JP2003217077A - 走行車両識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置工事が容易で設置後のメンテナンス等も
容易に行える超音波センサ式の走行車両識別装置を提供
する。 【解決手段】 道路１の沿道方向の２地点Ａ，Ｂそれぞ
れの一側に、道路１の他側に向って超音波を出力し、走
行する車両３により反射した超音波を受波する超音波送
受波器構成の超音波センサ２ａ，２ｂを設置し、センサ
２ａ，２ｂの受波信号が入力されるコンピュータ構成の
本体処理装置５に、センサ２ａ，２ｂの受波信号のレベ
ル変化から、車両３の両地点Ａ，Ｂの通過タイミングの
ずれ及び両地点Ａ，Ｂそれぞれの通過時間を検出する手
段と、通過タイミングのずれ及び両地点Ａ，Ｂの通過時
間の検出結果と、両地点２ａ，２ｂの超音波センサの設
置間隔とに基づく車長検出により、車両３の大型／小型
の車種を識別する手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路を走行する車
両の車長を検出し、検出した車長から、その車両の大型
／小型の車種を識別する走行車両識別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有料道路や一般道路においては、
交通情報サービス，交通管制，トンネル換気制御の交通
状況監視や交通量調査等のため、道路上の所定の監視ポ
イントやトンネル入口等で、時々刻々の交通量を計測す
ることが行われている。

【０００３】この交通量の計測は、走行する車両（主に
自動車）を、その車長によって大型／小型に分類し、大
型／小型の車種別に、例えば１分間の走行台数，平均車
速を求めて行われる。

【０００４】その際、前記監視ポイントやトンネル入口
を通過する車両につき、その車長を非接触計測して検出
する必要がある。

【０００５】そして、従来は道路にループコイルを埋設
し、車両が通過するときのループコイルのインダクタン
ス変化から、その車両（通過車両）の車長を非接触計測
して検出することが行われる。

【０００６】しかし、このループコイル式の車長検出の
場合、道路にループコイルを埋込むため、設置工事の際
には交通規制等が必要になり、しかも、一旦設置する
と、その後は容易には移動等することができず、監視ポ
イントを変えて交通量調査等を機動的に行うことができ
ない。

【０００７】ところで、特願平９−８６１２７号，特願
平９−１６５２２８号（以下既出願という）の出願の明
細書，図面等には、沿道2地点に光電センサを設置して
走行する車両の車長を非接触検出し、その車両の大型／
小型の種別を行うことが記載されている。

【０００８】これらの光電センサ式の車長検出の場合、
センサを道路に埋設する必要がなく、前記のループコイ
ル式の場合に比して設置は容易である。

【０００９】また、特開平７−１４１５８６号公報に
は、道路端の背の高い支持ポール（ポスト）や道路横断
方向に伸びたアーム等の大型構造物に超音波ヘッド（超
音波送受波）を取付けて、このヘッドから下方の路面に
向って超音波を出力し、その反射波の受波レベルの変化
により、ヘッドの真下を通過する車両の車長を非接触検
出し、検出車長から、その大型／小型に種別する超音波
式の装置が記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記既出願の光電セン
サ式の車長検出の場合、反射光の有無により通過車両を
検出する反射タイプであれば、車両の外形状によって反
射光の進む方向が変わり、しかも、車両の色や気象環境
によっても反射光の強度や散乱の程度が変わることか
ら、光電センサをどのように設置しても、曲面の多い車
両や濃色の車両の検出ミス（検出漏れ）が多く、雨や霧
のような気象環境での検出ミスも多く、走行車両のいわ
ゆる取こぼしが発生し、通過する車両を漏れなく検出し
て車種判別することは極めて困難である。

【００１１】また、車両による光の遮断の有無から通過
車両を検出する透過光タイプであれば、前記の車両の外
形状等による検出ミスは少ないが沿道の投光器に対向す
るように、道路中央に受光器や偏光板等を設置する必要
があり、いわゆる中央分離帯のない道路に設置すること
は困難であり、設置可能な道路に制約があり、しかも、
道路中央に受光器や偏光板を設置する際には、交通規制
等が必要になる。

【００１２】一方、前記公報に記載の従来の超音波セン
サ式の場合は、超音波ヘッドにより、超音波を送波し、
車両によるその超音波の反射波を受波して車長を検出す
るため、道路中央に前記の受光器や偏光板等を設置しな
くてよく、また、超音波がある程度の広がりをもって伝
播することから、反射波の受波ミスは少なく、走行車両
の取りこぼしはほとんど生じない。

【００１３】しかし、上方の超音波ヘッドから真下の路
面に超音波を出力するため、前記の支持ポールやアーム
等の大型構造物を要し、前記従来のループコイル式の場
合と同様、設置工事やメンテナンスの際に交通規制等が
必要になり、しかも、設置場所を変えることは困難であ
り、監視ポイントを変えて交通量調整等を機動的に行う
ことができない問題点もある。

【００１４】本発明は、設置工事が容易で設置後のメン
テナンスや移動等も容易に行える新規な超音波センサ式
の走行車両識別装置を提供することを課題とし、その
際、大型／小型の車種の識別精度を向上することも課題
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の走行車両識別装置は、道路の沿道方向
の２地点それぞれの一側に、道路の他側に向って超音波
を出力し、走行する車両により反射した超音波を受波す
る超音波送受波器構成の超音波センサを設置し、両地点
の超音波センサの受波信号が入力されるコンピュータ構
成の本体処理装置に、両地点の超音波センサの受波信号
のレベル変化から、車両の両地点の通過タイミングのず
れ及び両地点それぞれの通過時間を検出する手段と、通
過タイミングのずれ及び両地点の通過時間の検出結果
と、両地点の超音波センサの設置間隔とに基づく車長検
出により、車両の大型／小型の車種を識別する手段とを
設けたものである。

【００１６】したがって、超音波センサは道路の２地点
の一側（沿道）に設置されてそれぞれ道路の他側方向
（道路横断方向）に超音波を出力する。

【００１７】この場合、道路の真上から超音波を出力す
る構成でないため、前記公報に記載の従来装置の支持ポ
ールやアーム等の大型構造物に超音波ヘッドを取付ける
大がかりな設置工事は不要であり、そのための交通規制
等も不要であり、超音波センサの設置が極めて容易に行
え、しかも、設置後のメンテナンスやセンサ移動等も容
易に行える。

【００１８】そして、両地点の超音波センサは、車両が
通過して反射された超音波を受波し、走行する車両が通
過する間に通過時間の幅の受波信号を出力する。

【００１９】このとき、両センサは設置地点が異なり、
車両の通過タイミングにずれがあり、このずれに応じて
受波信号の出力タイミングがずれる。

【００２０】そして、両センサの設置地点を車両が通過
するタイミングのずれと、両センサそれぞれの車両通過
時間と、両センサの設置間隔とに基づき、車長を検出し
てその車両の大型／小型の車種の識別が行える。

【００２１】つぎに、請求項２の走行車両識別装置は、
道路の沿道方向の３地点以上の多地点それぞれの一側
に、道路の他側に向って超音波を出力し、走行する車両
により反射した超音波を受波する超音波送受波器構成の
超音波センサを設置し、各地点の超音波センサの受波信
号が入力されるコンピュータ構成の本体処理装置に、各
地点の超音波センサから選択して組合わされた各２地点
の超音波センサ毎に、両地点の超音波センサの受波信号
のレベル変化から、車両の両地点の通過タイミングのず
れ及び両地点それぞれの通過時間を検出する手段と、各
２地点の超音波センサ毎に、前記通過タイミングのずれ
及び両地点それぞれの通過時間の検出結果と、両地点の
超音波センサの設置間隔とに基づき、走行する車両の計
測車長を算出する手段と、各計測車長の平均により走行
する車両の検出車長を決定して車両の大型／小型の車種
を識別する手段とを設けたものである。

【００２２】したがって、３地点以上の多地点から選択
して組合わされた各2地点の超音波センサ毎に、両地点
の超音波センサの受波信号に基づき、請求項１と同様に
して計測車長が検出されて求められる。

【００２３】さらに、これらの計測車長を平均して走行
する車両の検出車長が決定され、この検出車長に基づい
てその車両の大型／小型の車種の識別が行われる。

【００２４】この場合、道路の沿道方向の一側に設ける
超音波センサの数は請求項１より多くなるが、それらの
設置工事は従来装置より容易であり、それらの移動も容
易に行える。

【００２５】そして、複数の計測車長を平均して走行す
る車両の車長（検出車長）を求めるため、車長の検出精
度が向上して識別性能が向上する。

【００２６】そして、道路が対面通行路のときは、各超
音波センサの超音波の有効送受波距離を、道路の一側か
ら対向車線の手前までの距離に設定し、一方向に走行す
る車両についてのみ車長を求めて車種を識別することが
好ましい。

【００２７】また、超音波センサは、一般に光電センサ
に比して指向性が悪く、反応速度も遅い特性を有し、送
受波応答の感度幅が大きく、受波信号の立上り，立下り
のタイミングが車両の前端，後端の実際の通過タイミン
グからずれて誤差を含む。

【００２８】したがって、本体処理装置に、各超音波セ
ンサの送受波応答の感度幅に依存した各超音波センサの
受波信号の時間誤差を設定し、走行する車両の各地点の
通過時間の検出値に時間誤差を加減して通過時間の検出
値を補正し、補正後の通過時間に基づいて走行する車両
の大型／小型の車種を識別することが好ましい。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき、図１
〜図１５を参照して説明する。 （第１の形態）まず、第１の形態について、図１〜図６
を参照して説明する。図１の道路１の平面図に示すよう
に、道路１の実線矢印を車両走行方向とし、道路１の沿
道方向の２地点Ａ，Ｂそれぞれの一側に超音波センサ２
ａ，２ｂを設置し、両センサ２ａ，２ｂから道路１の他
側に向って（道路横断方向に）超音波を出力する。

【００３０】このとき、センサ２ａ，２ｂは超音波距離
センサと呼ばれる超音波送受波器構成のセンサであり、
道路１を走行する車両３に当たって反射するように、ス
タンド等に載置されて適当な高さに位置する。

【００３１】また、センサ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌは、
車長演算を簡単にするため、通常、予測される最大車長
より長く、数メートル〜数十メートル程度である。

【００３２】そして、センサ２ａ，２ｂは車両３に反射
した超音波を受波し、図３の（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、ほぼ車両３の通過中にハイレベルになる受波信号Ｓ
ａ，Ｓｂそれぞれを出力する。

【００３３】これらの受波信号Ｓａ，Ｓｂは、有線又は
無線で図１に示した建屋の電気室４又は屋外閉鎖盤等に
設けられたコンピュータ構成の本体処理装置５に伝送さ
れる。

【００３４】この本体処理装置５は図２に示すように形
成され、受波信号Ｓａ，Ｓｂは、アンプ，フィルタ等か
らなる２チャンネルの入力処理部６により並列処理さ
れ、不要雑音等を除去して２チャンネルのＡ／Ｄ変換部
７に転送され、このＡ／Ｄ変換部７により、計測精度等
を考慮して設定された所定のサンプリング周期τでそれ
ぞれサンプリングしてＡ／Ｄ変換される。

【００３５】このＡ／Ｄ変換により形成された受波信号
Ｓａ，Ｓｂのデジタルデータはマイクロコンピュータが
形成する演算処理部８に送られ、この演算処理部８は、
入力されたデジタルデータに基づき、２地点Ａ，Ｂを通
過した車両３の車長を求め、この車長から車両３の大型
／小型の車種を識別し、さらに、この識別にしたがっ
て、例えば、道路１の１分毎の大型／小型別の走行車両
の台数及び平均速度の情報を交通量の計測情報として形
成する。

【００３６】そのため、演算処理部８はいわゆるコンピ
ュータプログラムによって形成されたつぎの（ｉ），
（ii），（iii） の手段を有する。 （ｉ）受波信号Ｓａ，Ｓｂのレベル変化から、車両３の
地点Ａ，Ｂの通過タイミングのずれ及び地点Ａ，Ｂそれ
ぞれの通過時間を検出する手段 （ii）通過タイミングのずれ及び地点Ａ，Ｂの通過時間
の検出結果と、設置間隔Ｌとに基づく車長検出から、車
両３の大型／小型の車種を識別する手段 （iii） 車種の識別に基づき、大型，小型の別に台数を
計測し、車速の平均を求める手段

【００３７】つぎに、演算処理部８による車両３の車長
の検出手法を説明する。まず、図３の（ａ）に示すよう
に、地点Ａで計測された車両３の車長，車速（瞬時車
速）をｌ₁［ｍ］，Ｖ₁［km／ｈ］とし、その車両３の計
測点Ｂで計測された車長，車速（瞬時車速）をｌ
₂［ｍ］，Ｖ₂［km／ｈ］とし、２地点Ａ．Ｂ間の平均車
速をＶ［km／ｈ］とする。なお、ｈは時間（hour）であ
る。

【００３８】この場合、受波信号Ｓａ，Ｓｂは図３の
（ｂ），（ｃ）に示したようにレベル変化し、車両３が
地点Ａ．Ｂに到達してセンサ２ａ，２ｂが反射数を受波
し始める時刻（入時刻）をｔ₁，ｔ₂それぞれとし、車両
３が地点Ａ．Ｂを通過し終る時刻（出時刻）をｔ₁′，
ｔ₂′とすると、センサ２ａの受波信号Ｓａは、車両３
がセンサ２ａを通過する時間（通過時間）Ｗ₁ （＝
ｔ₁′−ｔ₁）［sec］ にハイレベルになり、同様に、セ
ンサ２ｂの受波信号Ｓｂは、車両３がセンサ２ｂを通過
する時間（通過時間）Ｗ₂ （＝ｔ₂′−ｔ₂）［sec］に
ハイレベルになる。

【００３９】また、車両３がセンサ２ａ，２ｂを通過す
るタイミングの差（ずれ）は、ｔ₂′−ｔ₁′又はｔ₂−
ｔ₁のＷ₀［sec］時間になる。

【００４０】そして、所定距離Ｌは予め設定され、時間
Ｗ₀，Ｗ₁，Ｗ₂ はＡ／Ｄ変換部７のデジタルデータか
ら、例えば、受波信号Ｓａ，Ｓｂそれぞれの立下りの時
刻ｔ₁′，ｔ₂ ′の差（ｔ₂′−ｔ₁′）及び受波信号Ｓ
ａ，Ｓｂそれぞれのハイレベルの時間（ｔ₁′−ｔ₁），
（ｔ₂′−ｔ₂）を計測して得られる。

【００４１】一方、平均車速Ｖはつぎの数１の式で示さ
れる。なお、式中の３．６は単位［ｍ／sec］ を単位
［km／ｈ］に変換する際の定数（＝３６００／１００
０）である。

【００４２】

【数１】 Ｖ［km／ｈ］＝Ｌ［ｍ］・３．６／Ｗ₀［sec］ ＝（Ｖ₁［km／ｈ］＋Ｖ₂［km／ｈ］）／２

【００４３】また、瞬時車速Ｖ₁ ，Ｖ₂ はつぎの数２の
２式で示される。

【００４４】

【数２】 Ｖ₁［km／ｈ］＝ｌ₁［ｍ］・３．６／Ｗ₁［sec］ Ｖ₂［km／ｈ］＝ｌ₂［ｍ］・３．６／Ｗ₂［sec］

【００４５】そして、数１，数２の式に基づき、つぎの
数３の式が得られる。

【００４６】

【数３】 Ｌ［ｍ］・３．６・２／Ｗ₀［sec］＝Ｖ₁［km／ｈ］＋Ｖ₂［km／ｈ］ ＝ｌ₁［ｍ］・３．６／Ｗ₁［sec］＋ｌ₂［ｍ］・３．６／Ｗ₂［sec］

【００４７】さらに、この数３の式からつぎの数４の式
が得られる。

【００４８】

【数４】Ｌ［ｍ］・２／Ｗ₀［sec］＝ｌ₁［ｍ］／Ｗ
₁［sec］＋ｌ₂［ｍ］／Ｗ₂［sec］

【００４９】そして、数４の式において、ｌ₁＝ｌ₂＝ｌ
とすると、車両３の車長ｌは、つぎの数５の式から求め
られて検出される。

【００５０】

【数５】ｌ［ｍ］＝Ｌ［ｍ］・２／Ｗ₀［sec］／（１／
Ｗ₁［sec］＋１／Ｗ₂［sec］）

【００５１】したがって、演算処理部８は車両３がセン
サ２ａ，２ｂを通過する毎に、設定された所定距離Ｌ及
び計測した時間Ｗ₀ ，Ｗ₁ ，Ｗ₂ に基づき、前記数５の
式の演算から車両３の車長ｌを求めて非接触に検出す
る。

【００５２】具体的には、演算処理部８が例えば図４，
図５の計測・識別処理プログラムにしたがって動作し、
車両３が地点Ａ，Ｂを通過する毎に、図４のステップＳ
₁〜Ｓ₈により時間Ｗ₁，Ｗ₂を計測する。

【００５３】なお、計測途中に何らかの異常が発生し、
センサ２ａ，２ｂの受波信号Ｓａが異常になると、図４
のステップＳ₉ ，Ｓ₁₀，Ｓ₁₁により検出時間のタイムア
ウトに基づいて計測を中断し、図５のステップＳ₁₂によ
り計測異常の通知を出力した後、ステップＳ₁₃により内
部のＷ₀ ，Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｖ，ｌのカウンタ等をクリアし
てつぎの車両３の計測に備える。

【００５４】一方、時間Ｗ₁，Ｗ₂を計測すると、図４の
ステップＳ₈ から図５のステップＳ ₁₄に移行し、ステッ
プＳ₁₄，Ｓ₁₅により時間Ｗ₀ 及び車速Ｖ，車長ｌを算出
して求める。

【００５５】さらに、ステップＳ₁₆により車長ｌと予め
設定した基準車長ｌ₀ とを比較し、ｌ≧ｌ₀であればス
テップＳ₁₇により大型に決定し、ｌ＜ｌ₀であればステ
ップＳ ₁₈により小型に決定し、車両３の大型／小型を識
別する。

【００５６】そして、この識別に基づき、大型であれば
ステップＳ₁₉，Ｓ₂₀により大型の台数カウンタを１カウ
ントアップするとともに算出した車速Ｖを大型について
の１分間の計測車速の１つとしてメモリ等に記憶し、小
型であればステップＳ₂₁，Ｓ ₂₂により小型の台数カウン
タを１カウントアップするとともに算出した車速Ｖを小
型についての１分間の計測車速の１つとしてメモリ等に
記憶する。

【００５７】つぎに、ステップＳ₁₃によりＷ₀，Ｗ₁，Ｗ
₂ ，Ｖ，ｌの計測，算出に用いたカウンタ等をクリアし
た後、ステップＳ₂₃により１分経過したか否かを判定
し、１分経過するまでは、このステップＳ₂₃から図４の
ステップＳ₁ に戻り、走行車両５の車長ｌを計測して大
型又は小型の台数カウンタの１カウントアップ及び計測
車速の記憶をくり返す。

【００５８】そして、１分経過すると、ステップＳ₂₃か
らステップＳ₂₄に移行し、このステップＳ₂₄とつぎのス
テップＳ₂₅とにより、この１分間に記憶した大型／小型
それぞれの計測車速の平均を算出し、この算出結果と大
型／小型の台数カウンタの値とに基づいて、この１分間
に監視ポイントを通過した走行車両５の大型／小型の列
の台数及び平均車速の情報を交通量の計測情報をして出
力する。

【００５９】さらに、この情報の出力後、ステップＳ₂₆
によりＷ₀，Ｗ₁，Ｗ₂ ，Ｖ，ｌのカウンタ及び大型／小
型の台数カウンタや計測車速のメモリ等をクリアし、演
算処理部８の内部をつぎの１分間の計測に備えるように
初期化し、この初期化後に図４のステップＳ₁に戻り、
つぎの１分間の計測を行う。

【００６０】以上の処理のくり返しにより、演算処理部
８は１分毎の交通量の計測情報を形成し、この計測情報
を図２の出力処理部９から表示処理部（図示せず）や情
報収集用の蓄積記憶部（図示せず）等に供給し、例え
ば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等のモニタ
表示装置（図示せず）に１分間隔の交通量のトレンドグ
ラフ等を表示する。

【００６１】また、例えばトンネル換気制御に適用する
ときは、前記交通量の計測情報がトンネル換気制御の計
測情報としてトンネル換気制御装置に伝送される。

【００６２】この場合、超音波センサ２ａ，２ｂを道路
１の一側に設置し、道路横断方向の超音波の送受波によ
り、車両３の識別等に必要な計測が行われるため、セン
サ２ａ，２ｂの設置に、道路の真上から路面に超音波を
出力して識別する場合のような大型構造物が不要であ
り、大規模な交通規制等を行う必要もなく、しかも、中
央分離帯がなくてもよく、設置工事やメンテナンスが極
めて簡単になり、設置場所の変更等も容易に行える。

【００６３】また、超音波センサ２ａ，２ｂの場合、車
両３の色は受波信号Ｓａ，Ｓｂに影響せず、超音波が一
定の広がりをもって伝播するため、車両３の外形状によ
らず、反射波が確実に受波され、しかも、雨や霧等の気
象条件の影響も受けないため、従来の光電センサを用い
た場合等の検出ミス（取りこぼし）が生じることもな
い。

【００６４】つぎに、２個のセンサ２ａ，２ｂを設置し
たため、センサ２ａ，２ｂに故障が発生したり、地点
Ａ，Ｂのいずれか一方に車両３が停車したりして、異常
な事態が発生すると、前記の検出時間のタイムアウトが
発生したり、時間Ｗ₁，Ｗ₂のいずれか一方が計測されな
かったり、時間Ｗ₁，Ｗ₂のいずれか一方が連続計測され
たりする。

【００６５】そして、図４のステップＳ₁の検出及びス
テップＳ₉，Ｓ₁₀，Ｓ₁₁の検出時間切れの判別により、
前記の異常な事態が発生したときには、ステップＳ₁₄以
降の処理が行われず、センサ２ａ，２ｂの故障や車両３
の停車等による誤識別が確実に防止される。

【００６６】ところで、前記したように超音波が一定の
広がりをもって伝播することから、受波信号Ｓａ，Ｓｂ
は、実際には図６の（ａ），（ｂ）に示すように、それ
ぞれ、センサ２ａ，２ｂの送受波応答の感度幅に依存し
た立上り，立下りの時間誤差ε，ε′（ε，ε′＞０又
は０＜ε，ε′）を含み、この時間誤差ε，ε′はセン
サ２ａ，２ｂの特性等によって正又は負になる。

【００６７】そして、時間誤差ε＋ε′がセンサ２ａ，
２ｂの感度幅の時間誤差ΔＷであり、この誤差ΔＷ（＝
ε＋ε′）は、車速に依存しない一定の時間誤差又は車
速Ｖ ₁，Ｖ₂に応じて変化する時間誤差であり、長さに換
算すると、通常、０．５ｍ〜１．０ｍ程度である。

【００６８】そして、誤差ΔＷが計測された時間Ｗ₁，
Ｗ₂に含まれ、図６の（ａ），（ｂ）においては、時間
Ｗ₁，Ｗ₂が車長ｌ₁，ｌ₂に即した真の時間Ｗ₁′，Ｗ₂′
と誤差ΔＷとを加算した時間Ｗ₁＝Ｗ₁′＋ΔＷ，Ｗ₂＝
Ｗ₂′＋ΔＷになる。

【００６９】なお、センサ２ａ，２ｂの特性等によって
は、Ｗ₁＝Ｗ₁′−ΔＷ，Ｗ₂＝Ｗ₂′―ΔＷになり、ΔＷ
の正，負等は事前の実験等で確められる。

【００７０】そして、識別精度の向上等を図るため、本
形態では、実際には予め設定した一定の時間、又は基準
の時間誤差ΔＷ₀ に数２の式の速度Ｖ₁，Ｖ₂に応じた乗
率α（０＜α）を乗算した時間からなる時間誤差ΔＷに
基づき、図５のステップＳ₁₅において、計測された時間
Ｗ₁，Ｗ₂から誤差ΔＷを加減算して真の時間Ｗ₁ ′，Ｗ
₂ ′を求め、この時間Ｗ₁′，Ｗ₂′を数５の式のＷ₁，
Ｗ₂に代入して真の車長ｌ′を求める。

【００７１】さらに、車長ｌ′と基準車長ｌ₀とを比較
して車両３の種別を識別する。したがって、超音波の特
性によらず、車両３の大型／小型の識別が極めて精度よ
く行われる。

【００７２】（第２の形態）つぎに、車両の追いつき、
追い越しが発生する２車線の道路に適用した第２の形態
について、図７〜図１３を参照して説明する。まず、図
１のような１車線の道路１でなく、例えば図７の平面図
に示す２車線Ｒ₁，Ｒ₂の道路１０においては、前記第１
の形態の計測，識別のみではつぎのような問題が生じ
る。なお、図７において、図１と同一符号は、同一又は
相当するものを示す。

【００７３】すなわち、図７において、センサ２ａ，２
ｂの有効送受波距離（超音波反応距離）を、道路１０の
一側から２車線Ｒ₁，Ｒ₂をカバーする距離に設定し、２
車線Ｒ₁，Ｒ₂のいずれを走行する車両３についても、第
１の形態と同様にして計測・識別しようとすると、セン
サ２ａ，２ｂ間を２車線Ｒ₁，Ｒ₂の２台の車両３ａ，３
ｂが並走する並走状態時、この並走状態と１台の車両の
単独走行状態とを区別することができないため、並走す
る２台の車両３ａ，３ｂの大型／小型を識別することが
できない。

【００７４】また、超音波センサ２ａ，２ｂ間を、２車
線Ｒ₁，Ｒ₂の車両３ａ，３ｂが追いつき・追い越しの走
行状態で通過する場合、例えば追いつきであれば、手前
の地点Ａでは２台の車両３ａ，３ｂがずれた状態で不連
続に通過するが、先の地点Ｂでは２台の車両３ａ，３ｂ
が並走状態で連続的に通過し、このとき、センサ２ａの
受波信号Ｓａは車両３ａ，３ｂの通過毎に断続して車両
３ａ，３ｂ毎に波形分離した２パルスの信号になるが、
センサ２ｂの受波信号Ｓｂは断続せず、単一パルス信号
になる。また、追い越しであれば、追いつきとは地点
Ａ，Ｂを逆にした状態が生じる。

【００７５】そのため、追いつき，追い越しの走行状態
時も並走状態時と同様、２車線Ｒ1，Ｒ2 を走行する２
台の車両３ａ，３ｂの大型／小型の車種を識別すること
ができない問題が生じる。

【００７６】そこで、この形態においては、本体処理装
置５の演算処理部８において、単独走行，並走，追いつ
き・追い越しの走行状態を判別して２台の車両３ａ，３
ｂの大型／小型の車種識別を行うため、第１の形態の
（ii）の手段として、つぎの（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）の手段を備える。

【００７７】（ａ）前記数５の式と同様のつぎの数６の
式から走行車両の推定車長ｌ_X を算出する手段

【００７８】

【数６】ｌ_X＝Ｌ・２／Ｗ₀／（１／Ｗ₁＋１／Ｗ₂）

【００７９】（ｂ）推定車長ｌ_X と時間Ｗ₁，Ｗ₂とによ
り地点Ａ，Ｂでの車速Ｖ₁，Ｖ₂を算出し，両車速Ｖ₁，
Ｖ₂の平均車速Ｖを算出する手段 （ｃ）Ｗ₁−Ｗ₂≧δ（δは後述のサンプリング誤差定
数）になる加速判定時、加速状態の単独走行（単独加速
走行）とみなして地点Ｂでの上限車速Ｖ_U を算出し，Ｗ
₂−Ｗ₁≧δになる減速判定時、減速状態の単独走行（単
独減速走行）とみなして地点Ａでの上限車速Ｖ_D を算出
する手段。 （ｄ）Ｗ₁−Ｗ₂≧δかつＶ₂＞Ｖ_U又はＷ₂−Ｗ₁≧δかつ
Ｖ₁＞Ｖ_Dのときに２車線Ｒ₁，Ｒ₂の車両３ａ，３ｂが並
走状態で両地点Ａ，Ｂを通過したことを検出し、時間Ｗ
₁ ，Ｗ₂ と車速Ｖ₁，Ｖ₂とにより地点Ａ，Ｂそれぞれで
の並走車長を算出し、両並走車長と大型／小型の基準車
長との比較により並走する２台の車両３ａ，３ｂの大型
／小型を識別する手段 （ｅ）センサ２ａ，２ｂの少なくともいずれか一方の受
波信号Ｓａ又はＳｂが一定の時間以下の短い間隔で断続
するときに、２車線Ｒ₁，Ｒ₂の車両３ａ，３ｂが追いつ
き・追い越しの走行状態で地点Ａ，Ｂを通過したことを
検出し、センサ２ａ，２ｂの一方の受波信号Ｓａ又はＳ
ｂの前記断続により得られた２パルスの時間の比でセン
サ２ａ，２ｂの他方の単一パルスの受波信号Ｓａ又はＳ
ｂを車両通過時間相当の２パルスに分割し、受波信号Ｓ
ａの２パルスそれぞれの信号幅の時間Ｗ₁₁，Ｗ₁₂と、受
波信号Ｓｂの２パルスそれぞれの信号幅の時間Ｗ₂₁，Ｗ
₂₂と、所定距離Ｌ及び両センサ２ａ，２ｂの車両通過時
間差Ｗ₀ とに基づき、時間Ｗ₁₁，Ｗ₁₂，Ｗ₀の組合せ
と、時間Ｗ₂₁，Ｗ₂₂，Ｗ₀の組合せとから、２車線Ｒ₁，
Ｒ₂の車両３ａ，３ｂそれぞれの車長を算出し、算出し
た両車長と大型／小型の基準車長との比較により、追い
つき・追い越しの走行状態で走行する２台の車両３ａ，
３ｂの大型／小型を識別する手段

【００８０】つぎに、演算処理部８の具体的な処理につ
いて説明する。まず、２車線Ｒ1，Ｒ2のいずれか一方を
１台の車両，例えば車両３ａが単独走行する場合につい
て説明する。図８の（ａ）に示すように、車両３ａの計
測地点Ａでの車長，車速（瞬時車速）をｌ_1a［ｍ］，Ｖ
₁ ［km／ｈ］とし、地点Ｂでの車長，車速（瞬時車速）
をｌ _2a［ｍ］，Ｖ₂ ［km／ｈ］とし、地点Ａ，Ｂ間の平
均車速をＶ［km／ｈ］とする。

【００８１】また、図８の（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、車両３ａが地点Ａ，Ｂに到達してセンサ２ａ，２ｂ
が反射超音波を受波し始める時刻（入時刻）をｔ_1a，ｔ
_2aとし、車両３が地点Ａ，Ｂを通過し終わる時刻（出時
刻）をｔ_1a′，ｔ_2a′とする。

【００８２】このとき、センサ２ａの受波信号Ｓａは図
８の（ｂ）の波形に示すように、車両３ａ地点Ａを通過
する時間Ｗ₁ （＝ｔ_1a′−ｔ_1a）［sec］ にハイレベル
になり、同様に、センサ２ｂの受波信号Ｓｂは図８の
（ｃ） の波形に示すように、車両３ａが地点Ｂを通過
する時間Ｗ₂ （＝ｔ_2a′−ｔ_2a）［sec］ にハイレベル
になり、いずれも単一パルスである。

【００８３】また、車両３ａが地点Ａ，Ｂを通過するタ
イミングの差の時間Ｗ₀ はｔ_2a′−ｔ_1a′又はｔ_2a−ｔ
_1aである。

【００８４】そして、車両３ａの平均車速Ｖは前記数１
の式から求まり、車速Ｖ₁，Ｖ₂は、地点Ａ，Ｂで検出さ
れる車長ｌ_1a，ｌ_2aに基づき、前記数２の式に相当する
つぎの数７の２式で示される。

【００８５】

【数７】Ｖ₁［km／ｈ］＝ｌ_1a・３．６／Ｗ₁ Ｖ₂［km／ｈ］＝ｌ_2a・３．６／Ｗ₂

【００８６】そして、数１，数７の式に基づき、つぎの
数８の式が得られる。

【００８７】

【数８】Ｌ・３．６・２／Ｗ₀＝Ｖ₁＋Ｖ₂＝ｌ_1a・３．
６／Ｗ₁＋ｌ_2a・３．６／Ｗ₂

【００８８】さらに、この数８の式から、前記数４の式
に相当するつぎの数９の式が得られる。

【００８９】

【数９】Ｌ・２Ｗ₀＝ｌ_1a／Ｗ₁＋ｌ_2a／Ｗ₂

【００９０】そして、車両３ａの単独走行であることか
ら、数９の式において、ｌ_1a＝ｌ_2a＝ｌ_Xとすると、車
両３ａの推定車長ｌ_Xが、前記数６の式から求まる。

【００９１】そして、推定車長ｌ_Xが求まると、この車
長ｌ_Xと大型／小型の基準車長とを比較して大型／小型
の車種識別を行う。

【００９２】なお、大型／小型の基準車長は、後述の追
いつき・追い越しの走行状態の検出も考慮して、小型車
両の最短，最長の基準車長Ｓmin［ｍ］，Ｓmax［ｍ］及
び大型車両の最短，最長の基準車長Ｌmin［ｍ］，Ｌmax
［ｍ］とからなり、Ｓmin ＜Ｓmax＜Ｌmin＜Ｌmaxであ
る。

【００９３】また、推定車長ｌ_X に含まれる時間Ｗ₁，
Ｗ₂のサンプリング誤差を考慮し、平均車速Ｖとサンプ
リング誤差定数δ［sec］（δ≧０） とに基づき、つぎ
の数１０の式の誤差調整長さΔｌ［ｍ］を算出する。

【００９４】

【数１０】Δｌ［ｍ］＝（Ｖ／３．６）・δ

【００９５】そして、受波信号Ｓａ，Ｓｂが共に単一パ
ルスになる単独走行の場合は、推定車長ｌ_Xと基準車長
Ｌminとを比較し、ｌ_X≧Ｌminであれば大型と識別し、
ｌ_X ＜Ｌminであれば小型と識別する。

【００９６】つぎに、並走状態で２台の車両３ａ，３ｂ
が走行する場合について説明する。この場合は図９の
（ａ）に示すように並走状態で走行する２台の車両３
ａ，３ｂがセンサ２ａ，２ｂにより車長ｌ_1b［ｍ］，ｌ
_2b［ｍ］それぞれの１台の車両として検出され、車両３
ａ，３ｂの入時刻をｔ_1b，ｔ_2b，出時刻をｔ_1b′，
ｔ_2b′とすると、センサ２ａ，２ｂの受波信号Ｓａ，Ｓ
ｂは、同図の（ｂ），（ｃ）に示すように時間Ｗ₁［se
c］，Ｗ₂［sec］がＷ₁＝ｔ_1b′−ｔ_1b，Ｗ₂＝ｔ_2b′−
ｔ_2bになる。

【００９７】そして、この信号レベルの変化が１台の車
両の単独走行で生じたとし、その推定車長ｌ_X と時間Ｗ
₁ ，Ｗ₂ とに基づき、地点Ａ，Ｂでの車速Ｖ₁ ，Ｖ₂ 及
び平均車速Ｖを数７の２式に相当するつぎの数１１の２
式及び数１２の式から求める。

【００９８】

【数１１】Ｖ₁［km／ｈ］＝ｌ_X・３．６／Ｗ₁ Ｖ₂［km／ｈ］＝ｌ_X・３．６／Ｗ₂

【００９９】

【数１２】Ｖ［km／ｈ］＝｛ｌ_X・３．６／Ｗ₁＋ｌ_X・
３．６／Ｗ₂｝／２

【０１００】一方、距離Ｌの地点Ａ，Ｂ間を１台の車両
が限界加速状態，限界減速状態で走行する場合、種々の
実験等から、その走行距離と車速との関係を示す加減速
特性は図１０の実線Ａｃ，Ｂｋに示すようになる。

【０１０１】この図１０の加減速特性で地点Ａ，Ｂ間を
走行する車両は、その車速をＶｘ［km／ｈ］とすると、
この車速Ｖｘに対する加速特性走行距離Ｌ_U ［ｍ］，減
速特性走行距離Ｌ_D ［ｍ］はつぎの数１３，数１４の２
式それぞれで示される。

【０１０２】なお、式中のａは予想される最高車速に相
当する定数、ｂ，ｃは加速，減速の変化特性（傾き）を
示す定数、Ｌｎは自然対数を示す演算子である。

【０１０３】

【数１３】Ｌ_U［ｍ］＝−ｂ・Ｌｎ（１−Ｖｘ／ａ）

【０１０４】

【数１４】Ｌ_D［ｍ］＝ｃ・Ｌｎ（１−Ｖｘ／ａ）＋ａ

【０１０５】さらに、限界加速状態で単独走行するとき
は、地点Ｂで最も速く、上限車速Ｖ _U ［km／ｈ］にな
り、限界減速状態で単独走行するときは、地点Ａで最も
速く、上限車速Ｖ_D［km／ｈ］になる。そして、数１３
の式に基づき、上限車速Ｖ_Uは、つぎの数１５の式から
求まる。

【０１０６】

【数１５】Ｖ_U［km／ｈ］＝ａ・［１−ｅｘｐ｛−（Ｌ_U
＋Ｌ／２）／ｂ］

【０１０７】但し、ａ≦Ｖ_Uになってしまうときは、ａ
＝Ｖ_U＋β₁，（β₁は上限補正用の正定数）に再設定し
て上限車速Ｖ_Uを求める。また、数１４の式に基づき、
上限車速度Ｖ_Dは、つぎの数１６の式から求まる。

【０１０８】

【数１６】Ｖ_D［km／ｈ］＝ａ・［１−ｅｘｐ｛（Ｌ_D
−ａ−Ｌ／２）／ｃ｝］

【０１０９】但し、ａ≦Ｖ_Dになってしまうときは、ａ
＝Ｖ_D＋β₂，（β₂は上限補正用の正定数）に再設定し
て上限車速Ｖ_Dを求める。

【０１１０】ところで、時間Ｗ₁，Ｗ₂は、前記のサンプ
リング誤差定数δを考慮すると、加速走行時にＷ₁−Ｗ₂
≧δになり、減速走行時にＷ₂−Ｗ₁≧δになる。

【０１１１】なお、簡単には、δ＝０として、加速走行
時にＷ₁≧Ｗ₂，減速走行時にＷ₂≧Ｗ₂になる。

【０１１２】そして、単独走行であれば、Ｗ₁−Ｗ₂≧δ
の加速走行時、平均車速Ｖは上限車速Ｖ_U以下になり、
Ｗ₂−Ｗ₁≧δの減速走行時、平均車速Ｖは上限車速Ｖ_D
以下になる。

【０１１３】したがって、Ｗ₁−Ｗ₂≧δかつＶ＞Ｖ_U又
はＷ₂−Ｗ₁≧δかつＶ＞Ｖ_Dになるときは、追いつきで
も追い越しでもないことから、２車線Ｒ1，Ｒ2の２台の
車両３ａ，３ｂが並走状態で地点Ａ，Ｂを通過したこと
を検出する。

【０１１４】そして、この並走状態を検出したときは、
時間Ｗ₁，Ｗ₂と車速Ｖ₁，Ｖ₂とにより、地点Ａ，Ｂでの
並走車長ｌ_1b（＝Ｖ₁ ／３．６・Ｗ_1b），ｌ_2b（＝Ｖ₂
／３．６・Ｗ_2b）を算出する。

【０１１５】さらに、並走車長ｌ_1b，ｌ_2bと大型／小型
の基準車長Ｌmin，Ｓmax，Ｓmin とに基づき、つぎの
（イ），（ロ），（ハ）の判別条件から並走する２台の
車種の組合せを判別して検出する。

【０１１６】（イ）ｌ_1b｛＝（Ｖ₁／３．６）・Ｗ₁｝＞
（Ｌmin＋Ｓmin−Δｌ）かつｌ_2b｛＝（Ｖ₂／３．６）
・Ｗ₂｝＞（Ｌmin＋Ｓmin−Δｌ）であれば、２台とも
大型車である。 （ロ）ｌ_1b｛＝（Ｖ₁／３．６）・Ｗ₁｝＞（Ｓmax＋Ｓm
in−Δｌ）かつｌ_2b｛＝（Ｖ₂／３．６）・Ｗ₂｝＞（Ｓ
max＋Ｓmin−Δｌ），｛但しｌ_1b，ｌ_2b＜（２Ｌmin −
Δｌ）｝であれば、大型車１台と小型車１台である。 （ハ）ｌ_1b｛＝（Ｖ₁／３．６）・Ｗ₁｝≧（Ｓmax −Δ
ｌ）かつｌ_2b｛＝（Ｖ₂／３．６）・Ｗ₂ ｝≧（Ｓmax
−Δｌ），｛但しｌ₁，ｌ₂＜（Ｌmin＋Ｓmax−Δｌ）｝
であれば、２台とも小型車である。

【０１１７】つぎに、２車線Ｒ₁，Ｒ₂の車両３ａ，３ｂ
が追いつき・追い越しの走行状態で走行する場合につい
て説明する。まず、追いつきの場合は図１１の（ａ）に
示すように、地点Ａを、先行の車両３ａ，この車両３ａ
より速い後行の車両３ｂが間隔をあけて順に通過し、そ
の後、先行の車両３ａに後行の車両３ｂが追いつき、地
点Ｂを両車両３ａ，３ｂが並走状態で通過する。

【０１１８】このとき、センサ２ａの受波信号Ｓａは図
１１の（ｂ）に示すように、先行の車両３ａの入時刻ｔ
_11cから出時刻ｔ_11c′までの時間Ｗ₁₁［sec］ ，後行の
車両３ｄの入時刻ｔ_12cから出時刻ｔ_12c′までの時間Ｗ
₁₂［sec］ にハイレベルになり、センサ２ｂの受波信号
Ｓｂは同図の（ｃ）に示すように、両車両３ａ，３ｂの
並走状態の入時刻ｔ_2cから出時刻ｔ_2c′までの時間Ｗ₂
［sec］にハイレベルになる。

【０１１９】また、追い越しの場合はつぎの２つのケー
スがある。第１のケースは図１２の（ａ）に示すよう
に、地点Ａを先行の車両３ａ，後行の車両３ｂが並走状
態で通過し、その後、車両３ｂが車両３ａを追い越し、
この車両３ｂが第２の地点Ｂを通過した後、車両３ａが
同地点Ｂを通過する場合である。

【０１２０】このとき、センサ２ａの受波信号Ｓａは図
１２の（ｂ）に示すようにひとかたまりの車両の入時刻
ｔ_1dから出時刻ｔ_1d′までの時間Ｗ₁ ［sec］ にハイレ
ベルになり、センサ２ｂの受波信号２ｂは同図の（ｃ）
に示すように車両３ｂの入時刻ｔ_21d から出時刻
ｔ_21d′までの時間Ｗ₂₁［sec］ 及び車両３ａの入時刻
ｔ_22dから出時刻ｔ_22d ′までの時間Ｗ₂₂［sec］にハイ
レベルになる。

【０１２１】第２のケースは図１３の（ａ）に示すよう
に、地点Ａを先行の車両３ａ，後行の車両３ｂが順に通
過し、その後、車両３ｂが車両３ａを追い越し、車両３
ｂが地点Ｂを通過した後、車両３ａが同地点Ｂを通過す
るケースである。

【０１２２】このとき、センサ２ａの受波信号Ｓａは図
１３の（ｂ）に示すように、先行の車両３ａの入時刻ｔ
_11eから出時刻ｔ_11e′の時間Ｗ₁₁［sec］ ，後行の車両
３ｂの入時刻ｔ_12eから出時刻ｔ_12e′の時間Ｗ₁₂［se
c］ にハイレベルになり、センサ２ｂの受波信号Ｓｂは
同図の（ｃ）に示すように、車両３ａの入時刻ｔ_21eか
ら出時刻ｔ_21e′の時間Ｗ₂₁［sec］，車両３ｂの入時刻
ｔ_22eから出時刻ｔ_22e′の時間Ｗ₂₂［sec］にハイレベ
ルになる。

【０１２３】ところで、両地点Ａ，Ｂ間を１台の車両が
限界加速（最大加速），限界減速（最大減速）の加減速
状態で走行する場合、その走行距離に対する車速特性は
前記したように図１０の実線Ａｃ，Ｂｋに示すようにな
る。

【０１２４】そして、追いつき・追い越し可能な車速差
を求めるため、地点Ａを同じ車速で通過した２台の車両
の一方（先行車両）が限界減速で減速走行し、他方（後
行車両）が限界加速で加速走行したとする。

【０１２５】このとき、図１０の実線Ｂｋに基づく減速
特性走行距離Ｌ_D ［ｍ］は前記数１４の式で表され、そ
の車速Ｖｘについての平均車速Ｖはつぎの数１７の式か
ら求まり、この車速Ｖは地点Ａ，Ｂの中間地点（Ｌ_D ＝
Ｌ／２）の車速に相当するものである。

【０１２６】

【数１７】Ｖ［km／ｈ］＝ａ′・［１−ｅｘｐ｛Ｌ_D−
ａ′）／ｃ′｝］

【０１２７】なお、式中のａ′，ｃ′は数１４の式の
ａ，ｃに相当する定数である。そして、減速走行時は地
点Ａで最も速く、その車速を減速側の上限車速Ｖ_D1［km
／ｈ］とすると、この上限車速Ｖ_D1はつぎの数１８の式
で表される。

【０１２８】

【数１８】Ｖ_D1［km／ｈ］＝ａ′・［１−ｅｘｐ｛（Ｌ
_D−ａ′−Ｌ／２）／ｃ′）｝］

【０１２９】また、減速走行時は地点Ｂで最も遅く、そ
の車速を下限車速Ｖ_D2［km／ｈ］とすると、この下限車
速Ｖ_D2はつぎの数１９の式で表される。

【０１３０】

【数１９】Ｖ_D2［km／ｈ］＝ａ′・［１−ｅｘｐ｛（Ｌ
_D−ａ′＋Ｌ／２）／ｃ′｝］

【０１３１】一方、追いつき・追い越しの始点である地
点Ａでは減速走行する車両と加速走行する車両の車速が
等しく、この地点Ａでの加速走行する車両の車速を加速
側の下限車速Ｖ_U1［km／ｈ］とすると、この下限車速Ｖ
_U1は上限車速Ｖ_D1に等しく、Ｖ_U1［km／ｈ］＝Ｖ_D1であ
る。

【０１３２】また、図１０の実線Ａｃに基づく加速走行
距離Ｌ_U ［ｍ］は、つぎの数２０の式で表される。な
お、式中のＬｎは自然対数を示す演算子である。

【０１３３】

【数２０】 Ｌ_U［ｍ］＝−ｂ′・Ｌｎ（１−Ｖ_D1／ａ′）

【０１３４】そして、地点Ｂでの加速走行する車両の車
速を加速側の上限車速Ｖ_U2［km／ｈ］とすると、この上
限車速Ｖ_U2は、数２０の式に基づき、つぎの数２１の式
で表される。

【０１３５】

【数２１】Ｖ_U2［km／ｈ］＝ａ′・［１−ｅｘｐ｛−
（Ｌ_U＋Ｌ）／ｂ′｝］

【０１３６】但し、ａ′≦Ｖ_U1になってしまうときは
ａ′＝Ｖ_U1＋β′，（β′は上限補正係数）に補正す
る。

【０１３７】つぎに、等加速走行又は等減速走行の場
合、初速をＶ₁［km／ｈ］，終速をＶ₂［km／ｈ］とする
と、一般に、ｔ［sec］ 間の走行距離Ｌ_t ［ｍ］は、つ
ぎの数２２の式から求まる。

【０１３８】

【数２２】Ｌ_t［ｍ］＝（Ｖ₁ ／３．６）・ｔ＋（１／
２）・｛（Ｖ₂ ／３．６−Ｖ₁ ／３．６）／ｔ｝・ｔ²

【０１３９】また、ｔ［sec］はつぎの数２３の式から
求まる。

【０１４０】

【数２３】ｔ［sec］＝Ｌ_t・３．６／｛Ｖ₁ ＋（１／
２）・（Ｖ₁ −Ｖ₂ ）｝

【０１４１】そして、地点Ａ，Ｂ間の距離Ｌ［ｍ］を一
方の車両が限界加速状態で走行する所要時間と、同じ距
離Ｌ［ｍ］を他方の車両が限界減速状態で走行する所要
時間との時間差が、追いつき・追い越し可能な限界車速
に相当する時間になり、この時間を遅れ判定時間Ｄｔｙ
［sec］ とすると、この遅れ判定時間Ｄｔｙはつぎの数
２４の式で表される。

【０１４２】

【数２４】Ｄｔｙ［sec］＝Ｌ・３．６・［１／｛Ｖ_D1
＋（Ｖ_D2−Ｖ_D1）／２｝−１／｛Ｖ_U1＋（Ｖ_U2−Ｖ_U1）
／２｝］

【０１４３】そして、図１１の追いつきの場合は、同図
の（ｂ）の地点Ａでの時間Ｗ₁₁，Ｗ ₁₂の立下りの差，す
なわち２台の通過時間差（ｔ_12c′−ｔ_11c′＝）ＷΔｃ
［sec］ がＷΔｃ≦Ｄｔｙでなければならない。

【０１４４】また、図１２の追い越しの場合は、同図の
（ｃ）の地点Ｂの時間Ｗ₂₁，Ｗ₂₂の立下りの差，すなわ
ち２台の通過時間差（ｔ_22d′−ｔ_21d′＝）ＷΔｄ［se
c］がＷΔｃ≦Ｄｔｙでなければならない。

【０１４５】さらに、図１３の追い越しの場合は、同図
の（ｂ）のＷΔｃ≦Ｄｔｙかつ同図の（ｃ）のＷΔｄ≦
Ｄｔｙでなければならず、しかも、時間Ｗ₁₁，Ｗ₁₂，Ｗ
₂₁，Ｗ₂₂ がＷ₁₁＞Ｗ₁₂かつＷ₂₁＜Ｗ₂₂又はＷ₁₁＜Ｗ₁₂
かつＷ₂₁＞Ｗ₂₂でなければならない。

【０１４６】したがって、センサ２ａ，２ｂの受波信号
Ｓａ，Ｓｂのいずれか一方がＷΔｃ≦Ｄｔｙ又はＷΔｄ
≦Ｄｔｙを満足する間隔で断続して２パルスの信号にな
るときには、２台の車両３ａ，３ｂが追いつき・追い越
しの走行状態で光電センサ２ａ，２ｂを通過したことを
検出する。

【０１４７】このとき、ＷΔｃ≦Ｄｔｙのみを満足すれ
ば図１１の追いつきの走行状態であると判別し、ＷΔｃ
≦Ｄｔｙのみを満足すれば図１２の追い越しの走行状態
であると判別し、ＷΔｃ≦ＤｔｙかつＷΔｄ≦Ｄｔｙで
あってＷ₁₁＞Ｗ₁₂かつＷ₂₁＜Ｗ₂₂又はＷ₁₁＜Ｗ₁₂かつＷ
₂₁＞Ｗ₂₂であれば図１３の追い越しの走行状態であると
識別する。

【０１４８】そして、ＷΔｃ≦Ｄｔｙの図１１の追いつ
きの判別時は、センサ２ａの受波信号Ｓａの２パルス信
号の時間Ｗ₁₁，Ｗ₁₂の比に応じて、センサ２ｂの受波信
号２ｂの時間Ｗ₂ を、つぎの数２５の２式に示す２パル
ス信号の時間Ｗ₂₁，Ｗ₂₂に分割する。

【０１４９】

【数２５】 Ｗ₂₁［sec］＝Ｗ₂ ・｛Ｗ₁₁／（Ｗ₁₁＋Ｗ₁₂）｝ Ｗ₂₂［sec］＝Ｗ₂ ・｛Ｗ₁₂／（Ｗ₁₁＋Ｗ₁₂）｝

【０１５０】さらに、時間ＷΔｃの中間の時刻ｔｍから
ｔ_2C′までの時間（ｔ_2c′−ｔｍ）を、１台の車両とみ
たときのセンサ２ａ，２ｂの受波信号Ｓａ，Ｓｂの信号
遅れ時間Ｗ₀ ［sec］とする。

【０１５１】そして、時間Ｗ₁₁とＷ₁₂，Ｗ₁₂とＷ₂₂をそ
れぞれ数６の式のＷ₁とＷ₂に代入し、同式のＷ₀ に時間
（ｔ_2C′−ｔｍ）を代入して同式から２台の車両３ａ，
３ｂの個別の推定車長ｌ_X＝ｌ_Xa［ｍ］，ｌ_Xb［ｍ］を
求める。

【０１５２】つぎに、ＷΔｄ≦Ｄｔｙの図１２の追い越
しの判別時は、センサ２ｂの受波信号Ｓｂの時間Ｗ21，
Ｗ22の比に応じて、センサ２ａの受波信号Ｓａの時間Ｗ
₁ を、つぎの数２６の２式に示す２時間Ｗ₁₁，Ｗ₁₂に分
割する。

【０１５３】

【数２６】 Ｗ₁₁［sec］＝Ｗ₁・｛Ｗ₂₁／（Ｗ₂₁＋Ｗ₂₂）｝ Ｗ₁₂［sec］＝Ｗ₁・｛Ｗ₂₂／（Ｗ₂₁＋Ｗ₂₂）｝

【０１５４】さらに、時刻ｔ_1d′から時間ＷΔｄの中間
時刻ｔｎまでの時間（ｔｎ−ｔ_1d′）をセンサ２ａ，２
ｂの受波信号Ｓａ，Ｓｂの信号遅れ時間Ｗ₀ ［sec］と
する。

【０１５５】そして、図１１の場合と同様にして数６の
式から２台の車両３ａ，３ｂの推定車長ｌ_X＝ｌ
_a［ｍ］，ｌ_b［ｍ］を求める。

【０１５６】つぎに、図１３の追い越しの判別時は、２
時間Ｗ₁₁とＷ₂₂，Ｗ₁₂とＷ₂₁を、数６の式の時間Ｗ₁ と
Ｗ₂ とし、かつ、時間ＷΔｃ，ＷΔｄの中間時刻ｔｍ，
ｔｎの時間差（ｔｎ−ｔｍ）を数６の式の時間Ｗ₀ とし
て同式から車両３ａ，３ｂの推定車長ｌ_X＝ｌ
_Xa［ｍ］，ｌ_Xb［ｍ］を求める。

【０１５７】そして、推定車長ｌ_Xa，ｌ_Xbをｌ_1b ，ｌ
_2b それぞれとして前記（イ），（ロ），（ハ）の判別
条件から２車線Ｒ1，Ｒ2の車両３ａ，３ｂの大型／小型
の組合せを特定して車両３ａ，３ｂの大型／小型を識別
する。

【０１５８】なお、これらの識別に基づき、第１の形態
と同様、大型／小型の台数及び平均車速も求める。

【０１５９】したがって、この形態の場合は、2車線
Ｒ₁，Ｒ₂の道路１０において、車両３ａ，３ｂが並走状
態及び追いつき、追い越しの走行状態で地点Ａ，Ｂを通
過するときにも、車両３ａ，３ｂの車長計測に基づき、
車両３ａ，３ｂの大型／小型を識別することができる。

【０１６０】そして、この形態の場合も道路１０の一側
に超音波センサ２ａ，２ｂを設置すればよいため、第１
の形態の場合と同様、設置工事等は極めて簡単であり、
しかも、車両３ａ，３ｂの色や外形状等に基づく検出ミ
スが生じることがない。

【０１６１】ところで、この形態においても超音波の特
性に基づく図６の（ａ），（ｂ）の時間誤差ε，ε′を
考慮する場合は、計測した時間Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₁₁，Ｗ₁₂，
Ｗ₂₁，Ｗ₂₂につき、誤差ΔＷを加減算して真の時間を求
め、これらの真の時間に基づいて各式の演算等を行えば
よい。

【０１６２】（第３の形態）つぎに、本発明の第３の形
態について、図１４，図１５を参照して説明する。前記
第１，第２の形態においては、道路１，１０の２地点
Ａ，Ｂの一側に超音波センサ２ａ，２ｂを設けて通過す
る車両３，３ａ，３ｂを検出したが、請求項２に対応す
るこの形態においては、図１４の平面図に示すように道
路１１の例えば等間隔Ｌの３地点α，β，γそれぞれの
一側に、超音波センサ２α，２β，２γを設置する。

【０１６３】そして、各センサ２α〜２γは第１，第２
の形態のセンサ２ａ，２ｂと同様にして車両３′の通過
を検出し、それぞれ受波信号Ｓα，Ｓβ，Ｓγを図１，
図７の本体処理装置５と同様のコンピュータ構成の本体
処理装置５′に伝送する。

【０１６４】この本体処理装置５′は図１５に示すよう
に、入力処理部６′，Ａ／Ｄ変換部７′，演算処理部
８′及び出力処理部９′を有し、これらは図１の本体処
理装置５の各部６，７，８，９に対応する。

【０１６５】そして、各センサ２α〜２γの受波信号Ｓ
α〜Ｓγが３チャンネルの入力処理部６′によりフィル
タ処理等されてＡ／Ｄ変換部７′に送られ、この変換部
７′によりそれぞれサンプリング周期τでサンプリング
してＡ／Ｄ変換される。

【０１６６】さらに、このＡ／Ｄ変換により形成された
各受波信号Ｓα〜Ｓγのデジタルデータがマイクロコン
ピュータの演算処理部８′に送られる。

【０１６７】この演算処理部８′は、コンピュータプロ
グラムによって形成されたつぎの（ｉ）′，（ii）′，
（iii）′，（iv）′の手段を有する。 （ｉ）′各地点α〜δのセンサ２α〜２γから選択され
て組合わされた各２地点αとβ，βとγ，γとαのセン
サ２αと２β，２βと２γ，２γと２α毎に、センサ２
αと２β，２βと２γ，２γと２αの受波信号ＳαとＳ
β，ＳβとＳγ，ＳγとＳαのレベル変化から、車両
３′の両地点αとβ，βとγ，γとαの通過タイミング
のずれ及び両地点αとβ，βとγ，γとαそれぞれの通
過時間を検出する手段 （ii）′各２地点αとβ，βとγ，γとαのセンサ２α
と２β，２βと２γ，２γと２α毎に、前記の通過タイ
ミングのずれ及び両地点αとβ，βとγ，γとαそれぞ
れの通過時間の検出結果と、各２地点αとβ，βとγ，
γとαのセンサ設置間隔Ｌとに基づき、走行する車両
３′の計測車長ｌα，ｌβ，ｌγを算出する手段 （iii）′各計測車長ｌα〜ｌγの平均により走行する
車両３′の検出車長ｌ′を決定してその大型／小型の車
種を識別する手段 （iv）′車種の識別に基づき、大型／小型の別に台数を
計測し、車速の平均を求める手段

【０１６８】そして、演算処理部８′が第１の形態の演
算処理部８と異なる点は、つぎの処理を行う点である。

【０１６９】すなわち、自動又は手動の２地点の選択に
より、３地点α〜γから選択された全ての組合わせの２
地点αとβ，βとα，αとγ又は設定された組合わせの
複数の２地点，例えば２地点αとβ，βとγが、演算処
理部８′に事前に設定される。

【０１７０】そして、例えば全ての組合わせの２地点α
とβ，βとγ，γとαが事前に設定された場合、演算処
理部８′は、各２センサ２αと２β，２βと２γ，２γ
と２αを、それぞれ第１の形態の２センサ２ａと２ｂと
して、前記数５の式の演算から、各２地点αとβ，βと
γ，γとα毎の計測車長ｌα，ｌβ，ｌγを算出する。

【０１７１】さらに、各計測車長ｌα，ｌβ，ｌγにつ
き、全ての平均，（ｌα＋ｌβ＋ｌγ）／３、又は極端
に異なる車長を除いた残りの計測車長の平均，例えば
（ｌα＋ｌβ）／２を算出し、算出した平均の車長を車
両３の検出車長ｌ^＊ として決定する。

【０１７２】そして、検出車長ｌ^＊と基準車長ｌ0との
比較から車両３′の大型／小型を識別し、大型／小型の
別の台数の計測や平均車速の演算を行う。

【０１７３】この場合、設置する超音波センサの数は多
くなるが、車長検出精度が向上し、識別精度等が著しく
向上する。

【０１７４】なお、設置する超音波センサの数を多くし
て計測車長を多くする程、その平均の信頼性が向上して
計測精度等が一層向上する。

【０１７５】また、前記形態では、各計測車長の単純平
均から検出車長ｌ^＊ を求めたが、検出車長ｌ^＊ は種々
の平均演算で求めてよく、例えばセンサの設置位置によ
る重み付け平均等で求めてもよい。

【０１７６】さらに、前記形態では１車線の道路１１の
場合に適用したが、第２の形態のような２車線の道路で
あって、並走状態及び追いつき、追い越しの通行状態が
生じる場合についても、３個以上の多数の超音波センサ
を設置することにより、前記と同様に識別精度等が向上
する。

【０１７７】ところで、前記各形態において、道路１，
１０，１１が対向車線のある対面通行路の場合には、セ
ンサ２ａ，２ｂ，２α〜２γが反射波を受波して受波信
号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓα〜Ｓγを出力し得る距離，すなわち
センサ２ａ，２ｂ，２α〜２γの有効送受波距離を、道
路の一側から対向車線の手前の車線までの距離に設定す
る。

【０１７８】具体的には、図１，図１４の道路１，１４
のような片側一車線の道路であれば、センサ２ａ，２
ｂ，２α〜２γの設置位置からその車線の中央（真中）
程度までの距離に設定し、図７の道路１０のような片側
２車線の道路であれば、センサ２ａ，２ｂの位置から中
央寄りの車線Ｒ２の中央程度までの距離に設定する。

【０１７９】このように設定すれば、対向車線の車両に
超音波センサが反応せず、誤検出が防止されて識別精度
の低下が防止される。

【０１８０】また、対向車線についても同様の識別を行
う場合は、道路の他側にも超音波センサを設置すればよ
く、このとき、車両走行方向からみれば、道路の他側が
一側になり、前記各形態と同様の識別が行える。

【０１８１】さらに、いたずら防止のために、超音波セ
ンサを容易に手が届かない高さに設置して斜め上方から
送受波するようにしてもよい。

【０１８２】そして、超音波センサの設置位置が沿道の
状態によって異なることから、前記の有効送受波距離は
実際には道路毎又は地点毎に異なる。

【０１８３】したがって、センサ２ａ，２ｂ，２α〜２
γには、反応距離調整機能付きの超音波距離センサを用
いることが好ましく、この調整機能付きのセンサは、例
えば、超音波の出力レベルを可変設定できるとともに一
定レベル以上の反射波のみを受波し、その出力レベルの
調整により、地点毎に、有効送受波距離を、沿道や車線
数に応じた最適な距離に調整して設定することができ
る。

【０１８４】つぎに、前記各形態では１車線又は２車線
の道路に適用したが、３車線以上の多車線の一方通行又
は対面通行の道路にも本発明は同様に適用することがで
きる。

【０１８５】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、請求項１の場合は、超音波センサ２ａ，２ｂ
が道路１，１０の２地点Ａ，Ｂの一側に設置されてそれ
ぞれ道路１，１０の他側方向（道路横断方向）に超音波
を出力して車両３，３ａ，３ｂを検出する。

【０１８６】この場合、道路の真上から超音波を出力す
る従来装置の支持ポールやアーム等の大型構造物に超音
波ヘッドを取付ける大がかりな設置工事が不要であり、
センサ２ａ，２ｂを道路１，１０の一側に設置すればよ
いため、設置工事やメンテナンスの際に交通規制等を行
う必要がなく、中央分離帯のない場合にも設置が容易で
あり、超音波センサ２ａ，２ｂの設置が極めて容易に行
え、しかも、設置後のセンサ２ａ，２ｂのメンテナンス
や移動等も容易に行うことができる。

【０１８７】また、両地点Ａ，Ｂのセンサ２ａ，２ｂ
は、車両３，３ａ，３ｂが通過して反射された超音波を
受波し、走行する車両３，３ａ，３ｂが通過する間に通
過時間の幅の受波信号を出力し、両センサは設置地点が
異なり、車両の通過タイミングにずれがあり、このずれ
に応じて受波信号の出力タイミングがずれる。

【０１８８】そして、両センサ２ａ，２ｂの地点Ａ，Ｂ
を車両３，３ａ，３ｂが通過するタイミングのずれＷ₀
と、両センサ２ａ，２ｂそれぞれの車両通過時間Ｗ₁，
Ｗ₂と、センサ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌとに基づき、演
算によって車長ｌ，ｌａ，ｌｂを検出してその大型／小
型を識別することができる。

【０１８９】この場合、センサ２ａ，２ｂは超音波が車
両３，３ａ，３ｂの色の影響を受けず、また、一定の広
がりをもって伝播し、車両３，３ａ，３ｂの外形状によ
らず反射波が確実に受波され、さらに、雨や霧等の気象
条件の影響も受けることがない。

【０１９０】したがって、設置等が極めて安価かつ容易
に行え、しかも、従来の光電センサを用いた場合より著
しく精度よく、車両３，３ａ，３ｂの識別を行うことが
できる。

【０１９１】つぎに、請求項２の場合は、道路１１の３
地点以上の多地点α，β，γから選択されて組合わされ
た各２地点αとβ，βとγ，γとαの超音波センサ２α
と２β，２βと２γ，２γと２αの受波信号に基づき、
請求項１の場合と同様にして計測車長が求められ、これ
らの計測車長を平均して走行する車両の検出車長が決定
され、この検出車長に基づいて大型／小型の車種の識別
が行われる。

【０１９２】したがって、道路１１の沿道方向の一側に
設ける超音波センサの数は請求項１より多くなるが、そ
れらの設置工事やメンテナンス等は、上方から車道に超
音波を出力する従来装置より容易である。

【０１９３】そして、複数の計測車長を平均して走行車
両の検出車長を求めるため、請求項１の場合より、識別
性能が一層向上する。

【０１９４】そして、道路１，１０，１１が対面通行路
のときは、各超音波センサ２ａ，２ｂ，２α〜２γの超
音波の有効送受波距離を、道路１，１０，１１の一側か
ら対向車線の手前までの距離に設定することにより、一
方向に走行する車両３，３′，３ａ，３ｂについてのみ
車長を求めて車種を識別することができる。

【０１９５】また、超音波センサ２ａ，２ｂ，２α〜２
γは、一般に光電センサに比して指向性が悪く、反応速
度も遅い特性を有し、送受波応答の感度幅が大きく、受
波信号の立上り，立下りのタイミングが車両の前端，後
端の実際の通過タイミングからずれて誤差を含むため、
本体処理装置５，５′に、各センサ２ａ，２ｂ，２α〜
２γの送受波応答の感度幅に依存した各センサ２ａ，２
ｂ，２α〜２γの受波信号の時間誤差を設定し、車両
３，３′，３ａ，３ｂの２地点Ａ，Ｂ，αとβ，βと
γ，γとαの通過時間の検出値に時間誤差を加減して通
過時間の検出値を補正すれば、補正後の通過時間に基づ
いて走行する車両３，３′，３ａ，３ｂの大型／小型の
車種を一層精度よく識別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態の道路の平面図であ
る。

【図２】図１の本体処理装置の詳細なブロック図であ
る。

【図３】（ａ）は図２の演算原理の説明図，（ｂ），
（ｃ）は図１の２地点の超音波センサの受波信号の波形
図である。

【図４】図２の処理説明用の第１のフローチャートであ
る。

【図５】図４に続く処理説明用の第２のフローチャート
である。

【図６】（ａ），（ｂ）は図１の２地点の超音波センサ
それぞれの感度幅に応じた時間誤差の説明図である。

【図７】本発明の実施の第２の形態の道路の平面図であ
る。

【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７の道路の単独走
行の場合の車両走行説明図，２地点の超音波センサの受
波信号の波形図である。

【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７の道路の並走状
態の場合の車両走行説明図，２地点の超音波センサの受
波信号の波形図である。

【図１０】図７の車両の加減速走行時の走行距離と車速
との関係図である。

【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７の道路の追い
つきの場合の車両走行説明図，２地点の超音波センサの
受波信号の波形図である。

【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７の道路の追い
越しの第１のケースの車両走行説明図，２地点の超音波
センサの受波信号の波形図である。

【図１３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７の道路の追い
越しの第２のケースの車両走行説明図，２地点の超音波
センサの受波信号の波形図である。

【図１４】本発明の実施の第３の形態の道路の平面図で
ある。

【図１５】図１４の本体処理装置の詳細なブロック図で
ある。

【符号の説明】

１，１０，１１ 道路 ２ａ，２ｂ，２α，２β，２γ 超音波センサ ３，３′，３ａ，３ｂ 車両 ５，５′ 本体処理装置 Ａ，Ｂ，α，β，γ 地点

フロントページの続き (72)発明者 高田 啓一郎 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 倉田 典光 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F068 AA21 AA47 CC06 FF12 KK12 KK17 KK18 TT02 5H180 CC11 DD01 EE07 5J083 AA02 AB14 AC29 AC32 AD14 AE01 AF03 BA01 BC04 BE11 BE16 BE38 CA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路の沿道方向の２地点それぞれの一側
   に、前記道路の他側に向って超音波を出力し、走行する
   車両により反射した超音波を受波する超音波送受波器構
   成の超音波センサを設置し、 前記両地点の超音波センサの受波信号が入力されるコン
   ピュータ構成の本体処理装置に、 前記両地点の超音波センサの受波信号のレベル変化か
   ら、前記車両の前記両地点の通過タイミングのずれ及び
   前記両地点それぞれの通過時間を検出する手段と、 前記通過タイミングのずれ及び前記両地点の通過時間の
   検出結果と、前記両地点の超音波センサの設置間隔とに
   基づく車長検出により、前記車両の大型／小型の車種を
   識別する手段とを設けたことを特徴とする走行車両識別
   装置。
2. 【請求項２】 道路の沿道方向の３地点以上の多地点そ
   れぞれの一側に、前記道路の他側に向って超音波を出力
   し、走行する車両により反射した超音波を受波する超音
   波送受波器構成の超音波センサを設置し、 前記各地点の超音波センサの受波信号が入力されるコン
   ピュータ構成の本体処理装置に、 前記各地点の超音波センサから選択して組合わされた各
   ２地点の超音波センサ毎に、両地点の超音波センサの受
   波信号のレベル変化から、前記車両の両地点の通過タイ
   ミングのずれ及び両地点それぞれの通過時間を検出する
   手段と、 前記各２地点の超音波センサ毎に、前記通過タイミング
   のずれ及び前記両地点それぞれの通過時間の検出結果
   と、前記両地点の超音波センサの設置間隔とに基づき、
   前記車両の計測車長を算出する手段と、 前記各計測車長の平均により前記車両の検出車長を決定
   して前記車両の大型／小型の車種を識別する手段とを設
   けたことを特徴とする走行車両識別装置。
3. 【請求項３】 道路が対面通行路であって、各超音波セ
   ンサの有効送受波距離を、前記道路の一側から対向車線
   の手前までの距離に設定したことを特徴とする請求項１
   又は請求項２記載の走行車両識別装置。
4. 【請求項４】 本体処理装置に、各超音波センサの送受
   波応答の感度幅に依存した前記各超音波センサの受波信
   号の時間誤差を設定し、 走行する車両の各地点の通過時間の検出値に前記時間誤
   差を加減して前記通過時間の検出値を補正するようにし
   たことを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３記
   載の走行車両識別装置。