JPH08313331A - 軸重計測装置 - Google Patents

軸重計測装置

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JPH08313331A
JPH08313331A JP12226295A JP12226295A JPH08313331A JP H08313331 A JPH08313331 A JP H08313331A JP 12226295 A JP12226295 A JP 12226295A JP 12226295 A JP12226295 A JP 12226295A JP H08313331 A JPH08313331 A JP H08313331A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の走行速度によらず車両の軸重量を制度
良く求めること。 【構成】 ITVカメラ10により車両32の鉛直方向
における変位を検出し、検出した変位から車両32の鉛
直方向における加速度を支持計測部20で検出する。さ
らに載荷板12に加わる車両32の荷重をロードセル1
4,16で検出し、ロードセル14,16の検出荷重と
車両32の加速度とから車両32の軸重量を支持計測部
20で算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸重計測装置に係わ
り、特に、自動車等の車両の軸重量を計測するに好適な
軸重計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高速道路の交通量は年々増加する傾向に
あり、道路の痛みも激しくなっている。このため、軸重
量の大きな車両の乗り込み回数を減らす等道路を守ると
共に、橋桁の強度、アスファルト舗装の厚さ等道路の設
計及び維持に軸重計測装置が不可欠なものとなってい
る。
【0003】従来、走行車両の軸重量を計測する軸重計
測装置としては、図5に示すものが知られている。図5
において、軸重計測装置は、載荷板50、ロードセル5
2、接続箱54、指示計測部56、写真撮影装置58、
警告表示装置60、ブースプリンタ62、パーソナルコ
ンピュタ64を備えて構成されている。
【0004】次に上記装置における従来の軸重測定方法
について説明する。車両66が載荷板50条を通過する
と、ロードセル52により車両66の荷重が検出され、
検出された荷重が接続箱54を介して指示計測部56に
入力される。そして、指示計測部56において荷重を基
に車両66の軸重量が計測され、計測結果がブースプリ
ンタ62から出力されるようになっている。
【0005】ここで、載荷板50上を車両66が通過す
るときの軸振動の主成分は、図6の(a)に示すよう
に、3Hz程度のサイン波であることが知られている。載
荷板50の車両の進行方向における長さは、通常800
mm程度に設計してあるので、通過車両66のタイヤ設置
長が300mmであるとして、載荷板50に車両66の全
荷重が付加される範囲は約500mmとなる。このような
ことを考慮すると、通過車両66の走行速度と計測時間
は、図6の(a)〜(d)のように表される。図6の
(a)は、車両66の通過速度が5km/h、(b)は、車
両66の通過速度が10km/h、(c)は、車両66の通
過速度が15km/h、(d)は、車両66の通過速度が2
0km/hのときの軸振動波形をそれぞれ示している。そし
て3Hzのサイン波を一周期以上計測するためには、計測
時間が330ms以上必要である。また図6から3Hzの波
形を一周期以上継続できる走行速度は5km/h以下であ
り、それ以上の走行速度では、振動の一部のデータしか
継続することができない。
【0006】具体的には、走行速度が10km/hで0.5
4周期、15km/hで0.36周期、20km/hで0.27
周期であり、一般に4分の1周期を計測できればその波
形を再現することができる。このため、従来の方式で
は、20km/h以下の波形の傾きの方向や大きさから振動
の基本周波数及び振動のどの位置のデータを測定したの
かを割り出し、振動成分だけを再現するすると共に算出
し、測定したデータからこの振動成分を差し引く動補正
処理方式を採用している。さらに、20km/h以上の走行
速度では、計測可能な振動周期が微小になるため、測定
したデータから振動波形を再現することが難しいことか
ら、計測データのピーク値または平均値を軸重量とする
方式を採用している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の軸重計測方
式では、動補正処理と、ピーク値・平均値処理の境界点
である走行速度が20km/h付近では、計測可能な振動周
期が短くなり、動補正処理による振動波形の再現性が悪
化し、測定誤差が大きくなったり、車両の走行速度が高
速になるにつれて、振動波形のどの部分を計測したのか
が分からず、計測データのピーク値・平均値処理では、
真値を求めることが難しい。また車両の上下動の振幅が
大きい場合は、測定制度が顕著に悪化する。さらに、車
両の加減速による誤差、道路の凹凸による車両振動の誤
差を検出することが不可能であり、これらのことが測定
制度を低下させる原因となっている。
【0008】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、車両の走行速度によらず車両の軸重を計測する
ことができる軸重計測装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、車両の走行に伴う荷重を検出する荷重検
出手段と、車両の軸振動に伴う車両の鉛直方向における
加速度を検出する加速度検出手段と、荷重検出手段の検
出出力と加速度検出手段の検出出力とから車両の軸重量
を算出する軸重量算出手段とを備えている軸重計測装置
を構成したものである。
【0010】また本発明は、車両の走行に伴う荷重を検
出する荷重検出手段と、車両の軸振動に伴う車両の鉛直
方向における変位を検出する変位検出手段と、変位検出
手段の検出出力から車両の鉛直方向における加速度を検
出する加速度検出手段と、荷重検出手段の検出出出力と
加速度検出手段の検出出力とから車両の軸重量を算出す
る軸重量算出手段とを備えている軸重計測装置を構成し
たものである。
【0011】
【作用】本発明は、上記構成により、車両の走行に伴う
荷重を検出すると共に、車両の軸振動に伴う車両の鉛直
方向における加速度を検出し、荷重と加速度を基に車両
の軸重量を算出するようにしているため、車両の走行速
度によらず車両の軸重を高精度に計測することができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 (実施例1)図1は本発明の一実施例を示す全体構成図
である。図1において、自動車等の車両の軸重を計測す
る軸重計測装置は、ITVカメラ10、載荷板12、一
対のロードセル14,16、接続箱18、指示計測部2
0、撮影装置22、警告表示装置24、ブースプリンタ
26、パーソナルコンピュタ28を備えて構成されてい
る。
【0013】ITVカメラ10は車高計測装置として、
道路30を走行する車両32の上方に配置されており、
車両32の軸振動に伴う車両32の鉛直方向における変
位を検出する変位検出手段として構成されている。そし
て、ITVカメラ10により撮像された画像信号が指示
計測部20に入力されている。載荷板12は道路30の
料金序付近に埋設されており、走行車両32の荷重を受
けるように構成されており、載荷板12の底面側に一対
のロードセル14,16が配設されている。各ロードセ
ル14,16は載荷板12に加わる車両32の荷重を検
出し、検出荷重を接続箱18へ出力するようになってい
る。接続箱18は、図2に示すように、各ロードセル1
4,16の検出荷重を合計し、合計した検出荷重に関す
る信号を指示計測部20へ出力するようになっている。
指示計測部20では、ITVカメラ10により撮像され
た画像データとロードセル14,16により検出された
荷重データの同期を取ると共に、画像データから車両3
2の軸振動に伴う車両32の鉛直方向における加速度を
算出し、算出した加速度と荷重データを基に車両32の
軸重を算出するようになっている。そして指示計測部2
0の計測結果が各装置に出力されるようになっている。
すなわち、撮影装置22により車両32の撮影が行わ
れ、警告表示装置24に軸重が表示され、ブースプリン
タ26には加積載の警告と指導に関する情報が出力さ
れ、パーソナルコンピュタ28により過去のデータを保
存したり事後分析するためのデータ処理が行われる。
【0014】次に、構成における装置の動作を図3のフ
ローチャートに従って説明する。まず、車両32が道路
30を走行しているときに、車両32が載荷板12の前
にさしかかると、車両32がITVカメラ10の感知領
域に入ったか否かの判定が行われ(ステップS20)、
車両32がITVカメラ10の感知領域に入ったときに
は、ITVカメラ10により車両32の上下方向におけ
る変位の撮影が開始される(ステップS21)。このと
き車両32の撮影と並行して、荷重の計測が実行され
る。すなわち、ITVカメラ10の感知領域は車両32
の進行方向手前から載荷板12を含む領域にあり、車両
32が感知領域を出るまで撮影は継続される。そして車
両32の車輪34が載荷板12上に差しかかった時点か
ら通過するまでの間、載荷板12に加わる荷重として、
軸振動を含んだ荷重が計測される(ステップS22)。
ここで計測される荷重データは軸振動を含んでいるが、
ITVカメラ10の撮影画像から、車両32の上下方向
の変位をパターン認識によって抽出し(ステップS2
3)、指示計測部20で車両32の上下鉛直方向(上下
方向)の変位を基に車両32の上下方向における加速度
を算出する(ステップS24)。この後計測された荷重
データと算出された加速度データの同期を取ることで
(ステップS25)、車両32の軸重量を算出する(ス
テップS26)。そして算出結果から、車両32が加積
載による違反車両と見なされた場合は、ブースプリンタ
26によって警告が発せられ、パーソナルコンピュタ2
8によって車両32及び軸重データが記録され、警告表
示装置24によって軸重の表示が行われ、写真撮影装置
22によって違反車両が撮影される。
【0015】このように、本実施例によれば、ITVカ
メラ10により車両32の鉛直方向における変位を検出
し、この変位を基に車両32の鉛直方向における加速度
を検出し、載荷板12とロードセル14,16により車
両32の荷重を検出し、検出した加速度と検出した荷重
を基に車両32の軸重を算出するようにしたため、車両
32の走行速度によらず車両32の軸重を精度良く計測
することができる。 (実施例2)図4は本発明の他の実施例を示す全体構成
図である。
【0016】本実施例は図1に示すITVカメラ10の
代わりに、超音波式車両感知器36a,36b…36
n、統合箱38を設けたものであり、他の構成は図1と
同様であるので、図1と同一のものには同一符号を付し
てそれらの説明は省略する。
【0017】車両感知器36a〜36nは、車両32に
向けて超音波を照射すると共に、車両32から反射した
超音波を受信し、車両32の軸振動に伴う車両32の鉛
直方向における変位を検出する変位検出手段として構成
されている。そして各車両感知器36a〜36nにより
感知された車両32の変位に関する信号が統合箱38を
介して指示計測部20に入力されている。
【0018】次に本実施例における装置の動作を説明す
る。車両32が載荷板12の前方にさしかかり、車両3
2が車両感知器36aの感知領域に入ると、車両感知器
36aにより車両32の鉛直方向における変位の計測が
開始される。そして車両32の走行によって車両32が
載荷板12上を移動すると、車両32の移動に伴って、
車両感知器36a〜36nによる車両32の鉛直方向に
おける変位(車高)が計測される。各車両感知器36a
〜36nで計測された変位に関するデータが統合箱38
で一つのデータにまとめられ、まとめられたデータが指
示計測部20に入力される。一方、車両32の車輪34
が載荷板12に差しかかった時点から通過するまでの
間、ロードセル14,16により載荷板12に加わる車
両32の荷重が計測される。この計測データは接続箱1
8を介して指示計測部20に入力される。この計測デー
タは軸振動を含んでいるが、車両感知器36a〜36n
により計測されたデータと同期をとるこで車両32の軸
重を高精度に算出することができる。すなわち、指示計
測部20では車両感知器36a〜36nにより計測され
た車両32の鉛直方向における変位に関するデータを基
に車両32の鉛直方向における加速度を検出する。そし
て検出した加速度のデータとロードセル14,16によ
り計測された荷重データとら車両32の軸重量を算出す
る。
【0019】次に、軸重の算出方式について説明する。
今、載荷板12に車両32の全荷重が付加されている状
態とすれば、載荷板12に掛かる荷重fは、軸重量をm
とし、車両32の鉛直方向における加速度をαとする
と、荷重fは次の(1)式で表される。
【0020】f=m(g+α)…(1) ここで、gは重力を示す。
【0021】(1)式において、ロードセル14,16
の検出による荷重データのみではαは不明であるが、I
TVカメラ10または車両感知器36a〜36nによ
り、微小時間Δt間のでの車高変化量Δhは、次の
(2)式によって求めることが可能である。
【0022】α=dΔh2/d2Δt…(2) (2)式から、車両32の鉛直方向における加速度αを
算出することが可能となる。
【0023】実際には、車高計測装置としてITVカメ
ラ10を用いたときは、サンプリング周期が30ms程度
のフレーム単位での撮影であることから、車両32が感
知領域に入った直後から感知領域を出るまでの車高の変
位を計測し、ロードセル14,16の計測データのピー
ク値の時間tnを含む最小のフレームnと一つ前のフレ
ーム(n−1)のデータから、tnにおける加速度αを
(2)式から算出する。
【0024】ここで、(1)式に(2)式のαを代入
し、式を変形することで、次の(3)式が得られる。
【0025】 m=f/(g+α)=f/(g+dΔh2/d2Δt)…(3) 但し、Δt=tn−tn-1 (3)式から軸重量nを算出することが可能となる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両の走行にともなう荷重を検出すると共に、車両の軸
振動に伴う加速度を検出し、検出した荷重と検出した加
速度を基に車両の軸重量を算出するようにしたため、車
両の走行速度によらず車両の軸重量を精度良く算出する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体構成図
【図2】図1に示す装置の作用を説明するためのブロッ
ク構成図
【図3】図1に示す装置の作用を説明するためのフロー
チャート
【図4】本発明の他の実施例を示す全体構成図
【図5】従来例の全体構成図
【図6】(a)は車両の速度と荷重との関係を説明する
ための波形図 (b)は車両の速度と荷重との関係を説明するための波
形図 (c)は車両の速度と荷重との関係を説明するための波
形図 (d)は車両の速度と荷重との関係を説明するための波
形図
【符号の説明】
10 ITVカメラ 12 載荷板 14,16 ロードセル 18 接続箱 20 指示計測部 22 撮影装置 24 警告表示装置 26 ブースプリンタ 28 パーソナルコンピュタ 32 車両 36a〜36n 超音波式車両感知器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G08G 1/04 G08G 1/04 D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の走行に伴う荷重を検出する荷重検
    出手段と、車両の軸振動に伴う車両の鉛直方向における
    加速度を検出する加速度検出手段と、荷重検出手段の検
    出出力と加速度検出手段の検出出力とから車両の軸重量
    を算出する軸重量算出手段とを備えている軸重計測装
    置。
  2. 【請求項2】 車両の走行に伴う荷重を検出する荷重検
    出手段と、車両の軸振動に伴う車両の鉛直方向における
    変位を検出する変位検出手段と、変位検出手段の検出出
    力から車両の鉛直方向における加速度を検出する加速度
    検出手段と、荷重検出手段の検出出出力と加速度検出手
    段の検出出力とから車両の軸重量を算出する軸重量算出
    手段とを備えている軸重計測装置。
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