JP4754949B2 - 車種判別装置 - Google Patents

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本発明は、道路を走行する車両の種類を自動的に判別する技術に関する。
有料道路の料金所において、車両の種類に応じて料金を課金するために、踏板センサ、高さセンサ等を用いて車種を判別する技術が用いられている。より正確な、あるいはより詳細な車種の判別が望まれている。
特許文献1には、シフトレジスタを用いた踏板部上を車両が通過する時、車両のタイヤがこの踏板を押す圧力をディジタル信号に変換して、変換された信号により車両のタイヤ幅、上下タイヤ間の距離及び軸数を判断することにより、車種を判別することを目的とする方法及び装置が開示されている(特許文献1参照)。
特開平9‐204546号公報
本発明の目的は、簡易な構成で車両のタイヤがシングルタイヤかダブルタイヤかを判定する車種判別装置を提供することである。
本発明の他の目的は、車両の幅または道路上での位置に係わらず確実にシングルタイヤかダブルタイヤかを判定する車種判別装置を提供することである。
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明による車種判別装置は、以下のようにして車両のタイヤ構成を判別する。道路の延長方向に対して斜めになるように平行な2本のセンサを路面に埋め込まれる。2本のセンサの各々は、タイヤが接地していることを検知して信号を発信する。2本のセンサの間隔は、道路の延長方向に進行する車両のシングルタイヤによって踏まれたときには2本のセンサが同時に踏まれることがない程度に広い。かつ、ダブルタイヤによって踏まれたときにはあるタイミングで2本のセンサが同時に踏まれる程度に狭い。車両が道路を走行するときに、2本のセンサが同時に踏まれるタイミングがなかった場合はシングルタイヤ、あった場合はダブルタイヤと判定される。
より詳細には、本発明による車種判別装置は、道路(2)の延長方向に対して傾いて設定される基準線(13‐1)を挟み且つ互いに離れて配置される第1領域と第2領域とのうちの第1領域にタイヤが接地している時間である第1タイミングを示す第1信号を生成する第1センサ(12‐1)と、第2領域にタイヤが接地している時間である第2タイミングを示す第2信号を生成する第2センサ(12‐2)と、第1信号と第2信号とを用いて第1タイミングと第2タイミングとが重なる時間を有するか否かを判定するタイミング判定部(22)とを備える。
本発明による車種判別装置は、重なる時間が無いときは道路(2)を走行する車両(4)がシングルタイヤを備えていることを示す情報を含むようにシングル/ダブル判別情報を生成し、重なる時間が有るときは道路(2)を走行する車両(4)がダブルタイヤを備えていることを示す情報を含むようにシングル/ダブル判別情報を生成し、シングル/ダブル判別情報を用いて車両(4)の車種を示す情報を生成する車種判定部(24)を備える。
本発明による車種判別装置において、第1領域は、基準線(13‐1)に平行に延設される線状の領域である。
本発明による車種判別装置において、第2領域は、基準線(13‐1)に平行に延設される線状の領域である。
本発明による車種判別装置において、第1センサ(12‐1)は、第1領域に延設される光ファイバの特性の光ファイバに加えられる力に応じた変化によって第1信号を発生する。
本発明による車種判別装置は、第1センサ(12‐1)と第2センサ(12‐2)とに対して同じ側に設置され、道路(2)上を走行する車両(4)を検出する投受光センサ(6、8)を備える。
本発明による車種判別装置において、第1領域と第2領域とは道路(2)の幅方向に中央(14)に対して第1の側に配置される。車種判別装置は更に、延長方向に対して傾いて設定される第2の基準線(13‐2)を挟み且つ互いに離れて配置され第1の側の反対側に配置される第3領域と第4領域とのうちの第3領域にタイヤが接地している時間である第3タイミングを示す第3信号を生成する第3センサ(12‐3)と、第4領域にタイヤが接地している時間である第4タイミングを示す第4信号を生成する第4センサ(12‐4)とを備える。タイミング判定部(22)は、第3信号と第4信号とを用いて第3タイミングと第4タイミングとが重なる時間を有するか否かを判定する。
本発明による車種判別装置は、第1領域、第2領域、第3領域及び第4領域に対して延長方向において同じ側に設置され、道路(2)を走行する車両(4)の車軸の数を検出する車軸検出器(10)を備える。
本発明による車種判別装置は、第1領域と第2領域とに対して延長方向において同じ側に設置され、道路(2)を走行する車両(4)の車軸の数を検出する車軸検出器(10)を備える。
本発明による車種判別装置において、基準線(13‐1)の道路(2)の端に近い部分は、道路(2)の中央(14)に近い部分よりも車軸検出器(10)に近い。
本発明による車種判別装置において、第2の基準線(13‐2)の道路(2)の端に近い部分は、中央(14)に近い部分よりも車軸検出器(10)に近い。
本発明による車種判別装置において、基準線(13‐1)は、延長方向に対して45度傾いて設定される。
本発明による車種判別装置において、第2の基準線(13‐2)は、延長方向に対して45度傾いて設定される。
本発明によれば、簡易な構成で車両のタイヤがシングルタイヤかダブルタイヤかを判定する車種判別装置が提供される。
更に本発明によれば、車両の幅または道路上での位置に係わらず確実にシングルタイヤかダブルタイヤかを判定する車種判別装置が提供される。
以下、図面を参照しながら本発明による車種判別装置を実施するための最良の形態について説明する。図1は、車種判別装置の構成を示す概念図である。車種判別装置は、有料道路の料金所の道路2に設けられる。道路2の一方の路側には車両検知センサ6が設けられる。道路2の他方の側には車両検知センサ6が発する光を受光する位置に設置され、車両検知センサ6からの光の有無を検出して検出信号を発信する車両検知センサ8が設置される。車両検知センサ6と車両検知センサ8とを結ぶ線は、道路の幅方向に平行、すなわち道路2の延長方向に対して垂直である。
車両検知センサ6と車両検知センサ8とを結ぶ線を鉛直方向に降ろした付近の路面には、軸数計測器10が設けられる。軸数計測器10は、道路の延長方向に垂直な線状の領域に重量が掛けられたことを検知して信号を発信する。車両検知センサ6と車両検知センサ8が設置されている位置よりも車両4の進行方向に下流側の路面には、シングル/ダブル判別センサ12が設けられる。
図2は、車種判別装置の構成を示す上面図である。軸数計測器10は、道路の延長方向に垂直な線状の領域に重量が掛けられたことを検知して第1の軸数計測信号を発信する第1の軸数計測器10‐1と、第1の軸数計測器よりも下流側に設定され第1の軸数計測器と平行な線状の領域に重量が掛けられたことを検知して第2の軸数計測信号を発信する第2の軸数計測器10‐2とを備える。
シングル/ダブル判別センサ12は、第1センサ12‐1、第2センサ12‐2、第3センサ12‐3及び第3センサ12‐4を備える。これらが設けられる位置について説明する。
軸数計測器10よりも下流側の道路2の路面には、第1基準線13‐1と第2基準線13‐2とが設計上、設定される。第1基準線13‐1は、道路2の幅方向の中央14に対して第1の側、図2においては車両から前方に見たときに右側に設定される真っ直ぐな線である。第1基準線13‐1は、道路の延長方向に対して傾いて設定される。第1基準線の道路2の端に近い部分は、道路2の中央14に近い部分よりも車軸検出器10に近い。すなわち第1基準線は、道路2の中央14に近い側の方が下流側になるように設定される。
第1基準線13‐1の上流側の路面には、第1基準線13‐1に平行な線状の領域である第1領域が設定される。第1センサ12‐1は、第1領域に掛けられる重量を検知して第1のシングル/ダブル判別信号を発信する。第1基準線13‐1の下流側の路面には、第1基準線13‐1に平行な線状の領域である第2領域12‐2が設定される。第2センサ12‐2は、第2領域に掛けられる重量を検知して第2のシングル/ダブル判別信号を発信する。
第2基準線13‐2は、道路2の幅方向の中央14に対して第1の側の反対側、図2においては車両から前方に見たときに左側に設定される真っ直ぐな線である。第2基準線13‐2は、道路の延長方向に対して傾いて設定される。第2基準線の道路2の端に近い部分は、道路2の中央14に近い部分よりも車軸検出器10に近い。すなわち第2基準線13‐2は、道路2の中央14に近い側の方が下流側になるように設定される。第1基準線13‐1と第2基準線13‐2とは、車両4から前方に見たときにカタカナの「ハ」の字型をなす。
第2基準線13‐2の上流側の路面には、第2基準線13‐2に平行な線状の領域である第3領域が設定される。第3センサ12‐3は、第3領域に掛けられる重量を検知して第3のシングル/ダブル判別信号を発信する。第3基準線13−3の下流側の路面には、第3基準線13−3に平行な線状の領域である第3領域12‐3が設定される。第3センサ12‐3は、第3領域に掛けられる重量を検知して第3のシングル/ダブル判別信号を発信する。
第1基準線13‐1と第2基準線13‐2とは、道路2の延長方向に対して45度傾いて設定されることが好ましい。この角度に設定されると、車両4が道路2の延長方向に対して斜めに進行してきた場合にもタイヤの判別が確実になされる。
第1センサ12‐1、第2センサ12‐2、第3センサ12‐3及び第4センサ12‐4として、光ファイバを用いた計測装置が好適に用いられる。この計測装置は、路面の下に埋設された光ファイバと、その光ファイバに光を入力して反射光を観測して光ファイバの歪みによる特性の変化を計測し、計測された変化に応答して信号を生成する測定装置とを含む。
車種判別装置は、情報処理部16を備える。情報処理部16は、演算制御装置、記憶装置、入力装置及び出力装置を備えるコンピュータシステムである。情報処理部16は、車両検知センサ8、軸数計測器10及びシングル/ダブル判別センサが発信する信号をリアルタイムで受信して情報処理する。情報処理部16は、車両認識部18、車軸認識部20、タイミング判定部22及び車種判定部24を備える。車両認識部18、車軸認識部20、タイミング判定部22及び車種判定部24は、記憶装置に格納され演算制御装置によって読み出されて実行される所定のステップを備えたコンピュータプログラムによって実現される。
図3と図4を参照して、本実施の形態における車種判別装置が如何に車両4のタイヤがシングルタイヤであるかダブルタイヤであるかを判定するかを説明する。この例において、車両4の車軸の軸数は2であり、前輪W1、W4はシングルタイヤであり、後輪W2、W3、W5、W6はダブルタイヤである。
図3は、前輪W1、W4がシングル/ダブル判別センサ12の付近に位置する場合を示す。車両4が前進すると、まず前輪W1は第1センサ12‐1を踏む。第1センサ12‐1はタイヤが接地していること(第1センサ12‐1に所定値以上の圧力がかけられていること)を示すオン信号を発信する。さらに前進すると、前輪W1は第1センサ12‐1から離れる。第1センサ12‐1はオン信号の発信を停止する。その後で、前輪W1は第2センサ12‐2を踏む。第2センサ12‐2はオン信号を発信する。従って、第1センサ12‐1と第2センサ12‐2とが同時にオン信号を発信することはない。
図4は、図3に示されている位置から車両4が前進して、後輪W2、W3、W5、W6がシングル/ダブル判別センサ12の付近に位置するときを示す。車両が前進すると、ある位置で内側の後輪W3が第1センサ12‐1を踏み、同時に外側の後輪W2が第2センサ12‐2を踏む。そのため、第1センサ12‐1と第2センサ12‐2とが同時にオン信号を発信する。
従って、第1センサ12‐1と第2センサ12‐2とが同時にオン信号を発信するときはダブルタイヤ、同時にオン信号を発信しないときはシングルタイヤであると判定される。
第1センサ12‐1と第2センサ12‐2とがある程度、例えば数十センチメートル以上の長さを持つことにより、車幅の異なる車両4に対しても同じようにシングルタイヤかダブルタイヤかの判別が確実に行われる。車両4の中心が道路2の中央14から左右にずれた位置にあっても、シングルタイヤかダブルタイヤかの判別が確実に行われる。
以上の説明では、車両4から進行方向を見た姿勢で右側のセンサとタイヤについて述べた。車両4が道路2の延長方向に平行に移動するときは、左側のセンサとタイヤについても信号の発信は同じタイミングになる。タイヤがシングルタイヤかダブルタイヤかの判別は、第1センサ12‐1と第2センサ12‐2があれば実行できる。左側に第3センサ12‐3と第4センサ12‐4が設けられていると、以下の理由により好ましい。(1)右側と左側の検知した情報を突き合わせることにより、検出の信頼性が向上する。(2)いずれかのセンサが動作不良となった場合の予備になる。(3)車両が道路2の延長方向に対して斜めに移動するときに、右側と左側のセンサが検知した信号を用いて判定することにより、より確実な判定がなされる。
図3と図4を参照して説明された以上の原理によってシングルタイヤかダブルタイヤかの判別をするためには、第1基準線13‐1は傾きが反対に設定されてもよい。傾きが反対とは、第1基準線の道路2の中央に近い部分が道路2の端に近い部分よりも車軸検出器10に近い、すなわち第1基準線が道路2の中央に近い側の方が上流側になるように設定されることを意味する。第2基準線13‐2も、傾きが反対に設定されてもよい。
ただし以下の観点からは、シングル/ダブル判別センサ12は、図2を参照して示された車両4から前方に見たときにカタカナの「ハ」の字型をなす配置であることが好ましい。このように設定されると、タイヤは道路2の端付近を通るため、タイヤの通る位置において軸数計測器10とシングル/ダブル判別センサ12の位置が近く設定される。そのため、車両検知センサ6と車両検知センサ8とにより認識される車両4及び軸数計測器10で計測される車軸と、シングル/ダブル判別センサ12で認識されるタイヤとの対応を付けることが容易である。
図5は車種判別装置の動作を示すフローチャート、図6は車種判別装置によって処理される信号のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、図5のステップS2〜S14と図6の時刻t1〜t14を参照しながら車種判別装置の動作について説明する。以下の説明においては、図3、図4と同じ車両4が例として用いられ、右側のタイヤとセンサの動作について説明される。左側のタイヤとセンサの動作は、車両4が通常の走行をしていれば、t1〜t14の時刻の数値が多少異なる以外は右側と対称的である。
ステップS2:車両4が料金所に到着する。時刻t1において車両4が車両検知センサ6の光を遮る。車両検知センサ8は、光が遮られていることを示す車両検知信号を情報処理部16に発信する。車両検知信号が発信されるタイミングが、図6(a)のハイ状態として描かれている。車両認識部18は、車両4が存在することを示す車両存在情報を生成する。
ステップS4:時刻t2において、前輪W1が第1の軸数計測器10‐1を踏む。第1の軸数計測器10‐1は、タイヤが接地していることを示す第1の軸数計測信号を情報処理部16に発信する。第1の軸数計測信号が発信されるタイミングが、図6(b)のハイ状態として描かれている。
時刻t3において、前輪W1が第2の軸数計測器10‐2を踏む。第2の軸数計測器10‐2は、タイヤが接地していることを示す第2の軸数計測信号を情報処理部16に発信する。第2の軸数計測信号が発信されるタイミングが、図6(c)のハイ状態として描かれている。
車軸認識部20は、通過した車軸の軸数を示す軸数情報を生成する。車軸認識部20は、軸数情報と車両存在情報とのタイミングにより、通過した車両4の台数と、各々の車両4の車軸数とを認識する。車軸認識部20は更に、第1の軸数計測信号と第2の軸数計測信号とのタイミングにより、車両4が前進しているか後退しているかを示す進行方向情報を生成する。
ステップS6:時刻t4において、前輪W1が第1センサ12‐1を踏む。第1センサ12‐1は、タイヤが接地していることを示す第1のシングル/ダブル判別信号を情報処理部16に発信する。第1のシングル/ダブル判別信号が発信されるタイミングが、図6(d)に描かれている。時刻t5において、前輪W1が第1センサ12‐1を通り越す。第1センサ12‐1は第1のシングル/ダブル判別信号の発信を停止する。
その後、時刻t6において、前輪W1が第2センサ12‐2を踏む。第2センサ12‐2は、タイヤが接地していることを示す第2のシングル/ダブル判別信号を発信する。時刻t7において、前輪W1が第2センサ12‐2を通り越す。第2センサ12‐2は第2のシングル/ダブル判別信号の発信を停止する。第1のシングル/ダブル判別信号が発信されるタイミングが、図6(d)に描かれている。
ステップS8:タイミング判定部22は、第1のシングル/ダブル判別信号のタイミングと第2のシングル/ダブル判別信号のタイミングとを比較する。その結果、時刻t6が時刻t5よりも後であることから、前輪W1がシングルタイヤであることを示す前輪シングル/ダブル判別情報を生成する(ステップS10)。
ステップS13:車両認識部18は、車両検知センサ8から受信する車両検知信号に基づいて、車両4がまだ通過していないとき、車両4が備える次の車軸を検出するためにステップS4に戻る(ステップS13Yes)。
ステップS4(2回目):時刻t8において、後輪W2、W3が第1の軸数計測器10‐1を踏む。第1の軸数計測器10‐1は第1の軸数計測信号を情報処理部16に発信する。時刻t9において、後輪W2、W3が第2の軸数計測器10‐2を踏む。第2の軸数計測器10‐2は第2の軸数計測信号を情報処理部16に発信する。車軸認識部20は、通過した車軸の軸数を示す軸数情報を生成する。
ステップS6(2回目):時刻t11において、外側の後輪W2が第1センサ12‐1を踏む。第1センサ12‐1は第1のシングル/ダブル判別信号を情報処理部16に発信する。時刻t11から少し経つと、外側の後輪W2に引き続いて内側の後輪W3が第1センサ12‐1を踏む。
時刻t12において、外側の後輪W2が第2センサ12‐2を踏む。第2センサ12‐2は第2のシングル/ダブル判別信号を情報処理部16に発信する。時刻t12より後の時刻t13において、内側の後輪W3が第1センサ12‐1を通り越す。第1センサ12‐1は第1のシングル/ダブル判別信号の発信を停止する。時刻t12から少し経つと、外側の後輪W2に引き続いて内側の後輪W3が第2センサ12‐2を踏む。時刻t14において、内側の後輪W3が第2センサ12‐2を通り越す。第2センサ12‐2は第2のシングル/ダブル判別信号の発信を停止する。
ステップS8(2回目):タイミング判定部22は、第1のシングル/ダブル判定信号のタイミングと第2のシングル/ダブル判別信号のタイミングとを比較する。その結果、時刻t13が時刻t12よりも後である、すなわち両者の信号が共にオンでいる時期があることから、タイミング判定部22は後輪W2、W3がダブルタイヤであることを示す後輪シングル/ダブル判別情報を生成する(ステップS12)。
ステップS13(2回目):ステップS4において発信された第2の軸数計測信号が停止してから少し経つと、車両4が車両検知センサ6と車両検知センサ8とを結ぶ線を通り越し、車両検知センサ8は車両検知センサ6からの光を受光する。そのタイミングは、例えば図6の時刻t11で示されるように、第2の軸数計測信号がロウ状態になった後且つ時刻t11の前である。車両認識部18は、車両4が通り過ぎたこと認識し、ステップS14の処理に移行する(ステップS13Yes)。
ステップS14:車種判定部14は、ステップS8(1回目)で生成された前輪シングル/ダブル判別情報(前輪がシングルタイヤであることを示す)と、ステップS8(2回目)で生成された後輪シングル/ダブル判別情報(後輪がダブルタイヤであることを示す)とを用いて、車両4の車種を絞り込むための車種情報を生成する。生成された車種情報は、料金所に設置される他の装置からの情報と合わせて車種を特定するために用いられる。特定された車種の情報は、料金の収受業務に使用される。
図1は、車種判別装置の構成を示す概念図である。 図2は、車種判別装置の構成を示す上面図である。 図3は、シングルタイヤ/ダブルタイヤの判別を行う方法を説明するための図である。 図4は、シングルタイヤ/ダブルタイヤの判別を行う方法を説明するための図である。 図5は、車種判別装置の動作を示すフローチャートである。 図6は、車種判別装置によって処理される信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
符号の説明
2…道路
4…車両
6…車両検知センサ
8…車両検知センサ
10…軸数計測器
12…シングル/ダブル判別センサ
12‐1…第1センサ
12‐2…第2センサ
12‐3…第3センサ
12‐4…第4センサ
13‐1…第1基準線
13‐2…第2基準線
14…道路中央
16…情報処理部
18…車両認識部
20…車軸認識部
22…タイミング判定部
24…車種判定部
W1、W4…前輪
W2、W3、W5、W6…後輪

Claims (8)

  1. 道路の延長方向に対して傾いて設定される基準線を挟み且つ互いに離れて配置される第1領域と第2領域とのうちの第1領域にタイヤが接地している時間である第1タイミングを示す第1信号を生成する第1センサと、
    前記第2領域にタイヤが接地している時間である第2タイミングを示す第2信号を生成する第2センサと、
    前記第1信号と前記第2信号とを用いて前記第1タイミングと前記第2タイミングとが重なる時間を有するか否かを判定するタイミング判定部とを具備し、
    前記第1領域と前記第2領域とは前記道路の幅方向に中央に対して第1の側に配置され、
    更に、前記延長方向に対して傾いて設定される第2の基準線を挟み且つ互いに離れて配置され前記第1の側の反対側に配置される第3領域と第4領域とのうちの第3領域にタイヤが接地している時間である第3タイミングを示す第3信号を生成する第3センサと、
    前記第4領域にタイヤが接地している時間である第4タイミングを示す第4信号を生成する第4センサとを具備し、
    前記タイミング判定部は、前記第3信号と前記第4信号とを用いて前記第3タイミングと前記第4タイミングとが重なる時間を有するか否かを判定し、
    更に、前記第1領域、前記第2領域、前記第3領域及び前記第4領域に対して前記延長方向において同じ側に設置され、前記道路を走行する車両の車軸の数を検出する車軸検出器を具備し、
    前記基準線の前記道路の端に近い部分は、前記道路の中央に近い部分よりも前記車軸検出器に近く、
    前記第2の基準線の前記道路の端に近い部分は、前記中央に近い部分よりも前記車軸検出器に近い
    車種判別装置。
  2. 請求項1に記載された車種判別装置であって、
    更に、前記重なる時間が無いときは前記道路を走行する車両がシングルタイヤを備えていることを示す情報を含むようにシングル/ダブル判別情報を生成し、前記重なる時間が有るときは前記道路を走行する車両がダブルタイヤを備えていることを示す情報を含むように前記シングル/ダブル判別情報を生成し、前記シングル/ダブル判別情報を用いて前記車両の車種を示す情報を生成する車種判定部
    を具備する
    車種判別装置。
  3. 請求項1または2に記載された車種判別装置であって、
    前記第1領域は、前記基準線に平行に延設される線状の領域である
    車種判別装置。
  4. 請求項3に記載された車種判別装置であって、
    前記第2領域は、前記基準線に平行に延設される線状の領域である
    車種判別装置。
  5. 請求項3または4に記載された車種判別装置であって、
    前記第1センサは、前記第1領域に延設される光ファイバの特性の前記光ファイバに加えられる力に応じた変化によって前記第1信号を発生する
    車種判別装置。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載された車種判別装置であって、
    更に、前記第1センサと前記第2センサとに対して同じ側に設置され、前記道路上を走行する車両を検出する投受光センサ
    を具備する
    車種判別装置。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載された車種判別装置であって、
    前記基準線は、前記延長方向に対して45度傾いて設定される
    車種判別装置。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載された車種判別装置であって、
    前記第2の基準線は、前記延長方向に対して45度傾いて設定される
    車種判別装置。
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