JP7406156B2 - マーカシステム - Google Patents
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Description
道路の舗装面は、表面側のアスファルト層と、当該アスファルト層の下層をなす砂利等の層と、からなる断面構造を有し、
前記磁気マーカは柱状をなしており、
断面の大きさに対する高さの比率が相違する複数種類の磁気マーカが含まれ、
当該複数種類の磁気マーカのうち、前記アスファルト層に設けた孔に収容されて埋設される磁気マーカは、舗装面の修復作業の際に磁気マーカの破片が残ることがないよう、前記アスファルト層の厚さに応じて磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率が変更されるマーカシステムにある。
前記磁気マーカとしては、路面に埋設される柱状の磁気マーカと、路面の表面に設置可能なシート状の磁気マーカと、があり、
一時的に進入が規制された領域への車両の進入を回避するために一時的に設定された迂回路、あるいは車線の封鎖箇所を回避するために一時的に設定された誘導経路には、前記シート状の磁気マーカが路面の表面に設置されて敷設され、
一時的に設定された迂回路あるいは誘導経路に敷設される前記シート状の磁気マーカと、常設の磁気マーカとで、車両側で区別が可能なように極性が異なっており、
磁気マーカの極性に基づいて前記常設の磁気マーカとは区別して前記シート状の磁気マーカを検出することで、前記迂回路あるいは前記誘導経路を検出可能であって、
前記迂回路あるいは前記誘導経路に敷設された前記シート状の磁気マーカを利用し、前記一時的に進入が規制された領域への車両の進入回避、あるいは車両による前記封鎖箇所の回避が可能なように構成されたマーカシステムにある。
本発明の参考となる態様は、車両が備える磁気センサで検出できるように道路に敷設された磁気マーカを含み、運転を支援するための車両側の運転支援制御に供するマーカシステムであって、
前記磁気マーカとしては、路面に埋設される柱状の磁気マーカと、路面の表面に設置可能なシート状の磁気マーカと、があり、
一時的に進入が規制された領域への車両の進入を回避するため、あるいは車線の封鎖箇所を回避するために前記シート状の磁気マーカが敷設される一方、
道路に設けられた車線を維持して走行するために前記柱状の磁気マーカが車線に沿って敷設されるマーカシステムにある。
本発明に係る磁気マーカは、磁性材料の粉末である磁粉を含めて柱状に成形された磁石であると良い。例えば金属製ケース等に磁石を収容したものではなく磁石そのものである磁気マーカであれば、部品点数も少なくコスト低減が容易である。また、磁石そのものである磁気マーカは比較的小型に構成でき、敷設時の施工コストを抑制できる。
磁気マーカをなす磁石は、磁粉を焼結により成形した焼結磁石であっても良い。磁粉としては、酸化鉄の磁粉であっても良い。酸化による磁気的特性の劣化が起こり難い酸化鉄を利用した磁石であれば、酸化を防止するための密閉構造等の必要性が少なく、例えば路面に設けた孔にそのまま収容可能である。
高分子材料を利用した磁石としては、例えば、プラスチックマグネットやラバーマグネット等がある。例えば焼結磁石等のマグネットに比べて割れが生じにくいプラスチックマグネットやラバーマグネットを採用すれば、耐久性が良好な磁気マーカを実現できる。また、比較的低コストで高精度に成形可能なこれらのマグネットを採用すれば、生産コストを抑制しながら高品質の磁気マーカを提供できる。また、柔軟性を備えるラバーマグネット等であれば、敷設施工時の路面の凹凸や、運用中の路面の凹凸変形等に対応でき、トラブルを未然に抑制できる。
断面形状が直径50mm以下の円に包含されるような柱状であれば、例えば直径50mm程度の比較的小さな孔を路面に設けて敷設できるので、施工コストを抑制できる。さらに、例えば、直径50mm程度の柱状の小さなプラスチックマグネットやラバーマグネット等であれば、路面の再舗装等の際、古い舗装材料と一緒にそのまま廃棄処分できる可能性がある。この場合には、再舗装等の作業を効率良く実施でき、磁気マーカを敷設した路面であっても作業コストが上昇するおそれが少ない。なお、直径30mm以下の柱状の磁気マーカであっても良い。直径30mm以下の細い磁気マーカであれば、上記の効果が一層向上する。
抜止め構造としては、例えば、外周側面に設けた段差や、先端側に延設されて根のように作用する形状等を備える構造がある。
繊維を含む保護層を形成すれば、前記磁石の耐久性を一層向上できる。例えば、樹脂材料中にガラス繊維等を分散させた複合材料よりなる保護層であっても良い。また、例えば舗装材料であるアスファルト等の高分子材料に磁粉を分散させた磁石の場合、路面を形成する舗装材料中に磁粉が流出するおそれがある一方、繊維を含む保護層を形成すれば磁粉の流出を未然に抑制できる。
磁気マーカがより多くの情報を提供できるようになり、磁気マーカの有用性が高くなる。無線通信によればより多くの情報を車両側に提供できる。例えば無線タグを利用することも良い。無線タグであれば、記録された情報の書き換えも比較的容易である。なお、磁粉を分散させた磁石である磁気マーカは電気的な内部抵抗が高く無線電波による通信を阻害するおそれが少ないため、車両側から見て磁気マーカの反対側の端面側に情報提供手段を配置することも可能である。このような配置構造を採用すれば、例えば車両タイヤ等による踏み付け等による無線通信機能のトラブルを未然に抑制できる。
この場合には、暗号鍵を所持する特定の車両に対して選択的に情報を提供できるようになる。例えば、トレーラなどの大型車と普通乗用車とで異なる暗号鍵を設定する一方、暗号鍵が異なる2種類の情報を時分割で提供するように情報提供手段を構成しても良い。この場合には、大型車であるか普通乗用車であるかに応じて異なる情報を提供できる。また、例えば、車速や連続運転時間等の車両側のデータが閾値を超えたか否かを表すビット値を含む暗号鍵を構成することも良い。この場合には、例えば、制限速度を超過して走行中の車両に対して選択的に注意情報を提供できる。
敷設状態で脱磁や着磁が可能であれば、着磁が必要なときに磁気マーカをその都度、道路から取り外す必要がなく作業コストを抑制できる。また、磁極性に応じて情報を提供する等の運用においては、磁極性の切替により提供する情報の変更等が容易になる。
ここで、磁気マーカが孔に収容された状態とは、磁気マーカの少なくとも一部が孔に収容されている状態を示している。このように磁気マーカが孔に収容された状態であれば、例えば路面の表面に設置した場合等と比べて、積雪時のタイヤチェーンや除雪車の除雪ブレード等によりダメージを受けるおそれを抑制できる。また、路面に穿孔した孔に前記柱状の磁気マーカを収容する敷設方法であれば、シンプルな方法により磁気マーカを敷設でき、施工コストを抑制できる。
孔に対して磁気マーカの全体を収容すれば、路面から突出する部分がなくなるので、積雪時のチェーンや除雪車の除雪ブレード等によりダメージを受けるおそれを一層抑制できる。
蓋により磁気マーカを保護でき、運用中にトラブルが発生するおそれを抑制できる。蓋としては、金属製やプラスチック製の蓋のほか、アスファルトなどの舗装材料による蓋等であっても良い。
道路に応じて孔を設けるためのコストや、除雪作業や大型トレーラが通過する頻度等が異なる。これらのコストや頻度等に応じて断面の大きさに対する高さの比率を変更すると良い。断面の大きさに対して高さの比率が大きい比較的長細い柱状の磁気マーカの方が、穿孔する孔径を小さくできる。
例えばショッピングセンタの屋内の駐車場等であれば、除雪車による除雪作業が行われることがなく、大型トレーラも通行しないので、磁気マーカを路面の表面に設置するような敷設方法を採用できる。表面に設置する場合であれば、断面の大きさに対して高さの比率が小さいシート状に近い磁気マーカの方が適している。シート状の磁気マーカであれば、敷設箇所に孔を設ける必要がなく貼り付けるだけで敷設でき施工コストを抑制できる。ショッピングセンタの屋内駐車場のほか、地下駐車場や、私道、私有地の通路、車庫誘導路等であれば、シート状の磁気マーカが好適である。また、道路の構造上、磁気マーカを収容する孔の穿設が難しい場所への敷設には、シート状の磁気マーカが好適である。
設置場所を変更したり移動する可能性がある運用の際には、貼り替え等が比較的容易なシート状の磁気マーカが好適である。
これらの高感度の磁気センサを含むマーカシステムでは、前記磁気マーカに必要な磁気強度を相対的に抑制できる。
高周波電流等が流れるときの感磁体のインピーダンス変化は、例えば、感磁体の両端電圧から直接的に検出しても良いし、感磁体の周囲に巻回された検出コイル(ピックアップコイル)を介して起電力の変化として間接的に検出しても良い。検出コイルを含むMI素子であれば、磁気の作用方向の検出が可能となって有用である。
本例は、車両用の道路に磁気マーカ1を敷設したマーカシステム1Sに関する例である。このマーカシステム1Sは、底面側に磁気センサ2を取り付けた車両5に対応している。この内容について、図1~図4を参照して説明する。
車両の左右方向に沿って複数の磁気センサを配設することも良い。各磁気センサが検出した磁気分布のピークを検出することで、磁気マーカの左右方向の相対位置を判断することも良い。
磁気マーカ1の断面形状について、本例では円形を例示したが、これに代えて、四角形、三角形、五角形等の多角形の断面形状を採用しても良い。
本例は、磁気マーカ1の施工作業の例である。この内容について、図5~図13を参照して説明する。以下、磁気マーカ1の施工作業として、(1)敷設、(2)脱磁・着磁、について説明する。
磁気マーカ1を敷設する作業として、例えば、図5、図6、図8の3種類の敷設作業を例示する。図5の敷設作業では、まず、ドリル等を利用して路面53に直径20mm、深さ30mmの孔530を設ける。一般的に、路面の表面側は、約60mm厚のアスファルト層で形成されているため、30mm深さの孔であれば比較的容易に穿孔可能である。この孔530に対して、予め外周面に接着材料を塗布した磁気マーカ1を圧入すれば、その後の接着材料の硬化により磁気マーカ1を孔530内に確実性高く固定できる。
さらに、磁気マーカ1の挿入方向の先端側に、図11~図13のように突出形状のアンカーを設けることも良い。アンカーは、木の根のように作用し、磁気マーカ1の脱落を防止する。アンカーの先端を矢印形状に形成することも良い(図12参照。)。アンカーを末広がりの二股、三股形状に形成することも良い(図13参照。)。
フェライトラバーマグネットである磁気マーカ1は、路面53の表面側から外部磁界を作用することで、磁力を発生しないようにする脱磁(消磁)や、特定の磁極性を呈するように磁化する着磁等の作業を容易に実施可能である。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例1と同様である。
本例は、実施例1、2の磁気マーカ1に基づいて、磁石の基材を変更すると共に、外周に保護層を設けた例である。
本例の磁気マーカは、高分子材料であるアスファルト(舗装材料)を基材として酸化鉄の磁粉を分散させた磁石である。また、外周面には、アスファルトを含浸させたガラス繊維よりなる複合材料による保護層が形成されている。
その他の構成及び作用効果については、実施例1と同様である。
本例は、実施例1~3の磁気マーカに、情報提供手段としてのRFIDタグ15を設けた例である。この内容について、図14及び図15を参照して説明する。
本例の磁気マーカ1は、実施例1と同様の組成の磁石を直径30mm、高さ11mmの円柱状に成形したマーカである。この磁気マーカ1では、シート状のRFIDタグ(Radio Frequency IDentification、無線タグ)15が一方の端面に積層されている(図14)。RFIDタグ15を備える本例の磁気マーカ1は、車両側で磁気的に検出可能であるのに加え、磁気的な方法に依らずに各種の情報を車両側に提供可能である。
情報取得手段の一例をなすタグリーダ3は、磁気マーカ1が備えるRFIDタグ15に対して電力を供給する電力供給部31と、RFIDタグ15が無線送信する情報を取得する情報取得部33と、を含んで構成されている。電力供給部31は、ループコイル310に電流を供給して磁界を発生させ、電磁誘導により電力を伝送する電子回路である。情報取得部33は、ループアンテナ330を利用してRFIDタグ15が送信する電波を受信し、復調により情報を取り出す電子回路である。
位置情報を車両側に提供すれば、例えばGPS(Global Positioning System)などの測位手段によらずに正確な位置情報を車両側で取得でき、ナビゲーションシステムを実現できる。車両の進行方向において隣合う磁気マーカ1の間隙に車両が位置するときには、車速やヨーレートなどの計測値を利用した自律航法により車両位置を推定し、磁気マーカ1を通過する毎に正確な位置を取得すると良い。
例えば、ショッピングセンタなどの自走式立体駐車場などの通路に磁気マーカ1を敷設しておき、階数などの高さ情報を車両側に提供することも良い。例えばGPS等の測位手段によっては建物内の階数の特定が容易ではなく、仮にインフラ側から階数の指定付きの空き枠情報の提供があっても、その空き枠への経路案内を精度高く行うことは難しい。磁気マーカ1から階数情報を提供すれば、自走式立体駐車場内での空き枠への精度の高い路案内を実現できる。
交差点の情報や、分岐路の情報や、合流路の情報などの交通情報を車両側に提供することも良い。例えば、交差点や分岐路や合流路など道路(走行路)上の特徴あるポイントに磁気マーカ1を設置し、対応する道路形状の種別の情報を磁気マーカ1側から提供すると良い。交通情報を利用する運転支援としては、運転者に注意を促す表示や警報音等による交通情報の提示や、ブレーキ制御やステアリング制御等の各種の運転支援制御がある。例えば交差点の停止線と磁気マーカ1との距離が規定されていれば、停止線に停止させるためのブレーキ制御を精度高く実行できる。また、例えば分岐路の開始位置と磁気マーカ1との距離が規定されていれば、分岐路で分岐させるための運転支援制御を精度高く実行できる。なお、交差点や分岐路と磁気マーカ1との距離の情報を、RFIDタグ15からの送信情報に含めることも良い。
なお、その他の構成及び作用効果については、他の実施例と同様である。
本例は、断面の大きさに対する高さの比率が異なる様々な磁気マーカの例である。この内容について、図16を参照して説明する。
例示する磁気マーカは、直径20mmを含めて20~100mmまでの4種類の直径の磁石である一方、組成は共通している。各磁気マーカは、直径の違いに関わらず250mm高さの磁束密度Ghが8μTとなるように高さが設定されている。これらの磁気マーカについての鉛直方向の磁界分布は、図16に例示するシミュレーションの通りである。
なお、その他の構成及び作用効果については、他の実施例と同様である。
1S マーカシステム
15 RFIDタグ(情報提供手段)
2 磁気センサ
21 MI素子
211 アモルファスワイヤ(感磁体)
213 ピックアップコイル
3 タグリーダ
5 車両
50 車体フロア(底面)
53 路面
530 孔
Claims (3)
- 車両が備える磁気センサで検出できるように道路に敷設された磁気マーカを含み、運転を支援するための車両側の運転支援制御に供するマーカシステムであって、
道路の舗装面は、表面側のアスファルト層と、当該アスファルト層の下層をなす砂利等の層と、からなる断面構造を有し、
前記磁気マーカは柱状をなしており、
断面の大きさに対する高さの比率が相違する複数種類の磁気マーカが含まれ、
当該複数種類の磁気マーカのうち、前記アスファルト層に設けた孔に収容されて埋設される磁気マーカは、舗装面の修復作業の際に磁気マーカの破片が残ることがないよう、前記アスファルト層の厚さに応じて磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率が変更されるマーカシステム。 - 請求項1において、磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率、及び表面の磁束密度が相違する一方、車両における磁気センサの取付け高さとして想定される範囲のうちの上限高さにおける磁束密度が等しくなる組み合わせの複数種類の磁気マーカが含まれているマーカシステム。
- 請求項1または2において、前記磁気マーカをなす磁石は、磁性材料の粉末である磁粉が、基材をなす高分子材料であるアスファルト中に分散する成形品であるマーカシステム。
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