(57)【要約】列車シミュレータは、実際の列車ルート上にある走路イベントの実際の位置及び識別情報を利用して、実際の走路ルート上における列車の運行をシミュレートする。走路イベントが特定され、その位置が決定されると、その走路イベントと周囲の地形が、走路イベント及び地形のソフトウエアモデルを利用してシミュレートされる。それらソフトウエアモデルは、走路イベントモデルのデータベース及び地形モデルのデータベースに保存されている。走路と、その走路上にある走路イベント及び周囲の地形はよりリアルにシミュレートされる。
2007532941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際の走路ルートをコンピュータ上でシミュレートする方法であって、
コンピュータに対して、実際の走路ルート上にある走路イベントを特定する工程と、
コンピュータによって走路イベントデータベースを読んで、前記走路イベントが前記コンピュータ上でシミュレートされることを可能にする前記走路イベントのソフトウエアモデルを取得する工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントのシミュレーションを、前記走路イベントのソフトウエアモデルを利用して表示装置上に提示する工程と、を有するシミュレートする方法。
【請求項２】
実際の走路ルート上にある走路イベントを特定する工程は、走路イベントの位置を特定する工程を含む請求項１に記載のシミュレートする方法。
【請求項３】
前記コンピュータに対して、前記走路イベントに隣接する地形に対する地形情報を読むための地形データベースを特定する工程と、
前記地形データベースから前記走路イベントに対する地形情報を読む工程と、
前記走路イベントに隣接する地形のソフトウエアモデルであって、それによって前記地形がコンピュータ上でシミュレート可能になるソフトウエアモデルを取得するために、地形モデルデータベースを読む工程と、
前記走路イベントに隣接する地形のシミュレーションを前記コンピュータが提示する工程と、
を更に有する請求項２に記載のシミュレートする方法。
【請求項４】
前記走路イベントのソフトウエアモデルをシミュレーションファイルに保存する工程を、更に有する請求項１に記載のシミュレートする方法。
【請求項５】
前記走路イベントの周囲の地形の表面被覆に関する情報を取得するために、表面被覆データベースを読む工程と、
前記走路イベントの周囲の表面被覆のソフトウエアモデルであって、それによって前記走路イベントの周囲の表面被覆が前記コンピュータ上でシミュレート可能になるソフトウエアを取得するために、表面被覆シミュレーションデータベースを読む工程と、
前記コンピュータが走路イベントの周囲の表面被覆のシミュレーションを生成する工程と、を更に有する請求項１に記載のシミュレートする方法。
【請求項６】
前記地形データベースから前記コンピュータに入力される情報は、米国地質局のデータベースからの情報を含む請求項３に記載のシミュレートする方法。
【請求項７】
前記実際の位置は、走路イベントの緯度経度座標を含む請求項２に記載のシミュレートする方法。
【請求項８】
前記隣接する地形の地形情報は、最初の走路イベントの位置の標高を含む請求項３に記載のシミュレートする方法。
【請求項９】
前記隣接する地形の地形情報は、最初の走路イベントの位置の気候情報を含む請求項３に記載のシミュレートする方法。
【請求項１０】
最初の走路イベントは、
直線走路区域；
走路スイッチ；
列車信号又は標識；
踏切；
走路カーブ；
走路勾配；
橋；
プラットフォーム；
トンネル；
高架送電：
のうち少なくとも１つを含む請求項１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１１】
実際の走路ルートをコンピュータ上でシミュレートする方法であって、
実際の走路ルート上にある走路イベントをコンピュータに対して特定する工程と、
前記走路イベントの実際の位置を特定する工程と、
前記走路イベントのソフトウエアモデルであって、それによって前記走路イベントがコンピュータ上でシミュレート可能になるソフトウエアモデルを取得するために、前記コンピュータによって走路イベントモデルデータベースを読む工程と、
前記コンピュータが、前記走路イベントのソフトウエアモデルを利用して、表示装置上に前記走路イベントのシミュレーションを生成する工程とを有し、
前記走路イベントのシミュレーションは、前記走路イベントに隣接する実際の地形のシミュレーションを含んでいるシミュレートする方法。
【請求項１２】
前記走路イベントのソフトウエアモデルをシミュレーションファイルに保存する工程を、更に有する請求項１１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１３】
前記コンピュータが前記走路イベントに隣接する地形に対する表面被覆情報を取得する工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントに隣接する地形に対するソフトウエアモデルを取得する工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントに隣接する表面被覆のシミュレーションを生成する工程と、を更に有する請求項１１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１４】
前記実際の位置は、前記走路イベントの緯度及び経度を含む請求項１１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１５】
前記隣接する地形の地形情報は、最初の走路イベントの位置の標高を含む請求項１１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１６】
前記隣接する地形の地形情報は、最初の走路イベントの位置に対する天候情報を含む請求項１１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１７】
前記走路イベントは、
直線走路区域；
走路スイッチ；
列車信号；
踏切；
走路カーブ；
走路勾配；
橋；
プラットフォーム；
トンネル；
高架送電：
のうち少なくとも１つを含む請求項１に記載のシミュレートする方法。
【請求項１８】
走路ルート上における列車の運行を、コンピュータにおいてシミュレートする方法であって、
シミュレートされる実際の走路ルートの開始地点及び終了地点を識別する工程と、
前記コンピュータに対して、前記開始地点と前記終了地点との間にある走路イベントの位置及び識別情報を特定する工程と、
前記走路イベントのソフトウエアモデルであって、それによって前記走路イベントが前記コンピュータ上でシミュレート可能になるソフトウエアモデルを取得するために、前記コンピュータによって走路イベントデータベースを読む工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントの周囲の地形に関する情報を地形データベースから取得する工程と、
前記コンピュータが、前記走路イベントのシミュレーションを、前記走路イベントのソフトウエアモデル及び前記地形情報を利用して、前記コンピュータに接続された表示装置上に提示する工程とを有するシミュレートする方法。
【請求項１９】
前記走路ルートを運行する列車のパラメータを前記コンピュータへ入力する工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントに遭遇する列車のシミュレーションを表示装置上に提示する工程と、
を更に有する請求項１８に記載のシミュレートする方法。
【請求項２０】
前記走路イベントの周囲の地形に対する前記列車の反応をシミュレートする工程を更に有する請求項１８に記載のシミュレートする方法。
【請求項２１】
前記コンピュータが最初の走路イベントに隣接する地形の表面被覆のシミュレーションを読む工程を更に有する請求項１９に記載のシミュレートする方法。
【請求項２２】
第１のデータベースから前記コンピュータに入力された情報は、米国地質局のデータベースからの情報を含む請求項１８に記載のシミュレートする方法。
【請求項２３】
前記実際の位置は、走路イベントの緯度経度座標を含む請求項１８に記載のシミュレートする方法。
【請求項２４】
前記最初の走路イベントは
直線走路区域；
走路スイッチ；
列車信号；
走路カーブ；
走路勾配；
橋；
プラットフォーム；
トンネル；
高架送電：
のうち少なくとも１つを含む請求項１８に記載のシミュレートする方法。
【請求項２５】
実際の走路ルート上における列車の運行をコンピュータ上でシミュレートする方法であって、
前記実際の走路ルート上にある走路イベントの緯度経度座標及び識別情報を、前記コンピュータに入力する工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントのソフトウエアモデルを記憶装置から取得する工程と、
前記走路イベントのソフトウエアモデルをシミュレーションファイルに記憶する工程と、
前記コンピュータが前記シミュレーションファイルの前記走路イベントのソフトウエアモデルを実行する工程と、
前記コンピュータが前記走路イベントの３次元シミュレーションを、表示装置上に表示する工程と、
を有するシミュレートする方法。
【請求項２６】
実際の走路ルート上における列車の運行をコンピュータ上でシミュレートする方法であって、
前記走路ルート上にある走路イベントの位置及び識別情報を、前記コンピュータへ入力する工程と、
前記走路イベントのソフトウエアシミュレーションを、走路イベントシミュレーションデータベースから取得する工程と、
前記走路イベントの位置に対する地形情報を、地形データベースから取得する工程と、
前記走路イベントの位置に対するローカル地面被覆情報を、表面被覆データベースから取得する工程と、
前記走路イベントの周囲の表面被覆のソフトウエアシミュレーションを取得する工程と、
前記走路イベントのソフトウエアシミュレーションをシミュレーションファイルに保存する工程と、
前記表面被覆のソフトウエアシミュレーションを前記シミュレーションファイルに保存する工程と、
前記シミュレーションファイルに保存された走路イベントのソフトウエアシミュレーションを利用して、前記走路イベントのシミュレーションを表示装置上に表示する工程と、
前記シミュレーションファイルに保存された表面被覆のソフトウエアシミュレーションを利用して、前記走路イベントの周辺の地形のシミュレーションを、表示装置上に表示する工程と、
を有するシミュレートする方法。
【請求項２７】
実際の走路ルート上における列車の運行を、コンピュータ上でシミュレートする方法であって、
前記走路ルート上にある複数の走路イベントの位置及び記述を、前記コンピュータへ入力する工程と、
各走路イベントに対するソフトウエアモデルを、走路イベントモデルデータベースから取得する工程と、
前記走路ルート上にある各走路イベントに対するソフトウエアモデルを、シミュレーションファイルに保存する工程と、
前記走路ルート上にある走路イベントのシミュレーションを、前記シミュレーションファイルに保存された走路イベントのソフトウエアモデルを利用して、表示装置上に表示する工程と、
を有するシミュレートする方法。
【請求項２８】
実際の走路ルート上における列車の運行を、コンピュータ上でシミュレートする方法であって、
前記走路ルート上にある複数の走路イベントの位置及び記述を、前記コンピュータへ入力する工程と、
各走路イベントに対するソフトウエアモデルを、走路イベントモデルデータベースから取得する工程と、
前記走路ルート上にある各走路イベントに対する地形情報を、地形データベースから取得する工程と、
前記走路ルート上にある各走路イベントに対するソフトウエアモデルを、シミュレーションファイルに保存する工程と、
各走路イベントに対する前記地形情報を、前記シミュレーションファイルに保存する工程と、
前記走路ルート上にある走路イベントのシミュレーションを、前記シミュレーションに保存された前記走路イベントのソフトウエアモデルと前記シミュレーションファイルに保存された前記地形データとを利用して、表示装置上に表示する工程と、
を有するシミュレートする方法。
【請求項２９】
実際の走路ルート上における列車の運行を表示するシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサと操作可能に接続された表示装置と、
前記プロセッサと操作可能に接続され、少なくとも実際の列車走路に沿った走路イベントを前記プロセッサに対して特定可能にする入出力装置と、
前記プロセッサと操作可能に接続された記憶装置と、を備え、
前記記憶装置は、コンピュータプログラム命令及びデータを保存し、前記コンピュータプログラム命令及びデータは、実行されると、実際の列車ルート上にある走路イベントのシミュレーションを、前記プロセッサに操作可能に接続されたメモリ装置に保存された前記走路イベントのソフトウエアモデルを利用して、前記プロセッサに前記表示装置上に提示させるシステム。
【請求項３０】
前記記憶装置は、実行されると、前記プロセッサに、走路イベントのシミュレーションを、前記走路イベントに隣接する地形に対する地形データを利用して、前記表示装置上に提示させる命令を保存する請求項３０に記載のシステム。
【請求項３１】
実際の走路ルート上における列車の運行を表示するシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサと操作可能に接続された表示装置と、
前記プロセッサと操作可能に接続され、実際の列車走路上にある走路イベントを、前記プロセッサに対して、その種類や実際の位置によって特定可能にする入出力装置と、
前記プロセッサと操作可能に接続された記憶装置と、を備え、
前記記憶装置は、コンピュータプログラム命令及びデータを保存し、前記コンピュータプログラム命令及びデータは、実行されると、前記プロセッサに、
走路イベントのソフトウエアシミュレーションをシミュレーションファイルに保存させ、
前記シミュレーションファイルに保存されたソフトウエアシミュレーションを読ませ、前記シミュレーションファイルに保存されたソフトウエアモデルを利用して、実際の列車ルート上にある走路イベントのシミュレーションを、前記表示装置上に順番に提示させるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、実際の列車ルートがコンピュータ上でシミュレートされる方法及び装置に関する。
【従来技術】
【０００２】
設備や安全の危険を冒すことなく、技術者が訓練されるように構成されたコンピュータによって稼働する列車シミュレータは周知である。リアルな走行をシミュレータ上で再生するために、与えられたルートを走行中に機関士によって観察される風景及び走路の正確な視覚的表現を、シミュレーション段階より前に再生成する必要がある。従来技術においては、シミュレートされるべき走路ルートを構成する走路イベント（直線走路、カーブ、勾配、退避線、遮断機、標識、信号等）は、走路イベント毎に適切なソフトウエアモデルを使用してモデル化され、各走路イベントは手作業によって走路上の適切な場所に配置される。従来の走路シミュレータが有する問題は、手作業が行われる時、長距離が含まれると、３次元の風景表現と共に走路イベントシミュレーションを配置する処理は時間を大変に消費することである。それゆえ、与えられたルート上で走路イベントの修飾が起きる時、走路表現は迅速に変化しない。走路イベントシミュレーションを手作業で収集する必要なく、実際の走路ルートを３次元でシミュレート可能な方法及び装置が求められている。
【発明の開示】
【０００３】
そこで、本発明は実際の鉄道走路を周囲の地形を含めてコンピュータ上でシミュレーションする方法及び装置を提供する。好ましい形態においては、直線及び曲線区域、走路スイッチ、踏み切り、信号等のような走路イベントは、地理的座標、即ち緯度及び経度によって特定（認識）され、実際の走路ルート上に配置される。各走路イベントのコンピュータモデルは、コンピュータによる各走路イベントの３次元シミュレーションの提示を可能にするものであり、走路トラックモデルのデータベースから複製され、ここでシミュレーションファイルと呼ばれるファイルに保存される。シミュレーションファイルは走路イベントのモデルが収集されたものであり、各走路イベントのモデルは、実際の走路ルートに上に存在する走路イベントの３次元シミュレーションを生成するためにコンピュータによって使用される。コンピュータがシミュレーションファイルから走路イベントモデルを順番に読み込んで実行することにより、走路イベントが実際の走路ルートに沿って発生するように、走路イベントを順番にシミュレートすることができる。
【０００４】
走路イベントが特定されて配置されると、その周囲の環境は、異なる緯度及び経度に関する地理的情報の一覧を記憶している１つまたはそれ以上の公に利用可能なデータベースから決定される。コンピュータは、走路イベントのモデルとその周囲の地形及び土地被覆を生成してスクリーンに表示し、実際の走路イベントの画面上のシミュレーション及びその環境の画面上のシミュレーションを提示する。ルート上にある走路イベントの配置を知ることにより、周囲の田舎、標高、気候、その他のイベントは、コンピュータが適切な画像表現を１つ又はそれ以上のデータベースから読み込むことによってシミュレートされ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、開始地点１４と終了地点１６との間を結ぶ実際の鉄道走路区域１２の区域で構成される走路ルート１０を示す。開始地点１４及び終了地点１６は、走路１２が数百又は数千マイルとなる２つの町（図１では不図示）であってもよい。また、開始地点１４及び終了地点１６は、２つの列車操車場であってもよいし、２つの列車駅であってもよし、列車ルート上にあるその他の２地点であってもよい。
【０００６】
「走路イベント」は開始地点１４と終了地点１６とを結ぶ走路１２上の異なる場所で発生するものであり、列車技師にとって重要なものである。「走路イベント」としては、例えば、直線又はカーブの走路区域、列車信号又は標識（図１では符号１８及び符号２４で識別される）、走路スイッチ（符号２０及び符号２２で識別される）、走路におけるカーブ又は湾曲（符号１９で識別される）、歩行者又は車の踏み切り（符号２１で識別される）、かつ／又は勾配（即ち、上り勾配か下り勾配。符号２６で識別される。）、又は、橋、架空送電、トンネル、プラットフォーム（図１では不図示）等のその他の要素を含むが、これらに限定されない。
【０００７】
各走路イベントは開始地点１４と終了地点１６とを結ぶ実際の列車走路１２の一部分である。それゆえ、各走路イベントは、その走路イベントの列車ルート１０上における実際の場所、及びその走路イベントの識別情報（それば何であるか）を有している。特定の走路イベントが何であり、かつどこにあるかを知ることにより、コンピュータは、表示装置に、走路１２上を走行する機関車にいる技師に対して走路イベントが示されるように、走路イベントの３次元シミュレーションを生成することができる。コンピュータが走路イベントをシミュレートする時、コンピュータの表示装置を見る人には、図２に示された例のように、列車にいる技師が列車が実際の走路ルートを走行する際に目にするであろうものを複製したコンピュータ生成画像が提示される。走路イベントがルート上にあるどこにあるかを知ることにより、その走路イベントの標高や周囲の地形も表示のためにシミュレートされ、これにより、シミュレートされた列車走行のリアリティ性が向上する。
【０００８】
本形態において、「シミュレート」の意味には、列車ルート上を移動する体験をモデル化した３次元モデルを表示する一連のコンピュータ生成画像を、コンピュータが表示装置に提示するコンピュータプログラム命令の実行を含む。「シミュレーション」の意味には、列車技師が列車の走行時に体験するいずれの知覚の再生も含む。それゆえ、シミュレーションは列車技師のいずれの知覚的体験を含むことができる。
【０００９】
３次元の動きをシミュレートするプログラムは、当該技術分野の通常の技術を有する者には周知である。ファイトシミュレーター（登録商標）は、２次元ディスプレイにおいて３次元で動きをシミュレートする従来技術のプログラムの１つである。コンピュータディスプレイ上で動きをシミュレートする技術は、開示及び権利化される発明と密接な関係はないので、簡潔のため当該技術についての記載を省略する。
【００１０】
走路イベントの位置を特定するための方法として、１つ又はそれ以上の基準地点又はランドマークからの特定された距離のような相対的位置記述を手段とする方法がある。相対的位置は走路イベントを配置するために使用され得る一方で、いずれの位置も緯度経度座標によって識別されることが望ましい。なぜなら、緯度及び経度は列車ルート１０上に走路イベントを明確に位置させるからである。本形態で使用されるように、走路イベントの「位置」は緯度経度座標か又は１つ又はそれ以上の相対的記述のどちらかによって特定されると考えられるべきである。
【００１１】
図１においては、列車ルート１０の実際の開始地点１４及び実際の終了地点１６はどちらも緯度経度座標によって固有に識別される。開始地点の座標はＬａｔ１及びＬｏｎｇ１で識別される。終了地点１６の座標はＬａｔ５及びＬｏｎｇ５で識別される。
【００１２】
線路信号１８はＬａｔ２及びＬｏｎｇ２に位置する。走路スイッチ２０はＬａｔ３、Ｌｏｎｇ３に位置する。第１の走路カーブ１９はＬａｔ１Ａ；Ｌｏｎｇ２とＬａｔ２；Ｌｏｎｇ２との間に位置する。第２の走路カーブ１９はＬａｔ４；Ｌｏｎｇ４とＬａｔ６；Ｌｏｎｇ６との間に位置する。直線走路の区域も、開始位置及び終了位置を伴って走路イベントと考えることができる。
【００１３】
列車がルート上で遭遇する様々の走路イベントのそれぞれは、ソフトウエア内でモデル化される。ソフトウエアに基づいた走路イベントモデルは、コンピュータ命令とデータとで構成される。そのコンピュータ命令とデータは、コンピュータに接続された表示装置上に、特定の走路イベントの３次元シミュレーションを、走路イベントに関連した列車の動きのシミュレーションも含んで、コンピュータに提示させる。１つのファイル内の一連の走路イベントシミュレーションを連結することにより、コンピュータは連続的なソフトウエアモデルを読み込んで、その各モデルを順番に表示装置に提示することができ、これにより、連続的な３次元シミュレーションが実際の走路ルート上を走行する列車のシミュレーションを実現する。
【００１４】
図３は実際の走路ルートをシミュレートし、かつシミュレートされた走路上の列車をシミュレートするコンピュータシステム２００のブロック図である。１つ又はそれ以上の容易に利用可能なパーソナルコンピュータが、上述したシミュレーションを行うのに充分な処理能力を有している。
【００１５】
中央処理ユニット又は「ＣＰＵ」２１０は走路及び列車のシミュレーションプログラムを実行する。当該プログラムは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１２に保存されていることが望ましい。最も基本的なレベルとして、メモリに保存された走路シミュレーションプログラム命令は、ＣＰＵ２１０に多くの操作を行わせる。少なくとも１つの形態では、コンピュータシステム２００は走路イベントの識別情報を、入出力装置２１７、あるいは他の記憶装置に保存されたファイル、あるいは同じＣＰＵ上で動作している他のプログラムから受け取る。走路イベントが識別されると、ＣＰＵ２１０上で動作中の走路シミュレーションプログラムは、その走路イベントのソフトウエアモデルを走路イベントモデルデータベース２２４から読み、その走路イベントのためのソフトウエアシミュレーションをシミュレーションファイルへ複製する。シミュレーションファイルは、ＲＡＭ２１２又はハードディスクドライブのような大要領記憶装置２２５のいずれかにあればよい。
【００１６】
走路イベントのシミュレーションが「ｓｉｍファイル」の一部として保存されたた後、第２の走路イベントが（入出力ターミナル、あるいは走路イベントファイル、あるいは他のプログラムから）特定されて識別される。走路イベントが特定されると、それらをシミュレートするファイルが走路イベントモデルデータベース２２４から読み出され、ｓｉｍファイル記憶装置（ＲＡＭ２１２又は大容量記憶装置２２５）へ複製される。このようにして、実際の走路区域のシミュレーションは、２つの地点の間に存在する様々の走路イベントのモデルから組み立てられ、あるいはまとめられる。
【００１７】
好ましい形態では、ＲＡＭ２１２内のプログラム命令によって、ＣＰＵ２１０が走路イベントの識別情報及び位置情報を受信、あるいは取得する。走路イベントの位置情報が取得されると、その走路イベントの地形データを、他のデータベースから取得することができる。当該他のデータベースは他の記憶装置に保存されることが多い。走路イベントの地形データとしては、海水位上又は海水位下の標高情報が含まれる、これに限定されない。地形データは、走路イベントが山の多い地域に位置するのか、あるいは他のタイプの地形に位置するのかを識別するために使用され得る。走路イベントの地理的な位置情報を使用することにより、走路イベントの標高情報は走路イベントに隣接する地形の種類を識別するために使用され得る。
【００１８】
本形態では、「周囲」及び「隣接」は同義語として考えてよく、走路イベントに近い又は隣接する領域を示す広い意味である。走路イベントに隣接する地形には、隣接する地形以外の数百フィート内に存在する地表の特徴を含むことができ、また、走路イベントの数マイル内にある山岳領域や谷も含むことができる。
【００１９】
地形が認識されるとすぐに、地形のソフトウエアモデルがコンピュータシステム２００によって実行されることが可能となり、列車技師の観点からの地形の３次元体験が提示される。地形的標高が決定されると、コンピュータシステム２００は地形モデルのデータベースにアクセスして走路イベントモデルに地形シミュレーションモデルを加える。これにより、走路イベント及びその周囲地形の両方がモデル化され、表示装置上のコンピュータ生成画像に描写される。
【００２０】
好ましい形態においては、走路イベントがシミュレートされる時に周囲の地形がシミュレートされるように、走路イベント周囲の地形のシミュレーションはｓｉｍファイルへ加えられ、シミュレーションのリアリティ性が高まる。上述したように、メモリに保存されたプログラム命令によって、ＣＰＵ２１０は走路イベント及び地形データの両方のシミュレーションを、表示装置２１８に提示する。
【００２１】
良く知られているように、実行可能なプログラムは、通常はディスクドライブ又は他の大容量記憶装置から読み出され、それらプログラムが実行されるＲＡＭ２１２へ複製される。プログラム及びデータは、バス２１６を利用して１つ又はそれ以上のディスクから複製され、ＣＰＵ２１０によって実行される。バス２１６は、ＣＰＵ２１０をＲＡＭ２１２及びＲＯＭ２１４に接続するだけでなく、ＣＰＵを、様々なデータベース及びファイルが保存された様々な大容量記憶装置２２０、２２２、２２４、２２５、２２６にも接続する。
【００２２】
大容量記憶装置２２０、２２２、２２４、２２５、２２６は、それぞれ別個の装置として示されているが、数個の論理的装置に分割される１つの大容量記憶装置とした形態でもよい。各論理装置は別個のデータを保存する。適切な大容量記憶装置の例として、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはローカルにアクセス可能な若しくはネットワークを介して遠隔からアクセス可能な１つ又はそれ以上のハードディスクドライブがある。当該技術分野の通常の技術を有する者であれば、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤは、それらに保存されたデータへの高速アクセスにはあまり適さないことを知っている。従って、ｓｉｍファイルは通常はハードディスクドライブに保存される。（実行可能なプログラムは読み取りのみ可能なメモリ又はＲＯＭ２１４に保存されてもよい。）
【００２３】
入出力ターミナル２１７（これは別個のコンピュータであってもよい）は、ＣＰＵ２１０に操作可能に接続され、ユーザにシミュレーターシステム２００の制御を可能にする。入出力装置２１７はまた、列車ルートの選択のような操作を可能にするだけでなく、例えばＣＲＴやＬＣＤスクリーン、投影ＴＶあるいは他の表示装置２１８のようなスクリーン上において、走路や走路イベントのシミュレーションの表示を可能にする。入出力装置とＣＰＵ及び表示装置との特定の接続形態は、ここで開示及び権利化される発明には重要ではない。
【００２４】
１つの形態において、４つの異なる物理的又は論理的記憶装置２２０、２２２、２２４、２２６のそれぞれは別個のデータベースを有する。上述したように、これら装置の形態としては、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、テープ、フロッピーディスク、ＤＶＤとして構成され得る。これら装置が物理的装置か論理的装置かは重要ではない。符号２２５によって識別されるハードディスクドライブは、様々な走路イベントのシミュレーションで構成されるｓｉｍファイルを保存する。
【００２５】
「走路ルートデータ」と表記されている記憶装置２２０は、ある領域における様々な地点を結ぶ実際の走路ルートのデータベースである。走路ルートデータベースは走路ルート開始地点及び終了地点のようなパラメータを含む。なお、開始地点及び終了地点共に緯度経度座標であることが望ましい。
【００２６】
「地形データ」と表記されている第２の記憶装置２２２は、各地点の地形の標高に関する情報のデータベースである。このデータベースは、列車ルートが通る最初から最後までの領域において、緯度経度又は相対的記述によって識別される各地点の標高を取得するためにシミュレーションソフトウエアによって利用される。走路イベントの標高を認識することにより、列車シミュレーターの機能を実現するソフトウエアは、丘を上る又は下る列車をより正確にシミュレートすることができ、また、高い標高又は低い標高が列車の機関車に対してもたらす効果をシミュレートすることができる。地形データベースの１つの例は、米国地質局によって提供されているデータベースがある。なお、他の政府の機関でも同じ又は同程度な情報を提供している可能性はある。民営企業も地形データを提供している可能性がある。地理的座標によって標高データを提供するいずれのデータベースであっても、走路イベント標高を利用する本発明の形態に使用され得る。標高情報は、例えばＵＳＧＳのデジタル・標高モデル（ＤＥＭ）又はデジタル・ライングラフ（ＤＬＧ）のように、異なるフォーマットで地形データベースに保存され得る。第２の記憶装置２２２に記憶されている地形データは、好ましくは、第１の記憶装置２２０に基づいた走路ルートデータに保存される可能性のある全ての走路ルート上にある各走路イベントの地形データを含む。少なくとも１つの他の態様において、地形データに、気候情報をも含ませてもよい。そのような形態においては、列車の機関車に対する気候条件が取得され、列車及びその機関車をシミュレートするソフトウエアに渡される。
【００２７】
第３の記憶装置２２４には、走路イベントモデルデータベースと表記されている。走路イベントモデルデータベースは、ＣＰＵ２１０のようなコンピュータが図２に示すような走路イベントをシミュレート可能にするコンピュータファイルを保存する。上述したように、シミュレーションは、様々なルートイベントの３次元表示の生成とそれらの２次元表示装置２１８上での提示を、機関車が走路上を走行する際に走路イベントが機関車から生じる状態と同様になるように要求する。走路イベントモデルデータベースは、直線鉄道走路、走路スイッチ、信号、左又は右への様々な走路カーブ、走路盛り土、上り又は下りの勾配、踏み切り、高架交差、又は列車走路上で発生し得る他のイベントのソフトウエア表現を保存する。その走路トラックのソフトウエア表現は、コンピュータによって各種走路イベントへ向かう又は遠ざかる移動のようすを創り出すコンピュータ生成画像がスクリーンに提示されることを可能にする。走路イベントのモデルを走路イベントモデルデータベース記憶装置２２４からハードディスクドライブ２２５上にあるｓｉｍファイルへ複製することにより、ＣＰＵ２１０は、連続した走路イベントシミュレーションをｓｉｍファイルから後で読み込んで実行することができ、そして、各走路イベントのシミュレーションを実際の列車ルートに沿って表示装置２１８に表示することができる。
【００２８】
第３の記憶装置２２４は種々の地形のソフトウエアモデルも保存することができる。走路イベントの地形が識別されると、その地形の周囲をシミュレートする１つ又はそれ以上のプログラムは、第３の記憶装置２２４にあるそれらのモデルを読み込み、それを後で実行するためにシミュレーションファイルに追加することができる。
【００２９】
更なる形態においては、第４の記憶装置２２６は、表面情報を記憶する。記憶装置２２６に記憶された表面被覆情報データベースにおける情報は、異なる緯度経度座標における表面被覆のコンピュータ実行可能な記述（即ち、シミュレーション）を含む。例えば、表面被覆データベースは、都会領域、田舎領域、川、森、水面、植物、及び住居密度、またその他の表面特徴の表現を、ＣＰＵが表示装置上に生成可能なファイルを含んでもよい。
【００３０】
上述したように、図２のシステム２００は、走路１２及びその走路の周囲の状況をシミュレートするために、列車ルート１０の開始地点１４及び終了地点１６の実際の場所を使用する。走路１２上の実際のイベントが識別され、そのルート上にある走路イベントのモデルが利用可能である限り、どの走路区域も仮想的にシミュレート可能である。言い換えれば、ＣＰＵ２１０は、上述したｓｉｍファイルに保存された走路イベントシミュレーションのどの一連の動きも表示装置に提示することができる。走路イベントのシミュレーションに、標高走路イベントのシミュレーションかつ／又は周囲の田舎のシミュレーションを組み合わせることにより、より真に迫った実際の走路のシミュレーションが実現化される。
【００３１】
図２のコンピュータシステム２００は実際の走路区域上に存在する走路イベントや景色のシミュレーションを提示できる一方で、コンピュータシステム２００はシミュレートされる走路区域を走行する列車もシミュレートすることもできる。言い換えれば、システム２００は、それ自体がシミュレートされる走路区域の表示及びシミュレーションを生成するために使用されることもできる。このような利用においては、所望の開始地点及び終了地点、また地形モデルが選択可能である。
【００３２】
従来技術としてのコンピュータで駆動する列車シミュレータは、例えば、モジールによる「鉄道制御シミュレータと方法」として米国特許第４０４１２８３に開示され、ニクルスその他による「鉄道の運行及び制御のシミュレートに使用される装置及び方法」として米国特許第４８５３８８３に開示されている。図２に示されているＣＰＵ２１０は、ルートをシミュレートするためだけでなく、列車もシミュレートすることができる１つ又はそれ以上のプロセッサ／コンピュータを表現していると考えられるべきである。列車が通過する地形は列車がどのように運行するかに影響するので、列車のシミュレーションはシミュレートされた列車が走行する走路によって影響される。従って、走路座標が列車のシミュレーションにおいても含まれ得るように、列車シミュレーションは走路シミュレーションに協力させることが望ましい。
【００３３】
図４Ａは実際の走路区域に沿って列車をシミュレートするための方法に関するステップを示す。プログラムの実行はステップ３０２にて開始する。当該工程には、一般的に、表示装置２１８を空白にするステップ、表示装置２１８上にて開始通知が表示されるステップ、及び／又は入出力ターミナル２１７における操作者からの入力が促されるステップ等のステップが含まれる。
【００３４】
ステップ３０４では、１つの形態においては、走路区域に沿ってシミュレートされる列車のパラメータのユーザからの入力が促され、当該パラメータは入出力ターミナル２１７を介してユーザから受け取られる。一例として、ユーザは機関車の数を特定するステップ３０４にて、車両の数や種類そして車両の積載量が特定されてもよい。そのようなパラメータはコンピュータシステム２００によってシミュレートされる列車の運行特徴に影響する。
【００３５】
ステップ３０６では、ユーザは、入力コマンドを入出力ターミナル２１７を介して使用することにより、走路ルートを走路ルートデータベース３０８から選択する。上述したように、その走路ルートデータベースはＣＰＵ２１０にアクセス可能な記憶装置２２０に保存されている。ステップ３０６では、ユーザは走路データベース３０８においてリストされている接続された走路の１つ又はそれ以上の区域を選択して、シミュレートされた列車が走行する走路ルートを組み立てることができる。一例として、ユーザは米南部を通り抜けるシカゴ・ロサンゼルス間の列車ルートを選択してもよい。あるいは、ユーザは、米北部を通り抜けるシカゴ・ロサンゼルス間の列車ルートを選択することもできる。
【００３６】
ステップ３０８において、ＣＰＵ２１０は、ステップ３０６にて選択されたルートの開始地点の実際の位置を、入力ターミナル２１７から又は走路ルートデータベース３０８から読み取る。ステップ３１０では、そのルートの終了地点の実際の位置が同様に読み込まれる。好ましい形態においては、走路イベント、開始地点及び終了地点の実際の位置は、すべて緯度経度座標によって特定されていることが望ましい。
【００３７】
開始地点と終了地点との間には、１つ又はそれ以上の「走路イベント」が存在する。そしてそれらは、ここでは走路条件や走路に沿って起きる物と考えられ、又は鉄道走路の一部である。走路イベントの例としては、直線又はカーブの走路区域、走路スイッチ、列車信号、走路カーブ、上り又は下りの走路勾配又は丘、車や歩行者が通る可能性のある踏み切り、橋やシミュレートされる列車の前後の列車があるが、これらに限定されない。走路イベントはコンピュータシステム２００によって、誰かがそれらを機関車から体験しているように走路イベントが表示装置２１８に出現するようにシミュレートされる。
【００３８】
ステップ３１２では、ＣＰＵ２１０は、入出力装置２１７から又は走路イベントファイルから「走路イベント」を読み込む又は提供される。走路イベントファイルは、別個の走路イベントを含む一組の走路イベントを各イベントの実際の位置も含んで特定するコンピュータファイルである。走路イベントは、走路イベントデータベース（図２では不図示）からのファイル転送、又は、例えばコンピュータシステム２００に対して外部にあるがコンピュータシステム２００にデータネットワーク（不図示）を介してアクセス可能なデータ源からのファイルト転送を介して、コンピュータ２１０へ入力されることも可能である。この開示において、ファイルからの走路イベントを読み込むこと及びターミナルから入力文字列又はコマンドを受け付けることは、同じこと、即ちコンピュータのために又はコンピュータによって走路イベントの識別情報及び／又は位置情報を取得すること、の異なる形態である。
【００３９】
上述したように、走路イベントは、好ましくは緯度経度座標によって、その実際の位置がコンピュータシステム２００によって提供され又は取得されると、「特定」又は「識別」される。緯度及び経度は走路イベントの位置を明確に特定するので、緯度及び経度は上述した他のデータベースからの周囲の地形データの取得も可能にする。他の形態として、走路イベントの実施の位置は、ランドマークに対するその走路イベントの関係、例えば、識別可能な地点又は位置からの距離や方向によって特定されてもよい。
【００４０】
ステップ３１２にて、走路イベント及びその実際の位置が取得されると、ステップ３１６にて、ステップ３１２にて取得された走路イベントの実際の位置がステップ３１０にて取得されたルートの終点又は当該終点に近いか否かを決定するためにテストが実行される。走路イベントがルートの終点に近い場合は、プログラム制御は図４Ｃに示されているステップ３３２へ進む。ステップ３３２についてはより詳細に後述する。まだルートの終点に到達していない場合は、プログラム制御は図４Ｂに示されているステップ３１８へ進む。
【００４１】
ステップ３１８は、走路イベントが走路ルートの終点ではないと特定された後に実行される。言い換えれば、走路ルートの終点に到達していない場合に、走路イベントの周囲の地形に関する情報が地形データベースから読み込まれる。地形データベースは、図４Ｂにおいては符号３２０で識別され、一例として、米国地質局地形データベースを含む。他の地理的区域の他のデータベースでもよい。当該技術分野の技術を有する者であれば、他の発行元による他の地形データベースも利用可能であることは認識されるはずである。図２に示すように、周囲の地形情報は、図２の符号２２２によって識別された装置のように１つ又はそれ以上の記憶装置に保存されてもよい。
【００４２】
走路イベントの周囲の地形に関する情報は、走路イベントの実際の位置を利用して取得される。１つの形態においては、走路イベントの緯度及び経度が、米国地質局地形データのようなデータベースへのインデックスとして利用されて、走路イベントの標高だけでなく、走路イベントの周囲の表面領域に関する情報を得ることができる。一例として、走路イベントの緯度及び経度がわかると、その標高、周囲の気候、表面被覆情報がすぐに決定され得る。周囲の地形情報としては、与えられた時期の周辺気温や周囲領域（例えば、都会か田園か；平地か山が多い地形か）のような情報が含まれるがこれらに限定されない。
【００４３】
ステップ３２２では、コンピュータは走路イベントシミュレーションファイルのデータベースから走路イベントシミュレーションデータを読む。走路イベントシミュレーションファイルは、図４Ｂの符号３２４で識別される。このファイルは、コンピュータシステム２００がステップ３１２で取得された走路イベントの発生をシミュレートして表示装置に表示することを可能にする。走路イベントシミュレーションデータは、コンピュータＣＰＵ２１０が走路イベントの体験表現を表示装置２１８にどのように提示するかに関する情報を含む。例えば、走路イベントシミュレーションデータは、ＣＰＵ２１０が走路スイッチ又は走路信号のシミュレーションを、シミュレートされた列車が走行している速度で表示装置２１８に提示することを可能にする。
【００４４】
走路イベントシミュレーションデータベース３２４は、走路イベントデータベース記憶装置２２４に保存されている。この記憶装置は、図２の符号２２４で識別される。直線走路、スイッチ、信号等のような走路イベントのソフトウエアモデルは記憶装置２２４に保存されている。その記憶装置２２４から走路イベントのソフトウエアモデルはＣＰＵ２１０によって読まれて上述したｓｉｍファイルにコピー又は追加される。
【００４５】
ステップ３２６及び３２８において、ステップ３２２にて取得した走路イベントシミュレーションデータ及びステップ３１８にて取得した地形情報は、上述したシミュレーションファイルの一部として利用される。当該シミュレーションファイルは、ＣＰＵ２１０に各走路イベントの３次元体験の表現を表示させるソフトウエアモデルで構成される。シミュレーションファイルが完成するとすぐに、ＣＰＵはｓｉｍファイルの内容をイベントの連続的な発生として表示装置２１８に提示する。これにより、開始地点と終了地点との間の完全な列車ルートのシミュレーションをシミュレータ２００のユーザへ提示する。
【００４６】
これらシミュレーションファイルの実行時に、ステップ３３０にてルートの終点が検出されるとプログラム実行処理は図４Ｃのステップ３３２へ進む。ステップ３３２では、ステップ３２６及び３２８にて完成したシミュレーションファイルがメモリ（好ましくはＲＡＭ）から読まれる。続いて、ステップ３３４にて走路イベントデータの列車シミュレータ３３６への転送が行われる。走路シミュレータソフトウエア３３６は、シミュレートされた列車構成部品の様々な走路イベントに対する反応をシミュレートする。走路イベントとそれらの位置情報を列車シミュレータ３３６に転送することは、ステップ３０４にて特定された列車の運行のより正確なシミュレーションを可能にする。例えば、走路イベントがシミュレートされた列車が走行しなければならない丘を含む場合、勾配によって増加する運動負荷は、表示装置２１８における走路の表示を遅くするコンピュータシステム２００によってシミュレート可能であり、列車が勾配を上るほど列車が遅くなるようすを表現することができる。ステップ３３５では、周囲の地形シミュレーションの表示装置２１８における表示を修飾するために、ステップ３１８にて取得された地形データが列車シミュレータへ転送され得る。
【００４７】
ステップ３４０では、走路に沿った列車のシミュレートされた走行、走路イベントの発生、及び周囲の田園風景を含んだ完全なシミュレーションが、表示装置２１８上に提示される。プログラム実行処理は、シミュレーションファイルが終了するまでステップ３３２に戻る。シミュレーションファイルの終了はステップ３４２にて検出される。シミュレーションファイルが終了すると、プログラムの実行はステップ３４４で終了する。
【００４８】
ステップ３３０へ戻って、走路ルートの終点にまだ達していない場合は、プログラム制御はステップ３１２へ戻る。ステップ３１２では、次の走路イベントが入出力ターミナル２１７から取得されるか又はファイルや他のデータ源から取得される。ステップ３１６にて走路ルートの終点がテストされ、続いて、走路イベントの地形データや走路イベントのためのシミュレーションデータの回復が上述したようにまたステップ３１８及び３２２に関して述べたように行われる。
【００４９】
よりリアルで真に迫った列車シミュレーションは、周囲の地形や実際の走路ルートを通る時の列車の運行のより真に迫ったシミュレーションの提示を可能にする実際の走路イベントの実際の位置を利用することにより実現可能であることは、前述したことより明らかである。緯度経度座標を利用して走路イベントを特定することにより、地形や周囲の表面被覆領域を記述するデータベースは、リアルタイムで生成可能な走路シミュレーションを正確に再生成するために使用可能である。
【００５０】
好ましい形態はｓｉｍファイルに保存されて、順番に読み込まれて実行される走路イベントモデルに依存する形態であるが、本発明の他の形態として、ｓｉｍファイルを使用せずにリアルタイムで必要な時に走路イベントモデルが実行されてもよい。このような他の形態においては、実際の走路ルートのレイアウトが特定されることにより、走路イベントの順番が特定される。最初の走路イベントはコンピュータに又はコンピュータによって特定される。走路イベントが特定されると、そのソフトウエアモデルは記憶装置から呼び出され、コンピュータによって実行される。
【００５１】
１つの走路イベントがシミュレートされている時、コンピュータは走路ルート記述を読み、２番目の走路ルートの識別情報を取得する。２番目の走路ルートが決定されると、そのソフトウエアモデルは記憶装置から呼び出され、最初の走路イベントのシミュレーション終了後の実行のために準備される。
【００５２】
ｓｉｍファイルを使用しない他の形態においては、走路イベントは様々な方法で特定され得る。また、走路イベントは、ターミナルを介してシミュレータソフトウエアに入力されてもよい。また、走路イベントは、提示されるべき走路イベントのモデルの順序を決定するためにコンピュータに読まれるリストや表の登録されている内容により特定されてもよい。
【００５３】
上述から、実際の列車走行が実際の列車ルートのシミュレーションを利用してシミュレート可能であることは明らかである。風景や地面被覆を実際の走路イベントの周囲に存在するようにシミュレートすることは、よりリアルなシミュレーションを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】開始地点から終点地点までの間に延び、数個の走路イベントを含む実際の走路ルートを示す図。
【図２】コンピュータによってシミュレートされた走路及び走路イベントの描写図。
【図３】走路ルート、走路ルート上にある列車をシミュレートする装置のブロック図
【図４Ａ】実際の走路ルートをシミュレートする方法についてのフローチャート。
【図４Ｂ】図４Ａの続きのフローチャート。
【図４Ｃ】図４Ａの続きのフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【国際調査報告】
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