KR101632406B1 - 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템 - Google Patents

매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템 Download PDF

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오주삼
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Abstract

본 발명의 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템은, 운행 중인 차량의 교통 파라미터를 감지하기 위해, 도로의 지면 하부에 일정 간격을 두고 차례로 설치된 제1 피에조 센서(111), 루프 센서(113) 및 제2 피에조 센서(112)를 구비하는 차량 검출부(110); 상기 제1 피에조 센서(111), 상기 루프 센서(113) 또는 상기 제2 피에조 센서(112)의 고장 유무를 판단하고, 센서들의 고장유형을 판단하는 고장유형 판단부(130); 상기 고장유형에 따라 운행 중인 차량의 교통 파라미터를 산출하는 교통변수 산출부(140); 및 상기 차량 검출부(110), 상기 고장유형 판단부(130) 및 상기 교통변수 산출부(140)를 제어하는 제어부(150)를 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템{THE CALCULATION SYSTEM OF TRAFFIC PARAMETER BY ACTUATED SENSOR SIGNAL UISING BURIED AVC EQUIPMENT}
본 발명은 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반국도에 이미 설치되어 있는 AVC(Automatic Vehicle Classification) 장비의 고장유형별(이를테면, 제1 피에조 센서, 루프 센서, 제2 피에조 센서의 고장유형별)로 수집되는 센서신호에 감응하여 교통 파라미터 중 교통량과 차량의 통행속도를 산출하는, 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템에 관한 것이다.
기존 도로의 효율적인 운영, 관리 및 신설 도로의 계획, 설계에 중요한 기초자료가 되는 교통량정보(이를테면, 총 교통량, 차종별 교통량, 속도 등)를 수집하기 위하여, 국토교통부에서는 전국의 도로들을 대상으로 매년 교통량조사를 수행하고 있다.
한편 교통량조사를 수행하는 지점들 중 지속적인 조사(이를테면, 365일 연속조사)가 필요한 지점들에는 자동으로 교통량정보를 수집하는 장비인 AVC(Automatic Vehicle Classification) 장비를 설치하여 운영 중에 있다.
AVC 장비는 피에조 센서와 루프 센서를 도로에 매설하는 차량검지기로서, 피에조 센서는 차량의 축을 검지하고, 루프 센서는 차량의 유무를 검지하는데 사용되고 있다.
하지만 종래의 AVC(Automatic Vehicle Classification) 장비는 아래와 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 AVC 장비는 검지기의 시공 시 차로의 폐쇄가 필요하고, 이로 인해 도로의 정체가 발생 및 기타 사회적 비용이 발생하는 문제점이 있었다.
둘째, 종래의 AVC 장비는 검지기의 운영 중에 도로의 파손, 포장 체의 소성변형, 도로에 매설하는 다른 공사들로 인하여 매설된 센서들에 파손이 발생하는 문제점이 있었다.
셋째, 종래의 AVC 장비는 차로 당 설치되는 3개 센서(피에조 센서 2개, 루프 센서 1개) 중 어느 하나라도 고장으로 인하여 신호가 수집되지 않는 경우, 해당 차로의 속도, 교통량 등 교통관련 자료를 일체 수집 할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0055621호
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적인 과제는, 현재의 AVC 장비에서 일부 센서가 고장 난 경우 해당 차로 즉 고장 난 센서가 설치된 차로의 교통량정보 일체를 수집할 수 없는 문제점을 해결하는데 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적인 과제는, 도로에 일정 간격을 두고 차례로 매설된 센서들(이를테면, 제1 피에조 센서, 루프 센서, 제2 피에조 센서)의 고장유형을 판단하고, 고장유형에 따라 나머지 정상 센서들을 활용하여 해당지점의 교통 파라미터(이를테면, 교통량과 차량의 속도)를 산출하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템은, 운행 중인 차량의 교통 파라미터를 감지하기 위해, 도로의 지면 하부에 일정 간격을 두고 차례로 설치된 제1 피에조 센서(111), 루프 센서(113) 및 제2 피에조 센서(112)를 구비하는 차량 검출부(110); 상기 제1 피에조 센서(111), 상기 루프 센서(113) 또는 상기 제2 피에조 센서(112)의 고장 유무를 판단하고, 센서들의 고장유형을 판단하는 고장유형 판단부(130); 상기 고장유형에 따라 운행 중인 차량의 교통 파라미터를 산출하는 교통변수 산출부(140); 및 상기 차량 검출부(110), 상기 고장유형 판단부(130) 및 상기 교통변수 산출부(140)를 제어하는 제어부(150)를 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 매설된 센서의 일부가 고장 난 경우에도 남은 정상센서를 활용하여 교통량 및 속도를 산출함으로 보다 효율적으로 AVC 장비를 활용할 수 있을 뿐 만 아니라, 보수공사의 횟수 감소로 인한 비용절감, 교통 혼잡 예방 등의 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서가 고장난 경우 평균 앞내민 길이 값을 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서가 고장난 경우 1-2축 평균축거와 평균 앞내민 길이 값을 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서가 고장난 경우 평균 차량길이 값을 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예로, 루프 센서가 고장난 경우 2개의 피에조 센서를 활용하여 속도 산출을 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예로, 루프 센서가 고장난 경우 2개의 피에조 센서를 활용하여 교통량 산출을 수행하는 순서도를 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서 및 루프 센서가 고장난 경우 나머지 1개의 피에조 센서를 활용하여 속도 산출을 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서 및 루프 센서가 고장난 경우 나머지 1개의 피에조 센서를 활용하여 교통량 산출을 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로, 2개의 피에조 센서가 고장난 경우 루프 센서를 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템(100)은, 차량 검출부(110), 데이터 수집부(120), 고장유형 판단부(130), 교통변수 산출부(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성된다.
차량 검출부(110)는 운행 중인 차량의 속도 및 차량 종류 등의 교통 파라미터를 산출하기 위한 매설형 차량검지기(Automated Vehicle Classification, AVC)로, 도로의 지면 하부에 설치되어 운행 중인 차량의 운행 상태를 감지하는 제1 피에조 센서(111), 제2 피에조 센서(112) 및 루프 센서(113)를 포함하며,
제1, 제2 피에조 센서(111, 112)는 루프 센서(113)를 사이에 두고 설치되는데, 이 경우 제1, 제2 피에조 센서(111, 112)는 운행 중인 차량을 감지하여 차량의 속도, 축수 계수, 축간 거리 등의 교통 파라미터를 산출하도록 해주고, 루프 센서(113)는 운행 중인 차량을 감지하여 차량의 존재 유무의 판단, 차량의 길이, 교통량 등의 교통 파라미터를 산출하도록 해준다.
데이터 수집부(120)는 차량 검출부(110)의 제1 피에조 센서(111), 제2 피에조 센서(112) 및 루프 센서(113)가 감지한 각각의 교통 파라미터 데이터 들을 수집한다.
여기서 교통파라미터 데이터 들은 이를테면, 제1 피에조 센서(111)가 감지한 차량의 앞 바퀴가 Piezo 1 센서를 접촉한 시각(t1,1)과 차량의 뒷 바퀴가 Piezo 1 센서를 접촉한 시각(t1,2), 제2 피에조 센서(112)가 감지한 차량의 앞 바퀴가 Piezo 2 센서를 접촉한 시각(t2,1)과 차량의 뒷 바퀴가 Piezo 2 센서를 접촉한 시각(t2,2), 루프 센서(113)가 차량의 앞 범퍼를 감지한 시각(t3,on)과 차량의 뒷 범퍼를 감지한 시각(t3,off) 등을 포함할 수 있다.
고장유형 판단부(130)는 제1 피에조 센서(111), 제2 피에조 센서(112) 또는 루프 센서(113)의 고장 유무를 판단하여, 고장 유형에 따라 교통변수 산출부(140)로 하여금 각각의 운행중인 차량에 대한 교통 파라미터를 산출할 수 있도록 해준다.
이 경우 센서들의 고장 유형은 피에조(Piezo) 센서 1개가 고장 난 경우(고장유형1), 루프(Loop) 센서 1개가 고장난 경우(고장유형2), 피에조(Piezo) 센서 1개와 루프(Loop) 센서가 고장난 경우(고장유형3), 피에조(Piezo) 센서 2개 모두가 고장난 경우(고장유형4)로 분류할 수 있으며, 각각의 고장 유형에 따른 교통 파라미터를 산출방법에 대해서는 도 2a ~ 도5에서 후술한다.
교통변수 산출부(140)는 고장유형 판단부(130)에서 제공한 센서들의 고장 유형에 따라 운행 중인 차량들의 교통 파라미터를 산출한다.
제어부(150)는 차량 검출부(110), 데이터 수집부(120), 고장유형 판단부(130) 및 교통변수 산출부(140)를 제어한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서가 고장난 경우 평균 앞내민 길이 값을 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 2a를 참조하면, 고장유형1은 제1 피에조 센서(111)만 고장이 있고, 제2 피에조 센서(112) 및 루프 센서(113)는 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 평균 앞내민 길이 값을 활용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
우선, 정상작동 중인 루프 센서(113)와 제2 피에조 센서(112)를 통해서 획득되는 시간 즉 Ta(t2 ,1 - t3 , on)는 차량의 앞 범퍼가 루프 센서(113)를 접촉한 시각(t3 , on)에서 차량의 첫 축이 제2 피에조 센서(112)를 접촉한 시각(t2 ,1)을 뺀 값으로 주어지며, 이는 차량의 앞 범퍼가 루프 센서(113)에서 검지된 이후 차량의
첫 축이 마지막에 설치된 제2 피에조 센서(112)를 접촉한 시간과의 차이를 의미한다.
이 경우 차량이 이동한 거리(d) = B + A + FH 주어지며, 이 경우 B는 루프 센서(113)의 폭의 길이, A는 루프 센서(113)와 제2 피에조 센서(112)와의 설치간격, FH는 차량의 앞 범퍼에서 첫 축까지의 길이로 소위'앞 내민 길이'라 불린다.
따라서, 평균 앞 내민 길이를 사용한 차량의 속도(Vf1)는 아래의 수학식1로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00001
여기서,
Figure 112014123325724-pat00002
는 평균 앞 내민 길이 값으로, 차량의 첫 번째 축으로부터 앞 범퍼까지의 거리에 대한 평균값을 의미한다.
이 경우, 수학식1을 사용하여 차량의 속도를 산출하기 위해서는 차량의 축수 별로 평균 앞 내민 길이를 사전에 산출해 두어야 한다.
한편 이 방법으로 차량의 속도를 산출할 때 실제와 오차가 발생하는데, 이는 센서를 통과한 차량의 실제 앞 내민 길이 값(FH)을 사용하지 않고, 평균 앞 내민 길이 값(
Figure 112014123325724-pat00003
)을 사용하는 데서 비롯되며, 이 경우 차량의 속도 오차는 하기 수학식2로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00004
도 2b는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서가 고장난 경우 1-2축 평균축거와 평균 앞내민 길이 값을 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 2b를 참조하면, 고장유형1은 제1 피에조 센서(111)만 고장이 있고, 제2 피에조 센서(112) 및 루프 센서(113)는 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 1-2축 평균축거와 평균 앞내민 길이 값을 활용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
우선, 정상작동 중인 루프 센서(113)와 제2 피에조 센서(112)를 통해서 획득되는 시간 즉 Tb(t2 ,2 - t3 , on)는 차량의 앞 범퍼가 루프 센서(113)를 접촉한 시각(t3 , on)에서 차량의 뒷 바퀴가 제2 피에조 센서(112)를 접촉한 시각(t2 ,2)을 뺀 값으로 주어진다.
이 경우 차량이 이동한 거리(d) = B + A + 1-2축 축거의 평균값(
Figure 112014123325724-pat00005
) +
Figure 112014123325724-pat00006
로 주어진다.
따라서, 1-2축 평균 축거와 평균 앞 내민 길이 값을 활용한 차량의 속도(Vf2)는 하기 수학식3으로 표현된다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서가 고장난 경우 평균 차량길이 값을 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 2c를 참조하면, 고장유형1은 제1 피에조 센서(111)만 고장이 있고, 제2 피에조 센서(112) 및 루프 센서(113)는 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 평균 차량길이 값을 활용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
우선, 차량이 이동한 시간(tloop)은 루프 센서(113)가 차량의 뒷 범퍼를 감지한 시각(t3,off)에서 루프 센서(113)가 차량의 앞 범퍼를 감지한 시각(t3,on)을 뺀 값으로 주어진다.
이 경우 차량이 이동한 거리(d) = B + 평균 차량길이(
Figure 112014123325724-pat00008
)로 주어진다.
따라서, 평균 차량 길이를 활용한 차량의 속도(Vf3)는 하기 수학식4로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00009
따라서, 최종 차량의 속도(
Figure 112014123325724-pat00010
)는 수학식1, 3, 4에서 각각 산출한 '평균 앞 내민 길이를 사용한 Vf1', '1-2축 평균 축거와 평균 앞 내민 길이 값을 활용한 Vf2'및 '평균 차량 길이를 활용한 Vf3'의 평균 속도 값으로 정해지며, 아래의 수학식5로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00011
한편, 상기 고장유형1은 루프 센서(113)가 정상적으로 작동하는 경우로, 차량의 분류 등에 따른 교통량 산출은 루프 센서(113)의 작동(ON 또는 OFF) 횟수를 체크함으로 이루어진다.
또한 고장유형1에서 제2 피에조 센서(112)만 고장이 있고, 제1 피에조 센서(111) 및 루프 센서(113)는 정상적으로 작동하는 경우, 제1 피에조 센서(111)만 고장 난 경우에 비해 통과하는 차량이 접촉하는 센서의 순서만 다를 뿐 수집되는 자료들은 동일하기 때문에, 앞의 도 2a ~ 도 2c에서 설명한 방법을 동일하게 유추하여 차량의 이동속도 및 교통량을 산출할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예로, 루프 센서가 고장난 경우 2개의 피에조 센서를 활용하여 속도 산출을 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 3a를 참조하면, 고장유형2는 루프 센서(113)만 고장이 있고, 제1 피에조 센서(111) 및 제2 피에조 센서(112)는 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 차량의 첫 번째 축 및 두 번째 축을 이용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
우선 첫 번째 축을 이용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
도 3a에 도시된 바대로, 통과하는 2축 차량의 첫 번째 축은 우선 제1 피에조 센서(111)와 접촉하고, 일정시간이 경과한 후에 제2 피에조 센서(112)와 접촉한다.
이 경우 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112)가 차량의 첫 번째 축을 검지한 시각은 첫 번째 축 주행궤적(X1)을 추적하면, 각각 t1,1과 t2,1 이며, 이 시각들의 차는 2축 차량이 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112)를 통행한 시간이 된다.
따라서, 상기 시각들의 차이와 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112) 사이의 거리(Lp)를 활용하면, 첫 번째 축을 이용한 차량의 속도(V1)는 아래의 수학식6으로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00012
다음으로, 두 번째 축을 이용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
도 3a에 도시된 바대로, 통과하는 2축 차량의 두 번째 축은 우선 제1 피에조 센서(111)와 접촉하고, 일정시간이 경과한 후에 제2 피에조 센서(112)와 접촉한다.
이 경우 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112)가 차량의 두 번째 축을 검지한 시각은 두 번째 축 주행궤적(X2)을 추적하면, 각각 t1,2과 t2,2 이며, 이 시각들의 차는 2축 차량이 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112)를 통행한 시간이 된다.
따라서, 상기 시각들의 차이와 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112) 사이의 거리(Lp)를 활용하면, 두 번째 축을 이용한 차량의 속도(V2)는 아래의 수학식7로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00013
한편, 실제로 차량들의 속도 변화에는 일정한 수준의 통행거리가 보장되어야 하지만, AVC 장비 내 통행거리(이를테면, 피에조 센서 설치간격 = 3m 정도)는 매우 짧은 수준이여서 해당 거리를 통행하는 동안의 속도변화는 아주 미미한 수준이다.
따라서 AVC 장비를 통과하는 차량들은 장비를 통과하는 동안에는 등속도로 통행한다고 간주할 수 있으므로, 2축 차량의 어느 축을 이용하여 차량의 속도를 산출하여도 동일한 속도 값(V1 = V2)을 얻을 수 있다고 볼 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예로, 루프 센서가 고장난 경우 2개의 피에조 센서를 활용하여 교통량 산출을 수행하는 순서도를 나타낸 것이다.
이하 도 3b를 참조하여, 고장유형2 즉 루프 센서(113)만 고장이 있고, 제1 피에조 센서(111) 및 제2 피에조 센서(112)는 정상적으로 작동하는 경우, 2개의 피에조 센서(111, 112)를 활용하여 교통량을 산출하는 방법을 설명한다.
우선, 운행 중인 차량의 축별 이동속도 값을 산출하는 제1 과정(S10)을 갖는다.
이 경우 n번째 축을 이용한 차량의 속도(Vn)는 상기 수학식6, 7을 유추하면, 아래의 수학식8로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00014
다음단계로, 산출된 n축의 속도(Vn)가 (n-1)축의 속도(Vn-1)와 동일한 지 여부를 판단하는 제2 과정(S20)을 갖는다.
만일 제2 과정(S20)에서 산출된 n축의 속도(Vn)가 (n-1)축의 속도(Vn-1)와 동일하지 않다고 판단한 경우(아니오), 제1 단계 차량구분 실시를 실행하여 감지된 차량들을 서로 다른 차량으로 분류하는 제3 과정(S30)을 갖는다.
만일 제2 과정(S20)에서 산출된 n축의 속도가 (n-1)축의 속도와 동일하다고 판단한 경우(예), 계속해서 축거의 크기가 최대축거 이하인지를 판단하는 제4 과정(S40)을 갖는다.
이 경우 n축 및 (n-1)축에 대한, 두 축 사이의 거리를 의미하는 축거는 각각 하기 수학식9 및 수학식10으로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00015

Figure 112014123325724-pat00016
만일 제4 과정(S40)에서 산출된 축거가 최대축거 이하가 아니라고 판단한 경우(아니오), 제2 단계 차량구분 실시를 실행하여 감지된 차량들을 서로 다른 차량으로 분류하는 제5 과정(S50)을 갖는다.
만일 제4 과정(S40)에서 산출된 축거가 최대축거 이하라고 판단한 경우(예), 계속해서 해당 차량의 축수 값을 1만큼 누적시켜 연산하는 제6 과정(S60)을 갖는다.
다음단계로, 누적된 축수값이 기준값 보다 작은지를 판단하는 제7 과정(S70)을 갖는다.
이 경우 기준값은 미리 설정되는 값으로, 이를테면 교통량조사에서 사용하는 12종 차종분류를 기준으로 보았을 때, 단일 차량의 최대 축수 값은 6개이므로, 기준값은 7로 설정된다.
만일 제7 과정(S70)에서 누적된 축수값이 기준값(이를테면, 7) 보다 작지 않다고 판단한 경우(아니오), 제3 단계 차량구분 실시를 실행하여 감지된 차량들을 서로 다른 차량으로 분류하는 제8 과정(S80)을 갖는다.
이 경우 누적된 축수값이 7이 나오는 시점에서 7번째 축은 다른 차량의 첫 번째 축으로 간주하고, 6번째 축의 차량과 7번째 축의 차량은 서로 다른 차량임을 판단한다.
만일 제7 과정(S70)에서 누적된 축수값이 기준값(이를테면, 7) 보다 작다고 판단한 경우(예), 마지막 과정인 해당 축들을 단일 차량의 축으로 판단하는 제9 과정(S90)을 갖는다.
이하 고장유형2 즉 일반적으로 교통량을 산출하기 위해 사용되는 루프 센서(113)가 고장 난 경우, 제1 피에조 센서(111) 또는 제2 피에조 센서(112)를 이용하여 차량의 구분 즉 교통량을 산출하는 상기 제1 과정(S10) ~ 제9 과정(S90)에 대해 요약 정리한다.
첫째, 차량의 구분은 속도 값(S20), 축거(S40), 축수(S70)의 값을 기준으로 실행된다.
둘째, 구체적인 차량 구분 방법으로, 산출된 속도 값들 중 연속으로 동일한 속도를 가지는 축들은 동일한 차량의 축으로 판정하며, 다른 속도 값을 가지는 축은 다른 차량으로 판정한다. (S20, S30)
셋째, 축에서 산출된 속도가 동일하다고 하더라도, 속도 값에서 산출되는 축거가 최대축거 이상이면 다른 차량으로 판정하며, 이 경우 최대축거 값은 가변 축 차량을 고려하여 제원조사가 미리 이루어 져야한다. (S40, S50)
넷째, 축에서 산출된 속도가 동일하다고 하더라도 누적된 축수 값이 기준값(7)이 되는 시점부터 다른 차량으로 판정한다. (S70, S80)
도 4a는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서 및 루프 센서가 고장난 경우 나머지 1개의 피에조 센서를 활용하여 속도 산출을 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 4a를 참조하면, 고장유형3은 1개의 피에조 센서와 루프 센서(113)가 고장이 있고, 나머지 1개의 피에조 센서가 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 정상 작동 중인 1개의 피에조 센서를 활용하여 속도를 산출 하는 과정을 설명한다.
우선 제1 피에조 센서(111)가 정상 작동한다고 가정하고, 제1 피에조 센서(111)에서 1축을 검지한 시각을 t1,1 이라 하고, 2축을 검지한 시각을 t1,2 라고 하면, 통행시간은 t1 ,2 - t1 ,1 이 된다.
이 때 통행한 거리는 1축과 2축 간의 거리인 1축-2축 사이의 거리인 축거가 되므로, 차량의 속도는 아래의 수학식11로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00017
한편 수학식11을 사용하여 속도를 산출하기 위해서는 축거를 알고 있어야 하지만, 피에조 센서 하나만 정상인 AVC 장비로는 축거를 산출 할 수 없으므로, 사전에 차량들의 제원조사를 통하여 평균 축거를 사용하여 차량의 속도를 추정하여야 한다.
이 방법을 사용하여 산출하는 속도 값의 오차는 차량들의 실체 축거 값 대신에 평균 축거를 사용함으로 발생하는 것이며, 이 경우 차량의 속도(V)는 아래의 수학식12로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00018
도 4b는 본 발명의 일 실시예로, 1개의 피에조 센서 및 루프 센서가 고장난 경우 나머지 1개의 피에조 센서를 활용하여 교통량 산출을 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 4b를 참조하면, 고장유형3은 1개의 피에조 센서와 루프 센서(113)가 고장이 있고, 나머지 1개의 피에조 센서가 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 정상 작동 중인 1개의 피에조 센서를 활용하여 교통량을 산출 하는 과정을 설명한다.
도 4b에 도시한 바대로, 2축 차량 2대와 5축 차량 1대가 차례대로 1개의 피에조 센서를 향해 통행하는 경우로, 교통량의 산출은 피에조 센서에서 검지되는 차량 축들의 통과시각들의 차이가 '차량 구분 기준시간'보다 큰 경우에는 다른 차량으로 구분함으로 교통량을 산출한다.
이를 부연설명하면, 동일 차량의 다른 축들은 '차량 구분 기준시간'보다 짧은 시간 대여서 구분이 되지 않지만, 다른 차량의 축들은'차량 구분 기준시간'보다 길어 다른 차량으로 구분되는 원리를 이용하여 운행 중인 차량의 교통량을 산출하는 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로, 2개의 피에조 센서가 고장난 경우 루프 센서를 활용하여 교통 파라미터를 산출하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 고장유형4는 제1 피에조 센서(111) 및 제2 피에조 센서(112)에 고장이 있고, 루프 센서(113)는 정상적으로 작동하는 경우로, 이하 정상 작동 중인 루프 센서(113)를 활용하여 교통량을 산출하는 과정을 설명한다.
우선, 루프 센서(113)를 활용하여 차량의 속도를 산출하는 과정을 설명한다.
루프 센서(113)에서 검지되는 시각은 차량의 앞 범퍼 검지시각인 t3,on과 뒷 범퍼 검지시각인 t3,off 이며, 이 경우 차량이 통행한 통행시간(tloop)은 아래의 수학식13으로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00019
한편 통행시간 동안 차량이 통행한 거리는 해당 차량의 길이가 되지만, 루프 센서(113) 1개로 통행한 차량의 길이의 산출은 불가능하기 때문에, 사전에 조사된 차량의 평균길이 값(
Figure 112014123325724-pat00020
)을 사용하여 속도를 산출해야 하며, 이 경우 차량의 속도(V)는 아래의 수학식14로 표현된다.
Figure 112014123325724-pat00021
다음으로, 루프 센서(113)를 활용하여 차량의 교통량을 산출하는 과정을 설명한다.
이 경우 루프 센서(113)가 정상적으로 작동하는 경우로, 차량의 분류 등에 따른 교통량 산출은 루프 센서(113)의 작동(ON 또는 OFF) 횟수를 체크함으로 이루어진다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110 : 차량 검출부
111 : 제1 피에조 센서
112 : 제2 피에조 센서
113 : 루프 센서
120 : 데이터 수집부
130 : 고장유형 판단부
140 : 교통변수 산출부
150 : 제어부

Claims (8)

  1. 운행 중인 차량의 교통 파라미터를 감지하기 위해, 도로의 지면 하부에 일정 간격을 두고 차례로 설치된 제1 피에조 센서(111), 루프 센서(113) 및 제2 피에조 센서(112)를 구비하는 차량 검출부(110);
    상기 제1 피에조 센서(111), 상기 루프 센서(113) 또는 상기 제2 피에조 센서(112)의 고장 유무를 판단하고, 센서들의 고장유형을 판단하는 고장유형 판단부(130);
    상기 고장유형에 따라 운행 중인 차량의 교통 파라미터를 산출하는 교통변수 산출부(140); 및
    상기 차량 검출부(110), 상기 고장유형 판단부(130) 및 상기 교통변수 산출부(140)를 제어하는 제어부(150)를 포함하며,
    상기 고장유형은,
    상기 제1 피에조 센서(111), 상기 제2 피에조 센서(112) 중 어느 1개만 고장 난 제1 고장유형;
    상기 루프 센서(113)만 고장 난 제2 고장유형;
    상기 제1 피에조 센서(111), 상기 제2 피에조 센서(112) 중 어느 1개의 고장 및 상기 루프 센서(113)가 고장 난 제3 고장유형; 및
    상기 제1 피에조 센서(111) 및 상기 제2 피에조 센서(112)가 고장 난 제4 고장유형을 포함하고,
    상기 제1 고장유형에 해당하는 경우,
    상기 교통변수 산출부(140)는,
    평균 앞 내민 길이를 활용한 제1 속도(Vf1), 1-2축 평균 축거와 평균 앞 내민 길이 값을 활용한 제2 속도(Vf2) 및 평균 차량 길이를 활용한 제3 속도(Vf3)의 평균속도에 의해 차량의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 속도(Vf1)는 하기 수학식으로 표현되고,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00042

    (여기서 B는 루프 센서(113)의 폭의 길이, A는 루프 센서(113)와 제2 피에조 센서(112)와의 설치간격,
    Figure 112016052376486-pat00043
    는 평균 앞 내민 길이 값, Ta는 차량의 앞 범퍼가 루프 센서(113)를 접촉한 시각(t3,on)에서 차량의 첫 축이 제2 피에조 센서(112)를 접촉한 시각(t2,1)을 뺀 값(t2,1 - t3,on), t2,1 는 차량의 첫 축이 제2 피에조 센서(112)를 접촉한 시각, t3,on 는 차량의 앞 범퍼가 루프 센서(113)를 접촉한 시각을 각각 나타냄)

    상기 제2 속도(Vf2)는 하기 수학식으로 표현되며,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00044

    (여기서 B는 루프 센서(113)의 폭의 길이, A는 루프 센서(113)와 제2 피에조 센서(112)와의 설치간격,
    Figure 112016052376486-pat00045
    는 1-2축 축거의 평균값,
    Figure 112016052376486-pat00046
    는 평균 앞 내민 길이 값, t2,2 는 차량의 뒤축이 제2 피에조 센서(112)를 접촉한 시각, t3,on는 차량의 앞 범퍼가 루프 센서(113)를 접촉한 시각을 각각 나타냄)
    상기 제3 속도(Vf3)는 하기 수학식으로,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00047

    (여기서 B는 루프 센서(113)의 폭의 길이,
    Figure 112016052376486-pat00048
    은 평균 차량길이, t3,off은 루프 센서(113)가 차량의 뒤 범퍼를 감지한 시각, t3,on는 루프 센서(113)가 차량의 앞 범퍼를 감지한 시각을 각각 나타냄)
    표현되는 것을 특징으로 하는 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제2 고장유형에 해당하는 경우,
    차량의 첫 번째 축 및 두 번째 축을 이용하여 운행 중인 차량의 속도를 산출하되,
    상기 첫 번째 축을 이용한 차량의 속도(V1)는 아래의 수학식으로 표현되고,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00029

    (여기서 t1,1은 제1 피에조 센서(111)가 차량의 첫 번째 축을 검지한 시각, t2,1는 제2 피에조 센서(112)가 차량의 첫 번째 축을 검지한 시각, Lp는 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112) 사이의 거리를 각각 나타냄)
    상기 두 번째 축을 이용한 차량의 속도(V2)는 아래의 수학식으로,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00030

    (여기서 t1,2은 제1 피에조 센서(111)가 차량의 두 번째 축을 검지한 시각, t2,2는 제2 피에조 센서(112)가 차량의 두 번째 축을 검지한 시각, Lp는 제1 피에조 센서(111)와 제2 피에조 센서(112) 사이의 거리를 각각 나타냄)
    표현되는 것을 특징으로 하는 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제2 고장유형에 해당하는 경우,
    상기 교통변수 산출부(140)는,
    서로 이웃한 축에 대한 속도 값 비교, 축거와 최대축거의 비교 및 누적 축수값과 기준 값의 비교 방법을 차례로 수행하여 차량 구분을 실시하는 것을 특징으로 하는 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제3 고장유형에 해당하는 경우,
    상기 제1 피에조 센서(111)가 정상 작동하고, 상기 제1 피에조 센서(111)에서 1축을 검지한 시각을 t1,1 이라 하고, 2축을 검지한 시각을 t1,2 라고 하면,
    차량의 속도는 아래의 수학식으로,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00031

    표현되는 것을 특징으로 하는 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제4 고장유형에 해당하는 경우,
    정상동작 중인 상기 루프센서(113)에서 검지되는 차량의 앞 범퍼 검지시각을t3,on , 뒤 범퍼 검지시각 t3,off 로 표현할 때,
    차량의 속도는 아래의 수학식으로,
    [수학식]
    Figure 112016052376486-pat00032

    표현되는 것을 특징으로 하는 매설형 차량검지기를 이용한 센서신호 감응 식 교통 파라미터 산출 시스템.
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