JP2012018149A - Traveling vehicle weight measuring device and measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速道路及び有料道路のＥＴＣ（登録商標、以下同じ）レーンなどに設置し、通過走行する車両の輪重、軸重及び軸数等を計測するための測定装置並びに測定方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measuring apparatus and a measuring method for measuring wheel load, axle load, the number of axes, etc. of a vehicle that is installed on an ETC (registered trademark, hereinafter the same) lane or the like on expressways and toll roads. It is.
道路の構造を保全し又は交通の危険を防止するために、道路との関係において必要とされる車両の制限が車両制限令として規定されている。
ここで規定されている項目は、車両の幅、高さ、長さ、最小回転半径、そして、重量である。重量においては、さらに総重量、軸重、隣接車軸の合計軸重、輪荷重の項目において制限されている。
この法令に基づき取り締まるため、従来から高速道路の入口レーンにロードセルを利用した軸重計を設置し、監視している。また、車重違反をした車両については車重計が設置されている場所に誘導し取締りを実施している。
In order to preserve the road structure or prevent traffic hazards, vehicle restrictions required in relation to roads are defined as vehicle restriction orders.
Items specified here are the width, height, length, minimum turning radius, and weight of the vehicle. The weight is further limited in terms of total weight, axle weight, total axle weight of adjacent axles, and wheel load.
In order to enforce the regulations based on this law, axle load meters using load cells have been installed and monitored in the entrance lane of expressways. In addition, vehicles that violate the vehicle weight are guided to the place where the vehicle weight scale is installed and enforced.
しかし、ＥＴＣ車両の増加に伴い軸重計測部分を従来より高速に走行通過するため、既存車重計に荷重される時間が短くなり、十分な測定時間の確保が出来ず、現仕様では従来の縦断（車両通過）方向寸法が約７６ｃｍから２ｍ４０ｃｍに広げざるを得なかった。
また、走行する車両本体の揺れ幅も大きくなることにより測定誤差が大きく、取締り装置として問題が発生している。
また、料金所路面は、舗装の打ち換え等がしにくいため、通常コンクリート舗装である。そのため、縦断方向寸法が大きくなることは、コンクリート舗装掘削面積が増えるため、工事によるレーン閉鎖時間が非常に長くなり、新設のＥＴＣレーン以外では現仕様の軸重計は採用されなかった。
それに加え、ロードセルの寿命、故障による取替時間が半日程度掛かり、ＥＴＣレーンの閉鎖を伴うため対応が出来ない状況があった。
However, as the number of ETC vehicles increases, the axle load measurement part travels at a higher speed than before, so the time applied to the existing vehicle weight scale is shortened and sufficient measurement time cannot be secured. The longitudinal direction (passing through the vehicle) direction had to be expanded from about 76 cm to 2 m40 cm.
In addition, a measurement error is increased due to an increase in the swing width of the traveling vehicle body, which causes a problem as a control device.
The toll gate is usually concrete pavement because it is difficult to replace the pavement. For this reason, the increase in the longitudinal dimension increases the concrete pavement excavation area, so the lane closing time due to the construction becomes very long, and the current specification axle load scale has not been adopted except for the new ETC lane.
In addition, the load cell life and replacement time due to failure took about half a day, and due to the closure of the ETC lane, there was a situation that could not be handled.
（車重計の問題）
車重計は、大型車両１台を乗せることが出来る計りである。載荷台に大型車を静止させて計るため、料金所横のスペースに設置し、軸重がオーバーした車両をレーンからわざわざ別の場所に設置した車重計まで誘導して計測するものである。
誘導に際して、幾つかのレーンを横切る形になるため、各レーンに人を配置し、それぞれの交通を制御する必要がある。また、車重計は載荷台下を大きく掘削して設置する必要があるため、非常に高額であるため全インターチェンジ（ＩＣ）に設置することは出来ず、取り締りが出来るＩＣが限定されてしまうという欠点がある。
(Weighing problem)
The weight scale is a scale that can carry one large vehicle. In order to make a large vehicle stand still on a loading platform, it is installed in a space next to a toll booth, and a vehicle with an overloaded axle is guided from a lane to a vehicle weight meter installed in a different place for measurement.
When guiding, it takes the form of crossing several lanes, so it is necessary to place people in each lane and control their traffic. In addition, it is necessary to dig deeply under the loading platform and install the vehicle weight scale, so it is very expensive and cannot be installed in all interchanges (ICs), limiting the ICs that can be controlled. There are drawbacks.
（軸数カウンタとしての問題）
高速道路などの料金を課金する道路について、料金を課金するに当たり車両の軸数により異なる料金となることから、車両の軸数を求める必要がある。
既設の軸数検知器は、圧電素子等を列上に並べたセンサーを縦断方向に複数本を路面上に設置し、車輪による荷重を電気的に検出して軸数を検知するもので、車両分離機と呼ばれる複数台の車両が連続して進入した場合でも１台ごとに車両を検知するセンサーと合わせて、１台あたりの車両軸数を計測するものである。
車両分離機は、道路両側に柱状のセンサーを立て、その柱内の一方には発光ダイオード等の投光装置を、もう一方には受光装置を上下に複数個設置したものである。
(Problem as axis counter)
For a road that charges a fee such as an expressway, the fee varies depending on the number of axes of the vehicle when charging the fee, so it is necessary to determine the number of axes of the vehicle.
The existing number detector of axes detects the number of axes by installing a plurality of sensors arranged in a row on the road surface in the longitudinal direction and detecting the load by the wheel electrically. Even when a plurality of vehicles called separators enter in succession, the number of vehicle axes per vehicle is measured together with a sensor that detects the vehicle for each vehicle.
A vehicle separator has columnar sensors on both sides of a road, and a light projecting device such as a light emitting diode is installed on one side of the column, and a plurality of light receiving devices are installed on the other side.
軸数カウントは、ＥＴＣでも使用できなければならないが、ＥＴＣ車両はセンサー上を高速で通過するため、従来よりも車両の揺れ幅が増加し、既存軸数検知の検知精度が悪くなり、軸抜けや多軸検知の問題が発生している。軸抜けとは実際の軸より少なく検知すること、多軸検知とは軸を多く検知することを意味する。
軸数が正確に検出できないと料金課金のミスが発生するだけでなく、ＥＴＣカード側に書かれた軸数と計測した軸数が一致していない場合、ＥＴＣ車載器を載せ替えた可能性があるとして、出口側で停止させられる場合がある。
Axis count must be available for ETC, but because ETC vehicles pass over the sensor at a high speed, the sway of the vehicle will increase compared to the conventional method, and the detection accuracy of the existing axis number detection will be worse, and the There is a problem with multi-axis detection. Axis loss means detecting less than the actual axis, and multi-axis detection means detecting more axes.
If the number of axes cannot be detected correctly, not only will there be a mistake in billing, but if the number of axes written on the ETC card side does not match the measured number of axes, there is a possibility that the ETC OBE was replaced. In some cases, it may be stopped at the exit side.
ＥＴＣレーン上での停止は、後続車が止まることを前提としない走行をしているため、追突の可能性が高くなり、危険である。
また、軸数カウントは圧電素子等に大きな荷重をかけるものであるため、使用回数に限度があり、概ね数百万回程度で交換しなければならない。料金所によっては１日数万台利用される場所もあり、その場合、１年程度で交換しなければならない。交換に当たっては、ＥＴＣレーンを閉鎖して取り替えることになり、ＥＴＣ利用者に多大な迷惑をかける結果となる。
Stopping on the ETC lane is dangerous because it increases the possibility of a rear-end collision because the vehicle is traveling on the assumption that the following vehicle will not stop.
In addition, since the number of axes counts a large load on the piezoelectric element or the like, there is a limit to the number of times it can be used, and it must be replaced approximately in the millions of times. Some toll booths can be used by several tens of thousands a day, and in that case they must be replaced in about one year. In the exchange, the ETC lane is closed and replaced, resulting in great trouble for ETC users.
（進行方向検知としての問題）
ＥＴＣの入口部には、車両の進行方向を検知するセンサーがあり、これによりＥＴＣレーン上での車両管理を実施している。
これは、進入した車両がバックして当該レーンからいなくなった場合のバーの制御や無線交信の制御を取り止めるためのものである。
この実現のため、現行ＥＴＣの多くは車両分離機を縦断方向に２基並べて進行方向を検知する方法や軸カウントの縦断方向の圧電素子からの信号を解析する方法が採用されている。前者の方法は、センサーが２基必要なため高価であり、渋滞などでセンサー線上に車両端が来た場合、複数回センサーを切るような不安定な信号となり正確な車両管理が不能となる。後者においてはセンサー線上での不安定な状況は緩和されるが、車両重量による圧電素子の劣化による寿命と精度に問題が発生している。
(Problem as direction detection)
At the entrance of the ETC, there is a sensor that detects the traveling direction of the vehicle, thereby managing the vehicle on the ETC lane.
This is for canceling the control of the bar and the control of the radio communication when the entering vehicle is backed and is no longer in the lane.
In order to realize this, many current ETCs employ a method of detecting the traveling direction by arranging two vehicle separators in the longitudinal direction and a method of analyzing a signal from a piezoelectric element in the longitudinal direction of the axis count. The former method is expensive because it requires two sensors, and when the vehicle end comes on the sensor line due to traffic congestion or the like, it becomes an unstable signal that turns off the sensor a plurality of times and accurate vehicle management becomes impossible. In the latter case, the unstable situation on the sensor line is alleviated, but there is a problem in the life and accuracy due to deterioration of the piezoelectric element due to vehicle weight.
以上がこれまでの状況であるが、本願発明者は、下記特許文献１及び２に開示されている通り、動揺や振動が存在する動的な状態での荷重計測に適する動的荷重測定方法及び動的荷重測定装置を提案している。
そして特許文献１においては、この動的荷重測定装置が走行する車両の重量を測定できることの提案もなされている。
また特許文献３においても、走行する車両の重量を高精度に計測することを目的として車重計測装置及び車重計測方法が提案されている。
Although the above is the situation so far, the inventor of the present application has disclosed a dynamic load measuring method suitable for load measurement in a dynamic state in which shaking and vibration exist, as disclosed in Patent Documents 1 and 2 below. A dynamic load measuring device is proposed.
And in patent document 1, the proposal that the weight of the vehicle which this dynamic load measuring device drive | works can be measured is also made | formed.
Also in Patent Document 3, a vehicle weight measuring device and a vehicle weight measuring method have been proposed for the purpose of measuring the weight of a traveling vehicle with high accuracy.
この特許文献３に記載の車重計測装置においては、３つの実施形態が提示され、その一は、弾性体である防振ゴムと剛体である金属ブロックとを積層させた動吸収器によって計測板の振動速度に応じた粘性減衰を計測板に付加しながら車両の重量を求めるものであり、その二は、加速度センサによって計測される計測板の振動加速度に基づいて電流発生部にて計測板の振動速度に応じた電流を発生し、ボイスコイル型の動電加振器によって計測板の振動速度に応じた粘性減衰を計測板に付加しながら車両の重量を求めるものであり、その三は、演算処理装置によって、計測板に作用する荷重のステップ入力成分とインパルス入力成分とを最小二乗法によって分離し、分離されたステップ入力成分に基づいて車両の重量を算出するものである。 In the vehicle weight measuring device described in Patent Document 3, three embodiments are presented, one of which is a measuring plate by a dynamic absorber in which an anti-vibration rubber that is an elastic body and a metal block that is a rigid body are laminated. The weight of the vehicle is obtained while adding a viscous damping according to the vibration speed of the vehicle to the measurement plate. The second is the measurement of the measurement plate by the current generator based on the vibration acceleration of the measurement plate measured by the acceleration sensor. A current corresponding to the vibration speed is generated, and the weight of the vehicle is obtained while adding a viscous damping corresponding to the vibration speed of the measurement plate to the measurement plate by a voice coil type electrodynamic vibrator. The arithmetic processing device separates the step input component and the impulse input component of the load acting on the measurement plate by the least square method, and calculates the weight of the vehicle based on the separated step input component.
そこで、本願発明においては、上記特許文献３に記載の計測装置及び方法とは異なる方法及び装置を用いて、即ち、上記特許文献１及び２に記載の計測装置及び方法を用いてより具体的に実際の高速道路等の通行ゲート或いは道路上に設置できるものを提案することをその課題とする。
また、本願発明に係る装置及び方法が、上記車両制限令に規定されている各項目に関連して、実際に走行し通過する車両の１つの車輪の重量（以下、輪重という。）、軸重、そして車両全重量と、車軸の数、更には車両の進行方向等をも判定できる装置及び方法を提供することがその課題となる。
更に、かかる装置を極めてコンパクトなものとすることも本発明の課題である。
Therefore, in the present invention, a method and apparatus different from the measurement apparatus and method described in Patent Document 3 are used, that is, using the measurement apparatus and method described in Patent Documents 1 and 2 more specifically. The problem is to propose a road gate such as an actual expressway or something that can be installed on the road.
In addition, the apparatus and method according to the present invention relate to each item specified in the vehicle restriction ordinance, and the weight of one wheel of the vehicle that actually travels and passes (hereinafter referred to as wheel load), the shaft. The problem is to provide an apparatus and method that can determine the weight, the total vehicle weight, the number of axles, and the traveling direction of the vehicle.
It is also an object of the present invention to make such a device very compact.
本発明の第１のものは、道路等の路面に設置することができ、車両等の左右両輪の少なくとも一方の１つの車輪が通過可能な平面視略長方形の載荷板と、この載荷板の車両通過方向の手前側と前方側の２点を支持する少なくとも２つの計測ブロックと、この計測ブロックが固定される基体部とから成り、前記計測ブロックが前記基体部に固定される固定部と、この固定部から片持ち梁状に延長する計測部とからなり、これらの計測部が前記載荷板を支持し、走行車両が載荷板を通過する際に、光センサを用いて前記計測部の瞬時変位を計測し、この瞬時変位から瞬時荷重と加速度の算出を行い、更に、計測ブロックを固定する基体部の振動変位から加速度センサにより基体部の加速度を導出し、前記計測部の瞬時荷重と加速度の算出値と共に前記基体部の加速度から走行車両の１つの車輪の静止重量を導出することを特徴とする走行車両の重量等測定装置である。 According to a first aspect of the present invention, a loading plate having a substantially rectangular shape in plan view that can be installed on a road surface such as a road and through which at least one of left and right wheels of a vehicle or the like can pass, and a vehicle using the loading plate It comprises at least two measurement blocks that support two points on the near side and the front side in the passing direction, and a base part to which the measurement block is fixed, and a fixing part to which the measurement block is fixed to the base part, It consists of measuring parts that extend in the form of a cantilever from a fixed part, and these measuring parts support the load plate described above, and when the traveling vehicle passes through the load plate, an instantaneous displacement of the measurement unit is made using an optical sensor. The instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement, and the acceleration of the base body is derived by the acceleration sensor from the vibration displacement of the base body fixing the measurement block, and the instantaneous load and acceleration of the measurement section are calculated. Along with the calculated value By weight, such as measuring device of the traveling vehicle, characterized in that to derive the static weight of one wheel of the running vehicle from the acceleration of the serial base unit.
本発明の第２のものは、上記第１又は第２の発明において、上記重量等測定装置の近傍に光センサを設けて、１台分毎の通過車両を認識することによって１台分毎の車軸数を計測することができるようにしたことを特徴とする走行車両の重量等測定装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, an optical sensor is provided in the vicinity of the measuring device for weight, etc. An apparatus for measuring the weight of a traveling vehicle and the like, characterized in that the number of axles can be measured.
本発明の第３のものは、上記第１乃至第３の何れかの発明において、少なくとも２つの上記計測ブロックによる１つの車輪の重量測定において、車両前進方向における手前側と前方側との計測ブロックにおける測定値の最大値のタイミングのずれを認識することによって走行車両の進行方向を判定できることを特徴とする走行車両の重量等測定装置である。 According to a third aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the invention, in the weight measurement of one wheel by the at least two measurement blocks, the measurement blocks on the front side and the front side in the vehicle forward direction The traveling vehicle weight and the like measuring device is characterized in that the traveling direction of the traveling vehicle can be determined by recognizing a timing shift of the maximum value of the measured value at.
本発明の第４のものは、道路等の路面に設置することができ、車両等の左右両輪の少なくとも一方の１つの車輪が通過可能な平面視略長方形の載荷板と、この載荷板の車両通過方向の手前側と前方側の２点を支持する少なくとも２つの計測ブロックと、この計測ブロックが固定される基体部とから成る測定装置を使用し、前記計測ブロックが前記基体部に固定される固定部と、この固定部から片持ち梁状に延長する計測部とからなり、これらの計測部が前記載荷板を支持し、走行車両が載荷板を通過する際に、光センサを用いて前記計測部の瞬時変位を測定し、この瞬時変位から瞬時荷重と加速度の算出を行い、更に、計測ブロックを固定する基体部の振動変位から加速度センサにより基体部の加速度を導出し、前記計測部の瞬時荷重と加速度の算出値と共に前記基体部の加速度から走行車両の１つの車輪の静止重量を導出することを特徴とする走行車両の重量等測定方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a loading plate having a substantially rectangular shape in plan view that can be installed on a road surface such as a road and through which at least one of the left and right wheels of the vehicle or the like can pass. A measuring device comprising at least two measurement blocks that support two points on the near side and the front side in the passing direction and a base part to which the measurement block is fixed is used, and the measurement block is fixed to the base part. It consists of a fixed part and a measuring part extending in a cantilever form from this fixed part, and these measuring parts support the above-mentioned packing plate, and when the traveling vehicle passes the loading plate, the optical sensor is used to The instantaneous displacement of the measurement unit is measured, the instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement, and the acceleration of the base unit is derived by the acceleration sensor from the vibration displacement of the base unit fixing the measurement block. Instantaneous load and acceleration By weight, such as measurement method of the traveling vehicle, characterized in that with the calculated value to derive a static weight of one wheel of the running vehicle from the acceleration of the base portion.
本発明の第５のものは、上記第４の発明において、上記重量等測定装置の近傍に光センサを設けて、１台分毎の通過車両を認識することによって１台分毎の車軸数を計測することができるようにしたことを特徴とする走行車両の重量等測定方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, an optical sensor is provided in the vicinity of the weight and the like measuring device, and the number of axles for each vehicle is determined by recognizing the passing vehicle for each vehicle. A method for measuring the weight of a traveling vehicle, etc., characterized in that it can be measured.
本発明の第６のものは、上記第４又は第５の発明において、少なくとも２つの上記計測ブロックによる１つの車輪の重量測定において、車両前進方向における手前側と前方側との計測ブロックにおける測定値の最大値のタイミングのずれを認識することによって走行車両の進行方向を判定できることを特徴とする走行車両の重量等測定方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, in the weight measurement of one wheel by at least two of the measurement blocks, the measurement values in the front and front measurement blocks in the vehicle forward direction. In this method, the traveling direction of the traveling vehicle can be determined by recognizing the timing difference of the maximum value of the traveling vehicle.
本発明の第７のものは、上記第１の発明に係る走行車両の重量等測定装置を用いて、通過車両の最初の測定波形を判断し、この波形が個別車両の最初の衝撃波を感知することにより、通過車両の車軸数を計測することを特徴とする走行車両の重量等測定方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, an initial measurement waveform of a passing vehicle is determined using the weight measuring apparatus for a traveling vehicle according to the first aspect of the invention, and this waveform senses an initial shock wave of an individual vehicle. Thus, a method of measuring the weight of a traveling vehicle, which measures the number of axles of a passing vehicle.
本発明の第８のものは、上記第１の発明に係る走行車両の重量等測定装置を道路の横断方向に２台列設し、走行車両の左右両輪がそれぞれ通過走行できるようにして各車輪の重量をそれぞれ測定できるようにし、これにより、車両の各車輪の重量、軸重、軸数、全重量及び進行方向を測定することができることを特徴とする走行車両の重量等測定方法である。 According to an eighth aspect of the present invention, two measuring apparatuses for measuring the weight of the traveling vehicle according to the first aspect of the present invention are arranged in a row in the transverse direction of the road so that both the left and right wheels of the traveling vehicle can travel through each wheel. The weight of each vehicle wheel can be measured, whereby the weight, axle weight, number of axles, total weight, and traveling direction of each wheel of the vehicle can be measured.
本発明の第１のものにおいては、計測ブロックの自由端である計測部の少なくとも２つが載荷板の車両通過方向の手前側と前方側の２点を支持し、この載荷板の上を走行通過する車両の１つの車輪の静荷重を瞬時に測定することができる。
即ち、各計測部の瞬時変位から瞬時荷重と加速度を算出し、同時に計測ブロックを固定する基体部の振動加速度をも計算に加えて、走行車両の１つの車輪の静荷重を導出するのであるが、この瞬時変位は、光センサを用いてマイクロ秒（１０−６秒）単位で超微少変動変位（１０−６ｍｍ）の計測が可能であるために、実現可能となったものであり、これによりより正確な１つの車輪重量（輪重）の静的値を導出することができるようになった。
In the first aspect of the present invention, at least two of the measurement units, which are free ends of the measurement block, support two points on the front side and the front side of the loading plate in the vehicle passing direction, and travel on the loading plate. It is possible to instantaneously measure the static load of one wheel of the vehicle to be operated.
In other words, the instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement of each measuring unit, and at the same time, the vibration acceleration of the base unit that fixes the measuring block is added to the calculation to derive the static load of one wheel of the traveling vehicle. This instantaneous displacement can be realized because it is possible to measure a very small displacement (10 −6 mm) in microseconds (10 −6 seconds) using an optical sensor, As a result, a more accurate static value of one wheel weight (wheel weight) can be derived.
更に詳細には、車両の前進方向の手前側と前方側に一対の計測ブロックが配置され、これら一対の計測部の瞬時変位から瞬時荷重と加速度を算出して測定を行い、更に基体部の加速度をも考慮に入れて、これを手前側と前方側のそれぞれの計測部で順次計測を行って、車両の１つの輪重を瞬時に正確に導出することができるのである。
この測定装置を後に説明するように、道路の横断方向に２つ並べることにより、車両の左右両輪の重量をそれぞれ測定することができ、従って、前輪と後輪をも順次測定することによって、車両のその他の軸重、総重量等をも測定可能となるのである。
More specifically, a pair of measurement blocks are arranged on the front side and the front side in the forward direction of the vehicle, the instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement of the pair of measurement units, and the acceleration of the base unit is further measured. Taking this into consideration, it is possible to obtain one wheel load of the vehicle accurately and instantaneously by sequentially measuring this in the respective measuring units on the front side and the front side.
As will be described later, by arranging two measuring devices in the crossing direction of the road, it is possible to measure the weights of both the left and right wheels of the vehicle. Accordingly, by sequentially measuring the front wheels and the rear wheels, the vehicle Other shaft weights, total weights, etc. can be measured.
また、本発明の測定装置に係る載荷板の横幅を車両の左右両輪が同時に通過可能な大きさのものとすることにより、即ち、道路の１レーンの横幅に適合できるような大きさに載荷板を形成することにより、１つの車輪の重量でなく、１つの車軸重量を測定することも可能となるのである。
しかし、本発明では、車両の１つの輪重を個々に測定できるようにして、個々の車輪の状態をもその測定波形によって判別できるようにしているため、１つの輪重を測定できる構成のものとしている。
即ち例えば、その個々の車輪の荷重測定波形に基づき、その波形の現れにより、その車輪のタイヤ空気圧の多寡等をも判別することができるのである。
また上記のようにしたのは、被測定車両として４輪車ばかりでなく、２輪車や、人や動物をも考慮に入れているからである。
Further, the loading plate according to the measuring device of the present invention has a width that allows the left and right wheels of the vehicle to pass simultaneously, that is, the loading plate can be adapted to the width of one lane of the road. In this way, it is possible to measure not the weight of one wheel but the weight of one axle.
However, in the present invention, one wheel weight of the vehicle can be measured individually, and the state of each wheel can be discriminated by the measurement waveform, so that one wheel weight can be measured. It is said.
That is, for example, based on the load measurement waveform of each individual wheel, the tire pressure of the wheel can be determined from the appearance of the waveform.
Further, the reason described above is that not only four-wheeled vehicles but also two-wheeled vehicles, people, and animals are taken into consideration as the vehicle to be measured.
本発明の第２のものにおいては、本発明に係る測定装置の近傍に１台分毎の通過車両を認識できる光センサを設けることにより、この１台分毎の車両の車軸数をカウントできるように構成したものである。
これにより、より正確に車軸数をも計測できる重量測定装置を提供できる。
尚、後述するように、この軸数カウントは、本発明に係る測定装置では、測定記録した荷重測定波形を判断することによっても可能となる。
即ち、１台の車両の進入時最初の衝撃波は、他の波形と異なるために、この最初の衝撃波を認識することにより、輪重測定と共に軸数をもカウント可能なものである。
In the second aspect of the present invention, by providing an optical sensor capable of recognizing passing vehicles for each vehicle in the vicinity of the measuring apparatus according to the present invention, the number of axles of the vehicle for each vehicle can be counted. It is configured.
Thereby, the weight measuring apparatus which can also measure the number of axles more correctly can be provided.
As will be described later, this axis count can be performed by judging the load measurement waveform measured and recorded in the measuring apparatus according to the present invention.
That is, since the first shock wave when one vehicle enters is different from other waveforms, the number of axes can be counted together with the wheel load measurement by recognizing the first shock wave.
本発明の第３のものにおいては、載荷板に少なくとも２つの計測装置を設けている関係上、車両の前進方向の手前側と前方側の２つの前後方向位置に２つの計測ブロックが位置することとなり、これら２つの計測ブロックにおける輪重の測定値の最大値のタイミングがほんの僅かにずれることから、手前側の計測ブロックの最大値が先に計測された場合には車両は前進方向に、逆に前方の計測ブロックの最大値が先に計測された場合には車両は後進状態であることを判別することができることとなり、通過走行車両の進行方向を判断することができることとなるのである。 In the third aspect of the present invention, two measurement blocks are located at two front-rear direction positions on the front side and the front side in the forward direction of the vehicle because at least two measurement devices are provided on the loading plate. Therefore, the timing of the maximum value of the wheel load measurement value in these two measurement blocks is slightly shifted, so if the maximum value of the measurement block on the near side is measured first, the vehicle will move in the forward direction. When the maximum value of the measurement block ahead is measured first, it can be determined that the vehicle is in the reverse travel state, and the traveling direction of the passing traveling vehicle can be determined.
本発明の第４乃至第６のものにおいては、上記第１乃至第３の発明に係る測定装置を用いた測定方法について特定したものであり、その効果も上記測定装置の効果と同様の効果を発揮する測定方法を提供できたものである。 In the fourth to sixth aspects of the present invention, the measurement method using the measurement apparatus according to the first to third aspects of the invention is specified, and the effect is the same as the effect of the measurement apparatus. We have been able to provide a measurement method that demonstrates it.
本発明の第７のものにおいては、上記第１の発明に係る測定装置を用いて、通過車両の最初の測定波形を判断し、この波形が個別車両の最初の衝撃波を感知することにより当該通過車両を認識することによって当該車両の車軸数を計測することができるものである。
ここで、最初の衝撃波というのは、１台の車両が最初に本発明に係る測定装置の載荷板に乗り上げた際に測定される載荷板の車両走行方向手前側に位置する計測ブロックによって測定された最大荷重を意味しており、車両の最初の第１軸（前車輪軸）の測定波形が一番大きくなることに着目し、本請求項に係る発明が想到されたものである。
これにより、上記第２又は第５の発明のように光センサを用いて１台分毎の通過車両を認識しなくとも当該車両の軸数を測定することができる。
In the seventh aspect of the present invention, the first measurement waveform of the passing vehicle is determined using the measurement apparatus according to the first aspect of the invention, and this waveform is detected by detecting the first shock wave of the individual vehicle. The number of axles of the vehicle can be measured by recognizing the vehicle.
Here, the first shock wave is measured by a measurement block located on the vehicle traveling direction front side of the loading plate measured when one vehicle first rides on the loading plate of the measuring apparatus according to the present invention. The invention according to this claim has been conceived by paying attention to the fact that the measured waveform of the first first axis (front wheel axis) of the vehicle is the largest.
Thus, the number of axes of the vehicle can be measured without recognizing the passing vehicle for each vehicle using the optical sensor as in the second or fifth invention.
本発明の第８のものにおいては、上記第１の発明に係る測定装置を道路の横断方向に２台並べて、通過する走行車両の左右両輪がそれぞれ通過走行できるようにしているため、走行通過車両の個々の車輪の重量、軸重、軸数、及び全重量を測定することができるものとなる。
勿論前記した通り、本発明に係る測定装置の１台を道路１レーンの横断方向に全体に設置する場合には、つまり、左右両輪が同時に通過可能とすることにより、個々の輪重は測定できないが、それ以外の軸重、総重量及び通過方向等は測定可能なものとなる。
In the eighth aspect of the present invention, the two measuring devices according to the first aspect of the present invention are arranged in the transverse direction of the road so that the left and right wheels of the traveling vehicle can pass through each other. It is possible to measure the weight, axle weight, number of axles, and total weight of each individual wheel.
Of course, as described above, when one of the measuring devices according to the present invention is installed in the entire transverse direction of one road lane, that is, by allowing both the left and right wheels to pass simultaneously, individual wheel loads cannot be measured. However, other axle loads, total weights, passing directions, etc. can be measured.
以下、添付の図面と共に本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る走行車両の重量等測定装置の一実施形態を図示する分解説明図である。
本発明に係る走行車両の重量等測定装置は、平面視略長方形を有し、上面部が開放された箱体状の基体部１０と、基体部１０の内部の略四隅に固定される４つの計測ブロック１５と、この計測ブロック１５に支持される載荷板２０とからなる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded explanatory view illustrating one embodiment of a weight measuring device for a traveling vehicle according to the present invention.
The measuring device for weight of a traveling vehicle according to the present invention has a substantially rectangular shape in plan view, and has a box-like base body portion 10 whose upper surface portion is open, and four fixed at substantially four corners inside the base body portion 10. It consists of a measurement block 15 and a loading plate 20 supported by the measurement block 15.
この実施形態では、４つの計測ブロックを使用したものを提示しているが、請求項１に記載の通り、載荷板２０の手前側と前方側に２つのみ設けて実施することも可能である。この後者の装置については後に図７を用いて説明する。
また、これら基体部１０と、計測ブロック１５と、載荷板２０の組合せからなる測定装置は、現実の設置に際しては、例えば図１のコンクリート製ブロックの凹所４０内に嵌め入れられるのであるが、この図１からも解る通り、この測定装置が２台左右に前記凹所４０内に嵌め込まれるのである。
このようにして、道路の横断方向に２台並列した測定装置の各々が車両の左右の両輪のそれぞれの車輪の重量を個別に測定することができるのである。
In this embodiment, although the thing using four measurement blocks is shown, as shown in Claim 1, it is also possible to carry out by providing only two on the near side and the front side of the loading plate 20. . This latter apparatus will be described later with reference to FIG.
Further, the measuring device comprising the combination of the base body 10, the measurement block 15, and the loading plate 20 is fitted into the recess 40 of the concrete block of FIG. As can be seen from FIG. 1, two measuring devices are fitted in the recess 40 on the left and right.
In this way, each of the two measuring devices arranged in parallel in the crossing direction of the road can individually measure the weights of the left and right wheels of the vehicle.
基体部１０は、車両前進方向Ｖを短辺とする略長方形を有しており、上面部が開放された箱体形状の金属製のものから形成されている。
この基体部１０の内部の略四隅に、前記計測ブロック１５を固定するための固定部受部１１が設けられている。
この固定部受部１１は、計測ブロック１５の固定部１６を固定するもので、計測ブロック１５の計測部１７を片持ち梁状に固定するためのものであって、基体部１０底面から所定高さに計測ブロック１５の固定部１６を固定できるような略直方体形状を有する台状のものである。
この固定部受部１１に計測ブロック１５の固定部１６をボルト等により固定する。
The base body portion 10 has a substantially rectangular shape with the vehicle forward direction V as a short side, and is formed of a box-shaped metal member whose upper surface portion is open.
Fixing portion receiving portions 11 for fixing the measurement block 15 are provided at substantially four corners inside the base portion 10.
The fixing portion receiving portion 11 is for fixing the fixing portion 16 of the measuring block 15 and for fixing the measuring portion 17 of the measuring block 15 in a cantilever shape, and has a predetermined height from the bottom surface of the base portion 10. Furthermore, it is a trapezoid having a substantially rectangular parallelepiped shape so that the fixing portion 16 of the measurement block 15 can be fixed.
The fixing portion 16 of the measurement block 15 is fixed to the fixing portion receiving portion 11 with a bolt or the like.
計測ブロック１５は、次図により詳しく説明するが、基端側の固定部１６と、この固定部１６から延長するように計測部１７が形成されており、つまりこの計測部１７は鉛直方向に変位可能な自由端となっている。
この計測部１７の略中央部位において載荷板２０と連結固定されて、載荷板２０を支持することとなるのである。
Although the measurement block 15 will be described in detail with reference to the following diagram, a base-side fixing portion 16 and a measuring portion 17 are formed so as to extend from the fixing portion 16, that is, the measuring portion 17 is displaced in the vertical direction. It is a possible free end.
The load plate 20 is connected and fixed to the load plate 20 at a substantially central portion of the measurement unit 17 to support the load plate 20.
載荷板２０も、基体部１０とほぼ同様の平面視形状を有し、車両の前進方向Ｖの方向を短辺とする平面視略長方形を有し、その長辺方向（横方向）長さは、この実施形態では道路の１レーンの略半分程度であり、金属製板材から形成されている。
載荷板２０の略四隅には、ボルト穴２１が４つ設けられ、これらボルト穴２１の位置が計測ブロック１５の計測部１７の略中央部位に設けられた螺子穴１８と合致し、ボルト等により相互に螺着され、固定される。
The loading plate 20 also has substantially the same plan view shape as the base portion 10, has a substantially rectangular shape in plan view with the direction of the vehicle forward direction V as the short side, and the length of the long side direction (lateral direction) is In this embodiment, it is about half of one lane of the road and is formed from a metal plate.
Four bolt holes 21 are provided at substantially four corners of the loading plate 20, and the positions of these bolt holes 21 coincide with the screw holes 18 provided at the substantially central portion of the measurement unit 17 of the measurement block 15, and are secured by bolts or the like. Screwed together and fixed.
これら基体部１０、４つの計測ブロック１５及び載荷板２０とにより本発明に係る測定装置（荷重センサ及び加速度センサについては後述する。）が形成されて、これらがコンクリート製ブロックの凹所４０内に２台並列して嵌め入れられ（図１では右側のもののみ示している。）、載荷板２０の上面が路面と同一平面となるように埋設される。
勿論、上記測定装置を路面に形成した凹所に直接埋設することも可能である。
The base unit 10, the four measurement blocks 15, and the loading plate 20 form a measurement device according to the present invention (the load sensor and the acceleration sensor will be described later), and these are formed in the recess 40 of the concrete block. Two units are fitted in parallel (only the right side is shown in FIG. 1), and the loading plate 20 is embedded so that the upper surface is flush with the road surface.
Of course, it is also possible to embed the measuring device directly in a recess formed on the road surface.
荷重センサは、図示はしていないが、計測ブロック１５の計測部１７に対応する基体部１０の位置に設置しておき、計測部１７の瞬間変位を光学的に測定して、瞬時荷重を測定し、同時に前記瞬間変位から加速度をも算出する。
これら瞬間荷重と加速度と、後述する基体部の振動加速度から、走行通過車両の輪重を瞬時に測定することができるのである。
荷重センサを設ける位置については、後の図３において説明する。
Although not shown, the load sensor is installed at the position of the base 10 corresponding to the measurement unit 17 of the measurement block 15, and the instantaneous displacement of the measurement unit 17 is optically measured to measure the instantaneous load. At the same time, acceleration is also calculated from the instantaneous displacement.
From these instantaneous loads and accelerations, and the vibration acceleration of the base portion described later, the wheel load of the traveling vehicle can be measured instantaneously.
The position where the load sensor is provided will be described later with reference to FIG.
本発明においては、計測ブロック１５を左右一対ずつ前後方向に２組設けているために、載荷板２０の車両前進方向Ｖの手前側のボルト穴２１ｆ、２１ｆと、前方側２１ｒ、２１ｒの前後２箇所の部位で測定を行って輪重を測定するようにしており、これによりより精密に輪重を測定可能としている。
またこれにより、手前側の一対の計測ブロック１５、１５と、前方側の一対の計測ブロック１５、１５の測定により、その測定値の最大値が現れるタイミングが少しずれることにより、車両の進行方向をも判定することが可能となる。
In the present invention, since two pairs of the measurement blocks 15 are provided in the front-rear direction, the front and rear bolt holes 21f, 21f of the loading plate 20 in the vehicle forward direction V, and the front-rear sides 21r, 21r 2 The wheel load is measured by performing measurement at each location, thereby making it possible to measure the wheel load more precisely.
In addition, as a result of the measurement of the pair of measurement blocks 15 and 15 on the front side and the pair of measurement blocks 15 and 15 on the front side, the timing at which the maximum value of the measurement values appears is slightly shifted, thereby changing the traveling direction of the vehicle. Can also be determined.
即ち、車両前進方向Ｖの手前側の計測部の最大値が前方側の計測部の最大値よりも先に測定された場合には、車両は前進方向Ｖに進行していることが判別でき、その逆に、手前側よりも前方側の最大値が先に測定された場合には、通過車両は後進していることと判別する事ができるのである。
このように、本発明においては、計測ブロック１５を４つ、即ち、左右一対、前後方向に２組設けたために、通過走行車両の進行方向をも判断することが可能となるものである。より厳密には、この進行方向の判別は、前後方向の２つの計測ブロックがあれば判別可能である。
That is, when the maximum value of the front measurement unit in the vehicle forward direction V is measured before the maximum value of the front measurement unit, it can be determined that the vehicle is traveling in the forward direction V. On the contrary, if the maximum value on the front side is measured before the front side, it can be determined that the passing vehicle is moving backward.
As described above, in the present invention, four measurement blocks 15, that is, a pair of left and right, and two sets in the front-rear direction are provided, so that the traveling direction of the passing traveling vehicle can also be determined. More precisely, this traveling direction can be determined if there are two measurement blocks in the front-rear direction.
図２は、上記実施形態における計測ブロックの全体斜視図である。
この計測ブロック１５は、平面視略長方形形状を有する金属製のもので、所定の厚みを有しており、その図中左上側に固定部１６が位置し、この固定部１６から図中右下方向に延長する計測部１７が位置している。
計測部１７の先端側１７ｓはその厚みが少し薄く形成され、その中央部分には基端側から先端側に向けて突出部１７ｔが形成され、その突出部１７ｔの先端側に螺子穴１８が設けられている。
この螺子穴１８に載荷板のボルト穴が合致し、ボルトによって載荷板が計測ブロック１５の計測部１７に固定され支持される。
固定部１６には、２列に６個のボルト挿通穴１９が設けられ、ボルトによってこの固定部１６が基体部の固定部受部に固定されるのである。
FIG. 2 is an overall perspective view of the measurement block in the embodiment.
The measurement block 15 is made of metal having a substantially rectangular shape in plan view, has a predetermined thickness, and a fixed portion 16 is located on the upper left side in the figure, and the lower right side in the figure from the fixed portion 16. A measuring part 17 extending in the direction is located.
The distal end side 17s of the measuring unit 17 is formed to be a little thin, and a protruding portion 17t is formed in the central portion from the proximal end side toward the distal end side, and a screw hole 18 is provided on the distal end side of the protruding portion 17t. It has been.
The bolt hole of the loading plate matches the screw hole 18, and the loading plate is fixed and supported by the measuring unit 17 of the measuring block 15 by the bolt.
The fixing portion 16 is provided with six bolt insertion holes 19 in two rows, and the fixing portion 16 is fixed to the fixing portion receiving portion of the base portion by bolts.
図３は、上記実施形態に係る一つの計測ブロックの設置状態を図示する車両進行方向の断面説明図である。図中ハッチングは省略している。
まず、本発明に係る重量測定装置は、道路の凹所又は道路に埋設されるコンクリートブロックの凹所内に設置されて、路面Ｒに載荷板２０の上面２０Ｒが同一平面となるように埋設される。
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view in the vehicle traveling direction illustrating the installation state of one measurement block according to the embodiment. In the figure, hatching is omitted.
First, the weight measuring device according to the present invention is installed in a recess of a road or a recess of a concrete block embedded in the road, and is embedded in the road surface R so that the upper surface 20R of the loading plate 20 is in the same plane. .
計測ブロック１５の固定部１６は、ボルトにより基体部１０の固定部受部１１に固定される。これにより計測ブロック１５が片持ち梁状に固定され、その計測部１７が自由端と成り、鉛直方向に変位可能となる。
そして、計測部１７の螺子穴１８の部位で、ボルトによって載荷板２０が固定され支持される。
従って、車両が載荷板２０を通過すると、載荷板２０を支持する計測ブロック１５の計測部１７が下方に瞬間変位し、この瞬間変位を光学的に荷重センサ３３により測定して瞬間荷重を導出し、同時にこの瞬間変位から加速度をも算出し、これら瞬間荷重と加速度、そして後述する基体部の振動加速度により通過車両の１つの車輪の重量を即時に算出することができるものである。
The fixing portion 16 of the measurement block 15 is fixed to the fixing portion receiving portion 11 of the base portion 10 with a bolt. As a result, the measurement block 15 is fixed in a cantilever shape, and the measurement unit 17 becomes a free end, which can be displaced in the vertical direction.
Then, the loading plate 20 is fixed and supported by the bolt at the site of the screw hole 18 of the measuring unit 17.
Therefore, when the vehicle passes through the loading plate 20, the measuring unit 17 of the measuring block 15 that supports the loading plate 20 instantaneously displaces downward, and the instantaneous displacement is optically measured by the load sensor 33 to derive the instantaneous load. Simultaneously, acceleration is also calculated from the instantaneous displacement, and the weight of one wheel of the passing vehicle can be immediately calculated from the instantaneous load and acceleration, and the vibration acceleration of the base portion described later.
ここで、荷重センサについて説明するが、実際には特許文献１に記載のものと同様である。
即ち、この荷重センサは、計測ブロック１５の計測部１７の先端端面中央部にマスク部材１７ｈを設け（図２参照）、このマスク部材１７ｈに対向する基体部１０の内壁面に一次元位置検出用の半導体位置検出素子及び発光素子３３を設けて、マスク部材１７ｈを半導体位置検出素子と発光素子との間に突出させたものから（図３）形成したものである。この半導体位置検出素子及び発光素子３３の発光部と読取部により前記計測部１７の瞬間変位を読み取るのである。
Here, although the load sensor will be described, the load sensor is actually the same as that described in Patent Document 1.
That is, this load sensor is provided with a mask member 17h at the center of the tip end face of the measuring unit 17 of the measuring block 15 (see FIG. 2), and for detecting the one-dimensional position on the inner wall surface of the base 10 facing the mask member 17h. The semiconductor position detecting element and the light emitting element 33 are provided, and the mask member 17h is formed from a protrusion between the semiconductor position detecting element and the light emitting element (FIG. 3). The instantaneous displacement of the measuring unit 17 is read by the light emitting unit and the reading unit of the semiconductor position detecting element and the light emitting element 33.
図４は、上記実施形態に係る載荷板を示す正面図、平面図及び左側面図である。
この載荷板２０は、既に説明した通り、車両前進方向Ｖに短辺を有する略長方形形状の金属製板材から成り、その略四隅に計測ブロック１５の計測部１７に固定されるためのボルト穴２１が設けられている。
左側及び右側において車両前進方向Ｖに並ぶボルト穴が左右にずれているのは、車両前進方向Ｖの短辺の長さをより短くするために、計測ブロック１５を図中上下方向に一列に並べるのではなく、左右にずらした状態に配置したためである。
尚、載荷板２０の裏面中央に接合されている矩形形状の金属製板材は、載荷板２０の剛性を高め、車両通過によって生ずる振動をより小さくするために設けたものである。
FIG. 4 is a front view, a plan view, and a left side view showing the loading plate according to the embodiment.
As described above, the loading plate 20 is made of a substantially rectangular metal plate material having a short side in the vehicle forward direction V, and bolt holes 21 for fixing to the measurement unit 17 of the measurement block 15 at substantially four corners. Is provided.
The bolt holes arranged in the vehicle forward direction V on the left side and right side are shifted to the left and right in order to make the short side length in the vehicle forward direction V shorter, the measurement blocks 15 are arranged in a line in the vertical direction in the figure. This is because they are arranged in a state shifted from side to side.
The rectangular metal plate joined to the center of the back surface of the loading plate 20 is provided in order to increase the rigidity of the loading plate 20 and to further reduce vibration caused by passing through the vehicle.
図５は、上記実施形態に係る重量測定装置の全体を示す正面図、平面図及び左側面図である。
この図から解る通り、本発明に係る走行車両の重量等測定装置は、その全体が略直方体形状の一つのユニットを形成し、その全体を例えばＥＴＣ等の通行ゲートの手前側路面の凹所に埋設することができる。
そして、上記した通り、車両前進方向Ｖの長さを極めて短く形成することができるために、従来の測定装置に比較すると極めてコンパクトなものとすることができ、設置のための労力や時間等を大幅に縮減することができるのである。
FIG. 5 is a front view, a plan view, and a left side view showing the entire weight measuring apparatus according to the embodiment.
As can be seen from this figure, the weight measuring device for a traveling vehicle according to the present invention forms a unit having a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole, and the whole is formed in a recess on the front side of a traffic gate such as ETC. Can be buried.
And as mentioned above, since the length of the vehicle forward direction V can be formed extremely short, it can be made extremely compact as compared with the conventional measuring apparatus, and labor and time for installation can be reduced. It can be greatly reduced.
このようなコンパクト化の理由は、既に述べたように、左右一対の計測ブロック１５を車両前進方向Ｖに二列に配置し、しかも左右それぞれの側で、前後に位置する計測ブロック１５、１５を前後方向に一列に並べるのではなく、左右にずらした位置に配列したためである。
そして、車両前進方向Ｖの手前側の左右一対の計測部１７、１７が先に１つの車輪重量を計測し、その後前方側の左右一対の計測部１７、１７によって同様に１つの車輪重量を計測し、これら２回の計測値から１つの車輪重量を算出するように構成している。
As described above, the reason for such compactness is that, as described above, a pair of left and right measuring blocks 15 are arranged in two rows in the vehicle forward direction V, and the measuring blocks 15 and 15 positioned on the front and rear sides are arranged on the left and right sides. This is because they are not arranged in a line in the front-rear direction, but are arranged at positions shifted left and right.
Then, the pair of left and right measuring units 17 and 17 on the front side in the vehicle forward direction V measure one wheel weight first, and then the pair of left and right measuring units 17 and 17 on the front side similarly measure one wheel weight. In addition, the weight of one wheel is calculated from these two measurement values.
更に、この図５から解る通り、３０は加速度センサを示しており、基体部１０内部の２箇所にこの加速度センサ３０、３０を設け、車両通過により生じる基体部１０の振動の加速度を測定している。
これにより、計測ブロック１５の計測部１７の瞬間変位から導出される瞬間荷重と加速度と、上記基体部１０の、即ち計測ブロック１５の固定部１６の振動加速度の値から走行通過車両の静止車輪重量を算出して導出するように構成している。
以下の数式１が上記測定値から静止重量を導出するためのものである。
Furthermore, as can be seen from FIG. 5, reference numeral 30 denotes an acceleration sensor. The acceleration sensors 30 and 30 are provided at two locations inside the base body 10 to measure the acceleration of vibration of the base body 10 caused by passing through the vehicle. Yes.
Thus, the stationary wheel weight of the traveling vehicle is calculated from the instantaneous load and acceleration derived from the instantaneous displacement of the measurement unit 17 of the measurement block 15 and the vibration acceleration value of the base unit 10, that is, the fixed unit 16 of the measurement block 15. Is calculated and derived.
The following formula 1 is for deriving the stationary weight from the measured value.
この数式において、Ｗｅが静止輪重を、Ｗｉが計測部の瞬時荷重を、ｙｉが計測部の瞬時変位を、Δｇ（Ａ/Ｌ）ｉが計測部の自由端の加速度を、Δｇ（Ｇ/Ｌ）ｉが基体部の加速度を、ｇが重力加速度を、ｋがバネ定数を示している。
瞬時荷重Ｗｉは、Ｗｉ＝ｋ・ｙｉにより求められる。
このようにして、基体部１０及び固定部１６の振動をも考慮に入れてより正確な走行通過車両の輪重を測定することを可能としているのである。
In this equation, We is the stationary wheel load, Wi is the instantaneous load of the measuring unit, yi is the instantaneous displacement of the measuring unit, Δg (A / L) i is the acceleration at the free end of the measuring unit, Δg (G / L) i represents the acceleration of the base body, g represents the gravitational acceleration, and k represents the spring constant.
The instantaneous load Wi is obtained by Wi = k · yi.
In this way, it is possible to more accurately measure the wheel load of the traveling vehicle by taking into account the vibration of the base body 10 and the fixed portion 16.
以上、走行車両の重量等測定装置について説明したが、本発明に係る走行車両の重量等測定方法については上記測定装置を用いて通過走行車両の輪重等を測定することとなる。
即ち、高速道路等の入口通行ゲート手前側の路面に設置することができ、車両等の左右両輪の少なくとも一方の１つの車輪が通過可能な平面視略長方形の載荷板と、この載荷板の四隅を支持する４つの計測ブロックと、この計測ブロックが固定される基体部とから成る測定装置を使用し、前記計測ブロックが前記基体部に固定される固定部と、この固定部から片持ち梁状に延長する計測部とからなり、これらの計測部が前記載荷板を支持し、走行車両が載荷板を通過する際に、光センサを用いて前記計測部の瞬時変位を測定し、この瞬時変位から瞬時荷重と加速度の算出を行い、計測部が固定されている基体部の加速度をも測定して、前記数式１に基づき１つの車輪の静止重量を導出することを特徴とする走行車両の重量測定方法である。
The travel vehicle measurement device has been described above. However, the travel vehicle weight measurement method according to the present invention measures the wheel load and the like of the passing travel vehicle using the measurement device.
That is, it can be installed on the road surface in front of the entrance passage gate of an expressway or the like, and has a substantially rectangular loading plate in plan view through which at least one of the left and right wheels of a vehicle or the like can pass, and the four corners of the loading plate. A measurement device comprising four measurement blocks that support the measurement block and a base part to which the measurement block is fixed, a fixed part to which the measurement block is fixed to the base part, and a cantilever shape from the fixed part These measurement units support the load plate described above, and when the traveling vehicle passes through the load plate, the instantaneous displacement of the measurement unit is measured using an optical sensor. The weight of the traveling vehicle is characterized in that the instantaneous load and acceleration are calculated from the above, the acceleration of the base portion to which the measuring unit is fixed is also measured, and the stationary weight of one wheel is derived based on the formula 1. This is a measurement method.
この測定方法においては、４つの計測部による計測がその特徴となるが、左右一対の計測部と、これら左右一対の計測部をさらに車両前進方向に２列設けて測定することにより、計測部の瞬間変位から瞬間荷重と加速度を算出し、且つ基体部の振動をも考慮に入れて基体部の振動加速度をも加速度センサによって計測し、これらの値から数式１によって、１つの車輪の静止重量を導出するようにしたものである。
尚、上記実施形態では、４つの計測部を利用したが、この計測部は、車両の通過方向の手前側と前方側の２つのみあれば測定可能なことは、上記測定装置の場合と同様である。
In this measurement method, the measurement by four measurement units is a feature. However, by measuring the pair of left and right measurement units and the pair of left and right measurement units in two rows in the vehicle forward direction, The instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement, and the vibration acceleration of the base portion is also measured by the acceleration sensor in consideration of the vibration of the base portion. From these values, the stationary weight of one wheel is calculated by Equation 1. It is derived.
In the above embodiment, four measurement units are used. However, the measurement unit can measure only two on the front side and the front side in the passing direction of the vehicle, as in the case of the measurement device. It is.
次に図示はしていなが、軸数を測定する方法について説明する。
上記実施形態に係る重量等測定装置において、この装置の例えば短辺側の側方位置に、一対の柱状の光センサ（車両分離機）を設ける。
一方の柱状センサからは、縦方向所定間隔に投光部を設け、他方の柱状センサには、前記投光部からの光信号を受光できる受光センサをやはり縦方向所定間隔に設けておき、この一対の柱状センサによって受光センサの感知が遮断されることによって走行通過車両１台分を認識できるように構成する。
そして、この１台分の通過時間に対応させて上記重量測定装置が測定する軸数をカウントすることによって当該走行車両の軸数を計測することが可能となる。
Next, although not shown, a method for measuring the number of axes will be described.
In the apparatus for measuring weight or the like according to the above-described embodiment, a pair of columnar optical sensors (vehicle separators) are provided, for example, at a lateral position on the short side of the apparatus.
One columnar sensor is provided with light projecting portions at predetermined intervals in the vertical direction, and the other columnar sensor is provided with light receiving sensors capable of receiving optical signals from the light projecting unit at predetermined intervals in the vertical direction. A pair of columnar sensors are configured so that the detection of the light receiving sensor is cut off so that one traveling vehicle can be recognized.
Then, the number of axes of the traveling vehicle can be measured by counting the number of axes measured by the weight measuring device in correspondence with the passing time of one vehicle.
尚、本発明においては、上記のような車両分離機を使用せずに軸数をカウントすることもできるのである。
即ち、本発明に係る測定装置におていは、通過走行車両の個々の車輪の荷重を超微少時間で測定するためその測定荷重の波形の記録を判別することにより個々の通過車両を識別することができる。
その車両の最初の衝撃波を認識することにより、これを内部トリガーとして、１台分の通過を確認でき、それ故、その車両の軸数もカウント可能なのである。
In the present invention, the number of axes can be counted without using the vehicle separator as described above.
That is, in the measuring apparatus according to the present invention, in order to measure the load of each wheel of the passing traveling vehicle in a very short time, each passing vehicle is identified by discriminating the record of the waveform of the measured load. be able to.
By recognizing the first shock wave of the vehicle, this can be used as an internal trigger to confirm the passage of one vehicle, and therefore the number of axes of the vehicle can also be counted.
ここで、車両の最初の衝撃波というは、個々の車両の重量を最初に測定する装置の手前側の計測部が測定した最大荷重を意味するものである。
個々の車両は、本発明に係る測定装置に進入した最初の測定荷重が最大値を示すため、この最大値（ピーク値）を認識することにより、個々の車両の通過を確認することができ、これにより軸数をカウントできるのである。
より詳細には、上記内部トリガーでは、常時１個の計測部の荷重センサの出力値をモニタしており、この値が設定値以上になると、決められた時間値をさかのぼり、その点からのシグナルを解析ルーチンに出力し、質量、軸数値を解析計算し、その後データを下流コンピュータに出力するシステムである。
また、本発明においては、車輪の１つ１つの重量を測定できるため、その車両の総重量はそれら輪重の総和で算出されるため、軸数のカウントとは別に総重量を算定可能となる。
Here, the first shock wave of the vehicle means the maximum load measured by the measurement unit on the near side of the device that first measures the weight of each vehicle.
Since the first measured load that entered the measuring device according to the present invention shows a maximum value for each individual vehicle, by recognizing this maximum value (peak value), it is possible to confirm the passage of the individual vehicle, As a result, the number of axes can be counted.
More specifically, the internal trigger constantly monitors the output value of the load sensor of one measuring unit, and when this value exceeds the set value, the determined time value is traced back and the signal from that point is Is output to the analysis routine, and the mass and axis numerical values are analyzed and calculated, and then the data is output to the downstream computer.
Further, in the present invention, since the weight of each wheel can be measured, the total weight of the vehicle is calculated by the sum of the wheel loads, so that the total weight can be calculated separately from the count of the number of axles. .
図６は、車軸数３軸のトラックが上記本発明の重量測定装置を通過した際の測定結果を示すグラフである。
このグラフにおいて、一番上の折れ線が、測定装置の車両前進方向の手前側計測部（「フロント・センサ」という。）での計測結果を示しており、上から二番目の折れ線が、測定装置の車両前進方向の前方側の計測部（「リア・センサ」という。）での計測結果を示しており、最下段の折れ線が、基体部の加速度センサの計測値を示している。
フロント・センサ及びリア・センサにおいて、左側から最初の山が第１軸を、２番目の山が第２軸を、３番目の山が第３軸を示している。
そして、本発明における現実の実施態様としては、測定装置を２台道路横断方向に並べているために、フロント・センサとリア・センサの車両進行方向の１組が、横断方向に４組並んで配置していることとなる。これにより、図６に示すデータは、４つ収集され、これら４つの計測データ（輪重と波形）から、軸重、総重量、軸数、進行方向が導出されることとなるのである。
FIG. 6 is a graph showing measurement results when a truck with three axles passes through the weight measuring device of the present invention.
In this graph, the top polygonal line shows the measurement result of the measuring device at the front side measurement unit (referred to as “front sensor”) in the vehicle forward direction, and the second polygonal line from the top is the measuring device. The measurement result in the measurement part (referred to as “rear sensor”) on the front side in the vehicle forward direction is shown, and the bottom broken line shows the measurement value of the acceleration sensor of the base part.
In the front sensor and the rear sensor, the first peak from the left indicates the first axis, the second peak indicates the second axis, and the third peak indicates the third axis.
As an actual embodiment of the present invention, since two measuring devices are arranged in the crossing direction of the road, one set of the front sensor and the rear sensor in the vehicle traveling direction is arranged in four sets in the crossing direction. Will be doing. As a result, four pieces of data shown in FIG. 6 are collected, and the axle weight, the total weight, the number of axes, and the traveling direction are derived from these four measurement data (wheel weight and waveform).
それぞれの車輪重量は、これらフロント・センサとリア・センサ及び基体部の加速度センサの計測値から数式１によって算出されることとなる。
この図６からは、明瞭には判別できないが、フロント・センサの最大値がリア・センサの最大値よりも先に来ていることにより、この被測定車両であるトラックは前方に進行していることが判別されるのである。
後進している場合には、上記と逆にリア・センサの最大値がフロント・センサの最大値よりも先に来る事になり、これにより車両の進行方向を判別できる。
更に、個々の車両の最初の衝撃波は、この図６では、一番上の左、第１軸に関するフロント・センサの最大値（ピーク値）がそれを示しており、この最大値の認識によって、個々の車両の軸数がカウントされるものである。
The respective wheel weights are calculated by Formula 1 from the measured values of the front sensor, rear sensor, and base body acceleration sensor.
Although it cannot be clearly discriminated from FIG. 6, since the maximum value of the front sensor comes before the maximum value of the rear sensor, the truck as the vehicle under measurement is traveling forward. It is determined.
When the vehicle is traveling in reverse, the maximum value of the rear sensor comes ahead of the maximum value of the front sensor contrary to the above, whereby the traveling direction of the vehicle can be determined.
Further, the first shock wave of each individual vehicle is shown in FIG. 6 by the maximum value (peak value) of the front sensor with respect to the top left, first axis, and by recognition of this maximum value, The number of axes of each vehicle is counted.
図７は、本発明に係る重量等測定装置の他の実施形態を示しており、その（Ａ）が横断面概略図、その（Ｂ）が平面概略図、その（Ｃ）が縦断面概略図である。
この測定装置では、基体部１０の車両進行方向の手前側Ｆと前方側Ｒの前後方向に１対の計測ブロック１５、１５をその略中央部に設けたものである。
これら計測ブロック１５、１５は、基体部１０の固定部受部１１にその固定部１６が固定され、片持ち梁状に固定部１６から延長する計測部１７が載荷板２０をその略中央部で支持し固定する。固定はボルトＢ，Ｂ，…によって固定される。
FIG. 7 shows another embodiment of a weight measuring apparatus according to the present invention, in which (A) is a schematic cross-sectional view, (B) is a schematic plan view, and (C) is a schematic vertical cross-sectional view. It is.
In this measuring apparatus, a pair of measuring blocks 15, 15 are provided at a substantially central portion in the front-rear direction of the front side F and the front side R of the base body 10 in the vehicle traveling direction.
The measuring blocks 15 and 15 are such that the fixing portion 16 is fixed to the fixing portion receiving portion 11 of the base portion 10, and the measuring portion 17 extending from the fixing portion 16 in a cantilever shape has the loading plate 20 at its substantially central portion. Support and fix. The fixing is fixed by bolts B, B,.
より詳細には、最上面の載荷板２０の裏面に四角形フレームを取り付け、これを左右２個取り付け、中央部４本の縦フレーム中央部に荷重センサ取り付け用平板を設置する。これを２個の計測ブロックの計測部上面にボルトＢにて固定するのである。
これらの構成は、航空機の翼構造を採用したもので、仮に載荷板２０の片側片隅に集中荷重が作用した場合であっても、曲げ荷重による載荷板平板の変形を最小に抑え、端部のたれを防止することができ、尚且つ荷重センサに法線方向荷重のみ作用させるようにしている。
このように、本発明においては、計測ブロックは、装置の車両進行方向の略中央部の手前側と前方側の２箇所に、つまり一組のみ設けて実施することもできるのである。
More specifically, a rectangular frame is attached to the back surface of the uppermost loading plate 20, two left and right are attached, and a load sensor attaching flat plate is installed at the center of the four vertical frames at the center. This is fixed with bolts B on the upper surfaces of the measurement parts of the two measurement blocks.
These configurations employ an aircraft wing structure, and even if a concentrated load acts on one corner of the loading plate 20, deformation of the loading plate due to bending load is minimized, and Sagging can be prevented, and only the load in the normal direction is applied to the load sensor.
As described above, in the present invention, the measurement block can be implemented by providing only one set at two locations on the near side and the front side of the substantially central portion of the apparatus in the vehicle traveling direction.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明においては特許請求の範囲に記載した範囲内でその形態を種々変更することができる。
載荷板の道路横断方向のサイズ（横幅）は、適宜自由に設計することとができ、その横幅は、少なくとも車両の左右両輪の一方の車輪が通過できる幅があればよく、またその横幅を道路の１レーンの幅と同等としてもよいものである。
また、上記実施形態における測定装置においては、１つの車輪の重量を測定するために、４つの計測ブロックを使用したが、載荷板の支持方法を考慮すれば、図７にて示した通り、載荷板の手前側と前方側に少なくとも２つ設けられていればよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, in this invention, the form can be variously changed within the range described in the claim.
The size (horizontal width) of the loading plate in the direction across the road can be freely designed as appropriate. The horizontal width is sufficient if at least one of the left and right wheels of the vehicle can pass through it, and the width can be determined by the road. It may be equivalent to the width of one lane.
Further, in the measurement apparatus in the above embodiment, four measurement blocks are used to measure the weight of one wheel. However, if the loading plate support method is taken into consideration, as shown in FIG. It is sufficient that at least two are provided on the front side and the front side of the plate.
計測ブロックの配置も全く自由であり、上記実施形態では、載荷板の車両進行方向の長さを短くするために、計測ブロックを互い違いに配置しているが、車両進行方向に一列に並べてもよいし、計測ブロックを横向き（道路の横断方向）に配置してもよい。
この場合には、荷重センサを計測ブロックの先端部のマスク部材に対向するように半導体位置検出素子及び発光素子を基体部に配置すればよい。
基体部に設けた加速度センサを設ける位置も全く自由である。
以上、本発明は、走行車両の静止輪重、軸重、軸数、総重量、及び進行方向を測定することができる極めて著大な効果を発揮する走行車両の重量等測定装置及び測定方法を提供することができたものである。
The arrangement of the measurement blocks is also completely free. In the above embodiment, the measurement blocks are arranged alternately in order to shorten the length of the loading plate in the vehicle traveling direction, but may be arranged in a line in the vehicle traveling direction. However, the measurement blocks may be arranged sideways (crossing direction of the road).
In this case, the semiconductor position detecting element and the light emitting element may be disposed on the base so that the load sensor faces the mask member at the tip of the measurement block.
The position where the acceleration sensor provided on the base is provided is also completely free.
As described above, the present invention provides an apparatus and a method for measuring the weight of a traveling vehicle and the like, which can measure the stationary wheel weight, the axle weight, the number of axes, the total weight, and the traveling direction of the traveling vehicle. It was possible to provide.
１０ 基体部
１１ 固定部受部
１５ 計測ブロック
１６ 固定部
１７ 計測部
１７ｈ マスク部材
２０ 載荷板
２１ ボルト穴
３０ 加速度センサ
３３ 半導体位置検出素子及び発光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Base part 11 Fixed part receiving part 15 Measurement block 16 Fixed part 17 Measuring part 17h Mask member 20 Loading board 21 Bolt hole 30 Acceleration sensor 33 Semiconductor position detection element and light emitting element
Claims (8)
前記計測ブロック(15)が前記基体部(20)に固定される固定部(16)と、この固定部(16)から片持ち梁状に延長する計測部(17)とからなり、これらの計測部(17)が前記載荷板(20)を支持し、
走行車両が載荷板(20)を通過する際に、光センサを用いて前記計測部(17)の瞬時変位を計測し、この瞬時変位から瞬時荷重と加速度の算出を行い、
更に、計測ブロックを(15)固定する基体部(10)の振動変位から加速度センサ(30)により基体部(10)の加速度を導出し、
前記計測部(17)の瞬時荷重と加速度の算出値と共に前記基体部(10)の加速度から走行車両の１つの車輪の静止重量を導出することを特徴とする走行車両の重量等測定装置。 A loading plate (20) having a substantially rectangular shape in a plan view that can be installed on a road surface such as a road and through which at least one of the left and right wheels of a vehicle or the like can pass, and the loading plate (20) in the vehicle passing direction. It consists of at least two measurement blocks (15, 15) that support two points on the front side and the front side, and a base body (10) to which the measurement block (15) is fixed,
The measurement block (15) includes a fixed part (16) fixed to the base body part (20), and a measurement part (17) extending from the fixed part (16) in a cantilever shape. Part (17) supports the packing plate (20) described above,
When the traveling vehicle passes the loading plate (20), the instantaneous displacement of the measurement unit (17) is measured using an optical sensor, and the instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement,
Furthermore, the acceleration of the base part (10) is derived by the acceleration sensor (30) from the vibration displacement of the base part (10) fixing the measurement block (15),
An apparatus for measuring the weight of a traveling vehicle or the like, wherein the stationary weight of one wheel of the traveling vehicle is derived from the acceleration of the base body (10) together with the calculated values of the instantaneous load and acceleration of the measuring section (17).
前記計測ブロック(15)が前記基体部(10)に固定される固定部(16)と、この固定部(16)から片持ち梁状に延長する計測部(17)とからなり、これらの計測部(17)が前記載荷板(20)を支持し、
走行車両が載荷板(20)を通過する際に、光センサを用いて前記計測部(17)の瞬時変位を測定し、この瞬時変位から瞬時荷重と加速度の算出を行い、
更に、計測ブロック(15)を固定する基体部(10)の振動変位から加速度センサ(30)により基体部(10)の加速度を導出し、
前記計測部(17)の瞬時荷重と加速度の算出値と共に前記基体部(10)の加速度から走行車両の１つの車輪の静止重量を導出することを特徴とする走行車両の重量等測定方法。 A loading plate (20) having a substantially rectangular shape in a plan view that can be installed on a road surface such as a road and through which at least one of the left and right wheels of a vehicle or the like can pass, and the loading plate (20) in the vehicle passing direction. Using a measuring device comprising at least two measuring blocks (15, 15) supporting two points on the front side and the front side, and a base part (10) to which the measuring block (15) is fixed,
The measurement block (15) is composed of a fixed part (16) fixed to the base body part (10) and a measurement part (17) extending from the fixed part (16) in a cantilever shape. Part (17) supports the packing plate (20) described above,
When the traveling vehicle passes through the loading plate (20), the instantaneous displacement of the measurement unit (17) is measured using an optical sensor, and the instantaneous load and acceleration are calculated from the instantaneous displacement,
Furthermore, the acceleration of the base body part (10) is derived by the acceleration sensor (30) from the vibration displacement of the base body part (10) for fixing the measurement block (15),
A method for measuring the weight of a traveling vehicle and the like, wherein the stationary weight of one wheel of the traveling vehicle is derived from the acceleration of the base body (10) together with the calculated instantaneous load and acceleration of the measurement unit (17).
これにより、車両の各車輪の重量、軸重、軸数、全重量及び進行方向を測定することができることを特徴とする走行車両の重量等測定方法。 Two measuring devices for the weight of the traveling vehicle according to claim 1 are arranged in a row in the transverse direction of the road so that both the left and right wheels of the traveling vehicle can pass and travel, and the weight of each wheel can be measured,
Thereby, the weight of each wheel of the vehicle, the axle weight, the number of axes, the total weight, and the traveling direction can be measured, and the weight of the traveling vehicle is measured.
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