JP5987085B1 - 模型車両の制御装置および模型車両制御用のコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】様々なレイアウトに柔軟に対応できる拡張性の高いセクション閉塞制御を実現する。【解決手段】セクション判定部５ｆは、車両が次に進入しようとするセクションに先行車両が存在するか否かを判定する。進入条件判定部５ｇは、前記制約付セクションに進入しようとする場合、そのセクションにおける現在の状態が進入条件を満たすか否かを判定する。セクション制御部５ｂは、制約付セクションの現在の状態が進入条件を満たさない場合、進入条件を満たす状態になるまで、セクション判定部５ｆの判定結果に関わりなく、セクションへの対象車両の進入を許可しない。【選択図】図３

Description

本発明は、模型車両の制御装置、および、模型車両制御用のコンピュータプログラムに係り、特に、レイアウトに設定されたセクションに進入する車両の排他制御に関する。

特許文献１には、電気的に分離された複数のセクションよりなるレイアウトにおいて、必要なセクションだけに電流を流すことによって、複数の車両の個別制御を行う車両運転装置が開示されている。この車両運転装置では、進入先となるセクションに複数の車両を進入させないという排他制御、すなわち、セクション閉塞制御を行うことで、レイアウト上を走行する車両同士の衝突を回避する。

特開２００３−２２５４７２号公報

しかしながら、上述した特許文献１は、エンドレスに通常のポイントを組み合わせた単純なレイアウトを例に、セクション閉塞制御の基本概念を開示するものであり、様々な構成のレイアウトに柔軟に対応できるような拡張性については考慮されていない。実際のレイアウトの構成は様々であり、単純なセクション閉塞制御だけでは、車両同士の衝突を防止できない構成も考えられる。また、特許文献１は、専ら、同種の模型車両（鉄道模型）のレイアウトに着目しているが、路面電車およびバスといったように、別個に制御される異種の模型車両が走行する複合的なレイアウトでは、交差点等における異種の車両同士の衝突を防止するような統合的な制御が望まれる。

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、様々なレイアウトに柔軟に対応できる拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することである。

第１の発明は、第１の模型車両が走行する第１のレイアウトと、第１の模型車両とは給電方式が異なる異種の第２の模型車両が走行する第２のレイアウトとが統合されており、第１のレイアウト上を走行する第１の模型車両の位置を検出する位置センサからの情報に基づいて、第１のレイアウトに設定されたセクションへの第１の模型車両の進入を制御する制御装置を提供する。この制御装置は、第１のセクションテーブルと、セクション判定部と、進入条件判定部と、セクション制御部とを有する。第１のセクションテーブルは、第１の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を、第１のレイアウトのセクション毎に管理する。セクション判定部は、第１のセクションテーブルを参照して、対象車両が第１のセクションの次に進入しようとする第２のセクションについて、占有権に設定されているか否かを判定する。この対象車両は、第１のセクションに存在し、かつ、制御対象となる第１の模型車両である。進入条件判定部は、第２のセクションが第２の模型車両が走行する第２のレイアウトに設定された第３のセクションと交差するセクションとして予め設定された制約付セクションである場合、第２のセクションテーブルを参照して、第３のセクションに占有権が設定されているか否かを判定する。第２のセクションテーブルは、第２の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を第２のレイアウトのセクション毎に管理する。セクション制御部は、セクション判定部の判定結果に基づいて、第２のセクションに所定数以上の第１の模型車両を進入させない排他制御を行う。それとともに、セクション制御部は、第２のセクションが制約付セクションであって、かつ、第３のセクションに占有権が設定されている場合、第３のセクションの占有権が解放されるまで、セクション判定部の判定結果に関わりなく、第２のセクションへの対象車両の進入を許可しない。

ここで、第１の発明において、上記第１の模型車両は、外部からの給電によってレール上を走行する鉄道模型車両であって、上記第２の模型車両は、内蔵された電池によって道路上を走行する模型車両であってもよい。

第２の発明は、第１の模型車両が走行する第１のレイアウトと、第１の模型車両とは給電方式が異なる異種の第２の模型車両が走行する第２のレイアウトとが統合されており、第１のレイアウト上を走行する第１の模型車両の位置を検出する位置センサからの情報に基づいて、第１のレイアウトに設定されたセクションへの第１の模型車両の進入を制御するコンピュータプログラムを提供する。このコンピュータプログラムは、第１のセクションテーブルを用いて、第１の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を、第１のレイアウトのセクション毎に管理するステップと、第１のセクションテーブルを参照して、第１のセクションに存在し、かつ、制御対象となる第１の模型車両である対象車両が、第１のセクションの次に進入しようとする第２のセクションについて、占有権に設定されているか否かを、セクション判定として判定するステップと、第２のセクションが、第２の模型車両が走行する第２のレイアウトに設定された第３のセクションと交差するセクションとして予め設定された制約付セクションである場合、第２の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を第２のレイアウトのセクション毎に管理する第２のセクションテーブルを参照して、第３のセクションに占有権が設定されているか否かを判定するステップと、セクション判定の結果に基づいて、第２のセクションに所定数以上の第１の模型車両を進入させない排他制御を行うとともに、第２のセクションが制約付セクションであって、かつ、第３のセクションに占有権が設定されている場合、第３のセクションの占有権が解放されるまで、セクション判定の結果に関わりなく、第２のセクションへの対象車両の進入を許可しないステップとを有する処理をコンピュータに実行させる。

ここで、第２の発明において、上記第１の模型車両は、外部からの給電によってレール上を走行する鉄道模型車両であって、上記第２の模型車両は、内蔵された電池によって道路上を走行する模型車両であってもよい。

第１または第２の発明によれば、先行車両との衝突以外の要因で、セクションへの進入を阻害する状態が発生する特定のセクションを制約付セクションとして設定し、制約付セクションの現在の状態が進入条件に満たすことをセクション閉塞制御よりも優先させる。これにより、セクション閉塞制御だけでは衝突を回避できないレイアウト構成においても、衝突を回避できるので、柔軟かつ拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。特に、給電方式が異なる異種の模型車両間で制御システムが異なっていたとしても、相互の連携が可能になるので、より拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。

鉄道模型用制御システムの全体構成図 第１の実施形態に係るクロッシングレールの説明図 制御装置のブロック構成図 車両位置テーブルの説明図 セクションテーブルの説明図 進入条件付きセクション構成の説明図 走行経路の説明図 進入条件判定付セクション制御ルーチンのフローチャート 車両制御ルーチンのフローチャート セクションテーブルの遷移表 第２の実施形態に係るダブルスリップポイントの説明図 第３の実施形態に係るダブルクロッシングポイントの説明図 第４の実施形態に係るターンテーブルの説明図 第５の実施形態に係る統合レイアウトの説明図 第５の実施形態に係る制御装置のブロック構成図 第６の実施形態に係る統合レイアウトの説明図 第６の実施形態に係る制御装置のブロック構成図

（第１の実施形態）
図１は、鉄道模型用の制御システムの全体構成図である。車両Ａ，Ｂを含む複数の車両が走行するレイアウト１は、直線レール、カーブレール、ポイントといった多数のレールを組み合わせることによって構成されている。基本的に、レール同士の接続には、ジョイントと呼ばれる導電性の接続部材が用いられ、ジョイントにて電気的に接続されたレール同士は、連続した同一セクションが形成される。また、一部のレール同士の接続には、ギャップと呼ばれる絶縁性の接続部材が用いられ、ギャップにて電気的に分離されたレール同士は、互いに別個のセクションが形成される。同図に示した例では、レイアウト１中の１０箇所にギャップを設けることで、レイアウト１を電気的に分離された９つのセクション１ａ〜１ｉ、すなわち、交差点Ｃでレールが交差した８字状のエンドレスを構成する７つのセクション１ａ〜１ｇと、複線ホームの待避線に相当するセクション１ｈと、エンドレスから分岐した引込み線に相当するセクション１ｉとに分割されている。このようなレイアウト１において、それぞれのセクション１ａ〜１ｉの長さは、原則として、そのレイアウト１での走行を想定する車両の最大長よりも大きくし、走行中の車両を停止させる際の過走行分を十分に見越した長さにすることが好ましい。なお、本明細書において、「車両」とは、制御上、１つのまとまった走行単位となるものを指し、１台の車両（動力車）のみならず、複数の車両より編成される列車（複数の動力車を含んでいてもよい。）を含む。また、物理的に互いに連結されていなくても、極めて近接した状態を維持しながら併走する複数の車両も、１つのまとまった走行単位である限り、１つの「車両」とみなす。

セクション１ａ〜１ｉのそれぞれにおいて、レールへの電気的な接続を行うコネクタ部には、フィーダ２ａ〜２ｉのいずれかが取り付けられている。また、それぞれのセクション１ａ〜１ｉの端部近傍には、車両の位置を検出する位置センサ３がギャップを挟んで対向するように設けられている。位置センサ３としては、例えば、車両の通過に伴う光の反射の有無を検出する光センサ、車両に装備された車輪の接触の有無を検出する接触センサ、車両に搭載された磁石を検出する磁気センサ、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）等を用いることができる。また、レール（セクション）に供給する電流の変化をモニタリングすることによって、そのセクションにおける車両の有無を検出してもよい。位置センサ３によって検出された位置情報は、後述する制御システム４の一部を構成する制御装置５に入力される。ギャップを挟んで一対の位置センサ３を配置する理由は、主に、車両を検出する時間的な順序から、この車両の走行方向を容易に認識できるようにするためだが、他の手段で走行方向を認識できるのであれば、位置センサ３を一対で配置する必要は必ずしもない。また、位置センサ３は、レイアウト１上における車両の位置を検出できるものであれば、センサの種類、個数、設置形態等を問わない。

制御システム４は、配線類を介してレイアウト１に接続されており、制御装置５と、複数の給電装置６と、駆動装置７と、コントローラ８と、ポイントスイッチ９とを主体に構成されている。制御装置５は、コンピュータ等より構成され、レイアウト１上における車両Ａ，Ｂの車速制御、前照灯や室内灯の点灯制御、ポイントの切り替えといった各種の制御を統合的に行う。給電装置６は、本実施形態では、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて、自己に割り当てられたセクションへの給電を行う。具体的には、制御装置５からの指示に応じたパルス幅（デューティ比）を有する駆動電圧が生成され、パルス幅変調された電圧としてセクションに供給される。駆動装置７は、制御装置５からの指示に応じて、レイアウト１中のポイントの切り替え等を行う。また、この駆動装置７を用いて、ターンテーブル、踏切、信号といった各種の制御機器・アクセサリー類を動作させてもよい。コントローラ８は、車両を手動運転で走行させる際、その車速や進行方向を制御するために使用される。また、ポイントスイッチ９は、この手動運転の際、ポイントの切り替えを行うために使用される。

制御装置５と、下位装置６，７との間は、配線類で接続されている。本実施形態において、インターフェース装置１０と下位装置との間は、ケーブルの本数を削減するためにシリアル接続（カスケード接続）されており、両者の間でシリアルデータ通信が行われる。この通信は、最低限、上位装置からの命令を下位装置に伝達できれば足りるので、一方向通信であってもよいが、双方向通信にして、命令の受信確認を下位装置から上位装置に返信するようにしてもよい。これにより、通信精度が高まり、より信頼性の高い制御を行うことが可能となる。なお、上位装置と下位装置との間におけるデータの受け渡しは、シリアルデータ通信に限定されるものではなく、有線、無線、光といった任意の通信媒体を介して、任意のデータ通信方式を採用することができる。

図２は、図１の交差点Ｃで用いられているクロッシングレールの説明図である。クロッシングレールは、ポイントのような渡りの機能を有さず、２つの走行路が単純に平面交叉したレールである。同図において、２つの走行路、すなわち、左上と右下とを結ぶ走行路と、左下と右上とを結ぶ走行路とは、互いに電気的に分離されており、それぞれ別個のセクション１ｂ，１ｅを構成している。セクション１ｅの車両Ａと、セクション１ｂの車両Ｂとが同時にクロッシングレールに進入すると、交差部分において車両Ａ，Ｂが衝突する。この衝突を回避することは、通常のセクション閉塞制御では困難であり、本実施形態では、後述する手段を講じることで、これを回避している。

図３は、制御装置５のブロック構成図である。この制御装置５は、位置センサ３からのセンサ情報に基づいて、セクション１ａ〜１ｉへの車両の進入を制御する。制御装置５は、車両位置管理部５ａと、セクション制御部５ｂと、車両制御部５ｃとを主体に構成されている。また、制御装置５がアクセス可能なメモリには、車両位置テーブル５ｄやセクションテーブル５ｅ等が格納されている。車両位置管理部５ａは、位置センサ３からのセンサ情報に基づいて、レイアウト１上の車両の位置をセクション単位で特定し、現在の位置を車両位置テーブル５ｄに記述する。セクション制御部５ｂは、セクション判定部５ｆと、進入条件判定部５ｇとを含む。セクション判定部５ｆは、制御対象となる対象車両が次に進入しようとするセクションに先行車両が存在するか否かを判定する。進入条件判定部５ｇは、次のセクションが制約付セクションである場合、このセクションにおける現在の状態が進入条件を満たすか否かを判定する。セクション制御部５ｂは、セクション判定部５ｆの判定結果に基づいて、次のセクションに複数の対象車両を進入させない排他制御を行う。また、セクション制御部５ｂは、次のセクションが制約付セクションであって、かつ、その現在の状態が進入条件を満たさない場合、進入条件を満たす状態になるまで、セクション判定部５ｆの判定結果に関わりなく、次のセクションへの対象車両の進入を許可しない。

図４は、車両位置テーブル５ｄの説明図である。このテーブル５ｄには、セクション１ａ〜１ｉのそれぞれに、現在、どの車両が存在するかが記述されている。同図の例は、図１に示した車両の配置に対応して、セクション１ａに車両Ａ、セクション１ｈに車両Ｂがそれぞれ存在することを示している。なお、「０」は、空きの状態、すなわち、そのセクションに車両が存在しないことを示す。本実施形態において、（１）車両の初期配置は予め決められており、（２）車両は必ず隣り合ったセクション間を連続して走行し、かつ、（３）その走行方向も位置センサ３からのセンサ情報から一義的に特定される。したがって、位置センサ３からのセンサ情報そのものからは、車両Ａ，Ｂを特定することはできなくとも、上記（１）〜（３）が保証されている限り、セクションに存在する車両の種別を特定することができる。車両位置テーブル５ｄによって、車両Ａ，Ｂの現在位置がリアルタイムで管理され、車両Ａ，Ｂが移動した場合、その旨がセクション制御部５ｂに通知される。

図５は、セクションテーブル５ｅの説明図である。このテーブル５ｅには、セクション１ａ〜１ｉのそれぞれについて、占有権の有無が記述されている。占有権とは、そのセクション（リソース）を排他的に使用できる権利、換言すれば、そのセクションへの進入の可否を示しており、本実施形態では１つの車両のみに与えられる。同図の例は、図１に示した車両の配置（停止状態）に対応して、セクション１ａに車両Ａの占有権、セクション１ｈに車両Ｂの占有権がそれぞれ設定されていることを示している。なお、「０」は、占有権が与えられていない状態を示す。占有権が設定されていないセクションについては、即座に占有権を設定できるが、占有権を設定済みのセクションについては、それが空くまで、待ち状態となる。セクションテーブル５ｅによって、セクション１ａ〜１ｉの占有権の有無をリアルタイムで管理され、車両Ａ，Ｂの移動に応じて、占有権の状態（進入可能なセクション数）がセクション制御部５ｂに通知される。

セクション制御部５ｂに入力される情報としては、上述した車両位置テーブル５ｄの情報以外に、セクション構成、進入条件および走行経路といった情報も入力される。図６は、図１に例示したレイアウト１におけるセクション構成の説明図である。線で繋がれたもの同士が隣り合ったセクションであり、ポイントを含むセクション１ｂ，１ｅ，１ｇについては、３つのセクションと隣接している。このセクション構成によって、それぞれのセクション１ａ〜１ｉがどのような接続関係にあるかが特定される。ここで、二重丸のセクション１ｂ，１ｅは「制約付セクション」、すなわち、先行車両との衝突以外の要因で、セクションへの進入を阻害する状態が発生するセクションである。本実施形態では、レイアウト１における複数の走行路が交差または一部が共用されているセクションを制約付セクションとして設定しており、２つの走行路が交差したクロッシングレールは、その典型である。この制約付セクションには、このセクションへの進入を許可する進入条件が設定されている。クロッシングレールの場合、一方の走行路であるセクション１ｂの進入条件は、他方の走行路であるセクション１ｅに占有権が設定されていないことであり、他方の走行路であるセクション１ｅの進入条件は、一方の走行路であるセクション１ｂに占有権が設定されていないことである。

図７は、車両Ａ，Ｂの走行経路の説明図である。走行経路は、レイアウト１上を車両がどのような経路で走行するかを示すものとして予め設定されている。同図の例では、車両Ａは、セクション１ａから８字状のエンドレスを１周して再びセクション１ａに戻り、車両Ｂは、セクション１ｈからエンドレスを半周してセクション１ｉ（引き込み線）に入ることを、それぞれ示している。なお、走行経路の情報として、それぞれのセクションにおける加減速といった車速情報を付加してもよい。

図８は、セクション制御部５ｂにおいて実行されるセクション制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、レイアウト１上における車両の位置が変わる毎、あるいは、所定の間隔で繰り返し実行される。まず、ステップ１において、ループ変数ｎが「１」にセットされる。つぎに、ステップ２において、ｎ個先のセクションが制約付セクションで、かつ、現在の状態が進入条件を満たさないか否かが判断される。制約付セクションであるか否かは、システムとして予め設定されており、ｎ個先のセクションが制約付セクションである場合には、上述したように、セクションテーブル５ｅを参照して、制約付セクションに紐付けられたセクションについて、占有権が設定されているか否かによって行われる。例えば、ｎ個先のセクションがセクション１ｂ（制約付セクション）の場合、このセクション１ｂに紐付けられたセクション１ｅに占有権が設定されていないことをもって、セクション１ｂの進入条件を満たすと判断される。ステップ２の判断結果が「肯定」の場合、すなわち、制御対象となる車両（対象車両）が現在位置するセクションが制約付セクションであって、かつ、現在の状態がその進入条件を満たさない場合、ステップ３以降の手順をスキップして本ルーチンを抜ける。これに対して、ステップ２の判断結果が「否定」の場合、すなわち、（１）ｎ個先のセクションが制約付セクションでない場合、または、（２）ｎ個先のセクションは制約付セクションだが、その進入条件を満たす場合には、ステップ３に進む。ステップ３では、セクションテーブル５ｅを参照して、ｎ（＝１）個先のセクションが空いているか、すなわち、セクションテーブル５ｅにおける該当セクションが「０」（占有権が未設定）であるかが判断される。ステップ３の判断結果が「否定」の場合は、ステップ４以降の手順をスキップして本ルーチンを抜ける。これに対して、ステップ３の判断結果が「肯定」の場合は、ステップ４に進み、ｎ（＝１）個先のセクションについて対象車両の占有権が確保され、その旨がセクションテーブル５ｅに書き込まれる。この占有権の確保によって、ｎ（＝１）個先のセクションへの対象車両の進入が許可される。そして、続くステップ５において、ループ変数ｎが「３」に到達したかが判断される。「３」に到達していない場合には、ループ変数ｎに１を加算した上で（ステップ６）、ステップ２に戻り、ステップ２以降の手順が繰り返される。これに対して、ループ変数ｎが「３」に到達している場合には、ステップ５の判断結果が「肯定」となって、本ルーチンを抜ける。

本ルーチンによれば、現在のセクションから１個先のセクションの占有権の確保から始まって、最大で３個先のセクションについて占有権の確保が試みられる。そして、あるセクションの占有権が確保できなければ、それよりも先のセクションについては、占有権の確保は試みられない。また、ｎ個先のセクションが制約付セクションであって、かつ、占有権の有無に関する現在の状態が進入条件（占有権が未設定）を満たさない場合、セクションテーブル５ｅの内容が更新されて、進入条件を満たす状態になるまで、ｎ個先のセクションへの対象車両の進入は許可されない。

図９は、車両制御部５ｃにおいて実行される車両制御ルーチンのフローチャートである。現在のセクションよりも先のセクションの占有権を確保できない場合、すなわち、次のセクションに他の車両が現に存在するか、あるいは、そこに他の車両が進入しようとしている場合、ステップ１１の判断結果より、停止モードが設定される（ステップ１２）。停止モードでは、自動運転の場合、予めプログラムされた車速に関わりなく、対象車両を現在のセクションにて強制的に停止させる。また、手動運転の場合、自動運転と同様に停止させるか、あるいは、コントローラ８の表示灯を点灯させたり、スピーカから警報を発することによって、ユーザに停止操作を促す。また、１個先のセクションまでしか占有権を確保できない場合、ステップ１１，１３の判断結果より、抑速モードが設定される（ステップ１４）。抑速モードでは、自動運転の場合、予めプログラムされた車速に関わりなく（制限速度より大の場合）、所定の制限速度に強制的に減速される。また手動運転の場合、自動運転と同様に減速させるか、あるいは、コントローラ８の表示灯を点灯させたり、スピーカから警報を発することによって、ユーザに減速操作を促す。さらに、２個先のセクションまでしか占有権を確保できない場合、ステップ１１，１３、１５の判断結果より、制限解除モードが設定される（ステップ１６）。制限解除モードでは、自動運転の場合、予めプログラムされていた車速どおりに設定される。また手動運転の場合、コントローラ８の操作どおりに車速が制御される。３個先のセクションまで占有権が確保できた場合、ステップ１１，１３、１５の判断結果より、加速モードが設定される（ステップ１７）。加速モードでは、自動運転の場合、予めプログラムされていた車速よりも加速される。また手動運転の場合、コントローラ８の操作どおりに車速が制御される。その際、コントローラ８の表示灯やスピーカを介して、ユーザに加速を促してもよい。

図１０は、図７の走行経路に基づいてセクション閉塞制御を行った場合におけるセクションテーブル５ｅの遷移表である。初期状態では、図１に示した車両Ａ，Ｂの配置に従い、車両Ａが存在するセクション１ａに車両Ａの占有権、車両Ｂが存在するセクション１ｈに車両Ｂの占有権が割り当てられている。なお、理解の便宜上、同表に示す太字は、車両Ａ，Ｂが現に存在するセクションを示す。また、ブランクは「０」であることを示す。

停車中の車両Ａが出発するタイミングｔ0になると、車両Ａが存在する現在のセクション１ａから３つ先までのセクション１ｂ〜１ｄについて、占有権の確保が試みられる。セクション１ｂは制約付セクションであり、その進入条件は「セクション１ｅに占有権が設定されていないこと」であるが、タイミングｔ0においてセクション１ｅは「０」である。よって、進入条件を満たすとともに、セクション１ｂ〜１ｄも「０」であるから、セクション１ｂ〜１ｄの占有権が車両Ａに割り当てられる。これにより、セクション１ａの車両Ａは加速モードで加速し始める。

車両Ａがセクション１ｂに進入したタイミングｔ1において、セクション１ａの占有権が解放されるとともに、セクション１ｅの占有権が車両Ａによって確保される。なお、セクション１ｅは制約付セクションであるが、その進入条件となるセクション１ｂの占有権は車両Ａによって既に確保されているので、問題はない。これにより、車両Ａは引き続き加速モードで走行する。タイミングｔ1の直後、停車中の車両Ｂが出発するタイミングになると、車両Ｂの現セクション１ｈから３つ先までのセクション１ｂ〜１ｄについて、占有権の確保が試みられる。しかしながら、この時点では、セクション１ｅの占有権が車両Ａに既に確保されているので、制約付セクション１ｂの進入条件を満たさない。よって、車両Ｂは引き続きセクション１ｈにて停止したままとなる。

車両がセクション１ｃに進入したタイミングｔ2において、セクション１ｂの占有権が解放されるとともに、セクション１ｆの占有権が車両Ａによって確保される。これにより、車両Ａは引き続き加速モードで走行する。車両Ｂの現セクション１ｈの１つ先のセクション１ｂは空いたものの、セクション１ｂの進入条件を未だ満たさない。よって、車両Ｂは引き続きセクション１ｈにて停止したままとなる。この停止状態は、車両Ａがセクション１ｆに進入するタイミングｔ5まで継続する。

車両Ａがセクション１ｆに進入したタイミングｔ5において、セクション１ｅの占有権が解放される。これにより、制約付セクション１ｂの進入条件が満たされるので、セクション１ｂの占有権が車両Ｂに割り当てられる。それとともに、その先のセクション１ｃ，１ｄの占有権も車両Ｂに割り当てられる。これにより、セクション１ｈの車両Ｂは加速モードで加速し始める。それ以降、車両Ａ，Ｂは、互いに干渉を受けることなく、走行経路にしたがい、終点となるセクション１ａ，１ｉに向かって、それぞれ走行する。

このように、第１の実施形態によれば、先行車両との衝突以外の要因で、セクションへの進入を阻害する状態が発生する特定のセクションを制約付セクションとして設定し、制約付セクションの現在の状態が進入条件に満たすことをセクション判定部５ｆの判定結果よりも優先させる。これにより、セクション判定部５ｆの判定結果だけでは対応できないクロッシングレールに対しても対応可能になるので、拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。

なお、上述した第１の実施形態では、現セクションから３つ先のセクションまでの空き状態をモニタリングし、これに応じて、加速、制限解除、抑速、停止を設定しているが、最低限、１つ先のセクションだけをモニタリングして、走行／停止のみを切り替えれば足りる。また、４つ以上先までモニタリングして、車速の制御をよりきめ細かく行うことも可能である。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係るダブルスリップポイントの説明図である。ダブルスリップポイントは、両渡り付きで平面交叉しており、電気的に分離された４つのセクション１ｊ〜１ｎを有する。トングレールの切り替えによって、２つの走行路を２方向に選択できる。トングレールを直線方向に設定した場合、セクション１ｊ，１ｎ（またはセクション１ｋ，１ｍ）を結ぶ方向に走行路が形成される。また、トングレールを曲線方向に設定した場合、セクション１ｊ，１ｍ（またはセクション１ｋ，１ｎ）を結ぶ方向に走行路が形成される。トングレールが直線／曲線のどちらの方向に設定されていても、上述したクロッシングレールと同様、交差部において車両が衝突する。そこで、ダブルスリップポイントを含むセクション１ｊ〜１ｎのそれぞれを制約付セクションとして設定とし、その進入条件を、ダブルスリップポイントの設定方向に関わりなく、制約付セクションに対応する一方の走行路とは異なる他方の走行路に他の車両が進入していないこと、とする。具体的には、例えば、セクション１ｊについては、その他の３つのセクション１ｋ，１ｍ，１ｎのいずれにも占有権が設定されていないことを進入条件とするといった如くである。これにより、車両の進行方向を考慮せずとも、車両の衝突を防止することができる。

このように、第２の実施形態によれば、セクション判定部５ｆの判定結果だけでは対応できないダブルスリップポイントに対しても対応可能になるので、第１の実施形態と同様、拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。なお、第２の実施形態の変形として、片渡り付で平面交差したシングルスリップポイントについて、ダブルクロッシングポイントの場合と同様に、制約付セクションを設定してもよい。

（第３の実施形態）
図１2は、第3の実施形態に係るダブルクロッシングポイントの説明図である。ダブルクロッシングポイントも、両渡り付きで平面交叉しているが、ダブルスリップポイントとは異なり、直線方向に設定した場合には、交差部での車両の衝突が生じない。このダブルクロッシングポイントは、電気的に分離された４つのセクション１ｐ〜１ｓを有し、トングレールの切り替えによって、２つの走行路を２方向に選択できる。トングレールを直線方向に設定した場合、セクション１ｐ，１ｒ（またはセクション１ｑ，１ｓ）を結ぶ方向に走行路が形成される。また、トングレールを曲線方向に設定した場合、セクション１ｐ，１ｓ（またはセクション１ｑ，１ｒ）を結ぶ方向に走行路が形成される。トングレールが曲線方向に設定されている場合、上述したクロッシングレールと同様、交差部において車両が衝突する。そこで、ダブルクロッシングポイントを含むセクション１ｐ〜１ｓのそれぞれを制約付セクションとして設定とし、その進入条件を、ダブルクロッシングポイントが曲線方向に設定されており、かつ、制約付セクションに対応する一方の走行路とは異なる他方の走行路に他の車両が進入していないこと、とする。これにより、車両の進行方向を考慮せずとも、車両の衝突を防止することができる。なお、ポイントの設定方向は、テーブルによって管理してもよいし、ポイントスイッチの切替状態を物理的または電気的にモニタリングすることによって行ってもよい。

このように、第３の実施形態によれば、セクション判定部５ｆの判定結果だけでは対応できないダブルクロッシングポイントに対しても対応可能になるので、第１の実施形態と同様、拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係るターンテーブルの説明図である。ターンテーブル１１は、上述したポイント類とは異なり、走行路が直接交差してはいないが、ターンテーブル１１上のレールＲが共用されるため、セクションへの進入を阻害する状態が発生し得る。ターンテーブル１１から放射状に延びる複数のレールは、それぞれ独立したセクション１ｔ〜を形成しているが、ターンテーブル上のレールＲは、走行路として接続された放射状のレールのいずれかと導通するため、１つの独立したセクションにはなっていない。そこで、ターンテーブル１１に接続されたセクション１ｔ〜１ｘのそれぞれを制約付セクションとして設定とし、その進入条件を、他のセクションに占有権が設定されていないこと、とする。これにより、車両の進行方向を考慮せずとも、車両の衝突を防止することができる。

このように、第４の実施形態によれば、セクション判定部５ｆの判定結果だけでは対応できないターンテーブル１１に対しても対応可能になるので、第１の実施形態と同様、拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。

（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態に係る鉄道（路面電車）およびバスの統合レイアウトの説明図である。路面電車Ａは、道路に設置されたレール上を外部からの給電によって走行し、バスａは、内蔵された電池で走行する。バスａには、前輪のステアリング舵角と連動した磁石が取り付けられており、道路の裏側に取り付けられたガイドレールに沿って磁石が変位することで、道路に沿って走行する。バスａは、道路側に設置されたセンサ３’（例えばＲＦＩＤ等）にて走行／停止を切り替えることができる。このセンサ３’は、上述した位置センサ３としての機能も有しており、このセンサ情報に基づいて、上述したセクション閉塞制御が行われる。路面電車Aとバスａとは制御システムが異なり、交差点で衝突する可能性があるので、両者を調停する必要がある。

図１５は、第５の実施形態に係る制御装置５のブロック構成図である。上述した第１から第４の実施形態は、同種の車両を対象とした同じシステムであり、進入条件判定部５ｇが行う進入条件の判定は、セクション判定部５ｆと同様、同一のセクションテーブル５ｅを参照すれば足りる。しかしながら、路面電車Ａとバスａとは制御が異なるため、（路面電車Ａ用の）セクションテーブル５ｅではバスａの位置を把握できない。そこで、進入条件判定部５ｇをセクション制御部５ｂの外部に設け、バスａのセクション閉塞制御を行うためのバス用セクションテーブル５ｈを参照して、両者の調停が行われる。具体的には、路面電車Ａが走行するセクションＱを制約付セクションとし、その進入条件を、バスａが走行するセクションｒに占有権が設定されていないこと、とする。バスａの占有権は、バス用の制御システムによってリアルタイムで管理されており、占有権の状態は、バス用セクションョンテーブル５ｈに記述されている。進入条件判定部５ｇは、バス用セクションテーブル５ｈを参照して、セクションＱに占有権を割り当てる際、セクションｒの現在の状態が進入条件を満たすか否かを判定する。これにより、交差点において、路面電車Ａとバスａとが衝突しないように、両者を調停することができる。なお、それ以外の点については、図３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。

このように、第５の実施形態によれば、セクション判定部５ｆの判定結果だけでは対応できない異種の制御システムとの連携が可能になるので、拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。

（第６の実施形態）
図１６は、第６の実施形態に係る統合レイアウトの説明図である。本実施形態は、バスａのセクション占有を進入条件とする代わりに、交差点に置ける信号機の点灯状態を進入条件とするものである。交差点の信号機は、路面電車Ａやバスａの走行とは無関係にリアルタイムで点灯色が切り替わる。

図１７は、第６の実施形態に係る制御装置のブロック構成図である。進入条件判定部５ｇをセクション制御部５ｂの外部に設け、信号機の点灯状態を管理する信号管理テーブル５ｉを参照して、両者の制御が行われる。具体的には、路面電車Ａが走行するセクションＱを制約付セクションとし、その進入条件を、進行方向の信号機が赤でないこと、とする。信号機の点灯状態は、点灯制御システムによってリアルタイムで管理されており、信号管理テーブル５ｉに記述されている。進入条件判定部５ｇは、信号管理テーブル５ｉを参照して、セクションＱに占有権を割り当てる際、進行方向の信号機における現在の状態が進入条件を満たすか否かを判定する。これにより、交差点において、路面電車Ａとバスａとが衝突しないように、両者を調停することができる。なお、それ以外の点については、図３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。

このように、第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様、拡張性の高いセクション閉塞制御を実現することができる。

なお、上述した各実施形態では、鉄道模型車両の給電方式として、パルス幅変調を用いているが、これは一例であって、直流電圧値そのものを可変にする通常の直流制御（ＤＣ制御）を用いてもよい。また、ＤＣ制御に代えて、ＤＣＣ（Digital Command Control）と呼ばれる方式を用いてもよい。ＤＣＣでは、制御対象となる車両にデコーダが搭載されており、コントローラからの命令が、レイアウトを構成するレールを介して、車両側のデコーダに伝達される。この命令には、アドレスが付されており、指定されたアドレスに対応するデコーダのみが命令を実行することで、走行用モータの駆動やライト類の点灯といった制御が個別に行われる。レイアウトには１２Ｖ程度の交流が常に流れており、命令に従って、デコーダが交流を直流に変換して車両に搭載されたモータを駆動することで、車速が制御される。ＤＣＣを用いる場合、ＤＣ制御のような分割給電は必ずしも必要なく、１箇所のフィーダからレイアウト全体に給電してもよい。また、模型車両は、レール等の給電経路から集電して自走するものであればよく、車輪の代わりに、集電シュー等で集電するものであってもよい。また、上述したバスａのように、外部から走行を制御できるものである限り、外部から給電を行う必要はなく、内蔵された電池等によって自走する車両であってもよい。特に、バスａの前面に前方監視センサを設け、先行車との車間を調整するようにすれば、１つのセクションに複数のバスａを進入させても、衝突を有効に回避することができる。その意味において、本発明に係るセクション閉塞制御において、１つのセクションに進入可能な車両の数は、１つに限定されるものではなく、所定数以下であればよい。

また、上述した各実施形態では、鉄道模型への適用例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各種の模型車両全般に対して、広く適用することができる。さらに、上述したセクション閉塞制御では、セクション内に進入できる車両を１台に限定しているが、例えば、道路を数珠つなぎで複数のバスが走行する状況を再現するために、所定数（複数を含む）としてもよい。この場合、バスに内蔵された前方センサによって、前方の障害物を検出して、バスを停止させるようにすれば、上述したセクション閉塞制御をそのまま適用することができる。

さらに、図３等に示した制御装置５の構成によって実現される機能は、コンピュータプログラムを用いても機能的に等価なものが実現できる。

１ レイアウト
１ａ〜１ｉ セクション
２ａ〜２ｉ フィーダ
３ 位置センサ
４ 制御システム
５ 制御装置
５ａ 車両位置管理部
５ｂ セクション制御部
５ｃ 車両制御部
５ｄ 車両位置テーブル
５ｅ セクションテーブル
５ｆ セクション判定部
５ｇ 進入条件判定部
６ 給電装置
７ 駆動装置
８ コントローラ
９ ポイントスイッチ
１１ ターンテーブル

Claims (4)

1. 第１の模型車両が走行する第１のレイアウトと、前記第１の模型車両とは給電方式が異なる異種の第２の模型車両が走行する第２のレイアウトとが統合されており、前記第１のレイアウト上を走行する前記第１の模型車両の位置を検出する位置センサからの情報に基づいて、前記第１のレイアウトに設定されたセクションへの前記第１の模型車両の進入を制御する制御装置において、
   前記第１の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を、前記第１のレイアウトのセクション毎に管理する第１のセクションテーブルと、
   前記第１のセクションテーブルを参照して、第１のセクションに存在し、かつ、制御対象となる前記第１の模型車両である対象車両が、前記第１のセクションの次に進入しようとする第２のセクションについて、占有権に設定されているか否かを判定するセクション判定部と、
   前記第２のセクションが、前記第２の模型車両が走行する前記第２のレイアウトに設定された第３のセクションと交差するセクションとして予め設定された制約付セクションである場合、前記第２の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を前記第２のレイアウトのセクション毎に管理する第２のセクションテーブルを参照して、前記第３のセクションに占有権が設定されているか否かを判定する進入条件判定部と、
   前記セクション判定部の判定結果に基づいて、前記第２のセクションに所定数以上の前記第１の模型車両を進入させない排他制御を行うとともに、前記第２のセクションが前記制約付セクションであって、かつ、前記第３のセクションに占有権が設定されている場合、前記第３のセクションの占有権が解放されるまで、前記セクション判定部の判定結果に関わりなく、前記第２のセクションへの前記対象車両の進入を許可しないセクション制御部と
   を有することを特徴とする模型車両の制御装置。
2. 前記第１の模型車両は、外部からの給電によってレール上を走行する鉄道模型車両であって、
   前記第２の模型車両は、内蔵された電池によって道路上を走行する模型車両であることを特徴とする請求項１に記載された模型車両の制御装置。
3. 第１の模型車両が走行する第１のレイアウトと、前記第１の模型車両とは給電方式が異なる異種の第２の模型車両が走行する第２のレイアウトとが統合されており、前記第１のレイアウト上を走行する前記第１の模型車両の位置を検出する位置センサからの情報に基づいて、前記第１のレイアウトに設定されたセクションへの前記第１の模型車両の進入を制御するコンピュータプログラムにおいて、
   第１のセクションテーブルを用いて、前記第１の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を、前記第１のレイアウトのセクション毎に管理するステップと、
   前記第１のセクションテーブルを参照して、第１のセクションに存在し、かつ、制御対象となる前記第１の模型車両である対象車両が、前記第１のセクションの次に進入しようとする第２のセクションについて、占有権に設定されているか否かを、セクション判定として判定するステップと、
   前記第２のセクションが、前記第２の模型車両が走行する前記第２のレイアウトに設定された第３のセクションと交差するセクションとして予め設定された制約付セクションである場合、前記第２の模型車両がセクションを排他的に使用できる権利である占有権の有無を前記第２のレイアウトのセクション毎に管理する第２のセクションテーブルを参照して、前記第３のセクションに占有権が設定されているか否かを判定するステップと、
   前記セクション判定の結果に基づいて、前記第２のセクションに所定数以上の前記第１の模型車両を進入させない排他制御を行うとともに、前記第２のセクションが前記制約付セクションであって、かつ、前記第３のセクションに占有権が設定されている場合、前記第３のセクションの占有権が解放されるまで、前記セクション判定の結果に関わりなく、前記第２のセクションへの前記対象車両の進入を許可しないステップと
   を有することを特徴とする模型車両制御用のコンピュータプログラム。
4. 前記第１の模型車両は、外部からの給電によってレール上を走行する鉄道模型車両であって、
   前記第２の模型車両は、内蔵された電池によって道路上を走行する模型車両であることを特徴とする請求項３に記載された模型車両制御用のコンピュータプログラム。

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