JP2006079440A - 乗務員運用整理案作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 将来の予測ダイヤと乗務員計画情報を考慮して、列車運行の乱れによって発生する乗務員運用計画の矛盾を解消する新たな乗務員運用整理案を作成する乗務員運用整理案作成装置を得る。
【解決手段】 列車の乱れが発生した場合に、将来の予測ダイヤを予測ダイヤ取得部２により取得すると共に乗務員運用情報取得部３により、乗務員運用計画情報および乗務員運用実績情報を取得し、時刻指定部６により指定された乗務員運用整理の開始時刻以降の行路を、行路分解部５により行程単位に切断し、次いで、行程割当部７により、切断された行程を、新たな行路に割当てて、列車の乱れが生じた場合の乗務員運用計画の矛盾を解消するようにした。
【選択図】図４

Description

この発明は、列車運行の乱れによって発生する乗務員運用計画の矛盾を解消するように、新たな乗務員運用整理案を作成する乗務員運用整理案作成装置に関するものである。

乗務員の乗務スケジュールを示す乗務員運用計画は、前もって作成された列車ダイヤに従って事前に作成される。列車運行が乱れると運用計画も変更する必要が生じる。これを乗務員運用整理業務と呼ぶ。乗務員運用整理業務では、列車運行の乱れが発生した時点における乗務員運用状態や乗務員の労働条件を勘案しながら短時間のうちにすべての列車に乗務員を割り当てる必要があり、これまでは指令所の運用指令員や乗務区所の当直により手作業で行われていた。（例えば非特許文献１参照）。
また、非特許文献２には、列車ダイヤに対して、計算機による乗務員運用計画を立案するものが、示され、それは、状態選択法を用いて、割当ルール及び状態選択知識に基づき初期解を作成する初期解生成部と、この初期解生成部により作成された初期解に対して、修正操作を繰り返して最終的な実行可能解を、条件緩和探索法によって得る暫定解修正部とにより構成されている。

ＪＲ ＥＡＳＴ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ，Ｎｏ．５，ｐｐ．０４３−０５４（２００３），原啓太他、「運用トータル管理システムの開発」（４．１節） 電気学会論文誌，Ｖｏｌ．１１９−Ｃ，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１３７７−１３８２（１９９９）、竹田真也他、「状態選択法と条件緩和探索法による知識型乗務員運用計画方式」

従来の乗務員運用整理は、非特許文献１に記載されているように、指令所の運用指令員や乗務区所の当直の手作業によって行われているため、手配に長い時間を要したり、手配漏れの発生によって一層の輸送混乱を招くなどの問題があった。
また、非特許文献２の乗務員運用計画法では、計算機により列車ダイヤに対して乗務員運用計画を立案するものの、列車ダイヤの乱れに対しては、何ら配慮されておらず、列車運行の乱れによって発生する乗務員運用計画の矛盾を解消することができないという問題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、将来の予測ダイヤと乗務員運用情報を考慮して、列車運行の乱れによって発生する乗務員運用計画の矛盾を解消する新たな乗務員運用整理案を作成する乗務員運用整理案作成装置を得ることを目的とする。

この発明に係る乗務員運用整理案作成装置においては、計画列車ダイヤによる列車の運行に乱れが発生した場合に、列車運行管理装置から将来の予測列車ダイヤを取得する予測ダイヤ取得部、計画列車ダイヤに基づいて作成され、乗務員の一連の作業である行路に乗務員の乗務作業単位である行程が割当てられた乗務員運用計画を、乗務員運用情報管理装置から取得する乗務員運用情報取得部、乗務員運用整理の開始時刻を指定する時刻指定部、この時刻指定部により指定された乗務員運用整理の開始時刻以降の乗務員運用計画の行路を行程単位に切断する行路分解部、及びこの行路分解部により切断された各行程を、予測列車ダイヤに基づいて行路に割当てることにより乗務員運用整理案を作成する行程割当部を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、計画列車ダイヤによる列車の運行に乱れが発生した場合に、列車運行管理装置から将来の予測列車ダイヤを取得する予測ダイヤ取得部、計画列車ダイヤに基づいて作成され、乗務員の一連の作業である行路に乗務員の乗務作業単位である行程が割当てられた乗務員運用計画を、乗務員運用情報管理装置から取得する乗務員運用情報取得部、乗務員運用整理の開始時刻を指定する時刻指定部、この時刻指定部により指定された乗務員運用整理の開始時刻以降の乗務員運用計画の行路を行程単位に切断する行路分解部、及びこの行路分解部により切断された各行程を、予測列車ダイヤに基づいて行路に割当てることにより乗務員運用整理案を作成する行程割当部を備えたので、矛盾のない乗務員運用整理案を得ることができると共に、列車運行の乱れ時の混乱を最小限に抑えることができる。

実施の形態１．
図１は、列車ダイヤの例を示す図である。
図１において、縦軸は、位置及び駅名、横軸は、時刻を表し、斜め線は、列車の走行計画を示す。このうち、太線部分は、ある乗務員の行う１日分の一連の作業である行路を示し、列車１本１本への乗務作業を示す行程の集合として構成する。行程は、休憩を挟まず、連続して列車に乗務する作業単位である。この行程には、自分で列車の運転を行う実乗や、他の駅に移動するために他の乗務員が運転する列車に乗務する便乗、車庫への出入りを示す入区・出区などの種別がある。
図１の太線で示した行路は、所属のＢ駅にて勤務を開始した後、Ｂ駅からＡ駅に向かう列車に乗務し、Ａ駅にて折返してＡ駅からＢ駅まで列車に乗務する。その後、Ｂ駅にて待機した後、Ｂ駅からＡ駅、Ａ駅からＥ駅、さらに食事休憩をはさんでＥ駅からＢ駅への列車に乗務して、勤務を終了する、ことを表わしている。

図２は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置のダイヤに乱れが生じたときの乗務員運用整理の例を示す図である。
図２において、１２時前にＡ駅から乗務した列車が、列車運行の乱れの影響を受けて大幅に遅延した結果、その列車の乗務員が、Ｅ駅で次に乗務する予定であったＸＸ列車（Ｅ駅からＢ駅まで）の発車時刻に間に合わないと予測されるケースである。この場合、点線で示されるように、２本後のＹＹ列車に乗務するように乗務員運用を変更すれば、途中の食事休憩を確保しつつ、乗務員が所属するＢ駅に戻って勤務を終了することができる。

図３は、乗務員の労働上の制約条件の例を示す図である。
図３において、次の制約条件が示されている。項番１、拘束時間には上限が決まっている。項番２、食事時間帯には３０−４０分以上の食事休憩を取る。項番３、２時間程度の運転と一定時間の休憩を繰り返す。項番４、運転交代は主要駅または乗務員詰所に限られる。項番５、列車の乗り継ぎには番線移動時間を確保する。

図４は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置を示す構成図である。
図４において、乗務員運用整理案作成装置１の予測ダイヤ取得部２は、列車運行管理装置１０が管理する、列車の計画ダイヤ（計画列車ダイヤ）や現在時刻における列車運行管理情報（列車在線位置情報）にて予測される将来の予測ダイヤ（予測列車ダイヤ）を取得する。この列車運行管理装置１０は、計画ダイヤ及び実績ダイヤを元に、予測ダイヤ作成部により予測ダイヤを作成するように構成されている。
乗務員運用情報取得部３は、各乗務員の運用計画（出退勤情報や乗務列車に関する情報）および運用実績（実際の出勤時刻や運用履歴など）を、乗務員運用情報管理装置４から得る。乗務員運用計画は、列車の計画ダイヤに基づき作成され、乗務員の一連の作業を示す行路に乗務員の作業単位である行程が割当てられたものである。時刻指定部６は、予測ダイヤに基づいて、行程を行路に再割当する乗務員運用整理の開始時刻を指定する。
なお、予測ダイヤは、列車運行管理装置１０にて作成されたものを参照するように構成したが、乗務員運用整理案作成装置１内で予測するように構成しても良い。
行路分解部５は、時刻指定部６で、指定された時刻（現在時刻以降の時刻）以降まで行路終了時刻が続く乗務員運用計画上の全ての行路に対し、指定時刻以降を行程単位に切断する。
行程割当部７は、切断された行程を、予測ダイヤに基づいて、終了していない行路に対して再割当することによって、新たな乗務員運用整理案を得る。行程割当部７は、初期解生成部８及び暫定解修正部９の２段階で割当てを行い、初期解生成部８は、割当ルール及び状態選択知識に基づき、初期解を生成し、暫定解修正部９は、制約条件を考慮した違反解消ルールに基づき、この初期解を修正して暫定解を作成する。

図５は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の行路分解部の処理の流れを示す図である。
図６は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の乗務員運用計画時の行路を示す図である。
図７は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の行路分解部により分解された行路を示す図である。
図６、図７においては、時間を横軸に、乗務員毎の行路を縦軸に並べ、乗務員運用における乗務時間を把握しやすくしたものである。これは、行路分解部５の効果の説明に用いられる。実線部が、各行路に属する行程、点線部が、行程間の移動時間や休憩時間を示し、図７の指定時刻以降の行程が切断された結果、各行程はどの行路にも所属しなくなっていることを示す。

図８は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の初期解生成部の処理の流れを示す図である。
図９は、この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の初期解生成結果の行路を示す図である。
図９において、横軸は、時間を、縦軸は、乗務員毎の行路をそれぞれ示し、指定時刻以降の実線部が再割当てられた行程であり、点線部は、休憩時間や乗換時間である。

次に、動作について説明する。
例えば、列車運行の乱れにより列車運休が発生すると、その列車の乗務員は、その列車の次に乗務する予定になっている列車への乗り継ぎができなくなるという矛盾が発生する。
乗務員運用整理（乗務員運用の変更）は、列車運行の乱れ（遅延）が生じた場合や運転整理（列車ダイヤの変更）が行われた場合に必要となる作業であり、予め計画された乗務員運用計画上の矛盾を解消するように各行路を再構成する。この行路再構成に当っては、列車運行に差し支えないように乗務員を割り当てることが最優先されるが、図３に示すような乗務員の勤務時間や食事時間など労働上の制約条件をできるだけ満たすように構成する方が望ましい。
また、乗務員は、出勤時に乗務予定列車に関する注意事項などの説明を受けることから、乗務員運用整理に伴う乗務列車の変更は、乗務員にストレスを与えることもある。したがって、乗務変更は、少ない方がよく、初めの計画上で乗務する予定の列車に乗務できる行路再構成が望ましい。

次に、行路分解部５の処理の流れを図５を用いて説明する。
まず、ステップ５１にて、指定時刻以降まで乗務する行路（指定時刻以降から始まる行路を含む）を選択する。次に、ステップ５２にて、選択した行路に属する行程のうち、開始時刻が指定時刻より遅い行程を全て選択する。ステップ５３では、選択した行程を、属していた行路から分解する。最後にステップ５４では、全ての行路を調べたか確認する。調べ終わっていなければ、ステップ５１に戻り、終わっていれば、行路分解部５の処理を終了する。
この行路分解部５の処理結果を図６、図７を用いて説明する。図６は、行路Ｄに割当てられた行程の１つについて、列車の運休が発生したため、Ｘ駅からＹ駅へ乗務する行程がなくなったことを示している。このとき、行路Ｄを担当する乗務員は、次の行程開始駅Ｙまで移動することができなくなってしまう。そこで、矛盾のない新たな行路を作成するために、例えば列車運休の発生時刻を指定して行路の分解を行う。行路分解部５の処理の結果は、図７に示すように、全ての行路は、指定時刻までの部分しか確定していない状態となる。
この切断された行程は、切断される前の乗務員運用計画では、どこかの行路に割当てられていたが、切断後は、どの行路にも属さない状態になる。このどの行路にも属さない行程を、行程割当部７で、予測ダイヤに基づいて、元の行路または他の行路に割当てる。
なお、行路分解部５では、行路を行程単位で切断しているが、切断した行程が途中に乗務員の交代が可能な乗務交代可能駅で停車する場合には、乗務交代可能駅にてさらに行程を切断してもよく、これによれば、より多様な乗務員運用整理案の作成が可能となる。

次に、切断された行程を行路に再度割当てる行程割当部７の説明を行う。
行路には、乗務員の勤務の拘束時間や休憩時間、食事休憩などの労働上の制約条件がある。また、出退勤できる駅や、勤務を交代できる駅など、設備に関する制約条件もある。これらの制約条件を全て満足し、かつ全ての行程を行路に割当てる解（実行可能解）が作成されれば、乗務員運用整理案が作成されたことになる。
このとき、行程割当部７では、全ての制約条件を満たす実行可能解を求める方法として、初期解生成部８により、状態選択法を用いて、一部の制約条件を考慮しない初期解を作成した上で、暫定解修正部９により、条件緩和探索法を用いた暫定解修正によって、全ての制約条件を充足する実行可能解を作成する。

初期解生成部８の状態選択法は、未割当の行程に対して、例えば、次に示すような割当ルールを適用することで、行程を割当可能な行路の候補を生成する。
（１）空き行路割当ルール：列車（行程）がまだ１つも割り当てられていない行路（全く行程がない行路と同じ）
（２）連続乗務割当ルール：これまでに乗ってきた列車にそのまま乗務できる行路
（３）休憩最短割当ルール：休憩時間が最も短くなるような行路
（４）休憩最長割当ルール：休憩時間が最も長くなるような行路
次に、これらの各割当ルールによって選ばれた行路候補の中から、行程の割当先としてふさわしい候補を状態選択知識によって決定する。この状態選択知識とは、最も優れている行路候補を決定するためのヒューリスティックな知識であり、例えば、全ての行路において、休憩回数をできるだけ均等にしたり、便乗回数をできるだけ少なくするように、行程の割当を行うようにするものである。
これらの作業をすべての行程に対して繰り返すことにより、初期解を完成させる。この初期解作成時に、開始時刻の最も早い行程から順に割当を行うことで、逐次的な割当を実現する。

次に、暫定解修正部９の条件緩和探索法による暫定解修正では、初期解作成時に考慮しなかった制約条件に対する違反の度合いを違反度として定量化した上で、修正計画作成知識（以下、違反解消ルールと呼ぶ）に従い、行路間で行程を互いに交換することによって、新たな暫定解を作成する。行程の交換を繰り返し、全ての制約条件を満足する解が生成された時点で、乗務員運用整理案が作成されたことになる。

次に、初期解生成部８の処理の流れを図８により説明する。
まず、ステップ８１にて、行路分解部５で切断した行程から開始時刻の最も早い行程を割当て対象として選択する。次に、ステップ８２では、選択した行程に対し、複数用意された割当てルールを適用し、割当て可能な行路の候補を複数抽出する。ステップ８３では、抽出された行路候補から、状態選択知識によって一つの行路を選択する。ステップ８４では、選択した行路に、対象となった行程を割当てる。ステップ８５で、切断した全行程の割当を終えたかどうかを判断し、終わっていなければ、ステップ８１に戻り、終わっていれば、初期解生成を終了する。この結果得られる初期解の例を、図９に示す。図９の設定時刻以降の実線部が再割当てられた行程である。図９と図７とを比較すれば、同じ行路でも、実線部の位置が異なっており、これは、Ｄを含む複数の行路には、乗務員運用計画で割当てられていた行程とは異なる行程が割当てられていることを示している。
なお、運休された列車は、行路に割当てる必要がないため、初期解生成部８による割当結果のどの行路にも現われない。

なお、本発明においては、割当ルールの適用時に、乗務員運用情報取得部３を経由して乗務員運用計画や乗務員運用実績情報を参照し、個々の行路の属性を参照し、例えば所定の拘束時間を大幅に超える行程は、割当候補に選択しないといった判断が加わる。乗務員運用計画と乗務員運用実績とに差がある場合に、乗務員運用実績情報は、乗務員運用計画情報を補足する。乗務員運用実績情報からは、例えば、乗務時間の均一化を考慮に入れた割当を行うため、各乗務員が過去に何時間乗車したかの情報などを取得する。
また、割当ルールは、対象路線固有のルールなどを追加してもよく、例えば末端駅での折り返し時の段下げ（運転してきた列車をそのまま折り返して運転するのではなく、一つ後の列車に乗り換えて運転すること）を割り当てるルールを追加してもかまわない。

また、暫定解修正部９では、乗務員運用は、基本的に乗務員が所属する駅（区所と呼ぶ）から勤務を開始・終了することになっている。実施の形態１では、複数の区所が存在する場合を対象としており、行路の最終行程の終了駅（最終行先地と呼ぶ）が自分の区所と異なる駅の場合、行路として成立できないという制約がある。そこで、最終行先地が自分の区所のある駅となるように、行路間で行程の交換や移動を行なう最終行先地違反解消ルールを違反解消ルールに追加することで、最終行先地に関する制約を満足する暫定解を作成することが可能となる。

実施の形態１によれば、列車ダイヤが乱れた場合に、矛盾のない乗務員運用整理案を得ることができると共に、列車運行の乱れ時の混乱を最小限に抑えることができる。

実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２による乗務員運用整理案作成装置を示す構成図である。
図１０において、１〜１０は図４におけるものと同一のものである。乗務員運用矛盾検出部１１は、予測ダイヤ取得部２で取得した将来の予測ダイヤと乗務員運用情報取得部３で取得した現在の乗務員運用計画を比較することにより、将来の乗務員運用の矛盾を検出し、最も早く矛盾が発生する時刻を行路分解開始時刻として時刻指定部６に入力する。

実施の形態２では、乗務員運用矛盾検出部１１により、予測ダイヤ取得部２で取得した将来の予測ダイヤと、乗務員運用情報取得部３で取得した現在の乗務員運用計画を比較して、この比較に基づき、将来の乗務員運用の矛盾を検出し、最も早く矛盾が発生する時刻を行路分解開始時刻として時刻指定部６に入力するようにした。
このため、現在時刻から最も早い矛盾発生時刻までの間は、矛盾なく乗務員運用を行うことができることが分かるため、乗務員運用整理作業を行う必要がなく、作業時間の短縮化を図ることができる。
なお、行路分解部５では、指定時刻以降まで続く全ての行路を行程単位に分解するように構成しているが、乗務員運用矛盾検出部１１を備えることにより、矛盾の発生した行路を特定することも可能であり、矛盾の発生していない行路を分解しないことにより、行程の割当のさらなる効率化を図ることができる。

実施の形態２によれば、乗務員運用矛盾検出部１１を備えることにより、乗務員運用に矛盾の発生していない行路を行路分解部５で分解しないことにより、行程の割当のさらなる効率化を図ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１に示した乗務員運用整理案作成装置においては、図４に示したように乗務員運用情報取得部３を備えているので、切断された各行程が、乗務員運用計画上で本来割り当てられていた行路（所定の行路と呼ぶ）に関する情報を得ることができる。
そこで、実施の形態３では、行程割当部７に、所定の行路を割当行路候補として優先的に選択する割当ルールを追加することによって、各行程を制約条件に反しない限り、所定の行路に優先的に割り当てることを可能にした。これにより、列車の乱れの早期回復や、乗務員運用計画からの変化量の少ない乗務員運用整理案作成を行うことができる。

実施の形態３によれば、行程割当部７において、所定の行路を優先的に割当てる割当ルールを追加することで、乗務変更の少ない乗務員運用整理案作成が可能となる。

列車ダイヤの例を示す図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置のダイヤに乱れが生じたときの乗務員運用整理の例を示す図である。 乗務員の労働上の制約条件の例を示す図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の行路分解部の処理の流れを示す図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の乗務員運用計画時の行路を示す図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の行路分解部により分解された行路を示す図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の初期解生成部の処理の流れを示す図である。 この発明の実施の形態１による乗務員運用整理案作成装置の初期解生成結果の行路を示す図である。 この発明の実施の形態２による乗務員運用整理案作成装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 乗務員運用整理案作成装置
２ 予測ダイヤ取得部
３ 乗務員運用情報取得部
４ 乗務員運用情報管理装置
５ 行路分解部
６ 時刻指定部
７ 行程割当部
８ 初期解生成部
９ 暫定解修正部
１０ 列車運行管理装置
１１ 乗務員運用矛盾検出部

Claims (3)

1. 計画列車ダイヤによる列車の運行に乱れが発生した場合に、列車運行管理装置から将来の予測列車ダイヤを取得する予測ダイヤ取得部、上記計画列車ダイヤに基づいて作成され、乗務員の一連の作業である行路に上記乗務員の乗務作業単位である行程が割当てられた乗務員運用計画を、乗務員運用情報管理装置から取得する乗務員運用情報取得部、乗務員運用整理の開始時刻を指定する時刻指定部、この時刻指定部により指定された乗務員運用整理の開始時刻以降の上記乗務員運用計画の行路を行程単位に切断する行路分解部、及びこの行路分解部により切断された各行程を、上記予測列車ダイヤに基づいて上記行路に割当てることにより乗務員運用整理案を作成する行程割当部を備えたことを特徴とする乗務員運用整理案作成装置。
2. 上記予測列車ダイヤと、上記乗務員運用計画とを比較することにより、上記乗務員運用の矛盾を検出する乗務員運用矛盾検出部を備え、この乗務員運用矛盾検出部により検出された最も早く矛盾が発生する時刻が、上記乗務員運用整理の開始時刻として上記時刻指定部に入力されることを特徴とする請求項１記載の乗務員運用整理案作成装置。
3. 上記行程割当部は、上記乗務員運用計画で行程が割り当てられていた行路を、上記行程の乗務員運用整理案での割当先行路として優先的に選択するルールを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の乗務員運用整理案作成装置。

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