(57)【要約】【課題】磁性スラグの砕石などを使用し、道路への敷設が容易であり、磁界の検出が容易である磁気マーカ及び車両ガイド方法を提供する。【解決手段】磁気センサ７を備えた車両を案内するために道路に敷設される磁気マーカ１であって、磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填したことを特徴とする。自然的磁性砕石として磁化された電気炉酸化スラグの砕石を使用し、それを粗骨材としたコンクリートなどにより磁気マーカを形成することが可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサを備えた車両を案内するために道路に敷設される磁気マーカであって、
磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填したことを特徴とする磁気マーカ。
【請求項２】
前記自然的磁性砕石は磁化された電気炉酸化スラグの砕石である請求項１記載の磁気マーカ。
【請求項３】
前記自然的磁性砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトからなる請求項１又は２に記載の磁気マーカ。
【請求項４】
道路と深さ方向に接する周縁部の一部又は全部に、前記交番磁界を発生しない領域である非磁性部を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気マーカ。
【請求項５】
磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填した磁気マーカを道路に敷設し、車両に備えた磁気センサを用いて前記磁気マーカが生じる磁界の変化を検出することによって前記車両を案内することを特徴とする車両ガイド方法。
【請求項６】
前記自然的磁性砕石は磁化された電気炉酸化スラグの砕石である請求項５記載の車両ガイド方法。
【請求項７】
前記磁気マーカは、前記自然的磁性砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトからなる請求項５又は６に記載の車両ガイド方法。
【請求項８】
道路の深さ方向に接する前記磁気マーカの周囲の一部又は全部に、磁界を発生しない領域である非磁性間隙を設けた請求項５乃至７のいずれかに記載の車両ガイド方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行をガイドする磁気マーカ及び車両ガイド方法に関する。詳しくは、電気炉製鋼工場で副産物として量産される磁性スラグの砕石などを用いて、磁界の検出が容易な磁気マーカ及び車両ガイド方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界的に自動車の自動運転の開発競争が熾烈になっており、わが国においても各地で自動運転の実証試験が実施されている（高度情報通信ネットワーク社会推進戦略本部「官民ＩＴＳ構想・ロードマップ２０１７」（平成２９年５月３０日）を参照）。このような状況で、運転者による車両の運転操作の支援や、運転者の操作によらない車両の自動運転の実現が目指されている。自動運転のためには、一般にＧＰＳ（全地球測位システム）、レーザー式センサ、カメラを用いた画像認識システム等の技術が用いられている。また、道路に磁石（磁気マーカ）を埋め込んだり貼り付けたりして、磁石が発生する磁界を車両に設けた磁気センサにより検知することによって車両を誘導する磁気マーカガイドシステムが開発されている。
【０００３】
磁気マーカガイドシステムは、道路上の車両走行車線に沿って、一定間隔で磁石を磁気マーカとして配置し、その微弱な発生磁界を車両の車体下部に取り付けた磁気センサで検知し、ディジタルフィルタ等の信号処理で車両の走行位置を高精度で特定するシステムである。この磁気マーカガイドシステムの技術は、既に愛知万博（２００５年）における会場間バス隊列自動運転などで開発されているが、実用化のためには、磁気マーカが高価格であることが大きな課題として残っていた。
本出願人は、高感度磁気センサと組み合わせてガイドシステムとして使用できる、比較的安価なフェライト磁石円板を用いた磁気マーカを開発した（例えば、特許文献１を参照）。そして、２０１７年に行われたバス自動運転実証試験においては、道路上のバス走行車線に沿って２ｍ毎に磁気マーカを配置し、バスの車体下部に取り付けた高感度磁気センサ（ＭＩセンサ）アレイで検知する磁気マーカガイドシステムの試験が行われた。この実証試験では、ＧＰＳ方式のみでは電波の捕捉に問題が生じた場合に走行が不安定となったのに対し、上記磁気マーカガイドシステムは安定して正確な位置把握が可能であったことが報じられた（２０１７年１１月１１日、日本経済新聞電子版「超高感度の磁気センサで自動運転  愛知製鋼が実験」）。磁気マーカガイドシステムは、特に、ＧＰＳが使いにくい場所や、道路の白線認識がしにくい雪道などにおいて適用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４１５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フェライト磁石を用いた磁気マーカは、それ以前の希土類を用いた強力な磁石マーカに比べると格段の価格低減が可能である。特許文献１に記載されている磁気マーカは、磁性材料の粉末である磁性粉が基材中に分散する磁性層の表裏両面に、繊維を含む保護層が積層されて構成されており、強固な保護層によって磁性層を保護することができる。そして、高感度磁気センサとの組み合わせにより磁気マーカガイドシステムを低価格化することができる。しかし、安価なフェライト磁石上に設けられる強靭弾性繊維入り保護層、防滑層、接合層などの必要性や、マーカ設置専用作業車と人件費の必要性などを考慮すれば、磁気マーカおよびその設置全体の費用を更に低減することが求められている。
【０００６】
車両のガイドシステムに使用する磁気マーカは、通常、コンクリートやアスファルト等により舗装される道路面に敷設される。このため、磁気マーカが発生する磁界と地磁気など外乱とをより容易に区別可能とすることが期待されている。また、磁気マーカの構造を簡素化すると共に、その設置費用を低減するためには、磁気マーカを構成する磁性材料と路面を構成するコンクリート材等との一体化を図ることが望ましい。コンクリートの骨材として、物理的・化学的に安定し硬度の高い砕石である電気炉酸化スラグが既に広く使用されている（鉄鋼スラグ協会電気炉スラグ普及委員会パンフレット「電気炉スラグ」（２０１１年初版）を参照）。また、本発明者らは、鉄鋼スラグを磁化させてなる磁化材料を骨材として用いることによって高強度コンクリートを形成する技術を開示している（特許第６２９９９６４号、発明の名称：「磁化材料を用いた高強度コンクリート及び生物活性材」）。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、より低価格な磁性体を使用し、敷設が容易であり、磁界の検出が容易である磁気マーカ及び車両ガイド方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下のとおりである。
１．磁気センサを備えた車両を案内するために道路に敷設される磁気マーカであって、磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填したことを特徴とする磁気マーカ。
２．前記自然的磁性砕石は磁化された電気炉酸化スラグの砕石である前記１．記載の磁気マーカ。
３．前記自然的磁性砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトからなる前記１．又は２．に記載の磁気マーカ。
４．道路と深さ方向に接する周縁部の一部又は全部に、前記交番磁界を発生しない領域である非磁性部を設けた前記１．乃至３．のいずれかに記載の磁気マーカ。
５．磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填した磁気マーカを道路に敷設し、車両に備えた磁気センサを用いて前記磁気マーカが生じる磁界の変化を検出することによって前記車両を案内することを特徴とする車両ガイド方法。
６．前記自然的磁性砕石は磁化された電気炉酸化スラグの砕石である前記５．記載の車両ガイド方法。
７．前記磁気マーカは、前記自然的磁性砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトからなる前記５．又は６．に記載の車両ガイド方法。
８．道路の深さ方向に接する前記磁気マーカの周囲の一部又は全部に、磁界を発生しない領域である非磁性間隙を設けた前記５．乃至７．のいずれかに記載の車両ガイド方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の磁気マーカによれば、磁気センサを備えた車両を案内するために道路に敷設される磁気マーカであって、磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填したため、その磁界を車両に備えた高感度磁気センサを用いて検出することができ、精度の高い位置検知に基づく車両の案内が可能になる。また、磁気マーカは空間的な交番磁界を生じるため、地磁気など外乱との区別が容易になる。更に、焼結等が必要なフェライト磁石と比べて、磁気マーカを安価且つ容易に作製することができる。
【００１０】
前記自然的磁性砕石は磁化された電気炉酸化スラグの砕石である場合には、鉄鋼製品の製造工程で大量に発生する鉄鋼スラグを磁化して用いることにより、安価な磁気マーカを安定して供給することが可能になる。電気炉酸化スラグは磁化される割合が高く、磁性（残留磁化）は半永久的であり、自然環境において消磁されることがない。また、電気炉酸化スラグはグリーン購入法に基づく特定調達品目に指定されており、コンクリートなどに使用可能な環境資材として用いることができる。
また、前記自然的磁性砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトからなる場合には、既存の設備・装置を利用して磁気マーカを製造し、道路への敷設を容易にすることができ、磁石マーカガイドシステムの全体の設置費用を更に低減することが可能になる。
また、磁化された電気炉酸化スラグの砕石を粗骨材として用いることにより、コンクリートの高強度化を図ることができる。
また、道路と深さ方向に接する周縁部の一部又は全部に、前記交番磁界を発生しない領域である非磁性部を設けた場合には、既設の道路表面コンクリートの骨材が磁性をもつようなときにも、それによって生じる外乱磁界と磁気マーカが生じる磁界との弁別を容易にすることができる。
【００１１】
本発明の車両ガイド方法によれば、磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填した磁気マーカを道路に敷設し、車両に備えた磁気センサを用いて前記磁気マーカが生じる磁界の変化を検出することによって車両を案内するため、外乱となる地磁気等と磁気マーカの生じる磁界との弁別が容易であり、精度の高い位置検知に基づいて車両を案内することができる。
【００１２】
前記自然的磁性砕石は磁化された電気炉酸化スラグの砕石である場合には、鉄鋼製品の製造工程で大量に発生する鉄鋼スラグを磁化して用いることにより、安定して安価に供給可能な磁気マーカを使用することができる。電気炉酸化スラグは磁化される割合が高く、磁性（残留磁化）は半永久的であり、自然環境において消磁されることはないため、長期間にわたり高精度な車両ガイドを行うことができる。
また、前記磁気マーカは、前記自然的磁性砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトからなる場合には、磁気マーカの製造及び道路への敷設が容易であり、車両ガイドシステムの設置費用を更に低減することが可能になる。
また、道路の深さ方向に接する前記磁気マーカの周囲の一部又は全部に、磁界を発生しない領域である非磁性間隙を設けた場合には、既設の道路表面コンクリートの骨材が磁性をもつようなときにも、それによって生じる外乱磁界と磁気マーカが生じる磁界との弁別が容易となり、外乱に強い車両ガイドを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】磁気マーカに用いた電気炉酸化スラグ破石の磁化特性を示す図である。
【図２】実施形態に係る磁気マーカを説明するための模式斜視図である。
【図３】前図の磁気マーカを道路に敷設した状態を説明するための模式断面図である。
【図４】磁気マーカと磁気センサとの相対位置（長さ方向）による磁気センサの出力信号の強度変化を示す図である。
【図５】磁気マーカと磁気センサとの相対位置（幅方向）による磁気センサの出力信号の強度変化を示す図である。
【図６】非磁性間隙を挟んで複数の磁気マーカを配列した例を表す上面図である。
【図７】前図の配列された磁気マーカ全体の長辺方向及び短辺方向の磁界の強度変化を示す図である。
【図８】非磁性部を設けた磁気マーカの例を示す上面図である。
【図９】円柱状の磁気マーカの画像である。
【図１０】円柱状磁気マーカによって形成される磁界の計測結果（磁気センサの出力信号の強度変化）を示す図である。
【図１１】円柱状磁気マーカの周囲を酸化スラグ砕石で埋めた場合の磁界の計測結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１５】
本実施形態に係る磁気マーカは、磁気センサを備えた車両を案内するために道路に敷設される磁気マーカ（１）であって、磁化された自然的磁性砕石（２）を空間的な交番磁界を形成するように充填したことを特徴とする。自然的磁性砕石（２）として磁化された電気炉酸化スラグの砕石を使用し、それを粗骨材としたコンクリートなどにより磁気マーカ（１）を形成することが可能である。
また、本実施形態に係る車両ガイド方法は、磁化された自然的磁性砕石を空間的な交番磁界を形成するように充填した磁気マーカ（１）を道路に敷設し、車両に備えた磁気センサ（７）を用いて磁気マーカ（１）が生じる磁界の変化を検出することによって車両を案内することを特徴とする。
【００１６】
自然的磁性砕石（２）としては、磁性かんらん岩砕石などの自然的磁性岩石の砕石、製鋼時に発生する鉄鋼スラグを磁化してなる磁化スラグの砕石などが挙げられる。本発明者らは、磁化された自然的磁性砕石は、密集状態において残留磁化と保磁力の相互関係により隣接採石間で残留磁化ベクトルが反転する現象を生じ（自己組織化）、その集団の表面の磁界勾配の分布が空間的な交番分布となることを見出した。この磁界勾配は近傍に置かれた磁気センサにより計測可能であり、磁化スラグ集団と磁気センサとが相対移動したとき、磁気センサによりパルス状の電気信号として検出することができる。したがって、車両下部に磁気センサを備え、磁気マーカ（１）によって生じる交番磁界を検出することで、走行する車両は道路上の位置情報を得ることができる。また、交番磁界は、磁界勾配が変化しない静磁界に比べて磁界の検出が容易であり、地磁気など外乱となる磁界との弁別性も高まる。
【００１７】
また、本発明者らは、国内外の製鋼工場で副産物として多量に産出され、コンクリートの粗骨材として実用されている電気炉酸化スラグが強磁性体であることを見出し、更に、鉄鋼スラグを磁化させてなる磁化スラグを骨材として用いることによって高強度コンクリートが実現されることを見出した。一般に、磁化スラグ砕石に用いられる鉄鋼スラグには、高炉スラグと製鋼スラグとがあり、製鋼スラグには転炉系スラグと電気炉系スラグとがある。また、電気炉系スラグには、電気炉酸化スラグと電気炉還元スラグとがある。
【００１８】
電気炉酸化スラグには、溶鋼中から酸化除去された酸化鉄、ＭｎＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などのほか、精錬のために加えられるＣａＯが含有され、耐火物に由来する少量のＭｇＯも含有されている。これらの酸化物は、通常、結合し、化学的に安定した鉱物相を形成している。
一方、電気炉還元スラグは、脱硫を促進するため添加されるＣａＯの含有量が多く、酸化鉄、ＭｎＯの含有量は少ない。また、ＣａＯが多いため、その一部は遊離石灰となっており、水と反応して膨張、崩壊することもある。また、かんらん岩は、（Ｍｇ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４を主相とし、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ等も少量含有される。
【００１９】
上述のように、電気炉系スラグには、元素としてＦｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ等が含有され、かんらん岩にはＭｇ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ等が含有され、いずれも安定した鉱物相が形成される。しかし、含有される元素が異なるため、鉱物相も相違することになり、磁化したときに異なる磁気特性を有する磁化材料が生成されるものと考えられる。
【００２０】
鉄鋼スラグには、鉄鋼スラグを１００質量％とした場合に、全鉄成分（Ｔ−Ｆｅ）が１０〜４０質量％含有されている。この全鉄成分（Ｔ−Ｆｅ）は１５〜４０質量％、特に２０〜４０質量％含有されていることが好ましい。このように多くの鉄成分が含有されていれば、鉄鋼スラグの多くを磁化させることができ、有用な磁化材料を容易に得ることができる。尚、全鉄成分（Ｔ−Ｆｅ）は、金属鉄及び酸化物等に含有される鉄元素の合計量であり、発光分光分析法、蛍光Ｘ線分析法などにより測定される。
【００２１】
鉄鋼スラグが磁化されてなる磁化材料の磁気性能は、飽和磁化が１ｅｍｕ／ｇｒ以上、残留磁化が０．１ｅｍｕ／ｇｒ以上、保磁力が６００エルステッド以下である。ここで、ｅｍｕ／ｇｒとは１グラム当たりの磁化、即ち、質量磁化の単位である。飽和磁化は２ｅｍｕ／ｇｒ以上であることが好ましく、通常、４ｅｍｕ／ｇｒ以下である。即ち、飽和磁化は１〜４ｅｍｕ／ｇｒであり、２〜４ｅｍｕ／ｇｒであることが好ましい。また、残留磁化は０．２ｅｍｕ／ｇｒ以上であることが好ましく、通常、１．５ｅｍｕ／ｇｒ以下である。即ち、残留磁化は０．１〜１．５ｅｍｕ／ｇｒであり、０．２〜１．５ｅｍｕ／ｇｒであることが好ましい。更に、保磁力は４００エルステッド以下であることが好ましく、通常、１０エルステッド以上である。即ち、保磁力は１０〜６００エルステッドであり、１０〜４００エルステッドであることが好ましい。
【００２２】
本開示の磁気マーカ（１）に用いる磁化スラグは特に限定されないが、製鋼スラグが好ましく、全鉄成分が多い電気炉酸化スラグ及び転炉スラグがより好ましく、なかでも、全鉄成分が特に多く、酸化による酸化物強磁性結晶が成長し易いため、電気炉酸化スラグが特に好ましい。
図１は、電気炉酸化スラグ砕石の２つのサンプルについて、磁化特性（印加磁界Ｈ、磁化Ｍ）を振動試料磁力計により測定した結果を示している。２つのサンプルは長さ約５ｍｍ、重さ２４４ｍｇ及び１４８ｍｇである。
同図（ａ）に示すサンプル１は、飽和磁化Ｍｓが３．６６ｅｍｕ／ｇｒ、残留磁化Ｍｒが０．９４ｅｍｕ／ｇｒ、保磁力Ｈｃが２７３エルステッドであった。また、同図（ｂ）に示すサンプル２は、飽和磁化Ｍｓが２．９９ｅｍｕ／ｇｒ、残留磁化Ｍｒが０．４９ｅｍｕ／ｇｒ、保磁力Ｈｃが１９０エルステッドであった。
電気炉酸化スラグ破石の磁性の起源は、酸化スラグ形成時の加熱によるマグネタイト結晶の成長によると考えられる。残留磁化Ｍｒによる残留発生磁界は、残留磁化Ｍｒとサンプル体積の積および距離で決定される。
【００２３】
磁気マーカ（１）において、磁界勾配が空間的に変化する交番磁界を形成する磁化スラグ砕石を得るには、鉄鋼スラグなどを砕いて、所定範囲の粒径の砕石とすることが好ましい。例えば、鉄鋼スラグの砕石の粒径は、磁気マーカの大きさ等にもよるが、３〜２０ｍｍ程度とすることが好ましい。
磁気マーカ（１）は、道路表層に埋め込まれ又は道路表面の一部として敷設される。このため、磁気マーカ（１）は、コンクリートや、アスファルト、砂利舗装などにより、磁化スラグ砕石同士が密集する状態に作製されることが好ましい。すなわち、磁気マーカ（１）は、自然的磁性砕石（磁化スラグ砕石）を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトとして形成されることが好ましい。例えば、電気炉酸化スラグの砕石の密集した集団は、前記自己組織化現象により、集団の表面の磁界勾配の分布が数ｃｍ間隔で変化する空間的な交番分布となる。また、磁化スラグ砕石を粗骨材としたコンクリートによって形成される交番磁界は、半永久的に安定したものとなる。
【００２４】
電気炉酸化スラグ等の鉄鋼スラグは、磁石に接触させるのみで容易に磁化させ、磁化材料とすることができる。磁化に用いる磁石は永久磁石でも電磁石でもよい。永久磁石は磁化のための電力を必要とせず、簡易な装置で磁化させることができるため好ましい。また、電磁石は磁化のための電力を必要とし、装置も複雑となる。一方、磁石と接触させ、磁化させた後、磁化材料を磁石から脱離させ、回収するという観点では、通電を停止すれば、磁化材料を容易に磁石から脱離させ、回収することができる電磁石が好ましい。永久磁石、電磁石ともに、その磁力は特に限定されないが、表面磁界が０．１テスラ以上であることが好ましい。
また、磁化させる装置も特に限定されないが、例えば、スラグ砕石を搬送するベルトコンベアーの折り返し端部の回転軸部分に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等の強力磁石を配設し、搬送されるスラグ砕石を接触させ、磁化させた後、得られた磁化材料をベルトの移動で自然に磁石から脱離・回収させる仕組みを備える実用的な装置等を用いることができる。
【００２５】
既設の道路面に磁性を有する骨材等が存在するような場合、それによる磁界が外乱となって、磁気センサによる磁気マーカ（１）の生じる磁界の検出精度を低下させる可能性がある。そのため、磁気マーカ（１）道路と深さ方向に接する周縁部の一部又は全部に、前記交番磁界を発生しない領域である非磁性部（６）を設けることが好ましい。また、道路の深さ方向に接する磁気マーカ（１）の周囲の一部又は全部に、磁界を発生しない領域である非磁性間隙（６）を設けてもよい。すなわち、磁気マーカ（１）の道路面側の面を上面としたとき、磁気マーカ（１）の側面部の一部又は全部に非磁性部（６）を設けたり、磁気マーカ（１）の側面の一部又は全部と近接するように非磁性部（６）を設けたりすることが好ましい。例えば、磁気マーカ（１）の側面側端部に非磁性部を設けておくことができる。また、道路に配設された磁気マーカ（１）の側面に接するように非磁性間隙（６）を設けることができる。
【００２６】
磁気マーカ（１）自体に設ける非磁性部（６）、又は磁気マーカ（１）の側面の周りに設ける非磁性間隙（６）の具体的な位置や大きさ、間隔などは、磁気マーカ（１）のサイズ、周辺の外乱磁界の強さ、道路への配設間隔、ガイドに必要な精度などによって適宜設定されればよい。
磁界を発生しない領域は、その領域で生じる磁界の強さが磁気マーカ（１）の生じる磁界に比べて十分に小さければよく、非磁性体であってもよいし、空隙であってもよい。このような磁界を発生しない領域を適宜の間隔で設けることによって、既設の道路面から生じる外乱磁界と磁気マーカ（１）の生じる磁界との弁別性を高め、磁気マーカ（１）により形成される交番磁界を精度よく検出することが可能になる。また、後述の実施例に示すように、磁気マーカ（１）の生じる磁界の磁気センサによる検出感度を高める効果も期待される。
【００２７】
磁気マーカ（１）は、磁化スラグ砕石を粗骨材としたコンクリート又はアスファルトとして形成されることが好ましく、通常、ブロック状体に形成される。その形状は特に問わず、例えば、立方体状、直方体状、円柱状、円盤状などが挙げられる。
図２は、磁気マーカ（１）の具体例として、磁化スラグ砕石２を粗骨材として用いたコンクリートからなるブロック状体（直方体）の磁気マーカ１を模式的に表している。また、図３は、その磁気マーカ１を道路５に敷設した状態を表している。磁気マーカ１の上面が路面とされてもよい。また、２つの磁気マーカ１の間隔Ｄは適宜定められればよい。これによって、磁気マーカ１の上方に交番磁界が形成され、車両の下部に設けられた磁気センサ７によってその磁界が検出される。
【００２８】
上記ブロック状体には、磁化スラグ砕石２が密集した集団となるように充填されている。ブロック状体の形態やサイズは特に問わず、磁化スラグ砕石２の量や磁気性能、敷設する深さ、道路の状態、必要な車両位置の検出精度などから適宜決められればよい。
以下では、直方体形状のブロック状体の場合、道路に沿った方向の寸法を幅、道路面に平行で道路方向と直行する方向の寸法を長さ、道路の深さ方向の寸法を厚さとする。ブロック状体のサイズは、例えば、長さ５−５０ｃｍ、幅５−３０ｃｍ程度、厚さ５−２０ｃｍ程度とすることができる。磁気マーカ１を敷設する方向と車両の走行方向との関係は特に限定されず、磁気マーカ１の幅方向が車両の走行方向であってもよいし、長さ方向が車両の走行方向であってもよい。
磁化スラグ砕石２は、例えば、粒径３−２０ｍｍ程度の電気炉酸化スラグの砕石とすることができる。また、コンクリートは、電気炉酸化スラグの砕石を、２５−７５質量％程度含むことが好ましいが、要求される磁気特性に応じて適宜調整することができる。
【００２９】
磁気マーカ（１）は、１個又は複数個のブロック状体から構成することができる。上例のように、交番磁界を形成するように磁化スラグ砕石を充填した１個のブロック状体としてもよいし、磁化スラグ砕石を充填した２個以上のブロック状体を用意し、それらを適宜に配設することによって交番磁界が形成されるようにしてもよい。複数のブロック状体により磁気マーカ（１）を構成する場合には、１つのブロック状体によって交番磁界が形成される必要はなく、同じ向きに磁化されたブロック状体が適宜の間隔で配設されてもよいし、相互に逆向きの磁界を形成するように磁化されたブロック状体が適宜の間隔で配設されてもよい。
【００３０】
走行する車両は、磁気マーカ１によって生じる交番磁界を検出し、磁気センサ７からパルス状の電気信号を得ることができる。磁気センサ７は車両下部に取り付けられるため高感度であることを要する。このため、磁気センサ７として、磁気インピーダンス効果を応用した磁気センサ（ＭＩセンサ）を用いることが好ましい。例えば、前述の自動運転実証試験においては、道路面から約２５ｃｍの位置で磁気マーカの磁界を検出可能であることが条件とされており、ＭＩセンサアレイによって磁界を検出している。
また、磁気センサ７は、磁界の直流成分を遮断することにより地磁気のような直流磁界は検出しないようにすることが好ましい。以下の試験例において使用したＭＩセンサの周波数特性は０．５−３０Ｈｚである。
【００３１】
（実施例１）
実施例として、平均長さ５ｍｍ〜２０ｍｍの電気炉酸化スラグ破石（愛知製鋼株式会社製分級砕石2005）を粗骨材として１．３ｋｇ用意し、同質量のポルトランドセメントと水で混練し、幅５ｃｍ、厚さ３ｃｍ、長さ５０ｃｍの木板枠内に打設して角柱型の２つの磁気マーカ１を作製した。磁気センサ７としてアモルファスワイヤを感磁体とするＭＩセンサを使用した。
図４は、磁気センサ７を磁気マーカ１の上方に固定して設置し、磁気マーカ１を水平面内で長さ方向に一定速度で移動させたときに磁気センサ７により計測された電気信号を示す。図の縦軸は磁界に対応する電気信号の大きさであり、横軸は磁気センサ７に対する磁気マーカ１（長さ５０ｃｍ）の相対位置に対応する。
【００３２】
磁界の計測は、磁気マーカ１の上面から磁気センサヘッドまでの距離（高さｚ）を３０ｃｍ、２０ｃｍ及び１０ｃｍに設定して行っている。なお、磁気センサによる実際の測定では、高さ約１ｃｍの位置で静磁界約１Ｇである。
磁気センサ７の高さｚが１０ｃｍのときは変化幅約２Ｖのパルス状信号が得られているが、高さｚが３０ｃｍにおいても、変化幅約１５０ｍＶの明確な信号波形が検出されている。したがって、磁気マーカガイドシステムとして求められる性能が得られている。また、磁気マーカ１の長さ５０ｃｍの範囲外では信号は検出されず、磁気マーカ１によって生じている磁界の弁別は容易であることが分かる。
以上のように距離ｚが３０ｃｍのときであっても、高感度磁気センサを車体下部に設置し、道路面に埋設されている磁気マーカを十分に検出することができるため、自動運転の磁気マーカガイドシステムを構築するための基礎特性が得られている。
【００３３】
なお、本例のような場合、コンクリートの固化による面内圧縮力が発生し、正磁歪の磁性スラグの残留磁化Ｍｒが面垂直方向に立ち上がることになり、コンクリートの残留磁化Ｍｒが増加してより大きな表面磁界が生じる。この交番磁界パターンは、コンクリート道路環境では特異な磁界信号（交番パルス列信号）であるため、磁気センサ７の周波数特性を約０．５Ｈｚ以上に設定することにより、地磁気などの外乱を遮断しつつ、磁気マーカ１との相対的な位置を測定することが容易である。
【００３４】
（実施例２）
図５に、実施例１で用いたのと同じ磁気マーカ１及び同様の計測方法により、磁気マーカ１の幅方向の磁界分布を計測した結果を示す。本例においては、磁気マーカ１の長さ方向の端部から５ｃｍ、磁気マーカ１の上面からの高さｚが３０ｃｍの位置にＭＩセンサヘッドを設置し、磁気マーカ１をその幅方向に１０ｃｍ／秒の速度で移動させて計測している。図の横軸は、磁気マーカ１の幅５ｃｍに対応させている。
磁気マーカ１の幅５ｃｍの範囲でパルス列状の電気信号が出力されており、その幅の範囲外では信号が検出されていない。磁気マーカ１の幅を越えるとＭＩセンサの出力信号は急激にゼロとなっており、磁気センサ７が路面から３０ｃｍの高さにあっても、磁気マーカ１によって生じている磁界の弁別は容易であることが分かる。
【００３５】
（実施例３）
前例の結果が示しているように、磁気マーカ１の長さ方向、幅方向ともに、磁気マーカ１の範囲を超えると磁気センサから出力される電気信号の大きさは急激に小さくなる。そこで、複数の磁気マーカ１を平行に並べて磁界の計測を行った。図６に示すように、大きさを除いて実施例１と同じ条件で作製した７つの磁気マーカ１（幅３ｃｍ、長さ５ｃｍ、厚さ３ｃｍ）を幅方向に１列に並べ、各磁気マーカ１の隙間に非磁性間隙６（厚さ約１ｃｍの木板）を挿入して全体を一体とした結合体９を製作した。上面視長方形の結合体９の長辺の長さは約３０ｃｍである。結合体９（磁気マーカ１）の上面からの高さｚが３０ｃｍの位置にＭＩセンサヘッドを設置し、結合体９を１０ｃｍ／秒の速度で移動させて磁界を計測した結果を、図７に示す。
図７（ａ１）−（ａ４）は、結合体９の長辺方向（即ち各磁気マーカ１の幅方向）に移動させたときのＭＩセンサの出力信号であり、同図（ｂ１）は、結合体９の短辺方向（即ち磁気マーカ１の長さ方向）に移動させたときの出力信号である。
【００３６】
図７に示されているように、磁気マーカ１の上面からの高さｚが３０ｃｍとなるように設置されたＭＩセンサによって、変化幅が５００ｍＶ程度のパルス状信号が計測されている。これは、実施例１及び２において計測されたパルス状信号に比べて、少なくとも２倍程度大きな信号である。この結果をみれば、複数の磁気マーカ１の間に磁界を生じない非磁性体６を挟むことは効果的であると考えられる。間隔を空けて磁気マーカ１を配列する分、道路面にコンクリートを敷設する手数が掛かるが、既設の道路表面コンクリートの骨材中に含まれる磁性骨材から外乱となる磁界が生じる可能性がある。磁気マーカ１の間に非磁性間隙６を挟むことによって、ＭＩセンサによる検出感度が高くなり、磁気マーカ１によって生じる交番磁界と外乱磁界との弁別比を高めることが可能になる。
【００３７】
図８は、非磁性部６を設けた磁気マーカ１の例を示す上面図である。同図（ａ）に示すように、磁気マーカ１の幅方向の両側面部に非磁性部６を設けることができる。また、同図（ｂ）に示すように、磁気マーカ１の全ての側面をカバーするように非磁性部６を設けることができる。
【００３８】
（実施例４）
図９は、酸化スラグ砕石を骨材とするコンクリートを円柱状に形成したブロック状体（以下、「円柱状磁気マーカ」）を上面視したものである。この円柱状磁気マーカは、長さ１−１０ｍｍの酸化スラグ砕石とポルトランドセメントとを１：１の質量比で混練し、内径４０ｍｍのプラスチック製円筒に充填して固化させたもので、長さ（厚さ）は４０ｍｍである。また、厚さ方向に磁化されたＮｄＦｅＢ強力磁石（４０ｍｍ四方、２０ｍｍ厚）を、上記円柱状磁気マーカの厚さ方向の上面に０．５秒間載せることにより磁化を行った。以下の試験では、この円柱状磁気マーカを長さ８０ｃｍの木製板に立てて固定し、水平方向に約１ｍ／秒でスライドさせて磁界の計測を行った。磁界を計測するＭＩセンサヘッドは、円柱状磁気マーカが真下となるときにその上面からの高さが３０ｃｍとなる位置に固定して設置されている。このＭＩセンサの周波数特性は０．５−３０Ｈｚであり、地磁気のような直流磁界は検出しない。
【００３９】
図１０は、上記により計測されたＭＩセンサの出力信号を示している。同図（１）は、１個の円柱状磁気マーカによって形成された磁界を示しており、円柱状磁気マーカの移動に伴って正方向に大きなパルス状信号が計測された。同図（２）は、（１）とは逆向きに磁化した１個の円柱状磁気マーカによって形成された磁界を示しており、円柱状磁気マーカの移動に伴って負方向に大きなパルス状信号が計測された。
同図（３）は、（１）と同じ向きに磁化した２個の円柱状磁気マーカを移動方向に８０ｃｍ離して固定したときに形成された磁界を示しており、円柱状磁気マーカの移動に伴って正方向に大きな２つのパルス状信号が計測された。よって、磁気マーカが離隔して配設された２個以上のブロック状体から構成されており、２個以上のブロック状体が厚さ方向の同じ向きに磁化されている場合には、空間的な交番磁界が形成され、磁気マーカの信号として識別することができる。
同図（４）は、相互に異なる向きに磁化した２個の円柱状磁気マーカを移動方向に８０ｃｍ離して固定したときに形成された磁界を示しており、円柱状磁気マーカの移動に伴って正及び負方向に大きな２つのパルス状信号が計測された。よって、磁気マーカが離隔して配設された２個以上のブロック状体から構成されており、２個以上のブロック状体がそれぞれ厚さ方向の異なる向きに磁化されている場合にも、空間的な交番磁界が形成され、磁気マーカの信号として識別することができる。
以上の試験結果より、磁気マーカ（１）は、磁化スラグ砕石を充填した１個又は複数個のブロック状体から構成することができ、それらを適宜に配設することによって空間的な交番磁界が形成され、磁気センサを備えた車両に道路の位置情報を与えることが可能であるといえる。
【００４０】
実際の道路のコンクリートの骨材として酸化スラグ砕石が使用されている場合がある。そこで、上記のような磁化スラグ砕石を充填した１個又は複数個のブロック状体から構成される磁気マーカの信号が識別可能であるかの試験を行った。
図１１（ａ）は、磁化スラグ砕石を骨材とするコンクリートを円柱状に形成した円柱状磁気マーカ（図９参照）の周囲を、酸化スラグ砕石で埋めた試験試料の上面視画像である。図１１（ｂ）は、上記試験試料によって形成される磁界を計測した結果を示している。計測は、ＭＩセンサヘッドを試験試料が真下にあるときに試験試料の上面からの高さが３０ｃｍとなる位置に固定し、ＭＩセンサヘッドの下方で試験試料を水平方向に約１ｍ／秒でスライドさせて行った。その結果、図１０（１）に示した計測結果と同様に、移動する円柱状磁気マーカの上方となる位置で、正方向に大きなパルス状信号が計測された。この結果より、周囲のコンクリートの骨材に酸化スラグ砕石が使用されていても、磁化スラグ砕石を充填したブロック状体から構成される磁気マーカの信号は容易に識別可能であることが分かる。
酸化スラグは、電気炉製鋼過程で副産物として大量に生成されるものであり、コンクリート骨材に実用されているように安定長寿命の堅牢な環境調和材料である。上記試験結果は、自動運転を可能とする道路を建設する際に、酸化スラグをコンクリートやアスファルトの骨材に使用する場合には、磁化スラグ砕石を充填した磁気マーカの設置も同時に可能であることを示すものといえる。
【００４１】
尚、本発明においては、以上に示した実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様とすることができる。実施例に挙げた磁気マーカはセメントを充填材として用いたが、これに限られず、アスファルト等を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本磁気マーカにより車両の磁気ガイドシステムを低コストに構築することが可能となり、運転者による車両の運転操作の支援や、運転者の操作によらない車両の自動運転の実現など、様々な自動運転分野の発展に寄与することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１；磁気マーカ、２；磁性砕石、３；充填材（セメント）、６；非磁性体（非磁性間隙）、７；磁気センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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