JP6231946B2 - プログラム及びシミュレーション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、旅客流動シミュレーションをコンピュータに実行させるためのプログラム等に関する。
列車ダイヤの評価や検証のために、列車ダイヤに対する旅客流動シミュレーションが行われている。コンピュータを用いた旅客流動シミュレーションとして、例えば、特許文献１には、シミュレーション時刻を時々刻々と進めながら、各駅における旅客の出現制御や乗降制御、旅客の乗降に伴う遅延制御を含む列車の運行制御、旅客の列車乗継経路の再探索、といった処理を繰り返し行う手法が開示されている。係る手法では、旅客の乗降による列車運行の遅延や、この列車運行の遅延に伴って旅客の列車乗継経路が動的に変化する状況が模擬された、精度の良いシミュレーションが実現されている。
特開２００８−６２７２９号公報
旅客流動シミュレーションでは、各旅客に出現駅（出発駅）から目的駅に至る列車乗継経路を設定する。出現駅から目的駅に至る経路には多数あるが、これらの多数の経路のうちから選択条件を満たす１つの経路が選択され、列車乗継経路として設定される。このような旅客の列車乗継経路の選択条件として、例えば、上述の特許文献１には、最も早く目的駅に到着できることや、乗り換えが少ないこと、といった条件が開示されている。
ところで、旅客にとって、着席できるかどうは、乗車行動において重要な要素の一つである。例えば、快速をやり過ごして後続の各駅停車を選択するといったような行動である。しかしながら、これまでは、このような列車の着席可能性を考慮した旅客流動シミュレーションは行われていなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、列車の着席可能性を考慮した旅客流動シミュレーションを実現することである。
上記課題を解決するための第１の発明は、
シミュレーション時刻を時々刻々と計時し、出現駅と目的駅とが定められた仮想旅客の当該出現駅への出現制御、前記出現駅から前記目的駅までの乗車列車を特定した所与の列車乗継経路に沿って前記仮想旅客を乗降させる乗降制御、前記仮想旅客の乗降人数に応じた遅延制御を含む所与の列車ダイヤに沿った列車の運行制御、を含む旅客流動シミュレーションをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記仮想旅客それぞれについて、乗車中の列車の識別情報、及び、当該乗車の着席／立席の区別を少なくとも含む状況情報を管理する個別旅客状況管理手段、
予め定められた座席数と前記状況情報とを用いて各列車の着席可能性を算出する着席可能性算出手段、
着席乗車と立席乗車それぞれに対応づけられた重み付けと、前記着席可能性とを用いて、前記列車乗継経路の再探索を実行する再探索実行手段、
着席乗客（着席乗車の仮想旅客のこと。以下同じ）が前記乗降制御によって降車した場合に、降車した当該着席乗客の数に応じた数の当該列車の立席乗客（立席乗車の仮想旅客のこと。以下同じ）を着席に変更する継続乗車着席制御手段、
滞留旅客（駅に滞留していた仮想旅客のこと。以下同じ）が前記乗降制御によって乗車した場合に、乗車した当該滞留旅客を、前記継続乗車着席制御手段による変更制御後の当該列車の空席数を用いて、着席及び立席の何れかとする乗車時制御手段、
として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。
また、他の発明として、
シミュレーション時刻を時々刻々と計時し、出現駅と目的駅とが定められた仮想旅客の当該出現駅への出現制御、前記出現駅から前記目的駅までの乗車列車を特定した所与の列車乗継経路に沿って前記仮想旅客を乗降させる乗降制御、前記仮想旅客の乗降人数に応じた遅延制御を含む所与の列車ダイヤに沿った列車の運行制御、を含む旅客流動シミュレーションを実行するシミュレーション装置であって、
前記仮想旅客それぞれについて、乗車中の列車の識別情報、及び、当該乗車の着席／立席の区別を少なくとも含む状況情報を管理する個別旅客状況管理手段と、
予め定められた座席数と前記状況情報とを用いて各列車の着席可能性を算出する着席可能性算出手段と、
着席乗車と立席乗車それぞれに対応づけられた重み付けと、前記着席可能性とを用いて、前記列車乗継経路の再探索を実行する再探索実行手段と、
着席乗客が前記乗降制御によって降車した場合に、降車した当該着席乗客の数に応じた数の当該列車の立席乗客を着席に変更する継続乗車着席制御手段と、
滞留旅客が前記乗降制御によって乗車した場合に、乗車した当該滞留旅客を、前記継続乗車着席制御手段による変更制御後の当該列車の空席数を用いて、着席及び立席の何れかとする乗車時制御手段と、
を備えたシミュレーション装置を構成しても良い。
この第１の発明等によれば、列車の着席可能性を考慮した旅客流動シミュレーションが可能となる。すなわち、着席乗客が降車した場合に、降車した着席乗客数に応じた数の立席乗客を着席に変更したり、滞留旅客が乗車した場合に、乗車した滞留旅客を空席数に応じて着席／立席の何れかとすることで、列車の乗客を着席／立席に区別して管理する。また、着席乗車と立席乗車それぞれに対応付けた重み付けと、列車の着席可能性とを用いて、旅客の列車乗継経路を再探索する。これにより、着席／立席の何れになるかによって列車乗継経路が変化し得る様子を模擬することが可能となる。
また、第２の発明として、第１の発明のプログラムであって、
前記再探索実行手段は、列車の着発の度に前記再探索を実行する、
プログラムを構成しても良い。
この第２の発明によれば、列車の着発の度に、列車乗継経路の再探索が実行される。これにより、列車運行に遅延が生じた場合や、旅客が乗車予定の列車に着席できないと判断した場合など、状況に応じて旅客の列車乗継経路が動的に変化する様子を模擬することが可能となる。
また、第３の発明として、第１又は第２の発明のプログラムであって、
前記着席可能性判定手段は、前記座席数と、前記乗降制御によって降車した着席乗客の数と、当該列車の立席乗客の数と、前記乗降制御によって乗車した滞留旅客の数とを用いて、着席できる可能性の程度を示す指標値として前記着席可能性を算出する、
プログラムを構成しても良い。
この第３の発明によれば、可能性の程度を示す指標値として、着席可能性が算出される。
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明のプログラムであって、
乗車人数に応じた混雑指標値を用いて立席乗車に対応する前記重み付けを可変に算出する手段、
として前記コンピュータを更に機能させるためのプログラムを構成しても良い。
この第４の発明によれば、乗車人数に応じた混雑指標値を用いて、立席乗車に対する重み付けが可変される。一般的に、着席乗車は、立席乗車に比較して混雑の影響をさほど受けない。また、乗車人数が多いほど、混雑の影響が大きくなる。これにより、着席乗車と立席乗車とを区別したより精度の高い旅客行動シミュレーションが可能となる。
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明のプログラムであって、
前記乗車時制御手段は、前記乗降制御によって乗車した滞留旅客のうち、優先的に着席とする旅客を、当該滞留旅客の滞留時間を用いて判断する、
プログラムを構成しても良い。
この第５の発明によれば、乗車した滞留旅客のうち、優先的に着席とする旅客が、当該滞留旅客の滞留時間を用いて判断される。これにより、駅における列車の待ち時間が長いほど、乗車待ちをしていて乗車すれば着席できる可能性が高まるといった状況を模擬することが可能となる。
列車ダイヤの一例。 経路探索ネットワークの概要例。 経路探索ネットワークの詳細な構成例。 列車到着時における継続乗客の着席制御の説明図。 滞留旅客の乗車制御の説明図。 シミュレーション装置の機能構成図。 旅客管理データのデータ構成例。 旅客出現確率テーブルのデータ構成例。 滞留旅客データのデータ構成例。 乗車予約旅客データのデータ構成例。 予測着席確率データのデータ構成例。 予測混雑率データのデータ構成例。 列車ダイヤデータのデータ構成例。 運用ダイヤデータのデータ構成例。 実績ダイヤデータのデータ構成例。 列車データのデータ構成例。 行動属性設定テーブルのデータ構成例。 シミュレーション処理のフローチャート。 着時処理のフローチャート。 発時処理のフローチャート。 図２２の続き。 図２１の続き。 経路探索処理のフローチャート。
［概要］
旅客流動シミュレーションでは、シミュレーション時刻を時々刻々と進めながら、出現駅及び目的駅が定められた仮想旅客（以下、単に「旅客」という）の出現制御や、目的駅までの乗車列車を特定した列車乗継経路に沿った旅客の乗降制御、各駅の旅客の乗降人数に応じた遅延制御を含む所与の列車ダイヤに沿った列車の運行制御等を行う。
本実施形態では、このような旅客流動シミュレーションにおいて、旅客の乗車状況として着席／立席を区別し、列車の着席可能性を考慮した旅客の列車乗継経路の探索や、乗降時の旅客の着席制御を行う。旅客の列車乗継経路は、列車の着発のタイミングで再探索される。これにより、例えば遅延によって列車ダイヤが動的に変化する状況において、列車の着席可能性が変化することによって旅客の列車乗継経路も動的に変化する様子を模擬している。
先ず、所与の列車ダイヤに対する列車乗継経路の探索について説明する。図１は、列車ダイヤの一例である。図１に示すように、列車ダイヤは、横軸を時刻ｔ、縦軸を駅として、各列車を列車スジで表している。図１では、Ａ駅からＤ駅に向かう２本の列車（１，２列車）についての列車ダイヤを示している。Ｃ駅では進行方向が同じ２本の列車が同時に停車可能となっており、このＣ駅で１列車を後続の２列車が追い越している。
図２は、旅客の列車乗継経路の探索に用いる経路探索ネットワークの概要である。図２は、図１に示した列車ダイヤを表現した経路探索ネットワークを示している。経路探索ネットワークは、列車や旅客に関する事象を表すノードと、遷移可能なノード間を結ぶアークとから構成される。
ノードには、列車が駅に到着する事象を表す着ノード１０と、列車が駅から発車する事象を表す発ノード１２と、発ノード１２に対応して設定され、旅客が駅にいて列車を待っている事象を表す滞留ノード１４と、がある。
また、ノードには、該当する事象の発生時刻を表す基準時刻が定められる。すなわち、着ノード１０の基準時刻は、該当列車の該当駅での着時刻であり、発ノード１２の基準時刻は、該当列車の該当駅での発時刻であり、滞留ノード１４の基準時刻は、対応する発ノードの基準時刻と同じである。
アークは、基準時刻が早いほうのノードから遅いほうのノードに向かう有向アークであり、列車が駅間を走行していることを表す駅間アーク２０と、列車が駅に停車中であることを表す停車アーク２２と、旅客が列車から降車することを表す降車アーク２４と、旅客が列車に乗車することを表す乗車アーク２６と、旅客が駅にいることを表す滞留アーク２８と、がある。
駅間アーク２０は、同一列車の発ノード１２から次の停車駅の着ノード１０に向かって設定される。停車アーク２２は、同一列車の同一駅の着ノード１０から発ノード１２に向かって設定される。降車アーク２４は、同一駅の着ノード１０から直後の滞留ノード１４に向かって設定される。乗車アーク２６は、滞留ノード１４から対応する発ノード１２に向かって設定される。滞留アーク２８は、同一駅の滞留ノード１４から直後の滞留ノード１４に向かって設定される。ここで、あるノードの“直後”や“直前”のノードとは、各ノードに定められた基準時刻に従った時間的な順序を表す。
また、アークには当該アークを選択する際の基準となる重みづけであるコストが設定される。基本的には、ノード間の遷移に要する時間、すなわち、アークの始端ノードの基準時刻と、終端ノードの基準時刻との時間差が、当該アークのコストとして設定される。また、降車アーク２４及び乗車アーク２６については、時間差に加え、更に、乗り換えにかかるコストとして所定値を加算する。
本実施形態では、旅客の乗車状況である着席／立席を区別した列車乗継経路の探索を行うため、図３に示すように、各ノードを更に区分した経路探索ネットワークを用いる。
図３は、本実施形態の経路探索ネットワークの一例を示す図である。図３では、図１の列車ダイヤの一部分（具体的には、Ｂ駅を発車後、Ｃ駅に停車して発車するまでの１列車に係るダイヤ）に係るネットワークを示している。分かり易くするため、滞留ノード１４を発ノード１２の上方に配置して図示している。
着ノード１０及び発ノード１２は、該当する列車の乗客の乗車状況を表す着席／立席に区分される。すなわち、着ノード１０は、乗客が着席していることを表す着席着ノード１０ａと、乗客が立席であることを表す立席着ノード１０ｂとに区分される。発ノード１２は、乗客が着席していることを表す着席発ノード１２ａと、乗客が立席であることを表す立席発ノード１２ｂとに区分される。
また、滞留ノード１４は、旅客の乗車の優先度を表す優先／一般に区分される。この旅客の乗車の優先度は、当該旅客の駅での待ち時間（滞留時間）に応じて定められる。すなわち、滞留ノード１４は、滞留時間が長く優先度が高い優先滞留ノード１４ａと、滞留時間が短く優先度が低い一般滞留ノード１４ｂとに区分される。
更に、着ノード１０に対応して、着席乗車予約ノード１６ａと、立席乗車予約ノード１６ｂとが設定される。着席乗車予約ノード１６ａは、滞留旅客が、対応する列車に乗車した場合に着席となる事象を表し、立席乗車予約ノード１６ｂは、滞留旅客が、対応する列車に乗車した場合に立席となる事象を表す。
また、ノードの区分に合わせて、アークも区分して設定される。すなわち、駅間アーク２０として、着席発ノード１２ａから着席着ノード１０ａに向かう、乗客が着席していることを表す着席駅間アーク２０ａと、立席発ノード１２ｂから立席着ノード１０ｂに向かう、乗客が立席であることを表す立席駅間アーク２０ｂと、が設定される。
停車アーク２２として、着席着ノード１０ａから着席発ノード１２ａへ向かう、乗客の着席での継続乗車を表す着席停車アーク２２ａと、立席着ノード１０ｂから立席発ノード１２ｂへ向かう、乗客の立席での継続乗車を表す立席停車アーク２２ｂと、立席着ノード１０ｂから着席発ノード１２ａに向かう、立席の乗客が着席したことを表す着席移行停車アーク２２ｃと、が設定される。
降車アーク２４として、着席着ノード１０ａ及び立席着ノード１０ｂそれぞれから一般滞留ノード１４ｂへ向かうアーク２４ａ，２４ｂが設定される。滞留ノード１４は旅客の滞留時間によって優先滞留ノード１４ａと一般滞留ノード１４ｂとに区分されるため、降車アーク２４は、一般滞留ノード１４ｂに向かうアークのみが設定される。
乗車アーク２６として、優先滞留ノード１４ａから着席発ノード１２ａへ向かう、旅客が乗車して着席したことを表す優先着席乗車アーク２６ａと、優先滞留ノード１４ａから立席発ノード１２ｂへ向かう、旅客が乗車して立席となることを表す優先立席乗車アーク２６ｂと、一般滞留ノード１４ｂから着席発ノード１２ａへ向かう、旅客が乗車して着席したことを表す一般着席乗車アーク２６ｃと、一般滞留ノード１４ｂから立席発ノード１２ｂへ向かう、旅客が乗車して立席となったことを表す一般立席乗車アーク２６ｄと、が設定される。
滞留アーク２８として、優先滞留ノード１４ａから優先滞留ノード１４ａへ向かう優先継続滞留アーク２８ａと、一般滞留ノード１４ｂから一般滞留ノード１４ｂへ向かう一般継続滞留アーク２８ｂと、一般滞留ノード１４ｂから優先滞留ノード１４ａへ向かう、旅客の滞留時間が所定時間に達したことを表す優先移行滞留アーク２８ｃと、が設定される。
更に、着席乗車予約ノード１６ａから着席発ノード１２ａに向かう、滞留旅客が乗車して着席したことを表すアーク３０ａと、着席乗車予約ノード１６ａから一般滞留ノード１４ｂへ向かう、滞留旅客の乗車予定の列車の変更を表すアーク３０ｂと、立席乗車予約ノード１６ｂから立席発ノード１２ｂに向かう、滞留旅客が乗車して立ち席となったことを表すアーク３０ｃと、立席乗車予約ノード１６ｂから一般滞留ノード１４ｂへ向かう、滞留旅客の乗車予定の列車の変更を表すアーク３０ｄと、が設定される。
これらのアークのうち、旅客が着席状態に移行したことを表すアークである着席移行停車アーク２２ｃ、一般着席乗車アーク２６ｃ、及び、優先着席乗車アーク２６ａの３つのアークを、本実施形態では、特に「着席アーク」という。
また、アークには、上述のように、当該アークの始端ノードの基準時刻と終端ノードの基準時刻との時間差が、基本のコストとして設定される。
更に、着席アークについては、着席できる可能性の程度を示す指標値である着席確率に応じてコストが変更される。具体的には、着席確率が小さいほど、該当する着席アークのコストが大きくなるように変更される。本実施形態では、着席アークに該当する着席確率を、想定する旅客に応じて決まる所定の閾値と比較することで、当該着席アークのコストを変更する。所定の閾値は、当該旅客が着席可能とみなす着席確率の下限値として、当該旅客に応じて設定される（図１７の着席可能認知確率に相当）。着席確率が所定の閾値に達している場合、当該旅客は着席可能とみなすとして、当該着席アークのコストを変更しない。一方、着席確率が所定の閾値に達していない場合には、当該旅客は着席不可能とみなすとして、当該着席アークのコストを「∞（無限大：非常に大きな所定値）」に変更し、当該旅客の列車乗継経路の探索において当該着席アークが選ばれないようにする。
着席アークに対応する着席確率は、次のように算出される。すなわち、着席移行停車アーク２２ｃの着席確率は、該当駅において該当列車の立席の継続乗車旅客（継続乗客）が着席した確率（継続乗車時の着席確率）であり、該当列車の到着時の立席の継続乗客の人数に対する停車中に立席から着席に移行した乗客の人数の割合として算出される。
また、一般着席乗車アーク２６ｃ、及び、優先着席乗車アーク２６ａの着席確率は、該当駅において該当列車に乗車予定の滞留旅客が乗車して着席した確率（乗車時の着席確率）である。すなわち、優先着席乗車アーク２６ａの着席確率は、該当駅における該当列車に乗車予定の優先滞留旅客の人数に対する、該当列車に乗車して着席した優先滞留旅客の人数の割合として算出される。また、一般着席乗車アーク２６ｃの着席確率は、該当駅における該当列車に乗車予定の一般滞留旅客の人数に対する、該当列車に乗車して着席した一般滞留旅客の人数として算出される。
また、駅間アーク２０については、更に、該当する駅間の混雑率（乗車率ともいう）に応じてコストが変更・設定される。混雑率は、該当列車の定員人数に対する該当列車の該当駅間の乗客の人数の割合として算出される。そして、混雑率を変数とする所定の混雑不効用関数Ｆから得られる混雑不効用値Ｕｃに応じて、着席駅間アーク２０ａ及び立席駅間アーク２０ｂそれぞれを変更する。
このとき、同一列車の同一駅間について、着席駅間アーク２０ａのコストよりも立席駅間アーク２０ｂのコストのほうが大きくなるように変更する。具体的には、例えば、先ずは混雑不効用値Ｕｃに応じて着席駅間アーク２０ａのコストを変更し、この変更した着席駅間アーク２０ａのコストの所定倍（例えば、２倍）となるように、立席駅間アーク２０ｂのコストを変更する。これにより、一般的に立席の乗客のほうが着席の乗客よりも混雑の影響（不効用）を受け易く、旅客が立席乗車となる列車乗継経路を選びにくくなるといった様子を模擬することが可能となる。
そして、このような経路探索ネットワークに基づき、経由する各アークのコストの総和が最小となる経路を、旅客の列車乗継経路として探索する。
本実施形態において、旅客の列車乗継経路の探索は、旅客の出現時、及び、各駅における列車の着発時、に行われる。旅客の出現時には、出現駅における出現時刻の直後の一般滞留ノード１４ｂから目的駅に至る経路を、当該旅客の列車乗継経路として探索する。
また、各駅における列車の着発時（到着時および出発時）には、当該着発が発生した駅に係る全ての旅客それぞれについて、列車乗継経路の再探索を行い、当該駅以降の列車乗継経路を更新する。このとき、対象の旅客の現在状況に応じたノードから目的駅に至る経路を探索する。すなわち、停車中の列車の乗客のうち、着席している乗客については、当該列車の当該駅への着席着ノード１０ａから目的駅に至る経路を探索し、立席の乗客については、当該列車の当該駅への立席着ノード１０ｂから目的駅に至る経路を探索する。また、駅の滞留旅客のうち、一般滞留旅客については、当該駅における現在時刻の直後の一般滞留ノード１４ｂから目的駅に至る経路を探索し、優先滞留旅客については、当該駅における現在時刻の直後の優先滞留ノード１４ａから目的駅に至る経路を探索する。更に、停車中の列車に関する着席乗車予約旅客及び立席乗車予約旅客については、当該列車の着席乗車予約ノード１６ａ又は立席乗車予約ノード１６ｂから、目的駅に至る経路を探索する。目的駅の着ノード１０は、着席着ノード１０ａでも立席着ノード１０ｂでもどちらでも構わない。
次に、乗客の着席／立席の制御について説明する。但し、旅客は、当該旅客に設定された列車乗継経路に従って列車の乗降が制御される。また、着席した乗客は、その列車を降車するまで着席を継続することとする。つまり、同一列車の乗車中に着席から立席に移行することは無い。また、乗客は、立席よりも着席を優先することとする。つまり、空席が有るにも関わらず立席の乗客がいる状況は無いとする。
図４に示すように、列車４０が駅に到着すると、当該列車４０の乗客のうち、当該駅で降車予定の乗客を降車させる。着席の乗客５０が降車することで、新たな空席が発生する。次いで、この新たに発生した空席に、当該列車の立席の継続乗車の乗客５１を着席させる。このとき、新たに発生した空席数が、立席継続乗客の人数以上の場合には、全ての立席継続乗客を着席させる。一方、空席数が、立席継続乗客の人数より少ない場合には、立席の継続乗客のうち、例えばランダムに選択した空席数の乗客を着席させる。
続いて、図５に示すように、当該列車４０に乗車予定の当該駅の滞留旅客５２を、当該列車に乗車した場合に着席となる着席乗車予約旅客５６と、立席となる立席乗車予約旅客５７とに振り分ける。すなわち、先ず、当該列車４０に乗車予定の滞留旅客５２のうち、滞留時間（待ち時間）が所定時間に達している旅客を、優先的に着席できる優先滞留旅客５３とし、達していない旅客を一般滞留旅客５４とする。
そして、優先滞留旅客５３を優先して着席させるように、上述の継続乗客を着席させた後の空席数Ｎに応じて、滞留旅客を着席乗車予約旅客５６及び立席乗車予約旅客５７に振り分ける。具体的には、優先滞留旅客５３の人数Ｘが空席数Ｎ以下ならば（Ｘ≦Ｎ）、優先滞留旅客５３の全てを着席乗車予約旅客５６とする。また、一般滞留旅客５４のうちから、例えばランダムに選択した、空席数Ｎと優先滞留旅客の人数Ｘとの差人数（＝Ｎ−Ｘ）の旅客を着席乗車予約旅客５６としそれ以外の旅客を立席乗車予約旅客５７とする。一方、優先滞留旅客人数Ｘが空席数Ｎを越えるならば（Ｘ＞Ｎ）、優先滞留旅客５３のうち、例えばランダムに選択した空席数Ｎの旅客を着席乗車予約旅客５６とし、それ以外の優先滞留旅客、及び、全ての一般滞留旅客５４を立席乗車予約旅客５７とする。
列車の停車中は、当該駅への他の列車の発着等のタイミングで、当該列車４０の乗客や当該駅の滞留旅客の列車乗継経路が再探索される。つまり、旅客の列車乗継経路の更新によって、当該列車４０に継続乗車予定の乗客が降車することで、当該列車４０の空席数が変動（増加）したり、当該列車４０に乗車予定の滞留旅客が乗車予定の列車を変更することで、滞留旅客５２の人数が変動（増減）するといったことが発生する。このため、列車乗継経路の再探索に合わせて、再度、上述の乗車予約旅客の振り分けが行われる。つまり、当該列車４０の空席数を算出し、算出した空席数に応じて、当該列車４０に乗車予定の滞留旅客５２を、優先滞留旅客５３を優先して着席乗車予約旅客５６と立席乗車予約旅客５７とに振り分ける。
そして、当該列車４０の発車時に、当該駅の当該駅に乗車予定の滞留旅客５５を乗車させる。このとき、着席乗車予約旅客５６を着席乗客とし、立席予約旅客５７を立席乗客とする。
本実施形態のシミュレーションはシミュレーション時刻（仮想時刻）を時々刻々と計時してシミュレートし、このシミュレーション時刻が、ある駅のある列車の着事象或いは発事象に該当するタイミングで、そのある駅およびある列車に係る旅客の列車乗継経路を再探索する。
このため、例えば、第１列車が第１駅の停車中（到着から発車までの間）のあるタイミングで、第２列車が第２駅に到着或いは発車したことで、第２列車および第２駅に係る旅客の列車乗継経路が再探索される場合がある。第１列車と第２列車とが第３駅で乗り換え可能である場合、第２列車の空席数や乗客数が変化することで、第１列車が第１駅から出発する際の再探索において、第１列車の乗客の列車乗継経路を可変に設定することが可能となる。こういった連動的・有機的な作用が表れる結果、着席可能性を考慮した特異な旅客流動シミュレーションを実現することができる。
［機能構成］
図６は、本実施形態のシミュレーション装置１の機能構成図である。図６によれば、シミュレーション装置１は、操作入力部１１０と、表示部１２０と、通信部１３０と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成されるコンピュータシステムである。
操作入力部１１０は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等で実現される入力装置であり、操作入力に応じた操作信号を処理部２００に出力する。表示部１２０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＥＬＤ（有機ＥＬディスプレイ）等で実現される表示装置であり、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。通信部１３０は、例えば無線通信モジュール、ルータ、モデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等で実現される通信装置であり、外部機器との間でデータ通信を行う。
処理部２００は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、操作入力部１１０からの入力データ等に基づいて、シミュレーション装置１を構成する各部への指示やデータ転送を行い、シミュレーション装置１の全体制御を行う。また、本実施形態では、処理部２００は、旅客管理部２１０と、着席確率算出部２２０と、混雑率算出部２３０と、列車運行制御部２４０と、列車乗継経路探索部２５０と、不効用値算出部２６０とを有し、シミュレーションプログラム３１０に従った旅客流動シミュレーション処理（図１８〜図２３参照）を実行する。
旅客管理部２１０は、出現制御部２１１と、降車制御部２１２と、継続乗車着席制御部２１３と、乗車制御部２１４と、滞留管理部２１５とを有し、旅客を管理する。
旅客は、旅客管理データ３７０によって管理される。図７は、旅客管理データ３７０のデータ構成の一例を示す図である。図７によれば、旅客管理データ３７０は、旅客毎に生成され、旅客ＩＤ３７１と、行動属性３７２と、出現駅３７３と、出現時刻３７４と、目的駅３７５と、現在状況３７６と、列車乗継経路３７７とを格納している。
行動属性３７２は、列車乗継経路の探索の条件となる旅客の行動の特性であり、本実施形態では、着席可能性についての条件とする。具体的には、ある程度の時間を要しても着席できることを重要視する「着席重視型」と、着席できるかには拘らずに最も早く目的駅に到着できることを重視する「最早列車選択型」と、の何れかとする。
現在状況３７６は、旅客の現在の行動状況であり、具体的には、列車に乗車中ならば、乗車中の列車の列車番号といった識別情報や、当該列車が停車中の駅或いは走行中の駅間の他、着席か立席かの区別を格納し、乗車中でないならば、当該旅客が現在いる（滞留している）駅の駅名を格納する。
列車乗継経路３７７は、出現駅３７３から目的駅３７５に至る列車の乗継経路であり、乗車すべき列車の列車番号や乗り換え駅が時系列に沿って格納される。この列車乗継経路３７７は、先ずは出現時に作成され、列車の運行状況に応じて適宜更新され、最終的には当該旅客の列車乗継経路の実績（行動実績）となる。
出現制御部２１１は、対象線区内の各駅での旅客の出現を制御する。具体的には、行動属性毎に、該当する旅客出現確率テーブル３５０において定められた出現駅と目的駅との組み合わせ毎の出現確率に従って、当該出現駅に旅客を出現させる。例えば、出現確率に基づいてポワソン分布に従った乱数を発生させ、発生させた乱数に従って旅客の仮想的な出現時刻の分布を生成し、生成した出現時刻の分布に従って旅客を出現させる。出現させた旅客は、出現駅における一般滞留旅客とする。
図８は、旅客出現確率テーブル３５０のデータ構成の一例を示す図である。図８によれば、旅客出現確率テーブル３５０は、行動属性３５１毎に用意され、時間帯３５２毎に、出現駅３５３と目的駅３５４との組み合わせそれぞれについて旅客の出現確率（単位時間当たりの旅客の出現人数に相当）を格納している。すなわち、出現駅３５３毎に、他の各駅を目的駅３５４とする旅客の出現確率を定義している。この出現確率は、例えば、各駅に設置されている自動改札機等で収集された旅客の駅構内への入退場時刻のデータ、乗車駅及び降車駅のデータ等から決定されたり、各旅客の利用列車や時間帯毎の乗車人数といった調査データをもとに決定される値である。時間帯３５２は、対象線区内の運行の始発から終着までを含むシミュレーションの対象となり得る全時間帯を、例えば３０分といった所定の単位時間で区切った時間帯である。出現駅３５３及び目的駅３５４は、対象線区内の全ての駅である。
降車制御部２１２は、駅に到着した列車の乗客のうち、当該駅で降車予定の乗客を降車させる。すなわち、当該駅を目的駅とする乗客、及び、当該駅が列車乗継経路で定められる乗り換え駅である乗客が、当該駅での降車予定の乗客となる。降車させた乗客は、当該駅が目的駅ならば目的駅に到着したとして消滅させ、当該駅が乗換駅ならば当該駅の（一般）滞留旅客とする。
継続乗車着席制御部２１３は、駅に停車した列車について、降車制御部２１２による着席乗客の降車によって生じた空席に、立席の継続乗客を着席させる。具体的には、着席乗客の降車によって生じた空席数が立席の継続乗客の人数以上ならば、立席の継続乗客の全てを着席させる。一方、空席数が立席の継続乗客の人数未満ならば、立席の継続乗客のうち、空席数の乗客を例えばランダムに選択して着席させる。
乗車制御部２１４は、駅に停車中の列車に、当該列車に乗車予定の滞留旅客を乗車させる。このとき、当該列車に乗車予定の滞留旅客のうち、着席予約旅客については着席乗客として乗車させ、立席予約旅客については立席乗客として乗車させる、
滞留管理部２１５は、各駅の滞留旅客を管理する。具体的には、滞留時間が所定時間に達した滞留旅客を優先滞留旅客とし、それ以外の滞留旅客を一般滞留旅客とする。
滞留旅客は、滞留旅客データ４１０として管理される。図９は、滞留旅客データ４１０のデータ構成の一例を示す図である。図９によれば、滞留旅客データ４１０は、対象線区内の全ての駅４１１毎に生成され、当該駅における滞留旅客のうち、優先滞留旅客の一覧である優先滞留旅客リスト４１２と、一般滞留旅客の一覧である一般滞留旅客リスト４１３とを格納している。
優先滞留旅客リスト４１２は、優先滞留旅客それぞれについて、旅客ＩＤ４１２ａと、滞留開始時刻４１２ｂと、乗車予定列車４１２ｃとを対応付けて格納している。一般滞留旅客リスト４１３は、一般滞留旅客それぞれについて、旅客ＩＤ４１３ａと、滞留開始時刻４１３ｂと、乗車予定列車４１３ｃとを対応付けて格納している。
また、滞留管理部２１５は、駅に停車中の列車に乗車予定の滞留旅客を、当該列車に乗車した場合に着席となる着席予約旅客と、立席となる立席予約旅客とに振り分ける。すなわち、停車中の列車について、継続乗車着席制御部２１３によって立席の継続乗客の着席がなされた後の空席数を算出し、当該列車に乗車予定の滞留旅客のうち、優先滞留旅客を優先的に、空席数の滞留旅客を着席乗車予約旅客とし、それ以外の滞留旅客を立席乗車予約旅客とする。より具体的には、空席数がゼロの場合には、全ての滞留旅客を立席乗車予約旅客とし、着席乗車予約旅客はゼロとする。空席数が１以上、且つ、優先滞留旅客の人数以下の場合には、優先滞留旅客のうちから、例えばランダムに選択した空席数の旅客を着席乗車予約旅客とし、それ以外の優先滞留旅客及び全ての一般滞留旅客を立席乗車予約旅客とする。空席数が優先滞留旅客の人数を超える場合には、優先滞留旅客の全てと、一般滞留旅客のうちから例えばランダムに選択した旅客との合計が空席数となる旅客を着席乗車予約旅客とし、それ以外の一般滞留旅客を立席乗車予約旅客とする。
乗車予約旅客は、乗車予約旅客データ４２０によって管理される。図１０は、乗車予約旅客データ４２０のデータ構成の一例を示す図である。図１０によれば、乗車予約旅客データ４２０は、対象線区内の全ての駅４２１及び当該駅４２１に停車する列車４２２毎に生成され、当該駅から当該列車に乗車予定の滞留旅客である着席乗車予約旅客の旅客ＩＤの一覧である着席乗車予約旅客リスト４２３と、立席乗車予約旅客の旅客ＩＤの一覧である立席乗車予約旅客リスト４２４と、を格納している、
着席確率算出部２２０は、駅に停車中の列車について、継続乗車時の着席確率と、乗車時の着席確率とを算出する。具体的には、継続乗車時の着席確率については、継続乗車着席制御部２１３による立席の継続乗客の着席への変更がなされた後の空席数がゼロの場合、当該列車の当該駅における継続乗車時の着席確率を「０（ゼロ）」とし、空席数が１以上の場合には、継続乗車時の着席確率を「１」とする。
また、乗車時の着席確率については、滞留管理部２１５によって計数された立席予約旅客の人数が１以上の場合には、当該列車の当該駅における優先乗車時着席確率、及び、一般乗車時着席確率をともに「０（ゼロ）」とし、立席予約旅客の人数がゼロの場合は、優先乗車時着席確率、及び、一般乗車時着席確率をともに「１」とする。
着席確率算出部２２０によって算出された着席確率は、予測着席確率データ４４０として記憶される。図１１は、予測着席確率データ４４０のデータ構成の一例を示す図である。図１１によれば、予測着席確率データ４４０は、各列車４４１の各駅４４２における予測着席確率４４３として、継続乗車着席確率４４３ａと、優先乗車着席確率４４３ｂと、一般乗車着席確率４４３ｃとを対応付けて格納している。
混雑率算出部２３０は、列車の駅間の混雑率を算出する。具体的には、各駅に停車中の列車それぞれについて、当該列車に乗車予定の滞留旅客が全て乗車したと仮定した場合の、当該駅から次の停車駅までの駅間の予測される混雑率を算出する。予測混雑率は、当該列車の定員人数に対する、当該列車の継続乗車の乗客の人数と、当該列車に乗車予定の滞留旅客の人数との合計の比率として算出する。
混雑率算出部２３０によって算出された混雑率は、予測混雑率データ４３０として記憶される。図１２は、予測混雑率データ４３０のデータ構成の一例を示す図である。図１２によれば、予測混雑率データ４３０は、列車４３１それぞれの駅間４３２それぞれに、予測混雑率４３３を対応付けて格納している。
列車運行制御部２４０は、予め定められた計画ダイヤに従って、列車の仮想的な運行を制御する。
ここで、計画ダイヤは、計画ダイヤデータ３２０として記憶されている。図１３は、計画ダイヤデータ３２０のデータ構成の一例を示す図である。図１３によれば、計画ダイヤデータ３２０は、列車毎に生成され、列車番号３２１と、列車種別３２２とを格納しているとともに、運行区間内での停車駅３２３それぞれに、着時刻３２４と、発時刻３２５とを対応付けて格納している。列車種別３２２は、各駅停車や快速といった停車駅による分類や、上り／下りといった進行方向の別である。
列車運行制御部２４０は、計画ダイヤを運用ダイヤとし、この運用ダイヤに従って列車の仮想的な運行（シミュレーション）を制御する。
運用ダイヤは、運用ダイヤデータ３３０として記憶される。図１４は、運用ダイヤデータ３３０のデータ構成の一例を示す図である。図１４によれば、運用ダイヤデータ３３０は、列車毎に生成され、列車番号３３１と、列車種別３３２とを格納しているとともに、運行区間内での停車駅３３３それぞれに、着時刻３３４と、発時刻３３５と、発時更新３３６の有無とを対応付けて格納している。発時更新３３６は、対応する駅からの列車の発車時に、列車運行制御部２４０による当該列車の遅延制御や、着発時再探索部２５２による各旅客の列車乗継経路の再探索といった所定の処理が行われたか否かを示すフラグである。
列車運行制御部２４０は、運用ダイヤに基づく列車の着時刻となると、当該列車が該当する駅に到着可能かを判断する。具体的には、運用ダイヤのうちのシミュレーション時刻が既に経過したダイヤ部分である実績ダイヤをもとに、当該駅における先行列車が発車済みであり、且つ、発車から所定時分が経過しているならば、到着可能と判断する。到着可能ならば、当該列車を到着させると判断して、現在時刻を実績の着時刻として実績ダイヤを更新する。一方、到着可能でないならば、当該列車の着時刻を所定時分（例えば、１分）遅らせた時刻として、運用ダイヤを修正する。
実績ダイヤは、運用ダイヤのうちのシミュレーション時刻が既に経過して運用が完了したダイヤであり、実績ダイヤデータ３４０として記憶される。図１５は、実績ダイヤデータ３４０のデータ構成の一例を示す図である。図１５によれば、実績ダイヤデータ３４０は、計画ダイヤデータ３２０と同様に、列車毎に生成され、列車番号３４１と、列車種別３４２とを格納しているとともに、運行区間内での停車駅３４３それぞれに、着時刻３４４と、発時刻３４５とを対応付けて格納している。
また、列車運行制御部２４０は、運用ダイヤに基づく列車の発時刻となると、当該列車を該当する駅から発車させるか否かを判断する。具体的には、当該列車に対する旅客の乗降に要する時間（乗降時間）を乗降客数等に基づいて算出し、この乗降時間を運用ダイヤ上の停車時分と比較する。乗降時間が停車時分以内ならば、停車時分内に旅客の乗降が終了して列車を発車させると判断し、現在時刻を当該列車の実績の発時刻として実績ダイヤを更新する。
一方、乗降時間が停車時分を超えるならば、停車時分内に旅客の乗降が終了せずに遅延が発生したと判断し、発生した遅延に合わせて運用ダイヤを修正する。すなわち、算出した乗降時間と、運用ダイヤ上の停車時分との差を、発生した遅延時分とする。そして、当該列車の当該駅の発時刻と、次の停車駅における着時刻とを、遅延時分だけ遅らせた時刻として運用ダイヤを修正する。その結果、次の停車駅における修正後の着時刻が発時刻より遅くなる場合には、当該列車の次の停車駅以降の運用ダイヤ全体を、遅延時分だけ遅らせるように修正する。
乗降時間ｔｎは、例えば、当該列車の到着時の車内人数ｙ、降車人数ｘ１、及び、乗車人数ｘ２から、次式（１）に従って算出する。
Ｔｎ＝Ａ・（ｘ１＋ｘ２）・２＋Ｂ・（ｘ１＋ｘ２）＋Ｃ・ｙ ・・（１）
式（１）において、Ａ，Ｂ，Ｃは定数であり、例えば、Ａ＝−０．００３１、Ｂ＝０．７９０８、Ｃ＝０．００３、である。
列車は、列車データ３８０によって管理される。図１６は、列車データ３８０のデータ構成の一例を示す図である。図１６によれば、列車データ３８０は、列車毎に生成され、列車番号３８１と、運行区間３８２と、定員３８３と、座席数３８４と、運行状況３８５と、乗客データ３８６と、乗降実績データ３９０とを格納している。運行状況３８５、乗客データ３８６、および乗降実績データ３９０は、シミュレーションの進行に応じて随時更新されるデータである。
運行状況３８５は、当該列車の現在（シミュレーション時刻）の運行状況であり、具体的には、走行中ならばその駅間を格納し、停車中ならばその停車駅を格納している。乗客データ３８６は、当該列車に現在乗車中の旅客（乗客）についてのデータであり、立席の乗客の旅客ＩＤの一覧である立席乗客リスト３８７と、立席の乗客の旅客ＩＤの一覧である着席乗客リスト３８８とを含んでいる。
乗降実績データ３９０は、駅における旅客の乗車及び降車についてのデータであり、当該列車の停車駅３９１毎に生成され、当該駅に到着時の立席乗客の人数３９２と、着席乗客の人数３９３と、着時立席乗客人数３９２および着時着席乗客人数３９３の合計である着時合計乗客人数３９４と、立席乗客のうちの降車人数３９５と、着席乗客のうちの降車人数３９６と、立席降車人数３９５および着席降車人数３９６の合計である合計降車人数３９７と、立席乗車の人数３９８と、着席乗車の人数３９９と、立席乗車人数３９８および着席乗車人数３９９の合計である合計乗車人数４００と、発車時の立席乗車の人数４０１と、発車時の着席乗車の乗客人数４０２と、発時立席乗客人数４０１および発時着席乗客人数４０２の合計である発時合計乗客人数４０３と、発車時の乗車率４０４とを格納している。発時乗車率４０４は、定員３８３に対する発時合計乗客人数４０３の比率である。
図６に戻り、列車乗継経路探索部２５０は、出現時探索部２５１と、着発時再探索部２５２とを有し、計画ダイヤや運用ダイヤといった各種のダイヤをもとに、旅客の行動属性に応じた列車乗継経路を探索する。
出現時探索部２５１は、出現制御部２１１によって出現された旅客を対象として、当該旅客の出現駅から目的駅に至る列車乗継経路の探索を行う。具体的には、対象旅客の出現時刻以降の所定の時間範囲（例えば、２時間）の運用ダイヤに基づいて、出現駅から目的駅までの駅範囲となる経路探索ネットワークを初期生成する。
次いで、参照シミュレーションの結果を用いて、初期生成した経路探索ネットワークの着席アーク、及び、駅間アークのコストを変更する。参照シミュレーションとは、同一の計画ダイヤに対して過去に行われた旅客流動シミュレーションである。すなわち、着席アークそれぞれに対応する着席確率を、参照シミュレーションの結果を用いて算出する。着席アークのうち、着席移行停車アーク２２ｃの着席確率（継続乗車着席確率）は、該当列車の該当駅への到着時の立席の継続乗客の人数に対する停車中に立席から着席に移行した乗客の人数の割合として算出する。優先着席乗車アーク２６ａの着席確率は、該当駅における該当列車に乗車予定の優先滞留旅客の人数に対する、該当列車に乗車して着席した優先滞留旅客の人数の割合として算出する。一般着席乗車アーク２６ｃの着席確率は、該当駅における該当列車に乗車予定の一般滞留旅客の人数に対する、該当列車に乗車して着席した一般滞留旅客の人数として算出する。
さらに、予測着席確率データ４４０を参照し、着席アークのうち、着席確率算出部２２０によって着席確率が算出されている着席アークについては、この着席確率に変更する。
なお、参照シミュレーションを用いない場合には、各着席アークに対応する着席確率を全て「０（ゼロ）」とする。
そして、各着席アークについて、対応する着席確率が、当該旅客の行動属性に応じた着席可能認知確率未満である場合、当該着席アークのコストを「∞（無限大：非常に大きな値）」に変更する。
着席可能認知確率は、行動属性設定テーブル３６０にて定められている。図１７は、行動属性設定テーブル３６０のデータ構成の一例を示す図である。図１７によれば、行動属性設定テーブル３６０は、行動属性３６１と、旅客が着席可能とみなす着席確率である着席可能認知確率３６２とを対応付けて格納している。この着席可能認知確率３６２によって、旅客が着席可能とみなす着席確率の閾値（下限値）が設定される。
また、駅間アークについては、参照シミュレーションの結果を参照して算出する。例えば、混雑率は、該当列車の定員に対する該当列車の該当駅間の乗客の人数の割合として算出する。更に、予測混雑率データ４３０を参照し、駅間アークのうち、混雑率算出部２３０によって予測混雑率が算出されている駅間アークについては、この予測混雑率に変更する。
そして、各駅間アークについて、混雑率を変数とする所定の混雑不効用関数Ｆに基づいて混雑不効用値Ｕｃを算出し、算出した混雑不効用値Ｕｃに応じて着席駅間アーク２０ａ及び立席駅間アーク２０ｂのそれぞれのコスト（重みづけ）を変更する。このとき、立席駅間アーク２０ｂのほうが着席駅間アーク２０ａよりもコストが大きくなるようにする。
なお、参照シミュレーションを用いない場合には、混雑率に応じた駅間アークのコスト変更を実施しない。
そして、コストを変更した後の経路探索ネットワークに基づいて、出現駅から目的駅に至る経路であって、経由する各アークのコストが最小となる経路を、対象旅客の列車乗継経路として設定する。
着発時再探索部２５２は、各駅への列車の着発時に、当該駅に係る全ての旅客を対象とした列車乗継経路の再探索を行う。このとき、再探索の対象となる旅客は、当該駅に停車中の列車の乗客、及び、当該駅の滞留旅客である。
具体的には、対象の旅客それぞれについて、出現時探索部２５１による列車乗継経路の探索と同様に、目的駅までの列車乗継経路を探索する。すなわち、対象旅客の現在駅から目的駅までの駅範囲となる経路探索ネットワークを初期生成する。このとき、対象の旅客が停車中の列車の着席乗客ならば、当該列車の当該駅への着席着ノード１０ａを出発ノードとし、立席乗客ならば、当該列車の当該駅への立席着ノード１０ｂを出発ノードとする経路探索ネットワークを生成する。或いは、対象の旅客が一般滞留旅客ならば、当該駅における現在時刻（現在のシミュレーション時刻の意）の直後の一般滞留ノード１４ｂを出発ノードとし、優先滞留旅客ならば、当該駅における現在時刻の直後の優先滞留ノード１４ａを出発ノードとする経路探索ネットワークを生成する。更に、対象の旅客が、停車中の列車に関する着席乗車予約旅客又は立席乗車予約ならば、該当する列車の着席乗車予約ノード１６ａ又は立席乗車予約ノード１６ｂを出発ノードとする経路探索ネットワークを生成する。
そして、生成した経路探索ネットワークにおいて、参照シミュレーションの結果や、予測着席確率データ４４０、予測混雑率データ４３０を用いて、着席アークや駅間アークのコストを変更し、経路探索ネットワークに基づいて、現在駅から目的駅までの経路を探索し、現在駅以降の列車乗継経路を更新する。
不効用値算出部２６０は、計画ダイヤや運用ダイヤといった各種ダイヤに対する旅客の不効用値を算出する。ダイヤに対する旅客の不効用値Ｕは、次式（２）により与えられる。
Figure 0006231946
 式（２）において、α，β，γ，δは定数であり、例えば、α＝０．０１９，β＝４．５２，γ＝５．６３，δ＝１．２０２、である。また、ｊは、旅客の出現駅から目的駅に至る実際の列車乗継経路中の列車で通過した駅間の集合である。ｔｊは、該当する駅間ｊの走行時間（乗車時間）であり、ｃｊは、該当する駅間ｊの乗車率である。Ｎは、旅客の列車乗継経路中の乗り換え回数である。ＴＷは、旅客の待ち時間であり、列車乗継経路中の各乗り換えの際の待ち時間の総和である。ＴＲは、乗車時間であり、列車乗継経路中に乗車した各列車の乗車時間の総和である。不効用値算出部２６０が算出した不効用値は、不効用値データ４５０として記憶される。
記憶部３００は、処理部２００がシミュレーション装置１を統合的に制御するための諸機能を実現するためのシステムプログラムや、本実施形態を実現するための各種のプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、操作入力部１１０からの入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、シミュレーションプログラム３１０と、計画ダイヤデータ３２０と、運用ダイヤデータ３３０と、実績ダイヤデータ３４０と、旅客出現確率テーブル３５０と、行動属性設定テーブル３６０と、旅客管理データ３７０と、列車データ３８０と、滞留旅客データ４１０と、乗車予約旅客データ４２０と、予測混雑率データ４３０と、予測着席確率データ４４０と、不効用値データ４５０とが記憶される、
［処理の流れ］
（Ａ）シミュレーション処理
図１８は、本実施形態の旅客流動シミュレーション処理の流れを説明するためのフローチャートである。この処理は、処理部２００が、シミュレーションプログラム３１０を実行することで実現される。
図１８によれば、先ず、初期設定として、シミュレーション時刻である現在時刻ｔを、所定の開始時刻ｔ０に設定する（ステップＡ１）。また、各列車の計画ダイヤを運用ダイヤに設定する（ステップＡ３）。
次いで、出現制御部２１１が旅客出現処理を行って、各駅に旅客を出現させる。すなわち、対象線区内の全ての駅を対象としたループＡの処理を行う。ループＡでは、旅客出現確率テーブル３５０に従って、行動属性毎に、当該駅を出現駅とし他の各駅を目的駅とする旅客の出現人数を決定する（ステップＡ５）。次いで、出現させると決定した各旅客を対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、出現時探索部２５１が、当該旅客を対象とした経路探索処理（図２３参照）を行って、当該旅客の出現駅から目的駅に至る列車乗継経路を設定する（ステップＡ７）。そして、当該旅客を当該駅に出現させる（ステップＡ９）。ループＢ，ループＡはこのように行われる。
続いて、対象線区内の全ての駅を対象とするループＣの処理を行う。ループＣでは、着時処理（図１９参照）を行う（ステップＡ１１）。次いで、発時処理（図２０〜図２２参照）を行う（ステップＡ１３）。ループＣはこのように行われる。
対象線区内の全ての駅を対象としたループＣの処理を終了とすると、続いて、列車運行制御部２４０が、現在時刻ｔが所定の終了時刻ｔｅに達したかを判断する。終了時刻ｔｅに達していないならば（ステップＡ１５：ＮＯ）、現在時刻ｔを所定時分Δｔ（例えば、１分）だけ進め（ステップＡ１７）、ステップＡ５に戻る。一方、現在時刻ｔが終了時刻ｔｅに達しているならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、不効用値算出部２６０が、計画ダイヤ及び実績ダイヤそれぞれに対する各旅客の不効用値を算出する（ステップＡ１９）。以上の処理を行うと、本処理は終了となる。
（Ｂ）着時処理
図１９は、着時処理の流れを説明するフローチャートである。先ず、列車運行制御部２４０が、現在時刻ｔが、運用ダイヤに基づく何れかの列車（着列車）が何れかの駅への着時刻となったかを判断する。着時刻ならば（ステップＢ１：ＹＥＳ）、続いて、実績ダイヤ等を参照して、当該列車が到着可能か否かを判断する。到着可能でないならば（ステップＢ３：ＮＯ）、当該列車の当該駅への着時刻を所定時分（例えば、１分）遅らせて、運用ダイヤを更新する（ステップＢ３５）。
一方、到着可能ならば（ステップＢ３：ＹＥＳ）、現在時刻ｔを当該列車の実績の着時刻として実績ダイヤを更新する（ステップＢ５）。続いて、着発時再探索部２５２が、当該駅にかかる全ての旅客を対象とした経路探索処理（図２３参照）を行って、各旅客の当該駅以降の列車乗継経路を更新する（ステップＢ７）。次いで、降車制御部２１２が、当該列車の乗客のうち、当該駅で降車する乗客を判断し、判断した乗客を当該列車から降車させる（ステップＢ９）。
続いて、継続乗車着席制御部２１３が、当該列車の空席数を算出する（ステップＢ１１）。また、当該列車の乗客のうち、立席の継続乗客人数を算出する（ステップＢ１３）。そして、空席数と立席の継続乗車人数とを比較し、空席数が立席の継続乗客人数以上ならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、全ての立席の継続乗客を着席させる（ステップＢ１７）。一方、空席数が立席の継続乗客人数未満ならば（ステップＢ１５：ＮＯ）、立席の継続乗客のうち、空席数だけの乗客を着席させる（ステップＢ１９）。そして、着席確率算出部２２０が、当該列車の当該駅における継続乗車着席確率を「０」とする（ステップＢ２１）。
その後、滞留管理部２１５が、再度、当該列車の空席数を算出する（ステップＢ２３）。そして、当該駅の当該列車に乗車予定の滞留旅客のうち、優先滞留旅客から優先的に、空席数だけの滞留旅客を着席乗車予約旅客とし（ステップＢ２５）、それ以外の滞留旅客を立席乗車予約旅客とする（ステップＢ２７）。その結果、立席乗車予約旅客人数が「１」以上ならば（ステップＢ２９：ＹＥＳ）、着席確率算出部２２０が、当該駅の当該列車への一般乗車着席確率、及び、優先乗車着席確率をともに「０」とする（ステップＢ３１）。一方、立席乗車予約旅客数が「０」ならば（ステップＢ２９：ＮＯ）、着席確率算出部２２０は、当該駅の当該列車への一般乗車着席確率、及び、優先乗車着席確率をともに「１」とする（ステップＢ３３）。以上の処理を行うと、着時処理を終了する。
（Ｃ）発時処理
図２０〜図２２は、発時処理の流れを説明するフローチャートである。先ず、列車運行制御部２４０が、現在時刻ｔが運用ダイヤで定められる何れかの列車（発列車）の何れかの駅からの発時刻であるかを判断する。発時刻ならば（ステップＣ１：ＹＥＳ）、当該列車について当該駅での発時更新済みであるか否かを判断する。発時更新済みならば（ステップＣ３：ＹＥＳ）、図２１のステップＤ１７に移行する。
発時更新済みでないならば（ステップＣ３：ＮＯ）、滞留管理部２１５が、当該駅の一般滞留旅客のうち、滞留時間が所定時間以上の旅客を、優先滞留旅客とする（ステップＣ５）。続いて、着発時再探索部２５２が、当該駅にかかる全ての旅客を対象とした経路探索処理（図２３参照）を行って、各旅客の当該駅以降の列車乗継経路を更新する（ステップＣ７）。そして、降車制御部２１２が、この列車乗継経路の更新の結果、当該列車の乗客のうち、新たに当該駅において降車予定となった乗客を降車させる（ステップＣ９）。
続いて、滞留管理部２１５が、当該列車の空席数を算出する（ステップＣ１１）。そして、当該発列車に乗車予定の滞留旅客のうち、優先滞留旅客を優先的に、空席数だけの旅客を着席乗車予約旅客とし（ステップＣ１３）、それ以外の旅客を立席乗車予約旅客とする（ステップＣ１５）。その結果、立席乗車予約旅客人数が「１」以上ならば（ステップＣ１７：ＹＥＳ）、着席確率算出部２２０が、当該駅の当該列車への一般乗車着席確率、及び、優先乗車着席確率を「０」とする（ステップＣ１９）。一方、立席乗車予約人数が「０」ならば（ステップ１７：ＮＯ）、当該駅の当該列車への一般乗車着席確率、及び、優先乗車着席確率を「１」とする（ステップＣ２１）。
その後、混雑率算出部２３０が、当該列車の乗車予約旅客の全てが当該列車に乗車したと仮定した場合の、当該駅から次の停車駅までの駅間の予測混雑率を算出する（ステップＣ２３）。
続いて、図２１に示すように、着発時再探索部２５２が、当該駅にかかる全ての旅客を対象とした経路探索処理（図２３参照）を行って、各旅客の当該駅以降の列車乗継経路を更新する（ステップＤ１）。そして、降車制御部２１２が、この列車乗継経路の更新の結果、当該列車の乗客のうち、新たに当該駅において降車予定となった乗客を降車させる（ステップＤ３）。
次いで、列車運行制御部２４０が、当該駅における当該列車降車人数と、乗車予定人数とから、当該発列車の当該駅での旅客の乗降に要する乗降時間を算出する（ステップＤ５）。そして、算出した乗降時間を運用ダイヤにおける停車時分と比較することで、発遅延が生じるかを判断する（ステップＤ７）。
発遅延が生じるならば（ステップＤ９：ＹＥＳ）、算出した乗降時間と運用ダイヤにおける停車時分との差を遅延時分として算出し（ステップＤ１１）、当該発列車の発時刻をこの遅延時分だけ遅延させて運用ダイヤを修正する（ステップＤ１３）。このとき、この運用ダイヤの修正に伴い、必要に応じて他の列車の運用ダイヤを修正する。そして、当該発列車の当該駅の発時更新を“済み”とする（ステップＤ１５）。
一方、発遅延が生じないならば（ステップＤ９：ＮＯ）、継続乗車着席制御部２１３が、当該発列車の空席数を算出する（ステップＤ１７）。その結果、空席が有る場合、当該発列車の立席の継続乗客のうち、空席数の乗客を着席させる（ステップＤ１９）。
続いて、滞留管理部２１５が、再度、当該列車の空席数を算出する（ステップＤ２１）。そして、当該列車に乗車予定の滞留旅客のうち、空席数の旅客を着席乗車予約旅客とし、空整数以上の滞留旅客を、立席乗車予約旅客とする（ステップＤ２３）。
その後、乗車制御部２１４が、立席乗車予約旅客を立席乗客とし、着席乗車予約旅客を着席乗客として、乗車予約旅客を当該列車に乗車させる（ステップＤ２７）。そして、列車運行制御部２４０が、現在時刻ｔを当該列車の実績の発時刻として実績ダイヤを更新する（ステップＤ２９）。
続いて、図２２に示すように、当該駅に停車中の他の列車が存在するかを判断する。停車中の列車が存在するならば（ステップＥ１：ＹＥＳ）、滞留管理部２１５が、当該駅の一般滞留旅客のうち、滞留時間が所定時間以上の旅客を優先滞留旅客とする（ステップＥ３）。次いで、着発時再探索部２５２が、当該駅にかかる全ての旅客を対象とした経路探索処理（図２３参照）を行って、各旅客の当該駅以降の列車乗継経路を更新する（ステップＥ５）。
続いて、当該駅に停車中の他の各列車を対象としたループＤの処理を行う。ループＤでは、降車制御部２１２が、この列車乗継経路の更新の結果、当該列車の乗客のうち、新たに当該駅において降車予定となった乗客を降車させる（ステップＥ７）。次いで、滞留管理部２１５が、当該列車の空席数を算出する（ステップＥ９）。そして、当該発列車に乗車予定の滞留旅客のうち、優先滞留旅客を優先的に、空席数だけの旅客を着席乗車予約旅客とし（ステップＥ１１）、それ以外の旅客を立席乗車予約旅客とする（ステップＥ１３）。
その結果、立席乗車予約旅客人数が「１」以上ならば（ステップＥ１５：ＹＥＳ）、着席確率算出部２２０が、当該駅の当該列車への一般乗車着席確率、及び、優先乗車着席確率を「０」とする（ステップＥ１７）。一方、立席乗車予約人数が「０」ならば（ステップＥ１５：ＮＯ）、当該駅の当該列車への一般乗車着席確率、及び、優先乗車着席確率を「１」とする（ステップＥ１９）。ループＤはこのように行われる。停車中の列車の全てを対象としたループＤの処理を終了すると、発時処理を終了する。
（Ｄ）経路探索処理
図２３は、経路探索処理の流れを説明するフローチャートである。図２３によれば、対象旅客それぞれについてのループＥの処理を行う。ループＥでは、運用ダイヤに基づいて、対象旅客の現在駅を出発駅とし、目的駅までの駅範囲となる、経路探索ネットワークを初期生成する（ステップＦ１）。このとき、各アークのコストは、始端ノードと終端ノードとの基準時刻の差とする。次いで、参照シミュレーションの有無を判断する。参照シミュレーションが無いならば（ステップＦ３：ＮＯ）、経路探索ネットワークに含まれる全ての着席アークのコストを「∞（非常に大きな値）」に変更する（ステップＦ２３）。
一方、参照シミュレーションが有るならば（ステップＦ３：ＹＥＳ）、経路探索ネットワークに含まれる着席アークそれぞれを対象としたループＦの処理を行う。ループＦでは、参照シミュレーションの結果をもとに、対象着席アークに対応する着席確率を算出する（ステップＦ５）。次いで、対応する予測着席確率が算出されているかを判断し、算出されているならば（ステップＦ７：ＹＥＳ）、着席確率を、この予測着席確率に変更する（ステップＦ９）。算出されていないならば（ステップＦ７：ＮＯ）、着席確率をそのままとする。
続いて、着席確率を、仮想旅客の行動属性に応じた着席可能認知確率と比較し、着席確率が着席可能認知確率未満ならば（ステップＦ１１：ＮＯ）、対象着席アークのコストを「∞を示す所定値」に変更する（ステップＦ１３）。ループＦの処理はこのように行われる。
経路探索ネットワークに含まれる全ての着席アークを対象としたループＦの処理を行うと、続いて、経路探索ネットワークに含まれる駅間アークそれぞれを対象としたループＧの処理を行う。ループＧでは、参照シミュレーションの結果をもとに、対象駅間アークに対応する駅間の混雑率を算出する（ステップＦ１５）。次いで、対応する予測混雑率が算出されているかを判断し、算出されているならば（ステップＦ１７：ＹＥＳ）、混雑率を、この予測混雑率に変更する（ステップＦ１９）。そして、混雑率に基づいて、対象駅間アークのコストを変更する（ステップＦ２１）。このとき、対象駅間アークである着席駅間アーク２０ａ及び立席駅間アーク２０ｂのうち、着席駅間アーク２０ａのほうが、立席駅間アークよりもコストが大きくなるように変更する。ループＧの処理はこのように行われる。
経路探索ネットワークに含まれる全ての駅間アークを対象としたループＧの処理を行うと、経路探索ネットワークに基づいて出発駅から目的駅に至る経路を探索し、対象旅客の列車乗継経路として設定する（ステップＦ２５）。ループＥはこのように行われる。全ての対象旅客についてのループＥの処理を行うと、経路探索処理を終了する。
［作用効果］
このように、本実施形態によれば、列車の着席可能性を考慮した旅客流動シミュレーションが可能となる。すなわち、着席乗客が降車した場合に、降車した着席乗客数に応じた数の立席乗客を着席に変更したり、滞留旅客が乗車した場合に、乗車した滞留旅客を空席数に応じて着席／立席の何れかとすることで、列車の乗客を着席／立席に区別して管理する。また、着席乗車と立席乗車それぞれに対応付けた重み付けと、列車の着席可能性とを用いて、旅客の列車乗継経路を再探索する。これにより、着席／立席の何れになるかによって列車乗継経路が変化し得る様子を模擬することが可能となる。
また、列車の着発の度に、列車乗継経路の再探索が実行される。これにより、列車運行に遅延が生じた場合や、旅客が乗車予定の列車に着席できないと判断した場合など、状況に応じて旅客の列車乗継経路が動的に変化する様子を模擬することが可能となる。
また、乗車人数に応じた混雑指標値を用いて、立席乗車に対する重み付けが可変される。一般的に、着席乗車は、立席乗車に比較して混雑の影響をさほど受けない。また、乗車人数が多いほど、混雑の影響が大きくなる。これにより、着席乗車と立席乗車とを区別したより精度の高い旅客行動シミュレーションが可能となる。
また、乗車した滞留旅客のうち、優先的に着席とする旅客が、当該滞留旅客の滞留時間を用いて判断される。これにより、駅における列車の待ち時間が長いほど、乗車待ちをしていて乗車すれば着席できる可能性が高まるといった状況を模擬することが可能となる。
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
１ シミュレーション装置
１１０ 操作入力部、１２０ 表示部、１３０ 通信部
２００ 処理部
２１０ 旅客管理部
２１１ 出現制御部、２１２ 降車制御部、２１３ 継続乗車着席制御部
２１４ 乗車制御部、２１５ 滞留管理部
２２０ 着席確率算出部、２３０ 混雑率算出部、２４０ 列車運行制御部
２５０ 列車乗継経路探索部、２５１ 出現時探索部、２５２ 着発時再探索部
２６０ 不効用値算出部
３００ 記憶部
３１０ シミュレーションプログラム
３２０ 計画ダイヤデータ、３３０ 運用ダイヤデータ、３４０実績ダイヤデータ
３５０ 旅客出現確率テーブル、３６０ 行動属性設定テーブル
３７０旅客データ、３８０ 列車データ、４１０滞留旅客データ
４２０ 乗車予約旅客データ、４３０ 予測混雑率データ
４４０ 予測着席確率データ、４５０ 不効用値データ
１０ 着ノード、１０ａ 着席着ノード、１０ｂ 立席着ノード
１２ 発ノード、１２ａ 着席発ノード、１２ｂ 立席発ノード
１４ 滞留ノード、１４ａ 優先滞留ノード、１４ｂ 一般滞留ノード
１６ａ 着席乗車予約ノード、１６ｂ 立席乗車予約ノード
２０ 駅間アーク、２０ａ 着席駅間アーク、２０ｂ 立席駅間アーク
２２ 停車アーク
２２ａ 着席停車アーク、２２ｂ 立席停車アーク、２２ｃ 着席移行停車アーク
２４（２４ａ，２４ｂ） 降車アーク
２６ 乗車アーク
２６ａ 優先着席乗車アーク、２６ｂ 優先立席乗車アーク
２６ｃ 一般着席乗車アーク、２６ｄ 一般立席乗車アーク
２８ 滞留アーク
２８ａ 優先継続滞留アーク、２８ｂ 一般継続滞留アーク
２８ｃ 優先移行滞留アーク

Claims (6)

  1. シミュレーション時刻を時々刻々と計時し、出現駅と目的駅とが定められた仮想旅客の当該出現駅への出現制御、前記出現駅から前記目的駅までの乗車列車を特定した所与の列車乗継経路に沿って前記仮想旅客を乗降させる乗降制御、前記仮想旅客の乗降人数に応じた遅延制御を含む所与の列車ダイヤに沿った列車の運行制御、を含む旅客流動シミュレーションをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記仮想旅客それぞれについて、乗車中の列車の識別情報、及び、当該乗車の着席／立席の区別を少なくとも含む状況情報を管理する個別旅客状況管理手段、
    予め定められた座席数と前記状況情報とを用いて各列車の着席可能性を算出する着席可能性算出手段、
    着席乗車と立席乗車それぞれに対応づけられた重み付けと、前記着席可能性とを用いて、前記列車乗継経路の再探索を実行する再探索実行手段、
    着席乗客（着席乗車の仮想旅客のこと。以下同じ）が前記乗降制御によって降車した場合に、降車した当該着席乗客の数に応じた数の当該列車の立席乗客（立席乗車の仮想旅客のこと。以下同じ）を着席に変更する継続乗車着席制御手段、
    滞留旅客（駅に滞留していた仮想旅客のこと。以下同じ）が前記乗降制御によって乗車した場合に、乗車した当該滞留旅客を、前記継続乗車着席制御手段による変更制御後の当該列車の空席数を用いて、着席及び立席の何れかとする乗車時制御手段、
    として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
  2. 前記再探索実行手段は、列車の着発の度に前記再探索を実行する、
    請求項１に記載のプログラム。
  3. 前記着席可能性判定手段は、前記座席数と、前記乗降制御によって降車した着席乗客の数と、当該列車の立席乗客の数と、前記乗降制御によって乗車した滞留旅客の数とを用いて、着席できる可能性の程度を示す指標値として前記着席可能性を算出する、
    請求項１又は２に記載のプログラム。
  4. 乗車人数に応じた混雑指標値を用いて立席乗車に対応する前記重み付けを可変に算出する手段、
    として前記コンピュータを更に機能させるための請求項１〜３の何れか一項に記載のプログラム。
  5. 前記乗車時制御手段は、前記乗降制御によって乗車した滞留旅客のうち、優先的に着席とする旅客を、当該滞留旅客の滞留時間を用いて判断する、
    請求項１〜４の何れか一項に記載のプログラム。
  6. シミュレーション時刻を時々刻々と計時し、出現駅と目的駅とが定められた仮想旅客の当該出現駅への出現制御、前記出現駅から前記目的駅までの乗車列車を特定した所与の列車乗継経路に沿って前記仮想旅客を乗降させる乗降制御、前記仮想旅客の乗降人数に応じた遅延制御を含む所与の列車ダイヤに沿った列車の運行制御、を含む旅客流動シミュレーションを実行するシミュレーション装置であって、
    前記仮想旅客それぞれについて、乗車中の列車の識別情報、及び、当該乗車の着席／立席の区別を少なくとも含む状況情報を管理する個別旅客状況管理手段と、
    予め定められた座席数と前記状況情報とを用いて各列車の着席可能性を算出する着席可能性算出手段と、
    着席乗車と立席乗車それぞれに対応づけられた重み付けと、前記着席可能性とを用いて、前記列車乗継経路の再探索を実行する再探索実行手段と、
    着席乗客が前記乗降制御によって降車した場合に、降車した当該着席乗客の数に応じた数の当該列車の立席乗客を着席に変更する継続乗車着席制御手段と、
    滞留旅客が前記乗降制御によって乗車した場合に、乗車した当該滞留旅客を、前記継続乗車着席制御手段による変更制御後の当該列車の空席数を用いて、着席及び立席の何れかとする乗車時制御手段と、
    を備えたシミュレーション装置。
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