JP7108158B2 - 航空輸送ネットワークにおける効率的なvtolリソース管理 - Google Patents
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Description
都市内での航空交通は地上交通と比べて制限されている。航空交通は都市内の航空交通を困難にする多くの要件を含み得る。例えば、航空機は、燃料やインフラ(例えば、滑走路)などの膨大なリソースを必要とし、相当な騒音を発生し、乗機や降機に相当な時間を必要とし得るものであり、いずれも、都市内または隣接する都市間でより多くの量の航空交通を達成する上での技術的課題を提示している。しかしながら、このような航空交通を提供することにより、完全に地上ベースとするアプローチよりも移動時間を短縮するとともに、交通渋滞に関連する問題を軽減することができる。
図1は、航空輸送ネットワークに関連付けられたコンピューティング環境100の一実施形態を示す。図1に示された実施形態において、コンピューティング環境100は、輸送ネットワーク管理システム110と、VTOL機120a,120bのセットと、ハブ管理システム130a,130bのセットと、クライアントデバイス140a,140b,140cのセットとを含み、これらはすべて、ネットワーク170を介して接続されている。エンティティのタイプについて複数の例が示されているが、対応する参照番号の後の文字でそれらが区別される場合、そのようなエンティティは、同じタイプの異なる2つのエンティティを区別して示す必要がなければ参照番号のみで参照される。他の実施形態では、コンピューティング環境100は、異なるおよび/または追加の要素を含む。また、本明細書に記載される方法とは異なる方法で機能が要素間で分散されてもよい。例えば、ハブ管理システム130は、輸送ネットワーク管理システム110にて記憶および更新されるハブに関する情報とともに省略されてもよい。
図2は、輸送ネットワーク管理システム110の一実施形態を示す。図2に示された実施形態において、輸送ネットワーク管理システム110は、需要推定サブシステム210、候補ハブ特定サブシステム220、ハブ最適化サブシステム230、およびルート最適化サブシステム240を含む。他の実施形態では、輸送ネットワーク管理システム110は、異なるおよび/または追加の要素を含む。また、本明細書に記載される方法とは異なる方法で機能が要素間で分散されてもよい。例えば、輸送ネットワーク管理システム110は、ネットワーク170に接続されるものとして示されているが、いくつかの実施形態では、輸送ネットワークの初期計画に使用され、図示された他のコンポーネントに接続される必要はない。
1)各候補ハブh∈Hのzhは、そのハブが選択されているのか(zh=1)それとも選択されていないのか(zh=0)を示す。
2)xr,pは、乗客rがP(r)の経路pに割り当てられている場合は1、それ以外の場合は0に等しいバイナリ変数である。
3)yrは、選択されたハブに依存してすべての要求がカバーされない場合があることを考慮するためのものであり、乗客rにVTOL経路が割り当てられていない場合は1、それ以外の場合は0に等しい別のバイナリ変数である。
図7は、コンピューティング環境100内での使用に適した例示的なコンピュータ700を示す高レベルのブロック図である。例示的なコンピュータ700は、チップセット704に結合された少なくとも1つのプロセッサ702を含む。チップセット704は、メモリコントローラハブ720と入出力(I/O)コントローラハブ722を含む。メモリ706およびグラフィックスアダプタ712はメモリコントローラハブ720に結合され、さらにディスプレイ718がグラフィックスアダプタ712に結合されている。ストレージデバイス708、キーボード710、ポインティングデバイス714、およびネットワークアダプタ716は、I/Oコントローラハブ722に結合されている。コンピュータ700の他の実施形態は、異なるアーキテクチャを有する。
図8は、航空輸送ネットワークを計画する方法800の一実施形態を示す。図8のステップは、方法800を実行する輸送ネットワーク管理システム110の観点で示されている。しかしながら、ステップの一部またはすべてが他のエンティティまたはコンポーネントによって実行されてもよい。また、いくつかの実施形態では、複数ステップを並行して実行してもよいし、異なる順序でステップを実行してもよいし、あるいは異なるステップを実行してもよい。
上記した説明のいくつかの部分は、アルゴリズムのプロセスまたは動作の観点で実施形態を説明している。これらのアルゴリズムの説明や表現は、データ処理技術の当業者によって一般的に使用されており、それら当業者の作業の内容を他の当業者に効果的に伝えるものである。これらの動作は、機能的、計算的、または論理的に説明されているが、プロセッサまたは同等の電気回路によって実行される命令やマイクロコードなどを含むコンピュータプログラムによって実装されるものと理解される。さらには、一般性を損なうことなく、便宜上これらの機能的動作の構成をモジュールと呼ぶ場合もある。
Claims (32)
- コンピュータが実施する 方法であって、
複数の垂直離着陸(VTOL)機のサービス目標を特定すること、
前記複数のVTOL機の位置を含むVTOLデータを取得すること、
所与の期間における輸送サービスの需要の推定値を生成すること、前記需要の推定値が、各々出発地と目的地とを特定する複数の輸送サービスの要求を含んでおり、
前記複数のVTOL機の各々のバッテリレベルを判定すること、
前記需要の推定値と前記バッテリレベルと前記サービス目標とに基づいて前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することであって、各ルートは、目的地、当該目的地へ赴く途中で訪れる任意の地点、および出発時間を指定するものである、前記複数のVTOL機の各々のルートを決定すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットにルーティング指示を送信することであって、前記サブセット内の各前記VTOL機について前記決定されたルートに基づくルーティング指示を送信すること、を備える方法。 - 前記サービス目標が、
VTOL機が輸送する人数を最大化すること、
VTOL機が地上で費やす合計時間を最小化すること、または、
VTOL機が飛行中にあるときの各VTOL機の平均人数を最大化すること、
のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。 - 前記ルーティング指示が、特定のVTOL機に特定の時間にわたって充電させるための指示を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記需要の推定値を生成することが、
乗客によってすでに要求されている輸送サービスの要求が満たされていないことを示す現在の需要データを取得すること、
所与の期間に受信される輸送サービスの要求の推定値を前記現在の需要データに追加すること、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することが、
前記VTOLデータと前記需要の推定値とをネットワークフローモデルへの入力として提供すること、
前記特定されたサービス目標を考慮して前記ネットワークフローモデルを解くこと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することが、
輸送ネットワーク内の前記複数のVTOL機の各々の異なる流れを決定すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットについて、前記異なる流れのうちの対応する1つを選択すること、
前記選択された各流れに基づいて各ルートを決定すること、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記複数の垂直離着陸(VTOL)機の位置を決定すること、
前記需要の推定値に基づいて複数の輸送要求を決定することであって、各輸送要求が、それぞれの出発位置からそれぞれの目的位置までの輸送の要求である、前記複数の輸送要求を決定すること、
前記輸送ネットワーク内の前記複数のVTOL機の異なる流れをモデル化することにより前記複数のVTOL機の各々の各ルートを同時に決定するように構成されたネットワークフローモデルに、前記複数の輸送要求、前記複数のVTOL機の位置、および前記バッテリレベルを提供すること、をさらに備える請求項6に記載の方法。 - 1つまたは複数のプロセッサによって実行されたときに当該1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させる実行可能コンピュータプログラムコードを記憶した非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記動作が、
複数の垂直離着陸(VTOL)機のサービス目標を特定すること、
前記複数のVTOL機の位置を含むVTOLデータを取得すること、
所与の期間における輸送サービスの需要の推定値を生成すること、前記需要の推定値が、各々出発地と目的地とを特定する複数の輸送サービスの要求を含んでおり、
前記複数のVTOL機の各々のバッテリレベルを判定すること、
前記需要の推定値と前記バッテリレベルと前記サービス目標とに基づいて前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することであって、各ルートは、目的地、当該目的地へ赴く途中で訪れる任意の地点、および出発時間を指定するものである、前記複数のVTOL機の各々のルートを決定すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットにルーティング指示を送信することであって、前記サブセット内の各前記VTOL機について前記決定されたルートに基づくルーティング指示を送信すること、を備える、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記サービス目標が、
VTOL機が輸送する人数を最大化すること、
VTOL機が地上で費やす合計時間を最小化すること、または、
VTOL機が飛行中にあるときの各VTOL機の平均人数を最大化すること、
のうちの少なくとも1つである、請求項8に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記ルーティング指示が、特定のVTOL機に特定の時間にわたって充電させるための指示を含む、請求項8に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記需要の推定値を生成することが、
乗客によってすでに要求されている輸送サービスの要求が満たされていないことを示す現在の需要データを取得すること、
所与の期間に受信される輸送サービスの要求の推定値を前記現在の需要データに追加すること、を含む、請求項8に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することが、
前記VTOLデータと前記需要の推定値とをネットワークフローモデルへの入力として提供すること、
前記特定されたサービス目標を考慮して前記ネットワークフローモデルを解くこと、を含む、請求項8に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - コンピュータシステムであって、
ハードウェアである1つまたは複数のプロセッサと、
前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されたときに当該1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させる実行可能コンピュータプログラムコードを含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体と、を備え、前記動作が、
複数の垂直離着陸(VTOL)機のサービス目標を特定すること、
前記複数のVTOL機の位置を含むVTOLデータを取得すること、
所与の期間における輸送サービスの需要の推定値を生成すること、前記需要の推定値が、各々出発地と目的地とを特定する複数の輸送サービスの要求を含んでおり、
前記複数のVTOL機の各々のバッテリレベルを判定すること、
前記需要の推定値と前記バッテリレベルと前記サービス目標とに基づいて前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することであって、各ルートは、目的地、当該目的地へ赴く途中で訪れる任意の地点、および出発時間を指定するものである、前記複数のVTOL機の各々のルートを決定すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットにルーティング指示を送信することであって、前記サブセット内の各前記VTOL機について前記決定されたルートに基づくルーティング指示を送信すること、を備える、コンピュータシステム。 - 前記サービス目標が、
VTOL機が輸送する人数を最大化すること、
VTOL機が地上で費やす合計時間を最小化すること、または、
VTOL機が飛行中にあるときの各VTOL機の平均人数を最大化すること、
のうちの少なくとも1つである、請求項13に記載のコンピュータシステム。 - 前記需要の推定値を生成することが、
乗客によってすでに要求されている輸送サービスの要求が満たされていないことを示す現在の需要データを取得すること、
所与の期間に受信される輸送サービスの要求の推定値を前記現在の需要データに追加すること、を含む、請求項13に記載のコンピュータシステム。 - 前記複数のVTOL機の各々のルートを決定することが、
前記VTOLデータと前記需要の推定値とをネットワークフローモデルへの入力として提供すること、
前記特定されたサービス目標を考慮して前記ネットワークフローモデルを解くこと、を含む、請求項13に記載のコンピュータシステム。 - コンピュータが実施する 方法であって、
前記複数の垂直離着陸(VTOL)機の位置を決定すること、
複数の輸送要求を決定することであって、各輸送要求が、それぞれの出発位置からそれぞれの目的位置までの輸送の要求である、前記複数の輸送要求を決定すること、
前記複数のVTOL機の各々の現在のバッテリレベルを判定すること、
特定のVTOL機がルートを実行する前に特定の時間にわたって充電すべきであることを決定するために輸送ネットワーク内の前記複数のVTOL機の異なる流れをモデル化することにより前記複数のVTOL機の各々のルーティングデータを同時に決定するように構成されたネットワークフローモデルに、前記複数の輸送要求、前記複数のVTOL機の位置、および前記現在のバッテリレベルを提供すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットにルーティング指示を送信することであって、各前記VTOL機の対応するルーティングデータに基づくルーティング指示を送信すること、を備え、前記ルーティング指示の送信が、特定のVTOL機がルートを実行する前に特定の時間にわたって充電すべきであるとの決定に基づく、方法。 - 前記複数のVTOL機のサービス目標を決定することをさらに備え、前記ルーティングデータを決定することが前記サービス目標にさらに基づいている、請求項17に記載の方法。
- 前記サービス目標が、
VTOL機が輸送する人数を最大化すること、
VTOL機が地上で費やす合計時間を最小化すること、または、
VTOL機が飛行中にあるときの各VTOL機の平均人数を最大化すること、
のうちの少なくとも1つである、請求項18に記載の方法。 - 前記複数の輸送要求を決定することが、
乗客によってすでに要求されている輸送サービスの要求が満たされていないことを示す現在の需要データを取得すること、
所与の期間に受信される輸送サービスの要求の推定値を前記現在の需要データに追加すること、を含み、
前記複数の輸送要求が、前記追加された前記現在の需要データに基づいている、請求項17に記載の方法。 - 輸送サービスに関する複数の需要プロファイルを生成すること、
輸送サービスの需要を測定すること、
前記複数の需要プロファイルのうちのいずれが前記測定された需要に最も近いかを特定すること、をさらに備え、
前記複数の輸送要求が、前記特定された需要プロファイルに基づいている、請求項17に記載の方法。 - 前記輸送サービスの需要を定期的に測定すること、
前記定期的に測定された需要に基づく定期的なルーティング指示を前記VTOL機の少なくともサブセットに送信すること、をさらに備える請求項21に記載の方法。 - 前記ネットワークフローモデルが、前記複数のVTOL機のうちの1つのVTOL機の乗客定員、前記複数のVTOL機のうちの1つのVTOL機の最大バッテリレベル、前記複数のVTOL機のうちの1つのVTOL機であって乗客を輸送しないVTOL機を再配置するためのコスト、および、前記複数の輸送要求のうちの少なくとも2つにおける2つの同一位置間を輸送する乗客の合計人数のうちの1つまたは複数に基づいて、前記異なる流れをモデル化するように構成されている、請求項17に記載の方法。
- 1つまたは複数のプロセッサによって実行されたときに当該1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させる実行可能コンピュータプログラムコードを記憶した非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記動作が、
前記複数の垂直離着陸(VTOL)機の位置を決定すること、
複数の輸送要求を決定することであって、各輸送要求が、それぞれの出発位置からそれぞれの目的位置までの輸送の要求である、前記複数の輸送要求を決定すること、
前記複数のVTOL機の各々の現在のバッテリレベルを判定すること、
特定のVTOL機がルートを実行する前に特定の時間にわたって充電すべきであることを決定するために輸送ネットワーク内の前記複数のVTOL機の異なる流れをモデル化することにより前記複数のVTOL機の各々のルーティングデータを同時に決定するように構成されたネットワークフローモデルに、前記複数の輸送要求、前記複数のVTOL機の位置、および前記現在のバッテリレベルを提供すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットにルーティング指示を送信することであって、各前記VTOL機の対応するルーティングデータに基づくルーティング指示を送信すること、を備え、前記ルーティング指示の送信が、特定のVTOL機がルートを実行する前に特定の時間にわたって充電すべきであるとの決定に基づく、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記動作がさらに、前記ルーティング指示のサービス目標を決定することを備え、前記ルーティングデータが前記サービス目標に基づいている、請求項24に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記サービス目標が、
VTOL機が輸送する人数を最大化すること、
VTOL機が地上で費やす合計時間を最小化すること、または、
VTOL機が飛行中にあるときの各VTOL機の平均人数を最大化すること、
のうちの少なくとも1つである、請求項25に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記複数の輸送要求を決定することが、
乗客によってすでに要求されている輸送サービスの要求が満たされていないことを示す現在の需要データを取得すること、
所与の期間に受信される輸送サービスの要求の推定値を前記現在の需要データに追加すること、を含み、
前記複数の輸送要求が、前記追加された前記現在の需要データに基づいている、請求項25に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - コンピュータシステムであって、
ハードウェアである1つまたは複数のプロセッサと、
前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されたときに当該1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させる実行可能コンピュータプログラムコードを含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体と、を備え、前記動作が、
前記複数の垂直離着陸(VTOL)機の位置を決定すること、
複数の輸送要求を決定することであって、各輸送要求が、それぞれの出発位置からそれぞれの目的位置までの輸送の要求である、前記複数の輸送要求を決定すること、
前記複数のVTOL機の各々の現在のバッテリレベルを判定すること、
特定のVTOL機がルートを実行する前に特定の時間にわたって充電すべきであることを決定するために輸送ネットワーク内の前記複数のVTOL機の異なる流れをモデル化することにより前記複数のVTOL機の各々のルーティングデータを同時に決定するように構成されたネットワークフローモデルに、前記複数の輸送要求、前記複数のVTOL機の位置、および前記現在のバッテリレベルを提供すること、
前記複数のVTOL機のうちの少なくともサブセットにルーティング指示を送信することであって、各前記VTOL機の対応するルーティングデータに基づくルーティング指示を送信すること、を備え、前記ルーティング指示の送信が、特定のVTOL機がルートを実行する前に特定の時間にわたって充電すべきであるとの決定に基づく、コンピュータシステム。 - 前記動作がさらに、前記複数のVTOL機のサービス目標を決定することを備え、前記ルーティングデータが前記サービス目標に基づいている、請求項28に記載のコンピュータシステム。
- 前記サービス目標が、
VTOL機が輸送する人数を最大化すること、
VTOL機が地上で費やす合計時間を最小化すること、または、
VTOL機が飛行中にあるときの各VTOL機の平均人数を最大化すること、
のうちの少なくとも1つである、請求項29に記載のコンピュータシステム。 - 前記ルーティング指示が、特定のVTOL機に特定の時間にわたって充電させるための指示を含む、請求項28に記載のコンピュータシステム。
- 前記複数の輸送要求を決定することが、
乗客によってすでに要求されている輸送サービスの要求が満たされていないことを示す現在の需要データを取得すること、
所与の期間に受信される輸送サービスの要求の推定値を前記現在の需要データに追加すること、を含み、
前記複数の輸送要求が、前記追加された前記現在の需要データに基づいている、請求項28に記載のコンピュータシステム。
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