JP2018049258A - プログラム及び列車運転シミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】列車の運転における視線の動かし方を教えることができる列車運転シミュレータを実現するための技術を提供すること。【解決手段】鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する場合の各走行位置に対する運転士の模範視線位置が定められた教科書データを用意する。訓練ユーザ向けに列車運転シミュレーションの実行中に、走行位置に対応する模範視線位置Ｐを教科書データから取得し、当該模範視線位置を含む注視範囲１０を設定し、当該注視範囲を識別表示させた運転画面Ｗ２を表示制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、コンピュータに列車の運転シミュレーションを実行させるためのプログラム等に関する。

列車の運転訓練に係る技術として、列車（鉄道車両）の模擬運転をシミュレーションしてユーザの確認動作を評価する技術（例えば、特許文献１を参照）が知られている。

特開２０１４−７１３１９号公報

特許文献１の技術によれば、模擬鉄道運行区間に設定されている信号機などに対してユーザが正しく視線を向けることができたかどうかを評価することはできる。しかし、特許文献１の技術は、シミュレーション中のユーザが行った行為（視線を動かす等）に対する事後評価であるため、どのタイミングでどのように視線を動かせば良いかという最も基本的な「視線の動かし方」を教える事はできなかった。

本発明は、列車の運転における視線の動かし方を教えることができる列車運転シミュレータを実現するための技術を提供するために考案されたものである。

上述した課題を解決するための第１の発明は、コンピュータに列車の運転シミュレーションを実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータは、運転士に対する運転条件を示す鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する場合の各走行位置に対する運転士の模範視線位置が定められた教科書データを記憶する記憶部（例えば、図８の記憶部５００）を備え、
ユーザの操作入力に基づく前記走行区間の前記運転シミュレーションの実行中に、シミュレーション走行位置に対応する前記模範視線位置を前記教科書データから取得する取得手段（例えば、図８の演算部２００、シミュレーション制御部２１０、取得部２１４、図１３のステップＳ３２）、
前記取得された前記模範視線位置に基づいて、現在のシミュレーション走行位置における前記模範視線位置を含む注視範囲を設定し、当該注視範囲を識別表示させた前記運転シミュレーションにおける運転画面を表示制御する運転画面表示制御手段（例えば、図８の演算部２００、運転画面表示制御部２２０、図１３のステップＳ３４〜Ｓ３８）、として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。

第１の発明によれば、シミュレータで列車の運転の訓練をするユーザ（訓練ユーザ）のシミュレーションの画像（運転画面）内に、シミュレーション走行中、模範視線位置を含む注視範囲を明示し続けることが可能となる。よって、訓練ユーザに視線の動かし方を効果的に教えることができる。

第２の発明は、前記運転画面表示制御手段が、前記運転画面中の前記注視範囲を当該注視範囲外と比較して明度が高くなるように前記運転画面を表示制御する相対明度制御手段（例えば、図８の運転画面表示制御部２２０、相対明度制御部２２６、図１４のステップＳ５２〜Ｓ５４）を有する、第１の発明のプログラムである。

また、第３の発明は、前記相対明度制御手段が、前記注視範囲外の領域の明度を低減させることで、前記運転画面中の前記注視範囲を当該注視範囲外と比較して明度が高くなるように表示制御する、第２の発明のプログラムである。

第２又は第３の発明によれば、運転画面のうち注視範囲を相対的に見易くする一方で注視範囲外を相対的に見え難くすることで、より訓練効果を高めることができる。

第４の発明は、前記運転画面表示制御手段が、過去の前記注視範囲のうち、現在の前記注視範囲に含まれていない領域の明度を時間経過に応じて徐々に低減させる残像表示処理を行う、第３の発明のプログラムである。

第４の発明によれば、シミュレーション中の運転画面内を刻一刻と移動する注視範囲の移動跡を航跡のように示すことができる。よって、視線の動かし方を過去からの流れで捉え易くなり、訓練効果が高まる。

第５の発明は、前記運転画面表示制御手段が、前記注視範囲に所定のマークを表示制御するマーク表示制御手段（例えば、図８の運転画面表示制御部２２０、マーク表示制御部２２８、図１４のステップＳ６２、Ｓ６８）を有する、第１〜第４の何れかの発明のプログラムである。

第５の発明によれば、注視範囲に所定のマークを表示させることで、注視範囲の視認性をより一層高めることができる。

第６の発明は、前記運転画面表示制御手段が、前記注視範囲の大きさを、現在のシミュレーション走行速度に応じて変更するサイズ変更手段（例えば、図８の運転画面表示制御部２２０、サイズ変更部２２２、図１３のステップＳ３４）を有する、第１〜第５の何れかの発明のプログラムである。

第６の発明によれば、列車の走行速度が高くなるにつれて視野が狭くなるといった状態を考慮した訓練を実現できる。

第７の発明は、前記運転画面表示制御手段が、シミュレーション走行位置の変化に応じて変化する前記模範視線位置に対して、前記注視範囲を滑らかに変位させるための所定のフィルター処理を行って、前記注視範囲を設定する、第１〜第６の何れかの発明のプログラムである。

第７の発明によれば、注視範囲が細かく振動する等して見難くなるのを抑制することができる。

第８の発明は、現在のシミュレーション走行位置の次の走行位置に対応する前記模範視線位置を前記教科書データから取得する未来位置取得手段（例えば、図８の運転画面表示制御部２２０、未来位置取得制御部２３０、図１４のステップＳ６４）、として前記コンピュータを更に機能させ、前記運転画面表示制御手段は、現在のシミュレーション走行位置に対応する前記模範視線位置から、前記次の走行位置に対応する前記模範視線位置への相対方向を予告提示する予告表示体（例えば、図７のベクター１６）を表示制御する予告表示体制御手段（例えば、図８の運転画面表示制御部２２０、予告表示体制御部２３２、図１４のステップＳ６６〜Ｓ６８）を有する、第１〜第７の何れかの発明のプログラムである。

第８の発明によれば、次に視線をどちらに動かせば良いかの予告をすることができるので、視線の動かし方をより効果的に訓練できる。

第９の発明は、前記教科書データには、更に、列車前方から一時的に注意を緩和することが可能な余裕タイミングである旨が列車位置と対応付けて定められており、前記運転画面表示制御手段は、現在のシミュレーション走行位置が前記余裕タイミングに対応する走行位置の場合に所定の表示制御を行う余裕タイミング時表示制御手段（例えば、図８の余裕タイミング時表示制御部２３４、図１３のステップＳ７０、Ｓ７２）を有する、第１〜第８の何れかの発明のプログラムである。

また、第１０の発明は、前記余裕タイミング時表示制御手段は、列車前方の映像の視認性を低下させるための所定のフィルター処理を施すことで前記所定の表示制御を行う、第９の発明のプログラムである。

第９又は第１０の発明によれば、余裕タイミングを訓練ユーザに報せることができる。

第１１の発明は、前記コンピュータは、前記運転シミュレーション中のユーザの視線を追跡検出するアイトラッキング手段（例えば、図１のアイトラッカー１２０２）を更に備え、教官ユーザによる前記運転シミュレーションを実行した際の前記アイトラッキング手段の視線追跡結果に基づいて、前記教科書データを生成する教科書データ生成手段（例えば、図８の演算部２００、シミュレーション制御部２１０、教科書データ生成部２１２、図１３のステップＳ８）、として前記コンピュータを更に機能させるための第１〜第１０の何れかの発明のプログラムである。

第１１の発明によれば、同じ条件で教官がどのように視線を動かしているかを手本とした教科書データを生成することができる。

第１２の発明は、前記コンピュータは、前記運転シミュレーション中のユーザの視線を追跡検出するアイトラッキング手段（例えば、図１のアイトラッカー１２０２）を更に備え、前記運転画面表示制御手段は、訓練ユーザによる前記運転シミュレーションを実行した際の前記アイトラッキング手段の視線追跡結果に基づく前記訓練ユーザの視線位置が、継続して注視し続けていることを示す第１の継続注視条件を満たす場合に、当該視線位置に基づく訓練ユーザ注視範囲を徐々に拡大するように前記運転画面に表示制御し、前記第１の継続注視条件を満たさなくなったときに前記訓練ユーザ注視範囲をリセットする訓練ユーザ注視範囲制御手段（例えば、図１９の演算部２００、訓練ユーザ注視範囲制御部２３６ａ、図２２のステップＳ３２４、Ｓ３２６、Ｓ３２８）を有する、第１〜第１０の何れかの発明のプログラムである。

第１２の発明によれば、運転シミュレーション中における訓練ユーザの視線追跡結果に基づいて、運転画面内に訓練ユーザ注視範囲を明示することができる。そしてその際、訓練ユーザの視線位置が継続注視条件を満たしている間は訓練ユーザ注視範囲を徐々に拡大して表示する一方、継続注視条件を満たさなくなったときには、当該訓練ユーザ注視範囲をリセットすることができる。これによれば、訓練ユーザが注視を継続しているかどうかを訓練ユーザ注視範囲の大きさによって明示することができる。

第１３の発明は、前記訓練ユーザ注視範囲制御手段は、前記運転画面中の同等位置、又は、前記運転画面中の同じ対象物に前記訓練ユーザの視線位置が位置していることを前記第１の継続注視条件を満たすと判定して、前記訓練ユーザ注視範囲のサイズを制御する、第１２の発明のプログラムである。

第１３の発明によれば、訓練ユーザの視線位置が運転画面中の同等位置に位置し続けている間や、同じ対象物に位置し続けている間、訓練ユーザ注視範囲を徐々に拡大して表示することができる。

第１４の発明は、前記運転画面表示制御手段は、１）前記運転画面中の前記注視範囲内でも前記訓練ユーザ注視範囲内でもない範囲、２）前記運転画面中の前記注視範囲内又は前記訓練ユーザ注視範囲内であって前記注視範囲と前記訓練ユーザ注視範囲との重複範囲外、３）前記重複範囲内、の順番に明度が高くなるように前記運転画面を表示制御する、第１２又は第１３の発明のプログラムである。

第１４の発明によれば、運転画面中の注視範囲内や訓練ユーザ注視範囲内を、注視範囲内でも訓練ユーザ注視範囲内でもない範囲と比べて明るく表示することができる。さらに、注視範囲内又は訓練ユーザ注視範囲内のうち、その重複範囲をより明るく表示することができる。

第１５の発明は、列車の運転シミュレーションを実行する列車運転シミュレータであって、
運転士に対する運転条件を示す鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する場合の各走行位置に対する運転士の模範視線位置が定められた教科書データを記憶する記憶手段（例えば、図８の記憶部５００）と、
ユーザの操作入力に基づく前記走行区間の前記運転シミュレーションの実行中に、シミュレーション走行位置に対応する前記模範視線位置を前記教科書データから取得する取得手段（例えば、図１のコンピュータ１１００、制御基板１１５０、図８の演算部２００、シミュレーション制御部２１０、取得部２１４、図１３のステップＳ３２）と、
前記取得された前記模範視線位置に基づいて、現在のシミュレーション走行位置における前記模範視線位置を含む注視範囲を設定し、当該注視範囲を識別表示させた前記運転シミュレーションにおける運転画面を表示制御する運転画面表示制御手段（例えば、図１のコンピュータ１１００、制御基板１１５０、図８の演算部２００、運転画面表示制御部２２０、図１３のステップＳ３４〜Ｓ３８）と、を備えた列車運転シミュレータである。

第１５の発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏する列車運転シミュレータを実現できる。

列車運転シミュレータの構成の一例を示す図。 列車運転シミュレータで使用される教科書データについて説明するための図。 注視範囲の第１の識別表示パターンの例を示す図。 注視範囲の大きさの設定例を示す図。 注視範囲と注視範囲外との明度差の設定例を示す図。 注視範囲の第２の識別表示パターンの例を示す図。 注視範囲の第３の識別表示パターンの例を示す図。 列車運転シミュレータの機能構成例を示す機能ブロック図。 記憶部が記憶するプログラムやデータの例を示す図。 識別表示パターン選択テーブルのデータ構成例を示す図。 教科書データのデータ構成例を示す図。 シミュレーション制御データのデータ構成例を示す図。 コンピュータにおける処理の流れを説明するためのフローチャート。 運転画面生成表示処理の流れを説明するためのフローチャート。 注視範囲及び訓練ユーザ注視範囲の識別表示パターンを説明する図。 訓練ユーザ注視範囲の大きさの設定例を示す図。 第２実施形態における運転画面の一例を示す図。 第２実施形態における運転画面の他の例を示す図。 第２実施形態における列車運転シミュレータの機能構成例を示す機能ブロック図。 第２実施形態において記憶部が記憶するプログラムやデータの例を示す図。 第２実施形態におけるシミュレーション制御データのデータ構成例を示す図。 第２実施形態における処理の流れを説明するためのフローチャート。 注視範囲の識別表示パターンの変形例を示す図（その１）。 注視範囲の識別表示パターンの変形例を示す図（その２）

以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明するが、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限られないことは勿論である。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態における列車運転シミュレータ１０００の構成の一例を示す図である。
本実施形態の列車運転シミュレータ１０００は、列車の運転を訓練するための装置であり、通信回線９により通信可能に接続されたコンピュータ１１００と、アイトラッカー１２０２と、ビデオモニタ１２０４と、運転台模擬コントローラ１２０６と、を含むコンピュータシステムである。図１の例では、一人用の列車運転シミュレータ１０００を想定しているので、アイトラッカー１２０２・ビデオモニタ１２０４・運転台模擬コントローラ１２０６のセットを１セットのみ図示しているが、複数人が同時に訓練できるようにする場合には、当該セットを複数設けるものとする。また、図示していないが、運転台模擬コントローラ１２０６付近には、ダイヤ（各駅の到着・出発時刻が記載された運転士が携帯する時刻表）や運転士手帳等が配置される。また、運転台模擬コントローラ１２０６と一体または別体として、速度計などの計器やスイッチ類が配置される。すなわち、訓練ユーザの使用において、その形態が、運転台ないし乗務員室を模擬した態様となっている。

通信回線９は、データ通信が可能な通信路を意味する。すなわち、通信回線９とは、直接接続のための専用線（専用ケーブル）やイーサネット（登録商標）等によるＬＡＮ（Local Area Network）の他、電話通信網やケーブル網、インターネット等の通信網を含む意味であり、また、通信方法については有線／無線を問わない。

コンピュータ１１００は、本体装置１１０１と、キーボード１１０６と、タッチパネル１１０８とを有し、本体装置１１０１には制御基板１１５０を搭載する。

制御基板１１５０には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１５１やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの各種マイクロプロセッサ、ＶＲＡＭやＲＡＭ，ＲＯＭ等の各種ＩＣメモリ１１５２、通信装置１１５３が搭載されている。なお、制御基板１１５０の一部又は全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、ＳｏＣ（System on a Chip）により実現するとしてもよい。

そして、コンピュータ１１００は、制御基板１１５０が所定のプログラム及びデータに基づいて演算処理することにより、列車運転シミュレータ１０００を統合的に制御する。

なお、コンピュータ１１００は単体として記しているが、各機能を分担する複数のコンピュータを搭載して相互に内部バスを介してデータ通信可能に接続した構成であっても良い。或いは、離れた場所に設置された独立した複数のコンピュータを、通信回線９を介してデータ通信させることで、全体としてコンピュータ１１００として機能させる構成であっても良い。

アイトラッカー１２０２と、ビデオモニタ１２０４と、運転台模擬コントローラ１２０６とのセットは、訓練ユーザ１人で１セットを使用する。

アイトラッカー１２０２は、ユーザの視線の動きを所定周期で検出・追跡・分析するための装置であって、視線の動きを検出するためのデータ、或いは視線の動きを追跡・分析した演算結果のデータをコンピュータ１１００へ送信することができる。

アイトラッカー１２０２は、図１のような、ユーザの正面に設置される非装着型の据え置き装置として実現することとしてもよいし、メガネやゴーグルの形態としてユーザが装着する装着型の装置として実現してもよい。また、視線の動きを検出する方法も特には問わない。例えば、撮像センサでユーザを正面から撮影し、撮影画像を画像処理して瞳が写っている部分を検出して、検出した瞳の向きを判定して視線方向を演算して求めるとしてもよい。そして、撮像センサなどのセンサ部分と、演算処理する装置とは一体であっても良いし、後者をコンピュータ１１００にて実現する構成としてもよい。

ビデオモニタ１２０４は、列車運転シミュレーションにおける運転席から見た仮想景観画像である運転画面を表示するための表示装置である。コンピュータ１１００から出力される信号に従って映像を表示することができる。具体的には、据置型のフラットパネルディスプレイや、ヘッドマウントディスプレイ、ビデオプロジェクタなどを適宜利用して実現できる。なお、ヘッドマウントディスプレイで実現する場合には、ゴーグル型のアイトラッカー１２０２を兼ねる構成としてもよい。

運転台模擬コントローラ１２０６は、訓練対象とする実際の電車の運転席を模擬する操作入力装置であって、例えばマスコンに相当する入力レバー等を備えて、操作入力信号をコンピュータ１１００へ送信することができる。

図２は、本実施形態の列車運転シミュレータ１０００で使用される教科書データについて説明するための図である。
教科書データは、運転士に対する運転条件を示す鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する場合の各走行位置に対する運転士の模範視線位置Ｐが定められたデータである。鉄道信号とは、列車に対して現示または表示により運転する条件を示すもののことであり、信号機などの信号の他、合図や標識などを含む。模範視線位置Ｐは、アイトラッカー１２０２で検出される視線が運転画面Ｗ２を貫いている位置である。

運転画面Ｗ２は、運転士に対する運転条件を示す鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する電車の運転台の様子や運転台の車窓から見える風景・景観に、各種情報表示を含めた画面である。シミュレーション画面と言っても良い。
図２の例では、とある瞬間の運転画面Ｗ２に、当該瞬間における走行位置に対応する模範視線位置Ｐを黒丸で、模範視線位置Ｐの所定時間過去から現在までの移動軌跡ＴＬを破線で示しており、模範視線位置Ｐが信号機付近にある状態を示している。なお、教科書データは、当該シミュレータを教官役のユーザである教官ユーザが実演する際の視線の動きをアイトラッカー１２０２で連続的に取得して生成される。

そして、本実施形態の列車運転シミュレータ１０００では、訓練ユーザがシミュレータを使用する際の運転画面において、模範視線位置Ｐに基づく「注視範囲」を識別表示することで、訓練ユーザに「視線の動かし方」を教えることができる。「注視範囲」とは、模範視線位置Ｐに基づいて、現在のシミュレーション走行位置における模範視線位置を含む範囲であって訓練ユーザが見るべき範囲である。

次に、模範視線位置Ｐに基づく注視範囲の識別表示パターン例について説明する。
図３は、注視範囲の第１の識別表示パターンの例を示す図である。当該パターンを便宜上「スポットライト」と呼称して説明する。この第１の識別表示パターンでは、模範視線位置Ｐに基づいて注視範囲１０を設定し、運転画面Ｗ４にて注視範囲１０をそれ以外の範囲（注視範囲外１２）と比較して明度が高くなるように、注視範囲外１２に該当する領域の明度を相対的に低減させる。図３の例では、注視範囲１０を分かり易くするために注視範囲外１２に網掛けするとともに注視範囲１０の輪郭線を現しているが、輪郭線を明示しない構成も可能である。

注視範囲１０の大きさは、図４に示すように、現在のシミュレーション走行速度が高くなるほど狭くなるように設定されている。走行速度が高まるほど注視範囲１０の大きさを小さくすることで、走行速度が上がると人の視野が狭まる特性に考慮して、視線の動かし方を訓練できる。なお、走行速度と注視範囲１０の大きさの関係は図４に示すような関係に限らず適宜設定可能である。例えば、初心者向けとして走行速度が高まるほど注視範囲１０の大きさが大きくなるような特性を用意して、適宜切り換え可能に構成してもよい。

注視範囲１０と注視範囲外１２との明度差は、図５に示すように、現在のシミュレーション走行速度が高くなるほど明度差が高くなるように設定されている。なお、走行速度と明度差の関係は図示のような比例関係に限らず適宜設定可能である。

図６は、注視範囲の第２の識別表示パターンの例を示す図である。当該パターンを便宜上「エリアリング」と呼称して説明する。この第２の識別表示パターンでは、注視範囲１０の大きさは第１の識別表示パターンと同様に設定するとともに、注視範囲１０に所定のマーク１４を表示する。図６に示す運転画面Ｗ６の例では、注視範囲１０を円形としているので、その輪郭に沿ったリング状のマーク１４を例示しているが、注視範囲１０を矩形とするならば、マーク１４をその四隅を縁取った形状としてもよい。

図７は、注視範囲の第３の識別表示パターンの例を示す図である。当該パターンを便宜上「エリアリング＋ベクター」と呼称して説明する。この第３の識別表示パターンでは、第２の識別表示パターンと同様にして、運転画面Ｗ８の例に示すように、注視範囲１０に所定のマーク１４を表示するのに加えてベクター１６を付加表示する。

ベクター１６は、現在のシミュレーション走行位置に対応する模範視線位置Ｐから、未来となる次の走行位置に対応する模範視線位置Ｐｆへの相対方向を予告提示する予告表示体である。
なお、未来となる次の走行位置は任意に定めることができる。例えば、現在のシミュレーション速度で移動した場合の０．１〜３秒後（シミュレーション速度に応じて秒数を可変としてもよい）の走行位置に対応する模範視線位置などとすることができる。

なお、識別表示パターンは、これらに限らず適宜追加・省略することができる。
例えば、「スポットライト」にマーク１４とベクター１６の何れか一方又は両方を表示させる第４の識別表示パターンを設定することもできる。

［機能構成の説明］
図８は、本実施形態における列車運転シミュレータ１０００の機能構成例を示す機能ブロック図である。列車運転シミュレータ１０００は、管理操作入力部１００と、運転操作入力部１０２と、アイトラッキング部１０４と、演算部２００と、音出力部３９０と、画像表示部３９２と、記憶部５００と、を備える。

管理操作入力部１００は、列車運転シミュレータ１０００の管理のための各種操作を入力するための手段であって、例えばキーボードや、タッチパネル、マウス、タッチパッド、レバー、スイッチ、などの操作入力デバイスにより実現され、操作入力信号を演算部２００へ出力する。図１の例では、キーボード１１０６がこれに該当する。

運転操作入力部１０２は、ユーザが運転操作を入力する手段であって、例えばスイッチや、レバー、ダイヤル、タッチパネル、ペダル、ハンドルなどにより実現され、操作入力信号を演算部２００へ出力する。図１の例では、運転台模擬コントローラ１２０６がこれに該当する。

アイトラッキング部１０４は、ユーザの視線を追跡検出する、いわゆるアイトラッキングを行う。そして、アイトラッキング部１０４は、視線方向を示す情報、或いは視線が運転画面を貫く位置座標を演算部２００へ逐一出力する。本実施形態では後者とする。図１の例では、アイトラッカー１２０２がこれに該当する。視線方向を示す情報の算出処理、或いは視線位置座標の算出処理の一部又は全部をコンピュータ１１００にて実行する場合には、制御基板１１５０もこれに該当する。

演算部２００は、例えばＣＰＵやＧＰＵ等のマイクロプロセッサや、ＡＳＩＣ、ＩＣメモリなどの電子部品によって実現され、各機能部との間でデータの入出力制御を行う。そして、所定のプログラムと、各種設定データと、管理操作入力部１００や、運転操作入力部１０２、アイトラッキング部１０４からの操作入力信号、などに基づいて各種の演算処理を実行して列車運転シミュレータ１０００の動作を統合的に制御する。

そして、本実施形態の演算部２００は、シミュレーション制御部２１０と、計時部２８０と、音生成部２９０と、画像生成部２９２と、を含む。勿論、これら以外の機能部も適宜含めることができる。

シミュレーション制御部２１０は、列車運転シミュレーションに係る各種演算処理を実行する。具体的には、教科書データ生成部２１２と、取得部２１４と、運転画面表示制御部２２０と、を備える。

教科書データ生成部２１２は、教官ユーザによる列車運転シミュレーションを実行した際のアイトラッキング部１０４の視線追跡結果に基づいて教科書データを生成し記憶部５００に記憶させる制御を行う。

取得部２１４は、訓練ユーザの操作入力に基づく走行区間の列車運転シミュレーションの実行中に、シミュレーション走行位置に対応する模範視線位置Ｐを教科書データから取得する。

運転画面表示制御部２２０は、運転画面Ｗ２〜Ｗ８（図２、図３、図６、図７参照）の表示制御をする。すなわち、取得部２１４により取得された模範視線位置Ｐに基づいて、現在のシミュレーション走行位置における模範視線位置Ｐを含む注視範囲１０を設定し、当該注視範囲を識別表示させた運転画面を表示制御する。

具体的には、運転画面表示制御部２２０は、サイズ変更部２２２と、フィルター処理部２２４と、相対明度制御部２２６と、マーク表示制御部２２８と、未来位置取得制御部２３０と、予告表示体制御部２３２と、余裕タイミング時表示制御部２３４と、を有する。

サイズ変更部２２２は、注視範囲１０の大きさを、現在のシミュレーション走行速度に応じて変更する。

フィルター処理部２２４は、シミュレーション走行位置の変化に応じて変化する模範視線位置Ｐに対して、注視範囲１０を滑らかに変位させるための所定のフィルター処理を行って、注視範囲１０を設定する。フィルター処理は、注視範囲１０のブレを抑制することができるならばアルゴリズムは問わない。例えば、模範視線位置Ｐにローパスフィルタを施すとしてもよい。

相対明度制御部２２６は、運転画面中の注視範囲１０を注視範囲外１２と比較して明度が高くなるように、注視範囲外１２の領域の明度を低減させて運転画面を表示制御する。本実施形態では、識別表示パターン「スポットライト」による表示制御がこれに該当する（図３〜図５参照）。

マーク表示制御部２２８は、注視範囲１０に所定のマーク１４を表示制御する。本実施形態では、識別表示パターン「エリアリング」による表示制御がこれに該当する（図６、図７参照）。

未来位置取得制御部２３０は、現在のシミュレーション走行位置の次の走行位置に対応する模範視線位置を教科書データから取得する（図７参照）。

予告表示体制御部２３２は、現在のシミュレーション走行位置に対応する模範視線位置から、次の走行位置に対応する模範視線位置への相対方向を予告提示する予告表示体を表示制御する。本実施形態ではベクター１６の表示制御がこれに該当する（図７参照）。

余裕タイミング時表示制御部２３４は、現在のシミュレーション走行位置が余裕タイミングに対応する走行位置の場合に所定の表示制御を行う。余裕タイミングとは、列車前方から一時的に注意を緩和することが可能なタイミングである。例えば、ダイヤや計器などの列車前方以外の運転台等（乗務員室内）に視線を向ける時機として好適なタイミングと言い換えることができる。そして、余裕タイミング時表示制御部２３４は、列車前方の映像の視認性を低下させるための所定のフィルター処理を施すことで所定の表示制御を行って、余裕タイミングであることを訓練ユーザに報せる。

なお、フィルター処理の内容は適宜設定可能である。例えば、列車前方の映像である運転画面を暗くして意図的に前方の視認性を下げたり、画面の一部又は全部を明滅させる、画面の一部又は全部の表示色を変更する、などでもよい。

計時部２８０は、システムクロックを利用して現在日時やシミュレーション世界の日時、各種タイマーに係る計時を行う。

音生成部２９０は、音声データの生成やデコードをするＩＣやソフトウェアの実行により実現され、コンピュータ１１００のシステム管理や列車運転シミュレーションに係る操作音や環境音などの音声データを生成或いはデコードする。そして、音声信号を音出力部３９０へ出力する。

音出力部３９０は、音声信号を放音する。図１の例では本体装置１１０１やタッチパネル１１０８が備えるスピーカ（不図示）がこれに該当する。

画像生成部２９２は、コンピュータ１１００のシステム管理に関する画像や、シミュレーション画像である運転画面Ｗ２〜Ｗ８等を生成することができる。そして、生成した画像を表示させるための画像信号を画像表示部３９２へ出力することができる。

画像表示部３９２は、画像生成部２９２から入力される画像信号に基づいてシステム管理のための各種画像や、運転画面Ｗ２〜Ｗ８を表示する。例えば、フラットパネルディスプレイ、ブラウン管（ＣＲＴ）、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイといった画像表示装置によって実現できる。図１の例では、システム管理に関する画像は、タッチパネル１１０８に表示され、運転画面はビデオモニタ１２０４にて表示される。

記憶部５００は、演算部２００に列車運転シミュレータ１０００を統合的に制御させるための諸機能を実現するためのプログラムや各種データ等を記憶する。また、演算部２００の作業領域として用いられ、演算部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果などを一時的に記憶する。この機能は、例えばＲＡＭやＲＯＭなどのＩＣメモリ、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの光学ディスク、オンラインストレージなどによって実現される。図１の例では本体装置１１０１が搭載するＩＣメモリ１１５２がこれに該当する。

図９は、本実施形態における記憶部５００が記憶するプログラムやデータの例を示す図である。本実施形態における記憶部５００は、システムプログラム５０１と、シミュレーションプログラム５０３と、シミュレーション環境初期設定データ５１０と、識別表示パターン選択テーブル５２０と、サイズ決定関数５３０と、明度差決定関数５３２と、を予め記憶している。また、記憶部５００は、適宜生成・更新されるデータとして、教科書データ５４０と、シミュレーション制御データ７００と、現在日時８００と、を記憶する。その他、タイマーや、カウンタ、各種フラグなどの情報を適宜記憶できる。

システムプログラム５０１は、演算部２００が読み出して実行することでコンピュータ１１００にコンピュータとして必要な基本的な入出力機能を実現するためのシステムプログラムである。

シミュレーションプログラム５０３は、演算部２００が読み出して実行することで、シミュレーション制御部２１０としての機能を実現させるためのプログラムである。

シミュレーション環境初期設定データ５１０は、シミュレーションする環境条件別に用意されて、シミュレーションの内容を定義する各種データを格納する。
例えば、１つのシミュレーション環境初期設定データ５１０は、走行区間種類５１１と、季節種類５１２と、天候種類５１３と、時間帯種類５１４とを含む。また、シミュレーション環境初期設定データ５１０は、環境オブジェクト設定データ５１５と、鉄道信号設定データ５１６とを含む。勿論、これら以外のデータも適宜含めることができる。

環境オブジェクト設定データ５１５は、シミュレーションする空間に配置される主に背景や環境を構成するオブジェクト（駅やビルなどの建物のオブジェクト、景色などの景観を構成するオブジェクト）毎に用意され、当該オブジェクトのモデルデータ、テクスチャデータ、配置データ、モーションデータなどを定義する。

鉄道信号設定データ５１６は、シミュレーションする空間に配置される鉄道信号別に用意され、当該鉄道信号のモデルデータ、テクスチャデータ、配置位置データ、動作する場合に動作パターンデータなどを定義する。

図９に戻って、識別表示パターン選択テーブル５２０は、注視範囲１０の識別表示パターンの選択を定義する。具体的には、図１０に示すように、識別表示パターン選択テーブル５２０は、適用時間帯種類５２２と、シミュレーション走行速度域５２４との組み合わせ別に、何れかの識別表示パターンを対応づける。

なお、適用時間帯種類５２２の種類やシミュレーション走行速度域５２４の分け方は、図９の例に限らず適宜設定可能である。

また、時間帯やシミュレーション走行速度域に対してどの識別表示パターンを対応付けるかの設定も適宜設定可能である。例えば、適用時間帯種類５２２と、シミュレーション走行速度域５２４との全ての組み合わせにおいて同じ識別表示パターン（例えば「スポットライト」）を割り当てるとしてもよい。或いは、日中はシミュレーション走行速度域５２４に係わらず識別表示パターンを「スポットライト」に設定し、それ以外の識別表示パターンを「エリアリング＋ベクター」に設定するとしてもよい。

また、マーク１４やベクター１６（図７参照）の表示形態（形状や色、表示明度パターンなど）をシミュレーションする走行区間に応じて変える場合には、識別表示パターン選択テーブル５２０にて表示形態を指定すると良いだろう。

また、識別表示パターン選択テーブル５２０を、天候と季節の組み合わせ別に用意し、実行されるシミュレーション環境に適合する天候と季節の組み合わせの識別表示パターン選択テーブル５２０を参照する構成も可能である。

図９に戻って、サイズ決定関数５３０は、注視範囲１０の大きさを決定するための関数である。本実施形態では、シミュレーション走行速度を変数とする関数（図４参照）で定義するが、変数にはシミュレーション環境に関する変数（例えば、天候種類を示す値、時間帯を示す値など）を適宜含めることができる。また、図４に示した関数は、一例として一次関数としているが二次関数など他の関数でもよい。ここでは、シミュレーション走行速度が大きくなるに従って、注視範囲が小さくなる関数が好適である。

明度差決定関数５３２は、注視範囲１０と注視範囲外１２との明度差を決定するための関数である。本実施形態では、シミュレーション走行速度を変数とする関数（図５参照）で定義するが、変数にはシミュレーション環境に関する変数（例えば、天候種類を示す値、時間帯を示す値など）を適宜含めることができる。また、図５に示した関数は、一例として一次関数としているが二次関数など他の関数でもよい。ここでは、シミュレーション走行速度が大きくなるに従って、明度差が大きくなる関数が好適である。

教科書データ５４０は、例えば図１１に示すように、固有の教科書ＩＤ５４１と、走行区間種類５４２と、季節種類５４３と、天候種類５４４と、時間帯種類５４５とを含む。また、シミュレーション走行位置を走行位置座標５４６と、模範視線位置Ｐの運転画面座標系における座標である模範視線位置座標５４７と、模範視線位置Ｐの移動速度である模範視線位置移動ベクトル５４８と、余裕タイミング範囲リスト５５０と、を対応づけて格納する。

余裕タイミング範囲リスト５５０は、列車前方から一時的に注意を緩和することが可能な余裕タイミングを定義するデータである。具体的には、単数又は複数の走行位置座標の範囲が格納される。

図９に戻って、シミュレーション制御データ７００は、シミュレーションを実行制御するための各種データを格納する。例えば図１２に示すように、走行区間７０２と、季節７０４と、天候７０６と、時間帯７０７と、使用教科書ＩＤ７０８と、シミュレーション経過時間７１０と、シミュレーション走行位置７１２と、シミュレーション走行速度７１４と、を含む。また、現在模範視線位置座標７２０と、適用サイズ７２２と、適用識別表示パターン７２４と、適用明度差７２６と、未来模範視線位置座標７３０と、ベクター制御データ７３２と、環境オブジェクト制御データ７４０と、鉄道信号制御データ７４２と、運転画面データ７４４と、を含む。勿論、これら以外のデータも適宜含めることができる。

走行区間７０２と、季節７０４と、天候７０６と、時間帯７０７は、列車運転シミュレーションの環境条件であって、シミュレーション開始前に所定の環境条件選択画面を表示してこれら各項目の選択入力を受け付けた結果である。

使用教科書ＩＤ７０８は、使用される教科書データ５４０を示す。

シミュレーション経過時間７１０は、シミュレーション開始からの経過時間である。
シミュレーション走行位置７１２及びシミュレーション走行速度７１４は、運転台模擬コントローラ１２０６（図１参照）へ入力された運転操作に応じてシミュレーションされた仮想列車の走行位置と走行速度をそれぞれ格納する。

現在模範視線位置座標７２０は、使用教科書ＩＤ７０８が示す教科書データ５４０から取得した、現在のシミュレーション走行位置７１２に対応する模範視線位置座標５４７の示す座標と、その前後の模範視線位置座標５４７の示す座標とを、所定のフィルター処理を施して丸められた値である。もしフィルター処理を行わない構成であれば、現在のシミュレーション走行位置７１２に対応する模範視線位置座標５４７の示す座標そのままでよい。

適用サイズ７２２は、サイズ決定関数５３０（図９、図４参照）に基づいて算出された注視範囲１０の大きさである。

適用識別表示パターン７２４は、識別表示パターン選択テーブル５２０（図１０参照）から取得した、現在適用される識別表示パターンを示す。

適用明度差７２６は、現在のシミュレーション状況が適合する適用識別表示パターン７２４が「スポットライト」である場合に、明度差決定関数５３２（図９参照）に基づいて算出された、注視範囲１０と注視範囲外１２との明度差である。

未来模範視線位置座標７３０は、現在のシミュレーション状況が適合する適用識別表示パターン７２４が「エリアリング＋ベクター」である場合に、使用教科書ＩＤ７０８が示す教科書データ５４０から取得した、未来となる次の走行位置に対応する模範視線位置の模範視線位置座標５４７である。

ベクター制御データ７３２は、ベクター１６（図７参照）を表示制御するためのデータである。本実施形態では、現在模範視線位置座標７２０が示す模範視線位置Ｐと未来模範視線位置座標７３０とに基づいて求められる未来模範視線位置Ｐｆを結ぶ線分の表示制御データとされる。

環境オブジェクト制御データ７４０は、走行区間７０２・季節７０４・天候７０６が適合するシミュレーション環境初期設定データ５１０（図９参照）の環境オブジェクト設定データ５１５のオブジェクト毎に用意され、シミュレーション実行中のそれらの状態を制御するためのデータを格納する。

鉄道信号制御データ７４２は、走行区間７０２・季節７０４・天候７０６が適合するシミュレーション環境初期設定データ５１０（図９参照）の鉄道信号設定データ５１６のオブジェクト毎に用意され、シミュレーション実行中のそれらの状態を制御するためのデータを格納する。

［動作の説明］
次に、列車運転シミュレータ１０００の動作の説明として、コンピュータ１１００における処理の流れについて説明する。ここで説明する処理の流れは、演算部２００がシステムプログラム５０１とシミュレーションプログラム５０３とを実行することにより実行される。

図１３は、本実施形態のコンピュータ１１００における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
コンピュータ１１００は、先ず所定のシミュレーション環境画面を表示させて、シミュレーションの環境条件の設定の選択入力を受け付ける（ステップＳ２）。選択入力の結果は、シミュレーション制御データ７００に走行区間７０２・季節７０４・天候７０６・時間帯７０７として格納される（図１２参照）。

次に、コンピュータ１１００は、シミュレーションの環境設定に適合する教科書データ５４０を検索し、該当があれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、使用教科書ＩＤ７０８に設定して読み込む（ステップＳ６）。該当が無ければ（ステップＳ４のＮＯ）、教科書データ作成処理を実行する（ステップＳ８）。

教科書データ作成処理では、教官ユーザの実演を要請する所定の表示をした後に、走行区間７０２・季節７０４・天候７０６・時間帯７０７に適合するシミュレーション環境初期設定データ５１０（図９参照）を読み出して、列車運転シミュレーションを実行する。この時、シミュレーション実行中の注視範囲１０の識別表示は行わない。シミュレーションの開始とともにアイトラッカー１２０２で教官ユーザの視線方向の計測・追跡を開始し、計測時のシミュレーション走行位置と対応づけて新たな教科書データ５４０を作成して記憶する。そして、使用教科書ＩＤ７０８には、この新たな教科書データ５４０の識別情報を設定する。

次に、コンピュータ１１００は、訓練ユーザ向けの列車運転シミュレーションを開始する（ステップＳ３０）。これにより、シミュレーション経過時間７１０（図１２参照）の計時が開始され、シミュレーション走行位置７１２、シミュレーション走行速度７１４がシミュレートされる。環境オブジェクト制御データ７４０及び鉄道信号制御データ７４２もシミュレーションの進行に応じて変更される。

コンピュータ１１００は、訓練ユーザ向けの列車運転シミュレーションを開始すると、ミュレーションが終了するまでの間、注視範囲１０の識別表示に係る処理を所定周期で繰り返し実行する（ステップＳ３２〜Ｓ８０）。

すなわち、コンピュータ１１００は、使用教科書ＩＤ７０８の示す教科書データ５４０からシミュレーション走行位置７１２に対応する模範視線位置座標５４７及び前後の位置座標を読み出して、所定のフィルター処理を実行して、現在模範視線位置座標７２０（図１２参照）を設定する（ステップＳ３２）。

次いで、サイズ決定関数５３０（図９、図４参照）を参照して、適用サイズ７２２を設定し（ステップＳ３４）、識別表示パターン選択テーブル５２０（図１０参照）を参照して適用識別表示パターン７２４（図１２参照）を決定する（ステップＳ３６）。

そして、コンピュータ１１００は運転画面生成表示処理を実行する（ステップＳ３８）。

図１４は、本実施形態における運転画面生成表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。同処理において、コンピュータ１１００は、適用識別表示パターン７２４が「スポットライト」の場合には（ステップＳ５０のＹＥＳ）、明度差決定関数５３２（図９参照）を参照して適用明度差７２６（図１２参照）を決定する（ステップＳ５２）。そして、注視範囲１０と注視範囲外１２とに適用明度差７２６をつけた運転画面Ｗ４を生成して表示させる（ステップＳ５４：図３参照）。

もし、適用識別表示パターン７２４が「エリアリング」の場合には（ステップＳ６０のＹＥＳ）、コンピュータ１１００は、注視範囲１０に適用サイズ７２２に応じたマーク１４を付加表示した運転画面Ｗ６を生成して表示させる（ステップＳ６２：図６参照）。

もし、適用識別表示パターン７２４が「エリアリング＋ベクター」の場合には（ステップＳ６０のＮＯ）、コンピュータ１１００は、使用教科書ＩＤ７０８の示す教科書データ５４０から現在のシミュレーション走行位置７１２よりも未来となる次の走行位置に対応する模範視線位置座標５４７を読み出して、未来模範視線位置座標７３０（図１２参照）とする（ステップＳ６４）。

そして、ベクター制御データ７３２を決定して（ステップＳ７４）、注視範囲１０に適用サイズ７２２のマーク１４及びベクター１６を付加表示した運転画面Ｗ８を生成し表示させる（ステップＳ６８：図７参照）。

図１３に戻って、コンピュータ１１００は、教科書データ５４０の余裕タイミング範囲リスト５５０を参照して、現在のシミュレーション走行位置７１２が余裕タイミングに該当する場合には（ステップＳ７０のＹＥＳ）、運転画面に所定のフィルター処理を適用して余裕タイミングであることを訓練ユーザに報知する（ステップＳ７２）。訓練ユーザは、この報知をもって運転台の計器類やダイヤを視認する好適な時機が今であることを把握することができる。

次に、コンピュータ１１００は、シミュレーションの終了条件が満たされていなければ（ステップＳ８０のＮＯ）、コンピュータ１１００はステップＳ３２からステップＳ３８を再び繰り返す。
もし、シミュレーションの終了条件が満たされると（ステップＳ８０のＹＥＳ）、コンピュータ１１００は一連の処理を終了する。

以上、本実施形態によれば、訓練ユーザ（訓練者であるユーザ）による列車運転シミュレーション実行中に、どのように視線を動かすべきかを分かり易く示して教えることができる。なかでも識別表示パターン＝「スポットライト」では、模範視線位置Ｐの周囲（注視範囲１０）のみ見え易くし、それ以外（注視範囲外１２）を相対的に見え難くすることができるので、訓練ユーザが視線の動かし方を効果的に習得できると期待できる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態では、列車運転シミュレーション中の訓練ユーザの視線位置（訓練ユーザ視線位置）を追跡検出して用い、第１実施形態で説明した運転画面中の模範視線位置Ｐに基づく注視範囲１０の識別表示と併せて、訓練ユーザ視線位置に基づく訓練ユーザ注視範囲の識別表示を行う（識別表示制御処理）。またその際、訓練ユーザの視線追跡結果に基づいて、訓練ユーザ注視範囲を設定する（訓練ユーザ注視範囲制御処理）。注視範囲１０については、第１実施形態と同様に模範視線位置Ｐを含む範囲として設定するが、本実施形態では、そのサイズは固定とする。

（１）識別表示制御処理
図１５は、運転画面における注視範囲１０及び訓練ユーザ注視範囲８０の識別表示パターンを説明する図である。なお、以下説明するように、本実施形態の注視範囲１０及び訓練ユーザ注視範囲８０の識別表示は、各範囲１０，８０の境界によって区画される領域毎に明度を調整することで行うが、図１５では、各領域の明度の高低をハッチングの濃淡によって模式的に示し、運転画面の表示内容などは省略している。

具体的には、識別表示制御処理では、１）運転画面中の注視範囲１０内でも訓練ユーザ注視範囲８０内でもない範囲である第１範囲８１、２）運転画面中の注視範囲１０内であって注視範囲１０と訓練ユーザ注視範囲８０との重複範囲外である第２範囲８２、又は、運転画面中の訓練ユーザ注視範囲８０内であって注視範囲１０と訓練ユーザ注視範囲８０との重複範囲外である第３範囲８３、３）注視範囲１０と訓練ユーザ注視範囲８０との重複範囲である第４範囲８４、の順番に明度が高くなるように、各範囲８１〜８４に該当する領域毎に明度を調整して運転画面を表示制御する。換言すると、３）→２）→１）の順番に明度を暗くする調整をする、とも言える。なお、第２範囲８２と第３範囲８３との間にも明度差を設けるとしてもよい。すなわち、第３範囲８３の領域に適用する明度を第２範囲８２に適用する明度よりも高くする、或いはその逆としてもよい。

（２）訓練ユーザ注視範囲制御処理
訓練ユーザ注視範囲８０は、列車運転シミュレーション中に追跡検出される訓練ユーザ視線位置Ｐｒ（図１５参照）を含む所定範囲とされる。本実施形態では、訓練ユーザ注視範囲制御処理において、訓練ユーザ視線位置Ｐｒを中心とした円形の範囲を訓練ユーザ注視範囲８０として設定する。なお、訓練ユーザ注視範囲８０の形状は、円形以外にも、例えば、楕円形や多角形など、他の形状を適宜選択できる。

具体的には、訓練ユーザ注視範囲制御処理では、訓練ユーザのシミュレーション走行中、訓練ユーザ視線位置Ｐｒが「継続して注視し続けていること」を示す継続注視条件を満たすか否かを繰り返し判定する。そして、判定結果に応じてその大きさを変更し、変更後の大きさで訓練ユーザ注視範囲８０を設定する。本実施形態では、訓練ユーザ視線位置Ｐｒが運転画面中の同等位置に位置している場合に、継続注視条件を満たすと判定する。そして、満たすと判定している間は、訓練ユーザ視線位置Ｐｒを徐々に大きくする制御を行う。例えば、図１６に示すように、訓練ユーザ注視範囲８０の大きさは、継続注視条件を満たしている時間（継続注視時間）が長くなるほど広くなるように設定される。

一方、継続注視条件を満たさなくなったときには、訓練ユーザ注視範囲８０のサイズを最小化して訓練ユーザ注視範囲８０をリセットする。

なお、継続注視条件として判定される運転画面中の同等位置に位置している場合とは、現在の訓練ユーザ視線位置Ｐｒがその直前の位置（前回位置）と等しい場合に加えて、前回位置との距離（画面上の距離）が予め定められる許容範囲内である場合を含む。つまり、ここでの訓練ユーザ注視範囲制御処理によれば、訓練ユーザ視線位置Ｐｒが大きく動かずに運転画面内のある特定の箇所に向けられている場合は、訓練ユーザ注視範囲８０が徐々に広がっていく。視界が徐々に広がって良く見えてくる様を視覚的並びに感覚的に分かり易く表示することができる。これに対し、訓練ユーザの視線がキョロキョロとして訓練ユーザ視線位置Ｐｒが落ち着かなければ、リセットが頻繁に発生するため訓練ユーザ注視範囲８０は狭いままである。

ここで、列車の運転中に視線位置が大きく動いて定まらない状態では、運転に必要な情報や異常物を見落とす可能性がある。したがって、単に注視すべき注視範囲１０に視線を向けるだけでなく、視線を動かした先を注視することも重要となる。この点、訓練ユーザ注視範囲制御処理によれば、訓練ユーザが運転画面中の同等位置を継続して注視しているかどうかを訓練ユーザ注視範囲８０の大きさによって明示することができる。したがって、視線の動かし方をより効果的に教えることが可能となる。

また、併せて行う運転画面中の注視範囲１０及び訓練ユーザ注視範囲８０の識別表示によって、第１範囲８１〜第４範囲８４の各領域の明度を調整した運転画面を表示することができる。すなわち、注視範囲１０と訓練ユーザ注視範囲８０との重複範囲（第４範囲８４）を最も明るく、当該重複範囲外であって注視範囲１０内（第２範囲８２）や訓練ユーザ注視範囲８０内（第３範囲８３）をその次に明るく表示することができる。これによれば、訓練ユーザが注視範囲１０を継続して注視した場合に、訓練ユーザ注視範囲８０を徐々に広げながら訓練ユーザ視線位置Ｐｒの周辺領域を見易く表示することができ、訓練効果が高められる。

図１７は、継続注視時間が短いとき（例えば訓練ユーザ注視範囲８０のリセット直後）の運転画面Ｗ９１の一例を示す図であり、図１８は、訓練ユーザが図１７の状態からそのまま同等位置を注視し続けたときの運転画面Ｗ９３の一例を示す図である。図１７及び図１８に示すように、本実施形態では、識別表示制御処理に際し、注視範囲１０の輪郭に沿ったリング状のマーク１４を表示するとともに、訓練ユーザ注視範囲８０の輪郭に沿ったリング状のマーク８６を表示する。図１７及び図１８に示すように、訓練ユーザが同等位置を継続して注視し続けると、明るい領域が広がって周辺領域が次第に見易くなる。

なお、訓練ユーザ視線位置Ｐｒが同等位置に位置している場合に継続注視条件を満たすとする判定に限らず、運転画面中の同じ対象物に訓練ユーザ視線位置Ｐｒが位置している場合に、継続注視条件を満たすと判定するようにしてもよい。この場合は、色情報や輝度情報の変化をもとに画像内の対象物を追跡する公知の画像認識技術を利用することができる。具体的には、訓練ユーザ視線位置Ｐｒを中心とする部分画像を画面から切り出することを毎フレーム（動画のフレッシュレートのこと）行い、隣接するフレーム間（前後のフレーム間）で当該部分画像同士を比較して類似度を算出する。そして、類似度が一定以上の類似条件を満たす場合には、現在（現在のフレーム）の訓練ユーザ視線位置Ｐｒが前回位置（前回のフレームにおける訓練ユーザ視線位置Ｐｒ）の対象物に位置していると判定して、継続注視条件を満たすと判定する。

［機能構成の説明］
図１９は、本実施形態における列車運転シミュレータ１０００の機能構成例を示す機能ブロック図である。また、図２０は、本実施形態の列車運転シミュレータ１０００において記憶部５００が記憶するプログラムやデータの例を示す図である。

本実施形態では、演算部２００は、シミュレーション制御部２１０ａと、計時部２８０と、音生成部２９０と、画像生成部２９２と、を含む。勿論、これら以外の機能部も適宜含めることができる。

シミュレーション制御部２１０ａは、列車運転シミュレーションに係る各種演算処理を実行する。具体的には、教科書データ生成部２１２と、取得部２１４と、訓練ユーザ視線位置取得部２１５ａと、運転画面表示制御部２２０ａと、を備える。

訓練ユーザ視線位置取得部２１５ａは、訓練ユーザによる列車運転シミュレーション中、アイトラッキング部１０４の視線追跡結果（訓練ユーザの視線位置座標）を取得する。

運転画面表示制御部２２０ａは、運転画面を表示制御する。すなわち、取得部２１４により取得された模範視線位置Ｐに基づいて現在のシミュレーション走行位置における模範視線位置Ｐを含む注視範囲１０を設定するとともに、訓練ユーザ視線位置取得部２１５ａにより取得された視線追跡結果に基づく現在の訓練ユーザ視線位置Ｐｒを含む訓練ユーザ注視範囲８０を設定し、注視範囲１０と訓練ユーザ注視範囲８０とを識別表示させた運転画面を表示制御する。

具体的には、運転画面表示制御部２２０ａは、フィルター処理部２２４と、訓練ユーザ注視範囲制御部２３６ａと、明度制御部２４２ａと、マーク表示制御部２２８ａと、余裕タイミング時表示制御部２３４と、を有する。

訓練ユーザ注視範囲制御部２３６ａは、訓練ユーザ注視範囲制御処理を実行する。具体的には、訓練ユーザ注視範囲制御部２３６ａは、継続注視条件判定部２３８ａと、訓練ユーザ注視範囲サイズ変更部２４０ａと、を備える。

継続注視条件判定部２３８ａは、現在の訓練ユーザ視線位置Ｐｒをその前回位置と比較し、継続注視条件を満たすか否かを判定する。本実施形態では、前回位置との距離（画面上の距離）が所定の許容範囲内の場合に訓練ユーザ視線位置Ｐｒが運転画面中の同等位置に位置しており、継続注視条件を満たすと判定する。

訓練ユーザ注視範囲サイズ変更部２４０ａは、継続注視条件判定部２３８ａの判定結果に従って訓練ユーザ注視範囲８０の拡大及びリセットを行う。すなわち、継続注視条件を満たしている場合は、訓練ユーザ注視範囲サイズ決定関数５３４ａに基づいて、訓練ユーザ注視範囲８０の大きさを継続注視時間に応じたサイズに拡大する。一方、継続注視条件を満たさない場合は、サイズを最小化してリセットする。

明度制御部２４２ａは、注視範囲１０と訓練ユーザ注視範囲８０との境界によって区画される第１範囲８１〜第４範囲８４の領域毎に異なる明度を適用し、運転画面を表示制御する。具体的には、明度設定５３６ａに従い、第１範囲８１、第２範囲８２又は第３範囲８３、第４範囲８４の順番に明度が高くなるように、各領域の明度を調整する。

マーク表示制御部２２８ａは、注視範囲１０に所定のマーク１４を表示するとともに、訓練ユーザ注視範囲８０に所定のマーク８６を表示する制御を行う（図１７、図１８参照）。このマーク表示制御部２２８ａが行う訓練ユーザ注視範囲８０に対するマーク８６の表示と、明度制御部２４２ａが行う明度の調整とによって識別表示制御処理が実現される。

また、記憶部５００は、システムプログラム５０１と、シミュレーションプログラム５０３ａと、シミュレーション環境初期設定データ５１０と、訓練ユーザ注視範囲サイズ決定関数５３４ａと、明度設定５３６ａと、を予め記憶している。また、記憶部５００は、適宜生成・更新されるデータとして、教科書データ５４０と、訓練ユーザ視線追跡結果データ５６０ａと、シミュレーション制御データ７００ａと、現在日時８００と、を記憶する。

シミュレーションプログラム５０３ａは、演算部２００が読み出して実行することで、シミュレーション制御部２１０ａとしての機能を実現させるためのプログラムである。

訓練ユーザ注視範囲サイズ決定関数５３４ａは、訓練ユーザ注視範囲８０の大きさを決定するための関数である。本実施形態では、継続注視時間を変数とする関数（図１６参照）で定義する。また、図１６に示した関数は、一例として一次関数としているが二次関数など他の関数でもよい。ここでは、継続注視時間が長くなるに従って、訓練ユーザ注視範囲８０の大きさが大きくなる関数が好適である。

明度設定５３６ａは、運転画面の表示制御にあたり、第１範囲８１〜第４範囲８４の各領域に適用する明度の設定値を記憶する。具体的には、明度設定５３６ａには、第１範囲８１〜第４範囲８４の明度として、第１範囲８１、第２範囲８２又は第３範囲８３、第４範囲８４の順番で高い値が設定される。

訓練ユーザ視線追跡結果データ５６０ａは、列車運転シミュレーション中に訓練ユーザ視線位置取得部２１５ａが取得した訓練ユーザの視線追跡結果を時系列で記憶する。

シミュレーション制御データ７００ａは、例えば図２１に示すように、走行区間７０２と、季節７０４と、天候７０６と、時間帯７０７と、使用教科書ＩＤ７０８と、シミュレーション経過時間７１０と、シミュレーション走行位置７１２と、シミュレーション走行速度７１４と、を含む。また、現在模範視線位置座標７２０と、現在訓練ユーザ視線位置座標７４６ａと、適用訓練ユーザ注視範囲サイズ７４８ａと、環境オブジェクト制御データ７４０と、鉄道信号制御データ７４２と、運転画面データ７４４と、を含む。勿論、これら以外のデータも適宜含めることができる。

現在訓練ユーザ視線位置座標７４６ａは、訓練ユーザ視線位置取得部２１５ａが取得した最新の視線追跡結果が示す視線位置座標と、その直前の視線追跡結果が示す視線位置座標とを、所定のフィルター処理を施して丸めた値である。もしフィルター処理を行わない構成であれば、訓練ユーザ視線位置取得部２１５ａが取得した視線追跡結果が示す視線位置座標そのままでよい。

適用訓練ユーザ注視範囲サイズ７４８ａは、列車運転シミュレーション中、訓練ユーザ注視範囲サイズ変更部２４０ａによって変更される訓練ユーザ注視範囲８０の大きさである。

［動作の説明］
次に、列車運転シミュレータ１０００の動作の説明として、コンピュータ１１００における処理の流れについて、図２２を参照して説明する。ここで説明する処理の流れは、演算部２００がシステムプログラム５０１とシミュレーションプログラム５０３ａとを実行することにより実行される。

第２実施形態では、コンピュータ１１００は、ステップＳ３０で列車運転シミュレーションを開始した後、継続注視時間を初期化し、タイマーを起動してその計時を開始する（ステップＳ３１）。そして、コンピュータ１１００は、ステップＳ３２で現在模範視線位置座標７２０を設定した後、訓練ユーザ視線追跡結果データ５６０ａから最新の視線追跡結果及び直前の視線追跡結果を読み出し、それらが示す視線位置座標に所定のフィルター処理を施し現在の訓練ユーザ視線位置Ｐｒを求めて、現在訓練ユーザ視線位置座標７４６ａ（図２１参照）を設定する（ステップＳ３２２）。

次いで、コンピュータ１１００は、現在の訓練ユーザ視線位置Ｐｒに基づいて、継続注視条件を判定する。そして、訓練ユーザ視線位置Ｐｒが運転画面中の同等位置に位置しており継続注視条件を満たす場合には（ステップＳ３２４：ＹＥＳ）、訓練ユーザ注視範囲サイズ決定関数５３４ａ（図１６、図２０参照）を参照し、継続注視時間を用いて訓練ユーザ注視範囲８０の大きさを設定する（ステップＳ３２６）。一方、継続注視条件を満たさない場合には（ステップＳ３２４：ＮＯ）、訓練ユーザ注視範囲８０を最小化してリセットする（ステップＳ３２８）。その際、ステップＳ３１で起動したタイマーをクリアして、継続注視時間の計時を再度開始する。

その後、コンピュータ１１００は、運転画面生成表示処理を実行する（ステップＳ３８１）。本実施形態の運転画面生成表示処理では先ず、明度設定５３６ａに従って第１範囲８１〜第４範囲８４の領域毎に明度差をつけた運転画面を生成する。そして、注視範囲１０にマーク１４を付加表示するとともに、訓練ユーザ注視範囲８０にマーク８６を付加表示して、運転画面を表示制御する。運転画面生成表示処理を実行したならば、ステップＳ７０に移行する。

以上、本実施形態によれば、訓練ユーザに対し、視線の動かし方をより効果的に分かり易く教えることが可能となる。

〔変形例〕
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は上記形態に限定されるものではなく適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

例えば、次の走行位置に対応する模範視線位置への相対方向の予告提示は、図７に例示したような線状のベクター１６に限らない。例えば、図２３に示すように、マーク１４の外縁部に次の走行位置に対応する模範視線位置への相対方向へ凸部を向けたデザインのベクター１６Ｂとしてもよい。

また、上記実施形態ではベクター１６はマーク１４に付属して表示するように例示したが、識別表示パターン＝「スポットライト」の際に表示させる構成も可能である。更に言うならば、マーク１４それ自体も識別表示パターン＝「スポットライト」の際に表示させる構成も可能である。具体的には、図１４のステップＳ５４の後に、ステップＳ６６及びステップＳ６８に相当するステップを追加すればよい。

また、訓練ユーザに、視線の動かし方の経路を意識させたいならば、図２４に示すように、識別表示パターン＝「スポットライト」の際に、注視範囲１０の残像表示を設けるとしてもよい。すなわち、運転画面表示制御部２２０に、過去の注視範囲１０ｐのうち、現在の注視範囲１０に含まれていない領域の明度を時間経過に応じて徐々に低減させる残像表示処理を実行させればよい。

また、上記実施形態では、訓練ユーザ向けに列車運転シミュレータを動作させる構成としたが、教科書データ５４０の作成時に教官ユーザが運転操作した際の運転情報（操作ノッチや走行位置、走行速度など）を教科書データ５４０に合わせて記録しておき、その運転情報に従った列車運転シミュレーションを実行して、その運転画面（模範運転画面）を表示させることとしてもよい。また、運転画面は３ＤＣＧによりレンダリングにより生成せず、実際に走行している列車の運転台から撮影された録画により代替することもできる。

また、第１実施形態で説明した未来の模範視線位置Ｐｆに係る予告提示を第２実施形態にも適用し、注視範囲１０及び訓練ユーザ注視範囲８０の識別表示とともに当該予告提示を行う構成としてもよい。さらに、第１実施形態で説明した識別表示パターンの選択を第２実施形態にも適用し、時間帯やシミュレーション走行速度域に応じて注視範囲１０の識別表示パターンを変えるとしてもよい。

１０…注視範囲
１２…注視範囲外
１４…マーク
１６…ベクター
１０２…運転操作入力部
１０４…アイトラッキング部
２００…演算部
２１０、２１０ａ…シミュレーション制御部
２１２…教科書データ生成部
２１４…取得部
２１５ａ…訓練ユーザ視線位置取得部
２２０、２２０ａ…運転画面表示制御部
２２２…サイズ変更部
２２４…フィルター処理部
２２６…相対明度制御部
２２８、２２８ａ…マーク表示制御部
２３０…未来位置取得制御部
２３２…予告表示体制御部
２３４…余裕タイミング時表示制御部
２３６ａ…訓練ユーザ注視範囲制御部
２３８ａ…継続注視条件判定部
２４０ａ…訓練ユーザ注視サイズ変更部
２４２ａ…明度制御部
５００…記憶部
５０３、５０３ａ…シミュレーションプログラム
５１０…シミュレーション環境初期設定データ
５１１…走行区間種類
５１２…季節種類
５１３…天候種類
５１４…時間帯種類
５１６…鉄道信号初期設定データ
５２０…識別表示パターン選択テーブル
５２２…適用時間帯種類
５２４…シミュレーション走行速度域
５３０…サイズ決定関数
５３２…明度差決定関数
５３４ａ…訓練ユーザ注視範囲サイズ決定関数
５３６ａ…明度設定
５４０…教科書データ
５４６…走行位置座標
５４７…模範視線位置座標
５６０ａ…訓練ユーザ視線追跡結果データ
７００、７００ａ…シミュレーション制御データ
７０２…走行区間種類
７０４…季節種類
７０６…天候種類
７０７…時間帯種類
７１０…シミュレーション経過時間
７１２…シミュレーション走行位置
７１４…シミュレーション走行速度
７２０…現在模範視線位置座標
７２２…適用サイズ
７２４…適用識別表示パターン
７２６…適用明度差
７３０…未来模範視線位置座標
７３２…ベクター制御データ
７４０…環境オブジェクト制御データ
７４２…鉄道信号制御データ
７４４…運転画面データ
７４６ａ…現在訓練ユーザ視線位置座標
７４８ａ…適用訓練ユーザ注視範囲サイズ
８００…現在日時
１０００…列車運転シミュレータ
１１００…コンピュータ
１１５０…制御基板
１２０２…アイトラッカー
１２０４…ビデオモニタ
１２０６…運転台模擬コントローラ
Ｐ…模範視線位置
Ｗ２〜Ｗ８…運転画面

Claims (15)

1. コンピュータに列車の運転シミュレーションを実行させるためのプログラムであって、
   前記コンピュータは、運転士に対する運転条件を示す鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する場合の各走行位置に対する運転士の模範視線位置が定められた教科書データを記憶する記憶部を備え、
   ユーザの操作入力に基づく前記走行区間の前記運転シミュレーションの実行中に、シミュレーション走行位置に対応する前記模範視線位置を前記教科書データから取得する取得手段、
   前記取得された前記模範視線位置に基づいて、現在のシミュレーション走行位置における前記模範視線位置を含む注視範囲を設定し、当該注視範囲を識別表示させた前記運転シミュレーションにおける運転画面を表示制御する運転画面表示制御手段、
   として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
2. 前記運転画面表示制御手段は、前記運転画面中の前記注視範囲を当該注視範囲外と比較して明度が高くなるように前記運転画面を表示制御する相対明度制御手段を有する、
   請求項１に記載のプログラム。
3. 前記相対明度制御手段は、前記注視範囲外の領域の明度を低減させることで、前記運転画面中の前記注視範囲を当該注視範囲外と比較して明度が高くなるように表示制御する、
   請求項２に記載のプログラム。
4. 前記運転画面表示制御手段は、過去の前記注視範囲のうち、現在の前記注視範囲に含まれていない領域の明度を時間経過に応じて徐々に低減させる残像表示処理を行う、
   請求項３に記載のプログラム。
5. 前記運転画面表示制御手段は、前記注視範囲に所定のマークを表示制御するマーク表示制御手段を有する、
   請求項１〜４の何れか一項に記載のプログラム。
6. 前記運転画面表示制御手段は、前記注視範囲の大きさを、現在のシミュレーション走行速度に応じて変更するサイズ変更手段を有する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載のプログラム。
7. 前記運転画面表示制御手段は、シミュレーション走行位置の変化に応じて変化する前記模範視線位置に対して、前記注視範囲を滑らかに変位させるための所定のフィルター処理を行って、前記注視範囲を設定する、
   請求項１〜６の何れか一項に記載のプログラム。
8. 現在のシミュレーション走行位置の次の走行位置に対応する前記模範視線位置を前記教科書データから取得する未来位置取得手段、
   として前記コンピュータを更に機能させ、
   前記運転画面表示制御手段は、現在のシミュレーション走行位置に対応する前記模範視線位置から、前記次の走行位置に対応する前記模範視線位置への相対方向を予告提示する予告表示体を表示制御する予告表示体制御手段を有する、
   請求項１〜７の何れか一項に記載のプログラム。
9. 前記教科書データには、更に、列車前方から一時的に注意を緩和することが可能な余裕タイミングである旨が列車位置と対応付けて定められており、
   前記運転画面表示制御手段は、現在のシミュレーション走行位置が前記余裕タイミングに対応する走行位置の場合に所定の表示制御を行う余裕タイミング時表示制御手段を有する、
   請求項１〜８の何れか一項に記載のプログラム。
10. 前記余裕タイミング時表示制御手段は、列車前方の映像の視認性を低下させるための所定のフィルター処理を施すことで前記所定の表示制御を行う、
    請求項９に記載のプログラム。
11. 前記コンピュータは、前記運転シミュレーション中のユーザの視線を追跡検出するアイトラッキング手段を更に備え、
    教官ユーザによる前記運転シミュレーションを実行した際の前記アイトラッキング手段の視線追跡結果に基づいて、前記教科書データを生成する教科書データ生成手段、
    として前記コンピュータを更に機能させるための請求項１〜１０の何れか一項に記載のプログラム。
12. 前記コンピュータは、前記運転シミュレーション中のユーザの視線を追跡検出するアイトラッキング手段を更に備え、
    前記運転画面表示制御手段は、訓練ユーザによる前記運転シミュレーションを実行した際の前記アイトラッキング手段の視線追跡結果に基づく前記訓練ユーザの視線位置が、継続して注視し続けていることを示す第１の継続注視条件を満たす場合に、当該視線位置に基づく訓練ユーザ注視範囲を徐々に拡大するように前記運転画面に表示制御し、前記第１の継続注視条件を満たさなくなったときに前記訓練ユーザ注視範囲をリセットする訓練ユーザ注視範囲制御手段を有する、
    請求項１〜１０の何れか一項に記載のプログラム。
13. 前記訓練ユーザ注視範囲制御手段は、前記運転画面中の同等位置、又は、前記運転画面中の同じ対象物に前記訓練ユーザの視線位置が位置していることを前記第１の継続注視条件を満たすと判定して、前記訓練ユーザ注視範囲のサイズを制御する、
    請求項１２に記載のプログラム。
14. 前記運転画面表示制御手段は、１）前記運転画面中の前記注視範囲内でも前記訓練ユーザ注視範囲内でもない範囲、２）前記運転画面中の前記注視範囲内又は前記訓練ユーザ注視範囲内であって前記注視範囲と前記訓練ユーザ注視範囲との重複範囲外、３）前記重複範囲内、の順番に明度が高くなるように前記運転画面を表示制御する、
    請求項１２又は１３に記載のプログラム。
15. 列車の運転シミュレーションを実行する列車運転シミュレータであって、
    運転士に対する運転条件を示す鉄道信号が所定位置に設置された所定の走行区間を走行する場合の各走行位置に対する運転士の模範視線位置が定められた教科書データを記憶する記憶手段と、
    ユーザの操作入力に基づく前記走行区間の前記運転シミュレーションの実行中に、シミュレーション走行位置に対応する前記模範視線位置を前記教科書データから取得する取得手段と、
    前記取得された前記模範視線位置に基づいて、現在のシミュレーション走行位置における前記模範視線位置を含む注視範囲を設定し、当該注視範囲を識別表示させた前記運転シミュレーションにおける運転画面を表示制御する運転画面表示制御手段と、
    を備えた列車運転シミュレータ。

Images