(57)【要約】【課題】電圧を適切に設定することにより、スムーズな挙動と高いリアル感を実現する模型列車の駆動が可能な鉄道模型の駆動装置及び鉄道模型の駆動方法を提供すること。【解決手段】鉄道模型のレール１に電圧を印加して列車２を走行させる鉄道模型の駆動装置であって、複数のアクセルスイッチ８に各々対応して複数の電圧加速度Ｋを設定する電圧設定手段と、特定のアクセル「ｍ」が選択された場合に、対応する電圧加速度Ｋ（ｍ）に基づく特定の電圧Ｖ（ｍ）を発生してレール１に印加する電圧発生手段と、レール１に印加する電圧を変化させて列車２が走行を開始したときの境界電圧Ｖｍｉｎを検出する電圧検出手段とを有し、電圧設定手段は、予め列車２をレール１上で走行させて検出した境界電圧Ｖｍｉｎに基づき、アクセル「ｍ」が選択された場合に最初にレール１に印加する初期電圧Ｖ０を設定する。【選択図】図２
2018015147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道模型のレールに電圧を印加して駆動モータを駆動することにより前記レール上に配置された鉄道模型の列車を走行させる鉄道模型の駆動装置であって、
単位時間当たりの電圧増加量を電圧加速度と定義した場合において、複数の異なるアクセルスイッチに各々対応して複数の異なる電圧加速度を設定する電圧設定手段と、
前記複数の異なるアクセルスイッチのうちの特定のアクセルスイッチが選択された場合に、当該特定のアクセルスイッチに対応して前記電圧設定手段により設定された電圧加速度に基づく特定の電圧を発生して前記レールに当該特定の電圧を印加する電圧発生手段と、
前記レールに印加する電圧を変化させて前記列車が走行を開始したときの電圧である境界電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記電圧設定手段は、
予め前記列車を前記レール上で走行させることにより前記電圧検出手段により検出した前記境界電圧に基づき、前記特定のアクセルスイッチが選択された場合に最初に前記レールに印加する電圧である初期電圧を更に設定する、鉄道模型の駆動装置。
【請求項２】
前記電圧発生手段により前記レールに印加される前記特定の電圧は、以下の（数式１）で表されるＶである、請求項１に記載の鉄道模型の駆動装置。
Ｖ＝Ｋ×ｔ＋Ｖ０      −（数式１）
ここで、Ｋ：アクセルスイッチごとの電圧加速度
ｔ：アクセルスイッチが選択されてからの経過時間
Ｖ０：初期電圧
【請求項３】
以下の（Ａ）から（Ｅ）までの条件下において、１番目からｎ番目までの間であるｍ番目のアクセルスイッチが選択された場合に前記電圧発生手段により前記レールに印加される電圧は、（数式１）に代えて以下の（数式２）で表されるＶ（ｍ）である、請求項２に記載の鉄道模型の駆動装置。
（Ａ）前記複数の異なるアクセルスイッチの総数がｎ個である
（Ｂ）ｎ個のアクセルスイッチのうち最も小さい電圧加速度に対応するアクセルスイッチが１番目のアクセルスイッチである
（Ｃ）電圧加速度が大きくなるに従って対応するアクセルスイッチの番号が増加する
（Ｄ）最も大きい電圧加速度に対応するアクセルスイッチがｎ番目のアクセルスイッチである
（Ｅ）ｎ番目のアクセルスイッチが選択された場合に前記電圧発生手段が前記レールに印加する電圧が当該選択の時からＮ秒後に最大電圧Ｖｍａｘとなる
Ｖ（ｍ）＝ｍ×ｔ×（Ｖｍａｘ−Ｖ０）／（Ｎ×ｎ）＋Ｖ０      −（数式２）
ここで、ｔ：ｍ番目のアクセルスイッチが選択されてからの経過時間
Ｖ０：初期電圧
【請求項４】
前記電圧設定手段は、複数の異なるブレーキスイッチに各々対応して複数の異なる負の電圧加速度を更に設定し、
前記複数のブレーキスイッチの個数と前記複数のアクセルスイッチの個数は同じであり、かつ、
前記複数のアクセルスイッチに各々対応する複数の電圧加速度を絶対値の小さいものから順次並べたときの数列と、前記複数のブレーキスイッチに各々対応する複数の電圧加速度を絶対値の小さいものから順次並べたときの数列とは一致する、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の鉄道模型の駆動装置。
【請求項５】
前記電圧発生手段は、前記駆動モータへのＰＷＭ制御信号のデューティ比を調整することにより、発生する電圧を調整する、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の鉄道模型の駆動装置。
【請求項６】
鉄道模型のレールに電圧を印加して駆動モータを駆動することにより前記レール上に配置された鉄道模型の列車を走行させる鉄道模型の駆動方法であって、
前記レールに印加する電圧を変化させて前記列車を前記レール上で所定距離走行させた場合において、前記鉄道模型の列車が走行を開始したときの電圧である境界電圧を検出するステップと、
前記境界電圧に基づき、前記列車の走行を開始させるためのアクセルスイッチが選択された場合に最初に前記レールに印加する電圧である初期電圧を設定するステップと、を有する鉄道模型の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道模型の駆動装置及び鉄道模型の駆動方法に係り、電圧を適切に設定することによりスムーズかつリアル感の高い列車駆動のできる鉄道模型の駆動装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄道模型を組み立ててそのレール上に模型の列車を走行させて楽しむことが行われている。より実体に近いリアル感を得るために、例えば駅舎や町並み、民家や山などの縮尺模型を併せて組み立てたジオラマを作成し、そのジオラマの中で模型列車を走行させて楽しむ場合もある。
【０００３】
愛好家の間では、よりリアルに感じられる鉄道模型が好まれる傾向がある。模型列車の走行速度や加減速においても実際の列車と似た印象を得られるものが好ましい。しかしながら、模型列車は実際の列車に比べてサイズが小さく、また重量も小さいので、実際の列車とは挙動がかなり異なる。そのため、より実際の列車の挙動と似た印象を得るために、模型列車の走行速度や加減速のパラメータを設定する思想が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８１１５５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、使用者が自ら加減速等のパラメータを設定しようとしても、なかなかリアル感を得ることができない場合があり、そのような場合は何度も試行錯誤を繰り返してパラメータの再調整を行わなければならない。また、実際に組み立てた鉄道模型やジオラマによって、模型列車の重量、レールと模型列車との摩擦等の走行に関連する状況が異なるので、同じパラメータであっても組み立てた鉄道模型やジオラマによって印象が異なってしまう場合がある。そうすると、リアル感が失われてしまう。
【０００６】
特に、模型列車の走行開始時や停車時の挙動はリアル感に与える影響が大きく、走行開始のためのアクセルスイッチを押しても模型列車がなかなか動き出さなかったり、逆に唐突に速い速度で動き出してしまうとスムーズな挙動やリアル感が大きく損なわれてしまう。また、走行中の模型列車を停止（停車）させるためのブレーキスイッチを押してもなかなか停車しなかったり、逆に唐突に停車してしまうと、やはり同様にスムーズな挙動やリアル感が大きく損なわれてしまう。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、電圧を適切に設定することにより、スムーズな挙動と高いリアル感を実現する模型列車の駆動が可能な鉄道模型の駆動装置及び鉄道模型の駆動方法を提供することを例示的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の趣旨を有する。
【０００９】
［趣旨１］
鉄道模型の駆動装置は、鉄道模型のレールに電圧を印加して駆動モータを駆動することにより前記レール上に配置された鉄道模型の列車を走行させるものであって、
単位時間当たりの電圧増加量を電圧加速度と定義した場合において、複数の異なるアクセルスイッチに各々対応して複数の異なる電圧加速度を設定する電圧設定手段と、
前記複数の異なるアクセルスイッチのうちの特定のアクセルスイッチが選択された場合に、当該特定のアクセルスイッチに対応して前記電圧設定手段により設定された電圧加速度に基づく特定の電圧を発生して前記レールに当該特定の電圧を印加する電圧発生手段と、
前記レールに印加する電圧を変化させて前記列車が走行を開始したときの電圧である境界電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記電圧設定手段は、
予め前記列車を前記レール上で走行させることにより前記電圧検出手段により検出した前記境界電圧に基づき、前記特定のアクセルスイッチが選択された場合に最初に前記レールに印加する電圧である初期電圧を更に設定する。
【００１０】
［趣旨２］
前記電圧発生手段により前記レールに印加される前記特定の電圧は、以下の（数式１）で表されるＶであってもよい。
【００１１】
Ｖ＝Ｋ×ｔ＋Ｖ０      −（数式１）
ここで、Ｋ：アクセルスイッチごとの電圧加速度
ｔ：アクセルスイッチが選択されてからの経過時間
Ｖ０：初期電圧。
【００１２】
［趣旨３］
以下の（Ａ）から（Ｅ）までの条件下において、１番目からｎ番目までの間であるｍ番目のアクセルスイッチが選択された場合に前記電圧発生手段により前記レールに印加される電圧は、（数式１）に代えて以下の（数式２）で表されるＶ（ｍ）であってもよい。
【００１３】
（Ａ）前記複数の異なるアクセルスイッチの総数がｎ個である
（Ｂ）ｎ個のアクセルスイッチのうち最も小さい電圧加速度に対応するアクセルスイッチが１番目のアクセルスイッチである
（Ｃ）電圧加速度が大きくなるに従って対応するアクセルスイッチの番号が増加する
（Ｄ）最も大きい電圧加速度に対応するアクセルスイッチがｎ番目のアクセルスイッチである
（Ｅ）ｎ番目のアクセルスイッチが選択された場合に前記電圧発生手段が前記レールに印加する電圧が当該選択の時からＮ秒後に最大電圧Ｖｍａｘとなる
Ｖ（ｍ）＝ｍ×ｔ×（Ｖｍａｘ−Ｖ０）／（Ｎ×ｎ）＋Ｖ０      −（数式２）
ここで、ｔ：ｍ番目のアクセルスイッチが選択されてからの経過時間
Ｖ０：初期電圧。
【００１４】
［趣旨４］
前記電圧設定手段は、複数の異なるブレーキスイッチに各々対応して複数の異なる負の電圧加速度を更に設定し、
前記複数のブレーキスイッチの個数と前記複数のアクセルスイッチの個数は同じであってもよく、かつ、
前記複数のアクセルスイッチに各々対応する複数の電圧加速度を絶対値の小さいものから順次並べたときの数列と、前記複数のブレーキスイッチに各々対応する複数の電圧加速度を絶対値の小さいものから順次並べたときの数列とは一致してもよい。
【００１５】
［趣旨５］
前記電圧発生手段は、前記駆動モータへのＰＷＭ制御信号のデューティ比を調整することにより、発生する電圧を調整するものであってもよい。
【００１６】
［趣旨６］
鉄道模型の駆動方法は、鉄道模型のレールに電圧を印加して駆動モータを駆動することにより前記レール上に配置された鉄道模型の列車を走行させるものであって、
前記レールに印加する電圧を変化させて前記列車を前記レール上で所定距離走行させた場合において、前記鉄道模型の列車が走行を開始したときの電圧である境界電圧を検出するステップと、
前記境界電圧に基づき、前記列車の走行を開始させるためのアクセルスイッチが選択された場合に最初に前記レールに印加する電圧である初期電圧を設定するステップと、を有する。
【００１７】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電圧を適切に設定することにより、挙動がスムーズでリアル感の高い列車駆動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る鉄道模型システムの全体構成図である。
【図２】制御端末の画面における表示例である。
【図３】制御基板の回路図である。
【図４】境界電圧の検出の様子を説明するグラフである。
【図５】パラメータ設定画面の画面表示例である。
【図６】（ａ）は、アクセルスイッチが押されたときの電圧加速の様子を示すグラフであり、（ｂ）は、ブレーキスイッチが押されたときの電圧減速の様子を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜鉄道模型システム全体の説明＞
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る鉄道模型システムＳの全体構成図である。鉄道模型システムＳは、模型レール（以下、単にレールという。）１及び模型列車２（以下、単に列車という。）を有して構成される鉄道模型３、鉄道模型３の動作を制御する制御基板４、鉄道模型３の動作制御のための制御指令を送出する制御端末５を有して構成される。
【００２１】
図１中では鉄道模型３としてレール１と列車２のみが図示されているが、その他の構成物、例えば駅舎、山々、町並みなどがジオラマとして作成されていており、このジオラマの中に列車２が走行するためのレール１が敷設されていてもよい。ジオラマは、現実の風景などが縮尺模型として表現されたものであり、鉄道模型３の愛好家やユーザにとってリアル感を演出するものである。もちろん、ジオラマ内を敷設されるレール１は、山や町などの起伏に応じて上り坂や下り坂となる部分を有する場合がある。
【００２２】
制御基板４は、レール１に接続されている。制御基板４は、レール１に印加する電圧を制御することにより、列車２の走行速度を制御するものである。レール１に電圧が印加されると、列車２内に配置された駆動モータ（不図示）に通電されることにより、列車２がレール１上を走行する。制御基板４の詳細については、後述する。
【００２３】
＜制御端末の説明＞
制御端末５は、制御基板４に動作制御のための制御指令を送出するものである。制御端末５は、内部に演算処理装置としてのＣＰＵ５ａと記憶装置としてのメモリ５ｂとを有するコンピュータであり、本実施形態では、タブレット端末である。制御端末５は、タブレット端末に限定されず、デスクトップＰＣ、ノートＰＣ、スマートフォン等であってもよい。制御端末５は、制御基板４と接続されて、制御基板４との間で情報送受信可能とされている。制御端末５から制御基板４へは、例えば、アクセルスイッチ８やブレーキスイッチ９（図２参照）が選択されたことに対応する制御指令が送信される。制御基板４から制御端末５へは、例えば、制御指令を受信したことを示す確認信号や、スピードメータ１０での速度表示に用いる電圧情報等が送信される。制御端末５と制御基板４との接続は、本実施形態ではＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続により実現されているが、その他の接続態様、例えば、赤外線接続、ＷｉＦｉ接続等の無線接続や有線接続によって実現されていてもよい。
【００２４】
なお、本実施形態では、映像配信可能なカメラ６が列車２に配置されている。カメラ６は、例えば列車２の最前部に配置されていてもよい。このカメラ６が、例えばＷｉＦｉ接続等により制御基板４が制御端末５と接続されており、列車２の走行時等におけるカメラ６による撮影映像（カメラ映像）が制御端末５の画面７に表示されるようになっている。
【００２５】
図２は、鉄道模型システムＳの使用中における制御端末５の画面７における表示例である。画面７内に、カメラ映像７ａ、警笛スイッチ７ｂ、逆走スイッチ７ｃ、緊急停止スイッチ７ｄ、複数のアクセルスイッチ８（８ａ〜８ｅ）、アクセルオフスイッチ８０、複数のブレーキスイッチ９（９ａ〜９ｅ）、ブレーキオフスイッチ９０、スピードメータ１０、キャリブレーションスイッチ１１、パラメータ設定スイッチ１２が表示されている。これらのカメラ映像７ａやスイッチ類（７ｂ〜７ｄ、８〜１２）は、制御端末５のメモリ５ｂ内に格納された鉄道模型の駆動制御アプリケーションプログラム（以下、単に駆動アプリという。）ＡＰの機能に基づいてＣＰＵ５ａにより画面表示されている。
【００２６】
カメラ映像７ａは、列車２に配置され、例えばＷｉＦｉ接続（もちろん、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、赤外線接続等の他の無線接続でもよい。）により制御端末５と接続されたカメラ６により撮影され、転送された映像である。カメラ映像７ａは、例えば列車２の前方又は側方の映像であり、カメラ６は、例えば列車２の最前部に配置されている。画面７には、録画スイッチ１３も配置され、この録画スイッチ１３を押すことにより、カメラ映像７ａが動画として制御端末５内のメモリ５ｂに記録可能とされる。
【００２７】
警笛スイッチ７ｂ、逆走スイッチ７ｃ、緊急停止スイッチ７ｄは、いずれも画面７上にスイッチ画像として表示された画像としてのスイッチである。制御端末５の画面７は、タッチパッド機能を有しており、これらのスイッチ７ｂ〜７ｄに各々対応するスイッチ画像を押すことで、各スイッチ７ｂ〜７ｄが選択されたことを示す制御指令が制御基板４へと送信されるようになっている。
【００２８】
警笛スイッチ７ｂを押す（選択する）と、列車２の警笛が鳴るようになっている。逆走スイッチ７ｃを押すと、列車２がレール１上を逆走（バック走行）するようになっている。緊急停止スイッチ７ｄを押すと、制御基板４からレール１への電力供給が遮断され、列車２が停止するようになっている。各スイッチ７ｂ〜７ｄのいずれかが選択されると、そのスイッチ７ｂ〜７ｄに対応する制御指令が制御基板４へと送信される。制御基板４内に格納された制御プログラムＰ（図３参照）がその制御指令を受け取ると、制御基板４は制御指令の内容に応じた電圧制御を行い、レール１に供給する電圧を調整する。その調整された電圧に基づき、列車２は逆走したり緊急停止したりする。
【００２９】
なお、キャリブレーションスイッチ１１は、後述する初期設定（キャリブレーション）プロセスを実行するためのスイッチであり、パラメータ設定スイッチ１２は各種パラメータ（後述する想定最大速度ＳＰＭ、最大電圧Ｖｍａｘ、到達時間Ｎ等）の設定を行うためのスイッチである。鉄道模型システムＳの使用中であっても、キャリブレーションスイッチ１１を押すことで、初期設定画面に入る（画面が切り替わる）ことができ、パラメータ設定スイッチ１２を押すことで、パラメータ設定画面に入る（画面が切り替わる）ことができるようになっていてもよい。
【００３０】
＜アクセルスイッチ＞
画面７には、複数のアクセルスイッチ８ａ〜８ｅが表示されている。便宜的にアクセルスイッチ８ａをアクセル「１」、アクセルスイッチ８ｂをアクセル「２」、アクセルスイッチ８ｃをアクセル「３」、アクセルスイッチ８ｄをアクセル「４」、アクセルスイッチ８ｅをアクセル「５」と表記する。アクセルスイッチ８の近傍にはアクセルオフスイッチ８０も配置されている。アクセルオフスイッチ８０を便宜的にアクセル「０」と表記する。アクセルスイッチ８の数は、本実施形態では５個であるが、これに限られず、複数であれば個数に限定はない。
【００３１】
複数のアクセルスイッチ８のうちのいずれかが利用者により押され（選択され）ると、選択されたアクセルスイッチ８に対応する制御指令が制御基板４へと送出される。受け取った制御指令に基づき、制御基板４はレール１に所定の電圧を印加する。押されたスイッチがいずれかのアクセルスイッチ８である場合には、レール１に印加される電圧は、時間と共に増加する電圧である。なお、複数のブレーキスイッチ９のうちのいずれかが押された後は、更にブレーキオフスイッチ９０が押された後でないといずれのアクセルスイッチ８も押すことができないようになっている。
【００３２】
アクセルオフスイッチ８０が押された場合には、制御基板４はそのアクセルオフスイッチ８０が押された時点での印加電圧を保持する。したがって、列車２は、アクセルオフスイッチ８０が押された時点での走行速度を維持する。アクセルオフスイッチ８０が押されると、いずれかのブレーキスイッチ９の選択が可能となる。
【００３３】
アクセル「１」〜アクセル「５」は、それぞれ異なる加速度に対応している。つまり、アクセル「１」を選択すると最もゆっくりとした（小さい）加速度で列車２が速度を増加させ、アクセル「２」、アクセル「３」と順次加速度が増加し、アクセル「５」を選択すると最も急な（大きい）加速度で列車２が速度を増加させる。この各アクセル「１」〜「５」に対応して各々異なる電圧が制御基板４によってレール１に印加される。
【００３４】
＜ブレーキスイッチ＞
画面７には、複数のブレーキスイッチ９ａ〜９ｅが表示されている。便宜的にブレーキスイッチ９ａをブレーキ「１」、ブレーキスイッチ９ｂをブレーキ「２」、ブレーキスイッチ９ｃをブレーキ「３」、ブレーキスイッチ９ｄをブレーキ「４」、ブレーキスイッチ９ｅをブレーキ「５」と表記する。ブレーキスイッチ９の近傍にはブレーキオフスイッチ９０も配置されている。ブレーキオフスイッチ９０を便宜的にブレーキ「０」と表記する。ブレーキスイッチ９の数は、本実施形態では５個であるが、これに限られず、複数であれば個数に限定はない。アクセルスイッチ８の数とブレーキスイッチ９の数とが同数でなくてもよい。
【００３５】
複数のブレーキスイッチ９のうちのいずれかが利用者により押され（選択され）ると、選択されたブレーキスイッチ９に対応する制御指令が制御基板４へと送出される。受け取った制御指令に基づき、制御基板４はレール１に所定の電圧を印加する。押されたスイッチがいずれかのブレーキスイッチ９である場合には、レール１に印加される電圧は、時間と共に減少する電圧である。なお、複数のアクセルスイッチ８のうちのいずれかが押された後は、更にアクセルオフスイッチ８０が押された後でないといずれのブレーキスイッチ９も押すことができないようになっている。
【００３６】
ブレーキオフスイッチ９０が押された場合には、制御基板４はそのブレーキオフスイッチ９０が押された時点での印加電圧を保持する。したがって、列車２は、ブレーキオフスイッチ９０が押された時点での走行速度を維持する。ブレーキオフスイッチ９０が押されると、いずれかのアクセルスイッチ８の選択が可能となる。
【００３７】
ブレーキ「１」〜ブレーキ「５」は、それぞれ異なる加速度に対応している。ここでいう加速度は、負の加速度であり、減速度ともいえる。つまり、ブレーキ「１」を選択すると最もゆっくりとした減速度で列車２が速度を減少させ、ブレーキ「２」、ブレーキ「３」と順次減速度が増加し、ブレーキ「５」を選択すると最も急な減速度で列車２が速度を減少させる。この各ブレーキ「１」〜「５」に対応して各々異なる電圧が制御基板４によってレール１に印加される。
【００３８】
ここで、減速度が増加する、とは、負の加速度において加速度の絶対値が増加することと同義である。また、制御基板４がレール１に印加する電圧の単位時間当たりの電圧増加量を「電圧加速度」と表現することとする。電圧加速度が正の値の場合は、時間の経過と共に電圧が増加し、列車２の速度も増加する。これは、アクセルスイッチ８が押されたときの制御に対応する。電圧加速度が負の値の場合は、時間の経過と共に電圧が減少し、列車２の速度も減少する。これはブレーキスイッチ９が押されたときの制御に対応する。負の電圧加速度を電圧減速度と表現することもある。電圧減速度が増加する、とは、負の電圧加速度において加速度の絶対値が増加することと同義であり、より急激なブレーキであることに対応する。
【００３９】
＜スピードメータ＞
スピードメータ１０は、列車２の走行速度を表示したものである。スピードメータ１０の表示数値は、必ずしも実際の列車２の走行速度に限られず、実際の列車の走行速度に近い感覚、いわゆるリアル感が得られるように、擬似的な速度が表示されるものであってもよい。例えば、以下の計算式に基づいてスピードメータ１０の速度表示が行われてもよい。
【００４０】
ＳＰ＝ＳＰＭ×（ＶＮ−Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）    −（数式３）
ここで、ＳＰ：スピードメータ１０の速度表示（ｋｍ／ｈ）
ＳＰＭ：列車２の想定最大速度（ｋｍ／ｈ）
ＶＮ：現在レール１に印加されている電圧
Ｖｍｉｎ：境界電圧
Ｖｍａｘ：レール１に印加される最大電圧。
【００４１】
境界電圧Ｖｍｉｎは、停車中の列車２がレール１上を動き出すのに必要な電圧である。最大電圧Ｖｍａｘは、レール１に印加するように設定された最大電圧である。列車２の想定最大速度ＳＰＭは、最大電圧Ｖｍａｘがレール１に印加されているときの列車２の想定速度である。なお、レール１への印加電圧は、単位（Ｖ）で表すこともできるが、本実施形態では、レール１への電圧印加をＰＷＭ制御により行っているので、デューティ比（％）で印加電圧の大きさを表すことができる。
【００４２】
例えば、ＳＰＭ＝１２０ｋｍ／ｈ、Ｖｍａｘ＝９０（％）、Ｖｍｉｎ＝３０（％）としたとき、現在のレール１への印加電圧ＶＮ＝６０（％）である場合は、そのときのスピードメータ１０の表示速度は、ＳＰ＝１２０×（６０−３０）／（９０−３０）＝６０（ｋｍ／ｈ）となる。
【００４３】
＜制御基板の説明＞
図３は、制御基板４の回路図である。制御基板４は、演算処理部４ａ、モータドライバ４ｂ、電圧差検出部（電圧検出手段）４ｃを有して大略構成される。
【００４４】
演算処理部４ａは、例えば、汎用のマイコンチップ等を用いて構成され、内部に記憶部を有してプログラムが書き込み可能とされており、記憶部内に制御プログラムＰが格納されている。演算処理部４ａは、制御端末５との通信機能を有し、また、レール１への印加電圧をモータドライバ４ｂに制御させる機能を有する。
【００４５】
制御プログラムＰは、駆動アプリＡＰと協働して、レール１への印加電圧の制御を行う。また、制御プログラムＰは、駆動アプリＡＰと協働して、後述する初期設定プロセスを実行し、初期電圧Ｖ０を設定して、各アクセル［０］〜［５］に対応する電圧加速度を設定する。また、初期設定プロセスの実行により、各ブレーキ「０」〜「５」に対応する電圧減速度も設定する。
【００４６】
モータドライバ４ｂは、列車２を走行させるための電圧をレール１に印加するためのものである。モータドライバ４ｂは、演算処理部４ａからの指示に基づき、レール１への印加電圧を調整する。本実施形態では、モータドライバ４ｂは、ＰＷＭ制御による電圧印加を行う。したがって、レール１に印加される電圧値は、印加電圧のデューティ比（０％〜１００％）で調整される。すなわち、デューティ比と電圧値とは比例し、デューティ比０％の場合に印加電圧は０Ｖとなり、デューティ比１００％の場合に印加電圧は予め設定された最大電圧（Ｖｍａｘ）となる。なお、ＰＷＭ制御におけるデューティ比は、本実施形態で例示するように、０％〜１００％で規定する場合もあるが、８ビットの値（０〜２５５）で規定する場合もある。
【００４７】
電圧差検出部４ｃは、列車２内に配置された駆動モータ（不図示）に流れる電流の状態を監視するために、制御基板４の回路内の測定点Ｐ１と測定点Ｐ１との電圧差を検出する部分である。増幅部４ｄは、測定点Ｐ１と測定点Ｐ１との電圧差を増幅する部分であり、増幅後の電圧差ΔＰは、測定点Ｐ３と測定点Ｐ４との電位差として検出することができる。
【００４８】
電圧差検出部４ｃによって電圧差ΔＰを検出することで、駆動モータへ流れる電流の様子を監視することができる。駆動モータへ流れる電流の様子から、列車２が停車状態から走り出す瞬間のレール１への印加電圧（境界電圧Ｖｍｉｎ）を検出することができる。
【００４９】
図４は、境界電圧Ｖｍｉｎの検出の様子を説明するグラフである。図４において、横軸は、レール１への印加電圧Ｖであり、縦軸は、電圧差ΔＰである。縦軸の電圧差ΔＰは、駆動モータを流れる電流に対応する指標値である。この電圧差検出部４ｃでは、駆動モータを流れる電流を検出する代わりに電圧差ΔＰを検出している。印加電圧Ｖが０のとき、駆動モータに流れる電流は０であり、電圧差ΔＰも０である。印加電圧Ｖを徐々に増加すると電圧差ΔＰがそれに伴い徐々に増加する。このとき駆動モータへ流れる電流は増加しているが、駆動モータはまだ回転を開始しておらず、列車２は停車状態のままである。駆動モータに電流が流れているのに列車２が走行を開始しないのは、列車２の車輪とレール１との摩擦負荷、駆動伝達機構の各部の伝達効率、レール１の傾斜等の種々の理由による。
【００５０】
更に印加電圧Ｖを増加させると、印加電圧ＶがＶｍｉｎの時点で電圧差ΔＰはピーク（Ｐｅａｋ）となりその後減少に転じる。電圧差ΔＰがピークを迎えたタイミングが、駆動モータに流れる電流がピークを迎えたタイミングに対応し、列車２が走行を開始したタイミングであり、このときの印加電圧である境界電圧Ｖｍｉｎは、列車２を動き出させる（走行開始させる）のに必要なレール１への印加電圧である。
【００５１】
つまり、レール１への印加電圧Ｖが境界電圧Ｖｍｉｎ未満では、列車２は動き出さず停車状態のままであり、印加電圧Ｖが境界電圧Ｖｍｉｎとなった時に列車２は走行を開始し、印加電圧Ｖが境界電圧Ｖｍｉｎ以上であれば、印加電圧Ｖの増加に伴い、列車２の走行速度も増加する。印加電圧Ｖが境界電圧Ｖｍｉｎ以上であれば、印加電圧Ｖの減少に伴い、列車２の走行速度も減少する。
【００５２】
なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態の制御基板４又はその演算処理部４ａは、本願発明における電圧発生手段に対応する。制御基板４又は演算処理部４ａに、レール１に印加する印加電圧を調整する機能を発揮させる制御プログラムＰが本願発明における電圧発生手段であると概念してもよい。また、本実施形態の制御端末５又はＣＰＵ５ａは、本願発明における電圧設定手段に対応する。制御端末５又はＣＰＵ５ａに、複数のアクセルスイッチ８の各々に対応する電圧加速度を設定する機能を発揮させる駆動アプリＡＰが本願発明における電圧設定手段であると概念してもよい。
【００５３】
電圧設定手段、電圧発生手段、電圧検出手段を有して本発明の鉄道模型の駆動装置が構成される。より具体的には、駆動アプリＡＰと制御基板４とが鉄道模型の駆動装置を構成してもよい。
【００５４】
＜各種設定プロセス＞
次に、この鉄道模型システムＳの各種設定プロセスについて説明する。各種設定プロセスは、大別してパラメータ設定プロセスと初期設定（キャリブレーション）プロセスとを有する。パラメータ設定プロセスでは、ユーザによる各種パラメータの設定が行われる。キャリブレーションプロセスでは、境界電圧Ｖｍｉｎの検出、初期電圧Ｖ０の設定、ブレーキ側初期電圧Ｖ００の設定、各アクセルスイッチ８に各々対応する電圧加速度の設定及び各ブレーキスイッチ９に各々対応する電圧減速度の設定が実行される。
【００５５】
なお、パラメータ設定プロセスも、キャリブレーションプロセスも、鉄道模型システムＳの使用開始時に実行されることが好ましいが、鉄道模型システムＳの使用中にパラメータの再設定やキャリブレーションのやり直しができるようになっていてもよい。鉄道模型システムＳの当初の使用開始時には、予め各種パラメータや境界電圧Ｖｍｉｎ、初期電圧Ｖ０、ブレーキ側初期電圧Ｖ００、各アクセルスイッチ８に各々対応する電圧加速度、各ブレーキスイッチ９に各々対応する電圧減速度の値として、各々所定の値がデフォルト値として設定済みであってもよい。
【００５６】
＜パラメータ設定プロセス＞
まず、ユーザが制御端末５において駆動アプリＡＰを起動する。なお、鉄道模型システムＳの制御は必ずしも制御端末５内に格納されるアプリケーションプログラムの実行によって行われる必要はない。例えば、駆動アプリＡＰと同等の機能を有するプログラムがクラウドサーバ上に格納され、Ｗｅｂブラウザ上でＷｅｂアプリケーションとして実行される、いわゆるＡＳＰタイプのアプリによって鉄道模型システムＳの制御が行われてもよい。また、駆動アプリＡＰと制御プログラムＰとが協働して鉄道模型システムＳの制御を行う場合に、協働して発揮される複数の機能のうちいずれの機能がいずれのプログラムの実行によって発揮されてもよい。
【００５７】
駆動アプリＡＰの実行により、パラメータ設定プロセスが実行される。パラメータ設定プロセスは、駆動アプリＡＰと制御プログラムＰとの協働により実行される。パラメータ設定プロセスでは、まず、画面７に確認画面が表示される。確認画面では、「鉄道模型システムＳの各種パラメータの設定を行いますか？」の文字と、「はい」「いいえ」のスイッチが表示される。ここで、利用者により「いいえ」が選択されると、新たなパラメータ設定の入力がされず、以前に行ったパラメータ設定プロセスによって既に設定済みのパラメータ（想定最大速度ＳＰＭ、最大電圧Ｖｍａｘ、到達時間Ｎ）の値か、又はそれらのデフォルト値がそのまま設定される。
【００５８】
利用者により「はい」が選択されると、図５に示すパラメータ設定画面が画面７に表示される。パラメータ設定画面では、画面７に、「最大速度を設定してください。」の文字と、想定最大速度ＳＰＭを入力するためのテキストボックスＴ１が表示される。また、「最大電圧を設定してください。」の文字と、最大電圧Ｖｍａｘを入力するためのテキストボックスＴ２が表示される。ここで入力した想定最大速度ＳＰＭと最大電圧Ｖｍａｘは、制御端末５のメモリ５ｂ内に格納される。画面７には、「最大加速の場合の最高速到達時間を設定してください。」の文字と、到達時間Ｎを入力するためのテキストボックスＴ３も表示される。本実施形態では、例えば想定最大速度ＳＰＭ＝１２０（ｋｍ／ｈ）、最大電圧Ｖｍａｘ＝９０（％）、到達時間Ｎ＝４（ｓｅｃ）がユーザにより入力される。入力された各種パラメータの値は、メモリ５ｂ内に格納される。
【００５９】
＜初期設定プロセス＞
次に、駆動アプリＡＰの実行に基づき、初期設定（キャリブレーション）プロセスが実行される。キャリブレーションプロセスは、駆動アプリＡＰと制御プログラムＰとの協働により実行される。キャリブレーションプロセスでは、まず、画面７に確認画面が表示される。確認画面では、「鉄道模型システムＳのキャリブレーションを行いますか？」の文字と、「はい」「いいえ」のスイッチが表示される。ここで、利用者により「いいえ」が選択されると、新たなキャリブレーションがされず、以前に行ったキャリブレーションによって既に設定済みの境界電圧Ｖｍｉｎ、初期電圧Ｖ０、ブレーキ側初期電圧Ｖ００、各アクセルスイッチ８に各々対応する電圧加速度、各ブレーキスイッチ９に各々対応する電圧減速度の各々の値か、又はそれらのデフォルト値がそのまま設定される。
【００６０】
利用者により「はい」が選択されると、初期設定画面（不図示）が画面７に表示される。初期設定画面では、画面７に「現在キャリブレーション中です、しばらくお待ち下さい。」の文字が表示される。
【００６１】
初期設定画面の表示中に、キャリブレーションプロセスでは、列車２の試験走行動作が実行される。試験走行動作では、レール１に印加される電圧が０Ｖから徐々に増加されて、列車２が走行を開始し、所定距離（例えば、数１０ｃｍ。）の前進後退の往復走行を行う。このとき、制御基板４では、境界電圧Ｖｍｉｎが検出される。検出された境界電圧Ｖｍｉｎに基づいて、初期電圧Ｖ０が設定されてメモリ５ｂ内に格納される。検出された境界電圧Ｖｍｉｎに対して予め定められた所定値が加算されて初期電圧Ｖ０が自動的に設定されてもよい。もちろん初期電圧Ｖ０はユーザにより設定及び変更（修正）が可能であってもよい。ここで、初期電圧Ｖ０は、境界電圧Ｖｍｉｎと等しい値（Ｖ０＝Ｖｍｉｎ）でもよいし、余裕を見て境界電圧Ｖｍｉｎより少し大きい値（Ｖ０＞Ｖｍｉｎ）でもよいが、境界電圧Ｖｍｉｎより小さい値をとることは好ましくない。
【００６２】
検出された境界電圧Ｖｍｉｎに基づいて、ブレーキ側初期電圧Ｖ００も設定されてメモリ５ｂ内に格納される。検出された境界電圧Ｖｍｉｎに対して予め定められた所定値が減算されてブレーキ側初期電圧Ｖ００が自動的に設定されてもよい。もちろんブレーキ側初期電圧Ｖ００はユーザにより設定及び変更（修正）が可能であってもよい。ここで、ブレーキ側初期電圧Ｖ００は、境界電圧Ｖｍｉｎと等しい値（Ｖ００＝Ｖｍｉｎ）でもよいし、余裕を見て境界電圧Ｖｍｉｎより少し小さい値（Ｖ００＜Ｖｍｉｎ）でもよいが、境界電圧Ｖｍｉｎより大きい値をとることは好ましくない。
【００６３】
最大電圧Ｖｍａｘ及び初期電圧Ｖ０が設定されると、キャリブレーションプロセスでは、各アクセルスイッチ８（アクセル「１」〜「５」）における電圧加速度が算出される。レール１への印加電圧Ｖは、アクセルスイッチ８の電圧加速度をＫ、そのアクセルスイッチ８が押されてからの経過時間をｔとすると、
Ｖ＝Ｋ×ｔ＋Ｖ０      −（数式１）
で表される。この電圧加速度Ｋの値は、アクセル「１」〜「５」によって各々異なる値が算出されて設定される。
【００６４】
なお、図２に示すように、鉄道模型システムＳの使用中における画面７にもキャリブレーションスイッチ１１やパラメータ設定スイッチ１２が表示されている。したがって、列車２の走行中においてもこれらのキャリブレーションスイッチ１１やパラメータ設定スイッチ１２を押すことができ、初期設定画面やパラメータ設定画面に入ることができるようになっていてもよい。鉄道模型システムＳの使用中であっても、列車２が停車中にのみ、キャリブレーションスイッチ１１やパラメータ設定スイッチ１２を押すことができるように構成されていてもよい。
【００６５】
＜電圧加速度の算出＞
電圧加速度Ｋの算出方法の一例を以下に示す。電圧加速度Ｋの算出における前提条件を以下の通りとする。
【００６６】
（Ａ）複数の異なるアクセルスイッチ８の総数がｎ個である
（Ｂ）ｎ個のアクセルスイッチのうち最も小さい電圧加速度Ｋに対応するアクセルスイッチが１番目のアクセルスイッチである
（Ｃ）電圧加速度Ｋが大きくなるに従って対応するアクセルスイッチ８の番号が増加する
（Ｄ）最も大きい電圧加速度Ｋに対応するアクセルスイッチ８がｎ番目のアクセルスイッチである
（Ｅ）ｎ番目のアクセルスイッチ８が選択された場合にレール１に印加される印加電圧がその選択の時からＮ秒後に最大電圧Ｖｍａｘとなる。
【００６７】
ｍ番目のアクセルスイッチ（アクセル「ｍ」）に対応する電圧加速度Ｋ（ｍ）と、そのアクセル「ｍ」が押されてからｔ秒後のレール１への印加電圧Ｖ（ｍ）は、以下数式で表される。
【００６８】
Ｋ（ｍ）＝ｍ×（Ｖｍａｘ−Ｖ０）／（Ｎ×ｎ）    −（数式４）
Ｖ（ｍ）＝Ｋ（ｍ）×ｔ＋Ｖ０＝ｍ×ｔ×（Ｖｍａｘ−Ｖ０）／（Ｎ×ｎ）＋Ｖ０  −（数式２）
最大電圧Ｖｍａｘ＝９０（％）、初期電圧Ｖ０＝境界電圧Ｖｍｉｎ＝３０（％）、アクセルスイッチ８の個数ｎ＝５、到達時間Ｎ＝４（ｓｅｃ）の場合、アクセル「ｍ」に対応する電圧加速度Ｋ（ｍ）及びアクセル「ｍ」が押されてからｔ秒後の印加電圧Ｖ（ｍ）は、Ｋ（ｍ）＝３×ｍ、Ｖ（ｍ）＝３×ｍ×ｔ＋３０で表され、具体的には以下のようになる。
【００６９】
・アクセル「１」の場合
Ｋ（１）＝３、Ｖ（１）＝３×ｔ＋３０
・アクセル「２」の場合
Ｋ（２）＝６、Ｖ（２）＝６×ｔ＋３０
・アクセル「３」の場合
Ｋ（３）＝９、Ｖ（３）＝９×ｔ＋３０
・アクセル「４」の場合
Ｋ（４）＝１２、Ｖ（４）＝１２×ｔ＋３０
・アクセル「５」の場合
Ｋ（５）＝１５、Ｖ（５）＝１５×ｔ＋３０
これを図６（ａ）のグラフに示す。図６（ａ）のグラフは、各アクセル「ｍ」が押されたときの電圧加速の様子を示すグラフであり、横軸が時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸が印加電圧Ｖである。
【００７０】
図６（ａ）によれば、どのアクセルスイッチ８が押されたときも、押された時点で印加電圧Ｖが初期電圧Ｖ０からスタートして時間の経過と共に徐々に増加する。したがって、アクセルスイッチ８を押してもなかなか列車２が動き出さないといった現象を防止することができ、高いリアル感の演出に寄与している。加えて、アクセルスイッチ８を押したとたんに列車２が急発進してしまうといった現象も防止することができ、この点でも高いリアル感の演出に寄与している。
【００７１】
＜電圧減速度の算出＞
なお、複数のブレーキスイッチ９の各々に対応する電圧減速度は、アクセルスイッチ８に対応する電圧加速度Ｋとは全く別に設定されてもよいが、アクセルスイッチ８の電圧加速度Ｋの設定値を利用してブレーキスイッチ９の電圧減速度の値を設定してもよい。例えば、本実施形態では、ブレーキスイッチ９の個数がアクセルスイッチ８の個数と同数のｎ＝５個である。最もゆっくりとした（小さい）減速度に対応するブレーキスイッチ９から順にブレーキ「１」、ブレーキ「２」とし、最も急な（大きい）減速度に対応するブレーキスイッチ９をブレーキ「５」としたときに、各ブレーキ「ｗ」に対応する電圧減速度Ｋ（ｗ）、ブレーキ「ｗ」が押されてからｔ秒後のレール１への印加電圧Ｖ（ｗ）を以下のように与えてもよい。
【００７２】
Ｋ（ｗ）＝−ｗ×（Ｖｍａｘ−Ｖ００）／（Ｎ×ｎ）    −（数式５）
Ｖ（ｗ）＝−ｗ×ｔ×（Ｖｍａｘ−Ｖ００）／（Ｎ×ｎ）＋Ｖｍａｘ    −（数式６）
なお、本実施形態において、最大電圧Ｖｍａｘ＝９０（％）、ブレーキ側初期電圧Ｖ００＝境界電圧Ｖｍｉｎ＝３０（％）、ブレーキスイッチ９の個数ｎ＝５、到達時間Ｎ＝４（ｓｅｃ）であるから、ブレーキ「ｗ」に対応する電圧加速度Ｋ（ｗ）及びブレーキ「ｗ」が押されてからｔ秒後の印加電圧Ｖ（ｗ）は、具体的には以下のようになる。
【００７３】
・ブレーキ「１」の場合
Ｋ（１）＝−３、Ｖ（１）＝−３×ｔ＋９０
・ブレーキ「２」の場合
Ｋ（２）＝−６、Ｖ（２）＝−６×ｔ＋９０
・ブレーキ「３」の場合
Ｋ（３）＝−９、Ｖ（３）＝−９×ｔ＋９０
・ブレーキ「４」の場合
Ｋ（４）＝−１２、Ｖ（４）＝−１２×ｔ＋９０
・ブレーキ「５」の場合
Ｋ（５）＝−１５、Ｖ（５）＝−１５×ｔ＋９０
これを図６（ｂ）のグラフに示す。図６（ｂ）のグラフは、各ブレーキ「ｗ」が押されたときの電圧減速の様子を示すグラフであり、横軸が時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸が印加電圧Ｖである。
【００７４】
図６（ｂ）によれば、ブレーキスイッチ９が押されてから印加電圧Ｖが時間の経過と共に徐々に減少し、最終的にブレーキ側初期電圧Ｖ００以下となるまで印加電圧が減少するように制御される。いずれのブレーキスイッチ９が選択されるかによって電圧減少度が異なり、ゆっくりとしたブレーキや急激なブレーキを実現することができて、より高いリアル感の演出に寄与している。
【００７５】
図６（ｂ）では、列車２が最高速度で走行中（すなわち、印加電圧Ｖ＝Ｖｍａｘ）からのブレーキをグラフで示している。ブレーキスイッチ９を押したときの列車２の走行速度が最高速度でない場合には、その走行速度に応じた印加電圧Ｖからの電圧減速度に基づく減速となる。要は、図６（ｂ）の各ブレーキ「ｗ」のグラフの時間ｔ＝０のときの切片は重要でなく、各グラフの傾き（電圧減速度）がブレーキスイッチ９ごとに設定されることと、電圧の減少がＶ≦Ｖ００となるまで継続することが重要である。
【００７６】
これらの設定値（アクセルスイッチ８ごとの電圧加速度Ｋ（ｍ）、ブレーキスイッチ９ごとの電圧減速度Ｋ（ｗ）、境界電圧Ｖｍｉｎ、初期電圧Ｖ０、ブレーキ側初期電圧Ｖ００、最大電圧Ｖｍａｘ、到達時間Ｎ等）は、テーブルとして制御端末５のメモリ５ｂ内、若しくは、制御基板４の演算処理部４ａ、又はその両方に分散して格納される。
【００７７】
この鉄道模型システムＳでは、電圧設定手段によりレール１に印加される印加電圧が設定され、電圧発生手段によりレール１に印加電圧が印加され、その印加電圧に基づき列車２内の駆動モータが駆動されて列車２がレール１上を走行する。キャリブレーションプロセスによって境界電圧Ｖｍｉｎが検出され、その境界電圧Ｖｍｉｎに基づき初期電圧Ｖ０や各アクセルスイッチ８に各々対応する電圧加速度Ｋ（ｍ）が設定される。したがって、スムーズな挙動と高いリアル感が実現された列車１の走行が可能となっている。加えて、境界電圧Ｖｍｉｎに基づきブレーキ側初期電圧Ｖ００や各ブレーキスイッチ９に各々対応する電圧加速度Ｋ（ｗ）が設定可能であるので、スムーズな挙動と高いリアル感が実現された列車１の減速が可能となっている。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
ＡＰ：駆動アプリ（鉄道模型の駆動制御アプリケーションプログラム）
Ｎ：到達時間
Ｐ：制御プログラム
Ｐ１〜Ｐ４：測定点
Ｓ：鉄道模型システム
ＳＰＭ：想定最大速度
ＳＰ：表示速度
Ｔ１〜Ｔ３：テキストボックス
Ｖ０：初期転圧
Ｖ００：ブレーキ側初期電圧
Ｖｍｉｎ：境界電圧
Ｖｍａｘ：最大電圧
１：レール（模型レール）
２：列車（模型列車）
３：鉄道模型
４：制御基板
４ａ：演算処理部
４ｂ：モータドライバ
４ｃ：電圧差検出部（電圧検出手段）
４ｄ：増幅部
５：制御端末
５ａ：ＣＰＵ
５ｂ：メモリ
６：カメラ
７：画面
７ａ：カメラ映像
７ｂ：警笛スイッチ
７ｃ：逆走スイッチ
７ｄ：緊急停止スイッチ
８、８ａ〜８ｅ：アクセルスイッチ
９、９ａ〜９ｅ：ブレーキスイッチ
１０：スピードメータ
１１：キャリブレーションスイッチ（初期設定スイッチ）
１２：パラメータ設定スイッチ
１３：録画スイッチ
８０：アクセルオフスイッチ
９０：ブレーキオフスイッチ
【図１】
2018015147.tif 000003
【図２】
2018015147.tif 000004
【図３】
2018015147.tif 000005
【図４】
2018015147.tif 000006
【図５】
2018015147.tif 000007
【図６】
2018015147.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月19日(2017.10.19)
【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】
鉄道模型のレールに電圧を印加して駆動モータを駆動することにより前記レール上に配置された鉄道模型の列車を走行させる鉄道模型の駆動装置であって、
単位時間当たりの電圧増加量を電圧加速度と定義した場合において、複数の異なるアクセルスイッチに各々対応して複数の異なる電圧加速度を設定する電圧設定手段と、
前記複数の異なるアクセルスイッチのうちの特定のアクセルスイッチが選択された場合に、当該特定のアクセルスイッチに対応して前記電圧設定手段により設定された電圧加速度に基づく特定の電圧を発生して前記レールに当該特定の電圧を印加する電圧発生手段と、
前記鉄道模型の列車側に配置されずに前記レール側に接続されて配置され、かつ、前記レールに印加する電圧を変化させて前記列車が走行を開始したときの電圧である境界電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記電圧設定手段は、
予め前記列車を前記レール上で走行させることにより前記電圧検出手段により検出した前記境界電圧に基づき、前記特定のアクセルスイッチが選択された場合に最初に前記レールに印加する電圧である初期電圧を更に設定する、鉄道模型の駆動装置。
【請求項２】
前記電圧発生手段により前記レールに印加される前記特定の電圧は、以下の（数式１）で表されるＶである、請求項１に記載の鉄道模型の駆動装置。
Ｖ＝Ｋ×ｔ＋Ｖ０      −（数式１）
ここで、Ｋ：アクセルスイッチごとの電圧加速度
ｔ：アクセルスイッチが選択されてからの経過時間
Ｖ０：初期電圧
【請求項３】
以下の（Ａ）から（Ｅ）までの条件下において、１番目からｎ番目までの間であるｍ番目のアクセルスイッチが選択された場合に前記電圧発生手段により前記レールに印加される電圧は、（数式１）に代えて以下の（数式２）で表されるＶ（ｍ）である、請求項２に記載の鉄道模型の駆動装置。
（Ａ）前記複数の異なるアクセルスイッチの総数がｎ個である
（Ｂ）ｎ個のアクセルスイッチのうち最も小さい電圧加速度に対応するアクセルスイッチが１番目のアクセルスイッチである
（Ｃ）電圧加速度が大きくなるに従って対応するアクセルスイッチの番号が増加する
（Ｄ）最も大きい電圧加速度に対応するアクセルスイッチがｎ番目のアクセルスイッチである
（Ｅ）ｎ番目のアクセルスイッチが選択された場合に前記電圧発生手段が前記レールに印加する電圧が当該選択の時からＮ秒後に最大電圧Ｖｍａｘとなる
Ｖ（ｍ）＝ｍ×ｔ×（Ｖｍａｘ−Ｖ０）／（Ｎ×ｎ）＋Ｖ０      −（数式２）
ここで、ｔ：ｍ番目のアクセルスイッチが選択されてからの経過時間
Ｖ０：初期電圧
【請求項４】
前記電圧設定手段は、複数の異なるブレーキスイッチに各々対応して複数の異なる負の電圧加速度を更に設定し、
前記複数のブレーキスイッチの個数と前記複数のアクセルスイッチの個数は同じであり、かつ、
前記複数のアクセルスイッチに各々対応する複数の電圧加速度を絶対値の小さいものから順次並べたときの数列と、前記複数のブレーキスイッチに各々対応する複数の電圧加速度を絶対値の小さいものから順次並べたときの数列とは一致する、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の鉄道模型の駆動装置。
【請求項５】
前記電圧発生手段は、前記駆動モータへのＰＷＭ制御信号のデューティ比を調整することにより、発生する電圧を調整する、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の鉄道模型の駆動装置。
【請求項６】
鉄道模型のレールに電圧を印加して駆動モータを駆動することにより前記レール上に配置された鉄道模型の列車を走行させる鉄道模型の駆動方法であって、
前記レールに印加する電圧を変化させて前記列車を前記レール上で所定距離走行させた場合において、前記鉄道模型の列車が走行を開始したときの電圧である境界電圧を前記鉄道模型の列車側に配置されずに前記レール側に接続されて配置された電圧検出手段により検出するステップと、
前記電圧検出手段により検出された前記境界電圧に基づき、前記列車の走行を開始させるためのアクセルスイッチが選択された場合に最初に前記レールに印加する電圧である初期電圧を電圧設定手段により設定するステップと、を有する鉄道模型の駆動方法。