JP2000099879A - 道路、磁歪振動子検出装置および交通システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁歪振動子を用いて車両の道路に対する位置
を検出するとき車両速度や走行距離等を精度良く検出す
る手段を提供する。 【解決手段】 道路の走行車線の略中央に車両の進行方
向のＹ方向に沿って共振周波数ｆ１を持った第１の磁歪
振動子１ａが略一定の間隔で道路面から所定の深さに埋
め込まれている。また共振周波数ｆ２を持った第２の磁
歪振動子１ｂは、第１の磁歪振動子１ａの整数個に対し
て１個の割合で磁歪振動子１ａの近傍に埋め込まれてい
る。磁歪振動子１ａは道路に対する車両の幅方向の位置
を検出し易いような間隔で、一方磁歪振動子１ｂは進行
方向の車両速度や走行距離を検出し易い間隔で設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁歪現象により磁歪
振動子検出装置を用いてその存在を検出できる磁歪振動
子を埋め込んだ道路、この磁歪振動子を検出する磁歪振
動子検出装置およびこれらを用いた交通システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁歪振動子を用いて、それを道路
に埋め込んでおいて道路上の車両の位置を検出したり、
それにより車両を自動的に操舵するなどの応用が拡大し
ている。フェライトや強磁性材料のアモルファスなどに
外部磁界を加えることによって「ジュール効果」と呼ば
れる寸法変化を起こす性質を磁歪現象といい、このよう
な性質を持った磁歪材に静的なバイアス磁界を与えなが
ら、さらに呼びかけ電磁波によって交流磁界を加える
と、交流磁界が磁歪振動子に磁歪変位を与え、交流磁界
の周波数が磁歪材の共振周波数に一致したときに磁歪振
動子に最大の磁歪変位を与えることができ、呼びかけ電
磁波による交流磁界を停止しても磁歪振動子の機械的共
振によって短時間だけ電磁波を発生するので、これを検
出して磁歪振動子の存在を検出することができる。

【０００３】その検出方法を簡単に説明する。図８のよ
うにアモルファス等の強磁性体を展伸した薄板で長方形
の磁歪材４１を作り、これに接近してたとえば図示のよ
うに着磁した帯状の磁性材４２を配置して磁歪材４１に
静的なバイアス磁界を与える。この状態で矢印Ｚ方向か
ら呼びかけ電磁波を投射して交流励磁を行う。そしてそ
の周波数を変化させていき、磁歪材４１の共振周波数に
一致すると磁歪材４１はその長手方向に振動する。図９
はこの磁化変位特性を示すもので、磁性材４２がない場
合Ｈ０の交流励磁に対して変位幅Ｍ０の振動をもたらす
が、磁性材４２による磁気バイアスＨｄを加えておく
と、呼びかけ電磁波によるＨＡの交流励磁に対してＭＡ
なる変位幅の振動をもたらすことができる。そしてこの
呼びかけ電磁波を止めても、磁歪材４１の機械的共振が
短時間継続し、この機械的共振による機械的応力で磁歪
材４１が変形に対応して磁化状態が変化するビラリー効
果によって電磁波を発生するので、これを検出して磁歪
材の存在を知ることができる。また共振周波数の異なっ
た複数の磁歪材を組合せて配置すれば、共振周波数の組
合せを検出することによってその位置が示す特定の情報
を知ることもできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような磁歪材を用
いた磁歪振動子を道路中に埋め込み、または道路周辺に
設置して車両から呼掛け電磁波を投射して磁歪振動子を
検出して、それに対する車両の位置を検出しようとする
試みがなされている。一方この磁歪振動子を用いて走行
距離や走行速度を求めようとする試みもなされている。
しかしながら前者においては道路幅に対する車両位置の
検出精度の向上が求められ、同時に後者に対しては磁歪
振動子の間隔精度の向上が求められている。

【０００５】本発明はこのような課題を解決し、道路幅
に対する車両位置の検出精度の向上と磁歪振動子の進行
方向の間隔精度の向上を両立させるための道路、磁歪振
動子検出装置および交通システムを提供しようとするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の道路は、請求項１においては、車両の進行方
向に沿って第１の間隔で埋設された第１の共振周波数を
有する第１の磁歪振動子と、車両の進行方向に沿って第
１の間隔より大なる第２の間隔で埋設された第２の共振
周波数を有する第２の磁歪振動子とを有する構成であ
る。

【０００７】また請求項２においては請求項１の構成に
おいて、第２の間隔が第１の間隔の整数倍であり、また
請求項３においては第２の磁歪振動子が第１の磁歪振動
子の近傍に埋設されているものであり、さらに請求項４
では請求項３の構成であって第１の磁歪振動子と第２の
磁歪振動子とが同一の筺体内に収納されているものとな
っている。

【０００８】かかる構成により、第１の磁歪振動子と第
２の磁歪振動子とを異なる目的に用いること、例えば、
一方の磁歪振動子は車両の誘導のために用い、他方の磁
歪振動子は、走行距離の算出に用いることができる。

【０００９】つぎに本発明の磁歪振動子検出装置は、請
求項５において、車両の進行方向に沿って第１の間隔で
埋設された第１の共振周波数を有する第１の磁歪振動子
と車両の進行方向に沿って第１の間隔より大なる第２の
間隔で埋設された第２の共振周波数を有する第２の磁歪
振動子とのそれぞれを機械的共振させる周波数の電磁波
を放射する送信手段と、機械的共振をする第１および第
２の磁歪振動子から放射される電磁波を受信する受信手
段と、第２の磁歪振動子の上を通過した回数と第２の磁
歪振動子の設置間隔とから車両の走行距離を算出する距
離算出手段を有する構成となっている。

【００１０】そして請求項６においては請求項５の構成
の距離算出手段に代えて第２の磁歪振動子の設置間隔と
通過時間間隔とから車両の走行速度を算出する速度算出
手段を有する構成となっており、請求項５、６の構成に
よって第２の磁歪振動子の配置とあいまって走行速度や
走行距離の算出やその他の付加情報の検出を精度良く行
うことができる。

【００１１】つぎに本発明の道路は請求項７において、
少なくとも第１の車線と第２の車線とからなるととも
に、第１の車線には第１の共振周波数を有する第１の磁
歪振動子が、第２の車線には第２の共振周波数を有する
第２の磁歪振動子がそれぞれ車両の進行方向に沿って所
定の間隔で埋設されている構成であり、請求項８におい
ては請求項７の構成において、第２の車線の進行方向が
第１の車線の進行方向と逆方向であるものであり、また
請求項９では請求項７または８の構成において、第３の
磁歪振動子をさらに設け、その間隔は第１および第２の
磁歪振動子の設けられる間隔に対して大であるかまたは
整数倍であるものである。

【００１２】このような道路によって走行速度や走行距
離の算出やその他の付加情報の検出のみでなく、どの車
線を走行しているかも明白になり、走行の安全に寄与す
る。

【００１３】さらに請求項１０の道路は、上り車線と下
り車線とを備え、上下各車線は少なくとも第１および第
２の車線を有するとともに、上り第１車線と上り第２車
線とは互いに共通する共振周波数を有する第１の磁歪振
動子を備え、上り第１車線と下り第１車線とは互いに共
通する共振周波数を有する第２の磁歪振動子を備え、下
り第１車線と下り第２車線とは互いに共通する共振周波
数を有する第３の磁歪振動子を備え、上り第２車線と下
り第２車線とは互いに共通する共振周波数を有する第４
の磁歪振動子を備えた構成であり、請求項１１では請求
項１０の道路において第２および第４の磁歪振動子の設
けられる間隔は、第１および第３の磁歪振動子の設けら
れる間隔に対して大であるかまたは整数倍であるもので
あり、請求項１２の道路は請求項１から４、７から１１
のいずれかの道路において、各磁歪振動子が、車線の幅
の略中央部に埋設されている構成である。

【００１４】このような構成の道路によってによって走
行速度や走行距離の算出やその他の付加情報の検出のみ
でなく、多数の車線を持つ道路において、どの車線を走
行しているかも明白になり、走行の安全に寄与する。

【００１５】請求項１３の道路は、請求項１から４、７
から１１のいずれかの構成において、複数の車線の境界
近傍に、各車線に埋設されている磁歪振動子とは異なる
共振周波数を有する磁歪振動子を埋設したものであり、
これによって車両が車線からはみ出して走行することを
防止するように作用し走行の安全が図れる。

【００１６】また請求項１４の交通システムは請求項１
から４、７から１３のいずれかに記載の道路と、磁歪振
動子に機械的共振を生じる周波数の電磁波を放射する送
信手段および機械的共振をする磁歪振動子から放射され
る電磁波を受信する受信手段とを備えた磁歪振動子検出
装置を有する車両とからなる構成であり、また請求項１
５の交通システムは請求項１４のものにおいて、磁歪振
動子検出装置として、請求項５または６のいずれかに記
載の構成のものを用いるものであり、これらは上述のい
ずれかの請求項の作用を果たすことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は本実施形態に用い
る磁歪振動子と、それに電磁波を投射し、また磁歪振動
子からの電磁波を受信するためのループアンテナとの相
対関係を示す説明図、図２は磁歪振動子の一実施形態の
分解構成斜視図、図３は複数のバーアンテナによる磁歪
振動子との相対位置を検出する方法を示す説明図、図４
は道路に設けた磁歪振動子の平面図、図５は磁歪振動子
検出装置の一実施形態のブロック図である。

【００１９】図１において（ａ）は平面図、（ｂ）は同
（ａ）のＸ１−Ｘ２断面図、（ｃ）はループアンテナの
位置の変化に対する、呼び掛け電磁波により磁歪振動子
が発生した電磁波をループアンテナで受けた信号出力の
変化を示す。磁歪振動子１の長手方向の軸は道路面２に
対して略垂直に、たとえばその上端が道路面から１０ｃ
ｍまたはそれより深く道路に埋め込まれているものとす
る。これは道路面に近いほど検出用のループアンテナに
近くなるので検出感度が高くなるが、それだけ埋設深さ
の誤差が検出感度に影響を与えることと、道路面の補修
の際に磁歪振動子も設置し直さなければならないこと等
を考慮して深さを決める。そしてこの磁歪振動子１に対
して電磁波を投射するループアンテナ３のループ面は道
路面２に対して略平行に保持するものとする。言い替え
ればループアンテナ３の巻線の軸は道路面２に対して略
垂直に保持する。ループアンテナ３からは後述のような
磁歪振動子検出装置の送信手段によって一定時間、たと
えば５ｍｓの間磁歪振動子１に機械的共振を生じる周波
数の電磁波を放射し、つぎの一定時間、たとえば５ｍｓ
の間は機械的共振をする磁歪振動子１から放射される電
磁波をループアンテナ３が受信し、磁歪振動子検出装置
の受信手段によって信号出力を検出するものとし、これ
を順次繰り返している。この状態でループアンテナ３か
ら放射される電磁波の磁力線は図の４のような経路によ
り磁歪振動子１を通過してこれを励振し、励振された磁
歪振動子１からは電磁波が発生し、これによる磁力線が
同様に発生する。ここで図１（ｂ）のようにループアン
テナ３を道路面２に対して略平行に左右に移動させる
と、Ａの位置では磁歪振動子１の長手方向の軸と、ルー
プアンテナ３の中心軸とが一致し、ループアンテナ３か
ら磁歪振動子１への放射電磁波が最も効率的に磁歪振動
子１を励振し、また磁歪振動子１からの発生電磁波も最
も効率的にループアンテナ３にとらえられるので、図１
（ｃ）のＡ点の最も高い受信信号出力が得られる。ルー
プアンテナ３のＢまたはＣの位置ではループアンテナ３
から磁歪振動子１への放射電磁波の磁力線も弱くなり、
また磁歪振動子１から発生する電磁波のループアンテナ
３への影響も弱まるので、信号出力は急激に低下する。
ここではループアンテナ３を左右に動かして説明した
が、図１（ｂ）において紙面の前後または斜め方向に動
かしても、中心軸からの移動距離に応じて図のように出
力が変化するものである。

【００２０】磁歪振動子１の構成を以下に説明する。図
２において符号５は、一例として強磁性体のアモルファ
スなどを展伸した薄板で作った長方形の磁歪材であり、
符号８の磁性体から静的な磁気バイアスを与えられ、か
つ外部から交流の電界または磁界を受けてその長手方向
に機械的振動を行う。磁歪材５にはフェライトなどの強
磁性材を用いることもできる。符号６は非磁性体でかつ
非導電性の枠体で、厚さは磁歪材５より厚く、その内部
の収納部７が磁歪材５の外形寸法に対して上下左右わず
かな間隙を持つように形成する。符号８は、たとえばプ
ラスチック等の非導電性の基材に強磁性体のコーティン
グを施してこれに図示のようなパターンの着磁を施した
帯状の磁性材である。そして符号９は枠体６の収納部７
の磁性材８と反対側の開口を封口するためのもので、た
とえばプラスチック等の非磁性体でかつ非導電性の材料
で枠体６と同一の外形寸法に切断した封口板である。

【００２１】このような部材を用いて枠体６の収納部７
に磁歪材５を収容して枠体６に磁性材８を接着剤等で固
定する。接着剤に代えて超音波溶着等の接合手段によっ
てもよい。そして枠体６の他の側の面には封口板９を接
着または超音波溶着等の方法で固定する。このようにす
れば、磁歪材５の長辺と短辺とはそれぞれ枠体６の収納
部７の内壁との間に僅かな隙間があるため、その長手方
向への振動による伸縮を妨げられることはない。

【００２２】このように構成され磁歪材５に磁性材８に
よって静的な磁界が加えられた磁歪振動子１に磁歪材５
の長手方向に沿って電磁波が印加され、その周波数が磁
歪材５の共振周波数に一致したときに磁歪材５は最大の
振幅で振動し、印加磁界が中断した後にも短時間継続す
る機械的振動によって磁歪材５から電磁波を発射する。

【００２３】図３においてはループアンテナに代えてバ
ーアンテナを用いた場合について説明する。バーアンテ
ナ１１〜１５はフェライト等を焼結したコア材に絶縁し
た巻線を巻回したもので、コアの軸方向に磁力線が発生
し、またコアの軸方向からの磁力線を受け入れる。バー
アンテナ１１〜１５には送信用の共通の巻線１１Ｓ〜１
５Ｓが巻回され、これらの巻線はシリーズに接続されて
後述の磁歪振動子検出装置の送信手段によって一定時
間、たとえば５ｍｓの間磁歪振動子１に機械的共振を生
じる周波数の電磁波を放射し、つぎの一定時間、たとえ
ば５ｍｓの間は機械的共振をする磁歪振動子１から放射
される電磁波をバーアンテナ１１〜１５の受信用巻線１
１Ｒ〜１５Ｒが受信し、磁歪振動子検出装置の受信手段
によって信号出力を検出するものとし、これを順次繰り
返す。

【００２４】この電磁波を送信する状態でバーアンテナ
１１〜１５から一斉に放射される電磁波の磁力線は磁歪
振動子１を通過してこれを励振し、励振された磁歪振動
子１からは電磁波が発生し、これによる磁力線が同様に
発生する。そして受信のタイミングではバーアンテナ１
１〜１５の受信コイル１１Ｒ〜１５Ｒにはそれぞれ図３
（ｂ）のように受信信号出力が発生する。図示のように
磁歪振動子１の直上にバーアンテナ１３があるものとす
れば、磁歪振動子１に最も近いバーアンテナ１３には磁
歪振動子１からの電磁波が最も強く与えられ、受信コイ
ル１３Ｒに最大の受信信号出力が発生し、バーアンテナ
１２，１４の受信コイル１２Ｒ，１４Ｒの受信信号出力
はそれに次ぎ、バーアンテナ１１，１５の受信コイル１
１Ｒ，１５Ｒの受信信号出力はそれよりさらに低下す
る。

【００２５】図４の道路に設けた磁歪振動子の平面図に
おいて道路の走行車線の略中央に車両の進行方向のＹ方
向に沿って第１の磁歪振動子１ａが所定の間隔、たとえ
ば１ｍ間隔で道路面から所定の深さに埋め込まれてい
る。また第２の磁歪振動子１ｂは、第１の磁歪振動子１
ａの間隔より大なる所定の間隔、この例示では第１の磁
歪振動子１ａの５個に対して１個の割合すなわち５ｍ間
隔で磁歪振動子１ａの近傍に埋め込まれている。第１の
磁歪振動子１ａと第２の磁歪振動子１ｂとはそれぞれ異
なった共振周波数ｆ１とｆ２を持つことにより区別する
ことができる。

【００２６】図５の磁歪振動子検出装置のブロック図に
おいて、符号１１〜１５は図３に示した送信および受信
に共用するバーアンテナ、符号２１はこの磁歪振動子検
出装置の制御を司るマイクロプロセッサ（以下ＭＰＵと
呼ぶ）、符号２２は検出すべき磁歪振動子の共振周波数
と、この共振周波数と中間周波数との差の周波数とを発
振するダイレクトデジタルシンセサイザ（以下、ＤＤＳ
と略記する）、２３は送信と受信とを切り替える送受信
切り替え部、２４は送信増幅器、２５は送信および受信
する共振周波数によって最適のコンデンサが選択される
同調コンデンサ部、２６は送信から受信への切り替え時
の送信終了直後に短時間活性化される放電抵抗器、２７
ａ〜２７ｅは受信した信号を増幅する受信増幅部、２８
は受信増幅部２７ａ〜２７ｅの出力を選択するセレク
タ、２９は受信した周波数を中間周波数に変換する中間
周波数変換部、３０は中間周波数以外のノイズを減少さ
せるフィルター部、３１は増幅検波部、３２は検出した
磁歪振動子の周波数を特定して表示するとともにその検
出レベルを棒グラフ等で表示する表示部、３３はスイー
プ発振器である。

【００２７】このように構成され、つぎにその動作を説
明する。磁歪振動子の共振周波数はたとえば９０ｋＨｚ
から高い方へ概ね３０ｋＨｚ間隔で設定が可能であり、
商用中波放送の手前４４５ｋＨｚまで選択できる。この
範囲で任意に周波数ｆを設定する。図４の第１の磁歪振
動子１ａの共振周波数ｆ１を２１０ｋＨｚ、第２の磁歪
振動子１ｂの共振周波数ｆ２を２４０ｋＨｚとして説明
する。

【００２８】ＭＰＵ２１はＤＤＳ２２に磁歪振動子１の
共振周波数であるｆ１の２１０ｋＨｚを発振させ、送受
信切り替え部２３を送信にして送信増幅器２４で電力増
幅を行い、送信用巻線１１Ｓ〜１５Ｓに印加して発生し
た電磁波をバーアンテナ１１〜１５より投射する。この
ときバーアンテナ１１〜１５の送信用の共通の巻線１１
Ｓ〜１５Ｓのシリーズに接続された巻線のリターン端子
には同調コンデンサ部２５の中で送信する周波数（この
場合ｆ１の２１０ｋＨｚ）に適合したコンデンサが選択
されて直列に接続される。こうして一定時間、たとえば
５ｍｓの間第１の磁歪振動子１に周波数ｆ１の電磁波が
発射され、共振範囲にある第１の磁歪振動子１ａが共振
状態に入る。ついで受信に入るが、受信への切り替え前
に短時間放電抵抗２６を活性化して送信エネルギーを吸
収する。

【００２９】つぎにＤＤＳ２２から中間周波数ｆｃ（た
とえば３．５８ＭＨｚ）と磁歪振動子１の共振周波数ｆ
１との差の周波数を発振させ、中間周波数変換部２９の
局部発振信号とする。同時に送受信切り替え部２３は受
信に切り替え、一定時間、たとえば５ｍｓの間は機械的
共振をする磁歪振動子１ａから放射される電磁波をバー
アンテナ１１〜１５の受信用巻線１１Ｒ〜１５Ｒが受信
する。磁歪振動子１ａの共振による電磁波のエコー信号
はバーアンテナ１１〜１５の各受信用の巻線１１Ｒ〜１
５Ｒより対応する受信増幅部２７ａ〜２７ｅへ入り高周
波増幅される。図示しないがこのとき各受信用巻線にも
共振可能な同調コンデンサが接続されているものとす
る。そして受信増幅部２７ａ〜２７ｅは受信期間中の受
信信号の最大値を保持するように構成され、受信期間終
了後にセレクタ２８は各受信増幅部２７ａ〜２７ｅを走
査して受信信号は中間周波数変換部２９で中間周波数に
変換される。これにより受信中に車両は刻々と前進して
いるが、その間の最大値を検出できるので検出順に関係
なく正確な磁歪振動子１ａのバーアンテナ群との位置関
係を確認できるものである。

【００３０】ついでフィルター部３０で中間周波数ｆｃ
以外のノイズを減衰させる。さらに増幅検波部３１で受
信レベルまで増幅されて検波され、ＭＰＵ２１のＡ／Ｄ
コンバータ入力を介して取り込まれて演算処理がなさ
れ、表示部３２で縦軸に結果が表示される。このときス
イープ発振部３３はセレクタ２８の切り換えに同期して
表示部３２の横軸を走査すれば、図３（ｂ）のような各
バーアンテナの受信信号に比例した出力を表示すること
ができる。この表示で画面の中央の表示が最高値を示し
ておれば中央のバーアンテナ１３の真下に磁歪振動子１
ａが存在することになり、この磁歪振動子検出装置のバ
ーアンテナ群は、道路の走行路の略中心に位置してい
る、すなわちバーアンテナ群を搭載した車両は道路の走
行路の略中心を走行していることとなる。画面の片方に
最高値の点があれば、バーアンテナすなわち車両はそれ
と反対の方向に推移していることとなり、画面の略中央
に最高点が来るように操舵する必要がある。磁歪振動子
の検出結果は表示部３２で表示するだけでなく、得られ
た結果をＭＰＵ２１で演算して磁歪振動子に対する車両
の位置を数値化して操舵装置と連携させれば道路に対す
る車両位置を適正に保つように自動操舵することも可能
となる。送信のたびに磁歪振動子１ａに最も近いところ
で検出できるとは限らないので、複数の受信増幅器２７
ａ〜２７ｅの最大の出力のものに対する他の出力の比を
とれば、送信のたびにグラフの高さが変化することを避
けられる。

【００３１】つぎの周期では同様に引き続いて第２の磁
歪振動子１ｂの判別のためにその共振周波数ｆ２で上記
と同様な手順をサイクリックに繰り返して磁歪振動子１
ｂに対する位置を判別する。このときＤＤＳ２２と発振
周波数と同調コンデンサ２５の選択は上記と同様のルー
ルで行われる。

【００３２】いま、この磁歪振動子検出装置を搭載した
車両が仮に時速１００ｋｍで走行し２種類の周波数の電
磁波を５ｍｓごとに送信と受信を繰り返したとし、この
１周期の２０ｍｓ（休止期間を無視する）の間に車両が
走行する距離は、 1,000m×100(km)×｛20(ms)/1,000(ms)｝/60(秒)×60
(分)＝0.55(m) となる。

【００３３】ここで磁歪振動子が一定間隔で埋設されて
いることを利用して車両の走行速度を検出することに用
いる場合を考える。先の例で第１の磁歪振動子１ａが１
ｍ間隔で埋設されている場合、送信周期との関係で送信
し、受信したときに最も近い磁歪振動子に対する進行方
向の位置がまちまちになる。すなわち車両の道路幅方向
の位置の確認のためには磁歪振動子の走行方向の間隔は
短い方が望ましいが、走行速度を測定する場合は送信の
タイミングとの関係で磁歪振動子の直上であることを検
出して個々の磁歪振動子の進行方向の位置を特定するこ
とが困難になる。

【００３４】走行速度Ｖ（ｋｍ／ｓ）は、検出された磁
歪振動子の間隔をＡ（ｍ）、磁歪振動子間を通過する周
期をＴ（ｍｓ）とすれば、 V=3600×A/T となる。

【００３５】したがって５ｍ置きに設置されている第２
の磁歪振動子１ｂの上を通過する周期Ｔは、 T=3,600A/V=3,600×5/100=180ms となり、上記の例では１回２０ｍｓの送信周期の９周期
ごとに通過することになる。すなわち第２の磁歪振動子
１ｂのように広い間隔で設置されておれば、上記の場合
２周波数の送信、受信の繰り返しの周期が９回あるの
で、第２の磁歪振動子１ｂの間隔の特定が容易になる。

【００３６】また磁歪振動子を通過した数を積算するこ
とによって走行した距離を計測することができる。測定
開始から磁歪振動子の上を通過した数をＣとすれば走行
距離Ｌは、 L=A×C/1,000(km) となり、この場合も第２の磁歪振動子１ｂの間隔は距離
を測定するためには適当である。

【００３７】このように本実施の形態では第１の磁歪振
動子１ａの間隔は高速で走行する車両の道路幅方向に対
する位置を保つに必要な間隔で設置されており、第２の
磁歪振動子１ｂは第１の磁歪振動子１ａの間隔より大な
る間隔で設置されているため第２の磁歪振動子１ｂの検
出周期を特定し易く車両の走行速度や走行距離を計算す
るのに好都合である。

【００３８】また第１の磁歪振動子１ａは道路の走行車
線の略中央に設置されており、車両はできるだけこの上
を走行することによって正しい走行ができるので第２の
磁歪振動子１ｂはこの近傍に設置することによって確実
に検出することができる。そして第１の磁歪振動子１ａ
の整数個ごとに第２の磁歪振動子１ｂを設置するように
すれば設置が容易でありまた両方を設置する箇所につい
ては両者はできれば同一筺体に納められていた方が設置
も容易であり、また位置誤差も少なくすることができ
る。

【００３９】なお図３では５個のバーアンテナを用いて
いるが、バーアンテナの数は任意に変更でき、また複数
のバーアンテナの間隔は等間隔として説明したが、中央
に近づくほど間隔が密になるように配置して中央に近づ
くほど検出精度を高めるようにしてもよい。

【００４０】また第２の磁歪振動子１ｂは走行速度や走
行距離の算定のためとして説明したが、この目的に限定
されず、道路のカーブ等の存在や道路の分岐点を示す等
の目的にその近辺のみに設置してもよく、また第２の磁
歪振動子１ｂは走行速度や走行距離の算定のために用
い、第３、第４の磁歪振動子を追加してこのような目的
に用いてもよい。またそれぞれ第１の磁歪振動子に対す
る個数の割合を変化させることによって役割が変わるよ
うにしてもよい。

【００４１】また図６の説明図に示すようにバーアンテ
ナの代わりに送信用に大型のループアンテナ１６を用
い、受信用に送信用ループアンテナ１６の巻線の内部に
複数の受信用ループアンテナ１７ａ〜１７ｅを一列に収
めても同様の機能を果たすことができる。または複数の
受信用ループアンテナ１７ａ〜１７ｅは送信用のループ
アンテナ１６の近傍にループ面が送信用のループアンテ
ナ１６平行になるよう配列してもよい。その場合、この
磁歪振動子の配列に対してはループアンテナのループ面
は道路面２に対して略平行に、言い換えれば巻線の軸が
道路面２に対して略垂直になるようにかつ進行方向に略
垂直な略一直線上に配置することによって上記のバーア
ンテナと同様の特性を得ることができるものである。複
数の受信用ループアンテナ１７ａ〜１７ｅの間隔は基本
的には等間隔であるが、中央ほど密に配置してもよいの
はバーアンテナの場合と同様である。このように構成す
れば大型の送信用ループアンテナでまず進行方向前方に
ある磁歪振動子を励振しておき、受信時には送信時より
前進した複数の小型の受信用ループアンテナで精度高く
磁歪振動子との位置を検出できる。またこの変形として
大きな送信用ループアンテナと複数のバーアンテナとを
組み合わせることもできる。

【００４２】（実施の形態２）以下本発明の第２の実施
形態について図７の道路に設けた磁歪振動子の平面図を
用いて説明する。上りの第１車線３４と第２車線３５と
は平行に設けられており、上り第１車線３４には、その
走行車線の略中央に車両の進行方向のＹ方向に沿って第
１の共振周波数ｆ１としてたとえば２１０ｋＨｚを持っ
た第１の磁歪振動子１ａを所定の等間隔、たとえば１ｍ
置きに道路面から所定の深さに埋め込まれている。また
第２の共振周波数ｆ２としてたとえば２４０ｋＨｚを持
った第２の磁歪振動子１ｂは、第１の磁歪振動子１ａの
間隔より大なる所定の間隔、この例示では第１の磁歪振
動子１ａの５個に対して１個の割合すなわち５ｍ間隔で
磁歪振動子１ａの近傍に埋め込まれている。

【００４３】一方上り車線とは車両の走行方向が反対の
−Ｙ方向である下りの車線では第１の車線３６と第２の
車線３７は平行に設けられており、下りの第１の車線３
６には、その走行車線の略中央に車両の進行方向の−Ｙ
方向に沿って第３の共振周波数ｆ３としてたとえば２７
０ｋＨｚを持った第３の磁歪振動子１ｃを所定の等間
隔、たとえば１ｍ置きに道路面から所定の深さに埋め込
まれている。また第２の共振周波数ｆ２を持った第２の
磁歪振動子１ｂを、第３の磁歪振動子１ｃの間隔より大
なる所定の間隔、この例示では第３の磁歪振動子１ｃの
５個に対して１個の割合すなわち５ｍ間隔で磁歪振動子
１ｃの近傍に埋め込まれている。

【００４４】また上りの第２車線３５には、その走行車
線の略中央に車両の進行方向のＹ方向に沿って第１車線
３４と同じ間隔で第１の磁歪振動子１ａが設置され、ま
た上りの第１の車線の第２の磁歪振動子１ｂと同じ間隔
で第４の共振周波数ｆ４としてたとえば３００ｋＨｚを
持った第４の磁歪振動子１ｄが設置されている。

【００４５】そして下りの第２車線３７にも、その走行
車線の略中央に車両の進行方向の−Ｙ方向に沿って下り
第１車線３６と同じ間隔で第３の磁歪振動子１ｃが設置
され、また上りの第２車線３５と同一間隔で第４の磁歪
振動子１ｄが設置されている。

【００４６】このように構成され、つぎに第１の実施形
態の図５の磁歪振動子検出装置を用いて説明する。この
場合磁歪振動子検出装置は第１ないし第４の共振周波数
ｆ１〜ｆ４として２１０，２４０，２７０および３００
ｋＨｚを順次発振しかつ同一周波数で受信することを繰
り返すように作用させる。そうして第１の実施形態と同
様に第１の磁歪振動子１ａと第３の磁歪振動子１ｃに対
応する共振周波数ｆ１およびｆ３では道路上における車
両の位置を検出し、第２の磁歪振動子１ｂと第４の磁歪
振動子１ｄに対応する共振周波数ｆ２およびｆ４では、
たとえば車両の速度とか走行距離を検出し測定するもの
であり、もし第２の磁歪振動子１ｂと第４の磁歪振動子
１ｄを他の検出目的に用いる場合も同様とする。

【００４７】そして車両が上りの車線を走行するときは
車両の幅方向の位置を検出するためには第１の磁歪振動
子を検出し、その他の情報を検出するためには第２また
は第４の磁歪振動子を検出することによって上り車線で
あること、またその中の第１車線か第２車線かを検出で
き、車両が下りの車線を走行するときは車両の幅方向の
位置を検出するためには第３の磁歪振動子を検出し、そ
の他の情報を検出するためには第２または第４の磁歪振
動子を検出することによって下り車線であること、また
その中の第１車線か第２車線かを検出でき、走行の安全
に寄与するるものである。この実施の形態では上下各２
車線の場合を説明したが、さらに車線が多い場合は磁歪
振動子の種類を増やせばよい。

【００４８】このように本実施の形態では上り車線と下
り車線とを備え、上下各車線は少なくとも第１および第
２の車線を有するとともに、上り第１車線と上り第２車
線とは互いに共通する共振周波数を有する第１の磁歪振
動子を所定間隔で備え、また上り第１車線と下り第１車
線とは互いに共通する共振周波数を有する第２の磁歪振
動子を備え、下り第１車線と下り第２車線とは互いに共
通する共振周波数を有する第３の磁歪振動子を備え、ま
た上り第２車線と下り第２車線とは互いに共通する共振
周波数を有する第４の磁歪振動子を備えており、第１と
第３の磁歪振動子はそれぞれ所定の間隔で設置され、第
２と第４の磁歪振動子はそれぞれ第１と第３の磁歪振動
子より大きな所定の間隔で設置されているので、磁歪振
動子の応答する共振周波数の組み合せによって現在どの
車線を走行しているかが間違いなく確認されるとともに
道路上の車両が車線上の正しい位置で走行していること
と、車両の速度、走行距離その他の情報を知ることがで
きる。

【００４９】また上述の複数の車線の境界近傍に、上記
各車線に埋設されている磁歪振動子とは異なる共振周波
数を有する磁歪振動子を埋設すれば、これを検出してそ
れに接近したことがわかれば車線の境界に近づくことで
あり、正しい走行車線から逸脱することを警告でき走行
の安全が図れる。

【００５０】なお上記各実施形態において、バーアンテ
ナやループアンテナは車両の車体下やバンパーの中に設
置する。バンパーに設置された場合は車両の前方で検出
するので早期に位置を確認することができる。車体の下
にアンテナを設置した場合は広範囲に呼掛け電波を送信
することができ、車両の車体が導電性であることから外
来雑音に対するシールド効果がある。この際の注意点と
してエンジン設置領域はエンジンの点火装置や発電装置
等の電気機器が多く雑音を受けやすいので避けた方がよ
い。どうしてもエンジン設置領域に設けるときはループ
アンテナやバーアンテナの道路面とは反対側に導体や磁
性体からなる遮蔽体を設置する。また平行して走行する
車両や対向車両のアンテナから放射する電磁波の影響を
避けるため、ループアンテナやバーアンテナの目的とす
る磁歪振動子検出方向と異なる方向に導体や磁性体の遮
蔽体を設置することも有効である。

【００５１】また送信用にループアンテナを用いる場
合、送信アンテナを車両の進行方向の前方側に設置し、
受信アンテナを後方側に設置することも有効である。送
信アンテナから送信した後、切り換えて受信するまでに
車両は進行しているので、このように配置すれば受信時
には受信アンテナに最も近い位置に磁歪振動子が位置す
ることになる。

【００５２】またバーアンテナの軸やループアンテナの
巻線の軸は道路面に垂直であるとして説明したが、これ
らは下方が進行方向に向けて前方に傾けることによって
少しでも車両の前方で検出できる利点がある。そのため
には時歪振動子の軸もあらかじめ対応する角度に傾けて
設置しておくことが必要である。

【００５３】また磁歪振動子の方向は、その軸が道路面
に垂直であるとして説明したが、これは他の方向であっ
てもアンテナ側をそれに対応した方向にすればよいのは
いうまでもない。

【００５４】さらに磁歪体の共振周波数や回路各部の周
波数、寸法、個数、道路への埋め込み深さ等数値に関し
ては、すべて一例であり、これらの数値に限定されるも
のではない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、請求項１
から４の道路の構成によって第１の磁歪振動子の間隔は
高速で走行する車両の道路幅方向に対する位置を保つに
必要な間隔で設置されており、第２の磁歪振動子は第１
の磁歪振動子の間隔より大なる間隔で設置されているた
め第２の磁歪振動子の検出周期を特定し易く車両の走行
速度や走行距離を計算するのに好的に作用する。

【００５６】請求項５、６の磁歪振動子検出装置の構成
によって第２の磁歪振動子の配置とあいまって走行速度
や走行距離の算出やその他の付加情報の検出を精度良く
行うことができる。

【００５７】また本発明の請求項７から９の道路の構成
によって走行速度や走行距離の算出やその他の付加情報
の検出のみでなく、どの車線を走行しているかも明白に
なり、走行の安全に寄与する。

【００５８】さらに本発明の請求項１０から１２の道路
の構成によって走行速度や走行距離の算出やその他の付
加情報の検出のみでなく、多数の車線を持つ道路におい
て、どの車線を走行しているかも明白になり、走行の安
全に寄与する。

【００５９】請求項１３の道路の構成では、車両が車線
からはみ出して走行することを防止するように作用し走
行の安全が図れる。

【００６０】また本発明の請求項１４，１５の交通シス
テムの構成によれば上述のいずれかの請求項の作用を果
たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にに用いる磁歪振動子
と、それに電磁波を投射し、また磁歪振動子からの電磁
波を受信するためのループアンテナとの相対関係を示す
説明図

【図２】同じく磁歪振動子の一実施形態の分解構成斜視
図

【図３】同じく複数のバーアンテナによる磁歪振動子と
の相対位置を検出する方法を示す説明図

【図４】同じく道路に設けた磁歪振動子の平面図

【図５】同じく磁歪振動子検出装置の一実施形態のブロ
ック図

【図６】同じくバーアンテナに代えてループアンテナを
用いた実施形態の説明図

【図７】本発明の第２の実施形態の道路に設けた磁歪振
動子の平面図

【図８】磁歪振動子の検出方法を示す説明図

【図９】磁歪体の磁化変位特性図

【符号の説明】

１ 磁歪材 １ａ 第１の磁歪材 １ｂ 第２の磁歪材 １ｃ 第３の磁歪材 １ｄ 第４の磁歪材 ２ 道路面 ３ ループアンテナ ４ 磁力線 ５ 磁歪材 ６ 枠体 ７ 収納部 ８ 磁性体 ９ 封口板 １１〜１５ バーアンテナ １１Ｓ〜１５Ｓ 送信用の共通の巻線 １１Ｒ〜１５Ｒ 受信用の巻線 １６ 送信用ループアンテナ １７ａ〜１７ｅ 受信用ループアンテナ ２１ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ） ２２ ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ） ２３ 送受信切り替え部 ２４ 送信増幅器 ２５ 同調コンデンサ部 ２６ 放電抵抗 ２７ａ〜２７ｅ 受信増幅部 ２８ セレクタ ２９ 中間周波数変換部 ３０ フィルター部 ３１ 増幅検波部 ３２ 表示部 ３３ スイープ発振部 ３４，３５，３６，３７ 車線

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の進行方向に沿って第１の間隔で埋
   設された第１の共振周波数を有する第１の磁歪振動子
   と、 前記車両の進行方向に沿って前記第１の間隔より大なる
   第２の間隔で埋設された第２の共振周波数を有する第２
   の磁歪振動子とを有する道路。
2. 【請求項２】 第２の間隔が、第１の間隔の整数倍であ
   る請求項１記載の道路。
3. 【請求項３】 第２の磁歪振動子が第１の磁歪振動子の
   近傍に埋設されている請求項２記載の道路。
4. 【請求項４】 第１の磁歪振動子と第２の磁歪振動子と
   が同一の筺体内に収納されている請求項３記載の道路。
5. 【請求項５】 車両の進行方向に沿って第１の間隔で埋
   設された第１の共振周波数を有する第１の磁歪振動子
   と、前記車両の進行方向に沿って前記第１の間隔より大
   なる第２の間隔で埋設された第２の共振周波数を有する
   第２の磁歪振動子とのそれぞれを機械的共振させる周波
   数の電磁波を放射する送信手段と、 機械的共振をする前記第１および第２の磁歪振動子から
   放射される電磁波を受信する受信手段と、 前記第２の磁歪振動子の上を通過した回数と前記第２の
   磁歪振動子の設置間隔とから車両の走行距離を算出する
   距離算出手段とを有する磁歪振動子検出装置。
6. 【請求項６】 距離算出手段に代えて第２の磁歪振動子
   の設置間隔と通過時間間隔とから車両の走行速度を算出
   する速度算出手段を有する請求項５記載の磁歪振動子検
   出装置。
7. 【請求項７】 少なくとも第１の車線と第２の車線とか
   らなるとともに前記第１の車線には第１の共振周波数を
   有する第１の磁歪振動子が、前記第２の車線には第２の
   共振周波数を有する第２の磁歪振動子がそれぞれ車両の
   進行方向に沿って所定の間隔で埋設されている道路。
8. 【請求項８】 第２の車線の進行方向が第１の車線の進
   行方向と逆方向である請求項７記載の道路。
9. 【請求項９】 第３の磁歪振動子をさらに設け、その間
   隔は第１および第２の磁歪振動子の設けられる間隔に対
   して大であるかまたは整数倍である請求項７または８記
   載の道路。
10. 【請求項１０】 上り車線と下り車線とを備え、 前記上下各車線は少なくとも第１および第２の車線を有
    するとともに、前記上り第１車線と前記上り第２車線と
    は互いに共通する共振周波数を有する第１の磁歪振動子
    を備え、 前記上り第１車線と前記下り第１車線とは互いに共通す
    る共振周波数を有する第２の磁歪振動子を備え、 前記下り第１車線と前記下り第２車線とは互いに共通す
    る共振周波数を有する第３の磁歪振動子を備え、 前記上り第２車線と前記下り第２車線とは互いに共通す
    る共振周波数を有する第４の磁歪振動子を備えた道路。
11. 【請求項１１】 第２および第４の磁歪振動子の設けら
    れる間隔は、第１および第３の磁歪振動子の設けられる
    間隔に対して大であるかまたは整数倍である請求項１０
    記載の道路。
12. 【請求項１２】 各磁歪振動子が、車線の幅の略中央部
    に埋設されている請求項１から４、７から１１のいずれ
    かに記載の道路。
13. 【請求項１３】 複数の車線の境界近傍に、前記各車線
    に埋設されている磁歪振動子とは異なる共振周波数を有
    する磁歪振動子を埋設した請求項１から４、７から１１
    のいずれかに記載の道路。
14. 【請求項１４】 請求項１から４、７から１３のいずれ
    かに記載の道路と、 磁歪振動子に機械的共振を生じる周波数の電磁波を放射
    する送信手段および機械的共振をする前記磁歪振動子か
    ら放射される電磁波を受信する受信手段とを備えた磁歪
    振動子検出装置を有する車両とからなる交通システム。
15. 【請求項１５】 磁歪振動子検出装置として、請求項５
    または６のいずれかに記載の磁歪振動子検出装置を用い
    た請求項１４記載の交通システム。