JP2022167563A - マルチプルタイタンパの操作訓練装置、操作訓練方法及び操作訓練プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】軌道補修作業のオペレータ育成のための操作訓練装置を提供することを課題とする。【解決手段】操作訓練装置(3)は、軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量と軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力する補修前情報出力部(3522)と調整操作に応じた軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得する調整量取得部(3523)と、調整量に付加される揺らぎ量を生成する揺らぎ量生成部(3526)と、調整量に揺らぎ量を付加して、軌道補修位置における補修結果量を生成する補修結果量生成部(3528)と、補修結果量を含む補修後情報を出力する補修後情報出力部(3529)を有する。【選択図】図３

Description

本開示は、マルチプルタイタンパの操作訓練装置、マルチプルタイタンパの操作訓練方法、及びマルチプルタイタンパの操作訓練プログラムに関する。

列車がバラスト軌道を走行すると枕木が沈降し、軌道に歪みが発生する。この歪みは列車の乗り心地を悪化させる上に、安全走行を阻害する原因となるため、定期的なメンテナンス（保線）が必要である。保線作業には、大型保線用機械の一種であるマルチプルタイタンパが利用される。

図１は、マルチプルタイタンパの一例を示す図である。（ａ）は外観側面の一例を示す図であり、（ｂ）はマルチプルタイタンパの側面から見た構成ブロックの一例を示す図であり、（ｃ）はレール歪みがない状態でのマルチプルタイタンパ上平面から見たときの各フィーラとワイヤとの関係の一例を示す図である。

マルチプルタイタンパ１は、リアフィーラ１１、ミドルフィーラ１２、フロントフィーラ１３、及びリアフィーラ１１の先端Ａ０とフロントフィーラ１３の先端Ｃ０に接続されたワイヤ１７を有する。ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０は、ワイヤ１７に接続されていない。リアフィーラ１１とミドルフィーラ１２の距離はＬ１であり、ミドルフィーラ１２とフロントフィーラ１３の距離はＬ２である。リアフィーラ１１とミドルフィーラ１２の距離Ｌ１は、ミドルフィーラ１２とフロントフィーラ１３の距離Ｌ２よりも短い。

２本のレール２１及び２２からリアフィーラ１１、ミドルフィーラ１２及びフロントフィーラ１３のそれぞれの先端までの高さは、同一である。レール２１及び２２からリアフィーラ１１、ミドルフィーラ１２及びフロントフィーラ１３のそれぞれの先端までの高さが同一であるので、ワイヤ１７は、歪みのない水平なレール上にマルチプルタイタンパ１が配置されるとき、水平方向に延伸する。また、歪みのない水平なレール上にマルチプルタイタンパ１が配置されるとき、ワイヤ１７上の点Ｐの水平方向の位置は、ミドルフィーラ１２の水平方向の位置と同一である。ワイヤ１７は、リアフィーラ１１及びフロントフィーラ１３の先端に接続されなくてもよく、リアフィーラ１１及びフロントフィーラ１３において、レール２１及び２２から同一の高さに接続されていればよい。

マルチプルタイタンパ１は、軌道補修装置１４、ミドルフィーラ１２の高さ方向の位置を測定する位置測定装置１５、及び操作装置１６を更に有する。軌道補修装置１４は、ミドルフィーラ１２の位置の後方数メートルの範囲である軌道補修位置において、バラストの入れ替え及び突き固めを含む軌道補修作業を実行する。操作装置１６は、位置測定装置１５及び軌道補修装置１４と電気的に接続される。ミドルフィーラ１２は、先端Ｂ０とワイヤ１７の点Ｐとの距離を測定するポテンション１２１を先端Ｂ０に更に有する。ポテンション１２１は、位置測定装置１５を介し、又は直接に操作装置１６と電気的に接続される。

操作装置１６は、補修する位置でのレール２１及び２２の持上げ量である打上（リフティング）量、レール２１及び２２の左右移動（ライニング）量を軌道補修装置１４に提供する。軌道補修装置１４は、レール２１及び２２をリフティング又はライニングして、軌道補修作業を実行する。

軌道補修作業は、１か所のみで実行されるのではなく、所定の線路区間において所定の距離を空けて実行される。１か所で軌道補修作業が実行されると、軌道補修作業が実行された位置の周囲のレール２１及び２２は、軌道補修作業が実行されることに応じて移動する。しかし、レール２１及び２２の移動量は、正確に把握することは容易ではない。軌道補修作業を実行するときに、測量用基準位置等の固定位置から水準測量等の測量作業を行うことで、レール２１及び２２の移動量の高精度に決定できる。

しかし、軌道補修作業と並行して測量作業を行うと、労力が増大するため、軌道補修作業及び測量作業を並行して行うことは、実用的ではない。そこで、基準位置を示す目標位置からの変化量は、軌道補修作業前にドクターイエロー等総合試験車や検測車によって検測された補修作業対象となる線路区間の軌道の歪みデータが利用される。軌道補修される位置でのレール２１及び２２の移動量の測定は、リアフィーラ１１、ミドルフィーラ１２及びフロントフィーラ１３の間に接続されたワイヤ１７を利用して行なわれる。操作装置１６は、位置測定装置１５を使用して軌道補修位置の前後に張ったワイヤ１７を測定基準線としてレール２１及び２２の位置の測定を行い、軌道補修作業が実行される位置におけるレール２１及び２２の移動量を決定する。

図２は、軌道補修作業が実行されるときのレール２１及び２２、リアフィーラ１１、ミドルフィーラ１２及びフロントフィーラ１３、並びにワイヤ１７の間の関係を示す図である。図２（ａ）はマルチプルタイタンパ１の側面から見た一例を示す図であり、図２（ｂ）はマルチプルタイタンパ１の上平面から見た一例を示す図である。

図２（ａ）において、レール２１及び２２は沈降により上下方向に歪みが生じる一方、レール２１及び２２の左右方向の歪みは生じていない。リアフィーラ１１が接触するレール２１及び２２は、軌道補修作業が既に終了しており、リアフィーラ１１の垂直方向の目標位置からの変化量はゼロ又は非常に小さいので、リアフィーラ１１の先端Ａ０の垂直方向の目標位置からの変化量はゼロであると推定する。ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０は、点Ｂ１に沈下し、フロントフィーラ１３の先端Ｃ０は、点Ｃ１に沈下している。リアフィーラ１１の先端Ａ０の垂直方向の目標位置からの変化量はゼロと推定しているので、フロントフィーラ１３の先端Ｃ０の垂直方向の目標位置からの変化量は、線分Ｃ０－Ｃ１の長さで表される。線分Ｃ０－Ｃ１の長さは、ドクターイエロー等総合試験車や検測車によって検測された補修作業対象となる線路区間の軌道の歪みデータから事前に得られている。リアフィーラ１１とミドルフィーラ１２の距離Ｌ１及びミドルフィーラ１２とフロントフィーラ１３の距離Ｌ２は、レール２１及び２２の歪みの量に比べて十分大きいので、ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０及びフロントフィーラ１３の先端Ｃ０は、略垂直に移動する。

ワイヤ１７は、リアフィーラ１１の先端Ａ０及びフロントフィーラ１３の先端Ｃ１の双方に接続されるので、ワイヤ１７は右下がりの線分Ａ０－Ｃ１となる。ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０に対応していたワイヤ１７上の点Ｐ０は、点Ｐ１に移動する。ここで、（線分Ｐ０－Ｐ１の長さ）をΔＰとする。ポテンション１２１は、線分Ｂ１－Ｐ１の長さΔＱを測定する。点Ｂ１が、ワイヤ１７より下にあるとき、ΔＱは正の値であり、ワイヤ１７より上にあるとき、ΔＱは負の値である。

レール２１及び２２が水平になるように、フロントフィーラ１３の位置のレール２１及び２２をリアフィーラ１１の位置まで引き上げるとき、ミドルフィーラ１２の位置のレールは（線分Ｐ０－Ｐ１の長さ）＝ΔＰだけ持ち上げられる。三角形Ａ０－Ｃ１ーＣ０と三角形Ａ０－Ｐ１－Ｐ０は相似形なので、ΔＰは、
ΔＰ＝（線分Ｐ０－Ｐ１の長さ）×Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２） （式１）
となる。ミドルフィーラ１２は、更にΔＱ落ち込んでいるので、軌道補修位置であるミドルフィーラ１２の位置のレール２１及び２２の打上量である（線分Ｂ０－Ｂ１の長さ）＝ΔＢは、
ΔＢ＝ΔＰ＋ΔＱ （式２）
で示される。軌道補修位置のレール位置は、ミドルフィーラ１２の後方に近接し、例えば１ｍ以内にあるので、軌道補修位置のレール２１及び２２の打上量はミドルフィーラ１２の位置のレール２１及び２２の打上量で近似される。

操作装置１６は、位置測定装置１７によって測定されたフロントフィーラ１３の高さ方向の位置に基づいてΔＰを算出し、ポテンション１２１からミドルフィーラ１２の先端Ｂ０とワイヤ１７の点Ｐとの距離に基づいてΔＱを算出する。操作装置１６は、軌道補修位置でのレール２１及び２２の打上量を（式１）によって決定し、決定した打上量を軌道補修装置１４に出力する。軌道補修装置１４は、決定された打上量に従い、レール２１及び２２を打上して軌道補修作業を実行する。

図２（ｂ）において、レール２１及び２２は左右向の歪みが生じる一方、レール２１及び２２は沈降による上下方向の歪みは生じていない。リアフィーラ１１が接触するレール２１及び２２は、軌道補修作業が既に終了しており、リアフィーラ１１の水平方向の目標位置からの変化量はゼロ又は非常に小さいで、リアフィーラ１１の先端Ａ０の水平方向の目標位置からの変化量はゼロであると推定する。ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０は、点Ｂ２に移動し、フロントフィーラ１３の先端Ｃ０は、点Ｃ２に移動している。リアフィーラ１１の先端Ａ０の水平方向の目標位置からの変化量はゼロと推定しているので、フロントフィーラ１３の先端Ｃ０の水平方向の目標位置からの変化量は、線分Ｃ０－Ｃ２の長さで表される。線分Ｃ０－Ｃ２の長さは、ドクターイエロー等総合試験車や検測車によって検測された補修作業対象となる線路区間の軌道の歪みデータから事前に得られている。リアフィーラ１１とミドルフィーラ１２の距離Ｌ１及びミドルフィーラ１２とフロントフィーラ１３の距離Ｌ２は、レール２１及び２２の歪みの量に比べて十分大きいので、ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０及びフロントフィーラ１３の先端Ｃ０は、略垂直に移動する。

ワイヤ１７は、リアフィーラ１１の先端Ａ０及びフロントフィーラ１３の先端Ｃ２の双方に接続されるので、ワイヤ１７は右下がりの線分Ａ０－Ｃ２となる。ミドルフィーラ１２の先端Ｂ０に対応していたワイヤ１７上の点Ｐ０は、点Ｐ２に移動する。（線分Ｐ０－Ｐ２の長さ）＝ΔＰ´とする。ポテンション１２１は、線分Ｂ２－Ｐ２の長さΔＱ´を測定する。点Ｂ２が、ワイヤ１７より右にあるとき、ΔＱ´は正の値、ワイヤ１７より左にあるとき、ΔＱ´は負の値である。

レール２１及び２２が直線となるように、フロントフィーラ１３の位置のレール２１及び２２をリアフィーラ１１の位置まで左に移動させるとき、ミドルフィーラ１２の位置のレール２１及び２２は（線分Ｐ０－Ｐ２の長さ）＝ΔＰ´だけ移動する。三角形Ａ０－Ｃ２ーＣ０と三角形Ａ０－Ｐ２－Ｐ０は相似形なので、ΔＰ´は、
ΔＰ´＝（線分Ｐ０－Ｐ２の長さ）×Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２） （式３）
となる。ミドルフィーラ１２は、更にΔＱ´移動するので、軌道補修位置であるミドルフィーラ１２の位置のレール２１及び２２の左右移動量である（線分Ｂ０－Ｂ２の長さ）＝ΔＢ´は、
ΔＢ´＝ΔＰ´＋ΔＱ´ （式４）
で示される。軌道補修位置のレール２１及び２２の位置は、ミドルフィーラ１２の後方に近接し、例えば１ｍ以内にあるので、軌道補修位置のレール２１及び２２の移動量は、ミドルフィーラ１２の位置のレール２１及び２２の左右移動量で近似される。

操作装置１６は、位置測定装置１７によって測定されたフロントフィーラ１３の高さ方向の位置に基づいてΔＰ´を算出し、ポテンション１２１からミドルフィーラ１２の先端Ｂ０とワイヤ１７の点Ｐとの距離に基づいてΔＱ´を算出する。操作装置１６は、軌道の歪みを補修するための軌道補修位置でのレール２１及び２２の左右移動量を（式４）によって決定して、軌道補修装置１４に出力する。軌道補修装置１４は、決定された左右移動量に従い、レール２１及び２２を移動して軌道補修作業を実行する。

フロントフィーラ１３の操作装置１６は、軌道の歪みを補修するための軌道補修位置でのレール２１及び２２の打上量又は左右移動量を（式１）と（式２）によって決定して、軌道補修装置１４に出力する。軌道補修装置１４は、決定された打上量及び左右移動量に従い、レール２１及び２２を打上又は移動して軌道補修作業を実行する。しかし、軌道補修位置での軌道補修結果は、想定していた目標値との間にずれが生じることがある。

軌道補修結果と目標値との間のずれは、軌道補修位置近辺の軌道の地盤（路盤）の性質、バラストの形状及び性質、並びバラストの突き固め状態によって、レール２１及び２２が目標値より少し沈下又は移動する戻り現象に起因する。操作装置１６のオペレータは、軌道補修位置でのレール２１及び２２の打上量及び左右移動量を適切に決定するため、戻り現象を考慮して、操作装置１６が決定した軌道補修位置でのレール２１及び２２の打上量又は左右移動量を修正する必要がある。オペレータは、戻り現象を考慮して決定したレール２１及び２２の打上量及び左右移動量を操作装置１６に入力し、操作装置１６に入力された打上量及び左右移動量に基づいて、軌道補修装置１４は、レール２１及び２２を打上又は移動する。オペレータは、レール２１及び２２の持ち上げ値又は左右移動量を適切に修正するために経験に基づく熟練が要求されるため、熟練したオペレータの育成のための訓練の仕組み作りが必要となる。

特許文献１は、列車が走行する軌道に発生した歪みを解消するために、歪みを検測して軌道を鉛直方向又は水平方向に移動させる軌道整正装置を開示する。補正量は、軌道検測車の検測データと軌道整正装置の検測データに基づいて決定される。

特許文献２は、保守作業の訓練時に、訓練モード端末からの入力情報に対応して、実運用時に記憶されたサーバからの出力情報を訓練用データとして生成し、訓練用データを訓練モード端末へ出力する保守作業訓練システムを開示する。

特開２０１７－２２３００７号公報 特開２０１６－０８０７４３号公報

しかし、特許文献１に記載の発明は、軌道補修作業における戻り現象について言及しておらず、戻り現象を打ち消すための修正作業に熟練したオペレータの育成のための訓練の仕組み作りも開示していない。

特許文献２に記載の発明は、軌道補修作業における戻り現象を打ち消すための修正作業に熟練したオペレータの育成のための訓練の仕組み作りについては開示していない。

本発明は、このような問題点を解決して、軌道補修作業のオペレータの育成のための訓練装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るマルチプルタイタンパの操作訓練装置は、軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量、並びに軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力する補修前情報出力部と、オペレータの調整操作に応じた軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得する調整量取得部と、調整量に付加される揺らぎ量を生成する揺らぎ量生成部と、調整量に対して揺らぎ量を付加して、軌道補修位置における軌道補修作業によるレールの打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成する補修結果量生成部と、補修結果量を含む補修後情報を出力する補修後情報出力部とを有する。

本発明に係るマルチプルタイタンパの操作訓練装置は、揺らぎ量生成部が、軌道補修位置の路盤の強度に応じたパラメータに基づいて、揺らぎ量を生成することが好ましい。

本発明に係るマルチプルタイタンパの操作訓練装置は、補修後情報出力部が、軌道補修位置が所定の距離だけ移動したときに、補修後情報を出力することが好ましい。

本発明に係るマルチプルタイタンパの操作訓練方法は、軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量、並びに軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力し、オペレータの調整操作に応じた軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得し、調整量に付加される揺らぎ量を生成し、調整量に対して揺らぎ量を付加して、軌道補修位置における軌道補修作業によるレールの打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成し、補修結果量を含む補修後情報を出力することを有する。

本発明に係るマルチプルタイタンパの操作訓練プログラムは、軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量、並びに軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力し、オペレータの調整操作に応じた軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得し、調整量に付加される揺らぎ量を生成し、調整量に対して揺らぎ量を付加して、軌道補修位置における軌道補修作業によるレールの打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成し、補修結果量を含む補修後情報を出力する処理をコンピュータに実行させる。

操作訓練装置の使用により、高い技能を有するマルチプルタイタンパのオペレータ育成を可能とすることができる。

マルチプルタイタンパの一例を示す図であり、（ａ）は外観側面の一例を示す図であり、（ｂ）はマルチプルタイタンパの側面から見た構成ブロックの一例を示す図であり、（ｃ）はマルチプルタイタンパの上平面から見たときのレール歪みがない状態での各フィーラとワイヤとの関係の一例を示す図である。 軌道補修作業が実行されるときのレール、リアフィーラ、ミドルフィーラ及びフロントフィーラ並びにワイヤの間の関係を示す図であり、（ａ）はマルチプルタイタンパ側面から見た一例を示す図であり、（ｂ）は上平面から見た一例を示す図である。 実施形態に係る操作訓練装置の一例の概要を示す図であり、（ａ）は訓練装置の外観の一例を示す図であり、（ｂ）は、訓練処理の一例の概要を示すフローチャートである。 訓練用データベースの一例を示す図である。 実施形態に係る操作訓練装置の一例のブロック構成の一例を示す図である。 訓練装置の表示部に表示される訓練画面の一例の概略を示す図である。 訓練装置の訓練処理の一例を示す処理フローである。 図７の揺らぎ量生成処理の一例を示す処理フローである。

以下、本開示の一側面に係るマルチプルタイタンパの操作訓練装置、操作訓練方法、及び操作訓練プログラムを、図を参照しつつ説明する。但し、本開示の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。尚、以下の説明及び図において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（操作訓練装置の概要）
図３は実施形態に係る操作訓練装置の一例の概要を示す図であり、（ａ）は訓練装置の外観の一例を示す図であり、（ｂ）は訓練処理の一例を示すフローチャートである。

操作訓練装置３は、訓練装置本体３１と、例えばＵＳＢケーブルを介して訓練装置本体３１に電気的に接続される調整卓３２を有する。訓練装置本体３１は、例えば液晶ディスプレイである表示部３３、キーボード３４１及びタッチパッド３４２を有する操作部３４を有する。表示部３３と操作部３４は、一体化したタッチパネルディスプレイであってもよい。操作部３４は、タッチパッド３４２に代えて又は併用してマウス（不図示）を使用してもよい。訓練装置本体３１は、例えばノートパソコン又はデスクトップパソコンである。

訓練装置本体３１は、通信インターフェース（不図示）を介して、ネットワーク上の訓練用データベース４と接続される。訓練装置本体３１と訓練用データベース４との間を接続するネットワークは、例えばインターネット及び専用ネットワークである。訓練用データベース４は、鉄道路線の起点から所定の距離単位毎のレール２１及び２２の位置を示すレール位置情報をデータベース化したものである。レール位置情報は、所定の距離単位毎に目標位置からの前方変位量、目標位置からの補修前変位量、及び目標位置からの適正な変位量を示す整生量を有する。ここで、目標位置とは、例えばバラスト軌道設計施工時に設定されたレール２１及び２２の位置であってもよく、保線作業区間内で設定されたレール２１及び２２の目標位置でもよい。

前方変位量、補修前変位量及び整生量のそれぞれは、レール２１及び２２の打上量及び左右移動量の対を有する。レール位置情報は、ドクターイエロー等総合試験車や検測車によって収集されてもよく、線路を保守点検するオペレータによって収集されてもよい。

マルチプルタイタンパ１を操作するオペレータの訓練は、補修後の戻り現象を理解し、戻り現象を打ち消すように、オペレータが補修対象位置でのレール変位量であるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量を適切に調整することができるようにするものである。補修対象位置の前方にあるフロントフィーラ１３の位置で測定されたレール変位である前方変位量が表示部３３に表示される。調整卓３２は、打上量を調整するリフティングアジャスタ３２１、左右移動量を調整するライニングアジャスタ３２２、レール２１及び２２をダイレクトに移動させる正矢設定アジャスタ３２３と呼ばれる３個の調整つまみを有する。各アジャスタは、可変抵抗を有し、オペレータが各調整つまみを回転させると、回転の変化に対応した電気信号が出力される。各アジャスタの出力信号は、訓練装置本体３１に送られ、各調整値として処理される。なお、アジャスタは、スライダータイプであってもよく、静電ダイヤルタイプでもよい。

図３（ｂ）に示す訓練処理において、オペレータは、表示部３３に表示されたレール位置情報を視認した後に、軌道補修作業における戻り量を補償して、レールの打上量及び左右移動量決定する過程が訓練される。まず、操作訓練装置３は、補修前変位量及び前方変位量を含む補修前情報を出力する（ＳＴ３０１）。補修前情報に含まれる補修前変位量は、軌道補修位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である。また、補修前情報に含まれる前方変位量は、軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である。

次いで、操作訓練装置３は、オペレータの調整操作に応じた軌道補修位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の調整量を取得する（ＳＴ３０２）。次いで、操作訓練装置３は、調整量に付加される揺らぎ量を生成する（ＳＴ３０３）。次いで、操作訓練装置３は、調整量に対して揺らぎ量を付加して、軌道補修位置における軌道補修作業によるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成する（ＳＴ３０４）。そして、操作訓練装置３は、補修結果量を含む補修後情報を出力する（ＳＴ３０５）。

（訓練用データベース）
図４は、訓練用データベース４を示す図である。訓練用データベース４に示されるレール位置情報に含まれる鉄道路線の起点からの距離は、キロ程４１とも称される。本例では、キロ程は、距離１ｍ毎に設定される。キロ程間の距離は、１ｍ毎でなくてよく、例えば２ｍ又は３ｍとしてもよい。訓練用データベース４は、キロ程毎に目標位置からの前方変位量４２、目標位置からの補修前変位量４３、及び目標位置からの適正な変位量を示す整生量４４を有する。前方変位量４２は、マルチプルタイタンパ１のフロントフィーラ１３が配置される位置におけるレール２１及び２２の目標位置からの変位量である。

補修前変位量４３は、マルチプルタイタンパ１のミドルフィーラ１２が配置される位置におけるレール２１及び２２の目標位置からの変位量である。ここでは、訓練対象のマルチプルタイタンパ１のリアフィーラ１１とミドルフィーラ１２の距離Ｌ１は４ｍであり、ミドルフィーラ１２とフロントフィーラ１３の距離Ｌ２は１１ｍである。補修対象位置がキロ程１３ｋｍ３４５ｍであるとき、マルチプルタイタンパ１のフロントフィーラ１３はキロ程１３ｋｍ３５６ｍに位置する。訓練用データベース４において、キロ程１３ｋｍ３５６ｍにおける打上量に相当する前方変位量の打上量は、３ｍｍである。キロ程１３．３４５ｍの軌道補修位置での補修前変位量の打上量は、（式１）から、前方変位量の打上量×（Ｌ１／Ｌ１＋Ｌ２）＝３×（４／１５）＝０．８ｍｍとなる。なお、打上量は、下方向を正とする。軌道補修装置１４はレールを押し下げる機能を有さないので、打上量が負であるときは打上量はゼロになる。

訓練用データベース４において、キロ程１３ｋｍ３５６ｍにおける打上量に相当する前方変位量の左右移動量は、６ｍｍである。キロ程１３ｋｍ３４５ｍの軌道補修位置での、補修前変位量の左右移動量は、（式３）から、前方変位量の左右移動量×（Ｌ１／Ｌ１＋Ｌ２）＝６×（４／１５）＝１．６ｍｍとなる。

ここでは、マルチプルタイタンパ１の内部に配置されるポテンション１２１により測定される変位を含めた（式２）及び（式４）は、使用されない。しかし、例えば、マルチプルタイタンパ１の運用実績データから軌道補修位置でのポテンション１２１により測定される変位が既知であるときは、（式２）と（式４）は、使用されてもよい。

訓練用データベース４が有する整生量４４は、レール２１及び２２の打上量及び左右移動量を有する。整生量４４は、訓練により得られた変位量と比較されて、訓練により得られた変位量との比較結果は、訓練結果の評価に使用される。また、訓練用データベース４は、キロ程毎の線路基盤の下の地質を示す路盤情報を有してもよい。訓練用データベース４が有する路盤情報は、軌道補修作業における戻り量を生成するときに使用されてもよい。また、訓練用データベース４は、階層型データベース、リレーショナルデータベース、ネットワークデータベースに限られず、所定のプログラムにより必要なデータが取り出すことができれば例えばシーケンシャルファイルであってもよい。

（訓練装置のブロック構成）
図５は、実施形態に係る操作訓練装置の一例のブロック構成の一例を示す図である。

訓練装置本体３１は、表示部３３、操作部３４、制御部３５、及び通信インターフェース３６を有する。本体各部はバスラインで接続される。表示部３３は、例えばディスプレイ装置である。操作部３４は、例えば、キーボード、タッチバッドである。操作部３４は、タッチバッドに代えて又は併用してマウスを使用してもよい。表示部３３と操作部３４は、一体化したタッチパネルディスプレイであってもよい。更に、訓練装置本体３１は、通信インターフェース３６を介してネットワークと接続可能である。

制御部３５は、制御記憶部３５１と制御処理部３５２とを有する。制御記憶部３５１は、１又は複数の半導体メモリにより構成される、例えば、ＲＡＭや、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの少なくとも一つを有する。制御記憶部３５１は、制御処理部３５２による処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。

制御記憶部３５１は、ドライバプログラムとして、調整卓３２、表示部３３及び操作部３４等を制御するデバイスドライバプログラムを記憶する。コンピュータプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて制御記憶部３５１にインストールされてもよい。また、プログラムサーバ等からダウンロードしてインストールしてもよい。

また、制御記憶部３５１は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。制御記憶部３５１は、マルチプルタイタンパ１のマシン特性ファイル３５１１、揺らぎ量生成処理のための乱数ファイル３５１２、表示用イメージファイル３５１３、表示パラメータファイル３５１４等を記憶する。

制御処理部３５２は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。制御処理部３５２は、操作訓練装置３の動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）等のプロセッサである。制御処理部３５２は複数のＭＰＵにより構成されていてもよい。

制御処理部３５２は、制御記憶部３５１に記憶されるプログラム（オペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、制御処理部３５２は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行してもよい。制御処理部３５２は、データ取得部３５２１、補修前情報出力部３５２２、調整量取得部３５２３、入力処理部３５２４、決定処理部３５２５、揺らぎ量生成部３５２６、遅延処理部３５２７、補修結果量生成部３５２８、補修後情報出力部３５２９等を有する。更に、揺らぎ量生成部３５２６は、調整量入手部８１、分類処理部８２、変位量設定部８３、揺らぎ発生部８４、揺らぎ出力部８５等を有する。

制御処理部３５２が有するこれらの各部は、独立した集積回路、回路モジュール、マイクロプロセッサ、又はファームウェアとして操作訓練装置３に実装されてもよい。

（訓練画面）
図６は、訓練装置の表示部に表示される訓練画面の一例の概略を示す図である。図６に示す訓練画面６は、制御記憶部３５１に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って訓練装置本体３１の表示制御手段７２９が表示部３３を制御することによって表示される。

訓練画面６の中央上段には、フロントフィーラ１３の位置のキロ程を示すフロントキロ程表示６０１が表示される。本例では、フロントキロ程は、１３ｋｍ３４５ｍを示す。フロントキロ程表示６０１は、訓練対象のマルチプルタイタンパモデルの作業方向への移動に連動して表示数値が変化する。

フロントキロ程表示６０１の下には軌道補修装置を下降して軌道補修作業を行わせるユニット下降指示アイコン６０２が表示される。例えば、マウスでユニット下降指示アイコン６０２をクリックすると軌道補修装置が下降し軌道補修作業が実行される訓練シミュレーションが開始される。訓練中の各処理の動作時間は、訓練を受けるオペレータが実際の操作と同様な操作感が得られるため、訓練対象のマルチプルタイタンパモデルの各処理の動作時間と同一であることが好ましい。

ユニット下降指示アイコン６０２の下には、作業速度表示６０３が表示される。作業速度は、マルチプルタイタンパモデルの作業速度を示す。作業速度表示６０３の横には、作業速度を調整する速度調整ボタン６０４が表示される。速度調整ボタン６０４の操作に連動して作業速度表示６０３の表示値は変化する。

訓練画面６の左上部には、キロ程毎の前方変位量を示す前方変位量表示６０５が表示される。前方変位量表示６０５は、次の軌道補修位置に対応するミドルフィーラ１２の位置から、作業方向前方にＬ２の距離離れたフロントフィーラ１３の位置を示すフロントキロ程でのレール２１及び２２の打上量及び左右移動量を有する前方変位量が表示される。更に、フロントキロ程の前方変位量を挟んで、例えば、７個先までのキロ程に対する前方変位量と、１個前のキロ程に対する前方変位量が表示される。本例では、軌道補修作業はキロ程１ｍ毎に行われるので、フロントキロ程１３ｋｍ３４５ｍの位置を挟んで１３ｋｍ３４４ｍから１３ｋｍ５５２ｍまでの９個のキロ程に対応する前方変位量が表示される。

表示するキロ程と前方変位量の範囲は、本例に限られず、例えば、フロントキロ程の位置を挟んで作業方向前方に４個、及び作業方向後方に４個と合わせて合計で９個のキロ程及び前方変位量を表示してもよい。訓練を受けるオペレータは、フロントキロ程の前後の前方変位量の変化から、軌道補修位置での打上量及び左右移動量を調整する。

キロ程毎の前方変位量を示す前方変位量表示６０５の下方には、フロントキロ程での前方変位量に対応する軌道補修位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量を有するレール変位量の調整量を示す３個のアジャスタ表示が表示される。上段は軌道補修位置での調整されたレール２１及び２２の打上量を示す手動リフティングアジャスタ表示６０６が表示される。中段は軌道補修位置でのレール２１及び２２の左右移動量をフロントキロ程の左右移動量に関連させないで、直接左右移動量を指示するための手動ライニング正矢調整値表示６０７が表示される。下段は軌道補修位置での調整されたレール２１及び２２の左右移動量を示す手動ライニングアジャスタ表示６０８が表示される。レール変位量の調整は、打上量を調整するリフティングアジャスタ３２１、左右移動量を調整するライニングアジャスタ３２２及びレール２１及び２２を直接に左右移動させる正矢設定アジャスタ３２３の３個の調整つまみを使用して行われる。

３個のアジャスタ表示の右には、３個のインジケータが並んで表示される。左側には、軌道補修位置でのレール２１及び２２の調整された左右移動量に対する振れを示すライニングインジケータ６０９が表示される。ライニングインジケータ６０９は、中央のマーク６１０、左右のマーク６１１及び６１２、並びに針６１３を有する。軌道補修位置において左右移動量に対し、レール変位量が調整されないとき、針６１３は中央のマークを指す。

レール２１及び２２の左右移動量を調整するライニングアジャスタ３２２の調整つまみが右に回され、左右移動量が増加するように操作されると針６１３は右に振れる。調整つまみが左に回され、左右移動量が減少するように操作されると針は左に振れる。例えば、左のマーク６１１は、左右移動量の５％が減少した位置を示すマークであり、右のマーク６１２は、左右移動量の５％が減少した位置を示すマークである。インジケータの左右移動量を調整するライニングアジャスタ３２２の調整つまみの回転にあわせ、針６１３は振れることになる。更に、ライニングアジャスタ３２２の調整つまみの回転にあわせ手動ライニングアジャスタ表示６０８の表示値も変化する。ライニングインジケータ６０９の針６１３及び手動ライニングアジャスタ表示６０８の表示値は、レール変位量及びレール調整量に関連する指標として機能する。

ライニングインジケータ６０９の右には、左リフティングインジケータ６１４及び右リフティングインジケータ６１５が並んで表示される。左リフティングインジケータ６１４及び右リフティングインジケータ６１５は同一の動作をするので、左リフティングインジケータ６１４及び右リフティングインジケータ６１５の一方は省略されてもよい。左リフティングインジケータ６１４及び右リフティングインジケータ６１５の表示により、オペレータは、左右のレール２１及び２２が同時に打ち上げられることを意識するので、２個のリフティングインジケータを表示することが好ましい。ここでは、左リフティングインジケータ６１４のみが説明され、右リフティングインジケータ６１５の説明は省略される。

左リフティングインジケータ６１４は軌道補修位置でのレール２１及び２２の調整された打上量に対する振れを示す。左リフティングインジケータ６１４は、中央のマーク６１６、左右のマーク６１７及び６１８、並びに針６１９を有する。軌道補修位置でのレール２１及び２２の打上量に対し、調整がされないとき、針６１９は中央のマークを指す。

レールの打上量を調整するリフティングアジャスタ３２１の調整つまみが右に回され、打上量が増加するように操作されると針６１３は右に振れる。調整つまみが左に回され、打上量が減少するように操作されると針は左に振れる。例えば、左のマーク６１７は、打上量の５％が減少した位置を示すマークであり、右のマーク６１８は、補修前移動量の５％が減少した位置を示すマークである。インジケータの移動量を調整するリフティングアジャスタ３２１の調整つまみの回転にあわせ、針６１９は振れることになる。更に、リフティングアジャスタ３２１の調整つまみの回転にあわせ手動リフティングアジャスタ表示６０６の表示値も変化する。左リフティングインジケータ６１４の針６１９と、手動リフティングアジャスタ表示６０６の表示値は、レール調整量に関連する指標として機能する。

訓練画面６の右上部には、軌道補修作業後のキロ程毎のレール変位である補修結果量である打上量及び左右移動量を示す結果量表示６２０が表示される。操作訓練では、軌道補修位置でのレール２１及び２２の変位量がオペレータによって調整された後、軌道補修作業が実行される。実作業では、軌道補修位置におけるレール２１及び２２の変位量は、軌道補修作業直後には測定されず、マルチプルタイタンパ１が更に前進した後に測定される。また、操作訓練装置３において、測定結果には、オペレータにより決定された調整量に揺らぎが付加される。

操作訓練装置３は、オペレータによって決定された軌道補修位置での調整量を取得した後、直ちに決定された調整量に揺らぎを付加して補修結果量を算出し、算出された補修結果量を表示することは可能である。しかし、オペレータに実際の操作と同様の訓練体験を提供する趣旨から、軌道補修位置での補修結果量の表示は、補修作業直後に表示されず、マルチプルタイタンパ１が所定の距離だけ移動したときに表示する。例えば、フロントキロ程１３ｋｍ３４５ｍに対応する軌道補修位置のキロ程１３ｋｍ３３４ｍでの軌道補修位置での補修結果量は、マルチプリタイタンパーが更に進んで、フロントキロ程１３ｋｍ３５５ｍに達したときに初めて表示されるようにしてもよい。フロントキロ程と補修結果量が表示される軌道補修位置でのキロ程は、２１ｍの差があることになる。表示のタイミングは、キロ程に連動させるだけでなく、時間経過に連動させてもよい。例えば、マルチプルタイタンパ１の作業速度を２．０ｍ／分とすると、軌道補修作業後１０分３０秒経過後に表示される。

結果量表示６２０には、キロ程毎の補修結果量の履歴が示される。結果量表示６２０の横には、スクロールバー６２１が設けられ、キロ程毎の補修結果量の履歴がスクロールできる。オペレータは、補修結果量の履歴を確認して、次のレール変位量の調整の参考とする。実際の保線作業現場では、すべての軌道補修位置について後に、測定することは容易ではないので、補修結果量は、全ての軌道補修位置について表示するのではなく、例えば１０ｍ毎の補修結果量を表示してもよい。

訓練画面６の右下部には、作業の進行を停止する停止ボタンアイコン６２３、調整作業を再度行うもう１回ボタンアイコン６２４、訓練を終了する終了ボタンアイコンが表示される。訓練画面６に表示される表示要素の名称は、例えば、「前方変位量」は、「計画量」のように本例とは別の名称としてよい。訓練画面６に表示される表示要素の配置は、本例とは別の配置としてもよい。

オペレータは、レール位置情報の一部が表示された表示部３３を視認し、軌道補修作業後の戻り量を考慮して、打上量を調整するリフティングアジャスタ３２１、左右移動量を調整するライニングアジャスタ３２２を使用して、打上量及び左右移動量を調整する。オペレータは、軌道補修作業後の戻り量を考慮して打上量、左右移動量を調整する訓練を通して技量を向上することができる。

（訓練処理）
図７は、訓練装置の訓練処理の一例を示す処理フローである。図７に示す訓練処理は、制御記憶部３５１に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って制御処理部３５２にて実行される。

データ取得部３５２１は、訓練用データベース４を参照して、補修前変位量と前方変位量を含む補修前情報を取得する（ＳＴ７０１）。補修前変位量は、軌道補修位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である。前方変位量は、軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である。

補修前情報出力部３５２２は、補修前変位量、並びに前方変位量を含む補修前情報を表示部３３に出力する（ＳＴ７０２）。調整量取得部３５２３は、オペレータの調整操作に応じた軌道補修位置におけるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の調整量を取得する（ＳＴ７０３）。

入力処理部３５２４は、表示画面３１１のユニット下降指示アイコンがクリックされたか否かを判定する（ＳＴ７０４）。ユニット下降指示アイコンがクリックされた（ＳＴ７０４：ＹＥＳ）とき、決定処理部３５２５は、調整された調整量を決定する（ＳＴ７０５）。クリックされていない（ＳＴ７０４：ＮＯ）とき、処理はＳＴ７０３に戻る。揺らぎ量生成部３５２６は、決定されたレール変位量に対して揺らぎ量を生成する（ＳＴ７０６）。

遅延処理部３５２７は、ユニット下降指示アイコンがクリックされたときからの経過時間が、所定の時間を経過したか否かを判断する（ＳＴ７０７）。所定の時間を経過していない（ＳＴ７０７：ＮＯ）とき、待機状態となる。所定時間が経過した（ＳＴ７０７：ＹＥＳ）とき、補修結果量生成部３５２８は、調整量に対して揺らぎ量を付加して、軌道補修位置における軌道補修作業によるレール２１及び２２の打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成する（ＳＴ７０８）。補修後情報出力部３５２９は、表示部３３に、補修結果量を含む補修後情報を出力して（ＳＴ７０９）、処理は終了する。

（揺らぎ量生成処理フロー）
図８は、図７の揺らぎ量生成処理の一例を示す処理フローである。図８に示す揺らぎ量生成処理は、制御記憶部３５１に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って制御処理部３５２にて実行される。

調整量入手部８１は、調整量を入手する（ＳＴ８０１）。分類処理部８２は、調整量が０ｍｍ以下か否かを判定する（ＳＴ８０２）。調整量が０ｍｍ以下である（ＳＴ８０２：ＹＥＳ）とき、変位量設定部８３は、変位量に１ｍｍを加算して、第１変位量とする（ＳＴ８０３）。調整量が０ｍｍを超える（ＳＴ８０２：ＮＯ）とき、分類処理部８２は、調整量が４ｍｍ未満か否かを判定する（ＳＴ８０４）。

調整量が４ｍｍ未満である（ＳＴ８０４：ＹＥＳ）とき、変位量設定部８３は、変位量に１００％を乗じて、第１変位量とする（ＳＴ８０５）。調整量が４ｍｍ以上である（ＳＴ８０４：ＮＯ）とき、分類処理部８２は、調整量が６ｍｍ未満か否かを判定する（ＳＴ８０６）。

調整量が６ｍｍ未満である（ＳＴ８０６：ＹＥＳ）とき、変位量設定部８３は、変位量に９０％を乗じて、第１変位量とする（ＳＴ８０７）。調整量が６ｍｍ以上である（ＳＴ８０６：ＮＯ）とき、分類処理部８２は、調整量が１１ｍｍ未満か否かを判定する（ＳＴ８０８）。調整量が１１ｍｍ未満である（ＳＴ８０８：ＹＥＳ）とき、変位量設定部８３は、変位量に７０％を乗じて、第１変位量とする（ＳＴ８０９）。調整量が１１ｍｍ以上である（ＳＴ８０８：ＹＥＳ）とき、変位量設定部８３は、変位量に５０％を乗じて、第１変位量とする（ＳＴ８１０）。

揺らぎ発生部８４は、第１変位量１ｍｍ当たり、０．５ｍｍから１．５ｍｍまでの値をランダムに発生させ、第１変位量を第２変位量に変換する（ＳＴ８１１）。揺らぎ出力部８５は、揺らぎを反映した補修結果量を出力して（ＳＴ８１２）、処理は終了する。

揺らぎ量生成処理において、キロ程毎の路盤情報を考慮して、揺らぎを反映した補修結果量を出力してもよい。例えば、路盤が硬いとき、第１変位量１ｍｍ当たり、０．７ｍｍから１．２ｍｍまでの値をランダムに発生させ、路盤が柔らかいとき、第１変位量１ｍｍ当たり、０．３ｍｍから１．７ｍｍまでの値をランダムに発生させてもよい。

当業者は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換、及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ マルチプルタイタンパ
１１ リアフィーラ
１２ ミドルフィーラ
１３ フロントフィーラ
１４ 軌道補修装置
１５ 位置測定装置
１６ 操作装置
１７ ワイヤ
２１、２２ レール
３ 操作訓練装置
３１ 訓練装置本体
３２ 調整卓
３３ 表示部
３４ 操作部
３５ 制御部
３６ 通信インターフェース

Claims (5)

1. 軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量、並びに前記軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力する補修前情報出力部と、
   オペレータの調整操作に応じた前記軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得する調整量取得部と、
   前記調整量に付加される揺らぎ量を生成する揺らぎ量生成部と、
   前記調整量に対して揺らぎ量を付加して、前記軌道補修位置における軌道補修作業によるレールの打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成する補修結果量生成部と、
   前記補修結果量を含む補修後情報を出力する補修後情報出力部と、
   を有することを特徴とするマルチプルタイタンパの操作訓練装置。
2. 前記揺らぎ量生成部は、前記軌道補修位置の路盤の強度に応じたパラメータに基づいて、前記揺らぎ量を生成する、請求項１に記載の操作訓練装置。
3. 前記補修後情報出力部は、前記軌道補修位置が所定の距離だけ移動したときに、前記補修後情報を出力する、請求項１又は２に記載の操作訓練装置。
4. 軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量、並びに前記軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力し、
   オペレータの調整操作に応じた前記軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得し、
   前記調整量に付加される揺らぎ量を生成し、
   前記調整量に対して揺らぎ量を付加して、前記軌道補修位置における軌道補修作業によるレールの打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成し、
   前記補修結果量を含む補修後情報を出力する、
   ことを有することを特徴とするマルチプルタイタンパの操作訓練方法。
5. 軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である補修前変位量、並びに前記軌道補修位置から前方方向に移動した所定位置である前方位置におけるレールの打上量及び左右移動量の目標位置からの変位量である前方変位量を含む補修前情報を出力し、
   オペレータの調整操作に応じた前記軌道補修位置におけるレールの打上量及び左右移動量の調整量を取得し、
   前記調整量に付加される揺らぎ量を生成し、
   前記調整量に対して揺らぎ量を付加して、前記軌道補修位置における軌道補修作業によるレールの打上量及び左右移動量の変化量である補修結果量を生成し、
   前記補修結果量を含む補修後情報を出力する、
   を含む処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするマルチプルタイタンパの操作訓練プログラム。

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