列車運行シミュレート方法及び列車運行管理装置
【課題】 列車運行区間全体の踏切を考慮して踏切の開き時間の改善を図ることが可能で、列車の定時性も確保できる列車運行シミュレート方法、及び、この列車運行シミュレート方法を利用した列車運行管理装置を提供する。
【解決手段】 制御部６により、入力部２から入力設定された変化パターンで列車ダイヤの駅出発時刻を擬似的に変化させ、メモリ３〜５に記憶させた各情報に基づいて、列車運行区間内の踏切の開き時間を評価対象として列車の運行をシミュレートし、列車ダイヤの評価を行う。
【解決手段】 制御部６により、入力部２から入力設定された変化パターンで列車ダイヤの駅出発時刻を擬似的に変化させ、メモリ３〜５に記憶させた各情報に基づいて、列車運行区間内の踏切の開き時間を評価対象として列車の運行をシミュレートし、列車ダイヤの評価を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車運行シミュレート方法及び列車運行管理装置に関し、特に、踏切の開き時間を評価対象として列車の運行状態をシミュレートする列車運行シミュレート方法及びこのシミュレート方法を利用した列車運行管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道交通において、開き時間が極端に少ない「開かずの踏切」に対して、踏切の開き時間の改善を目的として種々の提案がなされている。
例えば、ブレーキ性能や列車速度情報等の車上情報を地上の踏切保安装置に送信し、地上側で適正に踏切を制御する方法（例えば、特許文献１参照）や、駅通過直後の踏切において、列車種別により列車の駅の通過／停止を区別して踏切を制御する方法等がある。
【０００３】
また、「開かずの踏切」対策として、１つの踏切に着目して列車の運行制御を行い、踏切の開き時間を増大させる方法も考えられている。例えば、先行列車と後続列車が接近して走行しているために連続して踏切が閉制御されて踏切の閉じ時間が長くなるような場合に、後続列車に対して速度制限をかけ、踏切制御区間への進入を遅らせて踏切の閉じ時間が長くならないようにする方法や、複線区間において、片方の列車が踏切制御区間を抜ける前に反対方向の列車が踏切制御区間に進入しようとしている場合に、反対方向の列車の踏切制御区間への進入を遅らせて踏切を開けるようにする方法等がある。
【特許文献１】特開平１０−６９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、踏切の開き時間の改善を目的とした従来の対策は、個々の踏切に着目して制御を工夫する方法にしか過ぎず、列車運行区間全体の踏切を考慮したものではない。上述した「開かずの踏切」対策についても、１つの踏切を対象とするもので、列車運行区間に設置された全ての踏切に対して、同様な制御ができる保証はない。また、仮に制御した場合、本来、ダイヤ通りに走行しなければならない列車が、ダイヤ通りに走行できなくなる虞れがあり、列車の定時性が確保できなくなる虞れがある。
【０００５】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、列車運行区間全体の踏切を考慮して踏切の開き時間の改善を図ることが可能であり、列車の定時性も確保できる列車運行シミュレート方法を提供することを目的とする。また、そのシミュレート結果に基づいて列車の運行管理を行う列車運行管理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、請求項１の発明の列車運行シミュレート方法は、列車の運行管理に関連する運行管理要素を予め設定した変化パターンで擬似的に変化させ、前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートすることを特徴とする。
【０００７】
かかる方法によれば、列車の運行管理に関連する運行管理要素を予め設定した変化パターンで擬似的に変化させ、列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートすることにより、列車運行区間全体の踏切を考慮して踏切の開き時間を増大させることが可能になる。また、複線区間においては上下線の列車の運行状況も、踏切の開き時間変化のシミュレート結果に反映できるので、踏切の開き時間の改善効果を高められるようになる。
【０００８】
請求項２のように、前記運行管理要素を、列車運行区間の列車ダイヤにおける駅の出発時刻、到着時刻、及び駅間走行パターンのうちの少なくとも１つとするとよい。
請求項３のように、シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の全ての踏切の開き時間の合計値とするとよい。
また、請求項４のように、シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の特定の踏切の開き時間としてもよい。
【０００９】
請求項５の本発明の列車運行管理装置は、列車の運行管理に関連する運行管理要素を含む運行管理情報を入力する運行管理情報入力手段と、入力された前記運行管理情報を記憶する記憶手段と、請求項１〜４のいずれか１つに記載の列車運行シミュレート方法を用いて前記記憶手段に記憶された前記運行管理情報に基づいて前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートするシミュレート手段と、該シミュレート手段のシミュレート結果から踏切の開き時間を増大させるよう列車運行計画を作成する運行計画作成手段とを備え、前記列車運行計画に基づいて前記列車の運行を管理する構成とした。
【００１０】
前記シミュレート手段は、請求項６のように、前記運行管理情報の列車ダイヤ情報と駅間走行パターン情報の少なくとも一方の情報を用いてシミュレートする構成とする。
請求項７のように、前記運行計画作成手段は、列車ダイヤを作成する構成とするとよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明の列車運行シミュレート方法によれば、列車運行区間内に存在する全ての踏切を考慮して、踏切開き時間の増大を図ることが可能となり、格段の踏切開き時間の改善効果が得られる。また、複線区間においては上下線の列車の運行を考慮することが可能であるので、より踏切開き時間の改善効果が得られる。更には、列車ダイヤに従って列車を運行管理できるので、列車の定時性を確保できる。
【００１２】
また、本発明の列車運行管理装置によれば、列車の定時性を確保しつつ踏切の開き時間を増大する列車の運行管理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る列車運行シミュレート方法に用いるシミュレート装置の一実施形態の概略構成図である。
図１において、本実施形態のシミュレート装置１は、入力部２と、線区情報メモリ３と、列車ダイヤメモリ４と、ランカーブメモリ５と、制御部６と、表示装置７とを備える。
【００１４】
前記入力部２は、シミュレート対象の列車運行区間の運行管理情報やシミュレート条件を入力するためのものである。前記運行管理情報としては、列車ダイヤ、シミュレートする列車運行区間の線区情報、駅間の走行パターンを規定するランカーブ情報等を入力する。また、シミュレート条件として、前記運行管理情報に含まれ列車運行区間における列車の運行管理に関連する運行管理要素の予め設定された変化パターンを入力する。シミュレート条件として変化させる前記運行管理要素としては、例えば前記列車ダイヤにおける駅出発時刻、駅到着時刻又は駅間走行パターンのランカーブ情報が考えられる。また、これらの中の２つ或いは全てを変化させてシミュレートするようにしてもよい。
【００１５】
線区情報メモリ３は、入力部２から入力された前記線区情報を記憶するものであり、例えば、列車運行区間内の駅間距離、踏切、踏切制御子等の位置情報、曲線区間等の情報が記憶されている。
列車ダイヤメモリ４は、入力部２から入力された列車ダイヤを記憶するものである。
ランカーブメモリ５は、入力部２から入力されたランカーブ情報を記憶するものである。
【００１６】
制御部６は、前記入力部２から入力された列車ダイヤ、線区情報、ランカーブ情報を各メモリ３〜５に記憶保存させる。また、入力部２から入力されたシミュレート条件に応じて、各メモリ３〜５内の線区情報、列車ダイヤ、ランカーブ情報を用いて、後述する列車の運行シミュレートを実行して、列車運行区間内の踏切の開き時間の変化を演算し、演算結果に基づいて予め定めた評価対象のシミュレート結果を出力する。
表示部７は、制御部６のシミュレート結果を表示する。
【００１７】
次に、本実施形態の列車運行シミュレート方法について説明する。
本実施形態における列車運行シミュレート時の踏切の開閉制御の考え方について説明する。
図２に示すように、列車Ａの進行方向（図中の矢印方向）に対して踏切の手前側と先側に踏切制御子Ｂ１，Ｂ２が設置されている。手前側踏切制御子Ｂ１を列車Ａが通過すると、踏切遮断機Ｃが閉じ始め、その後、列車Ａが踏切を通過し、更に、先側踏切制御子Ｂ２を通過すると踏切遮断機Ｃが開き始める。手前側踏切制御子Ｂ１と先側踏切制御子Ｂ２の間を踏切制御区間とすると、列車Ａが踏切制御区間に進入してから抜け出るまでの間は、図２のタイミングチャートで示すように踏切は閉じ状態となる。
【００１８】
複線区間の場合は、図３のタイミングチャートで示すように、例えば下り列車が踏切の先側踏切制御子Ｂ２を通過する前（踏切遮断機Ｃは閉じ状態）に上り列車が踏切の手前側踏切制御子Ｂ１を通過した場合は、踏切遮断機Ｃが連続して閉制御され、その間は踏切は閉じ状態となる。
【００１９】
本実施形態のシミュレート方法は、列車ダイヤにおける各列車の駅出発時刻を微小に変化させた場合の前述した踏切開閉制御における踏切開き時間の変化をシミュレートする。
例えば、図４に示すように予め入力された列車ダイヤの駅出発時刻を、その基準スジ（図中、実線で示す）に対して予め設定した変化パターンで変化させる。図４は、基準スジに対して−５秒変化させた場合（図中の左側点線のように出発時刻を５秒早めた場合）と、＋５秒変化させた場合（図中の右側点線のように出発時刻を５秒遅らせた場合）の例である。
【００２０】
このように、列車の駅出発時刻を変化させると、駅間の走行パターンが同一とすれば、踏切の開閉タイミング、言い換えれば、踏切制御子Ｂ１，Ｂ２の通過タイミング（通過時刻）が、基準スジの列車ダイヤで運行した場合と比較してずれることになり、駅出発時刻を変化させた結果として踏切の開き時間が変化する。図５は、複線区間において上り列車のダイヤは変更せずに下り列車の駅出発時刻を＋５秒変化させた場合の例を示しており、上下列車による踏切の閉じ時間が図の点線で示すように全体で５秒減少する。言い換えれば、踏切の開き時間が５秒増加することになる。
【００２１】
このように、列車運行区間における列車ダイヤの全列車の全駅における出発時刻を、予め設定した変化パターンで変化させて列車の運行シミュレートを行い、踏切の開き時間の変化をシミュレートし、踏切の開き時間のシミュレート結果に基づいてシミュレートした列車ダイヤを評価する。尚、前記変化パターンとしては、例えば、｛−１５，−１０，−５，０，＋５，＋１０，＋１５｝秒のような時間間隔を設けて変化させる変化パターンでもよく、また、｛−５，−４，−３，−２，−１，０，＋１，＋２，＋３，＋４，＋５｝秒のような連続的な値で変化させる変化パターンでもよい。
【００２２】
次に、シミュレート結果の評価方法について説明する。
入力部２から入力して列車ダイヤメモリ３に記憶された、踏切開き時間が考慮されずに設定された列車ダイヤで運行した場合のある時刻Ｔ１〜Ｔ２までの踏切ｋ（ｋ＝１，・・・，ｎ）の軌道占有率をＰｋとし、踏切ｋの道路占有率をＱｋとする。ここで、軌道占有率Ｐｋは踏切が閉状態で列車が通行可能状態にある割合を示し、道路占有率Ｑｋは踏切が開状態で道路側が通行可能状態にある割合を示す。従って、Ｐｋ＋Ｑｋ＝１である。例えば、Ｐｋ＝０．５の場合、Ｑｋ＝０．５となり、軌道と道路が半々で踏切ｋを占有していることを表し、Ｐｋ＝０．７５の場合は、Ｑｋ＝０．２５となり、軌道と道路が０．７５：０．２５＝３：１の比率で踏切ｋを占有していることを表し、後者の場合は時刻Ｔ１〜Ｔ２までの間の３／４の時間、踏切が閉じていることになる。
また、ｋはシミュレート対象の列車運行区間に存在する踏切の番号を示し、列車運行区間に踏切がｎ個所存在することを示す。
尚、駅出発時刻に関する変化パターンをｍ個、駅数をｌ個、列車数を上りｉ１本、下りｉ２本とすると、全ての組合せ数は、ｍ(l-1)i1×ｍ(l-1)i2＝ｍ(l-1)(i1+i2)となり、組合わせ数が膨大な場合は、全ての組合せについて評価する代わりに、遺伝的アルゴリズム等を用いて一部の組合せについて評価を行うようにしてもよい。
【００２３】
次に、前記軌道占有率Ｐｋと道路占有率Ｑｋを用いて、シミュレート結果の評価対象を、列車運行区間の全ての踏切の開き時間の合計値とする場合と、開き時間の極端に少ない特定の踏切の開き時間とする場合について、それぞれ以下のような評価関数を設定する。
【００２４】
シミュレート結果の評価対象を、列車運行区間の全ての踏切の開き時間の合計値とする場合では、各踏切ｋに関する評価関数Ｅｋを下記の（１）式のように設定する。
Ｐｋ−Ｑｋ≦０のときは、Ｅｋ＝０
Ｐｋ−Ｑｋ＞０のときは、Ｅｋ＝Ｐｋ−Ｑｋ ・・・（１）
Ｐｋ−Ｑｋ≦０は、道路占有率が満足されている状態を示し、踏切開き時間を増加する必要がないことを意味しており、考慮の対象から外すようにＥｋ＝０とする。一方、Ｐｋ−Ｑｋ＞０は、道路占有率が満足されていない状態を示し、踏切開き時間を増加する必要があることを意味しており、考慮すべき対象としてＥｋ＝Ｐｋ−Ｑｋとし、その差を演算する。
【００２５】
そして、列車運行区間全体の踏切開き時間の評価関数Ｅを下記の（２）式のように設定する。
Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２＋・・・＋Ｅｎ ・・・（２）
従って、評価関数Ｅの値が大きい程、列車運行区間全体における軌道占有率Ｐｋが高く、踏切の開き時間を増加する必要があることを意味する。
【００２６】
この評価関数Ｅを基準値として、前述したように例えば駅出発時刻を、前述のような予め設定した変化パターンで変化させた場合の評価関数Ｅ′を、それぞれ演算し、基準の評価関数Ｅと比較する。Ｅ′＜Ｅであれば、その評価関数Ｅ′が得られた運行シミュレートは、踏切開き時間の増大効果があることがわかる。因みに、最小の評価関数Ｅ′が得られた運行シミュレートの列車ダイヤを採用すれば、踏切開き時間が最大となることは言うまでもない。
【００２７】
このように、列車ダイヤにおける各列車の駅出発時刻を微小に変化させて列車の運行をシミュレートし、その時の踏切開き時間の変化をシミュレートすることにより、列車運行区間の全ての踏切を考慮して、踏切の開き時間の増加を図ることが可能になる。また、上下線の列車運行状態も考慮することになるので、踏切開き時間の改善効果が大きい。
【００２８】
次に、シミュレート結果の評価対象を、開き時間の極端に少ない特定の踏切の開き時間とする場合では、例えば、各踏切ｋに関する評価関数Ｅｋを下記の（３）式のように設定する。
Ｐｋ−０．８≦０のときは、Ｅｋ＝０
Ｐｋ−０．８＞０のときは、Ｅｋ＝Ｐｋ−Ｑｋ ・・・（３）
ここで、前記０．８は、設定値であり、軌道占有率が０．８より大きい踏切の開き時間改善の対象とすることを意味する。従って、例えば、軌道占有率が０．７より大きい踏切の開き時間改善の対象とするならば、（３）式の０．８を０．７に置き換えればよい。
【００２９】
そして、改善対象となる全ての踏切の踏切開き時間の評価関数Ｅは上記（２）式と同様として、駅出発時刻を変化させた場合の評価関数Ｅ′と比較して、シミュレートした列車ダイヤによる踏切開き時間の増大効果の有無を評価する。
このように、シミュレート結果の評価対象を、特定に踏切の開き時間とすれば、極端に開き時間の少ない踏切について、その開き時間の増大を図ることが可能になる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、駅間の走行パターンが同一で各列車の駅出発時刻を変化させてシミュレートする例について説明したが、各列車の駅出発時刻は変化させずに、駅間の走行パターンを変化させて列車の運行をシミュレートして踏切開き時間の変化をシミュレートすることも可能である。また、逆に、踏切制御子の通過時刻を微小に変化させて列車の運行をシミュレートするようにしてもよい。この場合、駅出発時刻を変化させないようにするには、駅と踏切制御子との間の線区情報に基づいて走行パターンを可変設定すればよい。
【００３１】
次に、上述の列車運行シミュレート方法を利用した本発明の列車運行管理装置について説明する。
図６は、本発明の列車運行管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図６において、本実施形態の列車運行管理装置１１は、入力部１２と、線区情報メモリ１３と、列車ダイヤメモリ１４と、ランカーブメモリ１５と、シミュレート演算部１６と、通信部１７とを備える。
【００３２】
前記入力部１２は、この列車運行管理装置１１で列車の運行を管理する列車運行区間の運行管理情報やシミュレート条件を入力するためのもので、運行管理情報入力手段に相当するものである。前記運行管理情報としては、列車ダイヤ、前記列車運行区間の線区情報、駅間の走行パターンを規定するランカーブ情報等を入力する。また、シミュレート条件として、前記運行管理情報に含まれ列車運行区間における列車の運行管理に関連する運行管理要素の予め設定された変化パターンを入力する。シミュレート条件として変化させる前記運行管理要素としては、例えば前記列車ダイヤにおける駅出発時刻、駅到着時刻又は駅間走行パターンのランカーブ情報が考えられる。また、これらの中の２つ或いは全てを変化させてシミュレートするようにしてもよい。
【００３３】
線区情報メモリ１３は、入力部１２から入力された線区情報を記憶するものであり、例えば、列車運行区間内の駅間距離、踏切、踏切制御子等の位置情報、曲線区間等の情報が記憶されている。
列車ダイヤメモリ１４は、入力部１２から入力された列車ダイヤを記憶するものである。
ランカーブメモリ１５は、入力部１２から入力されたランカーブ情報を記憶するものである。
これら線区情報メモリ１３、列車ダイヤメモリ１４及びランカーブメモリ１５で記憶手段を構成する。
【００３４】
シミュレート演算部１６は、前記入力部１２から入力された列車ダイヤ、線区情報、ランカーブ情報を各メモリ１３〜１５に記憶保存させる。また、入力部１２から入力されたシミュレート条件に応じて、各メモリ１３〜１５内の線区情報、列車ダイヤ、ランカーブ情報を用いて、前述した本発明の列車運行シミュレート方法を利用して列車の運行シミュレートを実行し、そのシミュレート結果に基づいて、列車運行区間内の踏切の開き時を増大させる列車運行計画として列車ダイヤを変更作成し、作成した列車ダイヤや通信部１７からの外部情報に基づいて列車の運行指令を発生する。ここで、シミュレート演算部１６が、シミュレート手段及び運行計画作成部に相当する。
通信部１７は、列車や駅端末装置等と双方向通信するもので、シミュレート演算部１６からの指令を外部に送信すると共に、外部からの情報を受信してシミュレート演算部１６に送る。
【００３５】
次に、本実施形態の列車運行管理装置１１による列車の運行管理動作を図７のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１（図中、Ｓ１で示し、以下同様とする）では、入力部１２から列車ダイヤを入力する。この際、線区情報、ランカーブ情報も同時に入力する。
【００３６】
ステップ２では、入力部１２により、予め定めた運行管理要素の変化パターンを設定する。運行管理要素としては、駅出発時刻、駅到着時刻や走行パターン等の変化パターンを設定する。また、シミュレート結果の評価対象も設定入力する。設定する評価対象としては、前述したように、列車運行区間の全踏切の開き時間の合計値や、開き時間の極端に少ない特定の踏切の開き時間等が挙げられる。
【００３７】
ステップ３では、シミュレート演算部１６で、入力情報や入力設定された情報に基づいて前述した本発明の列車運行シミュレート方法により列車の運行シミュレートを実行する。
ステップ４では、設定された運行管理要素の変化パターンにおける全ての値についてシミュレートが終了したか否かを判定し、終了と判定される（判定がＹＥＳになる）まで、ステップ３、４を繰返し、判定がＹＥＳとなれば、ステップ５に進む。
【００３８】
ステップ５では、シミュレート結果に基づいて、列車ダイヤメモリ１４に記憶された列車ダイヤと比較して踏切開き時間が増大するような列車ダイヤが存在すれば、列車ダイヤメモリ１４に記憶された列車ダイヤを修正した新たな列車ダイヤを作成し、列車ダイヤメモリ１４に保存する。
【００３９】
ステップ６では、ステップ５で保存した修正列車ダイヤにより列車の運行指令を発生して列車を制御して列車の運行を管理する。
かかる列車運行管理装置によれば、列車ダイヤに従った列車の運行管理ができるので、列車の定時性を確保しつつ踏切の開き時間の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る列車運行シミュレート方法に用いるシミュレート装置の一実施形態の概略構成図
【図２】踏切の開閉制御の説明図
【図３】複線区間の場合における踏切の開閉タイミングチャート
【図４】列車の駅出発時間の変化例を説明する列車ダイヤ図
【図５】図４の場合における踏切の開閉タイミングのずれを説明する開閉タイミングチャート
【図６】本発明に係る列車運行管理装置の一実施形態を示す概略構成図
【図７】列車運行管理の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１ シミュレート装置
２、１２ 入力部
３、１３ 列車ダイヤメモリ
４、１４ 線区情報メモリ
５、１５ ランカーブメモリ
６ 制御部
７ 表示部
１１ 列車運行管理装置
１６ シミュレート演算部
１７ 通信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車運行シミュレート方法及び列車運行管理装置に関し、特に、踏切の開き時間を評価対象として列車の運行状態をシミュレートする列車運行シミュレート方法及びこのシミュレート方法を利用した列車運行管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道交通において、開き時間が極端に少ない「開かずの踏切」に対して、踏切の開き時間の改善を目的として種々の提案がなされている。
例えば、ブレーキ性能や列車速度情報等の車上情報を地上の踏切保安装置に送信し、地上側で適正に踏切を制御する方法（例えば、特許文献１参照）や、駅通過直後の踏切において、列車種別により列車の駅の通過／停止を区別して踏切を制御する方法等がある。
【０００３】
また、「開かずの踏切」対策として、１つの踏切に着目して列車の運行制御を行い、踏切の開き時間を増大させる方法も考えられている。例えば、先行列車と後続列車が接近して走行しているために連続して踏切が閉制御されて踏切の閉じ時間が長くなるような場合に、後続列車に対して速度制限をかけ、踏切制御区間への進入を遅らせて踏切の閉じ時間が長くならないようにする方法や、複線区間において、片方の列車が踏切制御区間を抜ける前に反対方向の列車が踏切制御区間に進入しようとしている場合に、反対方向の列車の踏切制御区間への進入を遅らせて踏切を開けるようにする方法等がある。
【特許文献１】特開平１０−６９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、踏切の開き時間の改善を目的とした従来の対策は、個々の踏切に着目して制御を工夫する方法にしか過ぎず、列車運行区間全体の踏切を考慮したものではない。上述した「開かずの踏切」対策についても、１つの踏切を対象とするもので、列車運行区間に設置された全ての踏切に対して、同様な制御ができる保証はない。また、仮に制御した場合、本来、ダイヤ通りに走行しなければならない列車が、ダイヤ通りに走行できなくなる虞れがあり、列車の定時性が確保できなくなる虞れがある。
【０００５】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、列車運行区間全体の踏切を考慮して踏切の開き時間の改善を図ることが可能であり、列車の定時性も確保できる列車運行シミュレート方法を提供することを目的とする。また、そのシミュレート結果に基づいて列車の運行管理を行う列車運行管理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、請求項１の発明の列車運行シミュレート方法は、列車の運行管理に関連する運行管理要素を予め設定した変化パターンで擬似的に変化させ、前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートすることを特徴とする。
【０００７】
かかる方法によれば、列車の運行管理に関連する運行管理要素を予め設定した変化パターンで擬似的に変化させ、列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートすることにより、列車運行区間全体の踏切を考慮して踏切の開き時間を増大させることが可能になる。また、複線区間においては上下線の列車の運行状況も、踏切の開き時間変化のシミュレート結果に反映できるので、踏切の開き時間の改善効果を高められるようになる。
【０００８】
請求項２のように、前記運行管理要素を、列車運行区間の列車ダイヤにおける駅の出発時刻、到着時刻、及び駅間走行パターンのうちの少なくとも１つとするとよい。
請求項３のように、シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の全ての踏切の開き時間の合計値とするとよい。
また、請求項４のように、シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の特定の踏切の開き時間としてもよい。
【０００９】
請求項５の本発明の列車運行管理装置は、列車の運行管理に関連する運行管理要素を含む運行管理情報を入力する運行管理情報入力手段と、入力された前記運行管理情報を記憶する記憶手段と、請求項１〜４のいずれか１つに記載の列車運行シミュレート方法を用いて前記記憶手段に記憶された前記運行管理情報に基づいて前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートするシミュレート手段と、該シミュレート手段のシミュレート結果から踏切の開き時間を増大させるよう列車運行計画を作成する運行計画作成手段とを備え、前記列車運行計画に基づいて前記列車の運行を管理する構成とした。
【００１０】
前記シミュレート手段は、請求項６のように、前記運行管理情報の列車ダイヤ情報と駅間走行パターン情報の少なくとも一方の情報を用いてシミュレートする構成とする。
請求項７のように、前記運行計画作成手段は、列車ダイヤを作成する構成とするとよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明の列車運行シミュレート方法によれば、列車運行区間内に存在する全ての踏切を考慮して、踏切開き時間の増大を図ることが可能となり、格段の踏切開き時間の改善効果が得られる。また、複線区間においては上下線の列車の運行を考慮することが可能であるので、より踏切開き時間の改善効果が得られる。更には、列車ダイヤに従って列車を運行管理できるので、列車の定時性を確保できる。
【００１２】
また、本発明の列車運行管理装置によれば、列車の定時性を確保しつつ踏切の開き時間を増大する列車の運行管理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る列車運行シミュレート方法に用いるシミュレート装置の一実施形態の概略構成図である。
図１において、本実施形態のシミュレート装置１は、入力部２と、線区情報メモリ３と、列車ダイヤメモリ４と、ランカーブメモリ５と、制御部６と、表示装置７とを備える。
【００１４】
前記入力部２は、シミュレート対象の列車運行区間の運行管理情報やシミュレート条件を入力するためのものである。前記運行管理情報としては、列車ダイヤ、シミュレートする列車運行区間の線区情報、駅間の走行パターンを規定するランカーブ情報等を入力する。また、シミュレート条件として、前記運行管理情報に含まれ列車運行区間における列車の運行管理に関連する運行管理要素の予め設定された変化パターンを入力する。シミュレート条件として変化させる前記運行管理要素としては、例えば前記列車ダイヤにおける駅出発時刻、駅到着時刻又は駅間走行パターンのランカーブ情報が考えられる。また、これらの中の２つ或いは全てを変化させてシミュレートするようにしてもよい。
【００１５】
線区情報メモリ３は、入力部２から入力された前記線区情報を記憶するものであり、例えば、列車運行区間内の駅間距離、踏切、踏切制御子等の位置情報、曲線区間等の情報が記憶されている。
列車ダイヤメモリ４は、入力部２から入力された列車ダイヤを記憶するものである。
ランカーブメモリ５は、入力部２から入力されたランカーブ情報を記憶するものである。
【００１６】
制御部６は、前記入力部２から入力された列車ダイヤ、線区情報、ランカーブ情報を各メモリ３〜５に記憶保存させる。また、入力部２から入力されたシミュレート条件に応じて、各メモリ３〜５内の線区情報、列車ダイヤ、ランカーブ情報を用いて、後述する列車の運行シミュレートを実行して、列車運行区間内の踏切の開き時間の変化を演算し、演算結果に基づいて予め定めた評価対象のシミュレート結果を出力する。
表示部７は、制御部６のシミュレート結果を表示する。
【００１７】
次に、本実施形態の列車運行シミュレート方法について説明する。
本実施形態における列車運行シミュレート時の踏切の開閉制御の考え方について説明する。
図２に示すように、列車Ａの進行方向（図中の矢印方向）に対して踏切の手前側と先側に踏切制御子Ｂ１，Ｂ２が設置されている。手前側踏切制御子Ｂ１を列車Ａが通過すると、踏切遮断機Ｃが閉じ始め、その後、列車Ａが踏切を通過し、更に、先側踏切制御子Ｂ２を通過すると踏切遮断機Ｃが開き始める。手前側踏切制御子Ｂ１と先側踏切制御子Ｂ２の間を踏切制御区間とすると、列車Ａが踏切制御区間に進入してから抜け出るまでの間は、図２のタイミングチャートで示すように踏切は閉じ状態となる。
【００１８】
複線区間の場合は、図３のタイミングチャートで示すように、例えば下り列車が踏切の先側踏切制御子Ｂ２を通過する前（踏切遮断機Ｃは閉じ状態）に上り列車が踏切の手前側踏切制御子Ｂ１を通過した場合は、踏切遮断機Ｃが連続して閉制御され、その間は踏切は閉じ状態となる。
【００１９】
本実施形態のシミュレート方法は、列車ダイヤにおける各列車の駅出発時刻を微小に変化させた場合の前述した踏切開閉制御における踏切開き時間の変化をシミュレートする。
例えば、図４に示すように予め入力された列車ダイヤの駅出発時刻を、その基準スジ（図中、実線で示す）に対して予め設定した変化パターンで変化させる。図４は、基準スジに対して−５秒変化させた場合（図中の左側点線のように出発時刻を５秒早めた場合）と、＋５秒変化させた場合（図中の右側点線のように出発時刻を５秒遅らせた場合）の例である。
【００２０】
このように、列車の駅出発時刻を変化させると、駅間の走行パターンが同一とすれば、踏切の開閉タイミング、言い換えれば、踏切制御子Ｂ１，Ｂ２の通過タイミング（通過時刻）が、基準スジの列車ダイヤで運行した場合と比較してずれることになり、駅出発時刻を変化させた結果として踏切の開き時間が変化する。図５は、複線区間において上り列車のダイヤは変更せずに下り列車の駅出発時刻を＋５秒変化させた場合の例を示しており、上下列車による踏切の閉じ時間が図の点線で示すように全体で５秒減少する。言い換えれば、踏切の開き時間が５秒増加することになる。
【００２１】
このように、列車運行区間における列車ダイヤの全列車の全駅における出発時刻を、予め設定した変化パターンで変化させて列車の運行シミュレートを行い、踏切の開き時間の変化をシミュレートし、踏切の開き時間のシミュレート結果に基づいてシミュレートした列車ダイヤを評価する。尚、前記変化パターンとしては、例えば、｛−１５，−１０，−５，０，＋５，＋１０，＋１５｝秒のような時間間隔を設けて変化させる変化パターンでもよく、また、｛−５，−４，−３，−２，−１，０，＋１，＋２，＋３，＋４，＋５｝秒のような連続的な値で変化させる変化パターンでもよい。
【００２２】
次に、シミュレート結果の評価方法について説明する。
入力部２から入力して列車ダイヤメモリ３に記憶された、踏切開き時間が考慮されずに設定された列車ダイヤで運行した場合のある時刻Ｔ１〜Ｔ２までの踏切ｋ（ｋ＝１，・・・，ｎ）の軌道占有率をＰｋとし、踏切ｋの道路占有率をＱｋとする。ここで、軌道占有率Ｐｋは踏切が閉状態で列車が通行可能状態にある割合を示し、道路占有率Ｑｋは踏切が開状態で道路側が通行可能状態にある割合を示す。従って、Ｐｋ＋Ｑｋ＝１である。例えば、Ｐｋ＝０．５の場合、Ｑｋ＝０．５となり、軌道と道路が半々で踏切ｋを占有していることを表し、Ｐｋ＝０．７５の場合は、Ｑｋ＝０．２５となり、軌道と道路が０．７５：０．２５＝３：１の比率で踏切ｋを占有していることを表し、後者の場合は時刻Ｔ１〜Ｔ２までの間の３／４の時間、踏切が閉じていることになる。
また、ｋはシミュレート対象の列車運行区間に存在する踏切の番号を示し、列車運行区間に踏切がｎ個所存在することを示す。
尚、駅出発時刻に関する変化パターンをｍ個、駅数をｌ個、列車数を上りｉ１本、下りｉ２本とすると、全ての組合せ数は、ｍ(l-1)i1×ｍ(l-1)i2＝ｍ(l-1)(i1+i2)となり、組合わせ数が膨大な場合は、全ての組合せについて評価する代わりに、遺伝的アルゴリズム等を用いて一部の組合せについて評価を行うようにしてもよい。
【００２３】
次に、前記軌道占有率Ｐｋと道路占有率Ｑｋを用いて、シミュレート結果の評価対象を、列車運行区間の全ての踏切の開き時間の合計値とする場合と、開き時間の極端に少ない特定の踏切の開き時間とする場合について、それぞれ以下のような評価関数を設定する。
【００２４】
シミュレート結果の評価対象を、列車運行区間の全ての踏切の開き時間の合計値とする場合では、各踏切ｋに関する評価関数Ｅｋを下記の（１）式のように設定する。
Ｐｋ−Ｑｋ≦０のときは、Ｅｋ＝０
Ｐｋ−Ｑｋ＞０のときは、Ｅｋ＝Ｐｋ−Ｑｋ ・・・（１）
Ｐｋ−Ｑｋ≦０は、道路占有率が満足されている状態を示し、踏切開き時間を増加する必要がないことを意味しており、考慮の対象から外すようにＥｋ＝０とする。一方、Ｐｋ−Ｑｋ＞０は、道路占有率が満足されていない状態を示し、踏切開き時間を増加する必要があることを意味しており、考慮すべき対象としてＥｋ＝Ｐｋ−Ｑｋとし、その差を演算する。
【００２５】
そして、列車運行区間全体の踏切開き時間の評価関数Ｅを下記の（２）式のように設定する。
Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２＋・・・＋Ｅｎ ・・・（２）
従って、評価関数Ｅの値が大きい程、列車運行区間全体における軌道占有率Ｐｋが高く、踏切の開き時間を増加する必要があることを意味する。
【００２６】
この評価関数Ｅを基準値として、前述したように例えば駅出発時刻を、前述のような予め設定した変化パターンで変化させた場合の評価関数Ｅ′を、それぞれ演算し、基準の評価関数Ｅと比較する。Ｅ′＜Ｅであれば、その評価関数Ｅ′が得られた運行シミュレートは、踏切開き時間の増大効果があることがわかる。因みに、最小の評価関数Ｅ′が得られた運行シミュレートの列車ダイヤを採用すれば、踏切開き時間が最大となることは言うまでもない。
【００２７】
このように、列車ダイヤにおける各列車の駅出発時刻を微小に変化させて列車の運行をシミュレートし、その時の踏切開き時間の変化をシミュレートすることにより、列車運行区間の全ての踏切を考慮して、踏切の開き時間の増加を図ることが可能になる。また、上下線の列車運行状態も考慮することになるので、踏切開き時間の改善効果が大きい。
【００２８】
次に、シミュレート結果の評価対象を、開き時間の極端に少ない特定の踏切の開き時間とする場合では、例えば、各踏切ｋに関する評価関数Ｅｋを下記の（３）式のように設定する。
Ｐｋ−０．８≦０のときは、Ｅｋ＝０
Ｐｋ−０．８＞０のときは、Ｅｋ＝Ｐｋ−Ｑｋ ・・・（３）
ここで、前記０．８は、設定値であり、軌道占有率が０．８より大きい踏切の開き時間改善の対象とすることを意味する。従って、例えば、軌道占有率が０．７より大きい踏切の開き時間改善の対象とするならば、（３）式の０．８を０．７に置き換えればよい。
【００２９】
そして、改善対象となる全ての踏切の踏切開き時間の評価関数Ｅは上記（２）式と同様として、駅出発時刻を変化させた場合の評価関数Ｅ′と比較して、シミュレートした列車ダイヤによる踏切開き時間の増大効果の有無を評価する。
このように、シミュレート結果の評価対象を、特定に踏切の開き時間とすれば、極端に開き時間の少ない踏切について、その開き時間の増大を図ることが可能になる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、駅間の走行パターンが同一で各列車の駅出発時刻を変化させてシミュレートする例について説明したが、各列車の駅出発時刻は変化させずに、駅間の走行パターンを変化させて列車の運行をシミュレートして踏切開き時間の変化をシミュレートすることも可能である。また、逆に、踏切制御子の通過時刻を微小に変化させて列車の運行をシミュレートするようにしてもよい。この場合、駅出発時刻を変化させないようにするには、駅と踏切制御子との間の線区情報に基づいて走行パターンを可変設定すればよい。
【００３１】
次に、上述の列車運行シミュレート方法を利用した本発明の列車運行管理装置について説明する。
図６は、本発明の列車運行管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図６において、本実施形態の列車運行管理装置１１は、入力部１２と、線区情報メモリ１３と、列車ダイヤメモリ１４と、ランカーブメモリ１５と、シミュレート演算部１６と、通信部１７とを備える。
【００３２】
前記入力部１２は、この列車運行管理装置１１で列車の運行を管理する列車運行区間の運行管理情報やシミュレート条件を入力するためのもので、運行管理情報入力手段に相当するものである。前記運行管理情報としては、列車ダイヤ、前記列車運行区間の線区情報、駅間の走行パターンを規定するランカーブ情報等を入力する。また、シミュレート条件として、前記運行管理情報に含まれ列車運行区間における列車の運行管理に関連する運行管理要素の予め設定された変化パターンを入力する。シミュレート条件として変化させる前記運行管理要素としては、例えば前記列車ダイヤにおける駅出発時刻、駅到着時刻又は駅間走行パターンのランカーブ情報が考えられる。また、これらの中の２つ或いは全てを変化させてシミュレートするようにしてもよい。
【００３３】
線区情報メモリ１３は、入力部１２から入力された線区情報を記憶するものであり、例えば、列車運行区間内の駅間距離、踏切、踏切制御子等の位置情報、曲線区間等の情報が記憶されている。
列車ダイヤメモリ１４は、入力部１２から入力された列車ダイヤを記憶するものである。
ランカーブメモリ１５は、入力部１２から入力されたランカーブ情報を記憶するものである。
これら線区情報メモリ１３、列車ダイヤメモリ１４及びランカーブメモリ１５で記憶手段を構成する。
【００３４】
シミュレート演算部１６は、前記入力部１２から入力された列車ダイヤ、線区情報、ランカーブ情報を各メモリ１３〜１５に記憶保存させる。また、入力部１２から入力されたシミュレート条件に応じて、各メモリ１３〜１５内の線区情報、列車ダイヤ、ランカーブ情報を用いて、前述した本発明の列車運行シミュレート方法を利用して列車の運行シミュレートを実行し、そのシミュレート結果に基づいて、列車運行区間内の踏切の開き時を増大させる列車運行計画として列車ダイヤを変更作成し、作成した列車ダイヤや通信部１７からの外部情報に基づいて列車の運行指令を発生する。ここで、シミュレート演算部１６が、シミュレート手段及び運行計画作成部に相当する。
通信部１７は、列車や駅端末装置等と双方向通信するもので、シミュレート演算部１６からの指令を外部に送信すると共に、外部からの情報を受信してシミュレート演算部１６に送る。
【００３５】
次に、本実施形態の列車運行管理装置１１による列車の運行管理動作を図７のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１（図中、Ｓ１で示し、以下同様とする）では、入力部１２から列車ダイヤを入力する。この際、線区情報、ランカーブ情報も同時に入力する。
【００３６】
ステップ２では、入力部１２により、予め定めた運行管理要素の変化パターンを設定する。運行管理要素としては、駅出発時刻、駅到着時刻や走行パターン等の変化パターンを設定する。また、シミュレート結果の評価対象も設定入力する。設定する評価対象としては、前述したように、列車運行区間の全踏切の開き時間の合計値や、開き時間の極端に少ない特定の踏切の開き時間等が挙げられる。
【００３７】
ステップ３では、シミュレート演算部１６で、入力情報や入力設定された情報に基づいて前述した本発明の列車運行シミュレート方法により列車の運行シミュレートを実行する。
ステップ４では、設定された運行管理要素の変化パターンにおける全ての値についてシミュレートが終了したか否かを判定し、終了と判定される（判定がＹＥＳになる）まで、ステップ３、４を繰返し、判定がＹＥＳとなれば、ステップ５に進む。
【００３８】
ステップ５では、シミュレート結果に基づいて、列車ダイヤメモリ１４に記憶された列車ダイヤと比較して踏切開き時間が増大するような列車ダイヤが存在すれば、列車ダイヤメモリ１４に記憶された列車ダイヤを修正した新たな列車ダイヤを作成し、列車ダイヤメモリ１４に保存する。
【００３９】
ステップ６では、ステップ５で保存した修正列車ダイヤにより列車の運行指令を発生して列車を制御して列車の運行を管理する。
かかる列車運行管理装置によれば、列車ダイヤに従った列車の運行管理ができるので、列車の定時性を確保しつつ踏切の開き時間の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る列車運行シミュレート方法に用いるシミュレート装置の一実施形態の概略構成図
【図２】踏切の開閉制御の説明図
【図３】複線区間の場合における踏切の開閉タイミングチャート
【図４】列車の駅出発時間の変化例を説明する列車ダイヤ図
【図５】図４の場合における踏切の開閉タイミングのずれを説明する開閉タイミングチャート
【図６】本発明に係る列車運行管理装置の一実施形態を示す概略構成図
【図７】列車運行管理の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１ シミュレート装置
２、１２ 入力部
３、１３ 列車ダイヤメモリ
４、１４ 線区情報メモリ
５、１５ ランカーブメモリ
６ 制御部
７ 表示部
１１ 列車運行管理装置
１６ シミュレート演算部
１７ 通信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の運行管理に関連する運行管理要素を予め設定した変化パターンで擬似的に変化させ、前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートすることを特徴とする列車運行シミュレート方法。
【請求項２】
前記運行管理要素を、列車運行区間の列車ダイヤにおける駅の出発時刻、到着時刻、及び駅間走行パターンのうちの少なくとも１つとすることを特徴とする請求項１に記載の列車運行シミュレート方法。
【請求項３】
シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の全ての踏切の開き時間の合計値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車運行シミュレート方法。
【請求項４】
シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の特定の踏切の開き時間とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車運行シミュレート方法。
【請求項５】
列車の運行管理に関連する運行管理要素を含む運行管理情報を入力する運行管理情報入力手段と、
入力された前記運行管理情報を記憶する記憶手段と、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の列車運行シミュレート方法を用いて前記記憶手段に記憶された前記運行管理情報に基づいて前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートするシミュレート手段と、
該シミュレート手段のシミュレート結果から踏切の開き時間を増大させるよう列車運行計画を作成する運行計画作成手段と、を備え、
前記列車運行計画に基づいて前記列車の運行を管理する構成としたことを特徴とする列車運行管理装置。
【請求項６】
前記シミュレート手段は、前記運行管理情報の列車ダイヤ情報と駅間走行パターン情報の少なくとも一方の情報を用いてシミュレートする構成とした請求項５に記載の列車運行管理装置。
【請求項７】
前記運行計画作成手段は、列車ダイヤを作成する構成とした請求項５又は６に記載の列車運行管理装置。
【請求項１】
列車の運行管理に関連する運行管理要素を予め設定した変化パターンで擬似的に変化させ、前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートすることを特徴とする列車運行シミュレート方法。
【請求項２】
前記運行管理要素を、列車運行区間の列車ダイヤにおける駅の出発時刻、到着時刻、及び駅間走行パターンのうちの少なくとも１つとすることを特徴とする請求項１に記載の列車運行シミュレート方法。
【請求項３】
シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の全ての踏切の開き時間の合計値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車運行シミュレート方法。
【請求項４】
シミュレート結果の評価対象を、前記列車運行区間内の特定の踏切の開き時間とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車運行シミュレート方法。
【請求項５】
列車の運行管理に関連する運行管理要素を含む運行管理情報を入力する運行管理情報入力手段と、
入力された前記運行管理情報を記憶する記憶手段と、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の列車運行シミュレート方法を用いて前記記憶手段に記憶された前記運行管理情報に基づいて前記列車の運行区間内に存在する踏切の開き時間の変化をシミュレートするシミュレート手段と、
該シミュレート手段のシミュレート結果から踏切の開き時間を増大させるよう列車運行計画を作成する運行計画作成手段と、を備え、
前記列車運行計画に基づいて前記列車の運行を管理する構成としたことを特徴とする列車運行管理装置。
【請求項６】
前記シミュレート手段は、前記運行管理情報の列車ダイヤ情報と駅間走行パターン情報の少なくとも一方の情報を用いてシミュレートする構成とした請求項５に記載の列車運行管理装置。
【請求項７】
前記運行計画作成手段は、列車ダイヤを作成する構成とした請求項５又は６に記載の列車運行管理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２１９０９５（Ｐ２００６−２１９０９５Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６６８２（Ｐ２００５−３６６８２）
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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