(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上の車両を感知する超音波式車両感知器であって、
前記道路上の路側に設置された、超音波を送受信する一対の超音波ヘッドを備え、前記一対の超音波ヘッドの各々は、相互の超音波の送信タイミングをずらして周期的に超音波を斜め下方の路面に向けて送信し、道路上に車両が存在しないときには、一方の超音波ヘッドから送信した超音波の路面反射波を他方の超音波ヘッドで受信し、道路上に車両が存在するときには、それぞれの超音波ヘッドから送信した超音波の車両反射波を、それぞれ、超音波を送信した当該超音波ヘッドで受信し、前記超音波を、相手の超音波ヘッドから送信された超音波の前記路面反射波と、自らが送信した超音波の前記車両反射波との受信時期が区別できる送信タイミングで送信することを特徴とする超音波式車両感知器。
【請求項２】
前記一対の超音波ヘッドの各々が、道路を挟んで立設された一対の支柱のそれぞれに設置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波式車両感知器。
【請求項３】
道路上の路側に設置された、超音波を送受信する一対の超音波ヘッドを備え、前記一対の超音波ヘッドの各々から、相互の超音波の送信タイミングをずらして周期的に超音波を斜め下方の路面に向けて送信し、道路上の車両を感知する超音波式車両感知器の車両感知方法であって、
前記一対の超音波ヘッドにおける一方の超音波ヘッドから超音波を送信して、前記一方の超音波ヘッドで所定時間内に反射波を受信したか否かを識別するステップと、
前記一方の超音波ヘッドで反射波を受信したとき、車両検知と判定し、前記一方の超音波ヘッドで反射波を受信しなかったとき、前記一対の超音波ヘッドにおける他方の超音波ヘッドで反射波を受信したことを確認して、車両未検知と判定するステップと、
前記他方の超音波ヘッドから超音波を送信して、前記他方の超音波ヘッドで所定時間内に反射波を受信したか否かを識別するステップと、
前記他方の超音波ヘッドで反射波を受信したとき、車両検知と判定し、前記他方の超音波ヘッドで反射波を受信しなかったとき、前記一方の超音波ヘッドで反射波を受信したことを確認して、車両未検知と判定するステップと
を含む超音波式車両感知器の車両感知方法。
【請求項４】
請求項３に記載の車両感知方法を規定するプログラムが記録された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路上の走行車両を検知する超音波式車両感知器と、その車両感知方法に関し、特に、感知器の道路への設置を容易にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波式車両感知器は、道路面に向けて超音波を送信し、その反射波を受信するまでの時間に基づいて車両の有無を判定している。
この超音波式車両感知器は、図６に示すように、道路上に設置される超音波ヘッド20と、その制御部10とから成り、超音波ヘッド20は、超音波を路面に向けて送信する送信器21と、超音波の反射波を受信して電気信号に変換する受信器22とを具備し、また、制御部10は、受信信号を増幅する増幅器11と、受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器12と、送信器21に駆動信号を出力する駆動回路14と、超音波の送信から受信までの時間により車両の有無を判定するＣＰＵ13とを具備している。なお、超音波ヘッド20の送信器21及び受信器22は、同一の超音波素子を用いて構成される。
【０００３】
超音波ヘッド20は、図４に示すように、道路脇に立つポール31から走行路上に延ばしたアーム32に取り付けられており、標準的には、路面から５．５ｍの高さに設置されている。
超音波ヘッド20の送信器21は、駆動回路14から駆動電流を受けて、１００ｍｓごとに、２ｍｓの時間、超音波を直下に送信する。
【０００４】
図５（ａ）は、図４の超音波ヘッドＡの送信器Ａから送信される送信波Ａを示し、図５（ｃ）は、超音波ヘッドＢの送信器Ｂから送信される送信波Ｂを示している。
送信器Ａから送信された超音波は、路面で反射し、その反射波（路面波）が受信器Ａで受信される。図５（ｂ）は、この経路１における、受信器Ａで受信される路面波Ａを示している。路面波Ａは、送信波Ａが送信されてから、遅延時間Ａが経過して受信される。
【０００５】
また、送信器Ｂから送信された超音波は、道路上に車両が存在する場合に、この車両で反射し、その反射波（車両波）が受信器Ｂで受信される。図５（ｄ）は、この経路２における、受信器Ｂで受信される車両波Ｂを示している。送信波Ｂを送信してから車両波Ｂを受信するまでの遅延時間Ｂは、車両が存在しない場合の遅延時間Ａより短くなる。
【０００６】
受信器22の受信信号は、制御部10の増幅器11で増幅され、Ａ／Ｄ変換器12でデジタルデータに変換されてＣＰＵ13に入力し、ＣＰＵ13は、反射波の遅延時間を算出し、路面波の遅延時間Ａと比較して短い場合には車両が存在していると判定する。
また、ＣＰＵ13は、１００ｍｓごとに送信する送信波に対して、受信器22が路面波を受信している場合に、超音波ヘッド20が正常に動作しているものと判定する。
【０００７】
このように、従来の超音波式車両感知器では、超音波ヘッドが正常に動作していることを確認しながら、車両の検知が行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超音波式車両感知器は、道路上に設置する場合に、道路脇のポールにアームを固定し、このアームに取り付ける必要があり、簡単に設置することができないという問題点がある。
このアームの設置は、通常、アームを持ち上げるクレーン車等を利用して行われるが、道路を封鎖するなどの措置が必要であり、極めて大掛かりな作業とならざるを得ず、交通に及ぼす影響も無視できない。
【０００９】
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、道路への設置が容易な超音波式車両感知器を提供し、また、その超音波式車両感知器での車両感知方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の超音波式車両感知器は、道路上の路側に設置された、超音波を送受信する一対の超音波ヘッドを備え、一対の超音波ヘッドの各々は、相互の超音波の送信タイミングをずらして周期的に超音波を斜め下方の路面に向けて送信し、道路上に車両が存在しないときには、一方の超音波ヘッドから送信した超音波の路面反射波を他方の超音波ヘッドで受信し、道路上に車両が存在するときには、それぞれの超音波ヘッドから送信した超音波の車両反射波を、それぞれ超音波を送信した当該超音波ヘッドで受信し、超音波を、相手の超音波ヘッドから送信された超音波の路面反射波と、自らが送信した超音波の車両反射波との受信時期が区別できる送信タイミングで送信するように構成している。
【００１１】
また、本発明では、道路上の路側に設置された、超音波を送受信する一対の超音波ヘッドを備え、この一対の超音波ヘッドの各々から、相互の超音波の送信タイミングをずらして周期的に超音波を斜め下方の路面に向けて送信し、道路上の車両を感知する超音波式車両感知器の車両感知方法において、一対の超音波ヘッドにおける一方の超音波ヘッドから超音波を送信して、前記一方の超音波ヘッドで所定時間内に反射波を受信したか否かを識別するステップと、前記一方の超音波ヘッドで反射波を受信したとき、車両検知と判定し、前記一方の超音波ヘッドで反射波を受信しなかったとき、前記一対の超音波ヘッドにおける他方の超音波ヘッドで反射波を受信したことを確認して、車両未検知と判定するステップと、前記他方の超音波ヘッドから超音波を送信して、前記他方の超音波ヘッドで所定時間内に反射波を受信したか否かを識別するステップと、前記他方の超音波ヘッドで反射波を受信したとき、車両検知と判定し、前記他方の超音波ヘッドで反射波を受信しなかったとき、前記一方の超音波ヘッドで反射波を受信したことを確認して、車両未検知と判定するステップとを含むようにしている。
【００１２】
この超音波式車両感知器は、超音波ヘッドを走行路の真上に設置する必要がないため、超音波ヘッドを取り付けるアームが不要になり、道路への設置が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における超音波式車両感知器は、図１に示すように、一対の超音波ヘッドＣ、Ｄを備えており、道路の両脇に立てたポール31にそれぞれの超音波ヘッドを設置している。
各超音波ヘッドは、送信器から斜め下方向に超音波を送信し、路面に反射したその反射波（路面波）が相手側の超音波ヘッドの受信器で受信される。各超音波ヘッドは、制御部に接続し、制御部では、その送信／受信信号から、車両の有無を検知し、また、超音波ヘッドが正常かどうかを確認する。この制御部の構成は従来の装置（図６）と変わりがない。
【００１４】
この送信角度を斜めに設定した２台の超音波ヘッドＣ及び超音波ヘッドＤは、図２に示すように、送信器Ｃが１００ｍｓの周期で２ｍｓの超音波を繰り返し送信する（図２（ａ））。一方、送信器Ｄは、図２（ｃ）に示すように、送信器Ｃの送信から５０ｍｓ遅れて、同様に１００ｍｓの周期で２ｍｓの超音波を繰り返し送信する（図２（ｃ））。
【００１５】
道路上に車両が存在しない場合には、超音波ヘッドＣの送信器Ｃが送信した超音波は、経路４を通り、路面による反射波（路面波Ｃ）が超音波ヘッドＤの受信器Ｄで受信される。同様に、超音波ヘッドＤの送信器Ｄが送信した超音波は、経路５を通り、路面による反射波（路面波Ｄ）が超音波ヘッドＣの受信器Ｃで受信される。
道路上に車両が存在する場合には、超音波ヘッドＣの送信器Ｃが送信した超音波は、経路４が遮断されて路面波Ｃが無くなり超音波ヘッドＤの受信器Ｄで受信されず、車両で反射することにより経路６を経由して同じ超音波ヘッドＣの受信器Ｃで車両波Ｃとして受信され、また、超音波ヘッドＤの送信器Ｄが送信した超音波は、経路５が遮断されて路面波Ｄが無くなり超音波ヘッドＣの受信器Ｃで受信されず、経路７を経由して超音波ヘッドＤの受信器Ｄで車両波Ｄとして受信される。
【００１６】
受信器Ｃで受信される車両波Ｃ及び路面波Ｄを図２（ｂ）に示し、受信器Ｄで受信される車両波Ｄ及び路面波を図２（ｄ）に示している。
受信器Ｃ及び受信器Ｄにおいて、車両波と路面波との受信タイミングは明らかに分離できるので、車両の存在を検知することができる。
【００１７】
図３は、この超音波式車両感知器の制御部での処理手順をフロー図で示している。
まず、一方の超音波ヘッドＣの送信器Ｃより超音波を送信し（ステップ１）、同じ超音波ヘッドＣの受信器Ｃが所定時間内に反射波を受信するか否かを識別する（ステップ２）。受信器Ｃが所定時間内に反射波を受信しない場合（“ＮＯ”の場合）は、他方の超音波ヘッドＤの受信器Ｄが反射波を受信したことを確認して（ステップ３）、車両未検知と判断する（ステップ４）。また、ステップ２で受信器Ｃが所定時間内に反射波を受信した場合（“ＹＥＳ”の場合）は、車両検知と判断する（ステップ５）。
【００１８】
次に、他方の超音波ヘッドＤの送信器Ｄより超音波を送信し（ステップ６）、同じ超音波ヘッドＤの受信器Ｄが所定時間内に反射波を受信するか否かを識別する（ステップ７）。受信器Ｄが所定時間内に反射波を受信しない場合（“ＮＯ”の場合）は、他方の超音波ヘッドＣの受信器Ｃが反射波を受信したことを確認して（ステップ８）、車両未検知と判断する（ステップ９）。また、ステップ７で受信器Ｄが所定時間内に反射波を受信した場合（“ＹＥＳ”の場合）は、車両検知と判断する（ステップ１０）。次いで、ステップ１に戻って、この処理を繰り返す。
こうした処理は、制御部のＣＰＵが、コンピュータ・プログラムに規定された手順を実行することにより実現される。
【００１９】
この超音波式車両感知器では、一対の超音波ヘッドの各々から交互に超音波を送信して、その反射波を受信器で受信しているため、受信器Ｃによる路面波Ｄの受信を確認して、送信器Ｄ及び受信器Ｃが正常であると判断することができ、また、受信器Ｄによる路面波Ｃの受信を確認して、送信器Ｃ及び受信器Ｄが正常であると判断することができる。
【００２０】
また、一対の超音波ヘッドの各々から交互に超音波を送信することにより、車両検知の間の時間を短縮することができる。例えば、図２（ｂ）または図２（ｄ）の一方のみの車両波で車両を検知する場合に比べて、図２（ｂ）及び図２（ｄ）の両方の車両波で車両を検知する場合には、車両検知の間の時間が１／２に短縮される。この車両検知の間の時間が長いと、車両が高速走行している場合、車両に当たる超音波照射の回数が減り、車両検知の精度が低下する恐れがあるが、一対の超音波ヘッドの各々から交互に超音波を送信する場合には、高速走行する車両をも高精度に検知することができる。
【００２１】
このように、この超音波式車両感知器は、超音波ヘッドが正常に動作していることを確認しながら、車両の検知を高精度に行うことができる。
また、この超音波式車両感知器は、路面に対して斜め方向から超音波を送信するため、走行路の真上に設置する必要が無く、従って、感知器の取り付けのために従来使われていたアームは不要であり、道路脇に立てたポール31などに直接取り付けることができる。
【００２２】
この装置のＣＰＵの動作を規定するコンピュータ・プログラムは、可搬型の記憶媒体に記録し、その記憶媒体を他の装置に装着して、そのプログラムによる動作を他の装置でも行わせることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の超音波式車両感知器は、道路脇に設置することができるため、その設置時に道路を封鎖するなどの措置が不要であり、設置作業が容易である。
また、本発明の車両感知方法は、この車両感知器を用いて適切な車両感知動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における超音波式車両感知器の設置状態を示す図、
【図２】実施形態の超音波式車両感知器における送信及び受信波形を示す図、
【図３】実施形態の超音波式車両感知器の動作手順を示すフロー図、
【図４】従来の超音波式車両感知器の設置状態を示す図、
【図５】従来の超音波式車両感知器における送信及び受信波形を示す図、
【図６】従来の超音波式車両感知器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10  制御部
11  増幅器
12  Ａ／Ｄ変換器
13  ＣＰＵ
14  駆動回路
20  超音波ヘッド
21  送信器
22  受信器
31  ポール
32  アーム
【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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