(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車走行路中に埋設され、通過する車両の車輪を検知する車輪検知器において、
１本の断面Ｉ形の長尺状ビームの高さ方向中間に所定間隔を開けて薄肉で円形状の少なくとも２つの起歪部を形成し、
前記２つの起歪部に挟まれた部分に対応する前記長尺状ビームの上端面を平坦面として輪重導入部を形成し、
前記長尺状ビームの底面のうち、前記２つの起歪部より外側に対応する部分を下方に突出させて輪重支持部を形成し、
前記輪重支持部に据付用貫通孔を形成し、
前記各起歪部の両面側に剪断ひずみを検出し得るようにひずみゲージを添着し、
前記輪重導入部の幅方向の一方から他方にまたは他方から一方に輪重が載荷されるときの前記ひずみゲージの抵抗変化に基づき、車輪および車輪の通過方向を検知し得るように構成したことを特徴とする車輪検出器。
【請求項２】
自動車走行路中に埋設され、通過する車両の車輪を検知する車輪検知器において、
自動車の両端を同時に載せ得る長さを有する１本の断面Ｉ形の長尺状ビームの高さ方向中間で且つ長さ方向の両端寄りの部位に各１個所、中央寄りの部位に近接させて２個所にそれぞれ円形状をなす薄肉の起歪部を形成し、
前記両端寄りの前記２つの起歪部と中央寄りの起歪部の間に挟まれた部分に対応する前記長尺状ビームの上端面を平面として輪重導入部を形成し、
前記長尺状ビームの底面のうち、前記両端寄りの２つの前記起歪部よりそれぞれ外側に対応する部分および前記中央寄りの２つの前記起歪部に挟まれる部分に下方に突出する輪重支持部を形成し、
前記輪重支持部に据付用貫通孔を形成し、
前記各起歪部の両面側に剪断ひずみを検出し得るようにひずみゲージを添着し、
前記輪重導入部の幅方向の一方から他方に、または他方から一方に輪重が載荷されるときの前記ひずみゲージの抵抗変化に基づき車輪および車輪の通過方向を検知し得るように構成したことを特徴とする車輪検出器。
【請求項３】
前記長尺状ビームの前記各起歪部の上方近傍に、前記起歪部に対応する部位から前記荷重支持部に対応する部位にわたる横方向に延びるスリットを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪検出器。
【請求項４】
前記各起歪部に添着されたひずみゲージのうち半数は、前記長尺状ビームの幅方向の一方に偏して輪重が載荷したときと他方に偏して載荷したときとで異なる極性の出力信号が得られるように走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路を形成し、前記ひずみゲージのうち他の半数は、長尺状ビームのいずれの方向に輪重が偏して載荷されても同一の極性の出力信号が得られるように車輪検知用ホイートストンブリッジ回路を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の車輪検知器。
【請求項５】
前記起歪部は、長尺状ビームの下方寄りの部位において、幅方向の両側から座繰り穴を穿設し中心部に薄肉を残すようにして形成することを特徴とする請求項１乃至４に記載の車輪検知器。
【請求項６】
前記長尺状ビームの長さと略同一の長さを有する幅広の底板と、この底板の上に、前記長尺状ビームが嵌入され得る間隔を開けて前記長尺状ビームの高さと略同一の高さの２枚の立枠を立設してなる外枠の前記２枚の立枠内に前記長尺状ビームを嵌入し、前記据付用貫通孔から取付ボルトを挿通し、前記底板に形成された雌ねじに螺合することで、前記長尺状ビームに前記外枠を取付けてなることを特徴とする請求項１乃至５に記載の車輪検知器。
【請求項７】
１本の断面Ｉ形の長尺状ビームの高さ方向中間に所定間隔を開けて薄肉で円形状の少なくとも２つの起歪部を形成し、
前記２つの起歪部に挟まれた部分に対応する前記長尺状ビームの上端面を平坦面として輪重導入部を形成し、
前記長尺状ビームの底面のうち、前記２つの起歪部より外側に対応する部分を下方に突出させて輪重支持部を形成し、
前記輪重支持部に据付用貫通孔を形成し、
前記各起歪部の両面側に剪断ひずみを検出し得るようにひずみゲージを添着し、前記各起歪部に添着されたひずみゲージのうち半数は、前記長尺状ビームの幅方向の一方に偏して輪重が載荷したときと他方に偏して載荷したときとで異なる極性の出力信号が得られるように走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路を形成し、前記ひずみゲージのうち他の半数は、長尺状ビームのいずれの方向に輪重が偏して載荷されても同一の極性の出力信号が得られるように車輪検知用ホイートストンブリッジ回路を形成してなる車輪検知器を用いた車輪検知装置であって、前記車輪検知用ホイートストンブリッジ回路の出力信号が一定の閾値を越えたとき車輪検知信号を生成する車輪検知信号生成手段と、前記車輪検知信号生成手段から車輪検知信号を受けたときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から負の出力信号が生じているとき後退検知信号を出力し、前記車輪検知信号生成手段から車輪検知信号を受けたときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から正の出力信号が生じた後、輪重検知用ホイートストンブリッジ回路の出力信号が一定の閾値以下となったときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から正の出力信号が生じているとき後退検知信号を生成する後退検知信号生成手段とから構成したことを特徴とする車輪検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車走行路中に埋設され、通過する車両の車輪の車輪および通過方向を判別し得る車輪検知器および車輪検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、高速道路の通行料金を車両の停止を伴うことなく自動的に収受するノンストップ自動料金収受システム（「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」。略してこれを「ＥＴＣシステム」と称している）が採用され始めている。このノンストップ自動料金収受システムは、料金所にアンテナを設置し、車載器との間で電波を使って情報をやり取りして料金を徴収するシステムであり、このシステムにおいて通行車両の料金の算定を適正に行うに際し、車軸数（車輪数に相当）の検知が必要となる。
また、走行速度違反の取締りにおいて車両（車輪）の通過時点を検出する場合も、道路上に埋設して使用される車輪検知器が必要となる。
このような車輪を検出する手段としてテープスイッチやケーブルスイッチが存在する。
また、輪重量測定装置において荷重変換器を備えた載荷板上に正確に車輪を位置付けるのに、車輪位置を検出する手段が必要となり、この場合にもテープスイッチやケーブルスイッチを用いることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、テープスイッチやケーブルスイッチは、耐久性に乏しく、高速で走行する車両の車輪検知には限界があり、その上、精度上の問題がある。
また、上記テープスイッチやケーブルスイッチだけでは車両の走行方向、特に車輪が後退する場合、その方向を検知することができない。走行方向を判別するには２本のテープスイッチ等のセンサが必要となり、定間隔を維持して道路上に設置することが困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、第１に、車輪の一方向のみならず、反対方向から車輪が通過（後退）してもそれを正確に検知でき、第２に、高速で走行する車輪の通過を確実に検知でき、第３に、耐久性に優れ、第４に、設置工事を容易に行い得る車輪検知器および車輪検知装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、上記した目的を達成するために、自動車走行路中に埋設され、通過する車両の車輪を検知する車輪検知器において、
１本の断面Ｉ形の長尺状ビームの高さ方向中間に所定間隔を開けて薄肉で円形状の少なくとも２つの起歪部を形成し、
前記２つの起歪部に挟まれた部分に対応する前記長尺状ビームの上端面を平坦面として輪重導入部を形成し、
前記長尺状ビームの底面のうち、前記２つの起歪部より外側に対応する部分を下方に突出させて輪重支持部を形成し、
前記輪重支持部に据付用貫通孔を形成し、
前記各起歪部の両面側に剪断ひずみを検出し得るようにひずみゲージを添着し、
前記輪重導入部の幅方向の一方から他方にまたは他方から一方に輪重が載荷されるときの前記ひずみゲージの抵抗変化に基づき、車輪および車輪の通過方向を検知し得るように構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
また、請求項２に記載した発明は、自動車走行路中に埋設され、通過する車両の車輪を検知する車輪検知器において、
自動車の両端を同時に載せ得る長さを有する１本の断面Ｉ形の長尺状ビームの高さ方向中間で且つ長さ方向の両端寄りの部位に各１個所、中央寄りの部位に近接させて２個所にそれぞれ円形状をなす薄肉の起歪部を形成し、
前記両端寄りの前記２つの起歪部と中央寄りの起歪部の間に挟まれた部分に対応する前記長尺状ビームの上端面を平面として輪重導入部を形成し、
前記長尺状ビームの底面のうち、前記両端寄りの２つの前記起歪部よりそれぞれ外側に対応する部分および前記中央寄りの２つの前記起歪部に挟まれる部分に下方に突出する輪重支持部を形成し、前記輪重支持部に据付用貫通孔を形成し、
前記各起歪部の両面側に剪断ひずみを添着し、
前記輪重導入部の幅方向の一方から他方に、または他方から一方に輪重が載荷されるときの前記ひずみゲージの抵抗変化に基づき車輪および車輪の通過方向を検知し得るように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項３に記載した発明は、前記長尺状ビームの前記各起歪部の上方近傍に前記起歪部に対応する部位から前記荷重支持部に対応する部位にわたる横方向に延びるスリットを形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項４に記載した発明は、前記各起歪部に添着されたひずみゲージのうち半数で、前記長尺状ビームの幅方向の一方に偏して輪重が載荷したときと他方に偏して載荷したときとで異なる極性の出力信号が得られるように走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路を形成し、前記ひずみゲージのうち他の半数で、長尺状ビームのいずれの方向に輪重が偏して載荷されても同一の極性の出力信号が得られるように車輪検出用ホイートストンブリッジ回路を形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項５に記載した発明は、長尺状ビームの下方寄りの部位において、幅方向の両側から座繰り穴を穿設し中心部に薄肉を残すようにして起歪部を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項６に記載した発明は、前記長尺状ビームの長さと略同一の長さを有する幅広の底板と、この底板の上に、前記長尺状ビームが嵌入され得る間隔を開けて前記長尺状ビームの高さと略同一の高さの２枚の立枠を立設してなる外枠の前記２枚の立枠内に前記長尺状ビームを嵌入し、前記据付用貫通孔から取付ボルトを挿通し、前記底板に形成された雌ねじに螺合することで、前記長尺状ビームに前記外枠を取付けてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項７に記載した発明は、１本の断面Ｉ形の長尺状ビームの高さ方向中間に所定間隔を開けて薄肉で円形状の少なくとも２つの起歪部を形成し、
前記２つの起歪部に挟まれた部分に対応する前記長尺状ビームの上端面を平坦面として輪重導入部を形成し、
前記長尺状ビームの底面のうち、前記２つの起歪部より外側に対応する部分を下方に突出させて輪重支持部を形成し、
前記輪重支持部に据付用貫通孔を形成し、
前記各起歪部の両面側に剪断ひずみを検出し得るようにひずみゲージを添着し、前記各起歪部に添着されたひずみゲージのうち半数は、前記長尺状ビームの幅方向の一方に偏して輪重が載荷したときと他方に偏して載荷したときとで異なる極性の出力信号が得られるように走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路を形成し、前記ひずみゲージのうち他の半数は、長尺状ビームのいずれの方向に輪重が偏して載荷されても同一の極性の出力信号が得られるように車輪検知用ホイートストンブリッジ回路を形成してなる車輪検知器を用いた車輪検知装置であって、前記車輪検知用ホイートストンブリッジ回路の出力信号が一定の閾値を越えたとき車輪検知信号を生成する車輪検知信号生成手段と、前記車輪検知信号生成手段から車輪検知信号を受けたときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から負の出力信号が生じているとき後退検知信号を出力すると共に、前記車輪検知信号生成手段から車輪検知信号を受けたときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から正の出力信号が生じた後、輪重検知用ホイートストンブリッジ回路の出力信号が一定の閾値以下となったときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から正の出力信号が生じているとき後退検知信号を生成する後退検知信号生成手段とから構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
自動車走行路中に走行方向に対し直交するように埋設される１本の断面Ｉ型の長尺状ビームは、高さ方向中間に所定間隔を開けて薄肉で円形状の少なくとも２つの起歪部が形成され、その起歪部に挟まれた部分に対応する長尺状ビームの上端面が輪重導入部とされ、２つの起歪部より外側に対応する長尺状ビームの底面部分を下方に突出させた輪重支持部が形成されているので、輪重導入部上に車両の車輪が転動しながら載る（載荷される）と、この輪重は、起歪部を介して輪重支持部に伝達されるが、輪重支持部は、車両走行路中の基礎（または外枠）で支持されているので、輪重支持部には輪重に対抗する反力が生じる。
そのため、起歪部には剪断力が印加されることになり、その起歪部に生じる剪断歪を、ひずみゲージによって電気信号に変換する。
上記ひずみゲージを適宜組み合わせてホイートストンブリッジを形成することにより、車輪の検知および車輪の通過方向を検知することができる。
即ち、より具体的には、前記各起歪部に添着されたひずみゲージのうち半数は、前記長尺状ビームの幅方向の一方に偏して輪重が載荷したときと他方に偏して載荷したときで異なる極性の出力信号が得られるように走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路を形成し、前記ひずみゲージのうち他の半数は、長尺状ビームのいずれの方向に輪重が偏して載荷されても同一の極性の出力信号が得られるように車輪検知用ホイートストンブリッジ回路を形成することにより、車輪が輪重導入部に載る方向を判定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車輪検知器を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の一つの実施の形態に係る車輪検知器の構成を示している。
このうち、図１は、車輪検知器の全体の外観構成を示す斜視図、図２は、図１の車輪検知器の起歪部および据付用貫通孔の部分を拡大して示す斜視図、図３は、本発明の作用を説明するために車輪検知器を模式的に示す斜視図である。
図１〜図３において、１は、車輪検知器であり、その主体は、種々の機能を付与させた断面Ｉ形状の長尺状ビーム２からなる。
【００１３】
この長尺状ビーム２の高さ方向中間で且つ長さ方向（図１、図２において左右方向）の両端寄りの部位に起歪部３ａ，３ｄが形成され、さらに中央寄りの部位に起歪部３ｂ，３ｃが形成されている。
この起歪部３ａ〜３ｄ（図には現れないが後面側にも起歪部３ｅ〜３ｈがあるものとする。以下、これらを総称して単に「起歪部３」と総称することがある）は、図２に詳しく示すように、断面Ｉ形ビームの上板部２ａと底板部２ｃを連設する鉛直板部２ｂから底板部２ｃにかけて、長尺状ビーム２の幅方向（図２において前後方向）の両側から円形状の座繰り穴を一定深さまで穿設し、幅方向の中心からそれぞれ一定の寸法の薄肉を残すようにして形成する。
これらの起歪部３ａと３ｂの間および起歪部３ｃと３ｄとの間に挟まれた領域に対応する長尺状ビーム２の上端面の部分は、平坦面に形成され、車輪が載る予定の部分である輪重導入部４ａおよび４ｂ（総称して「４」ということがある。）である。
【００１４】
一方、これら起歪部３ａと長尺状ビーム２の一端部（図１においては左端部）との間、起歪部３ｄと長尺状ビーム２の他端部（図１においては右端部）との間、起歪部３ｂと３ｃとの間に、それぞれ対応する長尺状ビーム２の底面部は、他の底面より下方に突出（換言すれば厚肉化）させて輪重支持部５ａ，５ｃ，５ｂが形成してある。
これら３カ所の輪重支持部５ａ，５ｂ，５ｃの中間部には、鉛直方向に据付用貫通孔６ａ，６ｂ，６ｃが穿設してある。
これら据付用貫通孔６ａ〜６ｃは、天板部２ａにおいては据付ボルト（図示せず）の頭部が緩く貫通する大径孔を形成し、鉛直板部２ｂおよび底板部２ｃにかけては据付ボルトの頭部は挿入できず、首下部のみが挿通される小径孔を形成してある。
【００１５】
また、起歪部３ａと長尺状ビーム２の一端との間、起歪部３ｂと３ｃとの間、起歪部３ｄと長尺状ビーム２の他端との間、の各上方、即ち、鉛直板部２ｂの上部に、横方向に延びるスリット７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ形成してある。
このスリット７ａ，７ｂ，７ｃは、輪重導入部４ａ，４ｂを含む長尺状ビーム２の上端面のどこに車輪が載っても、起歪部３ａと３ｂの間、および起歪部３ｃと３ｄの間に輪重が伝達されるようにするためで、換言すれば、これらスリット７ａ，７ｂ，７ｃは、上板部２ａのどの位置に車輪が載った場合でも、その輪重が輪重支持部５ａ，５ｂ，５ｃに直接伝達されないようにするために形成したものである。
各起歪部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（および図面には示していないが反対側の起歪部３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ）の剪断ひずみを検出し得るように、つまり鉛直方向に対して時計回り方向に＋４５°、反時計回り方向に−４５°に受感軸が向くように剪断ひずみ検出型のひずみゲージを、それぞれの起歪部３ａ〜３ｈに接着、蒸着、スパッタリング等の手段により添着する。
ひずみゲージの添着位置およびホイートストンブリッジ回路への配列（結線）方法については、後述する。
【００１６】
次に、上述した構成よりなる車輪検出器１を自動車走行路に埋設するために用いる外枠１０について、図１を用いて説明する。
図１においては、外枠１０は、車輪検知器１と略同一の長さを有し、幅広の底板１１と、この底板１１の上に車輪検知器１が嵌入され得る間隔を開けて長尺状ビーム２の高さと略同一の高さの２枚の立枠１２，１３を立設して構成してある。
この外枠１０の底板１１には、上記輪重検出器１に穿設した据付用貫通孔６ａ，６ｂ，６ｃに対応させた位置に据付用ボルトの雄ねじと螺合する雌ねじ１４をそれぞれ形成してある。
このような構成よりなる外枠１０の立枠１２と１３とで形成されるスペースに、車輪検知器１と底板部２ｃが外枠１０の底板１１に当接するように嵌入させ、且つ、据付用貫通孔６ａ〜６ｃと雌ねじ１４の中心をそれぞれ合致させた状態で、図示省略の据付用ボルトを長尺状ビーム２の据付用貫通孔６ａ〜６ｃ側から挿通し、据付用ボルトの雄ねじを外枠１０の雌ねじ１４にそれぞれ螺合させ、据付用ボルトを強く締付けることで車輪検知器１に外枠１０を取付けて一体化する。
【００１７】
このようにして一体化された外枠１０付きの車輪検知器１は、図４に示すように、自動車走行路１５の走行方向に対し直交する方向に向けて地中に設置する。
自動車走行路１５の中に設置するには、走行路１５に外枠１０が埋設できる充分な大きさの穴を掘り起こし、外枠１０の底板１１が沈み込まないようにコンクリート等で充分強固な地盤を形成し、外枠１０の周囲にはアスファルト、コンクリートなどで隙間ができないように施工する。
このようにして埋設された車輪検知器１および外枠１０の上端面は、図５に示すように、自動車走行路１５の表面と略同一の高さに設置されるので、自動車の車輪１６が車輪検知器１上に載るとき、無用な衝撃はかからない。また、車輪検知器１は、その前後方向（長尺状ビーム２の幅方向）に立枠１２，１３があるので、自動車走行路１５を構成するアスファルトあるいはコンクリートが車輪検知器１側に崩れ込むことが抑止される。
【００１８】
次に、起歪部３へのひずみゲージの添着方法およびひずみゲージの配線方法について説明する。
本実施の形態の場合、起歪部は、長尺状ビーム２の前面側（ここでは車両の進入側という）に、４個所の起歪部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが設けられ、ビーム２の背面側（ここでは、車輪の退出側という。）にも、図には現われないが、図６で（  ）内に示すように、３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈが設けられている。
前面側の起歪部３ａには２枚のひずみゲージＧ１，Ｇ２が、起歪部３ｂにはひずみゲージＧ３，Ｇ４が、起歪部３ｃにはひずみゲージＧ５，Ｇ６が、起歪部３ｄにはひずみゲージＧ７，Ｇ８が、一方、後面側の起歪部３ｅにはひずみゲージＧ９，Ｇ１０が、起歪部３ｆにはひずみゲージＧ１１，Ｇ１２が、起歪部３ｇにはひずみゲージＧ１３，Ｇ１４が、起歪部３ｈにはひずみゲージＧ１５，Ｇ１６が、それぞれ受感軸方向を９０°異ならせて鉛直軸に対して＋４５°および−４５°の方向に向けて、それぞれ添着されている。
【００１９】
このように各起歪部３ａ〜３ｈに添着されたひずみゲージＧ１〜Ｇ１６は、図７および図８に示す結線図に示すように回路接続する。
即ち、図７は、輪重検知用のホイートストンブリッジ回路の構成を示す回路図であり、図８は、走行方向検知用のホイートストンブリッジ回路の構成を示す回路図である。
図６および図７において、垂直方向に軸重が印加された場合に、共に圧縮される前面側と後面側のひずみゲージＧ３とＧ１１、Ｇ７とＧ１５をブリッジの対辺にそれぞれ回路接続し、伸張されるひずみゲージの前面側と後面側のひずみゲージＧ１とＧ９、Ｇ５とＧ１３をそれぞれ上記辺と隣接するブリッジの対辺にそれぞれ回路接続してある。
【００２０】
図７のような回路配置とすることにより、車輪が輪重導入部４ａ、４ｂの進入側、中央部、退出側のいずれに載った場合でも、偏荷重の影響を受けず、図９に示すように、常に＋側の輪重に対応した検知出力が現われる。
一方、図８において、車輪が進入側に偏して載荷された場合に、前面側の圧縮されるひずみゲージＧ２とＧ６、後面側の伸張されるひずみゲージＧ１２とＧ１６をそれぞれブリッジの対辺に分散して接続し、前面側の伸張されるＧ４とＧ８、後面側の圧縮されるひずみゲージＧ１０とＧ１４を、それぞれ上記ブリッジ辺に隣接するブリッジの対辺に分散して接続してある。
この図８のような回路配置とすることにより、車輪が輪重導入部４ａ，４ｂの進入側に偏して載荷されたときは、図１０に示すように、＋側の検出出力が現われ長尺状ビーム２の幅方向の中央部（進入側と退出側の中間位置）においては、検出出力が０となり、車輪がさらに進んで退出側に偏して載荷されたときは、一側の検出出力が現われる。
【００２１】
図１６は、本発明に係る車輪検知器を用いて、車輪検知信号および後退走行検知信号を得る車輪検知装置の概略構成を示すブロック図である。
図１６において、１７は車輪検知用ホイートストンブリッジ回路で、その出力は増幅器１９で増幅されてマルチプレクサ２１に入力される。１８は、走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路であり、その出力は、増幅器２０で増幅されてマルチプレクサ２１に入力される。２つの信号を受けるマルチプレクサ２１は、制御手段２４の制御により増幅器１９および２０から入力信号を受け、これを高速で切換えて、ブリッジ回路１７の出力を車輪検知信号生成手段２２に入力し、次いで、ブリッジ回路１８の出力を後退検知信号生成手段２３に入力する。
【００２２】
尚、図示はしていないが、マルチプレクサ２１の出力は、アナログ信号であるので、Ａ／Ｄ変換器を介在させて、車輪検知信号生成手段２２および後退検知信号生成手段２３にデジタル信号として入力することが望ましい。
車輪検知信号生成手段２２は、図１１に示すように、車輪検知用ホイートストンブリッジ回路１７側の出力側の出力が所定の閾値を越えた時点から一定時間（例えば、１ｍｓ〜１０ｍｓ。この例の場合、１０ｍｓ）後に一定時間（例えば、１０ｍｓ程度）車輪検知信号（パルス）を出力する。この車輪検知信号は、後退検知信号生成手段２３へ入力されると共に、外部機器、例えば、図示しない車輪数計数器等へ供給される。
【００２３】
一方、走行方向検知信号生成手段２３は、制御手段２４の制御信号を受けつつ、車輪検知信号生成手段２２から車輪検知信号を受けた時点で、自らの出力信号が図１１に示すように、正であるときは、後退検知信号は出力しない。
この後退検知信号生成手段２３から後退検知信号を出力するのは、図１２に示すように車両が後退する場合と、図１３に示すように、車両が前進して輪重導入部４ａ，４ｂに載って停止し、その後後退した場合と、図１４に示すように、車両が後退して輪重導入部４ａ，４ｂに載って停止し、その後前進した場合である。
以下に、図１１〜図１４に示す波形図と図１５に示すフローチャートを用いて、本発明の動作について説明をする。
【００２４】
図１５において、図示しないメインスイッチを投入すると、車輪検知および走行方向の検知動作をスタートする。
ステップ２においては、輪重導入部４上に載る車輪の検知波形を計測し、ステップ３においてその輪重値が、所定の閾値を越えたか否かを判定し、閾値を越えたとき、車輪検知信号生成部２２は、ステップＳ４において車輪検知信号を出力する（図１１、図１２、図１３、図１４の各（ａ）図および各（ｃ）図参照）。
このとき、後退検知信号生成手段２３は、増幅器２０、マルチプレクサ２１を介して入力される後退波形を計測し（ステップＳ５）、そのときの値がプラスかマイナスかを判定し（ステップＳ６）、マイナスであれば、ステップＳ７において、後退検知信号を出力する（図１２の（ｄ）図参照）。
【００２５】
ステップＳ８において、車輪検知信号生成手段２２は、再び車輪検知波形を計測し、ステップＳ９において、計測値が閾値を越えていれば、ステップＳ８に戻り、閾値以下になるのを待ち、閾値以下となったら、ステップＳ２に戻り、次の車輪が載るのを待つ。
ステップＳ６において、後退検知波形がマイナス値でなくプラス値であるときは、図１１および図１３の各（ｂ）図に示す波形が出力される場合、即ち、前進（通過）の場合および、前進→停止→後退の場合である。
ステップＳ１０において、車輪検知信号生成手段２２が車輪検知用ホイートストンブリッジ回路１７から得られる車輪検知波形の計測を行い、ステップＳ１１において、輪重波形を閾値とを比較し、閾値を越えているときは、ステップＳ１０に戻り計測を繰り返すが、閾値以下となった時点で信号生成手段２３により後退検知波形を計測して、走行方向検知部ホイートストンブリッジ回路１８の出力波形がプラス値を有しているとき、後退検出信号を出力し、ステップＳ２に戻り次の車輪の到来を待つ。
【００２６】
このような挙動を示すのは、図１３に示す前進→停止→後退のように車輪が移動したときだけである。
このように、車輪の検知信号を得ると共に、後退信号を得ることにより、車輪が車輪検知器上に載ってから、そのまま通過せずに後退したり、後退してきた車両が車輪検知器上で停止した後再び前進したような場合でも誤検出を防止することができる。
即ち、本実施の形態によれば、車輪検知器の本体は、１本の断面Ｉ形の長尺状ビームをなすものであるので幅方向に大幅な小型化が実現され、自動車両走行路中に埋設する際の掘削量（工事費）が少なくて済み、設置コストを大幅に低減化することができる。
この車輪検知器は、幅狭の長尺状ビームを呈するものでありながら、車輪の検知と車輪の後退検知が可能となる。
【００２７】
また、本実施の形態における車輪検知器によれば、弾性を有する金属、例えば特殊鋼を用いて機械加工することにより、耐久性はテープスイッチやケーブルスイッチに比べ、飛躍的に延長され、しかも高速で走行する車両の車輪の通過回数を長期に亘って確実に検出することができる。
尚、本発明は、上述し且つ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、種々に変形して実施することができる。
例えば、車輪検出器１の輪重支持部５ａ，５ｂ，５ｃを、底板部２ｃの下方に突出させるようにして、長尺状ビーム２一体に形成する例を示したが、底板部２ｃの底面を同一面状に形成し、輪重支持部に相当する当板をねじ止め、溶接等の手段により、長尺状ビーム２の底面に固着するようにしてもよい。
また、ひずみゲージＧ１〜Ｇ１６を用いてホイートストンブリッジ回路を形成する場合、図７および図８のように形成する必要はなく、要は、上述したように、車輪検知と後退検知が可能なるように回路配置することは自由である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、請求項１の発明によれば、１本の長尺状ビームを呈する車輪検知器であるから、幅方向の寸法を著しく小型化することができ、それ故、安価に且つ軽量に構成することができ、さらに、車両走行路中に埋設するのに掘削量が少なくて済み、設置コストを大幅に低減化し得るものでありながら、車輪の検知と車輪の後退の検知とが可能な車輪検知器を提供することができる。
また、請求項２の発明によれぱ、自動車の両輪の通過および後退の検知を行うことができ、その上、上記請求項１の発明によりもたらされる効果をも奏し得る車輪検知器を提供することができる。
【００２９】
また、請求項３の発明によれば、長尺状ビームの前記各起歪部の上方近傍に、前記起歪部に対応する部位から前記輪重支持部に対応する部位にわたる横方向に延びるスリットを形成したので、輪重導入部を、スリットの上方に対応する部分まで実質的に拡大することができ、仮に、車輪が輪重導入部から外れて載荷されても輪重は必ず起歪部に剪断ひずみを生じさせるので、その分汎用性を向上させ得る車輪検知器を提供することができる。
また、請求項４の発明によれば、各起歪部に添着されたひずみゲージのうち半数は、前記長尺状ビームの幅方向の一方に偏して輪重が載荷したときと他方に偏して載荷したときとで異なる極性の出力信号が得られるように走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路を形成し、前記ひずみゲージのうち他の半数は、長尺状ビームのいずれの方向に輪重が偏して載荷されても同一の極性の出力信号が得られるように車輪検知用ホイートストンブリッジ回路を形成したから、幅狭の１本の長尺状ビームを呈する車輪検知器で車輪の通過および車輪の後退を容易に且つ正確に検出し得る車輪検知器を提供することができる。
【００３０】
請求項５の発明によれぱ、起歪部を、長尺状ビームの下方寄りの部位において、幅方向の両側から座繰り穴を穿設し中心部に薄肉を残すようにして形成するから、起歪部の形成加工が容易で、輪重等の精度に直接係る起歪部の肉厚を、正確に加工し得る車輪検知器を提供することができる。
また、請求項６の発明によれば、長尺状ビームの長さと略同一の長さを有する幅広の底板と、この底板の上に、前記長尺状ビームが嵌入され得る間隔を開けて前記長尺状ビームの高さと略同一の高さの２枚の立枠を立設してなる外枠の前記２枚の立枠内に前記長尺状ビームを嵌入し、前記据付用貫通孔から取付ボルトを挿通し、前記底板に形成された雌ねじに螺合することで、前記長尺状ビームに前記外枠を取付けてなるから、路面内に埋設した状態において外枠がない場合には、車両走行路を形成するアスファルト、コンクリート、砂利等が輪重検出器側に押し付けられている結果、輪重値に誤差が混入するが、外枠が車輪検知器の側方に位置していることにより、車両の車輪が繰り返し通過しても車輪検知器へ路面の一部が触れたり、崩れかかることも確実に阻止し、常に安定した輪重に基づいたデータを取得し得る車輪検知器を提供することができる。
【００３１】
請求項７の発明によれぱ、車輪検知用ホイートストンブリッジ回路の出力信号が一定の閾値を越えたとき車輪検知信号を生成する車輪検知信号生成手段と、前記車輪検知信号生成手段から車輪検知信号を受けたときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から負の出力信号が生じているとき後退検知信号を出力すると共に、前記車輪検知信号生成手段から車輪検知信号を受けたときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から正の出力信号が生じた後、輪重検知用ホイートストンブリッジ回路の出力信号が一定の閾値以下となったときに前記走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路から正の出力信号が生じているとき後退検知信号を生成する後退検知信号生成手段とから構成したから、単に車輪の通過のみを検知するものにおいては、車輪が普通に通過する場合は各別問題がないが、通過後後退してきて車輪が車輪検知器を通過した場合や、前進してきた車両の車輪が車輪検知器上で停止し、その後、後退した場合や、さらには、後退してきた車両の車輪が車輪検知器上で停止し、その後前進した場合には、通過した車輪の数が、不明となってしまうが、本発明によれば、このような場合、後退検知信号を発するので、車両の車輪の通過を誤りなく検出し得る車輪検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る車輪検知器の全体の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図２の車輪検知器の起歪部およぴ据付用貫通孔の部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の作用を説明するために車輪検知器を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係る車輪検知器を自動車走行路に埋設した状態を示す平面図である。。
【図５】埋設された本発明に係る車輪検知器上に車輪が載る直前の状態を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の一つの実施の形態に係る車輪検知器の各起歪部に添着されたひずみゲージの配設状態を模式的に示す正面図である。
【図７】図６に示すように各起歪部に添着されたひずみゲージの一部を用いて形成した車輪検知用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路図である。
【図８】図６に示すように各起歪部に添着されたひずみゲージの残りを用いて形成した走行方向検知用ホイートストンブリッジ回路の一列を示す回路図である。
【図９】図７に示す車輪検知用のホイートストンブリッジ回路からの検出特性（時間対ひずみ出力）を示すグラフで、自動車が前進してきて車輪検知器に載り、通過していった場合の波形図である。
【図１０】図８に示す走行方向検知用のホイートストンブリッジ回路からの検出出力特性（時間対ひずみ出力）を示すグラフで、自動車が前進してきて車輪検出器に載り、そのまま通過していった場合の波形図である。
【図１１】本発明の一つの形態に係る車輪検知器上に、自動車が前進で進入し通過した場合の波形図を示すもので、このうち、（ａ）図は、車輪検知波形図、（ｂ）図は、後退（走行方向）検知波形図、（ｃ）図は、車輪検知信号波形図、（ｄ）図は、後退検知信号波形図である。
【図１２】図１１と同様の波形図を示すものであるが、自動車の車輪が後退してそのまま通過した場合の各波形図を示す。
【図１３】図１１と同様の波形図を示すものであるが、自動車が前進して車輪が車輪検知器上に至って停止し、その後、後退した場合の各波形図である。
【図１４】図１１と同様の波形図を示すものであるが、自動車が後退して車輪が車輪検知器上に載って停止し、その後、さらに後退した場合の各波形図である。
【図１５】本発明の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態に係る車輪検知器を用いた車輪検知装置の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  車輪検知器
２  長尺状ピーム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  起歪部
４，４ａ，４ｂ  輪重導入部
５ａ，５ｂ，５ｃ  輪重支持部
６ａ，６ｂ，６ｃ  据付用貫通孔
７ａ，７ｂ，７ｃ  スリット
１０  外枠
１１  底板
１２，１３  立枠
１４  雄ねじ
１５  自動車走行路
１６  車輪
１７  車輪検知用ホイートストンブリッジ
１８  走行方向検知用ホイートストンブリッジ
１９，２０  増幅器
２１  マルチプレクサ
２２  車輪検知信号生成手段
２３  後退検知信号生成手段
２４  制御手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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