JP3912309B2 - 車両検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する磁気感応型の車両検知装置に係り、特に、上下に重なった複数の道路において車両が通行した道路を判定することのできる車両検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路上のある地点で車両の交通がないときに地磁気を計測すると、時間的に一定なある値が得られる。道路上を磁性体の塊である車両が移動する場合には、その磁性体に磁気が集中するため、上記地点で計測される磁気の強度が時間的に変化する。また、車両が磁化している場合は、その磁化の方向と地磁気の方向とが一致すれば双方の磁気が強め合い、車両の方向と地磁気の方向とが反対であれば双方の磁気が弱め合うため、上記地点で計測される磁気の強度がより大きく変化する。このような磁気感応型の車両検知装置を記載した資料として、例えば、特許文献１，２がある。
【０００３】
特許文献１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。この時の磁気センサの出力波形を捕らえて車両が通過したことを検知する。２つの磁気センサが道路の長手方向に沿って間隔をおい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（磁気変化を表す信号）が生じる。これにより、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】
【特許文献１】
特開平６−３２５２８８号公報
【特許文献２】
特開平９−２１１１４４号公報
【特許文献３】
実開平４−７３２９９号公報
【特許文献４】
実開平４−６７８００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の問題点は、以下の通りである。
【０００６】
輻輳した道路（１つの道路と別の道路とが寄り集まって込み合うこと）又は立体駐車場の各階への入口のように上下に重なった複数の道路があるとき、目的の道路（これを上の道路とする）の下面に磁気センサを設置し、その道路を走行する車両を検知しようとしているときに、下の道路を車両が通行したとする。その車両が強く磁化している場合には、磁気センサが検出する磁気が上の道路を車両が通行したときと同様に変化してしまい、上の道路を車両が通行したと誤検知してしまう。このため、実際の車両の台数よりも多くをカウントするなどの不具合が出る。このように、従来技術には、上下に重なった複数の道路において車両を検知する精度が低いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、上下に重なった複数の道路において車両が通行した道路を判定することのできる車両検知装置を提供することにある。
【０００８】
【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、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面において互いに交差する感度軸成分を有する２つの感度軸を有する磁気センサを設置し、各感度軸で検出した磁気強度から上記磁気センサが車両を望む角度を演算する演算装置と、その角度を予め設定された閾値と比較することにより、上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたものである。
【０００９】
また、本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面において互いに交差する感度軸成分を有する２つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが２つの感度軸で検出した磁気強度からそれぞれの磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算する演算装置と、上記２個の磁気センサによる２つの角度及び磁気強度からこれら２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたものである。
【００１０】
上記演算装置は、個々の磁気センサについて、２つの感度軸で検出した磁気強度をそれぞれその感度軸方向のベクトルとし、これら２つのベクトルの和を計算して当該磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算してもよい。
【００１１】
また、本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面に感度軸成分を有する１つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度の比較から上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置を設けたものである。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１に示されるように、ある階層的な道路、即ち、上の道路と下の道路とが重なって長手方向に並行して延びている道路があるとする。道路長手方向をｘ、道路横断方向をｙ、上下方向をｚとする。このｘ，ｙ，ｚは、他の図においても共通とする。この階層的な道路において、上の道路構造物の下面と下の道路構造物の下面とにそれぞれ磁気センサ１を設置する場合、２つの磁気センサ１は道路長手方向ｘには同じ位置に設置する。上の道路の磁気センサ１を１ａ、下の道路の磁気センサ１を１ｂと区別する。なお、磁気センサ１を設置する場所は、図１のように道路構造物の下面に限らず、地中（道路構造物肉厚内）、高架橋・橋梁の構造物の下面、道路上部をまたぐガントリー上、立体駐車場の各階入口の床の下面などがある。上の道路を通行する車両を４ａ、下の道路を通行する車両を４ｂとする。
【００１４】
図２に示されるように、磁気センサ１は、互いに直交した２つの感度軸を有する。後述する第一、第二の実施形態では、磁気センサ１は感度軸を横断方向ｙ及び上下方向ｚに向けて設置する。従って、磁気センサ１の設置地点における磁気は、道路横断方向ｙの磁気強度Ｉy と上下方向ｚの磁気強度Ｉz とに分離検出される。それぞれの磁気強度Ｉy ，Ｉz をそれぞれの方向ｙ，ｚのベクトルとして考えると、両ベクトルの和のベクトル（Ｉ，φ）は、磁気センサ１の設置地点における磁気を表す。横断方向ｙを基準とした長手方向ｘの周りの角度φは、車両が磁気センサ１を通過するときに磁気センサ１が車両を望む角度を表す。
【００１５】
第三の実施形態では、感度軸が１つの磁気センサ１を使用するが、２つの感度軸を有する磁気センサ１でももちろん使用が可能である。第三の実施形態では、感度軸を向ける方向は任意であり、ｙ，ｚに一致するとは限らない。
【００１６】
以下、第一の実施形態を説明する。
【００１７】
図３に示されるように、車両検知装置は、磁気センサ１の出力信号Ｉy ，Ｉz を演算装置２に入力し、演算装置２の出力信号Ｉ，φを判定装置３に入力し、判定装置３より車両検知信号（車両が通行した道路を表す信号）を図示しない外部の装置へ出力する。
【００１８】
ここで、ある道路に設置した磁気センサ１を車両が通過した場合のセンサ出力について説明しておく。
【００１９】
車両は磁性体の塊であり、構造上の理由で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、磁性体に地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。なお、磁化の強さは車両の磁性体含有量や磁化の履歴により、車両の寸法や車種によらない。車両が磁化した場合の磁気分布の一例を図４に示す。ここで、磁化した車両８を磁石１１と同等であると仮定すると、磁力線１０が形成される。この磁力線１０による磁気センサ１の設置地点における磁気の強さは、以下で与えられる。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、磁石１１の磁化の強さをｍとすると、磁気センサ１の設置地点Ｐにおける磁気の強さは、次式で与えられる。なお、ここでは磁石１１は前方がＳ極、後方がＮ極とする。
【００２１】
【数１】
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、磁石１１が磁気センサ１の真上から道路横断方向ｙにずれている場合、磁気センサ１の設置地点Ｐにおける磁気のベクトルは、強さＨｒ、水平線に対し磁石１１から設置地点Ｐを望んだ角度φで表される。この角度φは、磁気センサ１が車両を望む角度φに等しい。
【００２３】
さて、図６、図７に示されるように、上の道路と下の道路とにそれぞれ磁気センサ１ａ，１ｂが設置されている。２つの磁気センサ１ａ，１ｂは、道路横断方向ｙには同じ位置に設置されている。図６は上の道路を車両４ａが走行して磁気センサ１ａ，１ｂを通過するところを示し、図７は下の道路を車両４ｂが走行して磁気センサ１ａ，１ｂを通過するところを示している。説明を簡略化するため、各車両の磁気の中心は車両のほぼ中央としてある。
【００２４】
図６の場合、上の道路の磁気センサ１ａの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φａが得られる。また、下の道路の磁気センサ１ｂの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φｂが得られる。一方、図７の場合、上の道路の磁気センサ１ａの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φａが得られる。また、下の道路の磁気センサ１ｂの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φｂが得られる。
【００２５】
これらの図６、図７から分かるように、磁気センサ１の出力信号を演算して得られる角度φａ，φｂは、各々車両４ａ，４ｂの通る道路によって異なる。図示例では、図６における角度φａは約３０°、角度φｂは約７０°であり、図７における角度φａは約−６０°、角度φｂは約４５°である。従って、図３の判定装置３において、予め角度の閾値を設定しておくことにより、磁気センサ１の出力信号を演算して得られる角度を閾値と比較することにより、そのとき磁気変化を発生させた車両が通過した道路を特定することができる。例えば、ある閾値より角度φａが大きければ車両が通行した道路は上の道路であると判定し、ある閾値より角度φａが小さければ車両が通行した道路は下の道路であると判定することができる。このようにして、所望の道路を通過する車両を判別することができる。角度φｂを用いても同様の判別が可能である。角度φａと角度φｂとを複合して判別してもよい。
【００２６】
また、振幅（磁気強度）Ｉに対しても予め閾値を設定しておき、磁気センサ１の出力信号を演算して得られる磁気強度を閾値と比較することにより、雑音（対象外の道路を通行する車両による磁気変化）と真の信号（対象の道路を通行する車両による磁気変化）とを区別することができる。これによっても、所望の道路を通過する車両を判別することができる。
【００２７】
次に、第二の実施形態を説明する。
【００２８】
図８に示されるように、この実施形態では、図２に示した２つの感度軸を有する磁気センサ１を１つの道路に２台使用する。同じ道路の２個の磁気センサ１ａ，１ｃは道路横断方向に所定の距離を隔てて設置する（図９参照）。上の道路の磁気センサ１ａの出力信号Ｉa1，Ｉa2と上の道路の別の磁気センサ１ｃの出力信号Ｉc1，Ｉc2とを演算装置２’に入力し、演算装置２’において磁気センサ１ａ，１ｃの設置位置における磁気の角度と振幅、即ち、和のベクトル（Ｉa ，φa ），（Ｉc ，φc ）を演算する。その演算装置２’の出力信号を判定装置３’に入力し、判定装置３’ではこれら２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて車両が通行した道路を判定する。判定装置３’より車両検知信号（車両が通行した道路を表す信号）を図示しない外部の装置へ出力する。下の道路に２個の磁気センサ１ｂ，１ｄを同様に設置してもよい。磁気センサ１ｂ，１ｄは、図８と同様の演算装置２’に接続する。図９に示されるように、上の道路と下の道路とにそれぞれ２個の磁気センサ１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄが設置されることになる。
【００２９】
この実施形態では、２個の磁気センサ１ａ，１ｃの設置位置は予め決められている。即ち、磁気センサ１ａ，１ｃ間の距離はＬであり、磁気センサ１ａ，１ｃ間を車両４ａが通るように、磁気センサ１ａ，１ｃを道路両端或いは車線区画ライン下などに設置してある。
【００３０】
図９のように、車両４ａが通過すると、距離Ｌ及び演算装置２’の出力した角度φa ，φc より、車両４ａが通過した道路（上下方向ｚの位置）及び車線（道路横断方向ｙの位置）を特定することができる。
【００３１】
詳しく説明すると、図９において磁気センサ１ａを基準とし、磁気センサ１ａ，１ｃ間の距離をＬ、通行した車両４ａの磁気中心の道路横断方向位置をｙ、高さをｚとする。磁気センサ１ａ，１ｃで検出した信号より演算された角度がφa ，φc であるとき、これらの関係は次式で得られる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
従って、車両４ａの磁気中心の道路横断方向位置ｙ、高さｚは、
【００３４】
【数３】
【００３５】
で与えられる。
【００３６】
従って、判定装置３’では、車両４ａの磁気中心の道路横断方向位置ｙ、高さｚを上式により求め、これらの値と予め設定された値とを比較して車両が通行した道路を判定する。例えば、求めた高さｚが上の道路の路面の高さに相当する閾値より大きければ上の道路を車両が通行したと判定できる。また、例えば、求めた高さｚが下の道路の路面より適宜な高さに相当する閾値より小さければ下の道路を車両が通行したと判定できる。
【００３７】
磁気センサ１ｂ，１ｄを用いても同様な判定が可能である。磁気センサ１ａ，１ｃによる判定と磁気センサ１ｂ，１ｄによる判定とを複合してもよい。
【００３８】
また、各磁気センサ１の出力信号の絶対値（磁気強度）Ｉに対しても予め閾値を設定しておき、雑音と真の信号とを区別することができる。
【００３９】
このようにして所望の道路を通過する車両を判別することができるので、所望の道路を通過した車両の台数を正確に計数することができる。
【００４０】
次に、第三の実施形態を説明する。
【００４１】
図１０に示されるように、この実施形態では、１つの感度軸を有する磁気センサ１を一方の道路、例えば、上の道路に２台使用する（図１１参照）。２個の磁気センサ１ａ，１ｃは道路横断方向に所定の距離を隔てて設置する。磁気センサ１ａの出力信号Ｉa と上の道路の別の磁気センサ１ｃの出力信号Ｉc とを判定装置３”に入力し、判定装置３”では、それぞれの磁気センサ１ａ，１ｃで検出したそれぞれの感度軸の向きの磁気強度（出力信号Ｉa ，Ｉc ）を相互比較或いは予め設定した閾値との比較により、車両が通行した道路を判定する。判定装置３”より車両検知信号（車両が通行した道路を表す信号）、例えば、パルス信号を図示しない外部の装置へ出力する。
【００４２】
図１１、図１２に示されるように、上の道路に２つの磁気センサ１ａ，１ｃが設置されている。磁気センサ１ａ，１ｃの感度軸の向きは、互いに異ならせて配置する方法もあるが、図示例では、互いに平行にして配置されている。即ち、磁気センサ１ａ，１ｃの感度軸は、ともに道路横断方向ｙを基準に約１３５°に向けて設定されている。磁気センサ１ａ，１ｃ間を車両４ａ，４ｂが通るように、磁気センサ１ａ，１ｃは、道路両端或いは車線区画ライン下などに設置してある。
【００４３】
図１１のように上の道路を車両４ａが通行する場合、磁気センサ１ａの感度軸は、車両４ａの磁気の中心と磁気センサ１ａとを結ぶ線に対して略垂直に向いているため検出する磁気強度が小さい。これに対し、磁気センサ１ｃの感度軸は、車両４ａの磁気の中心にほぼ向いているので検出する磁気強度が大きい。一方、図１２のように下の道路を車両４ｂが通行する場合、磁気センサ１ａの感度軸は、車両４ｂの磁気の中心の反対にほぼ向いているので検出する磁気強度が大きい。これに対し、磁気センサ１ｃの感度軸は、車両４ｂの磁気の中心と磁気センサ１ｃとを結ぶ線に対して略垂直に向いているため検出する磁気強度が小さい。
【００４４】
図１０において、磁気センサ１ａの出力信号Ｉa と磁気センサ１ｃの出力信号Ｉb とを判定装置３”に入力すると、判定装置３”は２つの出力信号Ｉa ，Ｉb を相互に比較して、或いはそれぞれ予め設定した閾値と比較する。図１１、図１２から分かるように、磁気センサ１ａの出力信号Ｉa が小さく、磁気センサ１ｃの出力信号Ｉb が大きいときには、車両が通行した道路は上の道路であると判定し、磁気センサ１ａの出力信号Ｉa が大きく、磁気センサ１ｃの出力信号Ｉb が小さいときには、車両が通行した道路は下の道路であると判定できる。このようにして、所望の道路を通過する車両を判別することができる。
【００４５】
以上の実施形態では、２階層で各々１車線の道路としたが、多階層、多車線であっても、磁気センサの個数を適宜増加することで同様の効果を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４７】
（１）２つの感度軸を有する磁気センサを用いて通行車両による磁気の強度を検出し、両感度軸で検出した磁気強度から磁気センサが車両を望む角度を演算するようにしたので、上下に重なった２つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【００４８】
（２）２つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが車両を望む角度における磁気強度を演算し、角度及び磁気強度から２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めるようにしたので、上下に重なった２つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【００４９】
（３）同じ道路に１つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度を比較するようにしたので、上下に重なった２つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の側面図である。
【図２】本発明に使用する２つの感度軸を持つ磁気センサの正面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図４】車両とその周囲における磁気分布を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】図４に対応して磁気センサ設置地点における磁気ベクトルを示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】本発明の第一の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図９】本発明の第二の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図１２】本発明の第三の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 磁気センサ
２，２’，２” 演算装置
３，３’，３” 判定装置
４ａ，４ｂ 車両
【発明の属する技術分野】
本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する磁気感応型の車両検知装置に係り、特に、上下に重なった複数の道路において車両が通行した道路を判定することのできる車両検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路上のある地点で車両の交通がないときに地磁気を計測すると、時間的に一定なある値が得られる。道路上を磁性体の塊である車両が移動する場合には、その磁性体に磁気が集中するため、上記地点で計測される磁気の強度が時間的に変化する。また、車両が磁化している場合は、その磁化の方向と地磁気の方向とが一致すれば双方の磁気が強め合い、車両の方向と地磁気の方向とが反対であれば双方の磁気が弱め合うため、上記地点で計測される磁気の強度がより大きく変化する。このような磁気感応型の車両検知装置を記載した資料として、例えば、特許文献１，２がある。
【０００３】
特許文献１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。この時の磁気センサの出力波形を捕らえて車両が通過したことを検知する。２つの磁気センサが道路の長手方向に沿って間隔をおい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（磁気変化を表す信号）が生じる。これにより、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】
【特許文献１】
特開平６−３２５２８８号公報
【特許文献２】
特開平９−２１１１４４号公報
【特許文献３】
実開平４−７３２９９号公報
【特許文献４】
実開平４−６７８００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の問題点は、以下の通りである。
【０００６】
輻輳した道路（１つの道路と別の道路とが寄り集まって込み合うこと）又は立体駐車場の各階への入口のように上下に重なった複数の道路があるとき、目的の道路（これを上の道路とする）の下面に磁気センサを設置し、その道路を走行する車両を検知しようとしているときに、下の道路を車両が通行したとする。その車両が強く磁化している場合には、磁気センサが検出する磁気が上の道路を車両が通行したときと同様に変化してしまい、上の道路を車両が通行したと誤検知してしまう。このため、実際の車両の台数よりも多くをカウントするなどの不具合が出る。このように、従来技術には、上下に重なった複数の道路において車両を検知する精度が低いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、上下に重なった複数の道路において車両が通行した道路を判定することのできる車両検知装置を提供することにある。
【０００８】
【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、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面において互いに交差する感度軸成分を有する２つの感度軸を有する磁気センサを設置し、各感度軸で検出した磁気強度から上記磁気センサが車両を望む角度を演算する演算装置と、その角度を予め設定された閾値と比較することにより、上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたものである。
【０００９】
また、本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面において互いに交差する感度軸成分を有する２つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが２つの感度軸で検出した磁気強度からそれぞれの磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算する演算装置と、上記２個の磁気センサによる２つの角度及び磁気強度からこれら２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたものである。
【００１０】
上記演算装置は、個々の磁気センサについて、２つの感度軸で検出した磁気強度をそれぞれその感度軸方向のベクトルとし、これら２つのベクトルの和を計算して当該磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算してもよい。
【００１１】
また、本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面に感度軸成分を有する１つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度の比較から上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置を設けたものである。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１に示されるように、ある階層的な道路、即ち、上の道路と下の道路とが重なって長手方向に並行して延びている道路があるとする。道路長手方向をｘ、道路横断方向をｙ、上下方向をｚとする。このｘ，ｙ，ｚは、他の図においても共通とする。この階層的な道路において、上の道路構造物の下面と下の道路構造物の下面とにそれぞれ磁気センサ１を設置する場合、２つの磁気センサ１は道路長手方向ｘには同じ位置に設置する。上の道路の磁気センサ１を１ａ、下の道路の磁気センサ１を１ｂと区別する。なお、磁気センサ１を設置する場所は、図１のように道路構造物の下面に限らず、地中（道路構造物肉厚内）、高架橋・橋梁の構造物の下面、道路上部をまたぐガントリー上、立体駐車場の各階入口の床の下面などがある。上の道路を通行する車両を４ａ、下の道路を通行する車両を４ｂとする。
【００１４】
図２に示されるように、磁気センサ１は、互いに直交した２つの感度軸を有する。後述する第一、第二の実施形態では、磁気センサ１は感度軸を横断方向ｙ及び上下方向ｚに向けて設置する。従って、磁気センサ１の設置地点における磁気は、道路横断方向ｙの磁気強度Ｉy と上下方向ｚの磁気強度Ｉz とに分離検出される。それぞれの磁気強度Ｉy ，Ｉz をそれぞれの方向ｙ，ｚのベクトルとして考えると、両ベクトルの和のベクトル（Ｉ，φ）は、磁気センサ１の設置地点における磁気を表す。横断方向ｙを基準とした長手方向ｘの周りの角度φは、車両が磁気センサ１を通過するときに磁気センサ１が車両を望む角度を表す。
【００１５】
第三の実施形態では、感度軸が１つの磁気センサ１を使用するが、２つの感度軸を有する磁気センサ１でももちろん使用が可能である。第三の実施形態では、感度軸を向ける方向は任意であり、ｙ，ｚに一致するとは限らない。
【００１６】
以下、第一の実施形態を説明する。
【００１７】
図３に示されるように、車両検知装置は、磁気センサ１の出力信号Ｉy ，Ｉz を演算装置２に入力し、演算装置２の出力信号Ｉ，φを判定装置３に入力し、判定装置３より車両検知信号（車両が通行した道路を表す信号）を図示しない外部の装置へ出力する。
【００１８】
ここで、ある道路に設置した磁気センサ１を車両が通過した場合のセンサ出力について説明しておく。
【００１９】
車両は磁性体の塊であり、構造上の理由で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、磁性体に地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。なお、磁化の強さは車両の磁性体含有量や磁化の履歴により、車両の寸法や車種によらない。車両が磁化した場合の磁気分布の一例を図４に示す。ここで、磁化した車両８を磁石１１と同等であると仮定すると、磁力線１０が形成される。この磁力線１０による磁気センサ１の設置地点における磁気の強さは、以下で与えられる。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、磁石１１の磁化の強さをｍとすると、磁気センサ１の設置地点Ｐにおける磁気の強さは、次式で与えられる。なお、ここでは磁石１１は前方がＳ極、後方がＮ極とする。
【００２１】
【数１】
図５（ｂ）に示すように、磁石１１が磁気センサ１の真上から道路横断方向ｙにずれている場合、磁気センサ１の設置地点Ｐにおける磁気のベクトルは、強さＨｒ、水平線に対し磁石１１から設置地点Ｐを望んだ角度φで表される。この角度φは、磁気センサ１が車両を望む角度φに等しい。
【００２３】
さて、図６、図７に示されるように、上の道路と下の道路とにそれぞれ磁気センサ１ａ，１ｂが設置されている。２つの磁気センサ１ａ，１ｂは、道路横断方向ｙには同じ位置に設置されている。図６は上の道路を車両４ａが走行して磁気センサ１ａ，１ｂを通過するところを示し、図７は下の道路を車両４ｂが走行して磁気センサ１ａ，１ｂを通過するところを示している。説明を簡略化するため、各車両の磁気の中心は車両のほぼ中央としてある。
【００２４】
図６の場合、上の道路の磁気センサ１ａの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φａが得られる。また、下の道路の磁気センサ１ｂの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φｂが得られる。一方、図７の場合、上の道路の磁気センサ１ａの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φａが得られる。また、下の道路の磁気センサ１ｂの２つの感度軸の出力信号を図３の演算装置２に入力すると、演算装置２からは出力信号Ｉ，φｂが得られる。
【００２５】
これらの図６、図７から分かるように、磁気センサ１の出力信号を演算して得られる角度φａ，φｂは、各々車両４ａ，４ｂの通る道路によって異なる。図示例では、図６における角度φａは約３０°、角度φｂは約７０°であり、図７における角度φａは約−６０°、角度φｂは約４５°である。従って、図３の判定装置３において、予め角度の閾値を設定しておくことにより、磁気センサ１の出力信号を演算して得られる角度を閾値と比較することにより、そのとき磁気変化を発生させた車両が通過した道路を特定することができる。例えば、ある閾値より角度φａが大きければ車両が通行した道路は上の道路であると判定し、ある閾値より角度φａが小さければ車両が通行した道路は下の道路であると判定することができる。このようにして、所望の道路を通過する車両を判別することができる。角度φｂを用いても同様の判別が可能である。角度φａと角度φｂとを複合して判別してもよい。
【００２６】
また、振幅（磁気強度）Ｉに対しても予め閾値を設定しておき、磁気センサ１の出力信号を演算して得られる磁気強度を閾値と比較することにより、雑音（対象外の道路を通行する車両による磁気変化）と真の信号（対象の道路を通行する車両による磁気変化）とを区別することができる。これによっても、所望の道路を通過する車両を判別することができる。
【００２７】
次に、第二の実施形態を説明する。
【００２８】
図８に示されるように、この実施形態では、図２に示した２つの感度軸を有する磁気センサ１を１つの道路に２台使用する。同じ道路の２個の磁気センサ１ａ，１ｃは道路横断方向に所定の距離を隔てて設置する（図９参照）。上の道路の磁気センサ１ａの出力信号Ｉa1，Ｉa2と上の道路の別の磁気センサ１ｃの出力信号Ｉc1，Ｉc2とを演算装置２’に入力し、演算装置２’において磁気センサ１ａ，１ｃの設置位置における磁気の角度と振幅、即ち、和のベクトル（Ｉa ，φa ），（Ｉc ，φc ）を演算する。その演算装置２’の出力信号を判定装置３’に入力し、判定装置３’ではこれら２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて車両が通行した道路を判定する。判定装置３’より車両検知信号（車両が通行した道路を表す信号）を図示しない外部の装置へ出力する。下の道路に２個の磁気センサ１ｂ，１ｄを同様に設置してもよい。磁気センサ１ｂ，１ｄは、図８と同様の演算装置２’に接続する。図９に示されるように、上の道路と下の道路とにそれぞれ２個の磁気センサ１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄが設置されることになる。
【００２９】
この実施形態では、２個の磁気センサ１ａ，１ｃの設置位置は予め決められている。即ち、磁気センサ１ａ，１ｃ間の距離はＬであり、磁気センサ１ａ，１ｃ間を車両４ａが通るように、磁気センサ１ａ，１ｃを道路両端或いは車線区画ライン下などに設置してある。
【００３０】
図９のように、車両４ａが通過すると、距離Ｌ及び演算装置２’の出力した角度φa ，φc より、車両４ａが通過した道路（上下方向ｚの位置）及び車線（道路横断方向ｙの位置）を特定することができる。
【００３１】
詳しく説明すると、図９において磁気センサ１ａを基準とし、磁気センサ１ａ，１ｃ間の距離をＬ、通行した車両４ａの磁気中心の道路横断方向位置をｙ、高さをｚとする。磁気センサ１ａ，１ｃで検出した信号より演算された角度がφa ，φc であるとき、これらの関係は次式で得られる。
【００３２】
【数２】
従って、車両４ａの磁気中心の道路横断方向位置ｙ、高さｚは、
【００３４】
【数３】
で与えられる。
【００３６】
従って、判定装置３’では、車両４ａの磁気中心の道路横断方向位置ｙ、高さｚを上式により求め、これらの値と予め設定された値とを比較して車両が通行した道路を判定する。例えば、求めた高さｚが上の道路の路面の高さに相当する閾値より大きければ上の道路を車両が通行したと判定できる。また、例えば、求めた高さｚが下の道路の路面より適宜な高さに相当する閾値より小さければ下の道路を車両が通行したと判定できる。
【００３７】
磁気センサ１ｂ，１ｄを用いても同様な判定が可能である。磁気センサ１ａ，１ｃによる判定と磁気センサ１ｂ，１ｄによる判定とを複合してもよい。
【００３８】
また、各磁気センサ１の出力信号の絶対値（磁気強度）Ｉに対しても予め閾値を設定しておき、雑音と真の信号とを区別することができる。
【００３９】
このようにして所望の道路を通過する車両を判別することができるので、所望の道路を通過した車両の台数を正確に計数することができる。
【００４０】
次に、第三の実施形態を説明する。
【００４１】
図１０に示されるように、この実施形態では、１つの感度軸を有する磁気センサ１を一方の道路、例えば、上の道路に２台使用する（図１１参照）。２個の磁気センサ１ａ，１ｃは道路横断方向に所定の距離を隔てて設置する。磁気センサ１ａの出力信号Ｉa と上の道路の別の磁気センサ１ｃの出力信号Ｉc とを判定装置３”に入力し、判定装置３”では、それぞれの磁気センサ１ａ，１ｃで検出したそれぞれの感度軸の向きの磁気強度（出力信号Ｉa ，Ｉc ）を相互比較或いは予め設定した閾値との比較により、車両が通行した道路を判定する。判定装置３”より車両検知信号（車両が通行した道路を表す信号）、例えば、パルス信号を図示しない外部の装置へ出力する。
【００４２】
図１１、図１２に示されるように、上の道路に２つの磁気センサ１ａ，１ｃが設置されている。磁気センサ１ａ，１ｃの感度軸の向きは、互いに異ならせて配置する方法もあるが、図示例では、互いに平行にして配置されている。即ち、磁気センサ１ａ，１ｃの感度軸は、ともに道路横断方向ｙを基準に約１３５°に向けて設定されている。磁気センサ１ａ，１ｃ間を車両４ａ，４ｂが通るように、磁気センサ１ａ，１ｃは、道路両端或いは車線区画ライン下などに設置してある。
【００４３】
図１１のように上の道路を車両４ａが通行する場合、磁気センサ１ａの感度軸は、車両４ａの磁気の中心と磁気センサ１ａとを結ぶ線に対して略垂直に向いているため検出する磁気強度が小さい。これに対し、磁気センサ１ｃの感度軸は、車両４ａの磁気の中心にほぼ向いているので検出する磁気強度が大きい。一方、図１２のように下の道路を車両４ｂが通行する場合、磁気センサ１ａの感度軸は、車両４ｂの磁気の中心の反対にほぼ向いているので検出する磁気強度が大きい。これに対し、磁気センサ１ｃの感度軸は、車両４ｂの磁気の中心と磁気センサ１ｃとを結ぶ線に対して略垂直に向いているため検出する磁気強度が小さい。
【００４４】
図１０において、磁気センサ１ａの出力信号Ｉa と磁気センサ１ｃの出力信号Ｉb とを判定装置３”に入力すると、判定装置３”は２つの出力信号Ｉa ，Ｉb を相互に比較して、或いはそれぞれ予め設定した閾値と比較する。図１１、図１２から分かるように、磁気センサ１ａの出力信号Ｉa が小さく、磁気センサ１ｃの出力信号Ｉb が大きいときには、車両が通行した道路は上の道路であると判定し、磁気センサ１ａの出力信号Ｉa が大きく、磁気センサ１ｃの出力信号Ｉb が小さいときには、車両が通行した道路は下の道路であると判定できる。このようにして、所望の道路を通過する車両を判別することができる。
【００４５】
以上の実施形態では、２階層で各々１車線の道路としたが、多階層、多車線であっても、磁気センサの個数を適宜増加することで同様の効果を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４７】
（１）２つの感度軸を有する磁気センサを用いて通行車両による磁気の強度を検出し、両感度軸で検出した磁気強度から磁気センサが車両を望む角度を演算するようにしたので、上下に重なった２つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【００４８】
（２）２つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが車両を望む角度における磁気強度を演算し、角度及び磁気強度から２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めるようにしたので、上下に重なった２つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【００４９】
（３）同じ道路に１つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度を比較するようにしたので、上下に重なった２つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の側面図である。
【図２】本発明に使用する２つの感度軸を持つ磁気センサの正面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図４】車両とその周囲における磁気分布を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】図４に対応して磁気センサ設置地点における磁気ベクトルを示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】本発明の第一の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図９】本発明の第二の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図１２】本発明の第三の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 磁気センサ
２，２’，２” 演算装置
３，３’，３” 判定装置
４ａ，４ｂ 車両
Claims (4)
- 通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、
上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面において互いに交差する感度軸成分を有する２つの感度軸を有する磁気センサを設置し、
各感度軸で検出した磁気強度から上記磁気センサが車両を望む角度を演算する演算装置と、
その角度を予め設定された閾値と比較することにより、上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたことを特徴とする車両検知装置。 - 通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、
上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面において互いに交差する感度軸成分を有する２つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、
それぞれの磁気センサが２つの感度軸で検出した磁気強度からそれぞれの磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算する演算装置と、
上記２個の磁気センサによる２つの角度及び磁気強度からこれら２個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたことを特徴とする車両検知装置。 - 上記演算装置は、個々の磁気センサについて、２つの感度軸で検出した磁気強度をそれぞれその感度軸方向のベクトルとし、これら２つのベクトルの和を計算して当該磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算することを特徴とする請求項２記載の車両検知装置。
- 通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、
上下に重なった２つの道路のうちの少なくとも一方の道路に、道路横断方向と上下方向のなす平面に感度軸成分を有する１つの感度軸を有する２個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、
それぞれの磁気センサで検出した磁気強度の比較から上記上下に重なった２つの道路のうちの車両が通行した道路を判定する判定装置を設けたことを特徴とする車両検知装置。
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