JP2695646B2

JP2695646B2 - 車速計測装置

Info

Publication number: JP2695646B2
Application number: JP17052888A
Authority: JP
Inventors: 修清水
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH0221283A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超音波車両感知器を用いた車速計測装置
に関する。

［従来の技術］従来の交通管制システムでは、地域、路線の交通状況
（混雑度）を把握し、信号制御を行うために、超音波車
両感知器より得られる一定時間当たり交通量（例えば、
台/5分）及び占有時間（例えば、秒/5分）と平均車長
（m/台）を用いて、式により平均速度Vmを求め、この平均速度に基いて、交通
管制センターの表示板にリンク速度（隣接する交差点間
の走行速度）を表示したり、交通信号のサイクル、スプ
リット、オフセット等の信号制御を行っている。

電波を用いるドップラレーダー方式の車速計測装置で
は、5km/h以下の低速度で走行する車両の速度計測が不
可能であるため、信号制御に支障を来たすのに対して、
上記超音波車両感知器を用いる車速計測装置は、1km/h
程度の超低速走行の完全渋滞又はこれに近い状態でも車
速計測ができる利点があるので、交通管制システムで
は、専らこの超音波方式の車速計測装置が用いられてい
る。

［従来技術の問題点］しかし、従来の超音波式車速計測装置は、上記（１）
式において、様々な車種に係わりなく、平均車長を一定
と仮定しているため、地域によっては、実際の平均速度
に対して30〜40％もの誤差をもたらすことがあるため、
信号制御が実交通流に対して適合しないという問題があ
った。

［解決しようとする技術課題］大型乗用車と普通乗用車は、それぞれ車種の相違に係
わらず、車長はほぼ一定である。

大型貨物車と普通貨物車の車高と車長の関係を各車種
についてプロットすると、第５図に示すように、大型貨
物車と普通貨物車のいずれも、それぞれ直線C₁,C₂上又
はその付近に分布し、車高と車長の間に一定の相関関係
が存することが認められる。各直線から外れたものもあ
るが、これらの車両数はごく少なく、大多数は同直線上
又はその付近に密集している。従って、被感知車両の車
種（大型貨物車か普通貨物車）に対応する車高・車長相
関係数に基いて、被感知車両の車高からその車両の正し
い車長を得ることができる。

この発明は、上記の点に鑑み、超音波車両感知器の感
知出力を用いて車種を判別し、その車種判別結果のう
ち、大型乗用車と普通乗用車については予め仮定した車
長を用い、大型貨物車と普通貨物車については、それぞ
れの車高・車長相関係数より車長を求めることにより、
上記式（１）式における平均車長を、交通実態に合致す
るように車種別交通量より算出して、従来よりも精度の
高い平均速度計測ができる車速計測装置を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］上記の課題を解決するため、この発明による車速計測
装置は、次の点を特徴とする。

（イ）超音波車両感知器と、演算処理装置とからなるこ
と。

（ロ）前記超音波式車両感知器は、超音波送受器が道路
上方から路面に向けて超音波パルスを一定のサンプリン
グ周期で送信し、かつ、反射波を受信して、サンプリン
グごとの反射波到来時間データを出力するものであるこ
と。

（ハ）前記演算処理装置は、計時部と、記憶部と、車種
判別部と、車長積算部と、占有時間計測部と、平均車速
算出部とを備えていること。

a.前記計時部は、予め単位時間を設定され、計時開始ご
とにリセット信号を、単位時間経過ごとにカウントアッ
プ信号をそれぞれ前記車長積算部、占有時間計測部及び
平均車速算出部に出力するものであること。

b.前記記憶部は、大型乗用車及び普通乗用車の標準車形
データ、基準車高、大型乗用車と普通乗用車の車高、大
型貨物車及び普通貨物車の車高・車長係数を記憶してる
こと。

c.前記車種判別部は、入力した反射波到来時間データか
ら車高データを得、その車高データを所定ブロックごと
に平均化して規格化車形データを得、その規格化車形デ
ータを前記記憶部から読出した大型乗用車と普通乗用車
の車種ごとの標準車形データと比較して、一致するもの
がある場合はその標準車形データに対応する大型乗用車
又は普通乗用車の車種判定信号を出力し、一致するもの
がない場合は前記車高データの中の最大車高が前記記憶
部に記憶してある前記基準車高以上か否かにより大型貨
物車又は普通貨物車の車種判定信号を出力するものであ
ること。

d.前記車長積算部は、前記計時部からのリセット信号の
入力に基いて大型乗用車判定信号又は普通乗用車判定信
号を入力するたびに予め記憶してある車長を読出し、大
型貨物車判定信号又は普通貨物車判定信号を入力した場
合は、当該被感知車両の前記車高データの中の最高車高
と、大型貨物車又は普通貨物車の車高・車長相関係数に
基いて、当該被感知車両の車長を得て、これらの積算値
Ｌを得るものであること。

e.前記占有時間計測部は、前記計時部からのリセット信
号の入力に基いて前記車種判別部が得た車高データを計
数して、各被感知車両が車両感知器の感知領域を通過す
るに要した時間を累積して計測値Ｑを得るものであるこ
と。

f.前記平均車速算出部は、前記計時部のカウントアップ
信号の出力に基いて、その時点での上記ＬとＱを用い
て、L/Qを計算するものであること。

［作用］前記超音波車両感知器は、超音波送受器から路面に向
けて超音波パルスを一定のサンプリング周期で送信し、
かつ、反射波を受信して、サンプリングごとの反射波到
来時間データを出力する。

前記計時部は、計時開始時にリセット信号を車長積算
部及び占有時間計測部に入力する。また、予め設定され
た計測の単位時間、例えば５分又は15分を計測し、カウ
ントアップ時にその旨の信号を前記車長積算部、占有時
間計測部及び平均車速算出部に出力する。

前記車種判別部は、超音波車両感知器より入力した
反射波到来時間データから車高データを得、その車高
データを所定ブロックごとに平均化して規格化車形デー
タを得る。

その規格化車形データを記憶部に記憶してある大型乗
用車と普通乗用車の車種ごとの標準車形データと比較し
て、一致するものがある場合は、その標準車形データに
対応する大型乗用車又は普通乗用車と判定して大型乗用
車判定信号又は普通乗用車判定信号を出力する。

標準車形データと一致するものがない場合は、得ら
れた車高データの中の最大車高が基準車高、例えば2.2m
以上か否かを調べ、2.2m以上の場合は大型貨物車判定信
号を、2.2m未満の場合は普通貨物車判定信号を出力す
る。

前記車長積算部は、（イ）大型乗用車判定信号又は普
通乗用車判定信号を入力した場合は、これに基いて、そ
れぞれ車種判定信号に対応する車長l₁又はl₂を記憶部か
ら読出す。

（ロ）大型貨物車判定信号又は普通貨物車判定信号を入
力した場合は、当該被感知車両の前記車高データの中の
最高車高と、大型貨物車の車高・車長相関係数又は普通
貨物車の車高・車長相関係数に基いて、当該被感知車両
の車長li又はljを得る。

そして、得られるl₁、l₂、li、ljを順次加算して、車
両感知器の感知領域を通過した全車両の車長の積算値Ｌ
を得る。

前記占有時間計測部は、計時部からのリセット信号の
入力に基いて前記車種判別部が得た車高データを計数し
て、各被感知車両が車両感知器の感知領域を通過するの
に要した時間を順次加算して、単位時間における占有時
間累積値Ｑを得る。

平均車速算出部は、計時部よりカウントアップ信号を
入力すると、その時点における前記車長積算部による積
算値Ｌと、前記占有時間計測部による累積値Ｑを用い
て、L/Qを演算して、単位時間における平均車速を求め
る。

［この発明の実施例］次に、この発明の実施例を図面に基いて説明する。

この発明に係る車速計測装置は、第２図に示すよう
に、概括的には、超音波車両感知器（以下、単に車両感
知器という。）10と、この車両感知器の後段に接続され
た演算処理装置20とからなる。

［車両感知器］車両感知器10は、第２図に示すように、路面１から例
えば5.5mの高さに設置された超音波送受器13を有する。

車両感知器10は送受器13より路面１に向けて超音波パ
ルスを一定のサンプリング周期をもって送信し、路面又
は送受器の感知領域２内に存する車両３から反射してく
る超音波パルスを受信し、かつ、送信時点から受信時点
までの時間（反射波到来時間）を計測して、サンプリン
グごとの反射波到来時間データを演算処理装置20に出力
するものである。

このような車両感知器10は、特開昭58−20000号公報
により既知であるので、詳細な説明は割愛する。

超音波送信出力と、反射波受信に基く反射波到来時間
の計測については、（ａ）送受器13の設置現場付近に設けた機器箱に収納さ
れた車両感知器10で送信駆動を行うとともに、反射波受
信に基いて反射波到来時間を計測し、その計測値を反射
波到来時間データに変換して、これを専用通信回線で交
通管制センターに設けられた演算処理装置20に伝送して
もよいし、（ｂ）交通管制センターに設置した演算処理装置20より
送信指令を専用通信回線で車両感知器10に送って送信駆
動させ、車両感知器から反射波受信出力を交通管制セン
ターの演算処理装置20に送り返して、その演算処理装置
において、送信指令出力タイミングと受信タイミングを
用いて反射波到来時間の計測を行い、反射波到来時間デ
ータを得るようにしてもよい。

上記（ｂ）の方法を実施する場合の車両感知器10の構
成の一例を第３図に基いて説明する。

この車両感知器10は、送信駆動回路11と、送受分離ダ
イオード12と、送受器13と、受信アンプ14と、帯域フィ
ルタ15と、比較器16とを有している。

マイクロプロセッサで構成されている演算処理装置20
の送受信制御部27は、一定のサンプリング周期（一例と
して、35msec）で、送信指令信号ａを送信駆動回路11に
与えると、送信駆動回路11は送信駆動信号ｂを送受分離
ダイオード12を介して送受器13に与えてこれを駆動させ
るため、送受器から所定周波数（例えば、25kHz）の超
音波が路面１に向けて送信される。送受器13で受信され
た反射波は電気信号ｃに変換され、受信アンプ14に与え
られて所要のレベルに増幅された後、受信出力ｄとして
帯域フィルタ15に与えられる。

帯域フィルタ15は所定周波数の受信出力ｅのみを通過
させて、比較器16に与える。比較器は入力した受信出力
ｅを基準値と比較して、受信出力が所定レベル以上であ
るときはその旨の信号ｆを出力する。この比較器の出力
は専用通信回線を経て、演算処理装置20に伝送される。

上記（ｂ）を実施する場合の演算処理装置20は、第２
図に示すように、前記送受信制御部27と反射波到来時間
計測部28が備えられる。

送受信制御部27は、送信指令信号の出力時と車両感知
器からの受信信号の受信時に、それぞれ、反射波到来時
間計測部28に送信と受信を意味する信号を出力するの
で、反射波到来時間計測部は直前の送信指令出力時点か
ら受信時点までの時間を反射波到来時間として計測し、
その計測値をサンプリングごとの反射波到来時間データ
として、第１図の記憶部22の一次記憶部分（RAM）に格
納する。

上記（ａ）を実施する場合の演算処理装置は、前記車
両感知器10からサンプリングごとの反射波到来時間デー
タを入力すると、第１図に示す記憶部22の一次記憶部分
（RAM）に順次格納する。

反射波到来時間データの一次記憶部分への格納方法及
び格納状態も、上記特開昭58−20000号公報に記載され
たものと同様であるので、ここでは説明を省略する。

上記（ａ）の方法により車両感知器から反射波到来時
間データを伝送された、又は、上記（ｂ）の方法により
車両感知器より伝送されてきた反射波受信出力に基いて
反射波到来時間データを得た演算処理装置20は、上記構
成要素の外に、計時部21と、記憶部22と車種判別部23
と、車長積算部24と、占有時間計測部25と、平均車速算
出部26とを有している。これらの全ての構成要素の機能
はコンピュータで実現される。

計時部21は、予め定められた一定の計測単位時間、例
えば、５分又は15分の計測（カウントアップ）をするた
びにリセットされて、繰返し単位時間の計測をするもの
である。そして、計時開始時にリセット信号を、また、
所定時間経過時ごとにカウントアップ信号をそれぞれ車
長積算部24と占有時間計測部25と平均車速算出部26に出
力する。

記憶部22には、車両感知器10からの感知出力に基いて
得られた、又は車両感知器から入力した反射波到来時間
データと車種判別部23により得られる車高データをRAM
に一次記憶するとともに、大型乗用車及び普通乗用車の
標準車形データ、基準車高の一例として2.2m、大型乗用
車の車長l₁、普通乗用車の車長l₂、及び大型貨物車と普
通貨物車の上述した車高・車長相関係数に基いて定めら
れた車高・車長テーブルが、ROMに、記憶されている。
大型乗用車の車長l₁は8mと設定され、普通乗用車の車長
は3.5mと設定されている。

前記車種判別部23は、第４図に動作フローを示すよう
に、次の手順により車種判別を行う。

イ．記憶部22に格納された反射波到来時間データから車
高データを得る（p₂₁）。

ロ．その車高データを所定数のブロックに分割し、各ブ
ロックごとに平均化して規格化車形データを得る
（p₂₂）。

ハ．その規格化車形データを、記憶部22に予め記憶して
ある大型乗用車と普通乗用車の車種ごとの標準車形デー
タと比較して、一致するものがある場合はその標準車形
データに対応する車種と判定し、大型乗用車判定信号c₁
又は普通乗用車判定信号c₂を出力する（p₂₃,p₂₄）。

ニ．標準車形データに一致するものがない場合は、得ら
れた車高データの中の最大車高が2.2m以上か否かを調
べ、2.2m以上の場合は大型貨物車と判定し、2.2m未満の
場合は普通貨物車と判定して、大型貨物車判定信号c₃又
は普通貨物車判定信号c₄を出力する（p₂₅）。

このような車種判定論理を実行する車種判別部の構成
及びアルゴリズムも、上記特開昭58−20000号公報に記
載されたものと、異ならないので、詳細な説明を省略す
る。

車長積算部24は、上記車種判定部23より入力する車種
判定信号に基いて、次のような動作を行う。

車種判定信号c₁又はc₂を入力した場合は、その車種判
定信号をアドレスとして、記憶部22の車長記憶番地から
l₁又はl₂を読出し、加算して車長積算値Ｌを得る。

車種判定信号c₃又はc₄を入力した場合は、その車種判
定信号をアドレスとして記憶部22の大型貨物車又は普通
貨物車の車高・車長テーブルをルックアップして、被感
知車両の最高車高に対応する車長li又はljを読出し、こ
れを同様に先に得ている車長積算値Ｌに加算する。

そして、車長積算部は計時部21よりカウントアップ信
号を入力すると、その時点における積算値Ｌを平均車速
算出部26に出力する。

占有時間計測部25は、計時部21からのリセット信号入
力に基いて、計時部21よりカウントアップ信号を入力す
るまでの間、すなわち単位時間に、車種判別部23により
得られるサンプリングごとの車高データを計数するカウ
ンタで構成され、その単位時間に車両感知器10の感知領
域２を各被感知車両が通過するのに要した時間を積算す
る。

そして、カウントアップ信号を入力すると、その時点
における占有時間積算値Ｑを平均車速算出部26に出力す
る。

平均車速算出部26は、前記計時部21よりカウントアッ
プ信号を入力すると、前記車長積算部24と占有時間計測
部25が出力する車長積算部Ｌと占有時間積算値Ｑを用い
てL/Qを演算して、単位時間における平均車速Vmを得
て、出力する。

計時部21が単位時間の計測を終了して、カウントアッ
プ信号を出力した後は、車長積算部24、占有時間計測部
25及び平均車速算出部26にリセット信号を与えて、これ
らを初期化し、次の単位時間についての車長積算、占有
時間計測を実行させる。

上記の演算処理装置の各構成要素の作用及びその前後
関係は第４図のフローチャートによく示されている。

各単位時間経過ごとに順次出力される平均車速値は、
既知の交通信号制御装置に与えられる。

平均車速値は、当該車両感知区域を含む交通情報表示
板の速度表示や、信号のサイクル、スプリット及びオフ
セットの制御等に使用される。

上記の実施例では、車長積算の一方法として、大型乗
用車判定信号又は普通常用車判定信号の出力のたびに、
記憶部からその車種に対応する車長を呼び出して積算し
たが、これに代えて、車種判定信号の出力回数M,Nを積
算し、単位時間経過時（カウントアップ時）に、次式よ
り、単位時間における車長積算値Ｌを得るようにしても
よい。

Ｌ＝l₁×Ｍ＋l₂×Ｎ＋Σli＋Σlj ただし、 Σliは大型貨物車の車高・車長相関計数による車長の
単位時間累積値、 Σljは普通貨物車の車高・車長相関計数による車長の
単位時間累積。

結局、平均車速算出部26が、平均車速値Vmを得るため
に実行している演算内容は、次式で表現することができ
る。

［この発明の効果］上述のように、この発明による車速計測装置は、超音
波車両感知器の感知出力を用いて車種を判別し、その車
種判別結果のうち、大型乗用車と普通乗用車については
予め仮定した車長を用い、大型貨物車と普通貨物車につ
いては、それぞれの車高・車長相関係数より得られる車
長を用いるから、車長計測値は交通実態に合致したより
正確なものとなり、従って、従来よりも格段に精度の高
い平均車速を得ることができる。よって、これを利用し
て行う信号制御も実交通流に正確に対応して、適切に行
われることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の要部の構成を示すブロック図、
第２図は概略的な構成を示す概念図、第３図は車両感知
器の一構成例を示すブロック図、第４図は演算処理装置
の動作を説明するフローチャート、第５図はこの発明思
想の依拠する大型貨物車と普通貨物車の車高・車長相関
係数を説明するグラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）超音波車両感知器と、演算処理装置
とを有し、（ロ）前記超音波車両感知器は、超音波送受器が道路上
方から路面に向けて超音波パルスを一定のサンプリング
周期で送信し、かつ、反射波を受信して、サンプリング
ごとの反射波到来時間データを出力するものであり、（ハ）前記演算処理装置は、計時部と、記憶部と、車種
判別部と、車長積算部と、占有時間計測部と、平均車速
算出部とを備え、 a.前記計時部は、予め単位時間を設定され、計時開始ご
とにリセット信号を、単位時間経過ごとにカウントアッ
プ信号をそれぞれ前記車長積算部、占有時間計測部及び
平均車速算出部に出力するものであり、 b.前記記憶部は、大型乗用車及び普通乗用車の標準車形
データ、基準車高、大型乗用車と普通乗用車の車高、大
型貨物車及び普通貨物車の車高・車長係数を記憶してお
り、 c.前記車種判別部は、入力した反射波到来時間データか
ら車高データを得、その車高データを所定ブロックごと
に平均化して規格化車形データを得、その規格化車形デ
ータを前記記憶部から読出した大型乗用車と普通乗用車
の車種ごとの標準車形データと比較して、一致するもの
がある場合はその標準車形データに対応する大型乗用車
又は普通乗用車の車種判定信号を出力し、一致するもの
がない場合は前記車高データの中の最大車高が前記記憶
部に記憶してある前記基準車高以上か否かにより大型貨
物車又は普通貨物車の車種判定信号を出力するものであ
り、 d.前記車長積算部は、前記計時部からのリセット信号に
基いて大形乗用車判定信号又は普通乗用車判定信号を入
力するたびに予め記憶してある車長を読出し、大形貨物
車判定信号又は普通貨物車判定信号を入力した場合は、
当該被感知車両の前記車高データの中の最高車高と、大
形貨物車又は普通貨物車の車高・車長相関係数に基い
て、当該被感知車両の車長を得て、これらの積算値Ｌを
得るものであり、 e.前記占有時間計測部は、前記計時部からのリセット信
号に基いて前記車種判別部が得た車高データを計数し
て、各被感知車両が車両感知器の感知領域を通過するに
要した時間を累積して計測値Ｑを得るものであり、 f.前記平均車速算出部は、前記計時部のカウントアップ
信号の出力に基いて、その時点における上記ＬとＱを用
いて、L/Qを計算するものであること、を特徴とする車速計測装置。