JP3845290B2

JP3845290B2 - 車両検知装置

Info

Publication number: JP3845290B2
Application number: JP2001329720A
Authority: JP
Inventors: 幸雄池田; 秀一砂原
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP2003132486A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路を通行する車両を磁気的に検知する車両検知装置に係り、特に、車線を区別して車両を検知する車両検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交通流量計測等に用いる車両検知装置として車両によって引き起こされる磁気の変化を捉える磁界感応型の車両検知装置がある。磁気センサを用いて道路上のある地点での地磁気を計測すると、時間的にほぼ一定のある値が得られる。この道路上を磁性体の塊である車両が通行すると、その磁性体に磁気が集中するため、磁気の強度が時間的に変化する。また、磁性体が磁化している場合、その磁化の方向と地磁気の方向とが等しければ磁気を強め合い、方向が反対であれば磁気を弱め合うので、より大きく磁気が変化する。従って、磁気の変化から車両の存在を検知することができる。このような磁界感応型の車両検知装置が、例えば、特開平６−３２５２８８号公報に記載されている。
【０００３】
この先行技術では、車両が磁気センサの設置点を通過していくと、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ていくことを検知する。２つの磁気センサが道路の長手方向に間隔を隔て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、道路上を走行する車両の台数と速度とを得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、複数車線の道路において、ある車線に磁気センサを設置してその車線を通行する車両を検知しようとするとき、強く磁化された車両や鋼材を搭載した車両が隣接車線を通行すると、これらの車両が引き起こす磁気変化が大きいために、隣接車線であっても自車線と同じくらいに磁気センサで計測する磁気が変化してしまい、自車線を車両が通過したものと誤検知してしまう。このため、実際の通行量よりも多くカウントすることが起こり、交通流量計測の精度が低下する。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車線を区別して車両を検知する車両検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、道路を通行する車両による磁気の変化からその車両を検知する車両検知装置において、一方向に感度軸を有し磁気センサの感度軸を路面に対して垂直な方向に向けた第１の磁気センサと、一方向に感度軸を有し磁気センサの感度軸を道路幅方向に向けた第２の磁気センサと、第１、第２の磁気センサが検出する磁気の変化をベクトル合成してベクトルを求める演算部と、前記ベクトルにより車両が走行している車線を判定する判定部と、を有し、
前記判定部は、路面に対する前記ベクトルの角度にしきい値を設け、前記しきい値を前記ベクトルの角度が超えるか否かで車線を判定するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１に示されるように、本発明に係る車両検知装置は、道路１０の長手方向の略同一箇所に、感度軸を路面に対して垂直な方向に向けた磁気センサ１ａと、感度軸を道路幅方向に向けた磁気センサ１ｂとを設けたものである。図示のように、同一車両の検知に支障のない程度であれば、磁気センサ１ａと磁気センサ１ｂとを道路長手方向にずらせて配置してもよい。磁気センサ１ａ，１ｂ（以下、区別しない場合は磁気センサ１と記す）は、図示例では路面下の地中に埋設するが、高架橋・橋梁などでは橋板裏面に装着するとよい。また、磁気センサ１は、車両通行に障害とならない地上部に設けてもよく、例えば、道路上部を横断するガントリやトンネルなどの天井部に取り付けることができる。磁気センサ１は、道路幅方向の任意の位置に配置してよいが、図示例では検知対象とする車線１１ａの略中央に配置している。
【００１１】
ここで、道路長手方向をｘ軸方向、道路幅方向をｙ軸方向、路面に対して垂直な方向をｚ軸方向とする。従って、磁気センサ１ａは感度軸をｚ軸方向に向け、磁気センサ１ｂは感度軸をｙ軸方向に向けていることになる。４ａは、検知対象車線１１ａを走行する車両、４ｂは隣接する車線１１ｂを走行する車両である（以下、区別しない場合は車両４と記す）。磁気センサ１ｂの感度軸は、道路１０上を走行する車両４の進行方向に対して垂直に交わることになる。
【００１２】
図２に示されるように、本発明に係る車両検知装置は、磁気センサ１ａが出力するｚ軸の磁気強度Ｉ₁ と磁気センサ１ｂが出力するｙ軸の磁気強度Ｉ₂ とを用い、両者の比から角度θを演算すると共に、振幅Ｉを演算することにより、合成ベクトルを求める演算部２と、この合成ベクトルの角度θが予め定めた角度しきい値θ₀ を超えたとき、当該車線１１ａに車両４があると判定する判定部３とを備える。尚、合成ベクトルの振幅Ｉにも振幅しきい値Ｉ₀ を定め、判定に利用してもよい。
【００１３】
演算部２は、磁気センサ１ａ，１ｂの出力を常時観測し記憶している。演算部２は、車両がないときの磁気センサ１ａ，１ｂの出力（地磁気成分）をＩ₁₀，Ｉ₂₀としたとき、現在の磁気センサ１ａ，１ｂの出力Ｉ₁ ，Ｉ₂ について次の演算を行う。
【００１４】
【数１】

【００１５】
ここで、角度θは、ｙｚ面におけるｙ軸を起点とした磁気の角度を示し、振幅Ｉは、ｙｚ面における磁気強度を示す。
【００１６】
この演算部２の出力θ，Ｉを判定部３に入力する。判定部３では、入力θ，Ｉを予め定められた振幅しきい値Ｉ₀ 、角度しきい値θ₀ と比較して、この入力θ，Ｉが検知対象車線１１ａの車両４ａによるものかどうかを判定する。判定部３は、その判定結果を車両検知信号としてアナログ電圧あるいはデジタル信号もしくは接点信号を出力する。
【００１７】
以下、図１に示した道路１０の磁気センサ設置箇所を車両４が通過するときの車両検知装置の動作を説明する。
【００１８】
車両４は磁性体の塊であり、その構造上、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気に与える。その一例である磁気分布を図３に示す。即ち、側面から見ると車体上下方向中心部を前後方向に通る磁力線が前後端から車両４上空部や路面下部を通り閉じている。また、正面から見ると、磁力線は車両４左右方向中心部（以下、磁化中心という）から車両４上空、路面下、左右外側及び傾斜した方向に放射状に出ている。尚、磁化の強さは車両４の磁性体含有量や磁化の履歴により、車両４の寸法や車種によらない。
【００１９】
ここで、路面下に設置した磁気センサの車両に対する相対位置として図３（ａ）に示したＡ，Ｂの二点を考える。Ａ点は、車両４の磁化中心の真下に位置している。よって、車両４の磁化中心と磁気センサ１とを通る直線ＪＪ’は路面に対して垂直になる。車両４が磁気センサから道路長手方向に充分に離れているときには、図４（ａ）に示されるように、磁気センサ１ａ，１ｂは地磁気成分Ｉ₁₀，Ｉ₂₀を出力している（ｔ１）。車両４が磁気センサ１ａ，１ｂに近付いてくると、ｚ軸方向の磁気分布のために磁気センサ１ａの出力は徐々に小さくなり、車体前端がＡ点上に来たとき極小値になる。車体前後中心部がＡ点上に来たとき、磁気センサ１ａの出力は、初期値に戻り、徐々に大きくなって車体後端がＡ点上に来たとき極大値になる（ｔ２）。そして、車両４がＡ点を通過すると、磁気センサ１ａの出力は、初期値に戻る（ｔ３）。一方、磁気センサ１ｂは、感度軸をｙ軸方向にしているため、車体４がＡ点に対してどの位置にあるときにも、車両４の通過に起因する磁気変化を検知せず、図４（ｂ）に示されるように、一定値を出力し続ける。
【００２０】
Ｂ点は、車両４の磁化中心から離れた位置として、例えば、車輪の下に位置している。この場合、車両４の磁化中心と磁気センサ１とを通る直線ＫＫ’は路面に対して傾斜する。Ｂ点における磁気分布にはｚ軸方向の成分があるため、図４（ｃ）に示されるように、磁気センサ１ａの出力は、ｔ１〜ｔ３の時間経過の間に初期値から極小値を経て初期値に戻り、さらに極大値を経て初期値に戻る。但し、振幅はＡ点の場合より小さい。Ｂ点における磁気分布にはｙ軸方向の成分もあるため、図４（ｄ）に示されるように、磁気センサ１ｂの出力は、ｔ１〜ｔ３の時間経過の間に初期値から極小値を経て初期値に戻り、さらに極大値を経て初期値に戻る。
【００２１】
Ａ点で観測されるｚ軸、ｙ軸方向の磁気強度の変化をベクトル合成すると、図５に示されるように、このベクトルＡは専らｚ軸成分からなり、角度はθ_A となることが分かる。一方、Ｂ点で観測されるｚ軸、ｙ軸方向の磁気強度の変化をベクトル合成すると、このベクトルＢにはｚ軸、ｙ軸成分があり、角度はθ_B となることが分かる。
【００２２】
図３〜図５により、車両４に対する磁気センサ１の位置の相違によるベクトル出力の相違を説明したが、磁気センサ１に対する車両４の位置の相違によるベクトル出力の相違も同じことが成立する。即ち、図１のように、検知対象車線１１ａに磁気センサ１ａ，１ｂを設置した場合、検知対象車線１１ａを走行する車両４ａによる磁気の変化からは、図６に示されるように、ｚ軸寄りのベクトルＣが得られ、隣接車線１ｂを走行する車両４ｂによる磁気の変化からは大きく傾斜したベクトルＤが得られることになる。このように、車両４の通行による磁気変化は、その車両４が走行する車線によりｚ軸、ｙ軸成分の割合が異なるため、磁気変化のｚ軸、ｙ軸成分、即ち、路面に対して垂直な成分と道路幅方向の成分とを計測し、両者の比を求めることにより、車両４が走行している車線を判定することができる。
【００２３】
そこで、図６に示されるように、角度しきい値θ₀ を設定し、この角度しきい値θ₀ よりも合成ベクトルの角度θが大きいときには当該検知対象車線１１ａ、小さいときには隣接車線１１ｂと判定する。尚、振幅しきい値Ｉ₀ についてはＳ／Ｎ比を考慮し、十分な大きさに設定するとよい。ここでは検出される磁気変化が十分大きいものとし、振幅Ｉについての判定の説明は省略する。
【００２４】
次に、磁気センサ出力の時間的変化に対する判定の様子を説明する。
【００２５】
図１のように、検知対象車線１１ａの車両４ａが先行して磁気センサ位置を通過し、続いて隣接車線１１ｂの車両４ｂが磁気センサ位置を通過したとする。図７（ａ）に示されるように、感度軸をｚ軸方向に向けた磁気センサ１ａの出力は、先行車両４ａによる変化に続けて後行車両４ｂによる変化がある。しかし、感度軸をｙ軸方向に向けた磁気センサ１ｂの出力は、図７（ｂ）に示されるように、先行車両４ａによる変化がなく、後行車両４ｂによる変化のみである。演算部２が出力する角度θは、図７（ｃ）に示されるように、先行車両４ａのとき角度しきい値θ₀ より大きく、後行車両４ｂのとき角度しきい値θ₀ より小さい。このため判定部３の出力は、図７（ｄ）に示されるように、先行車両４ａに対してのみ当該検知対象車線１１ａに車両有りとし、後行車両４ｂに対しては当該検知対象車線１１ａに車両無しとすることができる。
【００２６】
このように、本発明では、車両４の通過位置の違いにより異なる磁気変化のベクトルを得ることができるので、磁気センサ１を設置した車線１１ａと隣接車線１１ｂとを区別して車両４ａ，４ｂを検知することができる。
【００２７】
図１の実施形態では、車線内に磁気センサを設置して当該車線１１ａと隣接車線１１ｂとを区別したが、車線の境界に磁気センサ１を設置してもよい。図８に示されるように、磁気センサ１を車線の境界寄りの地中に埋設すると、第一車線１１ｃを走行する車両４ｃの磁化中心と磁気センサ１とを通る直線ＥＥ’及び第二車線１１ｄを走行する車両４ｄの磁化中心と磁気センサ１とを通る直線ＦＦはそれぞれ左右に傾斜する。このため、演算部２の出力ベクトルＧ，Ｈは、図９に示すとおり、車両が位置する車線によって角度の相違が顕著となる。従って、角度しきい値を適切に設定すれば、第一車線１１ｃを走行する車両４ｃと第二車線１１ｄを走行する車両４ｄとを明確に区別し、双方を個別に検知対象とすることができる。
【００２８】
本発明の車両検知装置は、２軸の磁気センサ１ａ，１ｂの組を道路長手方向に適宜な間隔を隔てて複数組設置し、各組の磁気センサ出力に基づく車両検知結果及び車線判定結果から、各車線上を走行する車両の速度を個別に測定することができる。
【００２９】
以上の実施形態では、磁気センサ１を地中或いは橋板裏面等の路面下に設置したが、ガントリ等の道路上部に設置した場合はベクトルの上下方向が逆転するだけであるから、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３１】
（１）感度軸の方向を異ならせた複数の磁気センサを設置したので、各磁気センサの出力を比較することにより、車両が走行している車線を判定することができ、車両検知精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両検知装置のセンサ配置図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は道路横断断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す車両検知装置の回路ブロック図である。
【図３】車両における磁気分布図であり、（ａ）は車両正面図、（ｂ）は車両側面図である。
【図４】磁気センサの出力の時間波形図であり、（ａ）はＡ点の磁気センサ１ａの出力、（ｂ）はＡ点の磁気センサ１ｂの出力、（ｃ）はＢ点の磁気センサ１ａの出力、（ｄ）はＢ点の磁気センサ１ｂの出力を示す。
【図５】図３の各点についての合成ベクトルを示すベクトル図である。
【図６】図１の各車両に由来する合成ベクトルを示すベクトル図である。
【図７】図２の各部の出力信号の時間波形図であり、（ａ）は磁気センサ１ａの出力、（ｂ）は磁気センサ１ｂの出力、（ｃ）は演算部２の角度出力、（ｄ）は判定部３の出力を示す。
【図８】本発明の他の実施形態を示す車両検知装置の道路横断断面におけるセンサ配置図である。
【図９】図８の各車両に由来する合成ベクトルを示すベクトル図である。
【符号の説明】
１磁気センサ
１ａ磁気センサ（路面垂直方向）
１ｂ磁気センサ（道路幅方向）
２演算部
３判定部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ車両
１０道路
１１ａ検知対象車線
１１ｂ隣接車線
１１ｃ第一車線
１１ｄ第二車線

Claims

道路を通行する車両による磁気の変化からその車両を検知する車両検知装置において、
一方向に感度軸を有し磁気センサの感度軸を路面に対して垂直な方向に向けた第１の磁気センサと、一方向に感度軸を有し磁気センサの感度軸を道路幅方向に向けた第２の磁気センサと、
前記第１、第２の磁気センサが検出する磁気の変化をベクトル合成してベクトルを求める演算部と、
前記ベクトルにより前記車両が走行している車線を判定する判定部と、
を有し、
前記判定部は、路面に対する前記ベクトルの角度にしきい値を設け、前記しきい値を前記ベクトルの角度が超えるか否かで車線を判定することを特徴とする車両検知装置。