(57)【要約】【課題】蒸気機関車の運転に関して、現実に近い形で被験者に模擬体験をさせること。【解決手段】運転模擬装置１００は、模擬ボイラー部５０の火室５１内に投入された疑似石炭８７の投入量および投入位置を検出し、検出結果と、模擬ボイラー部５０に供給された冷水や温水などの供給量とに応じて、模擬ボイラー部５０の模擬蒸気圧を算出し、算出された模擬蒸気圧と、運転室１０Ａに設けられた運転操作機器１０Ｂの操作状況とに基づいて、蒸気機関車の模擬牽引力を算出し、算出された模擬牽引力と、蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす制動力、走行抵抗、車両重量などの影響情報とに基づいて、蒸気機関車の走行速度を算出する。また、運転模擬装置１００は、疑似石炭８７の検出結果に応じて、照明装置５７を制御し、火室５１における疑似石炭８７の燃焼状況を照明により演出する。【選択図】図８
2008276050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気機関車の運転を被験者に疑似体験させる運転模擬装置であって、
前記蒸気機関車の車体部における運転室を模倣した模擬運転室に設置される模擬ボイラー部の火室内に投入された疑似石炭の投入量および投入位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出結果と、前記模擬ボイラー部に供給された疑似水分の供給量とに応じて、該模擬ボイラー部の模擬蒸気圧を算出する模擬蒸気圧算出手段と、
前記模擬蒸気圧算出手段によって算出された模擬蒸気圧と、前記運転室に設けられた前記蒸気機関車の動作に関する操作部の操作状況とに基づいて、前記蒸気機関車の模擬牽引力を算出する模擬牽引力算出手段と、
前記模擬牽引力算出手段によって算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報とに基づいて、前記蒸気機関車の走行速度を算出する速度算出手段とを備えた
ことを特徴とする運転模擬装置。
【請求項２】
前記速度算出手段によって算出された走行速度に応じて、前記運転室の車窓風景の映像を表す画像情報を表示装置の表示画面上に表示する画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の運転模擬装置。
【請求項３】
前記検出手段によって検出された検出結果と、前記模擬蒸気圧算出手段によって算出された模擬蒸気圧と、前記運転室に設けられた前記操作部の操作状況と、前記模擬牽引力算出手段によって算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報と、前記速度算出手段によって算出された走行速度とに基づいて、前記蒸気機関車の動作状況を判断する動作状況判断手段と、
前記動作状況判断手段によって判断された動作状況に応じて音声を出力する音声出力手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の運転模擬装置。
【請求項４】
前記動作状況判断手段によって判断された動作状況に応じて、少なくとも前記運転室に振動を与える揺動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の運転模擬装置。
【請求項５】
前記検出手段によって検出された検出結果に応じて、前記火室内における前記疑似石炭の燃焼状況を照明により演出する照明演出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の運転模擬装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記火室内に投入された疑似石炭の通過個数および通過位置を検出可能なマトリクス状の検知領域を有する物体通過センサを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の運転模擬装置。
【請求項７】
前記照明演出手段は、前記物体通過センサの前記マトリクス状の検知領域にそれぞれ対応する光源を有し、各光源から前記火室内の床面部に向けて照射される光の色および照度を変えて前記燃焼状況を演出することを特徴とする請求項６記載の運転模擬装置。
【請求項８】
前記音声出力手段は、前記動作状況判断手段によって動作状況に異常が生じたと判断された場合に、所定の警報音を出力することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項記載の運転模擬装置。
【請求項９】
前記影響情報は、前記蒸気機関車の制動力、走行抵抗および車両重量のうちの少なくとも一つに関する情報であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の運転模擬装置。
【請求項１０】
蒸気機関車の運転を被験者に疑似体験させる運転模擬方法であって、
前記蒸気機関車の車体部における運転室を模倣した模擬運転室に設置される模擬ボイラー部の火室内に投入された疑似石炭の投入量および投入位置を検出する検出工程と、
前記検出工程にて検出された検出結果と、前記模擬ボイラー部に供給された疑似水分の供給量とに応じて、該模擬ボイラー部の模擬蒸気圧を算出する模擬蒸気圧算出工程と、
前記模擬蒸気圧算出工程にて算出された模擬蒸気圧と、前記運転室に設けられた前記蒸気機関車の動作に関する操作部の操作状況とに基づいて、前記蒸気機関車の模擬牽引力を算出する模擬牽引力算出工程と、
前記模擬牽引力算出工程にて算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報とに基づいて、前記蒸気機関車の走行速度を算出する速度算出工程とを含む
ことを特徴とする運転模擬方法。
【請求項１１】
前記速度算出工程にて算出された走行速度に応じて、前記運転室の車窓風景の映像を表す画像情報を表示装置の表示画面上に表示する画像表示工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の運転模擬方法。
【請求項１２】
前記検出工程にて検出された検出結果と、前記模擬蒸気圧算出工程にて算出された模擬蒸気圧と、前記運転席に設けられた前記操作部の操作状況と、前記模擬牽引力算出工程にて算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報と、前記速度算出工程にて算出された走行速度とに基づいて、前記蒸気機関車の動作状況を判断する動作状況判断工程と、
前記動作状況判断工程にて判断された動作状況に応じて音声を出力する音声出力工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１記載の運転模擬方法。
【請求項１３】
前記動作状況判断工程にて判断された動作状況に応じて、揺動手段によって少なくとも前記運転室に振動を与える揺動工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の運転模擬方法。
【請求項１４】
前記検出工程にて検出された検出結果に応じて、前記火室内における前記疑似石炭の燃焼状況を照明により演出する照明演出工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項記載の運転模擬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気機関車の運転を被験者に疑似体験させる運転模擬装置および運転模擬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被験者に様々な状況を疑似体験をさせる模擬装置として、例えば電車などの運転を疑似体験させる運転模擬装置が知られている。このような運転模擬装置は、例えば次のように構成されている。
【０００３】
すなわち、下記特許文献１に開示されている運転模擬装置は、電車を仮想的に運転するようなシミュレーションゲームにおいて、ゲーム画面上に第１の画像領域（運転席前方の窓越しに見える動画風景）と、それ以外の第２の画像領域である運転操作盤とを表示する。そして、第１の画像領域内の所定領域の輝度平均値（すなわち、運転席の窓越しに見える部分の明るさ）に応じて、運転操作盤上の明るさやメータの照明の点灯／消灯を制御することで、リアリティがあり、かつ臨場感溢れたゲームなどを実現できる構成とされている。
【０００４】
また、下記特許文献２に開示されている運転模擬装置は、車掌などの被験者が訓練を行うためのものであり、プラットフォーム上の表示装置が停止位置目標を表示し、模擬車両が運転手の操作状態に応じた速度を出力し、この情報に基づき車掌室の窓から前方を見た風景がプラットフォーム前方に表示される。これとともに、プラットフォーム前方から車掌室付近まで設けた表示装置に、停止位置目標の表示位置を順次変化させて模擬車両の速度に応じて表示することで、プラットフォームの停止位置目標の形状、色などの設定を自由に行い、車掌の訓練生の訓練に供することができる構成とされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７３０３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２１６０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されている運転模擬装置では、表示装置のゲーム画面上に動画風景や運転操作盤などの画像を表示して擬似的に運転を行うものであるため、実際に実物と同様に造られた計器類や操作レバーを有する運転席にて擬似的に運転操作を行い、より現実に近い形で運転を被験者に模擬体験させることができないという問題があった。
【０００７】
また、上述した特許文献２に開示されている運転模擬装置では、プラットフォームの停止位置目標に電車を停止させることを主目的とした模擬装置であり、車掌の訓練生が乗務員室から停止位置が正しいか否かを判断してドアの開閉を操作するものであるため、同様に運転席にて擬似的に運転操作を行って現実に近い形で被験者に運転を模擬体験をさせることができないという問題がある。
【０００８】
特に、これら特許文献１および特許文献２に開示されている運転模擬装置は、電車に関した模擬体験を実施するように設計されたものであるため、例えば蒸気機関車のような操作系統が複雑な車両に対しての模擬体験を想定したものではなかった。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、蒸気機関車の運転に関して、現実に近い形で被験者に模擬体験させることができる運転模擬装置および運転模擬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る運転模擬装置は、蒸気機関車の運転を被験者に疑似体験させる運転模擬装置であって、前記蒸気機関車の車体部における運転室を模倣した模擬運転室に設置される模擬ボイラー部の火室内に投入された疑似石炭の投入量および投入位置を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された検出結果と、前記模擬ボイラー部に供給された疑似水分の供給量とに応じて、該模擬ボイラー部の模擬蒸気圧を算出する模擬蒸気圧算出手段と、前記模擬蒸気圧算出手段によって算出された模擬蒸気圧と、前記運転室に設けられた前記蒸気機関車の動作に関する操作部の操作状況とに基づいて、前記蒸気機関車の模擬牽引力を算出する模擬牽引力算出手段と、前記模擬牽引力算出手段によって算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報とに基づいて、前記蒸気機関車の走行速度を算出する速度算出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る運転模擬装置は、このように構成されることにより、蒸気機関車の運転に関して、現実に近い形で被験者に模擬体験させることができる。特に、模擬ボイラー部の火室における疑似石炭の燃焼管理（すなわち、燃焼を調節する作業）を、操作部の操作と並行して行わせることができ、より現実に近い形で模擬体験をさせることができる。
【００１２】
前記速度算出手段によって算出された走行速度に応じて、前記運転室の車窓風景の映像を表す画像情報を表示装置の表示画面上に表示する画像表示手段をさらに備えた構成とされていてもよい。
【００１３】
前記検出手段によって検出された検出結果と、前記模擬蒸気圧算出手段によって算出された模擬蒸気圧と、前記運転室に設けられた前記操作部の操作状況と、前記模擬牽引力算出手段によって算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報と、前記速度算出手段によって算出された走行速度とに基づいて、前記蒸気機関車の動作状況を判断する動作状況判断手段と、前記動作状況判断手段によって判断された動作状況に応じて音声を出力する音声出力手段とをさらに備えた構成とされていてもよい。
【００１４】
前記動作状況判断手段によって判断された動作状況に応じて、少なくとも前記運転室に振動を与える揺動手段をさらに備えた構成とされていてもよい。
【００１５】
前記検出手段によって検出された検出結果に応じて、前記火室内における前記疑似石炭の燃焼状況を照明により演出する照明演出手段をさらに備えた構成とされていてもよい。
【００１６】
前記検出手段は、前記火室内に投入された疑似石炭の通過個数および通過位置を検出可能なマトリクス状の検知領域を有する物体通過センサを有する構成とされていてもよい。
【００１７】
前記照明演出手段は、前記物体通過センサの前記マトリクス状の検知領域にそれぞれ対応する光源を有し、各光源から前記火室内の床面部に向けて照射される光の色および照度を変えて前記燃焼状況を演出する構成とされていてもよい。
【００１８】
前記音声出力手段は、前記動作状況判断手段によって動作状況に異常が生じたと判断された場合に、所定の警報音を出力する構成とされていてもよい。
【００１９】
前記影響情報は、例えば、前記蒸気機関車の制動力、走行抵抗および車両重量のうちの少なくとも一つに関する情報である。
【００２０】
本発明に係る運転模擬方法は、蒸気機関車の運転を被験者に疑似体験させる運転模擬方法であって、前記蒸気機関車の車体部における運転室を模倣した模擬運転室に設置される模擬ボイラー部の火室内に投入された疑似石炭の投入量および投入位置を検出する検出工程と、前記検出工程にて検出された検出結果と、前記模擬ボイラー部に供給された疑似水分の供給量とに応じて、該模擬ボイラー部の模擬蒸気圧を算出する模擬蒸気圧算出工程と、前記模擬蒸気圧算出工程にて算出された模擬蒸気圧と、前記運転室に設けられた前記蒸気機関車の動作に関する操作部の操作状況とに基づいて、前記蒸気機関車の模擬牽引力を算出する模擬牽引力算出工程と、前記模擬牽引力算出工程にて算出された模擬牽引力と、前記蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす各種の影響情報とに基づいて、前記蒸気機関車の走行速度を算出する速度算出工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る運転模擬方法は、このように構成されることにより、蒸気機関車の運転に関して、現実に近い形で被験者に模擬体験させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る運転模擬装置および運転模擬方法によれば、蒸気機関車の運転に関して、現実に近い形で被験者に模擬体験させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る運転模擬装置および運転模擬方法の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る運転模擬装置の全体構成の例を一部を省略して示す構成図、図２は同運転模擬装置の車体部の例を示す正面図、図３は同運転模擬装置の車体部の例を一部を透過状態にて示す外観斜視図、図４は同運転模擬装置の車体部の一部を拡大して透過状態にて示す斜視図である。
【００２５】
また、図５は、同運転模擬装置のハードウェア構成の例を示す構成図、図６は同運転模擬装置のソフトウェア構成の例を示す構成図、図７は同運転模擬装置の車体部における照明演出を説明するための説明図、図８は同運転模擬装置にて実行される運転模擬方法の運転模擬動作処理手順を説明するためのフローチャートである。
【００２６】
図１〜図３に示すように、運転模擬装置１００は、例えば、蒸気機関車の実際の車体部を模倣した車体部１０と、この車体部１０における運転室１０Ａに設けられた前方窓７２Ａ，７２Ｂおよび側方窓７３Ａ，７３Ｂ（７３Ａは図に表れていない）から見える実際の車窓風景の映像が表示される表示画面７０Ａ，７０Ｂとを備える。
【００２７】
また、運転模擬装置１００は、この表示画面７０Ａ，７０Ｂに車窓風景の映像を表示する表示装置７１Ａ，７１Ｂと、蒸気機関車の運転模擬に関するガイダンスを表示するガイダンスディスプレイ８０と、運転模擬装置１００の全体を制御する制御装置９０とを備えている。
【００２８】
車体部１０は、蒸気機関車の模擬運転操作などを行うための運転室１０Ａと、この運転室１０Ａの前方側に一体的に形成された模擬ボイラー部５０と、この模擬ボイラー部５０に設けられた疑似石炭が模擬的に燃焼する火室５１とを備える。なお、疑似石炭は、実物の石炭を模した硬質樹脂部材からなる運転模擬装置１００における疑似燃料である。
【００２９】
また、車体部１０は、この火室５１に投入された疑似石炭が降下して収められる回収カート６０と、運転室１０Ａの後方側に疑似石炭の供給口４２が臨むように設けられた回収カート６０を昇降させる回収カート昇降機４１と、この回収カート昇降機４１を駆動する駆動装置４０とを備えている。
【００３０】
したがって、この運転模擬装置１００では、火室５１に投入された疑似石炭が回収カート６０内に貯留され、例えば、図３中白抜き矢印Ｘで示す方向に手動あるいは自動により引き出されて回収カート昇降機４１に図３中白抜き矢印Ｙで示す方向に収められるように運搬された回収カート６０が、回収カート昇降機４１にて駆動装置４０により図３中白抜き矢印Ｚで示す方向に上昇される。そして、運転模擬装置１００は、この回収カート６０内の疑似石炭が供給口４２を介して運転室１０Ａ内に排出されることにより、再び疑似石炭が火室５１内に投入可能に供給される構造を実現する。
【００３１】
なお、この車体部１０には、運転室１０Ａが載置される基台９５に設けられ、蒸気機関車の動作状況に応じて、少なくとも運転室１０Ａに振動を与える揺動装置１１が接続されている。そして、この運転室１０Ａの床面には、後方側に延びる延長デッキ１２と、手摺１３とが設けられ、運転室１０Ａの左右側所定位置には、運転席１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ設けられている。
【００３２】
車体部１０の運転室１０Ａの正面側のレイアウトは、例えば次のように構成される。すなわち、運転室１０Ａの正面には、この運転模擬装置１００においては、中央に模擬ボイラー部５０が配置されている。また、運転室１０Ａには、左側の運転席１４Ａの近傍に、蒸気機関車の前進あるいは後退を切り替える逆転機のギアの位置を表示する逆転機位置表示器２０と、蒸気機関車の走行速度を表示する速度計２１とが設けられている。
【００３３】
さらに、運転室１０Ａには、左側の運転席１４Ａの近傍に、逆転機を操作するための逆転機ハンドル２２と、砂まき弁を操作するための砂まき弁作用コック２３と、シリンダ排水弁を操作するためのシリンダ排水弁作用コック２４と、バイパス弁を操作するためのバイパス弁作用コック２５とが設けられている。
【００３４】
また、運転室１０Ａの左側の運転席１４Ａの近傍における模擬ボイラー部５０には、蒸気機関車の走行速度を加速させるアクセル弁を操作するためのアクセル加減弁テコ３１と、汽笛を鳴らすために操作される汽笛作用棒３２と、ブレーキの圧力を表示するブレーキ圧力計２６とが設けられている。
【００３５】
さらに、運転席１４Ａの近傍における模擬ボイラー部５０には、単独ブレーキ弁を操作するための単独ブレーキ弁作用コック２７と、自動ブレーキ弁を操作するための自動ブレーキ弁作用コック２８と、模擬ボイラー部５０に供給される疑似水分の水面位置を表示するための水面計３０とが設けられている。
【００３６】
そして、この模擬ボイラー部５０の中央下方には、火室５１の投炭口５２と連通する焚口３４と、この焚口３４を開閉する開閉扉３５を操作するための焚口取っ手３３とが設けられている。なお、この開閉扉３５は、運転模擬装置１００にて運転模擬動作が開始された場合に、被験者が手や指を挟まないように全閉状態にはならないように設置されている。
【００３７】
この模擬ボイラー部５０の上方側の運転室１０Ａには、シリンダ内の圧力を表示するためのシリンダ圧力計１５と、ボイラー内の圧力を表示するためのボイラー圧力計１６と、その他のボイラーの状態（例えば、ボイラー内の温度など）を表示する表示計１７とが設けられている。
【００３８】
また、模擬ボイラー部５０の中央上方には、疑似水分としての冷水を模擬ボイラー部５０に供給するための給水ポンプ１８と、ブロアを止めるために操作されるブロア止弁１９とが設けられている。さらに、運転室１０Ａの右側の運転席１４Ｂの近傍における模擬ボイラー部５０には、疑似水分としての温水を模擬ボイラー部５０に供給するための注水器２９が設けられている。
【００３９】
模擬ボイラー部５０の火室５１内には、上述した焚口３４と連通する投炭口５２およびこの投炭口５２を介して投入された疑似石炭が回収カート６０に排出される排出口５２Ａが形成された火室ダクト５６と、この火室ダクト５６の内部に設けられ、投炭口５２から投入された疑似石炭の投入量および投入位置を検出するセンサ部５９とが設けられている。
【００４０】
このセンサ部５９は、具体的には、例えば、投炭口５２から投入された疑似石炭の通過個数および通過位置を検出可能なマトリクス状の検知領域を有する物体通過センサにより構成される。物体通過センサとしては、超音波式、赤外線式、レーザ式など、いずれの方式を採用してもよい。
【００４１】
また、火室５１内の火室ダクト５６の上方には、投炭口５２から投入された疑似石炭の燃焼状況を照明により演出するための照明装置５７が設けられている。この照明装置５７は、例えば、センサ部５９によって検出された疑似石炭の投入位置に対応する火室ダクト５６の床面部５６Ａに向けて光を照射する複数の光源５８を有する。そして、照明装置５７は、疑似石炭の投入量や投入位置に応じて床面部５６Ａに照射する光の色および照度を変えることにより、火室５１内における疑似石炭の燃焼状況を演出する。
【００４２】
次に、本実施形態の運転模擬装置１００のハードウェア構成について説明する。運転模擬装置１００は、図５に示すように、全体の制御を司る制御装置９０を備える。この制御装置９０は、例えば、制御計算部９１と、ハブ（ＨＵＢ）９２と、映像／音声生成装置９３と、音声増幅器９４と、説明者用ディスプレイ９５と、説明者用ディスプレイ９５と、説明者用入力装置９６と、ナレーション用音声出力部９７と、電源制御装置９８と、無停電電源装置（ＵＰＳ）９９とを備えている。
【００４３】
また、車体部１０の運転室１０Ａは、運転操作機器１０Ｂと、音声出力部１０Ｃと、揺動台１０Ｄと、ハードウェア制御部９１Ａとを備え、この揺動台１０Ｄは、上述した揺動装置１１と接続されている。運転操作機器１０Ｂは、例えば、各種コック類、レバー類、スイッチ類、ペダル類、ＮＦＢ、計器類、表示灯などからなり、これらは実際に使用されるものを模した構造を備えて構成されている。
【００４４】
なお、制御装置９０の制御計算部９１と運転室１０Ａのハードウェア制御部９１Ａとの間では、デジタルによる信号の入出力処理が行われるとともに、制御計算部９１からハードウェア制御部９１Ａに対して、デジタル信号によるサーボ出力処理が行われる。また、運転室１０Ａの運転操作機器１０Ｂとハードウェア制御部９１Ａとの間では、アナログ信号およびデジタル信号による入出力処理が行われる。
【００４５】
ガイダンス装置８１は、例えば、ＤＶＤプレーヤ８２と、上述したガイダンスディスプレイ８０とを備え、運転模擬装置１００の動作や操作方法などを説明するガイダンスに関する画像情報や音声情報を出力する。このガイダンス装置８１は、具体的には、ＤＶＤプレーヤ８２によって再生されたガイダンスに関する画像や音声をガイダンスディスプレイ８０によって被験者に対して視聴させる。
【００４６】
制御計算部９１は、運転模擬装置１００を動作させるための各種のプログラムを実行し、制御に関する計算処理を行って蒸気機関車の運転模擬動作を実施する。この制御計算部９１は、ハブ９２によって接続されたＬＡＮ回線などを通じて映像／音声生成装置９３と電気的に接続されている。
【００４７】
ハブ９２は、制御装置９０の各構成部を接続する集線装置であり、映像／音声生成装置９３は、制御計算部９１からの制御信号に応じて、内蔵するハードディスク（ＨＤ）９３ａに記憶した各種情報に基づき、運転模擬動作に伴い使用される画像情報や音声情報を生成する。
【００４８】
この映像／音声生成装置９３によって生成された画像情報を表す映像信号は、プロジェクタなどからなる表示装置７１Ａ，７１Ｂに出力され、これら表示装置７１Ａ，７１Ｂによって、左スクリーンである表示画面７０Ａや右スクリーンである表示画面７０Ｂに入力した映像信号により表される車窓風景などの映像が運転模擬動作に関連して表示される。
【００４９】
また、映像／音声生成装置９３によって生成された音声情報を表すＡＵＤＩＯ信号は、運転室１０Ａの音声出力部１０Ｃに直接出力されたり、制御装置９０の音声増幅器９４を介して音声出力部１０Ｃに出力されたりする。運転室１０Ａの音声出力部１０Ｃは、映像／音声生成装置９３から入力されたＡＵＤＩＯ信号や、音声増幅器９４によって増幅されたＡＵＤＩＯ信号に基づき、運転模擬動作に関連して使用される音声を出力する。
【００５０】
さらに、制御計算部９１は、ＬＡＮ回線などを通じて揺動装置１１に対して運転室１０Ａの揺動台１０Ｄを運転模擬動作に関連して振動させる制御信号を出力する。そして、運転模擬装置１００の説明者に対しては、制御計算部９１は、運転模擬装置１００の運用に関する映像信号を出力してこれに基づく映像を説明者用ディスプレイ９５に表示したり、同様に運用に関するＡＵＤＩＯ信号を出力してこれに基づく音声をナレーション用音声出力部９７から出力したりすることによって、これらの映像や音声を説明者に視認させる。また、説明者からの入力操作に伴う入力信号は、例えば、キーボードやマウスなどのデバイスからなる説明者用入力装置９６によって受け付けられ、制御計算部９１に出力される。
【００５１】
なお、制御装置９０は、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖの電源から電源制御装置９８に入力され整流された電流によって稼働し、この電源制御装置９８は、無停電電源装置９９にＡＣ１００Ｖの電流を供給する。無停電電源装置９９は、電源制御装置９８等に不具合が生じて電源からの制御装置９０への電力供給が断たれた場合などに、制御装置９０への電力供給を所定時間継続するバックアップ電源装置である。
【００５２】
次に、本実施形態の運転模擬装置１００のソフトウェア構成について説明する。運転模擬装置１００の制御装置９０では、図６に示すように、運転模擬動作時に制御計算部９１によって、模擬演算プログラム１１０と、シナリオプログラム１２０と、映像制御プログラム１３０と、模擬実行プログラム１１０Ａと、制御装置９０の全体を制御させるための全体制御プログラム１４０とが読み込まれて実行される。なお、ガイダンス装置８１では、運転模擬動作に関する映像などが収められたＤＶＤ映像ソフト８３が読み込まれて実行される。
【００５３】
また、表示装置７１Ａ，７１Ｂに備えられた映像発生装置９３Ａ，９３Ｂでは、それぞれ、映像表示プログラム１５１，１６１と、制御計算部との通信プログラム１５２，１６２と、映像発生装置制御プログラム１５３，１６３とが読み込まれて実行される。そして、各映像表示プログラム１５１，１６１が実行されることにより、左画面用映像データ１５０と、右画面用映像データ１６０とが、映像発生装置９３Ａ，９３Ｂにて生成される。
【００５４】
模擬演算プログラム１１０は、シナリオプログラム１２０が実行されることによる運転模擬動作時のシナリオに沿って、運転模擬動作に関する演算処理を制御計算部９１に行わせる。この模擬演算プログラム１１０は、火室５１の特性を模擬するための火室特性模擬プログラム１１１と、蒸気機関車の車両の論理的な模擬を行わせるための車両論理模擬プログラム１１２とを含む。
【００５５】
また、模擬演算プログラム１１０は、蒸気機関車の車両の運動に関する模擬を行わせるための車両運動模擬プログラム１１３と、蒸気機関車の車両の走行に関する模擬を行わせる走行模擬プログラム１１４とを含む。そして、模擬演算プログラム１１０は、蒸気機関車が走行する路線に関する情報を示す路線データ１２１、蒸気機関車が動作する際の音声に関する擬音データ１２２および運転室１０Ａの揺動台１０Ｄを揺動装置１１によって振動させるための揺動データ１２３に基づいて、運転模擬動作に関する演算処理を制御計算部９１に行わせる。
【００５６】
映像制御プログラム１３０は、映像／音声生成装置９３に対して、運転模擬動作が実行された際の映像を表す画像情報を生成させる。模擬実行プログラム１１０Ａは、制御計算部９１に対して、模擬演算プログラム１１０が実行されたことによる演算結果に応じた運転模擬動作を行わせる。
【００５７】
この模擬実行プログラム１１０Ａは、運転室１０Ａの運転操作機器１０Ｂに対して動作状況を表示させるための状況表示プログラム１３１と、制御計算部９１への情報の入出力を制御させるための入出力制御プログラム１３２と、擬音データ１２２に基づく音声を示す音声情報の生成などを行わせる擬音制御プログラム１３３と、揺動データ１２３に基づく揺動装置１１の制御を行わせる揺動制御プログラムと１３４と、運転模擬動作における運転操作機器１０Ｂの操作などに関する評価を行わせる評価プログラム１３５とを含む。
【００５８】
なお、このように構成されたハードウェアとソフトウェアを有する運転模擬装置１００の運転模擬動作において、運転室１０Ａにおける模擬ボイラー部５０の火室５１への疑似石炭の投入に関する照明演出は、例えば次のように行われる。すなわち、図７に示すように、運転模擬の被験者８９は、スコップ８８などで供給口４２から運転室１０Ａに供給された疑似石炭８７を掬い、焚口３４に向けて掬った疑似石炭８７を投入する。
【００５９】
焚口３４に投入された疑似石炭８７は、投炭口５２から火室５１の火室ダクト５６の内部に撒かれ、センサ部５９のマトリクス状の検知領域を通過して排出口５２Ａから回収カート６０内に排出される。このような行為は、通常の蒸気機関車であればボイラー部の火室に石炭をくべることになり、燃焼により火室内の炎の色などが激しく変化することとなる。
【００６０】
このため、運転模擬装置１００では、炎の代わりに火室５１内の疑似石炭８７の燃焼状況を照明装置５７による照明で演出するように構成している。すなわち、センサ部５９のマトリクス状の検知領域によって、火室５１の火室ダクト５６のどの位置にどの程度の疑似石炭８７が投入されたかを、例えば疑似石炭８７の通過個数や通過位置を検出することにより制御装置９０の制御計算部９１が認識する。
【００６１】
そして、模擬演算プログラム１１０の火室特性模擬プログラム１１１や模擬実行プログラム１１０Ａの状況表示プログラム１３１が実行されることで、照明装置５７の光源５８のうち、例えば、検知領域にて疑似石炭８７を検出した位置と対応する位置に設けられた光源５８ａにより、疑似石炭８７の通過個数により表される投入量に合わせた色や照度の光からなるスポット８５および光束８６を床面部５６Ａに向けて照射する。
【００６２】
これにより、被験者８９は、疑似石炭８７の火室５１への投入による燃焼状況を擬似的に把握することができ、火室５１内で疑似石炭８７を効率よく燃焼させるように投入動作を行うよう留意しつつ、蒸気機関車の運転模擬を体験することが可能となる。この被験者８９による疑似石炭８７の火室５１への投入と同時に、他の被験者（図示せず）によって、運転操作機器１０Ｂが操作され、制御計算部９１は、この運転操作機器１０Ｂから出力された信号も加味して、あたかも実際の蒸気機関車を操作するように演出された総合的な運転模擬動作を実行する。
【００６３】
この運転模擬動作の動作処理手順は、例えば、次のようなものとなる。図８に示すように、運転模擬装置１００の電源などがＯＮ状態となり、運転模擬動作が実行されると、まず、制御計算部９１は、火室５１内の火室ダクト５６のセンサ部５９からの信号により、火室５１内への疑似石炭８７の投入を検出すると（ステップＳ１０１）、続いて火室５１内に被験者８９によって投入された疑似石炭８７の投入状況を検出する（ステップＳ１０２）。すなわち、センサ部５９のマトリクス状の検知領域のどの領域を疑似石炭８７が通過したかによって、疑似石炭８７の投入量や投入位置を投入状況として検出する。
【００６４】
次に、ステップＳ１０２にて検出された疑似石炭８７の投入量や投入位置を示す検出結果と、模擬ボイラー部５０に給水ポンプ１８によって供給された冷水や注水器２９によって供給された温水の供給量とに基づいて、模擬ボイラー部５０の模擬蒸気圧を算出し、この模擬蒸気圧と、運転操作機器１０Ｂの操作状況とに基づいて、蒸気機関車の模擬牽引力を算出する（ステップＳ１０３）。
【００６５】
模擬牽引力を算出したら、制御計算部９１は、ステップＳ１０２にて検出された検出結果と、模擬ボイラー部５０への酸素の供給状況とに基づいて、照明装置５７による照明演出の内容（すなわち、演出をどのように行うか）を演算により決定し（ステップＳ１０４）、決定した内容に基づいて照明装置５７の制御を実行する（ステップＳ１０５）。
【００６６】
そして、ステップＳ１０３にて算出した模擬牽引力と、蒸気機関車の走行に関して影響を及ぼす影響情報としての制動力、走行抵抗、車両重量などの情報とに基づいて、走行速度を算出する（ステップＳ１０６）。この走行速度は、例えば、走行速度＝∫［｛牽引力−（制動力＋走行抵抗）｝÷車両重量］ｄｔという式を用いた演算を行うことによって算出することができる。
【００６７】
走行速度を算出したら、制御計算部９１は、算出した走行速度に現在仮想出力中の走行速度を加味して、表示画面７０Ａ，７０Ｂに表示する車窓風景などの映像を表す画像情報を生成し（ステップＳ１０７）、生成した画像情報を表示装置７１Ａ，７１Ｂに出力して映像を表示させて（ステップＳ１０８）、上記ステップＳ１０１に移行し処理を繰り返す。なお、上記フローチャートによる動作処理の実行中は、例えば運転室１０Ａにおける臨場感を高めるために、音声出力部１０Ｃからは蒸気機関車の動作に合わせた種々の音声が出力される。
【００６８】
以上述べたように、本実施形態の運転模擬装置１００およびこの運転模擬装置１００が実行する運転模擬方法によれば、このような動作処理が行われることで、蒸気機関車の運転に関して、現実に近い形で被験者８９に運転を模擬体験させることができる。この模擬体験においては、特に、蒸気機関車を走行させる上で高度な技術が必要となる模擬ボイラー部５０の火室５１における疑似石炭８７の燃焼を調節する作業を、運転操作機器１０Ｂの操作と並行して行わせることができ、より現実に近い形で蒸気機関車の運転を模擬体験させることが可能となる。
【００６９】
なお、本実施形態で説明した運転模擬方法は、例えば、あらかじめ用意された運転模擬に関するプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができるように構成されてもよい。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行されるものでもよい。また、このプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係る運転模擬装置および運転模擬方法は、蒸気機関車の運転を模擬体験させる分野の技術に有用であり、特に、より実際の運転に近い形での模擬体験を実現することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る運転模擬装置の全体構成の例を一部を省略して示す構成図である。
【図２】同運転模擬装置の車体部の例を示す正面図である。
【図３】同運転模擬装置の車体部の例を一部を透過状態にて示す外観斜視図である。
【図４】同運転模擬装置の車体部の一部を拡大して透過状態にて示す斜視図である。
【図５】同運転模擬装置のハードウェア構成の例を示す構成図である。
【図６】同運転模擬装置のソフトウェア構成の例を示す構成図である。
【図７】同運転模擬装置の車体部における照明演出を説明するための説明図である。
【図８】同運転模擬装置にて実行される運転模擬方法の運転模擬動作処理手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１０      車体部
１０Ａ    運転室
１１      揺動装置
５０      模擬ボイラー部
５７      照明装置
５８      光源
５９      センサ部
６０      回収カート
９０      制御装置
９１      制御計算部
１００    運転模擬装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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