WO2006064817A1

WO2006064817A1 - 鉄道用運転シミュレータ

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Publication number: WO2006064817A1
Application number: PCT/JP2005/022896
Authority: WO
Inventors: Hitoshi Tsunashima; Takashi Kojima
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2007-06-14
Also published as: JPWO2006064817A1

Abstract

【解決手段】本発明は、偏光眼鏡をかけた運転士の操作に合わせて運転席前方のスクリーンに風景が３D表示されると共に、操作状態が表示される鉄道用運転シミュレータにおいて、操作に応じて仮想的列車の走行速度、走行位置を求める列車制御手段と、線路及び該線路沿線に配置された有体物が格納された格納部を有し、走行速度、走行位置に応じて仮想的運転士の左眼と右眼とからから見えるそれぞれの風景を生成する３D画像生成手段と、生成された風景を、偏光板を介してスクリーンに投影する３D画像表示手段とを備え、左眼と右眼から見えるそれぞれの風景が生成されたとき、同時に投影させる。

Description

明細書

鉄道用運転シミュレータ

技術分野

[0001] 本発明は、鉄道用運転シミュレータ、特に、鉄道の運転操作訓練や運転士のエラ一の研究に用いる鉄道用運転シミュレータに関する。

背景技術

[0002] 従来、鉄道の車両運行には、鉄道の安全確保の観点から閉そく方式が採用されるのが一般的である。閉そく方式は、線路上に、閉塞区間を設定し、その区間は 1列車が占有し、他の列車がその区間に進入するのを禁止することにより、列車が衝突するのを防止する方式である。閉塞区間における列車の有無、侵入の可否を知らせるものが信号機である。したがって、信号機は、列車を安全に運転する基本となるものである。

し力しながら、鉄道の車両運行中に運転士のいねむりにより、信号機が見落とされ、誤って閉塞区間に侵入したために、他の列車と衝突するといつた列車事故が発生している。このため、信号機が無視された場合であっても安全が確保されるように、運転士に警告を出すと同時に、列車にブレーキをかけ、自動停車させるバックアップシステムが採用されている。

(DATS (自動列車停止装置）は、停止を表示する信号機に列車が接近しても正常に停車しない場合に、地上から制御信号を送ることにより、運転室内に警報ベルを鳴らして運転士に注意喚起したり、ブレーキを自動的に動作させたりすることにより、列車をその信号機の手前で停止させる装置である。

(2) ATC (自動列車制御装置）は、地上からの信号や速度情報に基づいて列車に自動的にブレーキをかけ、列車が制限速度以下になればブレーキを緩める装置である

(3) EB装置は、運転中の乗務員に関する異常状態を検知し、列車を停止させる装置である。例えば、動力車の乗務員が主幹制御器やブレーキなどに対する運転操作を 1分間全く行わないことが検知されると、警報ブザーを鳴動させ、 5秒以内に運転操作や、リセット操作が行われないと、列車を非常停止させる。

[0003] し力しながら、これらのバックアップシステムを使用しても、踏み切りで車や人と衝突してしまう事故や、保線作業中の作業員を誤って櫟いてしまう事故、停車すべき駅を通過してしまう事故が発生してレ、る。

[0004] このため、上記のバックアップシステムには、次のような課題が残されていると考えられる。

(1)エラーの数自体を減らすものではなレ、。

(2)エラーが生じた時のみに作動しなければならなレ、が、通常時にも介入する事がある。（3)取り扱いを間違うと新たなエラーが発生する。

[0005] そこで、バックアップシステムのみに頼るだけでなぐ運転士にエラーを起こさせなレ、ようにするための運転操作訓練やエラー解析が必要である。し力ながら、実車を用いての訓練や実験には限度があるので、鉄道用運転シミュレータを用いることにより繰り返し訓練することや、実験を行うことが有効と考えられる。

[0006] 鉄道用運転シミュレータは、仮想的に鉄道の運転操作を行うことができるものであり、主に、車両のコントローラで運転操作を行うと、その操作に応じて仮想的に車両が走行し、それに伴って運転士から見える視界がスクリーンに投影されるように構成されたものが一般的である。

[0007] 例えば、運転教習を開始する駅から終了する駅までの各駅間の路線映像と、その間に停車する各停車駅近傍の路線映像とを保持し、運転操作に合わせて駅間路線映像と停車駅近傍路線映像とを切替えて再生することにより、車両の走行に対応した路線映像が投影されるものがある（例えば、特許文献 1参照）。

[0008] また、シミュレーションによる運転操作と路線映像との相関関係を高めることにより、精度の高い定点停止訓練ができることから、運転台の前方に、前方路線映像が表示され、運転台の側面に、停車駅近傍の側面映像が表示されるようにした鉄道用運転シミュレータが提案されている（例えば、特許文献 2参照）。

[0009] このような運転シミュレータは、鉄道分野に限らず、自動車分野でも用いられ、ハンドル操作とアクセルペダルの踏み具合により映像上の走行速度が変化し、走行路や指定速度が守られているか否かのチェックを行う安全運転指導用ドライブシミュレ一タ (例えば、特許文献 3参照）、自動車等の車両設計に際して、運転者や同乗者の居住性や操縦性などを感性に基づレ、て評価するシミュレーション装置 (例えば、特許文献 4参照）が開示されている。また、 ITS (高度道路交通システム）の開発過程で、運転支援システムの評価、高齢ドライバの運転挙動の解析などが行われている。このほか、航空分野では、開発される航空機の安定性や操縦性評価、操縦法の検討などに利用されている。

特許文献 1 :特開平 10— 161516号公報

特許文献 2：特開平 11一 237830号公報

特許文献 3：特許第 2592343号公報

特許文献 4 :特開平 7— 271289号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] し力、しながら、従来の鉄道用運転シミュレータは、運転士が運転席前方のスクリーンに投影された風景を見たときに、実際に運転しているときのような臨場感や緊張感が得られないという難点があり、運転操作訓練やエラー解析を行う際の実効性が充分確保されるとは言い得ない。

[0011] また、実車両を詳細に再現した運転環境を組み込むことにより実効性の確保を図ろうとすると、システム構成を列車の機種等に応じて柔軟に変更することができない。

[0012] さらに、走行状態に応じて運転席などを揺らす動振装置を設け、臨場感を高めるのは、高コストであり、小規模企業や施設などに導入するのは困難性を伴う。

[0013] 本発明は、上記事情に鑑み、実際に運転しているのと同様の臨場感や緊張感が得られると共に、運転環境を柔軟に変更することが可能な、低コストの鉄道用運転シミュレータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0014] 上記の目的を達成する本発明の鉄道用運転シミュレータは、偏光眼鏡をかけた運転士による操作手段の操作に合わせて運転席前方のスクリーンに風景が 3D表示されると共に、該運転席の表示手段に操作状態が表示される鉄道用運転シミュレータにおいて、上記操作手段の操作に応じて仮想的列車の走行速度を求め、求めた該走行速度と経過時間とに基づいて該仮想的列車の走行位置を求める列車制御手段と、上記仮想的列車が走行する線路及び該線路沿線に配置された有体物に係るデータが格納された格納部を有し、上記列車制御手段が求めた上記走行速度及び上記走行位置に応じて仮想的運転士の左眼と右眼とからそれぞれ見えるそれぞれの風景を生成する 3D画像生成手段と、上記 3D画像生成手段により生成されたそれぞれの風景を、互いに偏光軸が直交する偏光板それぞれを介して上記スクリーンに投影する 3D画像表示手段とを備え、上記列車制御手段は、上記 3D画像生成手段において、左眼と右眼とからそれぞれ見えるそれぞれの風景が生成されたとき、生成されたそれぞれの風景を上記 3D画像表示手段から同時に投影させることを特徴とする

[0015] このように、列車制御手段が列車の走行速度及び走行位置を求めると共に、現実の列車が走行するときに運転士に見える風景を 3D画像生成手段が生成し、生成された風景を 3D画像表示手段から運転士前方のスクリーンに立体的に投影するので、偏光眼鏡をかけた運転士は実際に運転しているのと同様の臨場感や緊張感を得ること力 Sできる。

[0016] また、操作手段として、仮想的列車の走行速度を変化させる主幹制御器及び仮想的列車を制動する制動輪に圧力をかけるブレーキ弁を設け、表示手段として、走行速度及び圧力を表示する計器パネルを設け、列車制御手段が、主幹制御器により変化させた走行速度及びブレーキ弁によりかけられた圧力を計器パネルに表示することにすれば、さらに臨場感や緊張感を高めることができる。

[0017] さらに、列車制御手段は、上記仮想的列車を構成する車両に係るデータ、及び上記線路沿線に配置される信号機及びプラットフォームの位置情報を含むデータが格納されたメモリと、上記走行速度及び上記走行位置を求めると共に、上記メモリに格納された上記データを用いて上記線路上の各位置における上記仮想的列車を構成する車両の揺れを含む変位を求める演算部とを備えることや、上記演算部で求めた上記走行速度及び上記走行位置に基づいて、上記信号機の表示を制御する信号制御部、及び上記仮想的列車の乗降扉の開閉を制御する扉開閉制御部を備えること、上記 3D画像生成手段は、上記演算部で求めた上記変位に基づいて、生成された上記左眼から見える風景を移動させる左眼用 3D画像生成部及び生成された上記右眼から見える風景を移動させる右眼用 3D画像生成部を備えることにすれば、列車の走行や乗客の乗降に応じて揺れる車両を、スクリーンに投影される風景を移動させることによって相対的に再現できるので、さらに臨場感や緊張感を高めることができる

[0018] また、列車制御手段は、上記列車制御手段は、上記メモリに格納された走行音及び警報音に係るデータに基づレ、て、上記仮想的列車の走行に応じて生じる走行音、及び上記信号幾の警報音を含む音響を生成し、所定のスピーカに出力する音響生成部を備えることや、その音響生成部が、上記ブレーキ弁が操作されたとき、上記計器パネルに表示される上記走行速度及び上記圧力に応じて上記格納部に格納された軋り音に係るデータの音量及び周波数を変化させて上記所定のスピーカから出力することにすれば、さらに臨場感や緊張感を高めることができる。

[0019] さらに、上記仮想的列車の走行路線、及び該仮想的列車を構成する車両の種類を含むシミュレーション環境を選択し、上記列車制御手段及び上記 3D画像生成手段に指令を行なう指令手段を備えれば、シミュレータの運転環境をより柔軟に設定変更すること力 Sできる。

発明の効果

[0020] 本発明によれば、運転士の操作に従って、計器パネルには変化する速度や圧力が表示される一方、走行速度の変化や走行位置の変化に応じて、偏光眼鏡を掛けた運転士には、揺れる車両から見たのと同様の立体的な風景が運転席前方に展開される。したがって運転士に実際の車両を運転するのと同様の臨場感や緊張感を与えること力 Sできる。また、走行路線や運転される列車の種類などのシミュレータ環境は、メニュー選択、プログラム変更などにより柔軟に設定可能であり、低コストな鉄道用運転シミュレータを実現可能である。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明の実施形態が適用される鉄道用運転シミュレータの構成図である。

[図 2]運転士がスクリーンを見る実空間と PC内で間の眼に当たる仮想カメラが仮想平面を通して見る仮想空間とを一例として示す図である。 [図 3]左用視界 PC及び右用視界 PCによる 3D画像生成処理タイミングと車両 PCによる処理タイミングとの関係を一例として示す図である。

園 4]前方風景を表す画像を構成するフレームを示す断面構造図である。

園 5]前方風景を表す画像を構成するフレームを示す平面構造図である。

園 6]左用視界 PC及び右用視界 PCにおいて画像が生成されるフローチャートを示す図である。

園 7]車両の揺れについて説明する模式図である。

[図 8]車両モデルの一例を示す図である。

[図 9]車両モデルの一例を示す図である。

園 10]軌道狂いが作成される状況を示す図である。

園 11]ブロックを単位として算出された軌道狂いの一例を示す図である。

園 12]車両に与える不規則な加圧を説明する図である。

[図 13]ブレーキの軋り音を示す図である。

園 14]鉄道用運転シミュレータの作用を説明する図である。

符号の説明

1 スピーカ

2 車両

3 A 左用プロジェクタ

3B 右用プロジェクタ

4 視界表示用 PC

4A 左用視界 PC

4B 右用視界 PC

4a, 4b 仮想カメラ

4x、4y 仮想平面

5 LAN

6 スクリーン

7 指令用 PC

20 車両 PC 21 計器パネル

22 コントローラ

22A 主幹制御器

22B ブレーキ弁

27 動振装置

100 カメラフレーム

101 列車フレーム

102 ベースフレーム

103 ブロックフレーム

200 線路データ

201 車両データ

202 先行列車制御部

203 信号制御処理部

204 保安装置制御処理部

205 車掌制御処理部

206 ドア制御処理部

207 乗客制御処理部

208 駆動制御処理部

209 軌道制御処理部

210 車両モデル算出処理部

211 音響生成処理部

400 風景データ

401 画像生成制御処理部

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の鉄道用運転シミュレータは、鉄道用車両の模擬的な運転席を設け、その運転席に座った運転士が操作手段を操作すると、その操作に合わせて、あたかも実際の車両を運転しているのと同様に前方風景が変化すると共に、表示手段の表示が変化し、運転士に実際の車両を運転してレ、るときの感覚を与えることが可能な仕組みである。

[0024] 図 1は、本発明の実施形態が適用される鉄道用運転シミュレータの構成図である。

図 1に示す鉄道用運転シミュレータは、運転席が設けられた車両 2と、列車の走行によって生じる音響を出力するスピーカ 1と、車両 2の運転席から見える前方風景を生成する、左眼用及び右眼用の一対の視界表示用パーソナルコンピュータ（本発明の 3D画像生成手段に相当し、以下、「左用視界 PC」及び「右用視界 PC」と称する。 ) 4 A、 4Bと、左用視界 PC及び右用視界 PC4A、 4Bによって生成されたそれぞれの前方風景を投影する左眼用プロジェクタ及び右眼用プロジェクタ (本発明の 3D画像表示手段に相当し、以下、「左用プロジェクタ」及び「右用プロジェクタ」と称する。） 3A、 3Bと、運転席前方に配置され、左用プロジェクタ及び右用プロジェクタ 3A、 3Bそれぞれから前方風景が透過投影され重ね合わされるスクリーン 6と、仮想的列車の走行路線や仮想的列車を構成する車両の種類などを選択してシミュレーション環境を設定する指令用パーソナルコンピュータ（以下、「指令 PC」と称する。）7と、により構成されている。

[0025] 車両 2は、仮想的列車の運転操作を行うコントローラ（本発明の操作手段に相当する。） 22と、コントローラ 22の操作に応じた仮想的列車の走行速度及びブレーキ弁の圧力をディスプレイ表示する計器パネル (本発明の表示手段に相当する。） 21と、コントローラ 22の操作に応じて仮想的列車の走行を制御する車両制御用パーソナルコンピュータ（以下、「車両 PC」と称する。） 20とを備えている。なお、コントローラ 22は、仮想的列車の走行速度を変化させる主幹制御器 22Aと、仮想的列車を制動するブレーキ弁 22Bとを有する。

[0026] なお、車両 PC20、左用視界 PC4A、及び右用視界 PC4Bは、 LAN (Local Area

Network) 5を介して接続され、それらは TCP (Transmission Control Protoc ol)、UDP (User Datagram Protocol)等のプロトコルにより相互通信が可能である。

[0027] 本実施形態の鉄道用運転シミュレータは、リアルタイム性が重視され、 PC相互間は高速通信が要求されるため UDPを用レ、、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bは、 UDPを容易に扱うことができるソフトウェア（例えば、 Winsock)を用いているが、必ずしもこれに限定されない。

[0028] 車両 PC20は、 CPU (中央処理装置）によって車両 2の走行制御を行なう。 CPUは、メモリユニットに格納されたプログラムに従ってコントローラ 22で操作された加減速処理や制動処理を行う。例えば、運転士が主幹制御器 22Aで速度を加速する操作を行ったり、ブレーキ弁 22Bによる制動動作を行うと、車両 PC20の CPUは、走行速度や圧力を算出し、その算出結果を計器パネル 21に表示する。

[0029] また、車両 PC20は、メモリユニットに格納されたデータに基づいて、所定の時間間隔で走行する仮想的列車の走行位置及び走行速度を求めると共に、車両の揺れや線路のカーブに伴う車両の変位を車両モデルなどに基づいて算出する。そして、算出された走行位置、走行速度、及び車両の変位を、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bに供給する。

[0030] さらに、車両 PC20は、仮想的列車が走行する際の走行音、線路沿線に配置された信号機による警報音、及びブレーキによる軋り音を、現実の列車から録音されメモリユニットに格納されている音声データを基に、音響生成部（図 15に示す）がその音量及び周波数を変化させた音響として生成し、生成した音響をスピーカ 1から出力する。

[0031] 尚、車両 PC20は、走行位置及び走行速度を一定の距離毎に又は一定の時間間隔で求め、求めた走行位置及び走行速度を左用視界 PC4A及び右用視界 PC4B双方に供給することにしてもよレ、。

[0032] 左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bそれぞれの CPUは、運転席に座った運転士の左眼及び右眼それぞれから見えるそれぞれの前方風景を生成する処理を実行する。それぞれの CPUは、メモリユニット（本発明の格納部に相当する。 )に格納された画像生成プログラムや、仮想的列車が走行する線路及び線路沿線に配置された信号機、プラットフォーム、建造物などの有体物に係るデータ、車両 PC20から供給された走行位置及び走行速度に関する情報に基づいて、コンピュータグラフィック（CG) による前方風景の立体モデルを生成する。そして、その立体モデルを運転士の左眼及び右眼それぞれを視点とするレンダリングにより 2D画像を生成する。そのとき、車両 PC20から供給された車両の揺れを含む車両の変位を加味して、運転士の左眼及び右眼それぞれの視点を移動させるレンダリングにより 2D画像を生成することにより、前方風景を見ている仮想的列車の運転士に実際の列車と同様の揺れやカーブを体感させることができる。

[0033] ここで、本実施形態における車両の揺れを含む車両の変位は、車両モデルを用いて算出される。車両モデルは、現実に車両 2が走行したときや、乗客の乗降に伴う揺れを算出するモデルで、軌道狂い、乗客が乗降する際の不規則な加圧、車両の慣性力や重力等が入力されるもので、詳細は後述する。

[0034] 本実施形態では、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bそれぞれの CPUが、透視投影における前方クリップ面と後方クリップ面との間の視錘台の中に入る、線路及び線路沿線に配置された信号機、プラットフォーム、建造物や遠方風景などの立体モデルを形成し、運転者の左眼及び右眼何れか一方を視点とするレンダリングにより、それぞれの前方風景が生成される。

[0035] なお、この立体モデルは、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bの何れか一方の C PUで共通に生成し、生成された共通の立体モデルに基づいて、双方の CPUがそれ

[0036] 左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bそれぞれの CPUにより生成された CGによる風景は、左用プロジェクタ 3A及び右用プロジェクタ 3Bから、左眼用風景及び右眼用風景としてスクリーン 6に投影される。

[0037] なお、左用プロジェクタ 3A及び右用プロジェクタ 3Bそれぞれには、偏光軸が互いに直交する偏光板が取り付けられ、偏光板を介して左眼用風景及び右眼用風景が投影される。したがって、運転席に座った運転士は、左用プロジェクタ 3Aに取り付けられたのと同じ偏光軸を有する偏光レンズを左眼に、右用プロジェクタ 3Bに取り付けられたのと同じ偏光軸を有する偏光レンズを右眼にそれぞれ嵌め込んだ偏光眼鏡を力、ける。そして、スクリーンに投影された CGによる風景をその偏光眼鏡を通して見ることにより、実際の列車の運転席から前方を見たときと同等の 3D映像が運転士の眼前に現出される。

[0038] また、スクリーンに投影された CGによる風景は、算出された車両の変位に応じて移動する（揺れる）ので、運転士から見れば、線路がカーブするときや列車が走行するとき、乗客が乗降するときなどに、車両が揺れているように感ずる。さらに、仮想的列車の走行にあわせて、走行音、警報音などがスピーカから流れるので、運転士は、実際の列車を運転しているときと同様の臨場感や緊張感を得ることができる。

[0039] ここで、本実施形態の鉄道用運転シミュレータは、 3D画像生成手段が「左用視界 P C」及び「右用視界 PC」として、また 3D画像表示手段が、「左用プロジェクタ」及び「右用プロジェクタ」として、それぞれ別個に構成されているが、必ずしも左右が分離された構造のものである必要はなぐ左右が一体のものとして構成してもよい。

[0040] また、スクリーン及び 3D画像表示手段を一体とした、例えばヘッドマウントディスプレイとして構成してもよい。さらに、 3D画像表示手段は、必ずしもコンピュータグラフィックによる画像を生成する必要はなぐ実際の走行路線のイメージデータを蓄積しておき、それらのビットストリーム力もイメージベースレンダリング（IBR)により画像生成してもよい。

[0041] 次に、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bにおいて生成される視差画像について説明する。

[0042] 図 2は、運転士がスクリーンを見る実空間と PC内で間の眼に当たる仮想カメラが仮想平面を通して見る仮想空間とを一例として示す図である。

[0043] 左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bにおける画像生成において、人間の眼にあたる仮想カメラが仮想平面を通して見る一定範囲内の仮想空間（視錘台に相当する。）が運転士前方のスクリーンに投影される。したがって、この仮想空間と仮想カメラとの関係が、実空間における運転士とスクリーンの関係と同じになるようにする必要がある。

[0044] 図 2に、実空間として示すように、人間（運転士）の瞳孔間幅は平均 63mm、左右それぞれ 31. 5mmである。したがって、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bそれぞれにより生成される画像は、左右それぞれ 31. 5mm仮想カメラ 4a、 4bをずらして左眼用画像と、右眼用画像とを生成する。

[0045] 次に、運転士の左右の眼とスクリーン 6との間の距離が、 1775. 5mm、スクリーン 6 の幅が 1422mmに設定されているので、仮想平面 4x、 4vの幅を 800mmに設定すれば、運転士の左眼、右眼それぞれとスクリーン 6との関係と、仮想空間における仮想カメラ 4a、 4bと仮想平面 4x、 4yとの関係とが相似になる必要から、左用視界 PC4 A及び右用視界 PC4Bそれぞれの仮想カメラ 4a、 4bと仮想平面 4x、 4yとの間の距離は lmとなる。

[0046] したがって、図 2に、仮想空間として示すように、左用視界 PC4Aの左眼用仮想カメラ 4aは、仮想平面 4xの中央から 31. 5mmだけ左にずらし、右用視界 PC4Bの右眼用の仮想カメラ 4bは、仮想平面 4yの中央から 31. 5mmだけ右にずらし、仮想カメラ 4a、 4b力ら 1000mm先の、 800mm幅の仮想平面 4x、 4yを通して見える一定範囲内の風景を生成し、生成されたそれぞれの風景をプロジェクタから投影すれば、運転士は投影された画像を正確に立体視できる。

[0047] ここで、本実施形態のプロジェクタは、運転士の影がスクリーン 6に映らない位置に高さ調整がなされて配置される。このため、左用プロジェクタ 3A及び右用プロジェクタ 3B力らスクリーン 6の上下部に至る距離は異なっている。そこで、スクリーン 6に投影された風景が台形に変形しないよう、プロジェクタに台形補正機能が設けられている。

[0048] 図 3は、左用視界 PC及び右用視界 PCによる 3D画像生成処理タイミングと車両 PC による処理タイミングとの関係を一例として示す図である。

[0049] 左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bそれぞれで生成され、左用プロジェクタ 3A及び右用プロジェクタ 3Bそれぞれを介してスクリーンに透過投影される画像は、図 2に示したように、瞳孔間幅だけ仮想カメラをずらして同時に撮影されたものと等価でなければならない。したがって、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bで生成され、左用プロジェクタ 3A及び右用プロジェクタ 3Bから投影される風景は、画像 1フレーム毎に同期を図る必要がある。また、各フレームの処理は、 1/ (30〜60)秒程度で行うことが好ましい。

[0050] 図 3において、生成された 1フレームの画像がスクリーンに投影される間隔を 1周期 Tとする。

[0051] 車両 PC20は、各周期において、車両モデルによる車両の揺れや線路がカーブすることによる車両の変位、走行速度及び圧力を計算し、計算された変位をタイミング A で、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bに同時に供給する。そして、計算された走行速度及び圧力は、計器パネル 21に表示する。

[0052] 左用視界 PC4Aは、供給を受けた車両の変位や走行速度に基づレ、て、線路、線路沿線の有体物、車両の揺れや線路のカーブによる変位に対する仮想カメラ（視点）の座標計算を行い、立体モデルのレンダリングを行レ、、生成した画像 1フレーム分をタイミング B1で車両 PC20に通知すると共に、バッファメモリに一時蓄積する。

[0053] 右用視界 PC4Bは、供給を受けた車両の変位や走行速度に基づいて、線路、線路沿線の有体物、車両の揺れや線路のカーブによる変位に対する仮想カメラ（視点）の座標計算を行い、立体モデルのレンダリングを行レ、、生成した画像 1フレーム分をタイミング B2で車両 PC20に通知すると共に、バッファメモリに一時蓄積する。

[0054] そして、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4B双方から通知を受けたことを確認した車両 PC20は、 1周期 Tが経過したタイミング Cで、バッファメモリに一時蓄積されていたそれぞれの画像を可視化させると共に、可視化させたそれぞれの画像を左用プロジェクタ及び右用プロジェクタそれぞれに出力させる。

[0055] 左用プロジェクタ及び右用プロジェクタは、 2Dの視差画像それぞれを同時に、スクリーンに重ね合わせて透過投影する。

[0056] 次に、仮想的列車の進行に合わせて前方風景を生成する画像生成処理について説明する。

[0057] 図 4は、前方風景を表す画像を構成するフレームを示す断面構造図であり、図 5は、前方風景を表す画像を構成するフレームを示す平面構造図である。

[0058] 図 4及び図 5に示すように、左用視界 PC及び右用視界 PCにより生成される画像は、仮想平面を通して仮想カメラから見ることができる視界を示すカメラフレーム 100があり、そのカメラフレーム 100の上に仮想的列車の位置を示す列車フレーム 101が形成され、その列車フレーム 101の上に、地面を示すベースフレーム 102が形成される。そして、そのベースフレーム 102上に、仮想的列車の進行に応じて前方風景の単位ブロックが順次補充されるブロックフレーム 103が形成され、そのブロックフレーム 1 03上に、自線、他線の線路、信号機、プラットフォーム、立ち木、建造物などのストラクチャ一（有体物）が形成される。 [0059] 図 5に示すように、仮想平面を通して仮想カメラから見える風景 (視錘台の中に入る範囲内のストラクチャ）は、仮想的列車の進行方向にブロック毎に補充される。すなわち、仮想的列車が 1ブロック通過するたびに、 1ブロック分追加される。

[0060] 一方、仮想カメラは、仮想的列車の走行速度に合わせて移動し、視錘台に含まれる複数のブロックにより形成された立体モデルを移動する列車の左右の視点から仮想平面を通して見た画像を、左用視界 PC及び右用視界 PCそれぞれが生成する。これにより、仮想的列車の運転席から見ることができる風景は、走行速度に合わせて順次後方に移動し、運転士からは仮想的列車が走行しているように見える。

[0061] 図 6は、左用視界 PC及び右用視界 PCにおいて画像が生成されるフローチャートを示す図である。

[0062] 図 6に示すように、ステップ S30で画像生成処理が開始されると、ステップ S31で左用視界 PC及び右用視界 PCそれぞれにメモリされたプログラムにおけるデバイスの生成、属性の設定を行う。

[0063] 次に、ステップ S32で車両 PCのメモリユニットから仮想的列車の車体の長さ、台車の位置、運転士の視点位置などの情報を、受信する。

[0064] そして、ステップ S33で左用視界 PC及び右用視界 PCそれぞれのメモリユニットから、線路や信号機、プラットフォーム、建造物、立ち木など、前方風景を構成するストラクチャを読み出し、さらに、ステップ S34で自線のカーブ、勾配、道床、軌道狂いレベルや摩擦係数、他線の位置や道床、及び信号機、地上子などの信号設備、駅の停止位置や乗車率、先行列車のダイヤ、ストラクチャの配置位置や配置方法を含む軌道情報を読み出す。

[0065] 一方、車両 PCは、車両モデルに基づいて、車両の左右変位 Y、上下変位 Ζ、ロール角 φ、ピッチ角 Θ、ョ一角 φなどの車両の揺れや線路のカーブによる車両の変位

、始発駅を基点とする列車の移動距離を算出する。

[0066] ここでは、車両の揺れや線路のカーブによる車両の変位と列車の移動距離を合わせて、車両変位と称する。

[0067] 左用視界 PC及び右用視界 PCそれぞれは、ステップ S35で車両 PCから車両変位の情報を受信し、ステップ 36で受信した車両変位の情報のうちの列車の移動距離に基づいて、地面に対する車両の位置と向きを計算する。

[0068] そして、ステップ S37で、計算された車両の位置と向きとにより、車両がブロックの境界を超えたか否かを判定し、車両がブロックの境界を超えたときは、ステップ S38でメモリユニットに格納された自線データを基に新たなブロックを配置し、その新たなプロック上に、配置方法の情報に従ったストラクチャを配置する。なお、ここでは、 25m毎にブロックの境界がある。

[0069] ここで、ストラクチャの配置は、まず、自線データからブロックフレームの位置と向きとを計算し、ベースフレーム上に配置する。また、他線データから、他線フレームの位置と向きとを計算し、ブロックフレームに配置する。さらに、線路や信号機、プラットフオーム、建造物、立ち木など、前方風景を構成するストラクチャを任意のフレームに配置することにより実行される。

[0070] 次に、ステップ 39で地面に対する車両の位置と向きとにより車両を移動する。

[0071] ここで、ベースフレームは、計算された車両の位置と向きとにより、列車フレームに対するベースフレームの位置と向きを計算し移動する。これにより、地面に対して相対的に列車の位置と向きを変えたことになる。

[0072] また、列車フレームは、車両 PCから受信した車両の揺れによる車両の変位に基づいてカメラフレームに対する列車フレームの位置と向きを計算し移動する。これは、軌道に対して相対的に車両を揺らしたことになる。

[0073] 次に、ステップ S40で構築された立体モデルから 2D画像を生成するレンダリングを行う。

そして、レンダリングが終了すると、ステップ S41で車両 PCに完了通知を行うと共に、バッファメモリに生成された画像 1フレームを一時格納する。

[0074] 一方、車両 PCは、ステップ 42で左用視界 PC及び右用視界 PC双方から完了通知を受けた所定のタイミングで、バッファメモリに一時格納された 2D画像それぞれをプロジェクタに出力するよう旨令する。

[0075] 左用視界 PC及び右用視界 PCは、それぞれの 2D画像を同時に出力し、プロジェクタを介してスクリーンに投影する。以下、同様の動作を繰り返し、画像が 1秒間に 30

〜60フレーム投影される。 [0076] 次に、車両の揺れについて説明する。

[0077] 図 7は、車両の揺れについて説明する模式図である。

[0078] 図 7 (A)は、車両 2に動振装置 27が設けられた参考例である。

[0079] 動振装置 27は、車両 2の床を揺らす構造を有し、それによつて車両 2全体の揺れを再現するものであり、この場合には、左用視界 PC及び右用視界 PCは、車両の揺れによる変位を考慮せずに風景を生成し、スクリーンに投影すればよい。

[0080] 図 8 (B)は、地面を基準として車両 2が揺れる場合と、車両 2の床を基準として地面が揺れる場合とを示す模式図である。

[0081] 図 8 (B)に示すように、風景が移動、回転することと、車両が変位することは車上の観察者にとっては、相対的に同じことであるため、観察者は車両が揺れているように感じる。

[0082] したがって、運転席が固定されている鉄道用運転シミュレータの場合には、地上の風景を揺らす、すなわち、スクリーンに投影される画像を揺らす (写る位置を移動させる）ことによつても同様の果を得ることができる。

[0083] 次に、車両モデルについて詳述する。

[0084] 車両モデルは、軌道狂いなどの計算から車体の揺れの計算までを行う数値解析モデルとパラメータなどにより構成されたもので、車両 PC20に組み込まれている。

[0085] 本実施形態の車両 PC20は、仮想的列車の走行速度などに基づいて、メモリュニットに組み込まれた車両モデルを用いて、左右 y、上下 z、ローリング φ、ピッチング Θ、ョーイング Φという 5つの変位量を計算する。

[0086] 左用視界 PC4A及び右用視界 PC4Bは、車両 PC20が計算した変位量に基づいて、コンピュータグラフィックスで表される風景画像を移動、回転させることにより、 "揺れる風景画像"を、スクリーンに投影する。

[0087] これにより、固定された車両からその風景画像を見た人は、車両 2が揺れているに感ずる。

[0088] 図 8及び図 9は、車両モデルの一例を示す図である。

[0089] 図 8及び図 9に示す車両モデルは、車両の揺れを模擬するために、車体、空気ばね、左右動ダンパからなる振動系がモデル化されている。 [0090] 図 8 (A)は、車両全体を示す車両モデルであり、図 8 (B)は、車両モデルの入力と出力とを示す。また、図 9 (A)は、車両の左右平面を表す車両モデルであり、図 9 (B) は、車両の前後平面を表す車両モデルである。

[0091] 図 8 (A)、図 9 (A)及び図 9 (B)における車両モデルは、軌道の作成に応じて計算された軌道狂い y 、 ζ 、 φ 、y 、 z 、 φ が与えられることにより、左右 y、上下 z

BF BF BF BR BR BR

、ローリング φ、ピッチング θ、ョーイング φ力なる 5つの振動パターンによる、車両の変位量が計算されるように構成されてレ、る。

[0092] 図 8 (B)に示すように、車両の揺れは、軌道の狂い、カント、慣性力、乗降客による不規則な加圧、重力などによって生じることから、車両モデルには、軌道狂いのほかに、カント（カーブにおいて外側のレールを高くすること） φ 、 φ 、慣性力、乗降客

BF BR

による加わる力などを入力することができる。

[0093] なお、カントと、軌道狂いの記号が同じなのは、軌道狂いがカントを含めたものとなつているからである。また、慣性力は、車体 2の重心位置に作用する。

[0094] このような車両モデルに基づいて、車両 2の振動（揺れ）が再現されるが、左用視界

PC4A及び右用視界 PC4Bそれぞれによる画像生成の際に車両 2の揺れを反映させることにしてもよいし、生成された画像を、車両 2の変位量に基づいて移動（揺らす

)させることにしてもよい。

[0095] 尚、ここでは車両 2の床以下の振動については考慮していない。

[0096] 次に、車両モデルに使用される軌道狂いについて説明する。

[0097] 図 10は、軌道狂いが作成される状況を示す図である。

[0098] 図 10に示すように、車両が左方から右方に向けて 1ブロック走行するたびに新たな軌道狂いが作成される。軌道には、不規則な凹凸があり、この不規則な凹凸によって軌道狂いが発生する。

[0099] この軌道狂いは、乱数（ホワイトノイズ）を 1次遅れ要素のフィルタに通すことにより、実際に走行している軌道と同様のものが得られる。

[0100] ここで、 1ブロックが 25mに設定されている場合は、車両 PC20により走行位置及び走行速度の情報が生成され、生成された情報によって、車両 2が 25m進んだと判断されたときは、その都度新たな軌道が生成され、古い軌道は削除される。したがって、軌道狂いは、 25m (1ブロック）を単位として求められる。

[0101] 本実施形態の鉄道用運転シミュレータでは、車両 2を走行させている段階で軌道狂レ、を算出する。軌道の狂いは数式 1〜数 4を用いて算出される。

[0102] また、そのようにブロックを単位として算出された軌道狂いの一例を図 11に示す。

[0103] [数 1]

また、上記 uに乱数を入力する。 x = 0のとき、 y=y、距離が x = hのときの狂レ、 yは

0

数式 2で算出される。

[0104] [数 2]

数式 1、数式 2に基づいて、数式 3及び数式 4に示すプログラムを繰り返すことにより、不規則な凹凸の軌道が算出される。

[数 3]

2

ここで、数式 3に示す αは— 1≤ α < 1の乱数である。 [0106] [数 4]

y_n = z + {y_n__x一 z) exp(-2^i^)

次に、乗客が乗降する際に車両に与える不規則な加圧について説明する。

[0107] 図 12は、車両に与える不規則な加圧を説明する図である。

[0108] 図 12において、縦軸に乗車率、横軸に時間を表したとき、乗客が乗降するときの乗車率の変移を実線グラフで示す。

[0109] 時刻 t41で車両 2の扉が開かれ、乗客が降車すると乗車率が低下する。そして、乗客の降車が終了すると新たな乗客が乗車するので、乗車率が上昇する。時刻 t42で乗客の乗降が終了すると、時刻 t43で車両 2の扉が閉じられる。

[0110] 時刻 t41から時刻 t43までが最短停車時間であり、時刻 t41から時刻 t42までが乗降時間 T40である。

[0111] 乗客による乗降は、仮想的列車の走行路線におけるそれぞれの駅で乗車率と最短停車時間とを定義し、その定義されたそれぞれの乗車率と最短停車時間とを用いることにより模擬される。

[0112] 乗客の乗降に伴う車両の揺れは、車両 2の 1点に不規則な力を加えることにより模擬される。具体的には、例えば、図 12における降車客（2a)は、乗車客（a)の 2倍であるから、車両 2を揺らす大きさも 2倍とする。なお、乗降時間を過ぎると突然揺れが止まるという不自然さをなくすため、閉扉されるまでは小さな揺れを発生させることにしてあよい。

[0113] 次に、風景に合わせてスピーカ 1から出力されるブレーキの軋り音について説明する。

[0114] 図 13は、ブレーキの軋り音を示す図であり、図 13 (A)は、速度に応じて変化させる音量を示し、図 13 (B)は、速度が変化したときのブレーキの摩擦係数を示す。

[0115] 車両 PC20は、コントローラ 22の操作に対応して、計器パネル 21に表示するブレーキ弁の圧力や走行速度 vを算出する際に、実際の列車の軋り音を録音し、メモリュニットに格納されている音声データを再生し、ブレーキの軋り音を生成するときに、算出したブレーキ弁の圧力や走行速度 Vに従って音量 Aと周波数とを変化させる。

[0116] これにより、実車の軋り音に近い音響力 Sスピーカ 1から出力される。

[0117] 音量 Aは、数式 5に示すようにブレーキ弁の圧力（BC圧 P)に比例して大きくなり、更に、数式 6に示すように速度 Vによっても変化する。

[0118] [数 5]

A = ~ g(v)

1

[0119] [数 6]

V ¹一—

g(v) = -e ^Vl

尚、図 13 (A)は、数式 6による変化をグラフで示したものである。

また、数式 7に示すように周波数 fは、 BC圧 Pと制輪子の摩擦係数 μ、即ちブレーキ力によって変化する。

[0120] [数 7]

o 尚、図 13 (B)は、数式 7における μ / μ をと走行速度との関係を示す図である。

0

[0121] これにより、車両 PC20において、コントローラ 22の操作に応じて求めた BC圧と、走行速度とによって、スピーカ 1から出力される音響の音量及び周波数を変化させた実録音が再生されるので、運転士に、実際に列車を運転しているような臨場感や緊張感を与えることができる。

[0122] 次に、図 1に示す鉄道用運転シミュレータにおける作用、特に、車両 PC20及び左用視界 PC4A及び右用視界 PC4B (ここでは、説明の都合上両者を含めて視界表示用 PC4が表示されている。 )における作用について説明する。

[0123] 図 14は、鉄道用運転シミュレータの作用を説明する図である。

[0124] 図 14において、鉄道用運転シミュレータは、コントローラ 22と、車両 PC20と、左用視界 PC4A及び右用視界 PC4B (ここでは、同じ作用を行うので、説明の都合上両者を含めた視界表示用 PC4が表示されている。）と、スピーカ 1と、左用プロジェクタ 3 Α及び右用プロジェクタ 3Β (ここでは、同じ作用を行うので、説明の都合上両者を含めたプロジェクタ 3が表示されている。）と、スクリーン 6とを備えている。

[0125] 車両 PC20は、自線のカーブ、勾配、道床、軌道狂いレベルや摩擦係数、他線の位置や道床、及び信号機、地上子などの信号設備、駅の停止位置や乗車率、先行列車のダイヤ、ストラクチャの配置位置や配置方法を含む軌道情報線、及び列車べノレ、車内放送、信号機の警報音などの路線音響を含む路線データ 200が格納されたメモリ、車両の揺れを車両モデルを含む車両の特性情報、計器パネルの映像ゃ属性情報、列車の走行音、ドアの開閉音などの車両音響を含む車両データ 201が格納されたメモリ、先行列車との車両間隔を制御する先行列車制御処理部 202、信号機などの表示や警報音を制御する信号制御処理部 203、コントローラ 22による操作、先行列車制御処理部 202や信号制御処理部 203などとの連携による ATSや ATC などの機能を果たす保安装置制御処理部 204、列車の扉の開閉を制御する車掌制御処理部 205及びドア制御処理部 206、各駅において仮想的乗客の乗降を制御する乗客制御処理部 207、コントローラ 22による操作に応じて仮想的列車の走行速度や走行位置を演算する駆動制御処理部 208、線路データに基づいて当該路線の軌道情報を読み出し車両モデルにパラメータ設定を行う軌道制御処理部 209、軌道制御処理部 209から供給されたパラメータ、駆動制御処理部 208から供給された走行速度や走行位置、及び乗客制御処理部 207から供給された乗降客情報に基づいて、車両の揺れによる変位を算出する車両モデル算出処理部 210、メモリに格納された路線音響や車両音響を再生する音響生成処理部 211とを有する。

[0126] また、視界表示用 PC4は、運転席の前方風景を表す画像を生成する線路、信号機、プラットフォーム、建造物等の有体物を表す風景データ 400が格納されたメモリュニット（本発明の格納部に相当する。）と、その風景データ 400や車両 PC20から供給を受けた走行速度、走行位置、及び車両の変位を表す情報を基に、運転士前方に展開される風景を生成する画像生成制御処理部 401を有する。

[0127] 先ず、コントローラ 22の操作により運転士が操作を行うと、その操作に応じた信号が駆動制御処理部 208へ入力される（ステップ Sl)。

[0128] そして、メモリに格納された路線データ 200が読み出され、先行列車制御処理部 2 02、信号制御処理部 203、保安装置制御処理部 204、車掌制御処理部 205、乗客制御処理部 207、駆動制御処理部 208へ供給される（ステップ S2)。

[0129] また、メモリに格納された車両データ 201が、保安装置制御処理部 204、駆動制御処理部 208へ供給される（ステップ S3)。

[0130] 先行列車制御処理部 202は、路線データ 200に基づいて生成された先行列車の走行位置情報を信号制御処理部 203に供給する（ステップ S4)。

[0131] 信号制御処理部 203は、供給された先行列車の走行位置情報に基づレ、て信号機に表示する信号情報を保安装置制御処理部 204に供給する (ステップ S5)。

[0132] 保安装置制御処理部 204は、保安機能に関するデータを駆動制御処理部 208に送る（ステップ S6)。

[0133] 保安装置制御処理部 204は、供給された保安機能に関するデータに基づいて音響生成処理部 211に警報情報を送る（ステップ S 7)。

[0134] 尚、車掌制御処理部 205は、メモリから読み出された路線データ 200や駆動制御部 208で生成された、走行速度、走行位置等に基づいてドアの制御情報、車内放送の情報やブザー情報を生成し、生成されたそれらの情報をドア制御処理部 206、音響生成処理部 211に送る（ステップ S8)。 [0135] ドア制御処理部 206は、ドアの制御情報に基づいてドアの開閉情報を乗客制御処理部 207、音響生成処理部 211、保安装置制御処理部 204に送る（ステップ S9)。

[0136] 乗客制御処理部 207は、メモリから読み出された路線データ 200に含まれる乗車率や最短停車時間とに基づいて乗客の重量情報を駆動制御処理部 208に、乗降情報を車両モデル算出処理部 210に送る（ステップ S 10)。

[0137] 駆動制御処理部 208は、メモリから読み出された線路データ及び車両データに基づいて、仮想的列車の走行速度、走行位置などを算出し、走行速度及び走行位置を車掌制御処理部 205に送り（ステップ S11)、走行位置を軌道制御処理部 209に、加速度及び走行位置を車両モデル算出処理部 210と音響生成処理部 211とに送る (ステップ 14)。

[0138] なお、軌道制御処理部 209は、軌道狂いを算出し、車両モデル算出処理部 210に送る（ステップ S 13)。

[0139] 車両モデル算出処理部 210は、ばねの変位を算出し、音響生成処理部 211に送る

(ステップ S 15)。

[0140] 駆動制御処理部 208は、走行位置、走行速度を画像生成処理部 401に供給する（ステップ S 16)。

[0141] 車両モデル算出処理部 210は、車両の揺れによる変位（車体変位）を算出し、算出した車体変位を視界表示用 PC4の画像生成処理部 401に送る（ステップ S 17)。

[0142] 一方、視界表示用 PC4では、メモリユニットに格納された風景データ 400を読み出し、画像生成処理部 401に送り（ステップ S18)、画像生成処理部 401は、駆動制御処理部 208から供給された走行位置及び走行速度と、車両モデル算出処理部 210 力供給された車体変位とに基づいで'揺れる風景"を表す画像を生成し、車両 PC2 0の指令に基づいて、生成されたフレーム毎の画像をプロジェクタ 3に供給する（ステップ S19)。

[0143] プロジェクタ 3は、生成した画像をスクリーン 6に供給する（ステップ S21)。

一方、音響生成処理部 211は、供給された警報情報、放送情報、ブザー情報などに基づいて再生された音響をスピーカ 1から出力させる（ステップ S20)。

[0144] このように、本発明の鉄道用運転シミュレータは、車両の運行操作に応じて車両の走行状態を制御し、走行位置及び走行速度と、車両の揺れによる車体変位とに基づいて、仮想的に走行する車両からの視界を立体的な"揺れる風景"として画像表示する一方、表示される画像に合わせて走行音や信号機の警報音、車両の軋り音が出力されので、現実の列車を運転しているような臨場感や緊張感を得ることができる。また、指令用 PCから指令を行うことによりメモリユニットに格納された所定のデータが選択されて、シミュレータ環境を柔軟に設定変更することができる。

本国際出願は、 2004年 12月 14日に出願した日本国特許出願 2004— 361695 号に基づく優先権を主張するものであり、 2004— 361695号の全内容を本国際出願に援用する。

Claims

請求の範囲

[1] 偏光眼鏡をかけた運転士による操作手段の操作に合わせて運転席前方のスクリーンに風景が 3D表示されると共に、該運転席の表示手段に操作状態が表示される鉄道用運転シミュレータにおいて、

前記操作手段の操作に応じて仮想的列車の走行速度を求め、求めた該走行速度と経過時間とに基づいて該仮想的列車の走行位置を求める列車制御手段と、前記仮想的列車が走行する線路及び該線路沿線に配置された有体物に係るデータが格納された格納部を有し、前記列車制御手段が求めた前記走行速度及び前記走行位置に応じて仮想的運転士の左眼と右眼とからそれぞれ見えるそれぞれの風景を生成する 3D画像生成手段と、

前記 3D画像生成手段により生成されたそれぞれの風景を、互いに偏光軸が直交する偏光板それぞれを介して前記スクリーンに投影する 3D画像表示手段とを備え、前記列車制御手段は、前記 3D画像生成手段において、左眼と右眼とからそれぞれ見えるそれぞれの風景が生成されたとき、生成されたそれぞれの風景を前記 3D画像表示手段から同時に投影させることを特徴とする鉄道用運転シミュレータ。

[2] 前記操作手段は、前記仮想的列車の走行速度を変化させる主幹制御器及び該仮想的列車を制動する制動輪に圧力をかけるブレーキ弁を有すると共に、

前記表示手段は、走行速度及び圧力を表示する計器パネルを有するものであって前記列車制御手段は、前記主幹制御器により変化させた前記走行速度及び前記ブレーキ弁によりかけられた前記圧力を前記計器パネルに表示することを特徴とする請求項 1記載の鉄道運転用シミュレータ。

[3] 前記列車制御手段は、

前記仮想的列車を構成する車両に係るデータ、及び前記線路沿線に配置される信号機及びプラットフォームの位置情報を含むデータが格納されたメモリと、前記走行速度及び前記走行位置を求めると共に、前記メモリに格納された前記データを用いて前記線路上の各位置における前記仮想的列車を構成する車両の揺れを含む変位を求める演算部とを備えたことを特徴とする請求項 1記載の鉄道運転用シミュレータ。

[4] 前記列車制御手段は、前記演算部で求めた前記走行速度及び前記走行位置に基づいて、前記信号機の表示を制御する信号制御部、及び前記仮想的列車の乗降扉の開閉を制御する扉開閉制御部を備えたことを特徴とする請求項 3記載の鉄道運転用シミュレータ。

[5] 前記 3D画像生成手段は、前記演算部で求めた前記変位に基づいて、生成された前記左眼から見える風景を移動させる左眼用 3D画像生成部及び生成された前記右眼力見える風景を移動させる右眼用 3D画像生成部を備えたことを特徴とする請求項 3記載の鉄道運転用シミュレータ。

[6] 前記 3D画像表示手段は、前記左眼用 3D画像生成部が生成し、移動させた前記風景を、前記偏光板を介して投影する左眼用 3D画像投影部及び前記右眼用 3D画像生成部が生成し、移動させた前記風景を、前記偏光板を介して投影する右眼用 3D 画像投影部を備えたことを特徴とする請求項 5記載の鉄道運転用シミュレータ。

[7] 前記列車制御手段は、前記メモリに格納された走行音及び警報音に係るデータに基づいて、前記仮想的列車の走行に応じて生じる走行音、及び前記信号幾の警報音を含む音響を生成し、所定のスピーカに出力する音響生成部を備えたことを特徴とする請求項 3記載の鉄道運転用シミュレータ。

[8] 前記音響生成部は、前記ブレーキ弁が操作されたとき、前記計器パネルに表示される前記走行速度及び前記圧力に応じて前記格納部に格納された軋り音に係るデータの音量及び周波数を変化させて前記所定のスピーカから出力することを特徴とする請求項 7記載の鉄道運転用シミュレータ。

[9] 前記左眼用 3D画像生成部及び前記右眼用 3D画像生成部は、前記演算部で求めた前記走行速度及び前記走行位置に応じて、前記格納部に格納された前記データにより前記線路及び該線路沿線に配置された有体物の、一定範囲における立体モデルを形成すると共に、前記仮想的運転士の、対応する左眼又は右眼を視点とするレンダリングを行うことにより、 2D画像によるそれぞれの風景を生成し、前記列車制御手段に通知をそれぞれが行うものであって、

前記列車制御手段は、前記左眼用 3D画像生成部及び前記右眼用 3D画像生成部双方から前記通知を受けたとき、生成された前記それぞれの風景を、前記左眼用 3D 画像表示部及び前記右眼用 3D画像表示部双方から同時に前記スクリーンに投影させることを特徴とする請求項 5記載の鉄道運転用シミュレータ。

[10] 前記左眼用 3D画像生成部及び前記右眼用 3D画像生成部それぞれは、前記仮想的列の進行に伴って進行方向に前記線路及び前記有体物を補充する単位ブロックが設定されたものであって、該仮想的列車の走行に伴う前記変位に基づいて前記車両の位置を求め、求めた該位置に応じて、前記仮想的運転士の、対応する左眼又は右眼の視点を移動させて前記それぞれの風景を生成することを特徴とする請求項 9 記載の鉄道運転用シミュレータ。

[11] 前記仮想的列車の走行路線、及び該仮想的列車を構成する車両の種類を含むシミユレーシヨン環境を選択し、前記列車制御手段及び前記 3D画像生成手段に指令を行なう指令手段を備えたことを特徴とする請求項 1記載の鉄道運転用シミュレータ。