JP2864708B2 - 列車ダイヤの作成装置 - 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ダイヤを作成する装置に
関するものである。

［従来の技術］ 列車ダイヤの作成は通常人間の手作業で行われてい
る。これは列車ダイヤ図上で、定規・鉛筆・消ゴムを用
いて、走行時間などの物理的制約を考慮しながら試行錯
誤的に列車ダイヤの設定・変更を繰り返して作成され
る。

また、列車ダイヤの作成の計算機を用いる方法も考案
されている。例えば、特開昭61−70574号公報に示され
た列車ダイヤの作成装置では、列車ダイヤを各列車の時
刻を規定するものではなく、各列車の走行順序を規定す
るものとしてとらえることによって、列車ダイヤの設定
案の数を減少させている。また時刻に関しては、走行順
序を変えない範囲で幅をもたせることを許すことによ
り、計算機を用いた試行錯誤を可能とし、物理的に設定
不可能な案の棄却、あるいは各列車の総運転時間、総待
避回数等の基本的品質度による選別を可能としている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のように、列車ダイヤを人間の手作業で作成する
場合は長時間を要する。例えば、ダイヤの規模にもよる
が最低数カ月は必要である。その上に、作成者の思考力
と経験によって、作成時間及び作成されたダイヤの利便
性・柔軟性などの品質に大きな差がみられる。さらに、
列車ダイヤを手作業で作成した後、運行管理などのため
にダイヤを計算機で管理する場合には、作成した列車ダ
イヤ図から着発時刻などを読み取り、数値化し、入力・
照合しなければならず、多大な手作業が発生する。

これに対して、特開昭61−70574号公報に示された列
車ダイヤの作成装置では、人間の手作業に比較すると短
時間でダイヤを作成することができる。しかし、計算機
でダイヤ設定に対する試行錯誤を自動的に繰り返すた
め、必然的に処理時間が長くなる。さらに、物理的に設
定可能なダイヤであっても、人間であれば時間帯や列車
の使命などの特殊事情を考慮に入れて試行錯誤を打ち切
ることができるが、計算機にこの種の判断を取り入れる
ことは不可能であると考えられていた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、処理時間が短く、しかも人間がダイヤ作成
の過程を理解しやすくし、さらに、時間帯や列車の使命
などの特殊事情を考慮したダイヤを作成できる列車ダイ
ヤの作成装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る列車ダイヤ作成装置は、入力データか
ら該当する列車とその始発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始発状態設定手段、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、部分シミュレーションの
実施により走行状態となった列車に対し、次に到着及び
出発する駅での着発時刻と使用番線を設定すると共に、
駅及び列車ごとに記述されたルールに基いて追越しを設
定するダイヤ設定手段、部分シミュレーションを実施さ
せる基本指令とその組み合せ方法とを保持して部分シミ
ュレーションの実施順序とダイヤ設定とを管理する部分
シミュレーション管理手段、並びに作成した列車ダイヤ
を列車ダイヤ図として表示する列車ダイヤ表示手段を備
え、一路線を対象とし、走行する列車の種別，運転区
間，始発時刻から、各列車が各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ダイヤの作成を
行うものである。

［作用］ この発明によれば、部分シミュレーションとダイヤ設
定を交互に繰り返すことによって列車ダイヤを作成する
ことができる。この部分シミュレーションとは、人間に
とって理解しやすいことに、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ことである。この
時、追越しの設定に関して試行錯誤を行わないので処理
時間が短くできる。しかも、部分シミュレーションを基
本単位として、これを特定の列車に注目した順序で実施
するため、ダイヤ作成の過程が人間にとって理解しやす
い。さらに、駅及び列車ごとに記述できるルールによ
り、時間帯や列車の使命などの特殊事情を考慮したダイ
ヤが作成できる。

［実施例］ この発明は、電気学会論文誌Ｃ（昭和62年10月号，第
923頁〜第930頁）において列車運行シミュレーションに
適用された部分シミュレーションと部分シミュレーショ
ンの実施により走行状態となった列車のダイヤ設定を交
互に繰り返すことによって、列車ダイヤを作成するもの
である。ここで、部分シミュレーションとは、人間に理
解しやすいように、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ことをさす。

ここで、部分シミュレーションについて、第１図に基
いて説明する。第１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１図の下方からＫ駅に到着
し、第１図に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の出発イベントを一括して処理す
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
ば実施完了または実施不能）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。

一方、ダイヤ設定は部分シミュレーションの実施によ
り走行状態となった列車が次に到着または出発する駅で
行われる。この時、駅及び列車がもつルールに基いて追
越しの設定が行われる。駅がもつルールでは少なくとも
待避設備の有無、追越しの対象となる２列車の種別、到
着及び出発時刻の差から追越しを設定するかどうか決定
する。列車がもつルールは待避可能な駅ごとに自列車と
追越しの対象となる列車の種別、到着及び出発時刻の差
から追越しを設定するかどうか決定する。駅がもつルー
ルは一般的な原則を表わしており、列車がもつルールは
それぞれの列車ごとに記述できることから、列車の使命
を表わすために用いられる。従って、列車がもつルール
による決定は、駅がもつルールによる決定よりも優先す
る。

さらに、追越しの設定に関して試行錯誤を行わずにす
むように、基本指令を定義して組み合せることにより、
部分シミュレーションとダイヤ設定を繰り返して、列車
ダイヤを作成することができる。

列車ダイヤの作成装置は第２図に示すように、駅デー
タ及び列車データ（21）、始発状態設定手段（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）、ダイヤ設定手段（25）、列車ダイ
ヤ表示手段（26）からなり、列車の種別，運転区間，始
発時刻などを入力データ（27）として入力し、各列車の
各駅における到着時刻、出発時刻、使用番線などの列車
ダイヤを出力データ（28）として出力するものである。

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
走行時間と隔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また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）と最後に到着または出発した駅がある。

始発状態設定手段（22）は入力データ（27）として列
車の種別，運転区間，始発時刻などを入力し、該当する
列車とその始発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３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の系列を作成する。例え
ば第１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また
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、また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（2
4d）を実施して終了する。それ以外の場合、または処理
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。到着イベントの処理は、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。なお、使用番線は列
車の種別及び追越しの有無により決定する。

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）は以下に示す基
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、部分シミュレーションが実施
された場合には、ダイヤ設定手段に対してダイヤの設定
を命じる役割を持つ。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、
列車ダイヤの作成のためには、第１指令、第２指令の２
つが必要である。この２つの基本指令は電気学会論文誌
Ｃ（昭和62年10月号，第923頁〜930頁）に示されたもの
に加えて、試行錯誤なく追越しを設定しながらダイヤを
作成するために、変更している。さらに、第１指令は途
中駅から始発の列車を考慮できるように変更がなされて
おり、第２指令は条件付可能という場合の削除してい
る。なお、以下、基本指令を受けた駅を基準駅と呼び、
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、基準
駅の次の駅を実施駅として、実施駅で部分シミュレーシ
ョンを実施するよう部分シミュレーション実施手段（2
4）に命じる。この指令の結果には従来装置では部分シ
ミュレーションの実施完了と実施不能があった。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。そのため、部分シミュレーションが実施
できると実施駅が次々と進行方向に進み、対象列車のダ
イヤを順次作成することになる。

さて、実施駅が待避可能な場合には、そこでの部分シ
ミュレーションの実施について以下に述べる判断を行う
ことにより、試行錯誤を行わずに追越しを設定すること
ができる。即ち、第４図（ａ），（ｂ）のそれぞれ左側
に示すように、実施すべき部分シミュレーションS3,S4
よりも時間的に後にダイヤ設定手段（25）によりダイヤ
を設定された列車（例えば列車Ｃ）が存在しないなら
ば、実施不能とする。この場合は従来装置では実施可能
と考えていたが、この時点で部分シミュレーションS3,S
4を実施してしまうと、後続列車が列車Ａを追い越すよ
うにダイヤ設定されると列車Ａの状態を後戻りさせる必
要が生じる。そこで、列車Ａが後続列車に追い越されな
いことが確定する時点まで部分シミュレーションS3,S4
の実施を凍結させる。そして、第４図（ａ），（ｂ）の
それぞれ右側に示すように実施すべき部分シミュレーシ
ョンS3,S4よりも時間的に後にダイヤ設定手段によりダ
イヤを設定された列車が存在する時、実施可能とする。

また、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５図に示すように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（Ｋ駅）に第２指令を出すため、
Ｋ＋１駅に第２指令を出すことができず、このためＫ＋
１駅から始発の列車を処理することができなくなり、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。条
件付可能の場合には、例えば実施駅に第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５図では、Ｋ駅に出した第１指令に対して条件付可能
と判断された場合、次にＫ＋１駅に第２指令を出すこと
により部分シミュレーションScを実施することができ
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、基準駅を実施駅として、実施駅で部分シミュ
レーションを実施するように部分シミュレーション実施
手段（24）に命じる。その結果には実施完了と実施不能
がある。また、第１指令と同様に実施駅が待避可能の場
合は、実施すべき部分シミュレーションよりも時間的に
後にダイヤ設定手段によりダイヤを設定された列車が存
在する時に実施可能とし、そうした列車が存在しない時
は実施不能とする。実施完了の場合には基準駅に第１指
令を出し、実施不能の場合には基準駅の前駅に第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。

次に、部分シミュレーション管理手段（23）で、第６
図に示す処理手順により列車ダイヤの作成を行う。

まず、ダイヤを作成しようとする路線の始発駅に第２
指令を出す（ステップ１）。第２指令の実施（ステップ
２）に対する結果としては、先に述べたように実施完了
と実施不能があるが、実施完了の場合には注目して列車
を次の駅へ走らせるため基準駅へ第１指令を出し（ステ
ップ３）、実施不能の場合には注目する列車を変更する
ため基準駅の前駅へ第２指令を出す（ステップ４）。た
だし、実施不能であり、しかも基準駅が始発駅の場合に
は、始発駅を出発する列車がないのでダイヤ作成を終了
する。一方、第１指令の実施（ステップ５）に対する結
果としては、先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、実施完了この場合には
注目した列車を次の駅へ走らせるため実施駅へ第１指令
を出し（ステップ６）、実施不能の場合は注目する列車
を変更するため基準駅の前駅へ第１指令を出す（ステッ
プ７）。そして、従来装置にはない条件付可能の場合に
は注目した列車より早く次駅を出発する列車に注目して
次駅で部分シミュレーションを行なうために、実施駅へ
第２指令を出す（ステップ８）。ただし、実施完了であ
っても実施駅がその路線の終着駅の場合は、注目する列
車が無くなり次に注目する列車を探すため基準駅に第１
指令を出す（ステップ９）。また、実施不能であっても
基準駅がその路線の始発駅の場合は、注目する列車が無
くなり次に注目する列車を探すため基準駅へ第２指令を
出す（ステップ10）。

ダイヤ設定手段（25）は部分シミュレーションの実施
により走行状態となった列車に対して、次に到着及び出
発する駅での計画ダイヤを設定する役割をもつ。設定の
タイミングは、部分シミュレーション実施手段（24）に
より部分シミュレーションが１回実施されるごとに部分
シミュレーション管理手段（23）により指示される。な
お、以下では部分シミュレーションの実施駅に対して、
ダイヤを設定する駅を計画駅と呼ぶ。

ダイヤ設定手段（25）はまず実施駅の出発時刻をもと
にして、部分シミュレーション実施手段（24）のイベン
ト処理部（24c）と同様の方法で計画駅での着発時刻と
使用番線を設定する。そして、その列車より以前に計画
駅で到着または出発する列車を対象として、追越しを設
定するかどうかを駅及び列車がもつレールに基いて決定
する。

列車ダイヤ表示手段（26）では少なくとも列車ダイヤ
付の形式でその時点での作成結果を表示する役割をも
つ。列車ダイヤ図とは、例えば、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、各列車の運転時間や待避回数など列車ダ
イヤの基本的品質をあらわす指標を表示することも考え
られる。

この実施例では、以上のように、部分シミュレーショ
ンとダイヤ設定を交互に繰り返すことによって、追越し
の設定に関して試行錯誤を行わずに列車ダイヤを作成す
ることができる。試行錯誤を行わないため処理時間が短
く、しかもダイヤ作成の過程が人間にとって理解しやす
いため、ダイヤ作成の途中でも人間が主導権をもって対
話的にその時点での作成結果をみて、処理の中止または
続行を指示できる。さらに、駅及び列車ごとに記述でき
るルールにより、時間帯や列車の使命などの特殊事情を
考慮したダイヤを作成することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、入力データから該
当する列車とその始発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始発状態設定手段、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、部分シミュレーションの実施
により走行状態となった列車に対し、次に到着及び出発
する駅での着発時刻と使用番線を設定すると共に、駅及
び列車ごとに記述されたルールに基いて追越しを設定す
るダイヤ設定手段、部分シミュレーションを実施させる
基本指令とその組み合せ方法とを保持して部分シミュレ
ーションの実施順序とダイヤ設定とを管理する部分シミ
ュレーション管理手段、並びに作成した列車ダイヤを列
車ダイヤ図として表示する列車ダイヤ表示手段を備え、
一路線を対象とし、走行する列車の種別，運転区間，始
発時刻から、各列車が各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ダイヤの作成を行うこ
とにより、処理時間が短く、さらに、時間帯や列車の使
命などの特殊事情を考慮したダイヤを作成することがで
きる列車ダイヤの作成装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１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２図はこの発明の一実施例による列車ダイヤ
の作成装置の構成を示すブロック図、第３図は一実施例
に係る部分シミュレーション実施手段の処理の流れを示
すフローチャート、第４図、第５図はそれぞれ横軸に時
間、縦軸に距離を表わす列車運行のモデル図、第６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である。 （22）……始発状態設定手段、（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）……ダイヤ設定手段、（26）……列車ダ
イヤ表示手段。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−257666（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−286100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−70574（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B61L 27/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力データから該当する列車とその始発駅
   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
   る始発状態設定手段、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、上記部分シミュレーションの実施により走行状態と
   なった列車に対し、次に到着及び出発する駅での着発時
   刻と使用番線を設定すると共に、駅及び列車ごとに記述
   されたルールに基いて追越しを設定するダイヤ設定手
   段、上記部分シミュレーションを実施させる基本指令と
   その組み合せ方法とを保持して上記部分シミュレーショ
   ンの実施順序とダイヤ設定とを管理する部分シミュレー
   ション管理手段、並びに作成した列車ダイヤを列車ダイ
   ヤ図として表示する列車ダイヤ表示手段を備え、一路線
   を対象とし、走行する列車の種別，運転区間，始発時刻
   から、各列車が各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ダイヤの作成を行うことを特
   徴とする列車ダイヤの作成装置。