(57)【要約】【課題】鉄道保守用車シミュレータ装置内に構築する路線をユーザが簡単に編集可能にし、コンピュータ・グラフッィクス上の映像とレール上を走行するためのデータとの整合を自動的にする。【解決手段】線路要素を規格化したデータとして保有し、この集合データの路線要素を組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により、路線を描画するから、各要素間の組み合わせを簡単にすることができ、従って路線を容易に編集することができる。描画された路線の所定区間毎の路線方程式を容易に計算することができ、このためシミュレータ操作時の走行時に路線方程式を解いて、走行時のコンピュータ・グラフッィクス上の映像とレール上を走行するためのデータとの整合を自動的にすることができる。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規格化した路線要素の集合データと、
前記集合データの路線要素を選択し組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により路線を描画する路線編集手段とを備え、
鉄道保守用車を前記路線上に模擬移動させることを特徴とする鉄道保守用車シミュレータ装置。
【請求項２】
規格化した路線要素の集合データと、
前記集合データの路線要素を選択し組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により路線を描画する路線編集手段と、
前記路線編集手段で描画された路線部分の方程式の集合を得て、前記得られた路線方程式を解いて鉄道保守用車が前記路線上を模擬移動する位置を求める路線位置計算手段とを有することを特徴とする鉄道保守用車シミュレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道保守用車シミュレータ装置に関し、特に車両が走行する路線の作成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道保守事業において、保守用車オペレータ（運転士）、保守用車監督者及び指令員が訓練するため、鉄道保守用車シミュレータ装置を用いる。鉄道保守用車シミュレータ装置は、決められた路線上を運行するときの運転士から見た窓外模擬情景を運転士の操作状況に従って生成し変化させる画像生成部と、その画像を表示する表示部とを備える。
従来の鉄道シミュレータにおいて、模擬車両が訓練走行する路線についてレールの配置を事前に設計し、コンピュータ・グラフィックスの映像を３Ｄモデリング・ソフトで生成する作業と、走行するための位置データを生成する作業が必要であり、これらの作業を平行して行っていた。これらの作業は、３Ｄモデリング・ソフトの使用法や走行するための位置データの設計や使用に熟知する必要があり、鉄道シミュレータのユーザにおいて作業することはできず、シミュレータ装置の制作者が予め行って納入していた。
鉄道保守事業において、保守用車運転士が訓練のため用いる鉄道保守用車シミュレータ装置内に構築する路線は保守毎に作成する必要から、膨大な数になり、ユーザが独自に作成することは容易でなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、鉄道保守用車シミュレータ装置内に構築する路線をユーザが簡単に編集可能にすることにある。
また、コンピュータ・グラフッィクス上の映像とレール上を走行するための位置データとの整合を自動的に行う鉄道保守用車シミュレータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る鉄道保守用車シミュレータ装置は、規格化した路線要素の集合データと、前記集合データの路線要素を選択し組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により路線を描画する路線編集手段とを備え、鉄道保守用車を前記路線上に模擬移動させることを特徴とするものである。
【０００５】
請求項２に係る鉄道保守用車シミュレータ装置は、規格化した路線要素の集合データと、前記集合データの路線要素を選択し組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により路線を描画する路線編集手段と、前記路線編集手段で描画された路線部分の方程式の集合を得て、前記得られた路線方程式を解いて鉄道保守用車が前記路線上を模擬移動する位置を求める路線位置計算手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る鉄道保守用車シミュレータ装置によると、線路要素を規格化したデータとして保有し、この集合データの路線要素を組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により、路線を描画することにより、各要素間の組み合わせをユーザー側で簡単に行うことができ、従って路線を容易に編集することができる。
【０００７】
請求項２に係る鉄道保守用車シミュレータ装置によると、規格化された路線要素を組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により、路線を描画するから、描画された路線の所定区間毎の路線方程式を容易に計算することができ、このためシミュレータ操作の走行時に路線方程式を解いて、走行時のコンピュータ・グラフッィクス上の映像とレール上を走行するための位置データとの整合を自動的に行うことができる。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明に係る鉄道保守用車シミュレータ装置の１実施例の機能ブロック図である。図１において、１０１は鉄道保守用車シミュレータ装置、１０２はデータ記憶部、１０３は路線編集手段、１０４は路線位置計算手段、１０５は模擬操作機器、１０６は画像生成手段、１０７は表示装置、１０８は路線要素格納部である。
路線要素格納部１０８は路線作成に必要な路線要素の集合データを格納する。路線要素は後述するように規格化されたものが使われる。
路線編集手段１０３は、ユーザが前記集合データの路線要素を選択し、これらの路線要素を組み合わせてコンピュータ・グラフィックスの技法により路線を描画することができる。データ記憶部１０２は、編集した路線データを記憶する。
路線位置計算手段１０４は、路線編集手段１０３で描画された路線部分の方程式の集合を得て、前記得られた路線方程式を解いて鉄道保守用車が前記路線上を模擬移動する位置を求める。
【０００９】
データ記憶部１０２に格納される路線要素には、例えば線路及びホームがあり、線路には例えば、分岐器、曲線及び曲線を用意する。
各線路の番線間の幅を５ｍ，７．５ｍ，１０ｍと規格化されたものを用意する。
【表１】
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これらを規格化された中心角例えば１５度の円弧で繋げる分岐器の半径は、図２のようになる。Ｒは半径、Ｈは番線間幅である。図２における１本の太線は、１本の路線すなわち２本のレールを示す。
よって、各番線間幅Ｈに対する曲線半径Ｒは、次のように計算できる。
Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ（１５°）＝Ｈ／２    （１）
この曲線半径で、片開分岐器及び両開分岐器を用意すると、以下のようになる。
【表２】
2007307922.tif 000004
分岐点の曲線部分の直線方向の長さＬｓは、図３に示すように、以下のようになる。
Ｌｓ＝Ｒ・ｓｉｎ（１５°）          （２）
上式（２）により、各曲線半径で、分岐曲線部分の直線方向の長さＬｓは、以下のようになる。
【表３】
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よって、それぞれの分岐器の長さＬは以下のように規格化したものを用意する。
【表４】
2007307922.tif 000006
なお、この長さＬは後述するような直線線路部品の長さに合わせたものである。
【００１０】
前述した分岐器に接続するものとして、前述した曲線半径を基準としてそれから半径の差が±２．５ｍ，±３．７５ｍ，±５ｍとなる曲線半径を含む表４として示す以下の曲線要素を規格化して用意する。
曲線は、その円弧の中心角が１５°、３０°、４５°のものを規格化して用意する。例えば、直線方向に対して左右方向のものは上述の曲線要素を回転して使用する。
【表５】
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【００１１】
複線両渡り分岐器は、各番線間の幅を例えば５ｍ、７．５ｍ、１０ｍの３種類を用意する。この複線両渡り分岐器における曲線半径は、上述した分岐器同様番線間Ｈの距離に応じてそれぞれ以下の３種類を用意する。
【表６】
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【００１２】
直線線路の要素は、１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍ、２５ｍ、５０ｍに規格化した長さのものを用意する。
【００１３】
車止め装置は、鉄道施設に用いる第３種２号を想定して用意する。
ホームは、各番線間の幅を７．５ｍとし、軌道中心から１４７５ｍｍ離れ、幅約４．５５ｍ、高さ１１００ｍｍで以下の長さを用意する。
【表７】
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ホームの屋根はＹ字型の屋根でＯＮ／ＯＦＦにより、ホームに備えるか否かすることができる。
配置のしやすさを考慮してホームには、ホームと同じ長さのレールが片側／両側に付属するように規格化する。片側にレールが付属したホームにおいて、左右どちらの方向にレールがつくかは、これらの要素を回転して使用することとする。また、それぞれのホームは接続して延長可能な形状とする。
【００１４】
ユーザが路線を作成するとき、路線編集手段１０３を起動し、データ記憶部１０２から必要な路線要素を読み出し、表示装置に例えばマウスを操作して画面上で移動させ、順次必要な路線要素を繋ぎ合わせ又は配置するようにして組み合わせて、路線を構成する。
【００１５】
図４に路線編集手段１０３により編集した路線の一部を表示する。
左端に５ｍの直線４０１を位置させる。
さらに、この直線４０１の右端に曲線４０２（曲線半径Ｒ７３．３６ｍ，１５°）を繋ぎ合わせる。
すると前記直線４０１の左端の位置を第１の基準点（０，０）とし、右端の位置を第２の基準点する。
曲線４０２の右端の位置である第３の基準点は（２４．０，−２．５）となる。この第３の基準点（ｘ１，ｙ１）は、図４を参照して以下のような式（３）が与えられ、
ｘ１＝ｘ０＋Ｒｓｉｎθ
ｙ１＝ｙ０−（Ｒ−Ｒｃｏｓθ）          （３）
これに、ｘ０＝５．０，ｙ０＝０，Ｒ＝７３．３６，θ＝１５°を入れて、基準点（ｘ１，ｙ１）が求まる。
ｘ１＝５．０＋７３．３６×ｓｉｎ（１５°）＝２４．０
ｙ１＝０−７３．３６（１−ｃｏｓ（１５°））＝−２．５
曲線４０２の右端に分岐器４０３の分岐線を繋ぎ合わせる。この分岐器４０３は分岐線の曲線半径Ｒが７３．３６ｍ、長さＬを２５ｍのものを用い、分岐線が第３の基準点に繋がるから、
直線部分の左端の位置は（２４．０，−５．０）、
右端の位置は（４９．０，−５．０）となる。
このように編集した路線データはデータ記憶部１０２に記憶される。このデータ記憶部１０２には、編集した路線のデータの他に、この路線を構成するレールがおかれる環境すなわちシミュレータを操作したときその操作に応じて鉄道保守用車の走行時に車両窓から見られる外部情景のデータが格納される。
【００１６】
操作者がシミュレーション操作を開始すると、初期に設定されたスタート位置に模擬車両が配置され、操作者が見た情景が表示装置１０７で表示される。このときの走行用データ（路線方程式）が路線位置計算手段１０４に取り込まれ、模擬車両の位置が計算される。この走行用データは路線に対応しており、路線データが図４の場合、図５（ａ）（ｂ）のようになる。各線路５０１，５０２，５０３，５０４，５０５にはそれぞれの配置と形状に対応した路線方程式が与えられる。分岐器は分岐する個所でそれぞれの要素の線路５０３，５０４，５０５に分割してそれらに路線方程式を与えている。
模擬車両が初期に存在する点を例えば、図４の第１の基準点（０，０）とする。第１の基準点（０，０）を出た模擬車両は模擬操作機器１０５の操作状況に応じて所定の速度で走行する。この速度において所定の時間の経過により走行距離が計算でき、路線上のその点に車両が走行していることとなる。画像生成手段１０６はこの地点を走行している時に見える情景を生成し、表示装置１０７に表示する。第１の基準点（０，０）から直線で５ｍ走行すると、図５における「曲線Ｒ７３．３６  原点（中心）（５．０，−７３．３６）長さ１９．２ｍ」が接続しているから、例えば所定の時間後に２０ｍ走行したときの座標は、
（１）走行データを検索すると、図５の星（☆）印により示される点にいることがわかる。
（２）この点は、直線の次に接続している曲線の左から１５ｍの位置にいる。
（３）この位置は円弧の中心角Ｌは
２π・７３．３６：１５＝３６０°：Ｌ
から、Ｌ＝１１．７°である。
（４）この位置のｘｙ座標は、前述の式（３）より
ｘ＝５＋７３．３６×ｓｉｎ（１１．７°）＝１９．９
ｙ＝０−（７３．３６−７３．３６×ｃｏｓ（１１．７°））＝−１．５
が得られる。このようにして順次、走行している路線要素毎に走行速度、経過時間から走行距離を計算し、その走行距離に位置する点すなわち走行位置を路線位置計算手段１０４により、路線要素に与えられる路線方程式を解くことにより求める。画像生成手段１０６は、レール上を走行するためのデータである走行位置と走行時のコンピュータ・グラフッィクス上の映像との整合を得て、この地点を走行している時に見える情景を生成して、表示装置１０７に表示する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鉄道保守用車シミュレータ装置の機能ブロック図である。（実施例１）
【図２】分岐器曲線半径を説明する図である。
【図３】分岐器直線方向の長さを説明する図である。
【図４】編集した路線の一部例である。
【図５】走行データを説明する図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０１…鉄道保守用車シミュレータ装置、１０２…データ記憶部、１０３…路線編集手段、１０４…路線位置計算手段、１０５…模擬操作機器、１０６…画像生成手段、１０７…表示装置、１０８…路線要素格納部。
【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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