JP4711174B2 - 複数地点を経由して乗降・集配等を行う車両運行管理システム - Google Patents

Description

本発明は、特定の起終点の他に利用者の要請に応じて変化する複数地点を経由して乗降・集配等所定のサービスを提供する車両運行管理システムに関するものである。

近年、多くの地方都市において赤字経営に悩むバス交通サービスの見直しが行われており、特定の運行路線を持たずにその都度利用者の要請に従って運行経路を変更し、利用者から要請された最寄り地点を経由して運行する所謂フレックス・バスや相乗りタクシーなどが注目されている。また一方、トラック運送事業などの集配業務においても、業務の効率化が求められており、ルート選定が大きな課題となっている。このような車両の運行管理を行うためには、運行便数毎に変化する複数の経由地点間の経路を短時間で検索決定するシステムが必要であり、このような車両運行管理システムは現在知られていない。従来、複数地点を経由する車両の誘導システムとしては、各種のカーナビゲーションシステムが一般的である。しかしながら、これらのカーナビゲーションシステムにおいて用いられている経路検索の方法は、現在地はＧＰＳシステムなどによって自動的に設定されるが、目的地や経由地の順序は利用者が自ら任意に決定し、この任意に決められた２地点間の経路検索を逐次的に行うシステムとなっている。

複数の地点を経由する最短距離の順路を選定しようとする場合、利用者自らが必ずしも最短経路となる順位付けを行い得るとは限らない。また乗降・集配等のサービスを行う場合、運行システムは乗降・集配地点の順序関係を考慮することが不可欠である。現在一般的に知られている「ダイクストラ法」等に代表される最短経路検索の方法は、与えられた２地点間の最短経路を求めるものであり、複数地点の順位付けを行う順路決定を含むものとはなっていない。また現在知られている「巡回セールスマン法」や「セービング法」等による運行システムは起終点が同一地点であり、別々の起終点を有する方向性を持った運行経路検索には適さない。また車両の容量制約や乗降・集配地点の順序関係を考慮したものとはなっていない。

一般に、複数の乗降・集配地点を対象に最短経路検索を行うためには全乗降・集配地点を対象に全ての組合せ毎に最短経路検索を行わなければならない。例えば１０地点を対象とした場合でも１０の階乗通りの計算が必要であり膨大な計算時間が必要とされる。さらに地点間の距離を算定する場合、道路距離を用いる場合には実測によるか道路台帳等を利用して距離を算定するのが一般的である。このためデータ作成には多くの時間と手間が必要とされ、各地点間の距離を算出する演算過程も複雑となり計算時間もかかる。一方、利用者の要請に応じて運行便数毎に乗降・集配地点が変化するフレックス・バスや業務用集配車両等には運行時間に制約があり、実用上は極めて短時間（数分程度）で運行経路を決定することが必要である。さらにシステムの運用上、システムの更新が容易でありコンパクトで操作性に富むものが求められる。

なお、特許文献１（特開２００２−３９７７５号公報）には、タクシー等の走行位置検出手段と、サービス需要点の高確率経路を求める経路解析手段と、解析結果によって得た経路を指示する手段を設け、運行データを自動的に記録収集することによって、ドライバーの個人的な経験に頼らずに効率よくタクシー等を運行するシステムが開示されている。しかし、この運行システムは乗車実績数の高い地点を経由するように構成されており、乗降要請地点をもれなく最短距離で運行するシステムではなく、上記フレックス・バスや業務用集配車両等の運行上の問題を解決するものではない。
特開２００２−３９７７５号公報

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、パーソナルコンピュータ等を用いて、乗降・集配等を行う複数地点を経由する経路（順路）検索を自動的に行うと共に、各地点毎に到着時間の予測を行い、運転中のドライバーや利用者（乗客等）に逐次情報提供を行う車両運行管理システムの提供を目的とするものである。

本発明によれば以下の構成からなる車両運行管理システムが提供される。
〔１〕運行サービスを行う地域内に予め設定した乗降地点網と、各乗降地点についての座標データと各乗降地点間の距離データを収納するデータファイル部と、乗降の要請を受付ける受信部と、受付けた複数の乗降地点を経由した経路検索を行う検索部と、検索によって選定された順路の乗降地点に関する検索結果を示す表示部とを有する車両の運行状況を管理するセンター装置、ドライバーに運行情報を提供する車載器を備えた車両運行管理システムであって、出発地点に対して近距離の複数の乗降地点を次の起点の候補地としてグループ化し、該グループの各地点を経由する順路の組合せごとに各地点間の距離と最終地点までの距離を算出して最短距離を与える乗降地点を次の起点として選定し、この起点に対して近距離の複数の乗降地点をグループ化して上記と同様にして次の起点を選定し、最終地点までこの起点の選定を繰り返して出発地点から最終地点に至る運行順路を定めることを特徴とする車両運行管理システム。
〔２〕出発地点（Ts）に対して順路の候補として選択された近距離の３地点（a，b，c）について、３地点（a，b，c）を経由する順路の組合せごとに各地点間の距離と最終地点に至る距離とを算定して最短距離を与える順路を選定し、この最短距離の順路がTs→ｃ→ａ→ｂであるとき、ｃ点を新たな起点として近距離の複数の乗降地点をグループ化し、各地点を経由する順路の組合せに従って、各地点間の距離と最終地点に至る距離とを算定して最短距離を与える順路を選定し、この順路に従ってｃ地点の次の起点を選定し、この起点の選定を順次繰り返して順路を定める上記[１]に記載する車両運行管理システム。
〔３〕乗降地点が集配地点である集配用の上記[１]または上記[２]の何れかに記載する車両運行管理システム。
〔４〕乗降地点ないし集配地点が座標データとしてセンター装置に収納されている上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する車両運行管理システム。

〔具体的な説明〕
本発明の車両運行管理システムは、図４に示すように、運行サービスを行う地域内に予め設定した乗降・集配地点網１０、車両の運行状況を管理するセンター装置２０、ドライバーに運行情報を提供する車載器３０を有する。

乗降・集配地点網１０は、運行サービスを行う地域内に予め設置されるものであり、サービスの内容や運行地域の広さによって適宜な間隔で設定する。バスサービス等の場合には徒歩圏域を考慮して数街区毎に設定するのが実際的である。この地点網１０には乗降地点ないし集配地点１０ａ、１０ｂ・・・が設定されている。

複数地点間の順路を選定するために、道路距離に基づき同時に全乗降・集配地点を対象とした最短経路探索を行うことは多大の時間を要する。一方、道路距離は各地点間の地理的な位置関係に基づくものであり、各地点の相対的な座標を利用することによって乗降・集配地点の順位付けを行い、順位が確定した後に道路情報を精査して順路を決定する方法が合理的である。

各地点の相対的な座標データを利用して地点間の距離を算出すると、演算過程は単純であり、順路検索時間を大幅に軽減することが出来る。座標の与え方は任意でも良いが、ＧＰＳとの連携上からは緯度経度データを用いることが有効である。この乗降・集配地点網は、センター装置内において地理的状況を示す各地点毎の座標データと地点間の距離行列データとして収納される。一方、現地においては利用者のために停留所マークが設置される。なお、集配業務サービスを行う場合には、運転手に対して集配地点名表示で済むので現地での停留所マーク等は不要である。

センター装置２０は、運行サービスを行う地域内に予め設定した乗降・集配地点網に対して、各乗降・集配地点についての座標データと各乗降・集配地点間の距離データとを収納するデータファイル部２１と、乗降・集配の要請を受付ける受信部２２と、受付けた複数の経由地を対象とした経路検索を行う検索部２３と、検索によって選定された順路の乗降・集配地点に関する検索結果を示す表示部２４とを有する。なお、好ましくは、表示部２４には上記検索結果と共に受付地点や利用者名等を表示させるとよい。

車載器３０は、ドライバーに逐次運行情報を提供するためのものであり無線対応の小型ディスプレイやファクシミリ等である。

本発明は、予め設定された乗降・集配地点の地理的位置関係を座標データとしてセンタ装置に収納することによって、各地点間の道路距離データを用意する必要が無く、データ作成上の作業が軽減される。このため予め設定される乗降・集配地点数を変更する場合にも作業が容易であり、各地点間の距離算出過程においても計算時間が軽減される。さらに各地点間を経由する順路の選定において、発地から近距離にある複数個の最寄り地点をグループ化し最短経路を求めることによって次の発地を決定する段階的方法を採用することによって、順路を構成する乗降・集配地点の組合せ数を減じ、全体順路を選定するための計算時間を大幅に軽減することが出来る。

以下、図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。図１はフレックス・バスサービスを例としたシステムの実施の形態を示すブロック図である。図２は乗降地点と走行路線網、図３は地点間距離の一例、図４は経路検索の過程を示す模式図である。

当該バスの利用者は希望する乗車時間と乗降場所を電話やファックス、インターネット等によってコールセンタに申し込む。コールセンタではセンタ装置の受信部によって利用者の要請を受信し、オペレータが利用者の希望する乗車時間に運行するバス便について、希望する乗降場所が当該バス便の運行方向と同一方向であることを確認し、希望する乗降場所から最も近い乗降地点名をセンタ装置に入力する。当該バス便の運行予定時間の数十分前若しくは乗車定員に達するまでこの作業を続け、その結果当該バス便の乗降地点名の一覧が作成される。

次に、申し込まれた複数の乗降地点名を対象に運行順路検索を行う。運行順路を確定した後、それぞれの乗降地点毎に到着時間の予測を行い、利用者に対しては電話、ファクシミリ、インターネット等によって到着時間と乗車地点を連絡する。また運転手にはモバイル端末機と無線ファクシミリ等によってこれらの運行情報が通知され運行が開始される。それぞれの作業段階における詳細は以下の通りである。

運行順路の検索は、全ての乗降地点を同時に検索対象とするのではなく、出発地点から近距離にある複数地点（例えば３地点）を対象として乗降順序と乗車定員のチェックを行い、各組合せ毎にそれぞれ最終地点までの距離を算出して最短距離を与える乗降地点を選定する。次に、前段で選定された乗降地点を新たな起点として同様の過程を順次繰り返し最終地点までの順路を確定する。このように選定対象とする乗降地点を段階的に新たな起点からの最寄りグループに限定し、乗降地点の組合わせ毎に最終地点までの距離を算定することによって相対的な経路比較が可能となり積残し問題を回避すると同時に、短時間で効率的に運行順路を確定することが出来る。

表１、図３によって運行順路検索の具体的な手順を説明する。図中、Ｔｓは出発地（起点）、Ｔｅは最終地点（終点）、ａ点は乗降地点、ｃ点とｄ点とｅ点ｈは乗車地点、ｂ点とｆ点とｇ点は降車地点であり、ａ点および各降車地点(ｃ,ｄ,ｅ)の括弧内の表示は乗車地点を示す。各地点間の距離は表１に示されている。なお、乗車地点を集貨地点、降車地点を配貨地点、乗降地点を集配地点とすれば貨物の集配運行システムとして適用することができる。また、本事例においては、バスの乗車定員には十分余裕があるものとし、運行順路の検索は、近距離にある３地点から一つの最適地点を選択する。これを順次繰り返して最適順路を定める。順路決定の具体的な手順を以下に示す。

第１段階として、[１]起点Ｔｓに対して近距離にある３地点が選択される。表１に示されるように、地点ｃ（Tsからの距離12）、地点ａ（Tsからの距離17）、地点ｂ（Tsからの距離24）が起点Ｔｓに対して近距離にある。[２]選出された上記３地点について乗降の順序と乗車人数をチェックすると、地点ｃおよび地点ｄは乗車地点であり、地点ａは乗車地点であると同時にＴｓの降車地点であり、何れも検索対象となる。[３]これら３地点の順序づけを行い、起点Ｔｓから各地点を経由して最終地点に至るまでの距離計算を算定し、最短経路となる順路を次のようにして選定する。

これら地点ｃ、地点ａ、地点ｂを経由する順路の組合せは以下の６通りであり、各順路の種類と距離は括弧内に示すとおりである。
「Ｔｓ→ｃ→ａ→ｂ→Ｔｅ（距離６６）」、「Ｔｓ→ｃ→ｂ→ａ→Ｔｅ（距離８０）」
「Ｔｓ→ａ→ｃ→ｂ→Ｔｅ（距離９８）」、「Ｔｓ→ａ→ｂ→ｃ→Ｔｅ（距離９０）」
「Ｔｓ→ｂ→ａ→ｃ→Ｔｅ（距離９０）」、「Ｔｓ→ｂ→ｃ→ａ→Ｔｅ（距離１１２）」
この算定結果に基づき、新たな起点として最短距離が得られるｃ地点が選出される。なお同一距離の場合には候補となる地点のうち最も起点に近い地点を選択する。

第２段階としては、第１段階と同様にして、[１]起点ｃに対して近距離の３地点（３つの最寄地点）が選択される。この３地点は表１によればｄ地点、ｆ地点、ｅ地点である。[２]これら３地点について乗降順序をチェックすると、ｆ地点は予めｄ地点において乗車するものであり、順路が逆になると矛盾が生ずる。このため、[３]ｆ地点に代えて、上記３地点の次に距離(ｃ地点に対する距離)の短いｇ地点を検索対象とする。なお、既に乗降（集配）の済んだ地点については計算対象から除き同様の処理を行う。

起点ｃに対して新たに選択されたｄ地点、ｅ地点、ｇ地点を経由する順路の種類と距離は次のとおりである。
「ｃ→ｄ→ｅ→ｇ→Ｔｅ（距離４６）」、「ｃ→ｄ→ｇ→ｅ→Ｔｅ（距離６８）」
「ｃ→ｅ→ｄ→ｇ→Ｔｅ（距離６０）」、「ｃ→ｅ→ｇ→ｄ→Ｔｅ（距離８２）」
「ｃ→ｇ→ｄ→ｅ→Ｔｅ（距離７２）」、「ｃ→ｇ→ｅ→ｄ→Ｔｅ（距離７２）」
この算定結果に基づき、新たな起点として最短距離が得られる地点ｄが選出される。

第３段階では、同様にして、[１]起点ｄからの３つの最寄地点が選択される。この３地点は表１によれば地点ｅ、地点ｇ、地点ｆである。[２]これらの各地点はいずれも乗降（集配）順序に矛盾は生じないので、３地点とも順路の候補となり得る。[３]各地点を経由する順路の種類と距離は次のとおりである。
「ｄ→ｅ→ｇ→ｆ→Ｔｅ（距離４０）」、「ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→Ｔｅ（距離３８）」
「ｄ→ｇ→ｅ→ｆ→Ｔｅ（距離５６）」、「ｄ→ｇ→ｆ→ｅ→Ｔｅ（距離６０）」
「ｄ→ｆ→ｅ→ｇ→Ｔｅ（距離５４）」、「ｄ→ｆ→ｇ→ｅ→Ｔｅ（距離６０）」
この算定結果に基づき、新たな起点として最短距離が得られる地点ｅが選出される。

第４段階では、同様にして、[１]起点ｅからの最寄り地点として地点ｇ、地点ｆ、地点ａが選出される。[２]これらの各地点はいずれも乗降順序に矛盾が生じないところから３地点とも順路の候補となり得る。[３]各地点を経由する順路の種類と距離は次のとおりである。
「ｅ→ｇ→ｆ→ａ→Ｔｅ（距離５７）」、「ｅ→ｇ→ａ→ｆ→Ｔｅ（距離５７）」
「ｅ→ｆ→ｇ→ａ→Ｔｅ（距離６５）」、「ｅ→ｆ→ａ→ｇ→Ｔｅ（距離５５）」
「ｅ→ａ→ｇ→ｆ→Ｔｅ（距離６５）」、「ｅ→ａ→ｆ→ｇ→Ｔｅ（距離５５）」
この結果では、距離５７になる順路が２通り存在するので、起点ｅの次に経由する地点として地点ｆと地点ａの２つが候補として存在する。このような場合には、地点ｅからの距離が短い地点ｆが新たな起点として選択される。

第５段階では、同様にして、[１]起点ｆからの最寄り地点として地点ｇ、地点ｂ、地点ａが選出される。[２]これらの各地点はいずれも乗降順序に矛盾は生じないところから３地点とも順路の候補となり得る。[３]各地点を経由する順路の種類と距離は次のとおりである。
「ｆ→ｇ→ｂ→ａ→Ｔｅ（距離６１）」、「ｆ→ｇ→ａ→ｂ→Ｔｅ（距離５３）」
「ｆ→ｂ→ｇ→ａ→Ｔｅ（距離８５）」、「ｆ→ｂ→ａ→ｇ→Ｔｅ（距離５７）」
「ｆ→ａ→ｇ→ｂ→Ｔｅ（距離７１）」、「ｆ→ａ→ｂ→ｇ→Ｔｅ（距離５１）」
この算定結果に基づき、新たな起点として最短距離が得られる地点ａが選出される。この段階において最終地点Ｔｅを除く全ての乗降地点について順路が選定されることになる。この結果、全体では「Ｔｓ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ａ→ｂ→ｇ→Ｔｅ」の順路が選定される。

本発明の方法は、以上のように、出発地点に対して複数の最寄地点を次の起点の候補地点として選び、これら各最寄地点を経由する順路の全種類について経由距離を算出し、その経由距離が最短となる順路に基づいて次の起点を選定し、同様にして次の起点を順次選定し、最終地点までこの起点の算定を繰り返して、出発地点から最終地点に至る順路を決定することによって、最適運行順路を定める。

なお、以上のような本発明の方法によらず、単純に最短地点間を連結すると、飛地となる地点が生じて積残しの問題を招くことがある。一方、本発明の方法によれば、常に最終地点と複数の乗降（集配）地点の相対距離をチェックするので、このような積残しの問題を生じることがない。しかも、運行距離に無駄がなく、運行時間が短い。

具体的な運行においては、本発明の上記方法によって各乗降地点の順路を選定した後に道路事情を精査し、運行地域の図２に示す路線網に従って各２地点間の経路を確定し、対象地域におけるバスサービス時における平均速度に基づき出発地から各乗降地点までの所要時間を算出する。

次に、オペレータから利用者に対し、電話、ファクシミリ、インターネット等によって経由する乗降地点名と予想される到着時間が連絡される。また、運転手にはモバイル端末機と無線ファクシミリ等の車載器によってこれらの運行情報が通知され、運行が開始される。

本発明は、以上説明したように、予め設定された乗降・集配地点の地理的位置関係を座標データとしてセンタ装置に収納することによって、各地点間の道路距離データを用意する必要が無く、データ作成上の作業が軽減される。このため、予め設定される乗降・集配地点数を変更する場合にも作業が容易であり、各地点間の距離算出過程においても計算時間が軽減される。さらに各地点間を経由する順路の選定において、発地から近距離にある複数個の最寄り地点をグループ化し最短経路を求めることによって次の発地を決定する段階的方法を採用することによって、順路を構成する乗降・集配地点の組合せ数を減じ、全体順路を選定するための計算時間を大幅に軽減することが出来る。

以上のように、予め設定された乗降・集配地点の地理的位置関係を表す座標データを有し、当該座標データを用いて各地点間を経由する順路の選出において、発地から近距離にある複数個の最寄り地点をグループ化して最短経路を求めることによって次の発地を決定する本発明の順路決定の段階的方法は、一般に利用されているカーナビゲーションにおいても応用することが出来るものである。

本発明に係わるフレックス・バスサービスを例としたシステムの実施の一形態を示すブロック図。 本発明に係わるフレックス・バスサービスを例とした予め設定される乗降地点と走行路線を表すネットワーク図。 本発明に係わるフレックス・バスサービスを例とした経路検索の過程を示す模式図。 本発明のシステムの概念図

符号の説明

Ｔｓ−出発地点、Ｔｅ−最終地点、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ−利用者から要請された乗降（集配）地点（カッコ内の添え字は乗車地点）、１０−地点網、２０−センター装置、２１−データファイル部、２２−受信部、２３−検索部、２４−表示部。

Claims (4)

1. 運行サービスを行う地域内に予め設定した乗降地点網と、各乗降地点についての座標データと各乗降地点間の距離データを収納するデータファイル部と、乗降の要請を受付ける受信部と、受付けた複数の乗降地点を経由した経路検索を行う検索部と、検索によって選定された順路の乗降地点に関する検索結果を示す表示部とを有する車両の運行状況を管理するセンター装置、ドライバーに運行情報を提供する車載器を備えた車両運行管理システムであって、
   出発地点に対して近距離の複数の乗降地点を次の起点の候補地としてグループ化し、該グループの各地点を経由する順路の組合せごとに各地点間の距離と最終地点までの距離を算出して最短距離を与える乗降地点を次の起点として選定し、この起点に対して近距離の複数の乗降地点をグループ化して上記と同様にして次の起点を選定し、最終地点までこの起点の選定を繰り返して出発地点から最終地点に至る運行順路を定めることを特徴とする車両運行管理システム。
2. 出発地点（Ts）に対して順路の候補として選択された近距離の３地点（a，b，c）について、３地点（a，b，c）を経由する順路の組合せごとに各地点間の距離と最終地点に至る距離とを算定して最短距離を与える順路を選定し、この最短距離の順路がTs→ｃ→ａ→ｂであるとき、ｃ点を新たな起点として近距離の複数の乗降地点をグループ化し、各地点を経由する順路の組合せに従って、各地点間の距離と最終地点に至る距離とを算定して最短距離を与える順路を選定し、この順路に従ってｃ地点の次の起点を選定し、この起点の選定を順次繰り返して順路を定める請求項１に記載する車両運行管理システム。
3. 乗降地点が集配地点である集配用の請求項１または請求項２の何れかに記載する車両運行管理システム。
4. 乗降地点ないし集配地点が座標データとしてセンター装置に収納されている請求項１〜請求項３の何れかに記載する車両運行管理システム。