JP2020134757A - プログラムおよび列車運転シミュレータ - Google Patents
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Description
コンピュータに、所与の走行区間を所与の時刻表に沿って所与の列車で運転する運転シナリオについてユーザの運転操作に基づいた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、
前記運転シミュレーションの実行中にシミュレーション時刻を計時して表示制御する時刻表示制御手段(例えば、図16のシミュレーション時刻表示制御部215)、
前記運転シミュレーションの実行中に前記列車の走行に係る消費電力の算出および消費電力量の積算を行う消費電力算出手段(例えば、図16のエネルギー情報算出部219)、
走行位置毎の走行速度をグラフで表示制御する走行速度表示制御手段(例えば、図16のエネルギー画面表示制御部221)、
走行位置毎の前記消費電力をグラフで表示制御する消費電力表示制御手段(例えば、図16のエネルギー画面表示制御部221)、
前記シミュレーション時刻に基づく走行時刻を前記時刻表に基づいて評価する走行時刻評価手段(例えば、図16の個別評価部225)、
前記消費電力量を前記運転シナリオに対応付けられた基準消費電力量に基づいて評価する消費電力量評価手段(例えば、図16の個別評価部225)、
前記走行時刻評価手段の評価結果および前記消費電力量評価手段の評価結果に基づいて前記運転シミュレーションの総合評価を行う総合評価手段(例えば、図16の総合評価部227)、
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。
前記運転シナリオに対応付けられた模範運転操作に基づく走行位置毎の模範走行速度をグラフで表示制御する模範走行速度表示制御手段(例えば、図16のエネルギー画面表示制御部221)、
前記運転シナリオに対応付けられた模範運転操作に基づく走行位置毎の模範消費電力をグラフで表示制御する模範消費電力表示制御手段(例えば、図16のエネルギー画面表示制御部221)、
として前記コンピュータを更に機能させるための第1の発明のプログラムである。
前記模範走行速度表示制御手段は、前記運転シミュレーションの実行中に、走行位置毎の前記模範走行速度をグラフで表示し、
前記模範消費電力表示制御手段は、前記運転シミュレーションの実行中に、走行位置毎の前記模範消費電力をグラフで表示し、
前記走行速度表示制御手段は、走行位置毎の走行速度のグラフを、前記模範走行速度のグラフに重畳させ、前記運転シミュレーションによる走行に従って随時更新表示し、
前記消費電力表示制御手段は、走行位置毎の消費電力のグラフを、前記模範消費電力のグラフに重畳させ、前記運転シミュレーションによる走行に従って随時更新表示する、
第2の発明のプログラムである。
前記総合評価が所定の合格条件を満たさない場合に、前記運転シナリオについて再度の運転シミュレーションの実行を制御する再実行制御手段(例えば、図16の再実行制御部229)、
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3の何れかの発明のプログラムである。
前記運転シナリオに対応付けられた複数の模範運転操作候補があり、
前記総合評価が所定の合格条件を満たさない場合に、前記運転シナリオについて再度の運転シミュレーションの実行を制御する再実行制御手段(例えば、図16の再実行制御部229)、
前記複数の模範運転操作候補の中から前記模範運転操作とする模範運転操作候補を選択する模範運転選択手段であって、前記再実行制御手段により再度の運転シミュレーションの実行制御がなされる場合に、過去に模範運転操作とした模範運転操作候補とは異なる模範運転操作候補を新たな模範運転操作として再選択する模範運転選択手段(例えば、図16の模範運転操作選択部213)、
として前記コンピュータを更に機能させるための第2又は第3の発明のプログラムである。
前記模範運転選択手段は、過去に模範運転操作とした模範運転操作候補を除外した残余の模範運転操作候補について、前記ユーザが過去に行った運転操作との類否を判定することで、新たな模範運転操作とする模範運転操作候補の再選択を行う、
第5の発明のプログラムである。
前記列車の加速度に基づく乗り心地の指標値を算出することで、前記ユーザの運転操作に対する乗り心地を評価する乗り心地評価手段(例えば、図16の乗り心地指標値算出部223および個別評価部225)、
として前記コンピュータを更に機能させ、
前記合否判定手段は、前記乗り心地評価手段の評価結果をさらに用いて前記総合評価を行う、
第1〜第6の何れかの発明のプログラムである。
所与の走行区間を所与の時刻表に沿って所与の列車で運転する運転シナリオについてユーザの運転操作に基づいた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(例えば、図1の列車運転シミュレータ1000)であって、
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時刻を計時して表示制御する時刻表示制御手段と、
前記運転シミュレーションの実行中に前記列車の走行に係る消費電力の算出および消費電力量の積算を行う消費電力算出手段と、
走行位置毎の走行速度をグラフで表示制御する走行速度表示制御手段と、
走行位置毎の前記消費電力をグラフで表示制御する消費電力表示制御手段と、
前記シミュレーション時刻に基づく走行時刻を前記時刻表に基づいて評価する走行時刻評価手段と、
前記消費電力量を前記運転シナリオに対応付けられた基準消費電力量に基づいて評価する消費電力量評価手段と、
前記走行時刻評価手段の評価結果および前記消費電力量評価手段の評価結果に基づいて前記運転シミュレーションの総合評価を行う総合評価手段と、
を備えた列車運転シミュレータである。
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、ネットワーク9により通信可能に接続されたコンピュータ1100と、運転画面を表示するためのメインモニタ1202と、エネルギー画面を表示するためのサブモニタ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、メインモニタ1202、サブモニタ1204、および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、速度計等の計器やスイッチ類が配置される。すなわち、列車運転シミュレータ1000にて運転訓練を行うユーザ(以下、「訓練ユーザ」ともいう)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。
本実施形態の列車運転シミュレータ1000は、所与の走行区間を所与の時刻表に沿って所与の列車で運転する運転シナリオについて、訓練ユーザの運転操作に基づいた運転シミュレーションを実行する。そして、運転シミュレーションの実行中は、当該実行中の運転シミュレーション(以下、「対象シミュレーション」ともいう)による列車の走行に従って運転計算を行い、運転情報550(図4を参照)を随時生成するとともに、当該列車の走行に係る消費電力の算出および消費電力量の積算をエネルギー計算として行い、エネルギー情報570(図5を参照)を随時生成する。そして、生成した運転情報550やエネルギー情報570を用いて、サブモニタ1204へのエネルギー画面の表示を制御する。
運転訓練の開始にあたっては、先ず、運転シナリオを選択する。図2は、運転シナリオを定義するシナリオ情報510のデータ構成例を示す図である。このシナリオ情報510は、例えば、走行区間毎に予め用意される。具体的には、図2に示すように、1つのシナリオ情報510は、シナリオID511と、シナリオ名512と、走行路線513と、起点515および終点516によって定義される走行区間514と、編成列車質量517と、高低差データ518と、制限速度データ519と、信号現示データ520と、時刻表データ521とを含む。
運転シミュレーションの実行中は、当該シミュレーション上の仮想的な時刻(シミュレーション時刻)を計時し、サブモニタ1204において、シミュレーション時刻ウィンドウW13(図6を参照)に表示制御する。
列車運転シミュレータ1000は、訓練ユーザが運転台模擬コントローラ1206で入力した運転操作をもとに、走行区間の線路情報と、編成列車質量等の列車の車両情報と、を参照して運転計算を行う。線路情報は、ストレージ1108等に格納された線路DB(不図示)から、該当する走行区間のものを読み出して用いる。
列車運転シミュレータ1000は、運転計算で得られた運転情報550に従って、当該列車の走行地点や走行状態等に基づくエネルギー計算を行い、消費電力の瞬時値を算出するとともに、対象シミュレーションの実行開始からの消費電力の積算値を算出する。
図6は、運転シミュレーションの実行中においてサブモニタ1204に表示される表示画面例を示す図である。図6に示すように、サブモニタ1204には、メインウィンドウW11と、シミュレーション時刻ウィンドウW13と、チャートウィンドウW15とが表示される。メインウィンドウW11は、各種メニューボタンを配置して備える。このメインウィンドウW11には、実行中の対象シミュレーションにおける現在のノッチの状態、消費電力や消費電力量の現在値等が随時更新表示される。シミュレーション時刻ウィンドウW13は、シミュレーション時刻を時計表示する。チャートウィンドウW15は、走行速度および消費電力のグラフ表示を含むエネルギー画面を表示する。
個別評価処理では、例えば、消費電力量、通過時分、終着時分、および乗り心地の4つを評価項目として、各評価項目を評価する。
ここでは、対象シミュレーションの実行中にエネルギー計算によって積算された消費電力量577を、基準消費電力量に基づいて評価する。本実施形態では、基準消費電力量に基づき予め定められた電力量評価式を用い、消費電力量を電力量得点に換算する。図9は、電力量評価式をグラフ化した図である。例えば、図9に示すように、電力量評価式は、基準消費電力量(図9では30[kWh])以下に対応する電力量得点を満点(100点)とし、消費電力量が基準消費電力量よりも大きくなるにつれて電力量得点が低くなるように、消費電力量に対応する電力量得点を出力する。より詳細には、この電力量得点式は、走行区間や編成列車質量等の消費電力量に影響する走行条件毎に用意され、評価にあたって対象シミュレーションの走行条件に合致するものが選択されて用いられる。なお、電力量評価式にかえて、消費電力量と電力量得点との対応関係をテーブル形式で定めておいてもよい。
対象シミュレーションの走行区間が採時通過駅を含む場合は、当該採時通過駅を定刻通りに通過したかどうかの評価を行う。本実施形態では、先ず、対象シミュレーションにおいて当該採時通過駅を通過した時刻(シミュレーション時刻)から、時刻表データ521に設定された採時通過駅の通過時刻を差し引いて通過時間差を算出する。そして、予め定められた通過時分評価式を用い、算出した通過時間差を通過時分得点に換算する。走行区間が複数の採時通過駅を含む場合は採時通過駅毎に通過時分得点を求め、例えばその平均値を対象シミュレーションの通過時分得点とする。図10は、通過時分評価式をグラフ化した図である。例えば、図10に示すように、通過時分評価式は、通過時間差が「0」のときに対応する通過時分得点を満点(100点)とし、通過時間差が大きくなるにつれて通過時分得点が低くなるように、通過時間差に対応する通過時分得点を出力する。なお、通過時分評価式にかえて、通過時間差と通過時分得点との対応関係をテーブル形式で定めておいてもよい。
ここでは、走行区間の終点へ定刻通りに到着したかどうかの評価を行う。本実施形態では、先ず、対象シミュレーションにおいて終点の停車場に到着した時刻(シミュレーション時刻)から、時刻表データ521に設定された終着時刻(時刻表データ521における終点の停車場の着時刻)を差し引いて終着時間差として算出する。そして、予め定められた終着時分評価式を用い、算出した終着時間差を終着時分得点に換算する。図11は、終着時分評価式をグラフ化した図である。例えば、図11に示すように、終着時分評価式は、終着時間差が「0」のときに対応する終着時分得点を満点(100点)として、終着時間差が大きくなるにつれて終着時分得点が低くなるように、終着時間差に対応する終着時分得点を出力する。なお、終着時分評価式にかえて、終着時間差と終着時分得点との対応関係をテーブル形式で定めておいてもよい。
乗り心地の評価にあたっては、先ず、列車の加速度に基づく乗り心地の指標値(乗り心地指標値)を算出する。手順としては、先ず、対象シミュレーションで得られた運転情報550を参照し、加速度560をそれぞれ閾値判定する。そして、その加速度560が、予め定められる所定の閾値を超えている運転情報550の数を計数し、運転情報550の総数に対する割合を求めて、乗り心地指標値とする。その後、予め定められた乗り心地評価式を用い、算出した乗り心地指標値を乗り心地得点に換算する。図12は、乗り心地評価式をグラフ化した図である。例えば、図12に示すように、乗り心地評価式は、基準乗り心地指標値(図12では0.3[%])以下に対応する乗り心地得点を満点(100点)として、乗り心地指標値が基準乗り心地指標値よりも大きくなるにつれて乗り心地得点が低くなるように、乗り心地指標値に対応する乗り心地得点を出力する。なお、乗り心地評価式にかえて、乗り心地指標値と乗り心地得点との対応関係をテーブル形式で定めておいてもよい。また、乗り心地指標値は、割合ではなく、加速度560が予め定められる所定の閾値を超えている運転情報550の数としてもよい。
総合評価処理では、個別評価処理での4つの評価項目の評価結果に基づいて、対象シミュレーションの総合評価を行う。本実施形態では先ず、次式(1)に従い、電力量得点、通過時分得点、終着時分得点、および乗り心地得点の合計値を総合得点として算出する。
総合得点=電力量得点+通過時分得点+終着時分得点+乗り心地得点 ・・・(1)
本実施形態では、総合評価処理の結果「不合格」と判定された場合に、対象シミュレーションの再実行を制御する。総合評価処理で「合格」と判定されれば、当該対象シミュレーションに係る運転訓練を終了する。ここでの処理により、訓練ユーザは、基準得点以上の総合得点を獲得できるまで対象シミュレーションを繰り返すこととなる。したがって、訓練ユーザは、省エネ運転を意識して運転操作を工夫しながら、同じ走行区間の模擬運転を繰り返し行うことができる。
本実施形態では、実行した運転シミュレーションの結果をストレージ1108の結果DB590(図1を参照)に登録・蓄積する。具体的には、運転訓練単位で生成される実行中シミュレーションデータ540(図17を参照)を、シミュレーションデータ600(図13を参照)として結果DB590に保存しておく。
図14は、模範運転操作選択処理の手順を示すフローチャートである。図14に示すように、列車運転シミュレータ1000は、先ず、慣らし運転を実行し、今回の運転訓練に係る慣らし運転データを取得する(ステップS101)。慣らし運転を実行したら、続いて、結果DB590に保存されているシミュレーションデータ600のうち、その走行区間が対象シミュレーションと同じものの慣らし運転データ610を読み出す(ステップS103)。そして、読み出した各慣らし運転データ610を、運転操作の似ているグループ(クラスタ)にグループ分け(クラスタリング)する(ステップS105)。本実施形態では、慣らし運転データ610の運転情報611を参照し、例えば、その走行位置毎の走行速度を特徴空間に写像してクラスタリングを行う。クラスタリングの手法については、公知の手法を適宜採用できる。
図15は、模範運転操作再選択処理の手順を示すフローチャートである。模範運転操作再選択処理は、模範運転操作選択処理と同様の要領で行うことができるが、クラスタリングの対象とするデータが異なる。
図16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ブロック図である。図16に示すように、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、演算部200と、画像表示部390と、音出力部392と、記憶部500とを備える。
図18は、本実施形態の列車運転シミュレータ1000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。ここで説明する処理は、演算部200がシミュレーションプログラム501を読み出して実行することにより実現される。
102…運転操作入力部
200…演算部
210…シミュレーション制御部
211…運転シナリオ選択部
213…模範運転操作選択部
215…シミュレーション時刻表示制御部
217…運転情報算出部
219…エネルギー情報算出部
221…エネルギー画面表示制御部
223…乗り心地指標値算出部
225…個別評価部
227…総合評価部
229…再実行制御部
500…記憶部
501…シミュレーションプログラム
510…シナリオ情報
512…シナリオ名
514…走行区間
521…時刻表データ
530…シナリオ別環境設定データ
540…実行中シミュレーションデータ
550…運転情報
554…走行時刻
555…走行位置
557…走行速度
559…ノッチ情報
560…加速度
570…エネルギー情報
575…消費電力
577…消費電力量
580…シミュレーション時刻
590…結果DB
600…シミュレーションデータ
610…慣らし運転データ
611…運転情報
620…本運転データ
622…運転情報
623…エネルギー情報
624…評価結果データ
1000…列車運転シミュレータ
1100…コンピュータ
1108…ストレージ
1150…制御基板
1202…メインモニタ
1204…サブモニタ
1206…運転台模擬コントローラ
9…ネットワーク
G221…走行速度グラフ
G223…模範走行速度グラフ
G231…消費電力グラフ
G233…模範消費電力グラフ
Claims (8)
- コンピュータに、所与の走行区間を所与の時刻表に沿って所与の列車で運転する運転シナリオについてユーザの運転操作に基づいた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、
前記運転シミュレーションの実行中にシミュレーション時刻を計時して表示制御する時刻表示制御手段、
前記運転シミュレーションの実行中に前記列車の走行に係る消費電力の算出および消費電力量の積算を行う消費電力算出手段、
走行位置毎の走行速度をグラフで表示制御する走行速度表示制御手段、
走行位置毎の前記消費電力をグラフで表示制御する消費電力表示制御手段、
前記シミュレーション時刻に基づく走行時刻を前記時刻表に基づいて評価する走行時刻評価手段、
前記消費電力量を前記運転シナリオに対応付けられた基準消費電力量に基づいて評価する消費電力量評価手段、
前記走行時刻評価手段の評価結果および前記消費電力量評価手段の評価結果に基づいて前記運転シミュレーションの総合評価を行う総合評価手段、
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。 - 前記運転シナリオに対応付けられた模範運転操作に基づく走行位置毎の模範走行速度をグラフで表示制御する模範走行速度表示制御手段、
前記運転シナリオに対応付けられた模範運転操作に基づく走行位置毎の模範消費電力をグラフで表示制御する模範消費電力表示制御手段、
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に記載のプログラム。 - 前記模範走行速度表示制御手段は、前記運転シミュレーションの実行中に、走行位置毎の前記模範走行速度をグラフで表示し、
前記模範消費電力表示制御手段は、前記運転シミュレーションの実行中に、走行位置毎の前記模範消費電力をグラフで表示し、
前記走行速度表示制御手段は、走行位置毎の走行速度のグラフを、前記模範走行速度のグラフに重畳させ、前記運転シミュレーションによる走行に従って随時更新表示し、
前記消費電力表示制御手段は、走行位置毎の消費電力のグラフを、前記模範消費電力のグラフに重畳させ、前記運転シミュレーションによる走行に従って随時更新表示する、
請求項2に記載のプログラム。 - 前記総合評価が所定の合格条件を満たさない場合に、前記運転シナリオについて再度の運転シミュレーションの実行を制御する再実行制御手段、
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1〜3の何れか一項に記載のプログラム。 - 前記運転シナリオに対応付けられた複数の模範運転操作候補があり、
前記総合評価が所定の合格条件を満たさない場合に、前記運転シナリオについて再度の運転シミュレーションの実行を制御する再実行制御手段、
前記複数の模範運転操作候補の中から前記模範運転操作とする模範運転操作候補を選択する模範運転選択手段であって、前記再実行制御手段により再度の運転シミュレーションの実行制御がなされる場合に、過去に模範運転操作とした模範運転操作候補とは異なる模範運転操作候補を新たな模範運転操作として再選択する模範運転選択手段、
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2又は3に記載のプログラム。 - 前記模範運転選択手段は、過去に模範運転操作とした模範運転操作候補を除外した残余の模範運転操作候補について、前記ユーザが過去に行った運転操作との類否を判定することで、新たな模範運転操作とする模範運転操作候補の再選択を行う、
請求項5に記載のプログラム。 - 前記列車の加速度に基づく乗り心地の指標値を算出することで、前記ユーザの運転操作に対する乗り心地を評価する乗り心地評価手段、
として前記コンピュータを更に機能させ、
前記合否判定手段は、前記乗り心地評価手段の評価結果をさらに用いて前記総合評価を行う、
請求項1〜6の何れか一項に記載のプログラム。 - 所与の走行区間を所与の時刻表に沿って所与の列車で運転する運転シナリオについてユーザの運転操作に基づいた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、
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時刻を計時して表示制御する時刻表示制御手段と、
前記運転シミュレーションの実行中に前記列車の走行に係る消費電力の算出および消費電力量の積算を行う消費電力算出手段と、
走行位置毎の走行速度をグラフで表示制御する走行速度表示制御手段と、
走行位置毎の前記消費電力をグラフで表示制御する消費電力表示制御手段と、
前記シミュレーション時刻に基づく走行時刻を前記時刻表に基づいて評価する走行時刻評価手段と、
前記消費電力量を前記運転シナリオに対応付けられた基準消費電力量に基づいて評価する消費電力量評価手段と、
前記走行時刻評価手段の評価結果および前記消費電力量評価手段の評価結果に基づいて前記運転シミュレーションの総合評価を行う総合評価手段と、
を備えた列車運転シミュレータ。
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