JPH0449498A - 走行車両の車種判別及び速度計測方法並びにそのための装置 - 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、道路を通行する車両の種類を判別すると同時
にその速度を計測し、よりきめ細かな交通状況に関する
情報を得ることができる走行車両の車種判別及び速度計
測方法並びにそのための装置に関する。

〔従来の技術及び発明か解決しようとする課題〕道路の
交通量を把握し、円滑な交通状況の実現に寄与するだめ
の交通管制センターでは、管制区域内の車両感知器から
自動的に送られてくる交通量データをコンピュータで分
析処理し、交通状況に応じて信号機や可変標識を制御し
ているが、この交通量データ中には、物資輸送のための
貨物車両も、交通量の大半を占める一般のマイカ−も、
また大量公共輸送機関として重要視されているバス等も
すべて混在している。これら車種別の交通状況の把握の
ためには事前に多大な人手と日数とを費やして調査を行
い、その結果を固定的なパラメータとして交通制御に利
用しているのが現状である。

また、車種判別と関連なく行なわれている車両の速度の
計測結果も、交通信号の適切な制御等に用いられている
。

ところで、車種別交通状況を車両毎の速度情報と共に時
々刻々交通管制センターに送ることが可能であれば、渋
滞等の交通事象をいち早く知ることができ、これに対応
した制御を行なう等よりきめ細かい交通制御が可能とな
る。事実、どこの道路を見ても、そこを走行する車両の
種類は多様であり、またその速度もまちまちであって、
単に交通量のみを計測しても交通状況を正確に把握する
には不十分と考えられる。

従って、車両の種類すなわち「車種」を、判別し車種毎
に計数すると同時に各車両の速度を計測することが重要
になる。なお、車種は交通制御の観点からは、例えば次
の様に分類定義することができる。

すなわち、大型車両は、道路を占有する度合、交通の流
れに影響する度合が大きく、このため通行規制の対象と
する道路も多い。こうした観点からます大型車両と普通
車両とに分類される。さらに車両の用途すなわち荷物を
輸送するための車両か、人を輸送するための車両かによ
って貨物車、乗用車と２分類する。結局、大型ｌ・ラッ
ク、バス、小型トラック、乗用車の合計４種類に分類す
ることが多い。

上記４種類に分類した車種毎の夫々について交通量と速
度を計測すれば、今までにないきめ細かな交通状況が把
握できることになる。すなわち、こうして得られた車種
別の交通状況は交通管制センターに送られ、広範な制御
に役立てる他、トンネル交通等における大型車両の規制
の自動化、狭い道路での大型車両のみの交互通行、ある
いは近年大量公共輸送機関として重要視されているバス
を優先させる交通システムへの応用と、その応用範囲は
多岐にわたる。

このような背景のもとに、従来においても車種のみを判
別する方法として次のような幾つかの方法がある。

（イ）超音波パルスレーダで車形を判別することにより
車種を判別する方法。

これは車線の中央上方（約５ｍ）に超音波トランスジュ
ーサを設置し、その下を通過する車両に超音波パルスを
発し、その反射波の戻り時間を順次計測することにより
当該車両の上面形状を得て、その車種を判別する方法で
ある。

この方法は、設備費が高価となる他、超音波パルスの伝
搬速度が遅いため高速小型車の検出が正確にできないと
いう欠点がある。また、道路上に超音波トランスジュー
サを設備するため美観上も好ましくない。

（ロ）ループコイルのインダクタンスの変化を複数のし
きい値と比較して車種を判別する方法。

これはループコイルを道路に埋設し、ループコイル上を
車両が通過するこきによりインダクタンスが変化し、そ
の変化を複数の車種毎に予め設定したしきい値と比較し
て車種を判別する方法であるが、この方法は精密な車両
の形状データを得ているわけてはないので判別精度が低
く、また車種の分類種別が少ないという欠点を有してい
る。また、信号のレベルのみに依存して判別しているた
め、ループコイルの設置状態等の測定環境に左右され使
用に熟練を要することも欠点である。

一方従来、速度を測定する方法としては、車両感知器を
車両の進行方向に一定の距離を隔てて２台設置し、第１
の感知器が車両を感知してから第２の感知器が車両を感
知するまでの時間と、２台の感知器の距離から演算し、
車両の速度を計測する方法か実用化されているが、これ
は２台の感知器を設備する必要があることから装置、」
−事費とも高価となり、しかも２台の感知器の感度を正
確に調整する必要がある。特に超音波式の車両感知器を
用いた場合には、頭上の構築物が多くなり美感上も好ま
しくない。

一方で、マイクロ波や超音波を用いて、これらを走行す
る車両に向けて送波し、反射波のドツプラー効果により
車速を計測するいわゆるドツプラーレーダーによる計測
装置も実用化されているが、装置が高価で、やはり頭上
の構築物が多くなり美感上好ましくない。さらにマイク
ロ波を用いるので電波使用上の各種制約もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上述した従来の装置の欠点を改良した、安価な
構成で、かつ車両の形状データを得ることにより車種判
別の精度を高くするとともに、車種の分類種別を多くと
ることができ、同時に車速も計測できる方法並びにその
ための装置を提案することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明においては、路面に
配設したループコイルに走行車両通過時毎に生じる一連
のインダクタンス変化に対応した電気出力の時系列的特
徴を、複数の子め記憶しておいた走行車種毎の時系列的
特徴と比較し、最も近似した特徴を決定し、もって走行
通過した車両の車種を判別するようにする。これと同時
に、走行車両通過時にループコイルにインダクタンス変
化か生じている時間と、各車種毎に予め記憶しておいた
車両長データとを用いて各車両毎の速度を計測（算出）
するようにする。

また、このための本発明の装置は、路面に配設されたル
ープコイルと、このループコイルのインダクタンスに対
応した電気出力を送出する変換手段と、前記ループコイ
ル上方を車両が走行通過した際に前記変換手段から得ら
れる一連のインダクタンス変化に対応した出力の時系列
的特徴を抽出保持して出力する正規化手段と、走行車種
毎に前記変換手段（または同等な手段）により得られる
走行車種毎の出力の典型的な時系列的特徴を標本データ
として予め記憶しておく標本記憶手段と、前記正規化手
段の出力と前記標本記憶手段からの記憶している各標本
データに基づく電気出力とを順次比較した後、最も近似
する標本データを決定し、対応する車種判別信号を送出
する車種判別部、並びに、ループコイルのインダクタン
スに対応した電気出力が予め定めたしきい値を越えてい
る車両通過時間を計測する計時手段と、走行車種毎の前
記標本データに各々対応した車両長データを記憶する記
憶手段と、上記車両長データと上記車両通過時間とから
走行車両の速度を算出する車速算出手段とから成る速度
計測部を具備して成る。

〔作　用〕

走行車両がループコイル上方を通過すると、車両の床下
形状に対応してループコイルのインダクタンスが時間的
（時系列的）に変化する。この変化は変換手段により電
気信号に変換され、正規化手段によってその時系列的特
徴が抽出される。この特徴は、標本記憶手段に記憶され
た車種毎の標本データの特徴と、車種判別手段により順
次比較され最も近似する標本データが決定される。車種
判別手段は、決定された標本データに対応する車種を判
別明示する車種判別信号を、後続する装置或いは伝送線
に送出する。

又、各標本データには車両長データが対応しているので
、車両がループコイル上を通過するときに得られる通過
時間と、判別された最も近似した標本と対応する車両長
データとから、車速算出手段で簡単な除算により推定速
度を算出することができ、結果を後続装置等に送出する
。

〔実施例〕

以下、本発明を添附図面に示す実施例に基づいて、更に
詳しく説明する。

第１図は、本発明の装置の概略を示す基本的ブロック図
である。まず、走行車種判別部についてて説明する。図
中、（１）は車種判別の対象となる車両が走行する路面
に配設（埋設あるいは敷設）される所定のインダクタン
スを有するループコイルである。ループコイル（１）は
、配設される路面の状況、判別対象となる車両等の諸条
件に応じ、その形状や性能が最適なものが各種ループコ
イル中より適宜選択される。（２）は、このループコイ
ル（１）に接続された変換手段で、ループコイル（１）
のインダクタンスに応じた情報（例えば、電圧・周波数
等）を含む電気出力を出力する公知の回路である。以上
述べた部分は、走行車両の有無の検出、走行台数の４数
等に広く利用されている。

ここで、実際の車両通過時のループコイル（１）のイン
ダクタンスの変化を第４図に示す。第４図は、路面に埋
設した長辺２　ｍ　％短辺１ｍの長方形のループコイル
の上を各種車両が通過した時にインダクタンスが変化す
る様子を示すもので、横軸にループコイルの前縁と車両
前縁との距離を（単位ｍ）、縦軸にインダクタンスの変
化率（％）をとったものである。図から判るように、車
種毎に特有のパターンのインダクタンス変化が生じる。

これは、ループコイルのインダクタンスを変化させる金
属材料（主として鉄）の高さを含めた配置が車種毎に異
なっていることに基づくものである。

すなわち、車両は一般に床下部分には鉄を材料として用
いており、車種毎にほぼ同様の特徴を持った床下形状を
有している。例えば乗用車であれば、床面が比較的低く
、またほぼ均一の高さに床面が存在する。一方、大型ト
ラックでは、床の位置が高く、車軸部分には路面に近接
して金属部分が存在する。このような各床下形状に応じ
、その車両が移動するのに伴い、路面のループコイルに
対す１　］ る磁気的影響も変化することになる。従って、前記変換
手段（２）の出力（Ａ）にも対応する時間的パターン変
化（時系列的特徴）が得られることになる。

前記変換手段（２）の出力（Ａ）は、正規化手段（３）
及び後述する速度計測部（１５）に入力される。

正規化手段（３）は、前記出力（Ａ）のレベルを変化開
始からの時間経過に従って記憶する、或いは出力（Ａ）
の変化開始から変化終了までの時間を適宜分割して各時
間区分ごとのレベルの平均値やピーク値として記憶する
等、入力の時系列的特徴（時間の経過にともなうレベル
変化の具合、走行車両においては床面距離の位置による
変化すなわち床下形状の特徴に対応する）を抽出し、こ
れを保持記憶する。

第５図は、正規化された信号パターンの一例を示してお
り、出力（Ａ）の変化開始から変化終了までの変化（す
なわち車両の通過時全時間に対応する）を１０分割して
区間ごとの平均値を求めることにより正規化したもので
ある。これら一連の区間毎に対応するレベルをデータと
して、一定規則に従って記憶保持する。

なお、上述のものは、出力レベルをそのまま利用してい
るが、全区間のレベルの平均値が一定となるように演算
を施して各レベルを補正することにより正規化したもの
を記憶保持しても良く、この様にすれば、装置全体の感
度に影響されずに正規化や比較が行えるので好適である
。

このようにして得られ、正規化されたループコイル（１
）からの信号は、車種判別手段（５）に入力される。一
方、標本記憶手段（４）は判別対象とする車種毎にこれ
らに対応する出力を予め上述したと同様の正規化処理を
し、結果をデータ化しておき比較用の標本データとして
判別車種数に応じた数だけ複数記憶して置く。これらの
標本データに対応した信号も前記車種判別手段（５）に
入力される。

なお、前記標本記憶手段（５）には、前記車種毎の標本
データ各々に付随して、車種毎の車両長（正嬉には、ル
ープコイルの進行方向の長さと、車両の長さと、車両が
ループコイルに進入、退出するときのインダクタンス出
力が予め定めたしきい値を越える時点でのループコイル
と車両の相対位置とで定まる実効車両長）に対応する数
値データ（Ｌ）が記憶されており、車両長記憶手段を兼
ねている。この車両長データ（Ｌ）は後述する車速算出
手段（１８）に入力される。

車種判別手段（５）は、前記ループコイルからの正規化
された信号と、標本記憶手段（４）から順次送出される
各標本データに対応した複数の信号とを順次比較し、こ
れらのうち最も近似した特徴を持つ標本データ信号を決
定しこの特定データに対応する車種を明示し得る電気信
号を車種判別出力として後続する装置に送出する。この
車種判別出力は最終的には集計されたり解析されて交通
制御に利用されることになる。

次に、速度計測部（１５）は、変換手段（２）の出力が
予め定めたしきい値を越えている時間（車両通過時間：
ｔ）を求めると共に、車種判別手段（５）からの信号を
受けて、車種判別手段（５）か判別した車種に対応して
車両長記憶手段でもある標本記憶手段（４）に予め記憶
されている車両長データ化）を読み出し、この車両長デ
ータを前記車両通過時間で除することによって、通過車
両の速度を算出、計測する。得られた速度出力は前述の
車種判別出力同様に集計、解析されて交通制御に利用さ
れる。なお、本実施例では標本記憶手段と車両長記憶手
段を同一のものとしたが、別々に独立して設けても良い
ことはもちろんである。

また、上述した正規化手段（３）、標本記憶手段（４）
、車種判別手段（５）および速度計測部（１５）は、Ａ
／Ｄコンバータとマイクロプロセッサ、メモリー及びＩ
１０回路を組み合わせることにより容易に構成すること
ができる。

第２図は、上述した過程の概略の流れを示すフローチャ
ートを示している。

本願発明の方法では以上述べたごとき装置を用いて、路
面に配設したループコイルより得られる走行車両に起因
する一連の電気出力の時系列的特徴と、複数の子め記憶
・しておいた車種別の複数の時系列的特徴とを比較し最
も近似したものを決定することにより判別対象となる走
行車両の車種を判別すると共に、この車種に対応する車
両長データを車両通過時間（１）で除して車速を計測す
る。

第３図は、第１図に示した装置を更に詳細、具体的に図
示したものである。

同図において、変換手段（２）は発振回路（６）、周波
数計測回路（７）及び車両検出出力回路（８）とから成
っている。発振回路（６）は、その発振周波数を決める
電気的要素としてループコイル（１）を用いている。こ
のため発振回路（６）の発振周波数は、ループコイル（
１）のインダクタンスに依存し、車両の通過等でインダ
クタンスが変化すると発振周波数も変化することになる
。

発振回路（６）に後続する周波数計測回路（７）は周波
数に対応する電圧を発生するもので、ループコイル（１
）が定常状態のときの発振周波数に対応して電圧Ｏボル
トとなるように調整しであるので、ループコイル（１）
のインダクタンスの定常状態からの変化分に応じて電圧
を出力することになる。

なお、ループコイル（１）の電気的定数や諸回路の動作
状態は、温度等の周囲の環境変化の影響を受けて、ゆる
やかに変動するので、一般には「ドリフト補正回路」　
（図示せず）を前記周波数計測回路（７）に付加し、定
常状態での出力を“０＃に保つようにする。

前記周波数計測回路（７）の出力に接続（後述する計時
制御回路（１６）とは並列接続）された車両検出出力回
路（８）は、入力がある電圧（車両検出しきい値）以上
であること（すなわち、車両がループコイル（１）の近
傍に在るとき）を検出し車両検出出力を出す。

正規化手段（３）はゲート回路（９）、周波数−電圧変
換回路（１０）、インダクタンス電圧記憶回路（１１）
、正規化パターン作成回路（Ｉ２）、クロック回路（１
３）及び車両通過検出回路（１４）からなる。前記車両
検出出力回路（８）からの出力は、ゲート回路（９）及
び車両通過検出回路（１４）に加えられている。

車両を検出するとゲート回路（９）を介して前述の周波
数計測回路（７）からの出力が周波数−電圧変換回路（
１０）を介してインダクタンス電圧記憶回路（■１）に
加えられる。同時に車両通過検出回路（１４）は正規化
パターン作成回路（１２）の動作を開始させる。インダ
クタンス電圧記憶回路（月）は、入力をデジタル化する
とともに順次記憶保持する機能を有する。クロック回路
（Ｊ３）は、このインダクタンス電圧記憶回路（ｊ］）
の動作に必要なサンプリングパルスを供給する。正規化
パターン作成回路（１２）は、車両検出時から車両が通
り過ぎるまで前記インダクタンス電圧記憶回路（１１）
が記憶したデータを順次読み出して、所定の規則に従っ
て通過した車両に関する時間的特徴を抽出すべく正規化
する。

ここに、所定の規則とは、例えば車両検出時から一定時
間内のレベルの一定時間間隔ごとの変化を求める、或い
は、車両通過時に得られた全データを時間的に１０分割
して１区分ごとのレベルの平均値を求め１０個の値の配
列を求める等の処理手続きのことである。こうして正規
化されたデータは正規化パターン作成回路（１２）に保
持され、必要に応じて車種判別手段（５）により参照さ
れる。車種判別手段（５）は、正規化パターン作成回路
（１２）からのデータと、標本記憶手段（４）に予め記
憶しである判別対象車種毎の典型的データ群とを順次比
較し、特徴が最も近似したデータを決定する。

この選択決定されたデータに対応した車種が実際に通過
した車種として、車種判別手段（５）より出力される。

この出力にあたっては、本実施例のように、検出車種毎
に専用の信号線を設けてもよいし、コード化してパラレ
ル伝送あるいはシリアル伝送しても良い。

速度計測部（１５）は、既述した周波数計測回路（７）
の出力に接続された計時制御回路（１６）と、この出力
で制御される計時回路（１７）で構成される計時手段お
よび車両長記憶手段、並びに車速算出手段（１８）より
成る。計時制御回路（１６）は周波数計測回路（７）の
出力、すなわちループコイル（１）のインダクタンスに
対応した出力が予め定めたしきい値を越えている間、信
号を計時回路（１７）に出力しこれを駆動するもので、
いわゆるコンパレータ回路である。計時回路（１７）は
、クロック信号をカラ１　つ ン卜するカウンタを含み構成されていて、このカウンタ
が計時制御回路（］６）の出力でゲートされており、カ
ウント終了を待って車速算出手段（１８）へ、カウント
値あるいはこれを変換した時間データを車両通過時間（
ｉ）として送出する。この車速算出手段の入力には、前
記計時回路（１７）からの車両通過時間（１）の他、車
両長記憶手段も兼ねた前記標本記憶手段（４）からの車
長データ化）が入力されていて、両者を基に車速が算出
され速度出力が得られる。なお、算出の開始は、例えば
両人力の完備を待って行なってもよいし、計時制御回路
（１６）あるいは車種判別手段（５）からの出力の送付
を利用してもよい。

なお、上述した各部・各手段は、マイクロプロセッサ、
メモリー、１１０部を含むシステムを用いて走行車種判
別部と速度計測部にまたがって渾然と一体的に構成する
ことも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、 本発明の方法によれば、 路面に配設したループコイルに走行車両通過時短に生じ
る一連のインダクタンス変化に対応した電気出力の時系
列的特徴を、複数の子め記憶しておいた走行車種毎に車
両通過時に前記ループコイルから得られる電気出力の時
系列的特徴と比較し、最も近似した特徴を決定し、もっ
て走行通過した車両の車種を判別するとともに、同時に
走行車両通過時間と各車種ごとに予め記憶しておいた車
両長データを用いて走行車両の速度を算出するようにし
７たので、 車両の形状データを利用して車種を判別することができ
、車種分類数の多くとれる、車種判別精度の高い走行車
両の車種判別が可能となる。これと同時に、各々の通過
車両の速度情報も得られる。

従って、よりきめ細かに交通制御や関連する対策を行な
うことが可能となる。

また、このための本発明の装置は、路面に配設されたル
ープコイルと、このループコイルのインダクタンスに対
応した電気出力を送出する変換手段と、前記ループコイ
ル」一方を車両が走行通過した際に前記変換手段からｉ
ａｌられる一連のインダクタンス変化に対応した出力の
時系列的特徴を抽出保持して出力する正規化手段と、走
行車種毎に前記変換手段により得られる走行中種毎の出
力の時系列的特徴を特徴標本として予め記憶しておく標
本記憶手段と、前記正規化手段の出力とこの記憶手段の
記憶している特徴標本に基づく電気出力とを順次比較し
た後、最も近似する標本データを決定し、対応する車種
判別信号を送Ｓ１する車種判別手段とから成る走行車種
判別部、並びに、ループコイルのインダクタンスに対応
した電気出力が予め定めた］７きい値を越えている車両
通過時間を計測する４時手段と、走行車種毎の前記標本
データに各々対応した車両長データを記憶する記憶手段
と、上記車両長データと上記車両通過時間とから走行車
両の速度を算出する車速算出手段とからなる速度計測部
とから構成されているので、簡単で従って安価な構成で
ありなから、車種分類数が多くとれ、車種判別精度の高
い走行車両判別及び速度計測が行なえる装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の概略を示すブロック図、 第２図は、本発明の動作過程を示すフローチャー１・、 第３図は、本発明の装置の一実施例を示すブロック図、 第４図は、本発明に係るループコイルに生じるインダク
タンスに対応する出力の一例を示す図、第５図は、本発
明における標本パターンの一例を示す図である。 （１）・・・ループコイル、　（２〉・・・変換手段、
（３）・・・正規化手段、 （４）・・・標本記憶手段（車両長記憶手段）、（５）
・・・車種判別手段、　（１５）・・・速度計測部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕路面に配設したループコイルに走行車両通過時毎
   に生じる一連のインダクタンス変化に対応した電気出力
   の時系列的特徴を、複数の子め記憶しておいた走行車種
   毎の時系列的特徴と比較し、最も近似した特徴を決定し
   、もって走行通過した車両の車種を判別すると同時に、
   走行車両通過時にループコイルにインダクタンス変化が
   生じている時間と、各車種ごとに予め記憶しておいた車
   両長データとを用いて各車両毎の速度を計測する走行車
   両の車種判別及び速度計測方法。 〔２〕路面に配設されたループコイルと、このループコ
   イルのインダクタンスに対応した電気出力を送出する変
   換手段と、前記ループコイル上方を車両が走行通過した
   際に前記変換手段から得られる一連のインダクタンス変
   化に対応した出力の時系列的特徴を抽出保持して出力す
   る正規化手段と、走行車種毎の時系列的特徴を標本デー
   タとして予め記憶しておく標本記憶手段と、前記正規化
   手段の出力と前記標本記憶手段からの記憶している各標
   本データに基づく電気出力とを順次比較した後、最も近
   似する標本データを決定し、対応する車種判別信号を送
   出する車種判別手段とから成る走行車種判別部、並びに
   、ループコイルのインダクタンスに対応した電気出力が
   予め定めたしきい値を越えている車両通過時間を計測す
   る計時手段と、走行車種毎の前記標本データに各々対応
   した車両長データを記憶する車両長記憶手段と、上記車
   両長データと上記車両通過時間とから走行車両の速度を
   算出する車速算出手段とから成る速度計測部を備えた走
   行車両の車種判別及び速度計測装置。