JP2000002772A

JP2000002772A - 路面状態判別装置

Info

Publication number: JP2000002772A
Application number: JP16673198A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shirahase; 隆志白波瀬; Masashi Nakano; 雅司中野
Original assignee: Minister for Public Works for State of New South Wales; Public Works Research Institute Ministry of Construction
Current assignee: Minister for Public Works for State of New South Wales; National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: JP2976025B1

Abstract

(57)【要約】【課題】瞬時かつ連続して正確に道路の路面の摩擦係
数を推定して路面状態を判別することができる路面状態
判別装置を提供する。【解決手段】路面状態判別装置であって、電磁波を路
面に照射し、その路面からの反射波を検出する検出手段
を具え、この検出手段で検出された検出信号に基づい
て、計測対象の水分の含有率に応じた特徴量を算出し、
予め記憶されている特徴量の基準領域値と比較すること
によって、路面の状態を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路の路面状態判
別装置に関する。

【０００２】従来、道路の路面状態を判別する場合、路
面のすべり摩擦抵抗を測定し、この測定値に基づいて判
別することが行われており、そのための測定方法として
つぎの４つの方法が採用されている。（１）減速度法この方法では、初速度で走行している車両を制動して全
輪をロックし、全輪が滑る際の減速度を加速度計（減速
度計）を用いて測定する。（２）制動停止距離法この方法では、制動を開始した地点から車両が停止した
地点までの距離に基づいて路面のすべり摩擦係数を算出
する。（３）すべり摩擦抵抗直接測定法この方法では、被けん引タイプと自走式けん引タイプが
あるが、測定原理は両タイプとも同一であり、特別な測
定車輪を制動して一定速度でけん引する際に要する力を
測定し、この測定した力と輪荷重との比をすべり摩擦係
数とする。（４）駆動力測定法この方法では、車両の駆動軸にストレインゲージを張り
付け、このストレインゲージの歪み量から車両が発進す
る際の駆動軸に加わる駆動力を測定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの４方法のう
ち、方法（１），（２），（４）は、路上で急ブレーキ
をかけたり、車両を現場に停止させて測定するため、他
の交通の妨げになったり、滑り易い路面での試験では危
険であるというような問題がある。また方法（１）〜
（４）は、常時測定を行うものでないために、車両を運
転しているドライバーに対して、現在通行している路面
が急激に滑り易くなって危険な状態に変化していても、
瞬時に路面の摩擦係数に関する情報を収集して、車両の
運転者に対して警告表示を行うことができないという問
題がある。

【０００４】ところで路面の摩擦係数は、路面状態によ
って影響をうけることが知られており、その例をあげる
とすると、それは下記の表１に示すようなものである。
これについて観察すると、路面状態すなわち路面の水分
量の大小からなる含水率と、すべり摩擦係数との間に相
関性があることがわかる。このことから路面状態を検出
すること及び各路面状態における含水率を測定すること
で、精度の高い路面のすべり摩擦係数の推定を行い、路
面状態を判別することができる。

【０００５】

【表１】この表１において、車両速度は50〜60km/ｈ ※１の密度は0.25〜0.5 ※２の密度は0.05〜0.15 である。

【０００６】本発明の目的は、表１に示されたようなこ
とを利用して、各路面状態における含水率を測定し、精
度の高い路面のすべり摩擦係数を推定することによっ
て、前記のような従来技術の問題を解消し、瞬時かつ連
続して正確に道路の路面の摩擦係数を推定して路面状態
を判別することができる路面状態判別装置を提供するに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記のような目
的を達成するために、路面状態判別装置において、請求
項１に記載の発明は、電磁波を路面に照射し、その路面
からの反射波を検出する検出手段を具え、この検出手段
で検出された検出信号に基づいて、計測対象の水分の含
有率に応じた特徴量を算出し、予め記憶されている特徴
量の基準領域値と比較することによって、路面の状態を
判別することを特徴とするものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、反射波の波長が水の吸収帯内の波長で
あることを特徴とするものである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、検出手段を少なくとも２つ具え、第１
検出手段は水の吸収帯の波長を検出し、第２検出手段は
水の非吸収帯の波長を検出することを特徴とするもので
ある。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれかに記載の発明において、判別結果から対象
物の摩擦係数を算出する摩擦算出手段を具えていること
を特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の構成を
示すブロック図であって、１は第１受光器、２は第２受
光器、３は投光器を示し、図２に示すように投光器３は
道路Ｒの側部に設立された支柱５に、また第１、第２受
光器１，２は支柱５に取り付けた支持腕６にそれぞれ取
り付けられる。４は路面状態の判別処理部を示し、判別
処理部４は第１受光器１で光電変換した第１反射信号を
増幅する増幅器７と、この増幅器７が出力する第１反射
信号の高域信号成分の通過を阻止してノイズを除去する
低域通過フィルタ８と、この低域通過フィルタ８からの
第１反射信号を後記するしきい値と比較して、路面の水
分量を判断した比較データを出力する比較器９，10とを
有している。

【００１２】また判別処理部４は、第２受光器２で光電
変換した第２反射信号を増幅する増幅器11と、この増幅
器11が出力する第２反射信号の高域信号成分の通過を阻
止してノイズを除去する低域通過フィルタ12と、この低
域通過フィルタ12からの第２反射信号を後記するしきい
値と比較して、路面状態を判別した比較データを出力す
る比較器13，14とを有している。

【００１３】また判別処理部４は、比較器９，10，13，
14から出力した比較データに基づいて演算した、後記す
る路面状態の判定結果を出力するＣＰＵ15が設けられて
いる。そしてここから出力された判定結果が支柱５の上
部に設けられた図示しない表示盤で文字表示されて、走
行車両の運転者に対する警告を行う。

【００１４】投光器３は、例えば発光スペクトルに赤外
光を含んで放射する水銀ランプが好適である。この投光
器３からの光は、路面状態を収集するために適切な光学
系によって集光された後に、路面上の適切な箇所、例え
ば、道路Ｒの幅方向の中心に任意の入射角で参照光を投
光路面に向けて投光される。なお、入射角の大小は、後
記する路面状態の判別に影響を及ぼすことはない。

【００１５】次に、この実施形態の作動について説明す
る。第１、第２受光器１，２は、投光器３から投光され
た光の路面反射中の乱反射光のうちの、第１赤外光、第
２赤外光をそれぞれ受光して電気信号に変換する。第１
受光器１は、その受光素子としては硫化鉛（ＰｂＳ）、
セレン化鉛（ＰｂＳｅ）等が好適である。そしてこの受
光素子の受光面の前面に、約1.4〜2.5μmの範囲の第１
赤外光を透過させる赤外線透過フィルタが設けられてい
る。

【００１６】第２受光器２は、その受光素子としてはフ
ォト・ダイオード、フォト・トランジスタ等が好適であ
る。そしてこの受光素子の受光面の前面に、1.4μm未満
の範囲の第２赤外光を透過させるフィルタが設けられて
いる。

【００１７】図１において、第１受光器１から出力され
る第１反射信号は、増幅器７で適当なレベルまで増幅さ
れた後、低域通過フィルタ８に送信され、ここで高域信
号成分、すなわち、外乱ノイズ成分が除去され、低域通
過フィルタ８から出力される第１反射信号が比較器９，
10に入力され、ここでしきい値Ａ１，Ａ２と比較され
る。このしきい値Ａ１，Ａ２は、水分の有無の大小によ
って設定され、Ａ１は路面の水分大のときのレベル、Ａ
２は路面の水分小のときのレベルを示す。そしてこのし
きい値Ａ１，Ａ２でそれぞれ比較してえられた路面の水
分量に対応するそれぞれの比較データが前記のようにＣ
ＰＵ15に入力する。

【００１８】同様に第２受光器２から出力される第２反
射信号は、増幅器11で適当なレベルまで増幅された後、
低域通過フィルタ12に送信され、ここで高域信号成分、
すなわち、外乱ノイズ成分が除去され、低域通過フィル
タ12から出力される第２反射信号が、比較器13，14に入
力され、そしてここでしきい値Ｂ１，Ｂ２と比較され
る。このしきい値Ｂ１，Ｂ２は、光が路面状態によって
拡散する度合によって設定され、Ｂ１は路面の拡散反射
光小のレベル、Ｂ２は路面の拡散反射光大のレベルを示
す。そしてこのしきい値Ｂ１，Ｂ２で、それぞれ比較し
てえられた路面の光の拡散度合に対応するそれぞれの比
較データが前記のようにＣＰＵ15に入力する。

【００１９】前記の際必要ならば、投光器３の光源を適
当な周波数で変調して送出してもよく、この場合第１、
第２反射信号を、各増幅器７，11で増幅した後に復調す
るとよい。この変調、復調によって第１、第２反射信号
が外乱の影響を受けにくくなる。

【００２０】図３は、雪の反射率特性を示すグラフであ
る。これに示されるように、雪の表面は可視光に対して
光反射率が100％近い拡散面を示すが、光の波長が長く
なるに従って水分による吸収のために反射率が減少す
る。図３の実線は、波長を変化させた場合の硫酸バリウ
ムの反射率に対する雪面の相対的な反射率特性曲線を示
すものである。このグラフは、反射角に関係なく同一傾
向を示す。雪面の反射率が1.4〜2.4μmの赤外領域で零
に近づくところは、水分による吸収に起因するものであ
る。このため雪面の含水率によって反射率の低減の度合
いは異なってくる。

【００２１】図３に示す1.4〜2.4μmの波長の赤外光領
域の実線部は、含水率の高い（密度0.25〜0.5）しまり
雪を表している。これに対して、新雪のようにふわふわ
とした表面が溶けていない雪は、含水率が低い（密度0.
05〜0.15）ために破線部のようになる。雪がなくても道
路Ｒの路面が水分を含んだ湿潤状態であれば、同様にし
て湿潤の度合いに応じて実線部や破線部のように変化す
る。

【００２２】路面が乾燥している場合（乾燥）、道路Ｒ
の路面が濡れている場合（水分少量又は多量の湿潤）、
道路Ｒの路面に積雪がある場合（含水率が少ない又は多
い積雪）の５道路Ｒの路面状態に対して、低域通過フィ
ルタ８，12の出力信号のレベルを測定した結果の一例及
びこの結果に基づいて出力レベルの大きさの順に並べた
状態を以下の（表２）に示す。この場合、赤外光の反射
光信号は、波長1.4〜2.5μmについての平均値である。

【００２３】

【表２】

【００２４】前記のように、赤外光は水分によって吸収
されるので、積雪及び湿潤状態では反射光量が少なくな
っている。また、乾燥状態では路面が拡散面となるの
で、低域通過フィルタ８の出力レベルは比較的大きくな
る。第２赤外光に対しては、道路の路面に積雪があると
雪による光反射率が100％近い拡散面ができるので、低
域通過フィルタ12の出力レベルは非常に大きな値を示
す。

【００２５】これに対して、路面が濡れている湿潤状態
では路面が鏡面化するので、正反射光成分は増加する
が、乱反射光成分は減少する。したがって、低域通過フ
ィルタ12の出力レベルは低い値となる。乾燥道路の路面
が光反射率の低い拡散面であるため、積雪と湿潤の中間
の値となっている。

【００２６】表２において、比較器９の弁別レベルであ
るしきい値Ａ１は、低域通過フィルタ８の出力レベルの
積雪（含水率小）3.3と積雪（含水率大）0.8の間にあ
り、これを例えば2.2とする。また、比較器10の弁別レ
ベルであるしきい値Ａ２は、積雪（含水率小）3.3と乾
燥5.5との間にあり、これを、例えば、4.4に設定する。
低域通過フィルタ８の出力レベルがしきい値Ａ１を越え
ている場合には、比較器９は信号「１」を判定結果とし
て出力する。

【００２７】また、比較器10は、低域通過フィルタ８の
出力レベルがしきい値Ａ２未満の場合に信号「１」を出
力する。したがって、第１赤外光の情報で比較器９及び
比較器10の判定結果が「１，０」である場合には乾燥状
態と判別され、「１，１」である場合には積雪（含水率
小）又は湿潤（水分少量）状態と判別される。また、
「０，１」である場合には積雪（含水率大）又は湿潤
（水分多量）状態と判別される。

【００２８】同様に、下記の表３において、比較器13の
弁別レベルであるしきい値Ｂ１が、低域通過フィルタ12
からの第２反射信号レベルの乾燥2.0と湿潤0.8との間に
あり、これを、例えば、1.2に設定する。また、比較器1
4のしきい値Ｂ２は、積雪7.5と乾燥2.0との間にあり、
これを例えば4.0に設定する。低域通過フィルタ12から
の第２反射信号レベルがしきい値Ｂ１を越えている場合
には、比較器13は判定結果として、信号「１」を出力す
る。また比較器14は、低域通過フィルタ12の第２反射信
号レベルがしきい値Ｂ２未満の場合には判定結果とし
て、信号「１」を出力する。したがって、第２反射信号
の情報によって、比較器13，14の判定結果が「１，０」
である場合には積雪状態と判別され、また、「１，１」
である場合には乾燥状態と判別される。また、「０，
１」である場合には湿潤状態と判別される。

【００２９】

【表３】

【００３０】このような比較器９，10，13，14の判定結
果はマイクロプロセッサ15に送出される。マイクロプロ
セッサ15では、第１赤外光からの情報による道路Ｒの路
面の水分含有率測定結果、及び、第２赤外光からの情報
による道路Ｒの路面状態の判定結果によって、最終的な
道路Ｒの路面状態の判定が以下の組合せに基づいて行わ
れ、下記の表４に示すように、乾燥、湿潤（水分少
量）、湿潤（水分多量）、積雪（含水率小）及び積雪
（含水率大）の５種類に分類される。

【００３１】

【表４】この表４の組合せは一例であり、比較器９，10，13，14
での弁別レベルであるしきい値Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２
の値を変更することによって表４の組合せが変更される
場合もある。

【００３２】ＣＰＵ15の演算によって、最終的な道路Ｒ
の路面判断結果である路面のすべり摩擦係数の推定結果
を出力する。この道路Ｒの路面摩擦係数の推定は、表１
に道路Ｒの路面状態と摩擦係数との例を述べているよう
に、各道路Ｒの路面状態における水分の大小を判定して
得られる。このため表１と表４とを比較することによっ
て路面のすべり摩擦係数の推定を行うことができる。そ
の例を下記の表５として示す。

【００３３】

【表５】

【００３４】路面のすべり摩擦係数値は、これまで複数
の文献で測定値が紹介されており、本発明における路面
のすべり摩擦係数推定の重要なデータになっている。こ
れらのデータは、車両速度によっての路面のすべり摩擦
係数が変化することも、例えば、技術書院から刊行され
た「新訂版路面のすべり」に示されており、これを図
４に示す。このために、路面のすべり摩擦係数を推定す
る際に車両速度と関連づけを行うのが必要でありまた可
能である。

【００３５】また、道路Ｒ上を車両が走行することから
投光器３の照射領域からの反射光は車両が照射領域を通
過するごとに遮光される。一般に、車両の照射領域の通
過時間は短く、反射光が遮光されていない時間の方がこ
れよりも長くなる。そこで、車両の通過による遮光時間
よりも長い最低検知時間を設定し、比較器９，10，13，
14の出力が、この最低検知時間の間変化しない場合に、
その出力を正規の信号としてＣＰＵ15が取り込むように
するのが好適である。

【００３６】前記の実施形態では、第１赤外光の第１反
射信号に関するデータを、波長が1.4〜2.5μmの範囲の
光の平均から得ているが、図３のグラフからも明らかな
ように、波長が1.6μmや2.0μmにおいて水と水の反射率
の違いが顕著であるので、このような波長の信号のみを
取り出して道路Ｒの路面状態判定のデータとするのが一
層好適である。

【００３７】また、路面からの乱反射光を受光している
が、路面への入射角と反射角とが等しい正反射光を受光
して道路Ｒの路面状態を判定することもできる。この場
合には路面の各状態における出力レベルの大小は、表１
に示すものと異なったものとなるであろう。さらに、道
路Ｒの路面温度計のデータを取り込んで湿潤のレベルを
凍結の有無を含めた情報とすることによって、路面のす
べり摩擦係数推定の幅を拡大することもできる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は前記のようであって、路面状態
判別装置において、電磁波を路面に照射し、その路面か
らの反射波を検出する検出手段を具え、この検出手段で
検出された検出信号に基づいて、計測対象の水分の含有
率に応じた特徴量を算出し、予め記憶されている特徴量
の基準領域値と比較することによって、路面の状態を判
別するので、瞬時かつ連続して正確に道路の路面の摩擦
係数を推定して路面状態を判別することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のブロック図である。

【図２】同上の路面状態判別時の配置状態を示す説明図
である。

【図３】同上の実施形態における雪の反射率特性の説明
図である。

【図４】同上の実施形態における道路の路面状態とすべ
り摩擦係数との関係説明図である。

【符号の説明】

Ｒ道路１第１受光器２第２受光器３投光器４判別処理部５支柱６支持腕７，11 増幅器８，12 低域通過フ
ィルタ９，10，13，14 比較器 15 ＣＰＵ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月２５日（１９９９．３．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】路面状態判別装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００３】

【０００５】

【０００６】本発明の目的は、表１に示されたようなこ
とを利用して、各路面状態における含水率及び光の拡散
度合を測定し、精度の高い路面のすべり摩擦係数を推定
することによって、前記のような従来技術の問題を解消
し、瞬時かつ連続して正確に道路の路面の摩擦係数を推
定して路面状態を判別することができる路面状態判別装
置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記のような目
的を達成するために、路面状態判別装置において、請求
項１に記載の発明は、電磁波を路面に照射し、その路面
からの反射波を検出する少なくとも２つの第１，２検出
手段と、路面の水分レベルを判定する第１比較手段と路
面の拡散反射光のレベルを判定する第２比較手段とを具
え、第１検出手段は水の吸収帯の波長を検出し、第２検
出手段は水の非吸収帯の波長を検出し、これら第１，２
検出手段で検出された検出信号に基づいて、計測対象の
水分の含有率に応じた特徴量及び光の拡散度合に応じた
特徴量を算出すると共に、この特徴量と第１，２比較手
段に予め記憶されている基準領域値とを比較することに
よって、路面の状態を判別することを特徴とするもので
ある。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、判別結果から対象物の摩擦係数の推定
が行われることを特徴とするものである。

【０００９】

【００１０】また判別処理部４は、第２受光器２で光電
変換した第２反射信号を増幅する増幅器11と、この増幅
器11が出力する第２反射信号の高域信号成分の通過を阻
止してノイズを除去する低域通過フィルタ12と、この低
域通過フィルタ12からの第２反射信号を後記するしきい
値と比較して、路面状態を判別した比較データを出力す
る比較器13，14とを有している。

【００１１】また判別処理部４は、比較器９，10，13，
14から出力した比較データに基づいて演算した、後記す
る路面状態の判定結果を出力するＣＰＵ15が設けられて
いる。そしてここから出力された判定結果が支柱５の上
部に設けられた図示しない表示盤で文字表示されて、走
行車両の運転者に対する警告を行う。

【００１２】投光器３は、例えば発光スペクトルに赤外
光を含んで放射する水銀ランプが好適である。この投光
器３からの光は、路面状態を収集するために適切な光学
系によって集光された後に、路面上の適切な箇所、例え
ば、道路Ｒの幅方向の中心に任意の入射角で参照光を投
光路面に向けて投光される。なお、入射角の大小は、後
記する路面状態の判別に影響を及ぼすことはない。

【００１３】次に、この実施形態の作動について説明す
る。第１、第２受光器１，２は、投光器３から投光され
た光の路面反射中の乱反射光のうちの、第１赤外光、第
２赤外光をそれぞれ受光して電気信号に変換する。第１
受光器１は、その受光素子としては硫化鉛（ＰｂＳ）、
セレン化鉛（ＰｂＳｅ）等が好適である。そしてこの受
光素子の受光面の前面に、約1.4〜2.5μmの範囲の第１
赤外光を透過させる赤外線透過フィルタが設けられてい
る。

【００１４】第２受光器２は、その受光素子としてはフ
ォト・ダイオード、フォト・トランジスタ等が好適であ
る。そしてこの受光素子の受光面の前面に、1.4μm未満
の範囲の第２赤外光を透過させるフィルタが設けられて
いる。

【００１５】図１において、第１受光器１から出力され
る第１反射信号は、増幅器７で適当なレベルまで増幅さ
れた後、低域通過フィルタ８に送信され、ここで高域信
号成分、すなわち、外乱ノイズ成分が除去され、低域通
過フィルタ８から出力される第１反射信号が比較器９，
10に入力され、ここでしきい値Ａ１，Ａ２と比較され
る。このしきい値Ａ１，Ａ２は、水分の有無の大小によ
って設定され、Ａ１は路面の水分大のときのレベル、Ａ
２は路面の水分小のときのレベルを示す。そしてこのし
きい値Ａ１，Ａ２でそれぞれ比較してえられた路面の水
分量に対応するそれぞれの比較データが前記のようにＣ
ＰＵ15に入力する。

【００１６】同様に第２受光器２から出力される第２反
射信号は、増幅器11で適当なレベルまで増幅された後、
低域通過フィルタ12に送信され、ここで高域信号成分、
すなわち、外乱ノイズ成分が除去され、低域通過フィル
タ12から出力される第２反射信号が、比較器13，14に入
力され、そしてここでしきい値Ｂ１，Ｂ２と比較され
る。このしきい値Ｂ１，Ｂ２は、光が路面状態によって
拡散する度合によって設定され、Ｂ１は路面の拡散反射
光小のレベル、Ｂ２は路面の拡散反射光大のレベルを示
す。そしてこのしきい値Ｂ１，Ｂ２で、それぞれ比較し
てえられた路面の光の拡散度合に対応するそれぞれの比
較データが前記のようにＣＰＵ15に入力する。

【００１７】前記の際必要ならば、投光器３の光源を適
当な周波数で変調して送出してもよく、この場合第１、
第２反射信号を、各増幅器７，11で増幅した後に復調す
るとよい。この変調、復調によって第１、第２反射信号
が外乱の影響を受けにくくなる。

【００１８】図３は、雪の反射率特性を示すグラフであ
る。これに示されるように、雪の表面は可視光に対して
光反射率が100％近い拡散面を示すが、光の波長が長く
なるに従って水分による吸収のために反射率が減少す
る。図３の実線は、波長を変化させた場合の硫酸バリウ
ムの反射率に対する雪面の相対的な反射率特性曲線を示
すものである。このグラフは、反射角に関係なく同一傾
向を示す。雪面の反射率が1.4〜2.4μmの赤外領域で零
に近づくところは、水分による吸収に起因するものであ
る。このため雪面の含水率によって反射率の低減の度合
いは異なってくる。

【００１９】図３に示す1.4〜2.4μmの波長の赤外光領
域の実線部は、含水率の高い（密度0.25〜0.5）しまり
雪を表している。これに対して、新雪のようにふわふわ
とした表面が溶けていない雪は、含水率が低い（密度0.
05〜0.15）ために破線部のようになる。雪がなくても道
路Ｒの路面が水分を含んだ湿潤状態であれば、同様にし
て湿潤の度合いに応じて実線部や破線部のように変化す
る。

【００２０】路面が乾燥している場合（乾燥）、道路Ｒ
の路面が濡れている場合（水分少量又は多量の湿潤）、
道路Ｒの路面に積雪がある場合（含水率が少ない又は多
い積雪）の５道路Ｒの路面状態に対して、低域通過フィ
ルタ８，12の出力信号のレベルを測定した結果の一例及
びこの結果に基づいて出力レベルの大きさの順に並べた
状態を以下の（表２）に示す。この場合、赤外光の反射
光信号は、波長1.4〜2.5μmについての平均値である。

【００２１】

【表２】

【００２２】前記のように、赤外光は水分によって吸収
されるので、積雪及び湿潤状態では反射光量が少なくな
っている。また、乾燥状態では路面が拡散面となるの
で、低域通過フィルタ８の出力レベルは比較的大きくな
る。第２赤外光に対しては、道路の路面に積雪があると
雪による光反射率が100％近い拡散面ができるので、低
域通過フィルタ12の出力レベルは非常に大きな値を示
す。

【００２３】これに対して、路面が濡れている湿潤状態
では路面が鏡面化するので、正反射光成分は増加する
が、乱反射光成分は減少する。したがって、低域通過フ
ィルタ12の出力レベルは低い値となる。乾燥道路の路面
が光反射率の低い拡散面であるため、積雪と湿潤の中間
の値となっている。

【００２４】表２において、比較器９の弁別レベルであ
るしきい値Ａ１は、低域通過フィルタ８の出力レベルの
積雪（含水率小）3.3と積雪（含水率大）0.8の間にあ
り、これを例えば2.2とする。また、比較器10の弁別レ
ベルであるしきい値Ａ２は、積雪（含水率小）3.3と乾
燥5.5との間にあり、これを、例えば、4.4に設定する。
低域通過フィルタ８の出力レベルがしきい値Ａ１を越え
ている場合には、比較器９は信号「１」を判定結果とし
て出力する。

【００２５】また、比較器10は、低域通過フィルタ８の
出力レベルがしきい値Ａ２未満の場合に信号「１」を出
力する。したがって、第１赤外光の情報で比較器９及び
比較器10の判定結果が「１，０」である場合には乾燥状
態と判別され、「１，１」である場合には積雪（含水率
小）又は湿潤（水分少量）状態と判別される。また、
「０，１」である場合には積雪（含水率大）又は湿潤
（水分多量）状態と判別される。

【００２６】同様に、下記の表３において、比較器13の
弁別レベルであるしきい値Ｂ１が、低域通過フィルタ12
からの第２反射信号レベルの乾燥2.0と湿潤0.8との間に
あり、これを、例えば、1.2に設定する。また、比較器1
4のしきい値Ｂ２は、積雪7.5と乾燥2.0との間にあり、
これを例えば4.0に設定する。低域通過フィルタ12から
の第２反射信号レベルがしきい値Ｂ１を越えている場合
には、比較器13は判定結果として、信号「１」を出力す
る。また比較器14は、低域通過フィルタ12の第２反射信
号レベルがしきい値Ｂ２未満の場合には判定結果とし
て、信号「１」を出力する。したがって、第２反射信号
の情報によって、比較器13，14の判定結果が「１，０」
である場合には積雪状態と判別され、また、「１，１」
である場合には乾燥状態と判別される。また、「０，
１」である場合には湿潤状態と判別される。

【００２７】

【表３】

【００２８】このような比較器９，10，13，14の判定結
果はマイクロプロセッサ15に送出される。マイクロプロ
セッサ15では、第１赤外光からの情報による道路Ｒの路
面の水分含有率測定結果、及び、第２赤外光からの情報
による道路Ｒの路面状態の判定結果によって、最終的な
道路Ｒの路面状態の判定が表４の組合せに基づいて行わ
れ、この表４に示すように、乾燥、湿潤（水分少量）、
湿潤（水分多量）、積雪（含水率小）及び積雪（含水率
大）の５種類に分類される。

【００２９】

【００３０】ＣＰＵ15の演算によって、最終的な道路Ｒ
の路面判断結果である路面のすべり摩擦係数の推定結果
を出力する。この道路Ｒの路面摩擦係数の推定は、表１
に道路Ｒの路面状態と摩擦係数との例を述べているよう
に、各道路Ｒの路面状態における水分の大小を判定して
得られる。このため表１と表４とを比較することによっ
て路面のすべり摩擦係数の推定を行うことができる。そ
の例を下記の表５として示す。

【００３１】

【表５】

【００３２】路面のすべり摩擦係数値は、これまで複数
の文献で測定値が紹介されており、本発明における路面
のすべり摩擦係数推定の重要なデータになっている。こ
れらのデータは、車両速度によっての路面のすべり摩擦
係数が変化することも、例えば、技術書院から刊行され
た「新訂版路面のすべり」に示されており、これを図
４に示す。このために、路面のすべり摩擦係数を推定す
る際に車両速度と関連づけを行うのが必要でありまた可
能である。

【００３３】また、道路Ｒ上を車両が走行することから
投光器３の照射領域からの反射光は車両が照射領域を通
過するごとに遮光される。一般に、車両の照射領域の通
過時間は短く、反射光が遮光されていない時間の方がこ
れよりも長くなる。そこで、車両の通過による遮光時間
よりも長い最低検知時間を設定し、比較器９，10，13，
14の出力が、この最低検知時間の間変化しない場合に、
その出力を正規の信号としてＣＰＵ15が取り込むように
するのが好適である。

【００３４】前記の実施形態では、第１赤外光の第１反
射信号に関するデータを、波長が1.4〜2.5μmの範囲の
光の平均から得ているが、図３のグラフからも明らかな
ように、波長が1.6μmや2.0μmにおいて水と水の反射率
の違いが顕著であるので、このような波長の信号のみを
取り出して道路Ｒの路面状態判定のデータとするのが一
層好適である。

【００３５】また、路面からの乱反射光を受光している
が、路面への入射角と反射角とが等しい正反射光を受光
して道路Ｒの路面状態を判定することもできる。この場
合には路面の各状態における出力レベルの大小は、表１
に示すものと異なったものとなるであろう。さらに、道
路Ｒの路面温度計のデータを取り込んで湿潤のレベルを
凍結の有無を含めた情報とすることによって、路面のす
べり摩擦係数推定の幅を拡大することもできる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は前記のようであって、路面状態
判別装置において、電磁波を路面に照射し、その路面か
らの反射波を検出する少なくとも２つの第１，２検出手
段と、路面の水分レベルを判定する第１比較手段と路面
の拡散反射光のレベルを判定する第２比較手段とを具
え、第１検出手段は水の吸収帯の波長を検出し、第２検
出手段は水の非吸収帯の波長を検出し、これら第１，２
検出手段で検出された検出信号に基づいて、計測対象の
水分の含有率に応じた特徴量及び光の拡散度合に応じた
特徴量を算出すると共に、この特徴量と第１，２比較手
段に予め記憶されている基準領域値とを比較することに
よって、路面の状態を判別するので、瞬時かつ連続して
正確に道路の路面の摩擦係数を推定して路面状態を判別
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のブロック図である。

【符号の説明】Ｒ道路１第１受光器２第２受光器３投光器４判別処理部５支柱６支持腕７，11 増幅器８，12 低域通過フ
ィルタ９，10，13，14 比較器 15 ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波を路面に照射し、その路面からの
反射波を検出する検出手段を具え、この検出手段で検出
された検出信号に基づいて、計測対象の水分の含有率に
応じた特徴量を算出し、予め記憶されている特徴量の基
準領域値と比較することによって、路面の状態を判別す
ることを特徴とする路面状態判別装置。
【請求項２】反射波の波長が水の吸収帯内の波長であ
ることを特徴とする請求項１に記載の路面状態判別装
置。
【請求項３】検出手段を少なくとも２つ具え、第１検
出手段は水の吸収帯の波長を検出し、第２検出手段は水
の非吸収帯の波長を検出することを特徴とする請求項１
に記載の路面状態判別装置。
【請求項４】判別結果から対象物の摩擦係数を算出す
る摩擦算出手段を具えていることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の路面状態判別装置。