JP5174728B2 - 列車運行予測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤに従って運行する列車の将来位置を予測する列車運行予測装置に係わり、特に予測の際に列車の停車時間あるいは走行時間のデータを用いる列車運行予測装置に関する。

これまでの予測ダイヤ作成では、駅の停車時間あるいは走行時間は予め定められた数値を適用して予測を行っている。この数値は、例えばラッシュ時間帯では長く、ラッシュ以外の時間帯では短く設定するなど時間帯によって設定を変えた値となっている。また、各駅停車と快速など列車種別の違いによって駅毎の停車時間あるいは走行時間を変える方法もある。

このような停車時間あるいは走行時間に予め定められた値を用いる方法に対して、駅の停車時間及び走行時間を、曜日及び月毎に統計処理したデータから求める方法が、〔特許文献１〕に示されている。また、データに登録された過去の列車乗降客数より、時間帯や曜日あるいは月日が同じデータを用いて予測列車乗降客数を作成し、予測列車乗降客数と予測ダイヤから駅停車時間の予測値を求める方法が、〔特許文献２〕に記載されている。

又、〔特許文献３〕に記載のように、現在の列車の走行状況に対応した遅延時間を算出するために、列車位置Ｐ１〜Ｐｎを列車位置ノードとして、各列車位置ノードに記憶された列車位置における列車の実速度と標準の走行パターンにおける当該位置での速度と相対速度から遅延時間の学習値を求める列車運行管理装置がある。

特開平７−５２８０３号公報 特開平９−１５６５０７号公報 特開２００２−２４９０４９号公報

〔特許文献１〕に記載のように、列車の停車時間あるいは走行時間を曜日及び月毎に統計処理した場合は、例えば列車がダイヤ通りに運行した場合と、列車が故障して運行に遅れが発生した場合とが同じデータ属性に入ることになる。このため、データから列車がダイヤ通りに運行した場合や、列車が故障して運行に遅れが発生した場合とを分離して取り出すことができず、得られる停車時間あるいは走行時間の精度が低下する可能性がある。

また、〔特許文献２〕に記載のように、曜日や時間帯毎の予測列車乗降客数から駅停車時間あるいは走行時間の予測値を求める方法では、まず予測列車乗降客数を求めてから駅停車時間あるいは走行時間を計算するため、例えばデータから停車時間を直接求める方法と比較して計算量が増えることになる。

また、〔特許文献３〕に記載のように、各列車位置ノードに記憶された列車位置における列車の実速度と標準の走行パターンにおける当該位置での速度と相対速度から遅延時間の学習値を求める方法では、例えば列車がダイヤ通りに運行した場合と、列車が故障して運行に遅れが発生した場合とが同じデータ属性に入ることになる。このため、データから列車がダイヤ通りに運行した場合や、列車が故障して運行に遅れが発生した場合とを分離して取り出すことができないという〔特許文献１〕と同様な問題がある。

本発明の目的は、駅における列車の停車時間あるいは走行時間の予測を、過去の停車時間の実績値データを基にした統計処理により精度良く高速に求める列車運行予測装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、まず停車時間や走行時間のデータを作成する際に、停車時間に対応する路線名，駅名，番線名，運転方向，列車種別，日付，曜日，時間帯，天候，ホームの気温，ホームの混雑状況，駅改札通過人数，列車の乗車率，列車内の温度，計画されていたダイヤに対する列車の遅れ時間，計画されていたダイヤの列車運転間隔に対する差分，ドア再開閉扱い回数，他列車との待ち合わせ有無の各要素情報を併せて前記データに保持する。このとき把握が困難な前記各要素情報については当該数値無し状態を保持する。そしてダイヤに従って運行する列車の予測を行う際の駅停車時間あるいは走行時間を求める段階で、前記各要素情報のうち前記当該数値無し状態でない情報を用いて、前記停車時間あるいは走行時間に該当する前記時間帯などの前記停車時間の条件と合致する前記各要素情報に該当する停車時間あるいは走行時間を前記データから得て、前記該当する停車時間あるいは走行時間のデータが複数存在する場合には平均値若しくは最大値などの算術演算を実施した値を用いることで、前記データから駅停車時間あるいは駅間走行時間の予測値を得る構成とする。

本発明によれば、ダイヤに従って運行する列車の予測を行う際の駅停車時間あるいは走行時間を求める際に、時間帯などの要素情報と駅停車時間あるいは駅間走行時間のデータを用いた検索より得ることで、要素情報に合致する駅停車時間あるいは駅間走行時間を高精度に求めることができる。

本発明の一実施例である予測ダイヤ作成装置の構成図。 予測ダイヤ作成装置の計画ダイヤデータが保持する情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の予測ダイヤデータが保持する情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の列車情報検知手段が収集する列車情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の駅情報検知手段が収集する駅情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の列車位置検知手段が収集する列車位置情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の停車時間データが保持する情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の走行時間データが保持する情報を示した図。 予測ダイヤ作成装置の停車時間予測部が停車時間を求める手順を示した図。 予測ダイヤ作成装置の走行時間予測部が走行時間を求める手順を示した図。 予測ダイヤ作成部が停車時間予測部及び走行時間予測部に与えるデータの収集条件のフィルタ処理の構成図。 予測ダイヤ作成装置のデータの収集条件のフィルタ処理データを示した図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施例の列車運行予測装置の構成を図１に示す。列車運行を予測する装置として列車運行予測装置１が設置され、列車運行予測装置１は、予測ダイヤを作成する際に、停車時間及び走行時間のデータを用いた停車時間及び走行時間の予測を行う。

列車３には、車上情報検知手段３１が設けられており、乗車率や車内温度などの車上情報を車上情報検知手段３１で収集し、情報伝送手段５を経由して列車運行予測装置１に送る。駅２には、駅情報検知手段２１が設けられ、ホームの混雑状況や改札通過人数，天候などの駅情報を駅情報検知手段２１で収集し、情報伝送手段５を経由して列車運行予測装置１に送る。列車位置検出手段６は、列車３の駅２に対する到着及び出発時刻の位置情報を収集し、情報伝送手段５を経由して列車運行予測装置１に送る。

列車運行予測装置１は、情報伝送手段５を介して列車３から車上情報を、駅２から駅情報を、列車位置検出手段６から位置情報をそれぞれ受け取り、予測ダイヤ作成部１１が予測ダイヤデータ４１を作成し、表示装置１４で内容を表示する。作成した予測ダイヤデータ４１を情報伝送手段５より列車３及び駅２に送る。列車３及び駅２は、情報伝送手段５より受信した予測ダイヤデータ４１の内容を、車上案内装置３２及び駅案内装置２２による案内に用いる。

列車運行予測装置１は、情報伝送手段５を介して受け取った車上情報，駅情報，位置情報を、停車時間データ管理部１３が停車時間データ４２に追加する。走行時間データ管理部１６は、走行時間データ４６に追加する。予測ダイヤ作成部１１は、予測ダイヤを作成する際に、列車の停車時間を停車時間予測部１２より、列車の走行時間を走行時間予測部１５より得る。

停車時間予測部１２は、停車時間データ４２を用いて停車時間を予測する。走行時間予測部１５は、走行時間データ４６を用いて走行時間を予測する。予測ダイヤ作成部１１は、停車時間の予測値と、走行時間の予測値と、計画ダイヤデータ４３，列車性能データ４４，路線設備データ４５を用いて予測ダイヤを作成し、予測ダイヤデータ４１に記録する。

計画ダイヤデータ４３より予測ダイヤ作成部１１が受ける情報の例を図２に示す。計画ダイヤデータ４３は、列車の列車番号５５と駅名５２，駅における列車の到着予定日時５７及び出発予定日時５８を保持する。その他、線路名５１，番線５３，運転方向５４，列車種別５６も保持する。

予測ダイヤ作成部１１が作成する予測ダイヤデータ４１の例を図３に示す。予測ダイヤデータ４１は、図２に示す計画ダイヤデータ４３の内容に加えて、停車時間の予測値を考慮して予測した到着及び予測した出発の時刻情報を保持する。

車上情報の例を図４に示す。車上情報は、列車の駅における乗車率や待ち合わせによる発車遅れ時間６１の情報を持つ。この他、線路名５１，駅名５２，運転方向５４，列車番号５５，列車種別５６，ドア情報５７，列車情報６２を保持する。

駅情報の例を図５に示す。駅情報は駅２における混雑状況やホームの温度や天候の駅ホーム情報６４と、データ取得時刻の情報を持つ。この他に、路線名５１，駅名５２，番線５３を保持する。

位置情報の例を図６に示す。位置情報は、駅２における列車３の実際の到着日時６５及び実際の出発日時６６の情報を持つ。到着日時６５及び出発日時６６の差が停車時間となる。また同じ路線について、手前駅の出発日時と当該駅の到着日時の差が走行時間となる。この他に、路線名５１，駅名５２，番線５３を保持する。

以上述べた車上情報，駅情報，位置情報を用いて、停車時間データ管理部１３は、停車時間及び停車時間に関係する情報を関連付け、停車時間データ４２に保持する。

停車時間データ４２の例を図７に示す。停車時間データ４２は、駅における列車の停車時間と停車時間に関係する情報を関連付けて保持するので、図２に示す駅における列車の到着予定日時及び出発予定日時を関連付けた計画ダイヤデータ４３の内容に、車上情報，駅情報、位置情報を追加して持つ。

すなわち、図７に示すように、路線名５１，駅名５２，番線５３，運転方向５４，列車番号５５，列車種別５６，到着予定日時５７，出発予定日時５８，実際の到着日時６５，実際の出発日時６６，ドア情報６７，待ち合わせによる発射遅れ時間６１，列車情報６２，駅ホーム情報６４を保持する。

同様に、走行時間データ管理部１６は、走行時間及び走行時間に関係する情報を関連付け、走行時間データ４６に保持する。

走行時間データ４６の例を図８に示す。走行時間データ４６は、手前駅及び当該駅における列車の走行時間と走行時間に関係する情報を関連付けて保持するので、図２に示す駅における列車の到着予定日時及び出発予定日時を関連付けた計画ダイヤデータ４３の内容に、車上情報，手前駅および当該駅の駅情報，位置情報を追加して持つ。

すなわち、図８に示すように、図７に示す保持内容で、ドア情報５７が手間駅と当該駅の両方記録され、駅ホーム情報６４が手間駅と当該駅の両方記録されている。

予測ダイヤ作成部１１は、予測ダイヤデータ４１を作成する際の停車時間を停車時間予測部１２より、走行時間を走行時間予測部１５よりそれぞれ得る。まず停車時間を停車時間予測部１２より得る手順を図９に示す。処理開始１０１より、まず予測ダイヤ作成部１１は求める停車時間に該当する条件作成する処理１０２を行い、次に作成した検索条件を停車時間予測部１２に送る処理１０３を行う。停車時間予測部１２は、求める停車時間に該当する条件の内容に該当する停車時間を停車時間データ４２より検索する処理１０４を行う。

この検索結果について処理１０５にて、該当する停車時間が無い場合、求める停車時間に該当する条件の一部を除いた条件で、再度該当する停車時間を検索するための処理１０６及び１０７を行う。また該当する停車時間がひとつの場合、処理１０８にて、ひとつの停車時間を予測ダイヤ作成部１１に送る処理１１２及び処理１１３を行い、終了１１４となる。

該当する停車時間が複数の場合、まず処理１０９にて検索で条件を追加するか判定する。条件を追加する場合、条件を追加して再度該当する停車時間を検索する処理１１０及び処理１１１を行う。条件を追加しない場合、算術演算を行ってひとつの停車時間を作成し、予測ダイヤ作成部１１に送る処理１１２及び処理１１３を行い、終了１１４となる。

同様に、走行時間を走行時間予測部１５より得る手順を図１０に示す。処理開始２０１より、まず予測ダイヤ作成部１１は、求める走行時間に該当する条件作成する処理２０２を行い、次に作成した検索条件を走行時間予測部１５に送る処理２０３を行う。

走行時間予測部１５は、求める走行時間に該当する条件の内容に該当する走行時間を走行時間データ４６より検索する処理２０４を行う。この検索結果について処理２０５にて、該当する走行時間が無い場合、求める走行時間に該当する条件の一部を除いた条件で、再度該当する走行時間を検索するための処理２０６及び処理２０７を行う。

また該当する走行時間がひとつの場合、処理２０８にて、ひとつの走行時間を予測ダイヤ作成部１１に送る処理２１２及び処理２１３を行い、終了２１４となる。

該当する走行時間が複数の場合、まず処理２０９にて検索で条件を追加するか判定する。条件を追加する場合、条件を追加して再度該当する走行時間を検索する処理２１０及び処理２１１を行う。条件を追加しない場合、算術演算を行ってひとつの走行時間を作成し、予測ダイヤ作成部１１に送る処理２１２及び処理２１３を行い、終了２１４となる。

以上述べた手順のうち、停車時間予測部１２の処理１０２における、求める停車時間に該当する条件作成、あるいは走行時間予測部１５の処理２０２における求める走行時間に該当する条件作成について説明する。

条件作成で用いる条件は、求める停車時間あるいは求める走行時間のそれぞれについて、または全て共通で、または一部共通で設定する。条件は固定情報として予測ダイヤ作成部１１に保持する方法、または図１１に示す構成として、収集条件フィルタ処理部１７及び収集条件フィルタデータ４７により管理する方法がある。

固定情報として予測ダイヤ作成部１１に保持する方法について説明する。予測ダイヤ作成部１１は、固定情報として図１２に示す収集条件テーブルを保持する。収集条件テーブルには、求める停車時間あるいは求める走行時間のそれぞれについて、条件作成で用いる条件を保持する。

図１２より、例えば求める停車時間の条件作成で用いる条件として、列車種別，番線，天候などの情報を保持する。図１２の収集条件テーブルにおいて、ＡＢ駅からＡＡ駅までの走行時間の条件は、混雑状況のみを用いることを示す。これ以外のＡＡ駅の停車時間などについての条件は、それぞれ２項目を保持する。

なお、図１２の収集条件テーブルで保持する最大の条件数は２であるが、最大の条件数、及び停車時間及び走行時間のそれぞれにおいて用いる条件数は、任意に設定してよい。

次に、収集条件フィルタ処理部１７及び収集条件フィルタデータ４７により管理する方法について説明する。装置構成を図１１に示す。

予測ダイヤ作成部１１は、条件作成で用いる条件の作成を収集条件フィルタ処理部１７に指令する。収集条件フィルタ処理部１７は指令を受けると、収集条件フィルタデータ４７を用いて、条件作成で用いる条件を作成して予測ダイヤ作成部１１に送る。予測ダイヤ作成部１１は、収集条件フィルタ処理部１７より得た条件作成で用いる条件を用いて処理を行う。予測ダイヤ作成部１１が行う処理は、先に述べた図１２に示す収集条件テーブルを保持する場合と同じであり、収集条件フィルタデータ４７は上述した図１２に示す収集条件テーブルと同じ内容を保持する。これ以外は図１について説明した内容と同じである。

算術演算は、例えば複数の停車時間について平均を求める方法、また分布の特徴を考慮して求める方法がある。例えば分布を標準正規分布と扱い、９９.７４％の確率で入る±３σの幅を考慮した最小値あるいは最大値を用いる方法がある。走行時間についても同様である。

これにより、予測ダイヤ作成部１１は、予測ダイヤデータ４１の作成における駅停車時間及び走行時間を、車上情報検知手段３１で収集した車上情報，駅情報検知手段２１を用いて収集した駅情報，列車位置検出手段６を用いて収集した位置情報から得ることができる。

この装置構成により、駅停車時間及び駅停車時間に関係する情報、及び走行時間及び走行時間に関係する情報を関連付けて作成保持し、併せて駅停車時間に関係する情報から駅停車時間を、また走行時間に関係する情報から走行時間を得る方法が示された。

また、先に述べた予測ダイヤ作成部１１において、予測ダイヤデータ４１の作成で必要となる駅停車時間及び走行時間を、これまで述べた停車時間予測部１２及び走行時間予測部１５を用いて予め作成して予測ダイヤ作成部１１の内部に保持し、処理を行う方法もある。

例えば、予測ダイヤ作成部１１が図６に示す停車時間データ４２や図９に示す走行時間データ４６の内容のうち、列車種別のみを用いて処理を行う場合、停車時間予測部１２及び走行時間予測部１５が用いる情報は、計画ダイヤデータ４３の保持する列車種別情報のみとなる。この場合、予測ダイヤ作成部１１は、予め予測ダイヤデータ４１の作成に用いる全ての駅停車時間及び走行時間を、停車時間予測部１２及び走行時間予測部１５を用いて作成することができる。予測ダイヤ作成部１１は、作成した全ての駅停車時間及び走行時間を内部に保持して予測ダイヤデータ４１を作成することができる。この場合、予測ダイヤ作成部１１は、予測ダイヤデータ４１作成の途中で停車時間予測部１２及び走行時間予測部１５を用いて駅停車時間及び走行時間を得る必要が無い。

なお、停車時間データ４２に保持する停車時間あるいは走行時間は、駅２のうち一部の駅や駅間のみである場合や、列車種別のうち一部の列車種別のみである場合がある。この場合、一部の駅あるいは列車種別については以上に述べた方法によって駅停車時間及び駅間走行時間を求めることができる。また、一部の駅以外の駅や駅間、一部の列車種別以外の列車種別については、停車時間データ４２及び走行時間データ４６に情報がないことになるので、計画ダイヤデータ４３から停車時間及び走行時間を得ることになる。これは計画ダイヤデータ４３に従ったダイヤを作成することであり、本実施例が対象とする停車時間及び走行時間のデータを用いた停車時間及び走行時間の予測を行うものではないため、説明は省略する。

以上述べた方法により、本実施例は、ダイヤに従って運行する列車の予測を行う際の駅停車時間及び駅間走行時間を求める際に、時間帯などの要素情報と駅停車時間のデータを用いた検索より得ることで、要素情報に合致する駅停車時間及び駅間走行時間を高速に求めることができる。

１ 列車運行予測装置
２ 駅
３ 列車
４ 軌道
５ 情報伝送手段
６ 列車位置検出手段
１１ 予測ダイヤ作成部
１２ 停車時間予測部
１３ 停車時間データ管理部
１４ 表示装置
１５ 走行時間予測部
１６ 走行時間データ管理部
１７ 収集条件フィルタ処理部
２１ 駅情報検知手段
２２ 駅案内装置
３１ 車上情報検知手段
３２ 車上案内装置
４１ 予測ダイヤデータ
４２ 停車時間データ
４３ 計画ダイヤデータ
４４ 列車性能データ
４５ 路線設備データ
４６ 走行時間データ
４７ 収集条件フィルタデータ

Claims (3)

1. 過去の駅での実際の停車時間と，駅間における実際の走行時間と，に少なくとも駅に到着した日時と、列車種別の情報を関連付けて保持するデータを有し、
   列車種別と前記列車が駅に到着する予定時刻が対応する列車の停車時間及び走行時間を求める際に、前記データから前記列車の種別が合致し、かつ前記列車が駅に到着する予定時刻が一定の時間差以内となる過去の列車の停車時間および走行時間を抽出して算術演算を行い、求める停車時間および走行時間として予測して予測ダイヤを作成するものであり、
   前記停車時間および走行時間に関連付けた前記データに保持する情報として、駅付近の天候，駅における使用番線，ホームの気温，ホームの混雑状況，駅改札通過人数，列車の乗車率，列車内の温度，計画されていたダイヤに対する列車到着時刻の差分時間，計画された列車運転間隔に対する差分，他列車との待ち合わせ有無のうちの少なくとも１つを有し、
   前記データに保持する情報のうちいずれの情報を照合して、列車の停車時間あるいは走行時間を取り出すかを、駅又は駅間ごとに定める条件テーブルを有し、前記求める停車時間あるいは走行時間は、前記駅付近の天候，駅における使用番線，ホームの気温，ホームの混雑状況，駅改札通過人数，列車の乗車率，列車内の温度，計画されていたダイヤに対する列車到着時刻の差分時間，計画された列車運転間隔に対する差分、他列車との待ち合わせ有無のうち前記条件テーブルに定める情報が、合致あるいは一定の差分以内となる前記データに保持する前記停車時間，走行時間であって、
   前記列車の停車時間，走行時間を予測する段階に先立って、求める停車時間，走行時間を予め作成して保持し、前記列車の走行を予測する段階において、前記保持した停車時間あるいは走行時間を前記条件テーブルに従って取り出すことを特徴とする列車運行予測装置。
2. 請求項１において、前記データの作成更新を行う際には、前記予測以前の運行の実績より前記停車時間、走行時間を得ることと併せて、前記停車時間，走行時間に関連付けた情報として、前記列車が到着した日付及び時刻と、列車種別の情報と、前記停車時間あるいは走行時間に関連付けた情報を前記データに保持することを特徴とする列車運行予測装置。
3. 請求項２において、前記データに保持する停車時間，走行時間は、前記駅の一部あるいは前記列車種別の一部であり、前記関連付けた情報の一部であることを特徴とする列車運行予測装置。

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