JP6914298B2 - 車両の配車を管理するシステム及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両の配車を伴うサービスにおいて車両の配車を管理するシステム、方法及びプログラムに関するものである。

近年、ＭａａＳ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービスとして、乗り合い、オンデマンドといった車両の配車を伴うサービスが普及しつつある。このサービスにおけるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）指標の向上のためには、車両の配車ルーティングをリアルタイムに実行する必要がある。

特許文献１には、利用者から少なくとも乗車場所、降車場所及び乗車人数を含む利用申込情報を受信する利用申込受信工程と、既存の運行を抽出する運行抽出工程と、該運行抽出工程で抽出した既存の運行の中から、利用者の乗車場所及び降車場所を運行中の経路に挿入できる既存の運行を逐次挿入法を用いて選択する運行選択工程と、運行選択工程で選択された既存の運行をしている車両を利用者に配車する配車工程とで構成され、運行選択工程では、既存の運行の余裕時間内に新たな利用申込情報の経路を挿入可能なものを選択する乗合自動車の配車方法が開示されている。この配車方法では、リアルタイムで乗り合いタクシーの配車依頼をできる、とされている。

特開２０１９−０２０９７３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような車両の配車を伴うサービスにおいて実際に事業に使用される配車アルゴリズムは、事業要件に基づく積載量制約、稼働制限といった条件を考慮する複雑な配車計画法を実行する必要があり、車両台数の増加とルート構造の複雑化によって飛躍的に計算コストが増加してしまう、という課題がある。

本発明の一態様に係るシステムは、サービス提供エリアにおける車両の配車を管理するシステムである。このシステムは、前記サービス提供エリアを分割した複数の管理エリアの情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、前記サービス提供エリアにおける複数の車両の位置情報を含む車両情報を管理する車両情報管理部と、前記地図情報と前記車両情報とに基づいて前記複数の管理エリアの間の車両配分を制御する車両配分制御部と、前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記管理エリアに割り当てられた計算機リソースにより、前記車両情報と利用者の端末装置から受信したサービス要求とに基づいて前記管理エリア内の配車ルートを演算して配車対象の車両を決定する複数のエリア内配車制御部と、前記配車対象の車両に移動指示を送信する配車指示部と、を備える。
前記システムにおいて、前記車両配分制御部は、前記複数の管理エリアの間の車両配分に代えて、前記複数の管理エリアをグループ分けして設定した複数の管理クラスタの間の車両配分を制御してもよいし、又は、前記複数の管理エリアの間の車両配分に加えて、前記複数の管理エリアをグループ分けして設定した複数の管理クラスタの間の車両配分を制御してもよい。ここで、前記車両配分制御部は、前記複数の管理クラスタの間の車両配分の制御を、前記複数の管理エリアの間の車両配分の制御よりも長い周期で実行してもよい。
前記システムにおいて、前記車両配分制御部は、前記複数の管理エリア又は前記複数の管理クラスタにおける前記車両の需要予測情報に基づいて前記車両配分を制御してもよい。ここで、前記車両の需要予測情報は、サーバから受信してもよい。
前記システムにおいて、前記複数のエリア内配車制御部はそれぞれ、前記車両の稼働情報及び配車制限情報に基づいて、前記配車対象の車両を決定してもよい。
前記システムにおいて、前記複数のエリア内配車制御部のそれぞれに、前記管理エリア内の配車ルート及び配車対象の車両の決定に用いる計算機リソースを提供する計算機リソース提供部と、前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記車両配分制御部が決定した車両配分と前記管理エリアに対して実行される配車アルゴリズムの演算時間関数とに基づいて要求処理時間を演算し、前記要求処理時間を充足する必要十分な計算機リソースを前記管理エリアのエリア内配車制御部の計算機リソースとして提供するように前記計算機リソース提供部に指示する計算機リソース制御部と、を備えてもよい。
前記システムにおいて、前記複数のエリア内配車制御部はそれぞれ、前記管理エリア内のルート情報を保持するルート情報保持部と、前記配車対象の車両への移動指示が反映された時刻から次回の前記管理エリア間の車両配分の制御が実行されるまでの期間において、前記車両の位置情報を含む車両情報を取得し、前記ルート情報と前記車両情報と前記サービス要求とに基づいて、前記管理エリア内の配車ルートを演算して配車対象の車両を決定するルーティング演算部と、を備えてもよい。
前記システムにおいて、前記地図情報と前記車両情報とに基づいて、前記複数の管理エリアそれぞれに在圏する車両の台数が互いに等しくなるように、前記サービス提供エリアを分割して設定する前記複数の管理エリアの数を制御するエリア数制御部を備えてもよい。
前記システムにおいて、前記管理エリアに割り当てる計算機リソースをＲとし、前記管理エリアにおける配車アルゴリズムの演算対象の車両の数をｘとし、前記管理エリアにおける配車アルゴリズムの演算処理時間をｔ＝ｆ（ｘ，Ｒ）とし、前記管理エリアでの配車処理の要求時間をＴとしたとき、Ｔ＞ｔを満たすように、前記サービス提供エリアを分割して設定する前記複数の管理エリアの数を制御してもよい。ここで、前記Ｔ＞ｔを満たす前記管理エリアに在圏可能な前記車両の最大数をｘ_ｍａｘとし、前記管理エリアに必要な配置台数をＺｎとしたとき、Ｚｎ＞ｘ_ｍａｘになった管理エリアを、Ｚｎ≦ｘ_ｍａｘを満たすように複数の領域に分割し、その複数の領域それぞれを新規の管理エリアとして設定してもよい。

本発明の他の態様に係る方法は、サービス提供エリアにおける車両の配車を管理する方法である。この方法は、前記サービス提供エリアを分割した複数の管理エリアの情報を含む地図情報を記憶することと、前記サービス提供エリアにおける複数の車両の位置情報を含む車両情報を管理することと、前記地図情報と前記車両情報とに基づいて前記複数の管理エリアの間の車両配分を制御することと、前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記管理エリアに割り当てられた計算機リソースにより、前記車両情報と利用者の端末装置から受信したサービス要求とに基づいて前記管理エリア内の配車ルートを演算して配車対象の車両を決定することと、前記配車対象の車両に移動指示を送信することと、を含む。

本発明の更に他の態様に係るプログラムは、サービス提供エリアにおける車両の配車を管理するシステムに備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、前記サービス提供エリアを分割した複数の管理エリアの情報を含む地図情報を記憶するためのプログラムコードと、前記サービス提供エリアにおける複数の車両の位置情報を含む車両情報を管理するためのプログラムコードと、前記地図情報と前記車両情報とに基づいて前記複数の管理エリアの間の車両配分を制御するためのプログラムコードと、前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記管理エリアに割り当てられた計算機リソースにより、前記車両情報と利用者の端末装置から受信したサービス要求とに基づいて前記管理エリア内の配車ルートを演算して配車対象の車両を決定するためのプログラムコードと、前記配車対象の車両に移動指示を送信するためのプログラムコードと、を含む。

本発明によれば、車両の配車を伴うサービスにおいて車両の台数の増加や配車ルートの複雑化があっても、車両の配車のリアルタイム性の向上を図るとともに、車両の配車処理のための計算コストの増加を抑制することができる。

実施形態に係るシステムの全体構成の一例を示す説明図。 実施形態に係るシステムにおける全体制御の一例を示すフローチャート。 実施形態に係るシステムにおけるエリア構成の一例を示す説明図。 実施形態に係るシステムにおけるクラスタ構成の一例を示す説明図。 実施形態に係るシステムにおけるエリア間車両配分制御における各エリアの目標配置台数の一例を示す説明図。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態に係るシステムにおけるエリア間車両配分制御における移動コストの計算例の一例を示す説明図。 実施形態に係るシステムにおけるエリア間車両配分制御及びクラスタ構成制御のスケジュールの一例を示す説明図である。 実施形態に係るシステムにおける車両位置情報及びサービス状態の情報の収集及び管理の一例を示すブロック図。 実施形態に係るシステムにおける車両位置情報及びサービス状態の情報の収集の様子の一例を示す説明図。 実施形態に係るシステムにおけるエリア数制御の一例を示す説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、利用者からの利用要求を受けて事業用の車両を用いた配車を伴う人や物の輸送のサービス提供（例えば、タクシー、乗り合い、配送、相乗り、その他のＭａａＳのオンデマンドサービスなど）を管理することができるフリートマネジメントシステム（以下、単に「システム」という。）に適用した場合について説明するが、サービス提供に用いる車両は特定の種類の車両に限定されない。本システムでは、事業用の車両、自家用の車両、事業用と自家用とに兼用する車両を用いてもよいし、これらの複数種類の車両を混在して用いてもよい。

また、本実施形態において、車両は、地上の移動経路である道路を移動する自動車、トラック、バス、バイクなどの移動体であってもよいし、上空などの空間における移動経路を飛行して移動可能な移動体であってもよいし、地下、水上（例えば海上）、水中（例えば海中）などにおける移動経路を移動可能な移動体であってもよい。

本実施形態のシステムでは、タクシーの配車、乗り合いなどの目的に応じた車両の最適な移動ルートを求めるＶＲＰ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍ）と呼ばれる数理問題について数理計画法の分野で研究／開発されている各種解法を用いることができる。ＶＲＰは、例えば、車両台数、通過地点、ルート情報等を入力変数とし、総走行距離、完了時間などの性能指標（ＫＰＩ：Ｋｅｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を最小化又は最大化する車両の移動ルートを求める問題であり、積載量、通過時間等といった制約条件が加わることもある。

本実施形態のシステムが適用される車両の配車を伴うサービスでは、送迎先などの配車先への移動を指示する移動指示（移動デマンド）や渋滞といった事象が不規則に発生する。そのため、需要の発生するエリアへの準リアルタイムな車両の配分と配車計画の演算を実現しようとすると、ユーザ数及び車両台数が多くルートが複雑な都市部での運用では、演算処理時間の増加が予測できず、サービスにおける車両の配車のリアルタイム性と配車効率の重要な指標であるＱｏＳの管理が難しい。ＱｏＳの向上のためには、車両の配車ルーティングをリアルタイムに実行する必要がある。

本実施形態では、車両の配車を伴うサービスを提供するサービス提供エリアを、車両の数と配車ルートの範囲を限定する小規模の管理エリア（以下、単に「エリア」ともいう。）に分割し、そのエリア毎の需要を充足するための車両配分を、需要予測に基づいて周期的に制御する車両配分制御（エリア間車両配分制御）を実行している。また、本実施形態では、複数のエリアをグループ分けして設定した、互いに隣接する複数のエリアでまとめた複数の管理クラスタ（以下「クラスタ」という。）の間の車両配分を、上記エリア間車両配分制御よりも長い周期で長周期的に制御する車両配分制御（クラスタ構成制御）を実行している。これらの車両配分制御を実行することで、各エリアの需要に基づく車両配分を実現しつつ車両の数と配車ルートの複雑さを限定して配車ルーティングの演算量を限定し、さらに任意のポリシーに基づいて計算機リソースを動的に、各エリアの配車の制御を行う各エリア配車制御単位のノード（エリア内配車制御ノード）に割り当てる。これにより、車両の配車を伴うサービスにおいて車両の台数の増加や配車ルートの複雑化があっても、車両の配車のリアルタイム性の向上を図るとともに、車両の配車処理のための計算コストの増加を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るシステム１０の全体構成の一例を示す説明図である。本実施形態のシステム１０は、現在位置の位置情報を取得可能な車載装置２０１を搭載した複数の事業車両（以下「車両」ともいう。）２０と、車両２０の配車を伴うサービスを利用するためのアプリケーション（例えば、交通アプリ）を搭載した複数のユーザ通信端末（以下「ＵＥ」ともいう。）３０と接続するフリートマネジメントシステムである。

車載装置２０１は、例えばＧＮＳＳ受信機などの位置情報を取得する位置情報取得部、システム１０からの移動指示の情報等の各種情報を表示する表示部などを有する装置である。車載装置２０１は、車両２０のエンジンやモータなどの駆動部を制御するインターフェース部を備え、システム１０からの移動指示に基づいて車両２０が所定の移動先に自動運転で移動できるようにしてもよい。車載装置２０１は、車両２０のナビゲーション装置と兼用されてもよい。

ＵＥ３０は、例えば移動通信網を介してシステム１０と通信することができる移動通信サービスの加入者として使用可能なユーザ装置である。ＵＥ３０は、例えばＧＮＳＳ受信機などの位置情報を取得する位置情報取得部を備えてもよい。ＵＥ３０は、ユーザ端末、端末、端末装置、移動局、移動機等と呼ばれる無線通信装置であってもよい。

システム１０は、ＦＥ（フロントエンド）ノード１００と、基本情報管理ノード１１０と、クラスタ管理ノード１２０と、エリア間配車制御ノード１３０と、複数のエリア内配車制御ノード１４０と、計算機リソースプール１５０と、アルゴリズム管理部１５５と、スケジューラ１６０と、需要予測サーバ１６５とを備える。

ＦＥノード１００は、データ受信部１０１と移動指示部（配車指示部）１０２とを有する。データ受信部１０１は、移動通信網（セルラーネットワーク）等の通信網を介して、サービスを利用する利用者が操作する端末装置であるＵＥ（ユーザ通信端末）３０からサービス要求（例えば車両の予約情報）及び必要に応じてＵＥ３０の現在位置の位置情報を受信する。また、データ受信部１０１は、車両２０から現在位置の位置情報（以下「車両位置情報」という。）及び必要に応じて提供中のサービス状態の情報を受信する。移動指示部（配車指示部）１０２は、対象の車両２０に配車移動指示を送信する。

なお、ＦＥノード１００のデータ受信部１０１は、車両２０の運転者が所定のアプリケーション（例えば、サービス提供を支援するドライバーアプリケーション）を起動して使用しているユーザ通信端末としてのＵＥから、現在位置の位置情報及び必要に応じて提供中のサービス状態の情報を受信してもよい。運転者のＵＥは、サービス利用者のＵＥ３０と同様に、例えば移動通信網を介してシステム１０と通信することができる移動通信サービスの加入者として使用可能なユーザ装置であってもよい。また、運転者のＵＥは、例えばＧＮＳＳ受信機などの位置情報を取得する位置情報取得部を備えてもよく、ユーザ端末、端末、端末装置、移動局、移動機等と呼ばれる無線通信装置であってもよい。

基本情報管理ノード１１０は、車両基本情報管理部１１１と車両位置情報管理部１１２とを有する。車両基本情報管理部１１１は、ＦＥノード１００から車両２０の稼働情報を収集して管理する。車両位置情報管理部１１２は、車両基本情報管理部１１１から任意のポリシーに基づく配車制限情報を受信し、データ受信部１０１から車両位置情報を受信し、それらの受信情報に基づいて配車制御対象となる車両２０の位置管理を行う。

クラスタ管理ノード１２０は、エリア情報記憶部としてのエリア情報ＤＢ１２１と、クラスタ構成管理部１２２とを有する。エリア情報ＤＢ１２１は、事業車両２０の営業範囲となるサービス提供エリアを分割した複数のエリア８０の地理情報を保持する。クラスタ構成管理部１２２は、車両位置情報管理部１１２から車両位置情報を受信し、予め定めたエリア構成情報を基に１つ以上のエリア８０で構成する配車制御の対象範囲を限定するクラスタ構成情報の設定と管理を行う。

エリア間配車制御ノード１３０は、車両配分制御部１３１と計算機リソース割当制御部１３２とを有する。車両配分制御部１３１は、クラスタ構成管理部１２２が設定したクラスタ情報と、車両位置情報管理部１１２から受信する車両位置情報と、需要予測サーバ１６５から取得するエリア毎の需要予測情報とに基づいて、各クラスタ９０に含まれる１つ以上のエリア８０間に在圏する複数の車両２０の各エリア８０へ車両配分を決定し、移動指示部（配車指示部）１０２に移動指示を送信する車両配分制御を行う。計算機リソース割当制御部１３２は、車両配分制御部１３１が決定した車両配分と、予め決定された各エリア８０で実行されるルーティングアルゴリズムの演算時間関数とに基づいて、要求処理時間を充足する必要十分な計算機リソースを、各エリア８０の計算機リソース１５１として計算機リソースプール１５０に指示する。ルーティングアルゴリズムの演算時間関数に関する情報は、アルゴリズム管理部１５５から取得することができる。

エリア内配車制御ノード１４０は、ルート情報保持部としてのルート情報ＤＢ１４１と、ルーティング演算部１４２とを有し、複数のエリア８０に対応するように複数設けられている。ルート情報ＤＢ１４１は、エリア８０内のルート情報を保持する。ルーティング演算部１４２は、配車制御指示が反映された時刻から次回のエリア間配車指示制御が実行されるまでの期間において、車両位置情報管理部１１２から取得した各車両２０の車両位置情報と、データ受信部１０１がＵＥ３０から受信したサービス要求と、計算機リソース割当制御部１３２からの指示とに基づいて、計算機リソースプール１５０より割り当てられた計算機リソース１５１を用いて前記ルーティングアルゴリズムを実行し、エリア８０内に在圏する車両２０への移動指示を、移動指示部（配車指示部）１０２を介して対象の車両２０へ配信する。

計算機リソースプール１５０は、例えば一又は複数のサイトに配置された複数のサーバなどのコンピュータ、コンピュータ内の複数のプロセッサ（ＣＰＵ）など、ルーティングアルゴリズムの演算に個別に割り当て可能な計算機リソースで構成される。計算機リソースプール１５０は、クラウドコンピュータシステムで構成してもよい。また、計算機リソースは、コンピュータ又はコンピュータシステム上にソフトウェアで構築された仮想的なプロセッサなどの計算機リソースであってもよい。

アルゴリズム管理部１５５は、前述の計算機リソース割当制御部１３２で用いるルーティングアルゴリズムの演算時間関数（ルーティング演算時間関数）に関する情報、エリア内配車制御ノード１４０のルーティング演算部１４２で用いるルーティング演算アルゴリズムの情報などを管理する。

スケジューラ１６０は、前述のエリア間車両配分制御やクラスタ構成制御などの各種の制御を行うタイミングを管理する。

需要予測サーバ１６５は、過去のサービス利用の履歴情報などに基づいて、各エリアにおける車両の需要数を予測する。

なお、システム１０は、サービス提供エリア全体の各種の地理情報を記憶して管理する地図サーバ１７０を備えてもよい。前述のエリア情報ＤＢ１２１及びルート情報ＤＢ１４１は、地図サーバ１７０に保持されている地理情報に基づいて作成してもよい。また、地図サーバ１７０は、システム１０の外部に配置し、システム１０が通信網を介して地図サーバ１７０にアクセスしてサービス提供エリア全体の各種の地理情報を取得できるようにしてもよい。

図２は、実施形態に係るシステム１０における全体制御の一例を示すフローチャートである。
図２において、まず、システム１０はルーティング演算時間関数の導出を行う（Ｓ１０１）。例えば、アルゴリズム管理部１５５において、エリア内配車制御ノード１４０のルーティング演算部１４２で実行したいルーティング演算アルゴリズムＦの実行時間を求める関数（ルーティング演算時間関数）Ｆ１（ｉ，ｊ，・・・）を定義し、その関数Ｆ１について、車両台数以外の入力変数を固定し、車両台数（ｉ）と計算機リソース（ｊ）の関数Ｆ２（ｉ，ｊ）を求める。

次に、システム１０はクラスタ構成管理を行う（Ｓ１０２）。例えば、スケジューラ１６０により、制御対象となるエリア８０のクラスタ９０を設定する。この設定は、所定のタイミングで（例えば、１週間ごと、又は、１カ月ごとの定期的に）更新してもよい。

次に、システム１０はエリア間車両配分制御を行う（Ｓ１０３）。例えば、エリア間配車制御ノード１３０の車両配分制御部１３１により、一定周期ごとに、エリア８０毎のａ分先の予測需要数（Ｘ）と時系列の在圏車両台数（Ｙ）とを取得し、管理対象の全車両台数と予測需要数の比率に基づき、エリア８０毎の配分台数（Ｚ）を決定する。

次に、システム１０は車両配分の移動指示制御を行う（Ｓ１０４）。例えば、エリア間配車制御ノード１３０の車両配分制御部１３１とＦＥノード１００の移動指示部１０２とにより、配分台数（Ｚ）より多い車両が在圏しているエリア８０について、どのエリアにどの車両を移動させるか決定し、移動対象の車両２０に対して移動指示を送信する。

次に、システム１０は計算機リソース割当制御を行う（Ｓ１０５）。例えば、エリア間配車制御ノード１３０の計算機リソース割当制御部１３２により、各エリア８０内で実行するルーティング演算アルゴリズムＦの演算の負荷を計算し、各エリア８０に最適な計算機リソースを割り当てる。

次に、システム１０はエリア内ルーティング演算を行う（Ｓ１０６）。例えば、エリア内配車制御ノード１４０のルーティング演算部１４２により、ルート情報ＤＢ１４１を参照して、エリア８０毎に分割された環境でルーティング演算アルゴリズムＦを実行し、サービス提供のための配車対象の車両２０及び配車ルートを決定する。

次に、システム１０はサービス提供のための配車の移動指示制御を行う（Ｓ１０７）。例えば、ＦＥノード１００の移動指示部１０２により、ルーティング演算部１４２で決定した配車対象の車両２０に対して移動指示を送信する。

図３は、実施形態に係るシステム１０におけるエリア構成の一例を示す説明図である。図３は、エリア数が３であり、３つの円形のエリア８０（１），８０（２），８０（３）で構成されたエリア構成の例である。図中のＸ_１，Ｘ_２，Ｘ_３はそれぞれ、各エリア８０（１），８０（２），８０（３）における予測需要車両数であり、Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３はそれぞれ、各エリア８０（１），８０（２），８０（３）における在圏車両数である。

なお、図３において、複数のエリアが互いに重複している境界エリアの車両２０については、両方のエリアに位置する車両として管理してもよいし、いずれか一つのエリアのみに位置する車両として管理してもよい。

本実施形態のシステム１０におけるエリア間車両配分制御及びエリア内配車制御では、前提として、サービス提供エリアを分割して予めエリア構成を設定する。エリア８０の数は２でもよいし、４以上であってもよい。また、エリア８０の形状は図３の円形のほか、三角形、矩形（四角形）、５角形、６角形などの多角形でもよいし、不定形であってもよい。本システム１０では、複数のエリアそれぞれに対して、一定時間置きに、サービス提供時の配車の過去の履歴情報に基づき予測需要数（Ｘ）が車両数単位で出力される。また、本システム１０では、車両位置情報をリアルタイムに把握しており、エリア毎に在圏台数（Ｙ）を把握している。

図４は、実施形態に係るシステム１０におけるクラスタ構成の一例を示す説明図である。図４の例では、互いに隣り合う３つのエリアが一つのクラスタとして管理されている。例えば、エリア８０（１），８０（２），８０（３）が第１のクラスタ９０（１）として管理され、エリア８０（４），８０（５），８０（６）が第２のクラスタ９０（２）として管理され、エリア８０（７），８０（８），８０（９）が第３のクラスタ９０（３）として管理されている。

サービス提供エリア全体のエリア数が多い場合にエリア間車両配分制御の制御対象（エリア）が多くなるので、クラスタ管理ノード１２０において、図４に例示するように互いに隣接する複数のエリアをクラスタとして構成して管理する。

表１及び表２はそれぞれ、クラスタ構成管理で用いられるエリア−クラスタ参照テーブル及びクラスタ管理テーブルの一例を示している。表１のエリア−クラスタ参照テーブルは、例えば所定の周期で周期的に更新してもよい。また、表２のクラスタ管理テーブルにおける在圏車両総数は、例えばリアルタイムに更新してもよい。

図５は、実施形態に係るシステム１０におけるエリア間車両配分制御における各エリアの目標配置台数の一例を示す説明図である。図５は、エリア数が３であり、３つの円形のエリア８０（１），８０（２），８０（３）で構成されたエリア構成の例である。図中のＸ_１，Ｘ_２，Ｘ_３はそれぞれ、各エリア８０（１），８０（２），８０（３）における予測需要車両数であり、Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３はそれぞれ、各エリア８０（１），８０（２），８０（３）における在圏車両数である。また、図中のＺ_１，Ｚ_２，Ｚ_３はそれぞれ、各エリア８０（１），８０（２），８０（３）におけるエリア間車両配分制御で決定した目標配置台数である。

図５におけるエリア間車両配分制御は、例えば次の（Ａ１）〜（Ａ３）の手順で実行できる。
（Ａ１）各エリア８０（１），８０（２），８０（３）への配置台数Ｚ_ｎを、次の式（１）に示すように、各エリアの必要台数の比率（Ｘ_ｎ／（Ｘ_１＋Ｘ_２＋Ｘ_３））に基づいて決定する。

（Ａ２）Ｚ_ｎ＞Ｙ_ｎのエリアでは、隣接エリアから非サービス状態の車両の補充を受ける。一方、Ｚ_ｎ＜Ｙ_ｎのエリアでは非サービス状態の車両を隣接エリアへ移す。

（Ａ３）Ｚ_ｎ＜Ｙ_ｎのエリア内の移動車両と移動先の選定は、各車両の移動コストを計算し、最もコストの低い組み合わせを選択する。

上記（１）〜（３）のエリア間車両配分制御により、エリア毎の車両の需要を充足するため、最適な割合の車両数を分配することができる。

図６（ａ）〜（ｃ）は実施形態に係るシステムにおける移動コストを考慮したエリア間車両配分制御の一例を示す説明図である。図６は矩形のエリア（メッシュ）の場合の例であり、図６（ａ）はエリアＩＤの構成例を示し、図６（ｂ）は空き車両の現在位置を示し、図６（ｃ）は各エリアにおける必要車両数を示している。

図６におけるエリア間車両配分制御は、例えば次の（Ｂ１）及び（Ｂ２）の手順で実行できる。
（Ｂ１）各車両の必要エリア（メッシュ）への移動コスト(例えば、距離、又は、走行時間等)をそれぞれ計算する。表３は、移動コストの計算例を示している。

（Ｂ２）各車両を必要数だけそれぞれのエリア（メッシュ）に配した場合について、移動コストを乗算した和が最小値となる組み合わせを採用し、移動先のエリア（メッシュ）を指示する。例えば、図６の場合、次式に示すように移動コストを乗算した和が最小値（＝７）になる組み合わせは、エリア３（ＩＤ＝Ａ００３）に在圏する空き車両Ａ（ＩＤ＝Ｖ００７）をエリア７（ＩＤ＝Ａ００７）に移動させ、エリア１，２（ＩＤ＝Ａ００１，Ａ００２）に在圏する空き車両Ｂ，Ｃ（ＩＤ＝Ｖ００２，Ｖ００３）をエリア８（ＩＤ＝Ｖ００８）に移動させる組み合わせである。

図７は、実施形態に係るシステム１０におけるエリア間車両配分制御及びクラスタ構成制御のスケジュールの一例を示す説明図である。図中の車両２１はエリア内の空き車両であり、車両２２はサービス提供中（例えば乗車して配車ルーティング中）の車両である。

図７において、エリア間車両配分制御の目標時刻であるｔ２＝ｂ時点の各エリアにおける必要台数を予測し、ｔ１＝ｂ−ａ時点の空き車両２１にエリア間車両配分制御の移動指示を送信する。図中のａは空き車両２１が所定の移動先のエリアまで移動するために必要な移動時間であり、ｂはエリア間車両配分制御を実行する周期である。空き車両２１は移動指示を受信して移動を開始し、目標時刻ｔ２＝ｂに所定の移動先のエリアに到達することができる。その後、周期ｂで周期的に車両配分制御を実行する。

複数のエリアでまとめたクラスタの構成を更新してクラスタ間で車両配分の制御を行うクラスタ構成制御は、上記エリア間車両配分制御の周期ｂよりも長い周期ｎｂ（ｎ：２又は３以上の自然数）で長周期的に実行する。例えば、図７中のｔ４＝ｎｂ（＝ｃ−ｄ）時点でクラスタ構成を更新し、クラスタ間の車両配分制御の目標時刻であるｔ５＝ｃ時点の各クラスタにおける必要台数を予測し、ｔ４＝ｃ−ｄ時点の空き車両２１にクラスタ間の車両配分制御のための移動指示を送信する。図中のｃは空き車両２１が所定の移動先のクラスタまで移動するために必要な移動時間である。空き車両２１は移動指示を受信して移動を開始し、目標時刻ｔ５＝ｃに所定の移動先のクラスタ内のエリアに到達することができる。

図８は、実施形態に係るシステム１０における車両位置情報及びサービス状態の情報の収集及び管理の一例を示すブロック図である。図９は、実施形態に係るシステム１０における車両位置情報及びサービス状態の情報の収集の様子の一例を示す説明図である。
図８において、ＦＥノード１００のデータ受信部１０１は、車両２０の車載装置２０１や運転者のＵＥで起動されているアプリケーション（例えば、サービス提供を支援するドライバーアプリケーション）２０２から、車両２０の現在位置の位置情報及び必要に応じて提供中のサービス状態の情報を受信する。ＦＥノード１００のデータ受信部１０１は、サービスを利用する利用者が操作するＵＥ３０からサービス要求（例えば車両の予約情報）などのサービス状態の情報及び必要に応じてＵＥ３０の現在位置の位置情報を受信する。

例えば、図９の例において、ＦＥノード１００は、エリア８０（１）に在圏する空き車両２１（１）及びサービス提供中の車両２２（２）から位置情報とサービス状態の情報を受信し、車両２２（２）を利用する利用者のＵＥ３０（２）からサービス要求（例えば車両の予約情報）などのサービス状態の情報を受信する。同様に、ＦＥノード１００は、エリア８０（２）に在圏する空き車両２１（３）及びサービス提供中の車両２２（４）から位置情報とサービス状態の情報を受信し、車両２２（４）を利用する利用者のＵＥ３０（４）からサービス要求（例えば車両の予約情報）などのサービス状態の情報を受信する。

図８に戻り、ＦＥノード１００のデータ受信部１０１で受信された各種情報は、基本情報管理ノード１１０に転送されて反映される。例えば、サービス状態の情報は、車両基本情報管理部１１１に転送されて反映され、位置情報は車両位置情報管理部１１２に転送されて反映される。就業時間等などの制約条件は、車両基本情報管理部１１１から車両位置情報管理部１１２に転送されて反映される。

表４は、車両位置情報管理部１１２に記憶されて管理されている位置情報管理テーブルの例である。また、表５は、相乗りサービスを提供する場合の車両基本情報管理部１１１に記憶されて管理されている基本情報管理テーブルの例である。表５中の２番目の車両（ＩＤ＝Ｖ００２）は、車両内に残席がなく且つ燃料が不足しているため配車不可の車両（配車制御制限フラグ＝１）として管理されている。更に、３番目の車両（ＩＤ＝Ｖ００３）は、連続就業時間が所定の閾値を超えているため配車不可の車両（配車制御制限フラグ＝１）として管理されている。また、４番目の車両（ＩＤ＝Ｖ００４）は、エリア間移動中のため配車不可の車両（配車制御制限フラグ＝１）として管理されている。

表４及び表５に例示する管理テーブルを用いることにより、各種事業のポリシー、法規制などに基づいて、移動指示タイミングにおける移動指示対象の車両を管理することができる。

本実施形態のシステム１０における計算機リソース割当制御（図２のＳ１０５参照）は、例えば次の（Ｃ１）〜（Ｃ５）のステップのように行うことができる。
（Ｃ１）前提条件として、車両台数をｉとし、計算機リソースをｊとし、配車ルーティングアルゴリズム演算の処理時間関数をｔ＝Ｆ_２（ｉ，ｊ）［秒］とし、配車サービスの要求処理時間をＴ［秒］とする。各エリアへの車両配分台数は決定しているため、処理時間関数は計算機リソースの関数Ｆ_３（ｊ）となる。

（Ｃ２）各エリアの処理時間関数Ｆ_３（ｊ）を、各エリアの計算機リソースｊとして前回割り当て値を用いて計算する。

（Ｃ３）全エリアのうち、上記処理時間関数Ｆ_３（ｊ）の計算の出力ｔが要求処理時間Ｔよりも小さい（ｔ＜Ｔ）エリアについては、計算機リソースの割当は変更しない。

（Ｃ４）上記処理時間関数Ｆ_３（ｊ）の計算の出力ｔが要求処理時間Ｔよりも大きい（ｔ＞Ｔ）エリアがある場合は、そのエリアに割り当てる計算機リソースＲ_ａｌｌを、各エリアに事前に設定するポリシーに基づいて決定する。

（Ｃ５）事前設定ポリシーはｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｆａｉｒや出力値の分散を最も小さくするなど任意のポリシーを用いることができる。

上記計算機リソース割当制御により、各エリアにおけるに適切な計算機リソース（配車ルーティングアルゴリズムの演算処理時間）を割り当ててコントロールすることでサービスのＱｏＳ管理を実現することができる。

図１０は、実施形態に係るシステム１０におけるエリア数制御の一例を示す説明図である。図１０において、エリア８０（ｎ）は前述のサービス提供エリアを分割して設定した複数のエリアにおける任意のｎ番目のエリアである。図１０におけるエリア数制御は、例えば次の（Ｄ１）〜（Ｄ３）のステップのように行うことができる。

（Ｄ１）前提条件として、１エリア毎に割り当てる計算機リソースＲは事前に決定されているものとする。また、処理対象車両台数をｘとし、採用する配車ルーティングアルゴリズムの処理時間をｔ＝ｆ（ｘ，Ｒ）とし、当該サービスにおける要求処理時間をＴとし、Ｒ＝一定のときＴ＞ｔを満たすｘをｘ_ｍａｘとする。

（Ｄ２）Ｚ_ｎ＞ｘ_ｍａｘの場合、対象のエリアを、車両の現在位置と移動予定車両の移動先エリアの情報とに基づいて、車両台数が等しくなるように連続したｍ個の領域（新規のエリア）に分割し、Ｚ_{（ｎ，ｍ）}＜ｘ_ｍａｘとなるｍを決定する。図１０の例ではｍ＝２に決定した場合、元のエリア８０（ｎ）が２つのエリア８１（ｎ）及び８１（ｎ＋１）に分割される。また、ｍ＝３に決定した場合、元のエリア８０（ｎ）が３つのエリア８１（ｎ），８１（ｎ＋１）及び８１（ｎ＋２）に分割される。

（Ｄ３）その後、新たに分割されたエリアを含む全エリア数に基づいて、各エリアにエリアコードを再割り当てし、各エリアに対する地図情報の割当管理と、車両位置情報のエリアコードとを更新する。

上記エリア数制御により、各制御単位となるエリアを動的に再構築し、計算機リソースを各エリア毎に割り当てることで、各エリアが所定の要求処理時間Ｔを満たすようになる。

以上、本実施形態のシステム１０によれば、車両２０の配車を伴うサービスにおいて車両２０の台数の増加や配車ルートの複雑化があっても、車両２０の配車のリアルタイム性の向上を図るとともに、車両２０の配車処理のための計算コストの増加を抑制することができる。
また、ＭａａＳサービスにおいて、時間観点と空間観点の両面から最適な車両数と計算機リソースを割り当てることで、タイムリーな配車を実現しつつ配車ルーティングアルゴリズムの演算量を限定して、ＱｏＳの管理を実現することができる。
また、ＱｏＳの管理ができることで、要求するＱｏＳを満たすためのインフラコストの低減に貢献することできる。

なお、本明細書で説明された処理工程並びにノード、サーバ、端末装置（ＵＥ）、車載装置、計算機リソースプール、クラウドコンピュータシステム及び通信システムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、コンピュータ装置、各種無線通信装置、ｅＮｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０ ：システム
２０ ：車両
２１ ：空き車両
２２ ：サービス提供中の車両
８０ ：エリア
８１ ：エリア
９０ ：クラスタ
１００ ：ＦＥノード
１０１ ：データ受信部
１０２ ：移動指示部
１１０ ：基本情報管理ノード
１１１ ：車両基本情報管理部
１１２ ：車両位置情報管理部
１２０ ：クラスタ管理ノード
１２１ ：エリア情報ＤＢ
１２２ ：クラスタ構成管理部
１３０ ：エリア間配車制御ノード
１３１ ：車両配分制御部
１３２ ：計算機リソース割当制御部
１４０ ：エリア内配車制御ノード
１４１ ：ルート情報ＤＢ
１４２ ：ルーティング演算部
１５０ ：計算機リソースプール
１５１ ：計算機リソース
１５５ ：アルゴリズム管理部
１６０ ：スケジューラ
１６５ ：需要予測サーバ
１７０ ：地図サーバ
２０１ ：車載装置

Claims (10)

1. サービス提供エリアにおける車両の配車を管理するシステムであって、
   前記サービス提供エリアを分割した複数の管理エリアの情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、
   前記サービス提供エリアにおける複数の車両の位置情報を含む車両情報を管理する車両情報管理部と、
   前記地図情報と前記車両情報とに基づいて前記複数の管理エリアの間の車両配分を周期的に制御する車両配分制御部と、
   前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記管理エリアに割り当てられた計算機リソースにより、前記車両情報と利用者の端末装置から受信したサービス要求とに基づいて前記管理エリア内におけるサービス提供のための配車対象の車両及び該車両を移動させる配車ルートを決定する複数のエリア内配車制御部と、
   前記配車対象の車両に移動指示を送信する配車指示部と、
   前記複数のエリア内配車制御部のそれぞれに、前記管理エリア内における配車対象の車両及び配車ルートの決定に用いる計算機リソースを提供する計算機リソース提供部と、
   前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記車両配分制御部が決定した車両配分と前記管理エリアに対して実行される配車アルゴリズムの演算時間関数とに基づいて要求処理時間を演算し、前記要求処理時間を充足する必要十分な計算機リソースを前記管理エリアのエリア内配車制御部の計算機リソースとして提供するように前記計算機リソース提供部に指示する計算機リソース制御部と、
   前記地図情報と前記車両情報とに基づいて、前記複数の管理エリアそれぞれに在圏する車両の台数が互いに等しくなるように、前記サービス提供エリアを分割して設定する前記複数の管理エリアの数を制御するエリア数制御部と、を備えることを特徴とするシステム。
2. 請求項１のシステムにおいて、
   前記車両配分制御部は、前記複数の管理エリアの間の車両配分に代えて、前記複数の管理エリアをグループ分けして設定した複数の管理クラスタの間の車両配分を制御することを特徴とするシステム。
3. 請求項１のシステムにおいて、
   前記車両配分制御部は、前記複数の管理エリアの間の車両配分に加えて、前記複数の管理エリアをグループ分けして設定した複数の管理クラスタの間の車両配分を制御することを特徴とするシステム。
4. 請求項３のシステムにおいて、
   前記車両配分制御部は、前記複数の管理クラスタの間の車両配分の制御を、前記複数の管理エリアの間の車両配分の制御よりも長い周期で実行することを特徴とするシステム。
5. 請求項２乃至４のいずれかのシステムにおいて、
   前記車両配分制御部は、前記複数の管理エリア又は前記複数の管理クラスタにおける前記車両の需要予測情報に基づいて前記車両配分を制御することを特徴とするシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれかのシステムにおいて、
   前記複数のエリア内配車制御部はそれぞれ、前記車両の稼働情報及び配車制限情報に基づいて、前記配車対象の車両を決定する、ことを特徴とするシステム。
7. 請求項１乃至６のいずれかのシステムにおいて、
   前記複数のエリア内配車制御部はそれぞれ、
   前記管理エリア内のルート情報を保持するルート情報保持部と、
   前記配車対象の車両への移動指示が反映された時刻から次回の前記管理エリア間の車両配分の制御が実行されるまでの期間において、前記車両の位置情報を含む車両情報を取得し、前記ルート情報と前記車両情報と前記サービス要求とに基づいて、前記計算機リソース提供部で提供された計算機リソースを用いてルーティングアルゴリズムを実行し、前記管理エリア内におけるサービス提供のための配車対象の車両及び該車両を移動させる配車ルートを決定するルーティング演算部と、を備えることを特徴とするシステム。
8. 請求項１乃至７のいずれかのシステムにおいて、
   前記管理エリアに割り当てる計算機リソースＲが一定であり、前記管理エリアにおける配車アルゴリズムの演算対象の車両の数をｘとし、前記管理エリアにおける配車アルゴリズムの演算処理時間をｔ＝ｆ（ｘ，Ｒ）とし、前記管理エリアでの配車処理の要求時間をＴとしたとき、
   Ｔ＞ｔを満たすように、前記サービス提供エリアを分割して設定する前記複数の管理エリアの数を制御することを特徴とするシステム。
9. 請求項８のシステムにおいて、
   前記Ｔ＞ｔを満たす前記管理エリアに在圏可能な前記車両の最大数をｘ_ｍａｘとし、前記管理エリアに必要な配置台数をＺｎとしたとき、
   Ｚｎ＞ｘ_ｍａｘになった管理エリアを、Ｚｎ≦ｘ_ｍａｘを満たすように複数の領域に分割し、その複数の領域それぞれを新規の管理エリアとして設定することを特徴とするシステム。
10. サービス提供エリアにおける車両の配車を管理するシステムに備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
    前記サービス提供エリアを分割した複数の管理エリアの情報を含む地図情報を記憶するためのプログラムコードと、
    前記サービス提供エリアにおける複数の車両の位置情報を含む車両情報を管理するためのプログラムコードと、
    車両配分制御部が、前記地図情報と前記車両情報とに基づいて前記複数の管理エリアの間の車両配分を周期的に制御するためのプログラムコードと、
    複数のエリア内配車制御部が、前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記管理エリアに割り当てられた計算機リソースにより、前記車両情報と利用者の端末装置から受信したサービス要求とに基づいて前記管理エリア内におけるサービス提供のための配車対象の車両及び該車両を移動させる配車ルートを決定するためのプログラムコードと、
    前記配車対象の車両に移動指示を送信するためのプログラムコードと、
    計算機リソース提供部が、前記複数のエリア内配車制御部のそれぞれに、前記管理エリア内における配車対象の車両及び配車ルートの決定に用いる計算機リソースを提供するためのプログラムコードと、
    前記複数の管理エリアのそれぞれについて、前記車両配分制御部が決定した車両配分と前記管理エリアに対して実行される配車アルゴリズムの演算時間関数とに基づいて要求処理時間を演算し、前記要求処理時間を充足する必要十分な計算機リソースを前記管理エリアのエリア内配車制御部の計算機リソースとして提供するように前記計算機リソース提供部に指示するためのプログラムコードと、
    前記地図情報と前記車両情報とに基づいて、前記複数の管理エリアそれぞれに在圏する車両の台数が互いに等しくなるように、前記サービス提供エリアを分割して設定する前記複数の管理エリアの数を制御するためのプログラムコードと、を含むことを特徴とするプログラム。

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