JP2002157679A - 車両感知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の走行速度の測定精度をより向上させ
る。 【解決手段】 発光器３６ａ，３６ｂにより車両の走行
路に対して進行方向に所定の間隔ΔＬ隔てた位置に２つ
の光ビームＢ１，Ｂ２を発信し、受光器４２ａ，４２ｂ
により光ビームＢ１，Ｂ２の走行路または車両からの反
射光を受信する。パルス計数回路３４ａ，３４ｂは、光
ビームＢ１の反射時間Ｔ１と光ビームＢ２の反射時間Ｔ
２を計測し、第２パルス計数回路５２は、反射時間Ｔ１
により車両からの反射を感知してから反射時間Ｔ２によ
り車両からの反射を感知するまでの走行時間ΔＴを計測
する。そして、制御装置６０は、車両が間隔ΔＬを走行
する走行時間ΔＴから走行速度Ｖを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両感知装置に関
し、詳しくは、走行する車両を感知可能な車両感知装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車による道路交通は、社会経済の発
展に大きく貢献し、今日の社会のシステムの中で重要な
役割を果たしている。一方で、交通渋滞の深刻の度合は
一層増加し、更に、交通事故の発生も年間死亡者数が一
万人以上に達したまま推移しているなど、安全性や輸送
効率において大きな問題が顕在化している。これらの社
会的要求を背景にノンストップ料金収受システム等を例
とした、道路交通システムの高度化が積極的に推進され
ている。

【０００３】従来、このような交通渋滞を管理するた
め、超音波式の車両感知装置を用いて車両の走行速度を
測定するものとしては、特公昭６４−１８４０に記載さ
れた装置が提案されている。この装置では、超音波送受
波器と車両感知装置と演算処理部とから構成され、超音
波送受波器によって路面または車両に対して超音波を一
定のサンプリング周期で送受波し、超音波の送信時刻と
受信時刻との差を車両感知装置で測定し、演算処理部で
サンプリング処理することにより車両の形状を判定して
その走行速度を演算している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た車両感知装置では、走行速度の測定の手順としては、
超音波の送信時刻と受信時刻との差から車両の高さを求
めて、求めた車両の高さと予め記憶した車形データとに
基づいて車種を分類し、予め記憶しておいた車種に対応
する平均車長を読み出して、この平均車長とサンプリン
グ周期とサンプリング数と超音波送受波器の感知領域の
長さとに基づいて所定の式から走行速度を演算するもの
であり、車両の走行速度の測定に複雑な処理を必要とす
る。また、車種の分類は、車両の高さのみで行なってい
るため、例えば、ＲＶ車両のように車両の高さが高く、
車両の長さが短い車両の車種判定を誤ったり、この車種
判定の誤りに伴って車両の走行速度を誤って演算したり
してしまう場合がある。更に、超音波ビームを用いて車
両の高さを測定するため、超音波ビームの広がりにより
高さ測定の精度が悪くなってしまう。

【０００５】本発明の車両感知装置は、車両の走行速度
の測定精度を、より向上させることを目的の一つとす
る。また、本発明の車両感知装置は、車両形状の分類の
判定精度を、より向上させることを目的の一つとする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両感知装置
は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下
の手段を採った。

【０００７】本発明の車両感知装置は、走行する車両を
感知可能な車両感知装置であって、車両の走行路直上に
設置され該走行路の第１の所定の位置に所定の周期で発
光する第１の発光手段と、前記所定の位置から車両の進
行方向へ所定の間隔隔てた位置に所定の周期で発光する
発光手段と、前記第１の発光手段による発光に基づく反
射光を受光する第１の受光手段と、前記第２の発光手段
による発光に基づく反射光を受光する第２の受光手段
と、前記第１の発光手段により発光されてから反射光が
前記第１の受光手段により受光されるまでの時間を計測
する第１の計時手段と、前記第２の発光手段により発光
されてから反射光が前記第２の受光手段により受光され
るまでの時間を計測する第２の計時手段と、前記第１の
計時手段により計測された時間が前記走行路からの反射
光を受光するまでの時間としての第１の時間よりも短く
なったときから前記第２の計時手段により計測された時
間が前記走行路からの反射光を受光するまでの時間とし
ての第２の時間よりも短くなったときまでの時間を、前
記所定の間隔を通過する車両の通過時間として計測する
通過計時手段と、該計測された通過時間に基づいて該車
両の走行速度を演算する走行速度演算手段とを備えるこ
とを要旨とする。

【０００８】こうした本発明の車両感知装置において、
前記第１の発光手段および／または前記第２の発光手段
は、前記走行路の幅方向に亘って発光する手段であるも
のとすることもできる。

【０００９】また、本発明の車両感知装置において、前
記第１の計時手段により計測された時間が前記第１の時
間よりも短い間の継続時間および／または第２の計時手
段により計測された時間が前記第２の時間よりも短い間
の継続時間を計測する継続時間計測手段と、該計測され
た継続時間と前記走行速度演算手段により演算された車
両の走行速度とに基づいて該車両の長さを演算する車両
長演算手段と、前記第１の計時手段および／または前記
第２の計時手段により計測された時間に基づいて前記車
両の高さを演算する車両高演算手段と、該演算された車
両の高さと前記車両長演算手段により演算された車両の
長さと予め設定された形状データとに基づいて該車両の
形状を分類する形状分類手段とを備えるものとすること
もできる。

【００１０】この態様の本発明の車両感知装置におい
て、前記形状分類手段は、前記車両の形状をバスと大型
貨物と小型貨物と乗用車とに分類する手段であるものと
することもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
車両感知装置２０の外観の概略を示す外観図であり、図
２は、本発明の一実施例である車両感知装置２０の構成
の概略を示す構成図である。実施例の車両感知装置２０
は、図示するように走行路２２の直上（例えば、走行路
２２面から５〜６ｍ程度の高さ）に設置され走行路２２
を走行する車両２４を感知する感知器３０と、感知器３
０と電気的に接続され装置全体をコントロールすると共
に各種演算を行なう制御装置６０を有する演算装置５０
とを備える。

【００１２】感知器３０は、走行路２２に対して２つの
光ビームＢ１，Ｂ２を送信すると共に走行路２２または
車両２４からの反射光を受信して送信から受信までの反
射時間を計測できるように構成されており、所定の周期
（例えば、５ｍｓｅｃなど）で信号を出力するタイミン
グ回路３２と、タイミング回路３２から信号を受けて光
ビームＢ１，Ｂ２を発光用光学系３８ａ，３８ｂを介し
て走行路２２の所定の位置（それぞれＡ点とＢ点）に送
信する発光器３６ａ，３６ｂと、走行路２２または車両
２４からの反射ビームを受光用光学系４０ａ，４０ｂに
より集光して受信する受光器４２ａ，４２ｂと、タイミ
ング回路３２から信号が入力されてから光ビームＢ１，
Ｂ２の受光に伴う受光器４２ａ，４２ｂからの光検出信
号が入力されるまでの時間をそれぞれ光ビームＢ１の反
射時間Ｔ１と光ビームＢ２の反射時間Ｔ２として計測す
るパルス計数回路３４ａ，３４ｂとを備える。発光器３
６ａ，３６ｂは、光ビームＢ１，Ｂ２が走行路２２の中
央（Ａ点）とこの中央から車両２４の進行方向に向かっ
て所定の間隔ΔＬ隔てた位置（Ｂ点）とに発光するよう
に配置されている。この所定の間隔（ＡＢ間の距離）Δ
Ｌは、例えば、感知する対象である車両２４の長さより
も狭い間隔として設定されている。なお、タイミング回
路３２は、２つの発光器３６ａ，３６ｂに共通のものと
して設けているが、それぞれ別々に設けるものとしても
よいし、この場合それぞれ異なる周期で信号を出力する
ものとしてもよい。

【００１３】制御装置６０は、ＣＰＵ６２を中心とした
マイクロプロセッサとして構成されており、処理プログ
ラムを記憶したＲＯＭ６４と、一時的にデータを記憶す
るＲＡＭ６６と、入出力ポート（図示せず）とを備え
る。この制御装置６０には、反射時間Ｔ１，Ｔ２を計測
するパルス計数回路３４ａ，３４ｂからの計時信号や車
両２４のＡＢ間の通過時間を計測する第２パルス計数回
路５２からの第２計時信号、車両２４のＡ点の通過時間
を計測する第３パルス計数回路５４からの第３計時信号
などが入力ポートを介して入力されており、制御装置６
０からは、第２パルス計数回路５２へのスタート信号並
びにストップ信号や第３パルス計数回路５４へのスター
ト信号並びにストップ信号などが出力ポートを介して出
力されている。

【００１４】こうして構成された実施例の車両感知装置
２０の動作、特に、走行路２２を走行する車両２４の走
行速度Ｖの測定や形状を分類するための動作について説
明する。図３は、制御装置６０のＣＰＵ６２により実行
される車両感知処理ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。このルーチンは、パルス計数回路３４ａ，３
４ｂから計時信号が入力されたとき（タイミング回路３
２の周期毎）に実行される。

【００１５】車両感知処理ルーチンが実行されると、制
御装置６０のＣＰＵ６２は、まず、パルス計数回路３４
ａ，３４ｂからの計時信号に基づいて光ビームＢ１，Ｂ
２の送信から受信までの反射時間Ｔ１，Ｔ２を算出する
と共に(ステップＳ１００）車両ポジションフラグＦの
状態を判定する(ステップＳ１０２）。ここで、車両ポ
ジションフラグＦは、車両２４の前回の走行位置を値と
して持つフラグであり、本ルーチンの後段で設定され
る。なお、初回では、車両ポジションフラグＦは値０に
設定されている。車両ポジションフラグＦが値０である
と判定されると、前回の処理では車両２４は光ビームＢ
１（Ａ点）に進入していないと判断し、光ビームＢ１の
反射時間Ｔ１が閾値Ｔ１ｒｅｆ未満であるか否かを判定
する(ステップＳ１０４）。ここで、閾値Ｔ１ｒｅｆ
は、光ビームＢ１が走行路２２を反射して戻るまでの反
射時間またはこの反射時間よりも若干短い時間として設
定されている。この反射時間は、光ビームＢ１が走行路
２２を反射するときに比べ車両２４を反射するときの方
が短くなるから、反射時間Ｔ１が閾値Ｔ１ｒｅｆ未満で
あるときには光ビームＢ１が車両２４を反射していると
判断して光ビームＢ１（Ａ点）への車両２４の進入を感
知できるのである。反射時間Ｔ１が閾値Ｔ１ｒｅｆ以上
であると判定されると、車両２４の進入は感知されてい
ないと判断して本ルーチンを終了する。

【００１６】一方、反射時間Ｔ１が閾値Ｔ１ｒｅｆ未満
であると判定、即ち、車両２４が図４（ａ）に位置する
と判定されると、スタート信号を第２パルス計数回路５
２および第３パルス計数回路５４に出力してパルス計数
を開始させると共に(ステップＳ１０６）車両ポジショ
ンフラグＦを、車両２４がＡ点を通過中であることを示
す値１に設定して(ステップＳ１０８）本ルーチンを終
了する。ここで、パルス計数を開始させるのは、後述す
る車両２４によるＡＢ間の通過時間ΔＴとＡ点の通過時
間ΔＴ２とを計測するためである。

【００１７】ステップＳ１０２において車両ポジション
フラグＦが値１、即ち、前回の処理で車両２４がＡ点を
通過中であると判定されると、反射時間Ｔ２が閾値Ｔ２
ｒｅｆ未満であるか否かを判定する(ステップＳ１１
０）。ここで、閾値Ｔ２ｒｅｆは、光ビームＢ２が走行
路２２を反射して戻るまでの反射時間またはこの反射時
間よりも若干短い時間として設定されるものである。し
たがって、反射時間Ｔ２が閾値Ｔ２ｒｅｆ未満であると
きは、光ビームＢ２が車両２４を反射しているものと判
断し、光ビームＢ２（Ｂ点）に対する車両２４の進入を
感知することができる。反射時間Ｔ２が閾値Ｔ２ｒｅｆ
以上であると判定されると、車両２４は光ビームＢ２
（Ｂ点）に進入していないと判断し、本ルーチンを終了
する。

【００１８】一方、反射時間Ｔ２は閾値Ｔ２ｒｅｆ未満
であると判定、即ち、車両２４が図４（ｂ）に位置する
と判定すると、ストップ信号を第２パルス計数回路５２
に出力してパルス計数を終了させ(ステップＳ１１
２）、このパルス計数の結果からＡＢ間の車両２４の通
過時間ΔＴを算出する(ステップＳ１１４）。この通過
時間ΔＴは、図５に時刻と光ビームＢ１，Ｂ２方向の反
射時間との関係を示すと、図示するように時刻ｔ０で光
ビームＢ１により車両２４が感知されてから時刻ｔ１で
光ビームＢ２により車両２４が感知されたときまでの経
過時間として示される。通過時間ΔＴが算出されると、
この通過時間ΔＴから車両２４の走行速度Ｖを演算する
処理を行い(ステップＳ１１６）、車両ポジションフラ
グＦを、車両２４が光ビームＢ２（Ａ点）および光ビー
ムＢ１（Ｂ点）を通過中であることを示す値２に設定し
て(ステップＳ１１８）本ルーチンを終了する。ここ
で、この走行速度Ｖを演算する処理は、車両２４の通過
時間ΔＴと、ＡＢ間の距離ΔＬとに基づいて次式（１）
により演算できる。

【００１９】Ｖ＝ΔＬ／ΔＴ・・・（１）

【００２０】ステップＳ１０２において車両ポジション
フラグＦが値２、即ち、前回の処理で車両２４がＡ点お
よびＢ点を通過中であると判定されると、反射時間Ｔ１
が閾値Ｔ１ｒｅｆ以上であるか否か、即ち、車両２４が
Ａ点を通過し終わったか否か（車両２４が図４（ｃ）に
位置するか否か）を判定する(ステップＳ１２０）。閾
値Ｔ１ｒｅｆ未満であると判定されると、Ａ点を通過し
終わっていないと判断し、本ルーチンを終了する。一
方、閾値Ｔ１ｒｅｆ以上であると判定されると、ストッ
プ信号を第３パルス計数回路５４に出力してパルス計数
を終了させ(ステップＳ１２２）、このパルス計数の結
果から車両２４によるＡ点の通過時間ΔＴ２（図５にお
いて時刻ｔ０から時刻ｔ２までの経過時間）を算出する
(ステップＳ１２４）。そして、この算出されたＡ点の
通過時間ΔＴ２から、車両２４の車長Ｌおよび車高Ｈ、
平坦性を演算する処理を実行する(ステップＳ１２
６）。ここで、車長Ｌおよび車高Ｈ、平坦性を演算する
処理について説明する。

【００２１】車長Ｌは、車両２４のＡ点の通過時間ΔＴ
２と、ステップＳ１１６で演算された走行速度Ｖとに基
づいて次式（２）により演算することができる。

【００２２】Ｌ＝Ｖ×ΔＴ２・・・（２）

【００２３】次に車高Ｈを演算する処理について説明す
ると、車両２４の高さは、反射時間Ｔ１に光ビームＢ１
の速度を乗じて感知器３０から車両２４までの往復距離
を求め、この往復距離の半分の距離を感知器３０から車
両２４までの距離とし、感知器３０から走行路２２まで
の距離から感知器３０から車両２４までの距離を減ずる
ことにより求めることができる。したがって、車高Ｈ
は、タイミング回路３２の周期毎に計測された反射時間
Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ１ｒｅｆ）毎に対応する車両２４の高さ
を求め、求めた高さのうちの最大値として演算すること
ができる。勿論、これらの車両２４の高さの平均値を車
高Ｈとすることとしてもよい。また、本実施例では、反
射時間Ｔ１から車高Ｈを算出するものとしたが、反射時
間Ｔ２から車高Ｈを算出するものとしてもよいし、反射
時間Ｔ１と反射時間Ｔ２との平均から車高Ｈを算出する
こともできる。

【００２４】また、平坦性については、例えば、前述し
たタイミング回路３２の周期毎に求めた車両２４の高さ
の最大値と最小値との差が所定値未満であると、平坦で
ある判断し、所定値以上であると、不平坦と判断する。

【００２５】こうして演算が行なわれると、この車高Ｈ
と車長Ｌと平坦性とに基づいて車両２４の形状を分類す
る処理を実行する(ステップＳ１２８）。この処理は、
車長Ｌと車高Ｈと車高Ｈの平坦性と車両の形状との関係
をマップとしてＲＯＭ６４に記憶しておき、長さＬと高
さＨと平坦性とが与えられると、マップに対応した形状
（バス、大型貨物、小型貨物、乗用車）が導出されるも
のとした。このマップの一例を図６に示す。なお、図６
において「−」は、分類条件に含まれないことを意味す
る。

【００２６】こうして車両２４の形状の分類を行なった
後、車両ポジションフラグＦを値０に戻し(ステップＳ
１３０）、本ルーチンを終了する。これにより光ビーム
Ｂ１，Ｂ２を通過する車両２４の走行速度Ｖの測定と形
状の分類が完了し、この走行速度Ｖや車両の形状等に関
する情報が車両の通行を管理する図示しない管理センタ
などに出力される。

【００２７】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【００２８】例えば、実施例の車両感知装置２０では、
光ビームＢ１，Ｂ２の発光位置の間隔を車両２４の長さ
よりも狭い間隔である間隔ΔＬとするものとしたが、車
両２４の走行速度Ｖを計測可能な間隔であれば、間隔を
どのように設定しても構わない。

【００２９】また、実施例の車両感知装置２０では、発
光器３６ａ，３６ｂを走行路２２上の２点に発光させる
ものとしたが、走行路２２の幅方向に亘って線状の光ビ
ームを送信できるように発光用光学系３８ａ，３８ｂを
適宜選択するものとしてもよい。こうすれば、車両の感
知をより確実なものとすることも可能である。この発光
の一例を図７に示す。

【００３０】更に、実施例の車両感知装置２０では、２
つの発光器３６ａ，３６ｂを用いて走行路２２に対して
２つの光ビームを送信して車両の走行速度の測定や車種
の分類を行なうものとしたが、１つの発光器をミラーな
どにより分光させて走行路２２に対して２つの光ビーム
を送信するものとしてもよい。

【００３１】また、実施例の車両感知装置２０では、走
行速度ＶにＡ点を通過する通過時間ΔＴ２を乗ずること
により車両２４の車長Ｌを算出するものとしたが、Ｂ点
を通過する通過時間を計測し、この通過時間に走行速度
Ｖを乗ずるものとしてもよく、Ｂ点を通過する通過時間
とＡ点を通過する通過時間との平均値に走行速度Ｖを乗
ずるものとしてもよい。

【００３２】また、実施例の車両感知装置２０では、車
両の形状をバスと大型貨物と小型貨物と乗用車とに分類
するものとしたが、分類する形状の種類を多くすること
も少なくすることも可能である。また、分類する形状の
種類をそれほど多くする必要がないときには、形状の分
類に車両の平坦性を考慮しないものであってもよい。

【発明の効果】

【００３３】以上説明した本発明の車両感知装置によれ
ば、車両の進行方向に所定の間隔ΔＬ隔てて発光する光
ビームＢ１，Ｂ２の反射時間に基づいて車両を感知し、
光ビームＢ１が車両を感知してから光ビームＢ２が車両
を感知するまでの時間に基づいて車両の走行速度を演算
するから、超音波を使用するものに比して車両の走行速
度をより精度よく測定することができる。しかも、超音
波を使用する際の耳障りな音も発生することもない。

【００３４】また、走行路の幅方向に亘って光ビームを
送信する場合には、計測範囲が広がるから、より確実に
車両を感知することができる。

【００３５】更に、車両の高さと長さとに基づいて車両
の形状を分類するから、車両の高さのみを考慮して車両
の形状の分類するものに比してより正確に形状の分類を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である車両感知装置２０の
外観の概略を示す外観図である。

【図２】 本発明の一実施例である車両感知装置２０の
構成の概略を示す構成図である。

【図３】 実施例の車両感知装置２０の制御装置６０に
より実行される車両感知処理ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。

【図４】 車両２４の光ビームＢ１，Ｂ２への通過の様
子を例示する説明図である。

【図５】 光ビームＢ１，Ｂ２方向の反射時間と時刻と
の関係の一例を示す説明図である。

【図６】 車両の形状の分類の一例を示す説明図であ
る。

【図７】 車両感知装置の光ビームＢ１，Ｂ２の他の送
信形態の一例を示す外観図である。

【符号の説明】

２０ 車両感知装置、２２ 走行路、２４ 車両、３０
感知器、３２ タイミング回路、３４ａ，３４ｂ パ
ルス計数回路、３６ａ，３６ｂ 発光器、３８ａ，３８
ｂ 発光用光学系、４０ａ，４０ｂ 受光用光学系、４
２ａ，４２ｂ受光器、５０ 演算装置、５２ 第２パル
ス計数回路、５４ 第３パルス計数回路、６０ 制御装
置、６２ ＣＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する車両を感知可能な車両感知装置
   であって、 車両の走行路直上に設置され該走行路の第１の所定の位
   置に所定の周期で発光する第１の発光手段と、 前記所定の位置から車両の進行方向へ所定の間隔隔てた
   位置に所定の周期で発光する第２の発光手段と、 前記第１の発光手段による発光に基づく反射光を受光す
   る第１の受光手段と、 前記第２の発光手段による発光に基づく反射光を受光す
   る第２の受光手段と、 前記第１の発光手段により発光されてから反射光が前記
   第１の受光手段により受光されるまでの時間を計測する
   第１の計時手段と、 前記第２の発光手段により発光されてから反射光が前記
   第２の受光手段により受光されるまでの時間を計測する
   第２の計時手段と、 前記第１の計時手段により計測された時間が前記走行路
   からの反射光を受光するまでの時間としての第１の時間
   よりも短くなったときから前記第２の計時手段により計
   測された時間が前記走行路からの反射光を受光するまで
   の時間としての第２の時間よりも短くなったときまでの
   時間を、前記所定の間隔を通過する車両の通過時間とし
   て計測する通過計時手段と、 該計測された通過時間に基づいて該車両の走行速度を演
   算する走行速度演算手段とを備える車両感知装置。
2. 【請求項２】 前記第１の発光手段および／または前記
   第２の発光手段は、前記走行路の幅方向に亘って発光す
   る手段である請求項１記載の車両感知装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の車両感知装置で
   あって、 前記第１の計時手段により計測された時間が前記第１の
   時間よりも短い間の継続時間および／または第２の計時
   手段により計測された時間が前記第２の時間よりも短い
   間の継続時間を計測する継続時間計測手段と、 該計測された継続時間と前記走行速度演算手段により演
   算された車両の走行速度とに基づいて該車両の長さを演
   算する車両長演算手段と、 前記第１の計時手段および／または前記第２の計時手段
   により計測された時間に基づいて前記車両の高さを演算
   する車両高演算手段と、 該演算された車両の高さと、前記車両長演算手段により
   演算された車両の長さと、予め設定された形状データと
   に基づいて該車両の形状を分類する形状分類手段とを備
   える車両感知装置。
4. 【請求項４】 前記形状分類手段は、前記車両の形状を
   バスと大型貨物と小型貨物と乗用車とに分類する手段で
   ある請求項３記載の車両感知装置。