JPH0427600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗接点方式の踏板を用いた車種判別
装置に関するものである。

有料道路は一般に、普通車、大型車、特大車な
どの車種別に通行料金が異なる料金体系を用いて
いる場合が多い。また、高速道路などのように多
区間の有料道路では、更に利用区間毎に定めた料
金を徴収する。

このような有料道路システムでは、入口インタ
ーチエンジの入口ゲートにおいて、入口インター
チエンジ名や番号および入口進入年月日、時刻、
更には上記分類による車種の車種コードなどの必
要なデータを記入した通行券を発行し、これを出
口インターチエンジの出口ゲートにおいて受け取
り、この受け取つた通行券の前記データを処理装
置の読取機で読取つて出口インターチエンジまで
の利用区間に対応する車種別料金を求め、これを
表示して係員がその表示料金を利用者より徴収す
ることになる。

ところが有料道路業務は昼夜を通して行わなく
てはならず、有料道路網も拡大の一途を辿るなど
の係員も多人数必要であることなどから有料道路
のインターチエンジにおける出入口ゲートの無人
化が望まれている。

この有料道路システムにおける入口の無人化を
図る方法として通行車両の車種（例えば、普通
車、大型車、大型車の種別）を自動判別し、
当該車両に相当する通行券を発行することが考え
られている。

車種を自動判別するためのパラメータとして、
通過車両毎に輪距（トレツド）、タイヤ幅（ダブ
ルタイヤか、シングルタイヤかの判別用）、軸数
などを測定し、これらの情報より判別することが
考えられているが、これらのうち、輪距の測定方
法の１つとして例えば抵抗線とこの抵抗線の対峙
させてその上方側に弾力正のある上部接点を配し
た抵抗接点を用いた踏板式のものがある。

この抵抗接点を用いた踏板の構成を第１図に、
またこの踏板による輪距測定原理を第２図に示
す。

第１図は抵抗接点を有する軸輪検知型踏板１０
の構造を示したものであり、長手方向を路面の横
断方向に向けて設置される。第１図のａは平面図
を示すもので、１１，１２は抵抗接点であり、通
行車両の輪数、輪距（トレツド）、タイヤ幅を測
定する。これらの抵抗接点１１，１２は車両の進
行方向に順に並べられ、一方は路面の左半分を、
また１３は平型接点であり、通行車両の軸数を測
定する。この平型接点１３は抵抗接点１１，１２
の間にこれらに平行に２組設けられ、これらは路
面を横断して路葉合にほぼ一杯に配される。ま
た、抵抗接点１１，１２位置には路面の残り半分
をカバーするように平型接点１３と同じ構造の平
型接点１３′をそれぞれ設けてある。なお、これ
ら平型接点１３，１３′はその動作パターンより
車両の前後進判別を行うために設けられるもので
ある。１４はリード線である。第１図のｂは、抵
抗接点１１，１２の構造を示したものであり、１
５は上部接点、１６はこの上部接点１５の下方に
位置さて所定寸法の短い複数の接点を等間隔で水
平位置に配置させた下部接点であり、下部接点１
６には各隣接する接点の間には、それぞれ抵抗値
が同一の固定抵抗１７が接続されている。接点材
料はステンレス等の材質で構成され、車両が通過
することにより、上部接点１５のタイヤ踏圧を受
けた部分が弾性変形し、弾性変形した個所が下部
接点１６に接触して、円形した個所のみ短絡状態
となり、下部接点１６の両端の抵抗値が変化す
る。第１図のｃは平型接点１３の構造を示したも
のであり、１８は上部接点、１９は下部接点を示
したものでステンレス等の材質で構成され、車両
が通過することにより弾性変形を起して接触す
る。

なお通過車両１台毎に分離して検出できるよう
踏板は車両通過路をはさんで対向する投受光器を
垂直方向に複数対積重した光電式の車両分離器の
光軸下に敷設し、この車両分離器の光軸がしや断
されている間に得られる踏板の出力をもつて通過
車両の輪距の情報を得ることにより他の車両の情
報と区別できるようにしてある。

第２図は、車輪検知型踏板１０の動作原理を説
明するための図であり、図中の２１，２３は前述
の抵抗接点の上部接点１５を、また、２２並びに
２４は下部接点１６及び固定抵抗１７を示したも
ので、以後は抵抗体と呼ぶことにする。抵抗接点
１１，１２は、前述の所定の位置に配置され、ま
た抵抗接点１１，１２はそれぞれａ、ｂ、ｃと
a′、b′、c′の端子を有している。これらのうち端
子ａ、a′は上部接点２１，２３の片端に接続さ
れ、またｂ、b′は抵抗体２２，２４の一方の端部
に、またｃ、c′は抵抗体２２，２４の他方の端部
に接続される。

ここで、この軸輪検知型踏板１０による通過車
両の輪数、輪距、タイヤ幅の測定原理を説明して
おく。

今、輪距がＬなる長さを有し、タイヤ幅がｌな
る車輪Ａを装着した車両が、軸輪検知型踏板１０
上にさしかかり、抵抗接点１１，１２を踏圧した
とする。

抵抗接点１１は一車線分の幅の車両通過路の中
央より右側に、また抵抗接点１２は左側に配設さ
れているため車両の右側車輪は抵抗接点１１を、
また、左側車輪は、抵抗接点１２を踏圧する。

すると、この抵抗接点１１では、その抵抗接点
体２１は踏圧を受けた部分が下方にへこみ、下部
の抵抗体２２に接触する。また、同様に、抵抗接
点12では左側車輪により踏圧を受けた部分が下方
にへこみ、下部の抵抗体２４に接触する。

この抵抗体２２，２４における上部接点体２
１，２３との接触部と非接触部とを区別すると抵
抗体２２側では、タイヤ幅ｌの対応の幅で中央に
接触部分が、そしてその両脇に非接触の部分が生
じ、また、抵抗体２４側ではタイヤ幅ｌ対応の幅
で、中央に接触部分が、またその両脇に非接触部
分が生ずる。

これらのうち、タイヤ幅ｌに対応する接触部分
区間の抵抗体抵抗値r₂及びr₅とし、その両脇部分
の非接触区間の抵抗体抵抗値をそれぞれr₁r₃、r₄、
r₆とすると、それぞれの抵抗体２２，２４の両端
子ｂ、ｃ及びb′、c′各々の端子間抵抗値R₁′、
R₂′は、各々の抵抗体２２，２４の本来の抵抗値
をR₁、R₂とすると、このR₁、R₂から各々の上部
接点体２１，２３の接触による短絡区間部分の抵
抗値r₂、r₅を差し引いた抵抗値、即ち R₁′＝R₁−r₂、R₂′＝R₂−r₅ となつて、踏圧を受けた際、それぞれR₁から
R₁′、R₂からR₂′へと抵抗値が変化する。この抵抗
値の変化を車両のタイヤ通過毎に測定比較すれ
ば、当該車両のタイヤ幅が計測できる。

一方、抵抗接点１１，１２の端子ａ、ｂ及び
a′、b′それぞれ区間の抵抗値は抵抗接点１１側で
は上部接点２１に接触しない左側部分の抵抗値
r₁、また抵抗接点１２側では、上部接点２３に接
触しない右側部分の抵抗値r₆を示すことになる。

前述したように、抵抗接点１１，１２の車両通
過路面上における設定位置は路面の横断方向に沿
い、中央よりそれぞれ右及び左の路肩方向へ伸び
る所定の位置であり、従つてａ、ｂ端子間抵抗及
びa′、b′端子間抵抗を加えた値は、車両の輪距に
密接な関係を示す値となる。従つて、抵抗接点１
１，１２に電圧を加えて端子ａ、ｂ及びa′、b′間
の抵抗値をそれぞれ電圧信号として取り出し加算
すると、この加算値は輪距に対応したものとなる
ことからこれより輪距を測定することができる。

ところが、このタイヤ位置検知のための電圧の
実際の変化は、第５図a₁，b₁，c₁に示すように
種々のパターンがある。第５図a₁は車両が踏板の
敷設方向に対しをぼ直角に進入し、従つて第２図
に示すr₅をシヨートする様に同時に抵抗接点を踏
み同時に離れた場合を示す。ここでa₁の4Vの電
圧は第２図のr₆に相当する電圧の例である。また
第５図b₁は、ほぼ直角に進入したがタイヤ中央部
がまず抵抗接点を踏み、次に両側へ広がり最後は
中央部を残しながら通過する状態である。これは
偏平率の低いタイヤの場合起りやすい。第５図c₁
は、車両が踏板に対して直角に通過しなかつた場
合、すなわち、斜めに進入した場合で、このとき
は高い電圧が入力され次第に低くなつて行く。

これらの電圧変化により、タイヤ位置を認識す
る回路においてこの電圧値は最大値を保持するピ
ークホールド回路を経由するため第５図a₁の場合
は問題ないが、第５図b₁おびび第５図c₁の場合測
定誤差を生じることとなる。

以上のことから、輪距の測定値は最大でタイヤ
幅の２倍の誤差を生じる場合があり、トレツドに
よる車種区分を行う上で誤判別の原因となる。こ
のためより正確に輪距に関連する情報を測定する
ことのできる車種判別装置が望まれる。

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、少
なくとも通過車両の輪距に関連する情報を用いて
車種判別を行う車種判別装置において、車両通過
路に埋設され、該車両通過路の横断方向に配した
抵抗体を有してこの抵抗体に対する通過車両の車
輪の踏圧作用幅に応じた電気抵抗変化を得て、こ
れにより同車両のタイヤ幅、輪距などの情報を得
る踏板装置と、この踏板装置より得た輪距及びタ
イヤ幅の情報を加算してその最大値より車輪の外
側間距離を求め、これを輪距に関連する情報とし
て得る手段とより構成し、タイヤ幅と輪距の情報
を加算してその最大値を得ると、前記踏板装置に
対し、通過車両が直角方向に横切つてた場合で
も、或いは斜め方向に横切つた場合でも、また、
車輪の状態が異つた場合でも該加算情報の最大値
は変らないことに着目し、該加算情報の最大値を
用いて上記通過車両の車輪外側間の距離を得、こ
れを輪距に関連する情報として出力するようにし
てこれにより常に正しい輪距に関連する情報を得
られるようにして高精度に車種判別を行えるよう
にした車種判別装置を提供することを目的とす
る。

第３図は本発明装置の構成を示すブロツク図で
ある。図中１１，１２は第２図の踏板１０の抵抗
接点である。そして２１，２３は踏板における
各々抵抗接点１１，１２の前記上部接点体、２
２，２４は抵抗体である。ａ、ｂ、ｃ、a′、b′、
c′は抵抗接点１１，１２における第２図で説明し
た前記端子、３１，３２，３６，３７は抵抗値を
電圧値に変換する抵抗−電圧変換回路である。こ
れらのうち３１は前記端子ａ、ｂ間に接続され、
また３２はｃ、ｂ間に、３６はa′、b′間に、そし
て３７はc′、b′間に接続され各々の接続された端
子間の示す抵抗値を電圧値に変換して出力する。
３３及び３８は２つの電圧信号を加算する回路
で、これらのうち３３は、前記抵抗−電圧変換回
路３１の出力と同じく抵抗−電圧変換回路３２の
出力との加算を行う。又３８は前記抵抗−電圧変
換回路３６の出力と同じく抵抗−電圧変換回路３
７の出力との加算を行う。３４，３９は電圧変化
のピーク値を記憶する電圧変化記憶回路で、これ
らのうち３４は、前記加算回路３３に接続されそ
の出力電圧値を受け、そのピーク値を抽出して記
憶し、また３９は前記加算回路３８に接続され、
その出力を受け、そのピーク値を抽出して記憶す
る。３５，３１０はアナログ信号をデジタル信号
に変換するアナログ−デジタル変換回路であり、
３５は３４の出力を、また３１０は３９の出力を
デジタル信号に変換して出力するものである。

３１１は演算処理回路で、前記アナログ−デジ
タル変換回路３５及び３１０からの出力を受け、
踏圧を受けた左右抵抗接点の物理的位置を考慮し
て通過車両の輪距を演算するものである。

この演算処理回路３１１の輪距測定値は図示し
ない車種判別手段に与えられる。

次に上記構成の本装置の作用について説明す
る。本装置は図示しないが、前記車両分離器の出
力により通過車両１台分毎の通過期間情報を得、
その間における踏板１０の出力をもつて輪距測定
を行なうものである。

すなわち、車両が進入して来て車両分離器の位
置に差しかかると車体が車両分離器の光軸をしや
断する。そして、次に車輪が踏板１０を踏む。す
ると、抵抗接点１１，１２の上部接点２１，２３
の車輪踏圧位置がへこみ、その部分が抵抗体２
２，２４に接し、各々接した部分の抵抗がシヨー
トされて抵抗値が変わる。この変化は端子ａ、
ｂ、ｃ、a′、b′、c′に接続された抵抗−電圧変換
回路３１，３２，３６，３７によりそれぞれ電圧
値に変換される。

すなわち、前述したように端子ａ、ｂ間とa′、
b′間との抵抗値の合計は輪距の情報を示し、また
端子ｂ、ｃ間及びb′、c′間の抵抗値はそれぞれタ
イヤ幅の情報を示している。

そして、これらの情報の電圧値変換御の出力は
各々対応する加算回路３８，３８で加算され、そ
して各々対応する電変化値記憶回路３４，３９に
送られて各々電圧変化のピーク値が記憶される。
このピーク値はアナログ−デジタル変換回路３
５，３１０に送られデジタル化され、演算処理回
路３１１に送られてここでこのデジタル化された
データをもとに左右の抵抗接点の物理的位置を考
慮して通過車両の輪距を演算する。

ここで、輪距の情報とタイヤ幅の情報を加算し
て輪距を求める理由について少し詳しく説明す
る。

第４図は片側の抵抗接点について、その上をタ
イヤが踏圧する場合の状況を示したものである。
Suは上部接点、S₁〜S_oは検知最小単位の寸法に
作られた下部接点であり、ｒは各下部接点間に設
置された同一抵抗値の固定抵抗である。ａ、ｂ、
ｃはそれぞれ上部接点、下部接点の路肩側とその
反対側の端子を示す。

又第５図は、タイヤの状態や通過状態による
種々の信号出力のあらわれ方を示しa₁，b₁，c₁第
４図のａ端子とｂ端子間の抵抗変化を電圧変化に
したものであり、又a₂，b₂，c₂は同図のｃ端子と
ｂ端子間の抵抗変化を電圧変化に変換したもので
ある。更にa₃，b₃，c₃は、それぞれa₁とa₂，b₁と
b₂，c₁とc₂を加算したものである。この電圧値
は、第４図の固定抵抗ｒ−ケ分の変化電圧をＶと
して表わしている。

ここで４接点分のタイヤ幅をもつタイヤが下部
接点s₇を中心とする位置を通過する場合について
述べる。

まず、通過開始時に同時に上部接点Suが下部
接点S₅〜S₉に接触し、通過終了時に同時に上部接
点Suが下部接点S₅〜S₉から離れる様な通過状態
を考える。この場合タイヤ位置の信号電圧の変化
は第５図a₁様なものとなる。この電圧波形は最初
からタイヤ位置s₅を表わす電圧4Vとなり最後ま
で同じ電圧4Vとなる。一方タイヤ幅の信号電圧
の変化は、第５図a2の様なものとなり、踏み始
めから踏み終りまで一定の電圧値4Vを表すもの
となる。このタイヤ幅電圧をタイヤ位置電圧に加
算したものが第５図a₃で一定の電圧値8Vを表わ
す波形となる。

次に通過開始時に、タイヤの中央部がまず踏圧
し上部接点Suが下部接点S₇に接触し、次に両側
へ広がつて、下部接点S₆，S₈更に下部接点S₅，S₉
と接触して行き下部接点S₅〜S₉のすべての位置で
接触する様になり、通過終了時にはタイヤの両側
（下部接点S₅、S₉）から離れ、最後に中央（下部
接点S₇）が離れる様な通過状態を考える。この場
合タイヤ位置信号の電圧変化は第５図b₁の様なも
のになる。すなわち、最初はタイヤ中央の下部接
点S₇（6V）を表わす電圧となり途中でタイヤ外側
の下部接点S₅を表わす電圧4Vとなり最後にまた
下部接点S₇を表わす電圧6Vとなる。一方タイヤ
幅信号の電圧変化は第５図b₂の様なものとする。
すなわち、踏み始めから次第に増加し途中で最大
4Vとなり、以後減少する。このタイヤ幅電圧を
タイヤ位置電圧と加算したものが第５図b₃とな
り、途中に最大値8Vのある電圧波形となる。

更に、通過タイヤが踏板に対して直角に進行せ
ず、次第に路肩へ寄る様な斜めの通過をした場
合、通過開始時には上部接点S_uが下部接点S₉に接
触し、下部接点S₈、S₇、S₆、S₅と順に接触部分が
広がり、下部接触点S₅〜S₉のすべての位置で接触
する様になり、通過終了時には、上部接点S_uが下
部接点S₉から離れ、下部接点S₈、S₉、S₆、S₅と順
に接触部分が広がり、下部接点S₅〜S₉のすべての
位置で接触する様になり、通過終了時には上部接
点S_uが下部接点S₉から離れ、下部接点S₈、S₉、
S₆、S₅と順に離れて通過完了となる様な通過状態
を考える。この場合、タイヤ位置信号の電圧変化
は第５図c₁の様なものとなる。すなわち、最初は
車線の中央側の下部接点S₉8Vを表わす電圧とな
り順に電圧は低下し、タイヤの路肩側の下部接点
S₅4Vを表わす電圧で一定となる。一方タイヤ幅
信号の電圧変化は第５図c₂の様なものとなる。す
なわち、踏み始めから次第に増加し途中で最大
4Vとなり以後減少する。このタイヤ幅電圧をタ
イヤ位置電圧と加算したものが第５図c₃となり、
最初に最大8Vのあらわれる電圧波形となる。こ
こで斜めの通過が逆に車線中央へ寄る様な場合に
は第５図c₁，c₂，c₃は左右対称にした波形とな
る。

この様に、３種類の通過方向において、従来の
計測方法であれば第５図a₁，b₁，c₁に示す如くそ
の最大値は異なり通過毎に計測誤差が生じること
がわかる。しかるにタイヤ幅を加算した第５図
a₃，b₃，c₃においては、この３種類のどの場合で
その最大値は、一定となり、通過毎に計算誤差が
生じないことがわかる。ここで、第５図a₃，b₃，
c₃はタイヤの車線中央側の位置となり、左右の位
置からはタイヤ内側の距離を計測することとなる
がタイヤ幅が計測されているため、このタイヤの
内側の距離にタイヤ幅１ケ分を加算すれば左右タ
イヤの各中心距離（一般的に使用するトレツドと
称するもの）となり、更に、タイヤ幅２ケ分を加
算するとタイヤの外側の距離となる。

従つて、これによりタイヤの外側間の距離を得
ることによつて踏板装置を通過する車両の走行状
態（直進か斜めに横切つたか）やタイヤの状態に
左右されることなく必ず正確なタイヤ外側間距離
情報が得られることなり、輪距測定において問題
となつていた誤差の発生が防止でき、従つて、輪
距に関連する情報を車種判別の要素として用いる
車種判別装置においてより正確な車種判別が行え
るようになる。

以上詳述したように本発明は少なくとも通過車
両の輪距に関連する情報を用いて車種判別を行う
車種判別装置において、車両通過路に埋設され、
該車両通過路の横断方向に配した抵抗体を有して
この抵抗体に対する通過車両の車輪の踏圧作用幅
に応じた電気抵抗変化を得て、これにより同車両
のタイヤ幅、車距などの情報を得る踏板装置と、
この踏板装置より得た輪距及びタイヤ幅の情報を
加算してその最大値より車輪の外側間距離を求
め、これを輪距に関連する情報として得る手段と
より構成し、タイヤ幅と輪距の情報を加算してそ
の最大値を得ると、前記踏板装置に対し、通過車
両が直角方向に横切つてた場合でも、或いは斜め
方向に横切つた場合でも、また、車輪の状態や種
類が異つた場合でも該加算情報の最大値は変らな
いことに着目し、該加算情報の最大値を用いて上
記通過車両の車輪該側間の距離を得、これを輪距
に関連する情報として出力するようにしたので、
これより通過車両の通過状態や車輪の状態に左右
されることなく、常に高精度で輪距に関連する情
報を得ることができるようになり、従つて、高精
度な車種判別を行うことができる車種判別装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は踏板装置の構成を説明するための図、
第２図はその動作原理を説明するための図、第３
図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第４図
は抵抗接点の動作状況を説明するための図、第５
図は抵抗接点から得られた出力パターンと加算パ
ターンとの関係を示す図である。 １０……踏板装置、１１，１２……抵抗接点、
２１，２３……上部接点、２２，２４……抵抗
体、３１，３２，３６，３７……抵抗−電圧変換
回路、３３，３８……加算回路、３４，３９……
電圧変化値記憶回路、３５，３１０……アナロ
グ・デジタル変換回路、３１１……演算処理回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも通過車両の輪距に関連する情報を
   用いて車種判別を行う車種判別装置において、 車両通過路に埋設され、該車両通過路の横断方
   向に配した抵抗体を有してこの抵抗体に対する通
   過車両の車輪の踏圧作用幅に応じた電気抵抗変化
   を得て、これにより、同車両のタイヤ幅、輪距等
   の情報を得る踏板装置と、 この踏板装置より得た輪距およびタイヤ幅の情
   報を加算してその最大値より車輪の外側間距離を
   求め、これを前記輪距に関連する情報として得る
   手段と を具備してなる車種判別装置。