JP2565348B2

JP2565348B2 - 走行車両の輪重測定装置

Info

Publication number: JP2565348B2
Application number: JP62177156A
Authority: JP
Inventors: 侑金上; 久安藤
Original assignee: Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Current assignee: Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPS6421326A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）技術分野本発明は、走行車両の輪重測定装置に関し、より詳細
には、高速道路の料金所等に設置され、横幅が左右両輪
の内側間隔より短く、車両走行方向の長さがタイヤの外
周と路面が接する接地幅の長さより短く形成され、被測
定車両のタイヤの分布接地圧力に対応したアナログ電気
信号を出力する検出器を備えた走行車両の輪重測定装置
に関するものである。

（ｂ）従来技術走行車両の軸重を測定する従来の方法には、大別して
２つの方法があり、タイヤの地面と接する、いわゆるタ
イヤ接地幅Ｌと軸重検出部の幅ｌとの長さ関係がＬ＞ｌ
の場合とＬ＜ｌの場合とで異なる測定方法が採られる。

まず、Ｌ＜ｌ型、つまり上記タイヤ接地幅Ｌよりも上
記軸重検出部の幅ｌの方が長い場合の測定方法を説明す
ると、軸重検出部は重量を受ける受圧部とこの受圧部で
受けた重量に対応する電気信号に変換するロードセルか
ら成っており、被測定車両が上記軸重検出部上を通過す
ることによって得られる軸重に比例した電気信号を増幅
器、A/D変換器、最大値検出器等々を介してそれぞれ前
処理した後、コンピュータ等演算処理装置に取込んで最
終的に軸重または総重量等を算出し表示していた。

しかしながら、この方法によれば、車両が走行してい
ることに伴う重量測定にとって誤差となる有害な振動分
をも含めて測定してしまうという問題があり、この有害
な振動分を除去するためには、上記軸重検出部を車両走
行方向に所定間隔で複数個設置しなければならず、軸重
検出部が多数必要となり、埋設費用、保守面で負担があ
まりにも大きいという難点があった。また、通常、軸重
検出部上を通過する際の車両走行速度は、10km/H〜20km
/H程度あり、秒速では約3m/s〜5m/sに相当し、仮に2Hz
の車両振動があるとすれば、その１波長は、路面の長さ
に換算すると1.5m〜2.5mとなる。一方、軸重検出部全体
の車両走行方向の長さは一般に0.8m程度なので、車両振
動の１波長中に数個の軸重検出部を設置することは、物
理的に不可能になる。そこで、これより長い距離に一定
の間隔をおいて設置すると、先行車両の軸重測定中に後
続車両が進入してきてしまい、実際上、料金所設置用軸
重検出部としては使用できなかった。

さらに、この方法による軸重測定ではコンピュータで
軸重推定を行なう必要があり、システム全体が大がかり
になって経済的負担が大きいという欠点がある。

そこで、本出願人は、上述の諸問題を除去するため、
軸重検出部が検出する軸重波形中の不要な立上り部、立
下り部を極めて少なくし、軸重波形の面積平均で精度よ
く軸重を求めるようにしたＬ＞ｌ型の方法、つまりタイ
ヤの接地幅Ｌよりも検出部の幅ｌを短くした構成の走行
車両の軸重測定装置を先に提案した（特公昭57−28093
号）。

第5a図は、このＬ＞ｌ型の軸重測定装置における軸重
検出部41上を被測定車両のタイヤ40が通過する瞬間を模
式的に示す断面図であり、42は路面、43はロードセル、
44は埋設用外枠である。タイヤ接地幅Ｌより、軸重検出
部の長さｌの方が短くなっており、従ってＬ＜ｌ型軸重
検出部に比し、パルス状軸重波形の発生過程が根本的に
異なっている。第６図にＬ＜ｌ型の軸重検出部のパルス
状軸重波形の発生過程を模型的に図示し、また第７図に
Ｌ＞ｌ型の軸重検出部のパルス状軸重波形の発生過程を
模型的に図示した。なお第5b図は、第5a図に示す軸重検
出部をさらに改善した実施例の断面図である。

第６図によりＬ＜ｌ型の軸重検出部41の動作について
説明すると、右方より接近したタイヤ40の接地面先端が
軸重検出部41に触れた瞬間の状態がS₁である。このタイ
ヤ40が左方に進行すると、軸重はゆるやかに増加し、タ
イヤ接地面全体が軸重検出部41上に乗り上げた瞬間の状
態がS₂で、このとき、初めて全軸重がキャッチされるこ
とになる。状態S₃を経てタイヤ40がさらに左方に進行し
て、接地面の先端が軸重検出部41の先端に触れる状態S₄
まで一定の軸重が検出され、以後、タイヤ40が完全に軸
重検出部41を離れる瞬間、すなわち状態S₅まで、ゆるや
かに軸重が減少する。

このようにして、S₁〜S₅の五つの状態を経て、一つの
パルス状軸重波形が形成されるが、これを第６図中に示
した，，の部分に分けて考えると、正確な軸重を
検出しているのは、幅Twなるの部分のみであり、，
はその前後の立上り部、立下り部で、いわば不要な部
分である。このことが軸重波形の面積平均で軸重が求め
られない原因になっている。別の見方をすると、軸重の
測定と一般のはかりによる重量物の重量測定とでは、こ
の立上り部、立下り部の有無が相違しており、車両
振動の影響は上記不要な部分，も例外なく受けるの
で、可能な限りこの部分を少なくすることが望ましく、
の部分のみにできれば、一般の重量物の重量測定と原
理の上では等価となる。

次に、Ｌ＞ｌ型のパルス状軸重波形の形成過程を第７
図に基づいて説明する。第６図の説明と同様に、タイヤ
40が軸重検出部の41の右方から左方に通過する各瞬間の
状態をＳ′₁,S′₂,……,S′_５として、これらを第６図
のS₁,S₂,S₃,……S₅に対応させ、また軸重波形の立上り
部、平坦部、立下り部の三つに分け、それぞれ′，
′，′としてこれらを第６図の，，に対応さ
せてみると、Ｌ＜ｌ型に比べてＬ＞ｌ型の場合、相対的
に軸重波形の平坦部、すなわち正確な軸重を検出してい
る部分′が立上り部および立下り部′，′に比
し、大きな割合を占めることが分る。この様子を式と数
値で第１表に示す。

第１表の各欄内にカッコで示した数値は、各定数をｌ＝0.03m （Ｌ＞ｌ型の場合）Ｌ＝0.3m Ｖ＝4m/S（車速）（14.4km/h）ｌ＝0.6m （Ｌ＜ｌ型の場合）Ｌ＝0.3m Ｖ＝4m/S と仮定したときの数値で、軸重波形全体の中で、正しく
軸重を検知している時間の百分率が、Ｌ＜ｌ型の33％に
対して、Ｌ＞ｌ型の場合は、83％と飛躍的に増大してお
り、これはｌを小さくすることによって、さらに大きく
でき、例えば、ｌ＝0.01mとすれば、他は同条件でもT
p′＝78mS、Tw′＝73mS、Ｔ′＋′＝5mSとなり、前
述の百分率は94％となり、軸重波形の立上り部′、立
下り部′は事実上、皆無と考えられる状態になる。も
ち論、このような小さいｌの軸重検出部は、第5a図の一
実施例と同様な形状では実現できないので、第5b図に一
例を示すような工夫がなされる。

このようにして検出されたＬ＞ｌ型による軸重検出部
の出力波形は、第８図に示すように、t₁,t₂,t₃,……tn
なる時点でA/D変換されて、それぞれの瞬間軸重値はW₁,
W₂,W₃,……,Wnとなり、（１）式に示すような積算が行
われて、軸重Ｗが求められる。

ただし、ｉ＝₁,₂,₃,……,n K:立上り、立下り部補正係数で１に近い定数上記（１）式は、第８図の軸重波形の面積を求めて、
それを時間軸で除して平均値を求めることを示してい
る。

第９図は、Ｌ＞ｌ型の軸重測定装置の概略構成を示す
ブロック図であり、45はブリッジ電源46からブリッジ電
圧が供給されている接続箱、47は増幅器、48はA/D変換
器、49は演算回路、50はメモリ、51はプリンタ、52は上
記各回路に供給する電源である。尚、A/D変換器48は電
圧／周波数変換器によって実現され、この場合（１）式
の右辺の（）の中を上記電圧／周波数変換器によって
求めることが出来る。

上述のように、Ｌ＞ｌ型の軸重測定装置には、軸重波
形の面積平均の精度が高い、検出部が小形軽量、保守費
が安価、等々多くの利点があるが、既に述べたように、
この方式は、平均軸重を求めることから、例えばタイヤ
の空気圧の変化等によりタイヤ接地幅Ｌが変化すると原
理的に正しい軸重を求め得ないことになる。

つまり、軸重の真値をW₀とし上記軸重波形の微小区間
の幅をａとすると、接地幅Ｌの時の計測回数ｎはｎ＝L/
aとなり、測定値Wmはa/L・W₀または接地幅がＬより大き
いL₁になったときは、ｎ＝L₁/aとなり、この時の測定値
はWm＝a/L₁・W₀となる。

一方、逆に接地幅がＬより小さいL₂となったとする
と、このときのｎはｎ＝L₂/aとなり測定値WmはWm＝a/L₂
・W₀となる。すなわち、測定値Wmは接地幅Ｌ（もしくは
L₁,L₂等々）に依存することになり、測定原理そのもの
が、被測定車両のタイヤ接地幅がすべて同一であるとい
う特殊な条件下でしか成立し得ないという致命的な欠点
を持っていた。

尚、上述したＬ＜ｌ型の従来例としては、特公昭53−
23099号公報に開示された車両軸荷重計測装置があり、
Ｌ＞ｌ型の従来例としては特公昭57−28093号公報に開
示された走行車両の軸重測定装置がある。

そこで、上述の問題点を解決するために本出願人は、
先に、高速道路の料金所等に設置する走行車両の輪重測
定装置において、横幅が左右両輪の内側間隔より短く、
車両走行方向の長さがタイヤの接地幅の前後方向の長さ
より短く形成された受圧部とこの受圧部によって受ける
被測定車両のタイヤの分布接地圧力に対応したアナログ
電気信号を出力する検出器から成る荷重検出部と、上記
検出部の上記受圧部に上記被測定車両のタイヤが乗り始
める時点と降り終る時点とを上記アナログ電気信号の立
上りおよび立下りによって検出する動作点検出手段と、
上記アナログ電気信号を上記タイヤの幅方向の線分力と
して所定の時間間隔で分割する時分割手段と、この時分
割された上記アナログ電気信号を上記の時分割ごとにデ
ジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、
当該被測定車両の上記荷重検出部近傍を通過する際の走
行速度を測定する速度測定手段と、上記各々の線分力を
すべて加算し、この加算結果に上記速度測定手段によっ
て得られる走行速度を乗じる演算手段と、上記アナログ
／デジタル変換手段、上記時分割手段および上記速度測
定手段の各々の動作タイミングを制御するタイミング制
御手段とから構成された走行車両の輪重測定装置を提案
した（特願昭62−121407号）。

しかしながら、この先に提案した装置においては、上
記線分力を検出する検出器を１個しか持たないため車両
振動の影響を除去することができず、また一方、被測定
車両の走行速度を測定するための速度測定手段を別途設
ける必要があり、経済性に問題があった。

（ｃ）目的本発明は、上述の問題に鑑みなされたもので、簡略な
構成で、被測定車両が検出部上を通過する際のタイヤの
接地幅の変化による測定誤差、上記タイヤの接地分布圧
力の不均一な分布による測定誤差および車両振動による
測定誤差を確実に除去し、且つ、上記検出部から得られ
る出力信号を活用することによって上記被測定車両の走
行速度を求め、もって車両重量の測定精度を向上させつ
つ、コストの低減化を図り得る走行車両の輪重測定装置
を提供することを目的とする。

（ｄ）構成以下、本発明の要旨を実施例に基づいて詳しく説明す
る。

第１図は、本発明に係る走行車両の輪重測定装置の一
構成例を示すブロック図である。

第１図において、１は走行路内の路面に埋設される輪
重検出部、1a〜1dはそれぞれ左輪タイヤの接地分布圧力
を検出する４個のホイートストンブリッジが組まれたロ
ードセルから成る検出器としてのセンサである。尚、こ
のセンサ1a〜1dは、第5b図に示すように、従来のＬ＞ｌ
型荷重検出部と略同一の構成である。次に、点線で示し
た1e〜1hは、右輪用の上記センサ1a〜1dと同様のセンサ
であるが、説明の便宜上左輪用のセンサ1a〜1dのみを論
ずることにする。尚、１つの上記ホイートストンブリッ
ジは、４枚のひずみゲージにより構成されている。従っ
て、2aは、センサ1a〜1dがそれぞれ持っている４個のホ
イートストンブリッジを並列接続して等価的に１つのホ
イートストンブリッジにし、さらにセンサ1a〜1dの出力
を並列接続して１つの出力端にまとめるように構成され
た左輪用の接続箱である。また点線で示した2bは、上記
左輪用の接続箱2aと同様に構成された右輪用の接続箱で
ある。３は、接続箱2a,2bに接続され上記すべてのホイ
ートストンブリッジに電源を供給するブリッジ電源であ
る。４は、接続箱2aを介して輪重検出部１から出力され
る微小なアナログ信号を受けてこれを増幅する増幅器、
５はこの増幅器４の出力を受け、0Vより僅かな正電圧に
設定された基準電圧と該増幅器４からの出力電圧を比較
して、上記基準電圧より上記増幅器４の出力が大きくな
った時点で出力端子MPの信号をＬレベルからＨレベルに
反転する動作点検出手段としてのコンパレータである。
６は計時手段としてのタイマであり、このタイマ６にお
いて、STRはコンパレータ５の出力端子MPに接続された
スタート入力端子で、上記出力端子MPの信号がＬレベル
からＨレベルに立上るエッジで計時動作を開始し、その
後、該出力端子MPの信号がどのようなレベルに変化して
も一切感応しないように構成されており、そしてSTPは
ストップ入力端子で、このストップ入力端子STPに印加
されるＨレベルの信号の立上りエッジで計時動作を停止
してその時点までの計時データを保持するように構成さ
れている。RSTはリセット入力端子で、このリセット入
力端子RSTにＨレベルの信号が印加されると、上記計時
データがクリアされ、スタート入力端子STRが初期状態
つまり、上記出力端子MPの出力信号の立上りエッジで感
応する状態になるように構成されており、DOは上記計時
データを出力する８ビットのデータ出力端子、DSはこの
データ出力端子DOを電気的に有効、もしくは無効の高イ
ンピーダンス状態に制御するデバイスセレクト端子であ
り、このデバイスセレクト端子DSに印加される信号がＨ
レベルのとき上記データ出力端子は有効となって計時デ
ータが出力されＬレベルのときは無効の高インピーダン
ス状態となるように構成されている。

７は増幅器４の出力を受け、アナログ信号を８ビット
の並列なデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変
換手段としてのA/Dコンバータであり、このA/Dコンバー
タ７において、AIは上記増幅器４の出力端に接続された
アナログ入力端子、AKは変換動作終了時にＨレベルの信
号を出力し変換動作中はＬレベルを保持しているアクノ
レッジ出力端子、STRはＨレベルの信号が印加された時
点で変換動作を開始させるスタート入力端子、RSTはA/D
コンバータ５の内部状態を初期化するリセット入力端
子、そしてDO、DSはそれぞれデータ出力端子、デバイス
セレクト端子でタイマ６の同一記号の端子と同一の構成
となっている。

尚、図示はしていないが、センサ1e〜1hおよび接続箱
2bと共に上記増幅器４、コンパレータ５、タイマ６およ
びA/Dコンバータ７と同一の回路から成る右輪用の回路
系が備えられているものとするが、構成、動作は左輪用
の回路系と同一なので、以下左輪用の回路系のみを説明
の対象とする。

８は、例えば10KHz程度の周波数でデューティー比1/2
なるサンプリングパルスを発生する時分割手段としての
サンプリングパルス発生器（以下「SPG」と略記する）
であり、このSPG8において、N/Fは上記サンプリングパ
ルスの発生を制御する制御入力端子、POは上記制御入力
端子N/Fに印加される信号がＬレベルのときはＬレベル
を保持し、Ｈレベルになった時には必らず正の半サイク
ルから発振を開始するサンプリングパルスを出力する出
力端子である。尚、以下上記タイマ６、A/Dコンバータ
７、SPG8を外部装置と呼ぶ場合がある。

一方、９はデータサイズ８ビット、アドレスサイズ16
ビットを有し、ハードウエアによる割込み可能な中央演
算処理装置、いわゆるCPUチップ（以下「CPU」と略記す
る）であり、このCPU9において、DIOは８ビットのデー
タ入出力端子、ADは16ビットのアドレス信号を出力する
アドレス出力端子、R/Wは以下に述べるCPU9の周辺装置
に対してデータの送受の方向を決める制御信号を出力す
る制御出力端子、IRQはCPU9の動作を所定のルーチンへ
分岐させる割込み入力端子である。尚、上記制御出力端
子R/Wから出力される信号がＨレベルのときは、データ
送受の方向が上記周辺装置からCPU9が受ける方向にな
り、Ｌレベルのときは逆にCPU9から周辺装置へ送出する
方向となる。また、CPU9は、割込み入力端子IRQに加え
られるパルス信号の立上りエッジで反応する構成となっ
ている。10は16ビットのアドレスバスラインで、CPU9の
アドレス出力端子ADに一端が接続されている。そして、
11は、８ビットのデータバスラインで、CPU9のデータ入
出力端子DIO、A/Dコンバータ７およびタイマ６のそれぞ
れのデータ出力端子DOと並列接続されている。

以下、上記周辺装置の個々について説明する。12は16
ビットのアドレス信号のうち上位８ビットをデコードす
るアドレスデコーダであり、ADはアドレスバスライン10
の上位８ビットに並列接続される８ビットのアドレス入
力端子、S1〜S9は、それぞれ入力されたアドレス信号に
対応したデコード結果をＨレベル信号として出力するデ
コード出力端子である。そして、デコード出力端子S5,S
6はそれぞれA/Dコンバータ７、タイマ６のそれぞれのデ
バイスセレクト端子DSに接続されている。尚、デコード
出力端子S2,S3は本実施例では使用していない（何も接
続されていない）。13はCPU9の動作順序等が予め格納さ
れている固定記憶装置、いわゆるROM（Read Only Mem
ory）であり、この固定記憶装置（以下「ROM」と略記す
る）13において、ADはアドレスバスライン10の最下位ビ
ット（LSB）から第10ビットまでの11ビットと並列接続
される11ビットのアドレス入力端子、DOはデータバスラ
イン11に接続される８ビットのデータ出力端子、CSはデ
ータ出力端子DOを高インピーダンスもしくは有効に切換
える制御信号を入力するチップセレクト端子、R/WはCPU
9の制御出力端子R/Wに接続された制御入力端子である
が、この制御入力端子R/WにＬレベル信号が印加されて
もROM13には書込み機能がないのでＬレベル信号は無視
されるように構成されている。尚、ROM13のチップセレ
クト端子CSは、アドレスデコーダ12のデコード出力端子
S9に接続され、同じくROM13のデータ出力端子DOはデー
タバスライン11に並列接続されている。14は、読書き自
在な記憶装置、いわゆるRAM（Random Access Memor
y）であり、この読書き自在な記憶装置（以下「RAM」と
略記する）14において、DIOはデータバスライン11と並
列接続される８ビットのデータ入出力端子、R/WはCPU9
の制御出力端子R/Wに接続される制御入力端子、そし
て、ADはアドレス入力端子、CSはチップセレクト端子で
あり、この二つの端子AD,CSは、ROM13の同一記号の端子
と略同一に構成されている。ただし、RAM14のチップセ
レクト端子CSはアドレスデコーダ12のデコード出力端子
S8と接続されていることのみが異なる。

15は、上述の外部装置の制御等を行なう動作状態変更
可能な、いわゆるプログラマブルな入出力装置（以下
「PPI」と略記する）であり、このPPI15において、DIO
はデータバスラインに並列接続される８ビットのデータ
入出力端子、DSはアドレスデコーダ12のデコード出力端
子S4に接続され、データ入出力端子DIOを高インピーダ
ンスもしくは有効に切換えるデバイスセレクト端子、R/
WはCPU9の制御出力端子R/Wに接続され、データ出力端子
DIOを入力状態および出力状態に切換える制御入力端子
である。尚、デバイスセレクト端子DSに印加される信号
がＨレベルのときデータ入力出力端子は有効（動作状
態）となり、Ｌレベルのとき高インピーダンスとなって
データバスライン11から電気的に分離される構成となっ
ている。また、上述したように制御入力端子R/Wに印加
される信号がＨレベルのときデータ入出力端子DIOは出
力となり、Ｌレベルでは入力になるよう構成されてい
る。さらにPPI15において、CBは外部装置からの割込み
信号を受ける割込み入力端子で、コンパレータ５の出力
端子MPに接続されている。IRQはCPU9の割込み入力端子I
RQと接続され割込み要求信号を出力する要求出力端子で
ある。

ここで図示してないが、PPI15の内部における割込み
処理機構を説明すると、PPI15の内部は大きくＡとＢの
二系列からなり、これらはいずれも略同一に構成され共
に８ビットから成るそれぞれのコントロールレジスタCR
AおよびCRBのLSBを論理“1"にすると外部装置からの割
込みを受付けて要求出力端子IRQの信号レベルをＨレベ
ルにし、上記LSBを論理“0"にすると該割込みを無視す
る、いわゆるマスクされた状態になる。

ただし本実施例では、上記コントロールレジスタCRA
は使用していない。

PA1〜PA4は入力に設定された上記Ａ系列のポート端
子、PB1〜PB5は、出力に設定された上記Ｂ系列のポート
端子であり、ポート端子PA1〜PA3はそれぞれ、コンパレ
ータ５の出力端子MP、A/Dコンバータ７のアクノレッジ
出力端子AK、SPG8の出力端子POと接続され、またポート
端子PB1〜PB5はそれぞれ、SPG8の制御入力端子N/F、A/D
コンバータ７のリセット入力端子RST、同じくA/Dコンバ
ータ７のスタート入力端子STR、タイマ６のリセット入
力端子RSTおよびストップ入力端子STPと接続されてい
る。尚、図示していないが、上記Ａ系列のポート端子は
PA0〜PA7までの８個あり、本実施例で使用しているのは
上述のとおりPA1〜PA4までである。そして、ポート端子
PA0〜PA7のデータは８ビットから成るポートレジスタPA
Rの各ビットと対応しており、このポートレジスタPARを
読出すことによってポート端子PA1〜PA4の状態を知るこ
とができる構成となっている。また、上記Ｂ系列のポー
ト端子に関しても略同一の構成であり、本実施例ではPB
0、PB6〜PB7は使用していないが、ポートレジスタPBRに
書込んだデータが各ビットに対応してそのままポート端
子PB1〜PB5に出力されるように構成され、また、図示し
ていないが、PPI15にはアドレスバスライン10の下位ビ
ットが接続されており、この下位４ビットのアドレス情
報によって上記各内部レジスタCRA,CRB,PAR,PBR等が自
動的に選択されるように構成されている。また、説明は
前後するが、各周辺装置は、設計時に固有のアドレスが
割付けられており例えばPPI15は16進表記でA6××Ｈな
るアドレスが割付けられ、従ってアドレスデコーダ12の
アドレス入力端子ADにA6××Ｈのアドレス信号が印加さ
れることによってデコード出力端子S4がＨレベルとな
り、さらに上記下位４ビットのアドレス情報によってA6
×0HはPAR、A6×1HはCRA,A6×2HはPBR、A6×3HはCRBを
選択するよう構成されている（×印は任意を意味す
る）。

次に16は、数桁の数値表示部および複数種の単位表示
部を持った発光ダイオード等から成るデジタルの表示器
で、この表示器16において、DIはデータバスライン11に
並列接続される８ビットのデータ入力端子、DSはデータ
入力端子DIに印加される信号を内部に取込む制御を行う
制御入力端子で、この制御入力端子DSがＨレベルになっ
た時点のデータ入力端子DIに印加されているデータが表
示器16内部に取込まれ、表示される構成となっている。
尚、制御入力端子DSは、アドレスデコーダ12のデコード
出力端子S1に接続されている。17は測定データ等を印字
出力するプリンタであり、このプリンタ17において、DI
は、データバスライン11に並列接続される８ビットのデ
ータ入力端子、DSは上記データ入力端子DIに印加される
信号を取込むタイミングを制御する制御入力端子で、ア
ドレスデコーダ12のデコード出力端子S7と接続されてい
る。RQは一字分の印字が終了するごとにデータ要求信号
を出力するデータ要求出力端子で、PPI15のポート端子P
A4に接続されている。

尚、上記CPU9〜RAM14までをもって演算手段としての
マイクロコンピュータ18を構成し、このマイクロコンピ
ュータ18とPPI15とをもってタイミング制御手段として
のコントローラ19を構成している。また、アドレスデコ
ーダ12〜プリンタ17を周辺装置と呼ぶ。そして、CPU9の
制御出力端子R/Wは、それぞれ、ROM13、RAM14、PPI15の
各制御入力端子R/Wに制御信号線を介して接続されてい
る。

第２図は、第１図に示したブロック図の各部の動作波
形（主にセンサ1dに関する測定動作）を示すタイミング
チャートである。第２図において、（ａ）はPPI15のポ
ート端子PB5から出力されるタイマストップ信号、
（ｂ）はコンパレータ５の出力端子MPから出力される動
作信号、（ｃ）はPPI15のポート端子PB1から出力される
SPG制御信号、（ｄ）はSPG8の出力端子POから出力され
るサンプリングパルス、（ｅ）はPPI15のポート端子PB3
から出力されるA/Dスタート信号、（ｆ）はA/Dコンバー
タ７のアクノレッジ出力端子AKから出力されるアクノレ
ッジ信号、（ｇ）は、データバスライン11に出力される
種々のデータ信号のうち、A/Dコンバータ７およびタイ
マ６のそれぞれのデータ出力端子DOから出力されるデー
タ信号、（ｈ）はA/Dコンバータ７をリセットするPPI15
のポート端子PB2から出力されるA/Dリセット信号、
（ｉ）はPPI15のポート端子PB4からタイマ６へ出力され
るタイマリセット信号、（ｊ）は増幅器４の出力波形を
模型的に示した測定信号である。20は動作信号（ｂ）の
立上りエッジ、21は同じく動作信号（ｂ）の立下りエッ
ジ、22はサンプリングパルス（ｄ）の第１サイクル、23
は同第２サイクル、24は最後である第ｎサイクル、25〜
27は第１、第２、第ｎ回目のA/Dスタート信号（ｅ）、2
8〜30は同様に第１、第２、第ｎ回目のアクノレッジ信
号（ｆ）、31はSPG制御信号（ｃ）の立下りエッジ、32
〜34はA/Dコンバータ７から出力される測定データ、35
はタイマ６から出力される計時データ、36〜38は第１、
第２、第ｎ回目のA/Dリセット信号（ｈ）である。T₀は
最初に動作信号（ｂ）が立上る時点を示し、t₁は動作信
号（ｂ）が立上る時点を示し、t₂は第２回目のサンプリ
ングパルス23が立上る時点を示し、t₃は上記第２回目の
サンプリングパルス23の１サイクルが終る時点を示し、
ｔnは第ｎ回目のサンプリングパルス４が立上る時点を
示し、ｔn＋_１は動作信号（ｂ）が立下る時点を示して
いる。また、Tsは被測定車両のタイヤが走行方向に対し
て最初のセンサ1aに乗り始めてから最後のセンサ1dに該
車両のタイヤが乗り始めるまての通過時間であり、この
通過時間Tsはセンサ1a〜1dの設置間隔によって決まり、
本実施例の場合は走行速度を10km〜20kmとして約１〜0.
5秒になるよう配置してある。ｔsはサンプリングパルス
（ｄ）の１周期、ｔadは数十μｓのA/Dコンバータ７の
変換に要する動作時間、tlは200ns程度のデータバスラ
イン11上に出力されたデータをCPU9が取込むのに要する
データ取込み時間、ｔmsは被測定車両のタイヤがセンサ
1a〜1dのそれぞれについて、センサに乗り始めてから降
り終るまでの測定時間である。尚、Vdはコンパレータ５
の基準電圧である。この基準電圧Vdは理想的には0Vが望
ましいが、現実的には誤動作防止等の理由でわずかな正
電圧に設定されている。また、サンプリングパルス
（ｄ）の周期ｔsは、A/Dコンバータ７の動作時間tad、
測定時間ｔmsそしてサンプリング定理および測定精度等
の諸要素を総合的に考慮して決めなければならないが、
本実施例では100μｓ程度としてある。そして、ｔms
は、被測定車両の走行速度、車種、タイヤの接地幅Ｌ等
によって種々変化するが、仮りに120msであった場合、
ｔs＝100μｓとすると、CPU9は1187点の測定データを取
込むことになる。

第３図は、センサ1a〜1d（および1e〜1h）の位置関係
と該センサ1a〜1dにかかわる全体の動作波形をまとめて
示したタイミングチャートである。

第３図において、ｌpは最初のセンサ1aから最後のセ
ンサ1dまでのそれぞれの前端間の距離で示される測定距
離、ｌsはセンサ1a〜1dまでのそれぞれのセンサ間（前
端）の距離、ｌは１つのセンサの走行方向に対する受感
幅、Wpは車両振動を含んだ輪重、Wtは上記輪重Wpの平均
値、Tbは車両振動の周期、Ｍは車両振動の最大振幅であ
る。T₀〜T₃は、それぞれセンサ1a〜1dに被測定車両のタ
イヤが乗り始めた時点を示す。

尚、第１図、第２図と同一の部分（部材）には同一符
号を付して説明は省略する。また、Ｌをタイヤの接地
幅、Ｖを走行速度とするとｔms＝（Ｌ＋ｌ）/Vの関係が
成立する構成となっている。そして、本実施例の場合、
Ｌ＝0.3m、ｌ＝0.03m、ｌs＝1m、ｌp＝3mに設定してあ
る。測定距離ｌpを3mに設定した理由は、通常被測定車
両が検出部１上を通過する時の速度は10〜20km/h（2.78
〜5.56m/s）であり車両振動の主スペクトルは２〜3Hzに
集中しており、車両振動の波長を路面の長さに換算した
場合の最大波長は、走行速度20km/h、車両振動の周期2H
zのとき2.78mとなることからである。センサ間の距離ｌ
sを1mに設定した理由は、被測定車両のタイヤが同時に
２つのセンサに乗ることがなく、つまり測定回路系を簡
略化するためである。

第4a図、第4b図は、それぞれマイクロコンピュータ1
8、およびコントローラ19の動作順序を示すフローチャ
ートで、第4a図はメインルーチン、第4b図は、割込み処
理ルーチンと呼ぶ。つまりメインルーチンとは、非割込
み時の動作であり、このメインルーチンのどの動作を実
行中であっても割込み要求があり次第第4b図の割込み処
理ルーチンに分岐し、この割込み処理ルーチンの動作を
終了すると、先のメインルーチンの分岐した直後の動作
に戻るのである。そして、上記割込みルーチンに分岐す
る割込み動作は、CPU9の割込み入力端子IRQに印加され
る信号の立上りエッジによって起動される。尚、これら
のフローチャートの構成は、動作説明と重複するので省
略するが、前提条件のみを説明しておく。第１図のブロ
ック図には示してないが、例えばキー・ボードのような
マン・マシン入力装置がデータバスライン11に接続され
ており、第4a図下方の「プリント？」なる条件分岐の動
作は、上記キー・ボードからの入力によってなされるも
のである。

従って、非割込み時において、CPU9は、該キー・ボー
ドからプリント出力の要求がない限り「プリント出力」
動作を無視して、「SK＝1?」と「総和演算（Ｓ）」から
「表示出力」までの各動作を繰返している。また、RAM1
4内の所定のエリアにソフトウエア制御によるセンサ1a
〜1dの数を数えるセンサカウンタSKが設定されている。
また、割込み動作を用いる理由について述べると、本実
施例は上記割込み動作によらずとも実施可能ではある
が、実時間処理を要求される部分が多く（詳しくは後述
する）、しかし製造コストを考慮すると、マイクロコン
ピュータ18およびコントローラ19は比較的動作速度の遅
い安価な部品で構成し、しかも装置全体の部品点数は最
小限にとどめるように構成することが要求され、この両
者の要求を満たすために、また、プリンタ17のように機
械部分を含む、CPU9の動作速度に比べて停止しているに
も等しい遅鈍な周辺装置とのデータの授受によって、被
測定車両の測定チャンスを逸する危険を防止するため
に、上記割込み動作を用いる方が種々の利点を生じせし
めるのである。

上述のように構成された本実施例の動作を第4a図、第
4b図に示すフローチャートを中心に説明する。

まず、第4a図の「START」からCPU9が起動され、「割
込みをマスク」でPPI15のコントロールレジスタCRBのLS
Bを論理“0"にセットして割込みを一時的に阻止し、
「初期化動作」に移る。この「初期化動作」では、RAM1
4に対するメモリチェックを始めとする、いわゆるマイ
クロコンピュータ18の自己チェック、RAM14内の各種デ
ータを格納するメモリ領域の割付けおよび初期値の設
定、PPI15の上記CRA、CRBおよびポート端子PB1〜PB4、P
A1〜PA4の出力、入力の設定、タイマ６、A/Dコンバータ
７の初期化（リセット）、センサカウンタSK＝１にセッ
ト、等々が実行される。

「マスクを解除」で、先にセットしたコントロールレ
ジスタCRBのLSBを論理“1"に再セットして割込み入力端
子CBに対する割込み阻止を解除する。

これらの三つの動作は起動時のみしか行なわれず、上
記「マスクを解除」の後は、CPU9が第4a図、メインルー
チンのいずれの動作にかかわらず、動作信号（ｂ）の立
上りエッジによる割込み動作が可能になる。さて、CPU9
は、次に「SK＝1?」の条件分岐に移り、センサカウンタ
SKをチェックする。そしてSK≠１であればNOに分岐しSK
＝１であれば次の「総和演算（Ｓ）」に進む。尚、この
「総和演算（Ｓ）」から「平均値（Wt）算出」までを総
称して以下演算動作と呼ぶ（この演算動作の説明は後述
する）。演算動作が終ると、次に「表示出力」に進み演
算結果を表示器16に出力するが、今は初期状態でデータ
が何もないので、全桁０を表示する。そして次に「プリ
ント？」の条件分岐に進み上述したようにキー・ボード
からのプリント要求がなければNOのループに分岐して
「SK＝1?」に戻り演算動作と表示動作を無限に繰返して
いる。該キー・ボードからのプリント要求があれば、
「プリント出力」に進みプリンタ17を動作させ上記要求
に従ったデータプリンタから出力させ、「SK＝1?」に戻
って上記と同様の動作を繰返す。

さて、ここで、CPU9が周辺装置あるいは外部装置とデ
ータを授受する具体的な動作をPPI15を例にとって説明
しておく。まず、CPU9は予め割付けられた各周辺装置あ
るいは外部装置の固有アドレス、すなわちPPI15の場合
はA6××Ｈであり、例としてA6×2Hなるアドレス信号を
アドレス出力端子ADからアドレスバスライン10に出力
し、このアドレス信号の上位８ビットはアドレスデコー
ダ12のアドレス入力端子ADに印加され、デコードされて
デコード出力端子S4の信号がＨレベルになる。これによ
ってPPI15のデバイスセレクト端子DSにＨレベルの信号
が印加されて、データ入出力端子DIOが動作状態となり
データバスライン11と電気的に接続される。さらに上記
アドレス信号の下位４ビットによって内部のポートレジ
スタPBRが選択される。一方、CPU9は、上記アドレス信
号が確定した後にデータ入出力端子DIOから所定のデー
タ、例えば16進表記で18Hのデータを出力し、制御出力
端子R/WをＬレベルにすることによって、上記データ18H
がポートレジスタPBRに書込まれ、その結果ポート端子P
B3とPB4がＨレベルとなる。以上がCPU9の周辺装置およ
び一部の外部装置に対する書込み動作である。また、次
に、アドレス信号A6×0Hをアドレスバスライン10に出力
し、制御出力端子R/Wの信号レベルをＨレベルにするこ
とによってポートレジスタPARの内容（すなわちポート
端子PA1〜PA4に印加されている信号レベル）がデータバ
スライン11にPPI15のデータ入出力端子DIOから出力され
これをCPU9が自己の入出力端子DIOから取込むことによ
ってポート端子PA1〜PA4の状態を知ることができる。以
上がCPU9の読取り動作である。尚、CPU9の上記書込み動
作、読取り動作は、PPI15以外の周辺装置等においても
基本的には同一である。ただしROM13、タイマ６、A/Dコ
ンバータ７はデータバスライン11に対して出力するのみ
の機能しか持たないのでCPU9からの書込み動作は無視さ
れる。また、表示器16、プリンタ17は、入力のみの機能
しか持たないので、CPU9からの読取り動作に対しては反
応しない（厳密にいえば、CPU9はデータバスライン11上
の無意味なデータを取込む）。

さて、本実施例のもう１つの要部である割込み動作の
説明をする。被測定車両のタイヤが検出部１に近づき、
まず、時点T₀にて最初のセンサ1aに乗り始める。センサ
1aからはその線分力に対応したアナログ電気信号が出力
され、接続箱2a、増幅器４を介してコンパレータ５に入
力され、コンパレータ５に入力された測定信号（ｊ）が
コンパレータ５の基準電圧Vdよりもその振幅が大になる
と、コンパレータ５の出力端子MPの動作信号（ｂ）がＬ
レベルからＨレベルに反転する。その結果、タイマ６の
スタート入力端子STRとPPI15の割込み入力端子CBとポー
ト端子PA1にＨレベルに反転した動作信号（ｂ）が入力
され、タイマ６は計時動作を開始する。一方、PPI15の
割込み入力端子CBに入力された上記動作信号（ｂ）は、
コントロールレジスタCRBが非マスク状態なので、要求
出力端子IRQから割込み要求信号として出力され、CPU9
の割込み入力端子IRQに印加されて、割込み動作が起動
される。従って、この割込み動作の起動は、第３図に示
すように時点T₀の他に時点T₁,T₂,T₃においても発生す
る。つまり、被測定車両が検出部１上を通過し終るまで
に４回起動されることになる。そしてCPU9が上記割込み
処理ルーチンの動作を行なう期間は、時点T₀から測定時
間ｔmsの間、以下同様に時点T₁,T₂,T₃からそれぞれ測定
時間ｔmsの間である。また、上記４回の割込み処理ルー
チンの動作は、それぞれ略同一であるが、最後のセンサ
1dに関する動作のときのみ動作信号（ｂ）の立上りエッ
ジ20でタイマストップ信号（ａ）を出力し、立下りエッ
ジ21でタイマリセット信号（ｉ）を出力する動作が加わ
る。従って、第３図に示したように、タイマ動作期間
（Ts）が被測定車両の検出部１上の通過時間Tsとなる。

次に、第4b図に示す割込み処理ルーチンの動作につい
て詳しく説明するが、上述のように各センサ1a〜1dに関
する測定をそれぞれ第１番目〜第４番目の測定と呼び、
これから説明する１つのセンサについての線分力測定
は、第１回目〜第ｎ回目の測定と呼び「番」数と「回」
数とを区別して表記する。従ってこの表記法を用いると
第３図は第１番目の測定から第４番目の測定までの、す
なわち輪重測定動作の全体を概略的に示したと言え、第
２図は第１番目の測定における第１回目の測定の起動部
分（T₀）のみと、第４番目の測定における第１回目〜第
ｎ回目までの測定動作のすべてを示したと言える。上記
被測定車両がさらに進行し、センサ1b〜1cを通過し、最
後のセンサ1dにタイヤが乗り始めたとする。つまり時点
T₃になったところから説明を始める。割込み処理ルーチ
ンは「START」から起動される。「SK＝4?」の条件分岐
では、センサカウンタSK＝４になっているので（理由は
後述する）、CPU9は、「タイマストップ動作」に進み、
PPI15のポートレジスタCBRに20Hなるデータを書込む。
その結果、ポート端子PB5の信号がＨレベルになり、タ
イマ６のストップ入力端子STPの信号がＨレベルとなっ
てタイマ６は計時動作を停止し、それまでの計時データ
を保持している。そして、数μｓの後、再び00Hなるデ
ータをPPI15のポートレジスタCBRに書込み、第２図およ
び第３図に示すようなパルス状のタイマストップ信号
（ａ）を時点T₃＝t₁にて生成する。

次に「SPGスタート」に進むが第１回目の時のみ次の
「A/Dスタート」とを同時に行なう。つまり、PPI15のポ
ートレジスタCBRに0AHなるデータを書込み、その結果ポ
ート端子PB1,PB3の信号がＨレベルになり、SPG8の制御
入力端子N/FおよびA/Dコンバータ７のスタート入力端子
STRに上記Ｈレベルの信号がそれぞれ印加され、SPG8は
サンプリングパルス（ｄ）の第１サイクル22を立上ら
せ、A/Dコンバータ７は変換動作を開始する。一方、数
μｓ後、再び02HなるデータをポートレジスタPBRに書込
み、その結果ポート端子PB1はＨレベルを保持し、PB3が
Ｌレベルとなってパルス状の第１回目のA/Dスタート信
号25の生成が終了する。

次に、「PPI読取り」でCPU9は、PPI15のポートレジス
タPARを読取り、ポート端子PA2の信号レベルすなわちA/
Dコンバータ７の第１回目のアクノリッジ信号（ｆ）28
がアクノレッジ出力端子AKから出力されたか否かをチェ
ックする。そして次の「A/D終了？」の条件分岐では、
アクノレッジ信号（ｆ）がＨレベルになるまで、つまり
第１回目のアクノレッジ信号28と出逢うまでNOのループ
を繰返している。A/D変換動作時間ｔadの後、上記第１
回目のアクノレッジ信号28を検出すると「A/Dデータ読
取り」に移り、CPU9は所定のアドレス信号を出力してア
ドレスデコーダ12のデコード出力端子S5の信号をＨレベ
ルにし、A/Dコンバータ７の出力端子DOを動作状態にし
て第１回目のサンプリング、すなわち第１回目の線分力
データ32を取込み時間tlの間に取込み、RAM14内の所定
のメモリエリアに格納する。このデータをX₁と表記す
る。

次に、「A/Dリセット」で、ポート端子PB2の信号をＨ
レベルにし、すぐに（数μｓ）Ｌレベルとして第１回目
のリセット信号36を発生させてA/Dコンバータ７をリセ
ットする。そして「PPI読取り」でポート端子PA1〜PA4
の信号レベルを読取り、「測定終了？」ではポート端子
PA1に入力されている動作信号（ｂ）のレベルをチェッ
クし、ＬレベルであればYESに分岐し、Ｈレベルであれ
ば次に移る。次の「SPG＝“0"」ではポート端子PA3すな
わちサンプリングパルス（ｄ）の第１サイクル22内のレ
ベルの変化をチェックし、Ｈレベルであれば再度「PPI
読取り」にもどり同じ動作を繰返す。サンプリングパル
ス（ｄ）の第１サイクル22のＬレベルの部分に出逢う
と、次の「PPI読取り」に進み、上記と同様の「測定終
了？」のチェックを行ない、動作信号（ｂ）がＬレベル
であればYESに分岐する。また、次の「SPG＝“1"?」で
は、上記「SPG＝“0"」でサンプリングパルス（ｄ）の
第１サイクル22の立下りを検出したので、今度は立上
り、すなわち第２サイクル23の開始時点t₂を検出せんと
している訳である。この開始時点t₂を検出するまで、NO
のループを繰返すのも上記と同様である。上記t₂を検出
すると再び「A/Dスタート」に戻り、CPU9は0AHなるデー
タをポートレジスタPBRに書込み、数μｓ後02Hなるデー
タをポートレジスタPBRに書込んで、第２回目のA/Dスタ
ート信号26をポート端子PB3から出力してA/Dコンバータ
７を動作させる。以下、第１回目のサンプリングと同様
の動作を繰返す。そして、第ｎ回目の測定データ34（こ
のデータをXnと表記する）を取込んで、第ｎ回目のA/D
リセット信号38を出力し、サンプリングパルス（ｄ）の
第ｎサイクル24の立下りを検出し、次のサイクルの立上
りを検出せんと、「SPG＝“1"?」のNOのループを繰返し
ているが、しかる後、被測定車両のタイヤがロードセル
1dから降りかかり、コンパレータ５に入力される測定信
号（ｊ）の振幅が基準電圧Vd以下になった時点ｔn＋_１
で動作信号（ｂ）は立下り部21で示すように立下り、CP
U9は、上記「SPG＝“1"?」のNOのループ内の「測定終了
？」の条件分岐で動作信号（ｂ）の立下り21を検出して
YESに分岐する。

そして、「SPGストップ」では00Hなるデータをポート
レジスタPBRに書込み、ポート端子PB1をＬレベルにして
SPG制御信号（ｃ）の立下りエッジ31で示すように立下
げ、SPGの動作を停止させる。

次の「SKインクリメント」でセンサカウンタSKに１を
加え、その結果SK＝５となる。先に説明を省略したが、
センサカウンタは、第4a図の「初期化動作」によってSK
＝１にセットされているので、時点T₀で起動された第１
番目の測定の上記「SKインクリメント」でSK＝２とな
り、時点T₁で起動された第２番目の測定の上記「SKイン
クリメント」でSK＝３となり、時点T₂で起動された第３
番目の測定の上記「SKインクリメント」でSK＝４となっ
ている。従って、時点T₃で起動された時には上述の「SK
＝4?」の分岐条件に合致するので「タイマストップ」に
進んだのである。そして、今、上記SK＝４をさらに１つ
増加させたのでセンサカウンタSKは上記のようにSK＝５
となっている。

さて、次の「格納アドレス更新」では、RAM14内の線
分力データおよび計時データの１番目〜４番目までのデ
ータ格納アドレスを更新する。つまり次の番数の測定に
備えるのである。次に「SK＝5?」の条件分岐では分岐条
件が一致するので、「計時データ読取り」以後の測定終
了動作に進み、まず計時データ35すなわち通過時間Tsを
読取ってRAM14内の所定のアドレスに格納する。そして
次の「タイマリセット」ではPPI15のポート端子PB4を瞬
時Ｈレベルにしてタイマリセット信号（ｉ）を出力しタ
イマ６を初期状態にリセットし、また「セットSK＝１」
ではセンサカウンタSKをSK＝１にセットし、さらにRAM1
4内のデータ格納エリアを初期状態に戻し、次の車輪
（後輪）もしくは次の測定車両の前輪の輪重測定に備え
る動作を実行する。そして最後に「RTI」で割込み動作
に分岐する直後のメインルーチンの動作に復帰する。
尚、上記「SK＝5?」の条件分岐は第１番目〜第３番目ま
での測定動作のときはNOに分岐することは言うまでもな
い。つはり、まだ１つの車輪に対する測定動作が続行中
であると判断して、上記測定終了動作には進まず直接
「RTI」に進みメインルーチンに復帰する。

さて、１つの車輪に対する測定動作をすべて完了して
第4a図に示すメインルーチンに復帰した後の動作を説明
する。割込み動作の起動および復帰はメインルーチン上
の任意の動作中において可能であるが説明上「SK＝1?」
に復帰したものとする。上述の測定終了動作においてセ
ンサカウンタSKは、SK＝１にセットされているので、演
算動作に進む。つまりこの条件分岐は１つの車輪に対す
る測定動作中に演算動作および「表示出力」が行なわれ
ないようにするためのものである。「総和演算（Ｓ）」
においては、第１番目の測定で得た線分力データX₁〜Xn
の総和を準輪重として求め（これをS₁と表記する）、以
下同様に第２番目〜第４番目の測定で得たそれぞれの線
分力データX₁〜Xnの総和を同様に準輪重として求める
（これらをS₂〜S₄と表記する）。「速度（Ｖ）算出」で
は、計時データ（通過時間Tsと予めROM13に格納されて
いる測定距離ｌpとからＶ＝ｌp/Tsなる演算によって被
測定車両の検出部１上を通過するときの走行速度を算出
する。

「Ｓ×Ｖ＝Wp」では、上記準輪重S₁〜S₄にそれぞれ走
行速度Ｖを乗じ、該準輪重S₁〜S₄に対応する車両振動を
含んだ輪重Wp₁〜Wp₄を求める（これらをまとめてWpと表
記する）。さらに上述の第１番目〜第４番目までの各々
の線分力データX₁〜Xnの増減の傾向から上記輪重Wp₁〜W
p₄の個々の微係数を求め、この微係数の変化傾向から車
両振動成分の最大振幅Ｍおよび周期Tbを推定して平均値
演算の区間を求める。第３図の場合、上記周期Tb内にあ
るのは、輪重Wp₁〜Wp₃なので、「平均値（Wt）算出」に
おいて平均値WtをWt＝（Wp₁＋Wp₂＋Wp₃）/3なる演算を
もって求め、これを最終的な輪重として次の「表示出
力」で表示器16に出力して表示する。その後の動作は、
構成の説明のところで述べたので省略する。

尚、本実施例は、次に述べる測定理論に基づいて構成
されている。

Wpj＝KVSj ……（１）ｊ＝1,2,3,4 Ｋ＝ｔms/l ……（３）つまり、１つのセンサから得られる線分力データX₁〜
Xnの総和Sjに走行速度Ｖと定数Ｋを乗じることによって
輪重Wpが求まるのである。尚、上述の演算動作の説明に
おいて定数Ｋは既知量なので省略してある。詳しくは上
述した本出願人の提案に係る特願昭62−121407号に述べ
てあるので省略するが、理論上、線分力の分布に何ら仮
定（拘束条件）が与えられていないことから、従来例の
ように軸重波形の立上り、立下り部分を誤差発生の不要
（有害）部分として特別な操作を加える必要もなく、各
センサ1a〜1dがそれぞれ検出する線分力を素直に取込
み、それぞれの総和を求めればよいのである。

また、従来例の致命的欠点であったタイヤの接地幅Ｌ
の変化による測定理論の崩壊も、本理論および本実施例
では確実に防止できるのである。すなわち、従来例の場
合は、被測定車両の軸重を求めるために、まず、タイヤ
の平均荷重を求めるのに対して、本発明の場合は線分力
の総和S₁〜S₄を準輪重として求めることから、この準輪
重の平均値を求めるための測定区間を知る必要がない。
従って、タイヤの接地幅Ｌがいかなる量であっても輪重
Wpの測定および演算にはまったく影響しないのである。
尚、測定時間（区間）ｔmsを知りたいときにはサンプリ
ング周期ｔsを動作信号（ｂ）のＨレベルの期間につい
て加算することによって求め得る。

さらに、本発明において、センサ1a〜1dから線分力を
検出することから、軽量車両から重量車両まで、一種類
のロードセル1a〜1dで対応できる利点を有している。つ
まり、例えば重量500kgの車両と10tの車両を重量比でと
らえるならば、1:20であり、ロードセル1aの測定範囲は
500kg〜10tでなければならないが、タイヤの接地圧力の
比はせいぜい1:4〜1:5程度であり、センサ1a〜1dの測定
範囲は、500kg〜2.5t程度で済むのである。換言すれ
ば、500kg〜2.5tの測定範囲を有するセンサ1a〜1dによ
って500kg〜10tまでの車両重量の測定が可能となるとい
うことである。

また、マイクロコンピュータ18およびコントローラ19
に関して、例えばCPU9は、動作速度（クロック周波数）
が2MHz程度であれば、500円前後の価格で市販されてい
る現在（PPI15も同様）、マイクロコンピュータ18およ
びコントローラ19は、コスト的に見ればもはや単なる１
個の部品にすぎず、極めて安価にして、且つROM13に格
納されている制御プログラム（動作順序）を変更するだ
けで、マイクロコンピュータ18およびコントローラ19の
動作を自在に変更できる柔軟性を持った装置として構成
できる。従って、従来例（特に特公昭53−23099号）の
ように個別部品によるアナログ演算に比べると、演算精
度を１桁向上させるためのコストアップは皆無に等し
く、2000個程度のデータを処理するには、上記マイクロ
コンピュータ18は実用上十分な処理能力を有し、かつて
のように、コンピュータを用いる構成が経済的な負担に
なることはなく、むしろ今日においては高精度のアナロ
グ回路に比べれば同程度の精度ではるかに安価に構成で
きる。

また、１台の被測定車両の通過であることを判別する
光センサあるいは磁気センサ等による固体判別装置を別
途設け、タイマ６の動作を少し変更することによって上
記車両の前軸と後軸の軸間距離Ltが測定できる。つまり
１台の被測定車両の前輪がセンサ1aに乗り始めた時点T₀
で計時動作をスタートさせ、センサ1dに乗り始めた時点
T₃にてタイマ６の計時動作を停止せずに、計時データ
（Ts）の読取りのみを行なう。そして上記前輪がセンサ
1dから降り、引き続き後輪がセンサ1aに乗り始める時点
T₀、にて再びタイマ６の計時データ（Ta）の読取りを行
なう場合によりさらに最後のセンサ1dに乗り始める時点
T₃′にて第３図に示すようにタイマ６を停止させ、この
時の計時データ（Tb）を読取る。このようにして測定し
た計時データの前輪の通過時間Tsは上述した内容と同様
でＶ＝ｌp/Tsにより走行速度Ｖが得られ、軸間距離Ltは
Lt＝Ｖ・Taにより得られる。尚、後輪の通過時間をTs′
とすれば、Ts′＝Tb−Taであり、Ｖ′＝ｌp/Ts′により
後輪の走行速度Ｖ′が得られ上記走行速度Ｖとの平均値
を用いればさらに精度の高い軸間距離Ltが得られる。同
様に、センサ1dの出力を用いた場合の軸間距離Lt′は、
Lt′＝Ｖ′・（Tb−Ts）により求められるので、上記軸
間距離Ltとの平均値を用いれば、さらに精度のよい軸間
距離が得られる。この場合、後続車両と当該車両を区別
するために上記固体判別装置からの出力を利用すれば、
二軸車の車両のみならず、三軸車以上の車両の各軸間距
離を測定することができる。

尚、本発明は、上述の実施例に限定されることなくそ
の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施が可能であ
る。例えば、左輪用のセンサ1a〜1dと右輪用のセンサ1e
〜1hとはそれぞれ独立の系列にしなくとも高い測定精度
が要求されない場合は、上記ロードセル1a〜1dと1e〜1h
との出力の和をとる構成にしてもよい。

また、CPU9の測定動作の起動は、割込みによることな
くPPI15を常時監視する、いわゆるポーリングの手法に
よってもよい。

また、サンプリングパルス（ｄ）のデューティ比は1/
2に限ることなくA/Dコンバータ７およびCPU9の動作速度
によって1/2以外に設定してもよい。

また、線分力を測定する期間は、動作信号がＨレベル
になっている期間に限ることなく、時点T₀の手前から立
下りエッジ21の後の部分までを連続的に測定してもよ
い。この場合、コンパレータ５のわずかな正電圧に設定
された基準電圧Vdによる微小な時間誤差を除去すること
ができる。

また、センサ間距離を小さくし、センサ1a〜1dを測定
距離lp中に密に配置してもよい。この場合車両の振動成
分が高精度で検出できるため最終的に輪重測定の精度が
より向上する。

また、輪重Wpの平均値Wtを求める演算動作は、単準平
均によってもよい。この場合、演算動作に要する時間が
短縮できる。

（ｅ）効果以上詳述したように、本発明によれば、安価にして小
型、簡略な構成で、被測定車両のタイヤの接地幅（また
はタイヤの空気圧）に関係なく、また上記タイヤの接地
圧力が一様に分布していない場合でも正確な輪重と走行
速度を測定し得、しかも車両振動に伴う有害な振動成分
による測定誤差を除去し得、さらに上記走行速度より該
車両の軸間距離も測定し得て、これをもって車種の特定
をも可能となし得る走行車両の輪重測定装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る走行車両の輪重測定装置の一構
成例を示すブロック図、第２図は、第１図の各部の動作
波形を示すタイミングチャート、第３図は、センサの配
置関係と上記動作波形の一部を対応させたタイミングチ
ャート、第4a図，第4b図は、マイクロコンピュータおよ
びコントローラの動作手段を示すフローチャートで、第
4a図は、メインルーチン、第4b図は、割込み処理ルーチ
ンのそれぞれフローチャート、第5a図以後は、従来例の
説明図で、第5a図は、Ｌ＞ｌ型軸重検出部上を被測定車
両が通過する瞬間の断面図、第5b図は、第5a図の検出部
を改良した構成を示す断面図、第６図は、Ｌ＜ｌ型の軸
重波形の発生過程を模型的に示す説明図、第７図は、Ｌ
＞ｌ型の軸重波形の発生過程を模型的に示す説明図、第
８図は、軸重波形を積算して軸重を求める説明図、第９
図は、Ｌ＞ｌ型の軸重測定装置のブロック図である。１……軸重検出部、 1a〜1d……左輪用センサ、 1e〜1h……右輪用センサ、 2a,2b……接続箱、３……ブリッジ電源、４……増幅器、５……コンパレータ、６……タイマ、７……A/Dコンバータ、８……サンプリングパルス発生器（SPG）、９……CPU、 10……アドレスバスライン、 11……データバスライン、 12……アドレスデコーダ、 13……ROM、14……RAM、 15……入出力装置（PPI）、 16……表示器、17……プリンタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高速道路の料金所等に設置され、横幅が左
右両輪の内側間隔より短く、車両走行方向の長さがタイ
ヤの外周と路面が接する接地幅の長さより短く形成さ
れ、被測定車両のタイヤの分布接地圧力に対応したアナ
ログ電気信号を出力する検出器を備えた走行車両の輪重
測定装置において、車両振動が有する主スペクトル近傍
の最大波長に相当する走行方向の長さに亘って、上記検
出器を走行路に複数個縦列状に設置される輪重検出部
と、この輪重検出部の１つの上記検出器に被測定車両の
タイヤが乗り始めてから他の上記検出器に乗り始めるま
での通過時間を計時する計時手段と、上記各検出器から
出力されるアナログ電気信号の立上り、立下りによって
該各々の検出器に被測定車両のタイヤが乗り始める時点
と降り終る時点とを検出する動作点検出手段と、上記ア
ナログ電気信号を上記タイヤの幅方向の線分力として所
定の時間間隔で分割する時分割手段と、この時分割され
た上記アナログ電気信号を上記時間間隔ごとにデジタル
信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、上記通
過時間に基づいて該車両の走行速度を算出し、上記各検
出器ごとに上記各線分力の総和演算によって準輪重を算
出し、この準輪重に上記走行速度を乗じて輪重を算出
し、この各検出器ごとに得られた輪重の合計から平均値
を求める演算手段と、上記計時手段、上記アナログ／デ
ジタル変換手段および上記時分割手段の各々の動作タイ
ミングを制御するタイミング制御手段とから構成されて
いることを特徴とする走行車両の輪重測定装置。
【請求項２】演算手段は、アナログ／デジタル変換手段
および計時手段から出力される線分力データおよび計時
データを一時格納するRAMと、上記計時データに基づい
て被測定車両の走行速度を算出し、各検出器ごとの上記
線分力データの総和演算をして準輪重を求め、この準輪
重に上記走行速度を乗じて輪重を求め、上記各検出器ご
とに算出した上記輪重の合計を該検出器の個数で除して
平均値を求める演算を実行するCPUと、これらの演算手
順が上記CPUの動作順序として予め格納されているROM
と、上記CPU、上記RAM、上記ROM、上記アナログ／デジ
タル変換手段および上記計時手段の出力端がそれぞれ並
列接続されるデータバスラインと、上記RAM、上記ROM、
上記アナログ／デジタル変換手段および計時手段のいず
れか１つに対して上記データバスラインの使用を許可す
る信号を出力するアドレスデコーダと、上記CPU、上記R
AM、上記ROMおよび上記アドレスデコーダがそれぞれ並
列接続されるアドレスバスラインと、上記データバスラ
インの上記CPUに対する入力および出力の方向を制御す
る制御信号線とから構成されている特許請求の範囲第１
項記載の走行車両の輪重測定装置。
【請求項３】タイミング制御手段は、アナログ／デジタ
ル変換手段および動作点検出手段からの状態信号、時分
割手段からの出力信号および該動作点検出手段からの割
込み信号がそれぞれ入力され、該割込み信号の阻止が可
能な入出力装置と、上記割込み信号を生成源としてこの
入出力装置から出力される割込み要求信号によって、上
記時分割手段、上記アナログ／デジタル変換手段の起動
・停止あるいは該アナログ／デジタル変換手段から出力
される線分力データの取込み等の割込み動作によるタイ
ミング制御を上記入出力装置を介して実行するCPUと、
このCPUの上記割込み動作の動作順序等が予め格納され
ているROMと、上記入出力装置、上記アナログ／デジタ
ル変換手段および上記ROMと上記CPUとのデータ授受のた
めに各々並列接続されるデータバスラインと、このデー
タバスラインに接続されている各装置および各手段のい
ずれか１つに対して該データバスラインの使用を許可す
る信号を出力するアドレスデコーダと、上記CPU、上記R
OMおよび上記アドレスデコーダがそれぞれ並列接続され
るアドレスバスラインと、上記データバスラインの上記
CPUに対する入力および出力の方向を制御する制御信号
線とから構成されている特許請求の範囲第１項記載の走
行車両の輪重測定装置。