ３０：ＹＥＳ）、それぞれの列車を接続した場合の運用パスのスコアを計算して、運用パスのスコアが最も高くなる列車を、運用パスの次の列車に決定する（ステップＢ４０）。
【００７８】
そして、初期解生成部１０２は、ステップＢ３０に戻って上述した処理を繰り返して、列車ダイヤに定められた全ての列車に対して重複がないように運用パスを作成する。そして、ステップＢ３０において接続できる列車が存在しないと判断した場合には、得られた列車の接続パターンを当該車両の運用パスとして確定する。
【００７９】
次いで、初期解生成部１０２は、全ての車両について運用パスを作成したか否かを判断し（ステップＢ５０）、まだ運用パスを作成していない車両が存在する場合には、ステップＢ２０に戻って上述した処理を繰り返し、全ての車両について運用パスを作成する。そして、ステップＢ５０において、全ての車両について運用パスを作成したと判断した場合には、初期解生成部１０２は、当該生成した初期解データにより候補解格納領域２０２を更新して（ステップＢ６０）、本処理を終了する。
【００８０】
図１１（ａ）に初期解生成処理により作成された車両βの運用パスを、（ｂ）に車両αの運用パスの一例を示す。図１１（ａ）に示すように、車両βには、列車ａａ、列車ｂｂの順番に列車が接続された運用パスが割り当てられる。また、車両βが運用されることにより、当該列車ダイヤを構成する列車が全て運行されるので、図１１（ｂ）に示すように、車両αは運用されない。
【００８１】
また、図１１（ａ）において、車両βのスコア“３０”が算出されている。即ち、列車ａａについては、列車ａａの価値により“１０”、車両βが緩行用車両であり、列車ａａの列車種別と車両βの車両の形式とが合致しているため、更に“＋１０”となる。また、列車ｂｂについては、列車ｂｂの価値により“２０”、列車ｂｂの列車種別と車両βの車両の形式とが合致していないため、更に“−１０”となる。そして、図１１（ｂ）に示すように、何れの列車も運行しない車両αのスコアには“０”が設定される。
【００８２】
また、解を構成する各運用パスのスコアの合計値により、当該解のスコアを決定する。即ち、図１１（ａ），（ｂ）に示す各運用パスのスコアの合計値が算出され、初期解のスコア“３０”が決定される。
【００８３】
（２）解の改善処理
図１２に、改善プログラム７５４を読み出して実行することによる改善部１０４の動作フローを示す。同図に示すように、改善部１０４は、先ず、当該候補解を構成する各運用パスに対して、“０”若しくは“１”で乱数を発生させることにより「放出」又は「取込」の何れか一方を設定する（ステップＣ１０）。例えば、発生させた乱数が“０”の場合には「放出」を、“１”の場合には「取込」を該当する運用パスに設定する。
【００８４】
次いで、改善部１０４は、ステップＣ１０において「放出」が設定された運用パスに対して列車の放出処理を実行する（ステップＣ２０）。
【００８５】
図１３に、列車の放出処理に係る改善部１０４の動作フローを示す。同図に示すように、改善部１０４は、先ず、０から１の間で乱数を発生させ（ステップＤ１０）、発生させた乱数が予め設定されているパラメータＰｒｏｂＳ以下か否かを判定する（ステップＤ２０）。
【００８６】
ここで、パラメータＰｒｏｂＳは、放出する列車をランダムに選択するか、或いは放出後のスコアを考慮して選択するかを決定する際の閾値を示し、ユーザーの設定入力により変更可能な値である。
【００８７】
ステップＤ２０において、発生させた乱数がＰｒｏｂＳ以下と判断した場合、改善部１０４は、各運用パスに含まれる列車から１又は複数の列車を放出する組合せを全て列挙するとともに、列車を放出した場合の各運用パスのスコアをそれぞれ試算し、列車を放出することにより当該運用パスのスコアが良くなる組合せが存在するか否かを判定する（ステップＤ４０）。そして、改善部１０４は、現在のスコアより高いスコアが得られる組合せが存在しない場合には、本処理を終了する。
【００８８】
ステップＤ４０において、現在のスコアよりスコアが良い運用パスが存在した場合には、改善部１０４は、該当する列車の列車情報を市場データ格納領域２０６に追加して当該列車を放出するとともに（ステップＤ５０）、当該列車情報を候補解データから削除して候補解格納領域２０２を更新する（ステップＤ７０）。
【００８９】
また、ステップＤ２０において、発生させた乱数がＰｒｏｂＳ以下でないと判断された場合には、改善部１０４は、当該運用パスを構成する列車の中から放出する列車をランダムに選択して放出し、市場データ格納領域２０６及び候補解格納領域２０２を更新する（ステップＤ６０）。また、列車を放出する際に、改善部１０４は、複数の列車を一組として扱うことにより、当該一組の列車をまとめて放出することも可能である。そして、ステップＤ５０において列車が放出された際、或いはステップＤ６０において列車が放出された際には、続いて、放出後の運用パスのスコアを算出し、候補解格納領域２０２を更新する（ステップＤ７０）。
【００９０】
放出処理を終了すると、改善部１０４は、ステップＣ１０において「取込」が設定された運用パスに対して列車の取込処理を実行する（図１２；ステップＣ３０）。
【００９１】
図１４に、列車の取込処理に係る改善部１０４の動作フローを示す。同図に示すように、改善部１０４は、先ず、０から１の間で乱数を発生させ（ステップＥ１０）、発生させた乱数が予め設定されているパラメータＰｒｏｂＢの値以下か否かを判定する（ステップＥ２０）。
【００９２】
ここで、パラメータＰｒｏｂＢは、取込む列車をランダムに選択するか、或いは取込み後のスコアを考慮して選択するかを決定する際の閾値を示し、ＰｒｏｂＳと同様に、ユーザーの設定入力により変更可能な値である。
【００９３】
ステップＥ２０において、発生させた乱数がＰｒｏｂＢ以下と判断した場合、改善部１０４は、各運用パスに、市場データ格納領域２０６に格納されている１又は複数の列車情報を取込む組合せを全て列挙するとともに、列車を取込んだ場合の各運用パスのスコアをそれぞれ試算し、列車を取込むことにより当該運用パスのスコアが良くなる組合せが存在するか否かを判定する（ステップＥ４０）。そして、改善部１０４は、現在のスコアより高いスコアが得られる組合せが存在しない場合には、本処理を終了する。
【００９４】
ステップＥ４０において、現在のスコアよりスコアが良い運用パスが存在した場合には、改善部１０４は、該当する列車を取込み（ステップＥ５０）、当該列車の列車情報を市場データ格納領域２０６から削除するとともに候補解データに追加して候補解格納領域２０２を更新する（ステップＥ７０）。
【００９５】
また、ステップＥ２０において、発生させた乱数がＰｒｏｂＢ以下でないと判断された場合には、改善部１０４は、市場データ格納領域２０６に格納されている列車情報の中から取込む列車をランダムに選択して取込み（ステップＥ６０）、市場データ格納領域２０６及び候補解格納領域２０２を更新する（ステップＥ７０）。
【００９６】
列車取込処理を終了すると、改善部１０４は、当該候補解のスコアを算出し（図１２；ステップＣ４０）、候補解格納領域２０２を更新して（ステップＣ５０）、本処理を終了する。
【００９７】
図１５に、解の改善処理により車両間で列車を交換した際の車両α，βの運用パスの一例を示す。同図に示すように、車両α，β間で列車ｂｂがやり取りされ、各車両の運用パスが変更されている。即ち、車両βの運用パスを構成していた列車ｂｂが放出され、放出された列車ｂｂが車両αの運用パスに取込まれている。
【００９８】
具体的には、図１５に示すように、車両βの運用パスから列車を放出する組合せは、当該運用パスを構成する列車ａａ，ｂｂの何れも放出しない、何れか一方を放出する、或いは両方放出する場合があり、列車ａａ，ｂｂの何れも放出しない場合のスコアが一番高い。例えば、パラメータＰｒｏｂＳに基づいて放出する列車がランダムに選択され、列車ｂｂが放出される。
【００９９】
また、車両αの運用パスに列車を取込む組合せは、何れの列車も取込まない、或いは車両βの運用パスから放出されて市場データ格納領域２０６に保持されている列車ｂｂを取込む場合があり、何れの列車も取込まない場合のスコアが“０”であるのに対して、列車ｂｂを取込む場合のスコアが“２０”と高くなる。例えば、パラメータＰｒｏｂＢに基づいて、現在のスコアより良いスコアが得られる列車ｂｂが当該運用パスに取込まれる。
【０１００】
（３）解の評価処理
図１６に、評価プログラム７５６を読み出して実行することによる評価部１０６の動作フローを示す。同図に示すように、評価部１０６は、候補解のスコアと、最良解格納領域２０４に保持されている最良解のスコアとを比較判定し（ステップＦ１０）、最良解のスコアより候補解のスコアの方が良いと判断した場合に、当該候補解データで最良解格納領域２０４を更新して（ステップＦ２０）、本処理を終了する。
【０１０１】
例えば、図１５に示す例においては、解の改善処理により得られた候補解のスコアは“５０”であり、初期解生成処理により生じた初期解のスコア“３０”より高いスコアの解が得られている。
【０１０２】
以上説明したように、本第１の実施の形態における車両運用計画作成装置１０によれば、車両運用計画を作成する際の制約を満足する車両運用計画を作成することができる。
【０１０３】
また、本第１の実施の形態における車両運用計画作成装置１０によれば、列車ダイヤに対して使用可能な車両を指定することにより、指定された車両で当該列車ダイヤを実現させるように車両運用計画を作成することができる。これによれば、例えば、雪や雨等の影響により運行する車両数を減少させたい場合等にも対応することが可能である。即ち、本第１の実施の形態においては、指定された車両による運行が不可能な列車は運休列車として扱われるので、列車ダイヤに対して与える車両数を減少させることにより、当該列車ダイヤを所望の車両数で運用させるための車両運用計画を作成することができる。
【０１０４】
また、市販のパソコンを用い、列車ダイヤデータ、車両データ等のデータを設定して本第１の実施の形態を適用した実験を行った結果、各種制約を満足する車両運用計画を得ることができた。図１７に、出力された車両運用計画を示す。また、この車両運用計画を作成するのに要した処理時間は約１０秒であった。
【０１０５】
以上、第１の実施の形態について説明したが、さらに、運用パス間で列車をやり取りする際に、各列車の価値を一時的に変化させることが可能である。即ち、本第１の実施の形態においては、車両運用計画案の作成処理を実行した際に、最終的に市場データ格納領域２０６に保持されている列車を運休列車として扱うため、列車の取込処理の実行時において、運行が望まれる列車の列車情報が市場データ格納領域２０６に格納された際に、当該列車の列車情報が何れかの運用パスに取込まれるように、その価値を一時的に高く設定する。
【０１０６】
例えば、輸送量情報に基づいて、指定された旅客数を満足するために運行することが望ましいと判断された列車や、特急列車や急行列車等で特に運行させたい列車といった特定の列車の価値を操作する。これによれば、使用者の意図を可及的に反映させた車両運用計画を作成することができる。
【０１０７】
具体的には、改善部１０４は、列車の取込処理を実行する際に、該当する列車の列車情報が市場データ格納領域２０６に格納された場合に、当該列車の価値を操作して、一時的にその値を大きく設定する。本実施の形態においては、列車の価値は当該列車の列車種別に基づいて設定され、例えば、緩行列車には価値“１０”が設定されるが、図６に示す市場データ格納領域２０６において、例えば、運行することが望ましいと判断された緩行列車である列車Ｔ００４２の価値が操作されて“３０”に設定されている。設定された列車Ｔ００４２の価値“３０”は、市場データ格納領域２０６に格納されている間において一時的に変更される値であり、列車の取込処理により何れかの運用パスに取込まれた際に、本来の値（この場合は“１０”）に再設定される。
【０１０８】
また、改善部１０４において実行される列車の放出処理及び列車の取込処理により運用パス間で列車がやり取りされる際に、各運用パスにおいて希望される列車の条件を指定することが可能なように構成することとしてもよい。
【０１０９】
具体的には、改善部１０４は、各運用パスにおいて取込むことによりそのスコアが良くなる列車の条件として、例えば、運行される時間帯、始発駅、終着駅、或いは列車種別といった情報を設定することにより定義する。そして、改善部１０４は、当該条件に合致する列車を含む車両運用パスに対する列車の放出処理の実行時に、当該列車を優先的に放出させるように、例えばその価値を一時的に低く設定する。従って、例えば、作成される車両運用計画に含まれる回送列車を削減させるような条件を指定することにより、より優良な車両運用計画を作成することができる。
【０１１０】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。尚、本第２の実施の形態における車両運用計画作成装置の構成は、第１の実施の形態において図４に示して説明した車両運用計画作成装置１０の構成において、ＣＰＵ１００を図１９（ａ）に示すＣＰＵ１１０、ＲＡＭ２００を図１９（ｂ）に示すＲＡＭ２１０、記憶媒体７００を図１９（ｃ）に示す記憶媒体９００に置き換えた構成と同様であり、以下、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１１】
本第２の実施の形態は、車両運用計画の作成を整数計画問題として捉え、後述する制約条件を満足するとともに目的関数を最大化する車両運用計画案を採用することで、車両運用計画を自動的に作成するものである。ここで、整数計画法は、組合せ最適化問題を、各種変数と、当該変数を用いた線形の等式や不等式、或いは整数による制約等により設定される制約式と、目的関数とを与えることにより定式化し、当該制約式を満足するとともに目的関数の値が最大或いは最小となる解を算出することにより解を得る手法のことである。
【０１１２】
制約式は、以下に説明する制約条件を数式化したものを与えることとする。即ち、先ず、車両運用計画案を構成する運用パスに含まれる列車が重複しないように、且つなるべく漏れがないようにすることが必要である。例えば、図１８（ａ）に示す列車ダイヤにおいて、列車Ｔ５０は、運用パスＰ１，Ｐ２，Ｐ３等、複数の運用パスの構成要素となり得るが、車両運用計画において、列車Ｔ５０は多くとも１つの運用パスにのみ含まれ、何れの運用パスにも含まれない場合には運休列車として設定される。
【０１１３】
また、車両運用計画を構成する運用パスに割り当てられる車両が重複しないことが必要である。例えば、図１８（ｂ）に示す列車ダイヤにおいて、車両Ｃ１は、運用パスＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３等、複数の運用パスを運用することが可能であるが、車両運用計画において、車両Ｃ１は多くとも１つの運用パスにのみ割り当てられ、何れの運用パスにも割り当てられない場合には当該車両は運用されない。
【０１１４】
さらに、ある駅の所定の時間帯における旅客の輸送量ついて、予め予想される旅客の輸送量が確保される必要がある。具体的には、駅と、時間帯と、当該時間帯において当該駅に到着する列車から降車する旅客、或いは発車する列車に乗車する旅客の総量を指定することができるようになっており、当該指定された旅客の総量に基づいて、当該時間帯において当該駅に到着する列車、或いは発車する列車の容量の総和が、当該指定された旅客の輸送量以上でなければならない。
【０１１５】
目的関数としては、作成された車両運用計画案の評価値を示す関数が与えられ、評価が最大となる車両運用計画案が採用される。
【０１１６】
次に、図１９を参照して、本第２の実施の形態におけるＣＰＵ１１０と、ＲＡＭ２１０と、記憶媒体９００の構成について説明する。図１９（ａ）にＣＰＵ１１０の、（ｂ）にＲＡＭ２１０の、（ｃ）に記憶媒体９００の構成をそれぞれ示す。
【０１１７】
ＣＰＵ１１０は、本第２の実施の形態において、記憶媒体９００に格納された車両運用計画作成プログラム９５０を読み出して処理を実行する。特に、図１９（ａ）に示すように、車両運用計画案の作成処理を行う機能部を車両運用案作成部１１２、作成した各車両運用計画案の評価処理を行う機能部を評価部１１４と呼び、以下説明する。また、車両運用案作成部１１２と、評価部１１４とは、別個独立したＣＰＵ等によって実現してもよい。
【０１１８】
また、図１９（ｂ）に示すように、ＲＡＭ２１０は、特に、車両の運用パスの一覧を保持する運用パス一覧格納領域２１２と、運用パスの組合せの一覧を保持する運用パス組合せ一覧格納領域２１４とを備える。そして、図１９（ｃ）に示すように、記憶媒体９００には、特に、列車ダイヤデータ９１０と、車両運用計画データ９２０と、車両データ９３０と、スコア算出用テーブル９４０と、車両運用計画作成プログラム９５０とが格納され、この車両運用計画作成プログラム９５０は、車両運用案作成プログラム９５２と、評価プログラム９５４とを含む。
【０１１９】
次に、上述した構成の車両運用計画作成装置１０の動作について詳細に説明する。図２０は、車両運用計画作成プログラム９５０を読み出して実行することによるＣＰＵ１１０の処理動作を示すフローチャートである。
【０１２０】
例えば、車両運用計画作成装置１０の電源が投入されると、ＣＰＵ１１０は、車両運用計画作成プログラム９５０の実行を開始し、車両運用計画を作成するための条件入力や、車両運用計画作成要求の入力を待機する。
【０１２１】
車両運用計画作成要求の入力を受け付けると、先ず、車両運用案作成部１１２が、車両運用案作成プログラム９５２の実行を開始し、車両運用案作成処理を行う。即ち、先ず、所定の接続条件を満足する運用パスを列挙する（ステップＧ１０）。具体的には、接続する前後の列車において、前列車の着時刻と後列車の発時刻との間に所定の時間間隔が設定可能な列車を順次接続した運用パスを全て列挙する。また、車両運用案作成部１１２により列挙された運用パスは、運用パス一覧格納領域２１２に保持される。
【０１２２】
次いで、当該運用パスの内、上述した制約条件を満足した運用パスの組合せを全て列挙する（ステップＧ２０）。また、車両運用案作成部１１２により列挙された運用パスの組合せは、運用パス組合せ一覧格納領域２１４に保持される。
【０１２３】
続いて、評価部１１４が、評価プログラム９５４の実行を開始し、評価処理を行う。即ち、先ず、ステップＧ２０において列挙された各運用パスの組合せのスコアを算出し、各組合せのスコアをそれぞれ算出する（ステップＧ３０）。次いで、算出したスコアが最大となる運用パスの組合せを選択し（ステップＧ４０）、当該運用パスの組合せに相当する車両運用計画を解として出力する。
【０１２４】
以上説明したように、本第２の実施の形態によれば、予め設定された制約条件を満足する運用パスの組合せ全てについて評価を行い、最適な車両運用計画案を抽出することができる。
【０１２５】
以上、本発明を適用した２つの実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【０１２６】
例えば、列車の価値の設定入力が可能なように構成することとしてもよい。例えば、得られた車両運用計画において運休列車に設定された列車を運行させたい場合等、当該列車の価値を高く設定して再度車両運用計画を作成することにより、当該列車を運行列車とする車両運用計画を生成し得る。これにより、作成者の意図を可及的に反映させた車両運用計画を作成することができる。
【０１２７】
また、車両運用計画を、車両に対して実施される検査計画に基づいて作成することとしてもよい。ここで、検査とは、例えば、仕業検査、交番検査、重要部検査、全般検査といった、メンテナンスのために車両に対してその走行時間や距離に応じて実施することが義務付けられている検査のことである。具体的には、検査周期や当該周期に対応した検査の内容等が規定されている。例えば、検査計画情報を入力することにより、各車両に対して、各検査が設定された検査周期を超過することなく実施されるように配慮して車両運用計画を作成する。
【０１２８】
また、得られた解を評価する際に、当該解に運休列車や回送列車が含まれるか否か、或いは含まれる運休列車や回送列車の本数等を考慮して当該解のスコアを算出して評価することとしてもよい。
【０１２９】
さらに、運用パスの部分的な重複を許すことにより、分割・併合を含めた場合に拡張することも可能である。
【０１３０】
また、車両を、運転士及び車掌等の業務に従事する列車の乗務員に置き換えることにより、本実施の形態において説明した手法を用いて乗務員の運用計画を作成することが可能である。具体的には、各乗務員の乗降可能な駅や時刻等を制約条件として設定し、当該制約条件を満たすように列車に乗務員を割り当てて乗務員の運用パターンを作成する。尚、この場合、上記実施の形態において説明した旅客の輸送量確保の部分を適用する必要がないのは勿論である。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、列車ダイヤに基づいて作成された各車両運用パターンに含まれる列車の放出或いは取込処理を実行することにより、車両運用パターン間で列車を交換して各車両運用パターンを変形し、さらに、変形した車両運用パターン或いは当該車両運用パターンにより構成される車両運用計画案を、予め設定された評価基準に基づいて評価することができる。そして、列車の放出或いは取込処理を繰り返し実行することにより、より良い車両運用パターンの取得を試み、評価が最良の車両運用計画を出力させることができるので、作成者の所望する車両運用計画を取得することが可能となる。
【０１３２】
さらに、予め設定された制約条件を満足する車両運用パターンの組合せを全て列挙し、当該車両運用パターンの各組合せについて、予め設定された評価基準に基づいて評価することにより、最適な車両運用計画案を抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】列車ダイヤを表示させた表示画面の一例を示す図である。
【図２】車両運用計画を表示させた表示画面の一例を示す図である。
【図３】車両間での列車のやり取りを説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態における車両運用計画装置の機能構成を示す図である。
【図５】候補解データのデータ構造の一例を示す図である。
【図６】市場データのデータ構造の一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態における車両運用計画作成処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】列車ダイヤの一例を示す図である。
【図９】初期解生成処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】スコア算出用テーブルの一例を示す図である。
【図１１】初期解生成処理を説明するための図である。
【図１２】解の改善処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】列車放出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】列車取込処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第１の実施の形態における車両運用計画案の作成処理の一例を示す図である。
【図１６】解の評価処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】第１の実施の形態を適用して得られた車両運用計画の一例を示す図である。
【図１８】運用パスの組合せ作成時における制約条件を説明するための図である。
【図１９】第２の実施の形態におけるＣＰＵの構成（ａ）、ＲＡＭの構成（ｂ）、記憶媒体の構成（ｃ）の一例を示す図である。
【図２０】第２の実施の形態における車両運用計画作成処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０          車両運用計画作成装置
１００      ＣＰＵ
１０２    初期解生成部
１０４    改善部
１０５    評価部
２００      ＲＡＭ
２０２    候補解格納領域
２０４    最良解格納領域
２０６    市場データ格納領域
３００      ＲＯＭ
４００      入力装置
５００      表示装置
６００      記憶装置
７００      記憶媒体
７１０    列車ダイヤデータ
７２０    車両運用計画作成データ
７３０    車両データ
７４０    スコア算出用テーブル
７５０    車両運用計画作成プログラム
７５２  初期解作成プログラム
７５４  改善プログラム
７５６  評価プログラム
８００      バス
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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