JP5974716B2 - Car sharing system operation planning system, operation planning method - Google Patents

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Description

本発明は、カーシェアリングシステムの運用計画システムに関する。   The present invention relates to an operation planning system for a car sharing system.

近年、車両を複数の利用者で共用するカーシェアリングが普及している。短時間の利用が可能なカーシェアリングは、「利用者が乗りたいときに乗れること」が重要なサービス指標となる。利用者が乗りたいときに車両を供給できなければ、利益を逸してしまうためである。また、近年の電気自動車の普及に伴い、充電時間の確保という課題も加わる。車両が充電中である場合、利用者に貸し出しができないため、同様に利益を逸してしまう。そのため、各ステーションに車両をどのように配置するかといった車両運用計画の調整は、事業者にとって重要な課題である。   In recent years, car sharing in which a vehicle is shared by a plurality of users has become widespread. For car sharing that can be used for a short period of time, an important service index is “to be able to ride when a user wants to ride”. This is because the profit is lost if the vehicle cannot be supplied when the user wants to ride. In addition, with the recent popularization of electric vehicles, the problem of securing charging time is also added. If the vehicle is being charged, it cannot be rented to the user, and the profit is lost as well. Therefore, adjustment of the vehicle operation plan, such as how to arrange vehicles at each station, is an important issue for operators.

多くのカーシェアリングシステムでは、利用者がステーションにて乗車手続きを行い、利用終了後に同じステーションに返却するという形態がとられている。その一方で、乗車したステーションと異なるステーションに車両を返却したいという要望がある。一般に乗り捨てと呼ばれているこの形態は、カーシェアリングシステムでは普及していない。カーシェアリングでは、ステーションが数多く存在し、かつ直前まで予約、変更、キャンセルが可能であるため、車両の回送計画を立てることが難しいためである。   In many car sharing systems, a user takes a boarding procedure at a station and returns it to the same station after use. On the other hand, there is a desire to return the vehicle to a station different from the boarding station. This form, commonly referred to as drop-off, is not popular in car sharing systems. This is because in car sharing, there are many stations, and reservations, changes, and cancellations are possible until just before, so it is difficult to make a vehicle forwarding plan.

カーシェアリングシステムにおいて、車両の管理を容易にするための技術には、次のようなものがある。
特許文献1に記載のカーシェアリング支援システムは、車両の現在位置を容易に把握することができるという特徴がある。当該発明では、管理サーバが車両の配置状況および駐車スペースの空き状況をリアルタイムで把握し、利用を希望する利用者に通知することで利便性を向上させている。
In the car sharing system, technologies for facilitating vehicle management include the following.
The car sharing support system described in Patent Document 1 has a feature that the current position of the vehicle can be easily grasped. According to the present invention, the management server grasps in real time the arrangement status of the vehicle and the vacant status of the parking space, and notifies the user who wants to use it to improve convenience.

また、特許文献2に記載の車両管理サーバは、電気自動車の充電スケジュールを自動で管理することができるという特徴がある。当該発明では、管理サーバが各車両のバッテリ状態を管理し、車両の充電スケジュールを自動で調整することができる。   Moreover, the vehicle management server described in Patent Document 2 has a feature that it can automatically manage a charging schedule of an electric vehicle. In the present invention, the management server can manage the battery state of each vehicle and automatically adjust the vehicle charging schedule.

特開2004−178385号公報JP 2004-178385 A 特開2010−231258号公報JP 2010-231258 A

前述したように、カーシェアリングにおいて、任意のステーション間で車両を利用したいという要望がある。しかし、前述した技術では、車両の管理を補助することはできるが、車両運用計画の調整を行うことはできない。例えば、平日の午前中にAステーションからBステーションへの需要が多くあり、同日の午後にBステーションからCステーションへの需要が多くあるということがわかれば、日曜日中にあらかじめAステーションに車両を多く配置し、平日の夜間にCステーションからAステーションへ車両を回送することができる。しかし、特許文献1,2に記載の発明はいずれもこれを実現することはできない。   As described above, there is a desire to use a vehicle between arbitrary stations in car sharing. However, the above-described technique can assist the management of the vehicle, but cannot adjust the vehicle operation plan. For example, if you know that there is a lot of demand from station A to station B in the morning on weekdays and that there is a lot of demand from station B to station C in the afternoon of the same day, The vehicle can be routed from station C to station A at night on weekdays. However, none of the inventions described in Patent Documents 1 and 2 can realize this.

このような需要の予測は、過去の利用実績データに対してデータマイニングを行うこと
である程度立てることができる。しかし、データマイニングでは、ステーション間の移動需要を得ることはできても、要求を満たすためにはどのような車両運用計画を立てたらよいか、という情報を得ることはできない。例えば、利用者の多い休日は、利用者の待ち時間が最短となるように車両を配置したく、利用者の少ない平日は、車両全体の稼働率が所定値以上となるように車両を配置したいという要望があっても、従来の技術では実現することができなかった。
Such demand prediction can be established to some extent by performing data mining on past usage record data. However, in data mining, although it is possible to obtain a movement demand between stations, it is not possible to obtain information on what kind of vehicle operation plan should be made to satisfy the request. For example, on holidays when there are many users, we want to arrange the vehicle so that the waiting time of the user is the shortest, and on weekdays when there are few users, we want to arrange the vehicle so that the operation rate of the entire vehicle is equal to or higher than a predetermined value. Even if there was a request, it could not be realized by the conventional technology.

本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、カーシェアリングシステムにおいて、条件に適した車両運用計画を決定できる運用計画システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an operation planning system capable of determining a vehicle operation plan suitable for conditions in a car sharing system.

本発明に係るカーシェアリングシステムの運用計画システムは、特定の環境条件におけるステーション間の移動需要量である需要量データを取得する需要量取得手段と、ステーション同士の連結関係を表したネットワーク構成データを記憶するネットワーク記憶手段と、ステーション間の車両の移動を表す数理モデルを生成するためのテンプレートであるモデル生成テンプレートを記憶するモデルテンプレート記憶手段を有する。   An operation planning system for a car sharing system according to the present invention includes demand amount acquisition means for acquiring demand amount data, which is a movement demand amount between stations under a specific environmental condition, and network configuration data representing a connection relationship between stations. Network storage means for storing, and model template storage means for storing a model generation template that is a template for generating a mathematical model representing movement of a vehicle between stations.

また、本発明に係るカーシェアリングシステムの運用計画システムは、車両運用計画を決定するうえでの制約である要求条件を入力する要求条件入力手段と、最適解の条件である最適解条件を入力する最適解条件入力手段と、前記モデル生成テンプレートに、前記ネットワーク構成データと、前記需要量取得手段が取得した特定の環境条件における移動需要量を適用することで、ステーション間の車両の移動を表す数理モデルである移動モデルを生成するモデル生成手段と、生成した前記移動モデルを用いて、入力された前記要求条件および前記最適解条件を満たす車両運用計画を決定するデータ算出手段と、を有する。   The operation planning system for a car sharing system according to the present invention inputs a requirement condition input means for inputting a requirement condition that is a constraint for determining a vehicle operation plan, and an optimum solution condition that is a condition for an optimum solution. Mathematical expression representing vehicle movement between stations by applying the network configuration data and the movement demand in the specific environmental condition acquired by the demand acquisition unit to the optimal solution condition input unit and the model generation template Model generation means for generating a movement model, which is a model, and data calculation means for determining a vehicle operation plan that satisfies the input requirement and optimal solution conditions using the generated movement model.

車両運用計画とは、ステーションごとの車両の配置台数、利用料金、車両の回送スケジュール等、事業者がサービスを提供するうえで調整することができるパラメータの少なくとも一部についての計画を指す。本発明に係る運用計画システムは、当該車両運用計画を決定するシステムである。
需要量データとは、ステーション間の移動需要量を表すデータである。具体的には、特定の環境条件(曜日、天候、時間、料金設定など)における、出発地・目的地別の利用者の発生量を表すデータである。需要量取得手段に、例えば「雨の日曜日における、午後1時から2時まで」といったように条件を与えると、「ステーションAからステーションBまでの移動需要量は15分あたり3人」といった需要量データを得ることができる。需要量データは、過去の利用実績データや、利用意向のアンケート結果などに対してデータマイニングを実施することによって得てもよい。
The vehicle operation plan refers to a plan for at least a part of parameters that can be adjusted by a business operator to provide services, such as the number of vehicles arranged at each station, usage charges, and vehicle forwarding schedules. The operation planning system according to the present invention is a system for determining the vehicle operation plan.
The demand amount data is data representing the movement demand amount between stations. Specifically, it is data representing the amount of users generated by departure and destination in specific environmental conditions (day of the week, weather, time, fee setting, etc.). If the condition is given to the demand amount acquisition means, for example, “from 1 to 2 pm on a rainy Sunday,” the demand amount such as “the movement demand amount from station A to station B is 3 people per 15 minutes”. Data can be obtained. The demand amount data may be obtained by performing data mining on past usage record data, usage intention questionnaire results, and the like.

また、ネットワーク構成データとは、ステーションと、ステーションを結ぶ経路の構造を表したデータである。すなわち、車両が移動することができるネットワークのトポロジを表すデータである。ネットワーク構成データは、ステーションの数、ステーション同士の連結関係のほか、ステーション間の距離や平均走行速度、平均旅行時間などを含んでいてもよい。   The network configuration data is data representing the structure of a station and a route connecting the stations. That is, the data represents the topology of the network through which the vehicle can move. The network configuration data may include a distance between stations, an average traveling speed, an average travel time, and the like in addition to the number of stations and a connection relationship between the stations.

「ステーションA〜B間を移動中」「ステーションAに駐車中」など、ある特定の状態にある車両の台数は、変数で表すことができる。そして、変数同士の関係は、数理モデルを用いて表すことができる。モデル生成テンプレートは、この数理モデルを構築するためのルールが記述されたデータである。例えば「現在ステーションAにある車両の台数は、元々駐車中の車両の台数に、入庫してきた車両の台数を加算し、出庫した車両の台数を減算したものである」といった定義をすることができる。モデル生成テンプレートに、ネッ
トワーク構成データを適用することで、当該ネットワークにおける数理モデルを生成することができる。
The number of vehicles in a specific state such as “moving between stations A and B” or “parking in station A” can be represented by a variable. The relationship between variables can be expressed using a mathematical model. The model generation template is data in which rules for constructing the mathematical model are described. For example, it can be defined that “the number of vehicles currently in station A is the number of vehicles that have been parked, plus the number of vehicles that have arrived, and the number of vehicles that have left the vehicle subtracted”. . By applying the network configuration data to the model generation template, a mathematical model in the network can be generated.

また、要求条件入力手段が受け付ける要求条件とは、カーシェアリングシステムの運用上満たすべき条件である。要求条件は、数理モデルによって表すことができる事象であればどのようなものであってもよい。例として「各ステーションには、車両が最低1台以上あること」、「利用者が到着してから車両が利用可能になるまでの時間が5分以内であること」などを挙げることができる。前述した変数は、当該要求条件を満たす範囲で決定される。   Further, the request condition received by the request condition input means is a condition that should be satisfied in the operation of the car sharing system. The requirement may be any event that can be expressed by a mathematical model. Examples include “at least one vehicle at each station”, “the time from when a user arrives until the vehicle becomes available within 5 minutes”, and the like. The above-described variables are determined within a range that satisfies the requirements.

また、最適解条件入力手段が受け付ける最適解条件とは、前記要求条件を満たす範囲で得られる最適解の条件である。例えば、「指定期間の収益を最大にする」、「車両稼働率を最大にする」、「利用者の待ち時間の最悪値を最小にする」などが挙げられる。最適解条件は、特定の値を最大化または最小化するものであり、当該特定の値を数理モデルによって表すことができれば、どのようなものであってもよい。最適解条件を指定することで、車両運用計画を表す変数の値を特定することができる。   The optimum solution condition accepted by the optimum solution condition input means is an optimum solution condition obtained within a range that satisfies the above-mentioned requirement conditions. For example, “maximize profit for a specified period”, “maximize vehicle operation rate”, “minimize the worst value of user waiting time”, and the like. The optimum solution condition is to maximize or minimize a specific value, and may be any value as long as the specific value can be expressed by a mathematical model. By specifying the optimal solution condition, the value of the variable representing the vehicle operation plan can be specified.

モデル生成手段は、モデル生成テンプレートに、ネットワーク構成データを適用し、さらに、特定の環境条件における需要量データを適用することで、当該環境条件における車両の移動を表す数理モデルを生成することができる。データ算出手段は、これらの数理モデルに、入力された要求条件を付加し、数理計画法によって、指定された要求条件および最適解条件を満たす解を決定する。そして、決定した変数の中から、車両運用計画に関する値を抽出する。   The model generation means can generate a mathematical model representing movement of the vehicle under the environmental condition by applying the network configuration data to the model generation template and further applying the demand amount data under the specific environmental condition. . The data calculation means adds the input requirement condition to these mathematical models, and determines a solution that satisfies the specified requirement condition and the optimal solution condition by mathematical programming. And the value regarding a vehicle operation plan is extracted from the determined variable.

このように、本発明に係る運用計画システムは、需要量データ、ネットワーク構成データ、要求条件、および最適解条件に基づいて、車両運用計画に関する最適値を取得することができる。例えば、「利用者の待ち時間を5分以内にし、かつ利益を最大化するには、前日中にどのステーションに最低何台車両を配置すればよいか」、「ステーションから車両が出払う事態を避け、車両の稼働率を最大にするには、車両回送要員を最低何人配置すればよいか」といった問いに対して解を算出することができる。   As described above, the operation planning system according to the present invention can acquire the optimum value related to the vehicle operation plan based on the demand amount data, the network configuration data, the request condition, and the optimum solution condition. For example, “How many vehicles should be placed at which station during the previous day in order to make the user's waiting time within 5 minutes and maximize profits”, “ It is possible to calculate a solution to the question “how many minimum number of vehicle forwarding personnel should be arranged to avoid the maximum vehicle availability”.

また、前記ネットワーク構成データは、車両がステーション間を移動する際の時間的制約を含んでいてもよい。例えば、車両がステーション間を移動する際の所要時間や距離、平均速度などを含むことで、車両の移動時間を正確に把握することができる。   The network configuration data may include a time restriction when the vehicle moves between stations. For example, the travel time of the vehicle can be accurately grasped by including the required time, distance, average speed, and the like when the vehicle moves between stations.

また、前記移動モデルは、各ステーションに停車中、または各ステーション間を移動中である車両の台数を所定のタイムステップごとに表す数式を含んでもよい。タイムステップとは、一定の間隔で表された時間である。このように、移動モデルは、空間同士の関係を表したモデルを、時間軸方向に拡張したものであることが望ましい。   The movement model may include a mathematical expression that represents the number of vehicles that are stopped at each station or that are moving between the stations for each predetermined time step. A time step is a time expressed at regular intervals. Thus, it is desirable that the movement model is an extension of the model representing the relationship between spaces in the time axis direction.

また、前記移動モデルは、利用者の移動を表す数式をさらに含んでもよい。すなわち、車両を運転する利用者を数理モデルによって表すことで、ネットワーク内における車両の流動をより正確に表すことができる。   The movement model may further include a mathematical expression representing the movement of the user. That is, by representing the user who drives the vehicle by a mathematical model, the flow of the vehicle in the network can be represented more accurately.

また、前記移動モデルは、各ステーションにいる利用者数を所定のタイムステップごとに表す数式を含み、前記モデル生成手段は、前記所定のタイムステップごとにステーションに発生する利用者数を、前記需要量データを用いて決定することを特徴としてもよい。
ステーションにいる利用者についても数理モデルで表すことができる。また、ステーションに発生する、すなわちステーションに到着する利用者の数は、需要量取得手段が取得する需要量データから得ることができる。
The movement model includes a mathematical expression that represents the number of users at each station for each predetermined time step, and the model generation unit calculates the number of users generated at the station at each predetermined time step. The determination may be made using quantity data.
Users at the station can also be represented by mathematical models. Further, the number of users generated at the station, that is, the number of users arriving at the station can be obtained from the demand amount data obtained by the demand amount obtaining means.

また、前記需要量取得手段は、複数の環境条件に対応する複数の需要量データを取得し、前記モデル生成手段は、前記複数の需要量データを用いて複数の数理モデルを生成し、前記データ算出手段は、前記複数の数理モデルに対して演算を行うことを特徴としてもよい。
このように、異なる環境条件における需要量データを用いて複数回の演算を行うことで、環境条件を構成するパラメータを、車両運用計画に関する値として算出の対象とすることができる。例えば、環境条件を構成するパラメータとして「時間あたりの料金単価」があった場合、当該料金単価を変更しながら複数回の演算を行うことで、最適となる料金単価を決定することができる。
Further, the demand amount acquisition unit acquires a plurality of demand amount data corresponding to a plurality of environmental conditions, the model generation unit generates a plurality of mathematical models using the plurality of demand amount data, and the data The calculation means may be characterized by performing an operation on the plurality of mathematical models.
In this way, by performing the calculation a plurality of times using the demand amount data under different environmental conditions, the parameters constituting the environmental conditions can be calculated as values related to the vehicle operation plan. For example, when there is “charge unit price per hour” as a parameter constituting the environmental condition, an optimal charge unit price can be determined by performing a plurality of calculations while changing the charge unit price.

また、前記要求条件入力手段は、車両運用計画を算出する対象時間帯についての入力を受け付け、前記モデル生成手段は、前記入力された時間帯に対応するタイムステップについて移動モデルを生成し、前記データ算出手段は、前記入力された時間帯について演算を行うことを特徴としてもよい。このようにすることで、必要な範囲についてのみ演算を行えるため、より短い時間で車両運用計画を得ることができる。   In addition, the request condition input unit receives an input about a target time zone for calculating a vehicle operation plan, the model generation unit generates a movement model for a time step corresponding to the input time zone, and the data The calculating means may be characterized by performing an operation on the input time zone. By doing in this way, since it can calculate only about a required range, a vehicle operation plan can be obtained in a shorter time.

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む、カーシェアリングシステムの運用計画システムとして特定することができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む運用計画方法として特定することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。   In addition, this invention can be specified as an operation planning system of a car sharing system including at least a part of the above means. The present invention can also be specified as an operation planning method including at least a part of the above processing. The above processes and means can be freely combined and implemented as long as no technical contradiction occurs.

本発明によれば、カーシェアリングシステムにおいて、条件に適した車両運用計画を決定できる運用計画システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operation planning system which can determine the vehicle operation plan suitable for conditions can be provided in a car sharing system.

カーシェアリングシステムにおける、ステーションとリンクの関係を表した図である。It is a figure showing the relationship between a station and a link in a car sharing system. ステーションとリンクの関係を簡略化して説明する図である。It is a figure which simplifies and demonstrates the relationship between a station and a link. 第一の実施形態に係る移動モデルを簡略化して説明する図である。It is a figure which simplifies and demonstrates the movement model which concerns on 1st embodiment. 三つのステーション間のリンクがループしている場合の移動モデルを説明する図である。It is a figure explaining the movement model in case the link between three stations is looping. 第一の実施形態に係る車両運用計画装置のシステム構成図である。It is a system configuration figure of the vehicle operation planning device concerning a first embodiment. 第一の実施形態に係る需要予測データを説明する図である。It is a figure explaining demand prediction data concerning a first embodiment. 第一の実施形態に係る車両運用計画装置の処理フローチャートである。It is a process flowchart of the vehicle operation planning apparatus which concerns on 1st embodiment. 第一の実施形態に係るネットワーク構成データの例である。It is an example of the network configuration data which concerns on 1st embodiment. 第二の実施形態に係る車両運用計画装置の処理フローチャートである。It is a process flowchart of the vehicle operation planning apparatus which concerns on 2nd embodiment. 実施形態の変形例に係る制約データの例である。It is an example of restriction data concerning a modification of an embodiment.

(第一の実施形態)
<カーシェアリングシステムの概要>
実施形態の説明に入る前に、本実施形態の前提となるカーシェアリングシステムについて説明する。図1は、ステーションの配置と、ステーション間の移動経路を例示した図である。ステーションとは、車両が配置されている駐車場であり、利用者はステーションを訪れて車両に乗車し、移動を行う。利用者は車両を利用した後、到着地のステーションに車両を返却する。この際、利用者には、走行距離もしくは時間に応じた利用料金が課金される。このように、本実施形態の前提となるカーシェアリングシステムは、車両の乗り捨てが可能なシステムである。
(First embodiment)
<Outline of car sharing system>
Prior to the description of the embodiment, a car sharing system which is a premise of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating the arrangement of stations and the movement path between stations. A station is a parking lot where a vehicle is arranged, and a user visits the station, gets on the vehicle, and moves. After using the vehicle, the user returns the vehicle to the station at the destination. At this time, the user is charged a usage fee according to the travel distance or time. As described above, the car sharing system that is the premise of the present embodiment is a system that allows a vehicle to be discarded.

本例では、ステーションAからステーションGの7つのステーションがあるものとする。ステーション間の実際の経路は、道路の配置によって無数の経路があるが、実施形態の説明では、各ステーション間の経路を、最短経路を表す一つのリンクで表すものとする。   In this example, it is assumed that there are seven stations from station A to station G. The actual route between stations includes an infinite number of routes depending on the arrangement of roads. In the description of the embodiment, the route between stations is represented by one link representing the shortest route.

カーシェアリングシステムにおいて乗り捨てを採用した場合、利用のされ方によって車両の配置が偏る可能性がある。例えば、ステーションAとステーションBが車両不足に陥る、あるいはステーションEとステーションFが満車になり入庫できなくなる、といった事象が発生しうる。車両の偏りを軽減するためには、車両運用計画を適切に決定する必要がある。車両運用計画とは、シェアリング事業者がサービス提供上操作することができるパラメータの少なくとも一部についての計画を指す。ここでは、以下の3つを例示する。(1)ある時点における、ステーションごとの車両配置台数
(2)ある時点における、ステーションごとの回送要員の配置人数
(3)区間ごとの利用料金設定
When abandonment is adopted in a car sharing system, there is a possibility that the arrangement of vehicles is biased depending on how it is used. For example, an event may occur in which the station A and the station B are short of vehicles, or the station E and the station F are full and cannot enter. In order to reduce vehicle bias, it is necessary to appropriately determine a vehicle operation plan. The vehicle operation plan refers to a plan for at least a part of parameters that can be operated by the sharing operator for service provision. Here, the following three are exemplified. (1) Number of vehicles arranged at each station at a certain point (2) Number of dispatched personnel at each station at a certain point (3) Usage charge setting for each section

車両配置台数とは、ステーションに配置される車両の台数である。例えば、6時〜8時の時間帯においてステーションAからステーションBへの移動が多い場合、6時までにステーションBからステーションAに車両を移動させておくことが考えられる。
また、回送要員とは、車両をステーション間で回送するための人員である。回送要員は、車両に偏りが生じた際に、該当するステーション間で車両を回送する。回送要員は、車両の偏りを解消できるだけの人数を用意することが好ましい。
The number of vehicles arranged is the number of vehicles arranged at the station. For example, when there is a lot of movement from station A to station B in the time zone from 6 o'clock to 8 o'clock, it is conceivable to move the vehicle from station B to station A by 6 o'clock.
Further, the forwarding personnel are personnel for forwarding the vehicle between stations. The forwarding personnel forwards the vehicle between the corresponding stations when the vehicle is biased. It is preferable that the forwarding personnel should have enough people to eliminate the vehicle bias.

また、利用料金とは、シェアリング車両を利用する際に利用者に課金される料金である。料金の課金方法は、時間制であってもよいし、距離制であってもよい。本実施形態では、図1に示したリンクをひとつ走行するごとに料金が加算される区間料金制を採っているものとする。例えば、1区間150円などとすることができる。
また、利用料金はマイナスであってもよい。例えば、ステーションAからステーションBへの利用が多い場合、ステーションBからステーションAへの料金をマイナスにし、この区間を走行した利用者に料金を還元する。このようにすることで、利用者に車両の回送を補助してもらうことができる。
The usage fee is a fee charged to the user when using the sharing vehicle. The charge method may be a time system or a distance system. In the present embodiment, it is assumed that a section fee system is adopted in which a fee is added each time one link shown in FIG. 1 is traveled. For example, it may be 150 yen per section.
Also, the usage fee may be negative. For example, when the station A is frequently used from the station A, the charge from the station B to the station A is made negative, and the charge is returned to the user who has traveled in this section. By doing so, the user can be assisted in forwarding the vehicle.

このように、車両運用計画を適切に調整することで、調整を行わない場合と比較してより多くの利用者に車両を供給することができる。なお、車両運用計画については、例示したもの以外にも数多くのパラメータがあるが、本実施形態では、説明を簡単にするために、車両運用計画を上記(1)に絞って説明する。   In this way, by appropriately adjusting the vehicle operation plan, it is possible to supply vehicles to a larger number of users as compared with the case where adjustment is not performed. In addition, although there exist many parameters about a vehicle operation plan other than what was illustrated, in this embodiment, in order to simplify description, a vehicle operation plan will be demonstrated focusing on said (1).

<数理モデルによる演算>
ここで、本実施形態に係る車両運用計画装置が、車両運用計画を決定する方法について、図2の例、すなわちステーションA,B,Cと、各ステーションを結ぶ二つの経路があった場合の例で簡単に説明する。以降、各ステーションを連結する経路をリンクと称する。
<Calculation based on mathematical model>
Here, the method of determining the vehicle operation plan by the vehicle operation planning apparatus according to the present embodiment is the example of FIG. 2, that is, the case where there are two paths connecting the stations A, B, and C to each station. A brief explanation. Hereinafter, a path connecting the stations is referred to as a link.

本実施形態では、車両の数および利用者の数を表すモデルを構築し、当該モデルを用いて車両運用計画を算出する。図3は、図2のネットワークに対して構築したモデルを図で表したものである。横軸は時間軸であり、本例では、一定時間ごとのステーションおよびリンクの状態を表現する。例えば時刻0が0時0分であった場合、時刻1は0時5分、時刻2は0時10分とすることができる。この、刻まれたそれぞれの時間をタイムステップと称する。タイムステップの刻み幅は、本例では5分であるが、どのように設定してもよい。   In this embodiment, a model representing the number of vehicles and the number of users is constructed, and a vehicle operation plan is calculated using the model. FIG. 3 is a diagram showing a model constructed for the network of FIG. The horizontal axis is a time axis, and in this example, the state of the station and the link at regular intervals is expressed. For example, when time 0 is 0: 0, time 1 can be 0: 5 and time 2 can be 0:10. Each engraved time is referred to as a time step. The step size of the time step is 5 minutes in this example, but may be set in any manner.

タイムステップごとのステーションおよびリンク、すなわち図中の丸印を、以降の説明においてノードと称する。ノードに存在する車両の数は、変数で表現することができる。例えば、時刻0におけるステーションA(ノード101)に存在する車両の数は、v(A,0)と表すことができ、同じくステーションAからステーションBへ移動中、すなわちリン
クAB(ノード102)に存在する車両の数は、v(AB,0)と表すことができる。
Stations and links for each time step, that is, circles in the figure are referred to as nodes in the following description. The number of vehicles existing in the node can be expressed by a variable. For example, the number of vehicles present at station A (node 101) at time 0 can be expressed as v (A, 0), and is also moving from station A to station B, ie, present at link AB (node 102). The number of vehicles to be played can be expressed as v (AB, 0) .

また、変数間の関係は、数式で表すことができる。例えば、時刻0においてステーションAに存在する車両の総数は、次のタイムステップまでの間、ステーションAにとどまっている車両の数、すなわち符号103を経由して時刻1まで遷移する車両の数と、リンクABに流出した車両の数、すなわち符号104を経由して時刻1まで遷移する車両の数との合計となる。同様に、時刻1においてステーションA(ノード105)に存在する車両の数は、時刻0においてステーションAに存在し、次のタイムステップまでの間ステーションAにとどまっていた車両の数と、時刻0においてリンクABに存在し、時刻1までの間にステーションAに入ってきた車両数の合計となる。   Moreover, the relationship between variables can be expressed by a mathematical expression. For example, the total number of vehicles present at station A at time 0 is the number of vehicles that remain at station A until the next time step, that is, the number of vehicles that transition to time 1 via reference numeral 103; This is the total of the number of vehicles that have flowed out to the link AB, that is, the number of vehicles that transition to the time 1 via the reference numeral 104. Similarly, the number of vehicles present at station A (node 105) at time 1 is the number of vehicles present at station A at time 0 and staying at station A until the next time step. This is the total number of vehicles that exist on the link AB and have entered the station A until time 1.

このように、各ノードに存在している車両の台数を、各ノードから流出、または流入した車両の台数で表すことで、図3に示したモデルを全て数式で表すことができる。当該数式群が、本発明における移動モデルである。必要な変数は以下の三種類である。
(1)v(X,t) :時刻tにおいて、ステーションまたはリンクXに存在している車両の台数
(2)out(X,Y,t):時刻tを過ぎてからt+1までの間に、ステーションまたはリンクXを流出し、目的地であるステーションYへ向かった車両の台数
(3)in(X,Y,t):時刻tを過ぎてからt+1までの間に、ステーションYを出発地とし、ステーションまたはリンクXに流入した車両の台数
すなわち、時刻t+1においてステーションBに存在する車両の台数v(B,t+1)は、数
式1によって表すことができる。

Figure 0005974716
In this way, by representing the number of vehicles existing at each node by the number of vehicles that have flowed out or entered from each node, all of the models shown in FIG. 3 can be represented by mathematical expressions. The mathematical formula group is a movement model in the present invention. The necessary variables are the following three types.
(1) v (X, t) : Number of vehicles existing at station or link X at time t (2) out (X, Y, t) : Between time t and t + 1, Number of vehicles flowing out of station or link X and heading to destination station Y (3) in (X, Y, t) : From time t to t + 1, starting from station Y The number of vehicles flowing into the station or link X, that is, the number v (B, t + 1) of vehicles existing at the station B at the time t + 1 can be expressed by Equation 1.
Figure 0005974716

同様に、時刻t+1においてリンクABに存在する車両の台数v(AB,t+1)は、数式2によって表すことができる。

Figure 0005974716
Similarly, the number v (AB, t + 1) of vehicles existing on the link AB at time t + 1 can be expressed by Equation 2.
Figure 0005974716

ここでさらに、ステーション間の移動に関する条件を追加する。例えば、ステーションAからステーションBへの移動に2タイムステップ、ステーションCからステーションBへの移動に3タイムステップが必要であるとした場合、ステーションBに流入する車両の台数は、数式3によって表すことができる。

Figure 0005974716
Here, a condition regarding movement between stations is further added. For example, if 2 time steps are required to move from station A to station B and 3 time steps are required to move from station C to station B, the number of vehicles flowing into station B can be expressed by Equation 3. Can do.
Figure 0005974716

以上に説明した数式(等式)を、図3に示した3つのタイムステップに対して適用することで、時刻0から時刻2までの間における、ステーションA,B,C、およびリンクAB,BCに存在する車両の関係を数式で表すことができる。   By applying the equation (equalities) described above to the three time steps shown in FIG. 3, the stations A, B, C and the links AB, BC between time 0 and time 2 are used. The relationship of vehicles existing in can be expressed by mathematical formulas.

第一の実施形態に係る車両運用計画装置は、車両運用計画の一部として、ステーションごとの車両配置台数、すなわちステーションA,B,Cに配置すべき車両台数を求めるものである。求めるべき車両数、すなわち時刻0においてステーションA,B,Cに配置される車両台数は、それぞれ、変数v(A,0)、v(B,0)、v(C,0)によって表すことができる
The vehicle operation planning apparatus according to the first embodiment obtains the number of vehicles arranged for each station, that is, the number of vehicles to be arranged in stations A, B, and C as part of the vehicle operation plan. The number of vehicles to be obtained, that is, the number of vehicles arranged at stations A, B, and C at time 0 can be represented by variables v (A, 0) , v (B, 0) , and v (C, 0) , respectively. it can.

次に、いつ車両が移動を開始するかを表現するために、カーシェアリングの利用需要についての情報を追加する。
利用需要について説明する前に、利用者を数式で表現する方法について説明する。時刻tにおいてステーションXにいる、ステーションYを目的地とする利用者の数は、変数C(X,Y,t)と表すことができる。ステーションに到着した利用者は、車両があれば当該車両
に乗車して移動を開始し、無ければステーション内で待つものとする。すなわち、以下のようなif−thenの条件を数式で表す必要がある。なお以下の条件は、あるステーションの、あるタイムステップにおける車両台数、利用者の数、出発する車両台数の関係を表したものである。vが車両台数、Cが利用者の数、outが出発する車両台数である。if v−C≦0 then out=v else out=C
すなわち、車両が利用者の数と同じか少なければ、出発台数は車両台数となり、車両が利用者より多ければ、出発台数は利用者の数となる。
Next, in order to express when the vehicle starts to move, information about the usage demand for car sharing is added.
Before describing the usage demand, a method for expressing a user by a mathematical expression will be described. The number of users who are at the station X at the time t and whose destination is the station Y can be expressed as a variable C (X, Y, t) . The user who arrives at the station gets on the vehicle if there is a vehicle, starts moving, and waits in the station if there is no vehicle. That is, it is necessary to express the following if-then condition by a mathematical expression. The following conditions represent the relationship between the number of vehicles, the number of users, and the number of vehicles departing from a certain station at a certain time step. v is the number of vehicles, C is the number of users, and out is the number of vehicles leaving. if v−C ≦ 0 then out = v else out = C
That is, if the number of vehicles is equal to or less than the number of users, the number of departures is the number of vehicles, and if there are more vehicles than users, the number of departures is the number of users.

上記の条件式を数理モデルで扱える形式にするために、数式4を導入する。定数Mは、ステーションの駐車台数およびステーション内で待機可能な利用者の人数より十分に大きな数とし、変数zは、0または1の値をとるものとする。数式4では、車両台数vと利用者の数Cが変化しても、常に式が成り立つように変数zが決定されるものとする。なお、以下の説明は、ステーションAにおいて、ステーションBに向かう利用者のみを考えた場合の例である。

Figure 0005974716
In order to make the above conditional expression into a form that can be handled by a mathematical model, Expression 4 is introduced. The constant M is a number sufficiently larger than the number of parked stations and the number of users who can wait in the station, and the variable z takes a value of 0 or 1. In Formula 4, even if the number of vehicles v and the number of users C change, the variable z is determined so that the formula always holds. The following description is an example in which only the user who goes to the station B in the station A is considered.
Figure 0005974716

そして、変数zを用いてif−thenの条件を表すと、数式5に示した4つの式を構成することができる。v−C≦0の場合、数式4より、z=0である必要があり、その結果、数式5(3)と(4)が常に成立するため、数式5(1)(2)を満たすために、out−v=0である必要がある。同様に、v−C>0の場合、z=1である必要があり、数式5(1)(2)が常に成立するため、数式(3)(4)を満たすために、out−C=0である必要がある。

Figure 0005974716
When the variable z is used to represent the if-then condition, the four equations shown in Equation 5 can be configured. In the case of v−C ≦ 0, from Equation 4, z = 0 needs to be satisfied. As a result, since Equations 5 (3) and (4) always hold, Equations 5 (1) and (2) are satisfied. In addition, it is necessary that out−v = 0. Similarly, in the case of v−C> 0, z = 1 needs to be satisfied, and Equations 5 (1) and (2) always hold. Therefore, in order to satisfy Equations (3) and (4), out−C = Must be zero.
Figure 0005974716

数式4と数式5によって、ステーションにいる利用者の数と、ステーションに存在する車両の数から、ステーションから出ていく車両の数を特定することができる。そして、ステーションAにいる、ステーションBを目的地とする利用者の数は、数式6によって表すことができる。ここで、D(A,B,t) とは、時刻tにおいてステーションAに発生(到着)する、ステーションBを目的地とする利用者の数である。

Figure 0005974716
From Equation 4 and Equation 5, the number of vehicles leaving the station can be specified from the number of users at the station and the number of vehicles existing at the station. The number of users who are at station A and whose destination is station B can be expressed by Equation 6. Here, D (A, B, t) is the number of users who arrive (arrive) at station A at time t and whose destination is station B.
Figure 0005974716

すなわち、利用者がステーションに到着する時間とその目的地についてのデータ(本発明における需要量データ)があれば、ステーションにいる利用者の数をタイムステップごとに決定することができる。数式4〜6は、ステーションAからBへの移動に着目した数式であるが、同様の方法によって、他のステーション間での移動についても数式で表すことができる。   In other words, if there is data about the time when the user arrives at the station and the destination (demand data in the present invention), the number of users at the station can be determined for each time step. Equations 4 to 6 are equations that focus on the movement from station A to B, but the movement between other stations can also be expressed by equations in the same manner.

以上に例示した制約条件は、物理法則的に必ず満たす必要がある制約であるが、その他に運用上必要とする任意の制約を課すことができる。任意の制約とは、数式によって表現することができればどのようなものであってもよい。例えば、「全てのタイムステップにおいて、ステーションAに存在する車両が1台以上あること」などである。この、例示した条件は、数式7の不等式で表すことができる。数式7に示したような、運用上必要とする任意の制約を、本発明では要求条件と称する。

Figure 0005974716
The constraint conditions exemplified above are constraints that must be satisfied in accordance with the laws of physics, but any other constraint that is necessary for operation can be imposed. The arbitrary constraints may be any as long as they can be expressed by mathematical expressions. For example, “There are one or more vehicles in station A at all time steps”. This exemplified condition can be expressed by an inequality of Equation 7. In the present invention, an arbitrary restriction necessary for operation as shown in Expression 7 is referred to as a requirement.
Figure 0005974716

また、数理計画法では、最適解を特定するために条件を加える必要がある。当該条件を最適解条件と呼ぶ。最適解条件は、特定の値を最大化または最小化するものであり、当該特定の値を数式によって表現することができれば、どのようなものであってもよい。例えば、「売り上げを最大にする」「コストを最小にする」などである。最適解条件は、「数式で表される特定の値」と、「当該特定の値をどうするか」の二つの情報からなる。本実施形態では、前者を最適化値、後者を最適化条件と称する。
例として、ステーションが図2の配置であった場合の、あるタイムステップにおける売り上げは数式8の式で表すことができる(一区間150円の場合)。つまり、数式8の式が最適化値を表し、最適化条件は「最大化」である。

Figure 0005974716
In mathematical programming, it is necessary to add a condition to specify the optimal solution. This condition is called the optimum solution condition. The optimum solution condition is for maximizing or minimizing a specific value, and may be anything as long as the specific value can be expressed by a mathematical expression. For example, “maximize sales” “minimize cost”. The optimal solution condition is composed of two pieces of information: “a specific value represented by a mathematical expression” and “what to do with the specific value”. In the present embodiment, the former is called an optimization value, and the latter is called an optimization condition.
As an example, the sales at a certain time step when the stations are arranged as shown in FIG. 2 can be expressed by Expression 8 (in the case of 150 yen per section). That is, Expression 8 represents the optimization value, and the optimization condition is “maximization”.
Figure 0005974716

第一の実施形態に係る車両運用計画装置は、前述した複数の数式による最適化問題を数理計画法によって解くことにより、車両運用計画のうち、時刻0におけるステーションA,B,Cの車両数(すなわち、変数v(A,0) 、v(B,0) 、v(C,0) によって表される値)を決定することができる。
車両運用計画を数理計画法によって求めるためには、数多くの数式を生成する必要があるが、本発明に係る車両運用計画装置は、記憶されたテンプレートによって数式を自動生成することができる。数式を生成する詳しい方法については後述する。
The vehicle operation planning apparatus according to the first embodiment solves the optimization problem based on a plurality of mathematical formulas described above by mathematical programming, so that the number of vehicles at stations A, B, and C at time 0 in the vehicle operation plan ( That is, the variables v (A, 0) , v (B, 0) , and v (C, 0) can be determined.
In order to obtain the vehicle operation plan by the mathematical programming method, it is necessary to generate a large number of mathematical expressions. However, the vehicle operation planning apparatus according to the present invention can automatically generate the mathematical expressions using the stored template. A detailed method for generating mathematical expressions will be described later.

なお、図3の例では、ステーションA,B,Cの関係を3つのタイムステップについてのみ示したが、第一の実施形態に係る車両運用計画装置では、複数のステーション同士の関係が、算出対象のタイムステップ分だけ定義される。例えば、ステーションA,B,Cを結ぶリンクがループを形成しており、対象のタイムステップが10ステップであった場合、構築される移動モデルは図4のようになる。なお、図4において、二つのステーションを結ぶリンクはそれぞれ一つであるかのように記載しているが、実際は方向別に二つのリンクが定義されている。   In the example of FIG. 3, the relationship between the stations A, B, and C is shown only for three time steps. However, in the vehicle operation planning apparatus according to the first embodiment, the relationship between a plurality of stations is calculated. Only the time step is defined. For example, if the link connecting stations A, B, and C forms a loop and the target time step is 10 steps, the movement model to be constructed is as shown in FIG. In FIG. 4, the links connecting the two stations are described as if they were one, but actually two links are defined for each direction.

<システム構成>
第一の実施形態に係る車両運用計画装置について、システム構成図である図5を参照しながら説明する。第一の実施形態に係る車両運用計画装置10は、指定した時間帯について、指定した要求条件、および最適解条件を満たすために、事前に各ステーションに配置すべき車両の台数を決定するためのコンピュータである。車両運用計画装置10は、複数台のコンピュータが連携したものであってもよい。
<System configuration>
The vehicle operation planning apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 5 which is a system configuration diagram. The vehicle operation planning device 10 according to the first embodiment is for determining the number of vehicles to be placed in each station in advance in order to satisfy the specified requirement condition and the optimal solution condition for the specified time zone. It is a computer. The vehicle operation planning device 10 may be a combination of a plurality of computers.

入出力部11は、車両運用計画を求める上での各種条件を利用者から取得する手段であり、求めた車両運用計画を利用者に提示する手段である。液晶ディスプレイ、キーボード、タッチパネルなどによって構成される。
ネットワーク情報記憶部12は、対象となるカーシェアリングシステムのネットワーク構成データ、すなわちステーション同士の連結関係を表したデータを記憶する手段である。対象システムのネットワーク構成データは、事前に作成され、記憶される。
The input / output unit 11 is a means for acquiring various conditions for obtaining the vehicle operation plan from the user, and a means for presenting the obtained vehicle operation plan to the user. Consists of a liquid crystal display, keyboard, touch panel, and the like.
The network information storage unit 12 is a means for storing network configuration data of a target car sharing system, that is, data representing a connection relationship between stations. The network configuration data of the target system is created and stored in advance.

需要予測データ13は、対象のカーシェアリングシステムにおける過去の利用実績が記録されたデータである。需要予測データの一例を図6(a)に示す。需要予測データは、集計を行っていない生のデータである。需要予測データ13は、利用者のカーシェアリングに対する需要量を定義することができれば、過去の利用実績データでなくてもよい。例えば、図6(b)のように、アンケート結果に基づいたデータなどであってもよい。   The demand prediction data 13 is data in which past usage records in the target car sharing system are recorded. An example of the demand forecast data is shown in FIG. The demand forecast data is raw data that has not been aggregated. The demand prediction data 13 may not be past usage record data as long as the demand amount for the user's car sharing can be defined. For example, as shown in FIG. 6B, data based on a questionnaire result may be used.

需要量取得部14は、生のデータである需要予測データ13から、特定の条件における予測需要量(本発明における需要量データ)を取得するための手段である。当該特定の条件を、環境条件と称する。環境条件は、曜日や天候、時間帯、利用料金などの複数の項目からなる。任意の環境条件を与えると、需要量取得部14は当該環境条件を前提とする予測需要量を取得することができる。
例えば、環境条件に「月」「曜日」「天候」「時刻」の4つを用いる場合、「5月の日曜日(天候:晴れ)の13時から14時まで」といった指定を行うことができる。環境条
件は、需要量取得部14が処理することができる項目であれば、どのような項目であってもよい。例えば「土曜日であって、区間料金を150円に設定した場合」といった条件であってもよい。
The demand amount acquisition unit 14 is a means for acquiring a predicted demand amount under specific conditions (demand amount data in the present invention) from the demand prediction data 13 that is raw data. The specific condition is referred to as an environmental condition. The environmental conditions consist of a plurality of items such as days of the week, weather, time zones, and usage charges. When an arbitrary environmental condition is given, the demand amount acquisition unit 14 can acquire a predicted demand amount based on the environmental condition.
For example, when four “Month”, “Day of the week”, “Weather”, and “Time” are used as environmental conditions, it is possible to specify “Sunday in May (weather: fine) from 13:00 to 14:00”. The environmental condition may be any item as long as the demand amount acquisition unit 14 can process it. For example, the condition may be “when it is Saturday and the section fee is set to 150 yen”.

需要量取得部14は、既知のデータマイニング手法を用いて、指定された環境条件における需要量を推定する。具体的には、需要予測データに対して回帰分析などを行い、指定された環境条件を仮定した場合の利用者の推定到着間隔を取得する。例えば「指定された環境条件を適用した場合、ステーションAからステーションBへ移動する利用者は15分おきにステーションAに到着する」といった情報を得ることができる。そして、取得した推定到着間隔から、利用者の推定到着時刻を決定する。推定到着時刻は、得られた推定到着間隔を単純に開始時間から割り振ることで得てもよいし、ポアソン分布などを用いて得てもよい。また、需要量取得部14が用いるデータマイニング手法は、既知の手法であればどのようなものを用いてもよい。例えば、ベイジアンフィルタ、ニューラルネットワーク、決定木、線形回帰などを用いることができる。   The demand amount acquisition unit 14 estimates the demand amount in the designated environmental condition using a known data mining method. Specifically, regression analysis or the like is performed on the demand forecast data, and the estimated arrival interval of the user when a specified environmental condition is assumed is acquired. For example, information such as “when a specified environmental condition is applied, a user moving from station A to station B arrives at station A every 15 minutes” can be obtained. Then, the estimated arrival time of the user is determined from the acquired estimated arrival interval. The estimated arrival time may be obtained by simply assigning the obtained estimated arrival interval from the start time, or may be obtained using a Poisson distribution or the like. Further, any data mining technique used by the demand amount acquisition unit 14 may be used as long as it is a known technique. For example, a Bayesian filter, a neural network, a decision tree, linear regression, or the like can be used.

モデル生成部15は、本発明における移動モデルを生成するモデル生成手段である。また、モデル生成部15は、モデルテンプレートを記憶している。当該モデルテンプレートに、ネットワーク情報記憶部12から取得したネットワーク構造を適用して、車両の移動を表す数式群を生成することができる。また、需要量取得部14が取得した需要量データと、利用者から入出力部11を通して取得した要求条件と最適化値を数式に置き換えて数式群に追加する機能を有している。   The model generation unit 15 is model generation means for generating a movement model in the present invention. The model generation unit 15 stores a model template. By applying the network structure acquired from the network information storage unit 12 to the model template, it is possible to generate a mathematical expression group that represents the movement of the vehicle. Moreover, it has the function which replaces the demand amount data which the demand amount acquisition part 14 acquired, the requirement conditions and optimization value which were acquired from the user through the input-output part 11 with a numerical formula, and adds it to a numerical formula group.

ここで、モデル生成部15が記憶するモデルテンプレートについての具体例を挙げて説明する。モデルテンプレートとは、具体的なネットワーク構成によらずに、移動モデルの生成方法を表す情報である。例えば、以下の三つの制約条件の生成方法を表す情報である。
(条件1)ノードに存在する車両の台数は、一つ前のタイムステップにおける車両台数に、現タイムステップまでの間に他ノードから流入した車両の台数を加算し、他ノードへ流出した車両の台数を減算したものである。
(条件2)あるノードから流出した車両は、所定の時間後に目的地ノードへ流入する。
(条件3)ステーションに到着した利用者は、車両が利用可能である場合、乗車して車両を運転し、目的地へ向かう。目的地に到着した利用者はステーションから退去する。
Here, a specific example of the model template stored in the model generation unit 15 will be described. A model template is information representing a generation method of a movement model regardless of a specific network configuration. For example, it is information representing the following three constraint generation methods.
(Condition 1) The number of vehicles existing in a node is calculated by adding the number of vehicles that have flowed in from other nodes to the current time step to the number of vehicles in the previous time step, and The number is subtracted.
(Condition 2) A vehicle that has flowed out of a certain node flows into the destination node after a predetermined time.
(Condition 3) When the vehicle is available, the user who arrives at the station gets on, drives the vehicle, and heads for the destination. The user who arrives at the destination leaves the station.

このうち、(条件1)と(条件2)は必ず用いるべき条件である。(条件1)と(条件2)は、車両の総台数が、ノード流出入時に変化しない、すなわちネットワーク外に車両が移動しないことを保証する条件(流量保存則)である。条件1が前述した数式1と2に、条件2が前述した数式3に対応する。まず、(条件1)と(条件2)を数式によって一般化する方法を説明する。なお、数式の説明において、対象となるステーションまたはリンクをX、対象ステーションまたはリンクX以外のステーションをYiとする。   Among these, (Condition 1) and (Condition 2) are conditions that should be used. (Condition 1) and (Condition 2) are conditions (flow rate conservation law) that guarantees that the total number of vehicles does not change when a node enters and leaves, that is, the vehicle does not move out of the network. Condition 1 corresponds to Equations 1 and 2 described above, and Condition 2 corresponds to Equation 3 described above. First, a method of generalizing (Condition 1) and (Condition 2) using mathematical expressions will be described. In the description of the mathematical expression, X is a target station or link, and Yi is a station other than the target station or link X.

条件1は、ステーションまたはリンクに存在する車両の台数を表す条件である。数式1および2で例示したような、ステーションまたはリンクに存在する車両の台数は、数式9の形で一般化することができる。すなわち、モデルテンプレートとして数式9を記憶しておき、具体的なネットワーク構成データを取得したのちに、全てのステーション、リンクおよびタイムステップについて展開すればよい。

Figure 0005974716
Condition 1 is a condition that represents the number of vehicles existing in a station or link. The number of vehicles existing in a station or link, as exemplified by Equations 1 and 2, can be generalized in the form of Equation 9. That is, Equation 9 is stored as a model template, and after acquiring specific network configuration data, all stations, links, and time steps may be expanded.
Figure 0005974716

また、条件2は、移動時間を表す条件である。数式3で例示したような、ノードからの流出台数とノードへの流入台数の関係は、数式10の形で一般化することができる。すなわち、モデルテンプレートとして数式10を記憶し、全てのステーションおよびタイムステップについて展開すればよい。なお、TravelTime(X,Yi)は、ステーションXからステーションYiまでの移動所要時間(タイムステップ数)を表す値である。当該移動所要時間は、数式を展開する際に、ネットワーク構成データから取得して代入することができる。

Figure 0005974716
Condition 2 is a condition representing travel time. The relationship between the number of outflows from the node and the number of inflows into the node, as exemplified by Equation 3, can be generalized in the form of Equation 10. That is, Equation 10 is stored as a model template and developed for all stations and time steps. Note that TravelTime (X, Yi) is a value representing the required travel time (number of time steps) from station X to station Yi. The required travel time can be obtained from network configuration data and substituted when the mathematical expression is expanded.
Figure 0005974716

(条件3)についても同様に、ステーションごとに数式を展開することによって数式4〜6を得られるようなテンプレートを記憶すればよい。なお、(条件3)については、所望の条件にあわせて内容を変更してもよい。例えば、「ステーションに到着した利用者は、所定の人数が乗れる車両が利用可能である場合、乗車して目的地へ向かう。全員が乗車できなければ利用を中止する」等としてもよい。
また、任意の条件を追加してもよい。例えば、「車両に乗車できなかった利用者は、逸失需要を表すノードへ移動する」という条件を追加してもよい。
また、モデル生成部15は、要求条件および最適化値を数式に置き換えるためのテンプレートを記憶している。詳細については、処理フローチャートの説明にて述べる。
なお、ここではテンプレートを数式によって表現する例を説明したが、モデル生成部15が処理可能な形式であれば、任意の形式で表現してもよい。例えば、プログラミング言語などによって表現してもよい。
Similarly, for (Condition 3), it is only necessary to store a template that can obtain Formulas 4 to 6 by expanding Formulas for each station. The content of (Condition 3) may be changed in accordance with a desired condition. For example, “A user who arrives at a station gets on the vehicle when a vehicle that can carry a predetermined number of people is available and heads for the destination.
Arbitrary conditions may be added. For example, a condition that “a user who could not get on the vehicle moves to a node representing lost demand” may be added.
Further, the model generation unit 15 stores a template for replacing the requirement condition and the optimization value with a mathematical expression. Details will be described in the description of the processing flowchart.
Here, an example in which the template is expressed by a mathematical formula has been described. However, the template may be expressed in an arbitrary format as long as the model generation unit 15 can process the template. For example, it may be expressed by a programming language.

データ算出部16は、モデル生成部15が生成した移動モデル、すなわち数式群について、数理計画法によって最適化条件を満たす値を算出する手段である。データ算出部16は、数理計画問題を求解することができるソルバ(最適化ソルバ)であれば、どのような手法が用いられてもよい。   The data calculation unit 16 is a means for calculating a value that satisfies the optimization condition by mathematical programming for the movement model generated by the model generation unit 15, that is, the mathematical expression group. As long as the data calculation part 16 is a solver (optimization solver) which can solve a mathematical programming problem, what kind of method may be used.

<処理フローチャート>
次に、本実施形態に係る車両運用計画装置が行う処理方法について具体的に説明する。図7は、本実施形態に係る車両運用計画装置が行う処理のフローチャートである。
まず、ステップS11では、入出力部11が利用者から算出条件を取得する。算出条件とは、以下の五つのデータである。
(1)時間帯条件
(2)環境条件
(3)要求条件
(4)最適化値
(5)最適化条件
<Process flowchart>
Next, a processing method performed by the vehicle operation planning apparatus according to the present embodiment will be specifically described. FIG. 7 is a flowchart of processing performed by the vehicle operation planning apparatus according to the present embodiment.
First, in step S11, the input / output unit 11 acquires a calculation condition from the user. The calculation conditions are the following five data.
(1) Time zone conditions (2) Environmental conditions (3) Requirements (4) Optimization values (5) Optimization conditions

それぞれ順に説明する。時間帯条件とは、車両運用計画を算出する対象となる開始時間および終了時間を表す情報である。時間帯条件は、需要量取得部14に入力する環境条件と一致させることが望ましい。例えば、需要量取得部14が、曜日と時刻を指定することで需要量データを取得できる場合、開始時間および終了時間を曜日および時刻で指定する。環境条件を月日と時刻によって指定することができる場合、月日および時刻で指定する。時間帯条件を指定することにより、演算に使用される総タイムステップが決定される。なお、1タイムステップの長さは、装置があらかじめ保持している値を用いる。例えば、1タイムステップは5分であってもよいし、1分であってもよい。   Each will be described in turn. The time zone condition is information representing a start time and an end time that are targets for calculating the vehicle operation plan. It is desirable to match the time zone conditions with the environmental conditions input to the demand amount acquisition unit 14. For example, when the demand amount acquisition unit 14 can acquire demand amount data by specifying a day of the week and a time, the start time and the end time are specified by the day of the week and the time. If environmental conditions can be specified by date and time, specify the date and time. By specifying the time zone condition, the total time step used for the calculation is determined. As the length of one time step, a value held in advance by the apparatus is used. For example, one time step may be 5 minutes or 1 minute.

環境条件とは、需要量取得部14が需要量データを得るための条件である。環境条件は、前述したように、需要量取得部14が処理できる項目であれば、どのように入力してもよい。例えば、「月」「曜日」「天候」「時間帯」「区間料金」の5つが処理可能である場合、「月」「曜日」「時間帯」のみを入力するようにしてもよい。   The environmental condition is a condition for the demand amount acquisition unit 14 to obtain demand amount data. As described above, the environmental condition may be input in any way as long as it can be processed by the demand amount acquisition unit 14. For example, when five “Month”, “Day of the week”, “Weather”, “Time zone”, and “Section fee” can be processed, only “Month”, “Day of the week”, and “Time zone” may be input.

要求条件とは、カーシェアリングシステムの運用上満たすべき条件であり、システムの利用者、すなわちカーシェアリング事業者が指定する条件である。要求条件は、数式によって表すことができる事象であればどのようなものであってもよい。ここでは、以下の三つについて例示する。
(A)「全てのタイムステップ、全てのステーションにおいて車両が1台以上あること」(B)「全てのステーションにおいて、車両が0台となる時間が3ステップ未満であること」
(C)「全てのタイムステップ、全てのステーションにおいて待っている利用者(目的地別の合計人数)が3人未満であること」
The requirements are conditions that must be satisfied in the operation of the car sharing system, and are conditions specified by the system user, that is, the car sharing company. The request condition may be any event as long as it can be expressed by a mathematical expression. Here, the following three are exemplified.
(A) “All time steps, at least one vehicle at all stations” (B) “At all stations, the time for zero vehicles to be less than 3 steps”
(C) “The number of users waiting at all time steps and all stations (total number of people by destination) must be less than three”

例示した要求条件のうち、(A)については、前述した数式7を全てのステーション、全タイムステップについて展開することで表すことができる。また、(B)については、数式11を全ステーション、全タイムステップについて展開すればよい。また、(C)については、数式12を全ステーション、全目的地、および全タイムステップについて展開すればよい。

Figure 0005974716
Figure 0005974716
Among the illustrated requirements, (A) can be expressed by expanding the above-described Expression 7 for all stations and all time steps. For (B), Formula 11 may be expanded for all stations and all time steps. For (C), Formula 12 may be expanded for all stations, all destinations, and all time steps.
Figure 0005974716
Figure 0005974716

最適化値および最適化条件は、最適解条件を構成する要素である。最適解条件は、前述した通り、特定の値を最大化または最小化するものである。当該特定の値が最適化値であり、「最大化」「最小化」を示す情報が最適化条件である。
一例を挙げる。例えば、あるステーションXについて、1タイムステップあたりに得られる売り上げSを例に挙げると、数式13のようになる。数式13では、区間料金をF、ステーションXからYiまでの区間数をn(X,Yi)で表す。数式13を、全ステーション、全タイムステップについて展開し合計すれば、総売り上げとなる。当該総売り上げが最適化値であり、当該総売り上げを「最大化する」という情報が最適化条件である。

Figure 0005974716
The optimization value and the optimization condition are elements constituting the optimal solution condition. The optimum solution condition maximizes or minimizes a specific value as described above. The specific value is an optimization value, and information indicating “maximization” and “minimization” is an optimization condition.
Take an example. For example, taking the sales S obtained per time step for a certain station X as an example, Equation 13 is obtained. In Equation 13, the section fee is represented by F, and the number of sections from the station X to Yi is represented by n (X, Yi). If Formula 13 is developed for all stations and all time steps and totaled, the total sales will be obtained. The total sales is an optimization value, and information that “maximizes” the total sales is an optimization condition.
Figure 0005974716

入力された算出条件のうち、(1)(3)(4)はモデル生成部15へ、(2)は需要量取得部14へ、(5)はデータ算出部16へ送信される。
本実施形態では、上記のような、要求条件および最適化値を表す数式を、システムの利用者が作成して入力し、モデル生成部15が、入力された数式を展開して数式を生成する
。なお、上記の数式はあらかじめ記憶されていてもよい。数式をあらかじめ記憶する場合、利用者が使用する数式を選択できるようにしてもよいし、必要に応じて数式に代入する値を指定できるようにしてもよい。
Among the input calculation conditions, (1), (3), and (4) are transmitted to the model generation unit 15, (2) is transmitted to the demand amount acquisition unit 14, and (5) is transmitted to the data calculation unit 16.
In the present embodiment, the system user creates and inputs the mathematical expression representing the requirement condition and the optimization value as described above, and the model generation unit 15 expands the input mathematical expression to generate the mathematical expression. . The above mathematical formula may be stored in advance. When the mathematical formula is stored in advance, the mathematical formula used by the user may be selected, or a value to be substituted into the mathematical formula may be designated as necessary.

ステップS12では、まずモデル生成部15が、ネットワーク情報記憶部12からネットワーク構成データを取得する。図8は、図1に示したネットワークを表したネットワーク構成データである。当該ネットワーク構成データは、ネットワークを構成するステーションおよびリンクの接続関係と、ステーション間の移動に要するタイムステップ数が定義されている。例えば、ステーションAからステーションBへの移動に必要な時間が4タイムステップであり、1タイムステップが5分である場合、移動に要する時間は20分である。   In step S <b> 12, first, the model generation unit 15 acquires network configuration data from the network information storage unit 12. FIG. 8 shows network configuration data representing the network shown in FIG. The network configuration data defines the connection relationship between the stations and links constituting the network and the number of time steps required for movement between the stations. For example, if the time required for moving from station A to station B is 4 time steps and 1 time step is 5 minutes, the time required for movement is 20 minutes.

そして、記憶しているモデルテンプレートと、取得したネットワーク構成データを用いて数式を生成する。前述した条件2(数式10)におけるTravelTimeの部分は、ネットワーク構成データから得ることができる。図8の例ではステーションが7個あるため、数式1に示した式が7ステーション×対象タイムステップの分だけ生成される。なお、本例では、ステーションAから向かうことができる目的地が6ステーションあるため、変数outおよびinはそれぞれ6つとなる。数式2〜6についても同様に、ステーションおよびリンクの数、対象タイムステップに応じた数の数式が生成される。生成した数式はモデル生成部15によって一時的に記憶される。   Then, a mathematical formula is generated using the stored model template and the acquired network configuration data. The part of TravelTime in Condition 2 (Formula 10) described above can be obtained from the network configuration data. In the example of FIG. 8, since there are seven stations, the equation shown in Equation 1 is generated for 7 stations × target time step. In this example, since there are six destinations that can go from station A, there are six variables out and in, respectively. Similarly, the mathematical expressions 2 to 6 are generated in a number corresponding to the number of stations and links and the target time step. The generated mathematical formula is temporarily stored by the model generation unit 15.

次に、ステップS13で、需要量取得部14が、ステップS11で取得した環境条件に対応する需要量データを、需要予測データ13に対してデータマイニング処理を行うことで取得する。需要量データは、前述したように、出発地と目的地ごとに「利用者が何時何分に到着する」といった形式で得ることができる。取得したデータはモデル生成部15へ送信され、数式6で表される複数の数式のうち、利用者が到着する時刻に対応する変数Dに代入される。   Next, in step S13, the demand amount acquisition unit 14 acquires the demand amount data corresponding to the environmental condition acquired in step S11 by performing a data mining process on the demand prediction data 13. As described above, the demand amount data can be obtained in a format such as “when the user arrives at what time” for each departure place and destination. The acquired data is transmitted to the model generation unit 15 and is substituted into a variable D corresponding to the time when the user arrives among a plurality of mathematical expressions represented by the mathematical expression 6.

ステップS14は、要求条件を表す数式と、最適化値を表す数式を追加する処理である。まず、ステップS11で入力した要求条件を表す数式を、モデル生成部15が生成する。数式11や数式12といった要求条件を、ステーションの数(もしくは目的地の数、タイムステップ数)に応じて展開し、数式を生成する。また、数式13のような最適化値が同様に展開され、モデル生成部15に記憶される。最適化条件はデータ算出部16へ送信される。   Step S14 is a process of adding a mathematical expression representing the required condition and a mathematical expression representing the optimization value. First, the model generation unit 15 generates a mathematical expression representing the request condition input in step S11. The required conditions such as Formula 11 and Formula 12 are expanded according to the number of stations (or the number of destinations and the number of time steps) to generate a formula. Further, an optimization value such as Expression 13 is similarly developed and stored in the model generation unit 15. The optimization condition is transmitted to the data calculation unit 16.

次に、ステップS15で、モデル生成部15が記憶している数式群をデータ算出部16に送信し、データ算出部16が、当該数式群と最適化条件によって定式化される最適化問題を数理計画法によって解く。前述したように、データ算出部16は数理計画問題を求解可能なソルバであり、定義した全ての変数について、最適解を求めることができる。
そして、利用者に提示する変数、すなわち所望の車両運用計画を表す変数を抽出し、入出力部11を通して利用者に提示する。本実施形態では、時刻0におけるステーションA〜Gの車両台数が算出対象であるため、7つの変数(変数v(A,0) 〜変数v(G,0))が提
示される。
Next, in step S15, the formula group stored in the model generation unit 15 is transmitted to the data calculation unit 16, and the data calculation unit 16 mathematically calculates the optimization problem formulated by the formula group and the optimization condition. Solve by programming. As described above, the data calculation unit 16 is a solver that can solve a mathematical programming problem, and can obtain an optimal solution for all the defined variables.
Then, a variable to be presented to the user, that is, a variable representing a desired vehicle operation plan is extracted and presented to the user through the input / output unit 11. In the present embodiment, since the number of vehicles at stations A to G at time 0 is a calculation target, seven variables (variable v (A, 0) to variable v (G, 0) ) are presented.

第一の実施形態に係る車両運用計画装置は、特定の状態にある車両の台数や利用者の人数を変数で表し、変数同士の関係を数式によって記述することで、車両や人の移動を表すことができる。数式は、全て等式と不等式によって記述できるため、数理計画法を実行することによって、与えられた条件内で最適となる車両運用計画を決定することができる。   The vehicle operation planning device according to the first embodiment represents the number of vehicles in a specific state and the number of users by variables, and describes the relationship between the variables by mathematical expressions, thereby representing the movement of vehicles and people. be able to. Since all mathematical expressions can be described by equations and inequalities, a vehicle operation plan that is optimal within given conditions can be determined by executing mathematical programming.

第一の実施形態では、利用者に提示する車両運用計画として、ステーションに配置すべ
き車両の台数を挙げて説明したが、車両運用計画は、数式によって表現することができ、かつ、事業者によって操作できるものであれば、どのようなものであってもよい。
例えば、利用者ではなく車両を回送する要員の数などであってもよい。この場合、ステーションごとの回送要員の数を変数で定義し、「各ステーションを出発(各ステーションに到着)する回送車の台数」を表す数式と、「あるステーションに存在する車両の数が既定数を下回ったら、該当するステーションに向けて回送を開始する」という条件を表す数式を追加することで、車両の回送を表現することができる。ここでも、if−thenを数式によって表記する必要があるため、数式4および5の手法を用いることができる。
In the first embodiment, as the vehicle operation plan to be presented to the user, the number of vehicles to be placed in the station has been described. However, the vehicle operation plan can be expressed by a mathematical formula and is Any device that can be operated may be used.
For example, it may be the number of personnel who forward the vehicle instead of the user. In this case, the number of forwarding personnel per station is defined as a variable, and a formula that expresses the number of forwarding vehicles that depart (arrive at each station) and the number of vehicles that exist at a station is the default number. By adding a mathematical expression that represents the condition “start forwarding to the corresponding station when the number is less than”, the forwarding of the vehicle can be expressed. Also here, if-then needs to be expressed by an equation, the methods of equations 4 and 5 can be used.

また、需要予測データに回送料金(マイナスの利用料金)と、料金ごとの車両回送の需要を定義し、車両利用の需要と同時に演算してもよい。これにより、利用者による車両回送の補助を表現することができる。また、第一の実施形態では、出発地ノードから流出した車両は、所定の時間後に目的地ノードへ流入する(モデルテンプレートにて例示した条件2)ものとしたが、車両の経由地を特定し、経由地を考慮した移動モデルを生成するようにしてもよい。   Further, a forwarding fee (negative usage fee) and a demand for vehicle forwarding for each fee may be defined in the demand prediction data, and may be calculated simultaneously with the demand for vehicle usage. Thereby, the assistance of the vehicle forwarding by a user can be expressed. In the first embodiment, the vehicle that has flowed out from the departure node is assumed to flow into the destination node after a predetermined time (condition 2 exemplified in the model template). Alternatively, a movement model considering the waypoint may be generated.

(第二の実施形態)
第一の実施形態では、ステップS11で特定の環境条件を指定したうえで、車両運用計画に対応する変数の値を求めた。しかし、利用者が求めたい値が環境条件自体である場合がある。例えば、「区間ごとの料金」の最適値を求めたい場合などである。区間料金は需要量データを得るための環境条件であるため、第一の実施形態では、「収益が最大となる区間料金」といった値を求めることができない。第二の実施形態は、これに対応するため、環境条件を変化させながら繰り返し演算を行い、条件を満たす環境条件を求める形態である。本実施形態では、環境条件の一つである「区間料金」を算出の対象とする。
(Second embodiment)
In the first embodiment, after specifying a specific environmental condition in step S11, the value of the variable corresponding to the vehicle operation plan is obtained. However, the value that the user wants to obtain may be the environmental condition itself. For example, there is a case where an optimum value of “charge per section” is desired. Since the section fee is an environmental condition for obtaining demand data, in the first embodiment, it is not possible to obtain a value such as “section fee with maximum profit”. In order to cope with this, the second embodiment is a form in which an environmental condition is satisfied by repeatedly performing an operation while changing the environmental condition. In the present embodiment, “section fee” which is one of the environmental conditions is a calculation target.

第二の実施形態に係る車両運用計画装置のシステム構成は、第一の実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、図9は、第二の実施形態に係る車両運用計画装置の処理フローチャートである。以下に説明するステップ以外の処理は、第一の実施形態と同一である。   Since the system configuration of the vehicle operation planning device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. FIG. 9 is a process flowchart of the vehicle operation planning apparatus according to the second embodiment. Processes other than the steps described below are the same as those in the first embodiment.

ステップS11では、環境条件を指定する際に、区間料金についての指定を行わない。
また、ステップS13では、需要予測データに含まれる複数の区間料金のうち、どれか一つを選択する。すなわち、ステップS15で求められる最適解は、ステップS13で選択された区間料金を前提としたものとなる。
ステップS21では、データ算出部16が、ステップS13で選択されていない区間料金があるか否かを確認する。未選択の区間料金がある場合は、処理をステップS13へ遷移させ、異なる区間料金を選択して需要量データを取得したうえで、再度最適解を求める。
ステップS16では、選択された区間料金ごとに複数パターンの解が得られた状態となる。ここで装置は、入力された最適解条件に最も適合した解を選択し、利用者に提示する。例えば、「収益を最大化するための区間料金は200円であり、ステーションAに配置すべき車両は5台」といった結果を得ることができる。
In step S11, when the environmental condition is designated, the section fee is not designated.
In step S13, one of a plurality of section charges included in the demand forecast data is selected. That is, the optimum solution obtained in step S15 is based on the section fee selected in step S13.
In step S21, the data calculation unit 16 confirms whether there is a section fee not selected in step S13. If there is an unselected section charge, the process proceeds to step S13, a different section charge is selected to obtain demand data, and the optimum solution is obtained again.
In step S16, a plurality of patterns of solutions are obtained for each selected section fee. Here, the apparatus selects a solution that best matches the input optimum solution condition and presents it to the user. For example, a result such as “the section fee for maximizing the profit is 200 yen and there are five vehicles to be placed in the station A” can be obtained.

このように、第二の実施形態では、求めたい値が環境条件の一部である場合でも、条件を満たす値を算出することができる。なお、第二の実施形態では、区間料金を算出対象とした例を挙げたが、算出対象は、環境条件を表すものであればどのようなものであってもよい。   As described above, in the second embodiment, even when the value to be obtained is a part of the environmental condition, a value satisfying the condition can be calculated. In the second embodiment, an example in which the section fee is a calculation target has been described. However, the calculation target may be anything as long as it represents an environmental condition.

(変形例)
なお、各実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨
を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。
(Modification)
The description of each embodiment is an exemplification for explaining the present invention, and the present invention can be implemented with appropriate modifications or combinations without departing from the spirit of the invention.

ここで、第一の実施形態に対して、車両運用上の制約をさらに追加した例を挙げる。
例えば、車両が電気自動車である場合、ステーションで充電中である車両の台数を表す数式を設けることができる。車両の充電状態についても、数式で表すことができる。数式14は、ステーションAにて充電中の車両台数を表す数式である。変数chg(A,t)が、
時刻tにおいてステーションAで充電中の車両台数、chgout(A,t)が時刻tからt
+1の間に充電を完了した車両の台数、chgin(A,t)が同様に充電状態に入った車両
の台数である。
Here, the example which further added restrictions on vehicle operation to the first embodiment is given.
For example, if the vehicle is an electric vehicle, a mathematical expression representing the number of vehicles being charged at the station can be provided. The state of charge of the vehicle can also be expressed by a mathematical formula. Expression 14 is an expression representing the number of vehicles being charged at the station A. The variable chg (A, t) is
The number of vehicles being charged at station A at time t, chgout (A, t) is t from time t
Similarly , the number of vehicles that have been charged during +1, and chgin (A, t) are the number of vehicles that have entered a charged state.

ここで、車両の充電に一律10タイムステップが必要であるとした場合、充電に要する時間は数式15のように定義することができる。そして、充電中の車両は利用不可としたい場合は、数式16のようにすれば、利用可能台数、すなわち利用者がすぐ乗車することができる車両の台数を定義することができる。これらの数式を生成するための情報は、テンプレートのひとつとしてモデル生成部15に記憶させることができる。

Figure 0005974716
Figure 0005974716
Figure 0005974716
Here, if it is assumed that 10 time steps are uniformly required for charging the vehicle, the time required for charging can be defined as Equation 15. When it is desired that the vehicle being charged cannot be used, the number of usable vehicles, that is, the number of vehicles that the user can get on immediately can be defined according to Equation 16. Information for generating these mathematical expressions can be stored in the model generation unit 15 as one of the templates.
Figure 0005974716
Figure 0005974716
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このように、本発明に係るカーシェアリングシステムの運用計画システムは、数式で表現することができれば、運用上発生する様々な事象を組み込んで最適解を求めることができる。この他にも、車両不足によって乗車することができなかった利用者の数を表す変数を設ければ、従来知ることができなかった、逸失利益がどの程度発生したかという情報も得ることができる。   Thus, if the operation planning system of the car sharing system according to the present invention can be expressed by a mathematical expression, it is possible to obtain an optimum solution by incorporating various events that occur in operation. In addition to this, if a variable representing the number of users who could not get on due to a shortage of vehicles is provided, information on how much lost profit has occurred, which could not be known in the past, can be obtained. .

また、図10は、実施形態の説明で例示したもの以外の、車両運用上の制約をデータで表した例である。
ステーション制約情報は、各ステーションに駐車できる車両の台数上限と、充電器の数を表したデータである。もし、車両が目的地に到着した際に、ステーションに存在する車両が駐車台数と等しかった場合、入庫することができない。このような場合、最も近いステーションに目的地を変更するようにしてもよい。また、各ステーションにおいて充電中である車両台数を表す変数を設け、充電器が不足している場合、充電待ち車両として扱ってもよい。
FIG. 10 is an example in which restrictions on vehicle operation other than those exemplified in the description of the embodiment are represented by data.
The station constraint information is data representing the upper limit of the number of vehicles that can be parked at each station and the number of chargers. If the vehicle arrives at the destination and the number of vehicles in the station is equal to the number of parked vehicles, the vehicle cannot be stored. In such a case, the destination may be changed to the nearest station. In addition, a variable indicating the number of vehicles that are being charged at each station may be provided, and when the charger is insufficient, it may be handled as a vehicle waiting for charging.

また、車両制約情報は、車両についての詳細を定義したデータである。車両の定員や、充電の際に必要なパラメータなどを定義することができる。また、経理制約情報は、運用上かかるコストなどを定義したデータである。運用コストを表す数式を生成することで、トータルの利益などを算出することもできる。例えば、車両の回送にかかる経費を表す変数を追加し、車両の回送が発生するごとに経費を加算してもよい。数式の生成時に用いるこれらの情報も、テンプレートのひとつとしてモデル生成部15に記憶させることができる。   The vehicle constraint information is data defining details about the vehicle. It is possible to define the vehicle capacity, parameters required for charging, and the like. The accounting constraint information is data that defines operational costs and the like. By generating a mathematical expression representing the operation cost, the total profit and the like can be calculated. For example, a variable representing the cost of forwarding the vehicle may be added, and the cost may be added every time the vehicle is forwarded. These pieces of information used at the time of formula generation can also be stored in the model generation unit 15 as one of the templates.

10 車両運用計画装置
11 入出力部
12 ネットワーク情報記憶部
13 需要予測データ
14 需要量取得部
15 モデル生成部
16 データ算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle operation planning apparatus 11 Input / output part 12 Network information storage part 13 Demand prediction data 14 Demand amount acquisition part 15 Model generation part 16 Data calculation part

Claims (8)

カーシェアリングシステムの運用計画システムであって、
特定の環境条件におけるステーション間の移動需要量である需要量データを取得する需要量取得手段と、
ステーション同士の連結関係を表したネットワーク構成データを記憶するネットワーク記憶手段と、
ステーション間の車両の移動を表す数理モデルを生成するためのテンプレートであるモデル生成テンプレートを記憶するモデルテンプレート記憶手段と、
車両運用計画を決定するうえでの制約である要求条件を入力する要求条件入力手段と、
最適解の条件である最適解条件を入力する最適解条件入力手段と、
前記モデル生成テンプレートに、前記ネットワーク構成データと、前記需要量取得手段が取得した特定の環境条件における移動需要量を適用することで、ステーション間の車両の移動を表す数理モデルである移動モデルを生成するモデル生成手段と、
生成した前記移動モデルを用いて、入力された前記要求条件および前記最適解条件を満たす車両運用計画を決定するデータ算出手段と、
を有する、カーシェアリングシステムの運用計画システム。
An operation planning system for a car sharing system,
Demand amount acquisition means for acquiring demand amount data, which is a movement demand amount between stations under specific environmental conditions,
Network storage means for storing network configuration data representing the connection relationship between stations;
Model template storage means for storing a model generation template which is a template for generating a mathematical model representing movement of a vehicle between stations;
A requirement input means for inputting a requirement that is a constraint in determining a vehicle operation plan;
An optimum solution condition input means for inputting an optimum solution condition which is an optimum solution condition;
By applying the network configuration data and the movement demand amount in the specific environmental condition acquired by the demand amount acquisition unit to the model generation template, a movement model that is a mathematical model representing the movement of the vehicle between the stations is generated. Model generation means for
Using the generated movement model, data calculation means for determining a vehicle operation plan that satisfies the input requirements and the optimal solution;
An operation planning system for car sharing systems.
前記ネットワーク構成データは、車両がステーション間を移動する際の時間的制約を含む、
請求項1に記載のカーシェアリングシステムの運用計画システム。
The network configuration data includes time constraints when the vehicle moves between stations,
The operation planning system of the car sharing system according to claim 1.
前記移動モデルは、各ステーションに停車中、または各ステーション間を移動中である車両の台数を所定のタイムステップごとに表す数式を含む、
請求項1または2に記載のカーシェアリングシステムの運用計画システム。
The movement model includes a mathematical expression representing the number of vehicles that are stopped at each station or moving between the stations for each predetermined time step.
The operation planning system of the car sharing system according to claim 1 or 2.
前記移動モデルは、利用者の移動を表す数式をさらに含む、
請求項1から3のいずれかに記載のカーシェアリングシステムの運用計画システム。
The movement model further includes a mathematical expression representing the movement of the user.
The operation planning system for a car sharing system according to any one of claims 1 to 3.
前記移動モデルは、各ステーションにいる利用者数を所定のタイムステップごとに表す数式を含み、
前記モデル生成手段は、前記所定のタイムステップごとにステーションに発生する利用者数を、前記需要量データを用いて決定する、
請求項4に記載のカーシェアリングシステムの運用計画システム。
The movement model includes a mathematical expression representing the number of users at each station for each predetermined time step,
The model generation means determines the number of users generated in the station at each predetermined time step using the demand data.
The operation planning system of the car sharing system according to claim 4.
前記需要量取得手段は、複数の環境条件に対応する複数の需要量データを取得し、
前記モデル生成手段は、前記複数の需要量データを用いて複数の数理モデルを生成し、
前記データ算出手段は、前記複数の数理モデルに対して演算を行う、
請求項1から5のいずれかに記載のカーシェアリングシステムの運用計画システム。
The demand amount acquisition means acquires a plurality of demand amount data corresponding to a plurality of environmental conditions,
The model generation means generates a plurality of mathematical models using the plurality of demand amount data,
The data calculation means performs an operation on the plurality of mathematical models.
An operation planning system for a car sharing system according to any one of claims 1 to 5.
前記要求条件入力手段は、車両運用計画を算出する対象時間帯についての入力を受け付け、
前記モデル生成手段は、前記入力された時間帯に対応するタイムステップについて移動モデルを生成し、
前記データ算出手段は、前記入力された時間帯について演算を行う、
請求項1から6のいずれかに記載のカーシェアリングシステムの運用計画システム。
The request condition input means receives an input about a target time zone for calculating a vehicle operation plan,
The model generation means generates a movement model for a time step corresponding to the input time zone,
The data calculation means performs an operation on the input time zone.
The operation planning system for a car sharing system according to any one of claims 1 to 6.
カーシェアリングシステムの運用計画システムが行う運用計画方法であって、
ステーション同士を連結したネットワークの構成を表したネットワーク構成データを取得するステップと、
ステーション間の車両の移動を表す数理モデルを生成するためのテンプレートであるモデル生成テンプレートを取得するステップと、
特定の環境条件におけるステーション間の移動需要量である需要量データを取得するステップと、
車両運用計画を決定するうえでの制約である要求条件を取得するステップと、
最適解の条件である最適解条件を取得するステップと、
前記モデル生成テンプレートに、前記ネットワーク構成データと、特定の環境条件における移動需要量を適用することで、ステーション間の車両の移動を表す数理モデルである移動モデルを生成するステップと、
生成した前記移動モデルを用いて、入力された前記要求条件および前記最適解条件を満たす車両運用計画を決定するステップと、
を含む、運用計画方法。
An operation planning method performed by an operation planning system of a car sharing system,
Obtaining network configuration data representing a network configuration in which stations are linked together;
Obtaining a model generation template that is a template for generating a mathematical model representing movement of a vehicle between stations;
Obtaining demand data, which is the demand for movement between stations under specific environmental conditions;
Obtaining a requirement that is a constraint in determining a vehicle operation plan;
Obtaining an optimal solution condition that is the optimal solution condition;
Generating a movement model that is a mathematical model representing movement of a vehicle between stations by applying the network configuration data and movement demand in a specific environmental condition to the model generation template;
Using the generated movement model to determine a vehicle operation plan that satisfies the input requirements and the optimal solution;
Operation planning method including
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