特許 5984605 鉄道シミュレータ及び鉄道の運転をシミュレートする方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984605

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】鉄道シミュレータ及び鉄道の運転をシミュレートする方法

(51)【国際特許分類】

   G09B 9/04 20060101AFI20160823BHJP

   B61L 27/00 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   G09B9/04 B

   B61L27/00 G

【請求項の数】12

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-217843(P2012-217843)

(22)【出願日】2012年9月28日

(65)【公開番号】特開2014-71319(P2014-71319A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2015年3月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000176730

【氏名又は名称】三菱プレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100135976

【弁理士】

【氏名又は名称】宮本 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】林 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 直哉

(72)【発明者】

【氏名】阪口 裕章

(72)【発明者】

【氏名】辻 健次

【審査官】 中村 和正

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−００６５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１７５４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 電車でＧＯ！６４，電撃ＮＩＮＴＥＮＤＯ６４ 第４巻 第１０号，メディアワークス，１９９９年１０月 １日，第54-57頁

【文献】 ゲームで気分転換 電車でＧＯ！２ 高速編３０００番台，日経Ｃｌｉｃｋ 第７巻 第７号，日本，日経ＢＰ社，２０００年 ５月 ８日，第220頁

【文献】 電車でＧＯ！６４，電撃ＮＩＮＴＥＮＤＯ６４ 第４巻 第９号，メディアワークス，１９９９年 ９月 １日，第70-73頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ ９／０２− ９／５２

Ｂ６１Ｌ ２７／００−２７／０４

Ａ６３Ｆ ９／２４、１３／００−１３／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の模擬運転を、運転シナリオに基づいてシミュレートする鉄道シミュレータであって、
視点の位置を検知する視点検知部と、
前記視点検知部が検知した視点の位置を、評価基準に基づいて評価する評価部と、
鉄道車両の模擬運転状況に応じて、前記評価基準を変更する評価基準変更部と、
を備える鉄道シミュレータ。

【請求項2】

前記模擬運転状況は、鉄道車両の速度であり、
前記評価基準変更部は、鉄道車両の速度に応じて、前記評価基準を変更する請求項１に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項3】

前記評価基準は、前記評価部が評価を開始する鉄道車両の位置と、視線が向けられる対象物との間の距離である開始距離であり、
前記評価基準変更部は、鉄道車両の速度に応じて、前記開始距離を変更し、
前記評価部は、鉄道車両の位置が、対象物に対して前記開始距離以下に近づいた後に、評価を開始する請求項２に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項4】

訓練者を撮像する撮像部を備え、
前記評価部は、前記撮像部が撮像した画像に基づいて検知した訓練者の指差動作を、指差動作の有無を判断する移動量に基づいて評価する請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項5】

音声を入力する音声入力部を備え、
前記評価部は、前記音声入力部が入力した音声を認識して変換された文字列と、参照文字列との一致度に基づいて評価する請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項6】

前記評価基準は、視点の位置と、訓練者の視線が向けられる対象物との間の距離である請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項7】

前記評価部が、前記視点検知部が検知した視点の位置を、前記評価基準に基づいて評価した結果を記録する訓練結果記録部と、
前記訓練結果記録部に記録された評価した結果に基づいて、運転シナリオの再生すべき再生箇所を検出する再生箇所検出部と、
を備える請求項１〜６の何れか一項に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項8】

運転シナリオを記録するシナリオ記録部と、
前記シナリオ記録部に記録された運転シナリオに基づいたシナリオ映像を再生するシナリオ再生部と、
を備え、
前記再生箇所検出部は、検出した運転シナリオの再生箇所を、前記シナリオ再生部に再生させる請求項７に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項9】

前記視点検知部を、訓練者に対応させて初期化する初期化部と、
前記初期化部が、前記視点検知部を初期化した初期化値を、訓練者の識別情報と関連付けて記録する初期化値記録部と、
を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項10】

訓練者の視点の位置が、訓練者の視線が向けられる対象物から所定の距離以上離れた状態で、所定の時間が経過した場合、対象物を変化させる請求項１〜９の何れか一項に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項11】

訓練者の視線が向けられる対象物は、信号機である請求項１０に記載の鉄道シミュレータ。

【請求項12】

鉄道車両の模擬運転を、運転シナリオに基づいて鉄道の運転をシミュレートする方法であって、
視点の位置を視点検知部を用いて検知し、
検知された視点の位置を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更される評価基準に基づいて評価することをコンピュータが実行する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道シミュレータ及び鉄道の運転をシミュレートする方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄道車両の運転を訓練するための鉄道シミュレータが用いられている。車両の運転を訓練する訓練者は、このような鉄道シミュレータを操作して車両の模擬運転を行うことにより、車両の操作を学習する。

【0003】

また、訓練者は、鉄道車両を安全に運行するために、所定の確認事項に対して、指差動作、喚呼及び視線を向けるという確認動作を行うことを学習する。

【0004】

訓練者は、これらの確認動作を身につけることにより、車両の安全な運行をより確実に行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０３−１７５４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、模擬運転を行う訓練者は、上述した確認事項を車両の走行中に行う場合がある。例えば、車両の走行中に、訓練者は、信号機に対して確認動作を行う。

【0007】

しかし、車両の走行速度は一定ではないので、訓練者が確認動作を行う時間的な余裕は、走行速度によって異なることが考えられる。

【0008】

そこで、訓練者が行った確認動作を評価する場合には、車両の走行速度等の模擬運転状況に応じて確認動作の評価基準を変更し、変更された評価基準に基づいて、訓練者が行う確認動作が評価されることが望ましい。

【0009】

本明細書では、鉄道の模擬運転を訓練する訓練者が行う確認動作の評価基準を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更して、訓練者が行う確認動作を評価する鉄道シミュレータを提供することを目的とする。

【0010】

また、本明細書では、鉄道の模擬運転を訓練する訓練者が行う確認動作の評価基準を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更して、訓練者が行う確認動作を評価する鉄道の運転をシミュレートする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】

【0011】

本明細書に開示する鉄道シミュレータによれば、鉄道車両の模擬運転を、運転シナリオに基づいてシミュレートする鉄道シミュレータであって、訓練者を撮像する撮像部、又は音声を入力する音声入力部、又は視点の位置を検知する視点検知部と、上記撮像部が撮像した画像に基づいて検知した訓練者の指差動作、又は上記音声入力部が入力した音声を認識して変換された文字列、又は上記視点検知部が検知した視点の位置を、評価基準に基づいて評価する評価部と、鉄道車両の模擬運転状況に応じて、上記評価基準を変更する評価基準変更部と、を備える。

【0012】

また、本明細書に開示する鉄道の運転をシミュレートする方法によれば、鉄道車両の模擬運転を、運転シナリオに基づいて鉄道の運転をシミュレートする方法であって、訓練者を撮像した画像に基づいて訓練者の指差動作を検知し、又は視点の位置を視点検知部を用いて検知し、又は訓練者が発言する音声を音声入力部を用いて入力して文字列として認識し、検知した指差動作若しくは視点の位置、又は認識された文字列を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更される評価基準に基づいて評価することをコンピュータが実行する。

【発明の効果】

【0013】

上述した本明細書に開示するシミュレータによれば、鉄道の模擬運転を訓練する訓練者が行う確認動作の評価基準を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更して、訓練者が行う確認動作を評価できる。

【0014】

また、本明細書に開示するシミュレートする方法によれば、鉄道の模擬運転を訓練する訓練者が行う確認動作の評価基準を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更して、訓練者が行う確認動作を評価できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本明細書に開示する鉄道シミュレータの一実施形態を示す機能ブロック図である。

【図2】本明細書に開示する鉄道シミュレータの表示部を示す図である。

【図3】本明細書に開示する鉄道シミュレータを訓練者が操作している様子を示す図である。

【図4】本明細書に開示する鉄道シミュレータのシミュレータ本体を説明する図である。

【図5】シナリオ記録部に記録されるデータ構造を示す図である。

【図6】訓練結果記録部に記録されるデータ構造を示す図である。

【図7】文字列記録部に記録されるデータ構造を示す図である。

【図8】本明細書に開示する鉄道シミュレータの動作の一例を説明するフローチャートである。

【図9】本明細書に開示する鉄道シミュレータの動作の他の一例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本明細書で開示する鉄道シミュレータの好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

【0017】

図１は、本明細書に開示する鉄道シミュレータの一実施形態を示す機能ブロック図である。図２は、本明細書に開示する鉄道シミュレータの表示部を示す図である。図３は、本明細書に開示する鉄道シミュレータを訓練者が操作している様子を示す図である。

【0018】

本実施形態の鉄道シミュレータ１０は、鉄道車両を運転する運転士を養成するために、訓練者が鉄道車両の模擬運転を行って、車両の運転技術を学習させるものである。

【0019】

鉄道シミュレータ１０は、運転シナリオに基づいて、鉄道車両の操縦席から見える模擬視界映像及び車両の速度等の模擬運転状況を表示し、マスターコントローラ等の操作入力装置を訓練者に操作させて模擬運転を行わせる。

【0020】

また、鉄道シミュレータ１０は、模擬運転中に訓練者が行う所定の確認事項に対して、確認動作の評価を行って、評価結果を記録する。訓練者は、記録された評価結果に基づいて、自分が行った模擬運転を再生して確認することができる。また、訓練者は、自分が行った模擬運転を再生すると共に、再度、同じ模擬運転を訓練することもできる。

【0021】

この確認動作には、例えば、訓練者が行う指差動作、喚呼等の訓練者が発言する音声、又は、訓練者が対象物に対して向ける視点の位置等の動作が含まれる。

【0022】

これらの確認動作は、所定の対象物又は事象に対して行われ得る。所定の対象物又は事象には、例えば、信号機、時刻表に記載されている駅を発車する時刻、戸締めの表示ランプ、保安計器、走行する軌道上のもの等が含まれる。

【0023】

鉄道シミュレータ１０は、図１に示す各機能ブロックを有する。次に、鉄道シミュレータ１０の各機能ブロックを、図１を参照しながら、以下に説明する。

【0024】

シナリオ再生部１７は、シナリオ記録部２０に記録された運転シナリオに基づいた模擬視界映像を再生して、表示部４０に表示する。シナリオ再生部１７は、操作入力部４１から操作情報を入力して、再生速度を変更する。

【0025】

シナリオ記録部２０は、訓練に使用される運転シナリオを記録する。運転シナリオには、シナリオ再生部１７によって再生される模擬視界映像が含まれる。模擬視界映像には、訓練者が確認動作を行う対象物等の情報が関連づけられている。

【0026】

表示部４０は、シナリオ再生部１７が再生する模擬視界映像を表示する。図２に示す例では、表示部４０は、軌道４０ｂ及び３現示信号機４０ｃを含む模擬視界映像を表示するディスプレイ４０ａを有する。

【0027】

また、表示部４０は、シナリオ再生部１７が出力する鉄道車両の走行速度等の模擬運転状況を表示する。図２に示す例では、表示部４０は、鉄道車両の走行速度を表示する速度計５０ａを有する。速度計５０ａは、ディスプレイ４０ａの下に位置する計器盤５０に配置される。

【0028】

模擬運転状況には、例えば、速度又は戸締めランプの点灯状態等の車両運転情報、マスターコントローラ等の訓練者の運転操作情報が含まれ得る。

【0029】

操作入力部４１は、模擬運転における鉄道車両の走行速度を制御するマスターコントーラ５２等を有する。図２に示す例では、マスターコントーラ５２は、計器盤５０の下に位置する操作盤５１に配置される。訓練者Ｐは、座席５４に着座して、ディスプレイ４０ａに映される模擬視界映像を見ながら、マスターコントーラ５２等を操作する。

【0030】

視点検知部３０は、訓練者Ｐの視点の位置Ｅを検知する。視点検知部３０は、訓練者Ｐが視認できない波長の電磁波を訓練者Ｐに対して照射し、反射された電磁波を受信して、訓練者Ｐの両目の位置及び各目の視線の向きを検出する。そして、視点検知部３０は、あらかじめ入力されている訓練者Ｐに対する補正情報、ディスプレイ４０ａ、計器盤５０及び操作盤５１等の寸法情報等に基づいて、訓練者Ｐの視点の位置Ｅを検知する。視点検知部３０は、訓練者Ｐの視点の位置Ｅを、評価部１２へ出力する。検知した視点検知部３０は、例えば、公知の技術を用いて構成することができる。

【0031】

音声認識部３１は、訓練者が発言する喚呼等の音声を入力する音声入力部３１ａと、音声入力部３１ａが入力した音声を認識して文字列に変換する文字列化部３１ｂとを有する。音声認識部３１は、認識した文字列を評価部１２へ出力する。音声認識部３１は、例えば、公知の音声認識技術を用いて構成することができる。図２に示す例では、音声入力部３１ａとしてのマイクロフォンがディスプレイ４０ａの上に配置されており、訓練者Ｐが発言する喚呼等の音声Ｆを入力する。また、音声認識部３１は、訓練者が発言する音声Ｆの音量を定量化して出力する。なお、文字列化部３１ｂの機能は、後述する評価部１２が有していても良い。

【0032】

ステレオ画像撮像部３２は、訓練者Ｐのステレオ画像を撮像して距離画像を生成し、生成した距離画像を評価部１２に出力する。ここで、距離画像とは、ステレオ画像の各画素について、ステレオ画像撮像部３２と撮像された対象物との間の距離を情報として有する画像を意味する。図２及び図３に示す例では、ステレオ画像撮像部３２は、ディスプレイ４０ａの上に配置されており、訓練者Ｐを撮像する。ステレオ画像撮像部３２は、例えば、公知の撮像技術を用いて構成することができる。なお、距離画像は、他のセンサを用いて検出しても良い。

【0033】

初期化部１１は、ある訓練者が始めて鉄道シミュレータ１０を操作する時に、上述した視点検知部３０、音声認識部３１及びステレオ画像撮像部３２を訓練者に対応させて初期化し、得られた初期化値を訓練者の識別情報であるＩＤと関連づけて、初期化値記録部２１に記録する。訓練者のＩＤは、ＩＤ入力部４２から初期化部１１に入力される。

【0034】

視点検知部３０の初期化作業は、例えば、ディスプレイ４０ａ上に複数の画像を表示して、訓練者に各画像を順番に視認してもらうことにより行われる。これにより、訓練者の目の形状等の個人特有の情報を補正値として得ることができる。

【0035】

音声認識部３１の初期化作業は、例えば、訓練者に所定の例文を発言させて、その発声を入力して、訓練者の声等の個人特有の情報を補正値として得ることができる。この初期化作業により、例えば、音声入力部３１ａは、音声の入力レベルが補正され、また文字列化部３２ａは、音声を認識するパラメータが補正される。

【0036】

ステレオ画像撮像部３２の初期化作業は、例えば、訓練者に指差し動作を行ってもらって、その動作のステレオ画像を撮像し、訓練者の手及び腕等の個人特有の情報を補正値として得ることができる。

【0037】

そして、同じ訓練者が鉄道シミュレータ１０を再び操作する場合には、入力した訓練者のＩＤに基づいて、初期化値記録部２１に記録されている視点検知部３０、音声認識部３１及びステレオ画像撮像部３２の初期化値を読み出して、視点検知部３０、音声認識部３１及びステレオ画像撮像部３２を初期化する。

【0038】

従って、一度初期化が行われた訓練者に対しては、再び初期化する作業を省略することができる。

【0039】

評価部１２は、シナリオ記録部２０に記録された運転シナリオに基づいて、検知した指差動作、又は音声認識部３１が入力した音声を認識して文字列に変換した文字列、又は視点検知部３０が検知した視点の位置を、所定の評価基準に基づいて評価する。評価部１２には、シナリオ再生部１７がシナリオ記録部２０から読み出して出力する運転シナリオが入力され、運転シナリオと関連づけて評価が行われる。

【0040】

詳しくは後述するが、運転シナリオには、訓練者が確認動作を行う対象物等の情報が含まれている。評価部１２は、各対象物等に対して、検知した指差動作の有無及びそのタイミング、並びに音声認識部３１が認識した音声を変換した文字列及び音声の音量及びそのタイミング、並びに視点検知部３０が検知した視点の位置及びそのタイミングを、所定の評価基準に基づいて評価する。

【0041】

評価部１２は、ステレオ画像撮像部３２が生成した距離画像を入力し、入力した距離画像に基づいて、訓練者Ｐと訓練者ではない背景の部分とを分離する。訓練者Ｐが指差動作を行う場合、指差動作が行われる空間には、手及び腕以外のものが存在しないので、評価部１２は、その空間において所定の長さ及び幅を有する領域が存在すると、その領域を訓練者Ｐの手及び腕として検出する。そして、評価部１２は、検出した訓練者Ｐの手及び腕の画像領域に基づいて、指差動作の有無及びそのタイミングを判断する。また、評価部１２は、上述した初期化作業によって、訓練者Ｐの手及び腕の画像領域を検出する際のパラメータが補正される。この補正されたパラメータも、訓練者の識別情報であるＩＤと関連づけて、初期化値記録部２１に記録される。

【0042】

本実施形態では、評価部１２は、検出した訓練者Ｐの手及び腕の画像領域に基づいて、所定の時間の間に検出した手及び腕の移動量を検出する。そして、評価部１２は、検出した手及び腕の移動量に基づいて、指差動作の有無を判断する。なお評価部１２は、上述した動作とは異なる処理を行って、指差動作の判断をしても良い。

【0043】

また、評価部１２が、音声認識部３１が認識した音声を評価する際には、音声認識部３１が音声を認識して文字列化した文字列を、文字列記録部２２が記録する参照文字列に基づいて評価する。

【0044】

文字列記録部２２は、訓練者が確認動作を行う対象物等に関連付けられた参照文字列を記録する。評価部１２は、音声認識部３１が認識した音声を評価する際には、各対象物等に対して、文字列記録部２２に記録された参照文字列に基づいて評価する。

【0045】

評価基準変更部１４は、鉄道車両の模擬運転状況に応じて、評価部１２が使用する評価基準を変更する。本実施形態では、模擬運転状況は鉄道車両の速度であり、評価基準変更部１４は、鉄道車両の走行速度に応じて、評価基準を変更する。評価基準変更部１４には、シナリオ再生部１７から鉄道の走行速度等の模擬運転状況が入力される。

【0046】

具体的には、上述した評価基準は、評価部１２が評価を開始する鉄道車両の位置と、指差動作、又は喚呼等の音声、又は視線が向けられる対象物との間の距離である開始距離である。評価基準変更部１４は、鉄道車両の走行速度に応じて、開始距離を変更し、評価部１２は、鉄道車両の位置が、対象物に対して開始距離以下に近づいた後に、評価を開始する。この評価基準としての開始距離は、鉄道車両の走行速度が速い時には長くして、走行速度が遅い時には短くすることができる。鉄道シミュレータ１０は、鉄道車両の走行速度に応じて開始距離を変更することにより、訓練者が確認動作を適切なタイミングで行えるのかどうかを評価する。例えば、訓練者が確認動作を行っていても、適切なタイミングで行われていない場合には、その確認動作は評価されない。

【0047】

また、評価基準は、指差動作の有無を判断する移動量であっても良い。この指差動作の有無を判断する移動量は、評価部１２が用いる所定の閾値として用いられる。評価部１２は、検出した手及び腕の移動量が、所定の閾値よりも大きい場合に、指差動作が行われたと判断する。この評価基準としての指差動作の有無を判断する移動量は、鉄道車両の模擬運転状況である走行速度が速い時には大きくして、走行速度が遅い時には小さくすることができる。

【0048】

また、評価基準は、音声認識部３１が入力した音声を認識して変換した文字列と、文字列記録部２２に記録された参照文字列との一致度であっても良い。評価部１２は、音声認識部３１が入力した音声を認識して変換した文字列と参照文字列とが、所定の一致度以上であれば、訓練者が正しい喚呼を発言したと判断する。この評価基準としての一致度は、鉄道車両の模擬運転状況である走行速度が速い時には低くして、走行速度が遅い時には高くすることができる。

【0049】

更に、評価基準は、ディスプレイ４０ａ上における視点の位置と、視線が向けられる対象物との間の距離であっても良い。評価部１２は、ディスプレイ４０ａ上における視点の位置と、視線が向けられる対象物との間の距離が、所定の閾値以下であれば、訓練者が対象物に対して正しく視線を向けたと判断する。この評価基準としての距離は、鉄道車両の模擬運転状況である走行速度が速い時には長くして、走行速度が遅い時には小さくすることができる。この評価基準としての距離は、ディスプレイ上の対象物の移動速度が速い時には長くして、移動速度が遅い時には短くすることが好ましい。

【0050】

記録処理部１３は、評価部１２が検知した指差動作、及び音声認識部３１が入力した音声を認識して文字列化した文字列、及び視点検知部３０が検知した視点の位置等を、評価基準に基づいて評価した結果を、シナリオ再生部１７が再生している運転シナリオと関連づけて、訓練結果記録部２３に記録する。

【0051】

訓練結果記録部２３は、記録処理部１３によって、シナリオ再生部１７が再生している運転シナリオと関連づけられており評価部１２が評価した結果を、訓練者のＩＤと共に記録する。

【0052】

再生箇所検出部１５は、各訓練者に対して、訓練者のＩＤ及び訓練結果記録部２３に記録された評価した結果に基づいて、運転シナリオの再生すべき再生箇所を検出する。具体的には、再生箇所検出部１５は、評価部１２が検知した指差動作、又は音声認識部３１が入力した音声を認識して文字列化した文字列、又は視点検知部３０が検知した視点の位置等について、訓練者が正しい動作を行ったと評価されなかった対象物等の部分の運転シナリオを検出する。

【0053】

また、再生箇所検出部１５は、検出した運転シナリオの再生すべき再生箇所を、シナリオ再生部１７に出力する。シナリオ再生部１７は、再生箇所検出部１５により検出された運転シナリオの再生すべき再生箇所が入力された場合には、再生すべき運転シナリオの部分を表示部４０に出力する。

【0054】

視点再生部１６は、訓練者の視点の位置が、ディスプレイ４０ａ内に含まれている場合には、訓練者の視点の位置をディスプレイ４０ａ上に模擬視界映像と共に表示しても良い。また、評価部１２が訓練者の指差す方向を検知する場合には、視点再生部１６は、訓練者の指差すディスプレイ４０ａ上の位置を、模擬視界映像と共にディスプレイ４０ａ上に表示しても良い。

【0055】

更に、視点再生部１６は、再生箇所検出部１５により検出された運転シナリオの再生すべき再生箇所が入力された場合には、再生箇所検出部１５から入力される訓練者の視点の位置を、表示部４０に出力しても良い。

【0056】

上述した鉄道シミュレータ１０の各機能ブロックの内、図１の鎖線で囲まれた機能の部分は、シミュレータ本体１０ａとして表され得る。シミュレータ本体１０ａは、図４に示すように、演算部６０と、記憶部６１と、表示部６２と、入力部６３と、出力部６４と、通信部６５とを有する。

【0057】

演算部６０は、記憶部６１に記憶された所定のプログラムを実行することにより、上述した鉄道シミュレータ１０の鎖線で囲まれた各機能を実現する。

【0058】

シミュレータ本体１０ａは、例えば、一台又は複数台のサーバ又はパーソナルコンピュータ若しくはステートマシン等のコンピュータを用いて形成され得る。シミュレータ本体１０ａが複数のコンピュータ等を用いて形成される場合には、互いに同期する手段を有することが好ましい。

【0059】

また、シミュレータ本体１０ａの全ての機能又は一部の機能を、電子回路等のハードウェアを用いて形成しても良い。

【0060】

次に、上述した鉄道シミュレータ１０の動作例を、図面を参照して、以下に説明する。

【0061】

まず、シナリオ再生部１７は、シナリオ記録部２０に記録された運転シナリオに基づいた模擬視界映像を再生して、表示部４０に表示させる。シナリオ再生部１７は、訓練者の操作に応じて、操作入力部４１から操作情報を入力し、再生速度を変更する。

【0062】

シナリオ記録部２０に記録されている運転シナリオは、図５に示すように、訓練者が確認動作を行う対象物等の情報を含むデータ構造Ｗ１を有する。データ構造Ｗ１は、運転シナリオの模擬視界映像と関連づけられている。

【0063】

データ構造Ｗ１には、距離と、その距離に配置される対象物ＩＤと、対象物と、対象物の状態とが関連付けられて記録される。ここで、距離の単位は、ｋｍである。

【0064】

具体的には、データ構造Ｗ１では、距離５ｋｍにおいて、対象物ＩＤ：Ｔ１の３現示信号機が配置されており、この信号機の状態は青である。また、距離１０ｋｍにおいて、対象物ＩＤ：Ｔ２の３現示信号機が配置されており、この信号機の状態は赤である。また、距離１５ｋｍにおいて、対象物ＩＤ：Ｔ３の喚呼標識が配置されている。また、距離２０ｋｍにおいて、対象物ＩＤ：Ｔ４の踏切が配置されており、この踏切の状態は遮断である。更に、距離２０ｋｍにおいて、対象物ＩＤ：Ｔ５の自動車が配置されており、この自動車の状態は踏切内である。

【0065】

評価部１２は、シナリオ再生部１７が出力するデータ構造Ｗ１を入力して、鉄道車両の位置と、対象物等との間の距離に基づいて、視線の位置、音声である喚呼及び指差動作の評価を行う。

【0066】

評価基準変更部１４は、模擬運転状況である鉄道車両の走行速度に応じて、各対象物等に対して、評価部１２が使用する評価基準を変更する。評価基準変更部１４が評価基準を変更するタイミングは、対象物と鉄道車両との位置との間の距離が所定の距離となった時点とすることができる。ここで、評価基準を変更するタイミングは、鉄道車両が対象物に対して開始距離よりも遠い位置になるように設定されることが好ましい。

【0067】

ここで、鉄道車両が、距離５ｋｍの位置に配置された対象物ＩＤ：Ｔ１に近づいた時の走行速度を時速８０ｋｍであるとする。

【0068】

距離５ｋｍの位置に配置された対象物ＩＤ：Ｔ１の３現示信号機に対しては、車両の走行速度時速８０ｋｍに応じて、評価基準である開始距離が０．６ｋｍに変更される。そこで、評価部１２は、鉄道車両の位置が、対象物ＩＤ：Ｔ１の３現示信号機に対して開始距離以下に近づいた後に、具体的には４．４ｋｍになってから評価を開始する。

【0069】

評価部１２は、鉄道車両の位置が開始距離である距離４．４ｋｍになった時点で最初の評価を行う。評価部１２には、視点検知部３０から訓練者のディスプレイ４０ａにおける視点の位置（ｘ１，ｙ１）が入力される。また、評価部１２には、シナリオ再生部１７からディスプレイ４０ａにおける対象物ＩＤ：Ｔ１の３現示信号機の位置（ｔｘ１，ｔｙ１）が入力される。ここで、視点の位置（ｘ１，ｙ１）と３現示信号機の位置（ｔｘ１，ｔｙ１）とは、同じ座標系上の位置である。次に、評価部１２は、視点の位置（ｘ１，ｙ１）と３現示信号機の位置（ｔｘ１，ｔｙ１）との間の距離が、所定の閾値以下であるかを判断する。ここでは、求められた距離が、所定の閾値よりも大きかったので、訓練者が対象物に対して正しく視線を向けたとは判断されない。

【0070】

記録処理部１３は、評価部１２の評価結果を訓練結果記録部２３に記録する。図６に、訓練結果記録部２３に記録される運転シナリオと関連づけられており評価部１２が評価した結果のデータ構造Ｗ２を示す。距離４．４ｋｍでは、訓練者が対象物に対して正しく視線を向けたとは判断されないので、評価結果のフラグとして、視点の位置には、フラグＬが記録される。

【0071】

次に、評価部１２は、音声認識部３１が音声を認識して文字列化した文字列と、文字列記録部２２に記録された参照文字列との一致度を判断する。評価部１２は、文字列記録部２２に記録された訓練者が確認動作を行う対象物等に関連付けられた参照文字列を含むデータ構造Ｗ３を読み出す。データ構造Ｗ３は、距離と、その距離に配置される対象物ＩＤと、この対象物ＩＤに対する喚呼ＩＤと、この喚呼ＩＤに対する参照文字列とが関連付けて記録される。ここで、距離の単位は、ｋｍである。

【0072】

評価部１２は、音声認識部３１が認識した文字列と、対象物ＩＤ：Ｔ１と関連付けられた喚呼ＩＤの参照文字列「だいいちへいそくしんこう」との一致度が、所定の一致度以上であるかを判断する。ここでは、訓練者が喚呼を発言していないので、入力された文字列がないため、訓練者が正しい喚呼を発言したとは判断されない。また、訓練者が喚呼を発言していないので、喚呼の音量も記録されない。

【0073】

記録処理部１３は、評価部１２の評価結果を訓練結果記録部２３に記録する。

【0074】

次に、評価部１２は、検出した手及び腕の移動量が、所定の閾値よりも大きいかを判断する。ここでは、訓練者が指差動作を行っていないので、指差動作が行われたとは判断されない。

【0075】

評価部１２は、鉄道車両の位置が開始距離以下になった後、対象物の位置を通過するまで、所定の距離毎に上述した評価を繰り返す。本実施形態、評価部１２は、距離が０．１ｋｍ変化する毎に評価を行う。なお、本実施形態では、説明のため距離の変化量を０．１ｋｍとしたが、距離の変化量は０．１ｋｍには限られない。例えば、距離の変化量を０．１ｋｍよりも小さくして、精度の良い評価を行っても良い。

【0076】

図６に示す例では、鉄道車両の位置が距離４．６ｋｍになった時点の評価において、視点の位置（ｘ３，ｙ３）と３現示信号機の位置（ｔｘ３，ｔｙ３）との間の距離が、所定の閾値以下となったので、訓練者が対象物に対して正しく視線を向けたと判断される。また、音声認識部３１が認識した文字列と、対象物ＩＤ：Ｔ１と関連付けられた喚呼ＩＤの参照文字列「だいいちへいそくしんこう」との一致度が、所定の一致度以上となったので、訓練者が正しい喚呼を発言したと判断される。また、訓練者の喚呼の音量が記録される。更に、評価部１２が検出した手及び腕の移動量が、所定の閾値よりも大きいので、訓練者が指差動作を行ったと判断される。なお、評価部１２は、訓練者の喚呼の音量に対して評価を行っても良い。

【0077】

記録処理部１３は、評価部１２の評価結果を訓練結果記録部２３に記録する。データ構造Ｗ２には、距離４．６ｋｍにおいて、喚呼が認識された文字列「だいいちへいそくしんこう」が記録され、喚呼の音量４０が記録され、また、評価結果のフラグとして、視点の位置及び喚呼及び指差に対してフラグＨが記録される。

【0078】

訓練者は、距離４．６ｋｍにおいて確認動作を行った後には、更なる確認動作をしなかったので、その評価結果が、データ構造Ｗ２に記録される。

【0079】

上述した説明では、訓練者が対象物に対して視線を向ける動作、喚呼及び指差動作を同じタイミングで行っていたので、評価部１２は、各確認動作の評価を距離４．６ｋｍにおいて処理していた。例えば、訓練者が各確認動作を別々のタイミングに行っている場合には、即ち鉄道車両が対象物等に対して異なる位置で訓練者が各確認動作を行う場合には、評価部１２は、各確認動作を別々のタイミングで評価する。

【0080】

そして、訓練者が各確認動作を実行しているものの全ての確認動作が所定の時間内に行われていない場合には、即ち鉄道車両が対象物等に対して所定の距離の範囲で訓練者が各確認動作を行わない場合には、評価部１２は、訓練者が各確認動作を正しく行わなかったと判断するようにしても良い。

【0081】

次に、評価基準変更部１４は、模擬運転状況である鉄道車両の走行速度に応じて、距離１０．０ｋｍに配置された次の対象物ＩＤ：Ｔ２に対して、評価部１２が使用する評価基準を変更する。

【0082】

ここで、鉄道車両が、距離１０．０ｋｍの位置に配置された対象物ＩＤ：Ｔ２に近づいた時の走行速度を時速４５ｋｍであるとする。

【0083】

距離１０．０ｋｍの位置に配置された対象物ＩＤ：Ｔ２の３現示信号機に対しては、車両速度４５ｋｍに応じて、評価基準である開始距離が０．４ｋｍに変更される。そこで、評価部１２は、鉄道車両の位置が、対象物ＩＤ：Ｔ２の３現示信号機に対して開始距離以下に近づいた後に、具体的には９．６ｋｍになってから評価を開始する。

【0084】

評価部１２は、鉄道車両の位置が開始距離以下になった後、対象物の位置を通過するまで、所定の距離毎に、上述した評価を繰り返す。具体的には、評価部１２は、距離が０．１ｋｍ変化する毎に評価を行う。

【0085】

図６に示す例では、鉄道車両の位置が距離１０．０ｋｍになった時点の評価において、評価部１２が検出した手及び腕の移動量が、所定の閾値よりも大きいので、訓練者が指差動作を行ったと判断される。また、ディスプレイ４０ａにおける視点の位置（ｘ５，ｙ５）と３現示信号機の位置（ｔｘ５，ｔｙ５）との間の距離が、所定の閾値以下となったので、訓練者が対象物に対して正しく視線を向けたと判断される。しかし、音声認識部３１が認識した文字列と、対象物ＩＤ：Ｔ２と関連付けられた喚呼ＩＤの参照文字列「だいにへいそくしんこう」との一致度が、所定の一致度よりも低いので、訓練者が正しい喚呼を発言したとは判断されない。ここで、音声認識部３１が訓練者が発言する音声を認識した場合には、音声認識部３１が認識した文字列及び喚呼の音量が記録されるが、図６に示す例では、訓練者は発言していていないので、共に記録されていない。

【0086】

記録処理部１３は、評価部１２の評価結果を訓練結果記録部２３に記録する。データ構造Ｗ２には、距離１０．０ｋｍにおいて、評価結果のフラグとして、指差及び視点の位置に対してフラグＨが記録され、喚呼に対してはフラグＬが記録される。喚呼は認識されていないので、文字列及び喚呼の音量は記録されない。

【0087】

鉄道シミュレータ１０は、更に、運転シナリオに基づいて模擬運転をシミュレートし続けて、データ構造Ｗ１に記録される対象物ＩＤ：Ｔ３〜Ｔ５に対しても、訓練者の確認動作の評価を続ける。

【0088】

上述した鉄道シミュレータ１０の動作例において、評価基準変更部１４は、鉄道車両の走行速度と共に、鉄道車両の位置と対象物である信号機との間の距離に基づいて、確認動作の評価基準を変更しても良い。本明細書では、模擬運転状況には鉄道車両の位置と対象物である信号機との間の距離も含まれる。

【0089】

ディスプレイ４０ａ上に表示される信号機の移動速度は、鉄道車両の位置と対象物である信号機との間の距離が離れている時には遅く、鉄道車両の位置と対象物である信号機との間の距離が近い時には速くなる。これは、シナリオ再生部１７が、鉄道車両の位置と対象物である信号機との間の距離に基づいて、信号機の模擬視界映像を描写することによる。訓練者が信号機に対する確認動作を行う際の余裕度は、ディスプレイ４０ａ上に表示される信号機の移動速度に応じて異なることが考えられる。そこで、ディスプレイ４０ａ上に表示される信号機の移動速度に基づいて、信号機に対する確認動作の評価基準を変更することにより、訓練者が確認動作を行う際の余裕度に応じて、確認動作の評価基準を変更するものである。

【0090】

次に、鉄道シミュレータ１０の再生箇所検出部１５の動作例を、図を参照して、以下に説明する。

【0091】

上述した鉄道シミュレータ１０の模擬運転が行われた結果、訓練結果記録部２３には、図６に示すデータ構造Ｗ２が記録される。

【0092】

再生箇所検出部１５は、各訓練者に対して、訓練者のＩＤ及び訓練結果記録部２３に記録された評価した結果に基づいて、運転シナリオの再生すべき再生箇所を検出する。再生箇所検出部１５は、評価部１２が検知した指差動作、又は音声認識部３１が音声を認識して文字列化した文字列、又は視点検知部３０が検知した視点の位置について、訓練者が正しい動作を行ったと評価されなかった対象物等の部分の運転シナリオを検出する。

【0093】

再生箇所検出部１５は、図８のステップＳ１０〜Ｓ１６の間で、各対象物ＩＤに対して、評価結果のフラグを調べて、フラグＨの有無を判断する。

【0094】

具体的には、まず、対象物ＩＤ：Ｔ１について、ステップＳ１２及びＳ１４の処理が行われる。

【0095】

ステップＳ１２において、再生箇所検出部１５は、視点の位置、喚呼及び指差の評価結果のフラグを調べて、フラグＨの有無を調べる。図６に示すデータ構造Ｗ２では、視点の位置、喚呼及び指差それぞれについて、距離４．６ｋｍでフラグＨが記録されている。

【0096】

次に、ステップＳ１４において、視線の位置、喚呼、指差の内の何れかの評価結果にフラグＨが無ければ、この対象物ＩＤを再生すべき再生箇所であると判断する。ステップＳ１２で調べた結果、視線の位置、喚呼及び指差それぞれの評価結果にフラグＨが含まれているので、再生箇所検出部１５は、訓練者が正しい動作を行ったと評価されなかった対象物の部分はないと評価する。

【0097】

従って、再生箇所検出部１５は、対象物ＩＤ：Ｔ１に対しては、運転シナリオの再生すべき再生箇所は検出しない。

【0098】

次に、対象物ＩＤ：Ｔ２に対して、ステップＳ１２及びＳ１４の処理が行われる。

【0099】

まず、ステップＳ１２において、再生箇所検出部１５は、視点の位置、喚呼及び指差の評価結果のフラグを調べて、フラグＨの有無を調べる。視点の位置及び指差それぞれの評価結果に対しては、距離１０．０ｋｍでフラグＨが記録されている。しかし、喚呼の評価結果に対しては、フラグＨは記録されていない。

【0100】

次に、ステップＳ１４において、視線の位置、喚呼及び指差の内の何れかの評価結果にフラグＨが無ければ、この対象物ＩＤを再生すべき再生箇所であると判断する。ステップＳ１２で調べた結果、喚呼についての評価結果にはフラグＨがないので、再生箇所検出部１５は、この対象物ＩＤ：Ｔ２を再生すべき再生箇所であると判断する。

【0101】

従って、再生箇所検出部１５は、検出した運転シナリオの再生すべき再生箇所である対象物ＩＤ：Ｔ２を、シナリオ再生部１７及び視点再生部１６に出力する。

【0102】

同様にして、残りの対象物ＩＤについても評価を続ける。

【0103】

再生箇所検出部１５から、運転シナリオの再生すべき再生箇所である対象物ＩＤ：Ｔ２を入力したシナリオ再生部１７は、対象物ＩＤ：Ｔ２と関連付けられている模擬視界映像を表示部４０に出力する。視点再生部１６は、訓練結果記録部２３に記録されているデータ構造Ｗ２を、再生箇所検出部１５を介して入力して、記録されている視点の位置及び認識された音声の文字列を、表示部４０に出力する。表示部４０は、入力した視点の位置及び認識された音声の文字列を、模擬視界映像と共にディスプレイ４０ａに表示する。

【0104】

訓練者は、自分の行った訓練の映像がディスプレイ４０ａ上に再生されるのを見て、確認動作の誤りを把握することができる。また、訓練者は、再生される運転シナリオの部分を使用して、模擬運転を再度行って、確認動作を正しく行えるように訓練しても良い。

【0105】

次に、鉄道シミュレータ１０の他の動作例を、以下に説明する。

【0106】

鉄道シミュレータ１０は、訓練者の視点の位置が、視線が向けられる対象物から所定の距離以上離れた状態で、所定の時間が経過した場合、対象物を変化させることもできる。

【0107】

更に、この鉄道シミュレータ１０の動作例を、図９を参照して、以下に説明する。

【0108】

まず、ステップＳ３０において、評価部１２は、訓練者のＩＤ及び訓練結果記録部２３に記録された評価した結果であるデータ構造Ｗ２に基づいて、訓練者のディスプレイ４０ａ上の視点の位置が、視線が向けられる信号機から所定の距離以上離れている時間を計測する。

【0109】

次に、ステップＳ３２において、評価部１２は、計測した時間が所定の時間を経過した場合、シナリオ再生部１７に対して信号機の現示を変化させる。シナリオ再生部１７は、信号機の現示を、青から赤又は黄に変化させる。

【0110】

データ構造のＷ２では、対象物ＩＤ：Ｔ２の信号機の確認動作において、訓練者は、距離４．６ｋｍにおいて確認動作をした後には、対象物の位置を通過するまで、更なる確認動作を行っていない。そのため、視点の位置は、視線が向けられる信号機から所定の距離以上離れた状態が続いている。

【0111】

本実施形態によれば、このような場合に、信号機の現示を変化させて、訓練者に対して常に信号機に注意を払うことを身につける訓練を行うことができる。

【0112】

通常、自動車の運転を行う場合には、運転者は、常に信号機に注意を払って運転するものである。一方、軌道上を走行する鉄道車両を運転する運転士の場合には、視線を信号機に向ける確認動作は、指差及び喚呼の時には同時に信号機に対して視線を向けるものの、指差及び喚呼を行った後には、視線を向けることをおろそかにする場合がある。そこで、鉄道シミュレータ１０は、上述した構成により、訓練者に対して常に信号機に注意を払う訓練をさせて、確認動作を確実に学習させることができる。

【0113】

上述した本実施形態の鉄道シミュレータ１０によれば、鉄道の模擬運転を訓練する訓練者が行う確認動作の評価基準を、鉄道車両の模擬運転状況に応じて変更するので、訓練者が確認動作を行う際の余裕度に応じて、訓練者が行う確認動作を評価できる。

【0114】

本発明では、上述した実施形態の鉄道シミュレータ及びシミュレートする方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

【0115】

例えば、上述した実施形態では、訓練者が行う指差動作及び視点の位置、並びに訓練者が発言する音声が、検知又は認識されて評価されていたが、これらの内の少なくとも何れか１つの確認動作を評価するものであれば良い。また、訓練者が行う指差動作及び視点の位置、並びに訓練者が発言する音声の他の確認動作を評価するようにしても良い。

【0116】

また、訓練者が模擬運転を行っている様子をビデオカメラで撮像して、訓練結果記録部に記録しても良い。そして、再生箇所検出部が、運転シナリオの再生すべき再生箇所を検出した際には、運転シナリオの再生と共に、撮像したビデオカメラの映像を再生して表示するようにしても良い。

【符号の説明】

【0117】

１０ 鉄道シミュレータ
１０ａ シミュレータ本体
１１ 初期化部
１２ 評価部
１３ 記録処理部
１４ 評価基準変更部
１５ 再生箇所検出部
１６ 視点再生部
１７ シナリオ再生部
２０ シナリオ記録部
２１ 初期化値記録部
２２ 文字列記録部
２３ 訓練結果記録部
３０ 視点検知部
３１ 音声認識部
３１ａ 音声入力部
３１ｂ 文字列化部
３２ ステレオ画像撮像部
４０ 表示部
４０ａ ディスプレイ
４０ｂ 軌道
４０ｃ ３現示信号機
４１ 操作入力部
４２ ＩＤ入力部
５０ 計器盤
５０ａ 速度計
５１ 操作盤
５２ マスターコントーラ
５４ 座席
Ｐ 訓練者
Ｆ 音声
６０ 演算部
６１ 記憶部
６２ 表示部
６３ 入力部
６４ 出力部
６５ 通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】