JP2007050819A - 運転整理処理装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】迅速且つ適切な運転整理を実現すること。
【解決手段】運転整理では、先ず大域変更処理が行われ、予め定められたダイヤ変更パターンを適用可能なダイヤ部分についての大域的なダイヤの変更が行われる。次いで、通常処理が行われ、ダイヤ変更パターンが適用されなかったダイヤ部分について、公知のダイヤ変更アルゴリズムに基づいたダイヤの変更が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、列車ダイヤの運転整理処理を実行する運転整理処理装置等に関する。

鉄道において列車の運行に乱れが生じた場合には、正常な運行に戻すために、列車の運休、折返し運転、臨時列車の運転等の一連のダイヤの変更を行う必要がある。この業務は運転整理と呼ばれ、ほぼ全て人間の手によって行われているのが実状である。

しかし、この運転整理は、（１）多数の列車を対象としなければならないこと、（２）限られた時間内に迅速に行わなければならないこと、（３）作業の輻輳の防止やリスクの回避を考慮しなければならないこと、等の理由から非常に大変な作業であり、コンピュータを用いて運転整理を行うことへの要請が強くなってきている。

そこで、コンピュータを用いて運転整理を行うための手法が、例えば特許文献１や非特許文献１に開示されている。
特開２００４−２２４１１３号公報 富井規雄他：利用者の不満を最小にする列車運転整理案作成アルゴリズム，情報処理学会論文誌「数理モデル化と応用」，Vol.46，No．SIG 2 (TOM 11)， 2005．

しかしながら、特許文献１や非特許文献１に開示されているような従来の運転整理の手法は、列車ダイヤの中から「不具合」となる部分を検出し、その部分を修正するといった処理を逐次繰り返すものであるため、運転整理の対象となる列車の数が多くなるほど処理が複雑化してしまうという問題があった。

例えば、数時間にも及ぶ不通区間が生じるような大規模な事故の発生を想定した場合、迅速且つ適切な運転整理が望まれる。

本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、迅速且つ適切な運転整理を実現することにある。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
列車ダイヤの運転整理処理を実行する運転整理処理装置（例えば、図５の運転整理処理装置１）であって、
ダイヤ変更する列車と、そのダイヤ変更の内容とが予め定められたダイヤ変更パターン（例えば、図２のダイヤ変更パターンデータ５５）に合致するダイヤ部分を前記列車ダイヤの中から全て検索し、当該ダイヤ変更内容に従って当該ダイヤ部分のダイヤを変更する処理を、前記運転整理処理の前段処理として実行する前段処理実行手段（例えば、図５のＣＰＵ１０；図６のステップＡ５）を備えた運転整理処理装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の運転整理処理装置であって、
前記前段処理実行手段は、運休させる列車に基づいて、前記ダイヤ変更パターンに合致するダイヤ部分を検索することを特徴とする運転整理処理装置である。

また、請求項３に記載の発明は、
コンピュータに、列車ダイヤの運転整理処理を実行させるためのプログラム（例えば、図５の運転整理プログラム５１）であって、
ダイヤ変更する列車と、そのダイヤ変更の内容とが予め定められたダイヤ変更パターン（例えば、図２のダイヤ変更パターンデータ５５）に合致するダイヤ部分を前記列車ダイヤの中から全て検索し、当該ダイヤ変更内容に従って当該ダイヤ部分のダイヤを変更する処理を、前記運転整理処理の前段処理として実行する前段処理実行手段（例えば、図６のステップＡ５）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である。

本発明によれば、ダイヤ変更する列車と、そのダイヤ変更の内容とが予め定められたダイヤ変更パターンに合致するダイヤ部分が列車ダイヤの中から全て検索され、当該ダイヤ変更内容に従って当該ダイヤ部分のダイヤを変更する処理が、運転整理処理の前段処理として実行される。この前段処理により、大域的な列車ダイヤの変更がなされ、前段処理後の処理の初期解としての列車ダイヤが生成されることになる。従って、前段処理後の処理では、この初期解としての列車ダイヤに基づいて、ダイヤ変更パターンに合致しなかったダイヤ部分についての比較的小規模な修正を行うだけで済むため、運転整理が迅速に行われるようになる。

また、前段処理では、ダイヤ変更パターンに従った画一的なダイヤの変更がなされるため、ダイヤ変更パターンが予め適切に設定されていれば、初期解として生成される列車ダイヤもまた適切なものとなり、運転整理が迅速且つ適切に行われるようになる。

１．原理
先ず、運転整理の原理について説明する。
図１は、運転整理の流れを示すフローチャートである。
運転整理は、前段処理である大域変更処理（ステップＳ１）と、通常処理(ステップＳ３)との２つの処理により実現される。

大域変更処理は、列車ダイヤのうち、ダイヤ変更パターンを適用可能な全てのダイヤ部分についてダイヤ変更パターンを適用することで、大域的なダイヤの変更を行う処理である。また、通常処理は、公知のダイヤ変更アルゴリズムに基づいて、ダイヤ変更パターンが適用されなかったダイヤ部分を中心としてダイヤの変更を行う処理である。

ダイヤ変更パターンとは、列車の運行に支障が生じた場合の支障区間及び支障時間帯に応じて、ダイヤを変更する列車とその変更内容とが予め定められたパターンである。このダイヤ変更パターンのデータの一例であるダイヤ変更パターンデータ５５を、図２に示す。

ダイヤ変更パターンデータ５５には、支障区間５５１と、支障時間帯５５３と、個別適用パターン５５５とが対応付けて記憶されている。支障区間５５１は、どの区間で支障が発生したかを示すものである。支障時間帯５５３は、どの時間帯に支障が発生したかを示すものである。この支障区間５５１と支障時間帯５５３とに応じた複数種類の個別適用パターン５５５が定義されているのが、ダイヤ変更パターンデータ５５である。

個別適用パターン５５５には、パターン番号５５５ａと、列車検索条件５５５ｂと、ダイヤ変更内容５５５ｃとが対応付けられている。パターン番号５５５ａは、パターンをユニークに識別するための番号である。列車検索条件５５５ｂは、各パターンについて検索する列車についての条件であり、列車種別と、運休区間とからなる。例えば、パターン番号５５５ａが「１」であるパターン１については、列車種別が「快速」であり、且つ運休区間が「駅Ａ→駅Ｅ」である列車が検索されることになる。

ダイヤ変更内容５５５ｃは、各パターンについてのダイヤの変更内容であり、列車検索条件５５５ｂに従って検索された列車（以下、「検索列車」と呼ぶ。）と、検索列車のダイヤ変更により影響を受ける列車（以下、「影響先列車」と呼ぶ。）と、その他の列車とのそれぞれについて、ダイヤの変更内容が設定されている。

また、各影響先列車それぞれについては、ダイヤ変更内容の他に、影響先列車に該当するための条件である該当条件が設定されている。例えば、パターン番号５５５ａが「１」であるパターン１については、第１影響先列車に該当するための条件は、「検索列車の折返し列車」であることであり、そのダイヤ変更内容は、「駅Ｅ→駅Ａ間で運休」である。

大域変更処理では、個別適用パターン５５５の各パターンについて、列車検索条件５５５ｂに合致する列車が検索されて検索列車とされる。そして、検索列車と、その影響先列車と、その他の列車とのそれぞれについて、ダイヤ変更内容５５５ｃに従ったダイヤの変更が行われる。尚、この列車検索条件５５５ｂを個別適用パターン５５５から取り出し、別個独立した条件データ（適用パターン）として定義しても良いことは勿論である。

次に、図２に示したダイヤ変更パターンデータ５５に基づいて、大域変更処理を行う場合の具体例について説明する。
図３は、大域変更処理を行う前の列車ダイヤの一例を示す図、図４は、大域変更処理を行った後の列車ダイヤの一例を示す図である。図３及び図４は、横軸が時刻、縦軸が駅Ａ〜駅Ｆを示しており、列車の運行を表す「列車スジ」を傾斜線で示している。この列車スジのうち、最太線で示された列車スジに対応する列車は「臨時回送列車」、中太線で示された列車スジに対応する列車は「快速列車」、最細線で示された列車スジに対応する列車は「普通列車」である。また、破線で示された列車スジに対応する列車は「運休」となった列車である。

また、各列車スジには、対応する列車番号を表記している。ここでは、列車番号の先頭に、臨時回送列車は「ＴＲ」、快速列車は「ＴＫ」、普通列車は「ＴＨ」の文字をそれぞれ付記して列車の種別を区別している。

今、図４のように、駅Ｄ−駅Ｅ間において、７時〜８時の間に事故が発生したことを想定して大域変更処理を行う。
（１）快速列車ＴＫ５について
事故が発生した時点において、駅Ａから駅Ｅに向かう快速列車ＴＫ５は、駅Ｂ−駅Ｃ間を走行している。駅Ｄ−駅Ｅ間は事故の影響で不通であるため、快速列車ＴＫ５は、駅Ｃ−駅Ｅ間で運休（部分運休）となる。

この場合、図２のダイヤ変更パターンデータ５５の個別適用パターン５５５において、快速列車ＴＫ５は、パターン２についての列車検索条件５５５ｂに合致することになる。快速列車ＴＫ５の種別は「快速」であり、運休区間が「駅Ｃ−駅Ｅ」だからである。

従って、快速列車ＴＫ５と、その影響先列車と、その他の列車とのそれぞれについては、パターン２のダイヤ変更内容５５５ｃに基づいたダイヤの変更を行う。具体的には、快速列車ＴＫ５の駅Ｅからの折返し列車であった快速列車ＴＫ６を、駅Ｅ−駅Ｂ間で運休とする。また、臨時回送列車ＴＲ１７を駅Ｃから駅Ｂに設定すると共に、快速列車ＴＫ５の車両を臨時回送列車ＴＲ１７として駅Ｃから駅Ｂまで運行させ、快速列車ＴＫ５の車両を駅Ｂからの快速列車ＴＫ６に充当する。

（２）快速列車ＴＫ７について
事故が発生した時点において未だ走行を開始していない駅Ａから駅Ｅに向う快速列車ＴＫ７は、駅Ｄ−駅Ｅ間を通過することになるため、駅Ａ−駅Ｅ間で運休となる。この場合、図２のダイヤ変更パターンデータ５５の個別適用パターン５５５において、快速列車ＴＫ７は、パターン１についての列車検索条件５５５ｂに合致することになる。快速列車ＴＫ７の種別は「快速」であり、運休区間が「駅Ａ−駅Ｅ」だからである。

従って、快速列車ＴＫ７及びその影響先列車については、パターン１のダイヤ変更内容５５５ｃに基づいたダイヤの変更を行う。具体的には、快速列車ＴＫ７の駅Ｅからの折返し列車であった快速列車ＴＫ８を、駅Ｅ−駅Ａ間で運休とする。また、快速列車ＴＫ７の車両は、駅Ａで暫く待機した後、快速列車ＴＫ８の駅Ａからの折返し列車である快速列車ＴＫ１５として運行する。

（３）普通列車ＴＨ２及びＴＨ４について
事故が発生した時点において未だ走行を開始していない駅Ｅから駅Ｃに向う普通列車ＴＨ２及びＴＨ４は、駅Ｅ−駅Ｄ間を通過することになるため、駅Ｅ−駅Ｃ間で運休となる。この場合、図２のダイヤ変更パターンデータ５５の個別適用パターン５５５において、普通列車ＴＨ２及びＴＨ４は、それぞれパターン３についての列車検索条件５５５ｂに合致することになる。普通列車ＴＨ２及びＴＨ４の種別は「普通」であり、運休区間が「駅Ｅ−駅Ｃ」だからである。

従って、普通列車ＴＨ２及びＴＨ４と、それらの影響先列車と、その他の列車とのそれぞれについては、パターン３のダイヤ変更内容５５５ｃに基づいたダイヤの変更を行う。具体的には、普通列車ＴＨ２の駅Ｃからの折返し列車であった普通列車ＴＨ９と、普通列車ＴＨ４の駅Ｃからの折返し列車であった普通列車ＴＨ１１とを、それぞれ駅Ｃ−駅Ｅ間で運休とする。また、臨時回送列車ＴＲ１９及び臨時列車ＴＲ２１を駅Ｅから駅Ｆにそれぞれ設定すると共に、普通列車ＴＨ２の車両を臨時回送列車ＴＲ１９、普通列車ＴＨ４の車両を臨時回送列車ＴＲ２１として駅Ｅから駅Ｆまでそれぞれ運行させ、駅Ｆに一時留置する。

尚、図示していないが、実際には、事故の影響で駅Ｄ又は駅Ｅで抑止されている列車も複数存在する。これらの列車については、ダイヤ変更パターンを適用することができないため、図１のステップＳ３の通常処理を行うことで、公知のダイヤ変更アルゴリズム（例えば、（１）特開２００３−３０６１４７号公報、（２）平井力他：サイバーレールを指向した車両運用計画作成アルゴリズム，電気学会研究資料，交通・電気鉄道研究会，TER-02-46, 2002、に記載のアルゴリズム）に基づいたダイヤの変更を行う。

運転整理の前段処理として行われる大域変更処理により、ダイヤ変更パターンに基づいた大域的なダイヤの変更がなされ、通常処理の初期解としての列車ダイヤが生成されることになる。従って、通常処理では、この初期解としての列車ダイヤに基づいて、ダイヤ変更パターンに合致しなかったダイヤ部分を中心とした、比較的小規模な修正を行うだけで済むため、運転整理が効率的に行われるようになる。

また、大域変更処理では、ダイヤ変更パターンに従った画一的なダイヤの変更がなされるため、短時間で処理が行われる。また、ダイヤ変更パターンが予め適切に設定されていれば、初期解として生成される列車ダイヤもまた適切なものとなり、運転整理が適切に行われるようになる。

２．実施例
次に、図５〜図１０を参照して、１．原理で説明した運転整理を行う装置である運転整理処理装置１について説明する。

２−１．構成
先ず、構成について説明する。
図５は、運転整理処理装置１の機能構成を示すブロック図である。
運転整理処理装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、入力部２０と、表示部３０と、通信部４０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０とを備え、各部はバス７０で相互にデータ通信可能に接続されて構成されるコンピュータシステムである。

ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ５０に記憶されているシステムプログラム等に従って各部を統括的に制御する。また、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ５０に記憶されている運転整理プログラム５１に従って運転整理処理を行い、運転整理の結果を運転整理案として表示部３０に表示させる。

入力部２０は、例えばキーボード等により実現され、押下されたキーの信号をＣＰＵ１０に出力する。この入力部２０によるキー操作により、支障区間及び支障時間の入力がなされる。

表示部３０は、ＣＰＵ１０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置であって、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成されており、運転整理案等が表示される。

通信部４０は、装置内部で利用される情報を、所定の通信回線を介して外部とやりとりするための通信装置である。

ＲＯＭ５０は、運転整理処理装置１の備える各種機能を実現するためのプログラム等を記憶している。ＲＯＭ５０は、ＣＰＵ１０により読み出され、運転整理処理（図６参照）として実行される運転整理プログラム５１と、通常運行時のダイヤが定められた列車ダイヤデータ５３と、ダイヤ変更パターンデータ５５とを備えている。また、運転整理プログラム５１は、大域変更処理（図７参照）として実行される大域変更プログラム５２をサブルーチンとして備えている。

運転整理処理とは、ユーザにより入力された支障区間及び支障時間帯の情報に基づいて、ＣＰＵ１０が、ダイヤ変更パターンデータ５５の個別適用パターン５５５を決定し、大域変更処理を行うことで、ダイヤ変更パターンが適用可能なダイヤ部分についての大域的なダイヤの変更を行う処理である。また、ＣＰＵ１０は、通常処理を行い、ダイヤ変更パターンが適用されなかったダイヤ部分について、公知のダイヤ変更アルゴリズムに基づいたダイヤの変更を行う。そして、ＣＰＵ１０は、大域変更処理及び通常処理により変更した列車ダイヤを、運転整理案として表示部３０に表示させる。この運転整理処理については、詳細に後述する。

大域変更処理とは、ＣＰＵ１０が、個別適用パターン５５５の各パターンについて、列車検索条件５５５ｂに合致する列車を検索し、検索列車と、その影響先列車と、その他の列車とのそれぞれについて、ダイヤ変更内容５５５ｃに基づいたダイヤの変更を行う処理である。この大域変更処理は、その原理について上述したが、フローチャートを用いて再度詳細に後述する。

列車ダイヤデータ５３は、図３に示したような通常運行時の列車ダイヤについてのデータであり、列車ダイヤを構成する列車の列車情報が記憶されている。具体的には、各列車の列車番号、各駅における着発時刻、列車種別等の情報である。ダイヤ変更パターンデータ５５は、図２に示したデータである。

ＲＡＭ６０は、ＣＰＵ１０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。ＲＡＭ６０には、大域変更処理により変更された列車ダイヤが大域変更済ダイヤデータ６１として格納されると共に、大域変更処理及び通常処理で変更された列車ダイヤが運転整理案データ６３として格納される。

２−２．処理の流れ
次に、処理の流れについて説明する。
図６は、ＣＰＵ１０により運転整理プログラム５１が読み出されて実行されることにより運転整理処理装置１において実行される運転整理処理の流れを示すフローチャートである。

先ず、ユーザにより支障区間及び支障時間帯が入力されると（ステップＡ１）、ＣＰＵ１０は、ダイヤ変更パターンデータ５５を参照して、個別適用パターン５５５を決定する（ステップＡ３）。具体的には、入力された支障区間及び支障時間帯に合致する支障区間５５１及び支障時間帯５５３の個別適用パターン５５５を選択する。

次いで、ＣＰＵ１０は、大域変更プログラム５２を読み出して実行することで、大域変更処理を行う（ステップＡ５）。

図７は、大域変更処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ１０は、運転整理処理のステップＡ３で決定した個別適用パターン５５５の各パターンについて、ループＡの処理を繰り返し実行する。

ループＡでは、ＣＰＵ１０は、列車ダイヤデータ５３を参照して、列車検索条件５５５ｂに合致する列車を検索して、検索列車とする（ステップＢ１）。そして、ＣＰＵ１０は、検索列車と、その影響先列車と、その他の列車とのそれぞれについて、当該パターンのダイヤ変更内容５５５ｃに従ってダイヤの変更を行い（ステップＢ３）、次のパターンへと処理を移行する。そして、ＣＰＵ１０は、全てのパターンについて処理を行った後、変更した列車ダイヤを大域変更済ダイヤデータ６１としてＲＡＭ６０に格納してループＡの処理を終了し、大域変更処理を終了する。

運転整理処理に戻って、大域変更処理を終了すると、ＣＰＵ１０は、通常処理を行う（ステップＡ７）。通常処理では、ＣＰＵ１０は、公知のダイヤ変更アルゴリズムに基づいて、大域変更処理によりダイヤ変更パターンが適用されなかったダイヤ部分について、ダイヤの変更を行う。

通常処理が終了すると、ＣＰＵ１０は、大域変更処理及び通常処理で変更した列車ダイヤを運転整理案データ６３としてＲＡＭ６０に格納し、運転整理案として表示部３０に表示させた後（ステップＡ９）、運転整理処理を終了する。

２−３．結果
次に、図８〜１０を参照して、実存する列車ダイヤを用いて本実施形態による運転整理処理を行った場合の結果について説明する。
ここでは、列車本数が上下両方向で１時間に概ね２０本程度の線区について、１時間の支障区間が発生した場合を想定して運転整理を行った場合の結果を示す。図８は、支障に対して運転整理処理を行わなかった場合の列車ダイヤを示す図であり、図９は、運転整理処理を行った場合の列車ダイヤを示す図である。

図８では、支障区間の発生により、全体的に列車の運行が大きく乱れている様子を確認することができるが、図９では、運転整理を行ったことで、列車の運行の乱れが回復している様子を確認することができる。

図１０は、運転整理処理を行わなかった場合と、非特許文献１に開示されている手法に基づいた運転整理処理を行った場合と、本実施形態の運転整理処理を行った場合とのそれぞれについて、列車ダイヤの総合的な適切度合を評価値として算出した結果を示す図である。ここで、評価値とは、列車を利用する利用者の不満の度合いを数値化したものであり、値が小さいほど運転整理が適切に行われたことを示しており、評価値の算出方法は、非特許文献１に開示された方法にならった。

図１０の結果を見ると、本実施形態の運転整理処理を行った場合の評価値が最も小さくなっており、ダイヤ変更パターンを適用した運転整理処理の有効性が示された。

２−４．作用効果
本実施形態によれば、ダイヤ変更パターンを適用した運転整理処理が行われる。運転整理処理では、与えられた支障区間及び支障時間帯の情報に基づいて、ダイヤ変更パターンデータ５５の個別適用パターン５５５が決定され、この決定された個別適用パターン５５５に基づいて、前段処理である大域変更処理が行われる。そして、この大域変更処理により、大域的な列車ダイヤの変更がなされ、通常処理の初期解としての列車ダイヤが大域変更済ダイヤデータ６１として求められる。

従って、通常処理では、大域変更済ダイヤデータ６１に基づいて、個別適用パターン５５５の何れのパターンも適用されなかった列車についての比較的小規模な修正を行うだけで済むため、運転整理が迅速に行われるようになる。また、大域変更処理では、個別適用パターン５５５の各パターンに従った画一的なダイヤの変更がなされるため、各パターンが予め適切に設定されていれば、大域変更済ダイヤデータ６１もまた適切なものとなり、運転整理が迅速且つ適切に行われるようになる。

運転整理の流れを示す図。 運転整理パターンデータのデータ構成例を示す図。 大域変更処理を行う前の列車ダイヤの一例を示す図。 大域変更処理を行った後の列車ダイヤの一例を示す図。 運転整理処理装置の機能構成を示すブロック図。 運転整理処理の流れを示すフローチャート。 大域変更処理の流れを示すフローチャート。 運転整理処理を行わなかった場合の列車ダイヤを示す図。 運転整理処理を行った場合の列車ダイヤの一例を示す図。 列車ダイヤの総合的な適切度合を評価値として算出した結果を示す図。

符号の説明

１ 運転整理処理装置
１０ ＣＰＵ
２０ 入力部
３０ 表示部
４０ 通信部
５０ ＲＯＭ
５１ 運転整理プログラム
５２ 大域変更プログラム
５３ 列車ダイヤデータ
５５ ダイヤ変更パターンデータ
６０ ＲＡＭ
６１ 大域変更済ダイヤデータ
６３ 運転整理案データ
７０ バス

Claims (3)

1. 列車ダイヤの運転整理処理を実行する運転整理処理装置であって、
   ダイヤ変更する列車と、そのダイヤ変更の内容とが予め定められたダイヤ変更パターンに合致するダイヤ部分を前記列車ダイヤの中から全て検索し、当該ダイヤ変更内容に従って当該ダイヤ部分のダイヤを変更する処理を、前記運転整理処理の前段処理として実行する前段処理実行手段を備えた運転整理処理装置。
2. 前記前段処理実行手段は、運休させる列車に基づいて、前記ダイヤ変更パターンに合致するダイヤ部分を検索することを特徴とする請求項１に記載の運転整理処理装置。
3. コンピュータに、列車ダイヤの運転整理処理を実行させるためのプログラムであって、
   ダイヤ変更する列車と、そのダイヤ変更の内容とが予め定められたダイヤ変更パターンに合致するダイヤ部分を前記列車ダイヤの中から全て検索し、当該ダイヤ変更内容に従って当該ダイヤ部分のダイヤを変更する処理を、前記運転整理処理の前段処理として実行する前段処理実行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。

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