(57)【要約】【課題】ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生を可能にする。【解決手段】レール上を走行する鉄道模型車両には、サウンドユニット８が搭載されている。このサウンドユニット８は、スピーカ８ａと、加速度センサ８ｂと、記憶部８ｄと、制御部８ｅとを有する。加速度センサ８ｂは、少なくとも３軸方向の加速度を検知する。記憶部８ｄは、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定しており、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部８ｅは、加速度センサ８ｂの検知信号に応じて、記憶部８ｄからサウンドファイルを選択的に読み出し、このサウンドファイルに基づき生成された挙動音をスピーカ８ａより再生させる。【選択図】図２
2020010945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール上を走行する鉄道模型車両に搭載されるサウンドユニットにおいて、
実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を鉄道模型車両の挙動に応じてリアルタイムで再生するために、少なくとも３軸方向の加速度を検知する加速度センサを有することを特徴とする鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項２】
前記サウンドユニットは、前記車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、当該集電された電力を蓄電することによって駆動することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項３】
スピーカと、
それぞれが異なる挙動音を規定した複数のサウンドファイルを記憶する記憶部と、
前記加速度センサの検知信号に応じて、前記記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、当該サウンドファイルに基づき生成された挙動音を前記スピーカより再生させる制御部と
をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項４】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に応じて、前記挙動音として、加速音、減速音、惰行音および停車音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項３に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項５】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車高方向の加速度によって勾配が検知された場合、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度をしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項４に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項６】
前記制御部は、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比に応じて、前記挙動音を選択的に再生することを特徴とする請求項４に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項７】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車幅方向の加速度に応じて、前記挙動音であるフランジ音を選択的に再生することを特徴とする請求項３に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項８】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記フランジ音として、互いに周波数が異なる複数のフランジ音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項７に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項９】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記挙動音であるジョイント音の再生間隔を可変に制御することを特徴とする請求項３に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１０】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に瞬間的な変動パターンが出現した場合、前記挙動音であるジョイント音を再生することを特徴とする請求項３に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１１】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された走行距離に応じて、前記挙動音として、特定のストラクチャーの存在に由来した通過音または反響音を再生することを特徴とする請求項３に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１２】
前記制御部は、前記算出された走行距離が前記記憶部に記憶された距離範囲内である場合、前記通過音または前記反響音の再生を継続することを特徴とする請求項１１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１３】
前記制御部は、レイアウト上に設置された地上子が検知された場合、前記算出された走行距離をリセットすることを特徴とする請求項１１または１２に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１４】
レール上を走行する鉄道模型車両において、
車両本体と、
前記車両本体の下部に設けられた車輪と、
前記車両本体内に設けられ、前記車輪を介してレールより集電された電力によって、または、当該集電された電力を蓄電することによって駆動するサウンドユニットとを有し、
前記サウンドユニットは、
スピーカと、
少なくとも３軸方向の加速度を検知する加速度センサと、
実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音をそれぞれが規定し、それぞれが規定する挙動音が互いに異なる複数のサウンドファイルを記憶する記憶部と、
前記加速度センサの検知信号に応じて、前記記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、当該サウンドファイルに基づき生成された挙動音を前記スピーカよりリアルタイムで再生させる制御部と
を有することを特徴とする鉄道模型車両。
【請求項１５】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に応じて、前記挙動音として、加速音、減速音、惰行音および停車音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１４に記載された鉄道模型車両。
【請求項１６】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車高方向の加速度によって勾配が検知された場合、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度をしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１５に記載された鉄道模型車両。
【請求項１７】
前記制御部は、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比に応じて、前記挙動音を選択的に再生することを特徴とする請求項１５に記載された鉄道模型車両。
【請求項１８】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車幅方向の加速度に応じて、前記挙動音であるフランジ音を選択的に再生することを特徴とする請求項１４に記載された鉄道模型車両。
【請求項１９】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記フランジ音として、互いに周波数が異なる複数のフランジ音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１８に記載された鉄道模型車両。
【請求項２０】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記挙動音であるジョイント音の再生間隔を可変に制御することを特徴とする請求項１４に記載された鉄道模型車両。
【請求項２１】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に瞬間的な変動パターンが出現した場合、前記挙動音であるジョイント音を再生することを特徴とする請求項１４に記載された鉄道模型車両。
【請求項２２】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された走行距離に応じて、前記挙動音として、特定のストラクチャーの存在に由来した通過音または反響音を再生することを特徴とする請求項１４に記載された鉄道模型車両。
【請求項２３】
前記制御部は、前記算出された走行距離が前記記憶部に記憶された距離範囲内である場合、前記通過音または前記反響音の再生を継続することを特徴とする請求項２２に記載された鉄道模型車両。
【請求項２４】
前記制御部は、レイアウト上に設置された地上子が検知された場合、前記算出された走行距離をリセットすることを特徴とする請求項２２または２３に記載された鉄道模型車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道模型用サウンドユニットおよびこれを搭載した鉄道模型車両に係り、特に、鉄道模型車両のサウンド再生に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、「走らせて楽しむ」という鉄道模型本来の魅力を訴求すべく、鉄道模型の走行状況やユーザの操作に応じて、実際の鉄道車両が発する音を再現するサウンドシステムが注目されている。例えば、ＤＣＣ（Digital Command Control）の発展形であるサウンドＤＣＣでは、車両を制御するアドレス付のデジタルコマンドがレールに供給され、アドレスによって指定された車両側は、車速の制御と連動して、加速音、惰行音、減速音などを車載スピーカから出力する。また、車速などを制御する制御機器（パワーユニット）の近傍に外部スピーカを配置し、この外部スピーカの出力を制御機器と連動させることによって、各種の音を再生するシステムも存在する。さらに、スマートフォンで生成した音を近距離無線通信で車両側に送信し、これを車載スピーカから出力するシステムも提案されている。
【０００３】
鉄道模型のサウンド再生に関連する特許文献としては、以下のものが存在する。まず、特許文献１には、鉄道模型車両の車速を設定する駆動電圧の値に応じて、走行音の再生速度を決定し、この再生速度で走行音を制御装置（パワーユニット）に内蔵された外部スピーカから出力する鉄道模型の効果音再生装置が開示されている。また、特許文献２には、変圧器（パワーユニット）側のホーンボタンをユーザが操作した場合、鉄道模型車両に搭載された速度センサによって検知された速度信号に基づいて汽笛などの可変音響（ホーン）を生成し、これを車載スピーカから出力する模型列車ホーン制御システムが開示されている。ここで、速度センサは、線路上を前後に移動する鉄道模型車両の車速を検出するために用いられ、具体的には、鉄道模型車両の車輪軸上に装着されたカム、１つまたは２つのローブチェリースイッチ、および、鉄道模型車両に供給される電圧値を検出する手段が例示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、サーキット走行競技に供される模型自動車用の加速度検出表示装置が開示されている。具体的には、模型自動車には、一軸または二軸の検出軸を有する加速度センサが搭載されており、この加速度センサによって検知された加速度が所定のしきい値を超えた場合、模型自動車を遠隔操作する操縦者に対して、ＬＥＤやブザーなどでコーナリングフォース（いわゆる横Ｇ）の限界が通知される。ただし、特許文献３は、コーナリングフォースが問題となるような限界走行に着目したものであって、それよりもはるかに低速な鉄道のスケールスピード（実車換算速度）を基本とする鉄道模型に関するものではない。加えて、鉄道模型は、レール上を走行するがゆえに、路面との摩擦に起因した横すべりなど本来的に起こり得えない。よって、特許文献３は、鉄道模型を射程としたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９３７５４号公報
【特許文献２】特表平１０−５１０７０号公報
【特許文献３】実用新案登録第３０７８０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、鉄道模型車両（動力車）は、車両に搭載されたモータで走行するが、電圧に対するモータの回転特性や、モータの動力を車輪に伝達する動力伝達機構（ギア）の抵抗などには、製品によって個体差が存在する。そのため、車両の走行特性、特に、電圧の上昇にともない停車中の動力車が走り出すタイミングや、電圧の低下にともない走行中の動力車が停車するタイミングには、製品によってある程度のばらつきが存在する。また、同一の製品であっても、動力車が牽引する車両数に応じて列車抵抗も変わるため、これに起因した走り出しタイミングなどの違いも無視できない。これらの要因から、モータ駆動用の制御信号（例えば、ＤＣ制御における直流電圧値や、ＰＷＭ制御における電圧パルスのデューティ比）に基づいてサウンド再生を制御する場合、車両の挙動と同期させるべきサウンド再生にズレが生じて、実車どおりに音を再現できない事態が起こり得る。例えば、停車中の車両が走り出す場合、車両が走り始めるよりも前に加速音が鳴り始めたり、車両が走り始めたにもかかわらず加速音が鳴り始めないことは、好ましくない。好ましいのは、停車中の車両が走り始める正にそのタイミングで、加速音が鳴り始めることである。また、走行中の車両が停車する場合、車両が停車するよりも前にブレーキ音が鳴り終わったり、車両が停車したにもかかわらずブレーキ音が鳴り続くことも、好ましくない。好ましいのは、走行中の車両が停止する正にそのタイミングで、ブレーキ音が鳴り終わることである。この点、特許文献２のホーンボタンのようなものをユーザがその都度操作して、車両の挙動と一致するタイミングを見計らってサウンド再生を行えば、再生サウンドのズレは一応解消できる。しかしながら、この場合、ユーザにとって操作が煩雑になるばかりか、サウンド再生のための操作に気が散って、本来の運転に集中できないといった別の問題が生じる。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決すべく、第１の発明は、レール上を走行する鉄道模型車両に搭載されるサウンドユニットを提供する。このサウンドユニットは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を鉄道模型車両の挙動に応じてリアルタイムで再生するために、少なくとも３軸方向の加速度を検知する加速度センサを有する。
【０００９】
ここで、第１の発明において、上記サウンドユニットは、車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、この集電された電力を蓄電することによって駆動するようにしてもよい。
【００１０】
第１の発明において、スピーカと、記憶部と、制御部とをさらに設けてもよい。記憶部は、それぞれが鉄道車両の異なる挙動音を規定した複数のサウンドファイルを記憶する。制御部は、加速度センサの検知信号に応じて、記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、このサウンドファイルに基づき生成された挙動音をスピーカより再生させる。
【００１１】
第２の発明は、車両本体と、サウンドユニットとを有し、レール上を走行する鉄道模型車両を提供する。サウンドユニットは、車両本体内に設けられ、車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、この集電された電力を蓄電することによって駆動する。サウンドユニットは、スピーカと、加速度センサと、記憶部と、制御部とを有する。加速度センサは、少なくとも３軸方向の加速度を検知する。記憶部は、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定し、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部は、加速度センサの検知信号に応じて、記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、このサウンドファイルに基づき生成された挙動音をスピーカよりリアルタイムで再生させる。
【００１２】
ここで、第１および第２の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に応じて、上記挙動音として、加速音、減速音、惰行音および停車音のいずれかを選択的に再生することが好ましい。この場合、上記制御部は、加速度センサによって検知された車高方向の加速度によって勾配が検知された場合、加速度センサによって検知された車長方向の加速度をしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音のいずれかを選択的に再生することが好ましい。
【００１３】
第１および第２の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に加えて、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比に応じて、上記挙動音を選択的に再生してもよい。
【００１４】
第１および第２の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車幅方向の加速度に応じて、上記挙動音であるフランジ音を選択的に再生してもよい。この場合、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、互いに周波数が異なる複数のフランジ音のいずれかを選択的に再生してもよい。
【００１５】
第１および第２の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、上記挙動音であるジョイント音の再生間隔を可変に制御してもよい。また、これに代えて、上記制御部は、加速度センサによって検知された車高方向の加速度に瞬間的な変動パターンが出現した場合、上記挙動音であるジョイント音を再生してもよい。
【００１６】
第１および第２の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された走行距離に応じて、上記挙動音として、特定のストラクチャーの存在に由来した通過音または反響音を再生してもよい。その際、上記制御部は、算出された走行距離が記憶部に記憶された距離範囲内である場合、上記過音または上記反響音の再生を継続してもよい。また、上記制御部は、鉄道模型車両が走行するレイアウト上に設置された地上子が検知された場合、上記算出された走行距離をリセットすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、鉄道模型車両内に設けられた加速度センサによって少なくとも３軸方向の加速度を検知することで、鉄道模型車両の実際の挙動をモニタリングする。これにより、動力車の個体差やトレーラの車両数などに関わりなく、サウンド再生を鉄道模型車両の実際の挙動に即応させることが可能となる。その結果、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】鉄道模型車両の概略図
【図２】サウンドユニットのブロック構成図
【図３】各軸方向と挙動音との関係を示す図
【図４】サウンドファイルセットの車種別一覧表
【図５】鉄道模型車両が走行するレイアウトの一例を示す図
【図６】レイアウトを走行する鉄道模型車両のサウンド再生のタイミングチャート
【図７】フランジ音の再生条件を示す表
【図８】上り勾配時におけるサウンド再生のタイミングチャート
【図９】下り勾配時におけるサウンド再生のタイミングチャート
【図１０】常点灯に対応したＰＷＭ制御における電圧パルスの説明図
【図１１】走行距離に基づくサウンド再生の説明図
【図１２】サウンドユニットを用いたネットワークシステムのブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施形態に係る鉄道模型車両（動力車）の概略図である。この鉄道模型車両１は、車両本体２と、複数の車輪３と、モータ４とを主体に構成されている。車両本体２は、実際の鉄道車両の外観を模した形状を有しており、車体、窓ガラス、屋根、床下機器といった各種のパーツで構成されている。金属製の車輪３は、車両本体２の下部に設けられており、金属製のレール５と接触してレール５から電力を集電する。モータ４は、車体本体２の内部に設けられており、その駆動力によって車輪３を回転させる。
【００２０】
モータ４への給電は、レール５、車輪３および集電機構６を介して行われる。まず、外部の制御機器によってレール５に電力が供給される。レール５に供給された電力は、レール５と常時接触している車輪３によって集電され、集電機構６を介してモータ４に供給される。これによって、モータ４が回転して、電力に応じた駆動力が発生する。モータ４の駆動力は、動力伝達機構７を介して車輪３に伝達され、これによって、鉄道模型車両１がレール５上を走行する。鉄道模型車両１の制御方式としては、直流電圧の値そのものを０〜１２Ｖの範囲で可変に設定するＤＣ制御（直流制御）、電圧パルスのデューティ比を可変に設定するＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）、鉄道模型車両１（より正確には車載デコーダ）を指定するアドレス付のデジタルコマンドを１２Ｖ程度の交流電圧に重畳するＤＣＣ（Digital Command Control）などが存在するが、いずれの制御方式を採用してもよい。
【００２１】
鉄道模型車両１はサウンド再生機能を有しており、これを実現するために、車体本体２の内部（例えば室内灯ユニットの設置スペースなど）にはサウンドユニット８が搭載されている。本実施形態において、サウンドユニット８は、車輪３および集電機構６を介してレール５より集電された電力によって、あるいは、この電力をコンデンサに一時的に蓄電することによって駆動する。ただし、これに代えて、サウンドユニット８に内蔵された電池を用いて、サウンドユニット８を駆動させてもよい。サウンドユニット８は、スピーカ８ａを備えており、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を鉄道模型車両１の挙動に応じてリアルタイムで再生する。スピーカ８ａは、サウンドユニット８が備える箱状の筐体に取り付けられており、この筐体は、スピーカ８ａのエンクロージャーとしても機能する。なお、図１は、サウンドユニット８を動力車に搭載した例を示しているが、モータ４を備えないトレーラ（被牽引車）に搭載してもよい。
【００２２】
以下、図１に示したように、鉄道模型車両１の車長方向（前後方向）を「Ｘ」方向、車幅方向（左右方向）を「Ｙ」方向、車高方向（高さ方向）を「Ｚ」方向とそれぞれ定義する。
【００２３】
図２は、サウンドユニット８のブロック構成図である。サウンドユニット８は、上述したスピーカ８ａの他に、加速度センサ８ｂと、ローパスフィルタ８ｃと、記憶部８ｄと、制御部８ｅと、切替スイッチ８ｆと、電源部８ｇとを有する。加速度センサ８ｂは、少なくとも３軸方向の加速度、すなわち、車長方向の「Ｘ加速度」、車幅方向の「Ｙ加速度」、車高方向の「Ｚ加速度」を検知し、これに応じた検知信号を出力する。加速度センサ８ｇは、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型のいずれのタイプであってもよいが、スマートフォンなどで広く採用されているＭＥＭＳ加速度センサは、小型、安価かつ高感度であるため、本実施形態としての用途に適している。また、最近では、６軸加速度センサなども容易に入手可能であり、このような３軸よりも多軸化されたものを加速度センサ８ｂとして用いてもよい。
【００２４】
サウンドユニット８によって再生される音（挙動音を含む。）は、加速度センサ８ｂの検知信号に基づいて決定される。図３は、各軸方向と挙動音との関係を示す図である。まず、Ｘ方向については、鉄道模型車両１の加減速の程度を示すＸ加速度、Ｘ加速度を１回積分することによって算出される車速Ｖ、および、Ｘ加速度を２回積分することによって算出される走行距離Ｄといったファクターが存在し、それぞれのファクターに応じて特定の挙動音が選択される。Ｘ加速度は、走行状態音（停車音、加速音、惰行音または減速音）を選択するために用いられる。また、車速Ｖは、ジョイント音の再生間隔や、気動車の加速音（変速段音または直結段音）を選択するために用いられる。さらに、走行距離Ｄは、鉄橋やトンネルなどのストラクチャーに起因した通過音や反響音を選択するために用いられる。
【００２５】
また、Ｙ方向については、Ｙ加速度によってカーブやポイントの通過が検知される。例えば、Ｙ加速度がプラスの場合には左カーブ、マイナスの場合には右カーブ、曲率はＹ加速度の大きさ（絶対値）として検知できる。Ｙ加速度は、フランジ音を選択するために用いられる。さらに、Ｚ方向については、Ｚ加速度によって勾配の有無が検知される。具体的には、Ｚ加速度が１Ｇ（Ｇは重力加速度）の場合には平坦、１Ｇよりも小さい場合には勾配とそれぞれ判断され、勾配がきつくなるほど１Ｇからの差（ズレ量）が大きくなる。Ｚ加速度は、Ｘ加速度と併用され、勾配を考慮した走行状態音（惰行音、加速音または減速音）を選択するために用いられる。
【００２６】
ローパスフィルタ８ｃは、加速度センサ８ｂの検知信号に対してローパスフィルタ処理を施し、モータ４の駆動に起因した振動などの高周波ノイズを除去する。ローパスフィルタ処理が施された検知信号は、制御部８ｅに出力される。なお、ローパスフィルタ処理は、マイコン側でソフトウェア的に処理することも可能なので、物理的な構成として、制御部８ｅとしてのマイコンがローパスフィルタ８ｃの機能も担っていてもよい。
【００２７】
記憶部８ｄには、それぞれが異なる挙動音を規定した各種のサウンドファイル、および、それぞれが異なるユーザ操作音を規定した各種のサウンドファイルが記憶されている。サウンドファイルのフォーマットは、ＡＶＩやＭＰ３などの圧縮形式、ＷＡＶなどの非圧縮形式のいずれでもよい。また、この記憶部８ｄには、ユーザによって定義された内容（例えば、図１１に示す「ｄ１〜ｄ２＝鉄橋通過音」など）も記憶されている。記憶部８ｄは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部装置による記憶内容の書き換えを可能にすべく、マイクロＳＤカードのように、サウンドユニット８から着脱自在であってもよい。
【００２８】
記憶部８ｄに記憶されている多数のサウンドファイルのうち、車種や車両形式に固有のものについては、車種・車両形式別のサウンドファイルセットとしてまとめられている。図４は、サウンドファイルセットの車種別一覧表である。鉄道模型車両１の走行ステージ（走行状態）は、停車時、加速時、惰行時、減速時といった４つに大別されるが、それぞれの走行ステージにおける挙動音は車種によって大きく相違する（さらに言えば、同一車種でも、車両形式によって相違する。）。具体的には、番号「１」は、電車（新型）の挙動音を規定しており、主電動機の回転音（車速に応じた音質の変化に含む。）と、送風機の定常的な音とを主体とする。番号「２」は、電車（旧型）の挙動音を規定しており、釣り掛けモータの回転音（車速に応じた音質の変化および惰行音の切り替えを含む。）と、送風機の定常的な音とを主体とする。また、番号「３」は、気動車の挙動音を規定しており、ディーゼル機関の駆動音（アイドル音の切り替えを含む。）を主体とする。気動車固有の特徴としては、加速時の挙動音（加速音）として、低速時に再生される「変速段音」と、高速時に再生される「直結段音」との切り替えが挙げられる。さらに、番号「４」は、蒸気機関車の挙動音を規定しており、ドラフト音（車速に応じた音間隔の変化を含む。）を主体とする。なお、新型電気機関車は電車（新型）、旧型電気機関車は電車（旧型）、ディーゼル機関車は気動車にそれぞれ準じるものとする。
【００２９】
同図の表において、「その他」に分類されたコンプレッサ音や吐出し音は、基本的に、鉄道模型車両１の走行ステージに依存することなく、ランダムで再生される。車種・車両形式別のサウンドセット「１」〜「４」の選択は、ユーザが切替スイッチ８ｆを操作することによって行われる。
【００３０】
なお、走行ステージが移行する場合、前後の挙動音を違和感なく繋ぐために、過渡的な挙動音を挿入してもよい。また、上記４つの走行ステージ以外に「始動時」や「停止時」を追加し、その状態の音（例えば、電動発電機やディーゼル機関の始動音／停止音など）を定義してもよい。
【００３１】
制御部８ｅは、加速度センサ８ｂの検知信号に応じて、記憶部８ｄからサウンドファイルを選択的に読み出す。そして、読み出されたサウンドファイルに対して、圧縮フォーマットの伸張処理、再生速度の調整、音の変調などの処理を必要に応じて行うことで挙動音が生成される。生成された挙動音は、予め割り当てられたいずれかのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４に出力される。そして、これらのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の音が合成され、この合成音が最終的な出力音となってスピーカ８ａから出力される。なお、後述するように、制御部８ｅは、サウンド再生を制御するための補完的な情報として、モータ駆動用の制御信号（例えばＤＣ制御における直流電圧値やＰＷＭ制御における電圧パルスのデューティ比）や、車載センサからのセンサ信号なども、必要に応じて参照する。
【００３２】
電源部８ｇは、サウンドユニット８に対して電力を供給する。ここで考慮すべきは、鉄道模型車両１の停車中における電力の確保である。この問題は、停車時の直流電圧が０ＶとなるＤＣ制御や、停車時のデューティ比が０％となる単純なＰＷＭ制御（常点灯に非対応）において顕在化する。これらの制御を採用する場合、電源部８ｇとして、電池をサウンドユニット８に内蔵する必要がある。その際、レイアウト側に設置された電磁誘導式の充電装置を用いて、車両側の電池を無接点充電する仕組みを導入すれば、ユーザによる電池交換の手間を解消できる。一方、ＤＣＣや、常点灯に対応したＰＷＭ制御を採用する場合、ＤＣ制御などとは異なり、レール５に電力が常時供給されているため、電池を用いなくても、レール５からの集電のみで必要な電力を賄うことができる。ただし、サウンドユニット８の安定動作という観点でいえば、電源部８ｇとしてコンデンサを設け、レール５より集電された電力をコンデンサにて一時的に蓄電し、この蓄電された電力に基づいてサウンドユニット８を駆動させることが好ましい。
【００３３】
図５は、鉄道模型車両１（動力車）単独で構成された、あるいは、これが編成中に組み込まれた列車Ａが走行するレイアウトの一例を示す図であり、図６は、このレイアウトの走行時におけるサウンド再生のタイミングチャートである。ここで、サウンドユニット８によって再生される各種の音のうち、「始動音」、「停車音」、「加速音」、「惰行音」および「減速音」などはチャンネルＣＨ１、「フランジ音」はチャンネルＣＨ２、「ジョイント音」はチャンネルＣＨ３に割り当てられている。また、チャンネルＣＨ４は、「ユーザ操作音」を再生するためにのみ割り当てられている。ユーザ操作音は、列車Ａ（鉄道模型車両１）の挙動に関わりなく、ユーザが制御機器側のボタンを操作することによって、再生が指示される音であり、例えば、汽笛、ＡＴＳ作動音、客用ドアの開閉音、車内放送（例えば「アルプスの牧場」のオルゴール音）などが挙げられる。なお、これらのユーザ操作音は、実際の鉄道車両より発せられる音を再現したものではあるが、実際の鉄道車両の「挙動」、すなわち、走行などの動きによって発せられるものではない。よって、本明細書において、「挙動音」は、ユーザ操作音を含めて、ユーザの操作を前提に再生される音（加速度センサ８ｂによって検知される車両の動きに依存しない音）を含まないものとする。
【００３４】
まず、ユーザが制御機器の電源を投入してレール５への通電が開始されると、タイミングｔ0において、電動発電機やディーゼル機関などの「始動音」の再生が開始される。そして、「始動音」が所定の時間だけ継続すると、再生される音は「始動音」から「停車音」に変化する。
【００３５】
タイミングｔ1において、ホームに停車中の列車Ａが走り始めると、Ｘ加速度が０からプラス（加速）に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「停車音」から「加速音」に変化する。「加速音」の再生は、Ｘ加速度がプラス（加速）である限り継続する。
【００３６】
タイミングｔ2において、加速中の列車Ａがポイントに差しかかると、ポイントを渡り終えるタイミングｔ3までの間、所定のしきい値を超えた比較的大きなＹ加速度が発生する。Ｙ加速度が所定のしきい値以上の場合、「加速音」の出力先とは別のチャンネルＣＨ２に「フランジ音」が出力される。その結果、期間ｔ2〜ｔ3において、「加速音」と「フランジ音」との合成音が再生される。
【００３７】
タイミングｔ4において、加速中の列車Ａが一定速（等速）に転じると、Ｘ加速度がプラス（加速）から０に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「加速音」から「惰行音」に変化する。「惰行音」の再生は、Ｘ加速度が０または僅かなマイナスである限り継続する（０≧Ｘ加速度＞マイナスしきい値）。
【００３８】
タイミングｔ5において、惰行中の列車Ａの車速Ｖが減速し始めると、Ｘ加速度が０からマイナス（減速）に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「惰行音」から「減速音」に変化する。「減速音」の再生は、Ｘ加速度がマイナスである限り継続する（Ｘ加速度≦マイナスしきい値）。
【００３９】
タイミングｔ6において、減速中の列車Ａがポイントに差しかかると、ポイントを渡り終えるタイミングｔ7までの間、所定のしきい値を超えた比較的大きなＹ加速度が発生する。Ｙ加速度が所定のしきい値以上の場合、「減速音」の出力先とは別のチャンネルＣＨ２に「フランジ音」が出力される。その結果、期間ｔ6〜ｔ7において、「減速音」と「フランジ音」との合成音が再生される。
【００４０】
タイミングｔ8において、減速中の列車Ａがホームで停車すると、Ｘ加速度がマイナス（減速）から０に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「減速音」から「停車音」に変化する。その際、車速Ｖをモニタリングして、車速Ｖが０になる停車直前にブレーキ音が再生される。
【００４１】
また、列車Ａが走行している期間ｔ1〜ｔ8では、チャンネルＣＨ３に「ジョイント音」が出力される。その結果、上述した挙動音に更に「ジョイント音」が付加された合成音が再生される。ただし、「ジョイント音」は、ロングレール走行時などを再現すべく、ユーザの選択によって付加しないようにしてもよい。
【００４２】
ここで、ジョイント音とは、図１に示したように、レール５の繋ぎ目であるジョイント５ａを車輪３が通過する際に生じる音であり、ジョイント音の繰り返し間隔は、鉄道模型車両１の速度に依存する。よって、ジョイント音を再生する場合、低速では間隔を長く、高速では間隔を短くする必要がある。これを実現すべく、第１の制御手法として、制御部８ｅは、加速度センサ８ｂによって検知されたＸ加速度に基づいて車速Ｖを算出し、この車速Ｖに応じてジョイント音の再生間隔を制御する。これにより、車速Ｖに応じたジョイント音の規則正しい繰り返しを再現できる。
【００４３】
しかしながら、第１の制御手法の欠点として、ポイント通過時のような、ジョイント音の不規則な繰り返しまでは再現できない。これを解消すべく、第２の制御手法として、制御部８ｅは、加速度センサ８ｂによって検知されたＺ加速度をモニタリングすることで、車輪３がジョイント５ａを通過したかどうかを判断し、この通過タイミング毎に１回のジョイント音を再生する。図１に示したように、ジョイント５ａではレール５の踏面に、レールの繋ぎ目の隙間に起因した若干の段差（凹み）が存在する。そのため、車輪３がジョイント５ａを通過する場合、Ｚ加速度の特性として、レール５の踏面上の車輪３が段差に落ち込む過程で１Ｇを下回り、その直後、段差に落ち込んだ車輪３がレール５の踏面に乗り上げる過程で１Ｇを上回るといった瞬間的な変動パターンが生じる。そこで、本実施形態では、このような瞬間的な変動パターンが検知された場合、車輪３がジョイント５ａを通過したものと判断して、そのタイミングで１回のジョイント音を再生する。鉄道模型車両１が備える台車が２つ（合計４つの車輪）の場合、１カ所のジョイント５ａについて、合計４回の規則的なジョイント音が再生される。また、ポイントを通過する際には、ジョイント５ａの段差のみならず、フログの段差においても瞬間的な変動パターンが出現するため、この変動パターンが検知されたタイミングにおいてもジョイント音が再生される。これにより、ポイント通過時のような、ジョイント音の不規則な繰り返しまで再現できる。
【００４４】
なお、第２の制御手法では、ジョイント５ａの段差が微少の場合、加速度センサ８ｂの検知精度によっては、Ｚ加速度の瞬間的な変動が有効に出現せず、ジョイント５ａの通過を判断できない可能性が懸念される。そこで、鉄道模型車両１の通過に支障がない範囲で、ジョイント５ａにおけるレール同士の繋ぎ目を広げるか、あるいは、レール端の上部を斜めに面取りするなどして、Ｚ加速度の瞬間的な変動が有効に出現するようにしてもよい。
【００４５】
また、ジョイント通過時の別の加速度特性として、Ｚ加速度の瞬間的な変動と同じタイミングで、Ｘ加速度やＹ加速度についても瞬間的な変動（前後や左右の振れ）が生じる傾向がある。そこで、第２の制御手法において、Ｚ加速度の瞬間的な変動が生じた場合、これと同じタイミングでＸ加速度およびＹ加速度の少なくとも一方についても瞬間的な変動が生じたことを条件に、ジョイント５ａを通過したものと判断してもよい。
【００４６】
図７は、フランジ音の再生条件を示す表である。実際の鉄道車両では、高速になるにつれて、フランジ音は高周波側にシフトする。これを再現すべく、制御部８ｅは、車速Ｖに応じて、周波数が異なる複数のフランジ音を選択的に再生する。フランジ音としては、一例として、低速用の低周波なフランジ音、および、高速用の高周波なフランジ音の２種類が用意されており、Ｙ加速度および車速Ｖに応じて選択的に再生される。具体的には、Ｙ加速度がしきい値以上で、かつ、車速Ｖがしきい値未満の場合には、低速用のフランジ音が再生される。その際、低速用のフランジ音として複数のパターンを用意しておき、いずれかのパターンをランダムで再生すれば、バリエーションに富んだフランジ音を再現できる。一方、Ｙ加速度がしきい値以上で、かつ、車速Ｖがしきい値以上の場合には、高速用のフランジ音が再生される。低速用のフランジ音と同様、高速用のフランジ音についても複数のパターンを用意しておき、いずれかをランダムで再生してもよい。なお、フランジ音は低速用および高速用の２種類に限定されるものではなく、互いに周波数が異なる３種類以上のフランジ音を選択的に再生してもよい。
【００４７】
図５に例示したレイアウトは平坦区間のみで構成されているが、レイアウト中に勾配区間が存在することも多い。よって、リアリティを高めるためには、勾配区間に対応した走行状態音を再現することが望まれる。上述したように、勾配区間の有無は、Ｚ加速度が１Ｇよりも小さくなったか否かによって判断することができる。本実施形態において、制御部８ｅは、加速度センサ８ｂによって検知されたＺ加速度に応じて勾配を検知し、Ｘ加速度を所定のしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音を選択的に再生する。具体的には、以下の選択規則に基づいて挙動音が選択される。
【００４８】
［勾配時の選択規則］
Ｘ加速度 ＞ 上限値ＴＨ１（ＴＨ１＞０）      「加速音」
上限値ＴＨ１ ≧ Ｘ加速度 ≧ 下限値ＴＨ２     「惰行音」
Ｘ加速度 ＜ 下限値ＴＨ２（ＴＨ２＜０）      「減速音」
【００４９】
図８は、上り勾配時におけるサウンド再生のタイミングチャートである。Ｘ加速度が上限値ＴＨ１よりも大きい場合（ケース（ａ））、意図的な加速とみなして、「加速音」が再生される。また、Ｘ加速度が上限値ＴＨ１から下限値ＴＨ２の範囲内である場合（ケース（ｂ））、上り勾配によるＸ加速度の変動とみなして、「惰行音」が再生される。さらに、Ｘ加速度が下限値ＴＨ２よりも小さい場合（ケース（ｃ））、意図的な減速とみなして、「減速音」が再生される。
【００５０】
図９は、下り勾配時におけるサウンド再生のタイミングチャートである。Ｘ加速度が上限値ＴＨ１よりも大きい場合（ケース（ｄ））、意図的な加速とみなして、「加速音」が再生される。また、Ｘ加速度が上限値ＴＨ１から下限値ＴＨ２の範囲内である場合（ケース（ｅ））、下り勾配による加速の変動とみなして、「惰行音」が再生される。さらに、Ｘ加速度が下限値ＴＨ２よりも小さい場合（ケース（ｆ））、意図的な減速とみなして、「減速音」が再生される。
【００５１】
すなわち、上り勾配に起因したＸ加速度の減少分を見越した上限値ＴＨ１と、下り勾配に起因したＸ加速度の増大分を見越した下限値ＴＨ２を予め設定しておき、勾配走行時におけるＸ加速度がＴＨ１〜ＴＨ２の範囲内であれば、鉄道模型車両１の走行状態は惰行であると判断される。なお、これらのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２は、Ｚ加速度の程度、換言すれば、勾配の程度に応じて可変に設定してもよい。また、Ｘ加速度のみならず、モータ駆動用の制御信号の変化も併せてモニタリングすれば、勾配走行時の挙動音をよりきめ細かく、かつ、より高いリアリティで再現することができる。
【００５２】
図６の説明から理解できるように、平坦時における加速音の再生開始タイミングは、基本的に、Ｘ加速度が０からプラス（逆走時にはマイナス）に変化するタイミングとして規定される。これは、新型電車、旧型電車、蒸気機関車については実車の挙動音と整合するが、例外的に、気動車については実際の挙動音と整合しない。実際の気動車は、停車状態において、最初にディーゼル機関が吹き上がり、これに遅れて車両が走り始めるからである。よって、気動車の挙動音を正確に再現するのであれば、Ｘ加速度が０からプラス（またはマイナス）に変化するタイミングよりも前に、加速音の再生を開始させることが好ましい。そこで、本実施形態では、常点灯に対応したＰＷＭ制御において、レールに供給された電圧のデューティ比の変化をモニタリングすることで、車両の走り出しに先立つ加速音の再生を実現する。図１に示したように、サウンドユニット８の制御部８ｅには、パルス幅変調された電圧パルスが制御信号として入力される。
【００５３】
図１０は、常点灯に対応したＰＷＭ制御における電圧パルスの説明図である。このＰＷＭ制御では、パルス幅変調された車速制御用のパルスに対して、更に、高周波パルスが重畳される。一例として、パルス幅変調の変調周期は５０Ｈｚ、高周波パルスの周波数は２０ＫＨｚである。一般に、ＬＥＤ等の発光体は、電圧の変化に即座に反応するのに対して、駆動用のモータ４は、発光体よりも反応に時間が掛かる。よって、車両に搭載されたモータ４が動き出さない程度に周波数が高いパルスを重畳すれば、モータ４を駆動させることなく、発光体のみを点灯させることができる。加速音の再生開始は、電圧パルスのデューティ比が最小の状態（最小パルス幅）から増大したことを検知したタイミングで行われる。このタイミングにおいて、鉄道模型車両１は未だ停車している状態なので、鉄道模型車両１の走り出しに先立ち、加速音を再生させることができる。その後、電圧パルスのデューティ比がある程度増大すると、加速音を既に再生している鉄道模型車両１が走り始める。
【００５４】
図１１は、走行距離Ｄに基づくサウンド再生の説明図である。実際の鉄道では、車両が鉄橋を通過する際、通常の線路の走行音とは異なる独特の鉄橋通過音が発生する。同様に、トンネルを通過する際にも独特のトンネル反響音が発生する。したがって、鉄道模型のレイアウトに鉄橋やトンネルなどのストラクチャーが存在する場合、鉄橋通過音やトンネル反響音を挙動音として再生できれば、リアリティをより高めることができる。そこで、本実施形態では、Ｘ加速度に基づいて鉄道模型車両１の走行距離Ｄを算出して、この走行距離Ｄをモニタリングすることによって、このような挙動音の再生を行う。具体的には、レイアウト上の所定の位置に地上子９（ＲＦＩＤタグなど）を設置すると共に、鉄道模型車両１内に地上子９を検知するための位置センサ（ＲＦＩＤリーダなど）を設ける。地上子９としてＲＦＩＤタグを用いる場合、ＲＦＩＤタグより読み出された識別情報によってＲＦＩＤタグを個別に識別できるので、複数のＲＦＩＤタグをレイアウト上に設置してもよい。図１に示したように、サウンドユニット８の制御部８ｅには、位置センサからのセンサ信号が入力される。また、サウンドユニット８の記憶部８ｄには、ユーザによって定義された情報として、鉄橋通過音などの再生が実行される距離範囲ｄ１〜ｄ２が記憶されている。鉄橋通過音などの再生を開始する距離ｄ１、および、この再生を終了する距離ｄ２は、地上子９の位置を基準とした距離として定義される。
【００５５】
レイアウトを走行している列車Ａが地上子９を検知した場合、制御部８ｅは、走行距離Ｄを０にリセットした上で、Ｘ加速度に基づいて走行距離Ｄを新たに算出していく。そして、走行距離Ｄがｄ１に到達したタイミングで鉄橋通過音の再生を開始し、これがｄ２に到達したタイミングで鉄橋通過音の再生を終了する。これにより、レイアウトにおける鉄橋の配置場所で、鉄橋通過音を適切に再生することができる。
【００５６】
以上のような、走行距離Ｄによって特定のストラクチャーの存在に起因した音の再生手法は、鉄橋通過音の他に、トンネルに由来した反響音の再生、または、線路側方に存在する壁や土手などに由来した反響音の再生についても、同様に適用することができる。
【００５７】
図１２は、サウンドユニットを用いたネットワークシステムのブロック構成図である。このサウンドユニット８’が図２の構成と異なる点は、第１に、サウンドユニット８’は、加速度センサ８ｂ、ローパスフィルタ８ｃおよび電源部８ｇを有し、それ以外はサウンド再生装置１０に委ねている点である。すなわち、記憶部８ｄ、制御部８ｅおよびスピーカ８ａについてはサウンド再生装置１０が備えている。第２に、サウンドユニット８’とサウンド再生装置１０との間で無線通信を行うために、それぞれが無線通信部８ｈ，８ｉが備えている。第３に、制御部に入力されるセンサ信号は、レイアウト上に設置された地上子を検知する車両側センサからの信号ではなく、鉄道模型車両１の通過を検知するレイアウト側センサからの信号である。レイアウト側センサとしては、例えば、車両側の車輪３と接触することで電気的特性が変化する接触センサ、車両側に搭載されたＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤリーダ、赤外線センサなどを用いることができる。それ以外については、基本的に図２の構成と同様なので、同一の符号を付してここでの説明を省略する。このようなネットワーク型の構成であっても、図２に示したスタンドアロン型の構成と同様、鉄道模型車両１の挙動に応じたサウンド再生を実現できる。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、鉄道模型車両１に搭載された加速度センサ８ｂによって、少なくとも３軸方向の加速度（Ｘ加速度、Ｙ加速度、Ｚ加速度）を検知する。これにより、実効電圧に対するモータ４の回転特性、動力伝達機構７の抵抗、あるいは、列車抵抗などに関わりなく、鉄道模型車両１の実際の挙動を正確にモニタリングでき、この挙動にサウンド再生を即応させることが可能となる。その結果、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した各種の挙動音について、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両１の挙動と同期したサウンド再生が可能になる。また、サウンド制御に関するユーザの負担が軽減できると共に、ユーザは、サウンド再生のための操作を気にすることなく、本来の運転に集中することができる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、加速度センサ８ｂによって検知されたＸ加速度をモニタリングすることで、鉄道模型車両１の挙動音として、停車音、加速音、惰行音、減速音などの走行状態音を再現することができる。特に、停車中の車両が走り出す場合には、停車中の車両が走り始めるタイミングで加速音の再生を開始でき、走行中の車両が停車する場合には、走行中の車両が停止するタイミングでブレーキ音の再生を終了できる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、加速度センサ８ｂによって検知されたＹ加速度にモニタリングすることで、鉄道模型車両１の挙動音として、カーブやポイントなどで発生するフランジ音を再現することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、加速度センサ８ｂによって検知されたＸ加速度に基づき算出される車速Ｖ、または、Ｚ加速度の瞬間的な変動をモニタリングすることで、鉄道模型車両１の挙動音として、速度に応じた再生間隔でジョイント音を再現することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、Ｚ加速度によって勾配の有無を判断し、加速度センサ８ｂによって検知されたＸ加速度をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と比較することによって、鉄道模型車両１が勾配を走行する際の挙動音（走行状態音）を再現することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態によれば、加速度センサ６ｂによって検知されたＸ加速度に基づき算出される走行距離Ｄをモニタリングすることで、鉄橋やトンネルといったストラクチャーの存在に由来した特殊な挙動音（鉄橋通過音やトンネル反響音など）を再現することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  鉄道模型車両
２  車両本体
３  車輪
４  モータ
５  レール
５ａ  ジョイント
６  集電機構
７  動力伝達機構
８，８’  サウンドユニット
８ａ  スピーカ
８ｂ  加速度センサ
８ｃ  ローパスフィルタ
８ｄ  記憶部
８ｅ  制御部
８ｆ  切替スイッチ
８ｇ  電源部
８ｈ，８ｉ  無線通信部
９  地上子
１０  サウンド再生装置
Ａ  列車
【図１】
2020010945.tif 000003
【図２】
2020010945.tif 000004
【図３】
2020010945.tif 000005
【図４】
2020010945.tif 000006
【図５】
2020010945.tif 000007
【図６】
2020010945.tif 000008
【図７】
2020010945.tif 000009
【図８】
2020010945.tif 000010
【図９】
2020010945.tif 000011
【図１０】
2020010945.tif 000012
【図１１】
2020010945.tif 000013
【図１２】
2020010945.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月22日(2019.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール上を走行する鉄道模型車両に搭載されるサウンドユニットにおいて、
スピーカと、
少なくとも３軸方向の加速度を検知する加速度センサと、
実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音をそれぞれが規定し、それぞれが規定する挙動音が互いに異なる複数のサウンドファイルを記憶する記憶部と、
前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度と、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比とに応じて、前記記憶部から選択的に読み出されたサウンドファイルに基づき生成された挙動音を、前記スピーカよりリアルタイムで再生させる制御部と
を有することを特徴とする鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項２】
前記サウンドユニットは、前記車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、当該集電された電力を蓄電することによって駆動することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項３】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に応じて、前記挙動音として、加速音、減速音、惰行音および停車音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項４】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車高方向の加速度によって勾配が検知された場合、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度をしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項３に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項５】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車幅方向の加速度に応じて、前記挙動音であるフランジ音を選択的に再生することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項６】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記フランジ音として、互いに周波数が異なる複数のフランジ音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項５に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項７】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記挙動音であるジョイント音の再生間隔を可変に制御することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項８】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に瞬間的な変動パターンが出現した場合、前記挙動音であるジョイント音を再生することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項９】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された走行距離に応じて、前記挙動音として、特定のストラクチャーの存在に由来した通過音または反響音を再生することを特徴とする請求項１に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１０】
前記制御部は、前記算出された走行距離が前記記憶部に記憶された距離範囲内である場合、前記通過音または前記反響音の再生を継続することを特徴とする請求項９に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１１】
前記制御部は、レイアウト上に設置された地上子が検知された場合、前記算出された走行距離をリセットすることを特徴とする請求項９または１０に記載された鉄道模型用サウンドユニット。
【請求項１２】
レール上を走行する鉄道模型車両において、
車両本体と、
前記車両本体の下部に設けられた車輪と、
前記車両本体内に設けられ、前記車輪を介してレールより集電された電力によって、または、当該集電された電力を蓄電することによって駆動するサウンドユニットとを有し、
前記サウンドユニットは、
スピーカと、
少なくとも３軸方向の加速度を検知する加速度センサと、
実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音をそれぞれが規定し、それぞれが規定する挙動音が互いに異なる複数のサウンドファイルを記憶する記憶部と、
前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度と、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比とに応じて、前記記憶部から選択的に読み出されたサウンドファイルに基づき生成された挙動音を、前記スピーカよりリアルタイムで再生させる制御部と
を有することを特徴とする鉄道模型車両。
【請求項１３】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に応じて、前記挙動音として、加速音、減速音、惰行音および停車音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１２に記載された鉄道模型車両。
【請求項１４】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車高方向の加速度によって勾配が検知された場合、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度をしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１３に記載された鉄道模型車両。
【請求項１５】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車幅方向の加速度に応じて、前記挙動音であるフランジ音を選択的に再生することを特徴とする請求項１２に記載された鉄道模型車両。
【請求項１６】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記フランジ音として、互いに周波数が異なる複数のフランジ音のいずれかを選択的に再生することを特徴とする請求項１５に記載された鉄道模型車両。
【請求項１７】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、前記挙動音であるジョイント音の再生間隔を可変に制御することを特徴とする請求項１２に記載された鉄道模型車両。
【請求項１８】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に瞬間的な変動パターンが出現した場合、前記挙動音であるジョイント音を再生することを特徴とする請求項１２に記載された鉄道模型車両。
【請求項１９】
前記制御部は、前記加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された走行距離に応じて、前記挙動音として、特定のストラクチャーの存在に由来した通過音または反響音を再生することを特徴とする請求項１２に記載された鉄道模型車両。
【請求項２０】
前記制御部は、前記算出された走行距離が前記記憶部に記憶された距離範囲内である場合、前記通過音または前記反響音の再生を継続することを特徴とする請求項１９に記載された鉄道模型車両。
【請求項２１】
前記制御部は、レイアウト上に設置された地上子が検知された場合、前記算出された走行距離をリセットすることを特徴とする請求項１９または２０に記載された鉄道模型車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
かかる課題を解決すべく、第１の発明は、スピーカと、加速度センサと、記憶部と、制御部とを有し、レール上を走行する鉄道模型車両に搭載されるサウンドユニットを提供する。加速度センサは、少なくとも３軸方向の加速度を検知する。記憶部は、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定し、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部は、加速度センサによって検知された加速度と、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比とに応じて、記憶部から選択的に読み出されたサウンドファイルに基づき生成された挙動音を、スピーカよりリアルタイムで再生させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第２の発明は、車両本体と、サウンドユニットとを有し、レール上を走行する鉄道模型車両を提供する。サウンドユニットは、車両本体内に設けられ、車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、この集電された電力を蓄電することによって駆動する。サウンドユニットは、スピーカと、加速度センサと、記憶部と、制御部とを有する。加速度センサは、少なくとも３軸方向の加速度を検知する。記憶部は、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定し、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度と、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比とに応じて、記憶部から選択的に読み出されたサウンドファイルに基づき生成された挙動音を、スピーカよりリアルタイムで再生させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明によれば、鉄道模型車両内に設けられた加速度センサによって少なくとも３軸方向の加速度を検知することで、鉄道模型車両の実際の挙動をモニタリングする。このモニタリングに際しては、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比も考慮される。これにより、動力車の個体差やトレーラの車両数などに関わりなく、サウンド再生を鉄道模型車両の実際の挙動に即応させることが可能となる。その結果、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生が可能になる。