JP2003132486A - 車両検知装置 - Google Patents

車両検知装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車線を区別して車両を検知する車両検知装置
を提供する。 【解決手段】 道路10を通行する車両4による磁気の
変化からその車両4を検知する車両検知装置において、
一方向に感度軸を有する磁気センサを少なくとも2つ設
置し、そのうち1つの磁気センサ1aの感度軸を路面に
対して垂直な方向に向け、もう1つの磁気センサ1bの
感度軸を道路幅方向に向けた。車両と磁気センサとの位
置関係により磁気変化の様子が異なるので、車線が区別
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路を通行する車
両を磁気的に検知する車両検知装置に係り、特に、車線
を区別して車両を検知する車両検知装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】交通流量計測等に用いる車両検知装置と
して車両によって引き起こされる磁気の変化を捉える磁
界感応型の車両検知装置がある。磁気センサを用いて道
路上のある地点での地磁気を計測すると、時間的にほぼ
一定のある値が得られる。この道路上を磁性体の塊であ
る車両が通行すると、その磁性体に磁気が集中するた
め、磁気の強度が時間的に変化する。また、磁性体が磁
化している場合、その磁化の方向と地磁気の方向とが等
しければ磁気を強め合い、方向が反対であれば磁気を弱
め合うので、より大きく磁気が変化する。従って、磁気
の変化から車両の存在を検知することができる。このよ
うな磁界感応型の車両検知装置が、例えば、特開平6−
325288号公報に記載されている。
【0003】この先行技術では、車両が磁気センサの設
置点を通過していくと、磁気センサの出力が変化する。
このときの磁気センサの出力波形を捉えて車両が通過し
ていくことを検知する。2つの磁気センサが道路の長手
方向に間隔を隔てて設置されているので、1台の車両の
通過に対して2つの磁気センサから時間差のある車両検
知信号が生じる。このようにして、道路上を走行する車
両の台数と速度とを得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、複数車
線の道路において、ある車線に磁気センサを設置してそ
の車線を通行する車両を検知しようとするとき、強く磁
化された車両や鋼材を搭載した車両が隣接車線を通行す
ると、これらの車両が引き起こす磁気変化が大きいため
に、隣接車線であっても自車線と同じくらいに磁気セン
サで計測する磁気が変化してしまい、自車線を車両が通
過したものと誤検知してしまう。このため、実際の通行
量よりも多くカウントすることが起こり、交通流量計測
の精度が低下する。
【0005】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、車線を区別して車両を検知する車両検知装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、道路を通行する車両による磁気の変化から
その車両を検知する車両検知装置において、一方向に感
度軸を有する磁気センサを少なくとも2つ設置し、その
うち1つの磁気センサの感度軸を路面に対して垂直な方
向に向け、もう1つの磁気センサの感度軸を道路幅方向
に向けたものである。
【0007】上記2つの磁気センサが検出する磁気の変
化をベクトル合成し、このベクトルにより前記車両が走
行している車線を判定してもよい。
【0008】路面に対する上記ベクトルの角度にしきい
値を設け、このしきい値を上記ベクトルが超えるか否か
で車線を判定してもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0010】図1に示されるように、本発明に係る車両
検知装置は、道路10の長手方向の略同一箇所に、感度
軸を路面に対して垂直な方向に向けた磁気センサ1a
と、感度軸を道路幅方向に向けた磁気センサ1bとを設
けたものである。図示のように、同一車両の検知に支障
のない程度であれば、磁気センサ1aと磁気センサ1b
とを道路長手方向にずらせて配置してもよい。磁気セン
サ1a,1b(以下、区別しない場合は磁気センサ1と
記す)は、図示例では路面下の地中に埋設するが、高架
橋・橋梁などでは橋板裏面に装着するとよい。また、磁
気センサ1は、車両通行に障害とならない地上部に設け
てもよく、例えば、道路上部を横断するガントリやトン
ネルなどの天井部に取り付けることができる。磁気セン
サ1は、道路幅方向の任意の位置に配置してよいが、図
示例では検知対象とする車線11aの略中央に配置して
いる。
【0011】ここで、道路長手方向をx軸方向、道路幅
方向をy軸方向、路面に対して垂直な方向をz軸方向と
する。従って、磁気センサ1aは感度軸をz軸方向に向
け、磁気センサ1bは感度軸をy軸方向に向けているこ
とになる。4aは、検知対象車線11aを走行する車
両、4bは隣接する車線11bを走行する車両である
(以下、区別しない場合は車両4と記す)。磁気センサ
1bの感度軸は、道路10上を走行する車両4の進行方
向に対して垂直に交わることになる。
【0012】図2に示されるように、本発明に係る車両
検知装置は、磁気センサ1aが出力するz軸の磁気強度
1 と磁気センサ1bが出力するy軸の磁気強度I2
を用い、両者の比から角度θを演算すると共に、振幅I
を演算することにより、合成ベクトルを求める演算部2
と、この合成ベクトルの角度θが予め定めた角度しきい
値θ0 を超えたとき、当該車線11aに車両4があると
判定する判定部3とを備える。尚、合成ベクトルの振幅
Iにも振幅しきい値I0 を定め、判定に利用してもよ
い。
【0013】演算部2は、磁気センサ1a,1bの出力
を常時観測し記憶している。演算部2は、車両がないと
きの磁気センサ1a,1bの出力(地磁気成分)を
10,I 20としたとき、現在の磁気センサ1a,1bの
出力I1 ,I2 について次の演算を行う。
【0014】
【数1】
【0015】ここで、角度θは、yz面におけるy軸を
起点とした磁気の角度を示し、振幅Iは、yz面におけ
る磁気強度を示す。
【0016】この演算部2の出力θ,Iを判定部3に入
力する。判定部3では、入力θ,Iを予め定められた振
幅しきい値I0 、角度しきい値θ0 と比較して、この入
力θ,Iが検知対象車線11aの車両4aによるものか
どうかを判定する。判定部3は、その判定結果を車両検
知信号としてアナログ電圧あるいはデジタル信号もしく
は接点信号を出力する。
【0017】以下、図1に示した道路10の磁気センサ
設置箇所を車両4が通過するときの車両検知装置の動作
を説明する。
【0018】車両4は磁性体の塊であり、その構造上、
前後方向に磁化している場合が多い。また、磁化してい
ない場合であっても磁性体に磁気が集中するため、等価
的に磁化している場合と同等の影響を周囲磁気に与え
る。その一例である磁気分布を図3に示す。即ち、側面
から見ると車体上下方向中心部を前後方向に通る磁力線
が前後端から車両4上空部や路面下部を通り閉じてい
る。また、正面から見ると、磁力線は車両4左右方向中
心部(以下、磁化中心という)から車両4上空、路面
下、左右外側及び傾斜した方向に放射状に出ている。
尚、磁化の強さは車両4の磁性体含有量や磁化の履歴に
より、車両4の寸法や車種によらない。
【0019】ここで、路面下に設置した磁気センサの車
両に対する相対位置として図3(a)に示したA,Bの
二点を考える。A点は、車両4の磁化中心の真下に位置
している。よって、車両4の磁化中心と磁気センサ1と
を通る直線JJ’は路面に対して垂直になる。車両4が
磁気センサから道路長手方向に充分に離れているときに
は、図4(a)に示されるように、磁気センサ1a,1
bは地磁気成分I10,I20を出力している(t1)。車
両4が磁気センサ1a,1bに近付いてくると、z軸方
向の磁気分布のために磁気センサ1aの出力は徐々に小
さくなり、車体前端がA点上に来たとき極小値になる。
車体前後中心部がA点上に来たとき、磁気センサ1aの
出力は、初期値に戻り、徐々に大きくなって車体後端が
A点上に来たとき極大値になる(t2)。そして、車両
4がA点を通過すると、磁気センサ1aの出力は、初期
値に戻る(t3)。一方、磁気センサ1bは、感度軸を
y軸方向にしているため、車体4がA点に対してどの位
置にあるときにも、車両4の通過に起因する磁気変化を
検知せず、図4(b)に示されるように、一定値を出力
し続ける。
【0020】B点は、車両4の磁化中心から離れた位置
として、例えば、車輪の下に位置している。この場合、
車両4の磁化中心と磁気センサ1とを通る直線KK’は
路面に対して傾斜する。B点における磁気分布にはz軸
方向の成分があるため、図4(c)に示されるように、
磁気センサ1aの出力は、t1〜t3の時間経過の間に
初期値から極小値を経て初期値に戻り、さらに極大値を
経て初期値に戻る。但し、振幅はA点の場合より小さ
い。B点における磁気分布にはy軸方向の成分もあるた
め、図4(d)に示されるように、磁気センサ1bの出
力は、t1〜t3の時間経過の間に初期値から極小値を
経て初期値に戻り、さらに極大値を経て初期値に戻る。
【0021】A点で観測されるz軸、y軸方向の磁気強
度の変化をベクトル合成すると、図5に示されるよう
に、このベクトルAは専らz軸成分からなり、角度はθ
A となることが分かる。一方、B点で観測されるz軸、
y軸方向の磁気強度の変化をベクトル合成すると、この
ベクトルBにはz軸、y軸成分があり、角度はθB とな
ることが分かる。
【0022】図3〜図5により、車両4に対する磁気セ
ンサ1の位置の相違によるベクトル出力の相違を説明し
たが、磁気センサ1に対する車両4の位置の相違による
ベクトル出力の相違も同じことが成立する。即ち、図1
のように、検知対象車線11aに磁気センサ1a,1b
を設置した場合、検知対象車線11aを走行する車両4
aによる磁気の変化からは、図6に示されるように、z
軸寄りのベクトルCが得られ、隣接車線1bを走行する
車両4bによる磁気の変化からは大きく傾斜したベクト
ルDが得られることになる。このように、車両4の通行
による磁気変化は、その車両4が走行する車線によりz
軸、y軸成分の割合が異なるため、磁気変化のz軸、y
軸成分、即ち、路面に対して垂直な成分と道路幅方向の
成分とを計測し、両者の比を求めることにより、車両4
が走行している車線を判定することができる。
【0023】そこで、図6に示されるように、角度しき
い値θ0 を設定し、この角度しきい値θ0 よりも合成ベ
クトルの角度θが大きいときには当該検知対象車線11
a、小さいときには隣接車線11bと判定する。尚、振
幅しきい値I0 についてはS/N比を考慮し、十分な大
きさに設定するとよい。ここでは検出される磁気変化が
十分大きいものとし、振幅Iについての判定の説明は省
略する。
【0024】次に、磁気センサ出力の時間的変化に対す
る判定の様子を説明する。
【0025】図1のように、検知対象車線11aの車両
4aが先行して磁気センサ位置を通過し、続いて隣接車
線11bの車両4bが磁気センサ位置を通過したとす
る。図7(a)に示されるように、感度軸をz軸方向に
向けた磁気センサ1aの出力は、先行車両4aによる変
化に続けて後行車両4bによる変化がある。しかし、感
度軸をy軸方向に向けた磁気センサ1bの出力は、図7
(b)に示されるように、先行車両4aによる変化がな
く、後行車両4bによる変化のみである。演算部2が出
力する角度θは、図7(c)に示されるように、先行車
両4aのとき角度しきい値θ0 より大きく、後行車両4
bのとき角度しきい値θ0 より小さい。このため判定部
3の出力は、図7(d)に示されるように、先行車両4
aに対してのみ当該検知対象車線11aに車両有りと
し、後行車両4bに対しては当該検知対象車線11aに
車両無しとすることができる。
【0026】このように、本発明では、車両4の通過位
置の違いにより異なる磁気変化のベクトルを得ることが
できるので、磁気センサ1を設置した車線11aと隣接
車線11bとを区別して車両4a,4bを検知すること
ができる。
【0027】図1の実施形態では、車線内に磁気センサ
を設置して当該車線11aと隣接車線11bとを区別し
たが、車線の境界に磁気センサ1を設置してもよい。図
8に示されるように、磁気センサ1を車線の境界寄りの
地中に埋設すると、第一車線11cを走行する車両4c
の磁化中心と磁気センサ1とを通る直線EE’及び第二
車線11dを走行する車両4dの磁化中心と磁気センサ
1とを通る直線FFはそれぞれ左右に傾斜する。このた
め、演算部2の出力ベクトルG,Hは、図9に示すとお
り、車両が位置する車線によって角度の相違が顕著とな
る。従って、角度しきい値を適切に設定すれば、第一車
線11cを走行する車両4cと第二車線11dを走行す
る車両4dとを明確に区別し、双方を個別に検知対象と
することができる。
【0028】本発明の車両検知装置は、2軸の磁気セン
サ1a,1bの組を道路長手方向に適宜な間隔を隔てて
複数組設置し、各組の磁気センサ出力に基づく車両検知
結果及び車線判定結果から、各車線上を走行する車両の
速度を個別に測定することができる。
【0029】以上の実施形態では、磁気センサ1を地中
或いは橋板裏面等の路面下に設置したが、ガントリ等の
道路上部に設置した場合はベクトルの上下方向が逆転す
るだけであるから、同様の効果を得ることができる。
【0030】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0031】(1)感度軸の方向を異ならせた複数の磁
気センサを設置したので、各磁気センサの出力を比較す
ることにより、車両が走行している車線を判定すること
ができ、車両検知精度を大幅に向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す車両検知装置のセン
サ配置図であり、(a)は平面図、(b)は道路横断断
面図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す車両検知装置の回路
ブロック図である。
【図3】車両における磁気分布図であり、(a)は車両
正面図、(b)は車両側面図である。
【図4】磁気センサの出力の時間波形図であり、(a)
はA点の磁気センサ1aの出力、(b)はA点の磁気セ
ンサ1bの出力、(c)はB点の磁気センサ1aの出
力、(d)はB点の磁気センサ1bの出力を示す。
【図5】図3の各点についての合成ベクトルを示すベク
トル図である。
【図6】図1の各車両に由来する合成ベクトルを示すベ
クトル図である。
【図7】図2の各部の出力信号の時間波形図であり、
(a)は磁気センサ1aの出力、(b)は磁気センサ1
bの出力、(c)は演算部2の角度出力、(d)は判定
部3の出力を示す。
【図8】本発明の他の実施形態を示す車両検知装置の道
路横断断面におけるセンサ配置図である。
【図9】図8の各車両に由来する合成ベクトルを示すベ
クトル図である。
【符号の説明】
1 磁気センサ 1a 磁気センサ(路面垂直方向) 1b 磁気センサ(道路幅方向) 2 演算部 3 判定部 4,4a,4b,4c,4d 車両 10 道路 11a 検知対象車線 11b 隣接車線 11c 第一車線 11d 第二車線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 砂原 秀一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 2G005 BA04 2G017 AA03 BA15 5H180 AA01 CC17 CC30 DD02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 道路を通行する車両による磁気の変化か
    らその車両を検知する車両検知装置において、一方向に
    感度軸を有する磁気センサを少なくとも2つ設置し、そ
    のうち1つの磁気センサの感度軸を路面に対して垂直な
    方向に向け、もう1つの磁気センサの感度軸を道路幅方
    向に向けたことを特徴とする車両検知装置。
  2. 【請求項2】 上記2つの磁気センサが検出する磁気の
    変化をベクトル合成し、このベクトルにより前記車両が
    走行している車線を判定することを特徴とする請求項1
    記載の車両検知装置。
  3. 【請求項3】 路面に対する上記ベクトルの角度にしき
    い値を設け、このしきい値を上記ベクトルが超えるか否
    かで車線を判定することを特徴とする請求項2記載の車
    両検知装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020027530A1 (ko) * 2018-08-02 2020-02-06 주식회사 정석케미칼 자기장 발생 방법과 자기장을 이용한 차선 감지 방법, 이를 이용한 자동차
KR102122747B1 (ko) * 2018-08-02 2020-06-16 주식회사 정석케미칼 자기장 발생 방법과 자기장을 이용한 차선 감지 방법, 이를 이용한 자동차

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US11912282B2 (en) 2018-08-02 2024-02-27 Jeongseok Chemical Corporation Method for generating magnetic field, method for detecting lane by using magnetic field, and vehicle using same

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