JP2715647B2 - 列車運行の予測シミュレーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、列車が駅に到着及び出発する時刻をシミ
ュレーションにより求めて、列車運行を予測する装置に
関するものである。

［従来の技術］ 従来の列車運行の予測シミュレーション装置では、列
車の運行を、列車が駅に到着するという事象（以下、到
着イベントという）、または出発するという事象（以
下、出発イベントという）をシミュレーションの基本単
位として、これを時間の進行に沿って順番に処理する離
散事象シミュレーション方式により予測していた。

また、１本の列車だけが遅れた場合のシミュレーショ
ンについては、電気学会論文誌Ｃ（昭和62年10月号，第
923〜930頁）に示す部分シミュレーション方式がある。
これは、ある駅で相互に関連をもつ複数のイベントを一
括して処理する部分シミュレーションをシミュレーショ
ンの基本単位として、これを適用する問題ごとに定義さ
れた順序で実施するものである。

ここで、部分シミュレーションについて、第４図に基
いて説明する。第４図は横軸に時間、縦軸に距離を表わ
しており、列車A,B,Cが第４図の下方からＫ駅に到着
し、第４図の上方へ出発していく様子を示している。到
着イベントを黒丸、出発イベントを白丸で示す。S1,S2
はそれぞれ部分シミュレーションである。例えば、S1の
ように待避がなければ列車Ａの到着イベントと出発イベ
ントを処理し、またS2のように待避などがあれば待避列
車Ｂの到着イベント，通過列車Ｃの到着イベントと出発
イベント，待避列車Ｂの出発イベンとを一括して処理す
る。また、１つ１つの部分シミュレーションは基本指令
を特定の駅に出すことにより実施され、その結果（例え
ば実施完了あるいは実施不能）から、次にどの基本指令
をどの駅に出すかを記述することにより、部分シミュレ
ーションの実施順序を定義する。

例えば、第５図は従来の部分シミュレーション方式に
おける基本指令の実施順序を決定するプログラムの処理
を示すフローチャートである。基本指令とは、特定の駅
に対して部分シミュレーションの実施を命令するコマン
ドであり、列車運行の予測シミュレーションのために
は、第１指令、第２指令、第３指令の３つが必要であ
る。なお、以下では基本指令を受けた駅を基準駅、部分
シミュレーションを実施する駅を実施駅と呼ぶ。

第１指令 第１指令は、基準駅を出発したが次の駅にはまだ到着
していない列車、つまり駅間を走行中の列車があれば、
基準駅を最初に出発した列車を処理対象列車とし、次の
駅で部分シミュレーションを実施する。なお、実施駅で
の部分シミュレーションの中に、処理対象列車より前に
到着し、しかもシミュレーション対象になっていない列
車がある場合は、その列車は基準駅の出発までは計画ダ
イヤ通りに走行できたと考えて、実施駅への到着からシ
ミュレーション対象として初期化し状態を設定して、部
分シミュレーションを実施する。この指令の結果には、
部分シミュレーションの実施完了と実施不能がある。前
者の場合には実施駅に第１指令を、後者の場合には基準
駅に第２指令を出すと、部分シミュレーションを実施で
きる可能性がある。

第２指令 第２指令は、基準駅を次に出発する列車を処理対象列
車として、基準駅で部分シミュレーションを実施する。
その結果には実施完了と実施不能がある。ただし、実施
不能の場合でも基準駅を最後に出発した列車が計画通り
の運行であれば、条件付可能という結果を返す。実施完
了の場合には基準駅に第１指令または第２指令を出し、
実施不能の場合には基準駅に隣接する駅に第２指令を出
すと、部分シミュレーションを実施できる可能性があ
る。また、条件付可能の場合には基準駅に第３指令を出
すと、部分シミュレーションを実施できる可能性があ
る。

第３指令 第３指令は、基準駅を最後に出発した列車が計画通り
の運行であれば、基準駅を次に出発する列車を処理対象
列車として、基準駅の前駅（列車の進行方向からみて手
前の駅）で部分シミュレーションを実施する。この部分
シミュレーションに含まれる列車は、基準駅での運行は
計画ダイヤ通りに実施できると予想されるので、実施駅
への到着からシミュレーション対象として初期化し状態
を設定して、部分シミュレーションを実施する。ただ
し、この中に、すでにシミュレーション対象となってい
る列車がある場合には、部分シミュレーションは実施で
きないものとする。この指令の結果には実施完了と実施
不能がある。そして、実施完了の場合には基準駅に第２
指令あるいは実施駅に第１指令を出し、また実施不能の
場合には実施駅に第２指令あるいは第３指令を出すと、
部分シミュレーションを実施できる可能性がある。

第５図に示すフローチャートは以上に述べた基本指令
の組み合わせ方を示すものである。遅延発生駅へ第１指
令を出す（ステップ１）。第１指令を実施し（ステップ
２）、実施不能の結果が返されるまで、実施駅に第１指
令を繰り返して出す（ステップ３）。実施不能の場合に
は基準駅へ第２指令を出す（ステップ４）。第２指令を
実施し（ステップ５）、実施完了であれば基準駅へ第１
指令を出し（ステップ６）、条件付可能であれば基準駅
に第３指令を出す（ステップ７）。また、実施不能の場
合は基準駅の前駅へ第２指令を出す（ステップ８）。第
３指令を実施して（ステップ９）、実施不能であれば実
施駅に第２指令を出し（ステップ10）、実施完了であれ
ば実施駅に第１指令を出す（ステップ11）。このように
して、１本の列車だけが遅れた場合には遅延波及範囲に
ある列車運行だけをシミュレーションできる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の離散事象シミュレーション方式による列車運行
の予測シミュレーション装置では、シミュレーションの
終了条件を時刻で与えるため、常にある時間帯に走行し
ている全列車の運行がシミュレーションされる。このた
め、列車ダイヤ上の特定範囲の列車運行をシミュレーシ
ョンすることができない。例えば、第６図は横軸に時
間、縦軸に距離を示し、D1,D2は列車のダイヤの一例で
あり、T1,T2は所定の時間を示している。図のＡにおい
て、遅延が発生した場合、遅延は斜線の範囲に波及す
る。ところが、離散事象シミュレーション方式では時刻
T1から時刻T2までというように、計画ダイヤ通り（Ｂと
Ｃの範囲にある）の列車運行までもシミュレーションす
るため計算時間が長くなる。

また、上記の部分シミュレーション方式では３つの基
本指令を組み合せることにより、１本の列車だけに遅延
が発生し、それ以外の列車は計画ダイヤ通りに運行して
いる場合について、遅延波及範囲にある列車運行だけを
シミュレーションできることが示されている。しかし、
朝晩のラッシュ時では多数の列車が数分づつ遅れている
ことも希ではない。このように、ある時点で複数の列車
が計画ダイヤ通りに走行していない場合のシミュレーシ
ョンについては、部分シミュレーション方式を適用する
ための基本指令とその組み合せ方法が示されていない。

この発明は上記のような従来の問題点を解消するため
になされたもので、複数の列車が計画ダイヤ通りに運行
されていない場合に対しても、指定された終了条件に応
じて、例えば遅延波及範囲などのように特定範囲内の列
車運行だけを予測することができる列車運行の予測シミ
ュレーション装置を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る予測シミュレーション装置は、計画ダ
イヤ通りに運行されていない複数の列車に対してそれぞ
れが到着または出発した駅とその時刻を入力することに
より、該当する列車と駅をシミュレーション対象として
初期化して状態を設定する遅延設定手段、指定された駅
において関連をもつ複数の列車の到着及び出発を一括し
て処理する部分シミュレーションを実施する部分シミュ
レーション実施手段、指定された駅において対象となる
列車を次の駅に進行させ次の駅において部分シミュレー
ションを行う第１の指令及び指定された駅において次に
出発する列車を対象としてこの駅において部分シミュレ
ーションを行う第２の指令を含む基本指令とその組み合
わせ方法とを保持して上記部分シミュレーションの実施
順序を管理すると共に、予め設定された条件からシミュ
レーションの終了を判断することにより特定の時間的ま
たは空間的範囲の列車運行を予測する部分シミュレーシ
ョン管理手段、上記シミュレーションの結果を列車ダイ
ヤ図として表示するシミュレーション結果表示手段を備
え、第１の指令は、部分シミュレーションが実施可能で
あればこの部分シミュレーションを行った駅に対して第
１の指令を出し、この部分シミュレーションが実施可能
でなければこの部分シミュレーションを行った駅または
前の駅に対して第２の指令を出すようにしたものであ
る。

［作用］ この発明における遅延設定手段は、複数の列車が計画
ダイヤ通りに運行されていない場合に対応するために、
複数の列車及び駅の状態を設定できる。また、部分シミ
ュレーション管理手段において途中駅から始発の列車に
対応できるように基本指令の一部を変更し、それに応じ
て基本指令の組み合せ方法を定義した。このため、複数
の列車が計画ダイヤ通りに運行されていない場合でも、
任意に設定されたシミュレーションの終了条件に応じ
て、特定の範囲内にある列車運行だけを予測することが
できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例による列車運行の予測シミ
ュレーション装置について説明する。第１図は一実施例
による列車運行の予測シミュレーション装置の構成を示
すブロック図である。図に示すように、駅データ及び列
車データ（21）と共に、遅延設定手段（22）、部分シミ
ュレーション管理手段（23）、部分シミュレーション実
施手段（24）、シミュレーション結果表示手段（25）か
らなる。

まず、駅データと列車データ（21）について説明す
る。駅データには計画ダイヤ，運行条件，状態があり、
列車データには計画ダイヤ，走行条件，状態がある。駅
の計画ダイヤとしては少なくとも各駅ごとに到着順序と
出発順序があり、列車の計画ダイヤとしては少なくとも
各列車ごとに各駅の着発時刻と使用番線がある。駅の運
行条件としては、少なくとも最小進入時隔と最小進出時
隔があり、列車の走行条件としては少なくとも駅間最小
走行時間と各駅の最小停車時間がある。駅の状態として
は少なくとも最後に到着あるいは出発した列車があり、
列車の状態としては少なくとも実績ダイヤ（各駅の着発
時刻、使用番線）と最後に到着あるいは出発した駅があ
る。

遅延設定手段（22）は計画ダイヤ通りに運行されてい
ない複数の列車に対して、それぞれが最後に到着あるい
は出発した駅とその時刻から、該当する列車と駅をシミ
ュレーション対象として初期化し、その状態を設定す
る。

部分シミュレーション実施手段（24）は第１図に示す
ように、処理イベント系列作成部（24a），処理可能性
判定部（24b），イベント処理部（24c），状態更新部
（24d）の４つの部分からなり、部分シミュレーション
管理手段（23）から送られてくる基本指令を受けて、駅
データ及び列車データ（21）を参照しながら、指定され
た駅で指定された列車（処理対象列車と呼ぶ）を含んだ
部分シミュレーションを１回実施する。

処理イベント系列作成部（24a）は指定された駅のデ
ータから次に実施する部分シミュレーションを求め、そ
こで一括して処理するイベント系列を作成する。例えば
第４図において、Ｋ駅では次に列車Ａが出発する場合は
列車Ａの到着イベントと出発イベントが、列車Ｂあるい
は列車Ｃが出発する場合は列車Ｂの到着イベント，列車
Ｃの到着イベント，出発イベント，列車Ｂの出発イベン
トが処理イベントの系列として作成される。

処理可能性判定部（24b）において、実施対象となっ
た部分シミュレーションに含まれる列車が、すでにシミ
ュレーション対象となっており、かつ指定駅の前駅を出
発しているか、あるいは指定駅が始発駅である場合は処
理可能と判定し、イベント処理部（24c），状態更新部
（24d）を実施して終了する。それ以外の場合、あるい
は処理対象列車が部分シミュレーションに含まれていな
い場合は処理不能と判定し、イベント処理部（24c），
状態更新部（24d）を実施しないで終了する。

イベント処理部（24c）では、到着イベント及び出発
イベントを処理し、駅データ及び列車データ（21）を参
照して列車の到着時刻及び出発時刻をシミュレーション
により求める。到着イベンとの処理では、例えば列車が
前駅を出発した時刻に駅間最小走行時間を加えた時刻と
駅の最小進入時隔から物理的に可能な到着時刻を求め、
この時刻と計画ダイヤ上の到着時刻を比較して遅い方の
時刻に到着するものとする。また、出発イベントの処理
では、例えば列車が到着した時刻に最小停車時間を加え
た時刻と駅の最小進出時隔から物理的に可能な出発時刻
を求め、この時刻と計画ダイヤ上の出発時刻を比較して
遅い方の時刻に出発するものとする。

状態更新部（24d）では、求めた到着時刻，出発時刻
に基いて、列車の到着及び出発に伴う列車及び駅の状態
を更新する。

部分シミュレーション管理手段（23）は基本指令を用
いて部分シミュレーションの実施順序を管理する役割を
もつ。また、事前に設定された条件に照らし合わせてシ
ミュレーションを終了するかどうかを決定する役割をも
つ。基本指令とは特定の駅に対して部分シミュレーショ
ンの実施を命令するコマンドであり、従来と同様に列車
運行の予測シミュレーションのためには、次の３つが必
要である。ただし、第２指令と第３指令は電気学会論文
誌Ｃ（昭和62年10月号pp.923−930）に示されているも
のと同一であるが、複数の列車と駅がシミュレーション
対象として初期化された場合に対応するために、第１指
令は途中駅から始発の列車を考慮に入れた更新がなされ
ている。

即ち、第１指令は、従来装置では処理対象列車が部分
シミュレーションに含まれていない場合には、部分シミ
ュレーションは実施できないので実施不能という結果を
返していた。例えば、第２図に示すように遅延設定手段
（22）でＫ駅では列車Ｂが出発した状態、Ｋ＋１駅では
列車Ａが出発した状態で初期化された場合にＫ駅に第１
指令を出すと、列車Ｂを処理対象列車としてＫ＋１駅で
部分シミュレーションを実施することになる。ところ
が、Ｋ＋１駅で次に実施すべき部分シミュレーションは
Scであるから、処理対象列車Ｂが部分シミュレーション
Scに含まれておらず、実施不能が返される。このよう
に、従来装置では実施駅（Ｋ＋１駅）から始発の列車
（例えば第２図の列車Ｃ）があれば第１指令に対して実
施不能が返されてしまう。しかも従来装置での基本指令
の組み合せ方法では次は基準駅に第２指令を出すため、
Ｋ駅には常に第１指令が出され、Ｋ＋１駅以降の列車運
行がシミュレーションできないことになる。この問題点
を解決するため、処理対象列車が部分シミュレーション
に含まれていない場合には実施不能ではなく条件付可能
という結果を返すことにした。そして、条件付可能の場
合は実施駅では部分シミュレーションを実施できる可能
性があるので、実施駅に第２指令を出す。

第２指令，第３指令に関しては、従来装置と同様なの
で、説明を省略する。

次に、部分シミュレーション管理手段（23）は、第３
図のフローチャートに示す処理手順により列車運行の予
測シミュレーションを行う。まず、全駅において、その
駅を最後に出発した列車の遅延時間を比較して、その値
がもっとも大きな駅を遅延設定駅とする。あるいは、こ
の予測シミュレーション装置の利用者が指定した駅を遅
延設定駅とする。そして、遅延設定駅に第１指令を出す
（ステップ１）。これを受けて部分シミュレーション実
施手段（24）では上記に述べた処理イベント系列作成部
（24a），処理可能性判定部（24b），イベント処理部
（24c），状態更新部（24d）を実施し、その結果を返し
てくる（ステップ２）。第１指令に対する結果は、上記
に述べたように実施完了，実施不能，条件付可能の３つ
がある。ここで、実施完了または実施不能の場合は、従
来装置と同様、それぞれ実施駅へ第１指令（ステップ
３）、基準駅へ第２指令を出す（ステップ４）。一方、
従来装置にはない条件付可能の場合には、次駅で部分シ
ミュレーションを行うために、実施駅へ第２指令を出す
（ステップ12）。第２指令の実施（ステップ５）に対す
る結果にも、実施完了，実施不能，条件付可能の３つが
ある。実施完了または条件付可能の場合には、基準駅へ
それぞれ第１指令（ステップ６）または第３指令（ステ
ップ７）を出す。また、実施不能の場合には基準駅の前
駅へ第２指令を出す（ステップ８）。第３指令の実施例
（ステップ９）に対する結果には、実施完了，実施不能
の２つがあるが、実施完了の場合には基準駅へ第２指令
を出し（ステップ11）、実施不能の場合には実施駅へ第
２指令を出す（ステップ10）。ただし、実施完了の場合
には従来装置と同様に、実施駅へ第１指令を出すことに
してもよい。

また、シミュレーションの終了は、各部分シミュレー
ションを実施した後の駅あるいは列車の状態から判断す
ることができる。例えば、遅延の波及範囲を予測する場
合には、端末駅などの特定の駅で列車が遅延なく運行さ
れる時点または一定値以上（例えば１時間程度）の遅延
が発生した時点で終了させることが考えられる。

シミュレーション結果表示手段（25）では、少なくと
も列車ダイヤ図の形式でシミュレーション結果を表示す
る役割をもつ。列車ダイヤ図とは列車運行を時間・距離
平面上に各駅間を直線で近似した軌跡として描いた図で
ある。さらに、各駅での遅延時間の総和または各駅及び
各列車ごとの遅延時間を表示することも考えられる。

この実施例では、遅延設定手段（22）により、計画ダ
イヤ通りに運行されていない複数の列車に対して、それ
ぞれが最後に到着または出発した駅とその時刻を入力す
ることにより、該当する列車と駅をシミュレーション対
象として初期化して状態を設定し、部分シミュレーショ
ン実施手段（24）により指定された駅において関連をも
つ複数の列車の到着及び出発を一括して処理する部分シ
ミュレーションを実施し、部分シミュレーション管理手
段（23）により基本指令とその組み合わせ方法に従って
部分シミュレーションの実施順序を管理するとともに、
事前に設定された条件からシミュレーションの終了を判
断し、シミュレーション結果を少なくとも列車ダイヤ図
として表示するように構成されており、複数の列車が計
画ダイヤ通りに運行されていない場合に対しても、指令
された終了条件に応じて、例えば遅延波及範囲などのよ
うに特定範囲内の列車運行だけを予測することができ
る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、計画ダイヤ通りに
運行されていない複数の列車に対してそれぞれが到着ま
たは出発した駅とその時刻を入力することにより、該当
する列車と駅をシミュレーション対象として初期化して
状態を設定する遅延設定手段、指定された駅において関
連をもつ複数の列車の到着及び出発を一括して処理する
部分シミュレーションを実施する部分シミュレーション
実施手段、指定された駅において対象となる列車を次の
駅に進行させ次の駅において部分シミュレーションを行
う第１の指令及び指定された駅において次に出発する列
車を対象としてこの駅において前記部分シミュレーショ
ンを行う第２の指令を含む基本指令とその組み合わせ方
法とを保持して上記部分シミュレーションの実施順序を
管理すると共に、予め設定された条件からシミュレーシ
ョンの終了を判断することにより特定の時間的または空
間的範囲の列車運行を予測する部分シミュレーション管
理手段、上記シミュレーションの結果を列車ダイヤ図と
して表示するシミュレーション結果表示手段を備え、第
１の指令は、部分シミュレーションが実施可能であれば
この部分シミュレーションを行った駅に対して第１の指
令を出し、この部分シミュレーションが実施可能でなけ
ればこの部分シミュレーションを行った駅または前の駅
に対して第２の指令を出すことにより、複数の列車が計
画ダイヤ通りに運行されていない場合に対しても、指定
された終了条件に応じて、例えば遅延波及範囲などのよ
うに特定範囲内の列車運行だけを予測することができる
列車運行の予測シミュレーション装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による列車運行の予測シミ
ュレーション装置の構成を示すブロック図、第２図は横
軸に時間、縦軸に距離を表わす列車運行のモデル図、第
３図はこの実施例に係る部分シミュレーション管理手段
の処理手順を示すフローチャート、第４図は横軸に時
間、縦軸に距離を表わす列車運行のモデル図、第５図は
従来の部分シミュレーション方式における基本指令の実
施順序を決定するプログラムの処理を示すフローチャー
ト、第６図は横軸に時間、縦軸に距離をとり列車のダイ
ヤを示す説明図である。 （22）……遅延設定手段、（23）……部分シミュレーシ
ョン管理手段、（24）……部分シミュレーション実施手
段、（25）……シミュレーション結果表示手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計画ダイヤ通りに運行されていない複数の
   列車に対してそれぞれが到着または出発した駅とその時
   刻を入力することにより、該当する列車と駅をシミュレ
   ーション対象として初期化して状態を設定する遅延設定
   手段、指定された駅において関連をもつ複数の列車の到
   着及び出発を一括して処理する部分シミュレーションを
   実施する部分シミュレーション実施手段、指定された駅
   において対象となる列車を次の駅に進行させ次の駅にお
   いて前記部分シミュレーションを行う第１の指令及び指
   定された駅において次に出発する列車を対象としてこの
   駅において前記部分シミュレーションを行う第２の指令
   を含む基本指令とその組み合わせ方法とを保持して上記
   部分シミュレーションの実施順序を管理すると共に、予
   め設定された条件からシミュレーションの終了を判断す
   ることにより特定の時間的または空間的範囲の列車運行
   を予測する部分シミュレーション管理手段、上記シミュ
   レーションの結果を列車ダイヤ図として表示するシミュ
   レーション結果表示手段を備え、 前記第１の指令は、前記部分シミュレーションが実施可
   能であればこの部分シミュレーションを行った駅に対し
   て前記第１の指令を出し、この部分シミュレーションが
   実施可能でなければこの部分シミュレーションを行った
   駅または前の駅に対して第２の指令を出すことを特徴と
   する列車運行の予測シミュレーション装置。