JP5852064B2 - 車両検知用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、料金所などで車両を検知する装置の制御に関する。

有料道路の料金所などの施設において、車両の通過、進入、退出などを検知するために、車両検知センサが設置されている。車両検知センサの一例として、投受光器を用いた装置が挙げられる。投受光器は、車線を挟んで両側にそれぞれ設置される投光器と受光器によって構成される。車線に車両が存在しない場合には、投光器が出力した光線が受光器によって検知される。この場合、車両検知センサは、車両が存在しないと判定する。車線に車両が存在する場合は、投光器が出力した光線が車両によって遮られるため受光器によって検知されない。この場合、車両検知センサは、車両が存在すると判定する。

以下、車両検知センサの具体例を挙げて、本願発明の背景技術について説明する。図１〜図４は、背景技術（本願発明を理解しやすくするための参考技術であり、必ずしも公知技術であるとは限らない）を示す図面である。図１は、車両検知センサ２の一例を示す斜視図である。車両検知センサ２は、車線Ｒを挟んで幅方向の両側にそれぞれ設置される第１筺体３と第２筺体４とを備える。第１筺体３には、鉛直方向に並んで複数の投光器５が配置される。

図２は、第２筺体４の正面図である。第２筺体４に、鉛直方向に並んで複数の受光器６が設置される。複数の投光器５と、複数の受光器６は、光線７の光軸によって一対一に対応付けられるように設けられる。すなわち、同じ高さに配置された一対の投光器５と受光器６によって、一つの投受光器が構成される。

各投受光器において、投光器５が出力する赤外線などの光線７は、受光器６によって検知される。投光器５が出力する光線７が車線Ｒ上の車両１によって遮られている場合、受光器６は光線７を検知しない。このような状態の投受光器を、光線７が光軸上のいずれかの位置で遮られているという意味で、以下「遮光光軸」と呼ぶ。図２の例では、投受光器の下側の一部分が車両１によって遮光されている。その結果、複数の受光器６のうち、遮光された受光器６−１は、光線７を検知しない。

複数の受光器６の各々は、光線を検知したか否かを示す検知信号を車両検知用制御装置８に出力する。第１筺体３、第２筺体４、及び車両検知用制御装置８によって車両検知システムが構成される。車両検知用制御装置８は、複数の投受光器の各々から受信した検知信号に基づいて、車両１を検知したか否かを判定し、判定結果を車線サーバ等の上位機器や、収受員ブースに設置される監視盤等に出力する。

図１、図２の例では第１筺体３に投光器５が設けられ、第２筺体４に受光器６が設けられているが、このような配置でなくてもよい。例えば、第１筺体３に投光器５と受光器６が交互に並ぶように設けられてもよい。その場合、第２筺体４には、第１筺体３の投光器５、受光器６と投受光器を形成するように受光器６と投光器５が交互に設けられる。

図１においては、車両検知用制御装置８が第１筺体３、第２筺体４と別の筺体に収納されて路側のアイランドに設置されている。しかしながら、車両検知用制御装置８は第１筺体３、第２筺体４のいずれかの内部に設置されてもよいし、車線サーバ等の機器の内部に設置されてもよい。

このような車両検知センサ２において、投光器５又は受光器６に障害物（雪、ごみ、虫など）が付着する場合が考えられる。図３は、受光器６のうちの一つに障害物９が付着し、遮光された受光器６となった状態を示す。このような状況においては、車線Ｒに車両１が存在しなくても、受光器６は、光線７が遮光されていることを示す信号を出力する。その結果、車両検知センサ２が誤って車両１の存在を検知する場合がある。このような誤検知を避ける技術が望まれる。

車両１と、ごみ等の付着物とを区別するために、光線７が遮光されている時間に基づいて判別するという方法が考えられる。料金所などの車両１は、車線Ｒの上流側から下流側へ移動する。そのため、車両検知センサ２に検知された車両１は、ある程度の時間後に、車両検知センサ２から走り去ると考えられる。それに対して、投光器５や受光器６に障害物９が付着した場合は、長時間遮光が続く可能性がある。

図４は、光線７の遮光時間に基づいて車両検知用制御装置８が実行する障害物判別方法の一例を示す。車両検知センサ２が車両検知動作を行っているとき、ある時点において、複数の受光器６のうちのいずれかが光線７の遮光を検知したものとする（ステップＳ１０１）。遮光が検知されると、その時点から遮光が継続している時間Ｔｏｎの測定が開始される（ステップＳ１０２）。

車両検知センサ２が備える複数の投受光器のうち、遮光を検知した投受光器の数を示す遮光光軸数が、予め設定された値Ｎ（Ｎは、１以上の整数）以下である場合には、待機処理を行う（ステップＳ１０３Ｎｏ）。遮光光軸数がＮを超えた場合は（ステップＳ１０３Ｙｅｓ）、車両１が進入したと判定し（ステップＳ１０４）、車両検知信号をオンにして、車両検知用制御装置８に出力する（ステップＳ１０５）。

次に、遮光の原因を判定するために、遮光時間Ｔｏｎを、予め設定された（例えば車両検知用制御装置８の記憶装置に記憶された）閾値Ｔｓｈと比較する。遮光時間Ｔｏｎが閾値Ｔｓｈ以下のとき（ステップＳ１０６Ｎｏ）、車両検知センサ２の遮光光軸数を確認する（ステップＳ１０７）。遮光光軸数がゼロでなければ、すなわちいずれかの受光器６が遮光を検知していれば、ステップＳ１０６に処理を戻す（ステップＳ１０７Ｎｏ）。遮光光軸数がゼロであれば（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、比較的短時間（Ｔｓｈ以下）のうちに遮光光軸の光線７が検知できるようになったため、遮光の原因が障害物ではなかったと判定する。この場合、車両が退出して遮光光軸がゼロになったと判定し（ステップＳ１０８）、車両検知信号をオフにして、車両検知用制御装置８に出力する（ステップＳ１０９）。

ステップＳ１０６において、遮光時間Ｔｏｎが閾値Ｔｓｈを上回っていた場合、その光軸は長時間遮光光軸と判定される（ステップＳ１１０）。長時間遮光光軸においては、車両１ではなく、ごみ等の障害物が光線７を遮っていると考えられる。この場合、該当するセンサ光軸が切り離される（ステップＳ１１１）。すなわち、車両検知用制御装置８は、Ｔｏｎ＞Ｔｓｈと判定された投受光器を特定する識別子を車線サーバ等の上位機器に出力すると共に、その投受光器の検知信号を、それ以降の車両検知において使用しないように設定する。その後、車両検知用制御装置８は車両検知信号をオフする。上位機器は、車両検知信号のオフによって、車線Ｒに車両１が存在しないと判断する（ステップＳ１１２）。

以上のような処理により、ある程度の長期間、投受光器の光線７が遮光されている場合には、車両１ではなく障害物９が原因であると判定される。従って、障害物と区別して車両を適切に検知することが可能である。

特許文献１は、投受光器を用いた車両検知器の一例を示す。

特開平１０−３３４２９４号公報

しかしながら、渋滞が多い料金所などに適用する場合、以上に説明した参考技術には、更に検知精度を向上する余地がある。交通渋滞などによって車両の進行速度が遅くなっている場合、車両１が比較的長時間、車両検知センサ２の光線を遮る場合が考えられる。そのような場合、図４に示した車両検知方法において、車両１を誤って障害物９であると判定する可能性がある。

参考技術において、閾値Ｔｓｈを非常に長い値に設定すれば、渋滞の場合であっても車両１を誤って障害物９であると判定することを防ぐことができる。しかしながら、そのような場合、２台の車両が短い車間距離で近接走行していると、２台目の車両に対する課金処理ができなくなる可能性がある。従って、閾値Ｔｓｈを非常に長い値に設定することは望ましくない。

渋滞が発生した場合のように車両１の流れが遅い場合であっても、より正確に車両１と障害物９を識別できる技術が望まれる。

本発明の一側面において、車両検知用制御装置は、投光器が出力した光線を受光器で検知する投受光器が鉛直方向に複数並んで配置された車両検知センサから、複数の投受光器の各々において受光器が光線を検知したか否かを示す検知信号を受信する受信部と、検知信号に基づいて、光線が遮光されている時間が第１の閾値を超えた少なくとも１カ所の長時間遮光領域が発生したことを検知したとき、遮光原因判定処理を開始する遮光原因判定部とを備える。遮光原因判定部は、遮光原因判定処理において、複数の投受光器のうち、長時間遮光領域の両側にそれぞれ隣接する２個の隣接投受光器の両方において前記光線が遮光されているとき、車両が存在することを示す車両判定情報を出力する。

本発明の他の側面において、車両検知方法は、投光器が出力した光線を受光器で検知する投受光器が鉛直方向に複数並んで配置された車両検知センサから、複数の投受光器の各々において受光器が光線を検知したか否かを示す検知信号を受信するステップと、検知信号に基づいて、光線が遮光されている時間が第１の閾値を超えた少なくとも１箇所の長時間遮光領域が発生したことを検知したとき、遮光原因判定処理を開始するステップとを備える。遮光原因判定処理を開始するステップは、複数の投受光器のうち、長時間遮光領域の両側にそれぞれ隣接する２個の隣接投受光器の両方において光線が遮光されているとき、車両が存在することを示す車両判定情報を出力するステップを備える。

本発明により、投受光器を用いた車両検知センサにおいて、障害物と区別して車両を適切に検知することを可能とする技術が提供される。

図１は、車両検知センサの斜視図である。 図２は、第２筺体の正面図である。 図３は、障害物が付着した受光器を示す。 図４は、障害物判別方法の一例を示す。 図５は、制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図６は、第１筺体の構成を示す。 図７は、遮光原因判定処理のフローチャートである。 図８は、特殊形状車両の車両検知を示す。

以下、本願添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図５は、本実施形態における車両検知用制御装置８が備える機能ブロックを示す。車両検知用制御装置８は、受信部１１と、遮光原因判定部１２と、遮光領域幅設定部１３と、判定時間変更部１４とを備える。

受信部１１は、車両検知センサ２が備える複数の投受光器の各々において、投光器５が出力した光線７を受光器６が検知したか否かを示す検知信号を受信する。遮光原因判定部１２は、受信した検知信号に基づいて、遮光の原因が車両１であるか、それ以外の障害物９であるかを判定する。判定結果は、車線サーバ等の上位装置や、収受員ブースの監視盤に送信される。遮光領域幅設定部１３は、監視盤等の機器への入力操作に応答して、後述する遮光領域の幅を設定する。判定時間変更部１４は、監視盤等の機器への入力操作に応答して、後述する判定時間を設定する。これらの各機能ブロックは、車両検知用制御装置８が備えるコンピュータにおいて、ＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを読み出して実行することによって実現可能である。

図６は、第１筺体３の構成を示す。第１筺体３は、図１で既に描いたように、鉛直方向に並んで配置された複数の投光器５を備える。一方、第２筺体４は、図２で説明した構成を備える。

図６に示した領域２０は、遮光領域幅設定部１３が設定する遮光領域幅によって決定される領域の一例を示す。領域２０は、単一の投受光器、又は、各投受光器の位置を基準として、（飛び飛びではなく）上下方向に連続して並ぶ複数の投受光器によって定義される領域であり、障害物によって遮光される可能性がある幅に基づいて定められる。

例えば、雪が多い地域に設置される車両検知センサ２においては、雪片は小さいため、車両検知センサ２の一つの光軸（一対の投受光器の光軸）が領域２０として設定される。あるいは、紙片などの比較的大きい障害物が多い地域では、連続した幾つかの光軸が遮られる可能性があるため、複数の光軸（連続するＭ個の投受光器の光軸、Ｍは１以上の整数）が領域２０として設定される。図６の例では、Ｍ＝３、すなわち各投受光器の位置を基準としてその上下に隣接する投受光器を含めた３つの投受光器によって領域２０が設定される。

一つの領域２０が含む投受光器の数Ｍは、これらに限られず、２又は４以上でもよい。遮光領域幅設定部１３は、例えば収受員ブースの監視盤に対する入力操作に基づいて、これらの領域２０の幅を設定する。

図６に示した下側隣接投受光器２１と上側隣接投受光器２２は、遮光された領域２０の下側と上側にそれぞれ隣接する投受光器を示す。これらの投受光器の検知結果も、遮光原因判定処理に用いられる。

判定時間変更部１４は、障害物による遮光の可能性があると判定する基準となる閾値Ｔｓｈ１（以下、第１の閾値と呼ぶ）を設定する。この第１の閾値Ｔｓｈ１は、図４のステップＳ１０６における閾値Ｔｓｈに相当する値である。第１の閾値Ｔｓｈ１は、渋滞が多発する料金所など、車両１の流れが滞る傾向がある箇所に設置された車両検知センサ２について、大きい値に設定される。判定時間変更部１４は、例えば収受員ブースの監視盤に対する入力操作に応答して、第１の閾値Ｔｓｈ１を設定する。

Ｔｓｈ１は、具体的には例えば７２０ｍｓに設定される。この値は、一般的な普通乗用車（車長４ｍ）がＥＴＣ車線を２０ｋｍ／ｈで通過するのに要する時間である。実際には、現地の状況により、車長、車速、信号が変わる時間などが違うため、閾値Ｔｓｈ１は現地の状況に応じて適宜、設定される。しかしながら一般的には、１００ｍｓから１０００ｍｓ程度の値に設定されることが多いと考えられる。

判定時間変更部１４は更に、時間帯に応じて第１の閾値Ｔｓｈ１を変更することも可能である。例えば、朝夕に渋滞が多発し、日中は交通量が減るなど、時間帯によって交通量が大きく変動する料金所の場合、時間帯に応じて第１の閾値Ｔｓｈ１が変更される。予め設定された朝の時間帯と夕方の時間帯においては、第１の閾値Ｔｓｈ１が大きい値に設定される。それ以外の時間帯においては、渋滞が発生しない場合の車両１の通行速度に基づいて、第１の閾値Ｔｓｈ１が小さい値に設定される。判定時間変更部１４は、内蔵する時計が出力する時刻に基づいて、第１の閾値Ｔｓｈ１の変更を自動的に行うことができる。

図７を参照して、遮光原因判定処理について説明する。ステップＳ１からＳ９までは、図４のステップＳ１０１からＳ１０９までとそれぞれ同じ処理が行われる。但し、ステップＳ３において遮光光軸数の判定基準となる値Ｎは、遮光領域幅設定部１３が設定した値であり、ステップＳ３では、連続して並ぶＮ個の投受光器の全てが遮光光軸となったか否かが判定される。

ステップＳ６において、少なくとも１カ所の遮光領域（ステップＳ３において遮光が検知された領域２０）において遮光が検知された時間が第１の閾値Ｔｓｈ１を上回った場合（ステップＳ６Ｙｅｓ）、遮光原因判定部１２は、長時間遮光領域が発生したことを検知し、ステップＳ１０からＳ１８までの遮光原因判定処理を開始する。この遮光原因判定処理は、ステップＳ６においてＹｅｓと判定された全ての遮光光軸（あるいは、ステップＳ６においてＹｅｓと判定された全ての連続遮光領域（連続するＮ個以上の投受光器の全てが遮光光軸となった領域））に対して個別に行われる。

ステップＳ１０において、遮光原因判定部１２は、長時間遮光領域の両側にそれぞれ隣接する２個の投受光器（下側隣接投受光器２１と上側隣接投受光器２２）のセンサ状態を確認する（ステップＳ１０）。下側隣接投受光器２１と上側隣接投受光器２２の両方が遮光されていた場合、障害物が大きいため、車両１が存在していると判定する。この場合、遮光原因判定部１２は、渋滞等によって車両１が車両検知センサ２の位置に長時間滞在している可能性を示す車両判定情報を出力し、（ステップＳ１１）、ステップＳ７の処理に移行する。

ステップＳ１０において、２つの隣接投受光器（下側隣接投受光器２１と上側隣接投受光器２２）の一方が遮光され、もう一方が非遮光（受光器６が光線７を検知している状態）である片側遮光が検知された場合、ステップＳ１２の処理に移行する。ステップＳ１２において、非遮光であった側の隣接投受光器の検知状態が、第２の閾値Ｔｓｈ２の期間、監視される。第２の閾値Ｔｓｈ２は、例えば収受員ブースに設置された監視盤に対する入力操作によって設定される。更に、第１の閾値Ｔｓｈ１と同様に、時間帯によって自動的に値を変更してもよい。

Ｔｓｈ２は、具体的には例えば６０ｓに設定される。この値は、信号が変わる時間を１分（６０ｓ）と仮定した値である。この値も、Ｔｓｈ１と同様に、現地の状況により適宜、設定される。しかしながら一般的には、１０ｓから１００ｓ程度の値に設定されることが多いと考えられる。

遮光原因判定部１２は、片側遮光が検知された場合、隣接投受光器が非遮光である時間Ｔｏｆｆと第２の閾値Ｔｓｈ２とを比較する。Ｔｏｆｆ≦Ｔｓｈ２の場合、すなわちＴｓｈ２以内に非遮光光軸が遮光された場合（ステップＳ１２Ｎｏ）、車両１が進入したと判定し、車両判定情報を出力する（ステップＳ１１）。Ｔｏｆｆ＞Ｔｓｈ２の場合、遮光原因が障害物である可能性があると判定して障害物判定情報を出力し（ステップＳ１２Ｙｅｓ）、ステップＳ１４の処理に移行する。

ステップＳ１０において両側受光状態（２つの隣接投受光器の両方が非遮光）と判定された場合、小さい物体によって車両検知センサ２が遮光されていると考えられる。このような場合、図３に示したように雪、ごみ、虫などの小さい障害物が遮光原因である可能性がある。そのため、このような場合に障害物判定情報を出力してもよい。

しかしながら、ステップＳ１０で両側受光状態の場合、図８に示すように、カーキャリア等の特殊形状車両２３が原因である可能性も考えられる。カーキャリア等の特殊形状車両２３においては、キャリアがフレーム２４によって構成されるため、例えばフレーム２４を形成する梁状の部材の太さ程度の比較的小さい幅で、車両検知センサ２を遮光する場合がある。

このような特殊形状車両２３と障害物９との判別を行うため、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理が実行される。ステップＳ１４において、車両検知センサ２における遮光光軸数の確認が行われる。遮光光軸数が所定の数ｎ（ｎは、予め設定された２以上の整数）以上であった場合（ステップＳ１４Ｎｏ）、図８に示す遮光された受光器６−１のように互いに離れた複数の遮光光軸があるため、カーキャリア等の特殊形状車両２３が存在すると判定する（ステップＳ１５）。遮光光軸数がｎを下回っていた場合（ステップＳ１４Ｙｅｓ）、車両１ではなく、ごみ、雪、虫などの障害物９が遮光していると判定する（ステップＳ１６）。

車両検知用制御装置８は、障害物によって遮光されていると判定されたセンサ光軸を切り離し、それ以降の車両検知において使用しないように設定する（ステップＳ１７）。その後、車両検知用制御装置８は車両検知信号をオフする。上位機器は、車両検知信号のオフによって、車線Ｒに車両１が存在しないと判断する（ステップＳ１８）。

１ 車両
２ 車両検知センサ
３ 第１筺体
４ 第２筺体
５ 投光器
６ 受光器
６−１ 受光器
７ 光線
８ 車両検知用制御装置
９ 障害物
１１ 受信部
１２ 遮光原因判定部
１３ 遮光領域幅設定部
１４ 判定時間変更部
２０ 領域
２１ 下側隣接投受光器
２２ 上側隣接投受光器
２３ 特殊形状車両
２４ フレーム
Ｒ 車線

Claims (7)

1. 投光器が出力した光線を受光器で検知する投受光器が鉛直方向に複数並んで配置された車両検知センサから、前記複数の投受光器の各々において前記受光器が前記光線を検知したか否かを示す検知信号を受信する受信部と、
   前記複数の投受光器のうち、前記光線が遮光されている時間が第１の閾値を超えた、単一の又は上下方向に連続して並ぶ所定数の投受光器として定義される長時間遮光領域が少なくとも１カ所発生したことを前記検知信号に基づいて検知したとき、遮光原因判定処理を開始する遮光原因判定部とを具備し、
   前記遮光原因判定部は、前記遮光原因判定処理において、前記複数の投受光器のうち、前記長時間遮光領域の両側にそれぞれ隣接する２個の隣接投受光器の両方において前記光線が遮光されているとき、車両が存在することを示す車両判定情報を出力する
   車両検知用制御装置。
2. 請求項１に記載された車両検知用制御装置であって、
   前記遮光原因判定部は更に、前記遮光原因判定処理において、前記隣接投受光器の一方において前記光線が遮光され、且つ他方において前記光線が遮光されていない片側遮光を検知した場合、第２の閾値以内の時間に前記隣接投受光器の両方が遮光されたときに前記車両判定情報を出力し、前記第２の閾値を超えて前記片側遮光が続いた場合に車両でない障害物が存在することを示す障害物判定情報を出力する
   車両検知用制御装置。
3. 請求項１又は２に記載された車両検知用制御装置であって、
   前記遮光原因判定部は更に、前記遮光原因判定処理において、前記少なくとも１箇所の長時間遮光領域のうち、前記隣接投受光器の両方において前記光線が遮光されていない両側受光領域が所定の数を下回る場合に、車両でない障害物が存在することを示す障害物判定情報を出力し、前記両側受光領域が前記所定の数以上の場合に、特殊形状の車両が存在することを示す特殊形状車両判定情報を出力する
   車両検知用制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された車両検知用制御装置であって、
   前記少なくとも１箇所の長時間遮光領域の各々は、前記複数の投受光器のうちの連続してＭ個（Ｍは１以上の整数）並んだ投受光器によって定義され、
   更に、受信した信号に基づいて前記Ｍの値を設定する遮光領域幅設定部を具備する
   車両検知用制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された車両検知用制御装置であって、
   更に、前記第１の閾値を時間帯に応じて変更する判定時間変更部を具備する
   車両検知用制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された車両検知用制御装置と、
   前記車両検知センサ
   とを具備する車両検知システム。
7. 投光器が出力した光線を受光器で検知する投受光器が鉛直方向に複数並んで配置された車両検知センサから、前記複数の投受光器の各々において前記受光器が前記光線を検知したか否かを示す検知信号を受信するステップと、
   記複数の投受光器のうち、前記光線が遮光されている時間が第１の閾値を超えた、単一の又は上下方向に連続して並ぶ所定数の投受光器として定義される長時間遮光領域が少なくとも１カ所発生したことを前記検知信号に基づいて検知したとき、遮光原因判定処理を開始するステップとを具備し、
   前記遮光原因判定処理を開始するステップは、前記複数の投受光器のうち、前記長時間遮光領域の両側にそれぞれ隣接する２個の隣接投受光器の両方において前記光線が遮光されているとき、車両が存在することを示す車両判定情報を出力するステップを具備する
   車両検知方法。

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