JP2023061887A - エンドツーエンド列車運行管理のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】列車における一括した動的価格設定およびサイズ設定に適した列車運行管理のためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】列車輸送管理システムは、列車運行コントローラシステムであり、まず列車の運転データを収集する。運転データは、列車の運行についての旅程情報、列車の収容力に対する制約、異なるタイプの客車のうちの特定タイプの客車の座席数と客車の数との比率に対する制約、列車に客車を追加及び列車から客車を取り外すための運転コスト、販売ホライズン条件並びにに混雑ファクタを含む。次に、運転データに基づいて、異なるタイプの客車の各々について販売ホライズン条件に対する乗客の到着率の平均を用いて確率論的コスト関数の上限を求める。次に、上限の計算を用いることにより、列車について使用されるチケット価格および収容力を求める。求めたチケット価格および収容力は、本システムの最適化目的を達成するために使用される。【選択図】図２Ｃ

Description

本開示は、概して輸送管理に関し、より具体的には列車運行の動的構成のためのシステムおよび方法に関する。

列車は、一組の駅に対して順次サービスを提供する地上輸送管理システムである。列車運行管理システムのような地上輸送管理システムは、さまざまな列車のさまざまな時間中のさまざまな運行に対してチケットを販売することによって収益を得る。それゆえに、地上輸送管理は、収益管理システムとしてとらえることが可能である。しかしながら、そのようなシステムの収益は、航空会社、ホテル、ファッション産業などのような他の産業において利用できる類似する収益管理システムに依存している。これらの類似する収益管理システムにおける収益管理は、ほとんどの場合、有限ホライズン（finite-horizon）および固定的資源の設定に基づいており、この場合、ホライズンは、サービスを予約するために設定される時間ウィンドウを意味し、資源は、サービスのために予約されている何らかの資源の可能性がある。しかしながら、これらの類似する収益管理システムは、列車に基づいた地上輸送システムにはあまり適しておらず、列車に基づいた地上輸送システムを運営する鉄道産業のさまざまな構造および運転パラメータの利益を十分に引き出すことができない。

鉄道産業には多数の相違点がある。たとえば、列車の場合、航空産業のような類似する産業では航空機の座席数を運航ごとに変更することができないのとは異なり、客車の数によって測定される列車の収容力（capacity）を運行ごとに変更または調整することができる。これらの周知の収益管理システムのもう１つの制限は、予想収益の計算が、需要の不確実性が原因で処理し難く収益を求めるために複雑な計算リソースを必要とするコスト関数に基づくことであり、これらの収益管理システムのパフォーマンスの最適性は保証されない。

上記周知の収益管理システムのもう１つの制限は、これらのシステムが、（ホテル産業のような）生鮮品在庫および（航空機の固定された座席数またはホテルの固定された客室数等の）固定された収容力の考慮に左右される、コスト関数を用いた収益計算の、２つの主な要因のみに基づくことである。そのため、これらの収益管理システムは、コスト関数の計算において、鉄道産業のような地上輸送システムの収益の最大化において一層の利益をもたらす可能性がある収容力の変更を考慮することを、十分に推進することができない。

そのため、列車における一括した動的価格設定およびサイズ設定に適した列車運行管理を実行するための代替案が必要である。

いくつかの実施形態の目的は、出発地から目的地までの輸送に対する乗客の需要を、この需要に対してサービスを提供する輸送システムの収容力構成の考慮に適応的に結び付ける、エンドツーエンド輸送管理システムを提供することである。たとえば、いくつかの実施形態の目的は、とりわけ鉄道産業および列車に適したエンドツーエンド地上輸送管理サービスを提供することである。これに追加されるまたは代わる、いくつかの実施形態の目的は、乗客の需要と輸送システムの構成とを操作することによってパフォーマンス目標を最適化することができる、アクティブエンドツーエンド輸送管理システムを提供することである。

たとえば、いくつかの実施形態の目的は、輸送サービスの価格および輸送手段のサイズを変化させることにより、パフォーマンス目標を最適化することである。パフォーマンス目標の例は、交通渋滞の緩和、輸送システムの処理能力の増大、輸送システムの収益の増大、輸送コストの削減などのうちの１つまたはその組み合わせを含む。そのため、いくつかの実施形態の目的は、列車のための列車輸送管理システムの、チケット価格と、客車の数による収容力とを変更することにより、列車輸送管理の安定した運営のために利益を最大化するというパフォーマンス目的を最適化することである。

たとえば、いくつかの実施形態は、チケットの価格および列車のうちの旅客車／客車の数を動的に決定することにより、コスト関数によって特定されるパフォーマンス目標を最適化することができる、列車管理システムに対処することを目的とする。この実施形態は好都合である、なぜなら、同一の列車のうちの異なる客車は、乗客の視点からすると同一の価値があるかもしれないが、輸送企業および会社にとっては異なるコストを招く可能性があり、こういった企業および会社は、各列車のサイズを適応的に選択することができるからである。一方、このシナリオは、列車システムに限定される訳ではなく、航空機およびバスのような他の輸送手段に、要望に応じて適切な構造上の変更を加えて拡張することができる。その理由は、列車の輸送システムと同一の旅程および同様のスケジュールを有する航空機およびバスは、乗客の視点からすると同一の価値を持ち得るが、輸送企業にとっては運営コストが異なることにある。他方、いくつかの実施形態は、列車輸送は他の輸送手段とは著しく異なっており列車輸送の管理原則を再利用することには無理がある、という認識に基づいている。

たとえば、いくつかの実施形態は、コスト関数によって特定されるパフォーマンス目標のそのような最適化は、収益管理（ＲＭ：revenue management）についての文献で考察されている多製品動的価格設定の問題に容易に適応することができるが、その逆は当てはまらない、という認識に基づいている。なぜなら、既存のＲＭ法は、とりわけ（列車のうちの客車のような）輸送単位の収容力構成に鑑みると、上記目的のうちの一部に対応するには適切でないからである。

いくつかの実施形態は、列車輸送管理システムでは基本的に２種類の製品として指定付きのチケットと指定なしのチケットとが存在する、という認識に基づいている。複数の列車での移動という柔軟性を伴う指定なしのチケットは、鉄道産業に特有のものであり、航空会社のような従来のＲＭ設定では見られない。なぜなら、航空機のチケットは常に特定のフライトに対応付けられているからである。収容力サイドからすると、列車輸送管理システムには、指定付きおよび指定なしという２種類の収容力がある。指定なしの客車の数で測定される指定なし収容力には、指定なしの客車内で乗客は立っていてもよい、という特徴があり、これは、鉄道産業に極めて特有のものでもある。加えて、列車輸送管理システムにおいて、収容力は、まとめて、すなわち客車単位で増やすことしかできない。従来のＲＭの問題とは異なり、列車輸送の場合、収容力は決定されるものであり、収容力の追加、すなわち各列車の客車の追加にはコストが伴う。コスト関数は、段階的に増大するので、重要である。また、列車で使用される指定付き収容力は、最大予約チケット需要の関数として決定される。さらに、指定なしの客車の混雑をコントロールするには、持続的ニーズに対するペナルティコストを考慮する必要がある。

具体的には、いくつかの実施形態は、輸送システムの場合、収容力は、たとえば、列車に客車を追加することにより、または複数の乗客を収容できるさらに他の航空機および／またはバスを追加することにより、まとめて追加される、という認識に基づいている。特に、航空産業でよく行われているのは、収容力の決定すなわちフライトスケジュールの決定が、価格設定の決定の前に行われることである。よって、フライトの収容力は固定され販売期間中に変更することができない。これに対し、鉄道産業の場合、列車の収容力の決定にはより大きな柔軟性があるので、価格設定と収容力の決定を一緒に行うことができる。列車の収容力変更の柔軟性は、列車の収容力が、まとまった単位ですなわち客車で構成されていることから発生する。列車に各客車を追加すると、運転コストが増加することになる。収容力は、客車単位で追加することしかできず、座席単位では追加できないので、コスト関数は段階的に増加する。

いくつかの実施形態はさらに、鉄道のＲＭの問題が、列車で販売される２つの根本的に異なる種類の製品（チケット）として、指定付きおよび指定なしのものを考慮することに基づく、という認識に基づいている。したがって、列車で使用される２種類の客車として、指定付きのものと指定なしのものとが存在する。指定付きのチケットを購入する乗客は、指定付きの客車で移動し座席が確保されているのに対し、指定なしのチケットを購入する乗客は、指定なしの客車で移動し座席は確保されていない。加えて、指定なしのチケットは、所与の時間ウィンドウ内で運転されている複数の列車での移動という柔軟性を提供するが、この柔軟性は指定付きのチケットからは得られない。

そのため、いくつかの実施形態の目的は、各客車を輸送に追加する際のコストおよび収容力の段階的増加を含むパフォーマンス目標のコスト関数を最適化することにより、顧客需要を変化させるチケットの価格と、この需要に対してサービスを提供する輸送の構成および収容力とを、一括して決定することができる、チケット販売システムおよび輸送構成システムに作動的に接続された、列車輸送管理システムを提供することである。この問題の収容力サイドからすると、販売ホライズンの最後において、各列車に使用する指定付きおよび指定なしの客車の数を決定する、という柔軟性が存在する。

いくつかの実施形態はさらに、いくつかの価格設定ポリシーにおいて、各列車で使用される客車の数は、販売ホライズンの最初において十分前もって決定することができる、という認識に基づいている。そのようなポリシーは、各列車に使用される客車の数の変更を直前に決定するのを回避できるので、関心を呼ぶものでもある。しかしながら、最適化問題の変形のいずれに対する解決策も、将来需要の予測の不確実性が原因で、事実上確率論的であり、処理し難い。さらに、段階的なコスト関数のモデル化はそれを一層困難にする。

そのため、いくつかの実施形態は、無限ホライズンにわたりパフォーマンスを保証してこの確率論的最適化を解決するために、近似を構築する。一実施形態は、静的価格設定ポリシーを開示し、この場合、価格は販売ホライズンの間固定され、列車の収容力はこの販売ホライズンの最初に決定される。別の実施形態は、収容力が販売ホライズンの最後に決定される静的価格設定ポリシーを開示する。第３の実施形態は、動的価格設定ポリシーを開示し、この場合、チケットの価格は、販売ホライズンの全体を通して変動し、収容力は、販売ホライズンの最初に決定される。第４の実施形態は、列車の収容力が販売ホライズンの最後に決定される動的価格設定ポリシーを開示する。

各種実施形態は、確率論的問題に対する確率論的解の上限を決定するために決定論的解を実現するように構成された、列車運行コントローラを用いることにより、列車運行の管理に関連する確率論的問題を解くための計算の効率における進歩を提供する。さらに、確率論的解は最適かつ漸近的に近づく。そのため、各種実施形態は、この列車運行コントローラシステムを用いて、計算効率、効率的なストレージリソースの利用、および列車輸送管理システム全体の利益の最大化における進歩に関連付けられる、最適化目的を達成する。

いくつかの実施形態に従い、列車運行コントローラシステムが提供される。列車運行コントローラシステムは、列車に関連付けられる運転データを取得するように構成される。運転データは、少なくとも、列車の運行の旅程データ、列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、列車に客車を追加するおよび列車から客車を取り外すコスト、列車について採用できる旅程に対して指定席および自由席のチケットを販売するための販売ホライズン条件、指定なしの客車において座席なしで立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ、またはその組み合わせを含む。コントローラはさらに、運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を決定するように構成される。漸近的上限の計算は、各旅程ごとの指定席に対する乗客の第１の到着率（rate of arrival）および各旅程ごとの自由席に対する乗客の第２の到着率の最適化に基づく。列車の区間（leg）は、ある運行について連続する２つの駅の間の行程を意味する。旅程は、列車によってサービスが提供される一対の駅の間の行程である。問題の統計的性質に対応しつつもその解を実際的なものにすることで、列車運行管理システムの計算効率を改善するために、いくつかの実施形態は、第１の到着率および第２の到着率の最適化を、販売ホライズンの第１の到着率の平均および第２の到着率の平均についての運転データの決定論的コスト関数を一括して最適化することによって実行する。決定論的コスト関数を使用することにより、決定したコスト関数の確率論的上限に基づいて列車の少なくともチケット価格および収容力を計算する。計算したチケット価格および収容力を使用することにより、列車の運行を制御するための制御コマンドを生成し、この制御コマンドを、有線チャネルまたは無線チャネルのうちの一方またはその組み合わせを含む通信チャネルを通して、チケット価格と構成のための収容力とを出力するそれぞれのコンピューティングシステムに、提示する。

いくつかの実施形態は、輸送管理のためのエンドツーエンドシステムを提供する。この輸送管理システムは、チケット価格システムと列車構成システムとに通信可能に結合された列車運行コントローラシステムを備える。チケット価格システムは、チケット価格を出力するように構成され、列車構成システムは、指定付きタイプおよび指定なしタイプの各々の客車の数を出力することにより、列車の収容力を構成するように構成される。列車運行コントローラは、列車に関連付けられる運転データを取得するように構成され、運転データは、少なくとも、列車の運行の旅程データ、列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、列車に客車を追加するおよび列車から客車を取り外すコスト、列車の各旅程ごとに指定席および自由席のチケットを販売するための販売ホライズン条件、指定なしの客車において座席なしで立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ、または、その組み合わせを含む。列車運行コントローラは、さらに、運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を決定するように構成される。漸近的上限は、各旅程ごとの指定席に対する乗客の第１の到着率および各旅程ごとの自由席に対する乗客の第２の到着率の最適化に基づいて計算される。第１の到着率の最適化および第２の到着率の最適化は、販売ホライズンの第１の到着率の平均および第２の到着率の平均についての運転データの決定論的コスト関数を一括して最適化することによって実行される。列車運行コントローラはさらに、コスト関数の、決定された確率論的上限に基づいて、列車の少なくともチケット価格および収容力を計算するように構成される。さらに、列車運行コントローラは、有線チャネルまたは無線チャネルのうちの一方またはその組み合わせを含む通信チャネルを通して、計算された列車のチケット価格および収容力に基づいて列車の運行を制御するための制御コマンドを、提示するように構成される。制御コマンドは、チケット価格システムに対する、価格設定に基づいたコマンドと、列車構成システムに対する、収容力構成コマンドとを含む。

ここに開示される実施形態を、添付の図面を参照しながらさらに説明する。示されている図面は、必ずしも正しい縮尺ではなく、代わりに、ここに開示される実施形態の原理の説明の際に全体的に強調が加えられている。

いくつかの実施形態に係る、列車輸送管理システムのブロックを示す図である。 いくつかの実施形態に係る、列車輸送管理システムの現実世界の環境におけるさまざまな構成要素のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、図２Ａの列車輸送管理システムで使用される異なる種類の価格設定ポリシーのブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、図２Ａの列車輸送管理システムの列車運行コントローラで使用されるコスト関数のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、図２Ｃに示されるコスト関数の計算に使用される異なる変数を示すテーブルを示す。 いくつかの実施形態に係る、図２Ａの列車輸送管理システムで使用される列車運行コントローラのブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、列車輸送管理システムの最適化目的を達成するための、処理し難い問題から処理し易い問題への変換を説明する、ブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、静的価格設定ポリシーに基づいて列車運行コントローラのコスト関数を計算する方法のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、静的価格設定ポリシーに基づいて列車運行コントローラのコスト関数を計算する方法のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、動的価格設定ポリシーに基づいて列車運行コントローラのコスト関数を計算する方法のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、動的価格設定ポリシーに基づいて列車運行コントローラのコスト関数を計算する方法のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、動的価格設定ポリシーに基づいて列車運行コントローラのコスト関数を計算する方法のブロック図を示す。 いくつかの実施形態に係る、各種図面に開示される列車運行コントローラシステムの実施例を示す。 いくつかの実施形態に係る、列車運行コントローラを実現するためのコンピューティングシステムのブロック図を示す。

以下の記載では、説明のために、本開示が十分に理解されるよう多数の具体的な詳細事項を述べる。しかしながら、本開示はこれらの具体的な詳細事項なしで実施し得ることが当業者には明らかであろう。その他の場合では、本開示を不明瞭にするのを回避することだけのために装置および方法をブロック図の形式で示す。

本明細書および請求項で使用される、「たとえば（for example）」、「例として（for instance）」、および「～のような（such as）」という用語、ならびに「備える（comprising）」、「有する（having）」、「含む（including）」、およびこれらの動詞の他の形態は、１つ以上の構成要素またはその他のアイテムの列挙とともに使用される場合、その列挙がさらに他の構成要素またはアイテムを除外するとみなされてはならないことを意味する、オープンエンドと解釈されねばならない。「～に基づく」という用語は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。さらに、本明細書で使用される文体および術語は、説明のためのものであって限定とみなされてはならないことが理解されるはずである。本明細書で使用されるいかなる見出しも、便宜的なものにすぎず、法的または限定効果を持つものではない。

本開示は、各種実施形態に従い、地上輸送管理のために一括して動的に価格設定およびサイズ設定を行うためのシステムおよび方法を提供する。各種実施形態に従い、運行コントローラシステムが提供され、これは、地上輸送管理システムにおいて、地上輸送管理システムの一括した動的な価格設定およびサイズ設定を実施するために使用することができる。各種実施形態において、地上輸送管理システムは、エンドツーエンド列車輸送管理システムを含み、これは、販売ホライズンにおける到着率の最適化に基づいて決定論的コスト関数を実現するように構成された列車運行コントローラを含む。決定論的コスト関数は、列車の一括した動的な価格設定およびサイズ設定のための、処理し易いシステムを提供するために使用され、予約に対する需要率は、販売ホライズンで平均化される。

図１は、いくつかの実施形態に係る、列車輸送管理システム１００のブロックを示す。列車輸送管理システム１００は、予約の要求を列車運行コントローラシステム１０４に送信するユーザデバイス１０２を備え、列車運行コントローラシステム１０４は、列車輸送管理システム１００の運転パラメータに関するデータを、データベース１０６から得ることができる。データベース１０６は、各種列車、駅、旅程、出発地、目的地、客車情報、各客車の座席数などに関する情報を格納することができる。

乗客等のユーザは、列車による運行に対するチケットを予約するための要求を送信することができ、列車は、運行の出発地の場所および目的地の場所に対し、出発地の場所および目的地の場所にそれぞれ駅を設けて、サービスを提供する。列車は、２種類の客車として、指定付きの客車と指定なしの客車とで構成され得るものである。指定付きの客車は、指定付きのチケットによって予約され、指定なしの客車は、指定なしのチケットによって予約される。各チケットは、旅程と、日付と、乗客がそれで移動することを希望する列車とを指定する。さらに、乗客は、このチケットで、このチケットに指定されている列車以外の列車に乗って移動することはできない。指定付きのチケットの場合、乗客は、そのチケットに指定されている列車の運行中の座席を保証される。他方、指定なしのチケットは、移動の旅程および日付のみを指定し、乗客が移動するのに必要な列車は指定しない。乗客は、このチケットで、そのチケットの移動の日付の間はどの列車でも移動できる。しかしながら、この乗客は、どの列車においても座席を確保されない。いくつかの実装形態において、指定付きのチケットの価格は、指定なしのチケットの価格とは異なる。また、列車で使用される客車の数を、本明細書ではこの列車の収容力と呼ぶ。指定付きの客車の数を、本明細書では列車の指定付き収容力と呼び、指定なしの客車の数を、本明細書では列車の指定なし収容力と呼ぶ。そのため、列車運行コントローラシステム１０４は、列車のチケットについて非予測的価格設定ポリシーを提供するための制御コマンドを提示するように、また、各列車の指定付きの客車および指定なしの客車の数を決定するように、構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、列車運行コントローラシステム１０４は、命令を格納するメモリと、チケットの価格設定と列車構成制御とに対してそれぞれの制御コマンドを生成することにより列車の運行を制御するための命令を実行する少なくとも１つのプロセッサとを含む。列車運行コントローラシステム１０４は、列車輸送システムに関連付けられる他のすべての構成要素と、有線チャネルまたは無線チャネルの組み合わせであってもよい通信チャネルを介して通信してもよい。そのため、列車輸送管理システムは、関連付けられる輸送の製品または手段の価格および収容力を、この輸送の製品または手段に関連付けられる需要関数に基づいて変更することができる、任意のエンドツーエンド地上輸送管理システムの、特定の実施形態であってもよい。

図２Ａは、いくつかの実施形態に係る、図１に示される列車輸送管理システム１０４の、現実世界の環境における各種構成要素のブロック図２００ａを示す。列車輸送管理システムは、１つ以上の対応する路線または経路２１６～２２０上で走行する１つ以上の列車２０８～２１２により、複数の駅２０２～２０６にサービスを提供することができる。１つ以上の路線２１６～２２０のうちの各路線は、始発駅で始まり終着駅で終わる、列車によるサービスを受ける一組の駅を意味する。列車は、特定の時刻に始発駅で開始される、路線上で走行する物理的輸送サービスを意味する。たとえば、午前１０時に発車する列車、午前１１時に発車する列車などが存在する。１つ以上の列車２０８～２１２のうちのある列車の任意の運行について、列車の区間（leg）は、連続する２つの駅の間の行程を意味する。たとえば、列車２０８の場合、駅２０２と駅２０４との間の行程は、列車２０８の区間１である。同様に、駅２０４と駅２０６との間の行程は、列車２０８の区間２である。

さらに、旅程は、列車がサービスを提供する一対の駅の間の行程において、一対の駅のうちの一方の駅で乗車した乗客が他方の駅に到達するまでのことを意味する。たとえば、列車２０８の場合、旅程２１４は、路線２１６上の駅２０２～２０６の間の列車２０８のある行程または運行を意味し得る。同様に、列車２１０の旅程は、路線２１８上の駅２０２～２０６間の列車２１０の運行を意味し得る。さらに、駅の任意の組み合わせが、列車のうちのいずれかの列車の旅程を構成する。列車（列車２０８～２１２等）、路線（路線２１６～２２０等）、駅（駅２０２～２０６等）、および旅程データ（旅程２１４等）に関する情報は、図１に示されるデータベース１０６に保存されてもよい。列車運行コントローラシステム１０４は、いずれかのそのような情報を、データベース１０６から、列車に関連付けられる運転データとして、この列車の運行を管理するための販売ホライズンによって特定される任意の時点で取得するように、構成されてもよい。

そのため、（先に図１との関連でも簡単に説明したように）各列車は、任意の旅程について、少なくとも２種類のチケット、すなわち指定付きのチケットおよび指定なしのチケットに、関連付けることができる。指定付きチケットは、旅程と、日付と、乗客等のユーザが移動するのに必要な列車２０８～２１２のうちのいずれかである列車とを、指定する。２種類のチケットに対応して、列車運行コントローラシステム１０４はまた、各列車の２種類の客車、すなわち指定付きの客車および指定なしの客車を運転するための構成データを制御するように構成される。指定付きの（および指定なしの）チケットを購入する乗客は、それぞれ指定付きの（および指定なしの）客車にしか乗車できない。そのため、これらの種類のチケットの双方が、すべての旅程について前もって販売されてもよく、列車運行コントローラシステム１０４は、行程の開始まで、任意の旅程の価格を変更するように構成されてもよい。

各種実施形態において、任意の列車での旅程の指定付きチケットの価格は、すべての列車での旅程の指定付きのチケットおよび指定なしのチケットの双方の需要に影響を与える可能性がある。さらに、その旅程の指定なしのチケットの価格は、すべての列車での旅程の指定付きのチケットおよび指定なしチケットの双方の需要に影響を与える可能性がある。時間の経過に伴って価格を変更することに加えて、列車運行コントローラ１０４は、各列車の収容力、すなわち各列車に使用する指定付きおよび指定なしの客車の数を決定するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、すべての客車は同一である。これに代えて、いくつかの実施形態において、客車のうちの少なくとも一部が異なる。したがって、指定なしの客車内の混雑を管理するために、列車運行コントローラシステムが取得できるさらに他の運転データが存在し得る。これは、列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、列車に客車を追加するおよび列車から客車を取り外すコスト、ならびに、指定なしの客車において座席がなく立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ等を含み得る。

そのため、列車運行コントローラシステム１０４は、列車の特定区間で立っている乗客の数について混雑を管理するためのペナルティ関数を求めるように構成されてもよい。このペナルティ関数は、異なる混雑レベルを対象とするように変化させてもよい。さらに、上記制約の各々を、駅のプラットフォームの限られた長さ等の制約に起因すると考えることができる。その結果、列車に使用される客車の数の上限が決まる可能性がある。さらに、たとえば各列車の指定なし収容力は少なくともある数値でなければならないといった、いくつかの制約を適用することにより、乗客および鉄道会社に対して柔軟性を提供してもよい。したがって、列車運行コントローラシステム１０４を運営している鉄道会社が列車において少なくとも最低数の指定なし旅客車を使用することを求める、追加の制約が課される場合もある。

そのため、列車運行コントローラシステムは、上記さまざまな制約に基づいて異なる種類の価格設定ポリシーを提供するように構成されてもよい。

図２Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａの列車運行コントローラシステム１０４を実現する列車輸送管理システムで使用される、異なる種類の価格設定ポリシー２２２のブロック図２００ｂを示す。

価格設定ポリシー２２２は、主に２種類、すなわち静的価格設定ポリシー２２４および動的価格設定ポリシー２２６である。静的価格設定ポリシー２２４の場合、どのチケットの価格も、それが指定席のものであろうと自由席のものであろうと、販売ホライズンの間、固定されたままである。他方、動的価格設定ポリシー２２６の場合、チケットの価格は、指定席のものであろうと自由席のものであろうと、販売ホライズンの間に変更される可能性がある。いくつかの実施形態において、この変更は、乗客の需要到着率がきっかけになる場合がある。

どのタイプのポリシーについても、関連する収容力決定の判断が行われ得るものであって、その決定は、販売ホライズンの最初または最後のいずれかで行われ得る。販売ホライズンは、任意の列車のチケットが販売される期間を意味する。たとえば、８月１５日に運転されるすべての列車について、チケットは、７月１５日から８月１４日まで販売されてもよい。そうすると、列車運行コントローラシステム１０４は、この期間中に、この種の価格設定ポリシーに基づいて、（８月１５日の）任意の旅程の価格を変更してもよい。

そのため、静的価格設定ポリシー２２４は、２種類のポリシー、すなわち販売ホライズンの最初に収容力が決定される静的価格設定ポリシー２２８と、販売ホライズンの最後に収容力が決定される静的価格設定ポリシー２３０とを有し得る。

同様に、動的価格設定ポリシー２２６についても、２種類のポリシー、すなわち販売ホライズンの最初に収容力が決定される動的価格設定ポリシー２３２と、販売ホライズンの最後に収容力が決定される動的価格設定ポリシー２３４とが存在し得る。

これらの種類のポリシーの各々は、一括した価格設定および収容力構成の決定を使用して、運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を求めるために用いられる運転データとして寄与し得るものである。

いくつかの実施形態において、静的価格設定ポリシー２２４は、動的価格設定ポリシー２２６と比較して、相対的に実現し易くパフォーマンス保証が魅力的なので、好ましい。さらに、静的価格設定ポリシー２２４は、需要と収容力とが比例スケーリングされる場合、漸近的に最適でもあるので、処理し易い問題に関連することになる。任意の種類のチケットに対する需要は、需要関数に基づいて求めることができ、需要関数は、特定の列車での旅程に対する需要を決定する関数を意味する。この率はすべての列車での旅程の価格に対する需要である。午前１０時に発車する列車と午前１１時に発車する列車という、２つの列車があるとする。たとえば、特定の旅程に対する到着率は、双方の列車の旅程の価格に応じて決まる可能性がある。これは、乗客が、価格がより安い場合はその移動スケジュールを変更する可能性をモデル化する。

そのため、旅程に対する到着率は、特定の列車での特定の旅程に対する需要が到着する率を意味する。これは、異なる列車での旅程の価格が一旦特定されたときの需要関数の値に等しい。たとえば、指定付きの客車の、ある区間の指定席の場合の、その運行区間の販売ホライズン中に受けた、指定席に対する需要に基づいた第１の到着率が存在し得る。同様に、指定なしの客車の、ある区間の自由席の場合の、その運行区間の販売ホライズン中に受けた、自由席に対する需要に基づいた第２の到着率が存在し得る。これらの各々は、列車の運転データとしてさらに寄与する可能性がある。

いくつかの実施形態は、乗客の到着およびそれに対応する第１および第２の到着率がポワソン分布であり、到着率がチケットの価格に確率論的に依存する、という認識に基づいている。任意の列車で使用されることになる指定付きおよび指定なしの客車の数は、販売ホライズンの最後に決定されてもよい。列車で使用されるすべての客車について、関連付けられる運転コストがある。また、各列車に使用できる客車の総数および指定なしの客車の数にも制約がある。さらに、指定付きの客車のすべての乗客には、すべての列車のすべての旅程に対して販売されるすべての指定付きチケットについて保証された座席が必要である。

上記制約、運転データ、ならびに価格設定および収容力の変化に基づいて、最適化された到着率に基づく組み合わされたコスト関数が求められ、これが、列車運行コントローラシステム１０４によって生み出される収益を最大化する。

図２Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａの列車輸送管理システムの列車運行コントローラ１０４で使用されるコスト関数２４２のブロック図２００ｃを示す。コスト関数は、コストおよび収容力を販売ホライズン２４０の最初に計算するのかまたは販売ホライズン２４０の最後に計算するのかを指定する条件に基づいて販売ホライズン２４０について計算される、列車輸送システムの一括した価格設定推定２３６および収容力推定２３８に基づいて、求められる。コスト関数２４２は、運転データの確率論的コスト関数である。運転データは、価格設定推定データ、収容力推定データおよび販売ホライズン２４０データを含む。

価格設定の推定に関連する運転データは、列車の運行の旅程データ２４６と、指定付きチケットの到着率２４４と、指定なしチケットの到着率とを含む。

さらに、収容力推定に関連するデータは、列車に客車を追加するおよび／または列車から客車を取り外すための運転コスト２５０と、列車のある区間の指定なしの客車において座席がなく立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ペナルティファクタ２５２と、各種数値制約２５４とを含む。数値制約は、たとえば、列車における客車の数（すなわち総数）に関連付けられる第１の制約データと、指定席を有する指定付き客車と自由席を有する指定なしの客車との間の比率に関連付けられる第２の制約データとを含む。

運転データ入力は、列車運行コントローラシステム１０４により、たとえばデータベース１０６に格納されたデータから、取得されてもよい。価格設定推定２３６データと収容力推定データ２３８との組み合わせであるこの運転データは、次に、列車運行コントローラシステム１０４により、運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を求めるために使用され、漸近的上限は、各旅程ごとの指定席の乗客の第１の到着率と、各旅程ごとの自由席の乗客の第２の到着率との最適化に基づいて、計算される。第１の到着率および第２の到着率の最適化は、一括してすなわち各々独立して、販売ホライズン２４０に対する第２の到着率の手段に対する運転データの決定論的コスト関数２４２を最適化することにより、行われる。

さらに、運転データに基づいて求められた、コスト関数２４２の確率論的上限に基づいて、チケット価格および列車の収容力が、指定付きの客車および指定なしの客車の各々について、求められる。次に、この計算されたチケット価格および収容力が、制御コマンドの形態で、列車運行コントローラシステム１０４に返すように提示される。次に、制御コマンドは、チケット価格設定システムおよび収容力構成システムに、列車のチケット価格および収容力をそれぞれ出力させる。

このコスト関数、チケット価格、収容力構成および最適化された到着率の値は、下記の例との関連で説明することができる。

これらの異なる運転パラメータは、たとえば図２Ｄに示される表１に記載されているように表されてもよい。

上記運転データのすべてに基づいて、列車運行コントローラシステム１０４を用いることにより、販売ホライズンにわたる第１の到着率の平均に対する運転データの最適化された決定論的コスト関数と、販売ホライズンにわたる第２の到着率の平均に対する運転データの最適化された決定論的コスト関数とを、求めることができる。そのため、列車運行コントローラシステム１０４は、少なくとも、メモリに格納された命令を格納するように構成されたプロセッサを使用し、コスト関数の求められた確率論的上限に基づいて、少なくとも、列車のチケット価格と収容力とを計算するように構成される。

図２Ｅは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａの列車輸送管理システムで使用される列車運行コントローラのブロック図を示す。列車運行コントローラシステム１０４は、少なくとも、列車のチケット価格と収容力構成とを制御するために、通信チャネルを通して制御コマンドを提示するための１つ以上の通信インターフェイス２５６を含む。

列車運行コントローラシステム１０４は、コンピュータで実行可能な命令を実行するために、価格設定推定モジュール２６０、収容力推定モジュール２６２、コスト関数モジュール２７０、および到着率モジュール２７１等のモジュールを実現するように構成された、少なくともプロセッサ２５８をさらに含む。

列車運行コントローラシステム１０４はまた、列車運行コントローラ１０４の各種モジュールの機能を実行するためのコンピュータ実行可能命令を格納するために、ストレージ２７２等の、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取可能記憶媒体を含む。

列車運行コントローラシステム１０４は、有線または無線通信チャネルを通してデータベース１０６と通信するように構成されてもよい。データベース１０６は、列車の運転データ、パラメータ、収容力構成の詳細、旅程の詳細、チケット価格などのすべてを格納するように構成される。

上記の処理し難い確率論的問題から処理し易い決定論的問題への変換は、最適化という目的を達成するために行われる。最適化という目的は、より高い計算効率、より優れた記憶能力、収益の最大化、列車運行コントローラシステム１０４の応答時間の改善などを含み得る。処理し難い問題から、決定論的な処理し易い問題への変換は、図２Ｆに示される。

図２Ｆは、最適化目的２８０に関連付けられるコスト関数２７８決定の処理し難い問題２７３が、最適化目的２８５に関連付けられる決定論的コスト関数２８３の決定の処理し易い問題２７４に変換されることを示す。これは、コスト関数２８３を、価格関連運転データ２８１、収容力関連運転データ２８２、および販売ホライズンにわたる第１の到着率および第２の到着率の平均分布に基づいて、求めることにより、実現される。

そのため、コスト関数２７８は、収容力データ２７６と、価格データ２７５と、第１の到着率および第２の到着率の確率論的分布２７９とに基づいて、求められる。確率論的分布２７９は、コスト関数２７８の全体の決定を行うことにより、処理し難い問題である最適化目的２８０を達成する。他方、分布の平均２８４は、販売ホライズン中の第１の到着率および第２の到着率のそれぞれの平均を取る。結果として、列車輸送管理システムまたは列車運行コントローラシステム１０４の効率および収益最大化に関連付けられる最適化目的２８５を、容易に達成することができる。

図３Ａ～図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、列車運行コントローラシステム１０４が、図２Ｂに示される静的価格設定ポリシー２２４等の静的価格設定ポリシーに基づいて、図２Ｃのコスト関数２４２に対する最適解を計算する方法３００のブロック図を示す。

方法３００は、列車運行コントローラシステム１０４の各種モジュールにより、コンピュータ実行可能命令を(図２Ｅに示される）ストレージ２７２に格納することによって実現されてもよく、コンピュータ実行可能命令は、（図２Ｅに示される）プロセッサ２５８により、必要に応じて各種モジュールの機能を呼び出すことによって実行される。異なるモジュールに関連付けられるコンピュータ実行可能命令は、列車運行コントローラシステム１０４の機能の全体を実現するために、指定されたシーケンスで実行されるサブルーチンまたはアルゴリズムであってもよい。図３Ａ～図３Ｂは、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄおよび図２Ｅとの関連で説明される。

ステップ３０２で、列車運行コントローラシステム１０４においてチケット予約要求を受ける。チケット予約要求は、列車ｌの特定の旅程ｎをこの列車のうちの指定付きまたは指定なしの客車のいずれかで移動することを希望する乗客から受けてもよい。特定の時間にこの要求を受けたことに基づいて、この列車のチケット価格および収容力についての計算が、データベース１０６から取り出すことができるいくつかの運転データに基づいて実行される。

しかしながら、この計算は、ステップ３０４における販売ホライズンポリシーの決定後にのみ実行される。販売ホライズンポリシーは、価格および収容力構成の計算を販売ホライズンの最初に実行するか、または価格および収容力構成の計算を販売ホライズンの最後に実行するかのいずれかを、示し得る。販売ホライズンポリシーデータは、データベース１０６に格納されてもよい。このデータが取り出された後に、ステップ３０６で、販売ホライズンポリシーデータが、販売ホライズンの最初にチケットを販売することを示すか否かが判断されてもよく、次にステップ３０８において、列車ｌに関連付けられる運転データが得られてもよい。しかしながら、販売ホライズンポリシーデータが、チケットを販売ホライズンの最初に販売することを示さない場合は、図３Ｂに示されるステップ３２２において、それが販売ホライズンの最後であるか否かが確認される。そのため、列車運行コントローラシステム１０４は、販売ホライズンの最後に達するまで待機する。ＹＥＳの場合、方法３００は、図３Ａに示されるステップ３０８に戻り、そうでない場合、図３Ｂに示されるステップ３２４で動作は実行されない。

次に、ステップ３１６において、列車の任意の区間について収容力が枯渇したか否かが確認される。そのため、列車ｌについて計算された収容力は、収容力枯渇しきい値と比較される。そのため、列車について計算された収容力が収容力枯渇しきい値よりも大きい場合、ステップ３１８において、それ以上の計算は実行されず、収容力枯渇の通知が適切に生成される。

列車について計算された収容力が収容力枯渇しきい値以下の場合、ステップ３２０において、これらの計算されたチケット価格および収容力は、列車の運行を制御するための制御コマンドとして提示するために出力される。

このように、方法３００を用いると、列車運行コントローラシステム１０４は、販売ホライズンにわたる乗客の到着率の平均についての運転データの決定論的コスト関数計算問題に対する最適解に基づいて、列車の静的価格設定ポリシーに基づいたチケット価格および収容力計算を、提供することができる。この方法３００は静的価格設定ポリシーに基づいているが、その理由は、指定席または自由席にそれぞれ対応する指定付きのまたは指定なしのチケットのいずれかの価格が、販売ホライズン条件によって特定される販売ホライズン中に変化しないことにある。

同様の方法が図４Ａ～図４Ｃに示されているが、相違点は図４Ａ～図４Ｃに示される方法が動的価格設定ポリシーに基づく点である。

図４Ａ～図４Ｃは、いくつかの実施形態に係る、動的価格設定ポリシーに基づいて列車運行コントローラシステム１０４のコスト関数を計算する方法４００のフローチャートを示す。方法４００のステップのうちのほとんどが図３Ａ～図３Ｂに示される方法３００のそれぞれのステップと同様であるが、この場合もいくつかの実施形態に係る図２Ｂに示される動的価格設定ポリシー２２６等の動的価格設定ポリシーに基づいた他のステップに相違点がある。

方法４００は、列車運行コントローラシステム１０４の各種モジュールにより、コンピュータ実行可能命令を（図２Ｅに示される）ストレージ２７２に格納し、コンピュータ実行可能命令を、（図２Ｅに示される）プロセッサ２５８により、必要に応じて各種モジュールの機能を呼び出すことによって実行することにより、実現されてもよい。異なるモジュールに関連付けられるコンピュータ実行可能命令は、列車運行コントローラシステム１０４の機能の全体を実現するために、指定されたシーケンスで実行されるサブルーチンまたはアルゴリズムであってもよい。図３Ａ～図３Ｂは、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄおよび図２Ｅとの関連で説明される。

ステップ４０２で、列車運行コントローラシステム１０４においてチケット予約要求を受ける。チケット予約要求は、列車ｌの特定の旅程ｎをこの列車のうちの指定付きまたは指定なしの客車のいずれかで移動することを希望する乗客から受けてもよい。特定の時間にこの要求を受けたことに基づいて、この列車のチケット価格および収容力についての計算が、データベース１０６から取り出すことができるいくつかの運転データに基づいて実行される。

しかしながら、この計算は、ステップ４０４における販売ホライズンポリシーの決定後にのみ実行される。販売ホライズンポリシーは、価格および収容力構成の計算を販売ホライズンの最初に実行するか、または価格および収容力構成の計算を販売ホライズンの最後に実行するかのいずれかを、示し得る。販売ホライズンポリシーデータは、データベース１０６に格納されてもよい。このデータが取り出された後に、ステップ４０６で、販売ホライズンポリシーデータが、販売ホライズンの最初にチケットを販売することを示すか否かが判断されてもよく、次にステップ４０８において、列車ｌに関連付けられる運転データが得られてもよい。しかしながら、販売ホライズンポリシーデータが、チケットを販売ホライズンの最初に販売することを示さない場合は、図４Ｃに示されるステップ４３２において、それが販売ホライズンの最後であるか否かが確認される。そのため、列車運行コントローラシステム１０４は、販売ホライズンの最後に達するまで待機する。ＹＥＳの場合、方法４００は、図４Ａのステップ４０８に戻り、そうでない場合、図４Ｃに示されるステップ４３４で動作は実行されない。

次に、ステップ４１６において、動的価格ファクタは、予め定められた時間間隔後のチケット価格の更新に関連する。たとえば、予め定められた時間間隔として仮に１２０分が経過したか否かを確認することができる。動的価格ファクタは、予め定められた時間間隔が経過したか否かを示すための、０および１等の値を有するフラグであってもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、１という値は、予め定められた時間間隔が経過したことを示してもよく、０という値は、予め定められた時間間隔が経過していないことを示してもよい。いくつかの実施形態において、その逆が真実であってもよい。

そのため、動的価格ファクタが、予め定められた時間間隔の経過を示す場合、図４Ｂに示されるステップ４１８において、各旅程ｎごとに新たな最適到着率を求めることができる。したがって、ステップ４２０において、指定付きのチケットまたは指定なしのチケット等の、チケットの種類を確認することができる。この判断に基づいてチケット価格を更新することができる。たとえば、ステップ４２２において、指定なしのチケットの価格を、たとえば、指定なしの客車の各旅程ごとの、計算された平均第２到着率に、逆需要関数を適用することにより、更新することができる。

さらに、ステップ４２４において、指定付きのチケットの価格を、たとえば、指定付きの客車の各旅程ごとの、計算された平均第１到着率に、逆需要関数を適用することにより、更新することができる。

次に、ステップ４２６において、列車の任意の区間について収容力が枯渇したか否かが確認される。そのため、列車ｌの計算された収容力が、収容力枯渇しきい値と比較される。そのため、列車の計算された収容力が収容力枯渇しきい値よりも大きい場合、ステップ４３０において、それ以上の計算は実行されず、収容力枯渇の通知が適切に生成される。

列車の計算された収容力が収容力枯渇しきい値以下の場合、ステップ４２８において、これらの計算されたチケット価格および収容力は、列車の運行を制御するための制御コマンドとして提供するために出力される。

再びステップ４１６を参照すると、まだチケット価格を変更する時期ではないと判断された場合、制御は直接ステップ４２８に進む。このように、図３Ａ～図３Ｂおよび図４Ａ～図４Ｃにそれぞれ示される方法３００および方法４００は、列車運行コントローラシステム１０４により、最大収益を提供するための、決定論的コスト関数問題の一括した価格設定および収容力構成に基づいた判断により、列車ベースのシステムのエンドツーエンド輸送を管理するために、実行することができる。

図５は、いくつかの実施形態に係る、先に説明した各種図面に開示される列車運行コントローラシステム１０４によってサービスが提供されるもの等の、エンドツーエンド輸送管理システム５００の実施例を示す。

輸送管理システム５００は、（列車運行コントローラシステム１０４と等価である）列車運行コントローラシステム５０２に通信可能に結合された、チケット価格システム５０４と列車構成システム５０６とを含む。チケット価格システム５０４は、チケット価格を出力するように構成され、列車構成システム５０６は、指定付きタイプおよび指定なしタイプの各々の客車の数を出力するように構成される。チケット価格システム５０４および列車構成システム５０６の双方の出力は、列車運行コントローラシステム５０２から受けた制御コマンドに基づく。さらに、チケット価格システム５０４および列車構成システム５０６の双方の出力は、輸送管理システム５００の全体の収益最大化５０８を目的として生成される。

そのため、列車運行コントローラシステム５０２は、上記実施形態で説明した列車運行コントローラシステム１０４と同様の態様で動作するように構成される。たとえば、列車運行コントローラシステム５０２は、列車に関連付けられる運転データを取得するように構成され、この運転データは、少なくとも、列車の運行の旅程データ、列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、列車に客車を追加するおよび列車から客車を取り外すコスト、運行の各区間ごとの、指定席および自由席のチケットを販売するための販売ホライズン条件、指定なしの客車において座席がなく立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ、またはその組み合わせを含む。

さらに、列車運行コントローラシステム５０２は、運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を求めるように構成され、漸近的上限は、運行の各区間ごとの指定席に対する乗客の第１の到着率および運行の各区間ごとの自由席に対する乗客の第２の到着率の最適化に基づいて、計算される。第１の到着率の最適化は、第１の到着率の平均について運転データの決定論的コスト関数を最適化することにより、実行される。

第２の到着率の最適化は、第２の到着率の平均について運転データの決定論的コスト関数を最適化することにより、実行される。

これらの最適化はいずれも、販売ホライズンポリシーが販売ホライズン計算前を示すかまたは販売ホライズン計算後を示すか等、販売ホライズンポリシーによって指定される販売ホライズン５１０に対して実行されている。

これらの計算に基づいて、列車運行コントローラシステム５０２は、チケット価格を制御コマンドにおいてチケット価格システム５０４に出力するために計算するように構成される。

さらに、列車運行コントローラシステム５０２は、列車構成システム５０４に制御コマンドを出力するために収容力構成情報を計算するように構成される。この収容力構成情報に基づいて、任意の未使用の客車が、運行開始の前に、列車から取り外される。さらに、必要性に基づいて他の客車が追加されてもよい。

このように、列車運行コントローラシステム５０２は、本開示の範囲から逸脱することなく、列車運行管理システム以外の任意の輸送システムに対して適切に適合させることができる、エンドツーエンド輸送管理を提供することが可能となり得る。

列車運行コントローラシステム５０２、チケット価格システム５０４および列車構成システム５０６の機能のうちの各々は、汎用コンピューティング素子を含む従来のコンピューティングデバイスによって提供されてもよい。たとえば、列車運行コントローラシステム５０２のための、１つのそのようなコンピューティングデバイスのアーキテクチャが図６に示されている。

図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る、チケット価格システム６０２および列車構成システム６０４とを使用した列車運行制御のためのシステム６００の全体ブロック図を示す。図６を図１～図５と関連させて説明する。システム６００はシステム１００に対応し得る。システム６００は、システム６００をチケット価格システム６０２および列車構成システム６０４に接続する複数のインターフェイスを有し得る。たとえば、ネットワークインターフェイスコントローラ（ＮＩＣ）６０６は、システム６００をバス６０８を通してネットワーク６１０に接続するように適合される。さらに、システム６００に対する、チケット予約要求等の入力に関連付けられる情報は、入力インターフェイス６１２を介して受信されてもよい。入力インターフェイス６１２は、システム６００を、キーボード６２２および／またはポインティングデバイス６２４に接続してもよい。例として、ポインティングデバイス６２４は、とりわけ、マウス、トラックボール、タッチパッド、ジョイスティック、ポインティングスティック、スタイラス、またはタッチスクリーンを含み得る。

システム６００は、格納されている命令を実行するように構成されたプロセッサ６１４と、プロセッサ６１４が実行可能な命令を格納するメモリ６１６とを含む。プロセッサ６１４は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コンピューティングクラスタ、または任意の数のその他の構成であってもよい。メモリ６１６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、または任意のその他の適切なメモリシステムを含み得る。さらに、システム６００は、プロセッサ６１４のための実行可能な命令を格納する異なるモジュールを格納するように適合させたストレージデバイス６１８を含む。ストレージデバイス６１８は、ハードドライブ、光学ドライブ、サムドライブ、ドライブのアレイ、またはその任意の組み合わせを用いて実現することができる。

ストレージデバイス６１８は、列車運行コントローラモジュール６２０を格納するように構成される。いくつかの実施形態において、プロセッサ６１４は、それぞれ図３Ａ～図３Ｂおよび図４Ａ～図４Ｃの詳細な説明に記載されたフローチャート３００および４００のステップを実行するために列車運行コントローラモジュール６２０を実行するように構成されてもよい。例として、システム６００は、ある列車のある旅程に対するチケット予約要求を受け付け、受け付けたことに基づいて、この列車の運転データを取得してもよい。運転データは、販売ホライズンについて計算された乗客の最適平均到着率についての決定論的コスト関数問題に対する解を計算するために使用される。決定論的コスト関数問題に対する解は、チケット価格システム６０２および列車構成システム６０４のそれぞれに制御コマンドを送信するためのチケット価格および収容力構成情報を計算するために、使用される。

加えて、システム６００は、撮像インターフェイス６２６とアプリケーションインターフェイス６２８とを含み得る。撮像インターフェイス６２６は、システム６００をディスプレイデバイス６３０に接続する。例として、ディスプレイデバイス６３０は、とりわけ、コンピュータモニタ、テレビ、プロジェクタ、またはモバイルデバイスを含む。アプリケーションインターフェイス６２８は、システム６００をアプリケーションデバイス６３２に接続する。例として、アプリケーションデバイス６３２は、輸送管理システムなどを含み得る。実施形態の一例において、システム６００は、列車運行制御決定の結果を、撮像インターフェイス６２６および／またはアプリケーションインターフェイス６２８を介して出力する。

以下の説明は、具体例としての実施形態を提供するだけであって、本開示の範囲、適用可能性、または構成を限定することを意図していない。むしろ、具体例としての実施形態の以下の説明は、具体例としての１つ以上の実施形態の実現を可能にする説明を当業者に提供するであろう。添付の請求項に記載されている開示された主題の精神および範囲から逸脱することなく要素の機能および構成に対してなされ得る各種変更が意図されている。

具体的な詳細事項は、以下の説明において、実施形態の十分な理解を得るために与えられている。しかしながら、これらの具体的な詳細事項がなくても実施形態を実行できることを、当業者は理解できる。たとえば、開示された主題におけるシステム、プロセス、および他の要素は、実施形態を不必要な詳細で不明瞭にしないために、ブロック図の形態で構成要素として示される場合がある。他の例において、実施形態を不明瞭にしないよう、周知のプロセス、構造、および技術は、不必要な詳細事項なしで示される場合がある。さらに、各種図面における同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。

また、個々の実施形態は、フローチャート、フロー図、データフロー図、構造図、またはブロック図として示されるプロセスとして説明される場合がある。フローチャートは動作を逐次プロセスとして説明する場合があるが、動作の多くは並行してまたは同時に実行することができる。加えて、動作の順序は並べ替えられてもよい。プロセスは、その動作が完了したときに終了されてもよいが、論じられていないかまたは図に含まれていない追加のステップを有する場合がある。さらに、具体的に記載されている何らかのプロセスにおけるすべての動作がすべての実施形態に起こり得る訳ではない。プロセスは、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに対応し得る。プロセスが関数に対応する場合、関数の終了は、呼び出し関数または主関数に関数を戻すことに対応し得る。

さらに、開示されている主題の実施形態は、少なくとも一部が、手作業または自動のいずれかで実装されてもよい。手作業または自動の実装は、マシン、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはその任意の組み合わせを通じて、実行されてもよく、または、少なくとも支援されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアまたはマイクロコードで実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントは、マシン読取可能媒体に格納されてもよい。プロセッサ（複数のプロセッサ）が必要なタスクを実行してもよい。

本明細書で概要を述べた各種方法またはプロセスは、さまざまなオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちのいずれか１つを採用した１つ以上のプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとして符号化されてもよい。加えて、このようなソフトウェアは、複数の好適なプログラミング言語および／またはプログラミングもしくはスクリプトツールのうちのいずれかを用いて記述されてもよく、フレームワークもしくは仮想マシン上で実行される、実行可能なマシン言語コードまたは中間符号としてコンパイルされてもよい。典型的に、プログラムモジュールの機能は、各種実施形態において所望される通りに組み合わせても分散させてもよい。

本開示の実施形態は、方法として実施されてもよく、その一例が提供されている。この方法の一部として実行される動作の順序は任意の適切なやり方で決められてもよい。したがって、実施形態は、例示されている順序と異なる順序で動作が実行されるように構成されてもよく、これは、いくつかの動作を、例示されている実施形態では一連の動作として示されるが、同時に実行することを含み得る。

特定の好ましい実施形態を参照しつつ本開示について説明してきたが、本開示の精神および範囲の中でその他各種の改変および修正が可能であることが理解されるはずである。したがって、本開示の真の精神および範囲に含まれるこのような変形および修正のすべてをカバーすることが添付の請求項の態様である。

Claims (13)

1. 列車運行コントローラシステムであって、前記列車運行コントローラシステムは、
   少なくとも１つのプロセッサと、
   命令が格納されたメモリとを備え、前記プロセッサによって実行されると、前記命令は、コントローラに、
   列車に関連付けられる運転データを取得させ、前記運転データは、少なくとも、前記列車の運行の旅程データ、前記列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、前記列車に客車を追加するおよび前記列車から客車を取り外すコスト、前記運行の各区間ごとに前記指定席および前記自由席のチケットを販売するための販売ホライズン条件、前記指定なしの客車において座席なしで立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ、または、その組み合わせを含み、前記命令は、前記コントローラに、さらに
   前記運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を決定させ、前記漸近的上限は、前記運行の各区間ごとの前記指定席に対する前記乗客の第１の到着率および前記運行の各区間ごとの前記自由席に対する前記乗客の第２の到着率の最適化に基づいて計算され、
   前記第１の到着率および前記第２の到着率の前記最適化は、前記販売ホライズンの前記第１の到着率の平均および前記第２の到着率の平均についての前記運転データの決定論的コスト関数を最適化することにより、一括して実行され、前記命令は、前記コントローラに、さらに
   前記コスト関数の、決定された前記上限に基づいて、前記列車の少なくともチケット価格および収容力を計算させ、
   有線チャネルまたは無線チャネルのうちの一方またはその組み合わせを含む通信チャネルを通して、計算された前記列車の前記チケット価格および前記収容力に基づいて前記列車の前記運行を制御するための制御コマンドを提示させる、列車運行コントローラシステム。
2. 前記列車の前記運行についての前記旅程データは、前記列車のすべての旅程に対する逆需要関数に関連付けられるデータを含む、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
3. 前記列車のうちの客車の数に関連付けられる前記第１の制約データは、少なくとも、前記列車のうちの客車の最大数および前記列車のうちの指定なしのタイプの客車の最小数のデータを含む、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
4. 前記列車に客車を追加するおよび前記列車から客車を取り外す前記コストは、前記列車に前記客車を追加することまたは前記列車から前記客車を取り外すことのいずれかに関連付けられる運転コストファクタを含む、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
5. 前記運行の各区間ごとに前記指定席および前記自由席のチケットを販売するための前記販売ホライズン条件は、販売ホライズンポリシーの決定を含み、前記販売ホライズンポリシーは、
   前記販売ホライズンの最初に前記列車の前記チケットの価格および前記収容力を一括して最適化すること、または、
   前記販売ホライズンの最後に前記列車の前記チケットの価格および前記収容力を一括して最適化すること、
   のうちの少なくとも１つを示す、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
6. 前記指定なしの客車において座席なしで立っている乗客の混雑のバランスを取るための前記混雑ファクタは、指定なしの客車における混雑についてペナルティ関数を求めることを含む、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
7. 前記コスト関数の、決定された前記上限に基づいて、前記列車の少なくとも前記チケット価格を計算することは、
   前記販売ホライズン条件によって決まる前記販売ホライズン中の前記指定付きの客車ベースの指定に対する指定付きチケット価格を計算すること、および、
   前記販売ホライズン条件によって決まる前記販売ホライズン中の前記指定なしの客車ベースの指定に対する指定なしチケット価格を計算すること、
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
8. 前記コスト関数の、決定された前記上限に基づいて、前記列車の少なくとも前記収容力を計算することは、
   前記販売ホライズン条件によって決まる前記販売ホライズン中の前記指定付きの客車ベースの指定に対する指定付き収容力を計算すること、および、
   前記販売ホライズン条件によって決まる前記販売ホライズン中の前記指定なしの客車ベースの指定に対する指定なし収容力を計算すること、
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
9. 前記列車の少なくとも前記チケット価格および前記収容力を計算することはさらに、
   前記収容力を収容力枯渇しきい値と比較することと、
   前記比較に基づいて前記列車の前記運行を制御するために前記制御コマンドを提示することとを含み、
   前記列車の前記収容力は前記収容力枯渇しきい値以下であるという判断に基づいて、計算された前記チケット価格および前記収容力は、前記制御コマンドの提示のために出力される、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
10. コントローラはさらに、
    予め定められた時間間隔の後に前記チケット価格を更新することに関連付けられる動的価格ファクタを決定し、
    前記動的価格ファクタが予め定められた時間間隔が経過したことを示す場合に前記チケット価格を更新するように、
    構成される、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
11. 前記コントローラはさらに、前記販売ホライズンの前記第１の到着率の平均および前記第２の到着率の平均についての前記運転データの前記決定論的コスト関数に関連付けられる最適化目的を達成するように、構成される、請求項１に記載の列車運行コントローラシステム。
12. 輸送管理のためのシステムであって、前記システムは、
    チケット価格システムと列車構成システムとに通信可能に結合された列車運行コントローラシステムを備え、前記チケット価格システムは、チケット価格を出力するように構成され、前記列車構成システムは、指定付きタイプおよび指定なしタイプの各々の客車の数を出力するように構成され、前記列車運行コントローラは、
    前記列車に関連付けられる運転データを取得するように構成され、前記運転データは、少なくとも、前記列車の運行の旅程データ、前記列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、前記列車に客車を追加するおよび前記列車から客車を取り外すコスト、前記運行の各区間ごとに前記指定席および前記自由席のチケットを販売するための販売ホライズン条件、前記指定なしの客車において座席なしで立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ、または、その組み合わせを含み、前記列車運行コントローラは、さらに
    前記運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を決定するように構成され、前記漸近的上限は、前記運行の各区間ごとの前記指定席に対する前記乗客の第１の到着率および前記運行の各区間ごとの前記自由席に対する前記乗客の第２の到着率の最適化に基づいて計算され、
    前記第１の到着率の最適化は、前記第１の到着率の平均についての前記運転データの決定論的コスト関数を最適化することによって実行され、
    前記第２の到着率の最適化は、前記販売ホライズンの前記第２の到着率の平均についての前記運転データの決定論的コスト関数を最適化することによって実行され、前記列車運行コントローラは、さらに
    前記コスト関数の、決定された前記上限に基づいて、前記列車の少なくともチケット価格および収容力を計算し、
    有線チャネルまたは無線チャネルのうちの一方またはその組み合わせを含む通信チャネルを通して、計算された前記列車の前記チケット価格および前記収容力に基づいて前記列車の前記運行を制御するための制御コマンドを、前記制御コマンドが前記チケット価格システムに対する価格設定ベースのコマンドと前記列車構成システムに対する収容力構成コマンドとを含むように、提示する
    ように、構成される、システム。
13. 列車運行を制御する方法であって、前記方法は、
    チケット予約要求を受けるステップと、
    列車に関連付けられる運転データを取得するステップとを含み、前記運転データは、少なくとも、前記列車の運行の旅程データ、前記列車のうちの客車の数に関連付けられる第１の制約データ、指定席を有する指定付きの客車と自由席を有する指定なしの客車との比率に関連付けられる第２の制約データ、前記列車に客車を追加するおよび前記列車から客車を取り外すコスト、前記運行の各区間ごとに前記指定席および前記自由席のチケットを販売するための販売ホライズン条件、前記指定なしの客車において座席なしで立っている乗客の混雑のバランスを取るための混雑ファクタ、または、その組み合わせを含み、前記方法はさらに、
    前記運転データの確率論的コスト関数の漸近的上限を決定するステップを含み、前記漸近的上限は、前記運行の各区間ごとの前記指定席に対する前記乗客の第１の到着率および前記運行の各区間ごとの前記自由席に対する前記乗客の第２の到着率の最適化に基づいて計算され、
    前記第１の到着率の前記最適化は、前記第１の到着率の平均についての前記運転データの決定論的コスト関数を最適化することによって実行され、
    前記第２の到着率の前記最適化は、前記販売ホライズンの前記第２の到着率の平均についての前記運転データの決定論的コスト関数を最適化することによって実行され、前記方法はさらに
    前記コスト関数の、決定された前記上限に基づいて、前記列車の少なくともチケット価格および収容力を計算するステップと、
    有線チャネルまたは無線チャネルのうちの一方またはその組み合わせを含む通信チャネルを通して、計算された前記列車の前記チケット価格および前記収容力に基づいて前記列車の前記運行を制御するための制御コマンドを提示するステップと、
    前記チケット予約要求に応えるために前記チケット価格を出力するステップとを含む、方法。

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