(57)【要約】交通モニターシステムは、少なくとも１つのセンサステーション(2)と、干渉問合せシステム(9)とを備え、少なくとも１つのセンサステーション(2)は、ハイウェイ(1)に配備された少なくとも１つの光ファイバーセンサ(5)を備える。少なくとも１つの光ファイバーセンサ(5)は、巻型(14)と、巻型に巻かれた光ファイバ(13)と、ケーシング(15)と、ケーシングと巻型の間のコンプライアント材料(16)とを備え、コンプライアント材料がセンサ(5)の感度を減少させるるようになっている。干渉問合せシステム(9)は、少なくとも１つのセンサステーション(2)を通る車両によりかけられる力により、少なくとも１つの光ファイバーセンサに生じた光学的移相に応答することができる。
2004524618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交通モニターシステムにおいて、少なくとも１つのセンサステーションと、干渉問合せシステムとを備え、
前記少なくとも１つのセンサステーションは、ハイウェイに配備された少なくとも１つの光ファイバーセンサを備え、
前記少なくとも１つの光ファイバーセンサは、巻型と、前記巻型に巻かれた光ファイバーと、ケーシングと、前記ケーシングと前記巻型の間に設けられたコンプライアント材料とを備え、前記コンプライアント材料が前記センサの感度を減少させるようになっていて、
前記干渉問合せシステムは、前記少なくとも１つのセンサステーションを通過する車両によりかけられる力により、前記少なくとも１つの光ファイバーセンサに生じた光学的移相に応答することができることを特徴とする干渉問合せシステム。
【請求項２】
前記干渉問合せシステムは、反射干渉問合せシステムを備える請求項１に記載の干渉問合せシステム。
【請求項３】
前記干渉問合せシステムは、パルス反射干渉問合せシステムを備える請求項２に記載の干渉問合せシステム。
【請求項４】
前記光ファイバーセンサは、更に前記光ファイバーに結合した少なくとも１つの半反射要素を備える請求項１乃至３の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項５】
前記半反射要素は、１つのポートが鏡付きの光ファイバーＸカプラー又は、ブラッグ格子である請求項４に記載の干渉問合せシステム。
【請求項６】
前記巻型は、螺旋状溝を組込んだ円筒形バーである請求項１乃至５の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項７】
前記光ファイバーは、前記螺旋形溝と協働するように巻かれている請求項６に記載の干渉問合せシステム。
【請求項８】
前記コンプライアンス材料は、グリース、樹脂、又はプラスチックのうちの１つである請求項１乃至７の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項９】
複数のセンサステーションを備え、隣接するセンサステーションは、光ファイバーの長さにより接続される請求項１乃至８の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１０】
前記隣接するセンサステーションを接続する前記光ファイバーの長さは、100ｍから5000ｍの間である請求項９に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１１】
各センサステーションは、複数の光ファイバーセンサを備える請求項１乃至１０の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１２】
各センサステーションは、前記ハイウェイのレーン毎に少なくとも１つの光ファイバーセンサを備える請求項１乃至１１の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１３】
各センサステーションは、前記ハイウェイのレーン毎に、分かった距離だけ相互に分離した少なくとも２つの光ファイバーセンサを備える請求項１１または１２に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１４】
前記分かった距離は、0.5ｍから５ｍまでの間である請求項１３に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１５】
各センサは、最長の寸法が、実質的に前記ハイウェイの面にあり、前記ハイウェイの交通の流れの方向に実質的に垂直になるように配備される請求項１乃至１４の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１６】
各センサの最長の寸法は、前記ハイウェイの前記レーンの幅に実質的に等しい請求項１乃至１５の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１７】
各センサは、ハイウェイの下に配備される請求項１乃至１６の何れか１項に記載の干渉問合せシステム。
【請求項１８】
交通をモニターする方法において、
ハイウェイ上に複数のセンサステーションを設け、
各センサステーションに複数の光ファイバーセンサを配備し、
各光ファイバーセンサは、巻型と、巻型に巻かれた光ファイバーと、ケーシングと、前記ケーシングと前記巻型の間のコンプライアント材料とを備え、前記コンプライアント材料がセンサの感度を減少させるようになっていて、
各ファイバーセンサを干渉問合せシステムにインターフェースし、時分割多重を用いて、前記干渉問合せシステムが各光ファイバーセンサの出力をほぼ同時にモニターできるようにし、
各光ファイバーセンサの出力を使用して、各センサステーションを通過する交通に関するデータを導き出すステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
波長分割多重を用いて、前記問合せシステムがモニターできる光ファイバーセンサの数を増加させる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
更に空間分割多重を用い、前記問合せシステムがモニターできる光ファイバーセンサの数を増加増加させる請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記導き出されたデータは、車両の速度に関係する請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記導き出されたデータは、車両の重量に関係する請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記導き出されたデータは、交通量に関係する請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記導き出されたデータは、軸の分離に関係する請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記導き出されたデータは、車両の分類に関係する請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサの多重化アレイを組込んだ道路交通モニタシステムと、このようなシステムで使用する光ファイバーセンサと、このようなシステムを使用する交通モニタの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路の特定の区分の道路交通に関する情報を収集するのには、幾つかの理由がある。１つの理由は、道路交通の有効な管理であり、速度と交通量に関する情報は有用である。事故または道路の閉鎖に対応して、代替のルートを計画することができ、速度制限を変えることにより混雑を緩和しようとすることができる。
【０００３】
多くの新しい道路は、擦り減り交換するように設計された犠牲トップ層を有する。道路の修理と道路建設に伴う重大なコストと、このような作業による混乱のため、修理は必要なときのみ行われる。犠牲層の交換は、不必要なコストをかけないように早すぎないようにし、また道路の下の構造に重大な損傷を起さないように遅すぎないようにしなければならない。それゆえ、特定の道路区分上の交通量を正確に求めることが必要である。
【０００４】
交通情報が必要な他の理由は、規則と法律の施行である。重量物車両（HGVs）の最大許容重量に関する規則がある。これは、安全に関する関心により、荷物を積みすぎた車両が道路構造に損傷を与えるのを減少させる。動的車両重量測定により、このような規則を守ることを助ける。
【０００５】
車両速度に関する簡単な情報を使用して、速度をモニターし速度制限を守らせることができる。
【０００６】
道路の特定の区分を使用する車両の種類に関する情報を収集する要求もある。これは、HGVs等の不適切な車両が、田舎の道路を使用するのを防止するため、また将来の道路建設計画を立てるためである。車両の種類の分類は、動的車両重量と、車軸計数で行うことができる。
【０００７】
速度、重量、交通量と種類は、全て有効な道路交通管理プログラムを助けるために使用することができる。この情報を得るのに使用されている幾つかの方法があるが、これらは問題もある。
【０００８】
道路の多くの区分は、ビデオカメラにより監視されている。これらのカメラからの画像は、中央に送られて解析され、車両速度と種類と交通量に関する情報を与える。しかし、画像が複雑なので、受信したデータの解析をいつも信頼性を持って自動化できるわけではなく、そのため視覚的に検討しなければならない。この方法では解析できる画像数に制限がある。更に、収集した画像の品質は、天候条件により影響を受ける。霧または雨は、カメラの視界を覆い、背の高い車両もそうである。また、風によりカメラが振動する。多くの国で、カメラシステムは、法で規制された代理店により動作され、収集された情報を交通管理を行う代理店が利用できるようにするには、さらに複雑さが増す。また、ビデオ画像からは車両の重量を求めることはできない。交通モニタのためのビデオカメラシステムの委託コストも高い。
【０００９】
新しい道路の大多数と、現存する道路の多くは、誘導センサを備える。これらは、道路表面の下に置かれたワイヤループである。車両がセンサの上を通過すると、車両の金属部分、即ちエンジンとシャシーが、同調した回路の周波数を変化させる。ループは回路の一体の部分である。この信号変化を検出して解析し、通過する車両の長さの尺度を与えることができる。２つのループを相互に近接して置くことによっても、車両の速度を求めることができる。誘導ループセンサにより収集されたデータの品質は、いつも高いとは限らず、また多くの現代の車両は金属部品少なくなってきているという傾向がある。このため信号変化が小さくなり、解析が困難になる。誘導センサは、安価であるが大きく、特に現存する道路に設置することは、大きな混乱を生じる。それに伴うコストもかかる。交通管理の誘導ループを使用することの大きな欠点は、複合化しにくいことである。各々のセンササイトは、それ自身の収集システムと、電源と、データ通信ユニットとを必要とする。そのため、センサ全体のコストが非常に高くなり、大部分の誘導ループが接続されないことになり、そのためデータを収集することができない。更に、誘導ループは車両を計数し、対で配備されれば車両速度を求めることができるが、動的車両重量を測定することはできない。従って、車両の分類を行うことはできない。
【００１０】
車両の重量特にHGVsの重量を求めるのには、２つの方法が普通使用される。車両重量は、重量ブリッジにより測定することができる。これは非常に正確であるが、車両がハイウェイを離れ測定が行われる特定の場所へ行かなければならない。別の方法は、車両の重量を通過中に測定しようとするものである。通常、圧電ケーブルを道路の表面の下に置き、圧電ケーブルが通過する車両の重量に比例する信号を発生する。この方法は便利であるが、重量ブリッジより正確ではない。誘導ループセンサとは、圧電センサは複合化しにくいので、各々が同じようなデータ収集システムと、電源と、データ通信ユニットとを必要とする。圧電センサは、誘導ループセンサより高価であり、頑強ではない。
【００１１】
道路の特定の区分上の交通に関する最大量の情報を得るため、圧電センサは、誘導ループセンサと共に配備される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
光ファイバー干渉センサを使用して、圧力を検知することができる。光ファイバーの長さに外圧がかけられると、ファイバーは変形する。変形によりファイバーの光路長が変り、ファイバーに沿って通過する光の位相の変化として検出される。位相の非常に小さい変化も解析できるので、光ファイバーセンサは、かけられた圧力に非常に敏感である。このようなセンサは、干渉センサとして述べられる。光ファイバーセンサは、このように好感度なので、例えば、音響ハイドロホンに使用することができ、10-4Ｐａに相当する強度の音波を日常的に検出できる。しかし、このような好感度のため問題も生じる。
光ファイバー干渉センサは、低感度を要求される用途に使用するには理想的ではない。例えば、高バックグラウンドのノイズの環境で全体の圧力差を検出する場合である。しかし、光ファイバーセンサは、局所的なエレクトロニクスに頼ることなく複合化できるという利点がある。干渉センサは又、分配したセンサに形成することができ、長さをハイウェイの幅にわたるのに十分にすることが出来る。これは、例えばポイントセンサとして作用するブラッグ格子センサと対照的である。
【００１３】
本発明の第１の態様では、交通モニターシステムは、少なくとも１つのセンサステーションと、干渉問合せシステムとを備え、少なくとも１つのセンサステーションは、ハイウェイに配備された少なくとも１つの光ファイバーセンサを備える。少なくとも１つの光ファイバーセンサは、巻型と、巻型に巻かれた光ファイバーと、ケーシングと、ケーシングと巻型の間に設けられたコンプライアント材料とを備え、コンプライアント材料がセンサの感度を減少させるるようになっている。干渉問合せシステムは、少なくとも１つのセンサステーションを通過する車両によりかけられる力により、少なくとも１つの光ファイバーセンサに生じた光学的移相に応答することができる。
【００１４】
これにより、簡単で低コストで頑強で高度に複合化できるセンサを用いた低コストの信頼性ある交通モニターシステムを与える。遠隔問合せ可能であり、そのため局所的なエレクトロニクスも、局所的な電力も必要ない。
【００１５】
好ましくは、干渉問合せシステムは、反射干渉問合せシステムを備え、より好ましくは、干渉問合せシステムは、パルス反射干渉問合せシステムを備える。
反射干渉と特に、パルス反射干渉により、非常に効率的な複合化ができる。
【００１６】
好ましくは、光ファイバーセンサは、更に少なくとも１つの光ファイバーに結合した少なくとも１つの半反射要素を備える。単一の分離したセンサでは、半反射要素は、センサの何れかの端部で使用される。しかし、通常は、多数のセンサが、直列に接続されるので、各々のセンサは、１つの半反射要素のみが必要である。この場合、各々の半反射要素は、１つのセンサに対して第１の半反射要素として作用し、その前のセンサに対して第２の半反射要素として作用する。この例外は、直列のセンサ列の最後のセンサであり、これには別の終端の半反射要素を必要とする。
【００１７】
好ましくは、半反射要素は、１つのポートが鏡付きの光ファイバーＸカプラー又は、ブラッグ格子のうちの１つである。
好ましくは、巻型は、螺旋状溝を組込んだ円筒形バーであり、光ファイバーは螺旋形溝と協働するように巻かれている。
こうすると、巻型上に光ファイバーが均一に巻けるので、製造が容易である。
【００１８】
センサの感度が更に減少するように、バーの材料特性を選択することができる。
好ましくは、コンプライアンス材料は、グリース、樹脂、又はプラスチックのうちの１つである。
【００１９】
コンプライアンス材料の機械的特性は、センサの必要な感度を与えるように調整することができる。従来の光ファイバーセンサでは高感度が良かったが、本発明のセンサは、かけられた力の大部分を有効の吸収するコンプライアント材料を選択することにより、わざと感度を下げている。このことは、グリースのような高コンプライアント材料を備えるセンサを使用して、現在の光ファイバーセンサで可能なより、大きな力と圧力を検出できることを意味する。
【００２０】
好ましくは、システムは、複数のセンサステーションを備え、隣接するステーションは、光ファイバーの長さにより接続される。
【００２１】
隣接するセンサステーションを接続する光ファイバーの長さは、隣接するセンサステーションの間の光路長を定義する。通常、結合する光ファイバーは伸ばされ、隣接するセンサステーションの間の光路長は、実質的に物理的な分離距離に等しい。しかし、接続する光ファイバーは、完全に伸ばされる必要はない。その場合、隣接するセンサステーション間の物理的分離は、隣接するセンサステーションを接続するのに使用した光ファイバーの長さまでの任意の距離である。
便宜的には、隣接するセンサステーションを接続する光ファイバーの長さは、100ｍから5000ｍの間である。
【００２２】
好ましくは、各々のセンサステーションは、ハイウェイのレーン毎に少なくとも１つの光ファイバーセンサを備える。
最も好ましくは、各々のセンサステーションは、ハイウェイのレーン毎に、分かった距離だけ相互に分離した少なくとも２つの光ファイバーセンサを備える。
【００２３】
好適には、分かった距離は、0.5ｍから５ｍまでの間である。分かった距離は、光ファイバーセンサの物理的分離を表し、各センサ間の光ファイバーの光路長ではない。
【００２４】
こうすると、単一レーンの道路から複数レーンの高速道路まで任意の種類のハイウェイ上の交通をモニターするのに使用することができる交通モニターシステムができる。センサステーションは、ハイウェイの全長にわたって所々に設置しても、交通モニターが必須の区分、例えば分かっている混雑する場所または事故の起こる危険箇所のみに設置しても良い。
【００２５】
ハイウェイの各レーンが少なくとも１つの光ファイバーセンサを有することは、ある交通情報が、交通が流れているハイウェイの場所に関係なく、ある交通情報を収集できることを意味する。単一のレーンのハイウェイ用の最も簡単なシステムは、２つのセンサを有し、１つがそれぞれ交通の各方向用である。こうすると、車両の重量、交通量、車軸計数に関する情報を与えるが、車両の速度の測定値は得られない。しかし、車両速度は、ハイウェイのレーン毎に分かっている短い距離だけ分離した２つのセンサを配置することにより求めることができる。ハイウェイのレーン毎に２つより多いセンサを配置することが好ましい。例えば、相互に近接して配置した３つのセンサは、車両の加速度を測定値を与える。このような測定は、道路のジャンクション、ロータリー、又は信号で使用される。
【００２６】
好ましくは、各センサは、最長の寸法が、実質的にハイウェイの面にあり、ハイウェイの交通の流れの方向に実質的に垂直になるように配備される。
好ましくは、各センサの最長の寸法は、ハイウェイのレーンの幅に実質的に等しい。
【００２７】
こうすると、ハイウェイの任意の部分上の任意の車両の通行が、記録されるようにできる。
英国では、ハイウェイのレーンは、小道路の約2.5ｍから高速道路の約3.7ｍまでの範囲である。世界の他の地域では、異なるレーン幅の道路システムを有するかもしれない。
【００２８】
好ましくは、各センサは、ハイウェイの下に配備される。
現存する道路に配備するのは、道路に各センサを収容するため、薄いチャンネル即ち溝を切り込む。次に、溝を埋め、道路の表面を再度良好にする。明らかに、新しい道路の場合は、センサは道路の建設中に、道路の構造内に簡単に組込むことができる。
【００２９】
センサをハイウェイ内に埋め込むのでなくその表面に張り付けるように配備することはできるが、好ましくない。システムを特定の位置で短期間使用して移動するのであれば、表面に張り付けるのは有用である。明らかに、この例では、用いるセンサは、保護する必要が有るか、または上を直接通過する車両の大きな力に耐えることができるだけ強度がなければならない。
【００３０】
本発明の第２の態様では、交通をモニターする方法は、ハイウェイ上に複数のセンサステーションを設け、各センサステーションに複数の光ファイバーセンサを配備する。各光ファイバーセンサは、巻型と、巻型に巻かれた光ファイバーと、ケーシングと、ケーシングと巻型の間に設けられたコンプライアント材料とを備え、コンプライアント材料がセンサの感度を減少させるようになっている。各ファイバーセンサを干渉問合せシステムにインターフェースし、時分割多重を用いて、干渉問合せシステムが各光ファイバーセンサの出力をほぼ同時にモニターする。各光ファイバーセンサの出力を使用して、各センサステーションを通過する交通に関するデータを導き出す。
【００３１】
好ましくは、この方法は、さらに波長分割多重を用いて、干渉問合せシステムがモニターできる光ファイバーセンサの数が増加するようにする。
好ましくは、この方法は、さらに空間分割多重を用い、干渉問合せシステムがモニターできる光ファイバーセンサの数が増加するようにする。
【００３２】
好ましくは、導き出されたデータは、車両の速度、車両の重量、交通量、車軸の分離、車両の分類のうち少なくとも１つに関係する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に本発明を図面を参照して記述する。
図１は、２レーンのハイウェイ1に置かれた交通モニターシステムの一部を示す。２つのセンサステーション2が、光ファイバー3の長さにより接続される。図１と２において、光ファイバー3は伸ばされ、従って、距離4で示されるセンサステーションの物理的分離は、光ファイバー3の光路長にほぼ等しい。光ファイバー3は、完全に伸ばす必要はない。完全に伸ばすと、センサステーションの物理的分離、距離4は、光ファイバー3の光路長より短くなるかもしれない。図２に、５つのセンサステーション2があるよりより長い部分を示す。
【００３４】
各センサステーション2は、相互に直列に接続された４つの光ファイバーセンサ5を備え、光ファイバー6により光ファイバー3に接続される。各センサステーション2では、センサ5は、ハイウェイのレーン毎に距離7だけ分離した２つのセンサがあるようにハイウェイ1に配備される。矢印8は、ハイウェイの各レーンの移動方向を示す。各センサは、最長の寸法が、交通の流れ8の方向に垂直になるように、またハイウェイのレーン幅にほぼ等しくなるように配置される。これは、あるセンサステーション2を通過する車両は、移動方向によらず、またハイウェイのレーン上の位置によらず、少なくとも1つの光ファイバーセンサ5から応答を引出すことを保証する。各センサステーション内のセンサ7の物理的分離を知っていると、車両の速度を求めることができる。全てのセンサステーションは、光ファイバー3により干渉問合せシステム9に接続される。
【００３５】
図３において、単一のセンサステーション2が、多レーンハイウェイ10たとえば高速道路の交通モニタシステムの一部として示される。この場合、１２のセンサ5が配備され、ハイウェイの６つのレーン11の内任意のセンサステーションを通過する車両が、移動方向8によらず、またレーン11の選択によらず、応答を引出すことを保証する。
【００３６】
図４、５に示すセンサ12の例は、円筒形ポリウレタンバー14の周りに巻かれ、ケーシング15内のU形チャンネル内に置かれた光ファイバー13を備える。この例では、光ファイバー13は、長さ２０ｍ、二重コーティング、高開口数のファイバーで、外径170μｍ（ファイバーコアSM1500−6.4/80）であるが、他の長さと仕様の光ファイバーも同様に使用することができる。ポリウレタンバー14は、長さ３ｍで、表面に深さ１ｍｍの螺旋形溝が機械加工されている。光ファイバー13は、この溝と協働して巻かれる。このため、バーの長さに沿って光ファイバーを均等に巻くのが簡単になる。明らかに、バーの寸法を変えて、所望の用途に適切なサイズのセンサを与えることができる。バー14を作るのに使用する材料の機械特性は、センサの性能に影響を与える場合がある。ポリウレタンの代替としては、鉄鋼、他の金属、パースペクス等の他のプラスチックがある。ファイバー13の一端部に、半反射要素50が結合される。もし、センサを孤立して使用するなら、又は一連のセンサの終端部のセンサであるなら、センサの他端部に別の半反射要素が結合される。
【００３７】
大きな力と圧力を検出するのに好適なように、センサの感度を減少させるため、バー14とケーシング15の中間にコンプライアント材料16が設けられる。この材料は、センサにかかる任意の外力の大部分を吸収することができる。製造中、ケーシング15に部分的にコンプライアント材料16を充填し、次に上にバー14と光ファイバー13を配置するのが好都合である。次に、バーを更にコンプライアント材料で覆う。図５に示すように、こうするとバーがコンプライアント材料で完全に囲まれる。センサを保護するため、光キャップ17を設けることもできる。コンプライアント材料16がグリースのように柔らかい材料の場合は、こうすることは有用である。コンプライアント材料がエポキシのように硬化するものであれば、キャップ17を省略しても良い。
【００３８】
この例のケーシング15は、一辺が２３ｍｍの正方形断面の固形のアルミニウムバーでできている。巻型と光ファイバーを収容するように、バーに「Ｕ」溝を機械加工する。ケーシングは、バー14より少し長いと好都合である。
【００３９】
図５ａにおいて、３つのセンサ12,12'、12"が直列に接続されている。センサ12と12'は、それぞれ光ファイバー13に結合した１つの半反射要素50と50'を有する。使用中、センサ12は半反射要素50と50'の両方を用いる。同様に、センサ12'は、半反射要素50'と50"により画定される。センサ12"は終端センサであり、ファイバーに結合した２つの半反射要素50'と50"を有する。
【００４０】
図６は、干渉問合せシステムの例を示す。図６の構成は、反射時分割多重構成に基づき、追加の波長と空間分割多重を組込んでいる。ｎの分布したフィードバック（ＤＦＢ）半導体レーザ18が、稠密波長分割マルチプレクサ（ＤＷＤＭ）19を使用して結合され、次に干渉計20へ行く。干渉計20は、２つの音響光学変調器（ＡＯＭ）を備える。これは、ブラッグセル21と遅延コイル22として知られている。少し周波数の異なるパルスが、ブラッグセル21を駆動し、回折した光パルスもまたこの周波数差を有するようにする。干渉計20からの出力は、２つの分離した問合せパルスの形である。これらは、エルビウムドープしたファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）23により増幅され、次に、第２のＤＷＤＭ25によりｎの異なるファイバー24に分離される。各々のファイバー24は、１×Ｎのカプラー26に続く。各々のカプラー26は、Ｎのファイバー27に入力を分割する。図６において、各々のカプラー26は、４つの出力ファイバー27を有する、即ちＮ＝４である。必要により、Ｎはこれより大きくても小さくても良い。全ての１×Ｎのカプラー26のＮ値は同じである必要はない。各ファイバー27は、センサで、センサの組で、又はセンサ28の多数の組で終わる。図６の構成により問合わせることのできるそれぞれのセンサの数は、大きくても良い。典型的なシステムは、ｎ＝８、Ｎ＝４であり、８つのセンサの５組が、各出力ファイバー27に接続される。これは、1280のそれぞれのセンサを問合わせるシステムを与える。センサの最大数は、光出力の予算により制限されるが、数千またはそれ以上になる。
【００４１】
センサ28からの戻り光は、戻りファイバー30経由でそれぞれの光受信器29へ行く。光受信器は、別の分極ダイバーシチ受信機を組込むことができ、これは、分極フェーディングにより起こる低周波数信号変動の問題を解決するため使用される。これは、反射型の時分割構成に共通の問題である。電気信号は、光受信機からコンピュータ31へ行き、このコンピュータは、アナログ−デジタル変換器32と、デジタルマルチプレクサ33と、デジタル復調器34と、タイミングカード35とを有する。コンピュータでデジタル処理された後、信号は、表示用又は記憶用にフォーマットしたデータとして引出され、又はデジタル−アナログ変換器（図示せず）により電気信号に戻される。
【００４２】
図６の構成がうまくいくかどうかは、主に光信号の正確なタイミングによる。これは、各センサ間、センサの組内の各センサ間、センサの各組間で、特定の長さのセンサを使用することにより達成される。図７に、配置の例を示す。ここに、センサの５つの組36の各々は８つのそれぞれのセンサ37を備え、センサの５つの組36は、距離１ｋｍだけ離れている。各センサ37は、合計50ｍの光ファイバを備え、そのため各組36は400ｍの光路長を有する。
【００４３】
一見したところ、センサの組を正確に分かった測定した間隔例えば１ｋｍごとに、配備することが必要に見えるかもしれない。遅延コイルを使用して、センサの組を近接して配備する場合、そうではない。センサの組を設定した距離内に配備できなければ、400ｍコイルのファイバーで出来たダミーセンサの組を使用することが出来、センサの次の組を車道上に配備すれば良い。問合せパルスのタイミングを変えることにより、必要により例えば500ｍ、１ｋｍ、５ｋｍと色々の間隔の組を使用することが出来る。
【００４４】
図７で画定した特定のファイバー長さを使用することにより、光信号のタイミングを画定することが出来る。図８にこれを示す。センサの各組について、約41ｋＨｚのサンプリング速度が可能であることを示す。高いダイナミックレンジを維持しながら、各センサにおいて、測定の帯域幅が数ｋＨｚになる。この結果、各センサにおいて、数ｋＨｚの測定バンド幅で高いダイナミックレンジが得られる。
【００４５】
センサへのパルス列は、一連のパルス対からなり、パルスは少し周波数が異なる。各センサの各端部は、半反射器である。パルス間のパルスの分離は、これらの半反射器の間のファイバーを通る光の２方向通過時間であるようになっている。これらの半反射器がパルス対を反射するとき、第２のパルスの反射は、ファイバーに沿った次の半反射器からの第１のパルスの反射と時間的に重なる。センサアレイから反射されるパルス列は、一連のパルスからなり、その各々が、２つの光学周波数の間で異なる周波数のキャリヤ信号を有する。フォトダイオードにおける検出プロセスは、一連の時分割多重（ＴＤＭ）ヘテロダインパルスになり、その各々が、アレイ内の特定のセンサに対応する。圧力信号がセンサに突き当ると、そのセンサに対応して、反射したパルスにキャリヤ信号の位相変調を生じる。
【００４６】
図７と８の機構を実行するためには、正確なタイミングパルスを発生する必要があり、また合理的の高性能の多重化と復調プロセスが必要である。アナログ−デジタル変換器を備えデジタル信号処理を行えるコンピュータを使用することにより、デジタル領域内で全ての必要な処理を行うことが出来る。こうすると、従来のアナログアプローチと比較して、帯域幅とダイナミックレンジが改善される。
【００４７】
図９と１０は、ハイウェイの下にセンサがどのように配備されるかの１例を示す。ハイウェイ39の表面に、ディスク型カッターを使用してスロット即ち溝38が切られる。溝は、通常はセンサより少し長く、引出し用の光ファイバー41を収容するチャンネルとして使用する細い部分40を有する。図９は、センサの一端部にある引出し用の溝のみを示すが、明らかに、センサの他端部には同様の溝が切られ、2つのセンサが結合できるようになっている。スタンドオフブロック42が溝の底部に沿って間隔をおいて、好ましくは0.5ｍごとに置かれている。次に、センサ43がスタンドオフブロック42の上に配備される。スタンドオフブロックにより、センサが溝の底部と直接接触しないようにし、センサを振動から隔離する。いったんセンサが置かれると、ポッティング樹脂44を溝に注ぎ、センサは完全にカプセルに包まれる。スタンドオフブロックにより、ポッティング樹脂がセンサの下へ流れる。好ましくは、図１０ｄに示すように、溝はポッティング樹脂で少し溢れる。樹脂の表面をハイウェイの表面と同一面になるように研削した後、センサは使用できる。
【００４８】
実施例１
図４に示す種類の単一のセンサが、図９、１０に示すようにハイウェイの配備された。図１１ａは、車が３つの異なる速度で移動したときのセンサの応答を示す。曲線45,46,47はそれぞれ15ｍｐｈ、30ｍｐｈ、55ｍｐｈを示す。各曲線は、車の２つの車軸に対応する２つのピークを有する。ピークの間の距離は、車軸の分離を表し、車軸の重量は、各ピークと車両速度で限定される積分領域の関数として導き出すことが出来る。この例では、車両の速度は分かっているので、車両の重量を導き出すことが出来る。前述したように、通過する車両の速度を測定するには、距離の分かった少なくとも２つのセンサが必要である。
【００４９】
実施例２
図１１ｂは、上の実施例１に使用したセンサの上を連接式車両が通ったとき集められたデータを示す。データ曲線48,49は、それぞれ荷物を積んだ車両と、荷物を積まない車両を表す。各曲線は、車両の４つの車軸に対応する４つのピークを有する。車軸の重量は、車両の速度とピークで限定される領域から導き出すことが出来る。しかし、この例では、車両の速度は荷物を積んだ試験と荷物を積まない試験で同じなので、ピークにより限定される領域の間の数値の差は、車両の重量差を直接表す指示値を与える。この重量差が、車両が運搬する重量と同等である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による２レーンのハイウェイに置かれた交通モニターシステムの一部の例を示す。
【図２】本発明による交通モニターシステムの長い部分の例を示す。
【図３】本発明による６レーンのハイウェイに置かれた交通モニターシステムに好適な単一のセンサステーションを示す。
【図４】本発明による道路交通モニターシステムに好適な光ファイバーセンサの斜視図である。
【図５】図４のセンサのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５ａ】直列に接続された３つのセンサの概略図である。
【図６】本発明による交通モニターシステムに好適な干渉問合せシステムの概略図である。
【図７】図６のシステムにより問合せされる１組のセンサグループの空間的配置を示す図である。
【図８】図７のセンサグループの組の光信号のタイミングの導出を示す図である。
【図９】ハイウェイの表面の下に配備された図４に示す種類のセンサの斜視図である。
【図１０ａ】センサが、ハイウェイの表面の下に配備された様子を示す図である。
【図１０ｂ】センサが、ハイウェイの表面の下に配備された様子を示す図である。
【図１０ｃ】センサが、ハイウェイの表面の下に配備された様子を示す図である。
【図１０ｄ】センサが、ハイウェイの表面の下に配備された様子を示す図である。
【図１０ｅ】センサが、ハイウェイの表面の下に配備された様子を示す図である。
【図１１ａ】図４に示す種類のセンサの上を通過する車から記録された信号を示す図である。
【図１１ｂ】図４に示す種類のセンサの上を通過するHGVから記録された信号を示す図である。
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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