JP2019071017A - 道路工事スケジューリング装置及び道路工事スケジューリングプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】道路の劣化状況に応じた工事方法を選択して道路工事をスケジューリングすることができる。【解決手段】道路工事スケジューリング装置１０は、道路の劣化状況に関する道路情報を取得する道路情報取得部１２と、道路における交通情報を取得する交通情報取得部１４と、道路の工事に関する工事履歴情報を取得する工事履歴情報取得部１６と、道路情報、交通情報、および工事履歴情報に基づいて、道路の工事の必要度を算出する道路工事必要度算出部１８と、必要度に基づいて、道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する工事スケジュール決定部２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、道路工事スケジューリング装置及び道路工事スケジューリングプログラムに関する。

特許文献１には、道路情報と気象情報と、が定期的に、格納される外部データベースと、車載装置から送信される工事実施者と、前記工事施工者の現在地情報を含む現在情報と、地図情報と、工事情報と、過去工事情報が格納されるデータベースと、前記現在地情報と、前記工事情報から、経路を探索し、前記道路情報から、前記経路の通行所要時間を算出し、前記過去工事情報と前記気象情報とから、工事所要時間を算出し、前記通行所要時間と、前記工事所要時間に基づき作成された巡回工事スケジュールを前記車載装置に送信する処理装置と、を有することを特徴とする工事スケジュール作成システムが開示されている。

特許文献２には、道路を使用して工事を行う際に、対象となる道路についての地形情報、地域情報、地下埋設物情報、および交通量情報を含む情報と、工事費用情報とを含む総合的なデータベースを参照し、該データベースに基づいて、工事目的および納期を満たし、工事費用も適切な工法および工期を選択し、選択された工法および工期に基づき、工事管理、資材提供、機材提供、および作業実施を含む複数の業務に分けて詳細な施工計画を作成し、該施工計画に基づいて、各業務の発注を行うことを特徴とする道路使用工事の計画方法が開示されている。

特開２０１５−１４１５５０号公報 特開２００３−１７６６９３号公報

しかしながら、上記従来技術は、交通の状況のみを考慮して工事のスケジューリングを行っているため、工事の方法（例えば補修工事にして道路寿命を延ばすか、再舗装するか等）を考慮していない、という問題があった。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、道路の劣化状況に応じた工事方法を選択して道路工事をスケジューリングすることができる道路工事スケジューリング装置及び道路工事スケジューリングプログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の道路工事スケジューリング装置は、道路の劣化状況に関する道路情報を取得する道路情報取得部と、前記道路における交通情報を取得する交通情報取得部と、前記道路の工事に関する工事履歴情報を取得する工事履歴情報取得部と、前記道路情報、前記交通情報、および前記工事履歴情報に基づいて、前記道路の工事の必要度を算出する道路工事必要度算出部と、前記必要度に基づいて、前記道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する工事スケジュール決定部と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記道路の工事を実施した場合に要する工事費用を算出する工事費用算出部を備え、前記工事スケジュール決定部は、前記必要度に基づいて、前記工事費用を最小化する工事の種類および実施時期を決定する。

請求項３記載の発明は、前記工事を実施する際の前記道路の交通に対する影響度を推定する影響度推定部を備え、前記工事スケジュール決定部は、前記道路の交通に対する影響度を基準レベル以下に抑え、かつ、前記工事費用を最小化する工事の種類および実施時期を決定する。

請求項４記載の発明の道路工事スケジューリングプログラムは、コンピュータを、請求項１〜３の何れか１項に記載の道路工事スケジューリング装置の各部として機能させるための道路工事スケジューリングプログラムである。

本発明によれば、道路の劣化状況に応じた工事方法を選択して道路工事をスケジューリングすることができる、という効果を奏する。

第１実施形態に係る道路工事スケジューリング装置の機能ブロック図である。 道路工事スケジューリング装置のハードウェア構成を構成図である。 第１実施形態に係る道路工事スケジューリング処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る道路工事スケジューリング装置の機能ブロック図である。 第２実施形態に係る道路工事スケジューリング処理のフローチャートである。 第３実施形態に係る道路工事スケジューリング装置の機能ブロック図である。 第３実施形態に係る道路工事スケジューリング処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）

図１は、本実施の形態に係る道路工事スケジューリング装置１０の構成例を示す図である。道路工事スケジューリング装置１０は、道路情報取得部１２、交通情報取得部１４、工事履歴情報取得部１６、道路工事必要度算出部１８、および工事スケジュール決定部２０を備える。

道路情報取得部１２は、工事のスケジュールを決定する地域に存在する道路の劣化状況に関する道路情報を取得する。各道路には、各道路に固有の識別符号が付されている。また、各劣化状況には、各劣化状況に固有の識別符号が付与されている。

ここで、劣化状況の種類としては、ひび割れの有無、振動の度合い等があるが、これらに限られるものではない。

道路情報は、例えば道路を表す識別符号と劣化状況の種類を表す識別符号との対応関係を表すテーブルデータで表すことができるが、これに限られるものではない。

また、道路情報は、例えば道路上に設けられた各種センサから得られた情報、プローブカーが実際に道路上を走行して収集した情報等を管理する管理サーバ等から得ることができる。

交通情報取得部１４は、工事のスケジュールを決定する地域に存在する道路における交通情報を取得する。交通情報には、例えば道路の交通量（例えば道路上の或る地点を単位時間当たりに通過する車両の数）、道路を走行する車両の平均速度等の情報が含まれるが、これらに限られるものではない。

交通情報は、例えば道路上の地点を表す識別符号と交通量を表す識別符号との対応関係を表すテーブルデータで表すことができるが、これに限られるものではない。

また、交通情報は、道路情報と同様に、道路上に設けられた各種センサから得られた情報、プローブカーが実際に道路上を走行して収集した情報等を管理する管理サーバ等から得ることができる。

工事履歴情報取得部１６は、道路の工事に関する工事履歴情報を取得する。工事履歴情報は、道路上の地点を表す識別符号と過去に道路上の地点に実施した工事の種類を表す識別符号との対応関係を表すテーブルデータで表すことができるが、これに限られるものではない。

工事履歴情報は、例えば工事履歴情報を管理する管理サーバ等から得ることができる。

道路工事必要度算出部１８は、道路情報取得部１２が取得した道路情報、交通情報取得部１４が取得した交通情報、および工事履歴情報取得部１６が取得した工事履歴情報に基づいて、道路の工事の必要度を算出する。

工事スケジュール決定部２０は、道路工事必要度算出部１８が算出した道路工事の必要度に基づいて、道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する。

図２は、道路工事スケジューリング装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。

道路工事スケジューリング装置１０は、コンピュータとしての機能を有し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０Ｃ、不揮発性メモリ３０Ｄ、ハードディスク３０Ｅ、および通信インターフェース(I/F:Interface)部３０Ｆを有する。そして、ＣＰＵ３０Ａ、ＲＯＭ３０Ｂ、ＲＡＭ３０Ｃ、不揮発性メモリ３０Ｄ、ハードディスク３０Ｅ、および通信インターフェース部３０Ｆは、バス３０Ｇを介して互いに接続されている。

ＣＰＵ３０Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。その際、ＲＡＭ３０Ｃをワークエリアとしてプログラムを実行する。

不揮発性メモリ３０Ｄは、道路工事スケジューリング装置１０の電源をオフにしてもデータ内容が保持されるメモリである。

ハードディスク３０Ｅには、例えば後述する工事スケジューリングプログラム等が記憶される。

通信インターフェース部３０Ｆは、図示しない管理サーバ等の他の機器と通信を行う。

次に、本実施形態の作用として、ＣＰＵ３０Ａで実行される道路工事スケジューリング処理について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ３０Ａは、ハードディスク３０Ｅに記憶された道路工事スケジューリング処理のプログラムを読み込んで実行する。

ステップＳ１００では、工事のスケジュールを決定する地域に存在する道路の劣化状況に関する道路情報を図示しない管理サーバから取得する。

ステップＳ１０２では、工事のスケジュールを決定する地域に存在する道路における交通情報を図示しない管理サーバから取得する。

ステップＳ１０４では、道路の工事に関する工事履歴情報を図示しない管理サーバから取得する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１００で取得した道路情報、ステップＳ１０２で取得した交通情報、およびステップＳ１０４で取得した工事履歴情報に基づいて、道路の工事の必要度を算出する。以下、具体的に道路の工事の必要度の算出について説明する。

時刻ｔ、地点ｉの道路工事の必要度ｙ_ｉ、ｔは、次式により算出することができる。なお、以下では添え字を省略する場合がある。

・・・（１）

ここで、

は、時刻ｔからｋ∈{1,...,K}時刻前の地点ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）の道路情報から構成される特徴ベクトルを表す。また、ｙ_{ｉ，ｔ−ｋ}は、時刻ｔからｋ∈{1,...,K}時刻前の地点ｉの工事の必要度を表す。また、ａ_{ｉ，ｔ−ｋ}は、時刻ｔからｋ∈{1,...,K}時刻前の地点ｉに対して実施した工事を表す。また、

は、過去の道路情報、交通情報、および工事履歴情報から事前に学習された関数ｇのパラメータベクトルである。なお、関数ｇは、例えば自己回帰モデル、ガウス過程による回帰モデル、リカレントニューラルネットワーク等を用いることができる。

なお、道路工事の必要度ｙは、以下のようにして算出してもよい。

まず、正常な状態の道路、すなわち劣化状況が予め定めた許容レベルを満たす状態の道路の道路情報

の分布

と現在の道路情報

の分布

との距離ｄを算出する。なお、距離ｄとしては、例えばカルバックライブラダイバージェンスを用いることができるが、これに限られるものではない。

そして、距離ｄの場合に工事が実施された確率Ｐを工事履歴情報を用いて算出し、これを工事の必要度ｙとする。すなわち、確率Ｐが高いほど必要度ｙも高くなる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で算出した道路工事の必要度ｙに基づいて、道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する。

具体的には、状態を各地点ｉの道路工事の必要度ｙ_ｉ、ｔ、行動を各地点ｉで実施する工事（例えば工事無し、打ち換え工法による工事、局部打ち換え工法による工事等）とした場合に、下記（２）式に示す目的関数Ｊを最小化するように価値反復法またはモンテカルロ木探索法等の手法を用いて工事スケジュールを決定する。すなわち、どの地点にどのような工事をいつ実施するかを決定する。

・・・（２）

このように、本実施形態では、道路の劣化状況に関する道路情報、道路における交通情報、および道路の工事に関する工事履歴情報に基づいて、道路の工事の必要度を算出し、算出した必要度に基づいて、道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する。これにより、道路の劣化状況に応じた工事方法を選択して道路工事をスケジューリングすることができる。

（第２実施形態）

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４には、第２実施形態に係る道路工事スケジューリング装置１０Ａの構成図を示した。図４に示す道路工事スケジューリング装置１０Ａは、図１に示す道路工事スケジューリング装置１０と比較して、工事費用算出部２２を備える点が異なる。

工事費用算出部２２は、時刻ｔ、地点ｉの道路工事の必要度がｙ_ｉ，ｔの場合に、工事ａ_ｉ，ｔを実施した場合にかかる工事費用を算出する。例えば、過去に実施した工事の種類、道路工事の必要度、および工事費用の対応関係を表す工事費用情報を管理サーバから取得し、取得した工事費用情報から工事費用を求める。

次に、本実施形態の作用として、ＣＰＵ３０Ａで実行される道路工事スケジューリング処理について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。図５に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと比較して、ステップＳ１０７Ａが追加された点が異なる。

ステップＳ１０７Ａでは、ステップＳ１０６で算出した道路工事の必要度ｙ_ｉ，ｔに基づいて、時刻ｔ、地点ｉの道路工事の必要度がｙ_ｉ，ｔの場合に、工事ａ_ｉ，ｔを実施した場合にかかる工事費用を算出する。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で算出した道路工事の必要度ｙおよびステップＳ１０７Ａで算出した工事費用に基づいて、道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する。

具体的には、状態を各地点ｉの道路工事の必要度ｙ_ｉ、ｔ、行動を各地点ｉで実施する工事とした場合に、下記（３）式に示す目的関数Ｊを最小化するように価値反復法またはモンテカルロ木探索法等の手法を用いて工事スケジュールを決定する。

・・・（３）

ここで、ｃ（ｙ_ｉ，ｔ、ａ_ｉ，ｔ）は、時刻ｔ、地点ｉの道路工事の必要度がｙ_ｉ，ｔの場合に、工事ａ_ｉ，ｔを実施した場合にかかる工事費用である。

このように、本実施形態では、工事費用も考慮して工事スケジュールを決定するので、工事費用を最小にする工事スケジュールを決定することができる。

（第３実施形態）

次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６には、第３実施形態に係る道路工事スケジューリング装置１０Ｂの構成図を示した。図６に示す道路工事スケジューリング装置１０Ｂは、図４に示す道路工事スケジューリング装置１０Ａと比較して、影響度推定部２４を備える点が異なる。

影響度推定部２４は、時刻ｔに各地点において工事ａ_ｔを実施した場合の交通への影響度を算出する。

次に、本実施形態の作用として、ＣＰＵ３０Ａで実行される道路工事スケジューリング処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートと比較して、ステップＳ１０７Ｂが追加された点が異なる。

ステップＳ１０７Ｂでは、時刻ｔに各地点において工事

を実施した場合の交通への影響度ｅを下記（４）式により算出する。

・・・（４）

ここで、

は、工事

を実施した場合の地点ｉにおける交通量の変化である。なお、地点ｉにおける交通量の変化は、例えば公知の交通流シミュレータを用いて算出することができる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で算出した道路工事の必要度ｙ、ステップＳ１０７Ａで算出した工事費用、およびステップＳ１０７Ｂで推定した影響度ｅに基づいて、道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する。

具体的には、状態を各地点ｉの道路工事の必要度ｙ_ｉ、ｔ、行動を各地点ｉで実施する工事とした場合に、下記（５）式に示す目的関数Ｊを最小化するように価値反復法またはモンテカルロ木探索法等の手法を用いて工事スケジュールを決定する。

・・・（５）

ここで、λは、道路工事を実施した場合の交通への影響度ｅを基準レベル以下に調整するためのパラメータである。すなわち、λを大きくするに従って交通への影響度ｅを考慮する度合いが大きくなる。λは、例えばユーザーによって設定される。

このように、本実施形態では、工事費用および交通への影響度も考慮して工事スケジュールを決定するので、例えば交通への影響度を基準レベル以下に抑え、かつ、工事費用を最小にする工事スケジュールを決定することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能であることはいうまでもない。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 道路工事スケジューリング装置
１２ 道路情報取得部
１４ 交通情報取得部
１６ 工事履歴情報取得部
１８ 道路工事必要度算出部
２０ 工事スケジュール決定部
２２ 工事費用算出部
２４ 影響度推定部

Claims (4)

1. 道路の劣化状況に関する道路情報を取得する道路情報取得部と、
   前記道路における交通情報を取得する交通情報取得部と、
   前記道路の工事に関する工事履歴情報を取得する工事履歴情報取得部と、
   前記道路情報、前記交通情報、および前記工事履歴情報に基づいて、前記道路の工事の必要度を算出する道路工事必要度算出部と、
   前記必要度に基づいて、前記道路に対して実施すべき工事の種類および実施時期を含む工事スケジュールを決定する工事スケジュール決定部と、
   を備えた道路工事スケジューリング装置。
2. 前記道路の工事を実施した場合に要する工事費用を算出する工事費用算出部を備え、
   前記工事スケジュール決定部は、前記必要度に基づいて、前記工事費用を最小化する工事の種類および実施時期を決定する
   請求項１記載の道路工事スケジューリング装置。
3. 前記工事を実施する際の前記道路の交通に対する影響度を推定する影響度推定部を備え、
   前記工事スケジュール決定部は、前記道路の交通に対する影響度を基準レベル以下に抑え、かつ、前記工事費用を最小化する工事の種類および実施時期を決定する
   請求項２記載の道路工事スケジューリング装置。
4. コンピュータを、請求項１〜３の何れか１項に記載の道路工事スケジューリング装置の各部として機能させるための道路工事スケジューリングプログラム。