JPS6225239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、車種分類装置に関する。 高速道路その他の有料道路では、大型車、小型
車、バス、トラツクなど車種に応じて額が異なる
通行料金を徴収する体制をとつている。したがつ
て料金徴収の自動化を図ろうとすれば車種を判別
しなければならない。有料道路に限らず車両の自
動管理、管制ないしは制御を行なう場合には車種
分類が必要となるときが多い。 ところで、車種を分類する装置には、光学系を
用いて車両を像として捉らえパターン認識の手法
により車種を判別するものがあるが、処理が複雑
であるから装置が高価になるとともに、光学系を
はじめとしてその保守がめんどうであるという問
題がある。また、路面上方の所要高さ位置に２個
の超音波送受波器を、車両の進行方向に所要間隔
をおいて設置して車長を測定しかつ一方の超音波
送受波器の受波信号により車高を測定して、車長
および車高から車種を分類するものが知られてい
る（特公昭48―24161号公報）。しかし、この装置
では、大型バスと大型トラツクとの識別が不可能
である。 また、複数の小さなループ・コイルを車両の進
行方向にそつて適当な間隔をあけて配置し、各ル
ープ・コイルからの車両検知信号に基づいて車両
の長さを検知し、この検知車長によつて車種を分
類する装置も知られているが（特公昭49―29800
号公報）、大型バスと大型トラツクはほぼ同じ車
長を有するから、この装置によつてもこれらを分
類することは不可能である。 この発明は上記実情に鑑み、大型バスとそれ以
外の車種の車両とを容易にかつ確実に区別できる
車種分類装置、および車両を、大型バスと大型ト
ラツクとそれ以外の小型の車両とに容易にかつ確
実に分類することのできる車両分類装置を提供す
るものである。 第１の発明による車種分類装置は、道路の路面
近くに埋設され、かつ大型バスの床面形状に対応
する大きさであつて横幅に比して車両の進行方向
にそう長さが長い長大ループ・コイル、車両が上
記長大ループ・コイルの上方を通過するときに生
じる上記長大ループ・コイルのインダクタンスの
変化を検出するインダクタンス検出回路、および
上記インダクタンス検出回路の出力を所定のレベ
ルで弁別し、上記インダクタンス検出回路の出力
が上記所定レベルを超えたときに大型バス検知信
号を出力するレベル弁別回路を備えていることを
特徴とする。 第１の発明は、大型バスは他の車種の車両に比
べて床面積が大きくかつ床面高さが低いという事
実に着目しており、道路に埋設された上記の長大
ループ・コイルのインダクタンスは、後に実証的
に説明するように、大型バスが通過する場合には
他の車種の車両が通過する場合に比べて大きく変
化する。したがつて、そのインダクタンスの変化
を検出し、所定のレベルで弁別することにより、
大型バスの通過を検知する信号を得ることができ
る。このことによつて、大型バスをそれ以外の車
種の車両から、大型トラツクからさえも確実に区
別することができる。 また、第２の発明による車種分類装置は、道路
の所定地点を走行する車両に向けて超音波を送波
し、車両からの反射波を受波し、この超音波受波
信号を処理することによつて車両の車高および車
長の少なくともいずれか一方に基づいて大型車検
知信号を発生する大型車検知手段、大型車検知地
点において道路の路面近くに埋設され、かつ大型
バスの床面形状に対応する大きさであつて横幅に
比して車両の進行方向にそう長さが長い長大ルー
プ・コイル、車両が上記長大ループ・コイルの上
方を通過するときに生じる上記長大ループ・コイ
ルのインダクタンスの変化を検出するインダクタ
ンス検出回路、上記インダクタンス検出回路の出
力を所定のレベルで弁別し、上記インダクタンス
検出回路の出力が上記所定レベルを超えたときに
大型バス検知信号を出力するレベル弁別回路、な
らびに上記大型車検知信号および上記大型バス検
知信号から、通過車両を大型バスと、それ以外の
大型車と、小型車とに分類した分類出力を発生す
る論理演算手段を備えていることを特徴とする。 超音波を用いた上記の大型車検知手段の出力に
よつて大型車と小型車とを確実に識別でき、かつ
上記長大ループ・コイルを含む第１の発明の装置
により大型車のうちから大型バスのみを確実に識
別できるから、これらの識別結果の組合せによ
り、車両を、大型バスと、それ以外の大型車すな
わち大型トラツクと、これら以外の小型バス、小
型トラツクおよび乗用車などの小型車とに分類す
ることができる。そして、いずれの発明において
も、光学系を用いていないからその保守が非常に
容易であり、かつ構成も簡単である。 以下図面を参照してこの発明の実施例について
詳しく説明する。 第１図および第２図において、道路Ｌの車線分
離帯Ｐ間の走行車線において、走行している車両
の車種を分類する箇所には、長大ループ・コイル
１が路面近くに埋設されている。この長大ルー
プ・コイル１は方形に形成され、判別すべき大型
バスの床面形状に対応する大きさであつて、かつ
その横巾Ｓ１（道路Ｌの巾方向にそう）に比し
て、車両の進行方向（車両の進行方向の向きを矢
印Ｗで示す）にそう長さＳ２が長くつくられてい
る。この例では、横巾Ｓ１は2.5ｍであり、長さ
Ｓ２は12.0ｍである。この長大ループ・コイル１
が埋設されている箇所の上方所要高さ位置には、
２個の超音波送受波器２，３が車両の進行方向に
所要間隔をあけて設置されている。これらの送受
波器２，３は路面に向けて垂直下方に超音波を送
波するものであり、かつ路面または車両からの反
射波を受波する。送波超音波およびその反射波は
適当な広がりをもつから、送受波器２，３には感
知範囲Ｒがありこれは通常円形である。この例で
は、感知範囲Ｒの直径は1.1ｍとなつている。そ
して、両送受波器２，３の感知範囲Ｒ間の距離Ｓ
３が6.25ｍである。この距離Ｓ３は、後述するこ
とからわかるように、車長の識別において長い車
両と短い車両とを区別する基準となる。なお、車
高を測定することなく車長のみにもとづいて車種
を判別する場合には、超音波送受波器２，３を走
行車線から側方にややはずれた箇所の上方に取付
け、超音波を走行車線に向けて斜め下方に送波し
てもよい。 第３図において、長大ループ・コイル１はイン
ダクタンス検出回路１１に接続されている。この
検出回路１１は、車両が長大ループ・コイル１の
上方を通過するときに生じるコイル１のインダク
タンスの変化を検出するものであり、たとえばコ
イル１を一辺とする交流ブリツジ回路からなる。
検出回路１１の出力信号はレベル弁別回路１２に
送られる。後述するところから明らかになるよう
に、検出回路１１の出力は、大型バスがコイル１
上方を通過した場合にのみ他の車種の車両の場合
に比べて大きくなる。弁別回路１２は、検出回路
１１の出力が所要の弁別レベルを超えた場合に大
型バス検知信号を出力する。 周期発生回路２０は、超音波送波周期Ｔを規定
するもので、第４図に示すように、一定周期Ｔで
一定巾ｔのパルス信号Ａを出力する。このパルス
巾ｔは超音波の送波巾となる。パルス信号Ａは変
調増巾回路２１，３１に送られる。変調増巾回路
２１，３１は、超音波帯域の周波数をもつ信号で
パルス信号Ａを変調しかつ増巾して超音波送波信
号Ｂを出力する。この超音波送波信号Ｂはリミツ
タ２２，３２を経て送受波器２，３にそれぞれ送
られ、送受波器２，３から超音波が路面に向けて
送波される。 この送波超音波が車両または路面で反射して戻
つてくると、この反射波は送受波器２，３で受波
され、超音波受波信号Ｃとしてリミツタ２３，３
３を経て波形整形回路２４，３４でそれぞれ波形
整形されかつ増巾されたのち、車両検知ゲート回
路２５、ならびに車両検知ゲート回路３５、高車
検知ゲート回路３６および低車検知ゲート回路３
７にそれぞれ送られる。超音波送波後その反射波
が受波されるまでの時間は、反射波が車高の高い
車両で反射した場合、低い車両で反射した場合お
よび路面で反射した場合においてそれぞれ異な
り、高車、低車、路面の順に早く戻つてくる。第
２図に示すように、路面上方に高車検知ゾーンＺ
１、低車検知ゾーンＺ２および車両検知ゾーンＺ
３を仮想し、これらの各ゾーンＺ１〜Ｚ３内で超
音波が反射して受波された場合に、これらの反射
波をそれぞれ高車、低車および車両からの反射波
とみなす。高車検知ゾーンＺ１は低車検知ゾーン
Ｚ２の上方にあり、車両検知ゾーンＺ３は両ゾー
ンＺ１，Ｚ２を含んでいる。高車検知ゾーン回路
３６は、高車検知ゾーンＺ１で反射した超音波が
送受波器３で受波される時間帯Ｔ１においてその
ゲートが開かれ、同様に低車検知ゲート回路３７
のゲートは、低車検知ゾーンＺ２で反射した超音
波が送受波器３で受波される時間帯Ｔ２で開か
れ、両車検知ゲート回路２５，３５のゲートは両
時間帯Ｔ１，Ｔ２を含む時間帯Ｔ３で開かれる。
これらのゲート回路２５，３５〜３７のゲートの
開閉を制御するゲート制御信号Ｄ，Ｅ，Ｆは、パ
ルス信号Ａを入力とするタイマ回路（図示略）な
どから出力される。高車検知ゲート回路３６のゲ
ートが開いている間に受波信号が入力すればこの
信号はゲート３６を通過して高車検知信号として
出力される。同じように、低車検知ゲート回路３
７を通過する受波信号は低車検知信号となる。車
高の高い車種としては大型バス、大型トラツクが
あり、これらの車種が超音波送受波器３の下方を
通過するときに高車検知信号が発生する。車高の
低い車種には乗用車、小型バス、小型トラツクが
あり、これらの車種が通過するときに低車検知信
号が出力される。 車両検知ゲート回路２５，３５のゲートが開い
ている間にこれらのゲート回路２５，３５を通過
した受波信号は、車両検知信号としてAND回路
３０に送られる。上述のように、両送受波器２，
３は車両の進行方向に所要間隔をあけて配置され
ており、その検知範囲Ｒ間の距離はＳ３である。
したがつて、車長がこの距離Ｓ３よりも長い車両
が両送受波器２，３の下方を通過する場合にの
み、両ゲート回路２５，３５から同時に車両検知
信号が出力される。そして、この場合にのみ
AND回路３０から出力が発生し、この出力信号
が大型車検知信号となる。車長が距離Ｓ３よりも
長い車種には大型バスと大型トラツクがあり、
AND回路３０の出力によつてこれらの車種が検
出される。 第５図ないし第７図に、方形ループ・コイルの
埋設された道路上を乗用車、大型トラツクおよび
大型バスを走行させてこれらの車両がループ・コ
イル上を通過するときのインダクタンス検出回路
の出力の変化を求めた実験結果の一例が、ルー
プ・コイルの寸法を変えた場合について示されて
いる。これらの実験は、すべて同一横巾Ｓ１＝
2.5ｍのループ・コイルについて行ない、その長
さＳ２を変えた。また、各図において、グラフイ
とロは、異なる長さのループ・コイルを同一箇所
に埋設して行なつたものであり、相互の影響を避
けるためにループ・コイルに流す電流の周波数
を変えているが、この周波数ｆはインダクタンス
検出回路の出力には影響を及ぼさない。トラツク
についてのデータをTRで、バスのデータをBUで
それぞれ示し、乗用車のデータについては符号を
省略してある。第５図において、イは長さＳ２が
3.0ｍのループ・コイルであり、ロは長さが1.5ｍ
のループ・コイルである。いずれのグラフにおい
ても、車種によつて出力信号の大きさにそれほど
変化はみられない。第６図において、イはＳ２＝
6.0ｍ、ロはＳ２＝0.75ｍのループ・コイルが用
いられている。Ｓ２＝6.0ｍのループ・コイルで
は、バスBUが通過したときの出力は他の車種の
場合よりも明らかに大きいことがわかる。また、
Ｓ２＝0.75ｍのループ・コイルでは、バスBUお
よびトラツクTRについて出力はやや小さい。第
７図イにおいて、Ｓ２＝12.0ｍのループ・コイル
では、バスBUの場合の出力は他の車種に比べて
きわだつて大きくなつている。この実験結果か
ら、ループ・コイルの長さＳ２が6.0ｍ以上であ
れば、インダクタンス検出回路の出力を適当なレ
ベルでレベル弁別することにより大型バスを他の
車種と区別することができることがわかる。第８
図は、検出回路の出力とその頻度との関係を大型
バスと大型トラツクについて示すものである。こ
のデータは、横Ｓ１が2.5ｍ、長さＳ２が12.0ｍ
のループ・コイルについて実験した結果得たもの
である。検出回路の出力レベルから大型バスと大
型トラツクとを明らかに区別しうることが理解さ
れよう。このように、長さＳ２が6.0ｍ以上のル
ープ・コイルを用いると、インダクタンス検出回
路の出力から大型バスとそれ以外の車種（とくに
大型トラツク）とを識別することができるのは、
大型バスが他の車種の他の車両に比べて床面積が
大きくかつ床面高さ（路面から床面までの距離）
が低いので、長大ループ・コイルに及ぼす影響が
大きく、そのインダクタンスの変化が大きくなる
からであると思われる。 上述した大型バス検知信号、高車検知信号、低
車検知信号および大型車検知信号の出力の有無
を、大型バス、大型トラツクおよびこれら以外の
小型の車両についてまとめると次表が得られる。

【表】 大型バス、大型トラツクなどの大型車と乗用車
などの小型車とは、車高検知信号および／または
車長検知信号の有無により識別することができ、
また大型車のうち大型バスと大型トラツクとは大
型バス検知信号により識別することができる。し
たがつて、大型バス検知信号、車高検知信号およ
び車長検知信号の組合せにより、大型バスと大型
トラツクとこれらの車種以外の小型車とを分類す
ることが可能となる。ここで、車高検知信号とし
ては低車検知信号または高車検知信号のいずれか
一方があれば充分である。また、車高検知信号ま
たは車長検知信号のいずれか一方により大型車と
小型車とを区別することが可能であるが、超音波
のゆらぎなどによる誤差を補償するために上記の
両検知信号を用いることが好ましい。 第３図に示す論理演算装置１０は大型バス検知
信号、車高検知信号および車長検知信号の論理演
算処理を行なつて大型バス検知信号、大型トラツ
ク検知信号および小型車検知信号を出力するもの
であつて、AND回路およびOR回路、もしくはマ
トリクス回路などからなる論理回路、またはマイ
クロプロセツサが用いられる。演算装置１０とし
てマイクロプロセツサを用いる場合には、このマ
イクロプロセツサにより、周期発生回路２０およ
び各検知ゲート回路２５，３５〜３７を制御する
ようにしてもよい。 第２の発明を規定した特許請求の範囲第３項の
記載において、大型車検知手段は、超音波送受波
器２，３、車両検知ゲート回路２５，３５、高車
検知ゲート回路３６、低車検知ゲート回路３７、
AND回路３０および場合によつては論理演算装
置１０の一部を含むものである。さらにこの大型
車検知手段は第９図および第１１図に示す車長判
別回路を含む。論理演算手段は論理演算装置１０
のすべてまたは一部に対応する。 超音波送受波器２，３による超音波の送波周期
Ｔはたとえば60ms程度に選定される。したがつ
て、１台の車両に対して数回から10回程度超音波
が送波されその都度車両検知ゲート回路２５，３
５から車両検知信号が出力される。第９図および
第１０図に示すように、車両検知ゲート回路２
５，３５の後段に積分平滑回路２８，３８をそれ
ぞれ設け、車両検知と判定した各周期ごとの車両
検知信号を保持して車両１台に対応した積分平滑
出力Ｉ，Ｊをそれぞれ得るようにしてもよい。そ
して、これらの出力Ｉ，ＪはAND回路３０に送
られる。車両の車長が距離Ｓ３より長ければ、出
力Ｉ，Ｊはある瞬間において重なるから、このと
きAND回路３０から大型車検知信号Ｋが出力さ
れる。高車検知ゲート回路３６および低車検知ゲ
ート回路３７の後段にも積分平滑回路を設けて、
車両１台に対応した高車検知信号および低車検知
信号を得るようにしてもよい。 超音波送受波器３の真下の点を車両が通過する
ときの速度を一定と仮定すると、車長の長い車両
ほど通過に要する時間は長くなるから、車両通過
時間によつても大型車と小型車を区別することが
できる。第１１図および第１２図において、車両
検知ゲート回路３５の後段に積分平滑回路３８
を、その後段に車長検知回路３９を接続する。車
長検知回路３９はタイマ回路を含んでいる。この
タイマ回路は積分平滑出力Ｊの立上りの時点から
計時動作をスタートし、立下りによつてリセツト
される。そして、スタート後、所定の設定時間
TAが経過するまでの間にリセツトされなければ
大型車検知信号Ｍを出力する。 超音波送受波器３から送波される超音波は、そ
の伝播につれて減衰し、伝播経路が長ければ減衰
量も大きい。したがつて、車高の低い車両で反射
して受波される超音波の振巾は車高の高い車両で
反射して受波される超音波の振巾よりも小さい。
第１３図に、高車からの反射波の受波信号と低車
からの反射波の受波信号とが示されている。これ
らの受波信号を適当なレベルＮでレベル弁別する
ことにより高車と低車とを区別することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は長大ループ・コイルと超
音波送受波器の配置状態を示し、第１図は平面か
らみた構成図、第２図は垂直断面図、第３図は車
種分類装置の主要部を示すブロツク図、第４図は
第３図に示す各ブロツクの出力信号を示すタイ
ム・チヤート、第５図ないし第７図は各種の大き
さのループ・コイルについて、ループ・コイル上
を各種の車両を通過させた場合のインダクタンス
検知回路の出力の変化を得る実験の結果を示すグ
ラフ、第８図はインダクタンス検出回路の出力と
その頻度との関係を大型バスと大型トラツクとに
ついて示すグラフ、第９図は車長判別回路の他の
例を示すブロツク図、第１０図は第９図に示す各
ブロツクの出力信号を示すタイム・チヤート、第
１１図は車長判別回路のさらに他の例を示すブロ
ツク図、第１２図は第１１図に示す各ブロツクの
出力信号を示すタイム・チヤート、第１３図は車
高判別の他の原理を示す波形図である。 １…長大ループ・コイル、２，３…超音波送受
波器、１０…論理演算装置、１１…インダクタン
ス検出回路、１２…レベル弁別回路、２５，３５
…車両検知ゲート回路、３６…高車検知ゲート回
路、３７…低車検知ゲート回路、３９…車長検知
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 道路の路面近くに埋設され、かつ大型バスの
   床面形状に対応する大きさであつて横幅に比して
   車両の進行方向にそう長さが長い長大ループ・コ
   イル１、 車両が上記長大ループ・コイルの上方を通過す
   るときに生じる上記長大ループ・コイルのインダ
   クタンスの変化を検出するインダクタンス検出回
   路１１、および 上記インダクタンス検出回路の出力を所定のレ
   ベルで弁別し、上記インダクタンス検出回路の出
   力が上記所定レベルを超えたときに大型バス検知
   信号を出力するレベル弁別回路１２、 を備えた車種分類装置。 ２ 上記長大ループ・コイルの長さが６ｍ以上で
   ある、特許請求の範囲第１項記載の車種分類装
   置。 ３ 道路の所定地点を走行する車両に向けて超音
   波を送波し、車両からの反射波を受波し、この超
   音波受波信号を処理することによつて車両の車高
   および車長の少なくともいずれか一方に基づいて
   大型車検知信号を発生する大型車検知手段２，
   ３，２５，３０，３５，３６，３７，２８，３
   ８，３９、 大型車検知地点において道路の路面近くに埋設
   され、かつ大型バスの床面形状に対応する大きさ
   であつて横幅に比して車両の進行方向にそう長さ
   が長い長大ループ・コイル１、 車両が上記長大ループ・コイルの上方を通過す
   るときに生じる上記長大ループ・コイルのインダ
   クタンスの変化を検出するインダクタンス検出回
   路１１、 上記インダクタンス検出回路の出力を所定のレ
   ベルで弁別し、上記インダクタンス検出回路の出
   力が上記所定レベルを超えたときに大型バス検知
   信号を出力するレベル弁別回路１２、ならびに 上記大型車検知信号および上記大型バス検知信
   号から、通過車両を大型バスと、それ以外の大型
   車と、小型車とに分類した分類出力を発生する論
   理演算手段１０、 を備えた車種分類装置。 ４ 上記大型車検知手段が、路面上方の所要高さ
   位置に配置され、下方に向けて超音波を送波する
   とともに下方からの反射波を受波する超音波送受
   波器３と、この超音波送受波器による超音波送波
   後の一定時間帯の間に戻つてきて受波された超音
   波受波信号を検知する高車検知回路３６とから構
   成され、車両の車高に基づいて大型車検知信号を
   発生するものである、特許請求の範囲第３項記載
   の車種分類装置。 ５ 上記大型車検知手段が、車両の進行方向に所
   要間隔をおいて配置された２個の超音波送受波器
   ２，３と、各超音波送受波器の出力側にそれぞれ
   接続され車両からの反射波受波信号を検知する車
   両検知回路２５，３５，２８，３８と、これらの
   車両検知回路の出力の論理積を演算する回路３０
   とを備え、車両の車長に基づいて大型車検知信号
   を発生するものである、特許請求の範囲第３項記
   載の車種分類装置。 ６ 上記大型車検知手段が、路面上方の所要高さ
   位置に車両の進行方向に所要間隔をおいて配置さ
   れ、下方に向けて超音波を送波するとともに下方
   からの反射波を受波する２個の超音波送受波器
   ２，３、 一方の超音波送受波器３の出力側に接続され、
   所定高さ範囲から反射して戻つてきた受波超音波
   信号を検知することにより所定車高範囲の車両を
   検知するための高車検知回路３６、 各超音波送受波器２，３の出力側にそれぞれ接
   続され、車両からの反射波受波信号を検知する車
   両検知回路２５，３５、 上記車両検知回路２５，３５の出力の論理積を
   演算して所定車長範囲の車両を検知するための回
   路３０、ならびに 上記高車検知回路３６および上記論理積演算回
   路３０の出力の組合せによつて大型車検知信号を
   発生する手段、 を備えている特許請求の範囲第３項記載の車種
   分類装置。 ７ 上記大型車検知手段が、走行する車両に向け
   て超音波を送波するとともに車両からの反射超音
   波を受波して車両検知信号を出力する車両検知手
   段３，３５と、上記車両検知手段の検知出力が所
   定時間以上継続していることを判別して大型車検
   知信号を出力する回路３９とからなるものであ
   る、特許請求の範囲第３項記載の車種分類装置。 ８ 上記大型車検知手段が、走行する車両に向け
   て超音波を送波するとともに車両からの反射超音
   波を受波して車両検知信号を出力する車両検知手
   段と、上記車両検知手段の検知出力が所定レベル
   以上であることを判別して大型車検知信号を出力
   する手段とからなる、特許請求の範囲第３項記載
   の車種分類装置。 ９ 上記長大ループ・コイルの長さが６ｍ以上で
   ある、特許請求の範囲第３項記載の車種分類装
   置。