JP2012211824A

JP2012211824A - 車両検知器

Info

Publication number: JP2012211824A
Application number: JP2011077666A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamamoto; 浩司山本; Shinichi Yoshino; 慎一吉野
Original assignee: HOTORON KK; Central Nippon Expressway Co Ltd
Current assignee: HOTORON KK; Central Nippon Expressway Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP5583067B2

Abstract

【課題】構成が簡単かつ安価でありながら、駐車スペースに立てられる車止め用ポールに組み込んだとしても、良好な検知感度を有し、しかもメンテナンス性にも優れた磁気式による車両検知器を提供する。
【解決手段】磁束を発生する一次側コイル１Ａおよび一次側コイル１Ａと所定の間隔を置いて配置される二次側コイル２Ａを含む検知コイルと、この検知コイルの監視エリア内に車両が位置することにより一次側コイル１Ａから二次側コイル２Ａへ伝達される磁束の変化を検知して車両検知信号を出力する検知回路とを備えている車両検知器において、一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａとを、それらの各コイル軸線ａ，ｂがほぼ直交する状態において、例えば一次側コイル１Ａのコイル軸線ａに対して、二次側コイル２Ａのセンタータップに相当するコイル中央部を所定距離Ｌ３だけずらす。
【選択図】図２ａ

Description

本発明は、所定のエリア内における車両の有無を検知する車両検知器に関し、さらに詳しく言えば、離間して配置された送信コイルと受信コイルとを含み、その受信コイル側で受信される磁束量の変化に基づいて、車両の有無を検知する車両検知器に関するものである。

例えば、高速道路のサービスエリア等の大規模駐車場施設においては、空車スペースの有無が電光掲示板等により表示されるが、当該駐車場施設の駐車車両の台数を検知するにあたって、光や超音波あるいはマイクロ波を使用したり、ループコイルを配設したりすることが広く行われている。

一例として、駐車スペースにポールを立てて、そのポール内に発光装置や超音波あるいはマイクロ波等の発振器を組み込んだり、地下駐車場等の屋根付きの駐車施設にあっては、その天井側に各駐車スペースに向けて光や超音波等を発する発光装置や発振器を取り付けるようにしている。

また、ループコイルを利用するものでは、各駐車スペース内にループコイルを埋設し、その駐車スペース内に車両が位置することにより、ループコイルのインダクタンス変化を検出して車両の有無を検知するようにしている。

しかしながら、発光装置からの光や発振器からの超音波やマイクロ波の場合には、距離に比例して監視エリアが広がるため、隣接する駐車ブロックの車両を誤検出してしまうことがある。

また、ループコイルの場合には地中に埋設されるので、その埋設工事に多大なコスト負担が強いられるばかりでなく、コンクリート床に配筋されている鉄筋等により、磁気的結合が大きく左右されることから、埋設現場ごとに調整する必要がある。また、床面上に車両以外の金属体、例えば空き缶などが存在しても磁束が変化してしまい、車両として誤検知してしまうこともある。

そこで、特許文献１には、送信コイルと受信コイルの傾斜角をそれぞれ４５°〜６０°の範囲内として互いに向かい合うように傾斜して配置させることにより、その検知エリア内に存在する車両を確実に検出するとともに、車両以外の空き缶などの金属物体により誤動作しないようにした車両検知器が提案されている。

この車両検知器においても、検出精度上、駐車スペースの車両停止位置の真下に埋設することが好ましいが、上記埋設ループコイルの場合と同様に、埋設工事費用が嵩むとともに、設置後の調整を必要とし、また、メンテナンスが容易でない、という問題がある。

このような問題を解消するため、駐車スペースの車止めブロック内に車両検知器を内蔵した車両センサも実際に商品化されているが、車止めブロックは歩行者の歩行の妨げとなり危険であり、バリアフリーの点からしても好ましくない。この意味で、往来する歩行者の多い大規模駐車場施設等では、車止めブロック式車両センサは好まれない。

そこで、上記車両検知器を、段差を生じないという意味で歩行者の妨げにならない車止め用ポール内に組み込むことが検討されたが、車止め用ポール式とすると、車止めブロックの場合と比べて、駐車車両との距離が離れるため、検知感度が低下する、という別の問題が生ずる。

上記特許文献１に記載の車両検知器において、検知感度を向上させるため、コイル径や線材、巻線数等を変更してパワーアップをはかることも検討されたが、上記車両検知器の場合、送信コイルと受信コイルの傾斜角をそれぞれ４５°〜６０°の範囲内としているため、送信コイルから直接受信コイルに向かう磁束の回り込みが増えてしまい、検知感度の向上にはあまり寄与しない。

上記した磁束の回り込みを少なくするには、例えば特許文献２〜４に記載されている金属探知機の分野で行われているように、送信コイルと受信コイルとを、それら各コイル軸線が互いに直交するように配置すればよい。

しかしながら、この技術を車止め用ポール式の車両検知器に適用し、車止め用ポール内に、送信コイルと受信コイルとを、それら各コイル軸線が互いに直交するように収納したとしても、十分な検知感度が得られず、例えば普通自動車用の駐車スペースに軽自動車が車止め用ポールから離れた位置に駐車されたような場合には、検知することができないことがある。

そこで、現在のところ、高速道路のサービスエリア（ＳＡ）やパーキングエリア（ＰＡ）等の大規模駐車施設や休憩施設では、高い鉄塔を立てて監視カメラを設置して、画像処理方式により施設内の駐車状況等を監視するようにしている。

しかしながら、これには多大な導入コストがかかるばかりでなく、雨や雪あるいは霧など、天候の影響による画像の乱れにより駐車領域の車両を検出できないという問題があるほか、車高の高い車両の影に隠れた車両を認識できないといった問題もある。

このような理由から、特に上記した高速道路等の大規模駐車施設や休憩施設では、安価でありながら良好な検知感度を有するとともに、バリアフリーにも対応でき、しかも施工性およびメンテナンス性のよい車両検知器が求められている。

特許第２５８７７４６号公報特開昭５４−２０７５７号公報特開平８−１０５９７９号公報特開２００７−２９８３００号公報

したがって、本発明の課題は、構成が簡単かつ安価でありながら、駐車スペースに立てられる車止め用ポールに組み込んだとしても、良好な検知感度を有し、しかもメンテナンス性にも優れた磁気式による車両検知器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、所定の磁束を発生する一次側コイルおよび上記一次側コイルに対して所定の間隔を置いて配置され、上記一次側コイルの磁束を検出する二次側コイルを含む検知コイルと、上記一次側コイルから上記二次側コイルへ伝達される磁束の変化により、上記検知コイルの監視エリア内における車両の有・無信号を出力する検知回路とを備えている車両検知器において、上記一次側コイルと上記二次側コイルは、それらの各コイル軸線がほぼ直交するように配向された状態で、一方のコイルのコイル軸線に対して、他方のコイルのセンタータップに相当するコイル中央部が所定距離ずらされていることを特徴としている。

本発明において、上記一方のコイルが上記一次側コイルであり、上記他方のコイルが上記２次側コイルであることが好ましい。

また、上記一次側コイルと上記二次側コイルは、例えばフェライトコア等を有する有芯コイルであってもよいが、温度等の環境変化を極力受けないようにするうえで、コアレスの空芯コイルであることが好ましい。

また、本発明は、好ましくは、駐車スペースに立設される非磁性体からなる筒状に形成された車止め用ポールを有し、上記車止め用ポール内に上記一次側コイルと上記二次側コイルとを収納してなる車止め用ポール式センサーとして構成される。

本発明によれば、一次側コイルと二次側コイルとを、それらの軸線が直交するように配向した状態で、一方のコイル（好ましくは一次側コイル）のコイル軸線に対して、他方のコイルのセンタータップに相当するコイル中央部を所定距離だけずらしたことにより、特に他方のコイルのずらした方向と逆方向の一方の面側の検知感度が高められる。

また、一方の面側と他方の面側とで検出信号の極性が異なることから、方向性をも識別することができる。その応用例として、右側走行路と左側走行路との間のセンターラインに設置すれば、１台の車両検知器で、各走行路の通過車両の台数を計数することも可能である。

また、磁気式センサーで、その基本的な構成要素は、一次側コイルと二次側コイルとを検知コイルと、検知回路とでよいため、構成が簡単かつ安価でもある。さらに、車両との距離が離れていても検知感度が良好で、特に埋設することを要しないため、メンテナンス性にも優れている。

本発明の車両検知器の一実施形態を示すブロック図。本発明における検知コイルの一例を示す模式図。本発明において許容されるコイルの傾き角度を示す模式図。上記車両検知器を車止めポール式として駐車スペースに設置した状態を示す模式的な斜視図。実施例１（図２ａの態様による検知コイル）の検知特性を示すグラフ。比較例１（金属探知機方式）の検知特性を示すグラフ。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、この車両検知器は、電磁誘導作用による磁気式センサーであって、駐車スペースＡ内の一部領域を監視エリアとして車両Ｂを検知するため、所定の間隔をおいて配置された送信手段１および受信手段２と、送信手段１を駆動するとともに、受信手段２の受信信号を処理する制御手段３とを有している。

送信手段１は、磁束を発生する一次側（送信側）コイル１Ａにより構成され、受信手段２は、一次側コイル１Ａからの磁束を検出する二次側（受信側）コイル２Ａにより構成され、一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａとにより磁気的な監視エリアが設定される。

図１には、作図の都合上、便宜的に一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａとが、それらの各コイル軸線を同一軸とする同軸的に配置されているが、この実施形態において、一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａは、図２ａに示すように、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａと，二次側コイル２Ａのコイル軸線ｂとが互いに直交する状態で、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａに対して、二次側コイル２Ａのセンタータップに相当するコイル中央部が所定距離Ｌ３だけずらされている。

送信手段１の一次側コイル１Ａには、制御手段３内の発振器５が増幅器（パワーアンプ）６を介して接続されている。この実施形態において、発振器５は、直流的な磁気や地磁気の影響を避けるため、１０数ｋＨｚ〜２０数ｋＨｚで一次側コイル１Ａの駆動信号を出力する。

一方、受信手段２の二次側コイル２Ａに電磁誘導により誘起された受信信号は、制御手段３内の検知回路側に含まれる増幅器７およびフィルタ８を介してミキサー９に送られる。フィルタ８は、受信信号から必要周波数以外のノイズ成分を減衰させる帯域フィルタである。

ミキサー９において、受信信号は局部発振器１０からのローカル信号と合成され周波数変換される。ミキサー９は、受信信号の周波数を数ｋＨｚに下げるとともに、狭帯域のフィルタとしても作用する。

ミキサー９にて減衰された受信信号は、増幅器１１を介して整流器１２に送られる。増幅器１１は、ミキサー９で減衰した信号（交流信号）を整流器１２で直流信号に変換できるレベルにまで増幅する。

整流器１２で直流に変換された受信信号は、次段の加算器１３で基準電圧回路１４からの電圧と加算され、フィルタ１５を介して出力端子１６から図示しない判定回路に出力される。判定回路は、受信信号の変化分をとらえて車両の有無を判定する。

なお、基準電圧回路１４は、設置周辺環境の影響、例えば望まない磁束の回り込みや、周囲金属の磁気的影響を補正し、加算器１３の出力を調整するために所定の直流電圧を出力する。また、フィルタ１５は、加算器１３から出力された信号の高周波成分のノイズを減衰させるローパスフィルタである。

この車両検知器の送信手段１および受信手段２は、図３に示すように、駐車スペースＡに立てられる車止め用ポールＰの筒体２０内に収納され、車止め用ポール式センサーとして用いられる。

筒体２０は、磁束を通す合成樹脂等の非磁性材料からなる円筒状もしくは角筒状に形成されてよい。筒体２０の上端には、雨水等の浸入を防止するため、キャップが被せられるが、いたずら等により容易に外せないようにねじ止めすることが好ましい。

この実施形態において、車止め用ポールＰ内には、送信手段１の一次側コイル１Ａが上方に配置され、受信手段２の二次側コイル２Ａが下方に配置されているが、これらの各コイル軸線ａ，ｂが互いに直交すること、および一次側コイル１Ａのコイル軸線ａに対して、二次側コイル２Ａのセンタータップに相当するコイル中央部が所定距離Ｌ３だけずらされているを条件として、二次側コイル２Ａを上側、一次側コイル１Ａを下側に配置してもよい。

また、上記制御手段３は、車止め用ポールＰとは別の場所の図示しないコントロールボックス内に収納されてもよいが、車止め用ポールＰ内に空きスペースがあれば、その空きスペース内に収納することが好ましい。

車止め用ポールＰを駐車スペースＡに設置するにあたっては、二次側コイル２Ａのコイル軸線ｂが駐車車両Ｂ側に向くようにすることが好ましい。より好ましくは、二次側コイル２Ａのずらし方向の反対側（図２ａで言えばＲ側）を駐車車両Ｂ側に向くようにするとよい。

また、一次側コイル１Ａ，二次側コイル２Ａには、例えばフェライトコア等を有する有芯コイルであってもよいが、フェライトコアは例えば温度によって特性が変化する傾向にあるため、コアレスの空芯コイルであることが好ましい。

一例として説明すると、車止め用ポールＰの設置に際しては、駐車スペースＡに車両Ｂが駐車していない状態において、出力端子１６にほぼ一定の出力電圧（基準電圧）が現れるように基準電圧回路１４を調整しておく。

この状態で、駐車スペースＡに車両Ｂが駐車すると、一次側コイル１Ａから放射される磁束が車両Ｂを伝わり二次側コイル２Ａに向けてより多く流れるため、二次側コイル２Ａには、受信信号としてその磁束量に応じた電圧が誘起される。

この誘起電圧は、増幅器７およびフィルタ８を介してミキサー９へと送られ、局部発振器１０からのローカル信号と合成され周波数変換されて雑音が除去された後、増幅器１１で所定レベルにまで増幅され、整流器１２で直流信号に変換され、加算器１３で基準電圧回路からの電圧と１４と加算され、フィルタ１５にて高周波成分のノイズが除去された後、出力端子１６に出力される。

この出力端子１６に現れる電圧は、上記のように初期に設定した基準電圧と異なる電圧値を示すため、これにより、駐車スペースＡに車両Ｂが駐車したと判定できる。なお、判定にあたっては、基準電圧に所定のしきい値を持たせて、そのしきい値を超えたときに駐車車両有りと判定することが好ましい。

次に、この車両検知器（車止め用ポールＰ）の検知精度を実際に検証した実施例１と、その比較例１について説明する。

実施例１，比較例１ともに、一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａは内径１５０ｍｍで、それらの巻線数は１５０ターン（８．５ｍＨ）、一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａの離間距離Ｌ１は９４０ｍｍ、地上から二次側コイル２Ａまでの距離Ｌ２は１８７ｍｍとした。

また、実際の車両の代わる金属物として縦８００×横１２５０ｍｍの鉄板を用い、その鉄板の中心高さを地上から７００ｍｍ、鉄板を地面に対して垂直として、車止め用ポールＰとの距離を変化させた。

〔実施例１〕
図２ａに示すように、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａを地面に対してほぼ垂直とし、これに対して、二次側コイル２Ａのコイル軸線ｂを地面に対してほぼ平行とし、かつ、二次側コイル２Ａのセンタータップに相当する中央部を一次側コイル１Ａのコイル軸線ａに対して、図２ａにおいて、左側に距離Ｌ３として１８ｍｍだけずらした。

このような条件下において、上記車両に代わる鉄板を車止め用ポールＰに対して、前方側（図２ａにおいて右側のＲ方向）から漸次近づけた場合と、反対の後方側（図２ａにおいて左側のＬ方向）から漸次近づけた場合とにおける、その距離と二次側コイル２Ａの受信感度の変化量を図４のグラフに示す。

図４において、四角ドットがＲ側の変化量で、○がＬ側の変化量である。このグラフから分かるように、二次側コイル２Ａの中央部を一次側コイル１Ａのコイル軸線ａからずらしたことにより、Ｒ側の変化量がＬ側の変化量よりも大きくなっている。

検知距離について考察すると、Ｒ側，Ｌ側ともに、鉄板との離間距離が約１．８ｍのところで鉄板が検知されている（検知範囲：約１．８ｍ）。普通自動車用の駐車スペースの長さは約３ｍであるから、検知能力としては十分であると言える。

また、Ｒ側の変化量とＬ側の変化量の極性が逆になることから、所定の基準値Ｖｒｅｆを設定することにより、方向性をも識別することができる。

なお、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａと二次側コイル２Ａのコイル軸線ｂは直交することが好ましいが、実施例１で試験的に、図２ｂに示すように、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａをθ゜傾けたところ、θ゜＝±２．３゜の範囲内であれば良好な検知精度が得られることが分かった。また、ずらし距離のＬ３は、±２２ｍｍ（Ｒ側，Ｌ側ともに２２ｍｍ）の範囲内であることが好ましい。

〔比較例１〕
二次側コイル２Ａのずらし距離のＬ３をＬ３＝０として、金属探知機と同じように、一次側コイル１Ａと二次側コイル２Ａとを、それら各コイル軸線ａ，ｂが互いに直交するように配置した以外は、上記実施例１と同じとして、二次側コイル２Ａの受信感度を観察した。その変化量を図５のグラフに示す。

図５において、四角ドットがＲ側の変化量で、○がＬ側の変化量であるが、比較例１の場合、Ｒ側，Ｌ側の変化量がともに実施例１のＲ側の変化量よりも小さくなっており、また、鉄板との離間距離が約１．２ｍのところで鉄板が検知されている（検知範囲：約１．２ｍ）。この検知能力では、例えば軽自動車が普通自動車用の駐車スペースの入口付近に駐車された場合、検知し得ないことがある。また、Ｒ側，Ｌ側ともに極性が同じであり、方向性の識別もできない。

なお、上記実施形態では、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａをほぼ垂直，二次側コイル２Ａのコイル軸線ｂをほぼ水平としているが、反対に、一次側コイル１Ａのコイル軸線ａをほぼ水平，二次側コイル２Ａのコイル軸線ｂをほぼ垂直としてもよい。

また、車止め用ポールＰ内での配置を入れ替えて、一次側コイル１Ａを下側，二次側コイル２Ａを上側に配置することもできる。各コイル１Ａ，２Ａは、円筒状もしくは角筒状のいずれであってもよい。

また、この車両検知器は、上記したように、車止め用ポールＰ内に収納されることが好ましいが、場合によっては、車止めブロック内に組み込まれてもよいし、地中に埋設されてもよい。

１送信手段
１Ａ一次側コイル
２受信手段
２Ａ二次側コイル
５発振器
６，７，１１増幅器
８，１５フィルタ
９ミキサー
１０局部発振器
１２整流器
１３加算器
１４基準電圧回路
１６出力端子
２０筒体
ａ一次側コイルのコイル軸線
ｂ二次側コイルのコイル軸線
Ａ駐車スペース
Ｂ車両
Ｐ車止め用ポール

Claims

所定の磁束を発生する一次側コイルおよび上記一次側コイルに対して所定の間隔を置いて配置され、上記一次側コイルの磁束を検出する二次側コイルを含む検知コイルと、上記一次側コイルから上記二次側コイルへ伝達される磁束の変化により、上記検知コイルの監視エリア内における車両の有・無信号を出力する検知回路とを備えている車両検知器において、
上記一次側コイルと上記二次側コイルは、それらの各コイル軸線がほぼ直交するように配向された状態で、一方のコイルのコイル軸線に対して、他方のコイルのセンタータップに相当するコイル中央部が所定距離ずらされていることを特徴とする車両検知器。
上記一方のコイルが上記一次側コイルであり、上記他方のコイルが上記２次側コイルであることを特徴とする請求項１に記載の車両検知器。
上記一次側コイルと上記二次側コイルは、コアレスの空芯コイルであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両検知器。
駐車スペースに立設される非磁性体からなる筒状に形成された車止め用ポールを有し、上記車止め用ポール内に、少なくとも上記一次側コイルと上記二次側コイルとを収納してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両検知器。