JPH05116560A - 鉄道車両用ヘツドアツプデイスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄道車両用のヘッドアップディスプレイにお
いて、運転手に最適な速度パターンを認識させるととも
に、現在の実際の走行速度と目標速度(最適な走行速度)
との比較を瞬時に行うことができるようにすること。 【構成】 鉄道車両の現在位置および現在位置の近傍位
置における目標走行速度のパターンと、現在位置におけ
る実際の走行速度とが重ねて表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の運転手が前
方外界の情景を見ながら操縦する際に、その運転手が見
ている前方の外界の情景に種々の情報を重ねて表示する
ヘッドアップディスプレイに関する。このようなヘッド
アップディスプレイを用いれば、運転手は一々外界から
視線をそらせて計器類を見る必要がなくなるので、外界
から視線をそらせている間に生じる不慮の事故を防ぐこ
とができる。

【０００２】

【従来の技術】前記従来のヘッドアップディスプレイ
は、普通、運転手の視野前方にハーフミラー等のコンバ
イナを配置し、そのコンバイナは外界の情景から出射し
た光線を運転手の方向に透過させるとともに操縦室内側
から前記コンバイナに入射した速度情報やブレーキ圧情
報等の情報表示光を運転手の方向に反射または回折させ
るように構成されている。そして、前記情報表示光をコ
ンバイナに入射させる情報投光装置は、液晶ディスプレ
イ、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイまたは
発光ダイオードディスプレイ等の光学的情報表示手段と
この光学的情報表示手段から出射した光を前記コンバイ
ナに入射させる光学部材とを備えている。そして、前記
光学部材は、普通リレーレンズ系および反射鏡等から構
成されており、前記情報表示光を運転手が正面の視野の
中に視認できるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄道車両に
おいては、運転手は現在の運行状態や信号指示等の表示
を視認した上、運転手が線路等の状況を判断し、車両の速
度制御操作を行うようになっている。そして、近年、鉄道
車両の高速化や高密度化(運行間隔の短縮化)が要求され
ており、運転手は最適な速度制御操作を行う必要が生じ
ている。しかしながら、従来のヘッドアップディスプレ
イ（以後ＨＵＤと言う）表示では、これから先の区間の
最適な速度パターンに関する情報を表示する形態にはな
っていない。このため、前方注視状態でＨＵＤに表示さ
れる運行情報を視認しても、車両の速度制御は、運転手
の判断や熟練度に大きく依存していた。したがって、運
転経験が浅くて未熟な運転手の場合、または熟練運転手
であっても走行経験の浅い区間を走行する場合には、運
転手は速度に安全余裕を多くとってしまい、ブレーキ作
動タイミングが早くなる傾向があるので、車両の平均走
行速度が低くなってしまうことがある。その場合列車運
行に遅れ等の不都合が生じることになる。すなわち、Ｈ
ＵＤを搭載して、運転手が前方を注視したままで運行情
報を読み取れるようにしても、最適な速度パターンを運
転手が瞬時に判断できなければ、車両の高速化、高密度化
の運用要求に応じた装置とはなりがたいという問題点が
あった。本発明は前述の問題点に鑑み、運転手に最適な速
度パターンを認識させることを主な課題とする。また、
本発明は、現在の実際の走行速度と目標速度(最適な走行
速度)との比較を瞬時に行うことができるようにするこ
とを他の重要な課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記してい
る。なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説
明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、
本発明の範囲を実施例に限定するためではない。前記課
題を解決するために、本出願の第１発明の鉄道車両用の
ヘッドアップディスプレイは、表示信号出力手段（Ｕ）
から出力される表示信号に応じた情報が表示される表示
面を有する光学的情報表示手段（Ｄ）と前記表示面から
出射した情報表示光（Ｌ）を所定の方向に投光する光学
部材（Ａ）とを備えた情報投光装置（Ｋ）と、運転手の
前方に設けられ、前方の外界情景を運転手が視認できる
ように外界情景光（Ｊ）を前方から後方に透過させると
ともに、前記情報投光装置（Ｋ）から投光された情報表
示光（Ｌ）を運転手が視認できる方向に反射または回折
するコンバイナ（Ｃ）と、を備えた鉄道車両用のヘッド
アップディスプレイにおいて、前記表示信号出力手段
（Ｕ）は、鉄道車両の現在位置情報を出力する現在位置
検出手段と、前記現在位置情報に基づいて鉄道車両の現
在位置および現在位置の近傍位置における目標走行速度
のパターンを表示する目標走行速度パターン表示信号出
力手段とを備えたことを特徴とする。

【０００５】また、本出願の第２発明の鉄道車両用のヘ
ッドアップディスプレイは、前記第１発明において、前
記表示信号出力手段（Ｕ）が、現在位置における実際の
走行速度を前記目標走行速度のパターンに重ねて表示す
る実走行速度表示信号出力手段を備えたことを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】前述の構成を備えた本出願の第１発明の鉄道車
両用のヘッドアップディスプレイ（Ｈ）においては、鉄
道車両の現在位置および現在位置の近傍位置における目
標走行速度のパターンが表示される。現在位置およびそ
の近傍位置における目標走行速度のパターンをみれば、
現在以後の目標走行速度の変化を容易に把握することが
できる。すなわち、現在位置でどのような走行をすれば
よいのか（例えば、速度一定で後どのくらい走行すれば
よいのか、または、どの程度の加速率または減速率で後
どのくらい走行すればよいのか等）が瞬時に分かるとと
もに、近い将来にどのような走行区間に進入するかも瞬
時に分かる。したがって、前記現在位置およびその近傍
位置における目標走行速度のパターンをみれば、最適な
タイミングでブレーキを作動させることが容易である。
このため、未経験の路線区においても運転手は、目標走
行速度パターンで車両を走行させることが容易になる。

【０００７】また、前述の構成を備えた本出願の第２発
明の鉄道車両用のヘッドアップディスプレイ（Ｈ）にお
いては、目標走行速度のパターンと、現在の実際の走行
速度とが重ねて表示される。したがって、車両の速度感
覚が未熟な運転手にとっては前記目標走行速度パターン
に加え、目標走行速度と実走行速度との比較も瞬時に行
うことができる。このため、実際の走行速度を目標走行
速度に一致させることが容易になる。

【０００８】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例を説明す
る。図１において、鉄道車両１の前端部には運転室２が
設置されている。この運転室２には、操縦者Ｐ用の座席
３の前方に運転台４が配設されている。また、前記運転
室２の前方には鉄道車両１の車体下部５と天井６との間
にフロントガラスＦが配設されている。このフロントガ
ラスＦは前方に行くに従って下方に傾斜するように配置
されている。

【０００９】前記運転室２の前記天井６には情報投光装
置Ｋが配設されている。情報投光装置Ｋは、光学部材Ａ
および光学的情報表示手段Ｄから構成されている。前記
光学的情報表示手段Ｄは図２に示すように、透過型の液
晶表示パネルＤ1と、その背面に配設された光源Ｄ2とか
ら構成されている。そして、前記液晶表示パネルＤ1の
表示面には、必要な情報（たとえば、速度情報またはブ
レーキ圧情報等）が表示される。

【００１０】前記光学部材Ａは、レンズ系Ａ1、ミラー
Ａ2 および凸レンズＡ3 等から構成されており、前記凸
レンズＡ3の下方にはコンバイナＣが配設されている。
そして、前記光学部材Ａは前記光学的情報表示手段Ｄか
ら出射した情報表示光Ｌを前記コンバイナＣに入射させ
るように配置されている。前記コンバイナＣは前記光学
部材Ａから入射した情報表示光Ｌの一部を透過させると
ともに残部を前記操縦者Ｐに向けて反射させるように配
置されており、操縦者Ｐは図２に示すように鉄道線路表
面を背景にして情報表示光Ｌによる表示を視認できるよ
うになっている。

【００１１】また、コンバイナＣは、外界の情景等から
入射した外界情景光Ｊの一部を反射するとともに残部を
前記操縦者Ｐに向けて透過させるように配置されてい
る。

【００１２】図２に示すように、運転台４上面には、操
縦ハンドル、以外に、スケジュールメモリカードＳ1 を
脱着自在に支持するカードホルダＳ2 と、スケジュール
情報読取手段Ｓ3 とを備えている。前記スケジュールメ
モリカードＳ1は、図２に示すように、表面に時刻表が
印刷された台紙７およびその下端部に張り付けられたＩ
Ｃメモリカード８から構成されている。そして前記ＩＣ
メモリカード８には、到達する駅名（すなわち、停車ま
たは通過駅名の全部）、それらの駅のキロ程（主要駅か
ら各駅までの線路に沿った距離）、到達予定時刻、およ
び各キロ程に対応する目標走行速度データ（すなわち、
ランカーブデータ）等が記憶されている。

【００１３】前記スケジュール情報読取手段Ｓ3は、前
記カードホルダＳ2に装着されたスケジュールメモリカ
ードＳ1のＩＣメモリカード８に記憶されている前記情
報を読み取って出力する。また、前記スケジュールメモ
リカードＳ1は、図２に示すように運転台４上の適当な
位置に配置された前記カードホルダＳ2に装着されたと
きに、前記台紙７表面に印刷された時刻表が運転手によ
り視認され得るようになっている。

【００１４】図３は、前記ヘッドアップディスプレイＨ
の表示信号出力手段Ｕの説明図である。図３において、
表示信号出力手段Ｕは、マイコンＭを有している。マイ
コンＭは、ＣＰＵ（中央処理装置）、プログラム用ＲＯ
Ｍ、パルスカウンタＩ／Ｆ（インタフェース）、ランカ
ーブデータＩ／Ｆ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
り）、テンキーＩ／Ｆ、コメント表示Ｉ／Ｆ等を備えて
いる。

【００１５】前記マイコンＭのパルスカウンタＩ／Ｆに
は、速度計発電機（すなわち、速発）で検出された車輪
の回転数に比例するカウント値が入力されている。ま
た、マイコンＭのランカーブデータＩ／Ｆには、ランカ
ーブデータを記憶した前記ＩＣメモリカード８からのラ
ンカーブデータが入力されている。前記マイコンＭのテ
ンキーＩ／Ｆは、運転手手元に設置したデータ入力用テ
ンキーＢ1に接続されている。また、マイコンＭの前記
コメント表示用Ｉ／Ｆはコメント表示用の蛍光表示装置
Ｂ2に接続されている。

【００１６】また、前記マイコンＭは、表示制御回路１
１に接続されている。表示制御回路１１は、前記マイコ
ンＭからの入力信号に応じた表示を行う表示信号を出力
している。表示制御回路１１の出力する表示信号はＬＣ
Ｄ駆動回路１２を介して、前記液晶ディスプレイＤ1に
入力されるように構成されている。

【００１７】前記液晶ディスプレイＤ1（光学的情報表
示手段の表示面）に表示される表示画像は図２に示すよ
うに鉄道線路を背景にして視認される。図５は、図２に
示す表示画像の拡大説明図である。図５において、横軸
（図示せず）に沿ってキロ程が示されており、現在位置
に対応して現在位置表示マーク（本実施例では上向きの
三角形のマーク）が表示されている。本実施例では、現
在位置の１Ｋｍ後方の位置から２Ｋｍ前方の位置までの
範囲のキロ程が表示されている。また、縦軸には時速が
示されている。この図５に示す表示例では、目盛表示線
（縦軸に平行な線および横軸に平行な線）が前方外界の
情景を視認する妨げとならないように考慮されている。
すなわち、縦軸は現在位置と１キロ後方の位置とに表示
されている。そして、表示された縦軸にはメモり位置に
対応した短い横線が表示されている。

【００１８】図５は、始発駅を発車してから１Ｋｍ走行
したときの表示例を示す図である。、図５には、目標走
行速度パターンＰaが実線で表示されるとともに、実際
の走行速度が点線で表示されている。そして、現在の走
行速度表示マーク（左横向きの三角形のマーク）も表示
されている。さらに、図５には、到達駅名とその駅を通
過するか停車するかを示す情報が表示されており、この
図５の例では次の到達駅を通過すること、およびその通
過時の走行速度の目標値が約８０Ｋｍであることが示さ
れている。図５で示されている表示のうち、横軸に沿っ
て表示された前記キロ程、目標走行速度パターンＰa、
および到達駅名等は、鉄道車両が走行するにつれて、図
５中、左方に移動しながら表示されるようになってい
る。

【００１９】次に図４を参照して、前記実施例の作用を
説明する。図４は、前記図３に示すマイコンＭが行う処
理のフローチャートである。図４において、鉄道車両が
始発駅から出発する際、ステップＴ1でイニシャライズ
コメントを出力する。前記イニシャライズコメントは、
前記蛍光表示装置Ｂ2（図３参照）に表示される。イニ
シャライズコメントとしては、列車番号、始発駅名、キ
ロ程、走行区間等の情報が順次表示される。運転手は、
前記イニシャライズコメントを確認するとともに、キロ
程等の修正がある場合には修正データを前記データ入力
用テンキーＢ1から入力したりする。次にステップＴ2に
おいて、キーインされたデータの読み込みを行う。

【００２０】次にステップＴ3において、速発パルスが
入力されたかどうか判断する。イエス（Ｙ）の場合はス
テップＴ4に移り、ノー（Ｎ）の場合はステップＴ9に移
る。ステップＴ4において、一定時間（例えば（１／
４）秒間）のパルスカウンタのカウント値を読み込む。
なお、カウント値は、前記一定時間毎にリセットされ
る。ステップＴ5において、現在の走行速度値を計算す
る。前記現在の走行速度値は、パルス数×車輪径×定数
で表せる。次にステップＴ6において、現在キロ程を計
算する。現在キロ程は、［旧キロ程（前回のルーチンで
検出されたキロ程）］＋［現在速度×カウンタのカウン
トサイクルタイム］で表せる。

【００２１】次にステップＴ7において、キロ程に対す
る実走行速度データをＲＡＭに記憶する。次にステップ
Ｔ8において、終点到着かどうか判断する。イエスの場
合は処理を終了し、ノーの場合はステップＴ9に移る。
ステップＴ9において、表示画像の座標表示データをＲ
ＯＭから読出し、表示制御回路１１に出力する。前記座
標表示データにより、前記図５に示す２本の縦軸線、お
よび縦、横の目盛数値が表示される。次にステップＴ10
において、目標ランカーブ表示データを現在キロ程の後
方１Ｋｍから前方２Ｋｍの範囲についてメモリから読出
し、表示制御回路１１に出力する。このランカーブ表示
データにより前記図５に実線で示すランカーブパターン
（目標走行速度パターン）が表示される。次にステップ
Ｔ11において、実走行速度データをＲＡＭから読出し、
表示制御回路１１に出力する。前記実走行速度データに
応じて前記図５に点線で示す後方１Ｋｍの実走行速度、
および現在の走行速度表示マーク（左横向きの三角形の
マーク）が表示される。次に前記ステップＴ3に戻る。

【００２２】前記マイコンＭからの入力信号に応じて、
表示情報制御回路１１から出力される表示信号は、ＬＣ
Ｄ駆動回路１２に入力される。前記ＬＣＤ駆動回路は、
入力された表示信号に応じた情報（図５に示すパター
ン）を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）Ｄ1に表示させる。

【００２３】そして鉄道車両が走行中、運転手は、前記
図２，５に示すような情景を視認することになる。図２
に示す外界の情景は、次のようにして視認される。すな
わち、図１中、左側に在る外界からフロントガラスＦを
透過して進んで来た外界情景光Ｊは、一部はコンバイナ
Ｃで反射し、残部はそのままコンバイナＣを透過して直
進し、操縦者Ｐの眼に至る。これにより操縦者Ｐは外界
の情景をそのまま視認することができる。一方、図５に
示す表示情報は、次のようにして視認される。前記情報
投射装置Ｋの液晶ディスプレイＤ1から出射した情報表
示光Ｌはレンズ系Ａを透過してコンバイナＣに入射す
る。そして、コンバイナＣに入射した情報表示光Ｌは、
一部はコンバイナＣを透過するが、残部は反射して操縦
者Ｐの眼に至る。これにより操縦者Ｐは情報表示光Ｌを
視認することができる。

【００２４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設
計変更を行うことが可能である。例えば、ヘッドアップ
ディスプレイには、速度情報以外の情報たとえばブレー
キ圧情報、時刻情報、エンジン回転数、油温等を個別に
または同時に表示することも可能であり、また、液晶デ
ィスプレイ以外の各種ディスプレイたとえばＣＲＴディ
スプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレ
イ、等を使用することも可能である。また、表示パター
ンの横軸目盛は、キロ程を採用する代わりに、現在位置
からの距離（後方位置は「−」、前方位置は「＋」の符
号付き）としたり、現在時刻からの時間を採用すること
も可能である。さらに、情報投光装置Ｋは、鉄道車両の
天井に配置する代わりに、運転台に配置することも可能
である。

【００２５】

【発明の効果】前述の構成を備えた本出願の第１発明の
鉄道車両用のヘッドアップディスプレイは、鉄道車両の
現在位置および現在位置の近傍位置における目標走行速
度のパターンが表示される。現在位置およびその近傍位
置における目標走行速度のパターンをみれば、最適なタ
イミングでブレーキを作動させることが容易である。こ
のため、目標走行速度で車両を走行させることが容易に
なる。また、前述の構成を備えた本出願の第２発明の鉄
道車両用のヘッドアップディスプレイは、目標走行速度
のパターンと、現在の実際の走行速度とが重ねて表示さ
れる。したがって、目標走行速度と実走行速度との比較
を瞬時に行うことができる。このため、実際の走行速度
を目標走行速度に一致させることが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の一実施例の鉄道車両用ヘッド
アップディスプレイを設置した鉄道車両を示す図であ
る。

【図２】 図２は同実施例の運転座席から前方を見た状
態を示す図である。

【図３】 図３は同実施例の回路部分の説明図である。

【図４】 図４は同実施例で使用されるマイコンＭのフ
ローチャートである。

【図５】 図５は同実施例の情報表示例の説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ…光学部材、Ｃ…コンバイナ、Ｄ…光学的情報表示手
段、Ｊ…外界情景光、Ｋ…情報投光装置、Ｌ…情報表示
光、Ｕ…表示信号出力手段、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 勇 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 木下 泰行 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 佐藤 正信 東京都渋谷区代々木２丁目２−６ 東日本 旅客鉄道株式会社安全研究所内 (72)発明者 村上 隆志 東京都渋谷区代々木２丁目２−６ 東日本 旅客鉄道株式会社安全研究所内 (72)発明者 松本 茂伸 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示信号出力手段から出力される表示信
   号に応じた情報が表示される表示面を有する光学的情報
   表示手段と前記表示面から出射した情報表示光を所定の
   方向に投光する光学部材とを備えた情報投光装置と、 運転手の前方に設けられ、前方の外界情景を運転手が視
   認できるように外界情景光を前方から後方に透過させる
   とともに、前記情報投光装置から投光された情報表示光
   を運転手が視認できる方向に反射または回折するコンバ
   イナと、 を備えた鉄道車両用のヘッドアップディスプレイにおい
   て、 前記表示信号出力手段は、鉄道車両の現在位置情報を出
   力する現在位置検出手段と、前記現在位置情報に基づい
   て鉄道車両の現在位置および現在位置の近傍位置におけ
   る目標走行速度のパターンを表示する目標走行速度パタ
   ーン表示信号出力手段とを備えたことを特徴とする鉄道
   車両用ヘッドアップディスプレイ。
2. 【請求項２】 前記表示信号出力手段は、現在位置にお
   ける実際の走行速度を前記目標走行速度のパターンに重
   ねて表示する実走行速度表示信号出力手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の鉄道車両用ヘッドアップデ
   ィスプレイ。