JP7771819B2 - 配車計画作成システム - Google Patents

Description

本開示は配車計画作成システムに関する。

所定の経由地を通るように複数の車両を巡回させるサービスにおいては、利用者の要望に応じながらも、可能な限り効率的に各車両を走行させることが求められる。そこで、複数の車両のそれぞれを走行させるための計画、である配車計画を予め作成し、当該配車計画に従って各車両を走行させることが提案されている。下記特許文献１には、巡回に用いる各車両の総燃料消費量が抑制されるように、配車計画を立案することのできるシステムについて記載されている。

特開２０１１－２８３５３号公報

上記特許文献１に記載のシステムでは、巡回するのに要する距離が長いグループには、燃料消費率が低い車両を割り当てて、巡回するのに要する距離が短いグループには、燃料消費率が高い車両を割り当てることにより、巡回に用いる各車両の総燃料消費量を抑制することとしている。

ところで、車両の燃料消費率は常に一定とはならず、走路の勾配や渋滞の有無等、様々な要因によって変動するものである。また、変動要因としては様々なものが挙げられるので、車両の燃料消費率を正確に予測することは難しい。従って、上記特許文献１に記載のシステムによる配車計画の立案方法では、消費エネルギー等を十分には抑制できない場合や、途中で給油等が必要になり利用者に不満を感じさせてしまうような場合等が生じ得る。

本開示は、適切な配車計画を立案することのできる配車計画作成システム、を提供することを目的とする。

本開示に係る配車計画作成システムは、配車サービスにおいて複数の車両（ＭＶ）のそれぞれを走行させるための計画、である配車計画を作成する配車計画作成システム（１０）であって、車両で消費されるエネルギーの変動の程度を示す指標、である変動指標を算出する変動指標算出部（１２）と、変動指標に基づいて配車計画を作成する計画作成部（１３）と、を備える。

上記構成の配車計画作成システムでは、車両で消費されるエネルギーの変動の程度を示す指標、である変動指標を算出し、この変動指標に基づいて配車計画を作成する。これにより、例えば、消費されるエネルギーの変動が大きい車両を、走行距離の短い経路に割り当てることで、配車サービスの提供途中でエネルギー補給が必要になる可能性を小さくする等、適切な配車計画を立案することが可能となる。

本開示によれば、適切な配車計画を立案することのできる配車計画作成システム、が提供される。

図１は、配車計画作成システムを用いて実現される配車サービスの概要について説明するための図である。 図２は、第１実施形態に係る配車計画作成システムの構成を模式的に示す図である。 図３は、変動指標について説明するための図である。 図４は、第１実施形態に係る配車計画作成システムにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、車両が走行する際における速度の変化予測、の一例を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る配車計画作成システムにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る配車計画作成システムにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る配車計画作成システム１０は、複数の車両を用いた配車サービスのために用いられるものである。配車計画作成システム１０の説明に先立ち、配車サービスの概要について、図１を参照しながら説明する。

この配車サービスは、予め設定された停車地を巡回するように、複数の車両ＭＶ（図１においては不図示、図２を参照）を走行させることで、利用者の要望に応じて運搬物を運ぶものである。尚、ここでいう「運搬物」とは、利用者そのもの（つまり人）であってもよく、貨物のような人以外の物であってもよい。以下では、運搬物が人である場合について説明することとし、運搬物のことを「乗員」とも表記する。

車両ＭＶは、内燃機関の駆動力によって走行する車両であってもよく、回転電機の駆動力によって走行する車両であってもよい。また、車両ＭＶは、内燃機関と回転電機の両方を備えたハイブリッド車両であってもよい。配車サービスに用いられる複数の車両ＭＶには、これら複数種類の車両が含まれていてもよい。

図１に示されるＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のそれぞれは、上記の停車地、すなわち、配車サービスにおいて車両が停車し、乗員の乗り降りが行われ得る場所である。それぞれの停車地のことを、以下では「停車地Ｐ０」や「停車地Ｐ１」のように表記する。

図１の例は、配車サービスに用いられる車両ＭＶの全てが停車地Ｐ０を出発し、最終の目的地である停車地Ｐ４に向かう例となっている。一部の車両ＭＶは、符号「Ｒ１」が付された経路を通って、停車地Ｐ０から停車地Ｐ１、停車地Ｐ４を順に通るように走行する。他の一部の車両ＭＶは、符号「Ｒ２」が付された経路を通って、停車地Ｐ０から停車地Ｐ４へと直接向かうように走行する。他の一部の車両ＭＶは、符号「Ｒ３」が付された経路を通って、停車地Ｐ０から停車地Ｐ２、停車地Ｐ３、停車地Ｐ４を順に通るように走行する。利用者は、いずれかの停車地において車両ＭＶに乗車し、他のいずれかの停車地において車両ＭＶから降車する。

このように、図１の例では、全ての車両ＭＶが停車地Ｐ０を出発する例となっているので、停車地Ｐ０には「出発地」の文字が付してある。また、配車サービスの利用者は、停車地Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のいずれかにおいて車両ＭＶから降りるので、停車地Ｐ１等には「目的地１」や「目的地２」等の文字が付してある。

しかしながら、上記はあくまで一例であって、車両ＭＶの出発地、経由地、及び最終的な目的地は、配車サービスに用いられる複数の車両ＭＶごとに異なっていてもよい。例えば、停車地Ｐ２を最初に出発し、停車地Ｐ０を最終的な目的地として走行する車両ＭＶがあってもよい。また、特定の停車地で乗り降りする予定の利用者が存在しない場合には、当該停車地ではいずれの車両ＭＶも停車しないこととしてもよい。

複数の車両ＭＶをそれぞれどのような経路で走行させるかは、配車サービスを利用する利用者の要望に応じて都度設定される。配車計画作成システム１０は、複数の車両ＭＶのそれぞれを走行させるための計画、である配車計画を、配車サービスの提供に先立って予め作成するためのシステムである。作成される配車計画には、複数の車両ＭＶのそれぞれを、どの停車地を通るように走行させるべきかを示す計画が含まれる。また、配車計画には、各停車地のそれぞれで何人の乗員を乗り降りさせるかを示す計画も含まれる。換言すれば、配車計画には、それぞれの車両ＭＶが運搬物を乗せた状態で走行すべき経路の範囲も含まれる。

尚、配車計画作成システム１０が配車計画を作成するにあたっては、停車地Ｐ１等の位置や数は予め固定されているものとする。また、任意の一組の停車地を選んだ場合において、そのうちの一方の停車地から他方の停車地に至るまで車両ＭＶが走行すべき道路についても、予め一つに固定されているものとする。このような態様に替えて、一方の停車地から他方の停車地に至るまで車両ＭＶが走行すべき道路の候補が、予め複数存在するような態様であってもよい。その場合、停車地間においていずれの道路を車両ＭＶが走行すべきかについては、当該車両ＭＶの運転者が自由に選択し得ることとしてもよい。つまり、配車計画は、それぞれの車両ＭＶについての出発地、経由地、及び目的地となるそれぞれの停車地のみを指定し、各停車地間で通るべき道路までは指定しないものであってもよい。

以下の説明においては、出発地、経由地、及び目的地の組み合わせによって指定されるもの、を表す語として、「経路」の語を用いることとする。

本実施形態に係る配車計画作成システム１０は、予め利用者から入力された予約情報に基づいて、全ての利用者の要望に沿うことができるように配車計画を作成する。その上で更に、配車計画作成システム１０は、例えば、配車サービスの提供中において、各車両ＭＶがエネルギー補給を行う回数や時間が可能な限り少なくなるように、配車計画を作成する。

配車計画作成システム１０の構成について、図２を参照しながら説明する。配車計画作成システム１０は、不図示のＣＰＵやＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムであって、例えば、配車サービスを提供する事業者とは別の場所に設置されたクラウドサーバーとして構成されている。このため、本実施形態に係る配車計画作成システム１０は、配車サービスを提供する複数の事業者のそれぞれに対し、個別に配車計画して提供することができる。このような態様に替えて、配車計画作成システム１０は、特定の事業者が用いる専用のサーバーとして構成されていてもよい。

配車計画作成システム１０は、消費エネルギー算出部１１と、変動指標算出部１２と、計画作成部１３と、記憶部１４と、を備えている。これらはいずれも、配車計画作成システム１０が有する機能を模式的に表すものであって、図２においては個別のブロックとして図示されている。ただし、各ブロックに分けて表現された機能の少なくとも一部が、配車計画作成システム１０のうち共通の構成要素（例えばＣＰＵ）により実現されてもよい。

消費エネルギー算出部１１は、配車サービスを提供する際において車両ＭＶで消費されるエネルギー（以下では「消費エネルギー」とも称する）の大きさ、を算出する処理を行う部分である。消費エネルギーを算出するための具体的な方法については後に説明する。

変動指標算出部１２は、変動指標を作成する処理を行う部分である。「変動指標」とは、配車サービスを提供する際において、車両ＭＶで消費されるエネルギーの変動（「ばらつき」と言ってもよい）の程度を示す指標、のことである。

特定の経路を車両ＭＶが走行する際に、当該車両ＭＶで消費されるエネルギーは、経路が同じであったとしても常に一定とはならず、確率分布に従って変動することとなる。図３には、そのような確率分布の一例が示されている。図３の横軸は、車両ＭＶで消費されるエネルギーの大きさを表しており、縦軸は、車両ＭＶで消費されるエネルギーの大きさが横軸の各値となる確率を表している。例えば、車両ＭＶに蓄えられたエネルギー（電力又は燃料量）を「Ｅ」とすると、図３においてハッチングが付された領域の面積は、配車サービスの提供途中において、車両ＭＶでエネルギーが枯渇する（つまり、エネルギーの補給が必要となる）可能性を表すこととなる。

図３では、消費エネルギーの変動範囲における最小値が「Ｅ_１」として示されており、変動範囲における最大値が「Ｅ_２」として示されている。Ｅ_２からＥ_１を差し引いて得られる値、すなわち、消費エネルギーの変動幅が、図３では「Ｗ」として示されている。

例えば、空気抵抗を受けやすい形状の車両ＭＶは、空気抵抗を受けにくい形状の車両ＭＶに比べて、周囲の風の有無に応じて消費エネルギーが変動しやすくなる。その結果、図３に示される変動幅Ｗは大きくなる。

本実施形態の変動指標算出部１２は、配車サービスに用いられるそれぞれの車両ＭＶについて、当該車両ＭＶで消費されるエネルギーの変動幅Ｗの大きさを、例えばシミュレーションを行うことにより算出する。上記のシミュレーションにおいては、車両ＭＶで消費されるエネルギーの変動要因うち特定要因が所定範囲で変化するという仮定の下で、図３に示される確率分布を算出し、変動幅Ｗを算出する。変動指標算出部１２は、このように得られた変動幅Ｗの値を「変動指標」として算出する。

上記の「特定要因」としては、様々な要因の中から１つまたは複数が選択される。例えば、車両ＭＶが走行する走路、走行中において車両ＭＶが受ける走行抵抗、走行中における車両ＭＶの総重量、車両ＭＶの周囲の気温、車両ＭＶの車速、車両ＭＶに搭載された補器（例えば空調機器）が消費するエネルギー、等が、上記の特定要因として挙げられる。尚、上記における「車両ＭＶが走行する走路」とは、特定の停車地間において車両ＭＶが走行する道路の変化や、当該道路の路面状態の変化のことである。

変動指標算出部１２は、上記の変動幅Ｗに換えて、図３に示されるような消費エネルギーの分布における分散を用いて変動指標を算出してもよい。この場合も、変動指標算出部１２は、特定要因が所定範囲で変化するという仮定の下で、図３に示されるような消費エネルギーの確率分布を算出し、当該分布における分散の値を変動指標として算出すればよい。分散の値に所定の係数を掛けたものを、変動指標として算出してもよい。

以上のように、変動指標算出部１２は、配車サービスに用いられる複数の車両ＭＶのそれぞれについて変動指標を算出する。この場合の変動指標は、それぞれの車両ＭＶについての固有の指標として算出することができるものであり、具体的な経路を特定することなく、車両ＭＶ間で比較すること等が可能なものである。

図２に戻って説明を続ける。計画作成部１３は、変動指標に基づいて配車計画を作成する処理を行う部分である。後に説明するように、本実施形態の計画作成部１３は、変動指標が大きな値として算出された車両ＭＶが、走行に必要なエネルギーが小さな経路を走行し、変動指標が小さな値として算出された車両ＭＶが、走行に必要なエネルギーが大きな経路を走行するように、配車計画を作成する。

つまり、配車計画に含まれる経路に、第１経路と、走行に必要なエネルギーが第１経路よりも大きな第２経路と、が含まれていたとすると、計画作成部１３は、変動指標が大きな値として算出された車両ＭＶが第１経路を走行し、変動指標が小さな値として算出された車両ＭＶが第２経路を走行するように、配車計画を作成する。

記憶部１４は、配車計画作成システム１０が備える不揮発性の記憶装置であり、例えばＨＤＤやＳＳＤである。記憶部１４には、変動指標算出部１２が各車両ＭＶの変動指標を算出するために必要な情報や、計画作成部１３が配車計画を作成するために必要な情報等がデータベースとして記憶されている。

記憶部１４に記憶されている情報には、配車計画の候補に含まれ得る走路（例えば、図１の停車地Ｐ０から停車地Ｐ１に行くまでに車両ＭＶが走行し得る走路）と、車両ＭＶが当該走路を走行した場合において消費されるエネルギーの値（予測値）と、の対応関係が含まれる。当該対応関係には、車両ＭＶが各走路を走行するという前提の下で予測される消費エネルギーの変動幅や分散、つまり、各走路に対応した変動指標の値も含まれる。

以上のような対応関係は、任意の２つの停車地の組み合わせのそれぞれについて予め算出され、記憶部１４に記憶されている。それぞれの走路に対応した上記対応関係は、車両ＭＶの種類ごとに複数記憶されており、更に、車両ＭＶにおける運搬物（本実施形態では乗員）の重量ごとにも複数記憶されている。このような対応関係を予め算出し記憶部１４に記憶させておくことで、配車サービスの利用開始前に、比較的短時間で配車計画を作成することが可能となる。尚、後に説明するように、記憶部１４に記憶されている対応関係の一部は、渋滞情報等に基づいて都度更新される。

図２には、配車計画作成システム１０と通信可能な装置として、携帯通信端末２０と、事業者用端末３０と、車載システム４０と、が図示されている。

携帯通信端末２０は、配車サービスの利用者が携帯する通信端末である。利用者は、携帯通信端末２０を操作することによって、配車サービスの予約情報を配車計画作成システム１０へと送信する。送信される予約情報には、車両ＭＶに乗車する人数、出発地、及び目的地が含まれる。配車サービスの提供が開始される前に、配車計画作成システム１０には複数の予約情報が送信される。予約情報は、例えば記憶部１４に記憶される。尚、配車サービスによって運ばれる運搬物が人ではなく貨物である場合には、予約情報には、当該貨物の重量も含まれる。

事業者用端末３０は、配車サービスを提供する事業者が所有する通信端末である。事業者は、事業者用端末３０を操作することにより、配車計画作成システム１０に配車計画を作成させ、当該配車計画を受信する。事業者は、受信した配車計画に従ってそれぞれの車両ＭＶを走行させ、これにより配車サービスを提供する。

車載システム４０は、それぞれの車両ＭＶに搭載された通信端末である。車載システム４０は不図示の表示画面を有している。表示画面には、配車計画に従って当該車両ＭＶを走行させるための具体的な指示が表示される。車載システム４０に向けた配車計画の送信は、配車計画作成システム１０から行われてもよいが、事業者用端末３０から行われてもよい。

配車計画を作成するために、配車計画作成システム１０によって行われる具体的な処理の流れを、図４を参照しながら説明する。図４に示される一連の処理は、配車サービスの提供が開始されるよりも前の時点において、配車計画作成システム１０によって予め実行されるものである。図４に示される一連の処理は、配車サービスの提供が開始されるよりも前の期間において１回だけ実行されてもよいが、当該期間において、所定の周期が経過するごとに繰り返し実行されてもよい。

最初のステップＳ０１では、配車計画の候補に含まれ得る走路のそれぞれについて、走路情報を取得する処理が行われる。ここでいう「配車計画の候補に含まれ得る走路」とは、任意の２つの停車地のそれぞれについて、両者の間を繋ぐ走路（間に、経由地として他の停車地が含まれていてもよい）のことである。「走路情報」とは、走路上の各地点における勾配及び曲率のそれぞれを示す情報のことである。走路情報には、各地点における勾配及び曲率のいずれか一方のみが含まれていてもよい。勾配及び曲率を含む走路情報として、走路に沿った各地点における緯度、経度、及び高度が用いられてもよい。走路情報は、例えば地図情報を提供する外部のサーバーから通信により取得することができる。

ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、配車計画の候補に含まれ得る走路のそれぞれについて、制限車速情報を取得する処理が行われる。「制限車速情報」とは、走路上の各地点における、法定の制限速度を示す情報のことである。制限速度は、例えば時間帯によって変化することもある。制限車速情報は、例えば交通情報を提供する外部のサーバーから通信により取得することができる。制限車速情報は、配車サービスが提供される際の（つまり将来の）制限速度を示す予測情報として取得してもよいが、現時点における制限速度を示す情報として取得してもよい。

ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、配車計画の候補に含まれ得る走路のそれぞれについて、渋滞情報を取得する処理が行われる。「渋滞情報」とは、走路に沿った各地点における、渋滞の有無や程度を示す情報のことである。渋滞情報は、上記の制限車速情報と共に、例えば交通情報を提供する外部のサーバーから通信により取得することができる。このような態様に替えて、渋滞情報を、過去の履歴から予測すること等により取得することとしてもよい。渋滞情報は、配車サービスが提供される際の（つまり将来の）渋滞の状況を示す予測情報として取得してもよいが、現時点における渋滞の状況を示す情報として取得してもよい。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、配車計画の候補に含まれ得る走路のそれぞれについて、当該走路を車両ＭＶが走行する際の車速の変化を予測する処理が行われる。ここでは、走路に沿った各地点における、車両ＭＶの速度の予測値が算出される。得られた一連のデータは、当該走路における速度の変化予測として、記憶部１４に記憶される。

図５には、ステップＳ０４で作成された速度の変化予測の一例が示されている。同図の横軸は、車両ＭＶが走路に沿って走行する際の走行距離、すなわち、走路に沿った各地点の位置を示している。同図の縦軸は、各地点における車両ＭＶの速度（つまり車速）を示している。

図５に示される点線ＵＬは、ステップＳ０３で取得された制限車速情報を表している。また、横軸に沿って記載された「Ｄ１」、「Ｄ２」、及び「Ｄ３」は、信号機が設置された位置を表している。ステップＳ０４における速度の変化予測の作成は、基本的には、各位置における制限速度にできるだけ近い速度で車両ＭＶが走行し、信号機の位置では所定の確率で車両ＭＶが停車する、という条件の下で行われる。上記の確率は、各信号機のサイクル情報に基づいて設定してもよく、一律の固定値として設定してもよい。信号機の位置で車両ＭＶが停止する際の停止時間は、過去の履歴に基づいた予測値として設定してもよく、一律の固定値として設定してもよい。車両ＭＶが停止する際の減速度や、発信する際の加速度等は、予め設定された固定値を用いればよい。

このような態様に替えて、ステップＳ０４では、外部のサーバーにおいて交通流シミュレーションを行わせ、シミュレーションの結果に基づいて、速度の変化予測を作成することとしてもよい。

図４に戻って説明を続ける。ステップＳ０４において、車速の変化を予測する処理が行われた後は、ステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５では、配車サービスに用いられる車両ＭＶのそれぞれについて、当該車両ＭＶの各パラメータを取得する処理が行われる。ここで取得されるパラメータには、車両ＭＶの重量、車両ＭＶに搭載された各種の補器（例えば空調装置等）の消費電力、車両ＭＶにおけるエネルギーの利用効率、車両ＭＶの車体形状、車両ＭＶに搭載されたエネルギー（具体的には、燃料タンクにある燃料の量や、蓄電池に蓄えられた電力量）等が含まれる。

車両ＭＶが内燃機関を有する場合においては、上記の「エネルギーの利用効率」には、エンジンの動作効率や動力伝達効率が含まれる。また、車両ＭＶが回転電機を有する場合においては、上記の「エネルギーの利用効率」には、回転電機の動作効率や動力伝達効率が含まれる。車両ＭＶに搭載された電力消費機器の消費電力は、例えば、過去の履歴に基づいて算出することができる。

ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、配車計画の候補に含まれ得る経路のそれぞれについて、当該経路を車両ＭＶが走行する際の消費エネルギーを算出する処理が、消費エネルギー算出部１１によって行われる。その具体的な算出方法について説明する。下記の式（１）は、車両ＭＶについての運動方程式である。

式（１）の左辺にある「Ｆ_ｄｒｖ（ｔ）」は、車両ＭＶの内燃機関又は回転電機で発生させるべき駆動力の大きさを、時間（ｔ）の関数として表したものである。式（１）の右辺第１項にある「ｍ」は、運搬物を含めた車両ＭＶの重量である。また、同項のｖ（ｔ）は、車両ＭＶの速度を時間（ｔ）の関数として表したものであり、図４のステップＳ０４で作成された速度の変化予測がｖ（ｔ）として用いられる。

式（１）の右辺第２項にある「Ｆ_ｒ（ｖ（ｔ））」は、車両ＭＶが走行する際に受ける外力、具体的には、転がり抵抗と空気抵抗との和を、速度であるｖ（ｔ）の関数として表したものである。Ｆ_ｒ（ｖ（ｔ））は、例えば実験等により予め求められた式を用いて算出することができる。また、Ｆ_ｒ（ｖ（ｔ））の算出に当たっては、図４のステップＳ０５で取得された車両ＭＶの各パラメータ（例えば車体形状等）を用いることができる。

式（１）の右辺第３項にある「ｇ」は重力加速度である。また、同項のθ（ｔ）は、車両ＭＶの水平面に対する角度を、時間（ｔ）の関数として表したものである。θ（ｔ）は、車両ＭＶが上り坂を走行する際に正値となり、下り坂を走行する際に負値となる。この右辺第３項は、車両ＭＶが走行する経路の勾配に応じて、車両ＭＶの進行方向に沿って加えられる重力の成分に該当する。

式（１）の右辺第４項にある「Ｆ_ｃ（ｔ）」は、車両ＭＶがカーブする経路を走行する際において、車両ＭＶに加えられる転がり抵抗の増加分を、時間（ｔ）の関数として表したものである。Ｆ_ｃ（ｔ）の値は、速度及び経路の曲率に応じて変化するものであり、例えば公知の式を用いて算出することができる。Ｆ_ｃ（ｔ）を、例えば実験等により予め求められた式を用いて算出することとしてもよい。

各時刻において車両ＭＶの内燃機関等が出力すべきパワー（単位時間あたりに出力すべき仕事）を「Ｐ_ｄｒｖ（ｔ）」とすると、Ｐ_ｄｒｖ（ｔ）は、以下の式（２）を用いて算出することができる。

式（２）の右辺第２項にある「Ｐ_ａｕｘ」は、車両ＭＶに搭載された各種の補器（例えば空調装置等）を動作させるために必要なパワーを表している。従って、式（２）で表されるＰ_ｄｒｖ（ｔ）は、車両ＭＶをｖ（ｔ）の速度で走行させるために必要なパワーと、各種の補器を動作させるために必要なパワーと、の和となる。

このように、Ｐ_ｄｒｖ（ｔ）は、図４のステップＳ０１で取得された走路情報（走路の勾配や曲率）と、図３のステップＳ０４で算出された速度の変化予測（ｖ（ｔ））と、図４のステップＳ０５で取得された車両ＭＶの各パラメータ（重量ｍや補器の消費電力等）を用いて算出することができる。尚、走路情報に、走路の勾配及び曲率のうち一方が含まれておらず、式（１）の右辺に示される各項の一部を計算することができない場合には、当該項を０としてＦ_ｄｒｖ（ｔ）を算出してもよく、勾配及び曲率のうち欠落している方の値を所定の固定値としてＦ_ｄｒｖ（ｔ）を算出してもよい。

車両ＭＶが内燃機関の駆動力により走行する車両である場合には、単位時間あたりに消費される燃料のエネルギーである「Ｐ_ｆｕｅｌ」は、以下の式（３）を用いて算出することができる。

式（３）の右辺の分子にある「Ｐ_ｄｒｖ」は、式（２）を用いて算出されるＰ_ｄｒｖ（ｔ）のことである。式（３）の右辺の分母にあるη_ｅｎｇ（Ｐ_ｅｎｇ）は、内燃機関の動作効率を表すものであり、１よりも小さな値が設定される。η_ｅｎｇ（Ｐ_ｅｎｇ）は、内燃機関の出力パワーであるＰ_ｅｎｇの関数として表してもよいが、一定の値であってもよい。同じく分母にあるη_ｍｅｃは、内燃機関と車輪との間の動力伝達効率を表すものであり、η_ｅｎｇ（Ｐ_ｅｎｇ）と同様に、１よりも小さな値が設定される。

尚、式（３）は、車両ＭＶが無段変速機（ＣＶＴ）を備えており、最大の効率で動力伝達が行われる場合の式となっている。車両ＭＶにおける変速比が段階的に切り替えられる車両においては、η_ｍｅｃが特定のパラメータに応じて変化するように表現した式を用いて、Ｐ_ｆｕｅｌを算出することができる。いずれにしても、式（３）のη_ｅｎｇやη_ｍｅｃとしては、予め実験等で求めた値又は式を用いることができる。

式（３）で算出されるＰ_ｆｕｅｌは、車両ＭＶが走路に沿って走行する際に、単位時間あたりに消費されるエネルギーを表すものである。このため、Ｐ_ｆｕｅｌを、車両ＭＶが走路に沿って走行する時間で積分することで、車両ＭＶの消費エネルギーを算出することができる。

車両ＭＶが回転電機の駆動力により走行する車両である場合には、単位時間あたりに消費されるエネルギーである「Ｐ_ｅｃｌ」は、以下の式（４）を用いて算出することができる。

Ｐ_ｄｒｖが負値となる場合には、車両ＭＶでは所謂「回生制動」が行われる。このとき、回転電機で生じた電力が蓄電池に蓄えられると、Ｐ_ｅｃｌは負値となる。このような場合が生じ得ることを考慮し、式（４）においては、Ｐ_ｄｒｖが０以上の場合（上段）とそれ以外の場合（下段）とに分けて、Ｐ_ｅｃｌの式が表されている。

式（４）の右辺にある「η_ｍｏｔ（Ｎ_ｍｏｔ，Ｔ_ｍｏｔ）」は、回転電機の動作効率を、回転電機の回転数であるＮ_ｍｏｔと、回転電機のトルクであるＴ_ｍｏｔと、の関数として表したものである。η_ｍｏｔ（Ｎ_ｍｏｔ，Ｔ_ｍｏｔ）には１よりも小さな値が設定される。同じく右辺にあるη_ｍｅｃは、回転電機と車輪との間の動力伝達効率を表すものであり、η_ｍｏｔ（Ｎ_ｍｏｔ，Ｔ_ｍｏｔ）と同様に、１よりも小さな値が設定される。η_ｍｏｔ（Ｎ_ｍｏｔ，Ｔ_ｍｏｔ）やη_ｍｅｃとしては、予め実験等で求めた値又は式を用いることができる。

また、式（４）の右辺にあるにあるＰ_ｂｔｌは、車両ＭＶに搭載された蓄電池で電力の入出力が行われる際の損失である。Ｐ_ｂｔｌは、オームの法則により以下の式（５）を用いて算出することができる。

式（５）の右辺にある「Ｒ_ｂａｔ」は、蓄電池の内部抵抗である。同じく右辺にある「Ｖ_ｂａｔ」は、蓄電池の端子間電圧である。同じく右辺にある「Ｐ_ｂａｔ」は、蓄電池からの出力パワー、すなわち、蓄電池から単位時間あたりに入出力される電気エネルギーの値である。Ｐ_ｂａｔは、以下の式（６）を用いて算出することができる。

式（６）の右辺にある「η_ｍｏｔ」は、先に述べたη_ｍｏｔ（Ｎ_ｍｏｔ，Ｔ_ｍｏｔ）のことである。同じく右辺にある「Ｐ_ｄｒｖ」は、式（２）を用いて算出されるＰ_ｄｒｖ（ｔ）のことである。

式（４）で算出されるＰ_ｅｃｌは、車両ＭＶが走路に沿って走行する際に、単位時間あたりに消費されるエネルギーを表すものである。このため、Ｐ_ｅｃｌを、車両ＭＶが走路に沿って走行する時間で積分することで、車両ＭＶの消費エネルギーを算出することができる。

図４のステップＳ０６では、以上の式（１）乃至式（６）を適宜用いることにより、配車計画の候補に含まれ得る走路のそれぞれについて、当該走路を車両ＭＶが走行した場合における消費エネルギーの値を算出する。それぞれの走路と消費エネルギーとの対応関係が、先に述べたように記憶部１４に記憶される。

尚、それぞれの走路と評価指標との対応関係は、車両ＭＶによって異なるものとなる。このため、本実施形態の消費エネルギー算出部１１は、それぞれの経路と消費エネルギーとの対応関係を、車両ＭＶの種類ごとに複数算出し、これを記憶部１４に記憶させる。

また、車両ＭＶの重量（ｍ）は、車両ＭＶによって異なるのであるが、車両ＭＶによって運ばれる運搬物の重量によっても異なるものとなる。このため、本実施形態の消費エネルギー算出部１１は、１つの車両ＭＶについてその重量を複数設定した上で、それぞれの重量ごとに上記対応関係を複数算出し、これを記憶部１４に記憶させる。

その結果として、記憶部１４には、それぞれの走路に対応した消費エネルギーの値が、車両ＭＶの種類ごとに複数記憶されており、更に、運搬物（本実施形態では乗員）を含む車両ＭＶの重量ごとにも複数記憶されている状態となる。

尚、ステップＳ０６で算出される消費エネルギーの値は、変動し得る範囲のうちの最小値として算出されてもよく、最大値として算出されてもよく、中間値や平均値として算出されてもよい。消費エネルギーが上記のいずれとして算出されるかは、算出のために入力されるパラメータの値により適宜設定することができる。

ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、変動指標を算出する処理が、変動指標算出部１２によって行われる。先に述べたように、変動指標算出部１２は、消費エネルギーの変動要因が変化するという仮定の下でシミュレーションを行い、図３に示されるような消費エネルギーの確率分布を算出し、変動幅Ｗや分散の値を「変動指標」として算出する。変動指標を算出するにあたっては、例えば、式（１）におけるθ（ｔ）やＦ_ｃ（ｔ）の値を変動要因として変化させながら、式（３）や式（４）を用いて消費エネルギーを算出することで、その変動幅や分散、すなわち変動指標を算出することとしてもよい。変動指標は、上記のような変動幅や分散としてではなく、例えば、平均的な消費エネルギーからの変動割合、等として算出されてもよい。それぞれの車両ＭＶについて算出された変動指標は、記憶部１４に記憶される。

尚、ステップＳ０７における変動指標の算出は、ステップＳ０６における消費エネルギーの算出と同時並行で行われることとしてもよい。例えば、消費エネルギーを算出する際に、各種のパラメータを（変動可能性の範囲で）複数水準用いて算出することで、消費エネルギーと合わせて変動指標も同時に算出されることとしてもよい。

図４に示される一連の処理は、先に述べたように、配車サービスの提供が開始されるよりも前の時点において実行される。これにより、配車計画を作成するために必要な情報が予め算出され、記憶部１４に記憶された状態となる。

当該情報は、可能な限り、常に最新の状態を反映したものとなっていることが好ましい。従って、図４に示される一連の処理が、一定の時間が経過するごとに繰り返し実行されることとしてもよい。これにより、最新の渋滞情報や制限車速情報等に基づいて、記憶部１４に記憶されている対応関係等の情報を都度更新することができる。

配車計画の作成は、記憶部１４に記憶されている情報に基づいて、配車サービスが実行される予定時刻の直前のタイミングで計画作成部１３により行われる。計画作成部１３が配車計画を作成するために行う具体的な処理の流れについて、図６を参照しながら説明する。

最初のステップＳ１１では、記憶部１４のデータベースに記憶されている対応関係を読み込む処理が行われる。ここでは、配車計画の候補に含まれ得る走路と、車両ＭＶが当該走路を走行した場合の消費エネルギーと、の対応関係が記憶部１４から読み込まれる。

ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、これまでに利用者から入力されていた全ての予約情報を、記憶部１４から読み込む処理が行われる。これにより、各利用者が配車サービスを利用する際の人数、出発地、及び目的地等の情報が読み込まれることとなる。

ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、車両情報を読み込む処理が行われる。「車両情報」とは、配車サービスの提供時刻において利用可能な車両ＭＶを特定する情報である。例えば、メンテナンス中の車両ＭＶや、蓄電池への充電中である車両ＭＶは、配車サービスの提供に用いることができないので、利用可能な車両ＭＶから除外される。

ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、制約条件を読み込む処理が行われる。「制約条件」とは、計画作成部１３が配車計画を作成する際において適用される条件である。例えば、一部の経路が工事中等により通行できなくなっている場合には、当該経路を通らないという制約条件が設定される。また、特定の時間帯において一部の経路が一方通行となる場合には、当該経路を逆走しないという制約条件が設定される。尚、全ての利用者を、それぞれの希望する出発地から目的地まで到達させる、という条件も、当然ながら制約条件として設定される。

その他、配車サービスの提供が終了した時点において、一部の停車地に多数の車両ＭＶが集合してしまうことを避ける等の目的のために、各車両ＭＶが最終的に到達する停車地を、更なる制約条件として設定してもよい。また、例えば、一部の領域にジオフェンシングが適用されており、当該領域においては電動車両しか走行することが許可されていない場合においては、許可された車両ＭＶのみが当該領域を走行するという制約条件を設定してもよい。

ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、ステップＳ１２で入力された全ての予約情報に対応するための経路、すなわち、車両ＭＶを走行させるべき複数の経路が設定される。その上で、それぞれの経路について、車両ＭＶを走行させるために必要なエネルギーが算出される。この算出に用いられる「車両ＭＶ」は、例えば、配車サービスに用いられる複数の車両ＭＶのうちの１つであってもよく、実在しない仮想的な車両ＭＶであってもよい。いずれの場合でも、ステップＳ１２では、設定されたそれぞれの経路について、当該経路を車両ＭＶが走行するために必要なエネルギーの値が、共通の車両ＭＶを用いて個別に算出される。これにより、設定されたそれぞれの経路について、走行に必要なエネルギーが設定されるので、異なる経路同士で必要エネルギーを比較することが可能となる。

ステップＳ１５に続くステップＳ１６では、ステップＳ１５で設定されたそれぞれの経路に対し、走行させる車両ＭＶを割り当てていく処理が行われる。ここでは、変動指標が大きな値として算出された車両ＭＶが、走行に必要なエネルギーが小さな経路を走行し、変動指標が小さな値として算出された車両ＭＶが、走行に必要なエネルギーが大きな経路を走行するように、それぞれの経路に対し車両ＭＶが割り当てられて行く。このように決定された配車計画が、配車計画作成システム１０によって作成された配車計画、すなわち、配車サービスのために実際に用いられる配車計画となる。

ステップＳ１６に続くステップＳ１７では、ステップＳ１６で決定された配車計画を、事業者用端末３０及び車載システム４０のそれぞれに送信する処理が行われる。以降は、当該配車計画に従って配車サービスが提供される。

変動指標が比較的大きな車両ＭＶでは、図３における変動幅Ｗが大きくなる。このため、当該車両ＭＶに蓄えられたエネルギーＥが一定であるとすると、図３においてハッチングが付された領域の面積、すなわち、車両ＭＶでエネルギーが枯渇する（つまり、エネルギーの補給が必要となる）可能性が大きくなる。

そこで、本実施形態に係る配車計画作成システム１０は、変動指標が比較的大きな車両ＭＶを、走行に必要なエネルギーが小さな経路に割り当てる。これにより、図３に示される確率分布は左側に移動することになるので、車両ＭＶでエネルギーが枯渇する可能性を小さくすることができる。

このように、本実施形態に係る配車計画作成システム１０では、車両ＭＶでエネルギーが枯渇する可能性が小さくなるように、適切な配車計画を立案することが可能となっている。

以上においては、配車計画を作成するために必要な計算の一部を予め行い、得られた対応関係等を記憶部１４に記憶させておく例について説明した。しかしながら、配車計画作成システム１０が十分な処理速度を有している場合には、配車サービスが開始される直前のタイミングで、図４及び図５に示される全ての処理が行われることとしてもよい。この場合、図４のステップＳ０８で行われる処理は不要である。

以上においては、車両ＭＶの各種パラメータ（η_ｅｎｇ等）や、走路の勾配等の条件に基づく具体的な計算により、消費エネルギー等を算出する例について説明した。しかしながら、消費エネルギー等の算出はこれとは異なる方法により行われてもよい。例えば、ニューラルネットワーク等の機械学習を用いて、各車両ＭＶの消費エネルギーや変動指標等を算出し、これらに基づいて適切な配車計画を決定することとしてもよい。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、計画作成部１３が行う処理の内容について第１実施形態と異なっている。図７に示される一連の処理は、図６に示される一連の処理に換えて、本実施形態の計画作成部１３により実行されるものである。

当該処理のうち、ステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、図６に示される第１実施形態と同じである。ステップＳ１４において、制約条件を読み込む処理が行われた後は、本実施形態ではステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、これまでの各ステップで読み込まれた各種情報や制約条件に基づいて、配車計画の候補を複数作成する処理が、計画作成部１３により行われる。計画作成部１３は、制約条件の下で実現し得る配車計画の全てを候補として作成してもよく、制約条件を満たす一定数の配車計画のみを候補として作成してもよい。

ステップＳ２５に続くステップＳ２６では、ステップＳ２５で作成された配車計画のそれぞれについて、計画作成部１３がサービス指標を算出する。「サービス指標」とは、配車サービスの利用者の満足度合いを示す指標、である。本実施形態では、全ての車両ＭＶが途中でエネルギーの補給を受けることなく、配車サービスを提供し得る確率として、上記のサービス指標が算出される。

例えば、それぞれの車両ＭＶについて、図３に示されるような消費エネルギーの確率分布を算出した上で、当該車両ＭＶに搭載されたエネルギーＥの大きさに基づいて、当該車両ＭＶがエネルギーの補給を受けることなく目的地に到達する確率（図３のハッチングを除く部分の面積に対応する確率）を算出する。このように得られた確率に基づいて、全ての車両ＭＶが途中でエネルギーの補給を受けることなく、配車サービスを提供し得る確率を、上記のサービス指標として算出することができる。

ステップＳ２６に続くステップＳ２７では、ステップＳ２５で作成された複数の配車計画の中から、算出されたサービス指標の値が所定の閾値（例えば９０％）以上となっているものが存在するか否か、判定される。そのような配車計画が存在する場合には、ステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８では、サービス指標の値が上記閾値以上となっている複数の配車計画の中から、選定指標に基づいて１つの配車計画が選定される。この配車計画が、最終的な配車計画として決定される。上記の「選定指標」として、本実施形態では、配車サービスの提供にあたり全ての車両ＭＶで消費されるエネルギーの総量、が用いられる。つまり、サービス指標の値が上記閾値以上となっている複数の配車計画のうち、消費されるエネルギーの総量が最も小さくなるような配車計画が、最終的な配車計画として選定され決定される。

このように、本実施形態の計画作成部１３は、複数の配車計画の候補のうち、サービス指標の値が所定値よりも高く算出されたものの中から、最終的な配車計画を決定する。このとき、サービス指標の値が上記所定値よりも高く算出された候補が、複数存在する場合には、計画作成部１３は、当該候補の中から、サービス指標とは別の選定指標に基づいて、最終的な配車計画を決定する。選定指標としては、配車サービスの提供にあたり全ての車両ＭＶで消費されるエネルギーの総量、が用いられるが、これとは異なる指標が用いられてもよい。例えば、配車サービスの提供にあたり全ての車両ＭＶから排出されるＣＯ_２の量や、燃料コスト等が、上記の選定指標として用いられてもよい。いずれの場合も、計画作成部１３は、選定指標が最も小さく算出された候補を、最終的な前記配車計画として決定する。

ステップＳ２７において、サービス指標の値が上記閾値以上となっている配車計画が存在しなかった場合には、ステップＳ２９に移行する。ステップＳ２９では、ステップＳ２５で作成された全ての配車計画のうち、サービス指標の値が最も高く算出されたものが、最終的な配車計画として決定される。

ステップＳ２８又はステップＳ２９において、最終的な配車計画が決定されると、ステップＳ１７に移行する。ここでは、第１実施形態と同様に、最終的に決定された配車計画を、事業者用端末３０及び車載システム４０のそれぞれに送信する処理が行われる。このように、本実施形態の計画作成部１３は、配車サービスの利用者の満足度合いを示す指標、であるサービス指標に基づいて、複数の候補の中から最終的な配車計画を決定する。これにより、配車サービスの利用者に不満を抱かせてしまうような事態を防止することができる。

ステップＳ２６の後、ステップＳ２７を経ることなく、常にステップＳ２９の処理により配車計画が決定されることとしてもよい。この場合、計画作成部１３は、複数の配車計画の候補のうち、サービス指標の値が最も高く算出されたものを、最終的な配車計画として決定することとなる。

サービス指標としては、本実施形態とは別の指標が用いられてもよい。例えば、車両ＭＶが途中でエネルギーの補給を受ける時間を、全ての車両ＭＶについて合計して得られる総時間が長くなるほど、小さくなるような指標（例えば、総時間の逆数）が、サービス指標として用いられてもよい。また、小型車へのエネルギー補給が必要になる場合よりも、（手間と時間のかかる）大型車へのエネルギー補給が必要になる場合の方が小さくなるような指標が、サービス指標として用いられてもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

ＭＶ：車両
１０：配車計画作成システム
１２：変動指標算出部
１３：計画作成部

Claims (9)

1. 配車サービスにおいて複数の車両（ＭＶ）のそれぞれを走行させるための計画、である配車計画を作成する配車計画作成システム（１０）であって、
   前記車両で消費されるエネルギーの変動の程度を示す指標、である変動指標を算出する変動指標算出部（１２）と、
   前記変動指標に基づいて前記配車計画を作成する計画作成部（１３）と、を備え、
   前記変動指標算出部は、
   前記車両で消費されるエネルギーの変動要因のうち特定要因が変化した場合における、前記車両で消費されるエネルギーの変動幅、又は当該エネルギーの分布における分散として、前記変動指標を算出するものであり、
   前記特定要因は、
   前記車両が走行する走路、走行中において前記車両が受ける走行抵抗、走行中における前記車両の総重量、前記車両の周囲の気温、前記車両の車速、前記車両に搭載された補器が消費するエネルギー、のうちの少なくとも１つを含む、配車計画作成システム。
2. 配車サービスにおいて複数の車両（ＭＶ）のそれぞれを走行させるための計画、である配車計画を作成する配車計画作成システム（１０）であって、
   前記車両で消費されるエネルギーの変動の程度を示す指標、である変動指標を算出する変動指標算出部（１２）と、
   前記変動指標に基づいて前記配車計画を作成する計画作成部（１３）と、を備え、
   前記変動指標算出部は、複数の前記車両のそれぞれについて前記変動指標を算出し、
   前記計画作成部は、
   前記変動指標が大きな値として算出された前記車両が、第１経路を走行し、
   前記変動指標が小さな値として算出された前記車両が、走行に必要なエネルギーが前記第１経路よりも大きな第２経路を走行するように、前記配車計画を作成する、配車計画作成システム。
3. 前記変動指標算出部は、複数の前記車両のそれぞれについて前記変動指標を算出し、
   前記計画作成部は、
   前記変動指標が大きな値として算出された前記車両が、第１経路を走行し、
   前記変動指標が小さな値として算出された前記車両が、走行に必要なエネルギーが前記第１経路よりも大きな第２経路を走行するように、前記配車計画を作成する、請求項１に記載の配車計画作成システム。
4. 前記計画作成部は、
   前記配車計画の候補を複数作成し、
   前記配車サービスの利用者の満足度合いを示す指標、であるサービス指標に基づいて、複数の前記候補の中から最終的な前記配車計画を決定する、請求項１に記載の配車計画作成システム。
5. 前記サービス指標は、全ての前記車両が途中でエネルギーの補給を受けることなく、前記配車サービスを提供し得る確率として算出される、請求項４に記載の配車計画作成システム。
6. 前記計画作成部は、
   複数の前記配車計画の候補のうち、前記サービス指標の値が最も高く算出されたものを、最終的な前記配車計画として決定する、請求項５に記載の配車計画作成システム。
7. 前記計画作成部は、
   複数の前記配車計画の候補のうち、前記サービス指標の値が所定値よりも高く算出されたものの中から、最終的な前記配車計画を決定する、請求項５に記載の配車計画作成システム。
8. 前記サービス指標の値が前記所定値よりも高く算出された前記候補が、複数存在する場合には、
   前記計画作成部は、当該候補の中から、前記サービス指標とは別の選定指標に基づいて、最終的な前記配車計画を決定する、請求項７に記載の配車計画作成システム。
9. 前記選定指標として、前記配車サービスの提供にあたり全ての前記車両で消費されるエネルギーの総量、が用いられ、
   前記計画作成部は、前記選定指標が最も小さく算出された前記候補を、最終的な前記配車計画として決定する、請求項８に記載の配車計画作成システム。