KR20060106150A

KR20060106150A - 차종분류시스템

Info

Publication number: KR20060106150A
Application number: KR1020050028602A
Authority: KR
Inventors: 김함곤
Original assignee: 김함곤
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-12
Also published as: KR100666381B1

Abstract

본 발명은 차종분류시스템에 관한 것으로서, 도로폭 방향으로 일정간격을 가지고 일렬로 배열되어, 상부로부터 소정의 압력이 가해지면 그에 따른 유기전압을 발생시키는 다수개의 필름형 압전소자들과, 상기 다수개의 필름형 압전소자들을 일정높이로 고정시키는 압전소자 지지대와, 상기 압전소자 지지대 하부에 설치되어, 상기 압전소자들로부터 발생되는 유기전압을 외부로 송출하는 다수개의 다심케이블과, 상기 압전소자 지지대의 일측에 설치되어, 상기 필름형 압전소자들로부터 발생되는 유기전압들을 상기 다심 케이블로 전송하는 커넥터와, 상기 압전소자 지지대 및 다심 케이블을 3면에서 감싸고, 상부가 개방된 하우징을 포함하여 구성된 필름센서 장치와; 상기 필름센서 장치로부터 출력되는 유기전압을 분석하여 통과 차량의 차종을 분류하는 차종분류장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 차종분류시스템의 구조가 간단하고, 수명이 길어지며, 시스템의 크기 또한 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.

Description

차종분류시스템{vehicles classification system}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템에 대한 개략적인 사용 상태도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템의 필름센서 장치에 대한 구성도,

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템의 필름센서 장치에 대한 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템에 대한 개략적인 블록도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 필름센서 장치 위로 차량이 통과할 때 발생되는 출력 전압에 대한 파형도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템과 비접촉식 차종분류장치를 혼합한 형태의 차종분류장치의 예를 도시한 도면,

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100 : 도로 200 : 필름센서 장치

210 : 필름형 압전소자 220 : 필름형 압전소자 지지대

230 : 커넥터 240 : 다심케이블

250 : 하우징 260 : 에폭시 충진재

300 : 연결 케이블 400 : 차종분류장치

410a : 신호처리부 1 410n : 신호처리부 n

420 : 마이크로프로세서 430 : 인터페이스부

본 발명은 차종분류시스템에 관한 것으로서, 특히, 도로상에 필름형 압전소자를 배열하여 생성한 필름센서 장치를 포함함으로써, 차종분류시스템의 구조가 간단하고, 수명이 길어지며, 시스템의 크기 또한 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 차종분류시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량 전용 도로 또는 도로상에 설치된 터널 등을 관리하는 관리부처나 지방 자치 단체 등에서는 해당 도로나 터널 등을 통행하는 차량들에게 소정의 통행료를 부과하고 있다. 이 때, 상기 관리 부처나 지방 자치 단체 등에서는 차량의 크기나 배기량 등에 의해 차종을 구분하고(예컨대, 경차, 소형차, 중형차, 대형차 등), 그 차종별로 통행료를 차등 적용한다.

이를 위해, 상기 관리 부처나 지방 자치 단체들은 도로나 터널 등의 진입로에 해당 도로나 터널에 진입하고자 하는 차량의 차종을 분류하기 위한 장치가 부가된 요금 징수 시스템을 설치한다.

이 때, 사용되는 차종분류시스템은 일반적으로 접촉식과 비접촉식 두 가지 방식으로 구분할 수 있다. 접촉식 차종분류시스템은 사용하는 감지기에 따라 답판 방식, 루프코일방식, 광섬유방식 등이 있으며 주 용도는 통과차량의 바퀴 축수를 세는데 있다.

이러한, 접촉식 차종분류시스템은 통과한 차량의 축수를 셈으로써, 차량분류결과는 정확하지만, 감지장치의 수명이 상대적으로 짧으므로 수시로 교체해야 하며, 사용중 유지보수가 어렵다는 단점이 있다.

한편, 접촉식 차종분류시스템의 차량 감지용으로 사용되는 센서로는 압력에 의해 전압을 발생하는 압전소자가 널리 사용되고 있는데, 현재 사용되고 있는 압전소자는 막대형과 결정형이 있다. 막대형 압전소자는 단지 차량의 축수만을 감지하고, 정밀급 답판에서 사용되는 결정형 압전소자는 차량의 바퀴사이의 간격까지도 측정한다.

하지만, 이와 같이 결정형 압전소자를 사용하는 장치의 경우 그 구조가 복잡해지고 안정된 동작을 위하여 장치의 크기가 매우 커지는 단점이 있다. 또한, 그 수명이 500 ~ 1000 만축으로 제한된다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 필름형 압전소자를 사용함으로써, 장치의 구조 및 크기를 간략화하고, 그 수명을 획기적으로 늘릴 수 있도록 하는 차종분류시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 차종분류시스템은 도로폭 방향으로 일렬로 배열된 다수개의 필름형 압전소자들을 포함하여 차량통과시 상기 각 압전소자들로부터 발생되는 유기전압을 출력하는 필름센서 장치와, 상기 필름센서 장치로부터 출력되는 유기전압을 분석하여 통과 차량의 차종을 분류하는 차종분류장치와, 상기 필름센서 장치로부터 출력되는 유기전압을 상기 차종분류장치로 전달하는 연결케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 필름센서 장치는 도로폭 방향으로 일정간격을 가지고 일렬로 배열되어, 상부로부터 소정의 압력이 가해지면 그에 따른 유기전압을 발생시키는 다수개의 필름형 압전소자들과, 상기 다수개의 필름형 압전소자들을 일정높이로 고정시키는 압전소자 지지대와, 상기 압전소자 지지대 하부에 설치되어, 상기 압전소자들로부터 발생되는 유기전압을 외부로 송출하는 다수개의 다심케이블과, 상기 압전소자 지지대의 일측에 설치되어, 상기 필름형 압전소자들로부터 발생되는 유기전압들을 상기 다심 케이블로 전송하는 커넥터와, 상기 압전소자 지지대 및 다심 케이블을 3면에서 감싸고, 상부가 개방된 하우징을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 차종분류시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템에 대한 개략적인 사용 상태도이다. 도 1을 참조하면, 차종분류시스템은 필름센서 장치('피에조 필름센서 장치'라고도 함)(200)와, 연결케이블(300)과, 차종분류장치(400)를 포함하여 구성된다.

필름센서 장치(200)는 도로(100)에 도로폭 방향으로 일렬로 배열된 다수개의 필름형 압전소자들을 포함하여 구성한다. 이 때, 각 필름형 압전소자들은 상부에서 압력을 가하게 될 경우 유기전압을 발생시키는 장치이다. 따라서, 필름센서 장치(200) 위로 차량(10)이 통과하게 될 경우 필름센서 장치(200)는 각 필름형 압전소자들로부터 발생되는 유기전압을 출력한다. 이러한 필름센서 장치(200)는 도 2 및 도 2a를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

연결케이블(300)은 필름센서 장치(200)로부터 출력되는 유기전압을 차종분류장치(400)로 전달한다.

한편, 차종분류장치(400)는 연결케이블(300)을 통해 전달된 필름센서 장치(200)의 출력신호를 분석하여 필름센서 장치(200)를 통과한 통과 차량의 차종을 분류한다. 이러한 차종분류장치(400)는 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템의 필름센서 장치에 대한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 필름센서 장치(200)는 다수개의 필름형 압전소자들(210)과, 압전소자 지지대(220)와, 커넥터(230)와, 다수개의 다심케이블(240)과, 하우징(250)을 포함하여 구성된다.

필름형 압전소자(210)들은 도로폭 방향으로 일정간격을 가지고 일렬로 배열되어, 상부로부터 소정의 압력이 가해지면 그에 따른 유기전압을 발생시킨다.

압전소자 지지대(220)는 필름형 압전소자(210)들을 일정높이로 고정시키는 역할을 하고, 커넥터(230)는 압전소자 지지대(220)의 일측에 설치되어, 필름형 압전소자(210)들로부터 발생되는 유기전압들을 다심케이블(240)로 전송한다.

이 때, 커넥터(230)는 다수개의 필름형 압전소자(210)들을 소정개의 단위 압전소자군들로 구분한 후, 그 모든 단위 압전소자군들에 대하여, 각 단위 압전소자군들에 포함된 모든 필름형 압전소자(210)들로부터 발생되는 각각의 유기전압들을 단위 압전소자군 별로 병렬 전송한다. 도 2의 예에서는 128개의 필름형 압전소자(210)당 하나의 커넥터(230)가 설치되었는데, 이 경우, 커넥터(230)는 8개의 필름형 압전소자(210)들을 단위 압전소자군으로 구분한 후, 그러한 단위 압전소자군 16개에 대하여, 각 단위 압전소자군들에 포함된 8개의 필름형 압전소자(210)들로부터 발생되는 각각의 유기전압들을 병렬 전송한다. 즉, 8개의 필름형 압전소자(210)들로부터 발생되는 각각의 유기전압들을 16번에 걸쳐서 병렬 전송한다.

다심케이블(240)은 압전소자 지지대(220) 하부에 설치되어, 필름형 압전소자(210)들로부터 발생되는 유기전압을 외부로 송출하며, 필름형 압전소자(210)의 설치 개수에 따라 다심케이블(240)의 설치 개수는 변동가능하다.

하우징(250)은 압전소자 지지대(220) 및 다심 케이블(240)을 3면에서 감싸고, 상부가 개방된 형태를 가진다.

이러한 필름센서 장치(200)는 일반적으로, 한 차선에 128개의 필름형 압전소자(210)들을 가지는 압전소자군이 4개씩 설치되어, 3.2m의 길이를 가지는데, 하나의 압전소자군은 보통 800㎜정도의 길이로 구성된다. 한편, 필름센서 장치(200)의 폭은 75㎜ 정도로 구성된다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템의 필름센서 장치에 대한 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 필름센서 장치(200)는 압전소자 지지대(200) 상부에 필름형 압전소자(210)가 부착되고, 압전소자 지지대(200) 하부에 커넥터(230)가 부착되며, 압전소자 지지대(200)의 하부에 다수개의 다심케이블(240)이 설치된 형태를 가진다.

이 때, 도 2a에서는 커넥터(230)가 압전소자 지지대(200)의 하부에 부착되는 경우를 나타내지만, 커넥터(230)가 부착되는 위치는 중요하지 않다. 즉, 커넥터(230)는 압전소자 지지대(200)의 상부에 부착되는 것도 가능하다.

한편, 도 2a를 참조하면, 필름센서 장치(200)는 하우징(250)내에 필름센서 장치(200)의 각 구성 요소들(210 내지 240)을 보호하기 위한 보호용 에폭시(260)를 충진한 경우를 나타낸다. 또한, 도 2a를 참조하면, 필름센서 장치(200)의 높이는 대략 35㎜정도이고, 필름센서 장치(200)내에 충진된 보호용 에폭시(260)는 하우징(250) 보다 1㎜정도 더 높이 충진되도록 하였는데, 이는 필름형 압전소자(210)가 차량 통과 여부를 보다 명확히 인식할 수 있도록 하기 위함이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템에 대한 개략적인 블록도이다.

도 3을 참조하면, 차종분류장치(400)는 다수개의 신호처리부(신호처리부 1(410a), …, 신호처리부 n(410n))와, 마이크로 프로세서(420)와, 인터페이스부(430)를 포함하여 구성된다.

이 때, 각 신호처리부들(410a, …, 410n)은 도로상에 설치된 다수개의 필름형 압전소자(도면에는 '압전필름'으로 표기, 이하, '압전필름'이라 함)(210)들 중 8개의 압전필름으로부터 신호를 병렬전송 받는다. 그리고, 병렬로 전송된 각 신호별로 신호 변환기(신호 변환기 1, …, 신호 변환기 8)를 거쳐 주위의 진동에 의해 유도된 잡음에 의한 영향을 줄이기 위해, 신호를 증폭하고 필터링하는 과정을 거친다. 또한, '병렬-직렬 변환기 1'를 거쳐 8개의 병렬 신호를 1개의 직렬 신호로 변환하여 출력한다.

그러면, 마이크로 프로세서(420)는 각 신호 처리부들(410a, …, 410n)로부터 전송된 'n'개의 신호들을 순차적으로 분석하여 신호가 검출된 시작과 끝위치를 계산하여 차축의 폭을 계산한다. 이와 같이 하여 구해진 차폭 및 차축 검출 신호는 미리 등록된 각 차종별 기준값에 따라 해당되는 차종을 분류하고, 인터페이스부(430)를 통해 분류된 차종 정보를 상위로 전송한다. 즉, 요금 징수 시스템 등으로 전송한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 필름센서 장치 위로 차량이 통과할 때 발생되는 출력 전압에 대한 파형도이다.

즉, 도 4의 예와 같이 서로 다른 2개의 제1 및 제2 차량(20, 30)이 필름센서 장치(200) 위를 통과할 경우, 필름센서 장치(200)가 차량의 바퀴에 의해 압력이 가해지는 정도에 따라 서로 다른 유기 전압(V_P)이 외부로 출력되고, 이의 분석에 의해 차종을 분류할 수가 있는 것이다.

또한, 각 차량의 바퀴간 간격에 의해 개략적인 차폭을 추정할 수도 있다. 즉, 도 4의 예에서 제1 차량(20)의 경우 차폭이 '1220㎜'이고, 제2 차량(30)의 경우 차폭이 '1515㎜'이므로, 차량별 차폭 정보를 정의한 정보에 의해 각 차량의 차종을 분류할 수도 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차종분류시스템과 비접촉식 차종분류장치를 혼합한 형태의 차종분류장치의 예를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필름센서 장치(200)가 설치된 도로의 소정 높이에 적외선 감지기(500)를 설치하여, 적외선 감지기(500)를 본 발명에 겸용한 경우를 도시한 도면이다. 이와 같이 본 발명에 적외선 감지기(500)를 겸용할 경우, 필름센서 장치(200) 위를 통과하는 차량의 차축이 차량의 앞부분인지, 뒷부분인지가 식별가능함으로써, 보다 정확한 차량 정보를 얻을 수 있다는 효과가 있다.

이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 실용신안등록청구범위 내에서 다양하게 변경가능하다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 차종분류시스템은 도로상에 필름형 압전소자를 배열하여 생성한 필름센서 장치를 포함함으로써, 차종분류시스템의 구조가 간단하고, 수명이 길어지며, 시스템의 크기 또한 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다. 결정형 압전소자를 이용한 종래의 경우와, 필름형 압전소자를 이용한 본 발명의 경우 장치의 크기, 수명 등을 (표 1)에 비교하였다.

	무게	두께	폭	수명
결정형 압전소자를 이용한 장치 (종래 기술)	200㎏이상	30㎝	30㎝	500만 ~ 1000만축
필름형 압전소자를 이용한 장치 (본 발명)	10㎏이내	4㎝	9㎝	4000만축 이상

Claims

도로폭 방향으로 일렬로 배열된 다수개의 필름형 압전소자들을 포함하여 차량통과시 상기 각 압전소자들로부터 발생되는 유기전압을 출력하는 필름센서 장치와,

상기 필름센서 장치로부터 출력되는 유기전압을 분석하여 통과 차량의 차종을 분류하는 차종분류장치와,

상기 필름센서 장치로부터 출력되는 유기전압을 상기 차종분류장치로 전달하는 연결케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 차종분류시스템.
제1항에 있어서, 상기 필름센서 장치는

도로폭 방향으로 일정간격을 가지고 일렬로 배열되어, 상부로부터 소정의 압력이 가해지면 그에 따른 유기전압을 발생시키는 다수개의 필름형 압전소자들과,

상기 다수개의 필름형 압전소자들을 일정높이로 고정시키는 압전소자 지지대와,

상기 압전소자 지지대 하부에 설치되어, 상기 압전소자들로부터 발생되는 유기전압을 외부로 송출하는 다수개의 다심케이블과,

상기 압전소자 지지대의 일측에 설치되어, 상기 필름형 압전소자들로부터 발생되는 유기전압들을 상기 다심 케이블로 전송하는 커넥터와,

상기 압전소자 지지대 및 다심 케이블을 3면에서 감싸고, 상부가 개방된 하 우징을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차종분류시스템.
제2항에 있어서, 상기 커넥터는

상기 다수개의 필름형 압전소자들을 소정개의 단위 압전소자군들로 구분한 후, 상기 모든 단위 압전소자군들에 대하여, 각 단위 압전소자군들에 포함된 모든 필름형 압전소자들로부터 발생되는 각각의 유기전압들을 상기 단위 압전소자군별로 병렬 전송하는 것을 특징으로 하는 차종분류시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름센서 장치는

상기 하우징 내에 보호용 에폭시를 충진한 것을 특징으로 하는 차종분류시스템.