JP2003308592A

JP2003308592A - 車両検知装置

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Publication number: JP2003308592A
Application number: JP2002116416A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ikeda; 幸雄池田; Shuichi Sunahara; 秀一砂原
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: JP3866609B2

Abstract

(57)【要約】【課題】対象とする道路を通行する車両を選択的に検
知できる車両検知装置を提供する。【解決手段】車両による磁気の変化から道路を通行す
る車両を検知する車両検知装置において、道路の長手方
向の２箇所に設置した２つの磁気センサ１ａ，１ｂと、
これら２つの磁気センサ１ａ，１ｂの出力信号Ｖ₁ ，Ｖ
₂ の差分信号Ｖ₁−Ｖ₂ または位相差Δｔ／ｔを演算す
る演算装置と、前記差分信号またはその微分信号または
前記位相差が予め設定された閾値を超えたとき２つの磁
気センサ１ａ，１ｂの出力信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ が対象とする
道路を通行する車両４ａによる磁気変化を表していると
判定する判定装置３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両による磁気の
変化から車両を検知する車両検知装置に係り、特に、対
象とする道路を通行する車両を選択的に検知できる車両
検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路上のある地点で地磁気を計測した場
合、時間的に一定なある値が得られる。道路上を磁性体
の塊である車両が通行する場合には、その磁性体に磁気
が集中するため計測される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には、その磁化の
方向と地磁気の方向とが等しい場合には強め合い、反対
の場合には弱め合うため、計測される磁気の強度がより
大きく変化する。このような磁界感応型の車両検知装置
として、例えば、特開平６−３２５２８８号公報に記載
の発明がある。この発明では、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
の時の磁気センサの出力波形を捉えて車両が通過したこ
とを検知する。２つの磁気センサが道路に沿って間隔を
おい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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の問題点は以
下のとおりである。

【０００４】走行車線の地中または橋梁裏側に磁気セン
サを設置し、その直上を通過した車両を検知しようとし
たとする。車線が上下に（立体的に）輻輳しているとき
に、輻輳した車線（対象とする道路の上または下に位置
する道路）を大きく磁化された車両や鋼材を搭載した車
両が走行すると、これらの車両が引き起こす磁気変化が
大きいため、この磁気変化が磁気センサに検知され、対
象とする道路を車両が通過したと誤判断してしまうこと
がある。この場合、実際の通行量よりも多くの通行量が
カウントされてしまう。即ち、従来技術は、道路が輻輳
していると、車両を検知する精度が低いという問題点が
ある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、対象とする道路を通行する車両を選択的に検知でき
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、車両による磁気の変化から道路を通行する
車両を検知する車両検知装置において、道路の長手方向
の２箇所に設置した２つの磁気センサと、これら２つの
磁気センサの出力信号の差分信号または位相差を演算す
る演算装置と、前記差分信号またはその微分信号または
前記位相差が予め設定された閾値を超えたとき前記２つ
の磁気センサの出力信号が対象とする道路を通行する車
両による磁気変化を表していると判定する判定装置とを
備えたものである。

【０００７】前記判定装置は、前記２つの磁気センサの
出力信号の時間差を求め、この時間差と前記２つの磁気
センサの設置間隔とから車両の速度を演算してもよい。

【０００８】前記判定装置は、前記演算した車両の速度
に応じて前記閾値を変化させてもよい。

【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、道路の長手方向の２箇所に設置した２つの
磁気センサ１ａ，１ｂと、これら２つの磁気センサ１
ａ，１ｂの出力信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ の差分信号Ｖ₁ −Ｖ₂ ま
たは位相差Δｔ／ｔを演算する演算装置２と、前記差分
信号またはその微分信号または前記位相差が予め設定さ
れた閾値を超えたとき前記２つの磁気センサの出力信号
が対象とする道路を通行する車両による磁気変化を表し
ていると判定する判定装置３とを備える。位相差Δｔ／
ｔの定義、演算装置２の演算内容は後述する。判定装置
３は、対象とする道路を通行する車両による磁気変化を
表している出力信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ に対応させてパルス信号
Ｉ₁ ，Ｉ₂ を発生するようになっている。

【００１１】図２に示されるように、車線が上下に輻輳
している場所を例にとる。ある車線（ここでは下の道
路）に磁気センサ１ａ，１ｂを設置したとする。設置す
る位置は、地上の道路であれば道路地中、高架橋・橋梁
部であれば橋梁裏側である。以下、道路といえば橋梁も
含むものとする。４ａは、対象とする道路を通行する車
両であり、４ｂは、対象としない上の道路を通行する車
両である。

【００１２】以下、本発明に係る車両検知装置の原理を
説明する。

【００１３】車両は、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。なお、磁化の強さは、車両の磁性体含有量や磁化の
履歴により、車両の寸法や車種によらない。

【００１４】車両が磁化した場合の磁気分布の一例を図
３に示す。正面図に見られるように、車両４の中心部
（磁気中心）から放射状に磁力線１０が分布している。
また、側面図に見られるように、磁力線１０は、車両４
の前部から車両の上部及び下部（道路中）を通って車両
４の後部に入る。１１は、このような磁力線１０を生じ
る仮想磁石である。このように、車両４による磁気を仮
想磁石１１による磁気として考察することができる。磁
気センサ１は車両４の中心部の下に設置されているもの
とする。車両４の磁気に基づく、磁気センサ１が設置さ
れた地点における磁気の強さは以下で与えられる。

【００１５】磁石（仮想磁石）の磁化の強さをｍとする
と、磁気センサ１が設置されたＰ点における磁化の強さ
（磁石のＮ極による磁化の強さＨｎ、Ｓ極による磁化の
強さＨｓ）は、次の式で与えられる。ここでは、車両の
前方がＳ極、後方がＮ極とする。

【００１６】

【数１】

【００１７】図４に、これらのパラメータの関係を示
す。この図では、車両の前後方向（道路長手方向）を
Ｘ、左右方向をＹ、上下方向をＺとする。Ｐ点における
Ｚ方向の磁界Ｈｚは、次のようになる。

【００１８】

【数２】

【００１９】通常、磁気センサ１は地表から０．５ｍ程
度の深さの位置に設置される。また、車両の磁気中心は
地表から０．５ｍないし１０ｍ程度の高さの位置にあ
る。

【００２０】ここで、図２の例について考察する。磁気
センサ１ａ，１ｂの埋設深さを地表から０．５ｍ、２つ
の磁気センサ１ａ，１ｂの道路長手方向の設置間隔を
５．５ｍ、車両の磁気中心の高さを地表から０．５ｍと
し、車両４ａが一定速度で走行したとする。このときの
両磁気センサ１ａ，１ｂの出力の時間変化は、図５の
（１）、（２）に示されるように、両磁気センサ１ａ，
１ｂの設置位置が車両の進行方向においてずれがあるた
め、２つの出力波形は互いに時間的にシフトした関係に
なる。なお、各磁気センサ出力は、各々の最大値で規格
化してある。

【００２１】次に、上の道路を車両４ｂが一定速度で走
行したとする。磁気センサ１ａ，１ｂと車両４ｂとの離
隔距離は１０ｍ以上になっている。なお、ここでは上下
の道路間隔を１５ｍとする。他の条件は、車両４ａの場
合と同じとする。このときの両磁気センサ１ａ，１ｂの
出力の時間変化は、図５の（５）、（６）に示されるよ
うに、車両４ａの場合と同じように互いに時間的にシフ
トした関係になる。しかし、（１）、（２）と（５）、
（６）とを比較すると、出力波形の形状が異なってい
る。車両４ａの場合は、最初の立ち下がりから最後の立
ち下がりまでの時間ｔが短く、車両４ｂの場合は、時間
ｔが長い。このように、車両と磁気センサとの距離が長
くなると、車両により磁気の変化が及ぶ時間的範囲が大
きくなる。車両による磁気の大きさは、式（１）から明
らかなように、距離の二乗に反比例するため、磁気セン
サに与える影響（Ｐ点における磁化の強さ）は小さくな
り、通常車両ではその影響は見えない。しかし、何らか
の原因により車両が強く磁化されている場合には、車両
と磁気センサとの距離が長くても、磁化の強さｍが大き
いため、その影響は無視できなくなる。

【００２２】図５の（１）と（５）、又は（２）と
（６）の比較から明らかなように、磁気センサの出力
は、車両と磁気センサとの距離が長くなるにつれて、時
間ｔが長くなる。従って、車両と磁気センサとの距離が
２つの磁気センサ相互の設置間隔よりも十分に大きい場
合には、磁気センサ１ａの出力と磁気センサ１ｂの出力
との波形の位相差が小さくなる。ここで、位相差は、車
両による波形の時間をｔとし、同位相点が両波形に表わ
れるために要した時間（車両が２つの磁気センサ間を通
過するのに要した時間）をΔｔとすると、Δｔ／ｔによ
り得ることができる。また、図５の（３）、（７）に示
すように、両磁気センサ１ａ，１ｂの出力の差分をとっ
た場合には、車両と磁気センサとの距離が長くなるにつ
れて、位相差Δｔ／ｔが小さくなるため、差分値が小さ
くなる。

【００２３】さらに、その差分波形の微分をとると、図
５の（４）、（８）に示すように、車両と磁気センサと
の距離が長くなるにつれて、差分波形の変化が緩やかに
なるため、微分値が小さくなる。

【００２４】以上のことから、２つの磁気センサの出力
信号の位相差または差分、もしくはその差分の微分の信
号を予め定めた閾値と比較し、その信号が閾値より小さ
い場合には、その磁気センサの出力信号は、直近の車両
に起因するものではないと判断することができる。

【００２５】次に、図１、図２および図６を用いて本発
明に係る車両検知装置の動作を説明する。ここでは、ま
ず磁気センサ直近の車線（対象とする道路）を車両４ａ
が走行し、続いて、輻輳した車線（対象としない道路）
を車両４ｂが走行したものとする。

【００２６】磁気センサ１ａ，１ｂは、それぞれの車両
４ａ，４ｂによる磁気変動を感知し、信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ を
出力する。演算装置２においては、信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ をも
とに位相差Δｔ／ｔを演算し、出力する。判定装置３で
は、信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ を位相差Δｔ／ｔが得られるまで保
持し、位相差Δｔ／ｔと閾値との比較により車両が通過
した道路を判別し、磁気センサ１ａ，１ｂの出力信号Ｖ
₁ ，Ｖ₂ のうち対象とする道路を走行した車両による信
号のみに基づいてパルス状の車両検知信号Ｉ₁，Ｉ₂ を
出力する。車両検知信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ は、それぞれ磁気セ
ンサ１ａ，１ｂの出力信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ の変化に時間的に
対応して出力されるので、車両検知信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ 相互
間の時間間隔は、磁気センサ１ａ，１ｂの出力信号Ｖ
₁ ，Ｖ₂ の立ち上がり、立ち下がり、或いはピーク相互
間の時間間隔を保存している。

【００２７】従って、図６の（１）、（２）に示される
ように、磁気センサ１ａ，１ｂの出力信号Ｖ₁ ，Ｖ₂
は、まず、対象とする道路を走行した車両４ａにより波
形時間ｔ（ここでは最初の立ち上がりから次の立ち上が
りまで）が短い変化波形が得られ、続いて、遠方を走行
した車両４ｂにより波形時間ｔが長い変化波形が得られ
る。それぞれの変化波形について位相差Δｔ／ｔを求め
ると、図６の（３）に示されるように、はじめに値の大
きい位相差信号が得られ、次いで値の小さい位相差信号
が得られる。はじめの位相差信号は閾値より大きく、次
の位相差信号は閾値より小さい。よって、判定装置３か
らの車両検知信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ は、図６の（４）、（５）
に示されるように、車両４ａの通過にのみ対応して得ら
れる。

【００２８】なお、ここでは位相差Δｔ／ｔによる判定
を行ったが、差分或いは微分の信号による判定も有効で
あることは勿論である。

【００２９】次に、車両速度を演算する実施形態を説明
する。

【００３０】図７に示した車両検知装置では、判定装置
３は、図１で説明した機能に加え、２つの磁気センサ１
ａ，１ｂの出力信号Ｖ₁ ，Ｖ₂ の変化点の時間差、或い
は車両検知信号Ｉ₁ ，Ｉ₂ の時間差を求め、この時間差
と２つの磁気センサ１ａ，１ｂの設置間隔とから対象と
する道路を通過した車両４ａの速度ｖを演算する。

【００３１】さらに、図８に示した車両検知装置では、
車両４ａの速度ｖを演算するだけでなく、その速度ｖの
値をフィードバックさせて閾値を変化させる。これによ
り、車両の速度変化に対応させることができる。即ち、
車両４ａ，４ｂの速度が速くなると、図５で説明した波
形時間ｔが短くなり、その結果、相対的に差分或いは微
分が大きくなるので、この対策として閾値を大きくす
る。逆に、車両４ａ，４ｂの速度が遅くなると、波形時
間ｔが長くなって相対的に差分或いは微分が小さくなる
ので、その対策として閾値を小さくする。

【００３２】以上の説明では、互いに輻輳した２つの車
線のうち下の車線を対象として磁気センサ１ａ，１ｂを
設置したが、輻輳する車線数や磁気センサを設置する車
線をこれに限定するものではない。

【００３３】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３４】（１）磁気変化により車両の通過を判断す
る場合に、遠方の車線を走行する車両の影響による磁気
変化を誤検出する確率が低減し、直近の車線を走行する
車両のみを検知する高精度な車両検知が可能となる。

【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回路
図である。

【図２】本発明の車両検知装置を設置した道路とこれに
輻輳する道路とを示した側面図である。

【図３】車両における磁気分布図である。左は正面図、
右は側面図である。

【図４】車両による磁気センサ設置点の磁界に関係する
パラメータの図である。左は正面図、右は側面図であ
る。

【図５】本発明の車両検知装置の原理説明のための各部
信号の時間波形図である。（１）は車両４ａに対する磁
気センサ１ａの出力、（２）は車両４ａに対する磁気セ
ンサ１ｂの出力、（３）は両磁気センサ１ａ，１ｂの出
力の差分、（４）はその差分の微分、（５）は車両４ｂ
に対する磁気センサ１ａの出力、（６）は車両４ｂに対
する磁気センサ１ｂの出力、（７）は両磁気センサ１
ａ，１ｂの出力の差分、（８）はその差分の微分であ
り、各横軸は時間である。

【図６】本発明の車両検知装置の動作説明のための各部
信号の時間波形図である。（１）は磁気センサ１ａの出
力、（２）は磁気センサ１ｂの出力、（３）は位相差Δ
ｔ／ｔ、（４）は判定装置３が出力する車両検知信号Ｉ
₁ 、（５）は判定装置３が出力する車両検知信号Ｉ₂ で
ある。

【図７】本発明の一実施形態を示す車両検知装置の回路
図である。

【図８】本発明の一実施形態を示す車両検知装置の回路
図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ磁気センサ２演算装置３判定装置４，４ａ，４ｂ車両

───────────────────────────────────────────────────── 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） 5H180 AA01 CC17 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両による磁気の変化から道路を通行す
る車両を検知する車両検知装置において、道路の長手方
向の２箇所に設置した２つの磁気センサと、これら２つ
の磁気センサの出力信号の差分信号または位相差を演算
する演算装置と、前記差分信号またはその微分信号また
は前記位相差が予め設定された閾値を超えたとき前記２
つの磁気センサの出力信号が対象とする道路を通行する
車両による磁気変化を表していると判定する判定装置と
を備えたことを特徴とする車両検知装置。
【請求項２】前記判定装置は、前記２つの磁気センサ
の出力信号の時間差を求め、この時間差と前記２つの磁
気センサの設置間隔とから車両の速度を演算することを
特徴とする請求項１記載の車両検知装置。
【請求項３】前記判定装置は、前記演算した車両の速
度に応じて前記閾値を変化させることを特徴とする請求
項２記載の車両検知装置。