(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の監視領域全域に質問信号を送信するように設置された質問器、前記監視領域の道路面上に所定の間隔で規則性をもって埋設された複数の応答器、及び前記質問器の送受信を制御すると共に通行異常を判定する制御装置とから構成された通行異常検知装置であって、
前記質問器は予め割り当てられた質問器識別番号を含む質問信号を送信する手段及び前記応答器からの応答信号を受信する手段を具備しており、
前記応答器は前記質問信号を受信してこれを識別する手段、それぞれに割り当てられた応答器識別番号を前記質問信号に付加して応答信号を生成する手段及び前記応答信号を前記質問器に送信する手段を具備しており、更に、
前記制御装置は、前記応答器からの応答信号を前記質問器が受信した場合には前記応答器を特定しその埋設地点に異常がないと判定し、前記応答器からの応答信号を前記質問器が受信できなかった場合には前記応答器の埋設地点に異常が発生したと判定するものであることを特徴とする通行異常検知装置。
【請求項２】
前記道路は前記応答器が所定間隔で複数列配置された踏切道であり、前記踏切道を通過する車両が前記応答器から前記質問器への応答信号を遮断・再開するパターンを前記制御装置が判断し、前記踏切道で立ち往生した車両等の存在地点を検知することを特徴とする請求項１の通行異常検地装置。
【請求項３】
前記道路は前記応答器が所定間隔で複数列配置された自動車道であり、前記自動車道を通過する車両が前記応答器から前記質問器への応答信号を遮断・再開するパターンを前記制御装置が制限速度情報と比較し、制限速度を超えた異常走行車両を検知することを特徴とする請求項１の通行異常検地装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、踏切内の障害物を自動的に検知して自動的に踏切支障警報装置を動作させる踏切障害物検知装置や、高速道路における交通渋滞や車両のスピード違反を検知する道路車両検知装置などに用いられる通行異常検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の踏切障害物検知装置としては、赤外線やレーザーなどの光線を用いた光電式とループコイルを用いたループコイル式がある。光電式踏切障害物検知装置は複数の投光器と複数の受光器、及び制御装置とで構成されもので、前記投光器と受光器によって踏切道上に形成された光線網の光線を自動車などの障害物が一定時間にわたって遮断したときに前記制御装置は踏切道に障害物が存在すると判定し、障害物検知信号を発生するものである。この従来装置は長年にわたって広く実施されているものであるが、光は雨や雪によって誤動作するという危険性を有し、また、光線網を形成するために投光器と受光器を１対１に対応させなければならないことと、踏切道においては投光器と受光器を設置できる場所が限られることから監視領域全部をカバーするように光線網を効率よく形成することが困難であり、更に、多数の投光器と受光器を必要とするので装置の価格が高いという問題を有する。
【０００３】
ループコイル式踏切障害物検知装置は、踏切道の地面下に埋設したループコイル、このループコイルに高周波電流を供給する電源、及び制御装置とで構成されもので、自動車などの障害物が踏切道を通過するときに発生する前記ループコイルのインダクタンス変化を検知し、これが基準値を超えたときに前記制御装置は踏切道に障害物が存在すると判定し、障害物検知信号を発生するものである。この従来装置も、長年にわたって広く実施されているものであるが、ループコイルのインダクタンス変化は温度の影響を受けやすいので、急激な気温変化が生じた場合には誤動作するという危険性を有し、また、自動車が移動しないで長時間にわたって踏切道に停止している場合には、ループコイルの高周波電流の変化がなくなるので、インダクタンスの変化が生じなくなり、停止中の自動車の存在、即ち障害物の存在を検出できないという問題を有する。
【０００４】
従来の道路車両検知装置としては、ループコイル式と、超音波式がある。ループコイル式道路車両検知装置は、上述のループコイル式踏切障害物検知装置と基本的には同様の構成であるので、これが抱えている門合いも同じである。超音波式道路車両検知装置は、路面の上方数ｍの位置に超音波送受信器を設け、２０ｋＨｚ程度の超音波パルスを吸う１０ｍｓの周期で下方に照射し、超音波送受信器が受信した車両による反射波と路面による反射波の２種類の受信信号を利用して道路車両検出を行うものである。超音波式道路車両検知装置は、ループコイル式よりも据え付け工事が簡単であるが、検知精度が低いことに加えて、積雪の場合には検知ができないという問題を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は、気温の変化や雪や雨等の気象条件の影響を受けない通行異常検知装置を提供することである。解決しようとする他の課題は、踏切道に設置された場合には長時間の障害物の存在も検知でき、また道路に設置された場合には速度違反を正確に判定できる通行異常検知装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、本発明に係る通行異常検知装置を、道路の監視領域全域に質問信号を送信するように設置された質問器、前記監視領域の道路面上に所定の間隔で埋設された複数の応答器、及び前記質問器の送受信を制御すると共に前記応答器からの応答信号に基づいて通行異常を判定する制御装置とで構成し、前記質問器には予め割り当てられた質問器識別番号を含む質問信号を送信する手段及び前記応答器からの応答信号を受信する手段とを具備させ、且つ前記各応答器には前記質問信号を受信してこれを識別する手段、それぞれに予め割り当てられた応答器識別番号を前記質問信号に付加して応答信号を生成する手段及びこの応答信号を前記質問器に送信する手段とを具備させた。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明装置の一実施例の構成を示す図である。道路の監視領域全域に質問信号を送信するように設置された質問器Ａは、質問器識別番号を含む質問信号を送信する送信部１と、応答信号を受信する受信部２とからなる。質問器Ａから送信される質問信号と応答器Ｂから応答される応答信号は、例えば６４ビットのデジタル信号である。
【０００８】
応答器Ｂは、第１応答器Ｂ１から第ｎ応答器Ｂｎまでの所定間隔で配置されたｎ個の応答器からなる。これらの応答器は同一構成であって、それぞれ受信部３、識別部４、応答器識別番号記憶部５、合成部６及び送信部７からなる。
【０００９】
質問器Ａの送受信を制御するとともに質問器Ａが応答器Ｂから受信した応答信号に基づいて通行異常を判定する制御装置Ｃは、ＣＰＵ８、ＲＯＭ９、ＲＡＭ１０、入出力インターフェースＩ／Ｆ１１、バス１２、設定器１３及び表示器１４からなる。ＲＡＭ１０は、質問器識別番号記憶部、応答器識別番号記憶部、受信レベル基準値記憶部、制限速度記憶部等を含む。これらの記憶部に格納される情報は、設定器３６によって入力される。  制御装置ＣはＩ／Ｆ１１を介して質問器Ａに接続されている。また、制御装置ＣはＩ／Ｆ１１を介して上位装置にも接続され、これらの上位装置に通行異常情報を提供する。
【００１０】
監視領域内に車両が存在していない場合、図１の通行異常検知装置は以下の通り作動する。先ず、質問器Ａは第１応答器Ｂ１に対して第１質問器識別番号ＩＤ１１を含む第１質問信号（ＩＤ１１＋検査符号）を送信する。第１応答器Ｂ１は質問器Ａからの第１質問信号（ＩＤ１１＋検査符号）を受信して復号し、質問器識別番号ＩＤ１１を識別する。第１応答器Ｂ１は、識別できた場合、質問器識別番号ＩＤ１１に自応答器に割り当てられた応答器識別番号ＩＤ２１を付加して合成した第１応答信号（ＩＤ１１＋検査符号＋ＩＤ２１＋検査符号）を生成し、これを質問器Ａに返信する。質問器Ａは第１応答器Ｂ１からの応答信号を受信すると受信レベル検出を行い、受信レベル基準値に達している場合には応答信号を制御装置Ｃに出力する。この第１応答信号（ＩＤ１１＋検査符号＋ＩＤ２１＋検査符号）は制御装置Ｃにおいて、質問器Ａから送信された第１質問信号（ＩＤ１１＋検査符号）と照合される。照合の結果、応答信号は質問器Ａが送信した質問信号に対応したものであることが判明すると、この応答信号に含まれている応答器識別番号ＩＤ２１が抽出され、これによって第１応答器Ｂ１が埋設されている地点には車両が存在しないと判定する。
【００１１】
続いて、質問器Ａは第２応答器Ｂ２に対して第２質問器識別番号ＩＤ１２を含む第２質問信号（ＩＤ１２＋検査符号）を送信する。第２応答器Ｂ２は質問器Ａからの第２質問信号（ＩＤ１２＋検査符号）を受信して復号し、質問器識別番号ＩＤ１２を識別する。第２応答器Ｂ２は、識別できた場合、質問器識別番号ＩＤ１２に自応答器に割り当てられた応答器識別番号ＩＤ２２を付加して合成した第２応答信号（ＩＤ１２＋検査符号＋ＩＤ２２＋検査符号）を生成し、これを質問器Ａに返信する。質問器Ａは第２応答器Ｂ２からの応答信号を受信すると受信レベル検出を行い、受信レベル基準値に達している場合には応答信号を制御装置Ｃに出力する。この第２応答信号（ＩＤ１２＋検査符号＋ＩＤ２２＋検査符号）は制御装置Ｃにおいて、質問器Ａから送信された第２質問信号（ＩＤ１２＋検査符号）と照合される。照合の結果、応答信号は質問器Ａが送信した質問信号に対応したものであることが判明すると、この応答信号に含まれている応答器識別番号ＩＤ２２が抽出され、これによって第２応答器Ｂ２が埋設されている地点には車両が存在しないと判定する。
【００１２】
以下、質問器Ａは第３応答器Ｂ３〜第ｎ応答器Ｂｎに、第３質問信号（ＩＤ１３＋検査符号）〜第ｎ質問信号（ＩＤ１ｎ＋検査符号）を順に送信する。第３応答器Ｂ３〜第ｎ応答器Ｂｎは質問器Ａに、第１応答信号（ＩＤ１３＋検査符号＋ＩＤ２３＋検査符号）〜第ｎ応答信号（ＩＤ１ｎ＋検査符号＋ＩＤ２ｎ＋検査符号）を順に返信する。制御装置Ｃは質問器Ａが受信したこれらの応答信号に基づいて、照合と応答器識別番号ＩＤ２３〜ＩＤ２ｎを順に抽出し、これによって第３応答器Ｂ３〜第ｎ応答器Ｂｎが埋設されているそれぞれの地点には車両が存在しないと判定する。
【００１３】
次に監視領域内に車両が存在している場合、図１の通行異常検知装置は以下の通りに作動する。質問器Ａは第１応答器Ｂ１〜第ｎ応答器Ｂｎに対して第１質問信号〜第ｎ質問信号を順に送信する。監視領域内に車両が存在しなければ、第１応答器Ｂ１〜第ｎ応答器Ｂｎから質問器Ａに対して第１応答信号〜第ｎ応答信号の順に返信がなされる。ところが車両が第ｎ応答器Ｂｎの埋設地点に存在すれば、第ｎ応答器Ｂｎは質問器Ａからの第ｎ質問信号を受信できず、第ｎ応答信号を返信できない。すると、それまで行われていた第ｎ応答信号の受信が遮断される。制御装置Ｃは第ｎ応答信号の受信が遮断された時刻を認識し、この時刻から第ｎ応答器の埋設地点に車両が存在していると判定する。車両が第ｎ応答器Ｂｎの埋設地点を通過すると、質問器Ａに対する第ｎ応答信号の受信が再開される。制御装置Ｃは第ｎ応答信号の受信が再開された時刻を認識し、この時刻から第ｎ応答器の埋設地点に車両が存在していないと判定する。
【００１４】
複数の応答信号が受信されなかった場合も、制御装置Ｃは受信されなかった応答信号を認識して対応する応答器をそれぞれ識別し、そして識別された応答器の埋設地点に車両が存在すると判定する。本発明においては、道路の監視領域全域にわたって、多数の応答器が規則性をもって道路面上に埋設されており、且つ応答信号はどの地点に埋設された応答器からのものであるかが識別できるので、車両が存在する地点が正確に特定できる。また、応答信号の受信の順番と応答信号の受信遮断の情報から、車両の移動方向も判定できる。更に、応答信号の受信なしの情報、即ち応答信号の遮断の時刻及び遮断した応答信号に対応する応答器の識別の情報から、車両の移動方向、車両の移動速度も判定できる。
【００１５】
図２は、鉄道の踏切道に設置して踏切障害物検知器として用いた本発明の一実施例である。図２において、９個の応答器Ｂ１〜Ｂ９は踏切道Ｄの道路面上に所定の間隔で３列３行に整列して埋設されている。質問器Ａは踏切道Ｄの監視領域の外で、応答器Ｂ１〜Ｂ９の全てに質問信号を送信するのに適した場所に設置されている。質問器Ａの送受信を制御するとともに、前記応答器Ｂ１〜Ｂ９からの応答信号に基づいて通行異常を判定する制御装置Ｃは、ここでは図示が省略されている。
【００１６】
質問器Ａは第１応答器Ｂ１〜第９応答器Ｂ９に対して第１質問信号〜第９質問信号を順に送信する。踏切道Ｄの監視領域内に車両が存在しなければ、第１応答器Ｂ１〜第９応答器Ｂ９から質問器Ａに対して第１応答信号〜第９応答信号の順に返信がなされる。ところが車両が踏切道Ｄの監視領域内に入ってくれば、その車両が存在している地点に埋設されている応答器と質問器との間の送受信に遮断される。例えば、第１応答器Ｂ１の埋設地点に存在すれば、第１応答器Ｂ１は質問器Ａからの第１質問信号を受信できず、第１応答信号を返信できない。すると、それまで行われていた第１応答信号の受信が遮断される。制御装置Ｃは第１応答信号の受信が遮断された時刻を認識し、この時刻から第１応答器の埋設地点に車両が存在していると判定する。続いて車両が第１応答器Ｂ１の埋設地点を通過して、第２応答器Ｂ２の埋設地点に移動すれば、質問器Ａに対する第２応答信号の受信が遮断され、第１応答信号の受信が再開される。制御装置Ｃは第１応答信号の受信が再開された時刻を認識し、この時刻から第１応答器の埋設地点に車両が存在してないと判定し、更に第２応答信号の遮断の時刻を認識し、この時刻から第２応答器Ｂ２の埋設地点に車両が存在していると判定する。このようにして、本発明装置は、通行中の車両は勿論のこと、踏切道に立ち往生している車両、即ち障害物が監視領域のどの地点に存在するかを正確に検知する。
【００１７】
次に、図２の踏切障害物検知装置が発生する信号の処理について更に具体的に説明する。前記踏切障害物検知装置は、上位装置の踏切制御装置から列車在線情報と踏切への列車接近情報が提供されるようになっており、障害物検知信号は列車在線情報を入力し、列車接近情報を検知条件として出力する。上述の如く、質問器Ａと第１応答器Ｂ１〜第９応答器Ｂ９は順番に送受信を行っているので、踏切の監視領域内を自動車が通過すると、送受信の遮断と再開が時間と共に変化する。１台の自動車が通過した場合、２台又はそれ以上が通過した場合のそれぞれに、質問器と応答器間の送受信の遮断と再開のシーケンスのパターン、即ち正常な踏切通過シーケンスのパターンが形成される。
【００１８】
もし、これと異なる異常な踏切通過パターン、例えば送受信の遮断が一定時間を超えるようなシーケンスのパターンが発生したら、制御装置Ｃはこれを認識し、列車が接近しているか否かによって次のように処理する。即ち、列車が接近していない場合は、制御装置Ｃは応答器の故障と判断する。また、列車が接近している場合であって踏切警報器の鳴動開始後であれば、制御装置は上記の異常なシーケンスのパターンが一定時間継続したら、踏切内に障害物が存在すると判定し、障害物検知信号を発生する。踏切障害物検知装置から障害物検知信号を受信した上位装置の踏切制御装置は直ちに制御信号を出力し、信号機を作動させて踏切に接近しつつある列車を停止させ、また、特殊信号発光機を作動させて発光による警報を行わせる。
【００１９】
踏切内に進入してきた列車によっても質問器と応答器間の送受信が遮断されるが、この場合は障害物検知信号を発生させないようにする。これは、上位装置の踏切制御装置から入力される列車位置情報により列車が踏切の停止点に進入したことを、制御装置Ｃが認識し、この場合の質問器と応答器間の送受信が遮断は正常なものと判定する。
【００２０】
図３は、高速道路などの道路Ｅに設置して、自動車の走行速度違反を監視する車両監視装置に適用した本発明の他の実施例である。図３において、６個の応答器Ｂ１〜Ｂ６は道路Ｅの道路面上に所定の間隔で２列３行に整列して埋設されている。質問器Ａは道路Ｅの監視領域の外で、応答器Ｂ１〜Ｂ６の全てに質問信号を送信するのに適した場所に設置されている。質問器Ａの送受信を制御するとともに、前記応答器Ｂ１〜Ｂ６からの応答信号に基づいて通行異常を判定する制御装置Ｃは、ここでは図示が省略されている。
【００２１】
質問器Ａは第１応答器Ｂ１〜第６応答器Ｂ６に対して第１質問信号〜第６質問信号を順に送信する。道路Ｅの監視領域内に車両が存在しなければ、第１応答器Ｂ１〜第６応答器Ｂ６から質問器Ａに対して第１応答信号〜第６応答信号の順に返信がなされる。ところが車両が道路Ｅの監視領域内に入ってくれば、その車両が存在している地点に埋設されている応答器と質問器との間の送受信に遮断される。例えば、車両が図３の奥の車線を走行して第１応答器Ｂ１の埋設地点に達すれば、第１応答器Ｂ１は質問器Ａからの第１質問信号を受信できず、第１応答信号を返信できない。すると、それまで行われていた第１応答信号の受信が遮断される。制御装置Ｃは第１応答信号の受信が遮断された時刻ｔ１をＲＡＭ１０に格納する。続いて車両は第２応答器Ｂ２の埋設地点、第３応答器Ｂ３の埋設地点と順に通過してゆくので、第２応答信号、第３応答信号が順に遮断される。制御装置Ｃは、第２応答信号の遮断時刻ｔ２、第３応答信号の遮断時刻ｔ３をＲＡＭ１０に格納する。制御装置Ｃは、これらの遮断時刻の情報と応答器の埋設間隔の情報から車両の走行速度を算出する。そして、ＲＡＭ１０の制限速度記憶部に格納されている制限速度と比較して、速度違反か否かを判定する。
【００２２】
ところで、受信レベル基準値に達していないことを検出したときは、制御装置Ｃは他の入力情報との関係に従って、応答器故障又は障害物存在と判断する。また、応答信号の識別番号等の符号誤りがあるときは、制御装置Ｃは応答器故障と判断する。制御装置Ｃは、更に、質問器と応答器間の送受信の遮断と再開のシーケンスのパターンを監視しており、正常なパターンと異なるパターンを認識した場合には、他の入力情報との関係に従って、応答器故障又は障害物存在と判断する。
【００２３】
上述のいずれの実施例においても、多数の応答器に対して１個の質問器を配置したが、質問器は２個或いはそれ以上であってもよい。複数の質問器を備える場合には、設置場所の選択の幅が広がるという利点がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は道路の監視領域全域に道路面上に所定の間隔で埋設された複数の応答器と、少なくとも１つの質問器との間で質問信号と応答信号の送受信を常時行う通信方式の通行異常検知装置において、前記質問器は予め割り当てられた質問器識別番号を含む質問信号を送信し、且つ前記各応答器はを受信した質問信号に予め割り当てられた応答器識別番号を付加した応答信号を返信するものであるから、応答信号の受信の遮断を制御装置が検出すると、遮断した応答信号から対応する応答器が正確に識別される。
【００２５】
従って本発明の通行異常検知装置を踏切道に設置した場合には、通行中の車両は勿論のこと、立ち往生している車両、即ち障害物が監視領域のどの地点に存在するかを正確に検知できる。また、本発明の通行異常検知装置を高速道路などの道路に設置した場合には、監視領域で立ち往生している車両を検知できることは勿論のこと、制限速度を越えて走行している車両を正確に検知できる。
【００２６】
本発明装置を構成する質問器も応答器もそれぞれ固有の識別番号を有し、これらの識別番号が質問信号と応答信号に必ず含まれるようにしたので、多数の応答器に対して質問器は１個でも通行異常検知装置を構成できる。従って、装置の小型化、低コスト化が実現できた。そして特記される効果は、従来の光電式、超音波式或いはインダクタンス式の通行異常検知器が抱えていた問題、即ち、気温の変化や雪や雨等の気象条件の影響を受けて検知の誤動作や検知不能という問題を、本発明の通信方式の通行異常検知装置は、全く有しないということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の構成、並びに本発明を構成するする質問器、応答器及び制御装置のそれぞれの一実施例を示す図である。
【図２】第１実施例の踏切障害物検知装置の構成を示す図である。
【図３】第２実施例の踏切障害物検知装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  質問器
Ｂ，Ｂ１〜Ｂｎ  応答器
Ｃ  制御装置
Ｄ  踏切道
Ｅ  道路
１  質問器の送信部
２  質問器の受信部
３  応答器の受信部
４  応答器の識別部
５  応答器の識別番号記憶部
６  応答器の合成部
７  応答器の送信部
８  ＣＰＵ
９  ＲＯＭ
１０  ＲＡＭ
１１  入出力インターフェースＩ／Ｆ
１２  バス
１３  設定器
１４  表示器
【図１】
0003878749.tif 000002
【図２】
0003878749.tif 000003
【図３】
0003878749.tif 000004