以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
更に、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチング(網掛け)を省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。
なお、以下の実施の形態においてA~Bとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、A以上B以下を示すものとする。
(実施の形態1)
本発明の一実施形態である実施の形態1の訓練システムについて、比較例の訓練システムと比較しながら説明する。本実施の形態1の訓練システムは、鉄道車両に乗務する乗務員の運転操作を含む操作の訓練を、被訓練者に対してシミュレータを用いて行う訓練システムである。
なお、本発明の一実施形態としての訓練システムは、鉄道車両に乗務する乗務員の操作の訓練を、被訓練者に対してシミュレータを用いて行うものであればよく、運転操作を含まない操作の訓練を行うものであってもよい。従って、本発明の一実施形態としての訓練システムは、例えば、後述する実施の形態2の訓練システムとして説明するように、鉄道車両に乗務する乗務員の車掌操作を含む操作の訓練を、被訓練者に対してシミュレータを用いて行うものであってもよい。
図1は、実施の形態1の訓練システムを示す斜視図である。図2は、実施の形態1の訓練システムの構成を示すブロック図である。図3は、実施の形態1の訓練システムを用いた訓練方法の一部のステップを示すフロー図である。図4は、実施の形態1の訓練システムにおいて被訓練者に対して訓練が行われた時のパノラマ画像を被訓練者が視聴している状態を模式的に示す図である。
図1、図2及び図4に示すように、本実施の形態1の訓練システムは、例えば、シミュレータ1と、作成部2と、視聴部3と、記録部4と、を有する。作成部2は、パノラマカメラ21よりなる撮像装置22を含み、訓練時にパノラマ画像23を作成する。視聴部3は、訓練時に作成されたパノラマ画像23を、振り返り時に被訓練者T1に視聴させる。記録部4は、被訓練者T1がパノラマ画像23を視聴している時の被訓練者T1の状態を表す状態変数41を記録する。作成部2、視聴部3及び記録部4の各々の一部として、例えばコンピュータに、作成部2、視聴部3及び記録部4の各々の前述した動作又は以下に説明するような動作をさせるためのプログラムを実行するコンピュータを用いることができる(後述する実施の形態2においても同様)。
なお、本実施の形態1の訓練システムは、シミュレータ1を含んでもよいが、シミュレータ1を含まなくてもよく、本実施の形態1の訓練システムと別に設けられたシミュレータをシミュレータ1として用いてもよい(後述する実施の形態2においても同様)。
シミュレータ1は、運転操作装置11と、表示装置12と、を含むことができる。運転操作装置11は、被訓練者T1が運転操作を行うものである。表示装置12は、被訓練者T1による運転操作装置11の運転操作の状況に応じて乗務員の仮想視点から見える模擬視界12aを表示する。
以下では、シミュレータ1の具体例を例示して説明するが、本実施の形態1の訓練システムが有するシミュレータ1は、以下の具体例に限定されない。
図1に示すように、運転操作装置11は、例えば、実物の鉄道車両の運転室内の運転台及び主幹制御器(マスタコントローラ)などを模擬した模擬運転操作装置(運転シミュレーション装置)である。運転操作装置11は、鉄道車両を運転操作するときに手動操作されるハンドル11aと、警笛を吹鳴させるときに操作される警笛スイッチ11bと、非常時に鉄道車両を停止させるときに操作される非常ブレーキスイッチ11cと、を含む。また、運転操作装置11は、計器盤ディスプレイ11dを含む。また、図示は省略するものの、運転操作装置11は、非常時にパンタグラフを降下させるときに操作されるパンタグラフ降下スイッチと、事故発生時などに付近を走行する車両を停止させるための無線を送信するときに操作される防護無線スイッチと、事故発生時などに付近を走行する車両を停止させるための信号炎管(発炎筒)を点火させるときに操作される信号炎管点火スイッチと、表示装置12に表示される質問に対して回答するための回答スイッチと、を含んでもよい。
図1及び図4に示すように、表示装置12は、運転士としての乗務員の仮想視点から見える模擬視界12aとして、例えば、実際に鉄道車両が走行する路線風景の画像、又は、運転訓練用にコンピュータグラフィックスで生成された路線風景の画像などをスクリーンに投影してリアルタイムで表示する。表示装置12の模擬視界12aには、例えば、図4に示すように、被訓練者T1が運転操作する鉄道車両が走行する線路R1が表示される。また、表示装置12の模擬視界12aには、例えば、線路R1と道路(図示は省略)とが平面交差する踏切(図示は省略)等が表示される。
本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練方法では、まず、作成部2は、被訓練者T1に対して操作の訓練が行われている時の状況をパノラマカメラ21を用いて撮像することにより、被訓練者T1に対して運転操作を含む操作の訓練が行われている時の状況即ち訓練時の状況が撮像されたパノラマ画像23を作成する(図3のステップS11)。
前述したように、本実施の形態1の訓練システムを用いて運転操作を含む操作の訓練が行われる場合、このステップS11では、作成部2は、被訓練者T1に対して運転操作を含む操作の訓練が行われている時の表示装置12及び被訓練者T1の状況をパノラマカメラ21を用いて撮像することにより、被訓練者T1に対して運転操作を含む操作の訓練が行われている時に表示装置12が表示している模擬視界12a及び被訓練者T1を含むパノラマ画像23を作成する。
パノラマカメラ21としては、パノラマ画像23を作成することができればよく、特に限定されないが、例えば360度カメラを用いることができる。また、360度カメラとして、例えば半天球カメラ又は全天球カメラを用いることができる。半天球カメラとして、例えば画角即ち視野角が180度又は180度を超える1個の魚眼レンズを搭載した半天球カメラを用いることができる。全天球カメラとして、例えばある平面に垂直で且つ互いに反対方向を向いた表裏2個の魚眼レンズであって画角即ち視野角が180度である魚眼レンズが搭載され、且つ、2つの魚眼レンズの各々によりそれぞれ撮像された表裏2個の画像をコンピュータを用いて合成することにより全天球の画像を撮像する全天球カメラを用いることができる。図1では、パノラマ画像23の一例として、画角即ち視野角が180度を超える1つの魚眼レンズにより撮像された画像23aを模式的に示している。
また、パノラマカメラ21として、1台の通常のカメラを回転させながら撮像した複数の画像23bをコンピュータを用いて合成することにより半天球又は全天球のパノラマ画像23を撮像するパノラマカメラを用いることができる。図4では、パノラマ画像23の一例として、1台の通常のカメラを回転させながら撮像した複数の画像23bが合成される様子を模式的に示している。
また、視聴部3は、被訓練者T1が装着するヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display:HMD)31を含み、且つ、作成部2により作成されたパノラマ画像23を、操作の訓練が行われた後、振り返り時に、被訓練者T1が装着しているヘッドマウントディスプレイ31を用いて表示することにより、パノラマ画像23を被訓練者T1に視聴させる(図3のステップS12)。
ヘッドマウントディスプレイ31は、例えば角速度センサ即ちジャイロセンサを含み、ヘッドマウントディスプレイ31を装着している被訓練者T1の頭部T2が向いている方向を検出し、パノラマ画像23のうち、検出された頭部T2が向いている方向に応じた一部を切り取って表示する。このように表示されたパノラマ画像23を視聴することにより、被訓練者T1は、振り返り時に、乗務員の操作の訓練時の自己の様子を仮想現実(Virtual Reality:VR)空間に再現して体験することができる。
なお、視聴部3は、ヘッドマウントディスプレイ31を含んでもよいが、ヘッドマウントディスプレイ31を含まなくてもよく、本実施の形態1の訓練システムと別に設けられたヘッドマウントディスプレイをヘッドマウントディスプレイ31として用いてもよい。
また、記録部4は、被訓練者T1が視聴部3によりパノラマ画像23を視聴している時の、被訓練者T1の視聴の状態又は動作の状態を表す状態変数41を記録する(図3のステップS13)。
本実施の形態1の訓練システムが上記した構成を有し、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練方法が上記した手順で行われることにより、後述するように、訓練システムを用いた訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定性的及び定量的に評価することができ、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を向上させることができる。
そのため、本実施の形態1の訓練システムは、評価部5を有してもよい。評価部5は、記録部4により記録された状態変数41に基づいて、操作の訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を評価する(図3のステップS14)。これにより、操作の訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果の定量的な評価を容易に実現することができる。また、評価部5として、例えばコンピュータに上記した一定の動作をさせるためのプログラムを実行するコンピュータを用いることができる(後述する実施の形態2においても同様)。
ここで、比較例の訓練システムについて説明する。図5は、比較例の訓練システムを示す斜視図である。図6は、比較例の訓練システムにおいて被訓練者に対して訓練が行われた時の画像を被訓練者が視聴している状態を模式的に示す図である。
比較例の訓練システムは、実施の形態1の訓練システムと同様に、例えば、運転操作装置11と、表示装置12と、を含むシミュレータ1を、有する。しかし、比較例の訓練システムは、実施の形態1の訓練システムと異なり、作成部2(図1参照)に代えて作成部102を有するものの、作成部102は、パノラマカメラ21(図1参照)に代えて通常のカメラ121を1つ備えた撮像装置122を含むものであり、訓練時にパノラマ画像を作成しない。
また、比較例の訓練システムは、実施の形態1の訓練システムと異なり、視聴部3(図4参照)に代えて視聴部103を有するものの、視聴部103は、ヘッドマウントディスプレイ31(図4参照)に代えて通常のモニタディスプレイ131を含むものであり、モニタディスプレイ131が表示する画像132は、パノラマ画像でもないので、被訓練者T1は、振り返り時に、乗務員の操作の訓練時の自己の様子を仮想現実空間に再現して体験することができない。
また、比較例の訓練システムは、実施の形態1の訓練システムと異なり、記録部4(図4参照)も有しないので、振り返り時の、被訓練者T1の状態を表す状態変数41(図4参照)を記録することができない。
即ち、比較例の訓練システムは、訓練時の被訓練者の訓練の様子を1つの通常のカメラで撮影し、撮影された2次元映像を再生することにより、訓練中の様子を振り返るものである。
しかし、比較例の訓練システムでは、振り返り時に2次元映像を見て確認できる内容は、カメラの画角に依存するところ、通常のカメラの画角には死角があり、見ることができない箇所が多く存在する。また、2次元映像による振り返りでは、没入感に乏しく、その場の臨場感を追体験することはできない。そのため、鉄道車両に乗務する乗務員の操作の訓練の進捗効率を向上させることができず、鉄道車両に乗務する乗務員の操作の訓練の効果を向上させることができない。
一方、本実施の形態1の訓練システムは、比較例の訓練システムと異なり、作成部2と、視聴部3と、を有する。これにより、乗務員の操作の訓練が行われた後、振り返り時に、被訓練者T1が装着しているヘッドマウントディスプレイ31を用いて表示することにより、訓練時に撮像されたパノラマ画像23を被訓練者T1に視聴させることができる。これにより、被訓練者T1は、振り返り時に、乗務員の操作の訓練時の自己の様子を仮想現実空間に再現して体験することができる。また、通常のカメラと異なり仮想現実空間に再現されるパノラマ画像には死角はほとんどなく、見ることができない箇所はほとんど存在しない。また、仮想現実空間に再現されるパノラマ画像による振り返りでは、没入感に富んでおり、その場の臨場感を追体験することができる。従って、訓練システムを用いた訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定性的に評価することができる。
また、本実施の形態1の訓練システムは、比較例の訓練システムと異なり、記録部4を有する。これにより、振り返り時に、被訓練者T1の振り返りの状態を表す状態変数41を記録することができ、訓練システムを用いた訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定量的に評価することができる。
そのため、本実施の形態1の訓練システムを用いることにより、鉄道車両に乗務する乗務員の操作の訓練の進捗効率を向上させるか、又は、鉄道車両に乗務する乗務員の操作の訓練の効果を向上させることができる。
なお、本実施の形態1の訓練システムとしては、記録部4を有する場合を例示して説明しているが、訓練システムが記録部4を有しない場合でも、上記したように、訓練システムを用いた訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定性的には評価することができるので、比較例の訓練システムに比べれば、訓練の進捗効率を向上させるか、又は、訓練の効果を向上させることができる。
本実施の形態1では、例えば乗務員が運転士である場合を説明しているが、このような場合、運転中の様子を例えば360度カメラよりなるパノラマカメラで撮影し、その映像から運転シミュレータ内の仮想現実空間を作成することになる。そして、当該運転士は訓練運転を終えた後、ヘッドマウントディスプレイ等を装着し、例えば360度カメラよりなるパノラマカメラで撮影した映像を自己の視点から見ながら運転操作等について振り返る。
このような場合、モニタディスプレイ等に表示されている自己の映像を見るのではなく、目の前で自分が運転している様子を見ているような感覚で、振り返りを行うことができる。言い換えれば、仮想現実空間に再現された訓練時の自己の様子について振り返りを行うことで、目の前で自分が運転しているかのように感じられ、没入感や臨場感が得られる。
そして、振り返り中に、自己の顔の向き即ち自己の頭部の向きを変えることによって、映像の画角に制限されることなく、運転シミュレータ内のあらゆる箇所を見ることができる。言い換えれば、ヘッドマウントディスプレイ等を用いることで、画角の制限を受けることなく、運転シミュレータ内のあらゆる箇所を見ることができる。
好適には、本実施の形態1の訓練システムは、検出部6aを有する。検出部6aは、ヘッドマウントディスプレイ31を装着してパノラマ画像23を視聴している被訓練者T1の頭部T2が向いている方向と水平面とのなす角度AN1を、角度データとして検出する。このとき、状態変数41は、検出部6aにより検出された角度AN1を、角度データとして含む。また、検出部6aは、ヘッドマウントディスプレイ31と一体又は別体に設けられる。
検出部6aにより角度を検出する方法としては、各種の方法を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、次のような方法を用いることができる。例えば、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical Systems:MEMS)よりなる角速度センサ即ちジャイロセンサにより、互いに交差する3軸の各々の周りの回転角速度をそれぞれ検出し、検出された3つの回転角速度をそれぞれ積分することにより基準角度位置からの3軸の各々の周りの回転角度である3つの回転角度をそれぞれ検出し、検出された3つ回転角度に基づいて、被訓練者T1の頭部T2が向いている方向と水平面とのなす角度を検出することができる。
シミュレータを用いた訓練において、駅停車中に、指令からの運転の指示(通告)により、運転士は通告の内容を書き留める所定の用紙(運転通告受領券)にメモを取る。通告の内容は、地上設備の故障などで、当該の場所の手前で一旦停止することといった指示である。運転通告受領券を運転台の手元に置いて運転している際に、一旦停止する場所を確認するために頻繁に下を見てしまうと前方に注意がいかなくなる。
一方、振り返り時の角度データを記録することにより、例えば訓練時の映像で10回下を見ていた場合に、訓練時の映像を振り返る時に10回を3回に減らすように工夫して振り返ることができたか否かを容易に評価することができる。或いは、角度データの範囲即ち注視点の移動範囲が狭く異常事象を見逃してしまった場合に、振り返り時の角度データを記録することにより、注視点の移動範囲を広くするように工夫して振り返ることができたか否かを容易に評価することができる。従って、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を更に向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を更に向上させることができる。
検出部6aがヘッドマウントディスプレイ31と一体に設けられた場合、例えばヘッドマウントディスプレイ31が元々有する角速度センサと兼用することができる等の理由により、検出部6aがヘッドマウントディスプレイ31と別体に設けられた場合に比べて、視聴部3の構成を簡素化することができる。
好適には、本実施の形態1の訓練システムは、検出部6bを有する。検出部6bは、ヘッドマウントディスプレイ31を装着してパノラマ画像23を視聴している被訓練者T1の視線を検出することにより、ヘッドマウントディスプレイ31を装着している被訓練者T1のパノラマ画像23における注視位置を検出する。このとき、状態変数41は、検出部6bにより検出された注視位置を含む。また、検出部6bは、ヘッドマウントディスプレイ31と一体又は別体に設けられる。
検出部6bにより視線を検出する方法としては、各種の方法を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、目頭を基準点とし、虹彩を動点として、可視光カメラにより被訓練者T1の目の動きを検出し、基準点に対する動点の位置に基づいて、視線を検出する方法を用いることができる。或いは、検出部6bにより視線を検出する方法として、近赤外発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)により角膜に照射された近赤外光が角膜で反射する位置を基準点とし、瞳孔を動点として、近赤外光カメラにより被訓練者T1の目の動きを検出し、基準点に対する動点の位置に基づいて、視線を検出する方法を用いることができる。これらの方法は、アイトラッキングとも称される。
訓練時には、注視点の移動範囲が広いほど異常事象を発見しやすいという傾向がある。一方、振り返り時に注視点の移動範囲が広いほど、振り返り時の気づきが多くなり、訓練の問題点を抽出、評価しやすくなる。従って、振り返り時の注視点を記録することにより、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を向上させることができる。
図7は、実施の形態1の訓練システムを用いた訓練方法を説明するための図であり、振り返り時の注視位置の割合を模式的に示すグラフである。図8は、実施の形態1の訓練システムを用いた訓練方法を説明するための図であり、訓練時の注視位置の割合を模式的に示すグラフである。なお、図8では、理解を簡単にするために、訓練時の注視位置の割合を、図7に示す振り返り時の注視位置の割合と上下に並べて示している。
注視点を、例えば前方、計器、運転台手元又はその他の4つに分類するものとする。このような場合であって、図7に示すように、振り返り時に前方、計器及び運転台手元を略同程度の割合で注視した場合を考える。また、このような場合であって、図8に示すように、訓練時は運転台手元の注視位置の割合が前方及び計器の注視位置の割合のいずれよりも大きく、前方をほとんど見ていなかった場合を考える。例えば検出部6bとは別に設けられた、視線を検出する検出部(図示は省略)であって例えば検出部6bに相当するもので、訓練時の被訓練者T1の視線を検出することにより、訓練時の被訓練者T1の注視位置を検出することができる。
訓練時及び振り返り時に図8及び図7に示すような注視位置の割合の結果が得られた場合には、被訓練者T1は、振り返り時において、訓練時に運転台ばかりを見ていたことを反省し、運転台手元の注視位置の割合を訓練時の運転台手元の注視割合よりも小さくし、前方をより頻繁に見ることを試したことが分かる。このように、訓練時と振り返り時で見方を変えてみることにより、新たな気づきが得られる可能性が高まる。
即ち、状態変数41が、検出部6bにより検出された注視位置を含む場合、評価部5は、状態変数41を、訓練時に検出部6bとは別に設けられた検出部により検出され記録された注視位置を含む状態変数と比較することにより、即ち、状態変数41と、訓練時に記録された同種の状態変数と、に基づいて、操作の訓練の効果を評価する。また、記録部4は、被訓練者T1に対して訓練時の状態を表す状態変数であって状態変数41と同種の状態変数を記録する。これにより、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を更に向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を更に向上させることができる。
また、視線に関しても角度データと同じような使い方ができる。例えば、訓練時に注視点の移動範囲が狭く異常事象を見逃してしまった場合に、振り返り時の視線データ即ち注視位置データを記録することにより、注視点の移動範囲を広くするように工夫して振り返ることができたか否かを容易に評価することができる。従って、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を更に向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を更に向上させることができる。
検出部6bがヘッドマウントディスプレイ31と一体に設けられた場合、検出部6bがヘッドマウントディスプレイ31と別体に設けられた場合に比べて、視聴部3の構成を簡素化することができる。
好適には、本実施の形態1の訓練システムは、検出部6cを有する。検出部6cは、ヘッドマウントディスプレイ31を装着してパノラマ画像23を視聴している被訓練者T1の瞳孔径を検出する。このとき、状態変数41は検出部6cにより検出された瞳孔径を含む。また、検出部6cは、ヘッドマウントディスプレイ31と一体又は別体に設けられる。
検出部6cにより瞳孔径を検出する方法としては、各種の方法を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、近赤外光を瞳孔に照射する近赤外LEDの光軸を、近赤外光が照射されている瞳孔を撮像する近赤外光カメラの光軸に近づけて瞳孔を明るく検出する方法である、明瞳孔法を用いることができる。或いは、近赤外光を瞳孔に照射する近赤外LEDの光軸を、近赤外光が照射されている瞳孔を撮像する近赤外光カメラの光軸から離して瞳孔を光彩よりも暗く検出する方法である、暗瞳孔法を用いることができる。
例えば瞳孔径の大きさと注意力との間に正の相関があるため、振り返り時に記録された瞳孔径が閾値以上であれば、訓練の効果が得られたと判定し、振り返り時に記録された瞳孔径が閾値未満であれば、訓練の効果が不足していると判定する。このとき、訓練の効果の大小としては、振り返りによって訓練運転時とは異なる気づきが得られるが、その気づきの量又は質の大小を、用いることができる。このような判定を行うことにより、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を更に向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を更に向上させることができる。
検出部6cがヘッドマウントディスプレイ31と一体に設けられた場合、検出部6cがヘッドマウントディスプレイ31と別体に設けられた場合に比べて、視聴部3の構成を簡素化することができる。
好適には、本実施の形態1の訓練システムは、検出部6dを有する。検出部6dは、ヘッドマウントディスプレイ31を装着してパノラマ画像23を視聴している被訓練者T1のまばたきを検出する。このとき、状態変数41は、例えば単位時間当たりに検出部6dにより検出されたまばたきの回数等、検出部6dにより検出されたまばたきの回数を含む。また、検出部6dは、ヘッドマウントディスプレイ31と一体又は別体に設けられる。
検出部6dによりまばたきを検出する方法としては、各種の方法を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、可視光カメラ又は近赤外光カメラにより被訓練者T1の目を一定の時間間隔で各時刻において撮像し、撮像された各時刻における画像を画像処理することにより、上下まぶたの間隔を計測し、計測された上下まぶたの間隔の時間変化に基づいて、まばたきを検出する方法を用いることができる。
例えば単位時間当たりのまばたきの回数と注意力との間に正の相関があるため、振り返り時に記録された単位時間当たりのまばたきの回数が閾値以上であれば、訓練の効果が得られたと判定し、振り返り時に記録された単位時間当たりのまばたきの回数が閾値未満であれば、訓練の効果が不足していると判定する。状態変数41がまばたきの回数を含む場合も、状態変数41が瞳孔径を含む場合と同様に、訓練の効果の大小としては、振り返りによって訓練運転時とは異なる気づきが得られるが、その気づきの量又は質の大小を、用いることができる。このような判定を行うことにより、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を更に向上させるか、又は、本実施の形態1の訓練システムを用いた訓練の効果を更に向上させることができる。
検出部6dがヘッドマウントディスプレイ31と一体に設けられた場合、検出部6dがヘッドマウントディスプレイ31と別体に設けられた場合に比べて、視聴部3の構成を簡素化することができる。
なお、本実施の形態1の訓練システムは、検出部6a、検出部6b、検出部6c及び検出部6dのうち、一種のみを有してもよく、いずれか二種のみ若しくは三種のみを有してもよく、又は、四種全てを有してもよい。本実施の形態1の訓練システムが、検出部6a、検出部6b、検出部6c及び検出部6dのうち、二種以上を有する場合には、各種についての、訓練の進捗効率を更に向上させる効果、又は、訓練の効果を更に向上させる効果が、重畳されることになる。
詳細は、実施の形態2において後述する図9を用いて説明するものの、好適には、本実施の形態1の訓練システムは、乗務員による、鉄道車両の車体の床下部に配置された床下機器の点検操作、を含む操作の訓練を、被訓練者T1に対して行うものである。このとき、床下機器の点検操作を含む操作の訓練は、シミュレータ1を用いて行ってもよいが、シミュレータ1を用いずに、即ちシミュレータ1とは別の訓練装置を用いて行ってもよい。
このような場合、好適には、本実施の形態1の訓練システムは、更に、作成部7(図2及び後述する図9参照)を有する。作成部7は、パノラマカメラ21と異なるパノラマカメラ71(後述する図9参照)よりなる撮像装置72を含み、訓練時にパノラマ画像73(図4及び図9参照)を作成する。視聴部3は、訓練時に作成されたパノラマ画像73を、振り返り時に被訓練者T1に視聴させる。記録部4は、被訓練者T1がパノラマ画像73を視聴している時の被訓練者T1の状態を表す状態変数42(図4参照)を記録する。
具体的には、ステップS11では、作成部7は、被訓練者T1に対して床下機器13b(後述する図9参照)の点検操作を含む操作の訓練が行われている時の状況をパノラマカメラ71(後述する図9参照)を用いて撮像することにより、被訓練者T1に対して床下機器13bの点検操作を含む操作の訓練が行われている時の状況が撮像されたパノラマ画像73を作成する。
また、ステップS12では、視聴部3は、作成部7により作成されたパノラマ画像73を、床下機器13b(後述する図9参照)の点検操作を含む操作の訓練が行われた後、振り返り時に、ヘッドマウントディスプレイ31を用いて表示することにより、パノラマ画像73を被訓練者T1に視聴させる。
また、ステップS13では、記録部4は、被訓練者T1が視聴部3によりパノラマ画像73を視聴している時の、被訓練者T1の視聴の状態又は動作の状態を表す状態変数42を記録する。
床下機器13b(後述する図9参照)の点検操作を行う時の被訓練者T1の位置は、床下機器13bが配置されている位置に応じて、ある程度決められている。そのため、パノラマカメラ21と異なるパノラマカメラ71(後述する図9参照)を予め設置しておくことで、床下機器13bの点検操作の訓練についても、カメラの画角の制限を受けることなく、振り返ることができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2の訓練システムについて説明する。本実施の形態2の訓練システムは、運転操作に代えて車掌操作の訓練を行う点で、実施の形態1の訓練システムと異なる。即ち、本実施の形態2の訓練システムは、鉄道車両に乗務する乗務員の車掌操作を含む操作の訓練を、被訓練者に対してシミュレータを用いて行う訓練システムである。
図9は、実施の形態2の訓練システムを示す斜視図である。図9に示すように、本実施の形態2の訓練システムは、図1、図2及び図4に示した実施の形態1の訓練システムと同様に、例えば、シミュレータ1と、作成部2と、視聴部3(図2及び図4参照)と、記録部4(図2及び図4参照)と、を有する。作成部2は、パノラマカメラ21よりなる撮像装置22を含み、訓練時にパノラマ画像23を作成する。視聴部3は、訓練時に作成されたパノラマ画像23を、振り返り時に被訓練者T1に視聴させる。記録部4は、被訓練者T1がパノラマ画像23を視聴している時の被訓練者T1の状態を表す状態変数41(図4参照)を記録する。
本実施の形態2の訓練システムでは、シミュレータ1は、模擬車体13と、模擬乗務員室14と、車掌操作装置15と、表示装置16と、を含むことができる。模擬車体13は、鉄道車両の車体を模擬したものである。模擬乗務員室14は、鉄道車両の最後尾に設けられる乗務員室を模擬したものである。車掌操作装置15は、模擬乗務員室14に設けられ、且つ、被訓練者T1が車掌操作を行うものである。車掌操作装置15として、例えば模擬車体13のドア13aの開閉を行うドアスイッチが挙げられる。表示装置16は、模擬車体13の側方で模擬乗務員室14の前方に設けられ、且つ、被訓練者T1による車掌操作装置15の車掌操作の状況に応じて乗務員の仮想視点から見える模擬視界16aを表示する。また、本実施の形態2の訓練システムは、駅のプラットフォームを模擬した模擬プラットフォーム17を含んでもよい。
以下では、シミュレータ1の具体例を例示して説明するが、本実施の形態2の訓練システムが有するシミュレータ1は、以下の具体例に限定されない。
模擬車体13として、実際の車両の一部を用いてもよく、模擬車体13には、模擬の状況に応じて、模擬車体13の上下方向、幅方向又はローリング方向等の各方向の振動を付与する機構(図示は省略)が設けられてもよい。模擬乗務員室14には、運転操作装置(図示は省略)及び運転席が設けられてもよい。
図9に示すように、表示装置16は、シミュレータ1に備えられた模擬用ホストコンピュータ(図示は省略)が予め定められたプログラムを実行することにより、車掌としての乗務員の仮想視点から見える模擬視界16aとして、例えば、鉄道車両が駅に近づいて停止する際の路線風景の画像等をスクリーンに投影してリアルタイムで表示する。鉄道車両が停止すると、車掌としての被訓練者T1は、模擬プラットフォーム17上の例えば停止位置目標表示装置(図示は省略)が表示する停止位置を模擬乗務員室14から目で見て、正しい停止位置に停止したか否かを判定する。正しい停止位置に停止したと判定したときは、車掌としての被訓練者T1は、模擬乗務員室14に設けられた車掌操作装置15を操作して模擬車体13のドア13aの開動作を行い、正しい停止位置に停止していないと判定したときは、運転士に連絡する。
鉄道車両が正しい停止位置に停止してドア13aの開動作を行った後、車掌としての被訓練者T1は、模擬乗務員室14から出て模擬プラットフォーム17上に移動し、表示装置16が表示する模擬視界16aを確認することにより乗降客の乗降の終了を確認する。乗降客の乗降の終了を確認した後、車掌としての被訓練者T1は、車掌操作装置15を操作して模擬車体13のドア13aの閉動作を行う。
シミュレータ1に備えられた模擬用ホストコンピュータ(図示は省略)が予め定められたプログラムを実行することにより、例えば模擬車体13のドア13aの閉動作をきっかけとして、表示装置16に表示される模擬視界16aに、駆け込み乗車をしようとする乗客を発生させる。車掌としての被訓練者T1は、駆け込み乗車をしようとする乗客が模擬視界16aに表示されると、車掌操作装置15を操作して正しいドア13aの開閉動作を行う。
或いは、ドア13aの閉動作をきっかけとして、模擬視界16aに、ドア13aから模擬車体13の外にはみ出している荷物を発生させる。車掌としての被訓練者T1は、ドア13aから外にはみ出している荷物及び非常ランプが点灯する模擬車体13が模擬視界16aに表示されると、車掌操作装置15を操作して正しいドア13aの開閉動作を行う。
本実施の形態2の訓練システムを用いた訓練方法では、まず、ステップS11(図3参照)では、実施の形態1の訓練システムを用いた訓練方法と同様に、作成部2は、被訓練者T1に対して操作の訓練が行われている時の状況をパノラマカメラ21を用いて撮像することにより、被訓練者T1に対して車掌操作を含む操作の訓練が行われている時の状況が撮像されたパノラマ画像23を作成する。
前述したように、本実施の形態2の訓練システムを用いて車掌操作を含む操作の訓練が行われる場合、このステップS11では、実施の形態1と異なり、作成部2は、被訓練者T1に対して車掌操作を含む操作の訓練が行われている時の表示装置16及び被訓練者T1の状況をパノラマカメラ21を用いて撮像することにより、被訓練者T1に対して車掌操作を含む操作の訓練が行われている時に表示装置16が表示している模擬視界16a及び被訓練者T1を含むパノラマ画像23を作成する。
また、本実施の形態2では、ステップS12(図3参照)では、実施の形態1と同様に、視聴部3は、被訓練者T1が装着するヘッドマウントディスプレイ31(図4参照)を含み、且つ、作成部2により作成されたパノラマ画像23を、操作の訓練が行われた後、振り返り時に、被訓練者T1が装着しているヘッドマウントディスプレイ31を用いて表示することにより、パノラマ画像23を被訓練者T1に視聴させる。
また、本実施の形態2では、ステップS13(図3参照)では、実施の形態1と同様に、記録部4は、被訓練者T1が視聴部3(図4参照)によりパノラマ画像23を視聴している時の、被訓練者T1の視聴の状態又は動作の状態を表す状態変数41(図4参照)を記録する。
本実施の形態2の訓練システムが上記した構成を有し、本実施の形態2の訓練システムを用いた訓練方法が上記した手順で行われることにより、実施の形態1と同様に、乗務員の操作の訓練が行われた後、振り返り時に、被訓練者T1が装着しているヘッドマウントディスプレイ31(図4参照)を用いて表示することにより、訓練時に撮像されたパノラマ画像23を被訓練者T1に視聴させることができる。これにより、被訓練者T1は、振り返り時に、乗務員の操作の訓練時の自己の様子を仮想現実空間に再現して体験することができる。従って、訓練システムを用いた訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定性的に評価することができる。
また、本実施の形態2の訓練システムは、実施の形態1と同様に、記録部4(図4参照)を有する。これにより、振り返り時に、被訓練者T1の振り返りの状態を表す状態変数41(図4参照)を記録することができ、訓練システムを用いた訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定量的に評価することができる。
そのため、本実施の形態2の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を向上させるか、又は、本実施の形態2の訓練システムを用いた訓練の効果を向上させることができる。
なお、本実施の形態2の訓練システムは、実施の形態1と同様に、評価部5(図2及び図4参照)を有してもよい。このとき、本実施の形態2では、ステップS14(図3参照)では、実施の形態1と同様に、評価部5は、記録部4(図4参照)により記録された状態変数41に基づいて、操作の訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を定量的に評価する。これにより、操作の訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果の定量的な評価を容易に実現することができる。
また、好適には、本実施の形態2の訓練システムは、実施の形態1と同様に、検出部6a、6b、6c及び6dのうち一種以上の検出部を有する。このような場合、本実施の形態2の訓練システムを用いた訓練の進捗効率を更に向上させるか、又は、本実施の形態2の訓練システムを用いた訓練の効果を更に向上させることができる。なお、本実施の形態2でも、実施の形態1において図7及び図8を用いて説明したのと同様に、評価部5は、状態変数41と、訓練時に記録された同種の状態変数と、を比較して評価してもよい。
好適には、本実施の形態2の訓練システムは、乗務員による、鉄道車両の車体の床下部に配置された床下機器の点検操作、を含む操作の訓練を、被訓練者T1に対して行うものである。このとき、床下機器の点検操作を含む操作の訓練は、シミュレータ1を用いて行ってもよいが、シミュレータ1を用いずに、即ちシミュレータ1とは別の訓練装置を用いて行ってもよい。
このような場合、図9に示すように、また、図2にも示すように、好適には、本実施の形態2の訓練システムは、更に、作成部7を有する。作成部7は、パノラマカメラ21と異なるパノラマカメラ71よりなる撮像装置72を含み、訓練時にパノラマ画像73を作成する。視聴部3(図4参照)は、訓練時に作成されたパノラマ画像73を、振り返り時に被訓練者T1に視聴させる。記録部4(図4参照)は、被訓練者T1がパノラマ画像73を視聴している時の被訓練者T1の状態を表す状態変数42(図4参照)を記録する。なお、図9に示す例では、模擬車体13は、模擬車体13の床下部に配置された床下機器13bを含む。
具体的には、ステップS11では、作成部7は、被訓練者T1に対して模擬車体13の床下機器13bの点検操作を含む操作の訓練が行われている時の状況をパノラマカメラ71を用いて撮像することにより、被訓練者T1に対して床下機器13bの点検操作を含む操作の訓練が行われている時の状況が撮像されたパノラマ画像73を作成する。
また、ステップS12では、視聴部3(図4参照)は、作成部7により作成されたパノラマ画像73を、床下機器13bの点検操作を含む操作の訓練が行われた後、振り返り時に、ヘッドマウントディスプレイ31(図4参照)を用いて表示することにより、パノラマ画像73を被訓練者T1に視聴させる。
また、ステップS13では、記録部4(図4参照)は、被訓練者T1が視聴部3(図4参照)によりパノラマ画像73を視聴している時の、被訓練者T1の視聴の状態又は動作の状態を表す状態変数42(図4参照)を記録する。
床下機器13bの点検操作を行う時の被訓練者T1の位置は、床下機器13bが配置されている位置に応じて、ある程度決められている。そのため、パノラマカメラ21と異なるパノラマカメラ71を予め設置しておくことで、床下機器13bの点検操作についても、カメラの画角の制限を受けることなく、振り返ることができる。
なお、本実施の形態2の訓練システムは、状態変数41(図4参照)に含まれる角度データ、注視位置、瞳孔径又はまばたきを検出する検出部6a、6b、6c又は6d(図4参照)を用いることにより、状態変数42に含まれるデータとして、点検操作の訓練の振り返り時の角度データ、注視位置、瞳孔径又はまばたきを検出することができる(実施の形態1においても同様)。
また、本実施の形態2の訓練システムが作成部7に加えて評価部5(図4参照)を有する場合には、ステップS14では、評価部5は、記録部4(図4参照)により記録された状態変数42(図4参照)に基づいて、操作の訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果を評価することになる。これにより、床下機器13bの点検操作を含めた操作の訓練の訓練結果、到達度、達成度、適否又は効果の定量的な評価を更に容易に実現することができる(実施の形態1においても同様)。なお、評価部5は、状態変数42と、訓練時に記録された同種の状態変数と、を比較して評価してもよい(実施の形態1においても同様)。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。