JP4327231B1 - 車両の前後進判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１対の投光手段と受光手段を有する１つの車両検知器で車両の前進と後進を判定することができる車両の前後進判定装置を提供する。
【解決手段】投光器１０Ａから発せられた光を受光する受光器１０Ｂを有し投光器１０Ａから発せられた光を移動する車両が遮ることによって該車両を検知して車両検知信号を出力する車両検知器１０と、車両検知器１０から出力された車両検知信号から得られるシルエットパターンを用いて車両の車頭側及び車尾側の特徴データを取得する特徴データ取得部１５と、特徴データ取得部１５で取得された車両の車頭側及び車尾側の特徴データに基づき車両の前後進を判定する故障時前後進判定部１６とを備える。これより、１対の投光器１０Ａと受光器１０Ｂからなる１つの車両検知器１０のみで車両の前後進を判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速道路に設置されるＥＴＣ等の通行料金の課金を行う自動料金収受システムに用いて好適な車両の前後進判定装置に関する。

従来の前後進判定は、図１０（１）の概略図に示すように、それぞれ２対の投・受光器で構成される車両検知器１００，１０１の出力信号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングから判定するようにしている。例えば、図１０（２）に示すように、車両の進行方向手前側にある車両検知器１００の出力信号Ｓ１がオンし、その後、車両の進行方向奥側にある車両検知器１０１の出力信号Ｓ２がオンし、Ｓ１がオフ、Ｓ２がオフした場合は車両が前進していると判断する。次に、図１０（３）に示すように、Ｓ２オン、Ｓ１オン、Ｓ２オフ、Ｓ１オフの順序となった場合は、車両が後進していると判断する。また、図１０（４）に示すように、Ｓ２オン、Ｓ１オン、Ｓ１オフ、Ｓ２オフの順序となった場合は、後進してきた車両が途中で前進したもの（途中前進）と判断する。さらに、図１０（５）に示すように、Ｓ１オン、Ｓ２オン、Ｓ２オフ、Ｓ１オフの順序となった場合は、前進してきた車両が途中で後進したもの（途中後進）と判断する。

なお、車両の前後進を判定するものではないが、料金所を通過する車両を管理する車両管理方法として、例えば特許文献１で開示された方法がある。この特許文献１で開示された車両管理方法は、光のスクリーンを形成する車両検知器で、前記スクリーンを通過する車両を光で検知し、その検知結果を基に車両の特徴を表すパラメータを算出して、複数の前記車両検知器のそれぞれを通過した車両の同一性を前記パラメータを用いて識別し、この識別結果に基づいて車線に存在する車両を管理するための車両管理情報に必要な修正を加えるようにしている。

特開２００３−２６３６９８号公報

ところで、高速道路の料金所は、敷地面積が狭く既設機器もあることから設置スペースが小さく、２つの車両検知器を設置することが困難な場合がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、１対の投光手段と受光手段を有する１つの車両検知器で車両の前進と後進を判定することができる車両の前後進判定装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の前後進判定装置は、投光手段から発せられた光を受光する受光手段を有し、前記投光手段から発せられた光を移動する車両が遮ることによって前記車両を検知して車両検知信号を出力する車両検知手段と、前記車両検知手段から出力された前記車両検知信号から得られるシルエットパターンを用いて前記車両の車頭側及び車尾側の特徴データを取得する特徴データ取得手段と、前記特徴データ取得手段で取得された前記車両の車頭側及び車尾側の特徴データに基づき前記車両の前後進を判定する前後進判定手段と、を備えた。

この構成によれば、１対の投光手段と受光手段を有する１つの車両検知手段のみで車両の前進と後進を判定することができる。したがって、高速道路の料金所の狭い場所でも容易に設置することができる。

前記受光手段を複数の受光センサを垂直方向に配置した構成とし、複数の受光センサがオン／オフすることによって、車両のシルエットパターンを得る。そして、得られたシルエットパターンを用いて車両の車頭側及び車尾側の特徴データを取得する。この特徴データは、車両の車頭側及び車尾側の車高値であり、また特徴データは、車両の車頭側及び車尾側でのシルエットパターンの凹凸に対応するプロファイルデータである。また、特徴データは、車両の車頭側及び車尾側での前記シルエットパターンのオン回数である。

本発明によれば、１対の投光手段と受光手段からなる１つの車両検知手段、及び１つの車両検知器で車両の前進と後進を判定することができ、高速道路の料金所の狭い場所でも容易に設置することが可能となる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る車両の前後進判定装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施の形態の車両の前後進判定装置１は、車両検知器１０と、２つの車軸検知器１１Ａ，１１Ｂと、軸数判定部１２と、軸故障判定部１３と、正常時前後進判定部１４と、特徴データ取得部１５と、故障時前後進判定部１６とを備えて構成される。

図２は、車両検知器１０と車軸検知器１１Ａ，１１Ｂの設置状態を示す斜視図である。同図において、車両検知器１０は、垂直方向に添って一定間隔で配置された複数の発光素子を有する投光器１０Ａと、投光器１０Ａの発光素子と同数の受光センサを有し、これらが投光器１０Ａの各発光素子と対向する位置に配置された受光器１０Ｂとを有して構成され、車両２０の検知時には車両検知信号がオンとなる。車軸検知器１１Ａ，１１Ｂは、導電ゴム、接点等の圧力を検知するセンサを有し、車両２０の車軸（車輪）検知時には車軸検知器信号（以下、ＡＸ１信号，ＡＸ２信号と呼ぶ）がオンとなる。この場合、車軸検知器１１Ａが車軸を検知したときにＡＸ１信号がオンになり、車軸検知器１１Ｂが車軸を検知したときにＡＸ２信号がオンになる。車軸検知器１１Ａ，１１Ｂは、車両検知器１０の投光器１０Ａと受光器１０Ｂの間に並行に配置され、車軸の検知を行う。車軸検知器１１Ａが車両の進行方向手前側に配置され、車軸検知器１１Ｂが車両の進行方向奥側に配置される。

本実施の形態の車両の前後進判定装置１では、車軸検知器１１Ａ，１１Ｂが正常に動作している場合、これらのオン／オフの順番により車両２０の進行方向の判定と軸数計測を行う。車軸検知器１１Ａ又は車軸検知器１１Ｂのいずれかが先にオンになったときから、いずれかが最後にオフになったときまでの間を１軸とし、その間で車軸検知器１１Ａ，１１Ｂのオン／オフの順番で車両２０の軸の進行方向を求め、車両検知器１０の車両検知信号がオンになっている間の全軸の進行方向の総合判定により車両２０の進行方向を決定する。

図３は、車両２０が前進したときの車両検知器１０と車軸検知器１１Ａ，１１Ｂの信号出力を示すタイムチャートである。同図において、車両２０の両軸とも最初に車軸検知器１１ＡのＡＸ１信号がオンした後、車軸検知器１１ＢのＡＸ２信号がオンし、ＡＸ１信号がオフし、ＡＸ２信号がオフしているので前進軸であり、車両検知信号がオフした時点の総計で前進２軸と判定する。

軸数判定部１２は、上述したように、車両検知器１０の車両検知信号と車軸検知器１１Ａ，１１ＢのＡＸ１信号，ＡＸ２信号とを基に車両の軸数を判定し、その結果を出力する。軸故障判定部１３は、車軸検知器１１Ａ，１１ＢのＡＸ１信号，ＡＸ２信号の有無を基に軸故障を判定し、その結果を正常時前後進判定部１４及び特徴データ取得部１５のそれぞれに与える。正常時前後進判定部１４は、車軸検知器１１Ａ，１１Ｂが故障していないときに車軸検知器１１Ａ，１１ＢのＡＸ１信号，ＡＸ２信号を基に車両２０の前進、後進、途中前進、又は途中後進を判定し、その結果を出力する。特徴データ取得部１５は、車軸検知器１１Ａ，１１Ｂが故障している場合に車両検知器１０の車両検知信号を基に車両の車頭、車尾、車高の各形状を表わす特徴データを取得する。故障時前後進判定部１６は、車軸検知器１１Ａ，１１Ｂの故障時に特徴データ取得部１５で取得された特徴データを基に車両の前進、後進、途中前進、途中後進を判定する。

ここで、車軸検知器１１Ａ，１１Ｂの故障時の車両進行方向判定の詳細について説明する。車軸検知器１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一方が故障して正常な軸通過情報が得られない場合には後進車両（バックしている車両）は直前の前進車両であるという前提で、次のように車両進行方向の判定を行う。
（１） まず車両検知器１０の車両検知信号を利用して通過車両の車頭側と車尾側の車両特徴データを計測する。
（２） （Ａ）今回通過車両の車頭特徴データと直前前進車両の車尾特徴データ、（Ｂ）今回通過車両の車尾特徴データと直前前進車両の車頭特徴データが等しければ今回通過車両は“後進”とする。
（３） 今回通過車両の車頭特徴データと車尾特徴データが等しくて、今回通過車両の車頭特徴データと直前前進車両の車尾特徴データが等しければ“途中前進（一旦後進して前進）”、等しくなければ“途中後進（一旦前進して後進）”とする。
（４） 上記（２）、（３）以外の場合を“前進”とする。

車両通過時の車両検知器１０の車両検知信号から車体の特徴を示す次のデータ（特徴データ）を求める。

＜車軸オン時車高値＞
車両が通過した場合、車両検知器１０と車軸検知器１１Ａ，１１Ｂにより、図４に示すような各検知器１０，１１Ａ，１１Ｂの出力信号のオン／オフパターン（以下、“シルエットパターン”と呼ぶ）が得られる。ここで、仮に車軸検知器１１Ａが故障したとする（車軸検知器１１Ｂは正常）。この場合、当然ながらＡＸ１信号は出力されない。図４において、１軸目のＡＸ２信号がオンしているときの車高値を計測すると、車両検知信号から＃２２〜＃２３光軸であり、最終軸である２軸目では＃９〜＃１０光軸と異なる値をとる。すなわち、車頭と車尾では車高値が異なる。これが図４に示すシルエットパターンの車両の車頭側、車尾側の特徴データとなる。

セダンタイプ（あるいは２ボックスタイプ）の乗用車の場合、図４に示すようなシルエットパターンになるが、ワンボックスタイプのワゴン車の場合は図５に示すようなシルエットパターンになる。ワゴン車の場合、１軸と２軸の両軸とも車高値が＃１光軸（上端）であり、車頭と車尾では差が殆ど表れない。このような場合、図６に示すように車両検知器１０の設置位置を車軸検知器１１Ａ，１１Ｂより４０ｃｍ程度車両２０の進行方向へずらす（当然ながら逆も可能である）。このようにすると、車軸検知タイミングが図５に示すように移動するので、ワゴン車においても１軸目と最終軸である２軸目での車高値に明らかな差を生じさせることができる。図５において、“１軸目（移動後）”、“最終軸（移動後）”は、車両検知器１０の設置位置を車軸検知器１１Ａ，１１Ｂより４０ｃｍ程度車両２０の進行方向へずらした場合の車軸検知タイミングである。また、“１軸目（移動前）”、”最終軸（移動前）”は、車両検知器１０の設置位置を車軸検知器１１Ａ，１１Ｂより４０ｃｍ程度車両２０の進行方向へずらす前の車軸検知タイミングである。このように特徴データは車両の車頭側及び車尾側の車高値とする。車軸検知信号がオン時の車高値は、後進等の異常走行を行う頻度の高い小型車において非常に有効な特徴データとなる。

＜車両検知パターン＞
略完全な四角形状の大型車の場合は、車軸オン時車高値の特徴を顕著にするために車両検知器１０の設置位置をずらしたとしても、図７のシルエットパターンに示すように１軸目と最終軸での車高値は共に＃１光軸であり、区別するための特徴データとならない。そこで、車両検知器１０のオン／オフパターンの変化を調べることで特徴データを求める。

（１） プロファイルデータ
車両検知信号の車頭側と車尾側での輪郭の凹凸（光軸のオン開始順番）を調べてプロファイルデータとする。例えば図７において、車頭側では＃２２光軸より＃２６光軸が先にオン（凸）となっているが、車尾側では先にオフ（凹）となっており、車頭と車尾を区別するための特徴データとなる。すなわち、前進か後進かを区別できる特徴データとなる。勿論、このプロファイルデータは小型化においても有効である。

（２） オン回数
車頭側（車両検知開始から１軸目までの間）と車尾側（最終軸から車両検知終了までの間）のそれぞれにおいて各光軸でのオン回数を計測する。例えば図７において、＃３５の光軸では、車頭側で１回しかオンしてないが、車尾側では５回もオンしており、これが車頭と車尾を区別する特徴データとなる。すなわち、前進か後進かを区別できる特徴データとなる。

このように、車両検知信号のパターンを処理することで、車両の車頭側と車尾側の特徴データを得ることができる。すなわち、基本的には、車高を計ることが可能であれば車高として求め、車高を計ることが不可能であれば、１つは車両の車頭側及び車尾側でのシルエットパターンの凹凸に対応するプロファイルデータとして求め、もう１つは車両の車頭側及び車尾側でのシルエットパターンのオン回数として求める。

なお、車両検知器１０は車両検知手段に対応し、車両検知器１０の投光器１０Ａは投光手段に対応し、車両検知器１０の受光器１０Ｂは受光手段に対応する。また、特徴データ取得部１５は特徴データ取得手段に対応し、故障時前後進判定部１６は前後進判定手段に対応する。

次に、本実施の形態の車両の前後進判定装置１の動作を説明する。図８は、軸検知器１１Ａ，１１Ｂが正常時の通過処理を示すフローチャートである。図９は、軸検知器１１Ａ，１１Ｂが故障した時の通過処理を示すフローチャートである。以下、順番に説明する。

図８において、まず車両を検知したかどうか判定する（ステップＳＴ１０）。車両を検知しなければこの処理を繰り返す。車両を検知した場合は車軸検知器１１ＡのＡＸ１信号と車軸検知器１１ＢのＡＸ２信号のいずれかがオンかどうか判定し（ステップＳＴ１１）、いずれもオンでなければ（いずれもオフであれば）この処理を繰り返し、いずれかがオンであれば車両の前後進判定を行う（ステップＳＴ１２）。すなわち、ＡＸ１信号とＡＸ２信号のオン、オフの順番を判定する。ＡＸ１信号がオンの後、ＡＸ２信号がオン、ＡＸ１信号がオフ、ＡＸ２信号がオフになった場合（図３に示すような場合）は前進と判断し（ステップＳＴ１３）、ＡＸ２信号がオンになった後、ＡＸ１信号がオン、ＡＸ２信号がオフ、ＡＸ１信号がオフになった場合は後進と判断する（ステップＳＴ１４）。前後進判定を行った後、車両検知器１０の車両検知信号がオン中の車軸検知回数を求めて本処理を終える（ステップＳＴ１５）。

図９において、車軸検知器１１Ａ，１１Ｂが故障したかどうか判定し（ステップＳＴ２０）、いずれも故障していなければこの処理を繰り返し、いずれか１つでも故障していれば、車両の車頭側と車尾側の特徴データを取得する（ステップＳＴ２１）。そして、上述した（Ａ）の場合における車頭の特徴データと車尾の特徴データとが等しいかどうか判定する（ステップＳＴ２２）。すなわち、今回通過車両の車頭の特徴データと直前前進車両の車尾の特徴データとが等しいかどうか判定する。等しくなければ今回車両の車頭と今回車両の車尾とが等しいかどうかを判定する（ステップＳＴ２３）。等しければ途中後進と判断する（ステップＳＴ２８）。それ以外は前進と判断する（ステップＳＴ２９）。

これに対して、等しければ上述した（Ｂ）の場合における車尾の特徴データと車頭の特徴データとが等しいかどうか判定する（ステップＳＴ２４）。すなわち、今回通過車両の車尾特徴データと直前前進車両の車頭特徴データが等しいかどうか判定する。等しければ後進と判断して本処理を終える（ステップＳＴ２５）。

これに対して、等しくなければ、今回車両の車頭と今回車両の車尾とが等しいかどうかを判定する（ステップＳＴ２６）。この判定において、今回車両の車頭と今回車両の車尾が等しければ途中前進と判断して本処理を終える（ステップＳＴ２７）。それ以外は前進と判断する（ステップＳＴ２９）。

以上のように、本実施の形態の車両の前後進判定装置１によれば、投光器１０Ａから発せられた光を受光する受光器１０Ｂを有し投光器１０Ａから発せられた光を移動する車両が遮ることによって該車両を検知して車両検知信号を出力する車両検知器１０と、車両検知器１０から出力された車両検知信号から得られるシルエットパターンを用いて車両の車頭側及び車尾側の特徴データを取得する特徴データ取得部１５と、特徴データ取得部１５で取得された車両の車頭側及び車尾側の特徴データに基づき車両の前後進を判定する故障時前後進判定部１６と、を備えたので、１対の投光器１０Ａと受光器１０Ｂからなる１つの車両検知器１０のみで車両の前進と後進を判定することができる。これにより、高速道路の料金所の狭い場所でも容易に設置することができる。

本発明は、１対の投光手段と受光手段からなる１つの車両検知器のみで車両の前進と後進を判定することができるといった効果を有し、有料道路に設置されるＥＴＣ等の通行料金の課金を行う自動料金収受システムなどへの適用が可能である。

本発明の一実施の形態に係る車両の前後進判定装置の概略構成を示すブロック図 図１の車両の前後進判定装置を構成する車両検知器と車軸検知器の設置状態を示す斜視図 図１の車両の前後進判定装置において、車両が前進したときの車両検知器と車軸検知器の信号出力を示すタイムチャート 図１の車両の前後進判定装置で得られるシルエットパターンの一例を示す図 図１の車両の前後進判定装置で得られるシルエットパターンの一例を示す図 図１の車両の前後進判定装置を構成する車両検知器の設置位置を車軸検知器より４０ｃｍ程度車両の進行方向へずらして設置した状態を示す斜視図 図１の車両の前後進判定装置で得られるシルエットパターンの一例を示す図 図１の車両の前後進判定装置において、軸検知器が正常時の通過処理を示すフローチャート 図１の車両の前後進判定装置において、軸検知器が故障した時の通過処理を示すフローチャート 従来の車両の前後進判定を説明するための図

符号の説明

１ 車両の前後進判定装置
１０ 車両検知器
１０Ａ 投光器
１０Ｂ 受光器
１１Ａ，１１Ｂ 車軸検知器
１２ 軸数判定部
１３ 軸故障判定部
１４ 正常時前後進判定部
１５ 特徴データ取得部
１６ 故障時前後進判定部
２０ 車両

Claims (1)

1. 投光手段から発せられた光を受光する受光手段を有し、前記投光手段から発せられた光を移動する車両が遮ることによって前記車両を検知して車両検知信号を出力する車両検知手段と、
   前記車両検知手段とワゴン車においても１軸目と最終軸である２軸目での車高値に明らかな差を生じさせることができるような間隔離した場所に設置され、車両の車軸を検知する車軸検知手段と、
   車軸が検知された時点における前記車両検知手段の位置における車高の値を取得する特徴データ取得手段と、
   前記特徴データ取得手段で取得された前記車両の車頭側及び車尾側の特徴データに基づき、今回通過車両の車頭特徴データと直前前進車両の車尾特徴データ、又は今回通過車両の車尾特徴データと直前前進車両の車頭特徴データが等しければ今回通過車両は後進と判定し、
   今回通過車両の車頭特徴データと車尾特徴データが等しく、かつ今回通過車両の車頭特徴データと直前前進車両の車尾特徴データが等しければ途中前進と判定し、等しくなければ途中後進と判定し、
   これら以外の場合を前進と判定する前後進判定手段と、
   を備えた車両の前後進判定装置。

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