KR100413053B1 - 차량검출용 루프감지기의 매설방법 및 루프검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로상을 주행하는 차량의 유무를 감지하기 위하여 사용되는 루프검지기에서 발생되는 인접한 루프검지기와의 상호간섭, 인접차선간의 차량검지위치편차 등을 해소하고, 또한 차량의 진입과 이탈시에 발생되는 검지신호 변화량의 불연속적변화와 도로변형에 의하여 발생되는 루프의 단선오류를 감소시킬 수 있는 차량검출용 루프감지기의 매설방법 및 루프검출장치에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 차량검출용 루프검지기의 매설방법은, 차량의 주행지시를 위한 도로표시선에 의하여 구분되는 도로에 매설되어서 차량의 이동상태를 검지하기 위한 루프검지기의 매설방법에 있어서, 상기 루프검지기가 차량의 진행방향에 대하여 마름모형태로 설치되고, 상기 마름모형 루프검지기의 전후에 위치한 꼭지점중의 하나로부터 인출용 도선을 연결하여 차량검출신호를 인출하도록 구성됨을 특징으로 한다. 또한 루프검출장치는, 차량이 주행하도록 구획선에 의하여 구분되는 도로면에 대하여 설치되어서 차량의 이동상태를 검지하기 위한 루프검지기에 있어서, 상기 루프검지기가 차량의 진행방향에 대하여 마름모형으로 배치되어서 차량의 진입, 이탈을 검출하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량검출용 루프감지기의 매설방법 및 루프검출장치{Method for installing the loop detector for vehicles and Device for detecting the vehicle using loop detector}

본 발명은 차량검출용 루프검지기 매설방법 및 루프검출장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 특정장소에서 도로상을 주행하는 차량의 유무를 감지하기 위하여 사용되는 루프검지기에서 발생되는 인접한 루프검지기와의 상호간섭, 인접차선간의 차량검지위치편차 등을 해소하고, 또한 차량의 진입과 이탈시에 발생되는 검지신호 변화량의 불연속적변화와 차량의 중량으로 인한 도로변형에 의하여 발생되는 루프의 단선오류를 감소시킬 수 있는 차량검출용 루프감지기의 매설방법 및 루프검출장치에 관한 것이다.

루프검지기는 루프(loop)형태로 감겨진 코일(coil)을 이용한 검지기로서, 루프코일내에 특정주파수대역의 전자기장을 형성한 상태에서 차량이 접근하면 차량의 금속성분과 전자기장이 상호작용하고, 이에 따라서 변형되는 주파수값을 검지하는 원리를 이용하여 구성된다. 이러한 루프검지기는 주로 고속도로의 톨게이트나 유료도로의 진입구 등에 설치되어서 주행하는 차량을 검지하고 검지된 신호를 이용하여 티켓등을 발행하거나 차량대수등을 측정하는데 사용된다.

먼저 도 1 내지 도 3을 참고하여 종래 루프검지기를 구비한 루프검출장치 및 차량의 검출과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 다수의 루프검지기(100,101,102)가 차량의 주행위치를 표시하기 위한 도로표시선(10,10a)의 사이에 상하단부가 수평한 위치로 일정간격 이격되어서 설치된 상태를 나타내고 있다. 화살표로 표시된 진행방향에 대하여 도로표시선(10,10a)에 사각형 형상으로 매설 또는 설치된 다수의 루프검지기(100,101,102)들은 각각 신호인출도선(110,111,112)에 의하여 루프검출장치(미도시됨)로 연결되며, 차량이 진행방향으로 이동하면서 임의의 루프검지기(100)(여기서는 설명의 편의를 위하여 루프검지기(100)을 기준으로 설정함)의 상부측을 통과하면 차량의 금속성분에 의하여 해당 루프검지기(100)에 주파수값이 변화하고 이에 따라서 변형된 주파수값이 신호인출도선(110)을 통하여 루프검출장치로 입력되어서 차량의 유무를 판단하게 된다. 차량의 유무판단후에는 루프검출장치의 제어부에 의하여 신호가 처리된다.

도 3은 종래 사용되는 루프검출장치(20)의 일실시예의 블럭회로도로서, 루프검지기(100)와, 발진부(201)와, 신호변환부(202)와, 마이크로프로세서(203)와, 릴레이(204)를 포함하고 있으며, 작동상태는 다음과 같다.

발진부(201)는 소정의 주파수를 가진 발진신호를 생성하여 루프검지기(100)로 제공한다. 이러한 상태에서 차량의 접근에 따라서 루프검지기(100)에서 변경된 주파수값이 생성된다. 루프검지기(100)로부터 입력되는 고주파의 정현파 신호가 신호변환부(202)를 거쳐 일정한 전압을 기준으로 로직 "하이"와 로직 "로우"의 구형파 신호로 마이크로프로세서(203)에 인가되면, 마이크로프로세서(203)는 구형파 펄스의 갯수를 계수한 다음 이를 일정 시간(보통 10~100msec)으로 나누어 주파수를 계산하고, 계산된 주파수를 미리 입력된 주파수와 비교하여 차량이루프검지기(100)를 점유하고 있는지를 판단하여 점유상태일 때에는 로직 "하이"의 출력을, 비점유상태일 때에는 로직 "로우"의 출력을 발생시킨다. 발생된 로직신호는 선택적으로 릴레이(204)에 의하여 연결되어서 상위의 통제장치(미도시됨)로 전달된다. 미설명된 루프검지기(101)와, 발진부(201a)와, 신호변환부(202a)도 상기한 루프검지기(100), 발진부(201), 신호변환부(202a), 릴레이(204a)와 동일하게 작동되므로 상세한 설명은 생략한다.

그러나 도 1에 도시된 루프검지기(100,101,102)의 매설방식은 상호간섭에 의한 많은 오류가 발생되는 문제점이 있었다. 다시말하면, 인가된 주파수로 진동하는 전류가 흐르는 각 도선(110,111,112)들이 인접하여 평행하게 배치됨으로서 상호간섭공간이 최대화되면서 이로 인한 간섭의 발생이 심화되어서 정확한 차량의 유무판단에 지장을 가져왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2와 같이 서로 인접한 루프검지기(100,101,102)의 위치를 서로 어긋나게 배치하는 루프검지기 설치방식이 개발, 사용되고 있다. 이러한 방식은 루프검지기 사이에서 발생되는 간섭은 효과적으로 방지할 수 있으나, 각 도로표시선(10,10a) 상에 배치된 루프검지기의 위치가 일렬로 배치되지 않아서 각 도로표시선 별로 검지되는 차량의 위치가 서로 상이한 문제점을 내포하고 있다. 또한 루프검지기의 매설공사시에 보다 넓은 영역에 대한 도로공사를 수행하여야 하기 때문에 공사비용이 증가하는 등의 문제점을 내포하고 있다.

또한 도 4와 같이 차량이 주행함에 따라서 차량의 하중에 의한 도로변형이발생되는데, 이에 따라서 루프검지기(100,101,102)와 신호인출도선(110,111,112)들이 단선되어 검지기능을 상실하게 되는 등의 문제점이 있다. 이것은 도로면이 횡방향에 대하여 굴곡이 형성되므로서 기매설된 루프검지기의 길이보다 도로면의 굴곡에 따라서 요구되는 궤적길이가 증가되어 횡방향으로 인장력이 작용하기 때문에 발생된다.

이러한 힘은 매설된 루프검지기(100,101,102)를 양방향으로 잡아당기는 효과를 일으켜 단선을 유발한다. 종래 루프검지기(100)에 작용하는 힘은 도 6을 참고하면, 횡방향으로 힘 F가 가해지는 상태로 설명할 수 있으며, 양방향으로 가해지는 힘 F에 의하여 루프도선의 단위길이당 인가되는 인장력은 (2F/L)이 된다.

또한 종래 사각형으로 배치된 루프검지기의 차량검지과정에서 관측되는 신호를, 도 5를 참고하여 고찰하면, 루프검지기(100)에서 검출되는 신호의 크기는 통과차량과 루프검지기(100)의 단면과의 중첩면적(S)과 비례한다고 했을 때, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 루프검지기(100)의 길이 L과 차량의 길이 C와의 중첩되는 부분인 S에 의하여 표시될 수 있으며, 신호의 크기는 차량의 이동에 따라서 점차 증가하여 최대가 되었다가 다시 감소하게 되며, 이러한 신호의 크기증감상태가 도 5의 (b)에 표시되어 있다. 중첩되는 부분은 직사각형 형상으로 형성된다.

이 때 신호의 변화량은, 도 5의 (b)를 참고하면, (1-4)와 같이 불연속적으로 나타나기 때문에 종래 루프검출장치에서 신호의 처리가 불가능하여 신호의 왜곡으로 나타난다. 따라서 도 5의 (c)와 같이 신호변환부에 의하여 변환된 후에 나타나는 신호를 2차도함수형태로 표시하면 (d)에서와 같이 임펄스함수형태로 출력되는데, 이는 잡음으로 간주되는 신호로서 검지신호의 감도를 떨어뜨리는 등의 문제점이 있었다.

이와 같이 종래 사각형으로 감겨진 루프코일을 이용한 루프검지기에서는, 평행한 상태로 상호인접한 루프코일과의 상호간섭이 발생되며, 또한 루프코일에 형성되는 전자기파동을 검지하기 위하여 설치되는 신호전송케이블도 또한 루프코일과의 상호간섭을 발생시킨다. 또한 차량의 진입과 이탈시에 발생되는 검지신호 변화량의 불연속적변화와 차량의 중량으로 인한 도로변형에 의하여 발생되는 루프의 단선오류로 인한 문제점이 발생되었던 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 도로상을 주행하는 차량의 유무를 감지하기 위하여 사용되는 루프검지기에서 발생되는 인접한 루프검지기와의 상호간섭, 인접차선간의 차량검지위치편차 등을 해소하고, 또한 차량의 진입과 이탈시에 발생되는 검지신호 변화량의 불연속적변화와 차량의 중량으로 인한 도로변형에 의하여 발생되는 루프의 단선오류를 감소시킬 수 있는 차량검출용 루프감지기의 매설방법 및 루프검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 사용되는 루프검출장치에 연결된 루프검지기의 구조를 용이하게 변경하여서 안정된 차량의 진입, 이탈의 검지기능을 제공할 수 있는 차량검출용 루프감지기의 매설방법 및 루프검출장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 루프검지기 매설방식의 일실시예,

도 2는 종래 루프검지기 매설방식의 다른 실시예,

도 3은 종래 루프검출장치의 블럭회로도,

도 4는 차량의 하중에 의하여 변형되는 루프검지기의 변화상태도,

도 5는 종래 루프검지기의 경우에 관측되는 검지신호의 이상적모형도,

도 6은 종래 사각형 루프검지기에 작용되는 힘의 작용상태도,

도 7은 본 발명의 방법에 의한 마름모형 루프검지기의 평면도,

도 8은 본 발명의 마름모형 루프검지기에 작용되는 힘의 작용상태도,

도 9는 본 발명의 마름모형 루프검지기의 경우 관측되는 검지신호의 이상적 모형도,

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10,10a: 도로표시선 20: 루프검출장치

100,101,102: 루프검지기 110,111,112: 신호인출도선

201,201a: 발진부 202,202a: 신호변환부

203: 마이크로프로세서 204,204a: 릴레이

300,301,302: 루프검지기 310,311,312: 신호인출도선

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량검출용 루프검지기의 매설방법은,차량의 주행지시를 위한 도로표시선에 의하여 구분되는 도로에 매설되어서 차량의 이동상태를 검지하기 위한 루프검지기의 매설방법에 있어서, 상기 루프검지기가 차량의 진행방향에 대하여 마름모형태로 설치되고, 상기 마름모형 루프검지기의 전후에 위치한 꼭지점중의 하나로부터 인출용 도선을 연결하여 차량검출신호를 인출하도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한 루프검출장치는, 차량이 주행하도록 구획선에 의하여 구분되는 도로면에 대하여 설치되어서 차량의 이동상태를 검지하기 위한 루프검지기에 있어서, 상기 루프검지기가 차량의 진행방향에 대하여 마름모형으로 배치되어서 차량의 진입, 이탈을 검출하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 차량검출용 루프감지기의 매설방법및 루프검출장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 종래 코일을 이용하는 루프검지기(100)의 매설방식을 변경하여 종래 발생되던 제반 문제점을 해소하기 위 것으로서, 특히 루프코일들이 상호 평행하게 배치되지 않기 때문에 전자기장의 중첩면적이 최소화되어서 상호간의 간섭을 최소화시킬 수 있으며, 도로상에 일렬배치가 가능한 이점이 있는 것이다.

도 7은 본 발명의 매설방법에 의하여 배치된 루프검지기(300)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 다수의 루프검지기(300,301,302)는 차량의 진행방향에 대하여 마름모형태로 배치되고, 상기 마름모형태의 네 꼭지점중의 하나에 각각 신호인출도선(310,311,312)을 연결하여 차량검출신호를 출력하여 루프검출수단(20)으로 입력하도록 구성되어 있다. 이러한 루프검지기(300,301,302)의 배치에 의하여 도로상에일렬배치가 가능하며, 각각의 루프검지기(300,301,302)의 코일로부터 발생되는 전자기장의 발생궤적상 겹쳐지는 부분이 감소되기 때문에 코일상호간의 간섭이 현저하게 감소하게 되는 것이다. 또한 마름모형태의 꼭지점에서 도면에 표시된 것과 같이 선택적으로 신호인출도선(310,311,312)을 인출할 수 있기 때문에 도선간의 거리를 충분히 확보할 수 있어서 상호간섭이 현저하게 감소하게 되는 효과가 있다.

또한 도 4에서와 같이 도로면의 굴곡발생으로 인한 루프검지기에 대한 인장력발생시에도, 본 발명에 의하여 마름모형태로 배치된 루프검지기(300)의 경우에는 도 8에서와 같이 각 횡방향으로 작용하는 힘 F에 대응하는 루프검지기(300)의 길이는 (L/root2 )가 된다. 또한 루프검지기(300)의 방향과 가해지는 힘의 방향이 평행이 아닌 45°의 각도를 가지고 있어서 루프검지기(300)의 각 면 방향으로 인가되는 힘은 (F/root2 )로 분산된다. 따라서 루프검지기(300)의 단위길이당 인가되는 인장력은 (F/root2) / (L/root2) = F/L이 되어 종래의 루프검지기(100)에 비하여 약 1/2정도로 감소함을 알 수 있다. 따라서 동일한 조건하에서 루프코일의 단선비율을 감소, 즉 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.

이러한 효과는 기존의 루프코일의 배치에서 횡방향 힘 F에 대하여 4개의 면중 횡방향의 2개의 도선만이 전적으로 대응함에 비하여, 본 발명의 매설방법에 의하면 4개의 도선에 힘을 분산시킬 수 있는 것이다.

또한 본 발명에 의한 루프검지기(300)에 의하여 검지되는 신호의 형태를 도 9를 참고하여 고찰하면, 루프검지기(300)에서 검출되는 신호의 크기는 통과차량과 루프검지기(300)의 단면과의 중첩면적과 비례한다고 했을 때, 도 9의 (a)에서 보는바와 같이, 루프검지기(300)의 길이 L과 차량길이 C와의 중첩되는 부분인 S에 의하여 표시될 수 있으며, 신호의 크기는 차량의 이동에 따라서 중첩되는 부분인 S가 점차 증가하여 최대가 되었다가 다시 감소하게 되며, 이러한 신호의 크기증감상태가 도 9의 (b)에 표시되어 있다.

상기와 같이 신호의 크기 변화량은, 도 9의 (b)에서와 같이 표시되는데, 도면에 표시된 것과 같이, 종래 5의 (b)에서 (1-4)로 표시되던 불연속점이 나타나지 않음을 알 수 있다.

일반적으로 잡음신호는 변화량이 크기 때문에 신호를 미분하는 경우에 잡음신호가 강하게 나타나고 2차도함수에서는 임펄스함수로 변환되는 현상이 발생되어서, 종래에는 차량의 진입과 이탈시점에서 2차도함수로 변환할 때 임펄스함수가 발생되어 잡음과 구분되지 못하고 신호의 파악에 어려움이 있었다.

그러나 본 발명에서는 도 9의 (d)에서와 같이 2차 도함수에서도 연속신호함수곡선을 유지하게 되므로 임펄스함수를 잡음으로 판단하여 제거하고 남은 신호함수를 이용하여 차량의 진입과 이탈시점을 효과적으로 파악할 수 있어서 차량의 진입, 이탈상태를 정확하게 검출할 수 있다.

상기와 같이 마름모형으로 설치되는 본 발명에 의한 루프검지기는 종래와 같이 도로표면의 하부에 일정깊이로 매설하거나 또는 루프코일을 마름모형 케이스를 이용하여 감싸서 도로표면상에 설치할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 루프코일은 도면에 표시된 것과 같은 형태의 마름모 뿐만 아니라, 마름모형태를 변형이나 변경할 수 있음은 명백하다. 다시말하면 수직방향의 길이와 수평방향의 길이를 동일하게 유지하거나 또는 일측방향의 길이를 다른 방향의 길이보다 더 길게 설정할 수 있으며, 도로의 상태 또는 검지되는 차량의 상태등을 고려하여 변형, 변경시킬 수 있다. 물론 이에 따라서 검출되는 신호의 상태가 변경되지만 상술한 것과 같은 원리에 의하여 수정가능하다.

이와 같은 본 발명에 의하면 도로상을 주행하는 차량의 유무를 감지하기 위하여 사용되는 루프검지기에서 발생되는 인접한 루프검지기와의 상호간섭, 인접차선간의 차량검지위치편차 등을 해소하고, 또한 차량의 진입과 이탈시에 발생되는 검지신호 변화량의 불연속적변화와 차량의 중량으로 인한 도로변형에 의하여 발생되는 루프의 단선오류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차량의 주행지시를 위한 도로표시선에 의하여 구분되는 도로에 매설되어서 차량의 이동상태를 검지하기 위한 루프검지기의 매설방법에 있어서,

   상기 루프검지기가 차량의 진행방향에 대하여 마름모형태로 설치되고, 상기 마름모형 루프검지기의 전후에 위치한 꼭지점중의 하나로부터 인출용 도선을 연결하여 차량검출신호를 인출하도록 구성됨을 특징으로 하는 차량검출용 루프감지기의 매설방법.
2. 제항에 있어서,

   상기 마름모형 루프검지기가 케이스에 의하여 포장되어서 도로표면상에 설치됨을 특징으로 하는 차량검출용 루프감지기의 매설방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 마름모형 루프감지기의 꼭지점으로부터 인출되는 신호인출도선을 인접한 루프감지기와 서로 다른 꼭지점으로부터 인출함으로서, 각 신호인출도선이 일정간격 이격되도록 연결하는 것을 특징으로 하는 차량검출용 루프감지기의 매설방법.
4. 차량이 주행하도록 도로표시선에 의하여 구분되는 도로면에 대하여 설치되어서 차량의 이동상태를 검지하기 위한 루프검지기를 포함하는 루프검출장치에 있어서,

   상기 루프검지기가 차량의 진행방향에 대하여 마름모형으로 배치되어서 차량의 진입, 이탈을 검출하는 것을 특징으로 하는 루프검출장치.