JP7343437B2 - 車両の運行管理装置、運行管理方法、および、交通システム - Google Patents

車両の運行管理装置、運行管理方法、および、交通システム Download PDF

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Description

本明細書では、複数の駅が設定された規定の走行経路を自律走行する複数の車両の運行を管理する運行管理装置、運行管理方法、および当該運行管理装置を有する交通システムを開示する。
近年、自律走行可能な車両を用いた交通システムが提案されている。例えば、特許文献1には、専用路線に沿って自律走行可能な車両を用いた車両交通システムが開示されている。この車両交通システムは、専用路線に沿って走行する複数の車両と、当該複数の車両を運行させる管制制御システムと、を備える。管制制御システムは、運行計画に従い、車両に出発指令や進路指令を送信する。また、管制制御システムは、輸送需要に応じて、車両の増車または減車を行う。
特開2000-264210号公報
しかしながら、特許文献1では、各車両が運行ダイヤ(すなわち走行計画)に対して遅延した場合の対策について十分検討されていない。そのため、特許文献1の技術では、遅延が生じた場合に、適切な対策が取れず、長時間、遅延状態が継続し、場合によっては、遅延がさらに悪化するおそれがあった。この場合、駅での車両の待ち時間や、駅間の移動時間が増加し、交通システムとしての利便性が低下する。
そこで、本明細書では、交通システムとしての利便性をより向上できる運行管理装置、運行管理方法、および交通システムを開示する。
本明細書で開示する運行管理装置は、複数の駅が設定された規定の走行経路を自律走行する複数の車両それぞれについて、少なくとも前記駅での発車タイミングを含む走行計画を生成する計画生成部と、前記計画生成部で生成された前記走行計画を対応する車両に送信する通信装置と、前記走行計画に対する前記車両の遅延量を取得する運行監視部と、を備え、前記計画生成部は、前記運行監視部で取得された前記遅延量に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断し、前記修正が必要な場合に前記走行計画を修正する、ことを特徴とする。
適宜、走行計画の修正の要否を判断して、走行計画を修正しているため、車両の遅延の継続や拡大を効果的に防止できる。結果として、駅での車両の待ち時間や、駅間の移動時間の増加を抑制でき、交通システムとしての利便性をより向上できる。
この場合、前記運行監視部は、前記遅延量として、前記走行計画に対する前記車両の遅延時間を取得し、前記計画生成部は、少なくとも前記遅延時間に基づいて、遅延の拡大を防止できる最大乗降時間を許容乗降時間として算出し、前記駅における乗降時間の確率分布である乗降時間分布に前記許容乗降時間を照らし合わせ、前記許容乗降時間以上の乗降時間が発生する確率を遅延増加確率として算出し、前記遅延増加確率が規定の基準増加率以上の場合に、前記走行計画の修正が必要と判断してもよい。
かかる構成とした場合、遅延増加率が高い場合に、走行計画の修正が必要と判断されるため、走行計画の修正頻度を抑えつつ、遅延の増加を抑制できる。
この場合、前記計画生成部は、前記乗降時間分布を、日時、遅延状況、予約状況、前記車両から送信される乗員に関する乗員情報、および、前記駅に設けられた駅端末から送信される前記駅での待機者に関する待機者情報の少なくとも一つに基づいて修正してもよい。
乗降時間分布を修正することで、遅延増加確率の精度を向上できる。結果として、走行計画をより適切なタイミングで修正できる。
この場合、前記乗員情報および前記待機者情報は、前記乗員または前記待機者の数およびその属性を含み、前記属性は、車椅子の利用の有無、白杖の利用の有無、ベビーカーの利用の有無、装具の利用の有無、および年齢層の少なくとも一つを含んでもよい。
かかる構成とすることで、遅延増加確率の精度をより向上でき、走行計画をより適切なタイミングで修正できる。
また、前記計画生成部は、前記待機者情報に基づいて、前記駅における単位時間当たりの前記待機者の増加量を算出し、前記増加量に基づいて前記乗降時間分布を修正してもよい。
かかる構成とすることで、遅延増加確率の精度をより向上でき、走行計画をより適切なタイミングで修正できる。
また、前記計画生成部は、前記遅延量の経時的変化に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断してもよい。
かかる構成とした場合、遅延量の経時的変化、ひいては、遅延量の解消傾向に基づいて、走行計画の修正が必要と判断されるため、走行計画の修正頻度を抑えつつ、遅延の増加を抑制できる。
この場合、前記計画生成部は、直近の前記遅延量を、所定の比較期間分過去の前記遅延量から減算した値である遅延量差分が、規定の差分基準以下の場合に、前記走行計画の修正が必要と判断してもよい。
遅延量差分が小さい場合に、すなわち、遅延量がほとんど減少しない場合に、走行計画が修正されるため、走行計画の修正頻度を抑えつつ、遅延の増加を抑制できる。
この場合、前記計画生成部は、前記遅延量が規定の基準遅延量未満の場合には、前記走行計画の修正が不要と判断してもよい。
かかる構成とすることで、遅延が殆ど生じていない場合に、走行計画が修正されることを防止できる。
また、前記計画生成部は、前記走行計画の修正の実行後、一定時間経過するまで、前記走行計画の修正の要否の判断を行わなくてもよい。
走行計画の修正直後は、車両の走行計画に対するズレは大きい。かかる修正直後に、修正の要否判断を行わないことで、走行計画が、不必要に修正されることを効果的に防止できる。
本明細書で開示する運行管理方法は、複数の駅が設定された規定の走行経路を自律走行する複数の車両それぞれについて、少なくとも前記駅での発車タイミングを含む走行計画を生成し、生成された前記走行計画を対応する車両に送信し、前記走行計画に対する前記車両の遅延量を取得し、取得された前記遅延量に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断し、前記修正が必要な場合に前記走行計画を修正する。
本明細書で開示する交通システムは、複数の駅が設定された規定の走行経路を走行計画に従って自律走行する複数の車両と、前記複数の車両の運行を管理する運行管理装置と、を備え、前記運行管理装置は、前記複数の車両それぞれについて、少なくとも前記駅での発車タイミングを含む計画を前記走行計画として生成する計画生成部と、前記計画生成部で生成された前記走行計画を対応する車両に送信する通信装置と、前記走行計画に対する前記車両の遅延量を取得する運行監視部と、を有し、前記計画生成部は、前記運行監視部で取得された前記遅延量に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断し、前記修正が必要な場合に前記走行計画を修正する。
本明細書で開示する技術によれば、交通システムとしての利便性をより向上できる。
交通システムのイメージ図である。 交通システムのブロック図である。 運行管理装置の物理構成を示すブロック図である。 図1の交通システムで用いられる走行計画の一例を示す図である。 図4の走行計画に従って自律走行する各車両のタイミングチャートである。 車両の遅延が生じた場合のタイムスケジュールを示す図である。 修正された走行計画の一例を示す図である。 修正された走行計画の他の一例を示す図である。 走行計画の要否判断の最も基本的な流れを示すフローチャートである。 走行計画の要否判断の他の流れを示すフローチャートである。 乗降時間分布の一例を示す図である。 乗降時間分布の修正の一例を示す図である。 車両の理想位置、直近の位置、および1周分過去の位置を、それぞれ示す図である。 遅延回復確率曲線の一例を示すグラフである。 車両の理想位置、および、直近の位置を、それぞれ示す図である。 車両の理想位置、および、直近の位置を、それぞれ示す図である。 走行計画の要否判断の他の流れを示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、交通システム10の構成について説明する。図1は、交通システム10のイメージ図であり、図2は、交通システム10のブロック図である。さらに、図3は、運行管理装置12の物理構成を示すブロック図である。
この交通システム10は、予め規定された走行経路50に沿って、不特定多数の利用者を輸送するためのシステムである。交通システム10は、走行経路50に沿って自律走行可能な複数の車両52A~52Dを有している。また、走行経路50には、複数の駅54a~54dが設定されている。なお、以下では、複数の車両52A~52Dを区別しない場合は、添え字アルファベットを省略し、「車両52」と表記する。同様に、複数の駅54a~54dも、区別の必要がない場合は、「駅54」と表記する。
車両52は、各駅54において、一時的に停車する。利用者は、車両52が一時停車するタイミングを利用して、車両52に乗車、または、車両52から降車する。したがって、本例において、各車両52は、一つの駅54から他の駅54まで不特定多数の利用者を輸送する乗り合いバスとして機能する。運行管理装置12(図1では図示せず、図2、図3参照)は、こうした複数の車両52の運行を管理する。本例において、運行管理装置12は、複数の車両52が、等間隔運行となるように、その運行を制御している。等間隔運行とは、各駅54における車両52の発車間隔が均等となるような運行形態である。したがって、等間隔運行は、例えば、駅54aにおける発車間隔が5分の場合、他の駅54b,54c,54dにおける発車間隔も5分となるような運行形態である。
こうした交通システム10を構成する各要素について、より具体的に説明する。車両52は、運行管理装置12から提供される走行計画80に従って自律走行する。走行計画80は、車両52の走行スケジュールを定めたものである。本例では、後に詳説するが、走行計画80には、各駅54a~54dにおける車両52の発車タイミングのみが規定されている。車両52は、この走行計画80で定められた発車タイミングで発車できるように自律走行する。換言すれば、駅54と駅54との間での走行速度や、信号等での停車、他の車両の追い越し等の判断は、全て、車両52側で行う。
図2に示すように、車両52は、自動運転ユニット56を有している。自動運転ユニット56は、駆動ユニット58と、自動運転コントローラ60と、に大別される。駆動ユニット58は、車両52を走行させるための基本的なユニットであり、例えば、原動機、動力伝達装置、ブレーキ装置、走行装置、懸架装置、かじ取り装置等を含む。自動運転コントローラ60は、この駆動ユニット58の駆動を制御し、車両52を自律走行させる。自動運転コントローラ60は、例えば、プロセッサとメモリを有するコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ(例えばCPU:Central Processing Unit、等)や、専用のプロセッサ(例えばGPU:Graphics Processing Unit、ASIC:Application Specific Integrated Circuit、FPGA:Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等)を含むものである。
自律走行を可能にするために、車両52には、さらに、環境センサ62および位置センサ66が搭載されている。環境センサ62は、車両52の周辺環境を検知するもので、例えば、カメラ、Lidar、ミリ波レーダ、ソナ-、磁気センサ等を含む。自動運転コントローラ60は、この環境センサ62での検知結果に基づいて、車両52の周辺の物体の種類、当該物体との距離、走行経路50上の路面表示(例えば白線等)、および、交通標識等を検出する。また、位置センサ66は、車両52の現在位置を検出するもので、例えば、GPSである。位置センサ66での検出結果も、自動運転コントローラ60に送られる。自動運転コントローラ60は、環境センサ62および位置センサ66の検出結果に基づいて、車両52の加減速および操舵を制御する。また、位置センサ66での検出結果は、位置情報82として運行管理装置12に送信される。
車両52には、さらに、車内センサ64および通信装置68が設けられている。車内センサ64は、車両52の内部の状態、特に、乗員の数および属性を検出するセンサである。属性は、例えば、車椅子の利用の有無、白杖の利用の有無、ベビーカーの利用の有無、装具の利用の有無、および年齢層の少なくとも一つを含んでもよい。かかる車内センサ64は、例えば、車内を撮像するカメラや、乗員の総重量を検知する重量センサ等である。この車内センサ64で検出された情報は、乗員情報84として、運行管理装置12に送信される。
通信装置68は、運行管理装置12と無線通信する装置である。通信装置68は、例えば、WiFi(登録商標)等の無線LANや、携帯電話会社等がサービス提供するモバイルデータ通信を介して、インターネット通信できる。通信装置68は、運行管理装置12から走行計画80を受信するとともに、位置情報82および乗員情報84を運行管理装置12に送信する。
各駅54には、駅端末70が設けられている。駅端末70は、通信装置74および駅内センサ72を有している。駅内センサ72は、駅54の状態、特に、駅54において車両52を待っている待機者の数および属性を検出するセンサである。駅内センサ72は、例えば、駅54を撮像するカメラや、待機者の総重量を検知する重量センサ等である。この駅内センサ72で検出された情報は、待機者情報86として、運行管理装置12に送信される。通信装置16は、この待機者情報86の送信を可能にするために設けられている。
運行管理装置12は、車両52の運行状況を監視し、その運行状況に応じて、車両52の運行を制御する。この運行管理装置12は、物理的には、図3に示すように、プロセッサ22と、記憶装置20と、入出力デバイス24と、通信I/F26と、を有したコンピュータである。プロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ(例えばCPU)や、専用のプロセッサ(例えばGPU、ASIC、FPGA、プログラマブル論理デバイス、等)を含むものである。また、記憶装置20は、半導体メモリ(例えばRAM、ROM、ソリッドステートドライブ等)および磁気ディスク(例えば、ハードディスクドライブ等)の少なくとも一つを含んでもよい。なお、図3では、運行管理装置12を単一のコンピュータとして図示しているが、運行管理装置12は、物理的に分離された複数のコンピュータで構成されてもよい。
運行管理装置12は、機能的には、図2に示すように、計画生成部14と、通信装置16と、運行監視部18と、記憶装置20と、を有している。計画生成部14は、複数の車両52それぞれに対して走行計画80を生成する。また、計画生成部14は、車両52の運行状況によっては、一度生成した走行計画80を修正し、再生成する。この走行計画80の生成および修正については、後に詳説する。
通信装置16は、車両52および駅端末70と無線通信するための装置であり、例えば、WiFiまたはモバイルデータ通信を利用してインターネット通信が可能である。通信装置16は、計画生成部14で生成および再生成された走行計画80を車両52に送信するとともに、位置情報82、乗員情報84および待機者情報86を車両52および駅端末70から受信する。
運行監視部18は、各車両52から送信された位置情報82に基づいて、車両52の運行状況を取得する。具体的には、運行監視部18は、各車両52の位置と、走行計画80と、を照らし合わせ、走行計画80に対する車両52の遅延量ADを算出する。この遅延量ADは、遅延の程度を表す指標であり、例えば、目標時間に対する車両52の遅延時間TDでもよいし、目標位置に対する車両52の遅延距離でもよい。また、遅延量ADは、一つの車両52の遅延の程度を表すものでもよいし、複数の車両52A~52Dの遅延傾向を表すものでもよい。したがって、遅延量ADは、一つの車両52の遅延時間TDまたは遅延距離でもよいし、複数の車両52A~52Dの遅延時間TDまたは遅延距離の統計値(例えば平均値や最大値)でもよい。さらに、遅延量ADは、後に詳説するように、複数のパラメータ(例えば遅延時間TDと最大車間時間TVmax)を重み付け加算した値でもよい。いずれにしても、この運行監視部18で取得された遅延量ADは、記憶装置20に一時記憶される。計画生成部14は、この遅延量ADに基づいて、走行計画80の修正の要否を判断するが、これについても後述する。記憶装置20には、複数の車両52の運行管理装置12のための各種プログラムやデータが記憶されている。
次に、こうした運行管理装置12における走行計画80の生成および修正について詳説する。図4は、図1の交通システム10で用いられる走行計画80の一例を示す図である。図1の例では、交通システム10は、四つの車両52A~52Dを有しており、走行経路50には、四つの駅54a~54dが等間隔に配置されている。また、本例において、各車両52が、走行経路50の1周に要する時間、すなわち、周回時間TCは、20分であるとする。
この場合、運行管理装置12は、各駅54における車両52の発車間隔が、周回時間TCを車両52の数で除した時間、20/4=5分となるように、走行計画80を生成する。走行計画80は、図4に示すように、各駅54における発車タイミングのみが記録されている。例えば、車両52Dに送信される走行計画80Dには、当該車両52Dが、駅54a~54dそれぞれを発車する目標時刻が記録されている。
また、走行計画80は、1周分のタイムスケジュールのみが記録されており、各車両52が、特定の駅、例えば、駅54aに到達したタイミングで、運行管理装置12から車両52に送信される。例えば、車両52Cは、駅54aに到達したタイミング(例えば、6:50付近)で、1周分の走行計画80Cを運行管理装置12から受け取り、車両52Dは、駅54aに到達したタイミング(例えば、6:45付近)で、1周分の走行計画80Dを運行管理装置12から受け取る。
各車両52は、受け取った走行計画80に従って自律走行する。図5は、図4の走行計画80に従って自律走行する各車両52A~52Dのタイミングチャートである。図5において、横軸は、時間を、縦軸は、車両52の位置を、それぞれ示している。各車両52の走行の様子について説明する前に、以下の説明で用いる各種パラメータの意味について簡単に説明する。
以下の説明では、一つの駅54から次の駅54までの距離を「駅間距離DT」と呼ぶ。また、車両52が、一つの駅54を発車してから次の駅54を発車するまでの時間を「駅間所要時間TT」、利用者の乗降のために車両52が駅54で停車する時間を「停車時間TS」と呼ぶ。さらに、一つの駅54を発車してから次の駅54に到達するまでの時間、すなわち、駅間所要時間TTから停車時間TSを減算した時間を「駅間走行時間TR」と呼ぶ。
さらに、移動距離を停車時間TSも含めた移動時間で除した値を「表定速度VS」と呼び、移動距離を停車時間TSも含めない移動時間で除した値を「走行平均速度VA」と呼ぶ。図5のラインM1の傾きは、走行平均速度VAを表しており、図5のラインM2の傾きは、表定速度VSを表している。
図4の走行計画80に従えば、車両52Aは、7:00に駅54aを発車した後、5分後の7:05に駅54bを発車しなければならない。車両52Aは、この5分の間に、駅54aから駅54bへの移動と、利用者の乗降と、を完了するように、その走行平均速度VAを制御する。
具体的に説明すると、車両52は、利用者の標準的な停車時間TSを、計画停車時間TSpとして予め記憶している。そして、車両52は、走行計画80で定められた発車時刻から、この計画停車時間TSpを引いた時刻を、次の駅54への到達目標時刻として算出する。例えば、計画停車時間TSpが1分の場合、車両52Aの駅54bへの到達目標時刻は、7:04である。車両52は、こうして算出された到達目標時刻までに、次の駅54に到達できるように、その走行速度を制御する。
ところで、走行経路50の渋滞状況や、利用者数の増加等に起因して、一部または全ての車両52が、走行計画80に対して遅延する場合がある。かかる遅延が生じた場合、当該遅延している車両52は、走行平均速度VAを上げて駅間走行時間TRを短縮、または、次の駅54での停車時間TSを短縮することで、遅延を解消しようとする。以下では、このように遅延した車両52が駅間走行時間TRまたは停車時間TSを短縮することで、遅延を解消することを、「自車回復」と呼ぶ。
しかしながら、輸送需要や渋滞状況によっては、自車回復が難しい場合がある。特に、駅間距離DTが短い場合、駅間走行時間TRを短縮することは難しいため、遅延を解消するためには、停車時間TSの短縮が重要となる。しかし、遅延により、車間が偏ると、遅延車両52に利用者が集中して、停車時間TSが増加し、遅延がさらに悪化する、というネガティブスパイラルが生じることがある。このネガティブスパイラルについて、図6を参照して説明する。図6は、車両52Aの遅延が生じた場合のタイムスケジュールを示す図である。
図6の例において、各車両52は、遅延が生じていない通常状態においては、一つの駅から次の駅54まで4分で移動し(すなわちTR=4分)、利用者の乗降のために各駅54に1分停車する(すなわちTS=1分)。ここで、車両52Aが駅54aに到着したあと、利用者の乗降に時間がかかり、停車時間TSが2分になったとする。この場合、車両52Aは、駅54aを1分遅れで発車することになる。
本来であれば、この1分の遅れを取り戻すために、車両52Aは、走行平均速度VAを上げて、駅間走行時間TRを短縮する必要がある。しかしながら、駅間距離DTが短い場合には、走行平均速度VAを若干、上げたとしても、駅間走行時間TRを大幅に短縮することは難しい。
図6の例では、こうした理由により、車両52Aが、遅延を解消できないまま、駅54bに、1分遅れで到着している。ここで、遅延が生じていない場合、各駅54において、一つの車両が発車してから、次の車両52が到着するまでの時間(以下「最大待機時間TW」という)は、4分である。しかし、図6に示すように車両52Aの駅54bへの到着が1分遅れた場合、駅54bにおいて、車両52Bが発車してから車両52Aが到着するまでの最大待機時間TWは、5分となる。この場合、車両52Aへの乗車を希望する利用者の数は、遅延が生じていない場合に比べて多くなりやすい。そして、利用者数が増加することで、駅54bにおける車両52Aの停車時間TSも増加し、遅延がさらに拡大しやすくなる。そして、遅延が拡大することで、次の駅54cにおける最大待機時間TW、ひいては、利用者数もさらに増加し、遅延がさらに拡大する。
このように、一度遅延が生じると、当該遅延が原因で、遅延がさらに拡大する、ネガティブスパイラルが発生することがある。そこで、運行管理装置12は、各車両52の遅延時間TDを取得し、この遅延時間TDの大きさによっては、走行計画80そのものを修正し、再生成する。この走行計画80の修正は、一部または全ての車両52の出発タイミングの変更を含む。例えば、各車両52の走行計画80における出発タイミングを、遅延した車両52基準として、後ろに遅らしてもよい。例えば、駅54aにおいて車両52Aの出発が1分遅れた場合、図7に示すように、車両52Aを含めた全ての車両52の出発タイミングが1分、遅れるように、走行計画80を修正してもよい。かかる構成とすることで、最大待機時間TWが徐々に増加することが防止でき、一部の車両52への利用者の集中を防止できる。結果として、更なる遅延の拡大を防止できる。
また、走行計画80の修正は、車両52の台数の変更も含んでよい。例えば、遅延した車両52の前に、新たな車両52を追加してもよい。例えば、駅54aにおいて車両52Aの出発が1分遅れた場合、車両52Aと車両52Bとの間に、新たな車両52Eを追加投入してもよい。この場合、図8に示すように、各駅54での車両52の発車間隔が、20/5=4分になるように、走行計画80を修正する。
このように、車両52の遅延が発生した場合に、等間隔走行となるように、走行計画80そのものを修正し、再生成することで、等間隔運行をより確実に維持できる。ただし、走行計画80が、余りにも頻繁に修正された場合、せっかく計画を立てた意味がなく、利用者の安定した輸送が損なわれる。そこで、運行管理装置12は、各車両52の遅延量ADを取得し、この遅延量ADに基づいて、走行計画80の修正の要否を判断する。以下、この運行管理装置12による走行計画80の修正の要否判断について詳説する。
既述した通り、運行管理装置12には、各車両52から、その位置情報82が送られる。運行監視部18は、この位置情報82に基づいて、各車両52の走行計画80に対する遅延量ADを算出する。なお、この遅延量ADの算出は、一定の時間間隔で行ってもよいし、車両52が特定の位置(例えば特定の駅54)に到着または特定の位置を発車したタイミングで行ってもよい。また、複数の車両52A~52Dそれぞれの遅延量ADを、同時に算出してもよいし、別々のタイミングで算出してもよい。例えば、一定時間ごとに、複数の車両52A~52Dそれぞれの遅延量ADを算出してもよい。また、別の形態として、車両52Aの遅延量ADは、当該車両52Aが駅54aを発車したタイミングで算出し、車両52Dの遅延量ADは、当該車両52Dが駅54aを発車したタイミングで算出してもよい。
運行管理装置12の計画生成部14は、こうして算出された遅延量ADに基づいて、走行計画80の修正の要否を判断する。図9は、最も基本的な要否判断の流れを示すフローチャートである。この図9の例では、計画生成部14は、運行監視部18から遅延量ADを受け取った後(S10)、当該遅延量ADをあらかじめ規定された許容遅延量ADmaxと比較する(S12)。比較の結果、遅延量ADが許容遅延量ADmax超過の場合(S12でYes)、計画生成部14は、走行計画80の修正が必要と判断する(S14)。
また、別の形態として、遅延量ADから遅延が拡大し得る確率、すなわち、遅延悪化確率Qを求めて、当該遅延悪化確率Qに基づいて、走行計画80の修正の要否を判断してもよい。図10は、この場合の判断の流れを説明するフローチャートである。
図10に示すように、計画生成部14は、車両52の遅延が発生した場合、運行監視部18から遅延量ADとして遅延時間TDを取得する(S20)。そして、計画生成部14は、この遅延時間TDに基づいて、当該遅延を回復するために許容できる乗降時間、すなわち許容乗降時間TEmaxを算出する(S22)。許容乗降時間TEmaxは、計画停車時間TSpと短縮走行時間ΔTRとの合計値から、目標短縮時間T*を減算した値である。すなわち、許容乗降時間TEmaxは、以下の式1で表すことができる。
TEmax=TSp+ΔTR-T* 式1
ここで、短縮走行時間ΔTRは、走行平均速度VAを向上することで短縮できる駅間走行時間TRである。また、目標短縮時間T*は、遅延の回復のために期待される目標短縮時間である。この目標短縮時間T*は、通常、遅延時間TDと等しい。
ここで、停車時間TSの短縮量ΔTSは、計画停車時間TSpから乗降時間TEを減算した値、すなわち、ΔTS=TSp-TEとなる。遅延を回復するためには、運行時間の短縮量である(ΔTS+ΔTR)=(TSp-TE+ΔTR)が、目標短縮時間T*より大きい必要がある。つまり、遅延解消には、TSp-TE+ΔTR>T*を満たすことが必要である。この式を整理すると、TE<TSp+ΔTR-T*となり、許容乗降時間TEmaxが式1で得られることが分かる。
具体的な数値を例に挙げて説明する。例えば、遅延が生じていない場合で、車両52Aの駅間走行時間TRが4分、計画停車時間TSpが1分であったとする。そして、車両52Aが駅54aを出発した時点での遅延時間TDが、2分であり、この2分の遅延を、車両52Aが走行経路50を1周、走行完了するまでに解消させたい場合を考える。この場合、走行経路50には四つの駅54a~54dが設けられているため、計画停車時間TSpの合計値は、1×4=4分である。また、走行平均速度VAを向上することで、駅間走行時間の短縮時間ΔTRが、トータルで3分だったとする。この場合、許容乗降時間TEmaxは、TEmax=4+3-2=5分であり、1駅あたりに換算した許容乗降時間TEmaxは、5/4=1.25分となる。この1.25分が、遅延を解消するための許容できる許容乗降時間TEmaxとなる。
許容乗降時間TEmaxが算出できれば、計画生成部14は、乗降時間TEがこの許容乗降時間TEmaxを超える確率、すなわち、遅延悪化確率Qを算出する(S24)。この遅延悪化確率Qを算出するために、運行管理装置12は、その記憶装置20に、乗降時間分布90を記憶している。図11は、乗降時間分布90の一例を示す図である。
乗降時間分布90は、各駅54における乗降時間TEの発生頻度を示すものであり、図11において、横軸は乗降時間TEを、縦軸は発生頻度を示している。こうした乗降時間分布90は、交通システム10を実際に運営した際に得られる実データに基づいて作成されてもよいし、シミュレーションに基づいて作成されてもよい。また、乗降時間分布90は、日時等に応じて、適宜、修正されてもよいが、これについては後述する。
計画生成部14は、算出された許容乗降時間TEmaxを、この乗降時間分布90に照らし合わせることで、遅延悪化確率Qを算出する。例えば、許容乗降時間TEmaxが、図11におけるTbであったとする。この場合、遅延悪化確率Qは、分布曲線L1で囲まれたエリアのうち、TE≧Tbとなる面積(図11における墨ハッチングエリアの面積)を、全エリアの面積で割ることで求めることができる。
計画生成部14は、遅延悪化確率Qが算出できれば、この遅延悪化確率Qを、予め記憶した基準遅延悪化確率Qdefと比較する(S26)。基準遅延悪化確率Qdefは、許容できる遅延悪化確率Qの最大値である。基準遅延悪化確率Qdefの値は、特に限定されないが、例えば50%以下の値、あるいは、30%以下の値であってもよい。
比較の結果、遅延悪化確率Qが、基準遅延悪化確率Qdef未満の場合(S26でNo)、計画生成部14は、車両52が遅延を自車回復できる可能性が高く、走行計画80の修正は不要と判断する。一方、遅延悪化確率Qが、基準遅延悪化確率Qdef以上の場合(S26でYes)、計画生成部14は、自車回復できる可能性は低く、このままでは、ネガティブスパイラルが発生する確率が高いと判断する。この場合、計画生成部14は、一部または全ての車両52の走行計画80の修正が必要と判断する(S28)。計画生成部14により走行計画80が修正され、再生成されれば、通信装置16は、再生成された走行計画80を、対応する車両52それぞれに送信する。各車両52は、修正後の走行計画80を受信すれば、当該修正後の走行計画80を充足できるように、その走行速度や停車時間を変更する。
ここで、遅延悪化確率Qを高精度に算出するためには、乗降時間分布90が正確であることが求められる。そこで、乗降時間分布の精度を高めるために、日時、遅延状況、予約状況、車両52から送られる乗員情報84、および、駅端末70から送られる待機者情報86の少なくとも一つに基づいて、乗降時間分布90を適宜、修正してもよい。図12は、乗降時間分布90の修正の一例を示す図であり、破線は、修正前の、実線は、修正後の乗降時間分布90を示している。
ここで、車両52の利用者数は、日時によって大きく変動する。例えば、平日と休日、通勤時間帯と昼間とでは、利用者数が大きく異なり、乗降時間TEも大きく異なる。そこで、乗降時間分布90を、日時に応じて変化させてもよい。また、一部の車両52が遅延し、駅54における最大待機時間TWが増加した場合、当然ながら、その駅における乗降時間TEが増加しやすい。そこで、遅延状況に応じて乗降時間分布90を変更させてもよい。また、交通システム10が乗車の予約を受け付けている場合、この予約の多寡により、利用者数、ひいては、乗降時間をある程度予測できる。そこで、この予約の状況に応じて、乗降時間分布90を変更させてもよい。
さらに、利用者の人数および属性を検出し、その検出結果に応じて乗降時間分布90を修正してもよい。例えば、車両52から送られる乗員情報84および駅端末70から送られる待機者情報86の少なくとも一方に基づいて、乗降時間分布90を修正してもよい。
ここで、待機者情報86は、駅54で車両52を待つ待機者に関する情報であり、例えば、カメラで駅内を撮像した画像データである。計画生成部14は、この画像データを解析し、駅54で待機する待機者の数を抽出する。計画生成部14は、この待機者情報86を定期的に受け取り、待機者の単位時間当たりの増加量を算出する。そして、得られた増加量に基づいて、車両52が、駅に到達した時点での待機者の総数を推測する。ここで、待機者が多いほど、乗降時間TEは増加しやすい。そこで、計画生成部14は、推測された待機者の総数が多いほど、乗降時間TEが増加するように乗降時間分布90を修正してもよい。
さらに、計画生成部14は、待機者の人数に加え、待機者の属性も考慮して、乗降時間分布90を修正してもよい。ここで、待機者の属性は、各待機者の乗降時間TEに関係する特性であり、例えば、車椅子の利用の有無、白杖の利用の有無、装具の利用の有無、ベビーカーの利用の有無、年齢層の少なくとも一つを含む。一般に、車椅子や白杖、装具、ベビーカーを利用している待機者の場合、利用していない待機者に比べて、乗降に要する時間が長くなる。また、乳幼児および高齢者は、その他の年齢層の待機者に比べて乗降に要する時間が長くなる。そこで、こうした属性に応じて、駅54の待機者の乗降時間を推測し、その推測結果に基づいて乗降時間分布90を修正してもよい。なお、こうした属性は、得られた画像データを、公知の画像認識技術で認識することで抽出できる。
例えば、この場合、計画生成部14は、予め、属性ごとに乗降コストを設定しておく。乗降コストは、例えば、乗降に要する時間が長い属性ほど高くなる。また、計画生成部14は、待機者情報86として送信された駅54の画像データを解析して、待機者の人数および属性を抽出する。そして、抽出された属性に基づいて、待機者一人一人の乗降コストを算出したうえで、その乗降コストを合算する。この合算値が、その駅全体での乗降コストとなる。計画生成部14は、この駅全体での乗降コストが高いほど、乗降時間TEが増加するように、乗降時間分布90を修正してもよい。
また、乗員情報84は、車両52の乗員に関する情報であり、例えば、車内カメラで車内を撮像した画像データである。計画生成部14は、待機者情報86と同様に、この乗員情報84として機能する画像データも解析し、車両52に乗車している乗員の数、または、乗員の数および属性、を抽出する。そして、乗員の人数が多いほど、または、乗員の乗降コストが高いほど、乗降時間TEが増加するように、乗降時間分布90を修正してもよい。
このように、日時や遅延状況等、随時変化する状況に応じて乗降時間分布90を修正するため、乗降時間分布90の精度を向上でき、ひいては、遅延悪化確率Qの精度を向上できる。そして、これにより、より適切なタイミングで走行計画80を修正できる。
次に、走行計画80の修正の要否判断の別の形態について説明する。本例において、計画生成部14は、時間の経過に伴う遅延量ADの増減傾向に基づいて、走行計画80の修正の要否を判断する。これについて、図13を参照して説明する。図13において、薄墨部分は、車両52の理想位置を、実線は、直近の車両52の位置を、破線は、1周分過去の車両52の位置を、それぞれ示している。
これまで説明した通り、車両52が、走行計画80に対して遅延した場合、各車両52は、走行平均速度VAの向上、および、停車時間TSの短縮の少なくとも一方を行い、遅延の解消を図る。こうした対策の結果、遅延を自車回復できる場合、走行計画80の修正は不要となる。一方、遅延を自車回復できない場合には、走行計画80の修正が必要となる。
ここで、時間の経過とともに遅延量ADが低下すれば、自車回復できる可能性が高い。そこで、本例では、時間の経過に伴う遅延量ADの増減傾向を取得し、この増減傾向に基づいて、走行計画80の修正の要否を判断する。具体的には、計画生成部14は、運行監視部18で算出された遅延量ADを、その取得タイミングと対応付けて記憶装置20に記憶する。そして、計画生成部14は、直近の遅延量AD[n]を、規定の比較期間分だけ過去の遅延量AD[n-1]から減算した値を、遅延量差分ΔADとして算出する。すなわち、ΔAD=AD[n-1]-AD[n]の演算を行う。
ここで、「比較期間」は、遅延の解消傾向を見ることができる程度の期間であれば特に限定されない。ただし、通常、遅延の解消には、駅54での停車時間TSの短縮が大きく寄与する。そのため、「比較期間」は、車両52での駅54での停車・発車イベントを含む期間としてもよい。したがって、比較期間は、例えば、複数駅分、走行する期間でもよいし、走行経路50をN周分、走行する期間でもよい。以下の説明では、「比較期間」として、走行経路50を1周分、走行する期間を設定する。この場合、図13における直近の車両52(実線)と、過去の車両52(破線)との差分距離に応じた遅延量ADが、遅延量差分ΔADとなる。
遅延量差分ΔADが得られれば、計画生成部14は、この遅延量差分ΔADと、予め規定された差分基準ΔADdefと、を比較する。比較の結果、遅延量差分ΔADが、差分基準ΔADdef超過の場合、遅延量ADは、時間の経過とともに低下しており、遅延は改善される傾向にあると判断できる。したがって、ΔAD>ΔADdefの場合、計画生成部14は、走行計画80の修正は不要と判断する。
一方、遅延量差分ΔADが、差分基準ΔADdef以下の場合、時間が経過しても遅延が十分に改善されていない、あるいは、時間の経過とともに遅延が悪化している、と判断できる。したがって、ΔAD>ΔADdefの場合、計画生成部14は、当該遅延を改善できるように、一部または全ての車両52の走行計画80の修正が必要と判断する。
例えば、図13の例では、車両52Bは、1周過去(破線)に比べて、直近(実線)の方が遅延量ADが小さくなっており、ΔADが大きい。この場合、車両52Bは、遅延を自車回復できる可能性が高いため、走行計画80の修正は不要である。一方、車両52Aは、1周過去(破線)に比べて、直近(実線)の方が遅延量ADが大きくなっており、ΔADの値はマイナスである。この場合、車両52Aは、遅延を自車回復できる可能性が低いため、走行計画80を修正する。そして、このように、時間の経過に伴う遅延量ADの増減傾向に基づいて、走行計画80の修正の要否を判断することで、より適切なタイミングで、走行計画80を修正できる。
ところで、遅延量差分ΔADの値は、遅延が継続および拡大した場合だけでなく、そもそも遅延が生じていない場合にも、小さい値をとる。例えば、図13における車両52Cのように、直近および1周分過去のいずれにおいても、走行計画80からの遅延が少ない場合、遅延量差分ΔADは、差分基準ΔADdef未満となるおそれがある。しかし、当然ながら、図13における車両52Cは、走行計画80の修正は不要である。そこで、遅延が生じていないにも関わらず、走行計画80の修正が必要と誤判断されることを防止するために、遅延量差分ΔADの算出は、一定以上の遅延が継続している場合にのみ実行する。
より具体的に説明すると、計画生成部14は、運行監視部18から遅延量ADを取得した場合、当該遅延量ADと、予め規定の基準遅延量ADdefと、を比較する。比較の結果、遅延量ADが、基準遅延量ADdef未満の場合、計画生成部14は、遅延が生じていないと判断し、その場で処理を終了する。一方、遅延量が、基準遅延量ADdef以上の場合、計画生成部14は、得られた遅延量ADを、その取得タイミングと対応付けて記憶装置20に記憶したうえで、遅延量差分ΔAD等の算出を行う。
ここで、遅延発生の判断基準となる基準遅延量ADdefの値は、特に限定されず、交通システム10の要求仕様や、過去の実績などに応じて設定されればよい。例えば、交通システム10の過去の運行データから遅延量AD(例えば遅延時間TD)と、遅延回復確率と、の相関を取得し、この相関に基づいて基準遅延量ADdefを決定してもよい。これについて、図14を参照して説明する。
図14は、遅延回復確率曲線L2の一例を示すグラフであり、横軸は、遅延量ADを、縦軸は、遅延回復確率を示している。この遅延回復確率曲線L2は、過去の運行データを分析し、遅延量ADごとに遅延を自車回復できた確率を算出することで作成できる。なお、遅延が「回復」とは、遅延が発生した後、規定の許容時間内に、遅延量ADを許容誤差以内に低減できた場合を意味する。
基準遅延量ADdefは、この遅延回復確率曲線L2に基づいて決定されてもよい。例えば、遅延回復確率曲線L2から、遅延回復確率が所定の値(例えば「50%」等)となる遅延量ADを特定し、当該遅延量ADを、基準遅延量ADdefと設定してもよい。なお、この場合、所定の値は、30%~60%の範囲の数値でもよい。また、別の形態として、図14に示すように、遅延回復確率曲線L2の変曲点Piを特定し、当該変曲点Piに対応する遅延量ADを、基準遅延量ADdefと設定してもよい。
なお、ここで、取り扱う遅延量ADは、一つの車両52の遅延の程度を表す量でもよいし、複数車両52A~52D全体での遅延の程度を表す量でもよい。したがって、遅延量ADは、一つの車両52の遅延時間TDや遅延距離でもよい。また、別の形態として、遅延量ADは、複数の52A~52Dの遅延時間TDまたは遅延距離の平均値や最大値でもよい。さらに、遅延量ADは、複数のパラメータを重み付け加算した値でもよい。例えば、遅延量ADは、複数の車両52の遅延時間の平均値TDaveと、最大車間時間TVmaxと、を重み付け加算した値でもよい。ここで、最大車間時間TVmaxとは、複数の車両52の車間のうち、最大となる車間距離に対応する時間であり、最大車間距離DVmaxを車両52の走行平均速度VAまたは表定速度Vsで除した値である。図15の例では、車両52Aと車両52Bとの車間距離に対応する時間が、最大車間時間TVmaxである。この最大車間時間TVmaxと、遅延時間の平均値TDaveと、を所定の比率で重み付け加算した値を遅延量ADとして用いてもよい。すなわち、運行監視部18は、式2により、遅延量ADを算出してもよい。なお、式2におけるAは、0超過1未満の係数である。
AD=A×TVmax+(1-A)×TDave 式2
このように、遅延量ADを、遅延時間の平均値TDaveと、最大車間時間TVmaxと、から算出することで、自車回復が困難な遅延をより確実に検出できる。すなわち、図16に示すように、全ての車両52A~52Dが大きく遅延している場合、遅延時間の平均値TDaveも大きくなる。この場合、平均値TDaveをそのまま遅延量ADとして用いても、問題ない。一方、図15に示すように、一部の車両52(図示例では車両52A)のみが大きく遅延している場合、平均値TDaveは、必ずしも大きくならない。そのため、平均値TDaveをそのまま遅延量として用いた場合、図15の状態を、遅延発生していると判断できないおそれがある。一方、上述したように、平均値TDaveと最大車間時間TVmaxとを重み付け加算した値を遅延量ADとして用いた場合、図15の状態を遅延状態として検出できる。結果として、必要なタイミングで、走行計画80の修正の要否判断ができる。
次に、走行計画80の修正の要否判断の流れについて図17を参照して説明する。修正の要否判断を行う場合、計画生成部14は、まず、初期化処理を実行する(S40)。具体的には、計画生成部14は、パラメータnを1に設定する。また、記憶装置20に、遅延量AD[n]、遅延量AD[n-1]が記憶されている場合には、これを削除する。
続いて、計画生成部14は、運行監視部18から遅延量ADを取得する(S42)。遅延量ADが取得できれば、計画生成部14は、予め規定された基準遅延量ADdefと遅延量ADとを比較する(S44)。比較の結果、AD<ADdefの場合(S44でNo)、計画生成部14は、遅延は発生していないと判断し、S40に戻る。一方、AD≧ADdefの場合(S44でYes)、計画生成部14は、現在の遅延量ADをAD[n]として記憶装置20に一時的に記憶させる(S46)。
続いて、計画生成部14は、記憶装置20に、過去の遅延量、すなわち、AD[n-1]が記憶されているか否かを確認する(S48)。確認の結果、AD[n-1]が記憶されていない場合(S48でNo)、現在は、遅延が発生した直後であると判断できる。この場合、計画生成部14は、パラメータnをインクリメントしたうえで(S54)、ステップS42に戻る。
一方、AD[n-1]が記憶されている場合(S48でYes)、計画生成部14は、直近の遅延量AD[n]を、過去の遅延量AD[n-1]から減算して、遅延量差分ΔADを算出する(S50)。そして、この遅延量差分ΔADと差分基準ΔADdefと比較する(S52)。比較の結果、ΔAD>ΔADdefの場合(S52でNo)、時間の経過とともに遅延量ADが徐々に減少しており、このまま、自車回復できる可能性が高いと判断できる。したがって、この場合、計画生成部14は、パラメータnをインクリメントしたうえで(S54)、走行計画80の修正を行うことなく、ステップS42に戻る。
一方、ΔDL≦ΔDLdefの場合(S52でYes)、時間が経過しても遅延量ADが殆んど変化しない、または、遅延量ADが徐々に増加しており、このまま、自車回復できる可能性が低いと判断できる。したがって、この場合、計画生成部14は、遅延を早期に回復できるように、一部または全ての車両52の走行計画80の修正が必要と判断する(S56)。そして、これまでの説明から明らかなとおり、本例によれば、遅延の回復傾向をみて、走行計画80の修正の要否を判断するため、より適切なタイミングで走行計画80を修正できる。
ところで、走行計画80を修正した直後は、走行計画80に対する各車両52の遅延量ADが大きくなることが多い。かかる場合において、図9、図10、図17のフローを適用した場合、走行計画80が不必要に、頻繁に修正されるおそれがある。そこで、走行計画80を修正した場合には、その後一定期間の間は、走行計画80の修正は、不要と判断するようにしてもよい。
10 交通システム、12 運行管理装置、14 計画生成部、16 通信装置、18 運行監視部、20 記憶装置、22 プロセッサ、24 入出力デバイス、26 通信I/F、50 走行経路、52 車両、54 駅、56 自動運転ユニット、58 駆動ユニット、60 自動運転コントローラ、62 環境センサ、64 車内センサ、66 位置センサ、68 通信装置、70 駅端末、72 駅内センサ、74 通信装置、80 走行計画、82 位置情報、84 乗員情報、86 待機者情報、90 乗降時間分布。

Claims (10)

  1. 複数の駅が設定された規定の走行経路を自律走行する複数の車両それぞれについて、少なくとも前記駅での発車タイミングを含む走行計画を生成する計画生成部と、
    前記計画生成部で生成された前記走行計画を対応する車両に送信する通信装置と、
    前記走行計画に対する前記車両の遅延量を取得する運行監視部と、
    を備え、前記計画生成部は、前記運行監視部で取得された前記遅延量に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断し、前記修正が必要な場合に前記走行計画を修正し、
    前記運行監視部は、前記遅延量として、前記走行計画に対する前記車両の遅延時間を取得し、
    前記計画生成部は、
    少なくとも前記遅延時間に基づいて、遅延の拡大を防止できる最大乗降時間を許容乗降時間として算出し、
    前記駅における乗降時間の確率分布である乗降時間分布に前記許容乗降時間を照らし合わせ、前記許容乗降時間以上の乗降時間が発生する確率を遅延増加確率として算出し、
    前記遅延増加確率が規定の基準増加率以上の場合に、前記走行計画の修正が必要と判断する、
    ことを特徴とする運行管理装置。
  2. 請求項に記載の運行管理装置であって、
    前記計画生成部は、前記乗降時間分布を、日時、遅延状況、予約状況、前記車両から送信される乗員に関する乗員情報、および、前記駅に設けられた駅端末から送信される前記駅での待機者に関する待機者情報の少なくとも一つに基づいて修正する、ことを特徴とする運行管理装置。
  3. 請求項に記載の運行管理装置であって、
    前記乗員情報および前記待機者情報は、前記乗員または前記待機者の数およびその属性を含み、
    前記属性は、車椅子の利用の有無、白杖の利用の有無、ベビーカーの利用の有無、装具の利用の有無、および年齢層の少なくとも一つを含む、
    ことを特徴とする運行管理装置。
  4. 請求項またはに記載の運行管理装置であって、
    前記計画生成部は、前記待機者情報に基づいて、前記駅における単位時間当たりの前記待機者の増加量を算出し、前記増加量に基づいて前記車両が前記駅に到達した時点での前記待機者の総数を推測し、推測された前記総数が多いほど前記乗降時間が増加するように前記乗降時間分布を修正する、ことを特徴とする運行管理装置。
  5. 請求項1に記載の運行管理装置であって、
    前記計画生成部は、前記遅延量の経時的変化に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断する、ことを特徴とする運行管理装置。
  6. 請求項に記載の運行管理装置であって、
    前記計画生成部は、直近の前記遅延量を、所定の比較期間分過去の前記遅延量から減算した値である遅延量差分が、規定の差分基準以下の場合に、前記走行計画の修正が必要と判断する、
    ことを特徴とする運行管理装置。
  7. 請求項に記載の運行管理装置であって、
    前記計画生成部は、前記遅延量が規定の基準遅延量未満の場合には、前記走行計画の修正の要否の判断を行わない、ことを特徴とする運行管理装置。
  8. 複数の駅が設定された規定の走行経路を自律走行する複数の車両それぞれについて、少なくとも前記駅での発車タイミングを含む走行計画を生成する計画生成部と、
    前記計画生成部で生成された前記走行計画を対応する車両に送信する通信装置と、
    前記走行計画に対する前記車両の遅延量を取得する運行監視部と、
    を備え、前記計画生成部は、前記運行監視部で取得された前記遅延量に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断し、前記修正が必要な場合に前記走行計画を修正し、
    前記計画生成部は、前記遅延量の経時的変化に基づいて、前記走行計画の修正の要否を判断し、
    前記計画生成部は、直近の前記遅延量を、所定の比較期間分過去の前記遅延量から減算した値である遅延量差分が、規定の差分基準以下の場合に、前記走行計画の修正が必要と判断し、
    前記計画生成部は、前記遅延量が規定の基準遅延量未満の場合には、前記走行計画の修正の要否の判断を行わない、
    ことを特徴とする運行管理装置。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載の運行管理装置であって、
    前記計画生成部は、前記走行計画の修正の実行後、一定時間経過するまで、前記走行計画の修正が不要と判断する、ことを特徴とする運行管理装置。
  10. 複数の駅が設定された規定の走行経路を走行計画に従って自律走行する複数の車両と、
    請求項1から9のいずれか1項に記載の運行管理装置と、
    を備える、ことを特徴とする交通システム。
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