JPH0423731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有料道路あるいは駐車場等における
自動料金収受システムに利用される車種判別装置
に関し、特に踏板の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、有料道路あるいは駐車場等における料
金収受システムにおいては、通行車両の車種を判
別するために車種判別装置が設置されている。

第６図は有料道路における料金収受システムの
一例を示す概略模式図である。第６図において１
は通行車両であり、料金所ゲートの車両進入路２
を図中矢印Ａで示す方向に進行するものとなつて
いる。３は通行券の発行または料金収受作業を行
なうためのブースであり、このブース３内には、
通行券の発行（料金所入口）または通行券の読取
り（料金所出口）などの処理を行なう通行券処理
器４および上記通行券処理器４の制御あるいは車
種情報および入口ゲート番号、月日、時分等の通
行券データに基く料金演算さらに料金収受データ
および通行券処理データなどの各種管理データの
集計記録等を行なう制御器５が設置されている。
また６は上記制御器５に車種情報を送出する車種
判別装置である。この車種判別装置６は複数個の
光電スイツチにより構成されかつ前記車両進入路
２を挟み対峙して設置された車両分離器７ａ，７
ｂと、この車両分離器７ａ，７ｂの光軸下の路面
に埋設された踏板８とからなつている。上記車両
分離器７ａ，７ｂは、路面垂直方に張られた光ス
クリーンを通行車両１が遮つたことを検知して上
記通行車両１を一台毎に分離検出するものであ
り、また踏板８は通行車両１の通過中に軸数、輪
数（タイヤ幅）、トレツド（タイヤの外側寸法）
等の車種判別要因を計測し車種を自動判別するも
のである。

第７図は上記踏板８の構成を示す縦断面図であ
る。上記踏板８はゴム板９により全体が形成され
ており、中央部位には４つの長方形の空洞１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが設けられている。
そして上記空洞１０ａには平型接点体Ｓ１と抵抗
接点体Ｒ１とが挿着され、空洞１０ｂおよび１０
ｃにはそれぞれ平型接点体Ｓ２，Ｓ３が挿着さ
れ、空洞１０ｄには平型接点体Ｓ４と抵抗接点体
Ｒ４とが挿着されている。なお上記各接点体Ｓ１
〜Ｓ４およびＲ１，Ｒ４は鋼板からなる基板１１
により支持されている。

第８図は前記平型接点体Ｓ１〜Ｓ４（以下総称
してＳとする）の構成を示す縦断面図である。第
８図において１２ａ，１２ｂは弾性を有する上部
電極および下部電極であり、これら電極１２ａ，
１２ｂは対向する一部分を除いて例えばポリエス
テルからなる絶縁シート１３ａ，１３ｂにより覆
われている。したがつて上記平型接点体Ｓの上方
を通行車両１が通過すると、上記車両１のタイヤ
の踏圧によつて上部電極１２ａが撓み、下部電極
１２ｂに接触して両電極間が短絡されるものとな
る。かくして、上記両電極間の短絡を検出するこ
とにより、タイヤの踏圧を検知するものとなつて
いる。なお１４は上記絶縁シート１３ａ，１３ｂ
に覆われた電極１２ａ，１２ｂを前後、上下に保
持するコアであり、剛体構成となつている。

第９図は前記抵抗接点体Ｒ１，Ｒ４（以下総称
してＲとする）の構成を示す縦断面図である。第
９図において１５ａ，１５ｂは弾性を有する上部
電極および下部電極であり、上部電極１５ａは下
部電極１５ｂと対向する一部分を除いて例えばポ
リエステルからなる絶縁シート１６により覆われ
ている。したがつて前記平型接点体Ｓと同様に、
抵抗接点体Ｒの上方を通行車両１が通過すると、
上部電極１２ａと下部電極１２ｂとが短絡される
ものとなる。

一方、下部電極１５ｂは第１０図に示す如く長
手方向に複数個（ｎ個）に分割された構造となつ
ており、分割された各電極ｐ１〜pn間は抵抗ｒ
１〜rnを介して接続されている。したがつて、上
記抵抗接点体Ｒにおいては通行車両１のタイヤに
踏まれた幅だけ抵抗が短絡される。かくして全抵
抗値からの変化分を検出することによりタイヤ幅
（輪数）が検出されると共に、上部電極１５ａと
抵抗の一方との間の抵抗値からタイヤの踏圧位置
が検出されるものとなつている。

なお、第９図において１７は上記下部電極１５
ｂを支持する支持体であり、剛体構造となつてい
る。上記支持体１７には２つの溝部１８ａ，１８
ｂが形成されており、図中右側の溝部１８ａから
は前記分割された電極ｐ１〜pnのリード線が引
出され、図中左側の溝部１８ｂからは各接点体Ｓ
１〜Ｓ４およびＲ１，Ｒ４のリード線が引出され
るものとなつている。また１９は前記各電極１５
ａ，１５ｂを収納するコアであり、やはり剛体構
造となつている。

第１１図は上述した各接点体Ｓ１〜Ｓ４および
Ｒ１，Ｒ４の踏板長手方向における配置を示す図
である。第１１図から明らかなように、抵抗接点
体Ｒ１，Ｒ４は幅方向に重複しないように左右に
配置すると共に、通行車両１が上記抵抗接点体Ｒ
１，Ｒ４を左右同時に踏まないようになつてい
る。また、前述した全抵抗値からの変化分である
アナログ量と共に、抵抗値の変化の有無を二値化
して抵抗接点体Ｒ１，Ｒ４の長さの不足部分を補
完する平型接点体Ｓ１，Ｓ４の平型接点信号の論
理和をそれぞれとるようになつている。また接点
体を第１１図に示す如く車両信号方向に４本配置
してあるのは、踏圧順序を検出することにより前
進・後進を判別するためである。

このように従来の車種判別装置６は、車両分離
器７ａ，７ｂにて通行車両１を１台毎に分離検出
すると共に、踏板８にて車輪の軸数、輪数、トレ
ツドなどを計測して車種判別を行なうものとなつ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、現在の有料道路における料金体系の
車種分類は、軸数、輪数、トレツド等の判別要因
の他に、車両の積載重量、乗車人員等からも決め
られている。したがつて、従来の車種判別装置６
では上記車両の積載重量、乗車人員等までは検知
することができないため、車種判別の精度が低下
しており、改善が望まれていた。

そこで本発明は、軸数、輪数、トレツド等の判
別要因以外に少ない部品点数で安価にかつ小スペ
ースで軸重の検出機能を付加することができ、設
備費が増大することなく有料道路等における料金
体系の車種判別精度の向上をはかり得る車種判別
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数の光電スイツチにより構成され
た車両分離器と、この車両分離器の光軸下におけ
る路面に埋設され、空洞部の上方に薄型の平型接
点体及び抵抗接点体を挿着するとともに、上記空
洞部の下方に荷重センサを挿着してなる弾性体の
踏板とからなり、荷重センサは、凸部を有する剛
体構造の支持体と、この支持体の凸部上に配設さ
れる圧電素子と、前記支持体の凸部に嵌合する凹
部を有する剛体構造の受圧板と、この受圧板の凹
部を圧電素子が配設された支持体の凸部に嵌合さ
せた状態で受圧板と支持体との間に形成されるギ
ヤツプとを備えたものである。

〔作用〕

このような構成の本発明であれば、荷重センサ
における圧電素子の荷重による変位は平型接点体
及び抵抗接点体の変位に比べ無視できるほど小さ
いので、各接点体から見て荷重センサはほぼ剛体
とみなすことができる。この結果、車両分離器に
より分離検知される１台の車両が踏板上を通過す
ると、車両の荷重により弾性体の踏板が撓み平型
接点体及び抵抗接点体が変位し、これら接点体の
変位に基づいて軸数、輪数、トレツド等の車種判
別要因が計測される。

また、上記車両の荷重は荷重センサの受圧板に
全て加わつてくる。その結果、支持体に支持され
た圧電素子が圧縮され、この圧縮歪みに比例した
出力電圧に基づいて通行車両の軸重が検出され
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例における踏板２
０の構成を示す縦断面図である。なお、第７図と
同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略
する。本実施例においては、踏板２０の形状は従
来の踏板８と同一形状を有し、互換性があるもの
とする。一方、空洞部１０ａ〜１０ｄの上方には
従来と機能的には全く同様で厚みが縮小された各
接点体Ｓ１〜Ｓ４およびＲ１，Ｒ４が挿着される
ものとなつている。また上記空洞部１０ａ〜１０
ｄの下方には圧電素子からなる軸重センサＬを挿
着したものとなつている。

第２図は上記軸重センサＬの縦断面図である。
第２図において２１は例えばプラスチツクピエゾ
シートから圧電素子であり、この圧電素子２１の
両面には電極２２ａ，２２ｂが貼付されている。
また上記電極２２ａ，２２ｂが貼付された圧電素
子２１は熱縮チユーブなどからなる絶縁体２３に
より全体が覆われている。そして上記圧電素子２
１は厚み方向に力が加わり歪みが生じると、この
歪みの量に比例した出力電圧を発生し、この出力
電圧は前記電極２２ａ，２２ｂから取出せるもの
となつている。

また第２図において２４は凹部を有する受圧
板、２５は凸部を有する支持体であり、それぞれ
剛体構造となつている。そして、上記支持体２５
の上に前記絶縁体２３にて覆われた圧電素子２１
を配置し、その上から上記受圧板２４を嵌合さ
せ、その外周を絶縁体２６でシールした構造とな
つている。したがつて圧電素子２１の絶縁が二重
構造となつている。また、受圧板２４と支持体２
５との間には僅かなギヤツプΔgが設けられてお
り、上記受圧板２４に荷重が加わり変位が生じた
としても、受圧板２４と支持体２５とが密着しな
いようになつている。

このように受圧板２４と支持体２５とを嵌合構
造とした理由は、受圧板２４に斜め方向から荷重
が加わつても滑り止めの役割を果たし、圧電素子
２１に対し水平方向の剪断力が伝わらないように
するためである。なお、上下方向にはほとんど摩
擦力を生じないようになつている。

次に本実施例の作用について説明する。軸重セ
ンサＬにおいて圧電素子２１の荷重による変位
は、各接点体Ｓ，Ｒにおける上部電極１２ａ，１
５ａの荷重による変位と比べ無視できるほど小さ
いので、各接点体Ｓ，Ｒからみた場合には上記軸
重センサＬはほぼ剛体とみなすことができる。し
たがつて、通行車両１が踏板２０を踏圧し、踏板
２０を形成するゴム板９が撓んで各接点体Ｓ，Ｒ
の上部電極１２ａ，１５ａが加圧されると、上記
上部電極１２ａ，１５ａはそれぞれタイヤの踏圧
に倣う形状で撓み、各々の下部電極１２ｂ，１５
ｂと短絡される。その結果、通行車両１のタイヤ
の踏圧、またタイヤの踏付け長さに比例した抵抗
変化、さらには抵抗接点体Ｒの踏付け位置が上記
電極１２ａ，１２ｂおよび１５ａ，１５ｂにより
検出される。そしてこの検出出力および各接点体
Ｓ，Ｒの踏付け順序等から、公知の制御装置によ
り、通過車両１の車両判別要因すなわち前進・後
進、輪数、トレツドなどが一軸毎に計測される。

一方、上部電極１２ａ，１５ａを撓ませた通行
車両１の荷重は、軸重センサＬの受圧板２４に全
て加わつてくる。そうすると、支持板２５に支持
された圧電素子２１が圧縮され、上記圧電素子２
１から圧縮歪みに比例した出力電圧が発生され
る。すなわちこの出力電圧が通行車両１の軸重と
なり、電極２２ａ，２２ｂを介して検出される。
各軸毎に計測された通行車両１の軸重は、各々記
憶装置に貯えられる。そして車両分離器７ａ，７
ｂにて検出される通過信号の立下りにおいて全軸
重が加算され、通行車両１の全重量が計測され
る。

かくして本実施例によれば、従来の軸数、輪
数、トレツドなどの車両判別要因に加えて、車両
重量を検出できるようになつたので、車種判別精
度が大幅に向上する。しかも平型接点体及び抵抗
接点体を薄型にして踏板の空洞部上方に装着し、
空洞部下方に各接点体から見て剛体構造の荷重セ
ンサを装着しているので、従来の軸数、輪数、ト
レツド等を検出可能な踏板を利用でき、軸重検出
専用の踏板を別途用意する必要がない。従つて、
部品点数が少なくて済み比較的安価にかつ小スペ
ースで構成できる利点がある。また圧電素子２１
を凹型の受圧板２４と凸型の支持板２５との嵌合
により保持するようにしたので、圧電素子２１に
横すべり等の水平荷重が加わることを防止でき
る。したがつて圧電素子２１は垂直荷重のみを検
出することができる。その結果、プラスチツクピ
エゾのような軟体で剪断力の乏しい圧電素子２１
を大荷重下でしかも繰返し使用する車両の軸重計
として適用することが可能となる。

第３図は本発明の第２の実施例における踏板３
０の構成を示す縦断面図である。本実施例が前記
第１の実施例と異なる点は、４つの空洞部１０ａ
〜１０ｄの上方にそれぞれ挿着した接点体の下部
に、各々独立して圧電素子からなる軸重センサＬ
１〜Ｌ４を設けた点である。

第４図は抵抗接点体Ｒに軸重センサＬ１または
Ｌ４を挿着する一例を示す縦断面図である。抵抗
接点体Ｒを構成する電極１５ａ，１５ｂ、絶縁シ
ート１６、抵抗ｒ１〜rnは第９図および第１０図
に示す従来型と同形で同一機能を有する。ただし
下部電極１５ｂの支持体１７′は従来型よりも薄
く設計されている。一方、軸重センサＬ１，Ｌ４
においても圧電素子２１、電極２２ａ，２２ｂ、
絶縁体２３、支持体２５は前記第１の実施例と同
一機能を有するものとなつている。ただし受圧板
３１はＨ型形状とされ、抵抗接点体Ｒのコアを兼
ねるものとなつている。また、上記受圧板３１と
支持体２５との嵌合状態は前記第１の実施例の嵌
合状態と同様となつてくる。かくして、支持体２
５の上に圧電素子２１を配置し、その上に受圧板
３１を嵌合させ、さらに上記受圧板３１の凹部に
抵抗接点体Ｒを設置し、全体を絶縁体３２にてシ
ールした構造となつている。

第５図は平型接点体Ｓに軸重センサＬ２または
Ｌ３を挿着する一例を示す縦断面図である。平型
接点体Ｓを構造する電極１２ａ，１２ｂ、絶縁シ
ート１３ａ，１３ｂは第８図に示す従来型と同形
で同一機能を有する。一方、軸重センサＬ２，Ｌ
３においても圧電素子２１、電極２２ａ，２２
ｂ、絶縁体２３、支持体２５は前記第１の実施例
と同一機能を有するものとなつている。ただし受
圧板３３はＨ型形状とされ、平型接点体Ｓのコア
を兼ねるものとなつている。また、上記受圧板３
３と支持体２５との嵌合状態は前記第１の実施例
の嵌合状態と同様となつてくる。かくして、支持
板２５の上に圧電素子２１を配置し、その上に受
圧板３３を嵌合させ、さらに上記受圧板３３の凹
部に平型接点体Ｓを設置し、全体を絶縁体３４に
てシールした構造となつている。

なお、上記各軸重センサＬ１〜Ｌ４の圧電素子
２１の両面に貼付された電極２２ａ，２２ｂは、
外部において各々並列に接続されている。

このように構成された本実施例においては、各
軸重センサＬ１〜Ｌ４における圧電素子２１にて
それぞれ発生した出力電圧を加算することによ
り、全軸重に比例した出力電圧が得られるので、
前記第１の実施例と同様な効果を奏する上、前記
第１の実施例では各接点体Ｓ，Ｒの支持体の役目
しか果たしていなかつたコアを圧電素子２１に対
して荷重を伝える受圧板の機能を兼ね備えること
ができるようになつた。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、軸数、輪
数、トレツド等の判別要因以外に少ない部品点数
で安価にかつ小スペースで軸重の検出機能を付加
することができ、設備費が増大することなく有料
道路等における料金体系の車種判別精度の向上を
はかり得る車種判別装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を
示す図で、第１図は踏板の構成を示す縦断面図、
第２図は軸重センサの構成を示す縦断面図であ
る。第３図〜第５図は本発明の第２の実施例を示
す図で、第３図は踏板の構成を示す図、第４図は
抵抗接点体の軸重センサとを組合わせる一例を示
す図、第５図は平型接点体と軸重センサとを組合
わせる一例を示す図である。第６図〜第１１図は
従来例を説明するための図で、第６図は料金収受
システムの概略模式図、第７図は踏板の構成を示
す縦断面図、第８図は平型接点体の構成を示す縦
断面図、第９図は抵抗接点体の構成を示す縦断面
図、第１０図は抵抗接点体における下部電極の構
成を示す図、第１１図は各接点体の配置を説明す
るための図である。 １……通行車両、６……車種判別装置、７ａ，
７ｂ……車両分離器、８，２０，３０……踏板、
９……ゴム板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
……空洞、１１……基板、１２ａ，１２ｂ……平
型接点体の電極、１５ａ，１５ｂ……抵抗接点体
の電極２１……圧電素子、２２ａ，２２ｂ……軸
重センサの電極、２４，３１，３３……受圧板、
２５……支持板、２６，３２，３４……絶縁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の光電スイツチにより構成された車両分
   離器と、この車両分離器の光軸下における路面に
   埋設され、空洞部の上方に薄型の平型接点体及び
   抵抗接点体を挿着するとともに、上記空洞部の下
   方に荷重センサを挿着してなる弾性体の踏板とか
   らなり、 前記荷重センサは、凸部を有する剛体構造の支
   持体と、この支持体の凸部上に配設される圧電素
   子と、前記支持体の凸部に嵌合する凹部を有する
   剛体構造の受圧板と、この受圧板の凹部を前記圧
   電素子が配設された前記支持体の凸部に嵌合させ
   た状態で前記受圧板と前記支持体との間に形成さ
   れるギヤツプとを備えたことを特徴とする車種判
   別装置。