KR101468502B1 - 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템 - Google Patents

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KR101468502B1 KR1020130089994A KR20130089994A KR101468502B1 KR 101468502 B1 KR101468502 B1 KR 101468502B1 KR 1020130089994 A KR1020130089994 A KR 1020130089994A KR 20130089994 A KR20130089994 A KR 20130089994A KR 101468502 B1 KR101468502 B1 KR 101468502B1
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Abstract

본 발명은 다수의 차로(2a~2e)로 이루어진 차도(1)의 각 차로(2a~2e)에 각각 설치되어 통행하는 차량(4)의 답압을 감지하여 답압감지신호를 출력하는 답판센서(10); 상기 차도(1)의 상부 또는 측부에 설치되거나 차도(1) 지면에 매설되며, 통행하는 차량(4)을 스캔하여 스캔감지신호를 출력하는 차량감지수단(40); 및 상기 답판센서(10) 및 차량감지수단(40)과 신호연결되어 각 답압감지신호 및 스캔감지신호를 수신하며, 하나의 스캔감지신호를 기준으로 수신된 복수의 답압감지신호를 한 대의 단위 차량(4)에 의한 감지신호인 것으로 판단하여 상기 단위 차량(4)의 차종을 분류하는 제어모듈(50);을 포함하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류장치를 제공한다.

Description

다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템{A vehicle classification system using a treadle for vehicle driving in multi-lane}
본 발명은 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속도로와 같이 다수의 차로를 주행하는 각각의 차량을 답판을 이용하여 간편하게 차종을 분류함으로써 비용을 줄이면서도 요금징수를 보다 효과적으로 할 수 있는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템에 관한 것이다.
일반적으로 종래 유료도로 요금징수 시스템의 인력낭비 및 통행차량에 대한 체계적인 데이터의 전산화 구축의 어려움 등의 문제를 해결하기 위해 최근 차량의 윤거, 윤폭, 축수 등을 판별하는 답판센서가 많이 사용되고 있다.
이와 같은 답판센서는 차량의 진행방향에 대해 횡방향으로 연장된 답판에 내장되어 단일차로에 매설된다. 이때, 답판센서로부터 연장된 케이블을 차로의 측방으로 인출하여 톨게이트의 징수시스템과 연결함으로써, 차량이 답판을 지나가면 답판센서로부터 송출된 신호를 통해 차종을 판별하여 요금을 징수하게 된다.
그런데, 이와 같은 답판센서는 톨게이트와 같은 시설물이 구비된 단일차로에만 설치되어 차종을 판별하기 때문에, 톨게이트가 아닌 고속도로와 같이 시설물이 전혀 없는 다차로상에서는 차종을 판별할 수 없는 문제가 있다. 이에 따라, 다차로인 고속도로를 주행하는 차종을 판별할 수 없어 통행차량에 대한 데이터가 전산화되어 구축될 수 없는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 다차로상에서 차량이 옆차선을 침범하여 주행하는 경우에는 차종을 판별하는 것이 더욱 어려워지는 문제가 있다. 이와 같이 다차로상에서는 차종을 판별하는 것이 현실적으로 어려우므로, 다차로상에서는 요금을 징수할 수 없어서 요금징수를 위해서는 톨게이트와 같이 단일차로마다 요금징수장치가 개별적으로 설치될 수밖에 없다.
한국 등록특허공보 제10-0536053
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고속도로와 같이 다수의 차로를 주행하는 각각의 차량을 답판을 이용하여 효과적으로 판별하여 차종을 분류함으로써 요금징수를 보다 효과적으로 할 수 있는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 다수의 차로(2a~2e)로 이루어진 차도(1)의 각 차로(2a~2e)에 각각 설치되어 통행하는 차량(4)의 답압을 감지하여 답압감지신호를 출력하는 답판센서(10);
상기 차도(1)의 상부 또는 측부에 설치되거나 차도(1) 지면에 매설되며, 통행하는 차량(4)을 스캔하여 스캔감지신호를 출력하는 차량감지수단(40); 및
상기 답판센서(10) 및 차량감지수단(40)과 신호연결되어 각 답압감지신호 및 스캔감지신호를 수신하며, 하나의 스캔감지신호를 기준으로 수신된 복수의 답압감지신호를 한 대의 단위 차량(4)에 의한 감지신호인 것으로 판단하여 상기 단위 차량(4)의 차종을 분류하는 제어모듈(50);을 포함하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제어모듈(50)은 답판센서(10)와 차량감지수단(40)의 설치위치에 따라 발생되는 답압감지신호와 스캔감지신호의 시간차를 보상하여 단위 차량(4)의 차종을 분류하는 것을 특징으로 하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어모듈(50)은 서로 인접된 차로(2a~2e)에 설치된 두 개의 답판센서(10)에서 허용시간 이내에 각각 감지된 답판감지신호를 이용하여 두 개의 차로(2b,2c)를 걸쳐 주행하는 단일의 차량(4)의 차종을 판별하는 것을 특징으로 하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 각 답판(10)의 센서부(20)가 각 차로(2a~2e)에 정렬되도록 설치되며, 각 차로(2a~2e)에 설치된 답판(10)들의 센서부(20)가 도로의 횡방향을 따라 연속되어, 차량(4)에 의한 답압감지불능영역이 발생되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템이 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 다수의 차로(2a~2e)로 이루어진 차도(1)의 각 차로(2a~2e) 각각에 답압감지신호를 출력하는 답판센서(10)를 설치하고 각 차로(1)를 통행하는 차량(4)을 스캔하여 스캔감지신호를 출력하는 차량감지수단(40)을 설치하여, 상기 답압감지신호 및 스캔감지신호를 이용하여 단일 차량(4)의 차종을 보다 정확하게 판별할 수 있다. 이에 따라, 다수의 연속된 차로(2a~2e)를 서로 이격 분리시켜 톨게이트와 같은 시설물을 설치하지 않고도 요금징수 시스템을 통해 요금을 징수할 수 있어 비용을 절감하며 차량(4)이 정차하지 않으므로 교통정체를 예방할 수 있다. 아울러, 차량(4)의 속도 및 기타 정보를 수집하여 속도위반 등의 단속 및 운전자에게 교통정보를 줄 수도 있다.
그리고, 서로 인접된 차로(2a~2e)를 걸쳐 주행하는 차량(4)의 경우에도 허용시간 내에 답압감지신호가 생성되는지 여부에 따라 각 차로(2a~2e)를 주행하는 차량(4)의 수를 검출할 수 있으므로, 각 차량(4)의 제각각의 운행경로에 따라 발생되는 상기 차종분류시스템의 오류를 줄일 수 있어 시스템의 정밀성을 향상시킬 수 있다.
한편, 각 차로(2a~2e)의 답판센서(10)의 센서부(20)가 차도(1)의 횡방향을 따라 연속되도록 설치함으로써, 차량(4)의 바퀴(5)가 답판센서(10)를 답압하지 않게 되는 답압감지불능영역이 형성되지 않으므로 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있어 차종분류가 좀 더 정확하게 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템의 일실시예를 도시한 개략적인 사시도
도 2는 도 1에서 차량이 차도에 매설된 답판을 통과하는 상태를 보인 도면
도 3은 도 2에서 답판의 내부를 개략적으로 보인 도면
도 4는 도 2에서 두 차로의 각 답판을 통과하는 단일차량에 의한 답압신호 생성을 보인 도면
도 5는 도 1에서 답판센서와 차량감지수단에서 생성된 신호의 상호관계를 보인 도면
도 6은 도 1의 시스템의 작동과정을 보인 블록도
도 7은 도 6에서 제어모듈의 세부구성을 보인 블록도
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템은 다수의 차로(2a~2e)로 이루어진 차도(1)에 설치되어 각 차로(2a~2e)를 주행하는 차량(4)의 차종을 저비용으로 보다 정확하게 판별하여 무정차 상태로 요금을 징수함으로써 교통정체를 획기적으로 줄일 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 시스템은 상기 각 차로(2a~2e)에 설치되어 차량(4)의 답압을 감지하여 답압감지신호를 출력하는 다수의 답판센서(10)와, 차도(1)의 상방에 설치되어 차량(4)을 스캔하여 스캔감지신호를 출력하는 차량감지수단(40)과, 상기 답압감지신호 및 스캔감지신호를 통해 각 차로(2a~2e)를 통행하는 차량(4)의 차종을 판별하는 제어모듈(50)을 포함하여 구성된다.
상기 답판센서(10)는 차로(2a~2e)의 폭방향 즉, 차량(4)의 진행방향에 대해 횡방향을 따라 연장 설치되며, 차량(4)에 의한 답압을 감지하는 센서부(20)와, 이 센서부(20)에서 감지된 제1신호를 송출하는 신호송출부(30)가 횡방향을 따라 구비된다. 이때, 센서부(20)는 도 3과 같이 횡방향을 따라 설치된 다수의 접점부재(21)가 전후로 이격 배치되며, 각 접점부재(21)는 다수의 접점(22)이 횡방향을 따라 이격 배치된 형태로 이루어진다.
그리고, 차량(4)에 의해 접점(22)이 눌려 답압감지신호가 생성되는 방식 및 생성된 답압감지신호를 이용하여 차량(4)의 윤폭 및 윤거를 측정하는 방식은 특허 제10-0536053호에서와 같은 방식으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 신호송출부(30)는 센서부(20)에서 생성된 답압감지신호를 제어모듈(50)로 송출하는데, 신호송출부(30)와 제어모듈(50)간의 신호 송수신은 유선 및 무선방식이 사용될 수 있지만, 차도(1)상에 케이블을 매설하는 등 별도의 시설물을 설치할 필요가 없는 무선방식이 사용됨이 바람직하다.
이와 같이 구성된 답판센서(10)는 각 차로(2a~2e)에 하나씩 설치되는데, 각 답판센서(10)의 센서부(20)들이 차도(1)의 횡방향을 따라 연속되도록 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 서로 인접된 차로(2a~2e)에 각각 설치된 두 개의 답판센서(10)가 차도(1)의 전후로 배치됨으로써 각 답판센서(10)의 센서부(20)들이 횡방향으로 연속될 수 있으며, 도시된 실시예에서는 서로 인접된 다수의 답판센서(10)들이 지그재그 형태로 차도(1)에 설치된 것을 예시하였으나, 이와 같은 형태로 설치된 것에 국한되지 않고 설치형태는 다양하게 이루어질 수 있다.
이에 따라, 차량(4)에 의한 답압감지불능영역이 발생되는 것이 방지되므로 차량(4)이 답판센서(10)를 회피하여 통과하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 답판을 이용한 차종분류시스템의 오류를 줄일 수 있으므로 보다 정확한 데이터를 산출할 수 있다.
상기 차량감지수단(40)은 차량(4)에 반사되는 반사형 광센서로 구성되어 답판센서(10)를 통과하거나 또는 통과할 차량(4)을 스캔하여 스캔감지신호를 출력하며, 출력된 스캔감지신호를 제어모듈(50)로 송출한다.
특히, 보통의 차량(4)과 달리 앞바퀴와 뒷바퀴 사이에 다수의 바퀴가 전후로 배치된 대형 트레일러와 같은 특수차량의 경우 통상 단일 차량으로 판단되는 허용시간을 초과해서도 답판센서(10)를 답압하게 되므로, 답판센서(10)의 센서부(20)의 답압감지신호만으로는 서로 다른 차량(4)으로 감지하게 될 수 있는 오류가 발생되는데, 상기 차량감지수단(40)은 차량(4) 전체를 직접 스캔하므로 이와 같은 오류를 해결한다.
이와 같은 차량감지수단(40)은 도시된 실시예에서 다수의 광센서가 갠트리(3)의 수평부위이며 각 차로(2a~2e)의 직상방에 각각 설치된 것을 예시하였으나, 경우에 따라 차량감지수단(40)이 답판센서(10)의 직상방보다 전방 또는 후방에 설치될 수도 있다. 또한, 차량감지수단(40)은 차도(1)의 측방에 구비되거나 또는 각 차로(2a~2e)에 매입 설치될 수 있다. 한편, 차량감지수단(40)은 상기 광센서 이외에 레이저나 초음파 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
상기 제어모듈(50)은 각 차로(2a~2e)에 설치된 답판센서(10)들의 신호송출부(30)에서 송출된 답압감지신호 및 차량감지수단(40)에서 송출된 스캔감지신호를 수신하는 무선수신부(51)와, 수신된 답압감지신호를 이용하여 연산처리하는 데이터연산부(52)와, 연산된 데이터 또는 스캔감지신호를 이용하여 차량(4)의 수를 카운트하는 차량수검출부(53)와, 연산된 데이터 또는 스캔감지신호를 이용하여 주행속도를 검출하는 주행속도검출부(54)와, 연산된 데이터 및 스캔감지신호를 이용하여 차종을 판별하는 차종검출부(55)를 포함하여 구성된다.
상기 무선수신부(51)는 전술한 바와 같이 답판(10)의 신호송출부(30)로부터 무선방식으로 답압감지신호를 수신한다. 그리고, 차량감지수단(40)으로부터 스캔감지신호도 무선방식으로 수신할 수 있다.
상기 데이터연산부(52)는 수신된 답압감지신호를 이용하여 접점(22)간의 거리를 연산하며, 이에 따라 차량(4)의 윤폭을 알 수 있다. 또한, 수신된 스캔감지신호 및 답압감지신호를 이용하여 단일 차량(4)의 앞바퀴와 뒷바퀴가 답판(10)을 답압할 때 센서부(20)에서 생성된 답압감지신호의 시간차 및 차량(4)의 속도를 연산하며, 이에 따라 차량(4)의 윤거를 알 수 있다. 한편, 경우에 따라 차량감지수단(40)에 의한 스캔감지신호를 통해 차량(4)의 폭과 전장을 알 수 있으며, 이를 통해 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 윤폭과 윤거를 산출할 수도 있다.
상기 차량수검출부(53)는 감지수단(40)의 스캔감지신호를 통해 각 차로(2a~2e)를 통행하는 차량(4)의 수를 산출하며, 이에 따라 차도(1)의 교통상황을 파악할 수 있다. 경우에 따라, 각 차로(2a~2e)에 새로운 답판센서(10)를 이격 설치하여 설정된 시간차를 이용하여 차량(4)의 수를 산출할 수도 있다.
상기 주행속도검출부(54)는 차량(4)의 속도를 감지하는 것으로, 상기 데이터연산부(52)에서 산출되는 답판센서(10)의 접접부재(21)간의 간격과 각 접점부재(21)에서 생성된 답압감지신호의 시간차 등을 이용하여 차량(4)의 주행속도를 산출한다.
상기 차종검출부(55)는 차량감지수단(40)에서 발생된 하나의 스캔감지신호를 기준으로 이때 답판센서(10)에서 발생되는 복수의 답압감지신호를 한 대의 단위 차량(4)에 의한 감지신호인 것으로 판단하여 차량(4)의 차종을 판별한다.
즉, 도 5에서와 같이, 하나의 차량(4)이 차량감지수단(40)에 의해 일정시간(t1,t2)동안 감지되어 하나의 스캔감지신호를 발생하게 되며, 상기 일정시간(t1,t2)동안 차량(4)이 답판센서(10)를 통과함에 따라 적어도 둘 이상의 답압감지신호가 발생하게 된다. 이에 따라, 하나의 스캔감지신호가 지속되는 동안 생성된 답압감지신호는 동일 차량(4)에 의한 감지신호로 판단한다. 도 5에서 시간 t1동안에는 3개의 바퀴가 전후로 배치된 차량이 통행하고 시간 t2동안에는 2개의 바퀴가 전후로 배치된 차량이 통행한 것임을 알 수 있다.
이때, 차량감지수단(40)이 답판센서(10)의 직상방보다 전방 또는 후방에 위치될 경우, 스캔감지신호와 답압감지신호간에 시간차가 발생되는데 제어모듈(50)은 이 시간차를 보상하여 상기와 같은 판단을 하게 된다.
이와 같이 단위 차량(4)별로 생성된 일정 수의 답압감지신호들은 데이터연산부(52)에서 차량(4)의 윤폭과 윤거가 산출되며, 이에 따라 미리 차종별로 윤폭과 윤거가 설정된 기준데이터와 비교하여 차량(4)의 차종을 검출한다.
한편, 도 2의 왼쪽의 단일 차량(4)이 단일의 답판센서(10)를 통과할 때 즉, 좌우 바퀴(5)가 단일 답판센서(10)를 답압할 때, 센서부(20)의 좌우 접점(22)에 동시에 답압감지신호가 생성된다. 제어모듈(50)에서는 이와 같은 답압감지신호 및 차량감지수단(40)으로부터 수신된 스캔감지신호를 이용하여 동일차량으로 판단한다. 그리고, 상기와 같은 방식으로 차량(4)의 주행속도, 차륜폭(L1), 윤거를 산출하여 차종을 판별하게 된다.
다만, 도 2의 오른쪽의 단일 차량(4)이 서로 인접된 두 개의 답판센서(10)를 통과할 때에는 답판센서(10)의 답압감지신호 및 차량감지수단(40)의 스캔감지신호에 오류가 발생될 수 있다. 즉, 단일 차량(4)이 서로 인접된 두 개의 답판(10)을 통과할 때, 차량(4)의 일측 바퀴(5)에 의해 생성된 일측 답판(10)의 답압감지신호와 타측 바퀴(5)에 의해 생성된 타측 답판센서(10)의 답압감지신호간의 시간차가 발생하므로, 서로 다른 차량(4)에 의한 답압감지신호로 인식될 수 있다. 또한, 각 차로(2a~2e)에 설치된 차량감지수단(40)에서 단일 차량(4)을 모두 스캔할 수 있어 서로 다른 차량(4)으로 인식될 수 있다.
이와 같은 문제는 제어모듈(50)의 차량수검출부(53)가 상기 답압감지신호간의 시간차가 동일 차량(4)이 이동할 수 있는 허용시간 이내인지 여부에 따라, 허용시간이내이면 동일 차량(4)으로 판단하고 허용시간을 초과하면 별개의 차량(4)으로 판단함으로써 해결된다.
또한, 상기 차종검출부(55)는 각 답판센서(10)의 각 접점(22)을 위치에 따라 기준데이터를 미리 설정함으로써, 서로 인접된 두 개의 답판센서(10)에서 감지된 답압감지신호를 생성하는 각 접점(22)의 기준데이터를 합산하는 등의 연산을 통해 차량(4)의 차륜폭(L2)을 산출하게 된다.
예를 들면, 도 4에서와 같이 좌측 답판센서(10)의 답압감지신호를 생성하는 접점(22)의 위치가 40개 중에 16번째이고 우측 답판센서(10)의 답압감지신호를 생성하는 접점(22)의 위치가 40개 중에 16번째인 경우, 서로 인접된 두 개의 답판센서(10)이 횡방향으로 80개의 접점(22)이 연속적으로 배치되므로 각 접점(22)간의 거리는 24+16=40이 되며, 차종별로 저장된 데이터와 비교하여 차량(4)의 차륜폭(L2)을 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 차량(4)의 차륜폭(L2)과 상기한 방식으로 산출된 윤거를 통해 미리 설정된 기준데이터를 이용하여 차량(4)의 차종을 판별하게 된다.
이와 같이 구성된 제어모듈(50)에서 산출된 각종 데이터를 유료도로의 요금징수 및 속도위반의 범칙금부과 등을 위해 설치된 외부의 데이터수용부(60)로 송출한다.
이와 같이 제어모듈(50)에서 차량(4)의 차종을 판별할 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템을 요금징수 시스템과 연계하면 유료도로에서 차종별로 선불 및 후불방식으로 요금을 징수할 수 있다. 이때, 답판센서(10) 이외에 차량감지수단(40)을 구비하여 답판센서(10)만으로 트레일러 등과 같이 바퀴가 많고 길이가 긴 차량(4)에 대한 차종 판별의 오판을 방지할 수 있어 더욱 정확한 차종판별을 통해 요금징수를 할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 제어모듈(50)이 답판센서(10)와 무선송수신 방식으로 답압신호를 수신할 수 있으므로, 제어모듈(50) 및 요금징수를 위한 장치를 차도(1)의 외측에 설치함에 따라 차량(4)이 무정차 상태로 요금을 징수할 수 있기 때문에, 톨게이트와 같은 시설물의 설치가 불필요하여 비용이 절감될 뿐만 아니라 교통정체를 획기적으로 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1 : 차도 2a~2e : 차로
3 : 갠트리 4 : 차량
10 : 답판센서 40 : 차량감지수단
50 : 제어모듈

Claims (4)

  1. 다수의 차로(2a~2e)로 이루어진 차도(1)의 각 차로(2a~2e)에 각각 설치되어 통행하는 차량(4)의 답압을 감지하여 답압감지신호를 출력하는 답판센서(10);
    상기 차도(1)의 상부 또는 측부에 설치되거나 차도(1) 지면에 매설되며, 통행하는 차량(4)을 스캔하여 스캔감지신호를 출력하는 차량감지수단(40); 및
    상기 답판센서(10) 및 차량감지수단(40)과 신호연결되어 각 답압감지신호 및 스캔감지신호를 수신하며, 하나의 스캔감지신호를 기준으로 수신된 복수의 답압감지신호를 한 대의 단위 차량(4)에 의한 감지신호인 것으로 판단하여 상기 단위 차량(4)의 차종을 분류하되, 서로 인접된 차로(2a~2e)에 설치된 두 개의 답판센서(10)에서 허용시간 이내에 각각 감지된 답판감지신호를 이용하여 두 개의 차로(2b,2c)를 걸쳐 주행하는 단일 차량(4)의 차종을 판별하는 제어모듈(50);을 포함하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어모듈(50)은 답판센서(10)와 차량감지수단(40)의 설치위치에 따라 발생되는 답압감지신호와 스캔감지신호의 시간차를 보상하여 단위 차량(4)의 차종을 분류하는 것을 특징으로 하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 답판(10)의 센서부(20)가 각 차로(2a~2e)에 정렬되도록 설치되며, 각 차로(2a~2e)에 설치된 답판(10)들의 센서부(20)가 도로의 횡방향을 따라 연속되어, 차량(4)에 의한 답압감지불능영역이 발생되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 다차로상의 답판을 이용한 차종분류시스템.
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