JP2001236591A - Axle detector - Google Patents

Axle detector

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JP2001236591A
JP2001236591A JP2000048160A JP2000048160A JP2001236591A JP 2001236591 A JP2001236591 A JP 2001236591A JP 2000048160 A JP2000048160 A JP 2000048160A JP 2000048160 A JP2000048160 A JP 2000048160A JP 2001236591 A JP2001236591 A JP 2001236591A
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JP
Japan
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rail
vibration
axle
detecting
shaped
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Pending
Application number
JP2000048160A
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Japanese (ja)
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Moriyoshi Otsu
守喜 大津
Kazuo Morimoto
和夫 森本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the service life of an axle detector for detecting the number of axles of a vehicle, to improve the reliability and to quicken the response. SOLUTION: A vibration transmitting body, in which the gap of rail-shaped metals 1 and 2 formed integrally with an iron frame 5 is filled with a rubber 6, is installed on the surface of road so as to cross a lane. Transmitters T1 and T2 are provided for applying vibrations to one terminal of each of rail- shaped metals 1 and 2. The vibrations are detected by receivers 1 and R2 on the other terminal of each of rail-shaped metals. On the basis of the level of vibrations received by the receiver R1 and R2 and the change of a phase, it is detected a tire 4 steps on the rail-shaped metals 1 and 2, and the number of axles is counted. Since the tire 4 does not step on the receivers R1 and R2, the service life of the axle detector is prolonged and reliability is improved as well. By increasing the vibration frequency, the response can be quickened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車軸検知器に関
し、特に、有料道路の料金所において走行車両の車軸数
を検出する車軸検知器に関する。
The present invention relates to an axle detector, and more particularly to an axle detector for detecting the number of axles of a traveling vehicle at a tollgate on a toll road.

【0002】[0002]

【従来の技術】有料道路の自動料金収受システムにおい
ては、車両の種別を検出して、通行料金を算定する必要
がある。通行料金を算定する基準の1つに車両の車軸数
がある。車軸数を検出するために、料金所に車軸検知器
を設ける。
2. Description of the Related Art In an automatic toll collection system for a toll road, it is necessary to detect a type of a vehicle and calculate a toll. One of the criteria for calculating tolls is the number of axles of a vehicle. To detect the number of axles, provide an axle detector at the toll booth.

【0003】図10に、従来の車軸検知器の例を示す。
図10において、圧力検知素子7は、ピエゾ素子やスイ
ッチ等のセンサ素子である。ゴム6は、圧力検知素子7
を内部に埋めたゴムである。鉄枠5は、ゴム6を支持す
る枠である。このような構成の車軸検知器を、車線を横
断するように路面に埋め込む。車軸検知器のゴム6をタ
イヤ4が踏むと、ピエゾ素子やスイッチ等の圧力検知素
子7がタイヤ4の圧力を感知して、出力信号が変化す
る。この信号変化を検出することで車軸を検知する。
FIG. 10 shows an example of a conventional axle detector.
In FIG. 10, the pressure detecting element 7 is a sensor element such as a piezo element or a switch. The rubber 6 is a pressure sensing element 7
Is embedded in the rubber. The iron frame 5 is a frame that supports the rubber 6. The axle detector having such a configuration is embedded in a road surface so as to cross a lane. When the tire 4 steps on the rubber 6 of the axle detector, the pressure detecting element 7 such as a piezo element or a switch detects the pressure of the tire 4, and the output signal changes. The axle is detected by detecting this signal change.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の車
軸検知器では、センサ素子に直接タイヤ圧がかかるの
で、寿命が短くて信頼性が低いという問題があった。ま
た、センサ素子が機械的なスイッチの場合は、応答が遅
いという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional axle detector, since tire pressure is directly applied to the sensor element, there is a problem that the life is short and the reliability is low. When the sensor element is a mechanical switch, there is a problem that response is slow.

【0005】本発明は、上記従来の問題を解決して、車
軸検知器の寿命を長くし、信頼性を高め、応答を速くす
ることを目的とする。
[0005] It is an object of the present invention to solve the above-mentioned conventional problems, prolong the life of the axle detector, increase the reliability, and make the response faster.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、車軸検知器を、レール状金属と、レ
ール状金属の一端に振動を与える送波手段と、レール状
金属の他端で振動を検出する受波手段と、レール状金属
がタイヤに踏まれたときの振動状態の変化に基づいて車
軸を検出する信号処理手段とを具備する構成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, an axle detector includes a rail-shaped metal, a wave transmitting means for applying vibration to one end of the rail-shaped metal, and a rail-shaped metal. Wave receiving means for detecting vibration at the other end and signal processing means for detecting an axle based on a change in vibration state when the rail-shaped metal is stepped on by a tire are provided.

【0007】このように構成したことにより、車軸検知
器の寿命を長くし、信頼性を高め、応答を速くすること
ができる。
[0007] With this configuration, the life of the axle detector can be extended, the reliability can be increased, and the response can be made faster.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1〜図9を参照しながら詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.

【0009】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態は、2本の平行なレール状金属の一端に振動を与
え、レール状金属がタイヤに踏まれたときの振動状態の
変化を他端で検出して車軸を検出する車軸検知器であ
る。
(First Embodiment) In a first embodiment of the present invention, vibration is applied to one end of two parallel rail-shaped metals and the rail-shaped metal is stepped on by a tire. Is an axle detector that detects a change in the axle at the other end.

【0010】図1は、本発明の第1の実施の形態におけ
る車軸検知器の平面図と側面図である。図1において、
レール1、2は、細長い直方体状の鉄のレールであり、
鉄枠と一体になっている。タイヤ4は、車両のタイヤの
接地部分である。鉄枠5は、レールを支持する板状の鉄
枠である。ゴム6は、レール間の振動伝達を防止する振
動吸収材である。送波素子T1、T2は、電気信号を機械
的振動に変換するトランスジューサである。受波素子R
1、R2は、機械的振動を電気信号に変換するトランスジ
ューサである。
FIG. 1 is a plan view and a side view of an axle detector according to a first embodiment of the present invention. In FIG.
Rails 1 and 2 are elongated rectangular parallelepiped iron rails,
It is integrated with the iron frame. The tire 4 is a contact portion of the tire of the vehicle. The iron frame 5 is a plate-like iron frame that supports a rail. The rubber 6 is a vibration absorbing material for preventing transmission of vibration between rails. The transmitting elements T1 and T2 are transducers that convert an electric signal into mechanical vibration. Receiving element R
1, R2 is a transducer for converting mechanical vibration into an electric signal.

【0011】図2は、本発明の第1の実施の形態におけ
る車軸検知器の信号処理回路の機能ブロック図である。
図2において、発振器11は、20kHz以上(超音波領
域)の正弦波信号を発生する発振回路である。ドライバ
ー12は、正弦波信号を増幅して送波素子を駆動する回路
である。受信増幅回路13は、受波素子の信号を増幅する
回路である。レベル検出部14は、受波素子の信号のレベ
ルを測定する回路である。位相比較回路15は、受波素子
の信号の位相をドライバーの信号の位相と比較する回路
である。出力部16は、受波素子の信号のレベルと位相に
基づいて車軸検出信号を出力する回路である。
FIG. 2 is a functional block diagram of a signal processing circuit of the axle detector according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 2, an oscillator 11 is an oscillation circuit that generates a sine wave signal of 20 kHz or more (ultrasonic range). The driver 12 is a circuit that amplifies a sine wave signal and drives a transmitting element. The reception amplification circuit 13 is a circuit that amplifies the signal of the wave receiving element. The level detector 14 is a circuit that measures the level of the signal of the wave receiving element. The phase comparison circuit 15 is a circuit that compares the phase of the signal of the wave receiving element with the phase of the signal of the driver. The output unit 16 is a circuit that outputs an axle detection signal based on the level and phase of the signal of the wave receiving element.

【0012】図3は、本発明の第1の実施の形態におけ
る車軸検知器の信号処理方法を示す図である。図3にお
いて、順序検出回路17は、2系統の信号処理回路の出力
からタイヤ通過順序を検出する回路である。パルス発生
回路18は、順序検出信号から車軸通過数を示すパルスを
発生する回路である。
FIG. 3 is a diagram showing a signal processing method of the axle detector according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, an order detection circuit 17 is a circuit that detects a tire passing order from the outputs of the two signal processing circuits. The pulse generation circuit 18 is a circuit that generates a pulse indicating the number of passing axles from the sequence detection signal.

【0013】上記のように構成された本発明の第1の実
施の形態における車軸検知器の動作を説明する。図1に
示すように、道路の車線を横断して、金属製のレール
1、2を渡す。レール1、2の一端に設けた送波素子T
1、T2により、レール1、2の表面を振動させる。この
振動波を、レール1、2の反対側の端に設けた受波素子
R1、R2で受ける。タイヤ4でレール1、2が踏まれる
と、受波素子R1、R2の信号のレベルや位相が変化す
る。このことを検出することで、車軸の通過を検出す
る。
The operation of the axle detector according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. As shown in FIG. 1, metal rails 1 and 2 are passed across lanes of the road. Wave transmitting element T provided at one end of rails 1 and 2
1. The surfaces of the rails 1 and 2 are vibrated by T2. This vibration wave is received by the wave receiving elements R1 and R2 provided at the opposite ends of the rails 1 and 2. When the rails 1 and 2 are stepped on by the tire 4, the levels and phases of the signals of the wave receiving elements R1 and R2 change. By detecting this, the passage of the axle is detected.

【0014】図2は、図1のA列のレール1に設けた信
号処理回路の機能ブロック図である。B列のレール2に
も同じ信号処理回路を設ける。発振器11からの信号を増
幅して、ドライバー12でレール1の一端に設けた送波素
子T1を駆動すると、レール1上に機械的振動が起こ
り、振動波がレール1を伝わって、レール1の他端に到
達する。これを受波素子R1で受けて、受信増幅回路13
で増幅する。この受信信号は、タイヤがレール1上に存
在しない場合は、位相とレベルが安定している。タイヤ
がレール1を踏むと、タイヤによってレールの表面を伝
わる波が吸収されたり、タイヤの方に分岐したりするの
で、振動のレベルや位相に急激な変化が発生する。位相
比較回路15で位相の変化を検出する。レベル検出部14
で、レベルの変化を検出する。出力部16で、この変化を
検出して、タイヤ有りの出力を行なう。
FIG. 2 is a functional block diagram of the signal processing circuit provided on the rail 1 in column A of FIG. The same signal processing circuit is provided on the rails 2 in the B column. When the signal from the oscillator 11 is amplified and the driver 12 drives the transmitting element T1 provided at one end of the rail 1, mechanical vibration occurs on the rail 1, and the vibration wave propagates along the rail 1, and Reach the other end. This is received by the receiving element R1, and the
Amplify with This received signal has a stable phase and level when the tire is not on the rail 1. When the tire steps on the rail 1, a wave transmitted on the surface of the rail is absorbed by the tire or branches off toward the tire, so that a sudden change occurs in the level and phase of the vibration. The phase comparison circuit 15 detects a change in phase. Level detector 14
Then, a level change is detected. The output section 16 detects this change and outputs an output indicating that a tire is present.

【0015】図3は、A、B2列の信号処理を説明する
図である。各列からのタイヤ有り無しの出力信号は、順
序検出回路17で処理され、正しい順番で信号が変化する
時のみ、車軸の通過信号が出力される。フェーズ1は、
通常の車軸の通過の場合であり、フェーズ2は、車両が
バックで車軸検知器を通過した場合である。フェーズ
3、4は、車両が車軸検知器の途中からバックした場合
であり、通過出力はされない。このように従来と同様
に、車軸検知器を複数列にして誤検知を防ぐ。さらに、
それぞれの列の発振周波数を異ならせて、レール相互間
の干渉を避ける。
FIG. 3 is a diagram for explaining signal processing in the A and B columns. The output signals indicating the presence / absence of tires from each row are processed by the order detection circuit 17, and the axle passing signal is output only when the signals change in the correct order. Phase 1
Phase 2 is the case where the vehicle passes the axle detector in the back. Phases 3 and 4 are cases in which the vehicle backs up from the middle of the axle detector, and no passing output is performed. Thus, similarly to the conventional case, the axle detector is arranged in a plurality of rows to prevent erroneous detection. further,
The oscillation frequency of each row is made different to avoid interference between rails.

【0016】振動波を表面波(レーリー波)とすれば、
波はほとんどレール表面上を伝わる。実際は、振動波長
の2倍以内の深さを伝わるとみなすことができる。した
がって、レールがタイヤによって踏まれて生じるレール
表面上での状態変化だけが、波の伝達に大きな影響を与
える。
If the vibration wave is a surface wave (Rayleigh wave),
The waves travel mostly on the rail surface. In practice, it can be considered to travel through a depth within twice the oscillation wavelength. Therefore, only the state change on the rail surface caused by the tire being stepped on by the tire has a great influence on the wave transmission.

【0017】音速Vを5000m/sとし、振動周波数fを
1MHzとすれば、波長λは、V/f=5mm程度とな
る。周波数をさらに上げて、波長を数ミリメートルと短
くすれば、レール厚みも数ミリメートルとなり、図1に
示す構造のゴム部が不要となる。この構造により、タイ
ヤスリップを防止する効果も得られる。
If the sound velocity V is 5000 m / s and the vibration frequency f is 1 MHz, the wavelength λ is about V / f = 5 mm. If the frequency is further increased and the wavelength is shortened to several millimeters, the rail thickness becomes several millimeters, and the rubber portion having the structure shown in FIG. 1 becomes unnecessary. This structure also has an effect of preventing tire slip.

【0018】タイヤでセンサ素子を踏む従来の車軸検知
器と異なり、本実施の形態の車軸検知器では、タイヤが
受波素子を踏むことはないので、堅牢な構造にできる。
また、振動周波数を上げることで、応答性の良い車軸検
知器が実現できる。
Unlike the conventional axle detector that steps on the sensor element with the tire, the axle detector of the present embodiment can have a robust structure because the tire does not step on the wave receiving element.
Also, by increasing the vibration frequency, an axle detector with good responsiveness can be realized.

【0019】振動波を表面波ではなく、横波または縦波
とすることも可能である。この場合、振動波は、レール
の表面のみでなく、内部全体を伝わるので、タイヤが踏
む面を除くレールの3方をゴムで保持する必要がある。
The vibration wave can be not a surface wave but a transverse wave or a longitudinal wave. In this case, since the vibration wave propagates not only on the surface of the rail but also on the entire inside, it is necessary to hold the rubber on the three sides of the rail except the surface on which the tire steps.

【0020】図示していないが、車軸検知器とは別に、
光学センサなどにより車両を検出する車両検出装置を設
ける。車両検出装置により車両が存在していないことを
検出した場合に、車軸検知器の受波素子で検出した振動
のレベルおよび位相差および伝達時間を、基準値として
記憶する手段を信号処理回路に設ける。このように、常
に基準値を較正して、経年変化による基準値のずれを修
正することができる。
Although not shown, apart from the axle detector,
A vehicle detection device that detects the vehicle with an optical sensor or the like is provided. A means for storing, as a reference value, a level, a phase difference, and a transmission time of vibration detected by a wave receiving element of an axle detector when a vehicle detection device detects that a vehicle is not present is provided in a signal processing circuit. . In this way, the reference value can always be calibrated to correct the deviation of the reference value due to aging.

【0021】さらに、受波素子で検出した振動のレベル
または位相変化が所定の時定数より緩やかな場合に、基
準値を更新する手段を信号処理回路に設ける。これによ
り、気温の変化などの環境変化による基準値のずれを修
正することができる。
Further, when the level or phase change of the vibration detected by the wave receiving element is gentler than a predetermined time constant, a means for updating the reference value is provided in the signal processing circuit. Thereby, it is possible to correct a deviation of the reference value due to an environmental change such as a change in temperature.

【0022】上記のように、本発明の第1の実施の形態
では、車軸検知器を、レール状金属の一端に振動を与
え、レール状金属がタイヤに踏まれたときの振動状態の
変化を他端で検出して車軸を検出する構成としたので、
車軸検知器の寿命が長くなり、信頼性が高まり、応答が
速くなる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the axle detector is used to apply vibration to one end of the rail-shaped metal and to detect a change in the vibration state when the rail-shaped metal is stepped on by the tire. Because it was configured to detect the axle by detecting at the other end,
Longer axle detector life, increased reliability, and faster response.

【0023】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態は、細長いU字型のレール状金属の一端部に振動
を与え、レール状金属がタイヤに踏まれたときの振動状
態の変化をレールの他端部で検出して車軸を検出する車
軸検知器である。
(Second Embodiment) In a second embodiment of the present invention, vibration is applied to one end of an elongated U-shaped rail-shaped metal, and the rail-shaped metal is vibrated when stepped on a tire. This is an axle detector that detects a change in state at the other end of the rail and detects an axle.

【0024】図4は、本発明の第2の実施の形態におけ
る車軸検知器の平面図と側面図である。図4において、
レール1、2は、U字型のレールである。信号処理回路
などのその他の基本的な構成は、第1の実施の形態と同
じである。
FIG. 4 is a plan view and a side view of an axle detector according to a second embodiment of the present invention. In FIG.
The rails 1 and 2 are U-shaped rails. Other basic configurations such as a signal processing circuit are the same as those of the first embodiment.

【0025】上記のように構成された本発明の第2の実
施の形態における車軸検知器の動作を説明する。図4に
示すように、道路の車線を横断して、U字型に折り曲げ
た金属製のレール1、2を渡す。レールの一端に設けた
送波素子T1、T2により、レールの表面を振動させる。
この振動波を、レールの他端に設けた受波素子R1、R2
で受ける。タイヤ4でレールが踏まれると、受波素子R
1、R2の信号のレベルや位相が変化する。このことを検
出することで、車軸の通過を検出する。レールを折り返
すことで、送波素子と受波素子を車線の片方にだけ配置
し、車線を跨ぐ配線を無くしている。
The operation of the axle detector according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described. As shown in FIG. 4, the metal rails 1 and 2 bent in a U-shape are passed across the lane of the road. The surface of the rail is vibrated by the wave transmitting elements T1 and T2 provided at one end of the rail.
This vibration wave is transmitted to the wave receiving elements R1, R2 provided at the other end of the rail.
Receive at When the rail is stepped on by the tire 4, the receiving element R
1. The level and phase of the R2 signal change. By detecting this, the passage of the axle is detected. By folding the rail, the transmitting element and the receiving element are arranged only on one side of the lane, and wiring that crosses the lane is eliminated.

【0026】上記のように、本発明の第2の実施の形態
では、車軸検知器を、U字型のレール状金属の一端部に
振動を与え、レール状金属がタイヤに踏まれたときの振
動状態の変化をレールの他端部で検出して車軸を検出す
る構成としたので、車線の片側のみに素子と回路を置く
ことができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the axle detector is used to apply vibration to one end of a U-shaped rail-shaped metal when the rail-shaped metal is stepped on a tire. Since the change in the vibration state is detected at the other end of the rail to detect the axle, the element and the circuit can be placed only on one side of the lane.

【0027】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態は、細長いW字型のレール状金属の中央部のレー
ル端部に振動を与え、レール状金属がタイヤに踏まれた
ときの振動状態の変化を両側のレールの端部で検出して
車軸を検出する車軸検知器である。
(Third Embodiment) In a third embodiment of the present invention, an elongated W-shaped rail-shaped metal is vibrated at the center end of the rail-shaped metal, and the rail-shaped metal is stepped on by a tire. The axle detector detects an axle by detecting a change in the vibration state at the end of each of the rails.

【0028】図5は、本発明の第3の実施の形態におけ
る車軸検知器の平面図(a)と側面図(b)と左側面図
(c)である。図5において、レール1は、中央のレー
ルである。レール2、3は、分岐した外側のレールであ
る。図6は、車軸検知器の断面図である。
FIG. 5 is a plan view (a), a side view (b), and a left side view (c) of an axle detector according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, a rail 1 is a central rail. The rails 2 and 3 are branched outer rails. FIG. 6 is a sectional view of the axle detector.

【0029】図7は、振動の伝達時間を計測するように
した信号処理回路の機能ブロック図である。図7におい
て、間欠パルス発生器19は、所定期間ごとにパルスを発
生する回路である。ゲート20は、間欠パルスに応じて送
波素子を駆動するゲート回路である。遅延回路21は、振
動波の伝達時間だけ間欠パルスを遅延させる回路であ
る。
FIG. 7 is a functional block diagram of a signal processing circuit for measuring the transmission time of vibration. 7, an intermittent pulse generator 19 is a circuit that generates a pulse every predetermined period. The gate 20 is a gate circuit that drives the transmitting element according to the intermittent pulse. The delay circuit 21 is a circuit that delays the intermittent pulse by the transmission time of the vibration wave.

【0030】図8は、振動波の伝達時間だけ遅延した信
号を検出するタイムチャートである。図9は、異なった
振動周波数の間欠パルスで補間する場合のタイムチャー
トである。
FIG. 8 is a time chart for detecting a signal delayed by the transmission time of the vibration wave. FIG. 9 is a time chart in the case of interpolating with intermittent pulses of different vibration frequencies.

【0031】上記のように構成された本発明の第3の実
施の形態における車軸検知器の動作を説明する。図5に
示すように、レール1を折り返し点で2股に分岐させ
て、2列の車軸検知器を構成する。このように構成する
ことで、送波部を1回路で済ませている。また、レール
を折り返すことで、送波素子と受波素子を車線の片方に
だけ配置し、車線を跨ぐ配線を避けている。
The operation of the axle detector according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described. As shown in FIG. 5, the rail 1 is bifurcated at the turning point to form a two-row axle detector. With such a configuration, the transmission unit is completed with one circuit. In addition, by turning the rails back, the transmitting element and the receiving element are arranged only on one side of the lane, and wiring that crosses the lane is avoided.

【0032】図6を参照して、回り込み対策について説
明する。図6は、車軸検知器を車両進行方向に沿って切
った時の断面図である。中央のレール1が送波素子T1
により励起されて振動している。タイヤがレール1、2
の上に乗ると、レール表面での振動が抑えられ、受波レ
ベルが低下する。この時、多少はタイヤを介してレール
1からレール2に振動が伝わるが、タイヤの素材がゴム
であれば、そのレベルは小さい。しかし、タイヤがタイ
ヤチェーンを装着していたら、金属部を介して大きなレ
ベルで伝わり、タイヤがレール上に存在しているのに、
受波のレベルが変化しないことがある。通常このことは
位相の変化で検出できる。
Referring to FIG. 6, a countermeasure for wraparound will be described. FIG. 6 is a sectional view when the axle detector is cut along the vehicle traveling direction. The center rail 1 is the transmitting element T1
It is excited by and vibrates. Tires are rails 1 and 2
When riding on the, vibration on the rail surface is suppressed and the wave reception level is reduced. At this time, the vibration is transmitted from the rail 1 to the rail 2 through the tire to some extent, but the level is small if the material of the tire is rubber. However, if the tire is wearing a tire chain, it will be transmitted at a large level through the metal part, and although the tire is on the rail,
The receiving level may not change. Usually this can be detected by a change in phase.

【0033】しかし、タイヤが踏む位置によっては、位
相すら変化しない場合がある。このような列間の短絡状
態に対しては、実施の形態1、2では、列間で異なった
周波数を使うことで誤検出を回避したが、分岐構造とし
た場合には周波数を変えることができない。そこで、振
動波に時間的変化をつけて、振動の送波素子から受波素
子までの伝達時間を計測することで、振動波の伝達経路
の長さを求めて、レール間の短絡状態を検出する。
However, depending on the position where the tire is stepped on, even the phase may not change. For such a short-circuit state between columns, in Embodiments 1 and 2, erroneous detection is avoided by using different frequencies between columns, but in the case of a branch structure, the frequency may be changed. Can not. Therefore, by measuring the transmission time of the vibration wave from the transmitting element to the receiving element by adding a temporal change to the vibration wave, the length of the transmission path of the vibration wave is obtained, and the short circuit state between the rails is detected. I do.

【0034】図7は、振動の伝達時間を計測するように
した信号処理回路の機能ブロック図である。送波素子T
1は、通常は停止しており、間欠パルス発生器19からの
駆動パルス信号がオンの時だけ、間欠的に振動する。こ
の波は、レール1、2上を伝わる振動の速度をVとし、
送受間の距離をLとしたとき、時間t1(=L/V)後
に受信される。
FIG. 7 is a functional block diagram of a signal processing circuit for measuring the transmission time of vibration. Transmitting element T
1 is normally stopped, and vibrates intermittently only when the drive pulse signal from the intermittent pulse generator 19 is on. This wave has a velocity of vibration transmitted on rails 1 and 2 as V,
Assuming that the distance between transmission and reception is L, the signal is received after a time t1 (= L / V).

【0035】図8のタイムチャートに示すように、駆動
パルスは間欠的なパルスであり、駆動パルス信号がオン
の間だけ送波素子が振動する。図8では、振動の1周期
分のみを描いてあるが、通常は複数周期分の振動を発生
させる。最初の送波では、タイヤがレールを踏んでいな
い状態であり、振動波は時間t1後に受波素子で受信さ
れる。次の送波では、タイヤがレールを踏んだ状態であ
り、送波から時間t1後のタイミングで受信されるが、
レベルが小さくなる。3番目の送波では、短絡状態が発
生して、時間t1より短い時間t2後に受信される。
As shown in the time chart of FIG. 8, the driving pulse is an intermittent pulse, and the transmitting element vibrates only while the driving pulse signal is on. In FIG. 8, only one cycle of the vibration is illustrated, but normally a plurality of cycles of the vibration are generated. In the first wave transmission, the tire is not stepping on the rail, and the vibration wave is received by the wave receiving element after time t1. In the next transmission, the tire is on the rail and is received at the timing after time t1 from the transmission,
The level becomes smaller. In the third transmission, a short-circuit condition occurs and the signal is received after a time t2 shorter than the time t1.

【0036】このように、送波から時間t1後以外のタ
イミングで受信された波は、そのレベルがいかに大きく
ても、正規の受信振動波としない。その後、時間t1後
のタイミングで小さなレベルで受信される。
As described above, a wave received at a timing other than the time t1 after the transmission is not a regular received vibration wave, no matter how high its level is. Thereafter, it is received at a small level at the timing after time t1.

【0037】図7の間欠パルス発生器19からの駆動パル
ス信号を、遅延回路21により時間t1だけ遅らせて、遅
延パルスとする。この信号の間だけ、レベル検出部14で
受信レベルを調べることにより、短絡状態によるノイズ
信号の影響を避けることができる。逆に、遅延パルス以
外のタイミングでの受信レベルを調べることで、短絡状
態が発生していることを検出して、タイヤがレール上に
存在していることを検出する方法もある。
The drive pulse signal from the intermittent pulse generator 19 in FIG. 7 is delayed by the time t1 by the delay circuit 21 to be a delay pulse. By checking the reception level by the level detector 14 only during this signal, the influence of the noise signal due to the short-circuit state can be avoided. Conversely, there is also a method of detecting that a short circuit has occurred by checking the reception level at a timing other than the delay pulse, and detecting that the tire is present on the rail.

【0038】このように間欠的に検出を行う場合、その
間欠パルス周期が検出応答速度となる。この応答速度を
速めたければ、図9のように、異なった振動周波数の間
欠パルスで補間することができる。周波数の異なる振動
波を使用する送波素子と受波素子と信号処理回路を2系
統設ける。第1の周波数の振動波の休止期間のほぼ中間
で、第2の周波数の振動波を発生させる。周波数を区別
して受波の信号処理を行なうことにより、応答速度を2
倍にすることができる。同様にして、応答速度を3倍以
上にすることも可能である。
When the detection is performed intermittently as described above, the intermittent pulse cycle becomes the detection response speed. If it is desired to increase the response speed, it is possible to interpolate with intermittent pulses of different vibration frequencies as shown in FIG. Two systems of a transmitting element, a receiving element, and a signal processing circuit that use vibration waves having different frequencies are provided. A vibration wave of the second frequency is generated substantially in the middle of the rest period of the vibration wave of the first frequency. By performing received signal processing while distinguishing the frequency, the response speed can be reduced to two.
Can be doubled. Similarly, the response speed can be tripled or more.

【0039】上記のように、本発明の第3の実施の形態
では、車軸検知器を、W字型のレール状金属の中央部の
レール端部に振動を与え、レール状金属がタイヤに踏ま
れたときの振動状態の変化を両側のレールの端部で検出
して車軸を検出する構成としたので、堅牢で応答性がよ
くなる。
As described above, in the third embodiment of the present invention, the axle detector applies vibration to the center rail end of the W-shaped rail-shaped metal, and the rail-shaped metal steps on the tire. Since the axle is detected by detecting a change in the vibration state when it is touched at the ends of the rails on both sides, it is robust and responsive.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、車軸検出器を、レール状の金属と、レール状の金
属の一端に振動を与える送波手段と、レール状の金属の
他端で振動を検出する受波手段と、レール状の金属がタ
イヤに踏まれたときの振動の状態が変化することに基づ
いて車軸を検出する信号処理手段とを具備する構成とし
たので、車軸検知器の寿命を長くし、信頼性を高め、応
答を速くすることができるという効果が得られる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the axle detector includes a rail-shaped metal, a wave transmitting means for applying vibration to one end of the rail-shaped metal, and a rail-shaped metal. The wave receiving means for detecting the vibration at the end and the signal processing means for detecting the axle based on the change in the state of the vibration when the rail-shaped metal is stepped on the tire are provided. The effect is that the life of the detector can be extended, the reliability can be increased, and the response can be made faster.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態における車軸検知器
の平面図(a)と側面図(b)、
FIG. 1 is a plan view (a) and a side view (b) of an axle detector according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第1の実施の形態における車軸検知器
の信号処理回路の機能ブロック図、
FIG. 2 is a functional block diagram of a signal processing circuit of the axle detector according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第1の実施の形態における車軸検知器
の信号処理方法を示す処理系統図(a)と波形図
(b)、
FIG. 3 is a processing system diagram (a) and a waveform diagram (b) showing a signal processing method of the axle detector according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第2の実施の形態における車軸検知器
の平面図(a)と側面図(b)、
FIG. 4 is a plan view (a) and a side view (b) of an axle detector according to a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第3の実施の形態における車軸検知器
の平面図(a)と側面図(b)と左側面図(c)、
FIG. 5 is a plan view (a), a side view (b), and a left side view (c) of an axle detector according to a third embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第3の実施の形態における車軸検知器
の断面図、
FIG. 6 is a cross-sectional view of an axle detector according to a third embodiment of the present invention;

【図7】本発明の第3の実施の形態における車軸検知器
の信号処理回路の機能ブロック図、
FIG. 7 is a functional block diagram of a signal processing circuit of an axle detector according to a third embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第3の実施の形態における車軸検知器
のタイムチャート、
FIG. 8 is a time chart of an axle detector according to a third embodiment of the present invention;

【図9】本発明の第3の実施の形態における車軸検知器
のタイムチャート、
FIG. 9 is a time chart of an axle detector according to a third embodiment of the present invention;

【図10】従来の車軸検知器の平面図(a)と側面図
(b)である。
FIG. 10 is a plan view (a) and a side view (b) of a conventional axle detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3 レール 4 タイヤ 5 鉄枠 6 ゴム 7 圧力検知素子 8 道路縁石 9 路面 10 鋼板部 11 発振器 12 ドライバー 13 受信増幅回路 14 レベル検出部 15 位相比較回路 16 出力部 17 順序検出回路 18 パルス発生回路 19 間欠パルス発生器 20 ゲート 21 遅延回路 T1、T2 送波素子 R1、R2 受波素子 1, 2, 3 rails 4 Tires 5 Iron frame 6 Rubber 7 Pressure sensing element 8 Road curb 9 Road surface 10 Steel plate 11 Oscillator 12 Driver 13 Receive amplifier 14 Level detector 15 Phase comparator 16 Output 17 Sequence detector 18 Pulse Generation circuit 19 Intermittent pulse generator 20 Gate 21 Delay circuit T1, T2 Transmitting element R1, R2 Receiving element

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動伝達体であるレール状金属と、前記
レール状金属の一端に振動を与える送波手段と、前記レ
ール状金属の他端で振動を検出する受波手段と、前記レ
ール状金属がタイヤに踏まれたときの振動状態の変化に
基づいて車軸を検出する信号処理手段とを具備すること
を特徴とする車軸検知器。
1. A rail-shaped metal as a vibration transmitting body, a wave transmitting means for applying vibration to one end of the rail-shaped metal, a wave receiving means for detecting vibration at the other end of the rail-shaped metal, and the rail-shaped metal An axle detector comprising: signal processing means for detecting an axle based on a change in a vibration state when a metal is stepped on a tire.
【請求項2】 複数のレール状金属と、前記複数のレー
ル状金属のそれぞれの一端に異なった周波数の振動を与
える複数の送波手段と、前記複数のレール状金属の他端
でそれぞれの振動を検出する複数の受波手段と、前記複
数のレール状金属がタイヤに踏まれたときの振動状態の
変化に基づいて車軸を検出する信号処理手段とを具備す
ることを特徴とする車軸検知器。
2. A plurality of rail-shaped metals, a plurality of wave transmitting means for applying vibrations of different frequencies to one ends of the plurality of rail-shaped metals, and respective vibrations at the other end of the plurality of rail-shaped metals. Axle detector, comprising: a plurality of wave receiving means for detecting axle; and a signal processing means for detecting an axle based on a change in a vibration state when the plurality of rail-shaped metals are stepped on by a tire. .
【請求項3】 U字型の折曲部で接続された2本の平行
なレール状金属と、前記レール状金属の一方の端部に振
動を与える送波手段と、前記レール状金属の他方の端部
で振動を検出する受波手段と、前記レール状金属がタイ
ヤに踏まれたときの振動状態の変化に基づいて車軸を検
出する信号処理手段とを具備することを特徴とする車軸
検知器。
3. Two parallel rail-shaped metals connected by a U-shaped bent portion, a wave transmitting means for applying vibration to one end of the rail-shaped metal, and the other of the rail-shaped metal Axle detection, comprising: wave receiving means for detecting vibration at an end of the vehicle; and signal processing means for detecting an axle based on a change in vibration state when the rail-shaped metal is stepped on by a tire. vessel.
【請求項4】 W字型の分岐部で接続された3本の平行
なレール状金属と、中央のレール状金属の端部に振動を
与える送波手段と、両側のレール状金属の端部で振動を
検出する2つの受波手段と、前記レール状金属がタイヤ
に踏まれたときの振動状態の変化に基づいて車軸を検出
する信号処理手段とを具備することを特徴とする車軸検
知器。
4. Three parallel rail-shaped metals connected by a W-shaped branch, a wave transmitting means for applying vibration to an end of the central rail-shaped metal, and ends of the rail-shaped metal on both sides. An axle detector comprising: two wave receiving means for detecting vibrations at a time; and signal processing means for detecting an axle based on a change in a vibration state when the rail-shaped metal is stepped on by a tire. .
【請求項5】 前記送波手段と前記受波手段を車線の路
側に配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載の車軸検知器。
5. The axle detector according to claim 1, wherein said transmitting means and said receiving means are arranged on a road side of a lane.
【請求項6】 前記送波手段に、変調をかけた振動を発
生して前記レール状金属を振動させる手段を設け、前記
信号処理手段に、前記送波手段から前記受波手段までの
振動の伝達時間を計測して振動の伝達経路の長さを求め
る手段と、前記伝達経路の長さに基づいて前記レール状
金属間の短絡状態を検出する手段とを設けたことを特徴
とする請求項2〜4のいずれかに記載の車軸検知器。
6. The wave transmitting means is provided with means for generating a modulated vibration to vibrate the rail-shaped metal, and the signal processing means is provided with a means for generating vibration from the wave transmitting means to the wave receiving means. A means for measuring a transmission time to obtain a length of a vibration transmission path, and a means for detecting a short-circuit state between the rail-shaped metals based on the length of the transmission path. The axle detector according to any one of claims 2 to 4.
【請求項7】 前記レール状金属間の振動伝達を抑える
ゴムで前記レール状金属間を埋めたことを特徴とする請
求項2〜4のいずれかに記載の車軸検知器。
7. The axle detector according to claim 2, wherein a gap between the rail-shaped metals is filled with rubber for suppressing vibration transmission between the rail-shaped metals.
【請求項8】 前記送波手段に、20kHz以上の振動
で前記レール状金属を振動させる駆動手段を設けたこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の車軸検知
器。
8. The axle detector according to claim 1, wherein said wave transmitting means is provided with a driving means for vibrating said rail-shaped metal with a vibration of 20 kHz or more.
【請求項9】 前記レール状金属を、前記送波手段の振
動素子を取り付けた部分だけ鉄枠を切り取った形状とし
たことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の車
軸検知器。
9. The axle detector according to claim 1, wherein the rail-shaped metal has a shape in which an iron frame is cut out only at a portion where the vibration element of the wave transmitting means is attached. .
【請求項10】 前記信号処理手段に、前記受波手段で
検出した振動のレベルを検出する手段と、前記受波手段
で検出した振動の位相変化を検出する手段と、前記レベ
ルと前記位相変化とに基づいて車軸を検出する手段とを
設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の車軸検知器。
10. The signal processing means includes means for detecting a level of the vibration detected by the wave receiving means, means for detecting a phase change of the vibration detected by the wave receiving means, and the level and the phase change. 5. An axle detector according to claim 1, further comprising means for detecting an axle based on the following.
【請求項11】 前記信号処理手段に、前記受波手段で
検出した振動のレベルまたは位相変化が所定の時定数よ
り緩やかな場合に基準値を更新する手段を設けたことを
特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の車軸検知
器。
11. The signal processing means further comprising means for updating a reference value when the level or phase change of the vibration detected by the wave receiving means is more gradual than a predetermined time constant. The axle detector according to any one of claims 1 to 4.
【請求項12】 光学センサなどにより車両を検出する
手段を設け、前記信号処理手段に、車両が存在していな
い場合に前記受波手段で検出した振動のレベルおよび位
相差および伝達時間を基準値として記憶する手段を設け
たことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の車
軸検知器。
12. A means for detecting a vehicle by an optical sensor or the like, wherein said signal processing means includes a reference value for a level, a phase difference, and a transmission time of vibration detected by said wave receiving means when no vehicle is present. The axle detector according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for storing the axle.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103578147A (en) * 2012-07-30 2014-02-12 成都锐奕信息技术有限公司 System for automatic identification of toll station lane
JP2014059807A (en) * 2012-09-19 2014-04-03 Toshiba Corp Vehicle axle number detector and vehicle type discrimination device

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