JP7371040B2 - Operation status estimation system and operation status estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、バス、鉄道、路面電車、船舶、タクシーなどの移動体の遅延を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating delays of moving objects such as buses, trains, streetcars, ships, and taxis.
バス、鉄道、路面電車、船舶、一部のタクシーなどの移動体は、時刻表に従って運行されている。これらの移動体は、時刻表通りに運行されることが望ましいが、事故、工事、天候、渋滞など様々な理由から遅延することがある。ここで、恒常的な遅延の場合には時刻表を変更することで対応できる場合もあるが、通常時刻表より早く出発することはできない(一例として、日本国内に関して言えば規制されている)ため、平均的な走行時間をもとに、時刻表を適切に定めることはできない。従って、このような理由から、時刻表が更新されても、なおも継続的に恒常的遅延が発生する状況がある。また、ユーザへのわかりやすさを鑑みて、同じ路線の便について、出発時刻が違っても同じ時間で(例えば1時間ずれで)走行するような時刻表を設定することが多い。 Mobile vehicles such as buses, trains, streetcars, ships, and some taxis operate according to timetables. Although it is desirable that these vehicles operate according to timetables, delays may occur due to various reasons such as accidents, construction, weather, and traffic jams. In the case of constant delays, it may be possible to respond by changing the timetable, but it is not possible to depart earlier than the normal timetable (as an example, this is regulated within Japan). , it is not possible to appropriately determine a timetable based on the average travel time. Therefore, for these reasons, even if the timetable is updated, there are situations where permanent delays still occur. Furthermore, in order to make it easier for users to understand, timetables are often set such that flights on the same route run at the same time (for example, with an hour difference) even if their departure times are different.
そして、現在では、情報通信技術の発展から時々刻々と変わる移動体の位置情報が利用可能となってきた。これに加えて、GTFS(General Transit Feed Specification)やGTFS-RTなどの事業者間で共通的に使えるデータフォーマットの検討が国内外で進んでいる。このような背景から、ユーザの利便性を向上するための共通的な遅延予測技術が求められている。 Nowadays, with the development of information and communication technology, it has become possible to use location information of mobile objects that changes from moment to moment. In addition, studies are progressing both domestically and internationally on data formats that can be commonly used by carriers, such as GTFS (General Transit Feed Specification) and GTFS-RT. Against this background, there is a need for a common delay prediction technique to improve user convenience.
ここで、特許文献1は、「鉄道の所定区間の駅毎における各列車の到着時刻及び出発時刻の内の少なくともいずれかを用いて複数の説明変数を算出する算出部と、前記鉄道の前記所定区間内の所定の駅及び所定の列車における遅延時間を目的変数とし、前記複数の説明変数の中から前記目的変数に対して所定の寄与を有する説明変数を選択して、前記目的変数に対する回帰式を生成する生成部と、前記回帰式に基づいて、前記遅延時間に関する情報を表示部に表示させる表示制御部と、を備える遅延時間分析装置」を開示する。
Here,
ここで、昨今においては、位置を特定するためのGPS装置が移動体に取り付けられることが多くなっているが、特許文献1に記載の技術では、鉄道の駅毎の到着時刻および出発時刻に基づいているため、GPS(Global Positioning System)などで取得するリアルタイムの移動体の情報を反映して遅延を推定することができないという問題がある。
Nowadays, GPS devices are often attached to moving objects to identify the location, but the technology described in
さらに、バスや路面電車などでは、ストップ(停車する目的の場所であり、例えば、バス停)における正確な到着時刻や出発時刻を取得する手段がないこともある。また、利用者がいない場合、そのまま通過することもあり、到着時刻や出発時刻を得ることが難しい場合もある。そのため、特許文献1に記載の技術の基礎データである駅毎の到着時刻および出発時刻に相当する情報が得られず、特許文献1に記載の技術が活用できないこととなる。
Furthermore, for buses, streetcars, etc., there may be no means to obtain accurate arrival and departure times at stops (destinations, such as bus stops). Furthermore, if there are no users, they may simply pass through the station, making it difficult to obtain arrival and departure times. Therefore, information corresponding to the arrival time and departure time for each station, which is the basic data of the technology described in
そこで、本発明は、より細かい粒度で現在の遅延時間を推定することができる運行状態推定システム、および、運行状態推定方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an operation state estimation system and an operation state estimation method that can estimate the current delay time with finer granularity.
本発明の第1の態様によれば、下記の運行状態推定システムが提供される。すなわち、運行状態推定システムは、プロセッサを備える。プロセッサは、(1)通過時刻推定モデル構築部を実行して、経路情報と、時刻表と、走行履歴に基づく移動体の位置情報と、を少なくとも用いて、または、移動体の停車地の位置および停車地における時刻表の情報と、前記情報を線形補完することにより取得することができる情報と、を少なくとも用いて、運行パターンに共通性のある単位で、移動体の現在位置の情報の入力に応じて移動体の出発からの経過時間を推定する通過時刻推定モデルを構築する。プロセッサは、(2)推論部を実行して、通過時刻推定モデルから出力される経過時間から、移動体の現在の遅延時間を求める。プロセッサは、(3)公開部を実行して、推論部の実行により求められる移動体の運行状態をユーザに提示する。 According to a first aspect of the present invention, the following driving state estimation system is provided. That is, the operating state estimation system includes a processor. The processor (1) executes the passage time estimation model construction unit and uses at least the route information, the timetable, and the position information of the mobile body based on the travel history, or calculates the position of the stop of the mobile body. Input information on the current location of the mobile object in units that have commonality in the operation pattern, using at least information on the timetable at the stop and the information that can be obtained by linearly interpolating the above information. A transit time estimation model is constructed to estimate the elapsed time from the departure of the mobile object according to the following. The processor (2) executes the inference unit to determine the current delay time of the mobile object from the elapsed time output from the passing time estimation model. The processor (3) executes the disclosure section to present to the user the operating state of the mobile body determined by the execution of the inference section.
本発明の第2の態様によれば、下記の運行状態推定方法が提供される。すなわち、運行状態推定方法は、(1)経路情報と、時刻表と、走行履歴に基づく移動体の位置情報と、を少なくとも用いて、または、移動体の停車地の位置および前記停車地における時刻表の情報と、前記情報を線形補完することにより取得することができる情報と、を少なくとも用いて、運行パターンに共通性のある単位で、移動体の現在位置の情報の入力に応じて前記移動体の出発からの経過時間を推定する通過時刻推定モデルを構築し、(2)通過時刻推定モデルから出力される経過時間から、移動体の現在の遅延時間を求め、(3)求められた移動体の運行状態をユーザに提示する。 According to the second aspect of the present invention, the following driving state estimation method is provided. That is, the operation state estimation method uses at least (1) route information, a timetable, and position information of a mobile body based on a travel history, or the position of a stop of a mobile body and the time at the stop. Using at least the information in the table and the information that can be obtained by linearly interpolating the information, the movement is performed in accordance with the input of information on the current position of the mobile object in units that have commonality in the operation pattern. Build a transit time estimation model that estimates the elapsed time from the departure of the moving object, (2) calculate the current delay time of the moving object from the elapsed time output from the transit time estimation model, and (3) calculate the determined movement. The operating state of the body is presented to the user.
本発明によれば、任意の移動体の位置を特定した情報に対する出発からの経過時間を推定する通過時刻推定モデルを用いることにより、細かい粒度で現在の遅延時間を推定することが可能となる。 According to the present invention, by using a passing time estimation model that estimates the elapsed time from departure for information specifying the position of an arbitrary moving object, it becomes possible to estimate the current delay time with fine granularity.
さらに、運行中の移動体の位置を特定するための情報が得られれば、正確な到着時刻や出発時刻を取得することができない場合であっても、移動体の遅延時間を予測することができる。例えば、バスや路面電車のように、利用者がいないことによりそのまま通過することがあり、ストップでの到着時刻や出発時刻を正確に得ることが難しい場合であっても、移動体の遅延時間を予測することができる。 Furthermore, if information to identify the location of a moving object in operation is obtained, it is possible to predict the delay time of the moving object even if accurate arrival and departure times cannot be obtained. . For example, buses and streetcars may pass through without passengers, and even if it is difficult to obtain accurate arrival and departure times at the stop, the delay time of the moving object is Can be predicted.
以下、図面を適宜に参照しながら本発明を実施するための代表的な形態を説明する。本実施形態では、バスを移動体とする例として説明する。ただし、鉄道、路面電車、船舶、タクシーなどのほかの移動体でも同様である。まず概略を述べる。 Hereinafter, typical embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. This embodiment will be described as an example in which a bus is used as a moving object. However, the same applies to other moving bodies such as trains, streetcars, ships, and taxis. First, I will give an overview.
本実施形態における運行状態推定システムの処理は、構築フェーズと、推論フェーズと、に分けられる。構築フェーズは、便、時刻表、経路などの静的データと、実際に運行される中で車両や環境設備から得られる位置、発着情報、車両内の混雑状況などの動的データと、天候情報や交通情報などの周辺情報と、を収集し、運行状態の推定に用いる通過時刻推定モデルと遅延時間予測モデルとを構築する処理を行う。推論フェーズは、前述した静的データと、走行中の車両の動的データと、周辺情報と、を用いて、現在あるいは将来の遅延時間の推定値、ならびに、推定結果の信頼度に関する情報を算出し、ユーザに結果を提示する処理を行う。 The processing of the driving state estimation system in this embodiment is divided into a construction phase and an inference phase. The construction phase consists of static data such as flights, timetables, routes, etc., dynamic data obtained from vehicles and environmental equipment during actual operation such as location, departure/arrival information, congestion status in vehicles, and weather information. and surrounding information such as traffic information, and performs processing to construct a passing time estimation model and delay time prediction model used for estimating operating conditions. The inference phase uses the above-mentioned static data, dynamic data of the vehicle in motion, and surrounding information to calculate the estimated value of the current or future delay time and information regarding the reliability of the estimation result. and performs the process of presenting the results to the user.
構築フェーズでは、まず前述の静的データと動的データが収集される。動的データは、初回構築時では例えば1か月収集される。ただし、この期間は自由に選択することができる。次に、静的データと動的データを用いて、運行経路上のある位置に対する始発の時刻を0としてそれからの経過時間(通過時刻と呼ぶことがある)を推定する通過時刻推定モデルが構築される。ここで、運行経路において同じ位置を2度以上通る場合、訪れた回数などを特定できる情報が考慮される。なお、説明を簡単にするために、以後単に位置と書いた場合であっても、前述情報を考慮しているものとする。 In the construction phase, the static data and dynamic data described above are first collected. Dynamic data is collected for one month, for example, at the time of initial construction. However, this period can be freely selected. Next, using static data and dynamic data, a transit time estimation model is constructed that estimates the elapsed time (sometimes referred to as transit time) from the first train to a certain location on the route as 0. Ru. Here, if the same location is passed twice or more on the route, information that can identify the number of visits is taken into consideration. In order to simplify the explanation, it is assumed that the above-mentioned information is taken into consideration even when the term "position" is simply written hereinafter.
通過時刻推定モデルは、直感的には任意の位置に対する時刻表のようなものであり、このモデルとリアルタイムの位置情報を用いることで、より粒度の細かい状態推定が可能となる。 Intuitively, the passing time estimation model is like a timetable for an arbitrary location, and by using this model and real-time location information, more fine-grained state estimation becomes possible.
動的データと通過時刻推定モデルを使って各時刻での推定遅延時間を算出することができるが(つまり、位置情報を取得した時刻での推定遅延時間を算出することができるが)、運行された各便に対する各時刻での推定遅延時間を推定遅延時間列と呼ぶとすると、運行された各便の遅れ方は日によって異なるので、推定遅延時間列の長さはそれぞれ異なる。そこで、代表的な経路上の位置(所定の位置)を用いた標準化(固定長化)が行われる。その後、標準化された推定遅延時間列、日時、前述の周辺情報等の情報を使って、部分的に与えられた推定遅延時間列およびその他の情報から遅延時間(予測遅延時間と呼ぶ)を算出する遅延時間予測モデルが構築される。 Although it is possible to calculate the estimated delay time at each time using dynamic data and a transit time estimation model (in other words, it is possible to calculate the estimated delay time at the time when position information is acquired), If the estimated delay time at each time for each flight is called an estimated delay time sequence, the length of the estimated delay time sequence will differ depending on the day because the delay of each operated flight differs from day to day. Therefore, standardization (fixed length) using positions (predetermined positions) on a typical route is performed. Then, using information such as the standardized estimated delay time sequence, date and time, and the aforementioned peripheral information, the delay time (referred to as predicted delay time) is calculated from the partially given estimated delay time sequence and other information. A delay time prediction model is constructed.
推論フェーズでは、まず走行中の車両に関する動的データが収集される。そして、収集された動的データと静的データと通過時刻推定モデルとを用いて、走行中の車両に関する推定遅延時間が算出される。次に、推定遅延時間と周辺情報と遅延時間予測モデルとを用いて、予測遅延時間が算出される。さらに、復元誤差、および、予測に使う入力の調節(マスク)に基づく、信頼度が算出される。そして、これらの情報が運行状況としてユーザに提示される。 In the inference phase, dynamic data about the moving vehicle is first collected. Then, the estimated delay time for the running vehicle is calculated using the collected dynamic data, static data, and passing time estimation model. Next, a predicted delay time is calculated using the estimated delay time, peripheral information, and delay time prediction model. Furthermore, a reliability level is calculated based on the reconstruction error and the adjustment (mask) of the input used for prediction. This information is then presented to the user as the operating status.
次に、図1を参照しながら、本実施形態における運行状態推定システムの構成について説明する。運行状態推定システムは、運行状態を推定する運行状態推定サーバ10と、乗客を輸送する車両11と、車両の状態をカメラ等のセンサで計測する環境設備12と、交通情報サービス13と、天候情報サービス14と、スマートフォンやパーソナルコンピュータ(PC)などのユーザ端末15と、を備える。なお、ユーザ端末15を操作するユーザ16は、車両11の乗客であってもよいし、車両11の乗客でなくてもよい。
Next, the configuration of the driving state estimation system in this embodiment will be described with reference to FIG. 1. The operation status estimation system includes an operation
運行状態推定システムの構成要素は、WWW(World Wide Web)経由で相互に接続される。なお、本実施形態では、WWW経由で接続されるとしたが、他の通信手段が用いられてもよい。また、上記構成要素は一例であり、要素数は増減してもよい。例えば、運行状態推定サーバ10が2以上のサーバで構成されていても構わない。また、前述の動的データが収集できればよく、動的データは、車両11と環境設備12の何れか一方から取得してもよいし、両方から取得してもよい。また、車両11から動的データを取得する場合、環境設備12が省略されてもよい。
The components of the driving state estimation system are interconnected via WWW (World Wide Web). Note that in this embodiment, the connection is made via WWW, but other communication means may be used. Further, the above-mentioned constituent elements are merely examples, and the number of elements may be increased or decreased. For example, the operation
次に、図1と図2を参照しながら、機能とハードウェアの対応について説明する。CPU(Central Processing Unit)1H101が、ROM(Read Only Memory)1H102もしくは外部記憶装置1H104に格納されたプログラムをRAM(Random Access Memory)1H103に読み込み、通信I/F(Interface)1H105、マウスやキーボード等に代表される外部入力装置1H106、ディスプレイなどに代表される外部出力装置1H107を制御することにより、運行状態推定システムの運行状態推定サーバ10が備える収集部101、通過時刻推定モデル構築部102、遅延時間予測モデル構築部103、推論部104、公開部105、データ管理部106は、実現される(機能する)。
Next, the correspondence between functions and hardware will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. A CPU (Central Processing Unit) 1H101 loads a program stored in a ROM (Read Only Memory) 1H102 or an external storage device 1H104 into a RAM (Random Access Memory) 1H103, and uses a communication I/F (Interfacial ce) 1H105, mouse, keyboard, etc. By controlling an external input device 1H106 represented by 1H106 and an external output device 1H107 represented by a display, etc., the
次に、図を参照しながら各データの構造について説明する。まず、図3を参照しながら、運行状態推定サーバ10が交通情報サービス13から収集し、データ管理部106で管理される便データ1D1について説明する。便データ1D1は、運行される便の基本情報を表すデータであり、便ID(1D101)と、便名称(1D102)と、時刻表ID(1D103)と、グループID(1D104)と、経路ID(1D105)と、を備える。便ID(1D101)は、便を特定するための識別子である。便名称(1D102)は、便ID(1D101)に対応する名称である。時刻表ID(1D103)は、時刻表を特定するための識別子である。グループID(1D104)は、ある2つの便の経路が同じであり、かつ、時刻表の経過時刻(始発時刻を時刻0としたときの経過時間)も同じであることを保証するための識別子である。つまり、移動体の運行パターンに共通性があることを保障するための識別子である。経路ID(1D105)は、経路を特定するための識別子である。
Next, the structure of each data will be explained with reference to the figures. First, with reference to FIG. 3, the flight data 1D1 collected by the traffic
図3に示したデータの具体的な説明を補足する。「XY-LINE-OUT-W600」は、平日の6時に出発するX駅からY駅に向かう往路の便を表していて、R0で特定される経路とST10000で特定される時刻表に従って運行される。「XY-LINE-OUT-H610」は、「XY-LINE-OUT-W600」に対応する休日の便を表している。この例では、休日との経路は同じであるが、出発時刻は異なっているので、グループID(1D104)は異なる。その一方、「XY-LINE-OUT-W700」は、「XY-LINE-OUT-W600」の1時間後に出発するX駅からY駅に向かう往路の便を表している。この便は、「XY-LINE-OUT-W600」の経路と時刻表の経過時間が同じであるため、「XY-LINE-OUT-W600」と同じグループID(1D104)であるG10000が登録されている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 3 will be supplemented. "XY-LINE-OUT-W600" represents an outbound flight from station X to station Y that departs at 6 o'clock on weekdays, and operates according to the route specified by R0 and the timetable specified by ST10000. . "XY-LINE-OUT-H610" represents a holiday flight corresponding to "XY-LINE-OUT-W600". In this example, the routes to and from holidays are the same, but the departure times are different, so the group IDs (1D104) are different. On the other hand, "XY-LINE-OUT-W700" represents an outbound flight from Station X to Station Y that departs one hour after "XY-LINE-OUT-W600". This flight has the same route and timetable elapsed time as "XY-LINE-OUT-W600", so G10000, which has the same group ID (1D104) as "XY-LINE-OUT-W600", is registered. There is.
次に、図4を参照しながら、運行状態推定サーバ10が交通情報サービス13から収集し、データ管理部106で管理される時刻表データ1D2を説明する。時刻表データ1D2は、時刻表を表すデータであり、時刻表ID(1D201)と、時刻表順序(1D202)と、到着時刻(1D203)と、出発時刻(1D204)と、ストップID(1D205)と、を備える。時刻表ID(1D201)は、便データ1D1の時刻表ID(1D103)に対応しており、時刻表順序(1D202)との組み合わせで時刻表データが特定される。時刻表順序(1D202)は、ある便のストップの順序を表し、小さい数値から大きい数値の順序に訪れることを表す。なお、連番である必要はない。到着時刻(1D203)と出発時刻(1D204)は、ストップの到着時刻と出発時刻を表す。なお、停車時間がほとんどない場合には、この2つには同じ時刻が登録される。バスでは多くの場合で同時刻となるが、鉄道では1~数分程度の停車時間があることが多い。ストップID(1D205)は、ある便のストップを特定するための識別子を表す。
Next, with reference to FIG. 4, timetable data 1D2 collected by the operation
図4に示したデータの具体的な説明を補足する。この例は、前述の「XY-LINE-OUT-W600」の時刻表を含んでいて、ストップIDが「S1,S2,S3,・・・」と停車していくことを表す。また、その到着ならびに出発時刻が「6:00,6:01,6:04,・・・」となることを表している。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 4 will be supplemented. This example includes the aforementioned timetable "XY-LINE-OUT-W600" and indicates that the stop IDs are "S1, S2, S3, . . . ". It also indicates that the arrival and departure times will be "6:00, 6:01, 6:04, . . .".
次に、図5を参照しながら、運行状態推定サーバ10が交通情報サービス13から収集し、データ管理部106で管理される経路データ1D3を説明する。経路データ1D3は、車両が走行する経路を表しており、経路ID(1D301)と、経路番号(1D302)と、経路緯度(1D303)と、経路経度(1D304)と、ストップID(1D305)と、ストップ名称(1D306)と、を備える。なお、経路データ1D3は、時刻表データ1D2の場合よりも細かい粒度となっている。経路ID(1D301)は、便データ1D1の経路ID(1D105)に対応しており、経路番号(1D302)と併せて経路データ1D3を特定するための識別子である。経路番号(1D302)は、経路の各位置の走行順序を表しており、0、1、2、・・・と、連番の値が登録される。経路緯度(1D303)と経路経度(1D304)は、地理座標系での位置を表す。ストップID(1D305)とストップ名称(1D306)は、その位置がストップである場合にはそれを特定するための識別子と名称を表す。ストップの位置でない場合(例えば、バス停でない場合)は、N/Aが登録される。
Next, with reference to FIG. 5, route data 1D3 that is collected by the driving
図5に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、経路ID(1D105)がR0の場合の経路を表しており、連番の経路番号(ID302)ごとに位置情報やストップの情報が登録されている。特に、経路番号0、2、4は、ストップの位置となっており、ストップID(1D305)とストップ名称(1D306)が登録されている。その一方で、経路番号1、3は、ストップでない場合となっており、ストップID(1D305)とストップ名称(1D306)にはN/Aが登録されている。
A detailed explanation of the data shown in FIG. 5 will be supplemented. This example shows a route where the route ID (1D105) is R0, and position information and stop information are registered for each consecutive route number (ID302). In particular,
次に、図6を参照しながら、運行状態推定サーバ10が車両11あるいは環境設備12から収集し、データ管理部106で管理されるリアルタイム位置データ1D4を説明する。リアルタイム位置データ1D4は、リアルタイム的に取得される位置に関するデータであり、計測時刻に対して精度の高いデータとなっている。リアルタイム位置データ1D4は、便ID(1D401)と、日時(1D402)と、車両緯度(1D403)と、車両経度(1D404)と、通過済み経路番号(1D405)と、を備える。便ID(1D401)は、便データ1D1の便ID(1D101)と対応しており、便ID(1D401)と日時(1D402)でリアルタイム位置データ1D4を特定する。日時(1D402)は、車両位置の計測時刻を表す。車両緯度(1D403)と車両経度(1D404)は、地理座標系での位置を表す。これに加えて、通過済み経路番号(1D405)は、前述したように同じ位置を複数回通る場合を区別するために登録される。
Next, real-time position data 1D4 collected by the driving
図6に示したデータの具体的な説明を補足する。この例は、便「XY-LINE-OUT-W600」に対して収集された位置データを含んでいて、6時から6時1分31秒までの4件のデータの値が記されている。また、通過済み経路番号(1D405)は、初期で0であり、3つ目のデータの段階で1となっている。これは、3つ目のデータ以前に、1つ目のストップを通過したことを表している。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 6 will be supplemented. This example includes location data collected for the flight "XY-LINE-OUT-W600" and records four data values from 6:00 to 6:01:31. Further, the passed route number (1D405) is 0 at the beginning and becomes 1 at the stage of the third data. This indicates that the first stop was passed before the third data.
次に、図7を参照しながら、運行状態推定サーバ10で生成され、データ管理部106で管理される通過時刻推定モデルデータ1D5を説明する。通過時刻推定モデルデータ1D5は、グループID(1D501)と、構築日(1D502)と、モデルパラメータ(1D503)と、オフセット(1D504)と、を備える。グループID(1D501)は、便データ1D1のグループID(1D104)に対応しており、ある2つの便の経路が同じであり、かつ、時刻表の経過時刻(始発時刻を時刻0としたときの経過時間)も同じであることを保証するための識別子である。そして、本実施形態では、グループID(1D501)ごとに通過時刻推定モデルが構築される。ここで、構築日(1D502)は、通過時刻推定モデルを構築した日である。モデルパラメータ(1D503)は、通過時刻推定モデルを表現するためパラメータである。オフセット(1D504)は、構築した通過時刻推定モデルと時刻表との平均的な差を表す値である。本実施形態では、単位は分である。なお、オフセット(1D504)は、必須の要件ではなく、省略してもよい。
Next, the passage time estimation model data 1D5 generated by the operation
図7に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、グループID「G10000」に関して2021年2月1日に通過時刻推定モデルを構築している。また、オフセット(1D504)が0.3分となっている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 7 will be supplemented. In this example, a passing time estimation model is constructed on February 1, 2021 regarding group ID "G10000". Further, the offset (1D504) is 0.3 minutes.
次に、図8を参照しながら、運行状態推定サーバ10で生成され、データ管理部106で管理される推定通過時刻および遅延時間データ1D6を説明する。推定通過時刻および遅延時間データ1D6は、便ID(1D601)と、日時(1D602)と、車両緯度(1D603)と、車両経度(1D604)と、通過済み経路番号(1D605)と、推定通過時刻(1D606)と、遅延時間(1D607)と、を備える。便ID(1D601)は、便データ1D1の便ID(1D101)と対応しており、便ID(1D601)と日時(1D602)で推定通過時刻および遅延時間データ1D6を特定する。日時(1D602)は、車両位置の計測時刻を表す。車両経度(1D603)および車両経度(1D604)は、地理座標系での位置を表す。通過済み経路番号(1D605)は、同じ位置を複数回通る場合を区別するために登録される。推定通過時刻(1D606)は、前記の通過時刻推定モデルを用いて算出された通過時刻の推定値であり、始発場所を出発する時刻を0とした経過時間となっている。本実施形態では、単位は分である。遅延時間(1D607)は、日時(1D602)と推定通過時刻(1D606)の差から得られる遅延時間の推定値である。遅延時間(1D607)は、上述した概略における、各時刻での推定遅延時間を表すと考えることができる。
Next, the estimated passage time and delay time data 1D6 generated by the operation
図8に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、便「XY-LINE-OUT-W600」の推定通過時刻および遅延時間データ1D6が登録されており、4つ目の位置(緯度:35.399571,経度:139.539084)において、始発場所を出発する時刻を0としたときの推定通過時刻が1.4分となっており、遅延時間は0.13分となっている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 8 will be supplemented. In this example, estimated transit time and delay time data 1D6 for flight "XY-LINE-OUT-W600" are registered, and the first departure is at the fourth location (latitude: 35.399571, longitude: 139.539084). The estimated passing time is 1.4 minutes when the departure time from the location is 0, and the delay time is 0.13 minutes.
次に、図9を参照しながら、運行状態推定サーバ10で生成され、データ管理部106で管理される経路番号毎遅延時間データ1D7を説明する。経路番号毎遅延時間データ1D7は、便ID(1D701)と、始発日時(1D702)と、経路番号(1D703)と、遅延時間(1D704)と、を備える。便ID(1D701)は、便データ1D1の便ID(1D101)と対応しており、始発日時(1D702)、経路番号(1D703)で経路番号毎遅延時間データ1D7を特定する。始発日時(1D702)は、便の始発日時である。経路番号(1D703)は、経路データ1D3の経路番号(1D302)に対応しており、経路の各位置の走行順序を表しており、0,1,2,・・・と連番の値が登録される。遅延時間(1D704)は、各位置での遅延時間の推定値である。遅延時間(1D704)は、上述した概略における、標準化された推定遅延時間を表すと考えることができる。
Next, the route number delay time data 1D7 generated by the operation
図9に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、便「XY-LINE-OUT-W600」の経路番号毎遅延時間データ1D7が登録されており、4つ目の位置(経路ID:R0,経路番号:3,緯度:35.399711,経度:139.539513)において、遅延時間は0.12分となっている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 9 will be supplemented. In this example, delay time data 1D7 for each route number of flight "XY-LINE-OUT-W600" is registered, and the fourth position (route ID: R0, route number: 3, latitude: 35.399711, Longitude: 139.539513), the delay time is 0.12 minutes.
次に、図10を参照しながら、交通情報サービス13および天候情報サービス14から収集される情報と運行状態推定サーバ10で生成される情報を組み合わせて生成され、データ管理部106で管理される遅延時間予測モデル訓練データ1D8を説明する。遅延時間予測モデル訓練データ1D8は、グループID(1D801)と、便ID(1D802)と、始発日時(1D803)と、天候(1D804)と、交通量(1D805)と、遅延時間列(1D806)と、を備える。グループID(1D801)は、便データ1D1のグループID(1D104)に対応しており、便ID(1D802)と始発日時(1D803)と併せて遅延時間予測モデル訓練データ1D8を特定する。便ID(1D802)は、便データ1D1の便ID(1D101)と対応する。始発日時(1D803)は、便の始発日時である。天候(1D804)は、天候情報サービス14から収集され、本実施形態では、便に関連する晴れ、曇り、雨、雪の4つの値のどれかが登録される。なお、天候の種類は4つに限定されない。また、降水確率、気温、湿度、風速などのより詳しい情報が登録されてもよいし、より細かい粒度で登録されてもよい。交通量(1D805)は、交通情報サービス13から収集され、道路の混雑状況を表す。本実施形態では、便に関連する混雑状況について0から100までの整数値の値が登録され、整数値の大きさによって、混雑状況が示されている。なお、より細かい粒度で登録されてもよい。遅延時間列(1D806)は、経路番号毎遅延時間データ1D7を、グループID(1D801)と便ID(1D802)と始発日時(1D803)とに対してグループ化したデータである。
Next, referring to FIG. 10, the delay is generated by combining the information collected from the
図10に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、グループIDがG10000、便IDがXY-LINE-OUT-W600、始発日時が2021-03-01T06:00:00に対して、天候(晴れ)、交通量(9)、遅延時間列([0.00,0.04,0.10,0.12,・・・])が登録される。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 10 will be supplemented. In this example, the group ID is G10000, the flight ID is XY-LINE-OUT-W600, the first departure date and time is 2021-03-01T06:00:00, and the weather (sunny), traffic volume (9), delay time column ([0.00, 0.04, 0.10, 0.12,...]) is registered.
次に、図11を参照しながら、運行状態推定サーバ10で生成され、データ管理部106で管理される遅延時間予測モデルデータ1D9を説明する。遅延時間予測モデルデータ1D9は、グループID(1D901)と、構築日(1D902)と、モデルパラメータ(1D903)と、を備える。グループID(1D901)は、便データ1D1のグループID(1D104)に対応しており、ある2つの便の経路が同じであり、かつ、時刻表の経過時刻(始発時刻を時刻0としたときの経過時間)も同じであることを保証するための識別子である。本実施形態では、グループID(1D901)ごとに遅延時間予測モデルが構築される。構築日(1D902)は、遅延時間予測モデルを構築した日である。モデルパラメータ(1D903)は、遅延時間予測モデルを表現するためのパラメータである。
Next, delay time prediction model data 1D9 generated by the operation
図11に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、グループID「G10000」に関して2021年2月1日に遅延時間予測モデルが構築されている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 11 will be supplemented. In this example, a delay time prediction model is constructed on February 1, 2021 regarding group ID "G10000".
次に、図12を参照しながら、運行状態推定サーバ10で生成され、データ管理部106で管理される経路順序別予測遅延時間データ1D10を説明する。経路順序別予測遅延時間データ1D10は、便ID(1D1001)と、始発日時(1D1002)と、経路番号(1D1003)と、予測遅延時間(1D1004)と、を備える。便ID(1D1001)は、便データ1D1の便ID(1D101)と対応しており、始発日時(1D1002)と経路番号(1D1003)で経路番号毎遅延時間データ1D7を特定する。始発日時(1D1002)は、便の始発日時である。経路番号(1D1003)は、経路データ1D3の経路番号(1D302)に対応しており、経路の各位置の走行順序を表しており、0,1,2,・・・と連番の値が登録される。予測遅延時間(1D1004)は、遅延時間予測モデルを使って算出された各位置での遅延時間の推定値である。経路番号毎遅延時間データ1D7の遅延時間(1D704)と違って、将来の遅延時間の予測値が含まれる。
Next, the predicted delay time data 1D10 by route order, which is generated by the operation
図12に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、便「XY-LINE-OUT-W600」の経路順序別予測遅延時間データ1D10が登録されており、4つ目の位置(経路ID:R0,経路番号:3,緯度:35.399711,経度:139.539513)において、予測遅延時間は0.11分となっている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 12 will be supplemented. In this example, route order predicted delay time data 1D10 for flight "XY-LINE-OUT-W600" is registered, and the fourth position (route ID: R0, route number: 3, latitude: 35.399711) is registered. , longitude: 139.539513), the predicted delay time is 0.11 minutes.
次に、図13を参照しながら、運行状態推定サーバ10で生成され、データ管理部106で管理される信頼度データ1D11を説明する。信頼度データ1D11は、便ID(1D1101)と、始発日時(1D1102)と、復元誤差ベース信頼度(1D1103)と、マスクベース信頼度(1D1104)と、を備える。便ID(1D1101)は、便データ1D1の便ID(1D101)と対応しており、信頼度データ1D11を特定する識別子である。復元誤差ベース信頼度(1D1103)は、経路番号毎遅延時間データ1D7の遅延時間(1D704)と経路順序別予測遅延時間データ1D10の予測遅延時間(1D1004)から算出される信頼度ある。マスクベース信頼度(1D1104)は、遅延時間予測モデルによる複数回の予測に基づく信頼度である。
Next, the reliability data 1D11 generated by the operation
図13に示したデータの具体的な説明を補足する。この例では、2021年3月1日6時に出発した便「XY-LINE-OUT-W600」の復元誤差ベース信頼度(1D1103)が88、マスクベース信頼度(1D1104)が89となっている。 A detailed explanation of the data shown in FIG. 13 will be supplemented. In this example, the reconstruction error-based reliability (1D1103) of the flight "XY-LINE-OUT-W600" that departed at 6:00 on March 1, 2021 is 88, and the mask-based reliability (1D1104) is 89.
次に、図14を用いて本実施形態における構築フェーズの処理フローを説明する。 Next, the processing flow of the construction phase in this embodiment will be explained using FIG. 14.
まず、運行状態推定サーバ10の収集部101が、交通情報サービス13から、便データ1D1、時刻表データ1D2、経路データ1D3を収集し、データ管理部106に格納する(ステップ1F101)。なお、交通情報サービス13から収集されるデータより、便データ1D1、時刻表データ1D2、経路データ1D3が生成され、格納されてもよい。
First, the
次に、運行状態推定サーバ10の収集部101が、予め定めた期間に亘って、車両11や環境設備12、交通情報サービス13などから、車両11のリアルタイム位置データ1D4を収集する。そして、推定通過時刻および遅延時間データ1D6が生成され、データ管理部106に格納される。また、交通情報サービス13から交通量のデータ、天候情報サービス14から天候のデータが収集され、これらのデータがデータ管理部106に格納される(ステップ1F102)。
Next, the
次に、運行状態推定サーバ10の通過時刻推定モデル構築部102が、グループIDごとに、便データ1D1、時刻表データ1D2、リアルタイム位置データ1D4を使って通過時刻推定モデルを構築し、通過時刻推定モデルデータ1D5を生成し、データ管理部106に格納する(ステップ1F103)。なお、この処理については後で詳しく説明する。
Next, the passage time estimation
次に、運行状態推定サーバ10の遅延時間予測モデル構築部103が、構築した通過時刻推定モデルデータ1D5とリアルタイム位置データ1D4の位置情報(車両緯度、車両経度、通過済み経路番号)を使って、各便、各日時の推定通過時刻(1D606)を算出する。そして、運行状態推定サーバ10の遅延時間予測モデル構築部103は、日時との差として得られる遅延時間(1D607)を算出し、推定通過時刻および遅延時間データ1D6を生成し、データ管理部106に格納する(ステップ1F104)。
Next, the delay time prediction
次に、運行状態推定サーバ10の遅延時間予測モデル構築部103が、推定通過時刻および遅延時間データ1D6と経路データ1D3を使って、グループIDごとの固定長化された遅延時間列を生成し、経路番号毎遅延時間データ1D7を生成し、データ管理部106に格納する(ステップ1F105)。なお、この処理については後で詳しく説明する。
Next, the delay time prediction
次に、運行状態推定サーバ10の遅延時間予測モデル構築部103が、経路番号毎遅延時間データ1D7と交通量、天候、遅延時間列を結合して、遅延時間予測モデル訓練データ1D8を生成し、データ管理部106に格納する(ステップ1F106)。
Next, the delay time prediction
最後に、運行状態推定サーバ10の遅延時間予測モデル構築部103が、遅延時間予測モデルを学習(構築)し、遅延時間予測モデルデータ1D9を生成し、データ管理部106に格納する(ステップ1F107)。なお、遅延時間予測モデルについては後で詳しく説明する。
Finally, the delay time prediction
次に、図15を参照しながら、ステップ1F103における運行状態推定サーバ10の通過時刻推定モデル構築部102の処理について、詳しく説明する。通過時刻推定モデル構築部102は、機械学習または確立統計を使って通過時刻推定モデルを構築する通過時刻推定モデル構築機能を実現する。
Next, with reference to FIG. 15, the processing of the passage time estimation
まず、便データ1D1とリアルタイム位置データ1D4が便IDで結合される(ステップ1F201)。 First, the flight data 1D1 and the real-time position data 1D4 are combined using the flight ID (step 1F201).
次に、時刻表データ1D2の始発時刻をもとに通過時刻(始発の時刻を0としてそれからの経過時間)が算出される(ステップ1F202)。通過時刻を算出する位置は、経路上の任意の位置とすることができる。ここで、ストップの位置の通過時刻は、一例として、時刻表データ1D2の出発時刻(1D204)を参照して算出してもよい。また、経路上におけるストップとは異なる位置の通過時刻は、一例として、ストップの位置のデータを線形補完することにより算出してもよい。 Next, the passing time (the time elapsed since the first train time is set to 0) is calculated based on the first train time in the timetable data 1D2 (step 1F202). The position at which the passing time is calculated can be any position on the route. Here, the passing time of the stop position may be calculated by referring to the departure time (1D204) of the timetable data 1D2, for example. Further, the passing time of a position different from a stop on the route may be calculated, for example, by linearly interpolating the data of the stop position.
次に、グループIDごとに、車両緯度,車両経度,通過済み経路番号に対する通過時刻の分位点回帰によって通過時刻推定モデルを学習する(ステップ1F203)。本実施形態では、回帰する分位点は10パーセントとするが、適宜適切な値に変更することができる。分位点回帰では、下限に近い分位点を用いることにより、遅延の影響が少ない経過時間が求められる。一例として、比較的小さいパーセンタイル値(例えば10パーセンタイル)に関する分位点回帰を用いて経過時間を推定することにより、ストップにおける経過時間は、時刻表から算出されるそれと大きな差がなく算出できることが期待される。なお,本実施形態では、分位点回帰を用いる例について説明されたが、生成モデルで分布推定を行って大きい方から小さい方に積分するような累積分布関数に関して、90%となる箇所が経過時間として算出されるようにしてもよい。 Next, for each group ID, a passing time estimation model is learned by quantile regression of passing time with respect to vehicle latitude, vehicle longitude, and passed route number (step 1F203). In this embodiment, the regression quantile is set to 10 percent, but it can be changed to an appropriate value as needed. In quantile regression, by using a quantile near the lower limit, elapsed time with less influence of delay is determined. As an example, by estimating elapsed time using quantile regression for relatively small percentile values (e.g., the 10th percentile), it is expected that the elapsed time at a stop can be calculated without much difference from that calculated from the timetable. be done. In addition, in this embodiment, an example using quantile regression has been explained, but regarding a cumulative distribution function in which distribution is estimated using a generative model and integrated from the larger to the smaller, the point at which 90% has passed has elapsed. It may be calculated as time.
最後に、各ストップにおける通過時刻推定モデルから得られる通過時刻と、実際の時刻表から算出される通過時刻と、の間の差の平均が、オフセットとして算出される。そして、先の情報と合わせて通過時刻推定モデルデータ1D5が生成され、データ管理部106に格納される。このオフセット(1D504)を補正値として用いることによって、前述したように、時刻表より早く運行できないなどの事情から発生する恒常的遅延に対処することができる。なお、本実施形態では、すべての区間で同一(単一)のオフセットを用いるとしたが、例えばストップごとにオフセットが算出され、その間の区間においては近い方のオフセットが使用されたり、2つのオフセットの補間値が使用されてもよい。
Finally, the average of the differences between the passing time obtained from the passing time estimation model at each stop and the passing time calculated from the actual timetable is calculated as an offset. Then, passing time estimation model data 1D5 is generated together with the above information and stored in the
遅延時間予測モデル構築部103は、移動体の将来の遅延時間を予測する遅延時間予測モデルを構築する遅延時間予測モデル構築機能を実現する。次に、図16を参照しながら、ステップ1F105における運行状態推定サーバ10の遅延時間予測モデル構築部103の処理について、詳しく説明する。なお、この説明では、ある便IDに関する処理について説明する。
The delay time prediction
まず、便データ1D1と経路データ1D3が経路IDで結合され、注目する便IDに関連する経路番号、経路緯度、経路経度が取得される(ステップ1F301)。なお、これらは、図16の処理フローにおいて、便IDごとに固定長とされる。 First, the flight data 1D1 and the route data 1D3 are combined using the route ID, and the route number, route latitude, and route longitude associated with the flight ID of interest are obtained (step 1F301). Note that, in the processing flow of FIG. 16, these are fixed lengths for each flight ID.
次に、推定通過時刻および遅延時間データ1D6から、前述の経路番号毎に、経路番号の差が2以内で距離が最も近い方から順に、位置データが5件取得される(ステップ1F302)。なお、本実施形態では、経路番号の差が2以内としたが、他の値でもよい。同様に、取得する位置データを5件としたが、他の値でもよい。 Next, from the estimated passage time and delay time data 1D6, five pieces of position data are acquired for each of the aforementioned route numbers, starting from the route number difference of 2 or less and the closest distance (step 1F302). Note that in this embodiment, the difference in route numbers is within 2, but other values may be used. Similarly, although the number of location data to be acquired is set to five, other values may be used.
最後に、取得した5件のデータの平均値が算出され、該当する経路番号での遅延時間とされる。この手順により経路番号毎遅延時間データ1D7が生成され、データ管理部106に格納される(ステップ1F303)。 Finally, the average value of the five acquired data is calculated and taken as the delay time for the corresponding route number. Through this procedure, delay time data 1D7 for each route number is generated and stored in the data management unit 106 (step 1F303).
以上の処理によって便IDに対して、より正確には同じ経路を走る便に対して、推定遅延時間が固定長に変換され(つまり、時刻での推定遅延時間が所定の位置での推定遅延時間に変換され)、固定長の遅延時間列が得られる。これにより、統計や機械学習によるモデル化が容易となる。より具体的には、後述する遅延時間予測モデルの入出力について同じ長さのベクトルを受け付ける構造が実現する。さらに、後述する信頼度を計算するために利用することができる。なお、前記の手法(ステップ1F301~ステップ1F303の手法)を用いて、経路上の位置に対する固定長の遅延時間が取得されてもよいし、k近傍法などの公知のデータ探索手法を用いて、経路上の位置に対する固定長の遅延時間が取得されてもよい。 Through the above processing, the estimated delay time is converted to a fixed length for the flight ID, or more precisely for flights traveling on the same route (that is, the estimated delay time at the time is converted to the estimated delay time at a predetermined position). ) to obtain a fixed-length delay time sequence. This facilitates modeling using statistics and machine learning. More specifically, a structure is realized in which vectors of the same length are accepted for input and output of a delay time prediction model, which will be described later. Furthermore, it can be used to calculate reliability, which will be described later. Note that a fixed length delay time for a position on the route may be obtained using the above method (the method of steps 1F301 to 1F303), or a known data search method such as the k-nearest neighbor method may be used. A fixed length delay time for a position on the route may be obtained.
次に、図17を参照しながら、遅延時間予測モデルについて詳しく説明する。本実施形態では、ニューラルネットワークの一種であるトランスフォーマー(Transformer)を使ってグループIDごとに遅延時間予測モデルが構築される。 Next, the delay time prediction model will be explained in detail with reference to FIG. 17. In this embodiment, a delay time prediction model is constructed for each group ID using a transformer, which is a type of neural network.
まず、全体の入出力を説明する。入力は一部がマスクされた遅延時間列と天候や交通量であり、出力は(マスクされていない)遅延時間列である。このような入出力を持つタスクを学習させたモデルを使うことにより、運行中に分かっている遅延時間や周辺情報が与えられたときに、将来の遅延時間を予測することができるようになる。 First, the overall input and output will be explained. The input is a partially masked delay time sequence, weather and traffic, and the output is a (unmasked) delay time sequence. By using a model trained on tasks with such inputs and outputs, it becomes possible to predict future delay times given known delay times and surrounding information during operation.
次に、マスクについて説明する。学習する際、ミニバッチごとに毎回ランダムに異なるマスクが生成され、学習が行われる。その際、経路上のある経路番号を選んでその経路番号以降の値が0に設定される。 Next, the mask will be explained. During training, a different mask is randomly generated for each mini-batch and training is performed. At that time, a certain route number on the route is selected and the values after that route number are set to 0.
次に、Embeddingの処理について説明する。まず、遅延時間列を表すベクトルに対して畳み込み層が適用される。その後、天候や交通量を表すベクトルと結合(concat)することで遅延時間と周辺情報の両方の情報を伴ったベクトルが得られる。 Next, the embedding process will be explained. First, a convolution layer is applied to a vector representing a delay time sequence. Thereafter, by concatenating with vectors representing weather and traffic volume, a vector containing both delay time and surrounding information is obtained.
次に、Position Encodingの処理について説明する。Position Encodingでは、Self-attention層でベクトルの要素に関する位置情報が失われることに対処するため、手記の異なる正弦波(適宜の正弦波)で作成したベクトルを、入力されたベクトルに足しこむなどが一般的である。本実施形態では、それに加え、月、曜日、平日か休日か、時間帯の情報ごとに予め定めたベクトルをオフセットとして足しこむことで、月、曜日、平日か休日か、時間帯の情報が埋め込まれる。 Next, the process of position encoding will be explained. In Position Encoding, in order to deal with the loss of position information regarding vector elements in the Self-attention layer, it is possible to add a vector created using a different sine wave (appropriate sine wave) to the input vector. Common. In this embodiment, in addition to this, the information on the month, day of the week, weekday or holiday, and time zone is embedded by adding a predetermined vector as an offset for each month, day of the week, weekday or holiday, and time zone information. It will be done.
次に、Self-attentionの処理について説明する。基本的には、一般的なマルチヘッドのSelf-attention層とPoint Feed Forwardを3回スタックした層が適用される。ただし、入力をマスクしたので、それに対応させて、softmax関数を通す直前の値(クエリとキーの積)にマスキングが行われる。なお、スタック数は3としたがこれより多くても少なくても構わない。また、クエリやキー、Point Feed Forwardの残差ブロックにおいて、天候や交通量の情報が適宜に付加されてもよい。 Next, self-attention processing will be explained. Basically, a layer in which a general multi-head Self-attention layer and Point Feed Forward are stacked three times is applied. However, since the input is masked, correspondingly, the value immediately before passing through the softmax function (the product of the query and the key) is masked. Note that although the number of stacks is set to three, it may be more or less than this. Furthermore, information on weather and traffic volume may be added as appropriate to the residual block of the query, key, and Point Feed Forward.
次に、Linear Transformの処理について説明する。ここでは、全結合層が2回適用される。なお、総数は2としたがそれより多くても少なくてもかまわない。また、遅延時間列が非常に長いなど復元が難しい場合には、逆畳み込み層などが使用されてもかまわない。 Next, the processing of Linear Transform will be explained. Here, the fully connected layer is applied twice. Although the total number is set to 2, it may be more or less than that. Furthermore, in cases where restoration is difficult, such as when the delay time sequence is extremely long, a deconvolution layer or the like may be used.
最後に、ロス関数算出処理について説明する。ここでは、復元された推定遅延時間と元の遅延時間列のMSE(Mean Squred Error)が計算され、モデルのロスが見積もられる。逆誤差伝搬法などによってこのロスを最小化するパラメータに更新することで、モデルの学習が進んでゆく。なお、本実施形態ではMSEとしたが、MAE(Mean Absolute Error)やヒンジロスなどが使用されてもよい。 Finally, loss function calculation processing will be explained. Here, the MSE (Mean Squared Error) of the restored estimated delay time and the original delay time sequence is calculated, and the loss of the model is estimated. The learning of the model progresses by updating the parameters to minimize this loss using a method such as back error propagation. Although MSE is used in this embodiment, MAE (Mean Absolute Error), hinge loss, etc. may also be used.
次に、図18を参照しながら、本実施形態における推論フェーズの処理フローについて、説明する。なお、本処理に先立って、図14で説明した構築フェーズが実行されている(つまり、通過時刻推定モデルと遅延時間予測モデルが構築されている)とする。 Next, the processing flow of the inference phase in this embodiment will be described with reference to FIG. It is assumed that prior to this process, the construction phase described in FIG. 14 has been executed (that is, the passage time estimation model and the delay time prediction model have been constructed).
推論フェーズでは、まず、運行状態推定サーバ10の収集部101が、走行中の車両11に関して、車両11や環境設備12、交通情報サービス13などからリアルタイム位置データ1D4を収集する。また、交通情報サービス13から交通量のデータ、天候情報サービス14から天候のデータが収集され、これらのデータがデータ管理部106に格納される(ステップ1F401)。
In the inference phase, first, the
次に、運行状態推定サーバ10の推論部104が、構築フェーズで構築された通過時刻推定モデルを使って、各便について出発してから現在までの推定通過時刻(1D606)および遅延時間(1D607)を算出する(ステップ1F402)。このようにして、推論部104は、現在の推定通過時刻および遅延時間を算出する推論機能を実現する。
Next, the
次に、運行状態推定サーバ10の推論部104が、推定通過時刻および遅延時間データ1D6と経路データ1D3を使って、グループIDごとの遅延時間列を生成する(ステップ1F403)。ここで、予測の際においても固定長化することにより、データの扱いが容易になる。なお、この手順は、基本的に前記にて図16を使って説明したとおりである。ただし、経路番号が2以内という条件が満たされない箇所がある場合には、固定長とはならない。
Next, the
次に、運行状態推定サーバ10の推論部104が、構築フェーズでグループID毎に構築された遅延時間予測モデルを使って、ステップ1F401で収集した天候および交通量、および、ステップ1F403で得た遅延時間列から、便ID、始発日時、経路番号ごとの予測遅延時間を算出し、経路順序別予測遅延時間データ1D10を生成し、データ管理部106に格納する(ステップ1F404)。なお、前記のとおり、グループIDごとの遅延時間列は、固定長となっていないことがある。この場合、図17を使って説明した遅延時間予測モデルの学習時に行ったマスクと同様の考え方で(つまり、ある経路番号を選んでその経路番号以降の値を0とする考え方で)、値を補完して固定長化しておく。
Next, the
次に、運行状態推定サーバ10の推論部104が、ある日時の便のグループIDごとの遅延時間列と、そのグループおよび日時が被っている経路順序別予測遅延時間データ1D10の遅延時間列(つまり、予測遅延時間(1D1004)の遅延時間列)と、の差の絶対値の平均値(すなわち、復元誤差の平均値)を算出する。そして、予め定めた定数Dに関して、100×(D-(前記平均値))/Dの結果が、復元誤差ベース信頼度とされる。この復元誤差ベース信頼度は、遅延時間列を用いるので、走行最初では短い期間のベクトルの差の絶対値の平均値となるが、走行していくにつれてより長い期間のベクトルの差の絶対値の平均値となる。ただし、復元誤差ベース信頼度が0未満の場合では、復元誤差ベース信頼度は、0と置き換えられる。ここで、本実施形態では、定数Dには、同じ遅延時間予測モデルに関する学習時の復元誤差の平均値の90パーセンタイル値を用いるとするが、他の値でも構わない(ステップ1F405)。
Next, the
次に、運行状態推定サーバ10の推論部104が、前記グループIDごとの遅延時間列に現在時刻から5分、10分、15分のマスクを行った遅延時間列を作成する。すなわち、大きさの異なるマスクを用いて、現在時刻から5分前、10分前、15分前までマスクした遅延時間列を作成する。そして、運行状態推定サーバ10の推論部104が、マスク無しを含む4パターン(マスク無、5分マスク、10分マスク、15分マスク)の経路順序別予測遅延時間を予測し、現在時刻以降の各パターンの経路順序別予測遅延時間の標準偏差を算出する。そして、100×(S-(前記標準偏差))/Sの値が、マスクベース信頼度となる。ただし、マスクベース信頼度が0未満の場合は0、マスクベース信頼度が100を超えた場合は100と置き換える。ここで、本実施形態では、定数Sには、同じ遅延時間予測モデルに関する学習時の標準偏差の90パーセンタイル値を用いるとするが、他の値でも構わない(ステップ1F406)。
Next, the
次に、運行状態推定サーバ10の推論部104が、得られた復元誤差ベース信頼度とマスクベース信頼度をもとに信頼度データ1D11を生成し、前記ステップまでで生成した経路順序別予測遅延時間とともにデータ管理部106に格納する。そして、運行状態推定サーバ10の公開部105が、ユーザ端末15に更新情報を通知する。公開部105は、移動体の運行状態をユーザに提示する提示機能を実現する。最後に、ユーザ端末15は、その通知に基づき最新の経路順序別予測遅延時間および信頼度データ1D11を読み込み、これらのデータを運行状況としてユーザ16に提示する(ステップ1F407)。
Next, the
次に、ユーザインタフェースについて、図を参照しながら説明する。図19は、ユーザ端末15によりユーザ16に提示される、ある便の運行状況表示画面1G1の一例である。なお、ユーザ16は、ユーザ端末15を操作して表示させたい便を指定することができる。
Next, the user interface will be explained with reference to the drawings. FIG. 19 is an example of a flight status display screen 1G1 presented to the
運行状況表示画面1G1は、便名称ラベル(1G101)と、到着時刻テーブル(1G102)と、信頼度テーブル(1G103)と、遅延状況グラフ(1G104)と、を備える。便名ラベル(1G101)には、前記のユーザ16が指定した便の便名称が表示される。到着時刻テーブル(1G102)には、前記のユーザ16が指定した便に関して、時刻表情報と遅延時間予測モデルを使って得られる到着時刻と遅延時間が表示される。図19の例では、時刻表通りであればストップGに6:30到着予定であったが、4分遅れの6:34に遅延したことが表示されている。また、時刻表通りであればストップFに6:40到着予定であるが、5分遅れの6:45に遅延する予定であることが示されている。信頼度テーブル(1G103)には、遅延時間予測モデルを使って得られる復元誤差ベース信頼度とマスクベース信頼度が表示される。なお、本実施形態では、両方の信頼度を表示しているが、どちらか一方もしくは表示しないことも可能である。遅延状況グラフ(1G104)には、遅延時間予測モデルを使って得られる経路順序別予測遅延時間が表示される。ここで、横軸は、経路上におけるストップの位置を含む情報であり、縦軸は、予測遅延時間を示す情報である。なお、ストップの位置は、適宜に示すことができ、図19に示すように、例えば、ストップの位置にシンボルが表示されてもよい。また、ストップの位置に経路番号に対応するストップ名称(図19では、ストップA、ストップGなどに対応)が表示されてもよい。また、現在位置は、破線(1G104a)として可視化される。また、走行済みの位置データから得られる遅延時間(遅延時間予測モデルによらずに求められる遅延時間)は、実線(1G104b)として可視化される。また、走行済み領域について予測した(復元した)遅延時間は、幅の狭い破線(1G104c)として可視化される。その一方で、未走行の領域について予測した遅延時間は、幅の広い破線(1G104d)として可視化される。なお、復元誤差ベース信頼度は、実線(1G104b)と幅の狭い破線(1G104c)の差の絶対値の平均に基づいて計算される値である。また、遅延状況グラフ(1G104)は、適宜の方法により生成されればよい。遅延状況グラフ(1G104)は、例えば、遅延時間列に基づく回帰曲線により、生成されてもよい。
The operation status display screen 1G1 includes a flight name label (1G101), an arrival time table (1G102), a reliability table (1G103), and a delay status graph (1G104). The flight name of the flight specified by the
以上に説明したように、本実施形態における運行状態推定システムによれば、任意の移動体の位置を特定した情報に対する出発からの経過時間を推定する通過時刻推定モデルを用いることにより、細かい粒度で現在の遅延時間を推定し、ならびに、そのモデルの結果を利用した将来の遅延時間の予測が可能となる。 As explained above, according to the operation state estimation system in this embodiment, by using a passing time estimation model that estimates the elapsed time from departure for information specifying the position of an arbitrary moving object, it is possible to It becomes possible to estimate the current delay time and predict future delay times using the results of the model.
さらに、運行中の移動体の位置を特定するための情報が得られれば、正確な到着時刻や出発時刻を取得することができない場合であっても、移動体の遅延時間を予測することができる。例えば、バスや路面電車のように、利用者がいないことによりそのまま通過することがあり、ストップでの到着時刻や出発時刻を正確に得ることが難しい場合であっても、移動体の遅延時間を予測することができる。 Furthermore, if information to identify the location of a moving object in operation is obtained, it is possible to predict the delay time of the moving object even if accurate arrival and departure times cannot be obtained. . For example, buses and streetcars may pass through without passengers, and even if it is difficult to obtain accurate arrival and departure times at the stop, the delay time of the moving object is Can be predicted.
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, but can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments.
運行状態推定サーバ10の処理の主体は、プロセッサであり、プロセッサの一例としてはCPUが考えられるが、所定の処理を実行する主体であれば他の半導体デバイス(例えば、GPU)でもよい。
The processing main body of the operation
通過時刻推定モデルおよび遅延時間予測モデルは、取得または生成したデータを用いた確立統計や機械学習に基づく手法により、生成することができる。 The transit time estimation model and the delay time prediction model can be generated by a method based on probability statistics or machine learning using acquired or generated data.
上記の説明では、遅延時間予測モデルの生成にあたって、遅延時間予測モデル構築部103が推定通過時刻および遅延時間を算出したが、遅延時間予測モデルの生成に、推論部104が算出する推定通過時刻および遅延時間が用いられてもよい。
In the above explanation, when generating the delay time prediction model, the delay time prediction
本明細書において、「停車地」とは、移動体が停車する目的の場所であり、例えば、バスならばバス停、鉄道ならば駅が該当する。 In this specification, a "stop" is a place where a moving object stops, and for example, a bus stop for a bus or a station for a train.
10 運行状態推定サーバ
11 車両
12 環境設備
13 交通情報サービス
14 天候情報サービス
15 ユーザ端末
16 ユーザ
101 収集部
102 通過時刻推定モデル構築部
103 遅延時間予測モデル構築部
104 推論部
105 公開部
106 データ管理部
10 Operation
Claims (8)
プロセッサによって実現され、前記通過時刻推定モデルから出力される前記経過時間から、前記移動体の現在の遅延時間を求める推論部と、
プロセッサによって実現され、前記推論部の実行により求められる前記移動体の運行状態をユーザに提示する公開部と、
プロセッサによって実現され、前記通過時刻推定モデルから出力される前記経過時間から求められる遅延時間の情報を、固定長の遅延時間の情報である遅延時間列に変換し、前記遅延時間列を用いて、運行パターンに共通性のある単位で、前記移動体の遅延時間の情報の入力に応じて、前記移動体の将来の遅延時間を予測する遅延時間予測モデルを構築する遅延時間予測モデル構築部と、を備え、
前記推論部は、前記移動体の遅延時間の情報から、前記移動体の将来の遅延時間を求める、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 Realized by a processor, using at least route information, a timetable, and position information of a mobile body based on a travel history, or information on a position of a stop of the mobile body and a timetable at the stop; information that can be obtained by linearly complementing the information, and in units that have commonality in the operation pattern, in response to input of information on the current position of the mobile object, from the departure of the mobile object. a passage time estimation model construction unit that constructs a passage time estimation model for estimating elapsed time;
an inference unit that is realized by a processor and calculates the current delay time of the mobile object from the elapsed time output from the passage time estimation model;
a publishing unit that is realized by a processor and presents to a user the operating state of the mobile body determined by execution of the inference unit;
Converting delay time information obtained from the elapsed time realized by a processor and output from the passage time estimation model into a delay time string that is fixed length delay time information, and using the delay time string, a delay time prediction model construction unit that constructs a delay time prediction model that predicts the future delay time of the mobile body in units that have commonality in operation patterns in response to input of delay time information of the mobile body; Equipped with
The reasoning unit calculates a future delay time of the mobile body from information on the delay time of the mobile body.
An operation state estimation system characterized by:
前記通過時刻推定モデル構築部は、経路が同じであり、かつ、始発時刻は異なるが始発時刻を基点として各ストップへ到着するまでの経過時間が同じである移動体の組み合わせを共通性のある単位として、共通性のある単位でデータをまとめて通過時刻推定モデルを構築する、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 The operating state estimation system according to claim 1 ,
The passage time estimation model construction unit determines the commonality between moving bodies that have the same route and different start times but have the same elapsed time from the start time to arrival at each stop. Build a transit time estimation model by collecting data in units that have commonality.
An operation state estimation system characterized by:
前記遅延時間予測モデル構築部は、天候の情報、交通量の情報、月の情報、曜日の情報、平日または休日の情報、時間帯の情報のうちの少なくとも一つ以上の情報を更に用いて、前記遅延時間予測モデルを構築し、
前記推論部は、前記移動体の遅延時間の情報と、前記遅延時間予測モデルの構築に用いた前記の少なくとも一つ以上の情報と、から、前記移動体の将来の遅延時間を求める、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 The operating state estimation system according to claim 1 ,
The delay time prediction model construction unit further uses at least one of weather information, traffic information, month information, day of the week information, weekday or holiday information, and time zone information. and construct the delay time prediction model ,
The inference unit calculates a future delay time of the mobile object from information on the delay time of the mobile object and the at least one piece of information used to construct the delay time prediction model.
An operation state estimation system characterized by:
前記通過時刻推定モデル構築部は、前記移動体の位置に対する前記経過時間の分位点回帰を用いて前記通過時刻推定モデルを構築する、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 The operating state estimation system according to claim 1 ,
The passage time estimation model construction unit constructs the passage time estimation model using quantile regression of the elapsed time with respect to the position of the moving object.
An operation state estimation system characterized by:
前記遅延時間予測モデル構築部は、固定長化された遅延時間列の一部をマスクしたデータを含ませて前記遅延時間予測モデルを構築し、
前記推論部は、始発から現在までの遅延時間列に対して、現在から終点までの遅延時間をマスクすることにより、前記の固定長化された遅延時間列と同じ長さの遅延時間列を生成し、生成した前記遅延時間列を利用して、始発から現在までの遅延時間を復元し、ならびに、現在から終点までの遅延時間を予測する、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 The operating state estimation system according to claim 1 ,
The delay time prediction model construction unit constructs the delay time prediction model by including data obtained by masking a part of the fixed length delay time sequence ,
The inference unit masks the delay time from the current point to the end point with respect to the delay time string from the starting point to the current point, thereby creating a delay time string having the same length as the fixed length delay time string. and using the generated delay time sequence to restore the delay time from the first train to the current point, and to predict the delay time from the current point to the end point.
An operation state estimation system characterized by:
前記推論部は、固定長化された遅延時間列に基づいて、経路上における所定の位置の遅延時間を予測し、
前記公開部は、予測された前記の経路上における所定の位置の遅延時間をユーザに提示する、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 The operating state estimation system according to claim 1 ,
The inference unit predicts the delay time at a predetermined position on the route based on the fixed length delay time sequence,
The publishing unit presents the predicted delay time at a predetermined position on the route to the user.
An operation state estimation system characterized by:
前記推論部は、始発から現在までの移動体の遅延時間列と、前記遅延時間予測モデルより復元される同じ日時の遅延時間列と、の復元誤差に基づく復元誤差ベース信頼度、および/または、現在から過去の予め定めた範囲をマスクした遅延時間列を用いて前記遅延時間予測モデルより予測された遅延時間に基づくマスクベース信頼度を算出し、
前記公開部は、算出された前記復元誤差ベース信頼度、および/または、算出された前記マスクベース信頼度を、将来の遅延時間に併せてユーザに提示する、
ことを特徴とする運行状態推定システム。 The operating state estimation system according to claim 5 ,
The inference unit calculates a reconstruction error-based reliability based on a reconstruction error of a delay time sequence of a mobile object from the first train to the present, and a delay time sequence of the same date and time restored from the delay time prediction model, and/ Alternatively, a mask-based reliability is calculated based on the delay time predicted by the delay time prediction model using a delay time sequence in which a predetermined range from the present to the past is masked,
The publishing unit presents the calculated restoration error-based reliability and/or the calculated mask-based reliability to the user together with a future delay time.
An operation state estimation system characterized by:
前記電子計算機は、経路情報と、時刻表と、走行履歴に基づく移動体の位置情報と、を少なくとも用いて、または、移動体の停車地の位置および前記停車地における時刻表の情報と、前記情報を線形補完することにより取得することができる情報と、を少なくとも用いて、運行パターンに共通性のある単位で、移動体の現在位置の情報の入力に応じて前記移動体の出発からの経過時間を推定する通過時刻推定モデルを構築し、
前記電子計算機は、前記通過時刻推定モデルから出力される前記経過時間から、前記移動体の現在の遅延時間を求め、
前記電子計算機は、前記通過時刻推定モデルから出力される前記経過時間から求められる遅延時間の情報を、固定長の遅延時間の情報である遅延時間列に変換し、
前記電子計算機は、前記遅延時間列を用いて、運行パターンに共通性のある単位で、前記移動体の遅延時間の情報の入力に応じて、前記移動体の将来の遅延時間を予測する遅延時間予測モデルを構築し、
前記電子計算機は、前記移動体の遅延時間の情報から、前記移動体の将来の遅延時間を求め、
前記電子計算機は、求められた前記移動体の運行状態をユーザ端末に出力する、
ことを特徴とする運行状態推定方法。 A method of estimating operating conditions using an electronic computer,
The computer uses at least route information, a timetable, and position information of the mobile body based on the travel history, or information on the position of the mobile body's stop and the timetable at the stop, and the Information that can be obtained by linear interpolation of the information, and the progress since the departure of the mobile object in units that have commonality in the operation pattern according to the input of the information of the current position of the mobile object. Build a transit time estimation model to estimate time ,
The electronic computer calculates the current delay time of the mobile object from the elapsed time output from the passage time estimation model ,
The computer converts delay time information obtained from the elapsed time output from the passage time estimation model into a delay time sequence that is fixed length delay time information,
The electronic computer uses the delay time sequence to predict the future delay time of the mobile object in units that have commonality in the operation pattern, in response to input of information on the delay time of the mobile object. Build a predictive model,
The computer calculates a future delay time of the mobile body from information on the delay time of the mobile body,
The computer outputs the determined operating state of the mobile object to a user terminal.
A driving state estimation method characterized by:
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