JP6930225B2 - 車両検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学的に車両を検知する車両検知装置に関する。

有料道路の料金所付近に設けられる車両検知装置は、車道を挟んで対向する発光装置と受光装置とを備えている。この車両検知装置では、光学的に車両を検知する関係で、氷雪や塵埃が発光装置や受光装置に付着した場合に、車両を誤検知することから氷雪や塵埃が付着した場合に、付着物を除去するようにしている。
特に、寒冷地では、氷雪の付着が多くなるため、氷雪の付着を防止するヒータユニットが提案されている（例えば、特許文献１に参照）。

このヒータユニットは、光の通路用の間隙を有する平面部材と、この間隙の周囲に設けた面状ヒータとで構成されている。そして、面状ヒータで平面部材を加熱することにより、間隙への氷雪の付着を防止するようにしている。

特開２０１６−７２２０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたヒータユニットでは、光の通路用の間隙への氷雪の付着を防止することはできるが、車両検知装置の足元の氷雪を溶かすことはできない。このため、車両検知装置の足元に氷雪が溜まり、氷雪の塊が発光部や受光部を覆うように成長して、車両検知ができなくなるという課題がある。
そこで、本発明は、車両検知装置の足元の氷雪を融解することが可能な車両検知装置を提案することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の車両検知装置の一態様は、車両通行レーンを挟んで対向配置される発光装置及び受光装置と、発光装置及び受光装置の基部と車両通行レーンとの間に配置された足元加熱装置とを備え、足元加熱装置は、発光装置及び受光装置の基部に形成された開口部に挿通可能な取付位置調整部を有する加熱装置本体を備え、加熱装置本体は、取付位置調整部とは反対側に形成された取付固定部を備えている。

本発明の一態様によれば、車両検知装置の足元を加熱装置で加熱するので、車両検知装置の足元の氷雪の付着を防止することができる。

本発明を適用し得る有料道路の料金所のシステム構成図である。 車両検知装置の設置状態を示す図である。 本発明に係る車両検知装置の外観を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は下部を断面とした側面図、（ｃ）は底面図である。 氷雪除去装置を示す斜視図である。 遠赤外線加熱装置の制御装置を示すブロック図である。 足元加熱装置の一例を示す斜視図である。 車両検知装置に足元加熱装置を配置した状態の拡大図である。 足元加熱装置の第１変形例を示す斜視図である。 足元加熱装置の第２変形例を示す正面図である。 足元加熱装置の第３変形例を示す正面図である。 氷雪除去装置の第１変形例を示す斜視図である。 氷雪除去装置の第２変形例を示す斜視図である。 氷雪除去装置の第３変形例を示す斜視図である。 異物検知装置の変形例を示す斜視図である。

次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
まず、本発明に係る車両検知装置を適用し得る有料道路の料金所のシステムについて説明する。

図１は、寒冷地の有料道路の料金所におけるＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）装着車及びＥＴＣ未装着の一般車が通行可能な共用レーンの一例を示すシステム構成図である。
車両１が走行する車両通行レーン２の両側にアイランド３及び４が設けられている。アイランド３及び４の車両通行レーン２の入口には、車両検知装置１１、ＥＴＣ車種表示板１２を設けたゲート１３がその順に配置されている。ＥＴＣ車種表示板１２には、車両１に搭載されたＥＴＣ車載器１６と交信する路側無線装置１４が配置されている。

ゲート１３の内側にも車両検知装置１７が配設され、アイランド４の車両検知装置１７の後方側にナンバープレート読取装置１８、路側無線装置１９、分電盤２０、車両検知装置１１の車両検知情報に基づいて発券高さを選択する通行券発行装置２１、インターホン２２、車両検知装置１７の車両検知情報に基づいて車種を表示する車種表示器２３がその順に配設されている。

また、アイランド３及び４の車種表示器２３の後方側には路側無線装置１４及び１９のＥＴＣ装着車検知情報と車両検知装置１７の車両検知情報とに基づいて開閉される開閉機を有する発進制御機２４が配設されている。この発進制御機２４の後方側に車両検知装置２５が配設されている。アイランド３の車両検知装置２５の後方側に車種監視カメラ２６が配設され、アイランド４の車両検知装置２５の後方側に路側無線装置１４と同様の路側無線装置２７が配設されている。

各車両検知装置１１、１７及び２５の夫々は、図２に示すように、車両５の車両通行レーン２を挟んで対向する発光装置３１及び受光装置３２を有する。
発光装置３１及び受光装置３２は、図３に示すように、上下方向に細長い直方体状の筐体３３を有し、この筐体３３の互いに対向する正面板３４には赤外光を透過する光学窓３５が設けられている。

発光装置３１は、筐体３３の内部に光学窓３５を通じて赤外光を発光する発光部としての多数の赤外線発光ダイオードを所定間隔で上下方向に配置した赤外線ＬＥＤアレイ（図示せず）が配設されている。
受光装置３２は、筐体３３の内部に光学窓３５を通じて赤外光を受光する受光部となる多数のフォトダイオードを上下方向に所定間隔を保って整列したフォトダイオードアレイ（図示せず）が配置されている。

発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３は、基部にアイランド３又は４に例えば４本の埋込ボルト３６及びナット３７で固定する固定基板３８を有する。筐体３３の正面板３４には、固定基板３８と下部の光学窓３５の下側との間に横長の長方形状の開口部３９が形成されている。
また、発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３には、正面板３４の内部に面状ヒータ（図示せず）が設けられている。また、筐体３３の正面板３４の外側には、図４に示すように、光学窓３５を挟むように帯状の遠赤外線吸収メッキ層４１が形成されている。そして、発光装置３１及び受光装置３２の車両通行レーン２側には遠赤外線吸収メッキ層４１に斜め上方から遠赤外線を照射する遠赤外線加熱装置４２が設けられている。

この遠赤外線加熱装置４２は、光学窓３５に氷雪が付着して、光学窓３５を透過する赤外線が妨げられたときに作動される。例えば、図５に示すように、受光装置３２に設けられた受光部としてのフォトダイオードアレイＰＡの出力信号を監視するとともに、温度センサＴＳで検出した外気温度を監視する氷雪付着検知部ＩＤを備えている。この氷雪付着検知部ＩＤは、発光装置３１及び受光装置３２間に車両１が存在しない状態で、フォトダイオードアレイＰＡの各フォトダイオードにおける出力信号のレベルが所定レベル以下に低下し、温度センサＴＳで検出した外気温度が零度に近い設定温度以下であるときに、光学窓３５に氷雪が付着したものと判断する。氷雪付着検出部ＩＤは氷雪が付着したものと判断したときに、発光装置３１及び受光装置３２の遠赤外線加熱装置４２を交互に所定時間又はフォトダイオードのレベルが回復するまで作動させる。ここで、発光装置３１及び受光装置３２の遠赤外線加熱装置４２の作動順位は、発光装置３１及び受光装置３２のうち氷雪の付着し易い方を先に動作させ、フォトダイオードのレベルが回復しないときには他方の遠赤外線加熱装置４２を作動させることが好ましい。これに限らず、発光装置３１及び受光装置３２の遠赤外線加熱装置４２を同時に作動させるようにしてもよい。

これにより、光学窓３５に付着した氷雪を溶融させて固定基板３８側に落下させる。ここで、遠赤外線吸収メッキ層４１と遠赤外線加熱装置４２とで光学窓３５に対する氷雪除去装置が構成されている。遠赤外線吸収メッキ層４１は遠赤外線の吸収効果を高めて、光学窓３５の周辺温度を高めることができるが、省略することも可能である。また、氷雪付着検知部ＩＤは、通常の車両検知装置に設けられている光学窓３５の虫や汚れ等の付着物を検出する付着物検知部の付着物検知信号を使用し、この汚れ検知信号と温度センサＴＳで検出した外気温度とから氷雪の付着を検知するようにしてもよい。

また、固定基板３８側には、筐体から落下する氷雪やアイランド３及び４上の車両通行レーン２と発光装置３１及び受光装置３２との間の氷雪を溶融する足元加熱装置５１が設けられている。この足元加熱装置５１は、図６で拡大図示するように、電熱ヒータを内蔵する加熱装置本体５２を備えている。この加熱装置本体５２は、長手方向の端面形状が発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３の正面板３４に設けられた開口部３９に挿通可能な横長の長方形に形成されている。また、加熱装置本体５２の一端側の左右側面に取付固定部としての取付用フランジ５３及び５４が形成され、他端側が筐体３３の開口部３９に挿通可能な取付位置調整部５５とされている。取付位置調整部５５側の端部から電源コード５６が突出されている。

取付用フランジ５３及び５４には、それぞれ加熱装置本体５２に沿う方向に長孔５７が形成されている。
次に、上記実施形態の動作について説明する。
まず、車両検知装置を設置する有料道路の料金所では、車両通行レーン２と車両検知装置１１、１７及び２５との間の距離が一定ではなく立地条件や施工業者等によって車両検知装置１１、１７及び２５の設置位置が変動する。そして、寒冷地では、氷雪の影響を考慮する必要があり、発光装置３１及び受光装置３２のそれぞれに、遠赤外線加熱装置４２と足元加熱装置５１とを設置する。

遠赤外線加熱装置４２は、図４に示すように、車両１が走行する車両通行レーン２内に入らないように支柱４３を設置し、この支柱４３に遠赤外線加熱装置４２を発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３の正面板３４に遠赤外線が照射されるように設置すればよい。したがって、遠赤外線加熱装置４２の設置に関しては設置位置に工夫を凝らす必要は殆どない。

しかしながら、足元加熱装置５１については、発光装置３１及び受光装置３２の設置位置の影響を受ける。すなわち、足元加熱装置５１は発光装置３１及び受光装置３２と車両１が走行する車両通行レーン２との間に赤外光を遮断するおそれがある氷雪の山が形成されることを防止するために設置する。このため、足元加熱装置５１が車両通行レーン２に接するアイランド３及び４の縁まで設置されない場合には、この間に氷雪が積もるおそれがある。これにより、発光装置３１及び受光装置３２間の赤外光が遮断され、車両検知機能に影響を及ぼすことになる。

このため、足元加熱装置５１は車両通行レーン２に接するアイランド３及び４の縁と発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３との間に多少の隙間はよいが、氷雪の山が形成される隙間を開けずに設置する必要がある。このためには、発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３の設置位置とアイランド３及び４の車両通行レーン２に接する縁との距離に応じた長さの複数種類の足元加熱装置５１を製作する必要があり、足元加熱装置５１の製作コストが嵩むことになる。

本実施形態では、足元加熱装置５１に、図６に示すように、加熱装置本体５２の一方の端部を発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３における正面板３４の下部に設けられた開口部３９に挿入可能な形状の取付位置調整部５５が設置されている。このため、図７に示すように、取付位置調整部５５の筐体３３内への挿入位置を調整することにより、開口部３９と筐体３３の背面板との間の距離Ｘの範囲内で足元加熱装置５１の筐体３３からの突出長さを調整することができる。

したがって、アイランド３及び４の車両通行レーン２側の端部に予めアンカーボルト６１を埋め込んでおき、このアンカーボルト６１を取付用フランジ５３及び５４の長孔５７内に挿通させる。この状態で、足元加熱装置５１の取付用フランジ５３及び５４側の端部の位置決めを行ってからアンカーボルト６１に必要に応じてワッシャを介してナット６２を螺合させることにより、足元加熱装置５１を車両通行レーン２の縁近傍まで延長させた状態で配置することができる。このとき、アンカーボルト６１に筐体３３の固定基板３８の厚みに相当する高さ調整部材６３を挿通しておくことが足元加熱装置５１を安定して固定することができる意味で好ましい。

したがって、一種類の足元加熱装置５１で、発光装置３１及び受光装置３２の開口部３９と背面板までの距離の範囲内で位置調整を任意に行うことができる。このため、発光装置３１及び受光装置３２の足元における氷雪の溶融範囲を任意に調整することができる。この結果、発光装置３１及び受光装置３２と車両通行レーン２との間に赤外光を遮断する氷雪の山が形成されることを確実に防止できる。

また、発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３の正面板３４に形成した光学窓３５に付着する氷雪については、光学窓３５への氷雪の付着を検出したときに、遠赤外線加熱装置４２を作動させて、付着した氷雪を溶かして筐体３３の足元に落下させることができる。落下した氷雪は、足元加熱装置５１でさらに溶かされて車両通行レーン２側に流れ落とすことができる。
なお、氷雪除去装置としての遠赤外線加熱装置４２及び足元加熱装置５１は、発光装置３１及び受光装置３２の光学窓３５を撮像する撮像装置を近くに設置することにより、車両検知装置の氷雪の付着状況を遠隔地で監視し、遠隔操作によって、遠赤外線加熱装置４２及び足元加熱装置５１を作動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、足元加熱装置５１の取付位置調整部５５を発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３内への挿入長さを調整することにより、足元加熱装置５１の突出長さを調整する場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態では、取付位置の調整代が発光装置３１及び受光装置３２における筐体３３の奥行きの範囲に限定される。融氷雪範囲をより長くするためには、図８に示すように、熱伝導率の高いアルミニウム又はアルミニウム合金等の板状の伝熱部材６６を足元加熱装置５１の取付用フランジ５３及び５４側の端部にボルト６７でボルト締め可能とすることにより、氷雪の溶融範囲をより拡張することができる。

この場合、伝熱部材６６の表裏裏面の少なくとも一方に所定間隔で切り取り溝６８を形成しておくと、必要な長さの切り取り溝６８で伝熱部材６６を折り曲げて切除することにより、伝熱部材６６の長さを調整することができる。
このように、足元加熱装置５１に伝熱部材６６を装着する場合には、伝熱部材６６で融氷雪範囲を調整することができるので、足元加熱装置５１に設けた取付位置調整部５５を省略して、足元加熱装置５１を筐体３３の開口部３９に挿通することなく開口部３９の手前の車両通行レーン２側に配置することができる。

また、伝熱部材６６に切り取り溝６８を設ける場合に代えて、伝熱部材６６を所望位置で切断具によって切断するようにしてもよい。
また、足元加熱装置５１を設けた場合でも、豪雪地では、足元加熱装置５１の両脇に氷雪の壁が形成されてしまい、この氷雪の壁が崩壊することにより、足元加熱装置５１が氷雪で埋もれてしまい、赤外光を遮断してしまう恐れがある。

この場合には、図９に示すように、足元加熱装置５１の左右側部に傾斜伝熱部材７１を装着する。この傾斜伝熱部材７１は、足元加熱装置５１の左右側部に取付け可能な垂直面７２とこの垂直面７２の上端から下外方に傾斜する傾斜面７３とを有する。この傾斜伝熱部材７１に足元加熱装置５１から熱を伝熱することにより、足元加熱装置５１の脇に氷雪壁が形成されることを防止することができる。

逆に、図１０に示すように、足元加熱装置５１の上面側に足元加熱装置５１の両側部から外方に行くに従い上方に傾斜する集氷雪伝熱板８１を取付け、この集氷雪伝熱板８１で、足元加熱装置５１の両側の氷雪を足元加熱装置５１上に集めて溶かすようにしてもよい。
また、上記実施形態では、発光装置３１及び受光装置３２の光学窓３５に付着する氷雪を除去する氷雪除去装置としては遠赤外線加熱装置４２を適用したが、これに限定されるものではなく他の氷雪除去装置を適用することができる。

すなわち、図１１に示すように、パルスエア噴射装置９０を設けるようにしてもよい。このパルスエア噴射装置９０は、発光装置３１及び受光装置３２の筐体３３における正面板の上端側及び下端側に光学窓３５に対して複数条の空気流を噴射するフラットノズル９１ａ及び９１ｂを取付ける。これらフラットノズル９１ａ及び９１ｂに空気配管９２を介してパルスエアを形成する入力側に電磁弁を有するエアパルサー９３を接続し、このエアパルサー９３に電磁弁を介して圧縮空気を供給する。

このパルスエア噴射装置９０では、電磁弁を開いてエアパルサー９３に圧縮空気を供給する毎に、エアパルサー９３から高圧のパルスエアをフラットノズル９１ａ及び９１ｂに供給する。これらフラットノズル９１ａ及び９１ｂから噴射される複数条のパルスエアによって光学窓３５に付着する氷雪や虫等の異物を吹き飛ばすことができる。このパルスエア噴射装置では、電磁弁を遠隔装置することにより、無人化が可能となる。さらに、光学窓３５への異物の付着を検出する異物検出部を設けることにより、この異物検出部で異物を検出したときに、電磁弁を開いて、パルスエアを発生させるようにして完全無人化を図ることができる。

また、図１２に示すように、氷雪除去装置としてジェット水噴射装置１００を適用することもできる。このジェット水噴射装置１００は、発光装置３１及び受光装置３２の側面側に光学窓３５に対して側面から高圧のジェット水を噴射する噴射ノズル１０１ａ〜１０１ｃを設け、この噴射ノズル１０１ａ〜１０１ｃにタンク１０２に貯留した解氷剤や虫類嫌忌剤の水溶液を圧縮空気による高圧で供給することにより、氷雪の付着防止効果や防虫効果を発揮することができる。

さらに、図１３に示すように、氷雪除去装置としてエアナイフ装置１１０を適用することもできる。このエアナイフ装置１１０は、発光装置３１及び受光装置３２の側部にエアナイフ１１１を配置し、このエアナイフ１１１に熱風生成機能を有する電動ブロア１１２から熱風を供給して、光学窓３５に吹付けることにより、付着した氷雪や虫等の異物を吹き飛ばすことができる。この場合も電動ブロア１１２を遠隔操作することにより、無人化を図ることができ、又は車両検知装置に設けた異物検出部で異物の付着を検出したときに電動ブロア１１２を駆動することにより、完全無人化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、発光装置３１から赤外光を発する場合について説明したが、赤外光に代えてレーザー光を使用するようにしてもよく、要は拡散しにくい直進性を有する光であれば、任意の光を適用することができる。
また、上記実施形態では、光学窓３５に付着した氷雪や虫などの異物を電気的に検知する場合について説明したが、これに限定されるものはなく、図１４に示すように、発光装置３１及び受光装置３２に氷雪付着検知部を兼ねる光学式の異物検知部１２０を設けるようにしてもよい。

この異物検知部１２０は、発光装置３１及び受光装置３２の光学窓３５を上下に挟むように配置された発光部１２１ａ及び受光部１２１ｂを有する。ここで、発光部１２１ａは最上段の光学窓３５の上部側に配置され、受光部１２１ｂは最下段の光学窓３５の下部側に配置されている。発光部１２１ａ及び受光部１２１ｂの配置は上下逆にしてもよい。
発光部１２１ａから出力される光の光軸は、光学窓３５の表面に沿って受光部１２１ｂに達するように光学窓３５と平行に設定され、発光装置３１及び受光装置３２の赤外光の光軸と交差しないずれた位置として光の干渉を避けることが好ましい。

そして、受光部１２１ｂで受光する光のレベルが設定値以下となったときに、光学窓３５に氷雪、虫等の異物が付着しているものと判断し、異物検知信号を出力する。
この異物検知部１２０によると、発光装置３１及び受光装置３２のそれぞれで個別に異物の検知を行うことができる。このため、異物が付着した発光装置３１又は３２の氷雪除去装置のみを作動させて異物を除去することが可能となる。 また、発光部１２０ａ及び受光部１２０ｂを複数の光学窓３５のそれぞれに個別に設けることにより、光学窓３５毎の異物の付着を検知して、該当する光学窓３５に対する氷雪除去装置を作動させることもできる。

１…車両、２…車両通行レーン、３，４…アイランド、１１，１７、２５…車両検知装置、３１…発光装置、３２…受光装置、３３…筐体、３４…正面板、３５…光学窓、４１…遠赤外線吸収メッキ層、４２…遠赤外線加熱装置、ＰＡ…フォトダイオードアレイ、ＴＳ…温度センサ、ＩＤ…氷雪付着検知部、５１…足元加熱装置、５２…加熱装置本体、５３，５４…取付用フランジ、５５…取付位置調整部、５７…長孔、６６…伝熱部材、６８…切り取り溝、７１…傾斜伝熱部材、８１…集氷雪伝熱板、９０…パルスエア噴射装置、１００…ジェット水噴射装置、１１０…エアナイフ装置、１２０…異物検知部

Claims (13)

1. 車両通行レーンを挟んで対向配置される発光装置及び受光装置と、前記発光装置及び前記受光装置の基部と前記車両通行レーンとの間に配置された足元加熱装置とを備え、
   前記足元加熱装置は、前記発光装置及び前記受光装置の基部に形成された開口部に挿通可能な取付位置調整部を有する加熱装置本体を備え、
   前記加熱装置本体は、前記取付位置調整部とは反対側に形成された取付固定部を備えた車両検知装置。
2. 前記足元加熱装置は、前記加熱装置本体の前記取付位置調整部とは反対側に取り付け可能な伝熱部材を備えている請求項１に記載の車両検知装置。
3. 前記伝熱部材は、切り取りにより長さを調整する切り取り溝が形成されている請求項２に記載の車両検知装置。
4. 前記足元加熱装置は、前記加熱装置本体に装着可能な集氷雪板を備えている請求項１から３の何れか一項に記載の車両検知装置。
5. 前記発光装置及び前記受光装置は、光学窓を有し、該光学窓の氷雪を除去する氷雪除去装置を備えている請求項１から４の何れか一項に記載の車両検知装置。
6. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓に遠赤外線を照射して氷雪を除去する遠赤外線加熱装置で構成されている請求項５に記載の車両検知装置。
7. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓に沿って遠赤外線を吸収する遠赤外線吸収メッキ層が形成されている請求項６に記載の車両検知装置。
8. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓にフラットノズルからパルスエアを噴射して氷雪を除去するパルスエア噴射装置で構成されている請求項５に記載の車両検知装置。
9. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓に高圧水を噴射して氷雪を除去するジェット水噴射装置で構成されている請求項５に記載の車両検知装置。
10. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓に熱風を吹付けるエアナイフ装置で構成されている請求項５に記載の車両検知装置。
11. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓の少なくとも一部が氷雪で覆われたときに作動される請求項５から１０の何れか一項に記載の車両検知装置。
12. 前記氷雪除去装置は、前記光学窓の少なくとも一部が氷雪で覆われたことを検出する氷雪付着検知部を備え、氷雪付着検知部で氷雪付着を検出したときに、氷雪除去動作を開始する請求項１１に記載の車両検知装置。
13. 前記氷雪付着検知部は、付着物検知部の付着物検知信号を使用する請求項１２に記載の車両検知装置。

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