CN101425154A - 车辆运用计划编制装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆运用计划编制装置以及方法，目的在于在短时间内自动编制满足约束的车辆运用表。具备：单元(905)，其编制运用连接图表，在该运用连接图表中，在从开始日到目标日的期间，对每台车辆，分别用节点表示开始日地点、由出发时刻、出发地点、到达时刻和到达地点所确定的运用、以及目标日地点，根据地点和时刻将可以连接的节点全部用弧线连接；单元(907)，其在从开始日起顺次到目标日为止的每天，对每台车辆，分配用所述弧线连接的所述运用，设定一条连结连接的所述运用的线路；单元(908)，其在有车辆在目标日不在目标日地点时，为了使全部的车辆在目标日都在目标日地点，在与多台车辆相对应的多条线路中以所述弧线为单位与其他的弧线进行交换；和输出单元(103)，在发现全部车辆在目标日在目标日地点的多条线路时，将与该线路相对应的运用的分配作为车辆运用计划输。

Description

车辆运用计划编制装置以及方法

技术领域

本发明涉及一种车辆运用计划编制装置以及方法，其考虑运用限定约束对能使用的多台车辆分配全部多种运用，该运用确定了出发时刻、出发地点、到达时刻、到达地点，尤其涉及满足车辆运用计划的约束的初期方案的编制。

背景技术

在众多铁道从业人员中，根据列车运用计划，关于在图表(列车运行图表)中所划出的表示列车运行的斜线即列车线(train line)，确定了从始发站到终点站之间的发车到达时刻，但实际上为了进行列车运用，必须决定对这些列车所分配的铁道车辆编组(以下，称为“车辆”)。将确定该车辆的分配称为车辆运用。

在考虑车辆运用的情况下，有时也按每条列车线考虑车辆的分配，有时也以线几条相交连接的线组为单位，考虑车辆的分配。于是，将分配车辆的最小单位称为“运用”，进行将这些运用无一遗漏地分配给任何一个车辆的作业。

在各运用中，考虑运用限定约束，对能使用的多台车辆无一遗漏地分配确定了出发时刻、出发地点、到达时刻、到达地点的该全部多项运用。但是，也可能会有在同一天对同一台车辆分配能够并存的多项运用的情况。

在该车辆运用中，根据「鉄道のスケジュ—リングアルゴリズム」(鉄道

合技術研究所運輸システム研究室著)，作为一般的约束，有以下这些。

(1)各台车辆，第二天只能从前一天的最终到达地点出发，还有在每天对同一台车辆分配多项运用的情况下，第二项以后分配的运用，受从前一个到达地点出发的运用约束(以下，称为“接续约束”)。

(2)根据各线路的设备条件的不同，限定可运用车辆形式。

(3)关于每台车辆的整体检查、轮流检查、动作检查等的检查，根据法令有义务定期实施。

(4)必须定期确保车体、客室内的清扫、补给等的维护作业的时间。

一般来说，每隔一定期间编制满足这些约束的计划方案的情况较多，将该作业称为“原始计划编制”。另外，在这种情况下，必须考虑到与前一个期间的连接，所以重新确定与计划开始日相关的约束。

另一方面，在由于列车运行图表混乱等使得运用混乱时、或在紧急插入车辆的作业预定时等，必须变更原来的计划，在这种情况下，多是一边考虑紧急的情况一边进行以尽可能早的天数重回原来的计划的计划变更。将该作业称为“修正计划编制”。该修正计划编制时，在目标日之后必须进行原来的计划预定，所以不但与计划开始日相关的约束、还有与每台车辆在目标日应该到达的位置相关的约束都另行确定。综合该“原始计划编制”和“修正计划编制”的作业，将其称为车辆运用计划编制。

针对具有该复杂的约束的车辆运用计划编制的问题，一直以来，多是在众多的铁道从业人员中选定计划编制担当者，基于担当者自身的经验和知识，以手动作业进行编制。一般来说，每隔一定的期间，进行编制图6所示的车辆运用表的原始计划编制，还有一边进行该计划的适当变更一边进行修正计划编制。

公开了几项自动编制该车辆运用计划编制的技术。例如，有这样一种技术，即通过以列车线为节点，以列车线的连接可能性为弧线的图表(且将不同日期的同一列车视为同一节点)，将车辆运用计划编制问题模式化，通过得到该图表上的巡回路，周期性地自动编制车辆运用计划方案。另外，还有一种技术，即通过以运用为节点、以运用的连接可能性为弧线的图表将车辆运用计划编制问题模式化，使用该图表上的遗传算法，从而自动编制进一步提高评价值的那样的计划方案。而且，也公开了这样一种技术，关于车辆运用计划编制问题，最初编制周期性的轮流图，根据需要适当变更该图，从而自动编制计划方案(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2000-71988号公报

在计划编制担当者进行原始计划编制或修正计划编制时，其编制顺序是试行错误基础，所以需要大量的时间，另外也存在计划的品质依存于担当者个人的能力之类的问题。另外，在进行修正计划编制时，人们的作业并非一定充分，所以有时超过需要对预定进行变更的变更作业的超前(overhead)变大，有时因为无论有没有解都不能够发现解，所以不得不进行不停止而进行回送、运用替换或者车辆交换这样的紧急手法。

另一方面，在现有技术中，虽然能够编制周期性的车辆运用计划方案、或大致周期性的车辆运用计划方案，但是不能够与一般经常出现的情况相对应。原因在于，在实际的图表中平日图表和周末休息日图表等并存，而且节日非周期性地出现，所以原本是非周期性的。另外，对车辆实施的检查计划、清扫计划等的约束，关系到作业人员、作业场所的预定等，所以也难以变为周期性的。

接着，在使用图表上的遗传的算法的手法中，在发现初期解之后，根据该初期解顺次产生评价值更高的解，但有时发现初期解本身就是很困难的，能够求解的限于约束宽松的单纯的问题。尤其是在本发明作为对象的那样的有在现实中经常出现的约束的问题中，得到初期解本身就是很大的难题，该问题出现在存在与在目标日应该到达的位置相关的约束时、运用限定约束的约束严格时、在同一天对同一台车辆分配多项运用时等。

进而，在专利文献1的编制周期性的轮流图的技术中，在初期解的探索阶段或者用于编制更好的计划的计划变更阶段中，成为不满足约束的计划时，通过追溯(back track)探索对满足约束的解进行探索。但是，该方法，只能探索不满足约束的车辆和其他车辆之间的交换一次的解，以这样单纯的方法能够得到满足约束的解，这只限于约束宽松单纯的情况。实际上，在该方法中，对于本发明的以下的实施方式所述的任合问题都不能够得到解。另外，在增加如专利文献1所述的那样的约束时，增加追溯的检索条件这样的作法并不优选。原因在于，在实际问题那样的约束每天变化的状态下，追溯探索部的维护成本增加，运用变得困难。

根据以上的现有技术，可以预料针对具有严格约束的车辆运用计划，很难得到满足约束的解。

发明内容

本发明是考虑上述事项而做出的，其的目的在于，提供一种能够以更短时间自动编制满足给定约束的车辆运用表的车辆运用计划编制装置以及方法。

为了解决上述的问题，本发明的车辆运用计划编制装置，其特征在于，具备：编制单元，其编制运用连接图表，在该运用连接图表中，在从开始日到目标日的期间，对每台车辆，分别用节点表示开始日地点、由出发时刻、出发地点、到达时刻和到达地点所确定的运用、以及目标日地点，根据地点和时刻将可以连接的节点全部用弧线连接；设定单元，其在从开始日起顺次到目标日为止的每天，对每台车辆，分配用所述弧线连接的所述运用，设定一条连结连接的所述运用的线路；交换单元，其在有车辆在目标日不在目标日地点时，为了使全部的车辆在目标日都在目标日地点，在与多台车辆相对应的多条线路中以所述弧线为单位与其他的弧线进行交换；和输出单元，其在发现全部车辆在目标日在目标日地点的多条线路时，将与该线路相对应的运用的分配作为车辆运用计划输出。

根据本发明的车辆运用计划编制装置以及方法，能够以短时间自动编制满足给定约束的车辆运用表。

附图说明

图1是表示本实施方式的车辆运用计划编制装置的基本结构的图。

图2是表示成为图1的车辆运用计划自动编制部的输入的开始日信息以及目标日信息的一例的图。

图3是表示成为图1的车辆运用计划自动编制部的输入的车辆信息的一例的图。

图4是表示成为图1的车辆运用计划自动编制部的输入的运用图信息的一例的图。

图5是表示成为图1的车辆运用计划自动编制部的输入的运用限定约束信息的一例的图。

图6是表示包括成为图1的车辆运用计划自动编制部的输出的计划候补方案的车辆运用表的一例的图。

图7是表示运用连接图表的一例的图。

图8是表示分配图表的一例的图。

图9是第一以及第二实施方式的车辆运用计划编制装置的框图。

图10是表示图9的车辆运用计划编制装置的动作的一例的流程图。

图11是表示图9的运用连接图表编制部的动作的一例的流程图。

图12是表示对各台车辆分配第零日节点的一例的图。

图13是图9的贪婪(greedy)分配部的动作的一例的流程图。

图14是表示第一天的贪婪分配的一例的图。

图15是表示由图9的贪婪分配部所实现的预备节点分配的一例的图。

图16是表示第二天对车辆2的预备节点分配的一例的图。

图17是表示图9的追溯(back track)探索部的动作的一例的流程图。

图18是表示第一实施方式的适用例的图。

图19是表示发现以图18的车辆1为起点的线路p₁的情况的图。

图20是表示基于图19的线路p₁进行交换的情况的图。

图21是表示发现以图18的车辆1为起点的线路p₂的情况的图。

图22是表示基于图21的线路p₂进行交换的情况的图。

图23是表示第二实施方式中的图9的追溯探索部的动作的一例的流程图。

图24是表示第二实施方式的适用例的图。

图25是表示发现以图24的车辆1为起点的线路p₃的情况的图。

图26是表示基于图25的线路p₃进行交换的情况的图。

图27是表示以图24的车辆1为起点递归执行追溯探索的情况的图。

图28是表示基于图27的线路p₄进行交换的情况的图。

图29是第三实施方式的车辆运用计划编制装置的框图。

图30是表示第三实施方式中的图9的追溯探索部的动作的一例的流程图。

图31是表示第三实施方式的适用例的图。

图32是表示发现以图31的车辆1为起点的线路p₅的情况的图。

图33是表示基于图32的线路p₅进行交换的情况的图。

图34是用于说明预备车辆减少一台的分配的实现的图。

符号说明

101：车辆运用计划自动编制部   102：输入处理装置

103：输出处理装置             111：满足接续约束的计划候补方案

112：计划候补方案             113：运用接续图表

114：车辆运用表               115：失败信号

121：开始日信息               122：目标日信息

123：车辆信息                 124：运用图信息

125：运用限定约束信息         901：开始日信息存储部

902：目标日信息存储部         903：车辆信息存储部

904：运用图信息存储部         905：运用连接图表编制部

906：运用连接图表存储部       907：贪婪分配部

908：追溯探索部               909：计划候补方案存储部

910：计划候补方案存储部       911：失败信号存储部

912：车辆运用表存储部         2901：运用限定约束信息存储部

具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细说明本发明的实施方式所涉及的车辆运行计划编制装置以及方法。另外，在以下的实施方式中，关于标注同一附图标记的部分，作为进行同样动作的部分省略重复的说明。

在本实施方式中，以节点和弧线所示的运用连接图表使车辆运用计划编制的问题模式化。节点表示运用，弧线表示运用之间的连接可能性。各车辆的一连串的分配作为该运用连接图表上的一条线路进行表示。

在该运用连接图表上，通过反复执行后述的贪婪(greedy)分配部和后述的追溯探索部，从而进行车辆运用计划自动编制，其中，追溯探索部在计划编制的中途阶段贪婪分配发生拥堵时列举打开拥堵的候补。

尤其，在本实施方式中，其特征在于，在追溯探索部消除拥堵时，以运用连接图表上的已计划弧线为基准，根据交换次数较少、更加单纯的变更方案包罗地列举出解。

(系统的基本结构)

参照图1说明车辆运用计划编制装置的基本结构。

本实施方式的车辆运用计划编制装置，包括：车辆运用计划自动编制部101、输入处理装置102和输出处理装置103。

输入处理装置102，接受各种数据输入，将它们变换为包括开始日信息121、目标日信息122、车辆信息122、运用图信息124以及运用限定约束信息125的输入数据105。

车辆运用计划自动编制部101，输入开始日信息121、目标日信息122、车辆信息123、运用图信息124和运用限定约束信息125，进行预定的演算，输出计划候补方案112或者失败信号115。

输出处理装置103，输入计划候补方案112或者失败信号115，对它们施以简单加工，输出车辆运用表114。

其中，关于输入处理装置102以及输出处理装置103的详细情况，在本发明中没有特别限定，因此，以下主要对车辆运用计划自动编制部101的详细情况进行说明。

(开始日信息121以及目标日信息122)

接着，参照图2对成为车辆运用计划自动编制部101的输入的开始日信息121以及目标日信息122进行说明。

开始日信息121，如图2所示，关于原始计划编制或者修正计划编制的各项，表示编制计划预定的期间中的开始日的日期。目标日信息122，如图2所示，关于原始计划编制或者修正计划编制的各项，表示编制计划预定的期间的目标日的日期。

(车辆信息123)

接着，参照图3，对成为车辆运用计划自动编制部101的输入的车辆信息123进行说明。

该车辆信息123，如图3所示，具有每台车辆的计划开始日的地点以及修正计划编制时的目标到达地点的信息。

(运用图信息124)

接着，参照图4对成为车辆运用计划自动编制部101的输入的运用图信息124进行说明。

运用图信息124，如图4所示，对根据每天的图表确定的在该日应该分配的运用的图进行定义。例如，在平日图表与休息日图表不同的情况下，一般来说该运用图也不同。该运用图信息124，按每个图包括多个运用。

(运用数据)

接着，对构成运用图信息124的运用数据的详细情况进行说明。

对运用数据而言，如图4所示，具有出发地点、出发时刻、到达地点、到达时刻这四个属性。以下，为了模式地表示该情况，像图18的上图那样以区段(block)表示运用，该区段顺次配置在纵向表示车辆、横向表示日期以及时刻的表中，从而表示对运用车辆的分配。

如该图18所示，对同一车辆的分配，排在一横列，因此运用之间的接续约束，从在开始日分配的运用起顺序横向来看，能够确认。即，分配给同一车辆的前后的运用，必须是前次运用的到达地点与下次运用的出发地点一致、而且前次运用的到达时间在下次运用的出发时间之前。

另外，在修正计划编制时，必须根据车辆信息123在目标日到达确定的地点。将其称为“目标日约束”。

(运用限定约束信息125)

接着，参照图5对成为车辆运用自动计划部101的输入的运用限定约束信息125进行说明。

运用限定约束信息125，如图5所示，是对某日某台车辆限定可分配的运用的信息。例如在第一天对车辆1实施法定检查、清扫等时，在有不能与该作业实施并行的运用的情况下，就会有“在第一天不能对车辆1分配运用57”这样的约束。

另外，由于运用的特殊事项(车辆的台数、保安装置的约束等)，而限定分配运用的车辆时，就会有“车辆4通常只能分配运用23”这样的约束。

而且，在某台车辆在一定期间进入工厂时，出现在一定期间无法分配运行的状况，就会有“车辆6从第二天到第十天不能分配运用”这样的约束。

(车辆运用计划自动编制部101的输出)

接着，参照图6对车辆运用计划自动编制部101的输出数据104进行说明。

车辆运用计划自动编制部101，在车辆运用计划编制成功时输出计划候补方案。该计划候补方案是成为图6的车辆运用表114的基础的数据。另一方面，车辆运用计划自动编制部101，在车辆运用计划编制失败时输出失败信号115。

(运用连接图表113)

接着，参照图7对在以下的实施方式中所用的运用连接图表113进行说明。

运用连接图表113，如图7所示，是将构成各日的运用图的各运用作为节点，以有方向性的弧线连接该运用之间的连接可能性的图表。另外，仅将实际存在的运用作为节点，例如第一天到达地点A的运用节点，能够与第二天以后从地点A出发的全部的运用节点连接，因此变得繁杂。于是，在每日准备被称为“预备节点”的表示滞留在与第一日相同的地点的情况的节点，对于一天也没有分配一个运用的节点，分配该预备节点。这里滞留在A处的预备节点表示终日滞留在同一地点A处的预备车辆，所以将其属性设定如下。

出发地点：A

达到地点：A

出发时刻：非常早的时刻

到达时刻：非常晚的时刻

通过这样设定预备节点的属性，以下，能够无区别地处理该预备节点和根据其他基础的某一运用节点，而且能够实现对于分配了预备节点的车辆不分配其他运用这样的约束。另外，通过导入该预备节点，会有这样的效果，即与下一个节点之间的连接可能性只要考虑当天以及翌日就足够了。

进而，在运用连接图表113中，为了简化说明，如图7所示，对每台车辆追加与开始日出发地点相当的节点(以下，称为“第零日节点”)，关于在与开始日的各运用相当的节点中存在出发地点与第零日节点的地点一致的节点的情况，通过有方向性的弧线连接第零日节点和该节点。

(车辆运用计划编制的问题设定)

在通过该运用连接图表113模式化时，关于各台车辆，在存在从第零日节点起满足接续约束的线路、且各台车辆的线路所含的节点没有重复且预备节点以外的节点全部必须包含于某一车辆的线路的情况下，与该线路相当的计划，变成如图8所示的满足接续约束的计划候补方案111。

图8表示到第二日为止的分配的例子，在图8的图表中以实线表示接续分配给各台车辆的运用节点的线路。以下，将运用连接图表113上的可以连接的弧线中的该实线上的弧线称为“已计划弧线”，将通过该已计划弧线表示已分配的运用的接续的运用连接图表113称为“分配图表”。以下的贪婪分配、追溯探索与该分配图表的更新同时进行。

在图8所示的情况下，的确从各台车辆的第零日节点开始的线路，满足接续约束且第一日和第二日的预备节点以外的节点全部被分配给任意的车辆，因此成为满足接续约束的计划候补方案111。满足该接续约束的计划候补方案111，通过输出处理装置103变换为图6所示的车辆运用表114。

(第一实施方式)

在本实施方式中，对不考虑运用限定约束信息125时的修正计划编制的情况进行说明。另外，在原始计划编制时，在以下的处理中视为没有目标日约束即可。

参照图9对本实施方式的车辆运用计划编制装置进行说明。

本实施方式的车辆运用计划编制装置，包括：输入处理装置102、开始日信息存储部901、目标日信息存储部901、车辆信息存储部903、运用图信息(运用数据)存储部904、运用连接图表编制部905、运用连接图表存储部906、贪婪分配部907、追溯探索部908、满足接续约束的计划候补方案(分配图表)存储部909、计划候补方案(分配图表)存储部910、失败信号存储部911、输出处理装置103和车辆运用表存储部912。车辆运用计划自动编制部101，包括：运用连接图表编制部905、运用连接图表存储部906、贪婪分配部907、追溯探索部908、满足接续约束的计划候补方案909和计划候补方案存储部910。

车辆运用计划自动编制部101，输入开始日信息存储部901中所存储的开始日信息121、目标日信息存储部902中所存储的目标日信息122、车辆信息存储部903中所存储的车辆信息123和运用图信息存储部904中所存储的运用图信息124，在计划失败时输出失败信号，在计划成功时输出计划候补方案112。

运用连接图表编制部905编制运用连接图表113。参照图11对其详细情况进行说明。

贪婪分配部907，为了满足接续约束，将第m(m为自然数)天图所含的各运用节点全部分配给任意的车辆。关于其详情，在后文中参照图13进行说明。贪婪分配部907，对在第m日一个运用节点也没有分配的车辆，分配滞留在该车辆的前一天的到达地点的预备节点。关于其详情，在后文中参照图15进行说明。

追溯探索部908，在存在没有满足目标日约束的车辆h的情况下，关于车辆h，进行追溯探索。关于该追溯探索，使交换阈值k从1顺次增加至最大值(max)，同时直至追溯成功，重复执行。关于追溯探索的详细情况，在后文中参照图17进行说明。

另外，在修正计划编制成功时，没有输入目标日信息122而使目标日信息122从1起顺次增加，同时能够进行尽早恢复原样的计划的扩张。在这种情况下，针对目标日的候补日必须全部具有车辆信息123的各车辆的目标到达地点的信息。

(第一实施方式的控制流程)

接着，参照图10对第一实施方式所涉及的车辆运用计划编制装置的动作的一例进行说明。这里，考虑修正计划编制的目标日为第n(n为自然数)日的情况。另外，该图10的流程，成为与以下的第二实施方式以及第三实施方式中通用的流程。但是，在第三实施方式中，在分歧步骤S1005中不仅对目标日约束也对运用限定约束进行检查，这一点不同。

首先，在步骤1中，进行运用连接图表113的编制(步骤S1001)。接着，重复从开始日到目标日的各日(第m日)，从m＝1(步骤S1002)到m＝n为止的步骤S1003到步骤S1010的循环1。在步骤2、步骤3、步骤4中，在从开始日到目标日的各日(第m日)中，通过贪婪分配部907以及追溯探索部908，边更新分配图表边进行满足约束的计划编制。

在步骤2中，贪婪分配部907，为了满足接续约束，将第m日图所含的各运用节点全部分配给任意的车辆h(步骤S1003)。接着，在步骤3中，贪婪分配部907，对在第m日一个运用也没有分配的车辆分配滞留在该车辆的前一天的到达地点的预备节点(步骤S1004)。

在该时间点，在没有不满足目标日约束的车辆h时(步骤S1005的否)，在m为目标日(m＝n)时跳出循环1并结束，在m不是目标日时m增加1而进入翌日。另外，在贪婪分配以及追溯探索完成的状态即步骤S1005的时间点，必须成为满足接续约束的分配，所以全部的车辆满足目标日约束的分配成为满足全部约束的分配。另外，目标日约束，在目标日前一天(m＝n-1)以外不进行检查，所以实际上在步骤S1005中为是的情况，也仅限于m＝n-1的情况。

另一方面，在存在不满足目标日约束的车辆h时(步骤S1005的是)，关于车辆h，重复执行交换阈值K＝1(步骤S1006)到K＝max为止的步骤S1007至步骤S1009的循环2。在步骤4中，通过追溯探索部908进行追溯探索。关于该追溯探索，交换阈值K从1顺次增加至max，同时反复执行直到追溯探索成功。在追索探索成功(步骤S1008的是)时，再次进行步骤S1005，即便K＝max在追索探索没有成功时，输出失败信号并结束(S1012)。

通过以上的处理，在直到目标日为止的全部的分配成功时，输出车辆运用计划表并结束。另外，关于图10的流程，即便在有以下列举的各项变化的情况下也得到同样的效果。

首先，在图10的步骤2中，设为一天量的运用全部首先通过贪婪分配进行分配，而后进行追索探索的流程，但也可以是逐个运用反复进行贪婪分配和追索探索那样的流程。另外，在图10的步骤3中，设为对在该日一个运用节点也没有分配的车辆分配预备节点的流程，但也可以不通过预备节点表示在某一地点的终日滞留，而通过变更运用连接图表的由有方向性的弧线所连接的条件来表示。进而，在图10的步骤4的追溯探索中，事先确定最大交换阈值kmax，同时进行顺次增加阈值K，但也可以是从最初将最大交换阈值kmax设为阈值进行追溯探索的流程。

(运用连接图表编制部905)

接着，参照图11对运用连接图表编制部905编制运用连接图表113的动作的一例进行说明。

首先，对各车辆分配第零天节点(步骤S1101)。关于第零天节点的分配的例子，使用图12进行说明。车辆信息123如图3所示，车辆1的开始日地点为A，所以作为第零天节点，分配A节点。该节点，能够与在第一天以地点A为出发地点的运用相连接。同样，对车辆2分配B节点，对车辆3分配B节点(参照图7)。

接着，每天顺次执行步骤1以及步骤2，以编制节点。即，将m设定为1，直到m＝n，重复步骤S1103至步骤S1105的循环1，接着，重复步骤S1106的循环2。在步骤1中，追加与第m天图所含的运用相当的节点，在步骤2中追加第m天所必须的预备节点。另外，该预备节点，根据每个地点编制出有可能的最大数量以上的数量。

作为第一天以及第二天的运用图，假定图4，则如图7所示，作为第一天节点，追加89、41、79、83、43以及57的各运用节点，作为第二天节点，追加39以及53的运用节点。另外，对于各天，追加每个地点的预备节点(此时分别逐个以A预备、B预备表示)。

接着，按顺序探索所述编制的各节点p，对能够连接的节点p，以有方向性的弧线连接(步骤S1106)。这里，能够与节点p连接的条件是节点q是与节点p同一天或翌日的节点，节点p的到达地点与节点q的出发地点一致，而且节点p的到达时刻比节点q的出发时刻早。在图7的例子中，基于与各节点相当的运用的出发时刻、出发地点、到达时刻、到达地点，能够连接的节点之间以弧线相连即可。

(贪婪分配部907)

接着，参照图13对贪婪分配部907的动作的一例进行说明。

贪婪分配，将第m天的运用图所含的各运用按出发时刻从早到晚的顺序分配至满足接续约束的可分配的车辆。例如，在图14的例子中，按出发时刻从早到晚的顺序以89→41→79这样的顺序进行分配。另外，在图13的流程中，判定是否存在第m天的未分配运用(步骤S1301)，在存在未分配运用的情况下，将第m天的运用图所含的各运用按出发时刻从早到晚的顺序分配至可分配的车辆(步骤S1302)，但这是用于将全部的运用可可靠地分配的方法之一。由此，只要是分配全部的运用的方法，并不特别限定于该顺序。

(确保最大限度预备车辆的贪婪分配部的动作的例子)

这里能够分配的车辆是多台，且其中包括当天的运用已经分配的车辆和当天的运用尚未分配的车辆，此时，可以设定优选对前者的已经分配的车辆进行分配这样的基准。

例如，在图14的例子中分配79运用之后，在79运用之后考虑出发时刻较早的83运用的分配对象。作为该83运用的分配对象，作为满足接续约束的，存在车辆1、车辆3以及车辆4的三种可能性(车辆2，由于41运用的到达时刻比83运用的出发时刻晚，所以不能分配)。这里，当采用上述的基准时，将其分配至已经分配了运用的车辆1、车辆3以及还没有分配运用的车辆4这三种可能性中的已经分配了运用的车辆1、车辆3中的任意一台。

当设定这样的基准时，在贪婪分配结束之后得到的分配成为最大限度确保预备车辆的分配。在实际的车辆运用计划中，以备不测情况尽可能地确保预备车辆是很重要的，因此用到这样的基准的情况很多。

(预备节点分配)

接着，参照图15对贪婪分配部907所进行的预备节点分配进行说明。

预备节点的分配，判定在第m天的运用分配之后是否存在未分配运用的车辆(步骤S1501)，对一个运用也没有分配的车辆分别分配滞留在前一天的最终到达地点的预备节点(步骤S1502)。在图16的例子中，在第二天的运用全部(39、53)由贪婪分配分配之后，对车辆2还没有分配一个运用，因此对车辆2分配预备节点(A预备)。在这样的情况下，车辆2的第一天的最终到达地点是A，所以分配地点A的预备节点。

(追溯探索)

接着，参照图17，对追索探索部908所进行的、车辆h不满足约束时的交换次数为k次时直到第m天为止的追溯探索的详细情况进行说明。

(循环1整个线路的列举)

首先，在图17的追溯探索中，通过最初的循环1，按顺序寻找以车辆h的第零天节点为起点、满足接续约束的全部线路中的、交换次数在k次以下的(但是，该线路是不包括非已计划的预备节点的线路)。这里，所谓交换次数是指，在分配图表上，该线路通过非已计划弧线的弧线(以下，称为“交换弧线”)的次数。

在运用连接图表上求出从车辆的第零天到第m天的全部满足接续约束以及目标日约束的交换次数k次以下的线路p，重复步骤S1701到步骤S1703，直到找到全部的线路为止。首先，进行与线路p相对应的全部交换(步骤S1701)，判定位于线路p上的全部车辆是否满足接续约束以及目标日约束(步骤S1702)。在满足这些约束时，追溯成功处理结束(步骤S1705)。当在步骤S1702中不满足这些约束时，将在步骤S1701中所进行的交换恢复原样(步骤S1703)，以新的交换次数进行步骤S1701。

具体而言，例如在图8的分配图表中，在以车辆1为起点满足接续约束以及目标日约束的线路中，有p₁＝A→89→43→A预备、p₂＝A→89→57→A预备等。在线路p₁中，弧线89→43是交换弧线，所以p₁是交换次数为1的线路。另外，在线路p₂中，弧线89→57以及57→A预备是交换弧线，所以p₂是交换次数为2的线路。

这里，全部列举交换次数在k次以内的线路的问题，成为对已分配弧线附加重叠0、对其以外的交换弧线附加重叠1，在分配图表上列举全部距离k以内的线路的问题。作为列举全部距离k以内的线路的方法，已知深度优先法、宽度优先法、最好优先法等各种方法，使用其中的任意一种即可。

(步骤1交换的执行)

在通过上述的处理得到以车辆h的第零天节点为起点、交换次数k次以内的满足接续约束的线路p时，全部进行与线路p的交换弧线相对应的交换(步骤S1701)。这里所谓交换，意味着车辆h与分配了交换弧线的目标节点的车辆h2的全部置换该交换弧线节点以后的线路。例如，在图8的线路p₁＝A→89→43→A预备的情况下，基于交换弧线89→43的车辆1的交换后的线路变为A→89→43→A预备。另一方面，分配了交换弧线的目标节点43的车辆2的交换后的线路是(利用原来的车辆2的线路上的运用3的前一个节点41和原来的车辆1的线路上的运用89的后一个运用83)B→41→83→53。该分配图表实际上不满足接续约束，但在此时没有进行检查。另外，在像线路p₂那样包括多个交换弧线的情况下，从与线路上第零天节点靠近的交换弧线相当的交换起按顺序执行交换。

(约束检查)

在该步骤1的交换之后，进行被交换的全部车辆的接续约束以及目标日约束的检查，假如在满足任何一个约束的情况下(步骤S1702的是)，能够编制满足车辆h以及相关的全部车辆的约束的分配图表，因此，追溯成功并结束。另一方面，在没有满足任何约束的情况下(步骤s1702的否)，与该线路p相对应的交换恢复原样(步骤S1703)，进入下一个线路候补。

(第一实施方式的具体例)

以上所说明的第一实施方式的应用例以开始日＝1、目标日＝2、最大交换阈值kmax＝2的追溯探索为中心，通过具体例来说明。另外，在图18以后的附图中，上部图示运用区段分配的图，下部图示分配图表。

首先，按照图10的流程，进行直到第二天的贪婪分配，得到图18所示那样的分配图表(第一天是更加单纯的处理所以省略说明)。此时，车辆1不满足目标日约束(步骤S1005的是)，所以车辆h＝1，进入追溯探索的流程(图17)。

最初在交换次数k＝1时，首先，探索以车辆1的第零天节点即A节点为起点的距离1的线路，例如得到线路p₁＝A→89→43→A预备(图19)。这里，线路p₁满足接续约束也满足车辆1的目标日约束，因此进入图17的步骤1，执行基于该线路p₁的交换，得到图20那样的分配图表。

接着，当检查该分配图表时，车辆2的运用41和运用83是不能连接的(因为不是可以连接的弧线)，所以不满足接续约束(步骤S1702的否)。因此，基于线路p₁的交换恢复原样(图17的步骤2)，进入下一个线路。之后，因为在交换次数1的线路中，不存在满足接续约束以及目标日约束的线路，所以交换次数＝2。

在k＝2时，探索以车辆1的第零天节点即A节点为起点的距离2的线路，例如得到线路p₂＝A→89→57→A预备(图21)。这里，因为线路p₂满足接续约束和目标日约束，所以进入步骤S1701，执行基于该线路p₂的交换，则得到图22所示的分配图表。

接着，当对该分配图表进行检查时，因为车辆2和车辆3都满足接续约束和目标日约束(步骤S1702的是)，所以追索成功。

因此，跳出追溯探索的流程(图17)，再次进入图10的流程的图10的步骤S1005，但这次因为全部的车辆都满足目标日约束(步骤S1005的否)，所以不尽行追溯探索。这里，因为完成了直到目标日的计划编制(m＝n(＝2))，所以跳出循环，计划编制完成。

根据以上说明的第一实施方式，为了满足接续约束，每天对任意车辆分配该日期所包含的全部各种运用节点，对于不满足目标日约束的车辆包罗地探索运用节点的组合，从而能够在短时间内自动编制出车辆运用表，该车辆运用表满足修正计划编制问题的约束即满足接续约束以及目标日约束。

(第二实施方式)

本实施方式是编制在追溯探索时也进行变成起点的车辆以外的交换的修正计划的情况。本实施方式的车辆运用计划编制装置与第一实施方式的相同，只是动作多少不同。

(第二实施方式的控制流程)

首先，参照图23对第二实施反方式所涉及的车辆运用计划编制装置的动作的一例进行说明。该第二实施方式的控制流程，除追溯探索的流程从图17变为图23这一点以外与第一实施方式的流程图(图10)完全相同。因此，以下利用图23的流程图对第二实施方式的追溯探索的详细情况进行说明。

图23的流程图，与第一实施方式的图17的流程图相比较，不同点仅在于，在步骤S1701和步骤S1703之间插入步骤S2301、步骤S2302、步骤S2303。即，在第二实施方式中，在执行基于满足约束的线路p(交换次数k′)的交换之后，在存在不满足接续约束或目标日约束的车辆h2且k>k′(步骤S2301的是)时，以该车辆h2为起点，再次以交换阈值作为k＂(＝k-k′)执行(递归调用)该手续T2自身(步骤S2302)，进行追溯是否成功的判定(步骤S2303)。

这里，车辆h是不满足约束的车辆，因此满足约束的线路p必需至少一次以上的交换，所以一定是k′>0。因此，k′>k＂(＝k-k′)一定成立，因此每次递归调用交换阈值(k→k＂...)都会减小。因此，递归调用的深度在最初调用手续T2时的交换阈值k以下，保证该手续T2必须停止。

(第二实施方式的具体例)

关于该第二实施方式的追溯探索，使用具体例进行说明。另外，设定为开始日＝1、目标日＝2、最大交换阈值kmax＝2。

首先，按照图10的流程，进行直到第二天的贪婪分配，得到如图24所示的分配图表。在该分配图表中，没有满足车辆1的目标日约束，所以设为h＝1，进入追溯探索的流程(图23)。另外，在下文中，在最初调用追溯探索T2时的交换阈值为k＝1时追溯失败之后，追溯探索T2的交换阈值变为k＝2的状况。

在追溯探索中，首先探索以车辆1的第零日节点即A节点为起点的距离2的线路，得到例如线路p₃＝A→89→A预备(交换次数k′＝1)(图25)。这里，因为线路p₃满足接续约束和车辆1的目标日约束，所以进入图23的步骤1，执行基于该线路p₃的交换，则得到图26所示那样的分配图表。

接着，检查该分配图表，则不满足车辆2的目标日约束(图23的步骤S1702的否)且k>k′(2>1)(图23的步骤S2301的是)，所以进入图23的步骤3，这次递归地调用车辆h′(＝2)的交换阈值k＂(＝2-1)即追溯探索T2(h′，k＂)。

因此，这次进行将车辆h＝2设为起点的交换阈值1的追溯探索。此时，得到例如图27所示的线路p₄＝A→51→B预备(交换1次)。这里，线路p₄满足接续约束和车辆1的目标日约束，因此进入图23的步骤1，执行基于线路p₄的交换，则得到图28所示的分配图表。

接着，检查该分配图表，则车辆2和车辆3都满足接续约束以及目标日约束，因此追溯成功。因此，跳出递归调用后的追溯探索的流程(图23)，也跳出递归调用前的追溯探索的流程，再次进入步骤S1005，但这次因为全部车辆都满足目标日约束(步骤S1005的否)，不进行追溯。这里，因此完成了直到目标日为止的计划编制(m＝n(＝2))，所以跳出循环，编制结束。

根据以上说明的第二实施方式，能够包罗地寻找交换次数在k次以内的解，因此能够以高于第一实施方式的可能性在短时间内自动编制车辆运用表。

(第三实施方式)

本实施方式，如图29的车辆运用计划编制装置的框图所示，有时作为输入车辆运用计划自动编制部101的信息而追加图1以及图5所说明的运用限定约束信息125。

本实施方式的车辆运用计划编制装置，在第一实施方式的车辆运用计划编制装置的装置部分的基础上还设有运用限定约束信息存储部2901。其他的与第一实施方式相同。

运用限定约束信息存储部2901，存储有运用限定约束信息125，对贪婪分配部907以及追溯探索部908提供该信息。运用限定约束信息125的信息，在运用限定约束的检查时使用。

(第三实施方式的控制流程)

首先，参照图30对第三实施方式所涉及的车辆运用计划编制装置的动作的一例进行说明。该第三实施方式的控制流程，在图10的流程图的步骤S1005中不仅检测目标日约束还检测运用限定约束，以及追溯探索的流程从图23变为图30，除了这两点以外与第二实施方式的流程图完全相同。因此，以下利用图30的流程图对第三实施方式的追溯探索的详细情况进行探索。

图30的流程图中的与图23的流程图的不同点，仅在于在循环1以及步骤S3001中应该满足的约束除了接续约束、目标日约束还有运用限定约束这一点。

(第三实施方式的具体例)

关于该第三实施方式的追溯探索，利用具体例进行说明。另外，设定开始日＝1、目标日＝2、最大交换阈值kmax＝2。另外，作为运用限定约束，存在车辆1在第一天不能分配57运用这样的约束。

首先，按照图10的流程，进行直到第二天的贪婪分配，得到如图31所示的分配图表。在该分配图表中，在第一天对车辆1分配运用57，这是不满足运用限定约束的，所以设车辆h＝1，进入追溯探索的流程(图30)。另外，以下考虑交换次数h＝1的探索后的状况，设为k＝2。在追溯探索中，首先，探索以车辆1的第零天节点即A节点为起点的距离2的线路，得到例如线路p₅＝A→89→43→A预备(交换次数k′＝2)(图32)。这里，线路p₅满足接续约束和车辆1的目标日约束，因此进入图30的步骤1，执行基于该线路p₅的交换，则得到图33所示的计划。

接着，如果检查该分配图表，车辆1、车辆2都满足接续约束、目标日约束和运用限定约束，所以追索成功。因此，跳出追溯探索的流程(图23)，再次进入步骤S1005，这次全部车辆都满足目标日约束(步骤S1005的否)，所以不进行追溯。这里，因此完成了直到目标日的计划(m＝n(＝2))，所以跳出循环编制结束。

根据以上说明的第三实施方式，能够在短时间内自动编制满足修正计划编制问题的约束即满足运用限定约束的车辆运用表。

(与预备节点相关的工作)

另外，在从上述第一实施方式到第三实施方式的追溯探索中，将预备节点与通常的运用同样看待，所以假设在上述贪婪分配中编制最大限度确保预备车辆的分配计划时，即便在以后的追溯探索中也只能得到最大限度确保预备车辆的分配计划。其结果是，例如不能实现如图34的右上图那样预备车辆为1台的较少的分配。

一般来说，如上所述，多数情况下最大限度确保预备车辆是很重要的，但也有以与其他约束组合要编制不最大限度确保预备车辆的分配计划的可能性。在这样的情况下，事先如下给出与地点B相关的预备节点的各属性的定义(上述的定义，与到达时刻的定义不同)。

出发地点：B

到达地点：B

出发时刻：非常早的时刻

到达时刻：非常早的时刻

这样设定，则在预备节点之后，能够与在该日以地点B为出发地点的全部运用节点连接，因此能够进行图34的下图那样的交换，能够得到预备车辆的数量不是最大数量(此时最大数量小于1台)的分配计划。

根据以上所示的实施方式，为了满足接续约束，每天对任意车辆分配该日期所含有的全部各运用节点，对不满足目标日约束(以及运用限定约束)的车辆包罗地探索运用节点的组合，从而能够在短时间内自动编制满足给定的约束的车辆运用表。

另外，在本发明中，具有能够将由于能够运用的车辆的限定约束、每台车辆的检查、清扫约束、进入工厂等所导致的车辆的不能使用约束等的各种复杂多样的约束以一般化的运用限定约束的表述统一处理的特长。因此，在实际的运用中，即便在追加或变更约束时，没有必要改变约束处理工具(engine)自身，只要改变运用限定约束的编制手法即可。因此，具有能够降低维护成本的效果。

另外，在以上的实施方式中，基本上有时也采用详尽(thoroughly)基础的探索方法，不存在用于控制探索方法自身的参数，具有每次适用对象线路或运用状况变化，能够降低参数调准的费用的效果。

另外，本发明并不是原样限定于上述实施方式的，在实施阶段能够在不脱离其要旨的范围内变化构成要素具体化。另外，通过适当组合在上述实施方式中公开的多个构成要素，从而能够形成各种发明。例如，可以从实施方式所公开的全部构成要素中去除几个构成要素。进而，也可以是适当组合不同实施方式中的构成要素。

Claims (12)

1.一种车辆运用计划编制装置，其特征在于，具备：

编制单元，其编制运用连接图表，在该运用连接图表中，在从开始日到目标日的期间，对每台车辆，分别用节点表示开始日地点、由出发时刻、出发地点、到达时刻和到达地点所确定的运用、以及目标日地点，根据地点和时刻将可以连接的节点全部用弧线连接；

设定单元，其在从开始日起顺次到目标日为止的每天，对每台车辆，分配用所述弧线连接的所述运用，设定一条连结连接的所述运用的线路；

交换单元，其在有车辆在目标日不在目标日地点时，为了使全部的车辆在目标日都在目标日地点，在与多台车辆相对应的多条线路中以所述弧线为单位与其他的弧线进行交换；和

输出单元，其在发现全部车辆在目标日在目标日地点的多条线路时，将与该线路相对应的运用的分配作为车辆运用计划输出。

2.根据权利要求1所记载的车辆运用计划编制装置，其特征在于，

所述编制单元，在第一节点是与第二节点同一天或翌日的节点、且所述第二节点的到达地点与所述第一节点的出发地点一致、且所述第二节点的到达时刻比所述第一节点的出发时刻早的情况下，可以连接所述第一节点和所述第二节点。

3.根据权利要求1或2所记载的车辆运用计划编制装置，其特征在于，

所述设定单元，在每天，在有未分配运用的车辆时，对未分配运用的车辆分配滞留在前一天的到达地点的预备节点。

4.根据权利要求1或2所记载的车辆运用计划编制装置，其特征在于，

所述交换单元，从1起顺次设定表示在各线路中的交换的弧线数量的交换次数，为了使与全部线路相对应的全部车辆在目标日在日标日地点，交换弧线直至交换次数阈值。

5.根据权利要求4所记载的车辆运用计划编制装置，其特征在于，

所述交换单元，从1起顺次设定表示在各线路中的交换的弧线数量的交换次数，将从所述交换次数阈值减去交换次数的数作为新阈值，对在目标日不在目标日地点的车辆交换弧线，直至该新阈值。

6.根据权利要求1或2所记载的车辆运用计划编制装置，其特征在于，

所述交换单元，在有车辆在目标日不在目标日地点、且有车辆具有限定车辆运用的运用限定约束的情况下，进行弧线的交换。

7.一种车辆运用计划编制方法，其特征在于，

编制运用连接图表，在该运用连接图表中，在从开始日到目标日的期间，对每台车辆，分别用节点表示开始日地点、由出发时刻、出发地点、到达时刻和到达地点所确定的运用、以及目标日地点，根据地点和时刻将可以连接的节点全部用弧线连接；

在从开始日起顺次到目标日为止的每天，对每台车辆，分配用所述弧线连接的所述运用，设定一条连结连接的所述运用的线路；

在有车辆在目标日不在目标日地点时，为了使全部的车辆在目标日都在目标日地点，在与多台车辆相对应的多条线路中以所述弧线为单位与其他的弧线进行交换；

在发现全部车辆在目标日在目标日地点的多条线路时，将与该线路相对应的运用的分配作为车辆运用计划输出。

8.根据权利要求7所记载的车辆运用计划编制方法，其特征在于，

编制所述运用连接图表，是在所述第一节点是与所述第二节点同一天或翌日的节点、且所述第二节点的到达地点与所述第一节点的出发地点一致、且所述第二节点的到达时刻比所述第一节点的出发时刻早的情况下，可以连接所述第一节点和所述第二节点。

9.根据权利要求7或8所记载的车辆运用计划编制方法，其特征在于，

设定所述线路，是在每天，在有未分配运用的车辆时，对未分配运用的车辆分配滞留在前一天的到达地点的预备节点。

10.根据权利要求7或8所记载的车辆运用计划编制方法，其特征在于，

与所述其他的弧线进行交换，是从1起顺次设定表示在各线路中的交换的弧线数量的交换次数，为了使与全部线路相对应的全部车辆在目标日在日标日地点，交换弧线直至交换次数阈值。

11.根据权利要求10所记载的车辆运用计划编制方法，其特征在于，

与所述其他的弧线进行交换的步骤，是从1起顺次设定表示在各线路中的交换的弧线数量的交换次数，将从所述交换次数阈值减去交换次数的数作为新阈值，对在目标日不在目标日地点的车辆交换弧线，直至该新阈值。

12.根据权利要求7或8所记载的车辆运用计划编制方法，其特征在于，

与所述其他的弧线进行交换，是在有车辆在目标日不在目标日地点、且有车辆具有限定车辆运用的运用限定约束的情况下，进行弧线的交换。

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