JP3845290B2 - 車両検知装置 - Google Patents
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Description
【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θA 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θB 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 (1)
- 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。
Priority Applications (1)
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