JPH0399272A - 自動車の走行状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、道路などを走行する自動車の走行状態を検出
するための新規な自動車の走行状態検出装置に関する。

本件明細書中、用語「自動車」というのは、最の４輪ま
たはそれ以上の車輪を有する乗用車およびトラックなど
を含み、さらに１輪車および２輪車、さらには３輪車を
含み、さらにまた玩具のこのような自動車をも含むもの
と解釈されるべきである。

従来の技術 高速道路などの自動車専用道路では、従来では、自動車
が走行する各レーンの上方に、超音波発射手段と、その
超音波発射手段から発射されて自動車によって反射され
た反射波を受信する受信手段とが設けられ、この超音波
を利用して、走行している自動車の速度などを検出し、
たとえば交通渋滞などの状況を検出するように構成され
る。

発明が解決すべき課題 このような先行技術では、超音波を用いているので、自
動車の高さが予期した値から大きくずれているときなど
には、誤検出を生じやすいという問題がある。

本発明の目的は、自動車の走行状態を正確に検出するこ
とができるようにした自動車の走行状態検出装置を提供
することである。

課題を解決するための手段 本発明は、道路に沿って間隔をあけて配置される一対の
圧電素子と、 圧電素子の出力に応答して、走行状態を演算処理して求
める処理手段とを含むことを特徴とする自動車の走行状
態検出装置である。

本発−明は、処理手段は、 前記圧電素子のうちの少なくとも１つの出力に応答して
、自動車の通過台数を計数することを特徴とする。

また本発明は、処理手段は、 一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出力の時間差Δ
ｔ１を測定する手段と、 測定手段の出力に応答し、一対の前記圧電素子間の間隔
をＤとするとき、自動車の速度■、Ｖ　＝　　Ｄ／Δｔ
１ を演算する手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、処理手段は、 一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出方の時間差Δ
ｔ１を測定する手段と、 測定手段の出力に応答し、一対の前記圧電素子間の間隔
をＤとするとき、自動車の速度■、Ｖ　　＝　　Ｄ／Δ
ｔ１ を演算する第１演算手段と、 自動車の走行方向下流側に配置された一方の圧電素子か
らの出力のうち、先行自動車の走行による！＆後に発生
された出力と、走行方向上流側に配置された他方の圧電
素子からの出力のうち、前記一方圧電素子の前記最後の
出力の発生後に後行自動車の走行による最初に発生され
た出力との間の時間差Δｔ４を演算する第２演算手段と
、第１演算手段と第２演算手段との出力に応答し、第１
演算手段によって演算して求められる後行自動車の速度
をＶｌとするとき、車間距離Δｄ、Δｄ　＝　Δｄ４・
■１ を演算する第３演算手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記処理手段は、 一対の各圧電素子の出力の前後関係を判断して自動車の
進行方向を検出することを特徴とする。

また本発明は、処理手段は、 一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出力の時間差Δ
ｔ１を測定する第１測定手段と、第１測定手段の出力に
応答し、一対の前記圧電素子間の間隔をＤとするとき、
自動車の速度■、Ｖ　　＝　　ｌ）／Δｔ１ を演算する第１演算手段と、 いずれか一方の圧電素子からの出方の時間差Δｔ２を測
定する第２測定手段と、 第１演算手段と第２測定手段との出方に応答して前後輪
の間隔し、 Ｌ　＝　Δｔ２・Ｖ を演算し、その前後輪の間隔に対応する車種を判別する
手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記処理手段は、 自動車の台数、速度、車間距離、進行方向および車種の
いずれか少なくとも１つの時間分布を検出する手段を含
むことを特徴とする。

作　　用 本発明に従えば、一対の圧電素子が道路に沿って間隔を
あけて配置される。したがって、たとえば４輪自動車が
走行する場合、前輪によって一対の圧電素子上を順次的
に押圧して走行し、また後輪がこの一対の圧電素子を押
圧して走行する。したがってこの一対の圧電素子の出力
に基づいて、たとえば自動車の走行している通過台数、
自動車の速度、先行自動車と後続の自動車との車間距離
、自動車の進行方向および自動車の前後輪の間隔に対応
した車種などの走行状態を求めることができる。

処理手段によって自動車の通過台数を計数するにあたっ
ては、圧電素子のうちの少なくとも１つの出力に応答し
、その出力を計数すればよい。

自動車の速度Ｖを求めるには、一対の圧電素子のうち、
一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出力の時間差Δ
ｔ１を測定し、一対の圧電素子間の自動車走行方向に沿
う間隔りに基づき、その自動車の速度Ｖを演算して求め
ることができる。

車間距離Δｄ、すなわち先行自動車とそれに後続する後
行自動車との距離を求めるにあたっては、それらの自動
車がたとえば４輪自動車である場合、先行自動車の後輪
が自動車の走行方向下流側（すなわち走行方向前方側）
に配置された一方の圧電素子からの出力の先行自動車の
走行による最後に発生された出力に対応しており、後行
自動車の前輪が、走行方向上流側（すなわち走行方向後
方側）に配置された他方の圧電素子からの出力のうち、
前記一方圧電素子の前記の先行自動車の走行による前記
最後の出力の発生後に、後行自動車の走行による最初に
発生された出力との間の時間差Δｔ４を演算し、この時
間差Δｔ４と、後行自動車の速度■１との積によって、
車間距離Δｄを演算して求めることができる。

さらにまたこれら一対の圧電素子の出力の前後関係を判
断することによって、自動車の走行方向を検出すること
ができる。

４輪自動車などの前後輪の間隔りは、一対の圧電素子の
うちのいずれか一方の圧電素子からの出力の前後輪によ
る時間差Δｔ２を計測し、その自動車の速度Ｖを求める
ことによって、前記時間差Δｔ２と、速度Ｖとの積によ
って、前後輪の間隔りを演算して求めることができ、こ
の前後輪の間隔りは乗用車およびトラックなどの車種に
対応しており、したがって車種を判別することができる
。

さらにまた本発明に従えば、このようにして求めた自動
車の台数、速度、車間距離、進行方向および車種のいず
れか少なくとも１つの時間経過に伴う値、したがって時
間分布を検出することができ、こうして走行状態の時間
経過を知ることができる。

自動車専用道路などにおいて速度Ｖを検出することによ
って、渋滞状況の把握を行うことができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の簡略化したブロック図で
ある。自動車１は、道路２のレーンなどを走行方向３に
走行する。この道路２に沿って間隔りをあけて圧電検出
手段Ａ、Ｂが順次的に配置される。

第２図は圧電検出手段Ａの平面図であり、第３図は第２
図の切断面線■−■から見た断面図である。この圧電検
出手段Ａは、圧電検出素子４を含む。

圧電素子４は、圧電体８が電極９．１０によってサンド
イッチされて構成される。圧電体８の材料としては、た
とえばフッ化ビニリデンの単独重合体もしくは共重合体
、ビニリデンシアナイドの単独重合体もしくは共重合体
またはこれらに無機圧電材料を均一に分散させた物質な
どであってもよい、電極９．１０はたとえばアルミニウ
ムまたは銅などであってもよい、このような圧電体８は
たとえば厚さ５０〜２５０μｍであり、厚さ３００〜３
０００ｍｍであり、その支持体１の長手方向に沿う幅は
たとえば５〜１５ｍｍである。

圧電素子４の上側の電極９上には、ゴムまたは合成樹脂
などの電気絶縁材料から成る絶縁層１１が形成される６
圧電素子４の下側の電極１０と絶縁層１１とを全体的に
覆ってシールド層１２が形成される。このシールド層１
２はアルミニウムまたは銅などの箔から成り、ライン１
８を介して接地される。こうしてシールド層１２によっ
て、支持体１が配置される部屋などの空間において、た
とえば商用交流電源の５０または６０Ｈｚの電磁界によ
るノイズの混入を防ぐことができる。絶縁層１１はシー
ルド層１２による電極９．１０の短絡を防ぐ働きをする
。シールド層１２の下面は接着層１３によって支持体１
の下面１４に接着されて固定される。シールド層１２の
残余の外表面は、ゴムまたは合成樹脂などの材料から成
る保護層１５によって覆われる。電極９．１０には端子
１７が設けられ、この端子１７はライン１８に接続され
る。

シールド層１２は接着層１３によって剛体である基層２
４に接着される。接着層１３は接着硬化後には剛性であ
る。基層２４はたとえば３〜５ｍｍ厚のステンレス鋼か
ら成る。圧電体８は自動車１の前前輪１ａ、ｌｂによっ
て押圧されることによって、その厚み方向の圧電定数ｄ
３３に対応した起電力を発生し、この基層２４を設ける
ことによって、圧電素子４の感度の向上を図ることがで
きる。基層２４の下部にはたとえば３〜５ｍｍ厚のゴム
などの材料から成る弾性層２５が取付けられる。この弾
性層２５は、本件圧電検出手段Ａが設けられる道路２の
表面に凹凸が存在するとき、その凹凸に起因して圧電素
子４にノイズが混入することを防ぎ、Ｓ／Ｎ比の向上を
図る。

シールド層１２と接着層１３などとは、保護層１６によ
って気密に被覆されて保護される。保護層１６はたとえ
ばゴムおよびポリエステルフィルムなどの材料から成り
、その厚みは１〜２ｍｍである。

圧電素子４の電極９，１０からの出力は端子１６からラ
イン１８を経て、波形整形回路１９に与えられる。もう
１つの圧電検出手段Ｂもまた同様な構成を有しており、
ライン２０から波形整形回路２１にその出力が与えられ
る。これらの波形整形回路１９．２１の出力はアナログ
／デジタル変換回路２２に与えられ・、デジタル信号に
変換されて処理回路２３に入力される。処理回路２３は
たとえばマイクロコンピュータなどによって実現される
。

第４図は、圧電検出手段Ａの圧電素子４からライン１８
に導出される自動車１の走行時における出力波形を示す
、この実施例では、自動車１の走行速度Ｖは１３　ｋ　
ｍ　／　ｈであり、圧電検出手段Ａ。

Ｂの間隔りは３０ｃｍである。波形整形回路１９は第４
図（１）の参照符１１で示される弁別レベルで、圧電素
子４の出力をレベル弁別して比較し、後述の第５図（１
）で示す矩形波パルスを導出する。

第４図（２）は、４輪の手押し車を圧電検出手段Ａ上に
走行させたときにおける圧電素子４から出力される波形
を示す、波形整形回路１つはライン１２で示されるレベ
ルでレベル弁別を行って波形整形を行うように構成され
てもよい。

第５図は、道路２を自動車１が走行しているとき、波形
整形回路１９．２１から導出される波形をそれぞれ示し
ており、波形整形回路１９は第５図（１）で示される信
号を導出し、もう１つの波形整形回路２１は第５図（２
）で示される波形を有する信号を導出する。圧電検出手
段Ａ上を自動車１の前輪１ａが押圧すると、パルスｐ１
が得られ、後輪１ｂが押圧するとパルスｐ３が得られる
。

同様にして圧電検出手段Ｂを前後輪１ａ、ｌｂが押圧す
ると、パルスｐ２．ｐ４が得られる。こうして先行自動
車の通過によってパルスｐ１〜ｐ４が得られた後、後続
の後行自動車が圧電検出手段Ａ、Ｂを押圧して通過する
とき、圧電検出手段Ａの検出動作によって、パルスｐＨ
，ＰＩ３が得られ、もう１つの圧電検出手段Ｂによって
波形整形回路２１からはパルスｐ１２．ｐ１４が同様に
して得られる。

第６図は、処理回路２３の動作を説明するためのフロー
チャートである。ステップｎ１においてパルスｐ１の立
上りを検出し、タイマによって、パルスｐ２の立上りま
での時間差Δｔ１の刻時動作をステップｎ２において行
う。

ステップｎ３では、パルスｐ２の立上りを検出し、これ
によって前述の時間Δｔ１が計測され、これと同時に、
次のパルスｐ３の立上りまでの時間差Δｔ３の刻時動作
をステップｎ４において開始する。ステップｎ５では、
パルスｐ３の立上りを検出し、これによって時間差Δｔ
３の計測を行う。

時刻ｔ６では、パルスｐｉ、ｐ３の間隔Δｔ２を、第１
式に基づいて演算して求める。

Δｔ２＝Δｔ１＋Δｔ３　　　　　　　・・・（１）ス
テップｎ７では、自動車の速度■を第２式に基づいて演
算する。

Ｖ　＝　Ｄ／Δｔ１　　　　　　　　　　　・・・（２
）また自動車１の前後輪１ａ、ｌｂの間隔りを、第３式
に基づいて演算して求める。

Ｌ＝Δｔ２・■　　　　　　　　　　・・・（３）この
前後輪間隔りは、自動車１の車種に対応しており、これ
によって比較的小形である乗用車であるか、または大形
、のトラックであるかなどの判別を行うことができる。

ステップｎ８では、カウンタの計数値Ｎを１だけインク
リメントして、自動車の通過台数を計数する。

ステップｎ９では、第１図において仮想線で示される先
行自動車３４と、それに後続する後行目動車１との間の
車間距離Δｄを求める。このために、自動車の走行方向
下流側に配置された圧電検出手段Ａにおける圧電検出素
子４からの出力のうち、その先行自動車３４の走行時の
最後に発生された出力パルスｐ４と、走行方向上流側に
配置された圧電検出手段Ｂの圧電素子からの出力のうち
、前記一方圧電素子４の前記最後の出力パルスｐ４の発
生後に、後行自動車の走行による最初に発生された出力
パルスｐＨとの間の時間差Δｔ４を演算する。　１＊行
自動車１の速度■１は、出力パルスｐＨ，ｐ１２の時間
差Δｔｌｌに基づいて前述の第２式と同様にして演算し
て求めることができる。したがって車間距離Δｄは第４
式を演算して求められる。

Δｄ＝Δｔ４・■１　　　　　　　　　・・・（４）ス
テップｎｌｏでは、これらのデータ、すなわち自動車の
通過台数Ｎ、速度■、■１、車間距離Δｄおよび車種な
どのデータを記録するとともに、それらのいずれか少な
くとも１つ、この実施例ではすべてのデータの時間経過
に伴う値、すなわち時間分布を検出し、こうして表示手
段である陰極線管などの目視表示手段２６およびプリン
タ２７に表示を行う。自動車の速度は表示手段２８によ
って数値で表示する。またその検出された速度が予め定
める値以上であるときには警報手段２９によって警報を
発生することができる。さらにまた圧電検出手段Ａ、Ｂ
によって得られるパルスｐ１゜ｐ２の時間経過に伴う前
後関係を判断することによって、自動車の進行方向を検
出することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、自動車が走行する道路に
沿って間隔をあけて一対の圧電素子を配置し、自動車の
車輪がこの圧電素子を押圧して回転走行することによっ
て、圧電素子の出力に基づいて、走行状態、すなわち自
動車の通過する台数、速度、車間距離、進行方向および
車種を演算して求めることができ、このような走行状態
の検出は、自動車の車輪が圧電素子を直接に押圧して初
めて検出されるので、誤検出を防ぐことができ、正確な
走行状態の検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の簡略化したブロック図、第
２図は圧電検出手段Ａの平面図、第３図は圧電検出手段
Ａの第２図における切断面線■■から見た断面図、第４
図は圧電素子４の出力波形を示す図、第５図は波形整形
回路１９．２１の出力波形を示す図、第６図は処理回路
２３の動作を説明するためのフローチャートである。 １．２４・・・自動車、１ａ・・・前輪、１ｂ・・・後
輪、２・・・道路、３・・・走行方向、４・・・圧電素
子、８・・・圧電体、９．１０・・・電極、１１・・・
絶縁層、１２・・・シールド層、１３・・・接着層、１
４・・・基層、１５・・・弾性層、１６・・・保護層、
１９．２１・・・波形整形回路、２２・・・アナログ／
デジタル変換回路、２３・・・処理回路、２６・・・目
視表示手段、２７・・・プリンタ、２８・・・表示手段
、２９・・・警報発生手段、Ａ・・・圧電検出手段、Ｂ
・・・圧電検出手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）道路に沿つて間隔をあけて配置される一対の圧電
   素子と、 圧電素子の出力に応答して、走行状態を演算処理して求
   める処理手段とを含むことを特徴とする自動車の走行状
   態検出装置。
2. （２）処理手段は、 前記圧電素子のうちの少なくとも１つの出力に応答して
   、自動車の通過台数を計数することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の自動車の走行状態検出装置。
3. （３）処理手段は、 一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出力の時間差Δ
   ｔ１を測定する手段と、 測定手段の出力に応答し、一対の前記圧電素子間の間隔
   をＤとするとき、自動車の速度Ｖ、Ｖ＝Ｄ／Δｔ１ を演算する手段とを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の自動車の走行状態検出装置。
4. （４）処理手段は、 一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出力の時間差Δ
   ｔ１を測定する手段と、 測定手段の出力に応答し、一対の前記圧電素子間の間隔
   をＤとするとき、自動車の速度Ｖ、Ｖ＝Ｄ／Δｔ１ を演算する第１演算手段と、 自動車の走行方向下流側に配置された一方の圧電素子か
   らの出力のうち、先行自動車の走行による最後に発生さ
   れた出力と、走行方向上流側に配置された他方の圧電素
   子からの出力のうち、前記一方圧電素子の前記最後の出
   力の発生後に後行自動車の走行による最初に発生された
   出力との間の時間差Δｔ４を演算する第２演算手段と、 第１演算手段と第２演算手段との出力に応答し、第１演
   算手段によつて演算して求められる後行自動車の速度を
   Ｖ１とするとき、車間距離Δｄ、Δｄ＝Δｄ４・Ｖ１ を演算する第３演算手段とを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の自動車の走行状態検出装置。
5. （５）前記処理手段は、 一対の各圧電素子の出力の前後関係を判断して自動車の
   進行方向を検出することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の自動車の走行状態検出装置。
6. （６）処理手段は、 一方の圧電素子と他方の圧電素子との各出力の時間差Δ
   ｔ１を測定する第１測定手段と、 第１測定手段の出力に応答し、一対の前記圧電素子間の
   間隔をＤとするとき、自動車の速度Ｖ、Ｖ＝Ｄ／Δｔ１ を演算する第１演算手段と、 いずれか一方の圧電素子からの出力の時間差Δｔ２を測
   定する第２測定手段と、 第１演算手段と第２測定手段との出力に応答して前後輪
   の間隔Ｌ、 Ｌ＝Δｔ２・Ｖ を演算し、その前後輪の間隔に対応する車種を判別する
   手段とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の自動車の走行状態検出装置。
7. （７）前記処理手段は、 自動車の台数、速度、車間距離、進行方向および車種の
   いずれか少なくとも１つの時間分布を検出する手段を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第６項のい
   ずれか１つに記載の自動車の走行状態検出装置。