JP2015060570A - 運行計画作成装置及び運行計画作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電設備の充電負荷に基づいた所定の制約を満たす運行計画を作成することができる電動車両の運行計画作成装置を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態に係る運行計画作成装置は、予測手段と作成手段とを備える。予測手段は、複数の電動車両が運行計画に基づいて運行される場合に、電動車両の運行経路上に配置された複数の充電拠点で各電動車両に搭載された蓄電池を充電するために、充電拠点が各時刻で必要とする充電電力を予測する。作成手段は、予測手段を用いて、充電拠点及び蓄電池の少なくとも一方に関する所定の制約を満たすように複数の電動車両の運行計画を作成する
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、運行計画作成装置及び運行計画作成方法に関する。

近年、バスやＢＲＴ（Bus Rapid Transit）などの業務用の自動車の電動車両化が進められている。上記のような業務用の電動車両は、予め定められた運行計画（ダイヤ）に従って運行するために、短時間での充電を要求される場合がある。しかし、電動車両を短時間で充電するための中・急速充電は、一瞬で大量の電力を消費するため、多数の電動車両を同時に充電すると、地域系統全体の電力需給バランスが崩れたり、充電設備に重大な損傷が生じたり、予定通りの充電サービスを提供できずに電欠事故が発生したりする可能性がある。

このため、多数の電動車両の充電タイミングが特定の拠点・エリア・時間帯に集中しないように、各電動車両の充電タイミングを適切に管理し、計画的にピークシフトを図る必要が生じている。このような課題を解決するために、充電設備に接続済の電動車両の充電タイミングを制御することにより、地域の配電システムを安定させる方法が提案されている。

また、効率的な電動車両の運行計画を作成するための技術として、電動車両が満充電状態で充電拠点に長時間滞在しないように、運行経路を逐次的に決定することにより、電動車両の充電回数を減らす方法が提案されている。

しかし、これらの従来技術は、充電設備の充電負荷の制約と運行計画の作成とを同時に考慮したものではなかったため、充電設備の充電負荷の制約を満たす運行計画を作成することは困難であった。

特開２０１１−２４４５６３号公報 特開２０１１−１２０３２７号公報

充電設備の充電負荷に基づいた所定の制約を満たす運行計画を作成することができる電動車両の運行計画作成装置及び運行計画作成方法を提供する。

本発明の実施形態に係る運行計画作成装置は、予測手段と作成手段とを備える。予測手段は、複数の電動車両が運行計画に基づいて運行される場合に、電動車両の運行経路上に配置された複数の充電拠点で各電動車両に搭載された蓄電池を充電するために、充電拠点が各時刻で必要とする充電電力を予測する。作成手段は、予測手段を用いて、充電拠点及び蓄電池の少なくとも一方に関する所定の制約を満たすように複数の電動車両の運行計画を作成する

また、本発明の実施形態に係る運行計画作成方法は、複数の電動車両が運行計画に基づいて運行される場合に、電動車両の運行経路上に配置された複数の充電拠点で各電動車両に搭載された蓄電池を充電するために、充電拠点が各時刻で必要とする充電電力を予測し、予測された充電電力に基づいて、充電拠点及び蓄電池の少なくとも一方に関する所定の制約を満たすように複数の電動車両の運行計画を作成する。

図１は、運行計画作成装置を備えた運行計画管理システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１の運行計画管理システムに登録された登録車両の全運行経路の一例を示す図である。 図３は、図２の全運行経路に対して定められた基本ダイヤの一例である。 図４は、運行計画作成装置の動作の全体の流れを示すアクティビティ図である。 図５は、基本運行計画作成方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、図３の基本ダイヤに基づいて作成された仮の運行計画及び当該仮の運行計画に対して予測された充電負荷の一例を示す図である。 図７は、図６の仮の運行計画を局所的に変更して作成された運行計画の一例を示す図である。

（運行計画管理システムの構成）
以下、本発明の実施形態に係る運行計画作成装置について図面を参照して説明する。ここで、図１は運行計画作成装置を備えた運行計画管理システムの概略構成を示すブロック図である。

運行計画管理システムは、当該システムに登録された複数の電動車両１〜Ｎの運行計画を作成し、電動車両１〜Ｎの運行を管理するシステムであり、例えば、予め運行計画（ダイヤ）が利用者に公開されているバスやＢＲＴなどの電動車両の運行計画の作成や、運行の管理に使用することができる。運行計画管理システムは、当該システムに登録された複数の電動車両１〜Ｎ（例として電動車両１００を示す）と、各電動車両１〜Ｎに搭載された蓄電池を充電可能な充電設備（例として充電設備１１８を示す）と、電動車両１〜Ｎの運行計画を作成する運行計画作成装置１０４とを備える。電動車両１〜Ｎと、充電設備１１８と、運行計画作成装置１０４とはインターネット回線や専用の無線回線などにより相互に接続可能とされている。

電動車両１００は、運行計画管理システムに登録され、運行計画作成装置１０４が作成した運行計画によって定められた運行経路を運行する。ここで、運行計画とは、各電動車両１〜Ｎが運行する運行経路を後述する基本ダイヤに基づいて定めたもののことをいう。

運行計画管理システムに登録される電動車両には、電気自動車（ＥＶ）、ＢＲＴを含むＥＶバス、電動バイク、及び蓄電池により駆動される電車などが含まれる。運行計画管理システムに登録された電動車両１００は、運行計画作成装置１０４が作成した運行計画を通知される通信手段を備える。通信手段に運行計画が通知されることにより、各電動車両のドライバーは自車の運行経路を把握し、運行計画に従って電動車両を運行させることができる。通信手段として、計画記憶手段１０２を有する車載端末１０１や携帯電話などを使用することができる。

なお、運行計画管理システムには電動車両だけでなく、１台以上の非電動車両（ガソリン車など）１０３が登録されていてもよい。この場合、運行計画作成装置１０４は、電動車両１〜Ｎと非電動車両１０３とが混在した運行計画を作成し、電動車両１〜Ｎ及び非電動車両１０３が備える通信手段（車載端末１０１や携帯電話など）に運行計画を通知する。以下、運行計画管理システムに登録された電動車両１〜Ｎ及び非電動車両１０３を、登録車両と総称する。

充電設備１１８は、登録車両の運行経路上に設けられた複数の充電拠点１〜Ｍにそれぞれ設置されている。電動車両１〜Ｎに搭載された蓄電池は、充電設備から電力を供給されることにより充電される。充電設備１１８は、充放電管理手段１１９と充電器１〜Ｌとを備える。

充放電管理手段１１９は、充電設備１１８を管理するコントローラ装置であり、運行計画作成装置１０４と通信する通信手段１１７と、通信手段１１７を介して運行計画作成装置１０４から通知された設備利用計画（充電計画）を記憶する計画記憶手段１２０と、電動車両１〜Ｎに充電するための電力を蓄積する蓄電設備１２１と、ＰＣＳ（直流交流交換装置）１２４とを備える。充電設備１１８は、外部電源１２２からＰＣＳ１２４を介して外部供給電力を供給され、供給された電力を蓄電設備１２１に蓄積する。外部電源１２２として、系統から購入した電力を供給する供給手段や、各充電拠点が有する発電設備（例えば、太陽光発電設備やガスタービンなど）を使用することができる。また、充電設備１１８は、蓄電設備１２１を有さず、外部電源１２２から直接充電器１〜Ｌへ直接送電するように構成されてもよい。

運行計画作成装置１０４は、管理センターに設置されたサーバの計算機上のプログラム及び記憶手段として実現されている。運行計画作成装置１０４は、通信手段１０５と、計画更新判定手段１０６と、制約条件決定手段１０７と、運行計画作成手段１０８と、計画変更部抽出手段１０９と、通知情報生成手段１１０と、運行ダイヤ記憶手段１１１と、車両情報記憶手段１１２と、設備情報記憶手段１１３と、通知情報記憶手段１１４と、運行計画記憶手段１１５と、走行条件記憶手段１１６と、を備える。

通信手段１０５は、登録車両が備える通信手段（車載端末１０１や携帯電話など）と充電拠点１〜Ｍに設けられた各充電設備１１８の通信手段１１７と通信し、運行計画などの情報伝達を行う。

計画更新判定手段１０６は、運行計画作成装置１０４により作成された運行計画に従って登録車両の運行か開始された後、運行計画などを更新（再計画）するか否かを周期的にあるいは所定のタイミングで判定する。計画更新判定手段１０６は、車両情報記憶手段１１２から車両情報を受信し、設備情報記憶手段１１３から設備情報を受信し、走行条件記憶手段から走行条件を受信し、受信した情報に基づいて再計画レベルの判定を行う。すなわち、受信した情報と、運行計画などの更新（再計画）が必要か否かの判定基準と、を比較することにより、運行計画や車両運用計画などの各種の計画のいずれかを更新するか、あるいはしないかということを判定する。

判定基準として、例えば、現行の運行計画に基づく各電動車両の残存電力の推定値を使用し、現行の運行計画に基づく各電動車両の残存電力の推定値と、受信した情報に基づく各電動車両の残存電力の推定値とを比較し、受信した情報に基づく推定値が運行計画に基づく推定値を下回っている場合、運行計画を更新（再計画）するように判定してもよい。また、判定基準として、受信した情報に基づく各電動車両の残存電力の推定値を使用し、推定される残存電力が、充電拠点における最大充電電力で充電しても電動車両の出発時間までに所定の電力量を充電できない電力量である場合、運行計画を更新するように判定してもよい。

制約条件決定手段１０７は、車両情報記憶手段１１２から車両情報を受信し、設備情報記憶手段１１３から設備情報を受信し、通知情報記憶手段１１４から通知情報を記憶し、走行条件記憶手段１１６から走行条件を受信し、受信した情報に基づいて運行計画を決定するための所定の制約条件を決定する。制約条件は、充電拠点毎に決定されてもよいし、複数の充電拠点に対して決定されてもよい。

制約条件として、例えば、充電拠点における各時刻の充電電力の上限値（最大充電負荷）、充電拠点で充電可能な電力量の上限値（最大電力量）、充電拠点における蓄電池への充電時間の上限値（最大充電時間）、及び蓄電池に充電する際の電気料金の上限値（最大電気料金）などを使用することができる。最大充電負荷は、各充電拠点や全充電拠点に対して設定され、充電拠点が設けられたエリア全体の電力供給能力や、各充電拠点の契約電力などに応じて決定される。また、最大充電負荷は、電力供給業者（電力会社など）からデマンドレスポンス（ＤＲ）が発行された場合には、当該ＤＲ情報に応じて決定されることもある。これらの制約条件は、運行計画を決定するために使用することができる。

また、既存の運行計画の一部を固定することが制約条件とされてもよい。運行計画の一部を固定することにより、既存の運行計画をなるべく修正せずに更新することができる。この制約条件は、運行計画を作成するために使用することができる。なお、制約条件決定手段１０７には、予め定められた制約条件が記憶されていてもよい。

運行計画作成手段１０８は、制約条件決定手段１０７から制約条件を受信し、車両情報記憶手段１１２から車両情報を受信し、設備情報記憶手段１１３から設備情報を受信し、走行条件記憶手段１１６から走行条件を受信し、受信した情報に基づいて運行計画を作成する。運行計画作成手段１０８は、登録車両の運行が開始される前には、登録車両の運行を開始するための最初の運行計画（基本運行計画）を作成し、登録車両の運行が開始された後は、現行の運行計画の少なくとも一部を変更した新たな運行計画（更新運行計画）を作成する。更新運行計画の作成は、計画更新判定手段１０６が運行計画を更新すると判定した場合に行われる。運行計画作成手段１０８が作成した運行計画は、運行計画記憶手段１１５に記憶される。

運行計画作成手段１０８は、仮計画作成手段１２５と、充電負荷予測手段１２６と、運行計画決定手段１２７と、を備える。仮計画作成手段１２５は、後述する基本ダイヤに基づいて仮の運行計画を作成する。充電負荷予測手段は、仮計画作成手段１２５により作成された仮の運行計画に対して、充電拠点における各時刻の充電設備１１８の充電負荷（充電電力）を予測する。運行計画決定手段１２７は、充電負荷予測手段１２６が予測した充電負荷と制約条件決定手段１０７が決定した制約条件とに基づいて運行計画を決定する。

計画変更部抽出手段１０９は、計画更新判定手段１０６が運行計画を更新と判定した場合に、運行計画作成手段１０８が作成した更新運行計画と、運行計画記憶手段１１５から受信した現行の運行計画とを比較し、運行計画の変更部分を抽出し、通知情報生成手段１１０に送信する。

通知情報生成手段１１０は、計画変更部抽出手段１０９から受信した情報に基づいて、各登録車両と各充電拠点１〜Ｍに通知する通知情報を生成する。通知情報生成手段１１０は、運行計画作成手段１０８から更新運行計画を直接受信するように構成されてもよい。生成された通知情報は、通信手段１０５を介して各登録車両の通信手段（車載端末１０１や携帯電話）や各充電拠点１〜Ｍの通信手段１１７に通知される。通知情報生成手段１１０は、生成した通知情報を通知情報記憶手段１１４に送信する。

運行ダイヤ記憶手段１１１には、交通需要に応じて予め定められた基本ダイヤなどの情報が記憶されている。以下、基本ダイヤについて図２，３を参照して説明する。

図２は、登録車両の運行経路の全体（以下、「全運行経路」という）の一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態における全運行経路は、停車位置（充電拠点）Ａ１，Ｂ１，Ｃ１と、登録車両に利用者が乗降する停車位置（停留所）Ａ２，Ｂ２，Ｃ２と、各停車位置間の予め定められた運行経路と、から構成される。

図３は、図２の全運行経路に対して定められた基本ダイヤの一例である。基本ダイヤには、同一の登録車両が運行する部分的な運行経路（以下、「部分経路」という）が複数設定されている。部分経路は、同一の登録車両が停車する停車位置の順番と、各停車位置における出発時刻又は到着時刻と、により構成されている。図３において、部分経路の始点の時刻は出発時刻であり、終点の時刻は到着時刻であり、始点から終点までの間に経由する停車位置の時刻は当該停車位置への到着時刻であるものとする。例えば、部分経路ｒによれば、登録車両は、時刻ｔ_１に充電拠点Ｃ１を出発し、時刻ｔ_２に充電拠点Ｂ１に到着し、時刻ｔ_３に充電拠点Ａ１に到着するように定められている。なお、図３における経由する停車位置の時刻は、出発時刻であってもよい。また、経由する停車位置の時刻として、出発時刻と到着時刻の両方が定められていてもよい。

基本ダイヤにおいて、各部分経路をどの登録車両が運行するか、及び各部分経路をどのように接続するか、は定められていない。運行計画作成装置１０４は、基本ダイヤで定められた各部分経路を接続することで各登録車両の運行経路を作成し、制約条件を満たす運行経路の組み合わせを運行計画として決定する。運行ダイヤ記憶手段１１は、記憶している基本ダイヤなどの情報を、車両情報記憶手段１１２に送信する。

車両情報記憶手段１１２には、通信手段１０５を介して受信した各登録車両１〜Ｎの車両情報と、運行ダイヤ記憶手段１１１から受信した基本ダイヤなどの情報とが記憶されている。車両情報には、各登録車両の位置、運行距離、運行速度、及び各電動車両１〜Ｎが搭載している蓄電池のＳｏＣ（State of Charge）などの情報が含まれる。ＳｏＣとは、充放電を繰り返すことによる蓄電池の劣化を抑制するために予め定められた蓄電池の蓄積電力量（充電レベル）の範囲であり、ＳｏＣ情報には、蓄電池に充電される上限電力量（kWh）及び下限電力量（kWh）の情報が含まれる。

設備情報記憶手段１１３には、通信手段１０５を介して受信した各充電設備１〜Ｍの設備情報が記憶されている。設備情報には、外部電源１２２からの受電電力情報、蓄電設備１２１の蓄積電力量、及びＤＲ計画などの情報が含まれる。ＤＲ計画の情報には、ＤＲ実施日時、時間帯ごとの電力調整量、及び時間帯ごとの電気料金などの情報が含まれる。

通知情報記憶手段１１５には、通知情報生成手段１１０が生成した通知情報が記憶されている。通知情報には、運行計画作成手段１０８が作成した運行計画、運行計画で定められた運行経路に対する各登録車両の割り当てを定める車両運用計画、各登録車両に搭乗する乗務員の割り当てを定める乗務員計画、及び各充電拠点１〜Ｍの管理者へ通知される充電計画などが含まれる。通知情報記憶手段１１５に記憶された運行計画には、基本運行計画及び更新運行計画の変更部分が含まれる。また、通知情報生成手段１１０が運行計画作成手段１０８から直接更新運行計画を受信する場合には、更新運行計画自体が記憶されてもよい。

走行条件記憶手段１１６には、停車位置間の平均運行時間の推定値（推定運行時間）や、各停車位置間を運行した際に消費される電力量の推定値（推定消費電力量）などの情報（走行条件）が記憶されている。推定消費電力量とは、電動車両が各停車位置間を運行する際に消費される平均的な電力の消費量を予め推定した消費電力量であり、運行計画作成時の各停車位置間の交通状況や、交通状況から推測される平均速度、天候、気温などのパラメータに応じて変化する。走行条件記憶手段１１６には、これらのパラメータに応じた複数の推定消費電力量が記憶されていてもよい。これにより、消費電力量を精度よく推定し、より適切な運行計画を作成することができる。走行条件記憶手段１１６に記憶されるこれらの情報は、外部にある走行条件推定手段１２３が推定した情報を、通信手段１０５を介して受信することにより随時変更されてもよい。

走行条件推定手段１２３は、例えば、既存の道路渋滞情報サービスの業者が提供する場合や、運行経路管理システムの運営者自身が提供する場合などがあり得る。走行条件は、既存の任意の方法により推定することができる。

（運行計画作成装置の動作）
次に、運行計画作成装置１０４の動作の概要について、図４を参照して説明する。ここで、図４は運行計画作成装置１０４の動作の全体の流れを示すアクティビティ図である。なお、アクティビティ図の開始時点では、登録車両の運行はまだ開始されていないものとする。

まず、基本運行計画を作成するために、運行計画作成手段１０８に基本ダイヤが入力される（ステップＳ１）。基本ダイヤは、予め運行ダイヤ記憶手段１１１に記憶された基本ダイヤが入力されてもよいし、通信手段１０５を介して外部から入力されてもよい。

運行計画作成手段１０８は、入力された基本ダイヤに基づいて、各登録車両が運行する運行経路を定めた基本運行計画を決定する（ステップＳ２）。運行計画作成手段１０８が基本運行計画の決定する方法については後述する。

運行計画作成装置１０４は、基本運行計画で定められた各運行経路を運行する登録車両を割り当てて車両運用計画を決定し（ステップＳ３）、各登録車両に対して運転手や添乗員などの乗務員を割り当て、乗務員計画を決定する（ステップＳ４）。乗務員は、同一の登録車両に搭乗し続けてもよいし、途中で他の登録車両に乗り換えてもよい。

運行計画作成装置１０４は、登録車両の運行開始前に、各登録車両の運行開始位置を設定し（ステップＳ８）、各電動車両１〜Ｎの運行開始時点の残存電力推定値を設定する（ステップＳ９）。設定された運行開始位置と残存電力推定値とは車両情報記憶手段１１２に記憶される。また、走行条件推定手段１２３は、天気予報、気温、曜日、当日のイベント情報、及び交通情報などの情報を受信し（ステップＳ５，６）、受信した情報に基づいて推定消費電力量と推定運行時間を設定し（ステップＳ１０，１１）、走行条件記憶手段１１６に送信する。さらに、運行計画作成装置１０４は、充電設備１１８からＤＲ計画の情報を受信し（ステップＳ７）、各充電拠点１〜Ｍの受電電力情報を設定し（ステップＳ１２）、設備情報記憶手段１１３に記憶する。

運行計画作成手段１０８は、ステップＳ５〜ステップＳ１２で設定された各種の情報に基づいて、制約条件決定手段１０７から入力された制約条件を満たすように、運行計画を更新する（ステップＳ１３）。なお、運行計画作成手段１０８が運行計画を更新する方法については後述する。

運行計画の更新にともなって、運行計画作成装置１０４は、車両運用計画及び乗務員計画を更新する（ステップＳ１４）。また、各充電拠点での予定充電電力量を決定し（ステップＳ１５）、各充電拠点における各電動車両の充電開始・終了時刻を決定する（ステップＳ１６）ことにより、充電計画を決定する。このようにして決定された運行計画、車両運用計画、乗務員計画、及び充電計画などの各種の計画は、各登録車両及び各充電拠点に通知され（ステップＳ１７，２５）、登録車両の運行が開始される。

登録車両の運行が開始した後は、運行計画作成装置１０４は、登録車両に搭載されたＧＰＳや、乗務員が車載端末１０１へ入力した位置情報を受信することにより、登録車両の現在位置をリアルタイムに計測し（ステップＳ２１）、位置情報を車両情報記憶手段１１２に記憶する。また、走行条件推定手段１２３は、天気予報、気温、曜日、当日のイベント情報、及び交通情報などの情報を受信し（ステップＳ１８，１９）、受信した情報に基づいて推定消費電力量と推定運行時間を更新する（ステップＳ２２，２３）。さらに、運行計画作成装置１０４は、充電設備１１８からＤＲ計画の情報を受信し（ステップＳ２０）、設備情報記憶手段１１３に記憶された受電電力情報を更新する（ステップＳ２４）。運行計画作成装置１０４は、電動車両の位置情報と、更新された推定運行時間及び推定消費電力量と、に基づいて運行中の電動車両が次の充電拠点に到着する時刻を予測し（ステップＳ２６）、到着時の残存電力推定値を更新し（ステップＳ２７）、車両情報記憶手段１１２に記憶する。

計画更新判定手段１０６は、設備情報記憶手段１１３から更新された受電電力情報を受信し、各充電拠点の各時刻での電力需給バランスを判定し（ステップＳ２８）、当該判定結果と、車両情報記憶手段１１２及び走行条件記憶手段１１６から受信した情報と、に基づいて再計画レベルの判定を行う（ステップＳ２９）。計画更新判定手段１０６は、現行の全ての計画（運行計画等）を維持するか、充電計画を更新するか、運行計画を更新するかの３段階で再計画レベルを判定する（ステップＳ３０，３１，３２）。計画更新判定手段１０６は、車両運用計画及び乗務員計画についても同様に更新するか否か判定を行ってもよい。計画更新判定手段１０６により充電計画の更新と判定された場合、ステップＳ１５に戻り、運行計画の更新と判定された場合、ステップＳ１３に戻る。以降、運行計画作成装置１０４は、ステップＳ１３〜ステップＳ３２の処理を反復し、登録車両の運行が適切に行われるように管理する。

（基本運行計画の作成方法）
さらに、運行計画作成手段１０８による基本運行計画の作成方法について、図５を参照して説明する。ここで、図５は、運行計画作成手段１０８による基本運行計画作成方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、登録車両は全て電動車両であるものとし、登録車両に非電動車両１０３が含まれる場合の基本運行計画の決定方法については後述する。

運行計画作成手段１０８に基本ダイヤが入力されると（ステップＳ１０１，図４のステップＳ１）、仮計画作成手段１２５は、各登録車両の仮の運行計画を作成する（ステップＳ１０２）。仮の運行計画とは、各登録車両が運行する運行経路を、基本ダイヤに基づいて仮に定めたものであり、基本ダイヤの各部分経路を接続することにより作成される。なお、運行計画を更新する場合には、現行の運行計画に基づいて仮の運行計画を作成すればよい。

図６（ａ）は、図３の基本ダイヤに基づいて作成された仮の運行計画の一例を示す図である。図６（ａ）に示すように、仮の運行計画により定められた運行経路は、基本ダイヤにより定められた１つ又は複数の部分経路により構成される。複数の部分経路により構成される運行経路は、部分経路の始点と終点を接続することにより作成される。

具体的には、任意の部分経路ｓの終点と、部分経路ｓの終点の停車位置と始点の停車位置が同一であり、部分経路ｓの終点の到着時刻より始点の出発時刻の方が遅い部分経路ｔの始点と、を接続することにより運行経路を作成することができる。また、任意の部分経路ｓの始点と、部分経路ｓの始点の停車位置と終点の停車位置が同一であり、部分経路ｓの始点の出発時刻より終点の到着時刻の方が早い部分経路ｔの終点と、を接続することにより運行経路が作成されてもよい。接続される部分経路の数は任意に決定することができる。

仮計画決定手段により作成された各運行経路の運行時間帯は、基本ダイヤが定められた全時間帯と同一であってもよいし、全時間帯の一部であってもよい。ここでいう運行経路の運行時間帯とは、接続された最先の部分経路の始点の出発時刻から最後の部分経路の終点の到着時刻までの時間帯を意味する。

図６（ａ）において、部分経路の接続部分は破線で示されている。部分経路の接続部分において、登録車両は前の部分経路の終点の停車位置に停車している。以下、登録車両が部分経路の接続部分の停車位置に停車している時間、すなわち前の部分経路の終点の到着時刻から次の部分経路の出発時刻までの時間を停車時間Ｔという。充電拠点に到着した電動車両は、停車時間Ｔの間に蓄電池を充電する。

仮の運行計画が作成されると、充電負荷予測手段１２６は、各時刻における充電拠点の充電負荷（充電電力）を予測する（ステップＳ１０３）。各時刻における充電拠点の充電負荷は、各時刻において充電拠点に停車している各登録車両の充電負荷の合計として算出される。すなわち、充電拠点に登録車両が停車していない時刻の充電負荷は０と予測され、充電拠点に複数の登録車両が同時に停車している時刻の充電負荷は、停車している各登録車両の充電負荷の合計として算出される。

充電負荷予測手段１２６は、各登録車両の充電負荷を算出するために、車両情報記憶手段１１３からＳｏＣ情報を受信する。各登録車両の充電負荷は、ＳｏＣの範囲の下限電力量（kWh）から上限電力量（kWh）まで、各登録車両の停車時間Ｔの間に均等に充電された場合の平均的な充電負荷（kW）として算出される。すなわち、充電負荷予測手段１２６は、登録車両が充電拠点に到着した際の残存電力推定値が下限電力量であり、登録車両が充電拠点を出発するまでに上限電力量まで等しい電力レート（kW）で充電されるものと仮定して、各登録車両の充電負荷を算出する。各登録車両の充電負荷（kW）は、例えば、（上限電力量（kWh）−下限電力量（kWh））／停車時間Ｔ（h）により求めることができる。なお、運行計画を更新する場合には、ＳｏＣの下限電力量のかわりに、残存電力量推定値を使用して各登録車両の充電負荷を算出すればよい。

ここで、図６（ｂ）〜（ｄ）は、図６（ａ）に示された仮の運行計画に基づいて予測された充電負荷の一例を示す図である。充電負荷予測手段１２６は、各充電拠点１〜Ｍのそれぞれについて充電負荷を予測することができる。図６（ｂ）は、充電負荷予測手段１２６が予測した各時刻における充電拠点Ａ１の充電負荷の一例を示す図である。充電負荷予測手段１２６は、充電拠点Ａ１と同様に、充電拠点Ｂ１，Ｃ１に対してもそれぞれ充電負荷を予測することができる。このように、各充電拠点について充電負荷を予測することにより、各充電拠点が制約条件を満たす運行計画を作成することができる。

また、充電負荷予測手段１２６は、複数の充電拠点の充電負荷の合計を予測することもできる。図６（ｃ）は、充電負荷予測手段１２６が予測した各時刻における充電拠点Ｂ１，Ｃ１の充電負荷の合計の一例を示す図である。充電負荷予測手段１２６は、充電拠点Ｂ１，Ｃ１の充電負荷をそれぞれ予測し、これらを合計することで充電拠点Ｂ１，Ｃ１の充電負荷の合計を予測することができる。これにより、例えば、同一の系統から電力を供給される複数の充電拠点について充電負荷の合計を予測し、当該系統に関する制約条件（ＤＲ計画など）を満たすように運行計画を作成することができる。

さらに、充電負荷予測手段１２６は、図６（ｄ）に示すように、全充電拠点の充電負荷の合計を予測してもよい。これにより、運行経路全体として制約条件を満たすように運行計画を作成することができる。

なお、充電負荷予測手段１２６は、各充電拠点の充電負荷を予測するとともに、複数の充電拠点の充電負荷の合計を予測してもよい。これにより、充電拠点毎に決定された制約条件と、全充電拠点に対して決定された制約条件とを同時に満たす運行計画を作成することができる。

運行計画決定手段１２７は、充電負荷予測手段１２６が予測した充電負荷と、制約条件決定手段１０７から受信した１つ又は複数の制約条件とに基づいて、仮の運行計画が制約条件を満たしているか否か判定する（ステップＳ１０４）。

制約条件として、例えば、充電拠点における各時刻の充電負荷の上限値（最大充電負荷）を使用することができる。この場合、運行計画決定手段１２７は、充電負荷予測手段１２６が予測した充電負荷の最高値が最大充電負荷より大きい場合、仮の運行計画は制約条件を満たしていないと判定し、充電負荷の最高値が最大充電負荷以下の場合、仮の運行経路は制約条件を満たしていると判定する。仮の運行計画が制約条件を満たしていると判定された場合には、当該仮の運行計画が基本運行計画として決定される（ステップＳ１０５）。これにより、充電拠点が設けられたエリア全体の電力供給能力や、各充電拠点の契約電力、電力供給業者から発行されたＤＲなどに応じて決定された最大充電負荷の制限を満たし、充電設備の充電負荷が抑制された運行計画を決定することができる。

一方、仮の運行計画が制約条件を満たしていないと判定された場合には、運行計画作成処理はステップＳ１０２に戻り、仮計画作成手段１２５は、仮の運行計画を再び作成する。この際、既に作成された運行経路の一部を固定することを制約条件として新たな運行経路を作成することができる。例えば、図６（ｄ）の時刻ｔ_４における充電負荷が最大充電負荷を超えている場合、図７に示すように、時刻ｔ_４における運行経路を局所的に変更して仮の運行計画を作成することができる。

以降、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４の処理を反復することで、最大充電負荷の制約を満たす運行計画を自動的に決定することができる。また、このような反復処理を所定の時間又は回数繰り返し、予測される各時刻の充電負荷の最大値（ピーク電力）が最小化された運行計画を探索してもよい。

仮の運行計画を変更しながら再評価し、制約条件を満たす運行計画を探索する上述の処理は、一種の発見的探索処理であり、鉄道の車両運用の自動計画で適用されるような複数経路探索問題へ帰着し、既存の探索解法や遺伝的アルゴリズムなどの解法を活用することにより、効率良く制約を満足する解を発見することが可能である。上記の問題の解法として、任意の近似アルゴリズムやヒューリスティクスを使用することができる。

なお、登録車両に非電動車両１０３が含まれている場合にも、上述の方法で運行計画を決定することができる。すなわち、ステップＳ１０３において、登録車両が全て電動車両であるものと仮定して充電負荷を予測し、ステップＳ１０４の判定を行うことで基本運行計画を決定することができる。また、非電動車両用の運行経路を予め作成し、電動車両用の運行経路についてだけステップＳ１０２〜ステップＳ１０５の処理を反復することにより運行計画を決定することもできる。

以上説明したとおり、本発明の実施形態に係る運行計画作成装置によれば、各車両の充電開始・終了時刻（充電計画）を詳細に決めずに、運行計画を作成する段階で、充電設備の充電負荷に基づいた所定の制約を満たす運行計画を作成することができる。

なお、ステップＳ１０４で使用された運行計画を決定するための他の制約条件として、最大充電量が使用されてもよい。最大充電量は、任意の時間帯において各充電拠点又は複数の充電拠点で充電可能な電力量の上限値として設定することができる。仮の運行経路の充電電力量は、図６（ｂ）〜（ｄ）における充電負荷の面積として予測することができる。運行計画決定手段１２７は、例えば、最大充電量が設定された時間帯の充電電力量（充電負荷の面積）と、最大充電量とを比較することにより、仮の運行経路が制約条件を満たすか否か判定することができる。最大充電量は、充電拠点ごとや時間帯ごとに異なる値が設定されてもよい。

また、他の制約条件として、最大充電時間を使用することができる。最大充電時間は、充電拠点における各電動車両の充電時間（停車時間Ｔ）の合計値の上限値として設定することができる。運行計画決定手段１２７は、図６の停車時間Ｔの合計値と最大充電時間とを比較することにより、仮の運行経路が制約条件を満たすか否か判定することができる。最大充電時間は、充電拠点毎に異なるように設定することができる。

さらに他の制約条件として、最大電気料金を使用することができる。最大電気料金は、各充電拠点又は複数の充電拠点で電動車両の蓄電池に充電する際の電気料金の合計額の上限値として設定することができる。各充電拠点の電気料金は、各充電拠点に停車した電動車両の充電時間（図６における停車時間Ｔ）×電気料金の単価の合計として算出することができる。運行計画決定手段１２７は、上述のように算出された充電拠点における電気料金と、最大電気料金とを比較することにより、仮の運行経路が制約条件を満たすか否か判定することができる。電気料金の単価は、外部電源１２２や発行されたＤＲに応じて決定される。

尚、本発明は上記各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。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００：電動車両，１０１：車載端末，１０２：計画記憶手段，１０３：非電動車両，１０４：運行計画作成装置，１０５：通信手段，１０６：計画更新判定手段，１０７：制約条件決定手段，１０８：運行計画作成手段，１０９：計画変更部抽出手段，１１０：通知情報生成手段，１１１：運行ダイヤ記憶手段，１１２：車両情報記憶手段，１１３：設備情報記憶手段，１１４：通知情報記憶手段，１１５：運行計画記憶手段，１１６：走行条件記憶手段，１１７：通信手段，１１８：充電設備，１１９：充放電管理装置，１２０：計画記憶手段，１２１：蓄電設備，１２２：外部電源，１２３：走行条件推定手段，１２

Claims (9)

1. 複数の電動車両が運行計画に基づいて運行される場合に、前記電動車両の運行経路上に配置された複数の充電拠点で各電動車両に搭載された蓄電池を充電するために、前記充電拠点が各時刻で必要とする充電電力を予測する予測手段と、
   前記予測手段を用いて、前記充電拠点及び前記蓄電池の少なくとも一方に関する所定の制約を満たすように前記複数の電動車両の運行計画を作成する作成手段と、
   を備える運行計画作成装置。
2. 前記作成手段は、前記予測手段が予測した充電電力に基づいて、前記複数の電動車両の運行計画を作成する請求項１に記載の運行計画作成装置。
3. 前記所定の制約は、前記予測手段が予測する前記充電電力の上限値、前記蓄電池に充電される電力量の上限値、前記蓄電池への充電時間の上限値、又は前記蓄電池へ充電する際の電気料金の上限値の少なくとも１つに関する制約である請求項１又は請求項２に記載の運行計画作成装置。
4. 運行計画作成装置は、複数の電動車両の運行経路と、少なくとも１台の非電動車両の運行経路と、が混在した運行計画を作成する請求項１又は請求項２に記載の運行計画作成装置。
5. 前記予測手段は、前記運行経路上に設けられた各充電拠点における前記充電電力を予測し、
   前記作成手段は、前記予測手段に予測された各充電拠点における前記充電電力に基づいて運行計画を作成する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の運行計画作成装置。
6. 前記予測手段は、前記運行経路上に設けられた複数の充電拠点における前記充電電力の合計を予測し、
   前記作成手段は、前記予測手段に予測された複数の充電拠点における前記充電電力の合計に基づいて運行計画を作成する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の運行計画作成装置。
7. 前記予測手段は、予め定められた前記蓄電池の蓄積電力量の範囲の下限量又は前記充電拠点に到着時の残存電力の推定値から所定量まで、前記電動車両が前記充電拠点に停車している間に均等に充電した場合の充電電力に基づいて、前記充電拠点における各時刻の充電電力を予測する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の運行計画作成装置。
8. 前記所定量は予め定められた前記蓄電池の蓄積電力量の範囲の上限量である請求項７に記載の運行計画作成装置。
9. 複数の電動車両が運行計画に基づいて運行される場合に、前記電動車両の運行経路上に配置された複数の充電拠点で各電動車両に搭載された蓄電池を充電するために、前記充電拠点が各時刻で必要とする充電電力を予測し、
   予測された前記充電電力に基づいて、前記充電拠点及び前記蓄電池の少なくとも一方に関する所定の制約を満たすように前記複数の電動車両の運行計画を作成する運行計画作成方法。

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