JPH0844993A

JPH0844993A - 車種判別装置

Info

Publication number: JPH0844993A
Application number: JP17898194A
Authority: JP
Inventors: Riichiro Yamashita; 利一郎山下; Osamu Satonishi; 治里西
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】少ない種類の部品で、可動部分がなく、タイ
ヤ幅、輪距と共に車重も検出でき、耐久性のある車種判
別装置を提供する。【構成】踏板３１を構成するゴム体３２内部に複数の
凹型の金属コア３３が組み込まれており、上記金属コア
３３の凹部において、上から順に受圧ゴム３４上部電極
基板３５、圧電フィルム３６、下部電極基板３７が挿入
されている。また、上記上部電極基板３５には上部電極
パット３８が、下部電極基板３７には下部電極パットが
配設される。上部電極パット３８からは上部電極基板３
５の下面を通して上部電極導線３９が、そして上記下部
電極パットからは下部電極基板３７の上面を通して下部
電極導線４０が外部に導出される。また、ゴム体３２の
下部にはベース鋼板４１が設けられている。測定対象物
である車両のタイヤ４２が、踏板３１の上部に乗った際
に発生する踏圧により車重が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、有料道路、あるいは
駐車場等における料金収受システムに適用される車種判
別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に有料道路、あるいは駐車場等にお
ける料金収受システムの車種判別装置として車両検知
器、踏板等がある。図７は従来の踏板１１の構成例を示
したものである。従来の踏板１１としては、帯状電極板
が対面的に形成され、タイヤの踏圧により両電極間を短
絡させて車両の通過を検知する平型接点体１２、もしく
は複数の抵抗を接続し、タイヤに踏まれた幅だけの抵抗
が短絡するように構成された抵抗接点体１３、または圧
縮歪みの量に比例した出力電圧を発生する圧電素子を利
用して、軸重を測定する軸重センサ１４等がある。

【０００３】また、実願平０１−８８３８３号（実開平
０３−３０１９８号）の出願においては、図８に示すよ
うに、踏板を構成しているゴム体２１内部に絶縁ゴム２
４、接点２６ａ，２６ｂ、感圧ゴム２３、プリント基板
２５、制御用ＩＣ２７等で構成された輪距およびタイヤ
幅検知装置が示されている。この検知装置は、接点２６
ａ，２６ｂの上に、加圧すると抵抗値が減少する感圧ゴ
ム２３を配置し、タイヤの踏圧により抵抗値を減少させ
てプリント基板２５上の接点２６ａ，２６ｂを短絡状態
にするもので、接点２６ａ，２６ｂが短絡した位置を検
出してタイヤ幅、及び輪距等を求めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
車種判別装置においては、ゴム体２１内部のプリント基
板２５に微少間隔をおいて接点２６ａ，２６ｂを設け、
その上にタイヤの踏圧により抵抗値が減少するマット状
の感圧ゴム２３を配設して接点２６ａ，２６ｂ間と短絡
させる方法、あるいは平型接点体１２、抵抗接点体１
３、圧電素子等による方法等があるが、何れの場合も多
種類、かつ多量の部品が必要となる。従って構造も複雑
になり、メンテナンスが困難であること、更に図８に示
す検知装置では、ゴム体２１内部に可動部分を含むた
め、耐久性も低く、信頼性が低下するという問題があっ
た。

【０００５】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、少ない種類の部品で可動部分がなく、タイヤ幅、輪
距と共に車重も検出でき、耐久性のある車種判別装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、車両の走行
路に車両進行方向にほぼ直角となるように踏板が埋設さ
れる車種判別装置において、上記踏板内に設けられ、上
面に受圧ゴムを密着した帯状の上部電極基板に所定の間
隔で配設される複数の上部電極パット、及び上記上部電
極基板の下部に圧電フィルムを挟んで密着される帯状の
下部電極基板に上記上部電極パットに対応して配設され
る下部電極パットからなる複数の超音波センサと、この
超音波センサからの出力信号を基に上記受圧ゴムの厚み
の変位を検出する手段と、この手段により検出された上
記受圧ゴムの厚みの変位から車両のタイヤ幅、輪距、及
び車重を求める演算手段とを具備したことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】上部電極パットと下部電極パット間に電圧が印
加されると、圧電フィルムに電歪を生じて超音波が発生
する。この超音波は、上部電極パットから受圧ゴム内に
放射され、受圧ゴムの上面で反射し、また、上部電極パ
ットに戻ってくる。この超音波の往復時間は、受圧ゴム
の厚みによって異なり、この受圧ゴムの厚さはタイヤの
踏圧により変化する。従って、受圧ゴムに対する超音波
の往復時間を計測することにより、その往復時間の差か
らタイヤによる踏圧の有無、車重等を判別することがで
きる。また、複数の超音波センサから出力される信号の
位置から車両の輪距、タイヤ幅が求められる。上記のよ
うに受圧ゴムの厚みの変位を超音波センサで求めること
により、車両のタイヤ幅、輪距、及び車重を同一のセン
サで測定できる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係る車種判別
装置の構造を示す図である。図１に示すように、踏板３
１を構成しているゴム体３２の内部には、凹型の金属コ
ア３３が複数個（図１では１個のみ図示）組み込まれて
いる。この金属コア３３の内側には、上から順に、受圧
ゴム３４、上部電極基板３５、圧電フィルム３６、下部
電極基板３７が挿入されており、上記上部電極基板３５
には上部電極パット３８が、下部電極基板３７には下部
電極パットが配設されている。なお、受圧ゴム３４と上
部電極基板３５は、超音波の減衰をなくすために密着さ
れているが、ゴム体３２と受圧ゴム３４との間は密着さ
れていない。また、上部電極パット３８から上部電極導
線３９が上部電極基板３５の下面を通して端部より導出
され、また、上記下部電極パットから下部電極導線４０
が下部電極基板３７の上面を通して端部より導出され
る。また、上記ゴム体３２の下面には、金属のベース鋼
板４１が設けられている。踏板３１における踏圧の発生
源は、車両のタイヤ４２であり、踏板３１の上面をタイ
ヤ４２が通過することにより踏圧が発生する。

【０００９】図２は、上記金属コア３３の内側に挿入さ
れる上部電極基板３５、圧電フィルム３６、下部電極基
板３７の内部構造を更に詳細に説明する図である。図２
において、５１は下部電極パットであり、下部電極基板
３７上に配設される。また、上部電極パット３８と下部
電極パット５１との一対の組によって、超音波センサ５
２が構成される。この超音波センサ５２における上記上
部電極パット３８と下部電極パット５１間に電圧を印加
すると、電歪が生じて超音波が発生する。この場合、圧
電フィルム３６を挟み、上部電極基板３５と下部電極基
板３７間において局部的に電圧がかかると、電歪が生じ
るため、所定の位置以外で超音波が発生しないように上
部電極導線３９、下部電極導線４０の配線がなされてい
る。

【００１０】図３は、上述した車種判別装置の機能的な
結合を示すブロック図である。同図に示すように、上部
電極パット３８の真下の位置に下部電極パット５１が配
置されている。また、上部電極基板３５は、長手方向に
沿ってブロック分け、即ちＡ，Ｂ，…，Ｘブロックに分
けられており、このブロック分けは、下部電極基板３７
に対しても同じように対応している。つまり、各ブロッ
ク内には、それぞれ同数の上部電極パット３８と下部電
極パット５１が配設されている。

【００１１】上部電極基板３５では、上記Ａ，Ｂ，…，
Ｘの各ブロック毎に第１ないし第ｎの上部電極パット３
８（Ｐ₁ 〜Ｐ_n ）が共通に接続され、各ブロック別にＣ
Ｈ（チャンネル）１〜ＣＨｎの上部電極導線３９を介し
てパルサ／レシーバ６１ａ，６１ｂ，…，６１ｎに接続
される。パルサ／レシーバ６１ａ〜６１ｎは、Ａ〜Ｘの
各ブロックにおける上部電極パット３８から出力された
信号を受信し、受圧ゴム３４の厚みの変位を検出する変
位測定部６２ａ〜６２ｎに送出する。変位測定部６２ａ
〜６２ｎは、上記パルサ／レシーバ６１ａ〜６１ｎから
の信号を基に、上記受圧ゴム３４の厚みの変位を検出し
て高速処理が可能な演算部６３に送出する。この演算部
６３は、変位測定部６２ａ〜６２ｎからの測定信号に基
づいて車両のタイヤ幅、輪距、重量等を求める。上記演
算部６３は、制御部６４から指令に従って演算動作を実
行する。

【００１２】また、制御部６４は、時分割切替部６５に
所定のタイミングで切替え指令を与える。この時分割切
替部６５は、上記下部電極基板３７から導出される各チ
ャンネル、即ちＣＨ１〜ＣＨｎの複数本の下部電極導線
４０を制御部６４からのタイミング信号により順次切替
えて接地する。上記ＣＨ１の下部電極導線４０は、Ａ，
Ｂ，…，Ｘの各ブロックの第１の下部電極パット５１
（Ｐ′₁ ）に、ＣＨ２の下部電極導線４０は、上記各ブ
ロックの第２の下部電極パット５１（Ｐ′₂ ）に、ＣＨ
ｎの下部電極導線４０は、上記各ブロックの第ｎの下部
電極パット５１（Ｐ′_n ）に接続される。上記制御部６
４は、時分割切替部６５を制御し、ＣＨ１〜ＣＨｎの切
替制御を時系列に行ない、上記受圧ゴム３４の厚みの変
位測定をタイミング制御している。即ち、時分割切替部
６５によりＣＨ１〜ＣＨｎの複数本の下部電極導線４０
を順次選択して接地することにより、上部電極パット３
８と下部電極パット５１との間に時系列的に動作電圧が
供給されるように構成している。

【００１３】次に上記実施例の動作について説明する。
上記のように構成された踏板３１は、有料道路あるいは
駐車場等の車両の走行路に車両進行方向と直角方向に埋
設されて使用される。

【００１４】そして、走行中の車両の車種を判別する場
合、図３に示すように制御部６４は、時分割切替部６５
に所定のタイミングで切替え指令を与える。時分割切替
部６５は、制御部６４からの切替え指令に従って下部電
極パット５１のＣＨ１〜ＣＨｎの下部電極導線４０を順
次選択して接地する。これにより上部電極パット３８と
下部電極パット５１との間に時系列的に動作電圧が供給
され、その電圧が供給された上部電極パット３８と下部
電極パット５１部分の圧電フィルム３６に電歪を生じて
超音波が発生する。

【００１５】例えば時分割切替部６５によりＣＨ１の下
部電極導線４０が選択された場合には、Ａ〜Ｘの各ブロ
ックにおける第１の上部電極パット３８（Ｐ₁ ）と、第
１の下部電極パット５１（Ｐ′₁ ）との間に電圧が供給
され、その部分の圧電フィルム３６に電歪が生じて超音
波が発生する。この超音波は、Ａ〜Ｘの各ブロックの上
部電極パット３８（Ｐ₁ ）から受圧ゴム３４に向けて放
射されると共に、ＣＨ１〜ＣＨｎの上部電極導線３９を
介してパルサ／レシーバ６１ａ，６１ｂ，…，６１ｎを
介して変位測定部６２ａ〜６２ｎへ送られる。上部電極
パット３８（Ｐ₁ ）から受圧ゴム３４に向けて放射され
た超音波は、受圧ゴム３４の上面で反射して、上部電極
パット３８（Ｐ₁ ）に戻ってくる。この超音波の往復時
間は、受圧ゴム３４の厚みによって異なるなので、この
往復時間を変位測定部６２ａ〜６２ｎで計測し、更に演
算部６３で処理することによって、タイヤによる踏圧の
有無、車重等を判別する。

【００１６】以下、同様にして時分割切替部６５によ
り、ＣＨ１〜ＣＨｎを順次切替えることにより、Ａ〜Ｘ
の各ブロック内の各電極パット位置におけるタイヤによ
る踏圧の有無等を判別する。また、上記踏圧が発生した
正確な位置が上部電極パット３８、下部電極パット５１
の位置から明確になるので、演算部６３は、その検出信
号に基づいて車両の輪距及びタイヤ幅を算出する。

【００１７】車両における輪距、タイヤ幅、及び車重を
算出する過程について、図４〜図６を用いてさらに詳細
に説明する。図４は、図１に示す踏板３１の上部にタイ
ヤ４２が乗った場合の受圧ゴム３４の厚みの変化によ
り、超音波の往復時間の変化を示したものである。

【００１８】図４に示すように、上部電極パット３８と
下部電極パット５１間に電圧を印加すると超音波が発生
するが、ゴム体３２と受圧ゴム３４間は密着していない
ので、上部電極パット３８から放射された超音波は受圧
ゴム３４の上面で反射し、また、上部電極パット３８に
戻ってくる。この超音波の往復時間は、受圧ゴム３４の
厚み、即ち距離によって異なる。ここでタイヤ４２によ
る踏圧がない場合の受圧ゴム３４の厚み、つまり距離を
ｄ1 、超音波の往復時間をｔ1 とし、踏圧した場合の受
圧ゴム３４の距離をｄ2 、超音波の往復時間をｔ2 、ま
た、受圧ゴム３４を通る超音波の速度（音速）をｃ、受
圧ゴム３４の硬さをｋとすると、圧縮力ｆは、ｆ＝ｋ（ｄ1 −ｄ2 ）＝ｋｃ（ｔ1 −ｔ2 ）の式により求められる。

【００１９】踏圧があった場合と無かった場合につい
て、受圧ゴム３４内部の上記超音波の往復時間の差（ｔ
1 −ｔ2 ）と、車両の重量Ｆとの関係を図５に示す。図
５から明らかなように、超音波の往復時間の差が大きく
なればなるほど、車両の重量も大きくなっている。従っ
て、上記超音波の往復時間の差（ｔ1 −ｔ2 ）を変位測
定部６２ａ〜６２ｎで計測し、その計測結果を演算部６
３で演算処理することにより、車両の重量Ｆを求めるこ
とができる。

【００２０】車両の輪距、タイヤ幅を求める場合におい
ては、図６に示すように、圧電フィルム３６を挟んだ上
部電極基板３５、下部電極基板３７等を含むゴム体３２
（図１参照）の上部に車両のタイヤ４２ａ，４２ｂが乗
ったときに、タイヤ４２ａの位置に対応する超音波セン
サ５２ａ，５２ｂ，及びタイヤ４２ｂの位置に対応する
超音波センサ５２ｃ，５２ｄにより検出される。この検
出信号の出力パターンは、車重によって変化する。ここ
で超音波センサ５２ａ，５２ｂの位置が、図３に示すＡ
ブロックの範囲内にあり、超音波センサ５２ｃ，５２ｄ
の位置がＸブロックの範囲内にあるとすると、上記検出
信号をパルサ／レシーバ６１ａ，６１ｎで受け、変位測
定部６２ａ，６２ｎ、演算部６３により処理して輪距
Ｌ、タイヤ幅Ｗを求めることがてきる。また、上記出力
信号パターンを演算部６３で積分することによっても車
重を求めることができる。

【００２１】更に、演算部６３は、上記のようにして求
めた車両の輪距、タイヤ幅、車重に基づいて、車両の種
類を判別する。そして、この車両の種類は、例えば有料
道路の通行料金、あるいは駐車場における駐車料金を算
出する場合のデータとして用いられる。

【００２２】上記のように、上部電極パット３８と下部
電極パット５１からなる超音波センサ５２と、受圧ゴム
３４の厚みの変位を検出する変位測定部６２ａ〜６２ｎ
と、上記変位を基に、車両の輪距、タイヤ幅、車重を算
出する演算部６３と、上記超音波センサの測定タイミン
グ等を制御する制御部６４とを設けたことにより、車両
における輪距やタイヤ幅、及び車重を同一種類のセンサ
で測定することができる。また、従来の装置に比べて可
動部がないので、耐久性が向上し、信頼性を高めること
ができる。更に、構造が簡単であるためにメンテナンス
が容易である。また、上部電極パット３８、下部電極パ
ット５１の配置において、Ａ，Ｂ，…，Ｘの各ブロック
に分けを行なったことにより、並列処理で測定の高速化
を図ると共に、超音波の干渉を防止することができる。
なお、この発明における超音波センサは、帯状の電極基
板に設けたが、様々なサイズ、形状、数量などを自由に
組合わせて使用することもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
上部電極パットと下部電極パットからなる超音波センサ
を設け、この超音波センサの位置から車両の輪距、タイ
ヤ幅を求め、また、タイヤ踏圧により発生する受圧ゴム
の厚みの変位を超音波の往復時間から求め、上記変位か
ら車重を求めるようにしたので、車両のタイヤ幅、輪
距、さらに車重を異なる種類のセンサを用いることな
く、一種類のセンサで測定できる。また、構造が簡単で
あるためにメンテナンスが容易であること、加えて、可
動部分がないために装置の耐久性が向上し、信頼性を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る車種判別装置の構造
を示す図。

【図２】同実施例における金属コアの凹部に挿入される
上部電極基板、圧電フィルム、下部電極基板の内部構造
を説明する図。

【図３】同実施例における車種判別装置の機能を説明す
る図。

【図４】同実施例における超音波の発生により圧縮力を
求める過程を説明する図。

【図５】同実施例における踏圧がない場合とあった場合
の受圧ゴム内部の超音波の往復時間の差と車両の重量と
の関係を示す図。

【図６】同実施例におけるタイヤ踏圧により、超音波セ
ンサにおいて発生する出力信号波形を示す図。

【図７】従来における車種判別装置の構造を示す図。

【図８】従来における他の例の車種判別装置の構造を示
す図。

【符号の説明】

３１踏板３２ゴム体３３金属コア３４受圧ゴム３５上部電極基板３６圧電フィルム３７下部電極基板３８上部電極パット３９上部電極導線４０下部電極導線４１ベース鋼板４２，４２ａ，４２ｂタイヤ５１下部電極パット５２，５２ａ〜５２ｄ超音波センサ６１ａ〜６１ｎパルサ／レシーバ６２ａ〜６２ｎ変位測定部６３演算部６４制御部６５時分割切替部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の走行路に車両進行方向にほぼ直角
となるように踏板が埋設される車種判別装置において、
上記踏板内に設けられ、上面に受圧ゴムを密着した帯状
の上部電極基板に所定の間隔で配設される複数の上部電
極パット、及び上記上部電極基板の下部に圧電フィルム
を挟んで密着される帯状の下部電極基板に上記上部電極
パットに対応して配設される下部電極パットからなる複
数の超音波センサと、この超音波センサからの出力信号
を基に上記受圧ゴムの厚みの変位を検出する手段と、こ
の手段により検出された上記受圧ゴムの厚みの変位から
車両のタイヤ幅、輪距、及び車重を求める演算手段とを
具備したことを特徴とする車種判別装置。