KR20100133264A - 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

통과차량의 전륜폭과 후륜폭을 측정하여 차량의 윤폭비를 산출함으로써, 국토해양부 차종분류기준상의 1종 차량(승용 및 16인승 이하 승합)과 3종 차량(1톤~2.5톤 미만 트럭)을 정확하게 분류할 수 있는, 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법이 제공된다. 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는, 도로를 통행하는 통과차량에 대한 정보를 검지하는 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서를 포함하며, 루프센서의 검지시간과 제1 내지 제4 피에조센서들의 반응시간에 따라 통과차량의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이를 산출하며, 통과차량의 전륜폭 및 후륜폭을 산출하여 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 차량의 윤폭비를 산출하는 차량 검지부; 및 차량 검지부로부터 검지된 통과차량의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이에 따라 차종을 1차적으로 분류하고, 차량의 윤폭비에 따라 차종을 2차적으로 분류하는 데이터처리 제어부를 포함하되, 제1 피에조센서는 통과차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 제2 피에조센서 및 제3 피에조센서는 제1 피에조센서에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 제4 피에조센서는 제1 피에조센서에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
차종분류 장치, 윤폭비, 루프센서, 피에조센서, 전륜폭, 후륜폭

Description

차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법 {AUTOMATIC VEHICLE CLASSIFIER USING RATIO OF TREAD-WIDTH AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 차종분류 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 통과차량의 전륜폭과 후륜폭을 측정하여 차량의 윤폭비, 즉, 전방 및 후방 타이어 폭의 비율을 산출하고, 이러한 차량의 윤폭비를 이용하여 차종을 분류하는 차종분류 장치(Automatic Vehicle Classification: AVC) 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 국내의 교통상황은 날로 급증하는 교통수요와 이를 수용하지 못하는 도로상황으로 인해 매우 열악한 상태에 처해 있다. 이를 개선하기 위해서 기존 도로의 효율적인 운영관리 및 신설도로의 계획, 설계, 운영 등에 있어 매우 중요한 기초자료인 교통자료(교통량, 속도, 차종 등)를 정확하고 안정적으로 수집할 필요성이 있다.
이에 따라 국토해양부는 교통체계를 지능화하여 교통운영의 효율성을 확보하고 교통안전 및 환경개선을 꾀하고자 지능형교통시스템(Intelligent Transport Systems: ITS)을 도입하여 전국의 고속도로와 일반국도를 대상으로 교통량, 속도, 점유율 등의 자료를 수집하는 차량검지기를 설치하고, 각 지방국토관리청별로 교통 정보센터를 구축하여 전국 단위의 실시간 교통정보를 제공하고 있다.
ITS(Intelligent Transport Systems)용 차량 검지기(Vehicle Detection System) 및 도로교통량 조사용 차종분류 장치(Automatic Vehicle Classification: AVC)는, 도로상에 매설형 또는 비매설형으로 설치하여 통과차량의 교통량, 속도, 점유율, 차량길이 등의 자료를 실시간으로 수집해 교통관제센터에 전송하고, 이러한 교통관제센터에서는 이 전송된 교통자료를 바탕으로 도로에 설치된 교통안내 전광판에 구간별 교통량을 실시간으로 안내해주고, 각종 인터넷상에도 시간대별 교통상황을 알려주고 있다. 기존의 차량 검지기와 관련해서 활용되고 있는 센서의 종류와 설치 방식 및 수집 교통자료는 도 1과 같다.
도 1은 일반적인 차량검지기에 따른 센서의 종류, 설치방식 및 수집 교통자료를 예시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 차량검지기는 설치 형태에 따라 매설형 또는 비매설형 검지기로 분류되며, 매설형 검지기는 루프센서와 피에조센서의 조합에 의해서 교통자료를 수집하고 있다. 또한, 비매설형 검지기는 초음파, 영상, 마이크로웨이브, 적외선 또는 음향을 이용하여 교통자료를 수집하고 있다.
한편, 종래 기술에 따른 차종분류 장치(AVC) 또는 차량하중(WIM) 장비의 경우, 루프(Loop) 센서에 피에조(Piezo) 센서 1개 또는 2개를 평행하게 설치하여 주행중인 차량의 차량길이, 축의 개수, 축간거리를 산출하여 차종분류, 속도파악, 점유시간, 차량의 축별 무게 등을 산출하고 있다. 여기서, 루프센서(Loop Sensor)는 도로에 동축선을 매설하여 차량의 유무, 속도, 크기 등을 검지하는 센서를 말한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 차종분류 장치(AVC)의 센서 검지파형을 예시하는 도면이고, 도 3은 종래의 기술에 따른 차종분류 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 차종분류 장치(AVC)는 1개의 루프센서(11) 및 2개의 피에조센서(12, 13)에 의해 통과차량(20)의 차종을 분류할 수 있다. 예를 들면, 차량의 속도(m/s)는 v는 3/t1로 구해지고, 축간 거리(m)인 DT(P1) = (3/t1)× t2이고, DT(P2) = (3/t1)× t3으로 구해진다. 또한, 평균 거리인 DT(m)은 {DT(P1) + DT(P2)}/2로 구해진다. 이에 따라 차량 길이(m)인 TL은 {(3/t1) × t4}-2m으로 구해질 수 있다.
도 3의 a)에 나타낸 차종분류 장치(AVC)는 제1 피에조센서(12), 루프센서(11) 및 제2 피에조센서(13)를 포함하고, 상기 센서들(12, 11, 13)은 순차적으로 매설된다. 다음으로 도 3의 b)에 나타낸 차종분류 장치는 제1 루프센서(21), 피에조센서(23) 및 제2 루프센서(23)를 포함하고, 상기 센서들(21, 23, 22)은 순차적으로 매설되어 있다.
여기서, I=반응하기 시작하는 차의 거리이고, L=루프의 길이이고, d=루프센서와 피에조센서의 간격을 나타낸다. 그리고 루프는 차가 근처에만 오면 반응이 시작하기 때문에, 예를 들면, I는 약 50㎝이고, L은 약 300㎝ 내지 450㎝일 수 있다.
이러한 루프센서와 피에조센서를 결합한 종래의 매설형 검지기는 루프-피에조-루프의 배열 형태와 피에조-루프-피에조의 배열 형태로 활용되고 있다. 예를 들면, 상기 루프-피에조-루프 배열 형태는 2개의 루프센서의 자료를 활용하여 차량의 속도계산과 점유율 산정에 활용되고, 1개의 피에조센서는 축의 개수를 계수하는데 활용되고, 루프센서의 시간과 피에조센서의 반응시간을 활용하여 축간거리, 앞뒤 내민 길이(overhang), 차량길이 등을 산출하게 된다.
이와 같은 종래의 방식으로 구현할 경우, 피에조센서를 평행하게 설치하는 관계로 차량의 바퀴의 위치, 차량의 바퀴간격인 윤거는 산출할 수 없는 문제점을 지니고 있다.
다시 말하면, 종래기술에 따른 차량정보 검출시스템의 경우, 피에조센서가 평행하게 설치되어, 차량의 바퀴의 위치, 차량의 바퀴간격인 윤거를 산출할 수 없다는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원번호 제2005-0128358호(출원일: 2005년 12월 23일)에는 "차량의 윤거 산출에 의한 차량정보 검출시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다. 도 4는 종래의 기술에 따른 차량의 윤거 산출에 따른 차종분류 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량정보 검출시스템은 복수개의 루프센서(31, 32) 및 복수개의 피에조센서(33, 34)를 포함하고, 상기 복수개의 루프센서(31, 32)는 전방 루프센서(31) 및 후방 루프센서(32)를 포함하고, 전/후방 루프센서(31, 32) 사이에 복수개의 피에조센서(33, 34)가 배치된다. 또한 복수개의 피에조센서(33, 34)는 소정의 경사각(θ)으로 배치되며, 보다 구체적으로, 전방 피에조센서(33)는 복수개의 루프센서(31, 32)의 연장선에 수직으로 배치되고, 다른 후방 피에조센서(34)는 상기 전방 피에조센서(33)에 대하여 소정의 경사각(θ)으로 배치된 다.
이러한 차량의 윤거 산출에 의한 차량정보 검출시스템은, 복수개의 루프센서, 상기 루프센서의 사이에서 소정의 경사각으로 배치되는 복수개의 피에조센서를 포함하며, 경사진 피에조센서에 의해 차량의 윤거(tread)를 산출하게 되는데, 이와 같이 차량의 윤거를 차량 분류변수로 사용함으로써 보다 높은 차종분류 정확도를 확보할 수 있다. 그러나 이러한 차량의 윤거 산출에 의한 차량정보 검출시스템은,
한편, 관련기술로서, 대한민국 특허출원번호 제10-2007-0052872호(출원일: 2007년 05월 30일)에는 "집합형 피에조센서를 이용한 교통파라메타 및 차량하중 계측장치 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 차량의 동하중 계측에 사용되는 피에조센서를 여러 개로 분리하여 개개의 센서로 제작한 후, 이를 다시 집합 형태로 배열하여 도로의 교통측정 구간에 설치함으로써 신호특성의 신뢰성을 제고시키고, 이 집합형 피에조센서를 이용하여 여러 가지의 교통파라메타와 차량의 윤폭 및 주행하는 차량의 바퀴궤적, 좌우측 륜별, 축별 개별 하중 등을 측정할 수 있다.
하지만, 이러한 계측장치는 피에조센서를 여러 개로 분리하여 개개의 센서로 제작해야 하므로, 센서 구조 및 신호처리 알고리즘이 복잡해지는 문제점이 있다.
한편, 현재 도로교통 국가통계에서는 차량의 길이와 차량 축수, 축거, 오버행을 이용하여 총 12종으로 차종분류를 수행하고 있다. 도 5는 국가 교통량 통계연보 작성을 위해 분류하고 있는 일반적인 국토해양부 차종분류 기준을 예시하는 도면이다.
현재 운영중인 차종분류 장치(AVC)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 국토해양부 차종분류기준상의 1종 차량(승용 및 16인승 이하 승합)과 3종 차량(1톤~2.5톤 미만 트럭)의 축수(number of axle), 축거(distance of axle), 차량길이, 오버행(overhang) 등의 차량 제원이 중첩되기 때문에 이에 대한 차종 분류의 정확도가 저하된다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 차종을 정확하게 분류할 수 있도록 통과차량의 전륜폭과 후륜폭을 측정하여 차량의 윤폭비를 산출하는, 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 국토해양부 차종분류기준상의 1종 차량(승용 및 16인승 이하 승합)과 3종 차량(1톤~2.5톤 미만 트럭)을 정확하게 분류할 수 있는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는, 도로를 통행하는 통과차량에 대한 정보를 검지하는 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서를 포함하며, 상기 루프센서의 검지시간과 상기 제1 내지 제4 피에조센서들의 반응시간에 따라 상기 통과차량의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이를 산출하며, 상기 통과차량의 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출하여 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 차량의 윤폭비(Rw = Wf/Wr×100)를 산출하는 차량 검지부; 및 상기 차량 검지부로부터 검지된 상기 통과차량의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이에 따라 차종을 1차적으로 분류하고, 상기 차량의 윤폭비(Rw)에 따라 차종을 2차적으로 분류하는 데이터처리 제어부를 포함하되, 상기 제1 피에조센서는 상기 통과차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 상기 제2 피에조센서 및 제3 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 상기 제4 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)은 각각, 차륜 외측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d1), 차륜 내측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d2), 상기 루프센서와 차륜 외측 사이의 간격(d3) 및 상기 루프센서와 차륜 내측 사이의 간격(d4)을 포함하는 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)에 따라 구해지며, 상기 차량의 윤폭비(Rw)는 전륜폭(Wf)/후륜폭(Wr)×100인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 내지 제3 피에조센서는 삼각형 형상으로 배치되며, 상기 제1 피에조센서와 상기 루프센서 사이의 간격 및 상기 제4 피에조센서와 상기 루프센서 사이의 간격은 동일한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 데이터처리 제어부는, 축수, 축거(L2), 차량길이(Lt) 및 오버행(L1, L3)이 중첩되는 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)을 상기 산출된 윤폭비(Rw) 특성에 따라 차종을 2차적으로 분류할 수 있다.
여기서, 상기 차량 검지부는, 도로에 동축선으로 매설되어 상기 통과차량의 유무, 속도, 크기를 검지하기 위한 루프센서; 상기 루프센서 내에 배치되며, 상기 통과차량의 축의 개수를 계수하는 제1 내지 제4 피에조센서; 상기 루프센서로부터 검출되는 신호를 처리하는 루프센서신호 처리부; 상기 제1 내지 제4 피에조센서로부터 검출되는 신호를 처리하는 피에조센서신호 처리부; 및 상기 루프센서신호 처리부 및 상기 피에조센서신호 처리부에서 처리된 통과차량에 대한 정보의 송수신을 제어하는 신호송수신 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법은, 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서를 포함하며, 상기 루프센서 내에 제1 내지 제4 피에조센서들―여기서, 제1 피에조센서는 차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 제2 피에조센서 및 제3 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 제4 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 평행하게 배치됨―이 배치되는 센서 배치 구조로부터 출력되는 파형에 따라 차종을 분류하는 차종분류 방법으로서, a) 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서가 배치된 차량 검지부에 차량이 진입하면, 상기 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서로부터 각각 검출되어 출력되는 파형을 획득하는 단계; b) 상기 센서 배치 구조 및 상기 루프센서와 4개의 피에조센서에 의해 검출된 파형에 따라, 점유시간(O), 전방축 속도(Vf), 후방축 속도(Vr) 및 축거(L2)를 산출하는 단계; c) 상기 출력 파형 및 상기 전방축 속도(Vf) 및 후방축 속도(Vr)에 근거하여 차량길이(Lt), 전방 오버행(L1) 및 후방 오버행(L3)을 산출하는 단계; d) 상기 출력 파형, 상기 전방축 속도(Vf) 및 후방축 속도(Vr) 및 상기 경사각(θ)에 근거하여 각각 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)을 산출하는 단계; e) 상기 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)에 근거하여 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출하는 단계; f) 상기 산출된 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)에 따라 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 차량의 윤폭비를 산출하는 단계; 및 g) 상기 산출된 윤폭비(Rw)에 따라 차종을 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 d) 단계의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)은 각각, 차륜 외측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d1), 차륜 내측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d2), 상기 루프센서와 차륜 외측 사이의 간격(d3) 및 상기 루프센서와 차륜 내측 사이의 간격(d4)을 포함하며, 상기 f) 단계의 차량의 윤폭비(Rw)는 전륜폭(Wf)/후륜폭(Wr)×100인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 c) 단계는 상기 산출된 차량길이(Lt), 축수, 축거(L2) 및 오버행 정보를 이용하여 차종을 1차적으로 분류할 수 있다.
여기서, 상기 g) 단계는 축수, 축거(L2), 차량길이(Lt) 및 오버행(L1, L3)이 중첩되는 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)을 상기 산출된 윤폭비(Rw) 특성에 따라 차종을 2차적으로 분류할 수 있다.
본 발명에 따르면, 통과차량의 전륜폭과 후륜폭을 측정하여 차량의 윤폭비를 산출함으로써 차종을 정확하게 분류할 수 있다.
본 발명에 따르면, 축수, 축거, 차량길이, 오버행 등의 차량 제원이 중첩되는 국토해양부 차종분류기준상의 1종 차량(승용 및 16인승 이하 승합)과 3종 차량(1톤~2.5톤 미만 트럭)을 정확하게 분류할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예로서, 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)의 특성이 상이한 윤폭비(전방 및 후방 타이어 폭의 비율)를 측정하여 차종분류 정확도를 향상 시킬 수 있는, 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치 및 그 방법이 제공된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치의 구성도로서, 루프센서 및 축검지 센서의 설치 및 2축 화물차량의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는, 차량 검지부 및 데이터처리 제어부(300)를 포함하며, 차량 검지부는 루프센서(110), 축검지 센서인 제1 내지 제4 축검지 센서(P1~P4)(121, 122, 123, 124), 센서신호 처리부(130, 140) 및 신호송수신 제어부(150)를 포함한다.
차량 검지부는 도로를 통행하는 통과차량에 대한 정보를 검지하는 루프센서(110)와 제1 내지 제4 피에조센서(121, 122, 123, 124)를 포함하며, 상기 루프센서(110)의 검지시간과 상기 제1 내지 제4 피에조센서들(121, 122, 123, 124)의 반응시간에 따라 상기 통과차량(200)의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이를 산출하며, 상기 통과차량(200)의 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출하여 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 차량의 윤폭비(Rw = Wf/Wr×100)를 산출하게 된다.
데이터처리 제어부(300)는 상기 차량 검지부로부터 검지된 상기 통과차량(200)의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이에 따라 차종을 1차적으로 분류하고, 상기 차량의 윤폭비(Rw)에 따라 차종을 2차적으로 분류하게 된다.
여기서, L1은 통과차량(200)의 전방 오버행을 나타내고, L2는 축거를 나타내 며, L3은 후방 오버행을 나타내고, Lt는 차량 길이를 각각 나타낸다. 또한, Wf는 전륜(211, 212)의 폭을 나타내고, Wr는 후륜(221, 222)의 폭을 나타내며, DW는 도로차선의 폭을 나타낸다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는, 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)가 배치되며, 루프센서(110) 내에 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)가 배치된다. 이때, 제1 피에조센서(121)는 차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 제2 피에조센서(122) 및 제3 피에조센서(123)는 제1 피에조센서(121)에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 제1 내지 제3 피에조센서(121, 122, 123)는 삼각형을 형성한다. 또한, 제4 피에조센서(124)는 제1 피에조센서(121)에 평행하게 배치되며, 제1 또는 제4 피에조센서(121, 124)와 루프센서(110) 사이의 간격은 동일하게 배치된다.
이와 같이 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)가 배치된 차량 검지부로 진입하는 차량(200)은 전방 오버행(L1), 축거(L2), 후방 오버행(L3) 및 차량 길이(Lt)를 갖게 된다.
상기 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)로부터 출력되는 파형에 따라 차량의 윤폭비(Rw), 즉, 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 Wf/Wr×100(%)을 산출할 수 있는데, 구체적인 산출 방법은 후술하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는 총 4개의 축검지 센서, 예를 들면, 피에조센서(121, 122, 123, 124) 또는 테이프 스위치 센서 등의 축검지 센서와 하나의 루프센서(110)를, 도 6과 같이 배치하여 통과차량의 축수, 축거(L2), 차량길이(Lt), 오버행(앞뒤 내민 길이)(L1, L3)뿐만 아니라 전방 및 후방 윤폭(Width of tread)을 측정하여 차량분류의 정확도를 개선할 수 있다. 예를 들면, 통과차량의 교통량, 속도, 점유시간, 차량길이, 축수(number of axle), 축거(distance of axle), 오버행 등에 관한 정보를 수집하고, 또한, 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)의 특성이 상이한 윤폭비(전방 및 후방 타이어 폭의 비율)를 측정하여 차종분류 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치에서 2축 차량 통과에 따른 센서 검지파형을 예시하는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치에서 통과차량 특성자료 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는, 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)가 배치되며, 루프센서(110) 내에 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)가 배치된다. 이때, 제1 피에조센서(121)는 차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 제2 피에조센서(122) 및 제3 피에조센서(123)는 제1 피에조센서(121)에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 제1 내지 제3 피에조센서(121, 122, 123)는 삼각형을 형성한다. 또한, 제4 피에조센서(124)는 제1 피에조센서(121)에 평행하게 배치되며, 제1 또는 제4 피에 조센서(121, 124)와 루프센서(110) 사이의 간격은 동일하게 배치된다.
이와 같이 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)가 배치된 차량 검지부로 진입하는 차량(200)은 전방 오버행(L1), 축거(L2), 후방 오버행(L3) 및 차량 길이(Lt)를 갖는다. 여기서, W는 윤폭을 나타내며, 전륜폭 및 후륜폭으로 분류된다.
루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)로부터 검출되는 파형으로부터 t1~t14, t2.5, t8.5 및 t12.5를 구할 수 있다. 여기서, d1은 차륜 외측 검지 피에조센서들(121, 123) 사이의 간격을 나타내고, d2는 차륜 내측 검지 피에조센서들(121, 123) 사이의 간격을 나타내며, d3은 루프센서(110)와 차륜 외측 사이의 간격을 나타내고, d4는 루프센서(110)와 차륜 내측 사이의 간격을 나타낸다. 또한, ℓl은 제1 피에조센서(121)와 제4 피에조센서(124) 사이의 간격을 나타내며, ℓ2는 제1 또는 제4 피에조센서(121, 124)와 루프센서(110) 사이의 간격을 나타내고, ℓ3은 차량 진입 방향의 루프센서(110) 길이를 나타낸다.
구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(121, 122, 123, 124)로부터 검출되는 파형으로부터 획득되는 t1~t14, t2.5, t8.5 및 t12.5로부터 다음의 수학식 1과 같이 점유시간(O), 전방축 속도(Vf), 후방축 속도(Vr) 및 축거(L2)가 산출될 수 있다.
Figure 112009035473511-PAT00001
Figure 112009035473511-PAT00002
Figure 112009035473511-PAT00003
Figure 112009035473511-PAT00004
다음으로, 상기 점유시간(O), 전방축 속도(Vf), 후방축 속도(Vr) 및 축거(L2)에 따라 차량길이(Lt), 전방 오버행(L1) 및 후방 오버행(L3)이 다음 수학식 2와 같이 산출된다.
Figure 112009035473511-PAT00005
Figure 112009035473511-PAT00006
Figure 112009035473511-PAT00007
다음으로, 다음 수학식 3 및 4와 같이, 각각 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)을 산출한다.
Figure 112009035473511-PAT00008
Figure 112009035473511-PAT00009
Figure 112009035473511-PAT00010
Figure 112009035473511-PAT00011
Figure 112009035473511-PAT00012
Figure 112009035473511-PAT00013
Figure 112009035473511-PAT00014
Figure 112009035473511-PAT00015
다음으로, 상기 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)에 근거하여, 다음 수학식 5와 같이, 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출한다.
Figure 112009035473511-PAT00016
Figure 112009035473511-PAT00017
다음으로, 상기 산출된 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)에 따라, 다음 수학식 6과 같이, 차량의 윤폭비(Rw), 즉, 전방 및 후방 타이어 폭의 비율을 산출한다.
Figure 112009035473511-PAT00018
이와 같이 산출된 차량의 윤폭비(Rw)에 의해 차종을 보다 정확하게 분류할 수 있게 된다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치로부터 차량 자료를 수집하는 시스템의 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치로부터 차량 자료를 수집하는 시스템은, 크게, 차량 검지부(100), 데이터처리 제어부(300), 전원부(400) 및 중앙관제센터(500) 등을 포함한다. 여기서, 차량 검지부(100)는 인덕티브 루프센서(110), 4개의 피에조센서(120), 루프센서신호 처리부(130), 피에조센서신호 처리부(140) 및 신호송수신 제어부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 데이터처리 제어부(300)는 주제어기(310), 메모리부(320), 차량검출 알고리즘/차종분류 알고리즘(330), 통신처리부(340) 및 외부 통신장치(350)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치는 매설형 차량검지기로서, 차량 검지부(100)는 4개의 피에조센서와 1개의 루프센서를 조합하여 이용하는데, 이때, 인덕티브 루프센서(110) 및 4개의 피에조센서(120)는 도로상의 특정 영역에 매설되어 통과차량(200)을 검지하고, 전술한 도 7에 도시된 바와 같은 파형을 출력하게 된다. 예를 들면, 루프센서(110)와 4개의 피에조센서(120) 로부터 검출되는 파형으로부터 t1~t14, t2.5, t8.5 및 t12.5를 구할 수 있다.
루프센서신호 처리부(130)는 인덕티브 루프센서(110)의 검지신호를 처리하고, 피에조센서신호 처리부(140)는 4개의 피에조센서(120)의 검지신호를 처리한다.
신호송수신 제어부(150)는 각각의 신호처리부(130, 140)에서 출력된 신호를 제어하여 송신한다. 예를 들면, 신호송수신 제어부(150)는 신호처리부(130, 140)에서 출력된 신호를 무선으로 변환하여 출력할 수 있다. 이때, 통신 방식은 블루투스방식, 고주파 방식, 적외선 송수신 방식, 마이크로웨이브 방식 등 다양한 무선 방식중 하나가 선택될 수 있다.
데이터처리 제어부(300)의 주제어기(310)는 상기 신호송수신 제어부(150)의 출력신호를 입력받아 각종 교통자료를 생성한다.
메모리부(320)는 상기 주제어기(310)에 입력된 데이터를 저장하며, 이때, 차량검출 알고리즘/차종분류 알고리즘(330)은 상기 주제어기(310)에 제공되는 프로그램으로서, 소프트웨어로 구현될 수 있다.
통신처리부(340) 및 외부 통신장치(350)는 상기 주제어기(310)와 중앙관제센터(500)간의 통신을 담당하고, 이때, 전원부(400)는 상기 주제어기(310)에 전원을 공급한다.
전술한 구성을 갖는 차종분류 장치로부터 차량 자료를 수집하는 시스템은 단지 예시를 위한 것이며, 이에 국한되지 않는다는 점은 당업자에게 자명하다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법의 동작흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법은, 먼저, 하나의 루프센서와 4개의 피에조센서가 설치된 차량 검지부에 차량이 진입하면(S110), 즉, 전술한 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 배치된 센서를 구비하는 차량 검지부에 차량이 진입할 경우, 상기 루프센서와 4개의 피에조센서로부터 각각 검출되어 출력되는 파형을 획득한다(S120). 구체적으로, 루프센서와 4개의 피에조센서로부터 검출되는 파형으로부터 t1~t14, t2.5, t8.5 및 t12.5를 구할 수 있다.
다음으로, 상기 센서 배치 구조 및 상기 루프센서와 4개의 피에조센서에 의해 검출된 파형에 따라, 전술한 수학식 1과 같이, 점유시간(O), 전방축 속도(Vf), 후방축 속도(Vr) 및 축거(L2)를 산출한다(S130).
다음으로, 전술한 수학식 2와 같이, 차량길이(Lt), 전방 오버행(L1) 및 후방 오버행(L3)을 산출한다(S140). 여기서, 상기 산출된 차량길이(Lt), 축수, 축거(L2) 및 오버행 정보를 이용하여 차종을 1차적으로 분류할 수 있다.
다음으로, 전술한 수학식 3 및 4와 같이, 각각 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)을 산출한다(S150). 여기서, 상기 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)은 각각, 차륜 외측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d1), 차륜 내측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d2), 상기 루프센서와 차륜 외측 사이의 간격(d3) 및 상기 루프센서와 차륜 내측 사이의 간격(d4)을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)에 근거하여, 전술한 수학식 5와 같이, 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출한다(S160).
다음으로, 상기 산출된 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)에 따라, 전술한 수학식 6과 같이, 차량의 윤폭비(Rw), 즉, 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 Wf/Wr×100(%)을 산출한다(S170).
다음으로, 상기 산출된 윤폭비(Rw)에 따라 차종을 판단한다(S180). 예를 들면, 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)은 축수, 축거, 차량길이, 오버행 등의 차량 제원이 일부 중첩되지만, 윤폭비(Rw) 특성이 상이하므로, 산출된 윤폭비(Rw) 특성에 따라 1종 차량(2축 4륜)인지 3종 차량(2축 6륜)인지를 2차적으로 분류할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소 들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 차량검지기에 따른 센서의 종류, 설치방식 및 수집 교통자료를 예시하는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 차종분류 장치(AVC)의 센서 검지파형을 예시하는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 차종분류 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 차량의 윤거 산출에 따른 차종분류 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일반적인 국토해양부 차종분류 기준을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치에서 2축 차량 통과에 따른 센서 검지파형을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치에서 통과차량 특성자료 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치로부터 차량 자료를 수집하는 시스템의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법의 동작흐름도이다.
< 도면부호의 간단한 설명 >
100: 차량 검지부 200: 통과차량
300: 데이터처리 제어부 110: 루프센서
120: 축검지 센서 130: 루프센서신호 처리부
140: 피에조센서신호 처리부 150: 신호송수신 제어부
121, 122, 123, 124: 제1 내지 제4 축검지 센서(P1~P4)
L1: 전방 오버행 L2: 축거(축간 거리)
L3: 후방 오버행 Lt: 차량 길이
d1: 차륜 외측 검지 피에조센서들 사이의 간격
d2: 차륜 내측 검지 피에조센서들 사이의 간격
d3: 루프센서와 차륜 외측 사이의 간격
d4: 루프센서와 차륜 내측 사이의 간격
ℓl: 제1 피에조센서와 제4 피에조센서 사이의 간격
ℓ2: 피에조센서와 루프센서 사이의 간격
ℓ3: 루프센서 길이 W: 윤폭
Wf: 전륜폭 Wr: 후륜폭

Claims (9)

  1. 도로를 통행하는 통과차량에 대한 정보를 검지하는 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서를 포함하며, 상기 루프센서의 검지시간과 상기 제1 내지 제4 피에조센서들의 반응시간에 따라 상기 통과차량의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이를 산출하며, 상기 통과차량의 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출하여 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 차량의 윤폭비(Rw = Wf/Wr×100)를 산출하는 차량 검지부; 및
    상기 차량 검지부로부터 검지된 상기 통과차량의 축거, 전방 오버행, 후방 오버행 및 차량길이에 따라 차종을 1차적으로 분류하고, 상기 차량의 윤폭비(Rw)에 따라 차종을 2차적으로 분류하는 데이터처리 제어부
    를 포함하되,
    상기 제1 피에조센서는 상기 통과차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 상기 제2 피에조센서 및 제3 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 상기 제4 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)은 각각, 차륜 외측 검지 피에조센서들 사이 의 간격(d1), 차륜 내측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d2), 상기 루프센서와 차륜 외측 사이의 간격(d3) 및 상기 루프센서와 차륜 내측 사이의 간격(d4)을 포함하는 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)에 따라 구해지며, 상기 차량의 윤폭비(Rw)는 전륜폭(Wf)/후륜폭(Wr)×100인 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 피에조센서는 삼각형 형상으로 배치되며, 상기 제1 피에조센서와 상기 루프센서 사이의 간격 및 상기 제4 피에조센서와 상기 루프센서 사이의 간격은 동일한 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터처리 제어부는, 축수, 축거(L2), 차량길이(Lt) 및 오버행(L1, L3)이 중첩되는 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)을 상기 산출된 윤폭비(Rw) 특성에 따라 차종을 2차적으로 분류하는 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차량 검지부는,
    도로에 동축선으로 매설되어 상기 통과차량의 유무, 속도, 크기를 검지하기 위한 루프센서;
    상기 루프센서 내에 배치되며, 상기 통과차량의 축의 개수를 계수하는 제1 내지 제4 피에조센서;
    상기 루프센서로부터 검출되는 신호를 처리하는 루프센서신호 처리부;
    상기 제1 내지 제4 피에조센서로부터 검출되는 신호를 처리하는 피에조센서신호 처리부; 및
    상기 루프센서신호 처리부 및 상기 피에조센서신호 처리부에서 처리된 통과차량에 대한 정보의 송수신을 제어하는 신호송수신 제어부
    를 포함하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치.
  6. 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서를 포함하며, 상기 루프센서 내에 제1 내지 제4 피에조센서들―여기서, 제1 피에조센서는 차량 진입 방향에 수직으로 배치되고, 제2 피에조센서 및 제3 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 동일 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 제4 피에조센서는 상기 제1 피에조센서에 평행하게 배치됨―이 배치되는 센서 배치 구조로부터 출력되는 파형에 따라 차종을 분류하는 차종분류 방법으로서,
    a) 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서가 배치된 차량 검지부에 차량이 진입하면, 상기 루프센서와 제1 내지 제4 피에조센서로부터 각각 검출되어 출력되는 파형을 획득하는 단계;
    b) 상기 센서 배치 구조 및 상기 루프센서와 4개의 피에조센서에 의해 검출된 파형에 따라, 점유시간(O), 전방축 속도(Vf), 후방축 속도(Vr) 및 축거(L2)를 산출하는 단계;
    c) 상기 출력 파형 및 상기 전방축 속도(Vf) 및 후방축 속도(Vr)에 근거하여 차량길이(Lt), 전방 오버행(L1) 및 후방 오버행(L3)을 산출하는 단계;
    d) 상기 출력 파형, 상기 전방축 속도(Vf) 및 후방축 속도(Vr) 및 상기 경사각(θ)에 근거하여 각각 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)을 산출하는 단계;
    e) 상기 4개의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)에 근거하여 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)을 산출하는 단계;
    f) 상기 산출된 전륜폭(Wf) 및 후륜폭(Wr)에 따라 전방 및 후방 타이어 폭의 비율인 차량의 윤폭비를 산출하는 단계; 및
    g) 상기 산출된 윤폭비(Rw)에 따라 차종을 판단하는 단계
    를 포함하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 d) 단계의 전륜 간격(df1~df4) 및 후륜 간격(dr1~dr4)은 각각, 차륜 외측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d1), 차륜 내측 검지 피에조센서들 사이의 간격(d2), 상기 루프센서와 차륜 외측 사이의 간격(d3) 및 상기 루프센서와 차륜 내측 사이의 간격(d4)을 포함하며, 상기 f) 단계의 차량의 윤폭비(Rw)는 전륜폭(Wf)/후륜폭(Wr)×100인 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 c) 단계는 상기 산출된 차량길이(Lt), 축수, 축거(L2) 및 오버행 정보를 이용하여 차종을 1차적으로 분류하는 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 g) 단계는 축수, 축거(L2), 차량길이(Lt) 및 오버행(L1, L3)이 중첩되는 1종 차량(2축 4륜)과 3종 차량(2축 6륜)을 상기 산출된 윤폭비(Rw) 특성에 따라 차종을 2차적으로 분류하는 것을 특징으로 하는 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 방법.
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