JP2007047665A - 乗務員用個人型シミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】基本学習と操作体験学習を同位置場所で可能にし、基本学習効率の向上、体験の習得進度の改善を実現し、訓練者の集中維持及び自律意識、責任感の向上を図る。
【解決手段】訓練生は、運転支援ディスプレイを見て、学習支援制御部から提供される学習支援メッセージにより学習プログラムに従い、教材を学習することができ、運転訓練時には運転操作機器の操作状況に応じて、模擬視界ディスプレイに仮想模擬視界を、計器盤ディスプレイに模擬計器表示を表示させ、運転操作及び運行状況を運転支援ディスプレイに表示させる。操作機器の扱いに基準と異なるところがあると運転訓練時に切換わった学習支援ディスプレイに表示された学習支援メッセージを見て正しい操作機器の扱いを知ることができる。運転席台の回りを４つの側面で構成し、少なくとも前方及び一方の横側面を全面に形成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、鉄道乗務員の訓練のために用いられる個人型シミュレータに関するものである。

従来、鉄道乗務員養成は、まず、机上で基本操作、構造を学習（基本学習）した後、理解度を向上させるため、別の場所に設置された教習用シミュレータにて、運転取扱等を体験学習させている。
このシミュレータ運転台は、図４のように、視界ディスプレイ４０１、計器盤ディスプレイ４０２、運転操作機器４０３等を設置し、さらに、運転取扱に加えて列車機器の構造等のＣＡＩ教材を搭載し、応急処置モニター４０４と呼称されるタッチパネル付きのディスプレイが運転台に組み込まれ、その中に、列車機器の構造等のＣＡＩ教材を搭載したものであった。
このシミュレータ運転台は、訓練生の操作機器の状況に応じて変化する情景を視界ディスプレイ４０１に写し出し、車両の状況に応じた計器盤の指示を計器盤ディスプレイ４０２に表示して変化させるものであった。さらに、応急処置モニター４０４に設問や選択画面、乗務員室以外の映像、回路図、運転線図などを表示させ、訓練生に画面に触れさせることにより回答させている。
また、現車においては、運転情報管理装置の名称で呼ばれている運行モニターを搭載しており、上記シミュレータ運転台においては、運行モニターとＣＡＩ教材とを切り換えて表示していた。

しかしながら、従来の教習用シミュレータでは、基本学習と体験学習を個々の教材を利用して実施していたため、学習効率が悪かった。また、構造も前述のように単に運転台に、計器盤、モニター、操作機器等を設置し、外観と隔離せず開放型であるため、授業中の集中力が維持し難く且つ学習効率がよくなかった。
また、運行モニターとＣＡＩ教材ディスプレイとを切り換えて表示しなければならず、学習効率や修得度の向上に貢献し難いという欠点があった。

本発明が解決しようとする課題は、基本学習を、実際の装置を模擬した装置を前にして行うことができるようにし、且つ、そのまま体験学習をも可能にしたことにより、基本学習効率の向上のみならず、体験の習得進度の改善を実現できるようにすること、訓練者の集中維持及び自律意識、責任感の向上を図ることにある。

請求項１に係る乗務員用個人型シミュレータは、乗務員室内の運転席台に、運転操作機器と、前記運転操作機器の操作に従った模擬状況に応じて運転席の仮想視点から窓外に見える仮想模擬視界を表示する模擬視界ディスプレイと、模擬状況において模擬測定値を表示する計器盤ディスプレイと、模擬車両の運転操作機器の操作による運転操作及び運行状況を判断する運転支援制御部と、学習プログラムに従った教材を提供して学習支援メッセージを出力するとともに前記運転支援制御部における運転操作の操作に応じて学習支援メッセージを出力する学習支援制御部と、前記学習支援制御部からの学習支援メッセージを表示する学習支援ディスプレイと、前記学習支援制御部からの学習プログラムに従った教材と前記運転支援制御部による運転操作及び運行状況とを切り換えて表示する運転支援ディスプレイとを備えたことを特徴とするものである。

請求項２に係る乗務員用個人型シミュレータは、運転操作機器、模擬視界ディスプレイ、計器盤ディスプレイ、学習支援ディスプレイ、及び運転支援ディスプレイを備えた運転席台の回りを４つの側面で構成し、少なくとも前方及び一方の横側面を全面に形成したことを特徴とするものである。

請求項１のものにおいて、訓練生は、学習支援ディスプレイを見て、学習支援制御部から提供される学習支援メッセージにより学習プログラムに従い、教材を学習することができ、運転訓練時には運転操作機器の操作の模擬状況に応じて、模擬視界ディスプレイに運転席の仮想視点から窓外に仮想模擬視界を、計器盤ディスプレイに模擬計器表示をそれぞれ表示させ、運転操作及び運行状況を運転支援ディスプレイに表示させ、このとき、操作機器の扱いに基準と異なるところがあると運転訓練時に切換わった学習支援ディスプレイに表示された学習支援メッセージを見て正しい操作機器の扱いを知ることができる。
基本学習を、運転台の学習支援ディスプレイを前にして行うことができ、且つ、そのまま体験学習をでき、基本学習効率の向上が図られ、学習支援メッセージを見て正しい操作機器の扱いを知って直ちに、正しい操作をすることができ、体験の習得進度を改善することができる。

請求項２のものにおいて、運転席台の回りを４つの側面で構成し、少なくとも前方及び一方の横側面を全面に形成したことで、回りと視覚的に隔離され、聴覚的に回りの音を軽減して、訓練者の集中維持及び自律意識、責任感の向上を図ることが期待される。

図１は、本発明装置の１実施例の機能ブロック図であって、１０１は運転操作機器、１０２は模擬用コンピュータ、１０３は計器盤制御部、１０４は計器盤ディスプレイ、１０５は映像情報、１０６は映像生成装置、１０７は模擬視界ディスプレイ、１０８は各表示器、１０９は模擬音発生装置、１１０は運転支援コンピュータ、１１１は運転支援ディスプレイ、１１２は入力装置、１１３は音声入力装置、１１４は学習支援コンピュータ、１１５は学習支援ディスプレイである。
図２は本発明によるシミュレータ装置の外観図である。２０１は正面パネル、２０２は左側面パネル、２０３は乗降口、２０４は右側面パネル、２０５は背面パネル、２０６は床面、２０７は上面パネルであり、内部状態を理解できるように右側パネル２０４が透過しているように表示してある。
図３は、本発明によるシミュレータ装置の動作を説明する図である。

運転操作機器１０１は、例えば速度制御のためのブレーキ等が搭載されている。
模擬用コンピュータ１０２は、運転操作機器１０１の操作を受けて模擬車両の速度、位置等を計算するとともに、シミュレータ装置全体を制御する。
計器盤制御部１０３は模擬用コンピュータ１０２が計算した速度の情報を得て、その情報に対応した画像を生成する。計器盤ディスプレイ１０４は計器盤制御部１０３からのデータにより相当する指示値になるような計器盤画像を表示する。
映像情報１０５は模擬用コンピュータ１０２が計算した速度、位置等の情報を得て、映像生成に必要なデータを出力する。映像生成装置１０６は模擬用コンピュータ１０２が計算した速度、位置等の情報と映像情報１０５の情報とにより、運転席の仮想視点から窓外に見える仮想模擬視界を生成する。模擬視界ディスプレイ１０７は映像生成装置１０６が生成した画像を表示する。
各表示器１０８は、乗務員室に必要な表示を模擬用コンピュータ１０２の制御により行う。
模擬音発生装置１０９は模擬操作に応じて発生する模擬音を発生する。
運転支援コンピュータ１１０は、運転支援制御部として機能し、運転操作機器１０１の操作による運転操作及び運行状況を判断するとともに後述するＣＡＩ教材による表示データを運転支援ディスプレイ１１１に出力する。
運転支援ディスプレイ１１１は、前記運転支援コンピュータ１１０による運転操作及び運行状況の情報を受けて、例えば走行位置、速度、加速位置、減速位置、警報音発生位置等を表示するとともに学習支援コンピュータ１１４による制御により切り換えて学習プログラムに従ったＣＡＩ教材を提供して表示する。
入力装置１１２は訓練生が学習の際に学習コンピュータ１１４に入力するための装置である。音声入力装置１１３は訓練生が運転取扱等の体験学習における称呼作業の際に用いる音声入力装置である。
学習支援コンピュータ１１４は、学習支援制御部として機能し、学習プログラムに従った教材を運転支援コンピュータ１１０に提供するとともに運転支援ディスプレイ１１１がＣＡＩ教材を表示している時に操作者すなわち訓練生による入力装置１１２の入力により前記ＣＡＩ教材表示の表示内容に対する学習支援メッセージを出力し、運転支援ディスプレイ１１１が運転操作及び運行状況を表示している時に運転支援コンピュータ１１０からの運転操作機器１０１の運転操作状況に対する判断により学習支援メッセージを出力する。これら学習支援メッセージの出力は学習支援コンピュータ１１４に備えられる学習支援システムが判断することにより行われる。運転支援ディスプレイ１１１の運転操作及び運行状況の表示とＣＡＩ教材の表示との切り換えは、操作者すなわち訓練生による入力装置１１２の切換入力により学習支援コンピュータ１１４を制御して行われる。
学習支援ディスプレイ１１５は学習支援コンピュータ１１４からの学習支援メッセージを表示する。学習支援ディスプレイ１１５の表示は、ＣＡＩ教材学習時の常時表示の場合と、運転取扱時の必要時に表示の場合がある。この学習支援メッセージは、学習支援ディスプレイ１１５の表示の他例えば模擬音発生装置１０９の出力手段を用いて音声による表示を併用してもよい。

本発明による乗務員用個人型シミュレータは、集合教育に用いる場合は、訓練生１人に１台を割り当て、少なくとも訓練生分だけ必要とする。図示しない教官の指示により、学習項目を選択させ（図３のステップＰ３０１）、学習支援コンピュータ１１４はプログラムに従った基本学習のためのＣＡＩ教材を運転支援ディスプレイ１１１に表示提供する（ステップＰ３０２）とともに、学習支援システムを起動する（ステップＳ３０１）。教官の音声による説明とともにあるいはその音声説明無しに、必要な文章あるいは参考図を表示する。訓練生に対しては教官の説明とともにその参考図を理解させあるいは、文章を読ませることにより内容を理解させる。適当な、段階で、例えば設問等で理解度を確かめる（ステップＰ３０３）。理解できる場合は、次の説明に移り、できないと判断した場合は学習支援ディスプレイ１１５に表示して、操作すべき内容を案内し（ステップＳ３０２）、正しい操作方法を案内する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３で正しい操作方法を案内された訓練生について、学習支援コンピュータ１１４はステップＰ３０３において理解できたものと判断する。ステップＰ３０３において、理解できたものと判断されたときは、学習進度が適当かどうか例えば理解できたとされるまでの反応時間について判断する（ステップＰ３０４）。適当な場合は所定の段階に進み、適当でない場合は、遅れている旨を学習支援ディスプレイ１１５に表示（ステップＳ３０４）して、所定の段階に進む。
基本学習を終えると、運転取扱の体験学習を開始する（ステップＴ３０１）。訓練生は一連の操作により運転可能な状態しなければならないが、学習支援コンピュータ１１４は模擬装置全体の模擬運転に関係する所定の機器が運転できる状態にあるかを判断する（ステップＴ３０２）。運転できる状態に無いときは、学習支援コンピュータ１１４は、操作すべき内容を学習支援ディスプレイ１１５に表示して案内する（ステップＳ３０２）。ステップＴ３０２において運転できる状態にあるときは、訓練生は次のステップＴ３０３に移り、次にすべき正しい操作がされたか判断する（ステップＴ３０３）。正しい操作が無いときは、学習支援コンピュータ１１４は、正しい操作方法を学習支援ディスプレイ１１５に表示して案内する（ステップＳ３０３）。この案内を見たあるいは見なくとも操作を知っていた訓練生が正しい操作をすると、学習支援コンピュータ１１４は学習進度が適当かどうか例えば理解できたとされるまでの反応時間について判断する（ステップＴ３０４）。適当な場合は所定の段階に進み、適当でない場合は、遅れている旨を学習支援ディスプレイ１１５に表示（ステップＳ３０４）して、所定の段階に進む。これらの運転取扱の体験学習において、運転支援ディスプレイ１１１は、前記運転支援コンピュータ１１０による運転操作及び運行状況の情報を受けて、例えば走行位置、速度、加速位置、減速位置、警報音発生位置等を表示している。

上述において、各訓練生は、図２に示すシミュレータ装置内の運転台の前に座って学習を受けている。シミュレータ装置は、適当形状の床面２０６上に運転室を形成する各辺から例えば正面パネル２０１、左側面パネル２０２、右側面パネル２０４及び背面パネル２０５が形成され、ほぼ箱形に形成され、正面パネル２０１から上面パネル２０７が箱形のほぼ半分程度を覆うようにする。正面パネル２０１と左側面パネル２０２の高さは上面パネル２０７まであり、全面を形成している。右側面パネル２０４は一部が欠いた状態となり、背面パネル２０５は箱形の半分程度の高さとなっていて外部から訓練生を見ることができるようになっている。なお、右側面パネル２０４及び背面パネル２０５も正面パネル２０１と左側面パネル２０２と同様に全面パネルを形成するようにしてもよい。運転席台の回りを４つの側面で構成して、回りと視覚的に隔離され、聴覚的に回りの音を軽減して、訓練者の集中維持及び自律意識、責任感の向上を図ることが期待される。

本発明装置の１実施例の機能ブロック図である。 本発明によるシミュレータ装置の外観図である。 本発明によるシミュレータ装置の動作を説明する図である。 従来のシミュレータ装置の外観図である。

符号の説明

１０１…運転操作機器、１０２…模擬用コンピュータ、１０３…計器盤制御部、１０４…計器盤ディスプレイ、１０５…映像情報、１０６…映像生成装置、１０７…模擬視界ディスプレイ、１０８…各表示器、１０９…模擬音発生装置、１１０…運転支援コンピュータ、１１１…運転支援ディスプレイ、１１２…入力装置、１１３…音声入力装置、１１４…学習支援コンピュータ、１１５…学習支援ディスプレイ。

Claims (2)

1. 乗務員室内の運転席台に、運転操作機器と、
   前記運転操作機器の操作に従った模擬状況に応じて運転席の仮想視点から窓外に見える仮想模擬視界を表示する模擬視界ディスプレイと、
   模擬状況において模擬測定値を表示する計器盤ディスプレイと、
   模擬車両の運転操作機器の操作による運転操作及び運行状況を判断する運転支援制御部と、
   学習プログラムに従った教材を提供して学習支援メッセージを出力するとともに前記運転支援制御部における運転操作の操作に応じて学習支援メッセージを出力する学習支援制御部と、
   前記学習支援制御部からの学習支援メッセージを表示する学習支援ディスプレイと、
   前記学習支援制御部からの学習プログラムに従った教材と前記運転支援制御部による運転操作及び運行状況とを切り換えて表示する運転支援ディスプレイとを備えたことを特徴とする乗務員用個人型シミュレータ。
2. 請求項１に記載の乗務員用個人型シミュレータにおいて、運転操作機器、模擬視界ディスプレイ、計器盤ディスプレイ、学習支援ディスプレイ、及び運転支援ディスプレイを備えた運転席台の回りを４つの側面で構成し、少なくとも前方及び一方の横側面を全面に形成したことを特徴とする乗務員用個人型シミュレータ。
   

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