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技術 課金システム、車載システム、課金方法及びプログラム

出願人 三菱重工機械システム株式会社
発明者 中山博之中尾健太砂川貴昭金原幸一
出願日 2017年2月14日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2019-500066
公開日 2019年11月7日 (1年7ヶ月経過) 公開番号 WO2018-150463
状態 特許登録済
技術分野 制御地点における料金又はチケットをチェックする装置、タクシーメータ、郵便料金計器 特殊目的重量測定 重量測定装置
主要キーワード 補正演算ステップ フリーフロー方式 補正軸 静止荷重 計測値取得 車両一台分 補助車 車輪数
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重要な関連分野

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図面 (9)

課題・解決手段

この課金システム(1)は、車線上に配置されて、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重計測する軸重計(60)と、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、車両から取得する加速度情報取得部(40C)と、加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算部(40D)と、各車軸の補正軸重に基づいて車両の料金を決定する料金決定部(51C)と、を備える。

概要

背景

現在、高速道路等の有料道路に用いられる課金システムは、車種区分で料金(通行料金)を決定する車種判別課金方式と、車両重量で料金を決定する重量課金方式が知られている。

ところで、特許文献1や特許文献2には、各車両の積載重量監視するために、軸重計車線上に設置し、走行する車両の軸重計測する軸重計測装置が開示されている。

概要

この課金システム(1)は、車線上に配置されて、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重を計測する軸重計(60)と、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、車両から取得する加速度情報取得部(40C)と、加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算部(40D)と、各車軸の補正軸重に基づいて車両の料金を決定する料金決定部(51C)と、を備える。

目的

本発明は、走行時の車両の加速度振動等による影響が軽減された軸重の計測結果の取得を行う課金システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

車線上に配置されて、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重計測する軸重計と、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、前記車両から取得する加速度情報取得部と、前記加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算部と、各車軸の補正軸重に基づいて前記車両の料金を決定する料金決定部と、を備える課金システム

請求項2

前記軸重計の計測結果の取得に応答し、前記車両に前記加速度情報の要求信号を送信する加速度情報要求部をさらに備え、前記加速度情報取得部は、前記要求信号に応答して車両から提供される前記加速度情報を取得する請求項1に記載の課金システム。

請求項3

各車軸の補正軸重の間の代表値を演算する軸重情報演算部をさらに備える請求項1又は2に記載の課金システム。

請求項4

前記代表値は、各車軸の補正軸重の間の最大値又は平均値である請求項3に記載の課金システム。

請求項5

各車軸の補正軸重の総和を演算する軸重情報演算部をさらに備える請求項1又は2に記載の課金システム。

請求項6

各車軸に関連する上下方向の加速度情報を計測する加速度計と、車線上に配置された軸重計で計測された各車軸の計測結果の取得に応答して送信される要求信号に応答して、前記加速度情報を提供する加速度情報送信部と、を備える車載システム

請求項7

車線上に配置された軸重計で、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重を計測する軸重計測テップと、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、前記車両から取得する加速度情報取得ステップと、前記加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算ステップと、各車軸の補正軸重に基づいて前記車両の料金を決定する料金決定ステップと、を有する課金方法

請求項8

車線上に配置されて、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重を計測する軸重計を備える課金システムのコンピュータを、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、前記車両から取得する加速度情報取得部、前記加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算部、として機能させるプログラム

技術分野

0001

本発明は、課金システム車載システム課金方法及びプログラムに関する。

背景技術

0002

現在、高速道路等の有料道路に用いられる課金システムは、車種区分で料金(通行料金)を決定する車種判別課金方式と、車両重量で料金を決定する重量課金方式が知られている。

0003

ところで、特許文献1や特許文献2には、各車両の積載重量監視するために、軸重計車線上に設置し、走行する車両の軸重計測する軸重計測装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2001−050801号公報
特開2003−028700号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1や特許文献2のような軸重計測装置は、走行する車両の振動に留意して軸重を計測し、走行する各車両の積載重量を監視している。しかし、このような軸重計測装置の計測結果は、重量課金方式の料金決定に利用されていない。
そのため、重量課金方式において、走行時の車両の加速度や振動等による影響が軽減された軸重計測結果の取得は行われていない。
そこで、本発明は、走行時の車両の加速度や振動等による影響が軽減された軸重の計測結果の取得を行う課金システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様に係る課金システム(1、100)は、車線上に配置されて、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重を計測する軸重計(60)と、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、前記車両から取得する加速度情報取得部(40C)と、前記加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算部(40D)と、各車軸の補正軸重に基づいて前記車両の料金を決定する料金決定部(51C、151C)と、を備える。

0007

本態様によれば、課金システムは、各車軸の軸重計測結果に基づいて料金を決定しているので、車軸単位の荷重に基づいて料金を決定している。そのため、同じ総重量であっても、車軸数の異なる車両や前後の積載バランスの異なる車両の間で、課金システムは異なる料金を課金できる。
さらに、課金システムは、各車軸の上下の加速度で軸重を補正している。このため、課金システムは、走行時の車両の加速度や振動等に起因する各車軸の上下の加速度の影響が軽減された軸重計測結果によって、車両の料金を決定できる。

0008

本発明の一態様に係る課金システムは、前記軸重計の計測結果の取得に応答し、前記車両に前記加速度情報の要求信号を送信する加速度情報要求部(40B)をさらに備え、前記加速度情報取得部は、前記要求信号に応答して車両から提供される前記加速度情報を取得する。

0009

本態様によれば、課金システムは、軸重計測が行われる度に加速度情報を車両から取得する。したがって、課金システムは、軸重が計測された各車軸に一対一で関連する加速度情報を取得することができる。

0010

本発明の一態様に係る課金システムは、各車軸の補正軸重の間の代表値を演算する軸重情報演算部(51B、151B)をさらに備える。

0011

本態様によれば、課金システムは、各車軸の補正軸重の間の代表値に関連した料金を課金できる。車両単位の道路損傷への影響度の大きさは、(積載物含む)車両の軸重の代表値に関連するので、課金システムは、道路損傷への影響度の大きさに応じた料金を課金できる。

0012

本発明の一態様に係る課金システムは、前記代表値が、各車軸の補正軸重の間の最大値又は平均値である。

0013

本態様によれば、課金システムは、各補正軸重の最大値に関連した料金を決定するため、同じ総重量の車両であっても、車軸単位の局所的な最大荷重に関連した料金を課金できる。
また、本態様によれば、課金システムは、各補正軸重の平均値に関連した料金を決定するため、同じ総重量の車両であっても、車軸数に関連した料金を課金とすることができる。

0014

本発明の一態様に係る課金システムは、各車軸の補正軸重の総和を演算する軸重情報演算部(51B、151B)をさらに備える。

0015

本態様によれば、課金システムは、車両の全補正軸重の総和に関連した料金を決定するため、車両の総重量に関連した料金を課金できる。車両単位の道路損傷への影響度の大きさは、各車両の総重量に関連するので、道路損傷への影響度の大きさに応じた料金を課金できる。

0016

本発明の一態様に係る車載システムは、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を計測する加速度計(31、31’)と、車線上に配置された軸重計で計測された各車軸の計測結果の取得に応答して送信される要求信号に応答して、前記加速度情報を提供する加速度情報送信部(30C)と、を備える。

0017

本態様によれば、車載システムは、取得した各車軸に関連する上下方向の加速度情報を提供している。これにより、車載システムは、走行時の車両の加速度や振動等に起因する各車軸の上下の加速度の影響が軽減された軸重計測結果によって、車両の料金を決定させることができる。

0018

本発明の一態様に係る課金方法は、車線上に配置された軸重計で、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重を計測する軸重計測ステップと、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、前記車両から取得する加速度情報取得ステップと、前記加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算ステップと、各車軸の補正軸重に基づいて前記車両の料金を決定する料金決定ステップと、を有する。

0019

本発明の一態様に係るプログラムは、車線上に配置されて、通行する複数の車軸を有する車両の各車軸の軸重を計測する軸重計を備える課金システムのコンピュータを、各車軸に関連する上下方向の加速度情報を、前記車両から取得する加速度情報取得部(40C)、前記加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する補正演算部(40D)、として機能させる。

発明の効果

0020

本発明の一態様の課金システムによれば、走行時の車両の加速度や振動等による影響が軽減された軸重の計測結果を取得できる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の第1の実施形態の概略図である。
本発明の第1の実施形態のブロック図である。
本発明の第1の実施形態の詳細を説明する図である。
本発明の第1の実施形態の変形例を説明する図である。
本発明の第1の実施形態の加速度計測を説明するグラフである。
本発明の第1の実施形態のフローチャートである。
本発明の第2の実施形態の概略図である。
本発明の第2の実施形態のブロック図である。

実施例

0022

以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を用いて説明する。

0023

<第1の実施形態>
本発明に係る課金システム及び車載システムの第1の実施形態について、図1図6を参照して説明する。

0024

(全体構成)
課金システム1の全体構成について説明する。
課金システム1は、図1に示すように、有料道路である高速道路の出口料金所(料金形式によっては入口料金所)に設けられ、高速道路の利用者から、当該利用者が乗車する車両Aに関連した額の料金の収受を行うための設備である。
車両Aは、出口料金所に設けられた課金システム1において高速道路側から一般道路側へと通じる車線Lを走行している。車線Lの両側にはアイランドIが敷設されており、課金システム1を構成する各種装置が設置されている。
以下、車線Lが延在する方向(図1における±X方向)を「車線方向」と記載し、また、車線Lの車線方向における高速道路側(図1における+X方向側)を「上流側」と記載する。また、車線Lの車線方向における一般道路側(図1における−X方向側)を「下流側」と記載する。
更に、車線Lの幅方向車線幅方向図1における±Y方向)と称し、車両Aの車高方向を上下方向(図1における±Z方向)と称する。

0025

図1及び図2に示すように、課金システム1は、路側無線通信装置40と、課金通信処理装置50と、軸重計60と、通信アンテナ80とを備え、無線通信システムETC(Electronic Toll Collection System(登録商標))、RFID等)による課金処理が行われる。さらに、課金システム1は、進入側車両検知器90と、発進制御機91と、発進側車両検知器92とをさらに備える。
本実施形態では、課金システム1の各装置は、上流側から下流側に向かって、進入側車両検知器90、路側無線通信装置40、通信アンテナ80、課金通信処理装置50、発進制御機91、発進側車両検知器92の順で路側に設けられている。
軸重計60は車線L上に配置されている。軸重計60は、車線方向(±X方向)に関して、進入側車両検知器90とほぼ同じ位置に配置されている。

0026

車載システム10は、車線Lを走行する車両Aに搭載されている。車載システム10は、路側無線通信装置40と無線による通信処理(以下、単に「無線通信」と表記)を行い、後述する車両Aの加速度情報及び車両IDを、路側無線通信装置40に送信する。
車載システム10は、車載器20と、複数の車載無線通信装置30と、加速度計31と、を備える。

0027

路側無線通信装置40は、アイランドI上に設けられ、軸重計60の近傍に設置される。路側無線通信装置40は、後述する車両Aの加速度情報及び車両IDを、車載システム10から受信する。
本実施形態では、路側無線通信装置40は、軸重計60よりやや下流側に設けられているが、車載システム10との通信時間や通信範囲余裕があるときは、車線方向に関して軸重計60とどのような位置関係にあってもよい。例えば、車線方向に関して軸重計60と同じ位置に設けられもよい。
後述するように、路側無線通信装置40は、軸重計60から各車軸の軸重の計測値を取得すると共に車載システム10から加速度情報を取得し、加速度情報に基づいて各車軸の軸重計の計測結果を補正して、課金通信処理装置50に送信する。

0028

課金通信処理装置50は、課金システム1による一連の課金処理を司る処理部である。本実施形態では、課金通信処理装置50は、課金情報処理部51を備える。課金情報処理部51は、軸重情報取得部51A、軸重情報演算部51B及び料金決定部51Cを備える。

0029

本実施形態では、後述するプログラムを実行することにより、コンピュータを軸重情報取得部51A、軸重情報演算部51B及び料金決定部51Cとして機能させている。

0030

課金通信処理装置50は、車線Lを走行する車両Aの加速度情報に基づいて補正された軸重情報を、路側無線通信装置40から有線又は無線によって受信する。さらに課金通信処理装置50は、後述する詳細な車両情報のうち、車載器20に登録されている車種区分を、通信アンテナ80を介して車載器20から取得する。このとき、課金通信処理装置50は、取得した車種区分及び加速度情報に基づいて補正された軸重情報のうち、加速度情報に基づいて補正された軸重情報だけを利用し、車軸情報に関連した料金を課金する重量課金方式としてもよい。また、課金通信処理装置50は、車種区分及び加速度情報に基づいて補正された軸重情報を利用し、車種区分及び加速度情報に基づいて補正された軸重情報に関連した料金を課金する車両区分課金及び重量課金を併用した方式としてもよい。
図1及び図2に示すように、課金通信処理装置50は、取得した情報や課金処理の結果等を、遠隔地Jに設置された中央決済処理装置70(上位装置)に出力する。

0031

軸重計60は、車線Lの路面に車線幅方向に延びるように設けられている。本実施形態では、軸重計60は、車線Lの路面に埋設されている。軸重計60は、車線Lを車線方向に通行する車両Aに踏みつけられることによって、車両Aの車軸別の荷重(軸重)を計測する。

0032

通信アンテナ80は、図2及び図3に示すように、車両Aの車載器20との間で無線通信を行う。具体的には、通信アンテナ80は、所定周波数(例えば、5.8GHz程度)の電磁波を送受可能に形成されており、当該電磁波を介することで到来した車両Aが搭載する車載器20との無線通信を行う。
本実施形態では、図3に示すように、通信アンテナ80は、通過する車両Aの車載器20から、詳細な車両情報(車軸数、各車軸の車輪数、車両ID、車種区分、カード情報入口情報等)を受信する。また通信アンテナ80は、通過する車両Aの車載器20に、課金処理の結果を含む課金データを送信する。

0033

進入側車両検知器90は、アイランドI上に設けられ、車線Lを車線幅方向(±Y方向)に沿って投光及び受光し、車線Lを走行する車両A(車体)の存在の有無を判別し、車両通過情報として車両A一台分の所定位置の通過(進入)を検出する。

0034

発進制御機91は、車線Lの下流側に設けられ、車線Lを走行する車両Aの発進の制御を行う装置である。例えば、発進制御機91は、車両Aとの課金処理が正規に行われなかった場合には、車両Aの退出を制限すべく車線Lを閉塞する。また、発進制御機91は、車両Aに対する課金処理が正規に完了した場合には、車線Lを開放する。

0035

発進側車両検知器92は、車線Lの最も下流側に設けられ、車両Aの課金システム1からの退出を検知する。

0036

(車載システム)
車載システム10の各構成及び機能について詳しく説明する。
複数の車軸を有する車両Aは、車載器20、加速度計31及び複数の車載無線通信装置30を備える。図3に示すように、本実施形態では、車両Aは、車載器20及び加速度計31をそれぞれ1台備え、車載無線通信装置30を車両Aの車軸の数と同じ台数備える。図3の場合、車両Aの車軸数は4なので、車両Aは、車載無線通信装置30を4台備える。車載無線通信装置30は、車両Aの各車軸に関連して、各車軸の近傍に設けられている。

0037

車載器20は、通信アンテナ80の通過前後において、詳細な車両情報を通信アンテナ80に送信する。
本実施形態では、図1に示すように、通信アンテナ80は、路側無線通信装置40より下流側に設けられている。これにより、車載システム10は、路側無線通信装置40に車両ID及び加速度情報を送信した後に、通信アンテナ80に詳細な車両情報を送信している。

0038

各車載無線通信装置30は、加速度計計測値取得部30A、車両ID保持部30B及び加速度情報送信部30Cを備える。各車載無線通信装置30は、後述するように、路側無線通信装置40と近距離において無線通信可能である。

0039

車両ID保持部30Bは、各車両別の車両IDを保持しており、保持している車両IDを加速度情報送信部30Cへ出力する。本実施形態では、車両ID保持部30Bは、車両Aを他の車両と識別できる車両ID(車両A固有の車両ID)を予め保持している。
各車載無線通信装置30の車両ID保持部30Bは、いずれも車両A固有の車両IDを保持している。
変形例として、車両ID保持部30Bは、図2破線の矢印で示すように内部で車載器20と通信可能とされ、車載器20から通知された車両IDを保持するものであってもよい。

0040

各加速度情報送信部30Cは、加速度計計測値取得部30Aを介して、加速度計31で計測された加速度の計測値を取得すると共に、車両ID保持部30Bから車両IDを取得する。
各加速度情報送信部30Cは、逐次、加速度の計測値を取得しており、後述する路側無線通信装置40が要求するタイミングで、加速度情報を路側無線通信装置40に送信(提供)する。本実施形態では、加速度情報送信部30Cは、加速度情報に車両IDを付して路側無線通信装置40に送信する。
なお、加速度情報送信部30Cは、加速度の計測値を取得しているが、計測値に関連した加速度情報であれば、どのようなアナログ信号やどのようなデジタル信号を取得してもよい。

0041

(車載システムの変形例)
変形例として車載システムは、図4のように構成されてもよい。本変形例では、牽引車A’及び被牽引車B’を車両として、牽引車A’に車載システム10が搭載され、被牽引車B’に補助車載システム10’が搭載されている。

0042

牽引車A’に搭載した車載システム10は、車両Aと同様に、車載器20、加速度計31及び複数の車載無線通信装置30を備える。車載システム10は、牽引車被牽引車間通信器25をさらに備える。各車載無線通信装置30は、牽引車A’の車両ID及び加速度情報を、路側無線通信装置40に送信する。牽引車被牽引車間通信器25は、牽引車A’の車両IDを保持している。
被牽引車B’に搭載した補助車載システム10’は、車両Aと同様に、加速度計31’及び複数の車載無線通信装置30’を備える。補助車載システム10’は、牽引車被牽引車間補助通信器25’をさらに備える。

0043

牽引車A’が被牽引車B’を牽引するために連結された場合、牽引車A’の牽引車被牽引車間通信器25と被牽引車B’の牽引車被牽引車間補助通信器25’は、有線又は無線の通信回線により接続される。そして、牽引車被牽引車間通信器25に保持された牽引車A’の車両IDは、牽引車被牽引車間通信器25から牽引車被牽引車間補助通信器25’に送信される。牽引車被牽引車間補助通信器25’に送信された牽引車A’の車両IDは、各車載無線通信装置30’に保持される。各車載無線通信装置30’は、送信された牽引車A’の車両ID及び加速度情報を、路側無線通信装置40に送信する。

0044

したがって、本変形例によると、牽引車A’の車両IDを、被牽引車B’の各車軸に取り付けられた車載無線通信装置30’が取得することによって、路側無線通信装置40は、被牽引車B’の各車軸が属する車両IDを、牽引車A’の各車軸が属する車両IDと同じ車両IDと認識することができる。
なお、被牽引車B’の各車軸に取り付けられた車載無線通信装置30’が、牽引車A’の有する車両IDを取得するタイミングは、路側無線通信装置40を通過する前であればいつでもよい。例えば、牽引車A’と被牽引車B’とを連結する時でもよいし、被牽引車B’を牽引する牽引車A’の走行を開始した後でもよい。

0045

(路側無線通信装置)
路側無線通信装置40の各構成及び機能について詳しく説明する。
図2に示すように、路側無線通信装置40は、軸重計計測値取得部40Aと、加速度情報要求部40Bと、加速度情報取得部40Cと、補正演算部40Dとを機能的に備える。

0046

本実施形態では、後述するプログラムを実行することにより、コンピュータを軸重計計測値取得部40A、加速度情報要求部40B、加速度情報取得部40C及び補正演算部40Dとして機能させている。

0047

軸重計計測値取得部40Aは、軸重計60から車両Aの各車軸の軸重の計測値を取得する。なお、本実施形態では、軸重計60から軸重の計測値を取得しているが、計測値に関連した軸重情報であれば、どのようなアナログ信号やどのようなデジタル信号を取得してもよい。

0048

加速度情報要求部40Bは、軸重計計測値取得部40Aによる各車軸の軸重の計測値の取得に応答し、各車軸の軸重の計測値を取得した瞬間に、車載システム10に加速度情報の要求信号を送信する。本実施形態では、軸重計計測値取得部40Aが、各車軸の軸重の計測値を取得した瞬間に、加速度情報要求部40Bは、各車軸に関連する加速度情報送信部30Cに加速度情報の要求信号を送信する。
各車軸の軸重の計測値は、車両Aの各車軸に関連する車輪が軸重計60を踏んだ瞬間に取得されるので、加速度情報要求部40Bは、車両Aの各車軸に関連する車輪が軸重計60を踏んだ瞬間に、各車軸に関連する加速度情報送信部30Cに加速度情報を要求する。

0049

加速度情報取得部40Cは、加速度情報要求部40Bの要求に応答して各加速度情報送信部30Cから送信される加速度情報を、関連する車両IDと共に取得する。

0050

本実施形態では、路側無線通信装置40と各車載無線通信装置30とは、近距離において無線通信可能となっている。このため、各車軸の近傍に設けられた車載無線通信装置30のうち、路側無線通信装置40を通過した車軸の近傍に設けられた車載無線通信装置30だけが、路側無線通信装置40と通信することができる。
すなわち、加速度情報取得部40Cは、車両Aの複数の車軸のうち、通過した車軸の軸重が軸重計60で計測される度に、車両Aの複数の車軸のうち、通過した車軸に関連する車載無線通信装置30だけから加速度情報を取得する。

0051

もし、車両Aが軸重計60直前で又は通過中に加減速を行うことによって、車両Aに作用する上下方向の加速度が変化したとしても、各車軸が通過する瞬間に計測された最新の加速度情報が、各車軸に作用する加速度情報として、加速度情報取得部40Cに送信される。

0052

なお、路側無線通信装置40と各車載無線通信装置30との間で通信可能な近距離は、例えば、1m〜1.5mに設定されている。ただし、当該近距離は、1m〜1.5mの距離に限らず、路側無線通信装置40が、通信する車載無線通信装置30と通信しない他の車載無線通信装置30とを区別できる距離であれば、どのような距離に設定されてもよい。

0053

補正演算部40Dは、軸重計計測値取得部40Aを介して各車軸の軸重の計測値を取得すると共に、加速度情報取得部40Cを介して各車軸の軸重が計測された瞬間の加速度情報を、関連する車両IDと共に取得する。
補正演算部40Dは、取得した各車軸の軸重の計測値を、軸重が計測された瞬間の加速度情報で補正することによって、走行する車両Aについて計測された軸重を、各車軸に関連して静止荷重換算する。路側無線通信装置40は、換算された各静止荷重を、車軸の各補正軸重として、課金通信処理装置50に送信する。

0054

走行する車両Aは、図5に示すように上下方向に加速度をもって振動している。このため、軸重計60で計測される荷重は、静止荷重(上下に振動しない状態で計測される荷重)に比べて上下方向の加速度に関連する変動を受けた荷重(動荷重)となっている。図5において、横軸は時間を示し、縦軸は車両Aが上下方向に受ける加速度を示す。
本実施形態の加速度計31は、静止状態において下方向に重力加速度に相当する1G(≒9.8m/s2)を示す。例えば、図5振動波形振幅中心値は、1Gを示す。

0055

本実施形態では、加速度計31によって計測される上下方向の加速度の振動波形と、軸重計60によって計測される荷重の振動波形とは位相が一致している。例えば、上下方向の加速度が最大値を示すとき、軸重計60によって計測される荷重も最大値を示し、上下方向の加速度が最小値を示すとき、軸重計60によって計測される荷重も最小値を示す。

0056

また、加速度計31によって計測される上下方向の加速度に対し、軸重計60によって計測される荷重(動荷重)は比例している。例えば、上下方向の加速度が2Gである時に計測された動荷重は、静止荷重の2倍になり、上下方向の加速度が0.5Gである時に計測された動荷重は、静止荷重の0.5倍になっている。

0057

したがって、補正演算部40Dは、図5のように、軸重計60によって計測された瞬間(軸重計ONのとき)の上下方向の加速度を、車載無線通信装置30を介して加速度計31から取得する。そして、補正演算部40Dは、軸重計60によって計測される荷重を、取得された加速度で割ることによって、静止荷重に換算できる。

0058

もし、加速度計31によって計測される上下方向の加速度に対し、軸重計60によって計測される荷重が比例しない場合、補正演算部40Dは、各種上下方向の各加速度に対する静荷重変動率を予め把握しておき、換算式や換算テーブルによって、静止荷重に換算してもよい。

0059

さらに、加速度計31によって計測される上下方向の加速度の振動波形と、軸重計60によって計測される荷重の振動波形とは位相とが一致しない場合は以下のように換算してもよい。
まず、加速度計31は、走行中の車両Aの上下方向の加速度を常に計測し、図5のような車両Aの加速度の振動情報周期や振幅)を把握しておく。そして、加速度計31は、当該振動情報に加えて、軸重計60を踏んだ瞬間の加速度と振動周期における位相(1周期のどの部分に相当するか)とを、車載無線通信装置30を介して補正演算部40Dに出力する。
他方、補正演算部40Dは、予め各種振動状態(振動波形)における各加速度及び位相での静止荷重に対する変動率を把握しておく。
このように、補正演算部40Dは、車載無線通信装置30を介して取得された振動情報と、軸重計60を踏んだ瞬間の加速度及び位相から静止荷重に対する変動率を特定し、静止荷重に換算する。

0060

ただし、位相が一致しない場合、加速度計31は、軸重計60を踏んだ瞬間の加速度が、図5の後半の振動のような定常走行状態とは異なる加速度を検出した場合(その場所にて、加減速を行った場合)は、上記の振動周期における位相が不明となる。この場合位相の代わりに、加減速であることを補正演算部40Dに通知する。
この場合も、補正演算部40Dは、予め各種加速減速時の振動状態(振動波形)を把握しておくことで変動率を推定することは可能であるが、単に加減速である旨を出力するだけでもよい。

0061

このとき、補正演算部40Dは、取得した車両IDによって、車両Aと、先行する車両や後続する車両等とを区別して、複数の車軸を有する車両A一台分の各車軸の補正軸重を取得する。
これにより、進入側車両検知器90による車両A一台分の通過の検出は、必ずしも必要ないので、変形例として、課金システム1は、進入側車両検知器90を設けないものとしてもよい。

0062

(課金通信処理装置)
課金通信処理装置50の各構成及び機能について詳しく説明する。
軸重情報演算部51Bは、軸重情報取得部51Aを介して、車両A一台分の各車軸の補正軸重を取得する。

0063

軸重情報演算部51Bは、取得した車両A一台分の各車軸の補正軸重の間の代表値を演算する。本実施形態の場合、軸重情報演算部51Bは、代表値として最大値を演算し、当該最大値を料金決定部51Cに通知している。
変形例として、軸重情報演算部51Bは、代表値として平均値、中央値等を演算してもよい。
料金決定部51Cは、通知された代表値を利用して、車両Aの料金を決定する。

0064

車両一台分の各車軸の補正軸重の間の代表値は、各車両が道路損傷に与える影響を、他の車両と比較するために用いることができる。具体的には、同じ総重量であっても、補正軸重の最大値や平均値等の大きい車両の方が、補正軸重の最大値や平均値等が小さい車両に比べて、道路損傷に与える影響が大きい。このように各車両一台分の各車軸の補正軸重の間の代表値を用いて料金を算出することによって、課金通信処理装置50は、少なくとも他の車両と比較において、道路損傷に与える影響度の大きさに応じた料金を課金することができる。

0065

変形例として、軸重情報演算部51Bは、車両Aの全補正軸重の総和(合算)を演算してもよい。この場合、軸重情報演算部51Bは、演算した車両Aの全補正軸重の総和を料金決定部51Cに通知して、車両Aの全補正軸重の総和に関連した料金を決定する。
車両Aの全補正軸重の総和に関連して料金を決定すれば、車両Aの総重量に関連した料金を課金できる。車両単位の道路損傷への影響度の大きさは、各車軸の総重量に関連するので、道路損傷への影響度の大きさに応じた料金を課金できる。

0066

他の変形例として、軸重情報演算部51Bは、車両Aの全補正軸重を取得すると共に、通信アンテナ80を介して各車軸の車輪数を取得してもよい。この場合、軸重情報演算部51Bは、補正軸重を各車輪の車輪数で割って各輪重(各車輪の荷重)を算出する。また、軸重情報演算部51Bは、取得した車両A一台分の各車輪の輪重の間の代表値(最大値、平均値等)を演算し、演算した代表値を料金決定部51Cに通知する。そして、料金決定部51Cは、通知された代表値を利用して、車両Aの料金を決定する。
例えば、同じ軸重であっても、各車軸が備える車輪数が少ない方が局所的な荷重が大きく、各車軸が備える車輪数が多い方が局所的な荷重が小さくなる。そのため、各車両一台分の各輪重の間の最大値や平均値等の代表値に基づいて料金を課金すれば、車輪別の道路損傷への影響度の大きさに応じた料金を課金できる。

0067

(課金方法)
本発明に係る課金方法の実施形態について、課金システム1及び車載システム10を用いて説明する。
図6に示すように、加速度計31は、常時上下方向の加速度を計測する(S1:加速度計測ステップ)。軸重計60は、車両Aの各車軸の軸重を計測する(S2:軸重計測ステップ)。課金システム1に進入した車両Aにより軸重計60が踏みつけられ、軸重計60で荷重が検出された場合(S2:YES)、路側無線通信装置40は、車両Aの複数の車載無線通信装置30のうち、計測された軸重に関連する車軸の近傍に設けられた車載無線通信装置30から、加速度情報を取得する(S3:加速度情報取得ステップ)。軸重計60で軸重が検出されない場合(S2:NO)、加速度計31は引き続き、常時上下方向の加速度を計測する。次に、路側無線通信装置40は、加速度情報に基づいて各車軸の軸重計60の計測結果を補正して、各車軸の補正軸重を演算する(S4:補正演算ステップ)。次に通信アンテナ80は、車載器20から詳細な車両情報を取得する(S5:詳細車両情報取得ステップ)。最後に、料金決定部51Cは、各車軸の補正軸重に基づいて車両Aの料金を決定する(S6:料金決定ステップ)。その後、課金システム1は、課金処理を行い(S7:課金処理ステップ)、課金処理結果を車両Aの車載器20に送信すると共に、取得した情報や課金処理結果等を、中央決済処理装置70(上位装置)に出力する。

0068

(作用及び効果)
本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態では、課金システム1は、各車軸の軸重計測結果に基づいて料金を決定している。そのため、同じ総重量であっても、車軸数の異なる車両や前後の積載バランスの異なる車両の間で、課金システムは異なる料金を課金できる。

0069

さらに、課金システム1は、各車軸の上下の加速度で軸重を補正している。このため、課金システム1は、走行時の車両の加速度や振動等に起因する各車軸の上下の加速度の影響が軽減された軸重計測結果によって、車両の料金を決定できる。

0070

また、課金システム1は、軸重計測が行われる度に加速度情報を取得する。したがって、課金システム1は、計測された各車軸に一対一で関連する加速度情報を取得することができる。

0071

また、課金システム1は、各車軸の補正軸重の間の代表値に関連した料金を課金できる。車両単位の道路損傷への影響度の大きさは、(積載物含む)車両の代表値に関連するので、課金システムは、道路損傷への影響度の大きさに応じた料金を課金できる。 特に、各補正軸重の最大値に関連した料金を決定することで、同じ総重量の車両であっても、車軸単位の局所的な最大荷重に関連した料金を課金できる。
また、各補正軸重の平均値に関連した料金を決定することで、同じ総重量の車両であっても、車軸数に関連した料金を課金とすることができる。

0072

本実施形態の課金システム1は、アイランドIに敷設されたセパレートレーン方式であるが、変形例として、フリーフロー方式の課金システムに適用されてもよい。

0073

<第2の実施形態>
本発明に係る課金システム及び車載システムの第2の実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。

0074

本実施形態の課金システムは、第1の実施形態と基本的に同じであるが、課金通信処理装置に代えて料金自動収受機を適用している点が異なっている。以下異なる点について詳しく説明する。

0075

図7及び図8に示すように、課金システム100は、料金自動収受機150を備える。料金自動収受機150は、車線Lを走行する車両Aの運転者等(利用者)に課金額等を提示して、料金収受処理を行う機械である。料金自動収受機150の前面(車線L側を向く面)には、課金額を提示するディスプレイ紙幣硬貨又はクレジットカード等を受け付ける受け付け口等が設けられている。
料金自動収受機150は、軸重計60及び路側無線通信装置40の下流側におけるアイランドI上に設けられ、車両Aに関連した金額を課金する。
料金自動収受機150は、課金情報処理部151を備える。軸重情報取得部151A、軸重情報演算部151B及び料金決定部151Cを備えた課金情報処理部151は、第1の実施形態と同様な機能を発揮する。
本実施形態の課金システム100に対して、車載システム10の車載器20は必ずしも必要ないので、変形例として、車載システム10は、車載器20がない構成としてもよい。

0076

なお、上述の各実施形態においては、課金システムの課金情報処理部や路側無線通信装置の各種機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、上述した各CPUの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク光磁気ディスクCD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、課金システムの課金情報処理部や路側無線通信装置の各種機能が、ネットワークで接続される複数の装置に渡って具備される態様であってもよい。

0077

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

0078

例えば、本実施形態は、有料道路の通行料金の課金システムであるが、駐車場駐車料金の課金システムに適用してもよい。

0079

本実施形態の軸重計は、車線Lの路面に埋設されているが、変形例として、軸重計は、車線Lの路面に既に設置されている踏板踏板フレーム等に埋設されてもよい。

0080

本発明の課金システムは、走行時の車両の加速度や振動等による影響が軽減された軸重の計測結果を取得することを目的とする。

0081

1課金システム
10車載システム
10’補助車載システム
20車載器
25牽引車被牽引車間通信器
25’ 牽引車被牽引車間補助通信器
30車載無線通信装置
30’ 車載無線通信装置
30A加速度計計測値取得部
30B 車両ID保持部
30C加速度情報送信部
31 加速度計
31’ 加速度計
40路側無線通信装置
40A軸重計計測値取得部
40B 加速度情報要求部
40C 加速度情報取得部
40D補正演算部
50課金通信処理装置
51課金情報処理部
51A軸重情報取得部
51B 軸重情報演算部
51C 料金決定部
60 軸重計
70 中央決済処理装置
80通信アンテナ
90進入側車両検知器
91発進制御機
92発進側車両検知器
100 課金システム
150料金自動収受機
151 課金情報処理部
151A 軸重情報取得部
151B 軸重情報演算部
151C 料金決定部
A 車両
A’ 牽引車
B’ 被牽引車
Iアイランド
J遠隔地
L 車線

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