JP2005208742A - 路側車両検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行車両の車線を決定し、必要とする車線を通過する車両を検出する路側車両検知装置を提供する。
【解決手段】 通行する車両４ａ、４ｂによる磁気の変化を計測する車両検知装置において、路側１６あるいはトンネル内壁など道路近傍に異なる高さに設置されると共に、それぞれが少なくとも２つの感度軸で磁気強度を検出する磁気センサ１ａ、１ｂと、その異なる高さに設置された上記磁気センサ１ａ、１ｂで検出された磁気強度が入力され上記磁気強度から車両４ａ、４ｂの走行位置を求める演算器を備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行車両を検知して交通流量を測定するための車両検知装置に係り、特に近傍を走行する車両によって生じる磁気の変化を捉える磁界感応型の車両検知装置に関するものである。

道路上のある地点で地磁気を計測した場合、時間的にある一定の値が得られる。道路上を磁性体の塊である車両が移動する場合には、磁性体に磁気が集中するため、磁気の強度が車両の移動に応じて時間的に変化する。

このように、道路を走行する車両を検知して交通流量を測定するための車両検知装置があり、近傍を走行する車両によって引き起こされる磁気の変化を捉える磁気感応型の車両検知装置がよく知られている。

また、車両が磁化しているときに、その磁化の方向と地磁気の方向とが同じ場合には強め合い、磁化の方向と地磁気の方向とが逆の場合には弱め合うため、より大きく磁気が変化する。このような磁界感応型の車両検出装置として例えば特許文献１に示す従来技術がある。

この発明では、車両が磁気センサの設置点近傍を通過して行くと、車両の通過に応じて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たことを検出し、道路上を走行する車両の台数を計数することができる。

２つの磁気センサが道路に沿って間隔を置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、走行する車両の速度を得ることができる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平６−３２５２８８号公報 実用新案登録第２５２４５９３号公報 特開平１０−１７２０９３号公報 特開２００３−１３２４８７号公報

しかしながら、路側に磁気センサを設置し通過する車両を計測しようとした時に、磁気センサから遠方の車線（他車線）を車両が通過したとする。特許文献１では、予め閾値を設けその閾値と検知した磁気強度との大小比較から車両の通過を判定する。このため、その車両が強く磁化されている場合には、磁気センサから遠方の車線であっても磁気センサで検知した磁気強度が近傍車両の通過の場合と同様に変化してしまい、磁気センサ近傍の車線（自車線）を通過したものと誤検知することがあった。

また、何らかの要因でノイズが混入し、そのノイズのために磁気センサが検知した磁気の大きさが設定した閾値を越えた場合にも、磁気センサが車両が通過したものと誤検知することがあった。

この誤検知のため、実際の車両通行量よりも多くカウントして、車両を検知する精度が低くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、走行車両の車線を決定し、必要とする車線を通過する車両を検出する路側車両検知装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、通行する車両による磁気の変化を計測する車両検知装置において、路側あるいはトンネル内壁など道路近傍に異なる高さに設置されると共に、それぞれが少なくとも２つの感度軸で磁気強度を検出する磁気センサと、その異なる高さに設置された上記磁気センサで検出された磁気強度が入力され上記磁気強度から車両の走行位置を求める演算器を備えた路側車両検知装置である。

第２の発明は、上記演算器は、上記磁気センサで検出された磁気強度から各々の磁気ベクトルを求めると共に、この磁気ベクトルの傾きから車両の位置を求めるものである。

第３の発明は、上記演算器には、走行位置に対応した閾値が入力され、上記磁気ベクトルの傾きで得られた車両位置と上記閾値とを比較して、走行車両の走行位置を決定するものである。

第４の発明は、上記演算器は、上記各車両の走行位置毎に車両の通過をカウントするものである。

本発明によれば、車両の車線を決定し、必要とする車線を通過する車両を検出する路側車両検知装置を得られる優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適実施の形態である路側車両検知装置の磁気センサの路側設置の状況を示す。

図示したように、通常の道路の路側１６には異なる高さに磁気センサ１ａ、１ｂが設置される。磁気センサ１ａ、１ｂは、ある一定の高さを保持して設けられ、損傷を防止するため、非磁性体または充分に薄い磁性体のケース５に収納される。

道路上を走行する車両４ａ、４ｂは、路側１６に設置された磁気センサ１ａ、１ｂの近傍を通過し、この車両４ａ、４ｂによる磁気強度を磁気センサ１ａ、１ｂが検出する。

磁気センサ１ａ、１ｂは、路側１６に設置され走行する車両からの磁気を検出する機能を有している。

この磁気センサ１ａ、１ｂは、図２に示すように、道路幅方向であるｙ軸と道路面に対して垂直方向であるｚ軸の２つの方向に、磁気を検出するための感度軸を有している。

磁気センサ１ａ、１ｂは、走行する車両からの磁気を磁気ベクトルＩの各感度軸毎の成分である磁気強度Ｉｙ、Ｉｚとして検出する。

磁気センサ１ａは磁気センサ１ａの有する各感度軸で検出された磁気強度Ｉｙ、Ｉｚを出力し、同様に、磁気センサ１ｂは磁気センサ１ｂの有する各感度軸で検出された磁気強度Ｉｙ、Ｉｚを出力する。なお、磁気センサ１ａ、１ｂはこの様に、センサ毎に２つの感度軸を有する代わりに、１つの感度軸を有するセンサを各々異なる方向に感度軸を向けることで１組としたセンサを異なる高さにそれぞれ設け、恰も２つの感度軸を有する磁気センサ１ａ、１ｂと同様に用いるタイプのセンサでもよい。

この磁気センサ１ａ、１ｂを備えた路側車両検知装置の構成を図３に示す。

路側車両検知装置１は、路側あるいはトンネル内壁など道路近傍に異なる高さに設置されると共にそれぞれが少なくとも２つの感度軸で磁気強度を検出する磁気センサ１ａ、１ｂと、その異なる高さに設置された磁気センサ１ａ、１ｂで検出された磁気強度が入力されこれらの磁気強度から車両の走行位置を求める演算器２とを備えて構成され、通行する車両による磁気の変化を計測する機能を有している。

演算器２は、磁気センサ１ａ、１ｂで検出された磁気強度Ｉａｙ、Ｉａｚ、Ｉｂｙ、Ｉｂｚから磁気ベクトルＩａ、Ｉｂを求める演算部２ａと、演算部２ａで求めた磁気ベクトルＩａ、Ｉｂの傾きφａ、φｂと予め入力された閾値とを比較して車両の走行位置を決定する判定部２ｂとを備えて構成される。

演算部２ａは、磁気センサ１ａ、１ｂで検出された磁気強度Ｉａｙ、Ｉａｚ、Ｉｂｙ、Ｉｂｚから各々の磁気ベクトルＩａ、Ｉｂを求めると共に、この磁気ベクトルＩａ、Ｉｂの傾きφａ、φｂから車両４ａ、４ｂ（図１に示す。）の位置ｙ、ｚを求める機能を有する。

判定部２ｂは、車両走行位置に対応した閾値が予め入力されており、磁気ベクトルＩａ、Ｉｂの傾きφａ、φｂで得られた車両４ａ、４ｂ位置と閾値とを比較して、走行車両４ａ、４ｂの走行位置を決定すると共に、その各車両４ａ、４ｂの走行位置毎に車両４ａ、４ｂの通過台数をカウントし車両検知信号を出力する機能を有する。

図示したように、磁気センサ１ａ、１ｂの出力側は、演算器２の演算部２ａに接続されており、演算部２ａの出力側は判定部２ｂに接続されている。

先ず、ある車線に設置した磁気センサ１ａ、１ｂの近傍を車両４ａ、４ｂが通過した場合の磁気センサ１ａ、１ｂの出力について説明する。

道路上を通過する車両４ａ、４ｂは磁性体の塊であり、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、磁性体に地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界に与える。

尚、磁化の強さは、車両の磁性体含有量や磁化の履歴に大きく左右され、車両の寸法や車種の違いによる相違は殆どない。

車両が磁化した場合の磁気分布の一例を図４に示す。図４（ａ）は、路側に設置された磁気センサと通過する車両の状態を示す正面図である。図４（ｂ）は、路側に設置された磁気センサと通過する車両の状態を示す側面図である。

図示したように車両４ａは、磁化したことにより磁石７が仮想的に存在している状態となる。磁石７は磁石の磁気中心が、鉛直方向に磁気センサ１ｂと高さｈ、道路幅方向に距離ｔだけ離れて位置している。磁石７は磁力線６を生じ、この磁力線６が磁気センサ１ａ、１ｂ（磁気センサ１ａは、図示せず。）により検知される。

ここで、車両４ａの磁化が同等であると仮定すると、この磁化によるセンサ設置点での磁気の強さは以下のようになる。

図５（ａ）は、磁気センサ１ａ、１ｂが車両４ａから受ける磁気の状態を示す正面図である。図５（ｂ）は、磁気センサ１ａ、１ｂが車両４ａから受ける磁気の状態を示す側面図である。

図５に示すように、磁石７の磁化の強さをｍとすると、磁気センサ１ａ、１ｂの中心Ｐ点における磁化の強さの成分は、次式で与えられる。ここで、車両の前方がＳ極、車両の後方がＮ極に磁化しているものとし、図は、磁気センサ１ｂの状態を示し説明するが、磁気センサ１ａにおいても同様の関係が成り立っている。

ここで、各点の距離は、次の関係が成り立っている。

ｄ：Ｐ点と磁石中心位置の前後方向の距離
Ｌ：磁石７の長さ
ｈ：Ｐ点からの磁石７の高さ
ｔ：Ｐ点と磁石７の磁気中心の道路幅方向の距離
ｒ１：Ｐ点と磁石７のＳ極との距離
ｒ２：Ｐ点と磁石７のＮ極との距離
図１に示したように路側１６に磁気センサ１ａ、１ｂを設置し、通過車両を計測したとする。但し、説明を簡略化するため、車両の磁化中心は車両４ａの略中央であるとする。車両４ａが磁気センサ１ａ、１ｂの近傍を通過した場合の状態を図６に示す。車両４ｂが磁気センサ１ａ、１ｂから離れた位置を通過した場合の状態を図７に示す。

図６から分かるように、車両４ａの走行により磁気センサ１ａで検知される磁気ベクトルは、水平方向から見て角度φａ１に下がった方向になっている。同様に、車両４ａの走行により磁気センサ１ｂで検知される磁気は、水平方向から見て角度φｂ１に仰ぎ見る方向になっている。

図７から分かるように、車両４ｂの走行により磁気センサ１ａで検知される磁気ベクトルは、水平方向から見て角度φａ２に下がった方向になっている。同様に、車両４ｂの走行により磁気センサ１ｂで検知される磁気は、水平方向から見て角度φｂ２に仰ぎ見る方向になっている。

図６の磁気センサ１ａの検知した磁気の方向が角度φａ１であるのに対して、図７の磁気センサ１ａの検知した磁気の方向が角度φａ２と小さい値となっている。

同様に図６の磁気センサ１ｂの検知した磁気の方向が角度φｂ１であるのに対して、図７の磁気センサ１ｂの検知した磁気の方向が角度φｂ２と小さい値となっている。

ここで例えば図６において磁気センサ１ｂの高さの位置を基準として、磁気センサ１ａと磁気センサ１ｂとの間の高さの差をＬ、通過した車両４ａの横中心位置をｙ、車両４ａに中心高さをｚとする。

尚、簡単のため、磁気センサ１ｂは地表と同じ高さに設置されているものとする。

磁気センサ１ａ、１ｂで検知した結果より、磁気センサ１ａ、１ｂの水平位置から磁気中心を臨む磁気ベクトル傾き（角度）をそれぞれφａ（図６では、φａ１で示した角度に当たる。）、φｂ（図６では、φｂ１で示した角度に当たる。）とすると、次の関係式が成り立つ。

従って、車両中心の横位置ｙ及び車両中心の高さｚは、次のようになる。

従って、演算部２ａにて求めた車両４ａの横中心位置ｙ及び中心高さｚと、各々に対応する予め設定された位置の閾値とを判定部２ｂにおいて比較し、また、各磁気センサ１ａ、１ｂの各感度軸からの検出成分（磁気強度Ｉｙ、Ｉｚ）を合成した磁気ベクトルＩの大きさと予め設定された位置の閾値とを比較することで、ある所望の位置（例えば、ある特定の道路車線）を通過した車両４ａの走行車線を判定し、決定することができる。

この走行車線（走行位置）が判明したことで、次に各々の車線を走行する車両４ａの台数を車線毎に精確に計数することができる。

ここでいう位置の閾値は、例えば車両４ａの横中心位置ｙに対して、一定の幅を持った領域を意味する。これは、求められた車両４ａの横中心位置ｙが特定の車線内にあるか否かを判定する基準となっているもので、各車線毎に対応する閾値の上限値、下限値がそれぞれ設定される。

横中心位置ｙ及び中心高さｚが、予め設定された各位置の閾値及び高さの閾値と比較され、双方とも閾値内であると判定部２ｂで判定された場合は、走行する車線（若しくは位置）に応じた車両検知信号を出力する。

判定部２ｂに於ける判定は、上述したように車両中心の横位置ｙ及び車両中心の高さｚを用いて、車両位置の判定を行ったがこの判定の代わりに、次の判定によってもよいし、判定の方法を適宜組み合わせて判定を行ってもよい。

図６の磁気センサ１ａの検知した磁気の方向が傾き（角度）φａ１であるのに対して、図７の磁気センサ１ａの検知した磁気の方向が角度φａ２と小さい値となっている。

同様に図６の磁気センサ１ｂの検知した磁気の方向が傾きφｂ１であるのに対して、図７の磁気センサ１ｂの検知した磁気の方向が傾きφｂ２と小さい値となっている。

すなわち、磁気センサ１ａ、１ｂから離れた車線を走行する車両ほど、一般的に磁気ベクトルＩの水平方向とのなす傾き値は小さくなる。

従って、磁気センサ１ａ、１ｂから出力された磁気強度から算出された磁気ベクトルの傾きφａ１、φｂ１、φａ２、φｂ２に対応する傾きの閾値を設けて個別に判定するか、傾きの和φａ１＋φｂ１、φａ２＋φｂ２に対応する傾きの閾値を設けて判定するとよい。この傾きの閾値も、上で設定する位置の閾値と同様に各車線の幅に対応する。

また、磁気センサ１ａ、１ｂで検出された磁気強度から算出される磁気ベクトルの大きさは、一般的に磁気センサ１ａ、１ｂに近い場所を通過する車両ほど大きい。従って、算出される磁気ベクトルに対応する磁気ベクトルの大きさの閾値を設けて個別に判定するか、磁気ベクトルの和に対応する磁気ベクトルの大きさの閾値を設けて判定するとよい。

また、磁気センサ１ａ、１ｂが磁気ノイズを感知した場合にも、この求めた磁気ベクトルの大きさと磁気ベクトルの大きさの閾値とを比較することで、磁気センサ１ａ、１ｂの検出した磁気強度をノイズと判定し、この検出データを排除することができる。

尚、本実施の形態においては、簡単のため片側２車線で説明したが、センサの両側に多車線があっても同様の効果により車両検知を行うことができる。

本発明によれば、２つの感度軸を有する磁気センサ、または１つの感度軸を有し異なる方向に感度軸を向けた２つの磁気センサを路側に設置し、磁気センサに接続された演算器により演算を行うことで、磁気変化を発生させた車両の走行車線を特定することができる。

このため、磁気変化から車両の通過を判断する場合に、遠方通過車両による磁気変化を誤って近傍車両と判断する確率が低減し、高精度の車両検知が可能となる優れた効果を発揮する。

本発明は、磁気センサのみならず複数の感度軸を有するセンサを複数個用いて計測する検知システムに於いても適用できる産業上の利用可能性を有する。

本発明の好適実施の形態である路側車両検知装置の磁気センサの路側設置の状況を示す概観図である。 磁気センサの感度軸を示す説明図である。 路側車両検知装置の構成を示す構成図である。 図４（ａ）は、路側に設置された磁気センサと通過する車両の状態を示す正面図である。図４（ｂ）は、路側に設置された磁気センサと通過する車両の状態を示す側面図である。 図５（ａ）は、磁気センサが車両から受ける磁気の状態を示す正面図である。図５（ｂ）は、磁気センサが車両から受ける磁気の状態を示す側面図である。 車両が磁気センサの近傍を通過した場合の状態を示す正面概観図である。 車両が磁気センサから離れた車線を通過した場合の状態を示す正面概観図である。

符号の説明

１ａ 磁気センサ
１ｂ 磁気センサ
４ａ、４ｂ 通過車両
５ ケース
１６ 路側

Claims (4)

1. 通行する車両による磁気の変化を計測する車両検知装置において、路側あるいはトンネル内壁など道路近傍に異なる高さに設置されると共に、それぞれが少なくとも２つの感度軸で磁気強度を検出する磁気センサと、その異なる高さに設置された上記磁気センサで検出された磁気強度が入力され上記磁気強度から車両の走行位置を求める演算器を備えたことを特徴とする路側車両検知装置。
2. 上記演算器は、上記磁気センサで検出された磁気強度から各々の磁気ベクトルを求めると共に、この磁気ベクトルの傾きから車両の位置を求める請求項１記載の路側車両検知装置。
3. 上記演算器には、走行位置に対応した閾値が入力され、上記磁気ベクトルの傾きで得られた車両位置と上記閾値とを比較して、走行車両の走行位置を決定する請求項１または２記載の路側車両検知装置。
4. 上記演算器は、上記各車両の走行位置毎に車両の通過をカウントする請求項１〜３いずれか記載の路側車両検知装置。
   

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