JP2013232110A

JP2013232110A - 車両検知装置および料金収受システム

Info

Publication number: JP2013232110A
Application number: JP2012103993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueda; 浩史上田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-11-14

Abstract

【課題】車両の渋滞により長時間車両が停車した場合に誤って出力される異常信号は無効とし、常に安定した動作を継続可能な車両検知装置および料金収受システムを提供する。
【解決手段】実施形態に係る車両検知装置は、道路１０を走行する車両１１を検知する車両検知装置において、道路１０に進入してくる車両を検知する車両検知器１３の出力状態を監視し、車両検知状態があらかじめ定められた一定時間以上継続すると、異常信号を出力する異常検知手段と、車両検知器１３よりも下流側の道路上の画像を撮像する撮像手段２１により撮像された画像に基づき少なくとも道路１０が車両１１で渋滞しているか否かを判定する道路状況判定手段２３と、異常検知手段から異常信号が出力された際、道路状況判定手段２３が道路１０が車両１１で渋滞していると判定している場合、異常信号は車両の渋滞による異常であると判定し異常信号を無効とする異常判定手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、車両検知装置およびこの車両検知装置を用いた料金収受システムに関する。

たとえば、高速道路等の有料道路の料金所において、当該有料道路を利用する車両に対し通行料金の収受処理を自動的に行なうＥＴＣ（ＥＴＣ：登録商標）システム（ノンストップ自動料金収受システム）と称される料金収受システムが知られている。

ＥＴＣシステムとは、料金所の料金収受車線側に設置された路側無線装置と、車両側に設置された料金収受用のＥＴＣカード（ＩＣカード）が装着された車載器との間で、料金収受車線上に設置されたアンテナ装置を介して無線による通信を行なうことで、車両をノンストップで通行料金の収受処理を自動的に行なうシステムである。

このようなＥＴＣシステムにおいては、料金所の料金収受車線に進入する車両あるいは退出する車両を検知する車両検知装置が設置されている。この種の車両検知装置は、一般に複数の透過式センサで構成されており、センサの入光、遮光状態で車両の入退出を判断している。

このような車両検知装置においては、各センサの出力状態を個別に監視し、車両検知状態（遮光状態）があらかじめ定められた一定時間以上継続すると、それを検知して異常信号を出力するようになっている。

これは、車両がセンサの検知範囲を通過する時間は僅かであり、基本的にセンサが遮光状態を継続することはないため、遮光状態が一定時間以上連続した場合、センサ異常として異常信号の出力を行なうものである。

しかしながら、たとえば、車両検知装置よりも下流側の道路で生じた車両の渋滞により、センサ前で長時間車両が停車する可能性がある。その場合、センサ故障として誤った異常信号を出力してしまうという問題がある。

特開２００２−７４４２１号公報

本発明が解決しようとする課題は、車両の渋滞により長時間車両が停車した場合に誤って出力される異常信号は無効とし、常に安定した動作を継続可能な車両検知装置および料金収受システムを提供することである。

実施形態に係る車両検知装置は、道路を走行する車両を検知する車両検知装置において、前記道路に対して設置され、当該道路に進入してくる車両を検知する車両検知器と、この車両検知器の出力状態を監視し、車両検知状態があらかじめ定められた一定時間以上継続すると、それを検知して異常信号を出力する異常検知手段と、前記車両検知器の設置位置よりも少なくとも下流側の前記道路上の画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像に基づき少なくとも前記道路が車両で渋滞しているか否かを判定する道路状況判定手段と、前記異常検知手段から異常信号が出力された際、前記道路状況判定手段が前記道路が車両で渋滞していると判定している場合、前記異常信号は車両の渋滞による異常であると判定し、当該異常信号を無効とする異常判定手段とを具備する。

実施形態に係る車両検知装置が適用される料金収受システムの構成を概略的に示す模式図。実施形態に係る道路状況把握装置の動作を説明するフローチャート。実施形態に係る車両検知器の前に車両が一定時間以上連続して停車した場合の動作を説明するフローチャート。

以下、実施形態に係る車両検知装置および料金収受システムについて図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車両検知装置が適用されるＥＴＣシステム（ノンストップ自動料金収受システム）と称される料金収受システムの構成を模式的に示すものである。なお、図１の例では、説明を簡単にするため１つの料金収受車線（道路）を示しているが、料金収受車線の種類および数はこれに限定されるものではなく、一般に複数の車線が設けられている場合が多い。

図１において、たとえば、有料道路の料金所における道路（料金収受車線）１０の側部には、その入口側から順次、進入してくる車両１１を検知する車両検知器１３、車両１１に搭載された車載器１２との間で無線通信を行なう路側無線装置１４、車両１１の運転者に対し課金情報や発進／停止などの案内を行なう路側表示器１５、および、車両１１に対し発進／停止制御を行なう発進制御装置（ゲート）１６がそれぞれ設置されていて、これらは車線制御装置１７にそれぞれ接続されている。車線制御装置１７は、通信回線を介して上位装置（ホストコンピュータ）１８に接続されている。

車両検知器１３は、たとえば、発光素子と受光素子とからなる透過式センサを複数個、車両１１の高さ方向に一定間隔並設して構成されている。なお、車両検知器１３は、車種判別を行なう車種判別装置としても使用される。

路側無線装置１４は、外部の無線機器との間で通信を行なうための路側アンテナ１９を備えていて、車両検知器１３が車両１１を検知したタイミングで車両１１に搭載された車載器１２との間で狭域無線通信（ＤＳＲＣ）を利用した無線通信によりデータの送受信を行なうもので、車載器１２から送信される車載器情報等を取得し、車線制御装置１７に送るようになっている。
車線制御装置１７は、全体的な制御を行なうとともに、車両検知器１３が車両１１を検知したタイミングで路側無線装置１４から送られる車載器情報に基づき料金収受処理等を行なうようになっている。

また、車線制御装置１７は、車両検知器１３の各センサの出力状態を個別に監視し、車両検知状態（遮光状態）があらかじめ定められた一定時間（たとえば、１０ｓ）以上継続すると、それを検知して異常信号を出力する。この異常信号は上位装置１８へ送られるとともに、異常信号の出力に基づき車両検知器異常の表示等が行なわれる。

道路１０の側部で、車両検知器１３の設置位置よりも下流側、この例では発進制御装置１６よりも下流側には、道路状況把握装置２０のカメラ（撮像手段）２１が設置されている。カメラ２１は、車両検知器１３よりも下流側における道路１０上の画像を常時一定間隔（たとえば、３３ｍｓごと）で撮像してフレーム画像として出力するビデオカメラで、出力されたフレーム画像は道路状況把握装置２０に送られる。

道路状況把握装置２０は、カメラ２１で撮影された画像に対し所定の画像処理を行なうことで、車両検知器１３よりも下流側の道路１０を走行する車両１１を検出し、その検出結果に基づき道路１０上の道路状況を判定するもので、その判定結果は車線制御装置１７に送られる。

道路状況把握装置２０は、画像処理部２２および道路状況判定部２３により構成されている。画像処理部２２は、カメラ２１からの画像を入力として、後述するような各種画像処理および判定処理等を行ない、その処理結果を道路状況判定部２３に送る。道路状況判定部２３は、画像処理部２２からの処理結果に基づき道路１０における道路状況を判定する。

ここで、道路状況判定部２３により判定する道路状況とは、たとえば、「渋滞」、「停止車両」、「通常状態」の３状態とする。「渋滞」とは道路１０が車両１１で渋滞している状態、「停止車両」とは道路１０上に停止している車両１１が存在する状態、「通常状態」とは「渋滞」、「停止車両」ではない状態を示すものとする。

次に、このような構成において動作を説明する。
まず、図２に示すフローチャートを参照して道路状況把握装置２０の動作を説明する。

カメラ２１は、車両検知器１３よりも下流側における道路１０上の画像を常時一定間隔で撮像し、撮像したフレーム画像を画像処理部２２へ順次送る（ステップＳ１）。画像処理部２２は、カメラ２１で撮像されたフレーム画像ごとに所定の画像処理を行なうことにより道路１０を走行する車両１１を検出する（ステップＳ２）。

具体的に説明すると、たとえば、まず、あらかじめカメラ２１の撮像範囲内の車両１１等が存在しない路面のみの画像を基準画像として図示しないメモリに保持しておく。この状態で、カメラ２１で撮影された画像が入力されると、当該入力画像とあらかじめメモリに保持された基準画像との間で各画素の輝度値の差を求めることで輝度の差分画像を取得し、差分がある箇所を車両１１とする。

次に、道路状況判定部２３は、画像処理部２２の処理結果に基づき「渋滞」、「停止車両」、「通常状態」の３状態を判定する（ステップＳ３〜Ｓ６）。以下、道路状況の判定処理について説明する。

まず、現在フレームの差分画像とそれよりも１フレーム前の差分画像とを比較して車両１１の移動距離Ｌを算出することにより、車両１１の「速度」を算出する（ステップＳ３）。

すなわち、たとえば、Ｎフレーム目の差分画像（現在フレームの差分画像）Ｃ１とＮ−１フレーム目の差分画像（１フレーム前の差分画像）Ｃ２とを比較することにより車両１１の移動距離Ｌを算出する。

次に、Ｎフレーム目の画像取得とＮ−１フレーム目の画像取得との時間間隔を画像処理周期Ｔとして算出する。次に、これら求めた移動距離Ｌおよび画像処理周期Ｔを用いて［Ｌ／Ｔ］なる演算を行なうことにより、車両１１の「速度」を算出する。

次に、画像処理部２２で得られた差分画像と撮像範囲内の車線面積（道路１０の面積）とから車両１２の「占有率（道路１０における車両１１の占める割合）」を算出する（ステップＳ４）。

すなわち、得られた差分画像内の差分の塊（車両１１）の面積をＭ１、撮像範囲内の車線面積（道路１０の面積）をＭ２とすると、［Ｍ１／Ｍ２］なる演算を行なうことにより、車両１１の「占有率」を算出する。

次に、算出した「速度」および「占有率」を用いて過去複数（Ｎ）フレーム分の「平均速度」および「平均占有率」を算出する（ステップＳ５）。以下、具体的に説明する。１フレーム目の画像で算出された「速度」をＶ１、「占有率」をＲ１とし、２フレーム目の画像で算出された「速度」をＶ２、「占有率」をＲ２とし、Ｎフレーム目の画像で算出された「速度」をＶｎ、「占有率」をＲｎとする。ここで、「平均速度」をＶａｖｅ、「平均占有率」をＲａｖｅとすると、
Ｖａｖｅ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋…＋Ｖｎ）／ｎ
Ｒａｖｅ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎ
となる。

次に、算出した「平均速度Ｖａｖｅ」および「平均占有率Ｒａｖｅ」を用いて「渋滞」、「停止車両」、「通常状態」の判定処理を行なう（ステップＳ６）。これらの道路状況の判定条件は、たとえば、以下のようになっている。
「渋滞」：Ｖａｖｅ≦ＶｌｗかつＲａｖｅ≧Ｒｊｍ
「停止車両」：Ｖａｖｅ≦ＶｓｔかつＲｊｍ≧Ｒａｖｅ≧Ｒｓｔ
「通常状態」：渋滞」、「停止車両」でない場合
ここに、Ｖｌｗ：低速閾値、Ｖｓｔ：停止速度閾値、Ｒｊｍ：渋滞占有率閾値、Ｒｓｔ：停止占有率閾値である。

なお、上記判定処理は一例であり、たとえば、車両１１の「占有率」の代わりに撮像範囲内の「車両台数」を使用してもよい。

ステップＳ６の判定処理が終了すると、ステップＳ１に戻って次のフレーム画像に対する動作を繰り返す。

なお、道路状況判定処理の詳細については、たとえば、特願２００８−２０７０３４号や特願２０１１−１３５６４３号に記載されているので、それを参照されたい。

次に、車両検知器１３の前に車両１１が一定時間以上連続して停車した場合の動作について図３に示すフローチャートを参照して説明する。

車線制御装置１７は、車両検知器１３の各センサの出力状態を個別に監視し、車両検知状態（遮光状態）を検知すると（ステップＳ１１）、その状態があらかじめ定められた一定時間（たとえば、１０ｓ）以上継続すると（ステップＳ１２）、それを検知して異常信号を出力する（ステップＳ１３）。

異常信号を出力すると、車線制御装置１７は、このとき、道路状況把握装置２０にて「渋滞」の判定結果が出力されているか否かを判定し（ステップＳ１４）、「渋滞」の判定結果が出力されていない場合、最終的に車両検知器の故障（異常）と判定し（ステップＳ１５）、当該異常信号を上位装置１８へ送信するとともに、車両検知器異常の表示等を行なう。

ステップＳ１４における判定の結果、道路状況把握装置２０にて「渋滞」の判定結果が出力されている場合、当該異常信号は車両１１の渋滞による異常であると判定し（ステップＳ１６）、最終的に当該異常信号を無効とする（ステップＳ１７）。

以上述べた少なくとも１つの実施形態の車両検知装置および料金収受システムによれば、車両検知器の前に車両が一定時間以上連続して停車し、異常信号が出力された場合、車両検知器の故障（異常）によるものか、車両の渋滞によるものかの区別を行なうことにより、車両の渋滞により長時間車両が停車した場合に誤って出力される異常信号は無効とし、車両検知器異常信号の信頼性を向上でき、常に安定した動作を継続することが可能となる。

なお、前記実施形態では、車両検知器１３の設置位置よりも下流側の道路１０上の道路状況を判定する場合について説明したが、これに限らず、車両検知器１３の設置位置よりも上流側の道路１０上の道路状況をも判定してもよく、要は車両検知器１３の設置位置よりも少なくとも下流側の道路１０上の道路状況を判定すればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…道路、１１…車両、１２…車載器、１３…車両検知器、１４…路側無線装置、１６…発進制御装置（ゲート）、１７…車線制御装置、１８…上位装置（ホストコンピュータ）、１９…路側アンテナ、２０…道路状況把握装置、２１…カメラ（撮像手段）、２２…画像処理部、２３…道路状況判定部。

Claims

道路を走行する車両を検知する車両検知装置において、
前記道路に対して設置され、当該道路に進入してくる車両を検知する車両検知器と、
この車両検知器の出力状態を監視し、車両検知状態があらかじめ定められた一定時間以上継続すると、それを検知して異常信号を出力する異常検知手段と、
前記車両検知器の設置位置よりも少なくとも下流側の前記道路上の画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像に基づき少なくとも前記道路が車両で渋滞しているか否かを判定する道路状況判定手段と、
前記異常検知手段から異常信号が出力された際、前記道路状況判定手段が前記道路が車両で渋滞していると判定している場合、前記異常信号は車両の渋滞による異常であると判定し、当該異常信号を無効とする異常判定手段と、
を具備する車両検知装置。
前記車両検知器は、複数の透過式センサにより構成されており、前記異常検知手段は、前記車両検知器の各センサの出力状態を個別に監視し、車両検知状態があらかじめ定められた一定時間以上継続すると、それを検知して異常信号を出力する請求項１記載の車両検知装置。
有料道路の料金所において、車両が進入してくる道路に対して設置され、前記車両を検知する車両検知器と、
この車両検知器が車両を検知すると、当該車両に搭載された車載器との間で無線通信を行なうことにより当該車両に対する通行料金の収受処理を行なう料金収受処理手段と、
前記車両検知器の出力状態を監視し、車両検知状態があらかじめ定められた一定時間以上継続すると、それを検知して異常信号を出力する異常検知手段と、
前記車両検知器の設置位置よりも少なくとも下流側の前記道路上の画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像に基づき少なくとも前記道路が車両で渋滞しているか否かを判定する道路状況判定手段と、
前記異常検知手段から異常信号が出力された際、前記道路状況判定手段が前記道路が車両で渋滞していると判定している場合、前記異常信号は車両の渋滞による異常であると判定し、当該異常信号を無効とする異常判定手段と、
を具備する料金収受システム。