(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された車載機と通信を行うための車線に設置された路側アンテナと、同路側アンテナと前記車載機との通信可能領域の前縁部からの距離が所定の範囲内に入るように配置され、車線を走行する前記車両の特定位置での通過を検知する車両検知センサと、前記路側アンテナと前記車載機との前記通信可能領域での通信を制御するアンテナ制御部と、前記車両検知センサの検知信号および前記アンテナ制御部よりの車載機との通信結果データを受信することにより、通過する前記車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行う判別部とを具備してなり、車両検知センサ位置を０としたときの前記車両検知センサと前記路側アンテナとの間の通信可能領域の前縁位置ａ１と後縁位置ａ２とを、−０．３ｍ＜ａ１＜０．６ｍ、ａ１＋１．０ｍ＜ａ２、の条件を満たすように設定し、前記判別部は前記アンテナ制御部を制御し、前記車両検知センサの車両通過開始時点より車両通過完了時点までに通信が行われたか否かの判定を行うことにより、当該通過車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行うことを特徴とする車両判別システム。
【請求項２】
車両に搭載された車載機と通信を行うための車線に設置された路側アンテナと、同路側アンテナと前記車載機との通信可能領域の前縁部からの距離が所定の範囲内に入るように配置され、車線を走行する前記車両の特定位置での通過を検知する車両検知センサと、前記路側アンテナと前記車載機との前記通信可能領域での通信を制御するアンテナ制御部と、前記車両検知センサの検知信号および前記アンテナ制御部よりの車載機との通信結果データを受信することにより、通過する前記車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行う判別部とを具備してなり、車両検知センサ位置を０としたときの前記車両検知センサと前記路側アンテナとの間の通信可能領域の前縁位置ａ１と後縁位置ａ２とを、−０．３ｍ＜ａ１＜０．６ｍ、ａ１＋１．０ｍ＜ａ２、の条件を満たすように設定し、前記判別部は前記アンテナ制御部を制御し、前記車両検知センサの前車の通過完了時点より当該車両の通過完了時点までに通信が行われたか否かの判定を行うことにより、当該通過車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行うことを特徴とする車両判別システム。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は無線通信を利用した通行料金収受システムにおける車両判別システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な車両判別システムは、車両進入側に車種判別装置と路側アンテナを設け、その後に車両検知センサを設けた構成としている。このような構成で、更に正確な判別を行うために図７のような構成が提案されている。
【０００３】
図７は従来のこのような通行料金収受システムの主要部の概略配置図である。図において、車線２０の進入側、および発進側にそれぞれ進入側、発進側車両検知センサ１０，１１を配置し、それらの間に路側アンテナ１２と車載機８との通信可能領域１３を配置した例である。路側アンテナ１２は同通信可能領域１３が進入側車両検知、発進側車両検知センサ１０，１１の間にくるように車線２０の上方に設置される。また通信可能領域１３は、車両７が走行中に路側アンテナ１２と車載機８とが無線通信で料金の支払いを行うために十分な進行方向長さを持つものとする。
【０００４】
このような配置において、いま車載機８を搭載した車両７が車線２０へ進入した時の動作を説明する。
【０００５】
（１）車両７が車線２０に進入すると進入側車両検知センサ１０でその通過開始が検知され、制御装置１４は路側アンテナ１２より、車載機８との通信のための問い合わせデータを周期的に出力する。
【０００６】
（２）車両７に搭載した車載機８が路側アンテナ１２の通信領域１３に到達すると、車載機８は路側アンテナ１２に対し応答を返すことにより、制御装置１４は車載機８の存在を検知し、料金の支払い処理を行うための通信シーケンスを実行する。
【０００７】
（３）車両７が発進側車両検知センサ１１を通過完了すると、同車両検知センサ１１は車両７の通過完了を検知し、制御装置１４に通知する。
【０００８】
この構成の車線２０において車両７が１台毎に車線に進入し発進していく場合、進入側車両検知センサ１０の通過開始時点より、発進側車両検知センサ１１の通過完了時点までに無線通信による支払い処理が行われたか否かを判定することにより、通過車両が無線通信により正しく通行料金を支払ったか否かの判定が可能である。
【０００９】
図８はこの場合の制御装置１４の処理フローである。図において、Ｓ１で進入側車両検知センサ１０による通過開始が検知される。次に、Ｓ２において、路側アンテナ１２により問い掛けデータを周期的に出力する。Ｓ３では車両の通信領域１３への進入待ち、即ち車載機８からの応答待ちの状態である。次にＳ４では車載機８よりの応答があった場合で、Ｓ４−１において、車載機８と路側アンテナ１２との間で無線通信により、料金支払い処理を行い、Ｓ４−２において、発進側車両検知センサ１１による車両の通過完了を検知し、Ｓ４−３において車線を通過した車両７は無線通信により正しく料金を支払ったと判定する。又、Ｓ５においては、車載機８よりの応答がない場合で、発進側車両検知センサ１１による車両の通過完了を検知すると、Ｓ６において、通過車両は料金を支払ってないと判定する。
【００１０】
図９は車両検知のタイミングチャートであり、（ａ）は車載機搭載車両の場合、（ｂ）は車載機非搭載車両の場合の例である。（ａ）においては、通過開始検知時点Ｔ１より通過完了検知時点Ｔ２の間に路側アンテナ・車載機間通信処理２１が行なわれ、無線通信による支払い処理２２が発生しているので通過完了検知時点でこの車両については正しく料金支払いが行われたことがわかる。
【００１１】
図９（ｂ）においては、通過開始検知時点Ｔ１より通過完了検知時点Ｔ２の間に路側アンテナ・車載機間通信処理２１が存在せず、無線通信による支払い処理が発生していないので通過完了検知時点でこの車両については正しく料金支払いが行われていないことがわかる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、無線通信を利用した通行料金収受システムを構築しようとする場合、車両１台毎に無線通信にて正しく通行料金を支払ったか否かの判定が必要となる。上記に示したように図７の例では車両が１台毎に車線に進入し、出ていく場合には、１台毎の通過車両について無線通信による支払い処理が行われたか否かの判定を行うことができる。しかし、車線内に車両が複数台滞留し渋滞しているような場合、本構成では、１台毎の通過車両について無線通信による支払い処理が行われたか否かの判定を行うことができない。
【００１３】
このような例を図１０により説明する。図１０は車線内に２台の車両即ち車載機を搭載していない車両Ａと車載機８を搭載した車両Ｂが接近して走行している場合を表している。図では簡単のため路側アンテナを省略してある。このような場合、車両Ａは通信を行わないが、車両Ｂは車載機８が通信領域１３に入った時点で通信が行われる。
【００１４】
しかし、図９の例と同様にタイミングチャートを考えてみると、図１１のようになり、通信が行われた車両が車両Ａなのか、車両Ｂなのか区別がつかない。即ち、図１１では２台の車両それぞれの進入、通過完了の検知は可能であるが、無線通信による支払い処理２２が発生した時点が車両Ａ，Ｂの双方が進入した時点であるので、各々の車両の通過完了時にいずれの車両が車載機非搭載車両であるのか、判別がつかないことになる。
【００１５】
本発明はこのように、車線に複数台の車両が接近し、渋滞走行している場合でも車両１台毎に無線通信による料金支払いが正しく行われたか否かの判定を可能とする車両判別システムを提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明では、車両検知センサと路側アンテナとの通信可能領域との位置関係を所定の距離範囲内になるように配置し、判別部にて車両検知センサで検知した信号およびアンテナ制御部からの車載機と路側アンテナとの通信結果に基づいて正しく通信が行われたか否かを判定する構成とする。
【００１７】
即ち、本発明は、（１）車両に搭載された車載機と通信を行うための車線に設置された路側アンテナと、同路側アンテナと前記車載機との通信可能領域の前縁部からの距離が所定の範囲内に入るように配置され、車線を走行する前記車両の特定位置での通過を検知する車両検知センサと、前記路側アンテナと前記車載機との前記通信可能領域での通信を制御するアンテナ制御部と、前記車両検知センサの検知信号および前記アンテナ制御部よりの車載機との通信結果データを受信することにより、通過する前記車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行う判別部とを具備してなり、車両検知センサ位置を０としたときの前記車両検知センサと前記路側アンテナとの間の通信可能領域の前縁位置ａ１と後縁位置ａ２とを、−０．３ｍ＜ａ１＜０．６ｍ、ａ１＋１．０ｍ＜ａ２、の条件を満たすように設定し、前記判別部は前記アンテナ制御部を制御し、前記車両検知センサの車両通過開始時点より車両通過完了時点までに通信が行われたか否かの判定を行うことにより、当該通過車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行うことを特徴とする車両判別システムを提供する。
更に、（２）車両に搭載された車載機と通信を行うための車線に設置された路側アンテナと、同路側アンテナと前記車載機との通信可能領域の前縁部からの距離が所定の範囲内に入るように配置され、車線を走行する前記車両の特定位置での通過を検知する車両検知センサと、前記路側アンテナと前記車載機との前記通信可能領域での通信を制御するアンテナ制御部と、前記車両検知センサの検知信号および前記アンテナ制御部よりの車載機との通信結果データを受信することにより、通過する前記車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行う判別部とを具備してなり、車両検知センサ位置を０としたときの前記車両検知センサと前記路側アンテナとの間の通信可能領域の前縁位置ａ１と後縁位置ａ２とを、−０．３ｍ＜ａ１＜０．６ｍ、ａ１＋１．０ｍ＜ａ２、の条件を満たすように設定し、前記判別部は前記アンテナ制御部を制御し、前記車両検知センサの前車の通過完了時点より当該車両の通過完了時点までに通信が行われたか否かの判定を行うことにより、当該通過車両に対し正しく通信が行われたか否かの判別を行うことを特徴とする車両判別システムを提供する。  
【００１８】
【作用】
本発明はこのような手段により、車両検知センサが１台の車両通過を検知するとその信号は判別部に入力し、判別部はアンテナ制御部に指令して路側アンテナと車載機との通信可能領域内で通信を開始し、料金支払に関する通信処理を行う。通信処理の結果はアンテナ制御部より判別部に送られ、通信は終了する。この通信処理は、車両検知センサが車両の通過完了信号を発するまでに終了するので１台の車両が通過中に必ず通信処理が完了し、かつ、後続車両とは通信処理が開始されないので車線に複数台の車両が近接し、渋滞走行している場合でも、判別部は１台が通過完了時にその車両について無線通信による料金支払いが正しく行われたか否かの判定が可能となる。
【００１９】
この作用を図１，図２により更に、詳しく説明する。図１は、車両検知センサと通信領域との関係を示す配置図である。図において、車両検知センサ１と通信領域３を配置し、車載機搭載車両が車両検知センサ通過中に必ず通信が完了するような、車両検知センサに対する通信領域の相対位置を求める。図において、説明を簡略化するために通信領域３は前縁ａ１と後縁ａ２とで形成される長方形としている。図のような配置関係で車両Ａ，Ｂが等速度Ｖ（ｍ／sec ）で車線を通過する場合を考えると、その距離と時間との関係は図２のようになる。
【００２０】
図１，図２に示すように記号をそれぞれ定義すると、車載機搭載車両が車両検知センサ１を通過中に必ず通信が完了し、なおかつ先頭車の通過完了以前に後続車に対し通信が行われないような、車両検知センサ１に対する通信領域３の相対位置ａ１、ａ２を求めればよい。以下条件式を求めると次のようになる。
【００２１】
【数１】
0003664760.tif 000002
【００２２】
（１）式は先頭車の通過完了以降に後続車が通信する条件、また、（２）式は先頭車通信完了が通過完了以前であることより求まる条件である。
【００２３】
ａ２に対する条件は、通信領域内で通信が完了する必要があるから次の（６）式のようになる。
【００２４】
【数２】
0003664760.tif 000003
【００２５】
上記（１）〜（５）式より、ａ１を求めると次の（７）式のようになる。
【００２６】
【数３】
0003664760.tif 000004
【００２７】
従ってすべての対象車両について（６）式および（７）式が成立するようにａ１、ａ２を決定すればよい。
【００２８】
次に、実際の車両および通行状況について考えてみると、まず料金所車線における車速は最大６０km／ｈ、通信処理時間は最大６０msとすると；（ｔ０・ｖ）の最大値＝１．０ｍとなる。また、車間の最小値を０．３ｍ、Ｌ−ｍの最小値は対象車両を軽自動車とし、車載機をフロントダッシュボードの位置に設置すると；（Ｌ−ｍ）の最小値＝１．６ｍ以上と考えてよい。また、ｍ２は車両の先端に車載機が設置されていると考え０とすると、（６）式、（７）式より、車両検知センサ位置を０としたときの通信領域の前縁位置座標ａ１、後縁位置座標ａ２は、次の（８）式となり、具体的配置が可能となる。
【００２９】
【数４】
0003664760.tif 000005
【００３０】
上記のように（８）式の条件を満たすよう通信領域を設定することにより、軽自動車以上を対象とすると、ある車両が車載機搭載車両である場合、当該車両が車両検知センサを通過完了するまでに、通信処理が完了し、また当該車両が車両検知センサを通過完了するまでに、後続車に対し通信が行われることはない。
【００３１】
またこのように設定を行うことにより各車両の車両検知センサの通過完了時点の間に通信があったかなかったかを検知することにより、通過完了した車両について通信が行われたか否か、また通信が行われた場合、その通信結果を知ることができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。図３は本発明の一実施例に係る車両判別システムの配置図である。図において、１は車線２０を挟んで対向するように設置された１または複数の光センサ等からなる車両検知センサであり、通過車両の通過開始、通過完了を検知し、５の判別部へ通知する。２は路側アンテナであり、３の通信領域を構成し、車両７に搭載された車載機８と通信する機能を持つ。３は通信領域であり、路側アンテナ２と車載機８とが通信可能な領域である。
【００３３】
４は路側アンテナ制御部であり、判別部５からの指令により、以下のような動作となる。
【００３４】
（１）判別部５からの指令により、車載機８と通信を行うための周期的問い掛けデータの送信の開始、終了を行う。
【００３５】
（２）上記周期的問い掛けデータに対し、車載機８が応答した場合、車載機８に対し、料金支払いのための通信処理を実行する。
【００３６】
（３）車載機８との通信処理が完了した場合、その結果を判別部５に通知する。
【００３７】
判別部５は車両検知センサ１の信号を受信し、アンテナ制御部４に対し指令を出し、またアンテナ制御部４よりの通信結果を受信することにより、車両通過完了時に当該車両に対し、無線通信による料金支払いの通信処理が正しく行なわれたか否かを判定する判別部であり、その判定は後述する図４に示すフローに示すように行なわれる。６は判別部５が出力する判定結果信号であり、この信号は別途機器に対し、車両の通過および当該車両について料金支払い処理が行われたか否か、およびその結果を通知する。７は車線を通過する車両、８は車両７に搭載された車載機であり、通信領域３内で路側アンテナ２よりの問い掛けデータを受信した場合、路側アンテナ２に応答を返し、２との間で通信を行うことにより、料金の支払い処理を行う。
【００３８】
本実施例においては、路側アンテナ２による通信領域３の前縁と車両検知センサ１と接するようにしてａ１＝０，ａ２＝２．０ｍとして前述の（８）式の条件を満足するような配置としたものである。
【００３９】
図４は判別部５の処理フローであり、その概要を説明する。Ｓ１における車両の通過開始待ちからＳ２で車両検知センサ１より通過開始信号を受信する。Ｓ３において、路側アンテナ制御部４に対して通信開始を指令する。Ｓ４において、車両の通信完了は通過完了待ちとし、Ｓ５では通信完了後の結果を受信し、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８を経由して車両通過完了信号を車両検知センサ１より受信する。Ｓ９で正常、異常の判断をし、正常であれば、料金支払が行なわれたと判定し、Ｓ１１で判定結果正常と出力する。他方、Ｓ９で異常となると、Ｓ１２において、支払いが異常であったと判定し、Ｓ１３において異常の判定結果を出力する。
【００４０】
又、Ｓ１４で車両検知センサ１からの通過完了信号を受信すると、Ｓ１５において、路側アンテナ制御部４に対し、通信停止指令を出力し、Ｓ１６において通信なしの判定結果を出力する。
【００４１】
判定部５はこのような処理により、路側アンテナ制御部４を制御して料金支払が車両の通過中に正常に行なわれたかどうかを判定し、その結果を判定結果信号６として出力するものである。
【００４２】
図５は本実施例における通信の判別タイミングチャートである。本実施例では図３に示す配置のように通信領域の前縁を車両検知センサ位置においた例を示している。図において、Ｔａ等はこの間に通信処理が行われた場合、車両Ａに対する通信処理であると判別し、この間に通信処理が行われなかった場合、車両Ａに対する通信処理はなかったと判別する期間を表す。
【００４３】
図６も本実施例のもう１つの判別タイミングチャートで、一般的にはこのようなタイミングで車両の通過を判別するものである。本実施例の配置は図示省略するが、通信領域３が車両検知センサ１の位置よりも車両進入方向側に入り込んだ配置関係となり（８）式を満足する他の条件の例である。図において、Ｔａ等はこの間に通信処理が行われた場合、車両Ａに対する通信処理であると判別し、この間に通信処理が行われなかった場合、車両Ａに対する通信処理はなかったと判別する期間を表す。
【００４４】
本実施例ではこのように車線に車両が接近して渋滞している場合でも車両１台毎に通信領域３内で車載機８と路側アンテナ２との間で無線通信を行い、料金が正しく支払われたか否かの判定を判別部５にて行うので有料道路における車両判別システムが正確なものとなるものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上、具体的に説明したように、本発明においては、車両検知センサと路側アンテナとの通信可能領域との位置関係を所定の距離範囲内になるように配置し、判別部にて車両検知センサで検知した信号およびアンテナ制御部からの車載機との通信結果に基づいて正しい通信が行われたか否かを判定する構成としたので、車線に複数台の車両が近接して渋滞走行している場合においても車両検知センサ通過完了時にその１台の車両についてのみ無線通信処理による料金支払が完了するようになり、かつ、後続車の通信処理が開始されず、料金支払の判定が確実にできるようになる。そのために通行料金収受システムの車両判別システムの信頼性が著しく向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両判別システムに係る車両検知センサと通信領域の配置図である。
【図２】本発明の車両判別システムに係る車両通過時の距離と時間の関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る車両判別システムの構成を示す配置図である。
【図４】本発明の一実施例に係る車両判別システムにおける判別部の処理フローチャートである。
【図５】本発明の一実施例に係る車両判別システムのタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施例に係り、他の配置関係での車両判別システムのタイミングチャートである。
【図７】従来の一般的な車両判別システムの概略配置図である。
【図８】従来の車両判別システムの制御フローチャートである。
【図９】従来の車両判別システムのタイミングチャートで、（ａ）は車載機搭載車両の場合、（ｂ）は車載機非搭載車両の場合を示す。
【図１０】従来の車両判別システムでの車両渋滞時の配置図である。
【図１１】従来の２台の車両が接近走行時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１          車両検知センサ
２          路側アンテナ
３          通信領域
４          アンテナ制御部
５          判別部
６          判定結果信号
７          車両
８          車載機
【図１】
0003664760.tif 000006
【図２】
0003664760.tif 000007
【図３】
0003664760.tif 000008
【図４】
0003664760.tif 000009
【図５】
0003664760.tif 000010
【図６】
0003664760.tif 000011
【図７】
0003664760.tif 000012
【図８】
0003664760.tif 000013
【図９】
0003664760.tif 000014
【図１０】
0003664760.tif 000015
【図１１】
0003664760.tif 000016