(57)【要約】【課題】鉄道模型システムにおいて、模型列車ごとの連続的且つ確実な在線位置の追跡を可能とすること。【解決手段】鉄道模型システム１では、区間それぞれのレール１０の通流の検知結果から各区間の在線状態を決定し、この在線状態に基づいて模型列車２０の在線位置を区間単位で決定する。すなわち、先頭在線区間が在線の状態で、次区間が非在線から在線に変化した場合には、模型列車２０が次区間に進入したとみなして先頭在線区間を次区間に変更する。また、次区間が非在線のまま、先頭在線区間が在線から非在線に変化した場合には、模型列車２０が“ロスト”したとみなして、在線区間を在線に更新するとともに、先頭在線区間をそのまま維持し、所定の異常報知処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右のレール間（以下単に「レール」という）に印加されている交流電力を、車輪を介して受電して走行する複数の模型列車が前記レール上を走行可能な鉄道模型システムであって、
区間境界を電気的に絶縁することで複数の区間に区切られた前記レールと、
前記区間それぞれのレールに前記交流電力を印加する給電部と、
前記区間それぞれのレールでの通流を検知する通流検知部と、
前記通流検知部の検知結果を用いて前記区間それぞれの在線状態を決定するとともに、当該在線状態に基づいて前記レール上を走行中の模型列車それぞれの先頭在線区間を決定して各模型列車に対する制御信号を生成し、前記交流電力に重畳させる制御部と、
車輪を介して受電した前記交流電力に重畳されている前記制御信号を抽出し、当該制御信号に基づいて当該交流電力を動力源とした走行制御を行う前記模型列車と、
を具備し、
前記制御部は、
前記先頭在線区間の在線状態が在線のときに前記先頭在線区間の次区間の在線状態が非在線から在線に変化した場合には、前記先頭在線区間を当該次区間に更新する、
鉄道模型システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記先頭在線区間の前記更新を行ったときに、前記先頭在線区間の次区間の在線状態が在線の場合には、当該先頭在線区間内で停車させる情報を前記制御信号に含めて生成する、
請求項１に記載の鉄道模型システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記先頭在線区間の次区間の在線状態が非在線のまま前記先頭在線区間の在線状態が在線から非在線に変化した場合に、前記先頭在線区間の在線状態を在線に更新するとともに、前記先頭在線区間をそのまま維持し、所定の異常報知を行う、
請求項１又は２に記載の鉄道模型システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール上を複数の模型列車が走行する鉄道模型システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道模型では、左右のレール間に印加される電圧を、車輪を介して受電することでモータを回転させて模型車両が走行する方式が良く知られている。このとき、模型車両は単体車両のみで走行させることも、複数連結させて走行させることも可能である。どちらの場合も１つの列車を構成することとなるため、以下「模型列車」と呼ぶ。また、“鉄道模型”というと、模型車両という狭義の意味とも読めるため、本明細書では、車両側とレール側（いわば地上側）との両者を含む意味の“鉄道模型”のことを「鉄道模型システム」と呼ぶ。
【０００３】
鉄道模型システムにおいて、模型列車を自動運転させる場合には、模型列車同士の衝突を防止する機構が必要となる。例えば、特許文献１には、レールのレイアウトを幾つかのエリアに分けるとともに、離散的に磁気センサを設置して、各磁気センサの検知結果に基づいて、各エリアにおける模型列車の在線を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３２５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、磁気センサ等はいわゆる点検知であり、点検知用のセンサ等はノイズ等の外乱の影響を受け易かった。また、鉄道模型システムでは、模型車両が軽量であることや、模型列車を構成する各模型車両のモータトルクの違い、設置したレールの傾斜などが相互に影響して脱線が発生し易かったり、或いは、模型車両を人が持ち上げる場合があるなど、模型列車がレール上から突然いなくなる（非在線となる）場合があった。点検知では、こうした突然の非在線を検知することはほぼ不可能であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、模型列車ごとの連続的な在線位置の追跡を可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、
左右のレール間（以下単に「レール」という）に印加されている交流電力を、車輪を介して受電して走行する複数の模型列車が前記レール上を走行可能な鉄道模型システムであって、
区間境界を電気的に絶縁することで複数の区間に区切られた前記レールと、
前記区間それぞれのレールに前記交流電力を印加する給電部と、
前記区間それぞれのレールでの通流を検知する通流検知部と、
前記通流検知部の検知結果を用いて前記区間それぞれの在線状態を決定するとともに、当該在線状態に基づいて前記レール上を走行中の模型列車それぞれの先頭在線区間を決定して各模型列車に対する制御信号を生成し、前記交流電力に重畳させる制御部と、
車輪を介して受電した前記交流電力に重畳されている前記制御信号を抽出し、当該制御信号に基づいて当該交流電力を動力源とした走行制御を行う前記模型列車と、
を具備し、
前記制御部は、
前記先頭在線区間の在線状態が在線のときに前記先頭在線区間の次区間の在線状態が非在線から在線に変化した場合には、前記先頭在線区間を当該次区間に更新する、
鉄道模型システムである。
【０００８】
第１の発明によれば、電気的に絶縁することでレールを区切った複数の区間それぞれのレールに交流電力を印加し、車輪を介して受電した交流電力を動力源として模型列車が走行する鉄道模型システムにおいて、レール上を走行する模型列車ごとの連続的な在線位置の追跡が可能となる。
【０００９】
模型列車の在線位置は、区間それぞれのレールの通流を検知することで、区間単位で決定する。すなわち、先頭在線区間の在線状態が在線のときに次区間の在線状態が非在線から在線に変化した場合に、模型列車が次区間に進入したとみなして先頭在線区間を次区間に変更する。これにより、連続的な在線位置の追跡が可能となる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の鉄道模型システムであって、
前記制御部は、
前記先頭在線区間の前記更新を行ったときに、前記先頭在線区間の次区間の在線状態が在線の場合には、当該先頭在線区間内で停車させる情報を前記制御信号に含めて生成する、
鉄道模型システムである。
【００１１】
次区間の在線状態が在線の場合、その次区間には他の模型列車が位置していることになる。このため、第２の発明のように、先頭在線区間の更新を行ったときに、次区間の在線状態が在線の場合には、先頭在線区間内で停車させる情報を制御信号に含めることで、模型列車を次区間に進入させないようにして模型列車同士の衝突を防ぐことができる。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明の鉄道模型システムであって、
前記制御部は、前記先頭在線区間の次区間の在線状態が非在線のまま前記先頭在線区間の在線状態が在線から非在線に変化した場合に、前記先頭在線区間の在線状態を在線に更新するとともに、前記先頭在線区間をそのまま維持し、所定の異常報知を行う、
鉄道模型システムである。
【００１３】
第３の発明によれば、次区間の在線状態が非在線のまま、先頭在線区間の在線状態が在線から非在線に変化した場合には、その区間の在線状態を在線に更新するとともに、先頭在線区間を維持したままとする。このような事態が生じる原因としては、模型列車の脱線や、人為的にレール上から模型列車が取り除かれた場合、車輪とレールの接触不良等によって非在線状態となった場合など、通流の検知結果に基づく在線状態は非在線であるが実際に非在線であることが確定できない場合である。このような場合には、その区間を在線とするとともに先頭在線区間をそのまま維持することで、他の模型列車が進入して衝突してしまうことを防止する。更に、所定の異常報知を行うことで、何らかの異常が生じたことをユーザに向けて報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】鉄道模型システムの構成図。
【図２】制御器の内部構成図。
【図３】在線区間情報の一例。
【図４】先頭在線区間の決定の説明図。
【図５】先頭在線区間の更新の説明図。
【図６】先頭在線区間の更新の説明図。
【図７】先頭在線区間の更新の説明図。
【図８】模型列車が“ロスト”した場合の先頭在線区間の決定の説明図。
【図９】先頭在線区間決定処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［システム構成］
図１は、本実施形態の鉄道模型システム１の構成図である。図１に示すように、鉄道模型システム１は、レール１０と、このレール１０上を走行可能な複数の模型列車２０と、制御器３０とを備えて構成される。ここで、模型列車とは、一体として走行する模型車両のことを差し、模型車両が単体で走行する場合にはその単体の模型車両のことを意味し、複数の模型車両が連結して走行する場合にはその連結した模型車両群のことを意味する。また、図面では、理解を容易にするために、模型列車を１両の模型車両で構成しているかのように図示するが、２両以上の模型車両を連結して構成してもよい。
【００１６】
レール１０は複数の区間に区切られ、区間境界１２は電気的に絶縁されている。各区間のレール１０は制御器３０と電源線４０で接続され、この電源線４０を介して、制御器３０から各区間のレール１０に、模型列車２０に搭載されたモータの駆動電力となる共通の交流電力が供給される。供給される交流電力には、模型列車２０それぞれに対する制御信号が重畳されている。また、各区間に接続された各電源線４０には電流センサ４２が設けられており、制御器３０は、電流センサ４２による各区間のレール１０の通流の検知結果を用いて、レール１０上を走行中の各模型列車２０の在線区間を決定し、各模型列車２０に対する制御信号を生成する。この制御信号には、走行している全ての模型列車２０それぞれに対する情報が含まれており、各模型列車２０のＩＤと、当該模型列車２０の走行速度（例えば、高速・中速・低速・停止などの段階的な速度指示）や走行方向を指定する情報とが含まれる。
【００１７】
模型列車２０は、車輪を介してレール１０上の交流電力を受電し、受電した交流電力によってモータを駆動して走行する。模型列車２０には、交流電力に重畳されている制御信号を抽出するフィルタ回路や、抽出した制御信号の中から自らの模型列車２０に対する指定情報を選択して、選択した制御信号に従ってモータの回転方向や回転速度を制御する制御回路が搭載されており、抽出した制御信号に従った走行を行うように構成されている。すなわち、模型列車２０は、制御信号に含まれる情報で指定される走行速度で指定された走行方向に向かって走行するように、モータの回転速度や回転方向を制御することで、走行速度や走行方向を切り替え可能に制御することができる。
【００１８】
図２は、制御器３０の内部構成を示す図である。模型列車２０については概略構成を示している。図２に示すように、制御器３０は、給電部３２と、通流検知部３４と、制御部３６とを有する。
【００１９】
給電部３２は、各区間の左右のレール１０に接続された電源線４０を介して、左右のレール１０間に交流電力を印加する。この交流電力には、制御部３６によって生成された各模型列車２０に対する制御信号が重畳される。
【００２０】
通流検知部３４は、各区間の電源線４０それぞれに設けられた電流センサ４２の計測値によって、当該区間のレール１０での通流を検知する。ある区間のレール１０上に模型列車２０が位置しない場合、レール１０間は電気的に開放された状態であり、レール１０間に電流は流れない。一方、ある区間のレール１０上に模型列車２０が位置する場合、その模型列車２０の車輪２２を介してモータ２４や模型列車２０に装備されたＬＥＤ等に電流が流れる（通流する）。その際に流れる電流の大きさは、模型列車２０のモータ２４や模型列車２０に装備されたＬＥＤ等の電力消費によって変動する。通流検知部３４は、区間毎に、所定値以上の電流が流れているか否か（通流の有無）を検知する。
【００２１】
制御部３６は、通流検知部３４の検知結果を用いて、区間毎の模型列車２０の在線有無である在線状態を更新する。この在線状態の更新は、所定周期で繰り返し行う。具体的には、通流有無の検知結果が“有り（検知状態）”ならば、在線状態を“有り（在線）”とし、通流有無の検知結果が“無し（非検知状態）”ならば、在線状態を“無し（非在線）”とする。なお、この在線状態の更新は、通流の検知結果が所定回数（例えば、２回）以上連続して一致した場合にのみ行うこととしても良い。これにより、通流検知部３４の検知結果に一過性の不安定状態が生じても、模型列車２０の在線状態を確実に把握することが可能となる。
【００２２】
更に、制御部３６は、区間毎の在線状態を用いて、レール１０上を走行中の模型列車２０それぞれの先頭在線区間（先頭が位置する区間）を決定する。具体的には、先頭在線区間の在線状態が“有り”のときに次区間の在線状態が“無し”から“有り”に変化した場合には、先頭在線区間を次区間に更新する。模型列車２０が次区間に進入したと判断できるからである。また、先頭在線区間の次区間の在線状態が“無し”のまま先頭在線区間の在線状態が“有り”から“無し”に変化した場合には、その先頭在線区間の在線状態を“無し”から“有り”に更新するとともに、先頭在線区間をそのまま維持する。何らかの理由（例えば、人為的に模型列車２０がレール上から取り除かれたこと）により、先頭在線区間に在線していた模型列車２０が突然非在線となったと判断し、その区間の在線状態を“有り”と更新するとともに、先頭在線区間をそのまま維持するのである。こうした一連の制御によって、制御部３６は、模型列車２０の先頭在線区間を連続的に追跡する。
【００２３】
制御部３６は、各区間の在線状態に関する情報を、在線状態情報３８ｃとして管理しているとともに、各模型列車２０の先頭在線区間に関する情報を、先頭在線区間情報３８ｂとして管理している。図３は、先頭在線区間情報３８ｂの一例である。図３によれば、先頭在線区間情報３８ｂは、模型列車２０それぞれの列車番号に、走行方向と、先頭在線区間と、その次区間とを対応付けて格納している。次区間は、模型列車２０の走行方向、及び、先頭在線区間をもとに、レールに設けられた各区間の繋がりを定めた区間構成情報３８ａを参照して判断することができる。区間にレールの分岐を含み、当該分岐に設けられた転てつ機模型の転換状態を検知することが可能であるならば、転てつ機模型の転換状態から次区間を判断することができる。
【００２４】
そして、制御部３６は、各区間の在線状態や、各模型列車２０の先頭在線区間をもとに、例えば、模型列車２０同士の衝突を避けるために１つの区間には最大１台の模型列車２０のみが位置するように、各模型列車２０に対する走行方向や走行速度を指示するような制御信号（各模型列車２０のＩＤと、当該模型列車２０に対して停止を含む速度及び走行方向を指定する情報とを含む）を生成し、給電部３２が供給する交流電力に重畳させる。
【００２５】
なお、鉄道模型システム１の立ち上げ時や、模型列車２０の配置時の初期設定として、対象の模型列車２０の先頭在線区間を、例えば、ユーザによる操作部（不図示）への操作入力等によって設定することができる。
【００２６】
［先頭在線区間の決定］
制御器３０の制御部３６による模型列車２０の先頭在線区間の追跡について、具体的に説明する。図４〜図７は、模型列車２０の先頭在線区間の決定を説明する図である。図４〜図７では、模型列車２０は、区間１Ｔ〜６Ｔを含む複数の区間に区切られているレール１０上をＡ方向（図中右方向）に走行することとする。また、図４〜図７では、各区間に、通流の検知結果（検知状態を示す“有り”、或いは、非検知状態を示す“無し”）、及び、在線状態（在線を示す“有り”、或いは、非在線を示す“無し”）を併記している。
【００２７】
図４では、レール１０上に、２台の模型列車２０ａ，２０ｂが走行中である。模型列車２０ａは、模型列車番号が“１”であり、区間２Ｔに位置し、模型列車２０ｂは、模型列車番号が“２”であり、区間５Ｔに位置している。そして、在線状態は、区間２Ｔ，５Ｔが“有り”であり、それ以外の区間は“無し”である。従って、模型列車２０ａの先頭在線区間を区間２Ｔと決定し、次区間は区間３Ｔとなる。また、模型列車２０ｂの先頭在線区間を区間５Ｔと決定し、次区間は６Ｔとなる。
【００２８】
この状態から、図５に示すように、模型列車２０ａが走行し、次区間である区間３Ｔに進入すると、区間３Ｔの在線状態が“有り”に変化する。このように、次区間の在線状態が“無し”から“有り”に変化した場合、模型列車２０が次区間に進入したとみなして、先頭在線区間を次区間に変更する。すなわち、模型列車２０ａの先頭在線区間を、区間２Ｔから区間３Ｔに変更するとともに、次区間を、区間３Ｔから区間４Ｔに変更する。
【００２９】
続いて、図６に示すように、模型列車２０ａが更に走行し、次区間である区間４Ｔに進入すると、区間４Ｔの在線状態が“無し”から“有り”に変化する、従って、模型列車２０ａの先頭在線区間を、区間３Ｔから区間４Ｔに変更するとともに、次区間を、区間４Ｔから区間５Ｔに変更する。
【００３０】
この時点において、図７に示すように模型列車２０ａの次区間である区間５Ｔの在線状態は、模型列車２０ｂが在線しているため“有り”が継続している。このような場合、直ちに模型列車２０ａが次区間である区間５Ｔに進入したとみなさず、模型列車２０ｂが区間５Ｔから進出して在線状態が一旦“無し”となった後に“有り”に変化した場合に、模型列車２０ａが次区間である区間５Ｔに進入したとみなして、先頭在線区間を区間４Ｔから区間５Ｔに変更する。また、模型列車２０ａが区間５Ｔに進入して先行の模型列車２０ｂに衝突することを防止するため、制御部３６は、模型列車２０ａに対する制御信号として、区間４Ｔ内で停止させるような制御信号を生成する。
【００３１】
また、鉄道模型システム１では、模型列車２０がレール上から外れる脱線や、人為的に模型列車２０がレール上から取り除かれるといったことにより、模型列車２０がレール１０上から突然いなくなる“ロスト”が生じる。
【００３２】
図８は、模型列車の“ロスト”の対処を説明する図である。図８（ａ）に示すように、模型列車２０ａが区間２Ｔに位置しており、その先頭在線区間が区間２Ｔ、次区間が区間３Ｔとなっている。また、模型列車２０ｂが区間４Ｔ，５Ｔにまたがって位置しており、その先頭在線区間が区間５Ｔ、次区間が区間６Ｔとなっている。各区間の在線状態は、区間２Ｔ，４Ｔ，５Ｔが“有り”であり、それ以外の区間１Ｔ，３Ｔ，６Ｔが“無し”である。
【００３３】
この状態において、図８（ｂ）に示すように、模型列車２０ａが“ロスト”すると、模型列車２０ａが位置していた区間２Ｔの在線状態が“有り”から“無し”となる。このように、模型列車２０の次区間の在線状態が“無し”のまま、先頭在線区間の在線状態が“有り”から“無し”と変化した場合、模型列車２０が“ロスト”したとみなして、その先頭在線区間である区間２Ｔの在線状態を“無し”から“有り”に更新するとともに、その先頭在線区間を維持したままとする。この場合、“ロスト”したとみなした模型列車２０の在線区間については、通流の検知結果に基づく在線状態更新を一時的に停止させることで、在線状態が“有り”の状態を維持する。
【００３４】
更に、所定の異常報知処理を行う。所定の異常報知処理としては、所定の報知メッセージを、スピーカから放音出力する、或いは、ディスプレイに表示出力するといったことや、所定のランプを点灯するといったことが考えられる。また、“ロスト”した区間を示すランプを点灯させたり、当該区間をディスプレイに表示出力するといった、“ロスト”した区間を併せて報知することとしてもよい。
【００３５】
なお、複数の区間にまたがって位置している模型列車２０が“ロスト”した場合、先頭在線区間を含む複数の区間の在線状態が“有り”から“無し”に変化することになる。このような場合、先頭在線区間の外方に連続する区間であって同時に在線状態が“有り”から“無し”に変化した区間についても“ロスト”した模型列車２０の在線区間とみなして、在線状態を“無し”から“有り”に変更する。
【００３６】
［処理の流れ］
図９は、在線区間決定処理を説明するフローチャートである。この処理は、制御器３０の制御部３６が行う処理であり、レール１０上の模型列車２０それぞれを対象として並列的に実行する。なお、在線区間決定処理とは別に、制御部３６は、通流検知部３４による通流の検知結果に基づく各区間の在線状態の更新を、所定周期で繰り返し行っている。
【００３７】
先ず、初期設定として、対象の模型列車２０の先頭在線区間を、例えば、ユーザによる操作部（不図示）への操作入力等によって設定する（ステップＳ１）。そして、各区間についての在線状態の変化に応じて、模型列車２０の先頭在線区間を更新する。
【００３８】
すなわち、先頭在線区間の在線状態が“有り”の状態において、次区間の在線状態が“無し”から“有り”に変化したならば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、先頭在線区間を次区間に更新し、更新後の先頭在線区間に応じて次区間を更新する（ステップＳ５）。その後、ステップＳ３に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００３９】
また、次区間の在線状態が“無し”の状態において、先頭在線区間の在線状態が“有り”から“無し”に変化したならば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、在線区間の在線状態を“無し”から“有り”に更新するとともに（ステップＳ８）、先頭在線区間を維持したままとする（ステップＳ９）。そして、所定の異常報知処理を行い（ステップＳ１１）、異常状態であるとして、対象の模型列車２０に対する在線区間決定処理を途中終了する。
【００４０】
また、先頭在線区間の在線状態が“有り”であり、且つ、次区間の在線状態が“無し”の状態のままならば（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、同様の処理を繰り返す。先頭在線区間決定処理は、このように行われる。
【００４１】
［作用効果］
このように、本実施形態によれば、電気的に絶縁することでレール１０を区切った複数の区間それぞれのレール１０に交流電力を印加し、車輪２２を介して受電した交流電力を動力源として模型列車２０が走行する鉄道模型システム１において、レール１０上を走行する模型列車２０ごとの連続的な在線位置の追跡が可能となる。
【００４２】
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１  鉄道模型システム
１０  レール、１２  区間境界
２０  模型列車、２２  車輪、２４  モータ
３０  制御器
３２  給電部、３４  通流検知部
３６  制御部
３８ａ  区間構成情報、３８ｂ  先頭在線区間情報、  ３８ｃ  在線状態情報
４０  電源線、４２  電流センサ
【図１】
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【図２】
2018175147.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018175147.tif 000008
【図７】
2018175147.tif 000009
【図８】
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【図９】
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