JP2009243893A

JP2009243893A - 経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラム

Info

Publication number: JP2009243893A
Application number: JP2008087129A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Takei; 雄一郎武井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】災害時等でも迅速に物資の輸送経路を確保することが可能となる。
【解決手段】通行許可データ記憶エリア１４２には、平常時に車両の通行が許可されている領域を表す情報と、平常時に車両の通行が禁止されている領域であって非常時に車両の通行が許可される領域を表す情報とが記憶される。経路探索装置１のＣＰＵ１１は、セル分割プログラム１５１により経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割し、セル属性決定プログラム１５２により、複数のセル領域の各々について、上記通行許可データ記憶エリア１４２に記憶された情報をもとに車両が通行可能か否かを表す属性を決定する。そして、ＣＰＵ１１は、経路決定プログラム１５３を実行して、上記決定された属性を表す情報に基づいて出発地点を含むセル領域から目的地点を含むセル領域までの通行可能なセル領域を探索して通行経路を決定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、災害時において物資を輸送する際に車両の通行経路を探索する経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラムに関する。

災害時や災害復旧時には避難住民への食料の配布、ライフラインや家屋の修繕のための資材の輸送が不可欠である。迅速にかつコストを抑えて資材を輸送するために、資材の輸送経路の確保は復旧への重要なファクターとなる。災害時には交通規制が実施されるため、輸送経路の確保は困難になると予想される（例えば、非特許文献１を参照。）。

輸送経路の確保方法として、平常時に使用されるカーナビゲーションシステムで用いられている出発地から目的地までの道路経路をグラフで表現し、最短経路を探索する方法が候補として上げられる。この方法は、平常時に車両通行が可能な道路をあらかじめグラフで表現しておくもので、道路渋滞や交通規制が発生した場合にもダイナミックに対応可能である。しかし大規模な交通規制がしかれ、グラフで表現された道路が封鎖された場合には候補経路の探索が不可能になる。

上記のグラフを利用した最短経路探索の方法は、ダイナミックにグラフの形状を変化させることが不可能なため、災害時に通行が許可された経路、あるいは緊急避難的に利用する経路など、新しく発生した経路には対応不可能である。

ＵＲＬ＜http://www.bousai.metro.tokyo.jp/japanese/knowledge/pdf/X0C5N159.PDF＞、「東京都防災ホームページ東京都地域防災計画・火山風水害編第４編大規模事故等対策第３部災害応急・復旧対策計画第８章警備交通規制第２節交通規制」、２００８年０２月１７日閲覧

上述したように、一般的なカーナビゲーションシステムのような経路探索方法では、災害時等に交通規制がしかれ、平常時に利用している道路が通行できない場合には、物資の輸送経路が確保できないという問題がある。
上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、災害時等でも迅速に物資の輸送経路を確保することができる経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係る経路探索装置は、経路探索範囲で車両の通行経路を探索する経路探索装置であって、前記経路探索範囲の地図を表す情報を記憶する手段と、平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表す第１の通行許可情報を記憶する手段と、平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域を表す第２の通行許可情報を記憶する手段と、前記地図を表す情報を用いて前記経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割する手段と、前記複数のセル領域の各々について、前記第１及び第２の通行許可情報をもとに前記車両が通行可能か否かを表す属性を決定する手段と、前記複数のセル領域の各々に対応付けて前記決定された属性を表す情報を記憶する手段と、前記車両について出発地点及び目的地点の指定を表す情報を受け付ける手段と、前記記憶された属性を表す情報に基づいて前記出発地点を含むセル領域から前記目的地点を含むセル領域までの前記通行可能なセル領域を探索して前記通行経路を決定する手段とを具備する。また、前記通行経路を決定する手段は、メーズ配線処理のアルゴリズムを用いるものとする。

また、この発明に係る経路探索方法は、経路探索範囲で車両の通行経路を探索する経路探索方法であって、前記経路探索範囲の地図を表す情報を記憶し、平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表す第１の通行許可情報を記憶し、平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域を表す第２の通行許可情報を記憶し、前記地図を表す情報を用いて前記経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割し、前記複数のセル領域の各々について、前記第１及び第２の通行許可情報をもとに前記車両が通行可能か否かを表す属性を決定し、前記複数のセル領域の各々に対応付けて前記決定された属性を表す情報を記憶し、前記車両について出発地点及び目的地点の指定を表す情報を受け付け、前記記憶された属性を表す情報に基づいて前記出発地点を含むセル領域から前記目的地点を含むセル領域までの前記通行可能なセル領域を探索して前記通行経路を決定するものである。また、前記通行経路の決定にメーズ配線処理のアルゴリズムを用いるものとする。

また、この発明に係る経路探索プログラムは、探索対象の領域内で車両の通行経路を探索する、コンピュータを備えた経路探索装置で使用されるプログラムであって、前記経路探索範囲の地図を表す情報を記憶する処理と、平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表す第１の通行許可情報を記憶する処理と、平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域を表す第２の通行許可情報を記憶する処理と、前記地図を表す情報を用いて前記経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割する処理と、前記複数のセル領域の各々について、前記第１及び第２の通行許可情報をもとに前記車両が通行可能か否かを表す属性を決定する処理と、前記複数のセル領域の各々に対応付けて前記決定された属性を表す情報を記憶する処理と、前記車両について出発地点及び目的地点の指定を表す情報を受け付ける処理と、前記記憶された属性を表す情報に基づいて前記出発地点を含むセル領域から前記目的地点を含むセル領域までの前記通行可能なセル領域を探索して前記通行経路を決定する処理とを前記コンピュータに実行させるものである。

したがってこの発明によれば、平常時に車両の通行が許可される領域だけでなく、平常時に通行が禁止されている領域であって非常時に車両の通行が許可される領域を加えて、車両の通行経路を探索することが可能となる。このようにすることで、災害発生などにより交通規制が行われ、通行できない道路が多数発生しても、道路以外の領域を対象として動的に車両の通行経路を探索することができる。

すなわち、この発明によれば、災害時等でも迅速に物資の輸送経路を確保することができる経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラムを提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る経路探索装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
経路探索装置１は、マイクロプロセッサなどの中央処理ユニット１１（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を備え、このＣＰＵ１１に、入力インタフェース１２、表示部１３、データメモリ１４、プログラムメモリ１５が接続される。入力インタフェース１２は、外部装置からのデータの入力や、オペレータによるマウスやキーボード等の操作情報の入力を受け付ける。表示部１３は、例えば、液晶表示器（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、ＣＰＵ１１の制御により画像データ等を画面上に表示する。

データメモリ１４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等で構成され、地図データ記憶エリア１４１と、通行許可データ記憶エリア１４２と、セル属性記憶エリア１４３とを備える。地図データ記憶エリア１４１には、入力インタフェース１２により入力された経路探索範囲の道路や建物等が地図上に表された地図データが予め記憶される。通行許可データ記憶エリア１４２は、平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表すデータと、平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域とを表すデータが記憶される。セル属性記憶エリア１４３には、後述する経路探索範囲の各セル領域に対応する属性情報（通行可能／通行不可能）が記憶される。

プログラムメモリ１５は、この発明を実現するための制御プログラムとして、セル分割プログラム１５１と、セル属性決定プログラム１５２と、経路決定プログラム１５３とを格納する。セル分割プログラム１５１は、経路探索範囲をメッシュ状に一定サイズの矩形等により複数のセル領域に分割する。セル属性決定プログラム１５２は、上記分割されたセル領域の各々について車両が通行可能であるか否かを表す属性を決定する。この決定された属性は、属性情報としてセル領域それぞれに対応付けて上記セル属性記憶エリア１４３に記憶される。経路決定プログラム１５３は、出発地点及び目的地点の指定を受け付け、セル属性記憶エリア１４３に記憶された属性情報に基づいて、出発地点を含むセル領域から目的地点を含むセル領域までの通行可能なセル領域を探索して車両の通行経路を決定する。

次にこのように構成された経路探索装置の動作について詳細に説明する。
本実施形態では、災害時の物資輸送経路を確保するために、平常時に車両通行が許可されている領域に加えて、平常時には車両の通行が禁止されている領域の一部を、物資の輸送探索経路の対象とする。たとえば、災害時に通行が許可されている領域に加え、平常時には車両通行が禁止されている領域である私有地、公園、学校グランド、国有地、会社敷地、河川敷等を対象として物資の輸送経路を探索確保するものである。

図２及び図３は、経路探索装置１の動作を示すフローチャートである。
まず、経路探索装置１のＣＰＵ１１は、経路探索範囲が指定されると、地図データ記憶エリア１４１から対応する地図データを読み出し、通行許可データ記憶エリア１４２を参照して平常時に通行が許可されている領域（たとえば道路）を表す情報をもとに、経路探索の対象候補として地図上に設定する（ステップＳ１ａ）。また、通行許可データ記憶エリア１４２を参照して非常時に通行が許可される領域（たとえば私有地、公園、学校グランド、国有地、会社敷地、河川敷）を表す情報をもとに、経路探索の候補として地図上に設定する（ステップＳ２ａ）。次に、ＣＰＵ１１は、経路探索範囲を分割するセル領域の大きさ（たとえば２０ｍ四方など）を決定する（ステップＳ３ａ）。ＣＰＵ１１は、セル分割プログラム１５１を実行して、経路探索範囲の地図領域を上記設定された大きさで分割する（ステップＳ４ａ）。図４に、経路探索範囲をセル領域に分割した様子を示す。例えば、図４中の斜線部分が平常時の通行が禁止されている領域であって災害時に通行が許可された領域であるものとする。

次に、ＣＰＵ１１は、セル属性決定プログラム１５２を実行して、セル領域の各々について属性を決定する（ステップＳ５ａ〜Ｓ８ａ）。ステップＳ５ａは、地図上の全てのセル領域についてステップＳ６ａ〜ステップＳ８ａの属性決定処理が終了したか否かの判定処理である（ステップＳ５ａ）。属性決定処理が全てのセル領域について終了した場合はステップＳ９ａに移行し、終了していない場合はステップＳ６ａに移行する。ＣＰＵ１１は、セル領域が通行が許可された領域に含まれるか否かを判定する（ステップＳ６ａ）。例えば、図４において、セル領域に道路又は斜線部分が含まれている場合は当該セル領域は通行可能であると判定する。セル領域が通行が許可された領域に含まれると判定された場合は（ステップＳ６ａ：ＹＥＳ）、このセル領域の属性を“通行可能“としてセル属性記憶エリア１４３に記憶する（ステップＳ７ａ）。セル領域が通行が許可された領域に含まれないと判定された場合は（ステップＳ６ａ：ＮＯ）、セル領域の属性を”通行不可能“としてセル属性記憶エリア１４３に記憶する（ステップＳ８ａ）。ＣＰＵ１１は、全てのセル領域について属性決定処理を行うと、経路決定プログラム１５３を実行して、輸送経路の探索処理を行う（ステップＳ９ａ）。

図３は、経路決定処理の手順を示すフローチャートである。
これに先立ち、ＣＰＵ１１は、オペレータにより入力インタフェース１２から入力される出発地点及び目的地点の指定を受け付ける。例えば、出発地点は物資貯蓄場所あるいは資材運搬車、目的地点は食料を必要とする避難所あるいは復旧資材を必要とする建築物などが指定される。ＣＰＵ１１は、上記指定を受け付けると、出発地点を含むセル領域を決定し（ステップＳ１ｂ）、目的地点を含むセル領域を決定する（ステップＳ２ｂ）。そして、出発地点を含むセル領域から目的地点を含むセル領域までの通行可能なセル領域を探索して輸送経路を決定する（ステップＳ３ｂ）。

この経路探索方法には、例えば、ＬＳＩの配線に用いられるメーズ配線探索方法を利用する。メーズ配線探索方法とは、出発地点から目的地点までの通過可能領域を探索する方法である。経路探索手順は、出発地点に隣接するセル領域の通行可能／不可能を認識し、通行可能ならば、さらに隣接するセル領域を探索していく方法である。目的地のセル領域までたどり着いたら探索してきた経路を逆方法に戻って経路を確保する。メーズ配線方法にはいろいろなバリエーションがあるがもっとも有名な方法を一例として非特許文献２に示す。また、非特許文献２のメーズ配線方法の状態遷移を図５に示す。非特許文献２のメーズ配線の処理手順を示すフローチャートを図６〜図９に示す。

"ＦＡＳＴＭＡＺＥＲＯＵＴＥＲ"，ｐｐ．１００，Ｊ．Ｓｏｕｋｕｐ，ＤｅｓｉｇｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＪｕｎｅ１９，２０＆２１，１９７８，ＩＥＥＥ以上述べたように上記実施形態では、平常時に車両の通行が許可されている領域だけでなく、平常時に通行が禁止されており非常時にのみ通行を許可される、あるいは緊急避難的に通行が許可される領域を対象に加えて輸送経路を探索する。経路探索には、経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割する方法を採用する。分割された各セル領域には車両通行可能不可能の属性をもたせる。このセル領域の属性は、グラフのように平常時の車両通行可否状況に形態が依存しないため、災害時にダイナミックに属性を変更させることができる。災害時に車両の通行が許可される領域に含まれるセル領域には車両通行可能の属性を保持させ、災害時に車両通行が許可されない領域に含まれるセル領域には車両通行不可能の属性を保持させるようにする。そして、この属性に基づいて出発地点を含むセル領域から目的地点を含むセル領域までの通行可能なセル領域を探索して通行経路を決定するものである。

したがって上記実施形態によれば、災害発生などにより交通規制が行われ、通行できない道路が多数発生しても、道路以外の領域を対象として動的に車両の通行経路を探索することができる。これにより、災害等でも迅速に物資の輸送経路を確保することが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では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できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係る経路探索装置の一実施形態を示す機能ブロック図。経路探索装置の動作を示すフローチャート。経路決定処理の手順を示すフローチャート。経路探索範囲をセル領域に分割した様子を示す図。メーズ配線方法の状態遷移を示す図。メーズ配線の処理手順を示すフローチャート。メーズ配線の処理手順を示すフローチャート。メーズ配線の処理手順を示すフローチャート。メーズ配線の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…経路探索装置、１１…ＣＰＵ、１２…入力インタフェース、１３…表示部、１４…データメモリ、１４１…地図データ記憶エリア、１４２…通行許可データ記憶エリア、１４３…セル属性記憶エリア、１５…プログラムメモリ、１５１…セル分割プログラム、１５２…セル属性決定プログラム、１５３…経路決定プログラム。

Claims

経路探索範囲で車両の通行経路を探索する経路探索装置であって、
前記経路探索範囲の地図を表す情報を記憶する手段と、
平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表す第１の通行許可情報を記憶する手段と、
平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域を表す第２の通行許可情報を記憶する手段と、
前記地図を表す情報を用いて前記経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割する手段と、
前記複数のセル領域の各々について、前記第１及び第２の通行許可情報をもとに前記車両が通行可能か否かを表す属性を決定する手段と、
前記複数のセル領域の各々に対応付けて前記決定された属性を表す情報を記憶する手段と、
前記車両について出発地点及び目的地点の指定を表す情報を受け付ける手段と、
前記記憶された属性を表す情報に基づいて前記出発地点を含むセル領域から前記目的地点を含むセル領域までの前記通行可能なセル領域を探索して前記通行経路を決定する手段と
を具備することを特徴とする経路探索装置。
前記通行経路を決定する手段は、メーズ配線処理のアルゴリズムを用いることを特徴とする請求項１記載の経路探索装置。
経路探索範囲で車両の通行経路を探索する経路探索方法であって、
前記経路探索範囲の地図を表す情報を記憶し、
平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表す第１の通行許可情報を記憶し、
平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域を表す第２の通行許可情報を記憶し、
前記地図を表す情報を用いて前記経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割し、
前記複数のセル領域の各々について、前記第１及び第２の通行許可情報をもとに前記車両が通行可能か否かを表す属性を決定し、
前記複数のセル領域の各々に対応付けて前記決定された属性を表す情報を記憶し、
前記車両について出発地点及び目的地点の指定を表す情報を受け付け、
前記記憶された属性を表す情報に基づいて前記出発地点を含むセル領域から前記目的地点を含むセル領域までの前記通行可能なセル領域を探索して前記通行経路を決定することを特徴とする経路探索方法。
前記通行経路の決定にメーズ配線処理のアルゴリズムを用いることを特徴とする請求項３記載の経路探索方法。
探索対象の領域内で車両の通行経路を探索する、コンピュータを備えた経路探索装置で使用されるプログラムであって、
前記経路探索範囲の地図を表す情報を記憶する処理と、
平常時に前記車両の通行が許可されている領域を表す第１の通行許可情報を記憶する処理と、
平常時に前記車両の通行が禁止されている領域であって非常時に前記車両の通行が許可される領域を表す第２の通行許可情報を記憶する処理と、
前記地図を表す情報を用いて前記経路探索範囲を地図上で複数のセル領域にメッシュ状に分割する処理と、
前記複数のセル領域の各々について、前記第１及び第２の通行許可情報をもとに前記車両が通行可能か否かを表す属性を決定する処理と、
前記複数のセル領域の各々に対応付けて前記決定された属性を表す情報を記憶する処理と、
前記車両について出発地点及び目的地点の指定を表す情報を受け付ける処理と、
前記記憶された属性を表す情報に基づいて前記出発地点を含むセル領域から前記目的地点を含むセル領域までの前記通行可能なセル領域を探索して前記通行経路を決定する処理と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする経路探索プログラム。