JP2020010945A - Railway model sound unit and railway model vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道模型用サウンドユニットおよびこれを搭載した鉄道模型車両に係り、特に、鉄道模型車両のサウンド再生に関する。 The present invention relates to a model railway sound unit and a model railway vehicle equipped with the same, and more particularly to sound reproduction of a model railway vehicle.
近年、「走らせて楽しむ」という鉄道模型本来の魅力を訴求すべく、鉄道模型の走行状況やユーザの操作に応じて、実際の鉄道車両が発する音を再現するサウンドシステムが注目されている。例えば、DCC(Digital Command Control)の発展形であるサウンドDCCでは、車両を制御するアドレス付のデジタルコマンドがレールに供給され、アドレスによって指定された車両側は、車速の制御と連動して、加速音、惰行音、減速音などを車載スピーカから出力する。また、車速などを制御する制御機器(パワーユニット)の近傍に外部スピーカを配置し、この外部スピーカの出力を制御機器と連動させることによって、各種の音を再生するシステムも存在する。さらに、スマートフォンで生成した音を近距離無線通信で車両側に送信し、これを車載スピーカから出力するシステムも提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, a sound system that reproduces a sound generated by an actual railway vehicle according to a running condition of a railway model or an operation of a user has been attracting attention in order to promote the original appeal of a railway model such as “run and enjoy”. For example, in a sound DCC, which is an advanced form of DCC (Digital Command Control), a digital command with an address for controlling a vehicle is supplied to a rail, and the vehicle specified by the address accelerates in conjunction with vehicle speed control. Sound, coasting sound, deceleration sound, etc. are output from the in-vehicle speaker. There is also a system that reproduces various sounds by arranging an external speaker near a control device (power unit) for controlling a vehicle speed or the like and linking the output of the external speaker with the control device. Further, a system has been proposed in which a sound generated by a smartphone is transmitted to a vehicle by short-range wireless communication, and the sound is output from a vehicle-mounted speaker.
鉄道模型のサウンド再生に関連する特許文献としては、以下のものが存在する。まず、特許文献1には、鉄道模型車両の車速を設定する駆動電圧の値に応じて、走行音の再生速度を決定し、この再生速度で走行音を制御装置(パワーユニット)に内蔵された外部スピーカから出力する鉄道模型の効果音再生装置が開示されている。また、特許文献2には、変圧器(パワーユニット)側のホーンボタンをユーザが操作した場合、鉄道模型車両に搭載された速度センサによって検知された速度信号に基づいて汽笛などの可変音響(ホーン)を生成し、これを車載スピーカから出力する模型列車ホーン制御システムが開示されている。ここで、速度センサは、線路上を前後に移動する鉄道模型車両の車速を検出するために用いられ、具体的には、鉄道模型車両の車輪軸上に装着されたカム、1つまたは2つのローブチェリースイッチ、および、鉄道模型車両に供給される電圧値を検出する手段が例示されている。
The following are patent documents related to sound reproduction of a railway model. First,
さらに、特許文献3には、サーキット走行競技に供される模型自動車用の加速度検出表示装置が開示されている。具体的には、模型自動車には、一軸または二軸の検出軸を有する加速度センサが搭載されており、この加速度センサによって検知された加速度が所定のしきい値を超えた場合、模型自動車を遠隔操作する操縦者に対して、LEDやブザーなどでコーナリングフォース(いわゆる横G)の限界が通知される。ただし、特許文献3は、コーナリングフォースが問題となるような限界走行に着目したものであって、それよりもはるかに低速な鉄道のスケールスピード(実車換算速度)を基本とする鉄道模型に関するものではない。加えて、鉄道模型は、レール上を走行するがゆえに、路面との摩擦に起因した横すべりなど本来的に起こり得えない。よって、特許文献3は、鉄道模型を射程としたものではない。
Further,
ところで、鉄道模型車両(動力車)は、車両に搭載されたモータで走行するが、電圧に対するモータの回転特性や、モータの動力を車輪に伝達する動力伝達機構(ギア)の抵抗などには、製品によって個体差が存在する。そのため、車両の走行特性、特に、電圧の上昇にともない停車中の動力車が走り出すタイミングや、電圧の低下にともない走行中の動力車が停車するタイミングには、製品によってある程度のばらつきが存在する。また、同一の製品であっても、動力車が牽引する車両数に応じて列車抵抗も変わるため、これに起因した走り出しタイミングなどの違いも無視できない。これらの要因から、モータ駆動用の制御信号(例えば、DC制御における直流電圧値や、PWM制御における電圧パルスのデューティ比)に基づいてサウンド再生を制御する場合、車両の挙動と同期させるべきサウンド再生にズレが生じて、実車どおりに音を再現できない事態が起こり得る。例えば、停車中の車両が走り出す場合、車両が走り始めるよりも前に加速音が鳴り始めたり、車両が走り始めたにもかかわらず加速音が鳴り始めないことは、好ましくない。好ましいのは、停車中の車両が走り始める正にそのタイミングで、加速音が鳴り始めることである。また、走行中の車両が停車する場合、車両が停車するよりも前にブレーキ音が鳴り終わったり、車両が停車したにもかかわらずブレーキ音が鳴り続くことも、好ましくない。好ましいのは、走行中の車両が停止する正にそのタイミングで、ブレーキ音が鳴り終わることである。この点、特許文献2のホーンボタンのようなものをユーザがその都度操作して、車両の挙動と一致するタイミングを見計らってサウンド再生を行えば、再生サウンドのズレは一応解消できる。しかしながら、この場合、ユーザにとって操作が煩雑になるばかりか、サウンド再生のための操作に気が散って、本来の運転に集中できないといった別の問題が生じる。
By the way, a model railway vehicle (powered vehicle) travels with a motor mounted on the vehicle. However, the rotation characteristics of the motor with respect to voltage, the resistance of a power transmission mechanism (gear) that transmits the power of the motor to the wheels, etc. There are individual differences between products. For this reason, there are some variations in the running characteristics of the vehicle, in particular, the timing at which the stopped powered vehicle starts running with an increase in the voltage and the timing at which the stopped powered vehicle stops with the decrease in the voltage. In addition, even with the same product, the train resistance changes according to the number of vehicles towed by the motor vehicle, so that differences in running timing and the like due to this change cannot be ignored. Due to these factors, when sound reproduction is controlled based on a motor drive control signal (for example, a DC voltage value in DC control or a duty ratio of a voltage pulse in PWM control), sound reproduction to be synchronized with the vehicle behavior is controlled. , The sound may not be reproduced as in a real vehicle. For example, when a stopped vehicle starts running, it is not preferable that the acceleration sound starts to sound before the vehicle starts running, or that the acceleration sound does not start to sound even though the vehicle starts running. Preferably, the acceleration sound starts to be emitted just at the timing when the stopped vehicle starts running. Further, when the running vehicle stops, it is not preferable that the brake sound ends before the vehicle stops, or that the brake sound continues to be emitted even though the vehicle stops. Preferably, the brake sound ends at the exact moment when the running vehicle stops. In this regard, if the user operates a button such as the horn button in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生を可能にすることである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to enable sound reproduction synchronized with the behavior of a model railway vehicle without a user's operation.
かかる課題を解決すべく、第1の発明は、レール上を走行する鉄道模型車両に搭載されるサウンドユニットを提供する。このサウンドユニットは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を鉄道模型車両の挙動に応じてリアルタイムで再生するために、少なくとも3軸方向の加速度を検知する加速度センサを有する。 In order to solve such a problem, a first invention provides a sound unit mounted on a model railway vehicle traveling on rails. This sound unit has an acceleration sensor that detects acceleration in at least three axial directions in order to reproduce, in real time, a behavior sound that reproduces a sound generated by the actual behavior of the railway vehicle in accordance with the behavior of the model railway vehicle.
ここで、第1の発明において、上記サウンドユニットは、車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、この集電された電力を蓄電することによって駆動するようにしてもよい。 Here, in the first invention, the sound unit is driven by electric power collected from a rail via wheels provided at a lower portion of the vehicle body, or by storing the collected electric power. You may do so.
第1の発明において、スピーカと、記憶部と、制御部とをさらに設けてもよい。記憶部は、それぞれが鉄道車両の異なる挙動音を規定した複数のサウンドファイルを記憶する。制御部は、加速度センサの検知信号に応じて、記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、このサウンドファイルに基づき生成された挙動音をスピーカより再生させる。 In the first aspect, a speaker, a storage unit, and a control unit may be further provided. The storage unit stores a plurality of sound files each defining a different behavior sound of the railway vehicle. The control unit selectively reads a sound file from the storage unit according to the detection signal of the acceleration sensor, and reproduces a behavior sound generated based on the sound file from a speaker.
第2の発明は、車両本体と、サウンドユニットとを有し、レール上を走行する鉄道模型車両を提供する。サウンドユニットは、車両本体内に設けられ、車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、この集電された電力を蓄電することによって駆動する。サウンドユニットは、スピーカと、加速度センサと、記憶部と、制御部とを有する。加速度センサは、少なくとも3軸方向の加速度を検知する。記憶部は、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定し、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部は、加速度センサの検知信号に応じて、記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、このサウンドファイルに基づき生成された挙動音をスピーカよりリアルタイムで再生させる。 A second invention provides a model railway vehicle that has a vehicle body and a sound unit and travels on rails. The sound unit is provided in the vehicle main body, and is driven by electric power collected from a rail via wheels provided at a lower portion of the vehicle main body, or by storing the collected electric power. The sound unit has a speaker, an acceleration sensor, a storage unit, and a control unit. The acceleration sensor detects acceleration in at least three axial directions. The storage unit stores a plurality of sound files. Each sound file defines a behavior sound that reproduces a sound generated by the actual behavior of the railway vehicle, and the behavior sounds defined by the sound files are different from each other. The control unit selectively reads a sound file from the storage unit according to the detection signal of the acceleration sensor, and reproduces a behavior sound generated based on the sound file from a speaker in real time.
ここで、第1および第2の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に応じて、上記挙動音として、加速音、減速音、惰行音および停車音のいずれかを選択的に再生することが好ましい。この場合、上記制御部は、加速度センサによって検知された車高方向の加速度によって勾配が検知された場合、加速度センサによって検知された車長方向の加速度をしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音のいずれかを選択的に再生することが好ましい。 Here, in the first and second inventions, the control unit is configured to determine any one of an acceleration sound, a deceleration sound, a coasting sound, and a stop sound as the behavior sound in accordance with the acceleration in the vehicle length direction detected by the acceleration sensor. It is preferable to selectively reproduce the data. In this case, when the gradient is detected based on the acceleration in the vehicle height direction detected by the acceleration sensor, the control unit compares the acceleration in the vehicle length direction detected by the acceleration sensor with a threshold value, thereby generating the coasting sound. It is preferable to selectively reproduce any one of the acceleration sound and the deceleration sound.
第1および第2の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に加えて、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比に応じて、上記挙動音を選択的に再生してもよい。 In the first and second inventions, the control unit may be configured to control the behavior sound in accordance with a duty ratio of a voltage pulse supplied to a rail by pulse width modulation in addition to an acceleration in a vehicle length direction detected by an acceleration sensor. May be selectively reproduced.
第1および第2の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車幅方向の加速度に応じて、上記挙動音であるフランジ音を選択的に再生してもよい。この場合、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、互いに周波数が異なる複数のフランジ音のいずれかを選択的に再生してもよい。 In the first and second inventions, the control section may selectively reproduce the flange sound, which is the behavior sound, according to the acceleration in the vehicle width direction detected by the acceleration sensor. In this case, the control unit may selectively reproduce one of a plurality of flange sounds having different frequencies from each other according to the vehicle speed calculated based on the acceleration in the vehicle length direction detected by the acceleration sensor.
第1および第2の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された車速に応じて、上記挙動音であるジョイント音の再生間隔を可変に制御してもよい。また、これに代えて、上記制御部は、加速度センサによって検知された車高方向の加速度に瞬間的な変動パターンが出現した場合、上記挙動音であるジョイント音を再生してもよい。 In the first and second inventions, the control unit variably controls a reproduction interval of the joint sound, which is the behavior sound, according to a vehicle speed calculated based on an acceleration in a vehicle length direction detected by an acceleration sensor. You may. Alternatively, the control unit may reproduce the joint sound as the behavior sound when an instantaneous variation pattern appears in the acceleration in the vehicle height direction detected by the acceleration sensor.
第1および第2の発明において、上記制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度に基づき算出された走行距離に応じて、上記挙動音として、特定のストラクチャーの存在に由来した通過音または反響音を再生してもよい。その際、上記制御部は、算出された走行距離が記憶部に記憶された距離範囲内である場合、上記過音または上記反響音の再生を継続してもよい。また、上記制御部は、鉄道模型車両が走行するレイアウト上に設置された地上子が検知された場合、上記算出された走行距離をリセットすることが好ましい。 In the first and second inventions, the control unit may determine, as the behavior sound, a passage derived from the presence of a specific structure as the behavior sound according to a traveling distance calculated based on the acceleration in a vehicle length direction detected by an acceleration sensor. Sound or reverberation may be reproduced. At this time, when the calculated traveling distance is within the distance range stored in the storage unit, the control unit may continue to reproduce the oversound or the reverberation sound. Further, it is preferable that the control unit resets the calculated traveling distance when a ground child installed on the layout on which the model railway vehicle travels is detected.
本発明によれば、鉄道模型車両内に設けられた加速度センサによって少なくとも3軸方向の加速度を検知することで、鉄道模型車両の実際の挙動をモニタリングする。これにより、動力車の個体差やトレーラの車両数などに関わりなく、サウンド再生を鉄道模型車両の実際の挙動に即応させることが可能となる。その結果、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生が可能になる。 According to the present invention, the actual behavior of a model railway vehicle is monitored by detecting accelerations in at least three axial directions by an acceleration sensor provided in the model railway vehicle. As a result, the sound reproduction can be made to immediately adapt to the actual behavior of the model railway vehicle regardless of the individual differences of the power vehicles, the number of trailer vehicles, and the like. As a result, the sound can be reproduced in synchronization with the behavior of the model railway vehicle without any operation by the user.
図1は、本実施形態に係る鉄道模型車両(動力車)の概略図である。この鉄道模型車両1は、車両本体2と、複数の車輪3と、モータ4とを主体に構成されている。車両本体2は、実際の鉄道車両の外観を模した形状を有しており、車体、窓ガラス、屋根、床下機器といった各種のパーツで構成されている。金属製の車輪3は、車両本体2の下部に設けられており、金属製のレール5と接触してレール5から電力を集電する。モータ4は、車体本体2の内部に設けられており、その駆動力によって車輪3を回転させる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a model railway vehicle (motor vehicle) according to the present embodiment. The
モータ4への給電は、レール5、車輪3および集電機構6を介して行われる。まず、外部の制御機器によってレール5に電力が供給される。レール5に供給された電力は、レール5と常時接触している車輪3によって集電され、集電機構6を介してモータ4に供給される。これによって、モータ4が回転して、電力に応じた駆動力が発生する。モータ4の駆動力は、動力伝達機構7を介して車輪3に伝達され、これによって、鉄道模型車両1がレール5上を走行する。鉄道模型車両1の制御方式としては、直流電圧の値そのものを0〜12Vの範囲で可変に設定するDC制御(直流制御)、電圧パルスのデューティ比を可変に設定するPWM制御(パルス幅変調制御)、鉄道模型車両1(より正確には車載デコーダ)を指定するアドレス付のデジタルコマンドを12V程度の交流電圧に重畳するDCC(Digital Command Control)などが存在するが、いずれの制御方式を採用してもよい。
Power is supplied to the
鉄道模型車両1はサウンド再生機能を有しており、これを実現するために、車体本体2の内部(例えば室内灯ユニットの設置スペースなど)にはサウンドユニット8が搭載されている。本実施形態において、サウンドユニット8は、車輪3および集電機構6を介してレール5より集電された電力によって、あるいは、この電力をコンデンサに一時的に蓄電することによって駆動する。ただし、これに代えて、サウンドユニット8に内蔵された電池を用いて、サウンドユニット8を駆動させてもよい。サウンドユニット8は、スピーカ8aを備えており、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を鉄道模型車両1の挙動に応じてリアルタイムで再生する。スピーカ8aは、サウンドユニット8が備える箱状の筐体に取り付けられており、この筐体は、スピーカ8aのエンクロージャーとしても機能する。なお、図1は、サウンドユニット8を動力車に搭載した例を示しているが、モータ4を備えないトレーラ(被牽引車)に搭載してもよい。
The
以下、図1に示したように、鉄道模型車両1の車長方向(前後方向)を「X」方向、車幅方向(左右方向)を「Y」方向、車高方向(高さ方向)を「Z」方向とそれぞれ定義する。
Hereinafter, as shown in FIG. 1, the vehicle length direction (front-rear direction) of the
図2は、サウンドユニット8のブロック構成図である。サウンドユニット8は、上述したスピーカ8aの他に、加速度センサ8bと、ローパスフィルタ8cと、記憶部8dと、制御部8eと、切替スイッチ8fと、電源部8gとを有する。加速度センサ8bは、少なくとも3軸方向の加速度、すなわち、車長方向の「X加速度」、車幅方向の「Y加速度」、車高方向の「Z加速度」を検知し、これに応じた検知信号を出力する。加速度センサ8gは、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型のいずれのタイプであってもよいが、スマートフォンなどで広く採用されているMEMS加速度センサは、小型、安価かつ高感度であるため、本実施形態としての用途に適している。また、最近では、6軸加速度センサなども容易に入手可能であり、このような3軸よりも多軸化されたものを加速度センサ8bとして用いてもよい。
FIG. 2 is a block diagram of the
サウンドユニット8によって再生される音(挙動音を含む。)は、加速度センサ8bの検知信号に基づいて決定される。図3は、各軸方向と挙動音との関係を示す図である。まず、X方向については、鉄道模型車両1の加減速の程度を示すX加速度、X加速度を1回積分することによって算出される車速V、および、X加速度を2回積分することによって算出される走行距離Dといったファクターが存在し、それぞれのファクターに応じて特定の挙動音が選択される。X加速度は、走行状態音(停車音、加速音、惰行音または減速音)を選択するために用いられる。また、車速Vは、ジョイント音の再生間隔や、気動車の加速音(変速段音または直結段音)を選択するために用いられる。さらに、走行距離Dは、鉄橋やトンネルなどのストラクチャーに起因した通過音や反響音を選択するために用いられる。
The sound (including the behavior sound) reproduced by the
また、Y方向については、Y加速度によってカーブやポイントの通過が検知される。例えば、Y加速度がプラスの場合には左カーブ、マイナスの場合には右カーブ、曲率はY加速度の大きさ(絶対値)として検知できる。Y加速度は、フランジ音を選択するために用いられる。さらに、Z方向については、Z加速度によって勾配の有無が検知される。具体的には、Z加速度が1G(Gは重力加速度)の場合には平坦、1Gよりも小さい場合には勾配とそれぞれ判断され、勾配がきつくなるほど1Gからの差(ズレ量)が大きくなる。Z加速度は、X加速度と併用され、勾配を考慮した走行状態音(惰行音、加速音または減速音)を選択するために用いられる。 In the Y direction, the passage of a curve or a point is detected based on the Y acceleration. For example, when the Y acceleration is positive, the left curve can be detected, and when the Y acceleration is negative, the right curve can be detected, and the curvature can be detected as the magnitude (absolute value) of the Y acceleration. The Y acceleration is used to select the flange sound. Further, in the Z direction, the presence or absence of a gradient is detected based on the Z acceleration. More specifically, when the Z acceleration is 1 G (G is a gravitational acceleration), it is determined to be flat when the Z acceleration is smaller than 1 G, and the difference (shift amount) from 1 G increases as the gradient becomes steeper. The Z acceleration is used together with the X acceleration to select a running state sound (coasting sound, acceleration sound or deceleration sound) in consideration of the gradient.
ローパスフィルタ8cは、加速度センサ8bの検知信号に対してローパスフィルタ処理を施し、モータ4の駆動に起因した振動などの高周波ノイズを除去する。ローパスフィルタ処理が施された検知信号は、制御部8eに出力される。なお、ローパスフィルタ処理は、マイコン側でソフトウェア的に処理することも可能なので、物理的な構成として、制御部8eとしてのマイコンがローパスフィルタ8cの機能も担っていてもよい。
The low-pass filter 8c performs a low-pass filter process on the detection signal of the
記憶部8dには、それぞれが異なる挙動音を規定した各種のサウンドファイル、および、それぞれが異なるユーザ操作音を規定した各種のサウンドファイルが記憶されている。サウンドファイルのフォーマットは、AVIやMP3などの圧縮形式、WAVなどの非圧縮形式のいずれでもよい。また、この記憶部8dには、ユーザによって定義された内容(例えば、図11に示す「d1〜d2=鉄橋通過音」など)も記憶されている。記憶部8dは、パーソナルコンピュータ(PC)などの外部装置による記憶内容の書き換えを可能にすべく、マイクロSDカードのように、サウンドユニット8から着脱自在であってもよい。
The
記憶部8dに記憶されている多数のサウンドファイルのうち、車種や車両形式に固有のものについては、車種・車両形式別のサウンドファイルセットとしてまとめられている。図4は、サウンドファイルセットの車種別一覧表である。鉄道模型車両1の走行ステージ(走行状態)は、停車時、加速時、惰行時、減速時といった4つに大別されるが、それぞれの走行ステージにおける挙動音は車種によって大きく相違する(さらに言えば、同一車種でも、車両形式によって相違する。)。具体的には、番号「1」は、電車(新型)の挙動音を規定しており、主電動機の回転音(車速に応じた音質の変化に含む。)と、送風機の定常的な音とを主体とする。番号「2」は、電車(旧型)の挙動音を規定しており、釣り掛けモータの回転音(車速に応じた音質の変化および惰行音の切り替えを含む。)と、送風機の定常的な音とを主体とする。また、番号「3」は、気動車の挙動音を規定しており、ディーゼル機関の駆動音(アイドル音の切り替えを含む。)を主体とする。気動車固有の特徴としては、加速時の挙動音(加速音)として、低速時に再生される「変速段音」と、高速時に再生される「直結段音」との切り替えが挙げられる。さらに、番号「4」は、蒸気機関車の挙動音を規定しており、ドラフト音(車速に応じた音間隔の変化を含む。)を主体とする。なお、新型電気機関車は電車(新型)、旧型電気機関車は電車(旧型)、ディーゼル機関車は気動車にそれぞれ準じるものとする。
Of the many sound files stored in the
同図の表において、「その他」に分類されたコンプレッサ音や吐出し音は、基本的に、鉄道模型車両1の走行ステージに依存することなく、ランダムで再生される。車種・車両形式別のサウンドセット「1」〜「4」の選択は、ユーザが切替スイッチ8fを操作することによって行われる。
In the table shown in the figure, the compressor sounds and the discharge sounds classified as “others” are basically reproduced randomly without depending on the traveling stage of the
なお、走行ステージが移行する場合、前後の挙動音を違和感なく繋ぐために、過渡的な挙動音を挿入してもよい。また、上記4つの走行ステージ以外に「始動時」や「停止時」を追加し、その状態の音(例えば、電動発電機やディーゼル機関の始動音/停止音など)を定義してもよい。 When the traveling stage shifts, a transient behavior sound may be inserted in order to connect the preceding and following behavior sounds without discomfort. In addition, “at start” and “at stop” may be added in addition to the above four traveling stages, and the sound of the state (for example, start / stop sound of a motor generator or a diesel engine) may be defined.
制御部8eは、加速度センサ8bの検知信号に応じて、記憶部8dからサウンドファイルを選択的に読み出す。そして、読み出されたサウンドファイルに対して、圧縮フォーマットの伸張処理、再生速度の調整、音の変調などの処理を必要に応じて行うことで挙動音が生成される。生成された挙動音は、予め割り当てられたいずれかのチャンネルCH1〜CH4に出力される。そして、これらのチャンネルCH1〜CH4の音が合成され、この合成音が最終的な出力音となってスピーカ8aから出力される。なお、後述するように、制御部8eは、サウンド再生を制御するための補完的な情報として、モータ駆動用の制御信号(例えばDC制御における直流電圧値やPWM制御における電圧パルスのデューティ比)や、車載センサからのセンサ信号なども、必要に応じて参照する。
The control unit 8e selectively reads a sound file from the
電源部8gは、サウンドユニット8に対して電力を供給する。ここで考慮すべきは、鉄道模型車両1の停車中における電力の確保である。この問題は、停車時の直流電圧が0VとなるDC制御や、停車時のデューティ比が0%となる単純なPWM制御(常点灯に非対応)において顕在化する。これらの制御を採用する場合、電源部8gとして、電池をサウンドユニット8に内蔵する必要がある。その際、レイアウト側に設置された電磁誘導式の充電装置を用いて、車両側の電池を無接点充電する仕組みを導入すれば、ユーザによる電池交換の手間を解消できる。一方、DCCや、常点灯に対応したPWM制御を採用する場合、DC制御などとは異なり、レール5に電力が常時供給されているため、電池を用いなくても、レール5からの集電のみで必要な電力を賄うことができる。ただし、サウンドユニット8の安定動作という観点でいえば、電源部8gとしてコンデンサを設け、レール5より集電された電力をコンデンサにて一時的に蓄電し、この蓄電された電力に基づいてサウンドユニット8を駆動させることが好ましい。
The
図5は、鉄道模型車両1(動力車)単独で構成された、あるいは、これが編成中に組み込まれた列車Aが走行するレイアウトの一例を示す図であり、図6は、このレイアウトの走行時におけるサウンド再生のタイミングチャートである。ここで、サウンドユニット8によって再生される各種の音のうち、「始動音」、「停車音」、「加速音」、「惰行音」および「減速音」などはチャンネルCH1、「フランジ音」はチャンネルCH2、「ジョイント音」はチャンネルCH3に割り当てられている。また、チャンネルCH4は、「ユーザ操作音」を再生するためにのみ割り当てられている。ユーザ操作音は、列車A(鉄道模型車両1)の挙動に関わりなく、ユーザが制御機器側のボタンを操作することによって、再生が指示される音であり、例えば、汽笛、ATS作動音、客用ドアの開閉音、車内放送(例えば「アルプスの牧場」のオルゴール音)などが挙げられる。なお、これらのユーザ操作音は、実際の鉄道車両より発せられる音を再現したものではあるが、実際の鉄道車両の「挙動」、すなわち、走行などの動きによって発せられるものではない。よって、本明細書において、「挙動音」は、ユーザ操作音を含めて、ユーザの操作を前提に再生される音(加速度センサ8bによって検知される車両の動きに依存しない音)を含まないものとする。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a layout in which a train A composed of the model railway vehicle 1 (powered vehicle) alone or in which the train A is incorporated during formation travels, and FIG. 6 is a timing chart of sound reproduction in FIG. Here, among various sounds reproduced by the
まず、ユーザが制御機器の電源を投入してレール5への通電が開始されると、タイミングt0において、電動発電機やディーゼル機関などの「始動音」の再生が開始される。そして、「始動音」が所定の時間だけ継続すると、再生される音は「始動音」から「停車音」に変化する。
First, when the user turns on the power of the control device to start energization of the
タイミングt1において、ホームに停車中の列車Aが走り始めると、X加速度が0からプラス(加速)に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「停車音」から「加速音」に変化する。「加速音」の再生は、X加速度がプラス(加速)である限り継続する。 At the timing t1, when the train A stopped at the platform starts running, the X acceleration changes from 0 to plus (acceleration). With this change as a trigger, the reproduced sound changes from “stop sound” to “acceleration sound”. The reproduction of the “acceleration sound” continues as long as the X acceleration is positive (acceleration).
タイミングt2において、加速中の列車Aがポイントに差しかかると、ポイントを渡り終えるタイミングt3までの間、所定のしきい値を超えた比較的大きなY加速度が発生する。Y加速度が所定のしきい値以上の場合、「加速音」の出力先とは別のチャンネルCH2に「フランジ音」が出力される。その結果、期間t2〜t3において、「加速音」と「フランジ音」との合成音が再生される。 When the accelerating train A reaches the point at the timing t2, a relatively large Y acceleration exceeding a predetermined threshold is generated until the timing t3 when the train A crosses the point. When the Y acceleration is equal to or greater than the predetermined threshold, the “flange sound” is output to a channel CH2 different from the output destination of the “acceleration sound”. As a result, a synthesized sound of the "acceleration sound" and the "flange sound" is reproduced in the period t2 to t3.
タイミングt4において、加速中の列車Aが一定速(等速)に転じると、X加速度がプラス(加速)から0に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「加速音」から「惰行音」に変化する。「惰行音」の再生は、X加速度が0または僅かなマイナスである限り継続する(0≧X加速度>マイナスしきい値)。 At the timing t4, when the accelerating train A changes to a constant speed (constant speed), the X acceleration changes from plus (acceleration) to zero. With this change as a trigger, the reproduced sound changes from “acceleration sound” to “coasting sound”. The reproduction of the “coasting sound” continues as long as the X acceleration is 0 or slightly negative (0 ≧ X acceleration> minus threshold).
タイミングt5において、惰行中の列車Aの車速Vが減速し始めると、X加速度が0からマイナス(減速)に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「惰行音」から「減速音」に変化する。「減速音」の再生は、X加速度がマイナスである限り継続する(X加速度≦マイナスしきい値)。 At the timing t5, when the vehicle speed V of the coasting train A starts to decelerate, the X acceleration changes from 0 to minus (deceleration). With this change as a trigger, the reproduced sound changes from “coasting sound” to “deceleration sound”. The reproduction of the “deceleration sound” continues as long as the X acceleration is negative (X acceleration ≦ minus threshold).
タイミングt6において、減速中の列車Aがポイントに差しかかると、ポイントを渡り終えるタイミングt7までの間、所定のしきい値を超えた比較的大きなY加速度が発生する。Y加速度が所定のしきい値以上の場合、「減速音」の出力先とは別のチャンネルCH2に「フランジ音」が出力される。その結果、期間t6〜t7において、「減速音」と「フランジ音」との合成音が再生される。 When the decelerating train A reaches the point at the timing t6, a relatively large Y acceleration exceeding a predetermined threshold is generated until the timing t7 when the train A crosses the point. When the Y acceleration is equal to or larger than the predetermined threshold, the “flange sound” is output to a channel CH2 different from the output destination of the “deceleration sound”. As a result, in the period t6 to t7, a synthesized sound of the "deceleration sound" and the "flange sound" is reproduced.
タイミングt8において、減速中の列車Aがホームで停車すると、X加速度がマイナス(減速)から0に変化する。この変化をトリガとして、再生される音は「減速音」から「停車音」に変化する。その際、車速Vをモニタリングして、車速Vが0になる停車直前にブレーキ音が再生される。 At the timing t8, when the train A that is decelerating stops at the platform, the X acceleration changes from minus (deceleration) to zero. With this change as a trigger, the reproduced sound changes from “deceleration sound” to “stop sound”. At this time, the vehicle speed V is monitored, and a brake sound is reproduced immediately before the vehicle stops at which the vehicle speed V becomes zero.
また、列車Aが走行している期間t1〜t8では、チャンネルCH3に「ジョイント音」が出力される。その結果、上述した挙動音に更に「ジョイント音」が付加された合成音が再生される。ただし、「ジョイント音」は、ロングレール走行時などを再現すべく、ユーザの選択によって付加しないようにしてもよい。 In the period t1 to t8 during which the train A is running, a “joint sound” is output to the channel CH3. As a result, a synthesized sound in which a “joint sound” is added to the behavior sound described above is reproduced. However, the “joint sound” may not be added by the user's selection in order to reproduce the time of running on a long rail.
ここで、ジョイント音とは、図1に示したように、レール5の繋ぎ目であるジョイント5aを車輪3が通過する際に生じる音であり、ジョイント音の繰り返し間隔は、鉄道模型車両1の速度に依存する。よって、ジョイント音を再生する場合、低速では間隔を長く、高速では間隔を短くする必要がある。これを実現すべく、第1の制御手法として、制御部8eは、加速度センサ8bによって検知されたX加速度に基づいて車速Vを算出し、この車速Vに応じてジョイント音の再生間隔を制御する。これにより、車速Vに応じたジョイント音の規則正しい繰り返しを再現できる。
Here, as shown in FIG. 1, the joint sound is a sound generated when the
しかしながら、第1の制御手法の欠点として、ポイント通過時のような、ジョイント音の不規則な繰り返しまでは再現できない。これを解消すべく、第2の制御手法として、制御部8eは、加速度センサ8bによって検知されたZ加速度をモニタリングすることで、車輪3がジョイント5aを通過したかどうかを判断し、この通過タイミング毎に1回のジョイント音を再生する。図1に示したように、ジョイント5aではレール5の踏面に、レールの繋ぎ目の隙間に起因した若干の段差(凹み)が存在する。そのため、車輪3がジョイント5aを通過する場合、Z加速度の特性として、レール5の踏面上の車輪3が段差に落ち込む過程で1Gを下回り、その直後、段差に落ち込んだ車輪3がレール5の踏面に乗り上げる過程で1Gを上回るといった瞬間的な変動パターンが生じる。そこで、本実施形態では、このような瞬間的な変動パターンが検知された場合、車輪3がジョイント5aを通過したものと判断して、そのタイミングで1回のジョイント音を再生する。鉄道模型車両1が備える台車が2つ(合計4つの車輪)の場合、1カ所のジョイント5aについて、合計4回の規則的なジョイント音が再生される。また、ポイントを通過する際には、ジョイント5aの段差のみならず、フログの段差においても瞬間的な変動パターンが出現するため、この変動パターンが検知されたタイミングにおいてもジョイント音が再生される。これにより、ポイント通過時のような、ジョイント音の不規則な繰り返しまで再現できる。
However, as a disadvantage of the first control method, it is not possible to reproduce even an irregular repetition of a joint sound such as when passing a point. In order to solve this, as a second control method, the control unit 8e determines whether or not the
なお、第2の制御手法では、ジョイント5aの段差が微少の場合、加速度センサ8bの検知精度によっては、Z加速度の瞬間的な変動が有効に出現せず、ジョイント5aの通過を判断できない可能性が懸念される。そこで、鉄道模型車両1の通過に支障がない範囲で、ジョイント5aにおけるレール同士の繋ぎ目を広げるか、あるいは、レール端の上部を斜めに面取りするなどして、Z加速度の瞬間的な変動が有効に出現するようにしてもよい。
In the second control method, when the step of the joint 5a is very small, depending on the detection accuracy of the
また、ジョイント通過時の別の加速度特性として、Z加速度の瞬間的な変動と同じタイミングで、X加速度やY加速度についても瞬間的な変動(前後や左右の振れ)が生じる傾向がある。そこで、第2の制御手法において、Z加速度の瞬間的な変動が生じた場合、これと同じタイミングでX加速度およびY加速度の少なくとも一方についても瞬間的な変動が生じたことを条件に、ジョイント5aを通過したものと判断してもよい。 Further, as another acceleration characteristic at the time of passing through the joint, there is a tendency that instantaneous fluctuations (back-and-forth and left-right shakes) also occur in the X acceleration and the Y acceleration at the same timing as the instantaneous fluctuation of the Z acceleration. Therefore, in the second control method, when the instantaneous variation of the Z acceleration occurs, the joint 5a is provided on the condition that an instantaneous variation occurs in at least one of the X acceleration and the Y acceleration at the same timing. May be determined to have passed.
図7は、フランジ音の再生条件を示す表である。実際の鉄道車両では、高速になるにつれて、フランジ音は高周波側にシフトする。これを再現すべく、制御部8eは、車速Vに応じて、周波数が異なる複数のフランジ音を選択的に再生する。フランジ音としては、一例として、低速用の低周波なフランジ音、および、高速用の高周波なフランジ音の2種類が用意されており、Y加速度および車速Vに応じて選択的に再生される。具体的には、Y加速度がしきい値以上で、かつ、車速Vがしきい値未満の場合には、低速用のフランジ音が再生される。その際、低速用のフランジ音として複数のパターンを用意しておき、いずれかのパターンをランダムで再生すれば、バリエーションに富んだフランジ音を再現できる。一方、Y加速度がしきい値以上で、かつ、車速Vがしきい値以上の場合には、高速用のフランジ音が再生される。低速用のフランジ音と同様、高速用のフランジ音についても複数のパターンを用意しておき、いずれかをランダムで再生してもよい。なお、フランジ音は低速用および高速用の2種類に限定されるものではなく、互いに周波数が異なる3種類以上のフランジ音を選択的に再生してもよい。 FIG. 7 is a table showing reproduction conditions of the flange sound. In an actual railway vehicle, the flange sound shifts to a higher frequency side as the speed increases. In order to reproduce this, the control unit 8e selectively reproduces a plurality of flange sounds having different frequencies according to the vehicle speed V. As the flange sound, for example, two types of low-frequency flange sound for low speed and high-frequency flange sound for high speed are prepared, and are selectively reproduced according to the Y acceleration and the vehicle speed V. Specifically, when the Y acceleration is equal to or more than the threshold value and the vehicle speed V is less than the threshold value, a low-speed flange sound is reproduced. At this time, a plurality of patterns are prepared as low-speed flange sounds, and if any of the patterns is reproduced at random, a variety of flange sounds can be reproduced. On the other hand, when the Y acceleration is equal to or higher than the threshold value and the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value, a high-speed flange sound is reproduced. Like the low-speed flange sound, a plurality of patterns may be prepared for the high-speed flange sound, and one of the patterns may be reproduced at random. Note that the flange sound is not limited to two types for low speed and high speed, and three or more types of flange sound having different frequencies may be selectively reproduced.
図5に例示したレイアウトは平坦区間のみで構成されているが、レイアウト中に勾配区間が存在することも多い。よって、リアリティを高めるためには、勾配区間に対応した走行状態音を再現することが望まれる。上述したように、勾配区間の有無は、Z加速度が1Gよりも小さくなったか否かによって判断することができる。本実施形態において、制御部8eは、加速度センサ8bによって検知されたZ加速度に応じて勾配を検知し、X加速度を所定のしきい値と比較することによって、惰行音、加速音および減速音を選択的に再生する。具体的には、以下の選択規則に基づいて挙動音が選択される。
Although the layout illustrated in FIG. 5 includes only flat sections, a gradient section often exists in the layout. Therefore, in order to enhance the reality, it is desired to reproduce the traveling state sound corresponding to the gradient section. As described above, the presence or absence of the gradient section can be determined based on whether or not the Z acceleration has become smaller than 1G. In the present embodiment, the control unit 8e detects a gradient according to the Z acceleration detected by the
[勾配時の選択規則]
X加速度 > 上限値TH1(TH1>0) 「加速音」
上限値TH1 ≧ X加速度 ≧ 下限値TH2 「惰行音」
X加速度 < 下限値TH2(TH2<0) 「減速音」
[Gradient selection rules]
X acceleration> upper limit value TH1 (TH1> 0) "acceleration sound"
Upper limit value TH1 ≧ X acceleration ≧ Lower limit value TH2 “Coasting sound”
X acceleration <lower limit value TH2 (TH2 <0) "Deceleration sound"
図8は、上り勾配時におけるサウンド再生のタイミングチャートである。X加速度が上限値TH1よりも大きい場合(ケース(a))、意図的な加速とみなして、「加速音」が再生される。また、X加速度が上限値TH1から下限値TH2の範囲内である場合(ケース(b))、上り勾配によるX加速度の変動とみなして、「惰行音」が再生される。さらに、X加速度が下限値TH2よりも小さい場合(ケース(c))、意図的な減速とみなして、「減速音」が再生される。 FIG. 8 is a timing chart of sound reproduction at the time of ascending gradient. When the X acceleration is larger than the upper limit value TH1 (case (a)), the acceleration is regarded as intentional acceleration and the “acceleration sound” is reproduced. When the X acceleration is within the range from the upper limit value TH1 to the lower limit value TH2 (case (b)), it is regarded as a change in the X acceleration due to the upward gradient, and the “coasting sound” is reproduced. Further, when the X acceleration is smaller than the lower limit value TH2 (case (c)), it is regarded as intentional deceleration, and a “deceleration sound” is reproduced.
図9は、下り勾配時におけるサウンド再生のタイミングチャートである。X加速度が上限値TH1よりも大きい場合(ケース(d))、意図的な加速とみなして、「加速音」が再生される。また、X加速度が上限値TH1から下限値TH2の範囲内である場合(ケース(e))、下り勾配による加速の変動とみなして、「惰行音」が再生される。さらに、X加速度が下限値TH2よりも小さい場合(ケース(f))、意図的な減速とみなして、「減速音」が再生される。 FIG. 9 is a timing chart of sound reproduction at the time of descending gradient. When the X acceleration is larger than the upper limit value TH1 (case (d)), the acceleration is regarded as intentional acceleration and the “acceleration sound” is reproduced. When the X acceleration is within the range from the upper limit value TH1 to the lower limit value TH2 (case (e)), the “coasting sound” is reproduced, assuming that the acceleration changes due to the downward slope. Further, when the X acceleration is smaller than the lower limit value TH2 (case (f)), it is regarded as intentional deceleration, and a “deceleration sound” is reproduced.
すなわち、上り勾配に起因したX加速度の減少分を見越した上限値TH1と、下り勾配に起因したX加速度の増大分を見越した下限値TH2を予め設定しておき、勾配走行時におけるX加速度がTH1〜TH2の範囲内であれば、鉄道模型車両1の走行状態は惰行であると判断される。なお、これらのしきい値TH1,TH2は、Z加速度の程度、換言すれば、勾配の程度に応じて可変に設定してもよい。また、X加速度のみならず、モータ駆動用の制御信号の変化も併せてモニタリングすれば、勾配走行時の挙動音をよりきめ細かく、かつ、より高いリアリティで再現することができる。
That is, an upper limit value TH1 in anticipation of a decrease in X acceleration due to an upward gradient and a lower limit value TH2 in anticipation of an increase in X acceleration due to a downward gradient are set in advance. If it is within the range of TH1 to TH2, it is determined that the running state of the
図6の説明から理解できるように、平坦時における加速音の再生開始タイミングは、基本的に、X加速度が0からプラス(逆走時にはマイナス)に変化するタイミングとして規定される。これは、新型電車、旧型電車、蒸気機関車については実車の挙動音と整合するが、例外的に、気動車については実際の挙動音と整合しない。実際の気動車は、停車状態において、最初にディーゼル機関が吹き上がり、これに遅れて車両が走り始めるからである。よって、気動車の挙動音を正確に再現するのであれば、X加速度が0からプラス(またはマイナス)に変化するタイミングよりも前に、加速音の再生を開始させることが好ましい。そこで、本実施形態では、常点灯に対応したPWM制御において、レールに供給された電圧のデューティ比の変化をモニタリングすることで、車両の走り出しに先立つ加速音の再生を実現する。図1に示したように、サウンドユニット8の制御部8eには、パルス幅変調された電圧パルスが制御信号として入力される。
As can be understood from the description of FIG. 6, the reproduction start timing of the acceleration sound in the flat state is basically defined as the timing at which the X acceleration changes from 0 to plus (minus during reverse running). This is consistent with the behavior sound of a real train for a new train, an old train, and a steam locomotive, but exceptionally does not match the actual behavior sound of a diesel car. This is because, in an actual diesel vehicle, in a stopped state, the diesel engine first blows up, and the vehicle starts running with a delay. Therefore, in order to accurately reproduce the behavior sound of the diesel car, it is preferable to start the reproduction of the acceleration sound before the timing at which the X acceleration changes from 0 to plus (or minus). Therefore, in the present embodiment, in the PWM control corresponding to the normal lighting, the change in the duty ratio of the voltage supplied to the rail is monitored to reproduce the acceleration sound prior to the start of the vehicle. As shown in FIG. 1, the pulse width-modulated voltage pulse is input to the control unit 8 e of the
図10は、常点灯に対応したPWM制御における電圧パルスの説明図である。このPWM制御では、パルス幅変調された車速制御用のパルスに対して、更に、高周波パルスが重畳される。一例として、パルス幅変調の変調周期は50Hz、高周波パルスの周波数は20KHzである。一般に、LED等の発光体は、電圧の変化に即座に反応するのに対して、駆動用のモータ4は、発光体よりも反応に時間が掛かる。よって、車両に搭載されたモータ4が動き出さない程度に周波数が高いパルスを重畳すれば、モータ4を駆動させることなく、発光体のみを点灯させることができる。加速音の再生開始は、電圧パルスのデューティ比が最小の状態(最小パルス幅)から増大したことを検知したタイミングで行われる。このタイミングにおいて、鉄道模型車両1は未だ停車している状態なので、鉄道模型車両1の走り出しに先立ち、加速音を再生させることができる。その後、電圧パルスのデューティ比がある程度増大すると、加速音を既に再生している鉄道模型車両1が走り始める。
FIG. 10 is an explanatory diagram of voltage pulses in PWM control corresponding to normal lighting. In this PWM control, a high-frequency pulse is further superimposed on the pulse width-modulated pulse for vehicle speed control. As an example, the modulation period of the pulse width modulation is 50 Hz, and the frequency of the high frequency pulse is 20 KHz. Generally, a light-emitting body such as an LED responds immediately to a change in voltage, whereas a
図11は、走行距離Dに基づくサウンド再生の説明図である。実際の鉄道では、車両が鉄橋を通過する際、通常の線路の走行音とは異なる独特の鉄橋通過音が発生する。同様に、トンネルを通過する際にも独特のトンネル反響音が発生する。したがって、鉄道模型のレイアウトに鉄橋やトンネルなどのストラクチャーが存在する場合、鉄橋通過音やトンネル反響音を挙動音として再生できれば、リアリティをより高めることができる。そこで、本実施形態では、X加速度に基づいて鉄道模型車両1の走行距離Dを算出して、この走行距離Dをモニタリングすることによって、このような挙動音の再生を行う。具体的には、レイアウト上の所定の位置に地上子9(RFIDタグなど)を設置すると共に、鉄道模型車両1内に地上子9を検知するための位置センサ(RFIDリーダなど)を設ける。地上子9としてRFIDタグを用いる場合、RFIDタグより読み出された識別情報によってRFIDタグを個別に識別できるので、複数のRFIDタグをレイアウト上に設置してもよい。図1に示したように、サウンドユニット8の制御部8eには、位置センサからのセンサ信号が入力される。また、サウンドユニット8の記憶部8dには、ユーザによって定義された情報として、鉄橋通過音などの再生が実行される距離範囲d1〜d2が記憶されている。鉄橋通過音などの再生を開始する距離d1、および、この再生を終了する距離d2は、地上子9の位置を基準とした距離として定義される。
FIG. 11 is an explanatory diagram of sound reproduction based on the traveling distance D. In an actual railway, when a vehicle passes through a railway bridge, a unique railway bridge passing sound different from a normal track running sound is generated. Similarly, a unique tunnel reverberation is generated when passing through a tunnel. Therefore, when a structure such as an iron bridge or a tunnel exists in the layout of the railway model, the reality can be further enhanced if the sound of passing through the iron bridge or the reverberation sound of the tunnel can be reproduced as a behavior sound. Therefore, in the present embodiment, such a behavior sound is reproduced by calculating the traveling distance D of the
レイアウトを走行している列車Aが地上子9を検知した場合、制御部8eは、走行距離Dを0にリセットした上で、X加速度に基づいて走行距離Dを新たに算出していく。そして、走行距離Dがd1に到達したタイミングで鉄橋通過音の再生を開始し、これがd2に到達したタイミングで鉄橋通過音の再生を終了する。これにより、レイアウトにおける鉄橋の配置場所で、鉄橋通過音を適切に再生することができる。
When the train A running on the layout detects the
以上のような、走行距離Dによって特定のストラクチャーの存在に起因した音の再生手法は、鉄橋通過音の他に、トンネルに由来した反響音の再生、または、線路側方に存在する壁や土手などに由来した反響音の再生についても、同様に適用することができる。 As described above, the method of reproducing a sound caused by the existence of a specific structure depending on the traveling distance D includes a method of reproducing a reverberation sound originating from a tunnel or a wall or a bank existing on the side of a track in addition to a sound passing through an iron bridge. The same can be applied to the reproduction of a reverberation sound derived from the above.
図12は、サウンドユニットを用いたネットワークシステムのブロック構成図である。このサウンドユニット8’が図2の構成と異なる点は、第1に、サウンドユニット8’は、加速度センサ8b、ローパスフィルタ8cおよび電源部8gを有し、それ以外はサウンド再生装置10に委ねている点である。すなわち、記憶部8d、制御部8eおよびスピーカ8aについてはサウンド再生装置10が備えている。第2に、サウンドユニット8’とサウンド再生装置10との間で無線通信を行うために、それぞれが無線通信部8h,8iが備えている。第3に、制御部に入力されるセンサ信号は、レイアウト上に設置された地上子を検知する車両側センサからの信号ではなく、鉄道模型車両1の通過を検知するレイアウト側センサからの信号である。レイアウト側センサとしては、例えば、車両側の車輪3と接触することで電気的特性が変化する接触センサ、車両側に搭載されたRFIDタグを読み取るRFIDリーダ、赤外線センサなどを用いることができる。それ以外については、基本的に図2の構成と同様なので、同一の符号を付してここでの説明を省略する。このようなネットワーク型の構成であっても、図2に示したスタンドアロン型の構成と同様、鉄道模型車両1の挙動に応じたサウンド再生を実現できる。
FIG. 12 is a block diagram of a network system using a sound unit. The difference between this
このように、本実施形態によれば、鉄道模型車両1に搭載された加速度センサ8bによって、少なくとも3軸方向の加速度(X加速度、Y加速度、Z加速度)を検知する。これにより、実効電圧に対するモータ4の回転特性、動力伝達機構7の抵抗、あるいは、列車抵抗などに関わりなく、鉄道模型車両1の実際の挙動を正確にモニタリングでき、この挙動にサウンド再生を即応させることが可能となる。その結果、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した各種の挙動音について、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両1の挙動と同期したサウンド再生が可能になる。また、サウンド制御に関するユーザの負担が軽減できると共に、ユーザは、サウンド再生のための操作を気にすることなく、本来の運転に集中することができる。
As described above, according to the present embodiment, accelerations (X acceleration, Y acceleration, Z acceleration) in at least three axial directions are detected by the
また、本実施形態によれば、加速度センサ8bによって検知されたX加速度をモニタリングすることで、鉄道模型車両1の挙動音として、停車音、加速音、惰行音、減速音などの走行状態音を再現することができる。特に、停車中の車両が走り出す場合には、停車中の車両が走り始めるタイミングで加速音の再生を開始でき、走行中の車両が停車する場合には、走行中の車両が停止するタイミングでブレーキ音の再生を終了できる。
Further, according to the present embodiment, by monitoring the X acceleration detected by the
また、本実施形態によれば、加速度センサ8bによって検知されたY加速度にモニタリングすることで、鉄道模型車両1の挙動音として、カーブやポイントなどで発生するフランジ音を再現することができる。
Further, according to the present embodiment, by monitoring the Y acceleration detected by the
また、本実施形態によれば、加速度センサ8bによって検知されたX加速度に基づき算出される車速V、または、Z加速度の瞬間的な変動をモニタリングすることで、鉄道模型車両1の挙動音として、速度に応じた再生間隔でジョイント音を再現することができる。
Further, according to the present embodiment, by monitoring the instantaneous fluctuation of the vehicle speed V or the Z acceleration calculated based on the X acceleration detected by the
また、本実施形態によれば、Z加速度によって勾配の有無を判断し、加速度センサ8bによって検知されたX加速度をしきい値TH1,TH2と比較することによって、鉄道模型車両1が勾配を走行する際の挙動音(走行状態音)を再現することができる。
Also, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、加速度センサ6bによって検知されたX加速度に基づき算出される走行距離Dをモニタリングすることで、鉄橋やトンネルといったストラクチャーの存在に由来した特殊な挙動音(鉄橋通過音やトンネル反響音など)を再現することができる。 Further, according to the present embodiment, by monitoring the traveling distance D calculated based on the X acceleration detected by the acceleration sensor 6b, a special behavior sound (iron bridge passing sound) derived from the existence of a structure such as an iron bridge or a tunnel. And tunnel echoes).
1 鉄道模型車両
2 車両本体
3 車輪
4 モータ
5 レール
5a ジョイント
6 集電機構
7 動力伝達機構
8,8’ サウンドユニット
8a スピーカ
8b 加速度センサ
8c ローパスフィルタ
8d 記憶部
8e 制御部
8f 切替スイッチ
8g 電源部
8h,8i 無線通信部
9 地上子
10 サウンド再生装置
A 列車
DESCRIPTION OF
かかる課題を解決すべく、第1の発明は、スピーカと、加速度センサと、記憶部と、制御部とを有し、レール上を走行する鉄道模型車両に搭載されるサウンドユニットを提供する。加速度センサは、少なくとも3軸方向の加速度を検知する。記憶部は、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定し、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部は、加速度センサによって検知された加速度と、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比とに応じて、記憶部から選択的に読み出されたサウンドファイルに基づき生成された挙動音を、スピーカよりリアルタイムで再生させる。 In order to solve such a problem, a first invention provides a sound unit that includes a speaker, an acceleration sensor, a storage unit, and a control unit, and is mounted on a model railway vehicle running on rails. The acceleration sensor detects acceleration in at least three axial directions. The storage unit stores a plurality of sound files. Each sound file defines a behavior sound that reproduces a sound generated by the actual behavior of the railway vehicle, and the behavior sounds defined by the sound files are different from each other. The control unit generates the behavior generated based on the sound file selectively read from the storage unit according to the acceleration detected by the acceleration sensor and the duty ratio of the voltage pulse supplied to the rail by pulse width modulation. Sound is reproduced in real time from a speaker.
第2の発明は、車両本体と、サウンドユニットとを有し、レール上を走行する鉄道模型車両を提供する。サウンドユニットは、車両本体内に設けられ、車両本体の下部に設けられた車輪を介してレールより集電された電力によって、または、この集電された電力を蓄電することによって駆動する。サウンドユニットは、スピーカと、加速度センサと、記憶部と、制御部とを有する。加速度センサは、少なくとも3軸方向の加速度を検知する。記憶部は、複数のサウンドファイルを記憶する。それぞれのサウンドファイルは、実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を規定し、それぞれが規定する挙動音は互いに異なる。制御部は、加速度センサによって検知された車長方向の加速度と、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比とに応じて、記憶部から選択的に読み出されたサウンドファイルに基づき生成された挙動音を、スピーカよりリアルタイムで再生させる。 A second invention provides a model railway vehicle that has a vehicle body and a sound unit and travels on rails. The sound unit is provided in the vehicle main body, and is driven by electric power collected from a rail via wheels provided at a lower portion of the vehicle main body, or by storing the collected electric power. The sound unit has a speaker, an acceleration sensor, a storage unit, and a control unit. The acceleration sensor detects acceleration in at least three axial directions. The storage unit stores a plurality of sound files. Each sound file defines a behavior sound that reproduces a sound generated by the actual behavior of the railway vehicle, and the behavior sounds defined by the sound files are different from each other. The control unit is based on the sound file selectively read from the storage unit according to the acceleration in the vehicle length direction detected by the acceleration sensor and the duty ratio of the voltage pulse supplied to the rail by pulse width modulation. The generated behavior sound is reproduced from a speaker in real time.
本発明によれば、鉄道模型車両内に設けられた加速度センサによって少なくとも3軸方向の加速度を検知することで、鉄道模型車両の実際の挙動をモニタリングする。このモニタリングに際しては、パルス幅変調によってレールに供給された電圧パルスのデューティ比も考慮される。これにより、動力車の個体差やトレーラの車両数などに関わりなく、サウンド再生を鉄道模型車両の実際の挙動に即応させることが可能となる。その結果、ユーザが操作しなくても、鉄道模型車両の挙動と同期したサウンド再生が可能になる。 According to the present invention, the actual behavior of a model railway vehicle is monitored by detecting accelerations in at least three axial directions by an acceleration sensor provided in the model railway vehicle. In this monitoring, the duty ratio of the voltage pulse supplied to the rail by the pulse width modulation is also considered. As a result, the sound reproduction can be made to immediately adapt to the actual behavior of the model railway vehicle regardless of the individual differences of the power vehicles, the number of trailer vehicles, and the like. As a result, the sound can be reproduced in synchronization with the behavior of the model railway vehicle without any operation by the user.
Claims (24)
実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音を鉄道模型車両の挙動に応じてリアルタイムで再生するために、少なくとも3軸方向の加速度を検知する加速度センサを有することを特徴とする鉄道模型用サウンドユニット。 In a sound unit mounted on a model railway vehicle running on rails,
A railway having an acceleration sensor for detecting acceleration in at least three axial directions in order to reproduce a behavioral sound reproduced from a behavior of an actual railway vehicle in real time according to the behavior of the model railway vehicle; Model sound unit.
それぞれが異なる挙動音を規定した複数のサウンドファイルを記憶する記憶部と、
前記加速度センサの検知信号に応じて、前記記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、当該サウンドファイルに基づき生成された挙動音を前記スピーカより再生させる制御部と
をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載された鉄道模型用サウンドユニット。 Speakers and
A storage unit for storing a plurality of sound files each defining a different behavior sound,
A control unit that selectively reads a sound file from the storage unit in response to a detection signal of the acceleration sensor, and reproduces a behavior sound generated based on the sound file from the speaker. Item 3. The sound unit for a railway model according to item 1 or 2.
車両本体と、
前記車両本体の下部に設けられた車輪と、
前記車両本体内に設けられ、前記車輪を介してレールより集電された電力によって、または、当該集電された電力を蓄電することによって駆動するサウンドユニットとを有し、
前記サウンドユニットは、
スピーカと、
少なくとも3軸方向の加速度を検知する加速度センサと、
実際の鉄道車両の挙動によって発せられる音を再現した挙動音をそれぞれが規定し、それぞれが規定する挙動音が互いに異なる複数のサウンドファイルを記憶する記憶部と、
前記加速度センサの検知信号に応じて、前記記憶部からサウンドファイルを選択的に読み出し、当該サウンドファイルに基づき生成された挙動音を前記スピーカよりリアルタイムで再生させる制御部と
を有することを特徴とする鉄道模型車両。 In a model railway vehicle running on rails,
Vehicle body,
Wheels provided at a lower portion of the vehicle body,
A sound unit provided in the vehicle body and driven by power collected from a rail via the wheels or driven by storing the collected power,
The sound unit comprises:
Speakers and
An acceleration sensor that detects acceleration in at least three axial directions;
A storage unit that stores a plurality of sound files, each of which defines a behavior sound that reproduces a sound emitted by the actual behavior of a railway vehicle, and the behavior sounds defined by each are different from each other,
A control unit that selectively reads a sound file from the storage unit in response to a detection signal of the acceleration sensor and reproduces a behavior sound generated based on the sound file in real time from the speaker. Model train car.
24. The model railway vehicle according to claim 22, wherein the control unit resets the calculated traveling distance when a ground child installed on the layout is detected.
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---|---|---|---|
JP2018136624A JP2020010945A (en) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | Railway model sound unit and railway model vehicle |
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JP2018136624A JP2020010945A (en) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | Railway model sound unit and railway model vehicle |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021153036A1 (en) | 2020-01-27 | 2021-08-05 | 日本製鉄株式会社 | Hot-rolled steel sheet |
KR102502257B1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-02-21 | 권광희 | Monorail system for rides |
-
2018
- 2018-07-20 JP JP2018136624A patent/JP2020010945A/en active Pending
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WO2021153036A1 (en) | 2020-01-27 | 2021-08-05 | 日本製鉄株式会社 | Hot-rolled steel sheet |
KR102502257B1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-02-21 | 권광희 | Monorail system for rides |
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