KR20160094355A - 차량진입감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 진입여부를 정확히 감지하고, 나아가 차량의 진입속도 및 차량의 종류를 정확하게 확인할 수 있도록 구조가 개선된 차량진입감지장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량진입감지장치는 차량 진입로에 설치되어 차량의 진입을 감지하기 위한 것으로, 차량 진입로의 일측에 설치되며, 상하 방향으로 배치되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광부와, 상기 차량 진입로를 사이에 두고 상기 발광부의 반대측에 설치되며, 상기 발광부에서 조사된 광을 수광하며 상하 방향으로 배치되며 복수의 수광소자를 포함하는 수광부와, 상기 발광부에서 조사된 광이 상기 수광부에서 수광되는지에 따라 차량의 진입을 판단하는 제어부를 포함하며, 상기 수광부는, 상하 방향의 제1열을 따라 배치되는 복수의 수광소자로 이루어진 제1수광소자어레이와, 상기 제1수광소자어레이로부터 상기 차량의 진입 방향을 따라 이격되며 상하 방향의 제2열을 따라 배치되는 복수의 수광소자로 이루어진 제2수광소자어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량진입감지장치{Vehicle detecting device}

본 발명은 차량의 진입방향 및 속도를 감지하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 톨게이트 등에 설치되어 차량의 진입방향과 속도를 감지하는 차량진입감지장치에 관한 것이다.

톨게이트에서는 하이패스와 같이 차량의 진입을 자동으로 감지하여 요금을 부가하기 위한 시스템이 설치되며, 이와 같이 차량의 진입을 감지하는 기술과 관련하여 대한민국 등록특허 제10-1347274호(발명의 명칭 : 하이패스 차량감지장치를 감시하는 감시장치 및 그 동작방법) 등 다양한 특허가 제안된 바 있다.

요금을 부과하는 유료도로는 도로 운영방식에 따라 개방식 영업 구간과 폐쇄식 영업 구간으로 나누어진다. 폐쇄식 영업 구간의 경우, 차량이 유료도로에 진입하는 진입 측에서의 입구 영업소 설비는 차량의 차종 판별이 가능하도록 윤폭 윤거 감지 접촉식 센서를 활용한 차종분류 장치를 갖추고 있는 반면에, 차량이 유료도로로부터 빠져나오는 진출 측의 출구 영업소 설비는 차량의 대,중,소의 구별과 전후진 판별만을 가능하도록 하는 축수 감지 접촉식 센서를 갖추어 영업 시스템을 구성하고 있다.

한편, 근래에 이르러 출구 영업소의 영업 방식에 변화가 발생하여 축수감지기능을 제외하고, 차량감지장치를 구성하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 좀 더 구체적으로는 2013년부터 한국도로공사에서는 접촉식 센서의 배제, 유지보수원 및 야생 동물 등 생체에 의한 오검지 발생 방지, 차량의 전후진의 정확한 검지, 광센서의 광검지 분해능 및 검지 응답성은 기존 성능을 유지할 것 등을 전제로 하여 기존 적외선 커튼 방식의 적외선 검지 장치와, 2개의 자기장 루프를 활용한 검지 방식을 고안하여 적용하고 있다.

하지만, 기존의 방식의 경우 자기장 방식의 루프 검지기가 갖는 검지 성능의 한계로, 95% 이상의 검지 정확도를 실현하기가 매우 어려운 것으로 나타나고 있고, 이에 따라 도로 사업자의 영업 혼란이 야기되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1347274호(발명의 명칭 : 하이패스 차량감지장치를 감시하는 감시장치 및 그 동작방법)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 진입여부를 정확히 감지하고, 나아가 차량의 진입속도 및 차량의 종류를 정확하게 확인할 수 있도록 구조가 개선된 차량진입감지장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량진입감지장치는 차량 진입로에 설치되어 차량의 진입을 감지하기 위한 것으로,

차량 진입로의 일측에 설치되며, 상하 방향으로 배치되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광부와, 상기 차량 진입로를 사이에 두고 상기 발광부의 반대측에 설치되며, 상기 발광부에서 조사된 광을 수광하며 상하 방향으로 배치되며 복수의 수광소자를 포함하는 수광부와, 상기 발광부에서 조사된 광이 상기 수광부에서 수광되는지에 따라 차량의 진입을 판단하는 제어부를 포함하며, 상기 수광부는, 상하 방향의 제1열을 따라 배치되는 복수의 수광소자로 이루어진 제1수광소자어레이와, 상기 제1수광소자어레이로부터 상기 차량의 진입 방향을 따라 이격되며 상하 방향의 제2열을 따라 배치되는 복수의 수광소자로 이루어진 제2수광소자어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 진입로에 설치되어, 차량의 통과 여부를 감지하는 루프감지기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제2수광소자어레이는 상기 제1수광소자어레이보다 짧은 길이로 형성되며, 상기 제1수광소자어레이의 일부 구간에만 대응되도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제어부는, 평상시에는, 상기 제2수광소자어레이의 전체 수광소자 및 상기 제1수광소자어레이에서 상기 제2수광소자어레이에 대응되는 구간에 배치된 수광소자의 광 수광 여부를 확인하고, 차량이 검지되는 경우에는 상기 제2수광소자어레이의 전체 수광소자 및 제1수광소자어레이의 전체 수광소자의 광 수광 여부를 확인하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 발광소자는 1열 또는 2열로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제어부는, 상기 발광소자에서 광이 조사될 때, 상기 발광소자와 동일한 높이에 배치된 수광소자 및 이 수광소자와 상하 방향으로 인접한 수광소자에서의 광 수신 여부를 확인하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 차량의 진입방향 및 진입속도를 정확하게 측정할 수 있으며, 차량진입감지장치의 구조가 간단해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량진입감지장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 내지 도 4는 서로 다른 실시예에 따른 발광부 및 수광부의 개략적인 구성도이다.
도 5는 제어부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광부 및 수광부의 개략적인 구성도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 진입방향 및 진입속도를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량진입감지장치에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량진입감지장치의 개략적인 구성도이며, 도 2 내지 도 4는 서로 다른 실시예에 따른 발광부 및 수광부의 개략적인 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량진입감지장치는 루프감지기(10)와, 발광부(20)와, 수광부(30)와, 제어부를 포함한다.

루프감지기(10)는 차량 진입로의 바닥에 설치된다. 루프감지기(10)는 차량의 진입시 자기의 변화를 이용하여, 차량의 진입여부를 감지한다.

발광부(20)와 수광부(30)는 차량의 진입여부, 진입방향 및 진입속도를 측정하기 위한 것이다. 발광부(20)와 수광부(30)는 차량의 진입로를 사이에 두고 서로 반대측에 배치되며, 발광부(20)에서 조사된 광이 수광부(30)에서 수광되는지 여부에 따라 차량의 진입여부 및 진입방향을 검지한다. 본 실시예의 경우 발광부(20)는 광, 예를 들어 적외선을 조사하는 복수의 발광소자를 포함한다. 그리고, 수광부(30)는 발광부에서 조사된 광을 수광하는 복수의 수광소자를 포함한다.

상기한 발광부 및 수광부는 3가지 방식으로 구성될 수 있다.

도 2의 경우, 발광부(20)는 제1발광소자어레이(21)와 제2발광소자어레이(22)로 구성된다. 제1발광소자어레이(21)는 상하 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 발광소자를 포함한다. 제2발광소자어레이(22)는 상하 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 발광소자를 포함하며, 이 제2발광소자어레이(22)는 제1발광소자어레이(21)와 차량의 진입 방향으로 이격되게 배치된다.

그리고, 수광부(30)는 제1수광소자어레이(31)와 제2수광소자어레이(32)로 구성된다. 제1수광소자어레이(31)는 상하 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 수광소자를 포함한다. 제2수광소자어레이(32)는 상하 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 수광소자를 포함하며, 이 제2수광소자어레이(32)는 제1수광소자어레이(31)와 차량의 진입 방향으로 이격되게 배치된다.

그리고, 제1발광소자어레이(21)에서 조사된 광은 제1수광소자어레이(31)에서 수광되고, 제2발광소자어레이(22)에서 조사된 광은 제2수광소자어레이(32)에서 수광된다.

도 3의 경우, 발광부(20A)는 복수의 발광소자를 포함하는데, 이때 앞서 설명한 도 2에서와 달리 복수의 발광소자(20A)는 상하 방향의 1개의 열로만 배치된다. 그리고, 수광부(30A)는 앞서 설명한 도 2에서와 같이 제1수광소자어레이(31A)와 제2수광소자어레이(32A)를 포함한다.

발광부(20A)의 각 발광소자에서 조사된 광은, 동일 높이에 배치된 수광소자에서 수광된다. 이때, 발광소자에서 적외선이 조사될 때 일정 각도의 지향각을 가지기 때문에, 1개의 발광소자에서 조사된 광이 동일 높이에 있는 2개의 수광소자에 수광된다.

본 실시예의 경우, 앞선 도 2의 경우보다 발광소자의 수를 절감할 수 있고, 이에 따라 장치의 구조를 단순화하고 재료비를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 4의 경우, 발광부(20B)는 앞서 설명한 도 3에서와 같이 1개의 열로만 배치된다. 그리고, 수광부(30B)는 제1수광소자어레이(31B)와 제2수광소자어레이(32B)를 포함한다. 이때, 제2수광소자어레이(32B)는 제1수광소자어레이(31B)와 같이 전체 구간에 설치되는 것이 아니라, 제1수광소자어레이(31B) 보다 짧은 길이로 형성되어, 제1수광소자어레이(31B)의 일부 구간에만 대응되게 설치된다. 바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이 차량 진입시 가장 먼저 검지되는 높이, 즉 차량의 범퍼 높이 구간에 제2수광소자어레이(32B)가 설치된다.

본 실시예에 따르면, 앞서 설명한 실시예들보다 수광소자의 수를 절감할 수 있고, 이에 따라 장치의 구조를 단순화하고 재료비를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

제어부는 발광부(20,20A,20B)와, 수광부(30,30A,30B)와 전기적으로 연결된다. 제어부는 발광부와, 수광부에서 정보를 전달받으며, 이 정보를 통해 차량의 크기, 차량의 진입방향 및 진입속도를 판단한다.

참고로, 차량진입감지장치는 상위 제어부를 더 가지며, 이 상위 제어부는 제어부 및 루프감지기와 연결된다. 그리고, 상위 제어부는 루프감지기 및 제어부에서의 판단결과를 종합하여, 최종적으로 차량 진입 여부를 판단한다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 차량의 진입방향 및 속도감지장치에서 차량의 진입여부, 진입방향 및 진입속도를 판단하는 과정에 관하여 설명한다.

이하, 설명의 편의를 위해, 차량의 진입방향을 기준으로 할 때, 수광부의 제2수광소자어레이가 제1수광소자어레이보다 앞에 배치된 것을 기준으로 설명한다.

먼저, 차량이 진입하면 루프감지기에서 차량의 진입여부를 감지한다. 또한, 진입하는 차량에 의해 발광부에서 조사된 광이 차단되므로, 수광부에서 광 수신이 중단되며, 이를 통해 차량의 진입여부를 확인할 수 있다.

차량이 진입 즉 직진하는 경우에는 전방에 배치된 제2수광소자어레이에서 먼저 광 수신이 차단되고, 이후 제1수광소자어레이에서 광 수신이 차단된다(동일 높이에 배치된 수광소자를 기준으로 함). 반대로, 이미 진입된 차량이 후진하는 경우에는, 차량에 의해 제1수광소자어레이 및 제2수광소자어레이에서의 광 수신이 차단된 상태에서, 차량이 후진함에 따라 제1수광소자어레이에서 먼저 광 수신이 재개되며, 이후 제2수광소자어레이에서 광이 수신된다. 따라서, 이를 활용하면 차량의 진입 여부뿐 아니라, 이미 진입한 차량이 그대로 직진하여 차량진입감지장치를 통과하는지 아니면 차량이 후진하는지 여부를 확인할 수 있다.

나아가, 차량이 정상적으로 차량진입감지장치에 진입할 때 제2수광소자어레이에서 광 수신이 차단된 시점과, 제1수광소자어레이에서 광 수신이 차단된 시점 사이에 소요되는 시간과, 제1수광소자어레이와 제2수광소자어레이 사이의 거리(간격)을 이용하면 차량의 진입속도를 구할 수 있다.

또한, 수광소자에서 광 수신이 차단되는 최대 높이가 통과하는 차량의 높이가 되므로, 이를 통해 차량의 크기(높이)를 확인할 수 있다.

한편, 이를 위한 제어부의 회로 구성 및 동작은 도 5에서와 같이 이루어질 수 있다. 참고로, 제1수광소자와 제2수광소자는 제1수광소자어레이와 제2수광소자어레이에서 동일 높이에 위치한 수광소자를 의미한다. 먼저, 제1수광소자와, 제2수광소자의 출력에 차이가 발생하면, 상태비교부가 충전회로에 충전을 시작한다. 참고로, 제1수광소자 및 제2수광소자 중 어느 하나의 수광소자에 광이 수광되고, 나머지 하나의 수광소자에 광이 수광되지 않으면 출력 차이가 발생한다. 그리고, 두 수광소자의 출력이 동일한 상태가 되면, 상태비교부는 충전회로의 충전을 멈추고, 출력 비교 절차를 중지한다. 이후, 앞서 설명한 방식으로 전후진 판단부가 차량의 진행방향을 판단하고, 중앙처리장치로 이를 통보한다. 전후진 판단부로부터 차량 진입 통지를 받은 중앙처리장치는 AD 변환기를 통해 충전회로에 충전된 전압을 확인한다. 이후, AD 변환기에서 충전 회로의 방전을 실시하고, 상태비교부에서는 다시 제1수광소자와 제2수광소자의 출력 차이를 비교한다.

한편, 중앙처리장치는 확인된 충전 전압을 온도센서에서 감지된 온도를 기준으로 보상하고, 보상된 값을 기준으로 제1수광소자와 제2수광소자에서 출력 차이가 발생한 시간을 계산한다. 그리고, 계산된 시간과 제1수광소자와 제2수광소자 사이의 거리를 이용하여 차량의 속도를 산출한다.

한편, 제어부에서 제1수광소자어레이 및 제2수광소자어레이에서의 수광 여부를 지속적으로 확인하는 경우, 데이터 처리상의 비효율을 가져올 수 있다. 이에, 도 4에서와 같이 수광부를 구성한 경우, 평상시에는 제2수광소자어레이의 전체 수광소자와, 제1수광소자어레이에서 제2수광소자어레이에 대응되는 구간에 배치된 수광소자의 수광 여부를 지속적으로 확인한다. 그러다가, 차량의 진입이 확인되면(즉, 제1수광소자어레이 또는 제2수광소자어레이에서 광 수신이 차단됨), 전체 수광소자(즉, 제1 및 제2수광소자어레이의 전체 수광소자)의 수광 여부를 확인한다.

즉, 평상시에는 차량이 진입 또는 후진할 때 가장 먼저 검지되는 영역, 즉 차량의 범퍼 높이 구간의 수광소자(제2수광소자어레이 및 제1수광소자어레이에서 제2수광소자어레이에 대응되는 구간의 수광소자)들만 수광 여부를 확인하고, 차량이 검지된 이후에는 전체 수광소자의 수광 여부를 확인한다. 그러면, 평상시에 확인해야하는 수광소자의 수가 줄어들기 때문에, 데이터 처리상의 효율성이 향상된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광부 및 수광부의 개략적인 구성도이다. 이때, 도 6의 (A)에서는 발광소자(1a~1e) 및 수광소자(2a~2e)가 각각 상하 방향으로 일정거리 L 만큼씩 이격되어 5개씩 배치된다. 이 상태에서, 제어부는 첫 번째 발광소자(1e)에서 광이 조사될 때, 첫 번째 수광소자(2e)에서의 광 수신 여부를 확인한다. 그리고, 두 번째 발광소자(1d)에서 광이 조사될 때, 두 번째 수광소자(2d)에서의 광 수신 여부를 확인한다. 이와 같은 방식으로, 5개의 수광소자에서의 광 수신 여부를 확인하면, L 간격으로 차량의 진입여부를 검지할 수 있다(즉, 검지 분해능이 L이 됨).

한편, 도 6의 (B)에서는 발광소자 및 수광소자가 각각 상하 방향으로 일정거리 2L 만큼씩 이격되어 3개씩 배치된다. 참고로, 각 발광소자에서 조사되는 광은 일정한 각도로 퍼지면서 조사되기 때문에, 각 발광소자에서 조사된 광은 동일한 높이의 수광소자 뿐 아니라, 상하 방향으로 인접한 수광소자에서도 수신되며, 이를 활용하면 발광소자 및 수광소자의 개수를 줄여도 도 6의 (A)와 동일한 수준의 검지 분해능을 가질 수 있다.

이에 관해 설명하면, 먼저 첫 번째 발광소자(1c)에서 광이 조사되는 상태에서, 첫 번째 수광소자(2c)에서의 광 수신 여부를 확인한다. 그러면, P1 위치에서 광이 차단되는지 여부를 확인할 수 있다.

그런 다음, 동일한 상태 즉 첫 번째 발광소자(1c)에서 광이 조사되는 상태에서, 두 번째 수광소자(2b)에서의 광 수신 여부를 확인한다. 이때, 일반적으로 차량이 도로의 중앙(즉, 서로 이격된 발광부와 수광부의 중앙)으로 이동한다는 점을 고려하면, 두 번째 수광소자(2b)에서의 광 수신 여부는 대략적으로 P2 위치에서의 광이 차단되는지 여부에 의해 결정된다고 할 수 있다. 물론, 이 경우 차량의 폭 등을 고려하면 광이 P2 위치가 아닌 다른 위치에서 차단될 수도 있으므로 어느 정도의 오차 범위를 감안해야 할 필요성은 있다.

그런 다음, 두 번째 발광소자(1b)에서 광이 조사되는 상태에서, 첫 번째 수광소자(2c), 두 번째 수광소자(2b) 및 세 번째 수광소자(2a)에서의 광 수신 여부를 확인하면, P2, P3, P4 위치에서의 광 차단 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 이와 같은 방식으로 수광소자에서의 광 수신 여부를 확인하면, 5개의 지점 즉 P1~P5 위치에서 광이 차단되는지 여부를 확인할 수 있으며, 결국 앞서 설명한 도 6의 (a)에서와 유사한 수준의 검지 분해능을 가지게 된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 진입방향 및 진입속도를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 발광부(20C)는 제1발광소자어레이(21C)와 제2발광소자어레이(22C)로 구성되고, 수광부(30C)는 제1수광소자어레이(31C)와 제2수광소자어레이(32C)로 구성된다. 그리고, 제어부는 일정한 시간 간격 T, 예를 들어 1/100 초 간격으로, 제1수광소자어레이와 제2수광소자어레이에서의 광 수신 여부를 교번적으로 확인한다. 이 상태에서 차량이 진입하면, 먼저 제2수광소자어레이에서 광 수신이 차단되고, 이후 제1수광소자어레이에서 광 수신이 차단된다. 그러면, 제어부는 제2수광소자어레이에서 광 수신이 차단된 시점으로부터 제1수광소자어레이에서 광 수신이 차단되는 시점 사이의 시간 간격(예를 들어, 5T)을 바로 확인할 수 있고, 이를 통해 차량의 속도를 산출할 수 있다.

본 발명에 따르면, 앞서 설명한 도 5에서와 같이 제어부의 구성을 복잡하게 하지 않고, 간단한 방식으로 제어부를 구성하여도 차량의 진입방향과 대략적인 차량의 속도를 측정할 수 있다.

한편, 이와 같은 방식을 이용할 때에는, 도 7에 도시된 바와 같이 발광소자어레이와 수광소자어레이를 모두 다 2열로 구성하여, 발광소자와 수광소자를 1:1로 매칭하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 도 8에 도시된 바와 같이, 1개의 발광소자(40)에서 조사된 광을 2개의 수광소자(51,52)에서 수광하는 경우, 차량이 실제로 2번째 수광소자(52)까지 진입하기 전에 차량에 의해 광이 차단됨으로 인해 오차가 발생할 수 있기 때문이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10..루프감지기
20...발광부
30...수광부
31...제1수광소자어레이 32...제2수광소자어레이

Claims (2)

1. 차량 진입로에 설치되어 차량의 진입을 감지하기 위한 차량진입감지장치로서,
   차량 진입로의 일측에 설치되며, 상하 방향으로 배치되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광부와,
   상기 차량 진입로를 사이에 두고 상기 발광부의 반대측에 설치되며, 상기 발광부에서 조사된 광을 수광하며 상하 방향으로 배치되며 복수의 수광소자를 포함하는 수광부와,
   상기 발광부에서 조사된 광이 상기 수광부에서 수광되는지에 따라 차량의 진입을 판단하는 제어부를 포함하며,
   상기 발광부의 상기 발광소자는 상하 방향의 1개의 열로만 배치되고,
   상기 수광부는, 상하 방향의 제1열을 따라 배치되는 복수의 수광소자로 이루어진 제1수광소자어레이와, 상기 제1수광소자어레이로부터 상기 차량의 진입 방향을 따라 이격되며 상하 방향의 제2열을 따라 배치되는 복수의 수광소자로 이루어진 제2수광소자어레이를 포함하며,
   상기 제2수광소자어레이는 상기 제1수광소자어레이보다 짧은 길이로 형성되며, 상기 제1수광소자어레이의 일부 구간에만 대응되도록 설치되고,
   상기 제어부는,
   평상시에는, 상기 제2수광소자어레이의 전체 수광소자 및 상기 제1수광소자어레이에서 상기 제2수광소자어레이에 대응되는 구간에 배치된 수광소자의 광 수광 여부를 확인하고,
   차량이 검지되는 경우에는 상기 제2수광소자어레이의 전체 수광소자 및 제1수광소자어레이의 전체 수광소자의 광 수광 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 차량진입감지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진입로에 설치되어, 차량의 통과 여부를 감지하는 루프감지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량진입감지장치.

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