JPH0474227B2 - - Google Patents

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JPH0474227B2
JPH0474227B2 JP58049194A JP4919483A JPH0474227B2 JP H0474227 B2 JPH0474227 B2 JP H0474227B2 JP 58049194 A JP58049194 A JP 58049194A JP 4919483 A JP4919483 A JP 4919483A JP H0474227 B2 JPH0474227 B2 JP H0474227B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、列車運行管理システムにおいてダ
イヤ乱れに対処する運転整理を支援するための運
転整理ダイヤ作成装置に関するものである。
従来、このような場合に運転整理ダイヤを作成
するために通常行われている方法は、指令員が経
験にもとずいて整理案を作成してこれを計算機シ
ステムに入力すると、計算機システムはこの入力
された整理案によつて予測ダイヤを作成するシミ
ユレータとして動作し、シミユレーシヨンによつ
て作成された予測ダイヤが計算機システムのグラ
フイツクデイスプレイ(graphic display)装置
に図形として表示され、指令員は表示された予測
ダイヤを見ながら更に整理案を考えて入力し、こ
のようにして指令員と計算機システムとの対話に
よつて、整理案が漸次改善されてゆくという方法
であつた。
このような従来の方法では、計算機システムは
単に整理案をシミユレーシヨンするだけであつ
て、整理案を作成する能力がなく、整理案の作成
はもつぱら指令員の作業となるので、指令員の負
担が大きくなり、運転整理ダイヤの作成に多くの
時間を必要とし、かつ最適の運転整理ダイヤが作
成されたか否かが確認されないという欠点があつ
た。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、運転整理ダイヤの
適否を評価する評価関数を定め、実現可能な運転
整理ダイヤの中から、所定の優先順序で選ばれた
運転整理ダイヤに対応する評価関数を順次算出し
てゆき、これら算出された評価関数にもとずい
て、最適な運転整理ダイヤを求めるという作業を
計算機システムだけで実行し、求められた最適な
運転整理ダイヤを指令員に提示することのできる
装置を提供することを目的としている。
以下、図面についてこの発明の実施例を説明す
る。第1図はこの発明の一実施例を示すブロツク
図で、1は最適ダイヤ演算装置、2はキヤラクタ
デイスプレイ装置、3は図形出力編集装置、4は
グラフイツクデイスプレイ装置、5は列車ダイヤ
切り出し装置、6は初期値設定装置、7は解探索
装置で、解探索装置7は探索実行装置8、部分問
題発生装置9、部分問題演算装置10、下界値関
数演算装置11を含む。最適ダイヤ演算装置1は
CPUとメモリ装置を有する計算機システムであ
つて、5,6,7,8,9,10,11の各装置
の機能はプログラム制御によつて実現される。
キヤラクタデイスプレイ2はキーボードを備
え、ダイヤ乱れが発生した時、指令員はキーボー
ドを介して、運転整理の対象とすべき列車と駅区
間を入力する。これに従つて列車ダイヤ切り出し
装置5は、あらかじめ予備メモリ装置等の中に格
納してある全列車ダイヤのうちから対象部分のダ
イヤだけを切り出して主メモリ装置又は最適ダイ
ヤ演算装置1内の所定のメモリ装置に記憶する。
また、キヤラクタデイスプレイ装置2のキーボ
ードから、列車制御を開始すべき初期時刻と、そ
の時点での各列車の在線状況が入力され、初期値
設定装置6に記憶される。解探索装置7は列車ダ
イヤ切り出し装置5及び初期値設定装置6の記憶
するデータを用いて最適な運転整理ダイヤを求
め、図形出力編集装置3を経てグラフイツクデイ
スプレイ装置4にその運転整理ダイヤを表示す
る。
第1図においてキヤラクタデイスプレイ装置
2、図形出力編集装置3、グラフイツクデイスプ
レイ装置4は従来の装置におけるものと同様であ
るので、その説明を省略し、以下解探索装置7の
動作について説明する。列車ダイヤ切り出し装置
5により切り出され記憶されている範囲内の駅数
をmとし各駅を(1,2,……i,……m)で表
し、同じく列車数をnとし各列車を(1,2,…
…j,……n)で表し、添字ijによりi駅j列車
を示し、 Dijは正規のダイヤ上の発時刻、dijは整理ダイ
ヤによる発時刻、Aijは正規のダイヤ上の着時刻、
aijは整理ダイヤによる着時刻、Sijは最小停車時
間、Rijは駅間最小走行時間、Eiはi駅最小進出
時隔、Fiはi駅最小進入時隔、Iiはi駅j番目発
列車、Jiは初期遅延列車jの発駅、Cjは初期遅延
列車jの発時刻とすると、 (dij−Dij)は整理ダイヤを用いる場合に生ず
る正規ダイヤからの遅延であり、整理ダイヤの最
適性を評価する評価関数としてはn-1i=1 oj=1 (dij
Dij)、すなわち「各列車の各駅での正規ダイヤか
らの遅延の総和」をとり、この評価関数を最小に
するように、整理ダイヤを決定するものとする。
但し dijDij,aijAij ……(イ) (正規ダイヤより早発、早着禁止) (ai+1,j−dij)Rij, (dij−aij)Sij ……(ロ) (駅間最小走行時間、最小停車時間を守ること) (diIj+1−diIj)Ei, (aiIj+1−aiIj)Fi ……(ハ) (最小進出、進入間隔を守ること) という列車運行上の制約条件があり、其他に(ニ)同
種列車間の追越禁止、(ホ)各停の急行追越禁止、(ヘ)
駅間での追越しは不可能という制約条件がある。
解探索装置7はこれらの制約条件の下に評価関数
を最小ならしめる整理ダイヤを作成する解を探索
する。
一実施例として各停列車と急行列車の混在する
鉄道システムを考え、列車数nのうちneだけが急
行列車で他は各停列車であるとし、急行列車を
(1,2,……l,……ne)で表す。上記(ニ),(ホ)
の条件から急行列車間の順序は一定であり、かつ
各停列車間の順序は一定であるので、変数θilをi
駅をl番目の急行の直前に発車した各停の順序に
対応させると、θilにより全列車の順序が決定され
る。また急行が直前の各停を追越すか否かを表す
変数(一般的には列車間の順序の変更を表す変
数)をσilとすると(iとlの値が定まればσilは0
か1である)、 θil=θi-1,l−σil …… となるがi−1=1すなわち初期駅での順序θ1l
が与えられると、式(1)を用いた漸化式によつて以
降の列車順序を決定することができる。なおθ1l
は初期値設定装置6から得られ上記の条件(ハ)に用
いるIjはθilにより決定される。
式の変数σilの選択によつて評価関数を最小な
らしめる最適化問題を定式化すると、 となる。
式で列車順序が決定されたもとで、式によ
る最適化が行われる。なお式で決定される順序
の実行可能性を保証するため、次式が必要とな
る。
θil0,θi,l+1θil …… ,式で生成されるすべての順序の組合せに
ついて式の評価関数を計算してその中で最小の
評価関数を与える組合せを本問題の最適解とする
ことができるが、上記すべての順序の組合せは膨
大な数になるため分枝限定法により効率的に解の
探索を行うのである。
分枝限定法は最適化問題の技術分野においては
良く知られているのでその一般的な説明を省略す
るが、分枝操作と限定操作とからなり、原問題
を、よりやさしい何個かの部分問題に分解し(こ
れを分枝操作という)、すべての部分問題を解く
ことによつて、間接的に、もとの問題を解こうと
するものである。この場合、分解した部分問題の
うち、直接解くことが難しい問題は、更にやさし
い何個かの部分問題に分解して、その分解した部
分問題を解こうとするものであつて、原問題は次
第に小規模なたくさんの部分問題に分解されてゆ
くのである。ある部分問題の最適解が得られた場
合と、その部分問題からは原問題の最適解が得ら
れないことが何らかの理由によつて判定されたと
きはただちにこれを終端することを限定操作と言
い、限定操作によつて、処理を必要とする部分問
題を限定してゆく。
この発明の探索法では深さ優先探索を採用す
る。原問題から当該部分問題に到るまでの分枝の
数を当該部分問題の深さと称し、終端してない部
分問題のうち深さの最大のものから処理してゆく
ことを深さ優先探索という。また、この発明の探
索法では探索のために必要となる記憶容量を節約
するため、片側優先探索を採用する。片側優先探
索とは分枝のうち常に一方の側(ある変数が論理
「1」であるか論理「0」であるかに従つて2つ
に分枝するとすれば、常にどちらかの論理の側、
たとえばσilが0である側か1である側)への分枝
を優先的に探索する探索方法である。
上記の,式による列車順序の決定ならびに
上述の探索は探索実行装置8により行われ、また
式から生成される部分問題は部分問題発生装置
9で生成される。
式から生成される部分問題は、通常の線形計
画問題(LP)としてシンプレツクス法等により
解かなくても、次の式に示す漸化式により容易
に解を求めることができる。
diIj=max(DiIj,aiIj+SiIj,diI
j-1+Ei) diIj=max(DiIj,aiIj+SiIj,diI
j-1+Ei) aiIj=max(AiIj,di-1,Ij+Ri-1,Ij,aiIj-1+Fi
すなわち、i駅におけるIj番目の列車の整理ダ
イヤによる発時刻が正規のダイヤ上の発時刻Dよ
り早くなつたり、最小停車時間Sより短い停車で
あつたり、その直前の列車の発時刻から駅最小進
出時隔E以内に発車することが禁じられている条
件下で、diIjを最小にしなければならず、同列車
の整理ダイヤによる着時刻が正規のダイヤ上の着
時刻Aより早くなつたり、駅間最小走行時間Rよ
り短い時間でi−1駅からi駅まで走つたり、そ
の直前の列車の着時刻から駅最小進入間隔F以内
に到着することが禁じられている条件下でaiIj
最小にすべきことを式で表している。部分問題
演算装置10は式の演算を行い漸化法によりdi
Ijを決定する。
次に、解探索における限定操作は、下界値関数
と暫定解(それまでに得られている最良の実行可
能解)によつて行われる。部分問題をPk、その
評価関数の値をf(Pk)とし、f(Pk)を得た後、
さらに各列車が相互の干渉を無視して個々に理想
回復を図つた場合(この場合を仮に理想回復運転
という)を考え、その場合の遅延の総和をh
(Pk)とする。このとき下界値関数gとして、 g(Pk)=f(Pk)+h(Pk) …… とする。
理想回復運動における列車運行は dij=max(Dij,aij+Sij) aij=max(Aij,di-1,j+Ri-1,j) となり、式に比較し駅最小進出間隔と駅最小進
入間隔の条件が無視されている。式からdijを決
定し、h(Pk)を得ることができる。式と式
の演算は下界値関数演算装置11によつて行う。
次に、部分問題Pkについて新しく算出された
下界値関数g(Pk)が暫定解の値よりも大きいと
きは、そのまま部分問題Pkを終端し、そうでな
ければ探索を続行し、その結果原問題の実行可能
解が得られた時、その部分問題をPk′とすると、
Pk′の解を新しい暫定解として記憶してPk′を終
端する。このようにして、探索すべきすべての部
分問題が終端された後で記憶されている暫定解が
原問題の最適解となる。上述の下界値関数の更新
操作でf(Pk)そのものをg(Pk)として用いる
こともできるが、式によつて決定したg(Pk
を用いた方が、限定操作がより強化される。
以上の下界値関数による限定操作は探索実行装
置8により行われ、ここでその部分問題に対する
終端処理(探索打ち切り等の判定)を行い、次に
探索すべき分岐節点の決定、解探索終了の判定、
解の記憶、出力等が行われる。
ところで、他に何の情報もない場合は暫定解の
値の初期値には∝を設定せねばならぬが、限定作
用を強化し、探索を効率化するためには、暫定解
の値の初期値として最適解の値になるべく近い値
の初期値を設定できれば好都合である。そのた
め、別途にヒユーリステイツク(heuristic)な
方法により近似解を得ておき、この近似解をキヤ
ラクタデイスプレイ装置2から入力し、この近似
解の値を暫定解の初期値として設定すればよい。
第2図は解探索装置7の動作を示す流れ図で、
201〜210は各ステツプを示し、ステツプ2
06によつて算出した下界値関数gをステツプ2
07で暫定解の値Zと比較し、g<Zの場合はス
テツプ209でf(Pk)の値を新しいZとして設
定するのである。ステツプ208は式の条件を
チエツクする。
なお、上記実施例では、指令員がキヤラクタデ
イスプレイ装置2から入力する場合を示したが、
列車進路制御系など、他の処理系とオンラインで
接続してデータの転送を行つてもよい。
また、式に示す評価関数および制約条件を変
更することも可能である。
以上のように、この発明によれば、運転整理に
おける最適列車順序を計算機システムによつて求
めることができ、また分枝限定法によつて探索す
るため効率的であつて、計算時間が短くリアルタ
イム制御が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロツク
図、第2図は第1図の解探索装置の動作を示す流
れ図である。 1……最適ダイヤ演算装置、2……キヤラクタ
デイスプレイ装置、3……図形出力編集装置、4
……グラフイツクデイスプレイ装置、5……列車
ダイヤ切り出し装置、6……初期値設定装置、7
……解探索装置、8……探索実行装置、9……部
分問題発生装置、10……部分問題演算装置、1
1……下界値関数演算装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 最適ダイヤ演算装置1と、図形出力編集装置
    3と、グラフイツクデイスプレイ装置4とを有す
    る運転整理ダイヤ作成装置であつて、 最適ダイヤ演算装置1は、列車ダイヤ切り出し
    装置5と、初期値設定装置6と、解探索装置7と
    を有し、 列車ダイヤ切り出し装置5は、運転整理ダイヤ
    の対象となる列車と駅区間のデータが入力された
    とき、運転整理ダイヤの対象となる部分の列車ダ
    イヤに関連するデータを全列車ダイヤのうちから
    切り出して記憶するものであり、 初期値設定装置6は、運転整理ダイヤによる列
    車制御を開始すべき初期時刻とその時点での各列
    車の在線状況を示すデータを記憶するものであ
    り、 解探索装置7は、探索実行装置8と、部分問題
    発生装置9と、部分問題演算装置10と、下界値
    関数演算装置11とを有して、正規ダイヤより早
    発、早着が禁止され、駅間最小走行時間、最小停
    車時間が守られ、最小進出、進入間隔が守られ、
    同種列車の追越しが禁止され、各停の急行追越し
    が禁止され、かつ駅間での追越しは不可能である
    という制約条件下に、列車ダイヤ切り出し装置5
    と初期値設定装置6のデータから、実行可能な列
    車順序を決定し、この決定した列車順序について
    作成した整理ダイヤによる各列車の各駅からの遅
    延の総和を評価関数とするとき、実行可能なすべ
    ての列車順序の組合わせについて分岐限定法によ
    り最小の評価関数を与える整理ダイヤを探索する
    ものであつて、 探索実行装置8は、下界値関数演算装置11の
    算出する部分問題の下界値関数が先に算出されて
    暫定解記憶装置に設定されている暫定解の値より
    小さいときは当該下界値関数を上記暫定解記憶装
    置に設定し、それ以外の場合はそのまま当該部分
    問題に対する終端処理を行い、次に探索すべき分
    岐節点を決定し、このようにして順次部分的な列
    車順序を決定して行くことにより、すべての列車
    順序の組合わせを探索するものであり、 部分問題発生装置9は、探索実行装置8により
    決定された部分的な列車順序のもとで評価関数を
    最小化するという部分問題を生成するものであ
    り、 部分問題演算装置10は、部分問題発生装置9
    により生成された一つの部分問題Pkに対し、部
    分的な整理ダイヤを作成することにより評価関数
    f(Pk)を計算するものであり、 下界値関数演算装置11は、各列車が相互の干
    渉を無視して個々に理想回復を図つた場合の遅延
    の総和をh(Pk)とするとき、下界値関数をg
    (Pk)=f(Pk)+h(Pk)で定義し、各部分問題ご
    とに算出するものであり、 図形出力編集装置3は、最適ダイヤ演算装置1
    により探索された整理ダイヤに対する解をグラフ
    イツクデイスプレイ装置4に運転ダイヤとして表
    示するものである 運転整理ダイヤ作成装置。
JP58049194A 1983-03-24 1983-03-24 運転整理ダイヤ作成装置 Granted JPS59176158A (ja)

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JP58049194A JPS59176158A (ja) 1983-03-24 1983-03-24 運転整理ダイヤ作成装置

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JPS59176158A JPS59176158A (ja) 1984-10-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011062115A1 (ja) 2009-11-19 2011-05-26 花王株式会社 定量吐出スクイズ容器

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JP2818080B2 (ja) * 1992-09-29 1998-10-30 株式会社日立製作所 列車ダイヤ作成方法と装置
JP4597811B2 (ja) * 2005-08-19 2010-12-15 財団法人鉄道総合技術研究所 運転整理処理装置及びプログラム

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WO2011062115A1 (ja) 2009-11-19 2011-05-26 花王株式会社 定量吐出スクイズ容器

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