乗務員運用の効率性評価と計画作成アルゴリズム

乗務員運用の効率性について検討し、要員効率の良い行路の構成を作成するアルゴリズムを開発しました。

1.概要

運転士と車掌の運用を定める計画を、乗務員運用計画と呼びます。乗務員運用計画は、乗務員が担当する列車の順序、乗務する区間、乗務開始、終了駅での作業内容などを表す「行路」の構成を決める「行路作成」と、乗務員が勤務する行路の順序と休養日の位置を表す「交番」の構成を決める「交番作成」によって行われます。本研究では、乗務員運用の効率性について検討し、要員効率の良い行路の構成(行路計画)を作成するアルゴリズムを開発しました。

2.アルゴリズムの特徴

● 数理最適化手法により行路計画を作成します。

行路作成を「集合被覆問題」と呼ばれる数理モデルでモデル化し、「数理計画」と呼ばれる形の数式で表して、最新の高性能な数理計画ソルバにより問題を解くという方法で、高速に行路計画を作成します。

● 推定される要員数の最小化を図ります。

  1. 仮に設定した「効率性評価式」の上で、効率の良い(と思われる)行路計画を作成します。
  2. 作成された行路計画に対する交番作成を試行し、要員数を推定します。
  3. 「効率性評価式」には、値を調整可能な複数のパラメータが含まれていて、それらの値を変えて①~②を繰り返すことによって、②で推定する要員数が最小となるパラメータの組合せを探索します。
  4. ③で求めた「効率性評価式」の上で作成した行路計画が、推定される要員数が最小となる行路計画となります。

図1 要員効率の向上を目的とした行路計画作成アルゴリズムの流れ

3.活用と応用

● 条件の変更を伴う効率向上施策の検討

乗務員基地の再配置、乗務範囲の見直し、就業規則などの行路作成条件の見直しを含めて、乗務員運用の効率向上施策の有効性を検討する場合に活用できます。条件を変更した上で、本アルゴリズムを用いて行路計画を作成することにより、どのような条件変更を伴う施策が効率向上に効果があるのかを検討することができます(図2)。

図2 効率向上施策の比較検討

● 効率向上施策の比較検討

運転士が交番の中で増加したり回復する疲労の度合いを表すものを運転士のワークロードといい、鉄道総研では、これを計る基準として、運転士の「ワークロード評価スケール」を定めています。本アルゴリズムでは、内部で交番作成を試行していますので、その結果にワークロードスケールを適用することで、行路計画の段階でワークロードの評価が可能となります。

関連ページ

参考文献

  1. 坂口隆、加藤怜:最適化手法を用いた乗務員運用計画の効率向上、JREA、Vol.55、No.8、2012
PAGE TOP