JP2001228263A - 路面凍結防止システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路面の凍結箇所を予め予測し、該箇所に凍結
防止措置を施して道路の安全を図り得ることができ、且
つ、エネルギー効率に優れた路面凍結防止システムを提
供することにある。 【解決手段】 親局１と、道路１０の長手方向に沿って
配置された複数の子局２と、光ファイバケーブル３ａ〜
３ｃからなる路面温度用光ファイバ温度センサ３と、各
子局を順次経由する光ファイバケーブル４ａからなる大
気温度用光ファイバ温度サンサ４と、路面Ｇの凍結を防
止するための路面凍結防止手段９とで路面凍結防止シス
テムを構築する。子局には水分量センサ７を備えさせ、
水分量センサ７からの情報を親局に送信する機能を付与
する。親局には各温度センサからの情報と各子局からの
情報とに基づいて路面凍結の可能性のある箇所を予測
し、路面凍結防止手段９に予測箇所の凍結防止を行わせ
る機能を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高度道路情報シス
テム（ＩＴＳ）に関するものであって、詳しくは道路の
路面の凍結箇所を予め予測して事故等の防止を図るため
の路面凍結防止システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に道路の路面が凍結すると、スリッ
プ事故や追突事故等が多発し、交通が麻痺してしまうた
め、従来より特に高速道路や幹線道路等では路面状態を
示す情報が随時提供されている。このような情報提供を
行うため、従来より路面状態を判別する種々のシステム
が提案されている。例えば、特開平５−７１１１１号公
報には、光ファイバ温度センサによって計測された観測
地点の気温及び路面温度と、路面水分検出器で計測され
た路面水分とに基づいて路面状態を判別し、判別結果を
道路に設置された表示装置に表示するシステムが開示さ
れている。

【０００３】しかし、上記のシステムは路面が凍結して
いるか否かを判別して判別結果を情報提供するだけであ
って、凍結した路面を解氷するものではない。従って、
路面凍結による危険を回避するためには、例えばドライ
バーが表示装置の表示に応じてタイヤにチェーンを装着
する等してスリップ防止措置をとったり、道路を管理す
る管理機関が凍結防止剤を散布する等して凍結防止措置
をとったりすることが必要となる。このため、実際に
は、上記のシステムが導入されているにも拘らず、チェ
ーン装着や凍結防止剤の散布の遅れや、凍結防止剤の散
布が十分でなかったことが原因で路面凍結による事故は
発生している。

【０００４】また、上記のシステムは路面が凍結してい
るか否かの判別を行うものであり、凍結箇所を予測する
ものではない。そのため、凍結表示は出ていないが、実
際には路面が滑りやすい状態となっていて危険な場合も
あり、上記のシステムではこのような危険を回避できな
いという問題もある。

【０００５】一方、上記の情報提供システムとは別に路
面凍結による事故を回避するシステムとして、路面を温
めて凍結を防止するロードヒーティングシステム（以
下、「ＲＨシステム」という。）が実用化されており、
主に高速道路等の料金所、トンネル出入口、橋梁、坂
道、カーブ等に敷設されている。一般に、ＲＨシステム
は地中に電熱線や温水パイプを蛇行埋設して構成されて
いる。また、ＲＨシステムには、路面温度を計測するた
めの温度センサや路面水分を計測するための路面水分検
出器等が設けられている。ＲＨシステムはこれらからの
情報に基づいて運用される。

【０００６】しかし、従来のＲＨシステムでは、温度セ
ンサや路面水分検出器等からの情報を随時受けて路面の
凍結状態を監視しながらの運用は行われておらず、温度
センサや路面水分検出等からの情報は稼働するか否かの
単なる目安として利用されているに過ぎなかった。つま
り、従来のＲＨシステムでは温度センサや路面水分検出
器等からの情報により、路面が凍結している又は凍結す
るおそれがあると管理者が判断した場合に稼働が行われ
るにすぎず、例えば午前中は常に稼働しているといった
運用しか行われていなかった。又稼働の停止も管理者の
判断に委ねられており、路面の解氷が既に終了していて
も稼働状態のままとされていることもあった。このよう
に従来のＲＨシステムは、管理者によるＯＮ・ＯＦＦに
よってのみ運用が行われており、エネルギー効率が極め
て低いものであったと言える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
問題を解決し、路面の凍結箇所を予め予測し、該箇所に
凍結防止措置を施して道路の安全を図り得ることがで
き、且つ、エネルギー効率に優れた路面凍結防止システ
ムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の路面凍結防止シ
ステムは、次の特徴を有するものである。 （１） 親局と、道路の長手方向に沿って間隔をおいて
配置された複数の子局と、路面温度を計測するための路
面温度用光ファイバ温度センサと、子局設置点における
大気温度を計測するための大気温度用光ファイバ温度サ
ンサと、道路の路面の凍結を防止するための路面凍結防
止手段とを有し、路面温度用光ファイバ温度センサは、
道路の長手方向に沿って地中に配置された光ファイバケ
ーブルを有するものであって、親局に接続されており、
大気温度用光ファイバ温度センサは、各子局を順次経由
するように配置された光ファイバケーブルを有するもの
であって、親局に接続されており、子局は、道路の路面
の水分量を計測するための水分量センサを有し、水分量
センサからの情報を親局に送信するものであり、親局
は、各光ファイバ温度センサからの情報と各子局から送
信される情報とに基づいて路面の凍結の可能性のある箇
所を予測し、路面凍結防止手段に予測した該箇所の凍結
防止を行わせるものであることを特徴とする路面凍結防
止システム。

【０００９】（２） 子局から親局への送信が無線方式
で行われている上記（１）記載の路面凍結防止システ
ム。

【００１０】（３） 各子局が電源として太陽電池を有
している上記（１）記載の路面凍結防止システム。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の路面凍結防止システムの一例
を示す図である。なお、同図では各部を概略的に示して
いる。図１の例に示すように、本発明の路面凍結防止シ
ステムは、親局１と、道路１０の長手方向に沿って間隔
をおいて配置された複数の子局２と、路面温度を計測す
るための路面温度用光ファイバ温度センサ３と、子局設
置点における大気温度を計測するための大気温度用光フ
ァイバ温度サンサ４と、道路１０の路面Ｇの凍結を防止
するための路面凍結防止手段９とを有している。

【００１２】路面温度用光ファイバ温度センサ３は、道
路１０の長手方向に沿って地中に配置された光ファイバ
ケーブル（３ａ〜３ｃ）で構成されている。大気温度用
光ファイバ温度センサ４は、各子局２を順次経由するよ
うに配置された光ファイバケーブル４ａで構成されてい
る。これら光ファイバ温度センサ（３、４）は両方とも
親局１と接続されている。路面温度用光ファイバ温度セ
ンサ３および大気温度用光ファイバ温度センサ４はどち
らも光ファイバケーブル（３ａ〜３ｃ、４ａ）のファイ
バ心線にパルスを入射し、その戻り光のうち周囲温度の
影響を受け易いラマン散乱光の強度および時間（入射し
てから戻ってくるまでの時間）を検出して温度及び温度
分布を計測するものである。

【００１３】子局２は、道路１０の路面Ｇの水分量を計
測するための水分量センサ７を有している。また、子局
２は水分量センサ７からの情報を親局に送信する機能を
有している。親局１は、各光ファイバ温度センサ（３、
４）からの情報と各子局２から送信される情報とに基づ
いて路面の凍結の可能性のある箇所を予測し、路面凍結
防止手段９に予測した箇所の凍結防止を行わせる機能を
有している。

【００１４】このように、本発明の路面凍結防止システ
ムでは、凍結箇所を予め予測し、該箇所に対して凍結防
止措置を施すように構成されているため、路面凍結によ
る事故の回避を従来に比してよりいっそう高めることが
できる。また、本発明の路面凍結防止システムは、子局
２、路面温度用光ファイバ温度センサ３及び大気温度用
光ファイバ温度センサ４からの情報に基づいて凍結状態
を常に監視しながら凍結防止を行うため、従来のＲＨシ
ステムに比べエネルギーの無駄がなく、効率的に運用さ
れる。

【００１５】図１の例では親局１と子局２との通信は無
線方式で行われており、それぞれ後述のように通信手段
を備えている。親局１及び子局２の通信手段としては、
親局１と子局２との間ではデジタル信号を用いるため、
既存のＰＨＳ電話が利用されている。このように無線方
式を採用すれば、有線方式を採用する場合に比べて設備
費用を削減でき、又メンテナンスにかかる労力の軽減を
図ることができる。なお、本発明では親局１と子局２と
の通信を有線方式で行うこともできる。

【００１６】図１の例では、親局１は、予測制御部５と
受光部６とで構成されている。予測制御部５はコンピュ
ータと上述の通信手段とで構成されている。コンピュー
タの拡張スロットには、通信手段との接続のための絶縁
ボードと、受光部６との接続のための絶縁ボードと、路
面凍結防止手段９の制御のための制御ボードとが組み込
まれている。また、受光部６は光源・受光器・解析回路
等を備えたＦＴＰ装置と光スイッチとで構成されてい
る。光ファイバケーブル（３ａ〜３ｃ、４ａ）は光スイ
ッチに接続されている。受光部６は光ファイバケーブル
（３ａ〜３ｃ、４ａ）からの情報を電気信号に変換し、
これを予測制御部５に送信する。

【００１７】予測制御部５を構成するコンピュータのハ
ードディスクには親局を運用するためのソフトウェアが
インストールされている。このソフトウェアにより、親
局１は路面Ｇの凍結の可能性のある箇所を予測し、路面
凍結防止手段９に予測した箇所の凍結防止を行わせる。
凍結の可能性のある箇所の予測は、路面温度及び路面温
度分布、子局毎の大気温度、子局毎の路面水分量のデー
タに基づき行われる。路面温度、大気温度、路面水分量
から凍結の予測をする場合、凍結予想場所の環境によっ
て、前記三要件の関係が異なってくるが、例えば、路面
水分量が規定量を超え、路面温度または大気温度が０℃
〜３℃近辺になると、凍結可能性があるとの判断をさせ
る。図１の例では道路１０を、子局２を中心とする複数
のブロックに分け、ブロック毎に凍結の可能性があるか
否かを判別している。凍結の可能性があると判断される
と、該ブロックの最も近い位置にある凍結防止手段９が
稼働され、凍結防止が行われる。なお、本発明において
親局１の態様は、上記の態様に限定されるものではな
い。

【００１８】また、親局１には更に気象情報を入手する
手段を付与することができる。このような手段として
は、インターネットで公開されているアメダス気象情報
やひまわり画像等を取り込むための手段、具体的にはコ
ンピュータに内蔵または外付けされるモデム、ターミナ
ルアダプタやダイヤルアップルーターといった通信機器
（それらを制御するドライバソフトを含む）とインター
ネット接続用ソフトとを組み合わせたものが挙げられ
る。このようなインターネットで公開されている最新の
気象情報を予測の判断要素として加えることで予測の正
確性を高めることができる。

【００１９】図１の例では、路面温度用光ファイバ温度
センサ３は、三本の光ファイバケーブル（３ａ〜３ｃ）
を深さ方向に等間隔で埋設して構成されている。路面温
度の計測は、これら光ファイバケーブル（３ａ〜３ｃ）
から深さ方向の温度勾配を求め、この温度勾配に基づい
て路面温度を推定することにより行われる。具体的に
は、光スイッチの切り替えによって各光ファイバケーブ
ル（３ａ〜３ｃ）による深さ毎の温度分布が計測され、
予測制御部５において路面温度が算出される。

【００２０】大気温度用光ファイバ温度センサ４も路面
温度用光ファイバ温度センサ３と同様に光ファイバケー
ブル４ａを地中に埋設して構成されているが、子局の設
置点においては光ファイバケーブル４ａの一部は地上に
露出している。この地上に露出している部分におけるラ
マン散乱光を検出することで子局設置点における大気温
度を計測することができる。

【００２１】図２は路面温度用光ファイバ温度センサ３
および大気温度用光ファイバ温度センサ４の設置態様を
詳細に示す図であり、断面で示している。各光ファイバ
ケーブル（３ａ〜３ｃ、４ａ）は、損傷を防ぐためステ
ンレス鋼管等の金属製のパイプ１２に挿入された状態で
埋設されている。また、各光ファイバケーブル（３ａ〜
３ｃ、４ａ）は図２に示すように板状のスペーサ１１で
保持された状態で地中に埋設されている。スペーサ１１
は光ファイバケーブルの長手方向に沿って複数個が間隔
をおいて配置されている。このようにスペーサ１１を用
いれば、特に路面温度用光ファイバ温度センサ３を構成
する光ファイバケーブル間の間隔を均一とできるので、
路面温度の測定精度を高めることができる。

【００２２】図１の例では、子局２に備え付ける水分量
センサ７として、電極式水分量センサを用いている。電
極式水分量センサは、一組以上の電極対と電極間を絶縁
する絶縁体とで構成されており、電極対の一部と絶縁体
の一部とが路面から露出するように設置されている（特
公平５−７１９１６号公報、特公平５−２８５４０号公
報参照）。このため路面に水分が無い場合は電極間の電
気抵抗は極めて大きいが、路面に水分が存在する場合は
電極間の電気抵抗は小さくなる。電極式水分量センサで
は、この電気抵抗の変化によって水分量が測定される。
なお、本発明において水分量センサ７は特に限定される
ものではない。

【００２３】図１の例では、子局２はワンボードコンピ
ュータと上述の通信手段とを防水・防塵の施されたケー
スに収容して構成されている。また、子局２は百葉箱の
ような通気性の確保されたケース１３内に収容されて道
路の脇に設置されている。光ファイバケーブル４ａはケ
ース１３内で地上に露出している。ワンボードコンピュ
ータには通信手段と接続するための絶縁ボード、水分量
センサ７と接続するための絶縁ボード、Ａ−Ｄ変換器、
電源ボードが備えられている。なお、本発明において子
局２の態様は、上記の態様に限定されるものではない。

【００２４】ワンボードコンピュータは、水分量センサ
７からのアナログ情報をデジタル信号に変換して親局１
に送信するようにプログラムされている。但し、親局１
への送信をリアルタイムで行うと通信手段によるコスト
が増加して好ましくないため、同図の例では、水分量が
予め設定された一定量となったときに送信が行われるよ
うにプログラムされている。なお、水分量センサ７から
のアナログ情報の取り込みは常時行っても良いし、一定
時間ごとに行っても良い。

【００２５】図１の例では、子局２の電源として太陽電
池８が用いられている。太陽電池８はケース１３の上部
に取り付けられている。本発明においては子局２の電源
は、太陽電池に限定されるものではなく、これ以外の電
池、例えば蓄鉛電池、ニッカド電池、リチウムイオン電
池および燃料電池等を用いることもできる。但し、充電
や電池容量の低下（寿命や故障以外の理由）による取替
えの必要がなく、メンテナンス性に優れている点から太
陽電池を用いるのが好ましい。また、本発明においては
親局１から各子局２へ有線で一括して電力供給すること
も可能である。但し、この場合においはシステムの設置
コストを高めてしまうため、この点からも子局２の電源
としては太陽電池８を用いるのが好ましい。このように
太陽電池８を電源として用いれば、無線方式を採用する
ことと相俟って子局を独立した状態とできるため、電源
確保や線の引き込み等による子局の設置場所の制限を緩
和することができる。

【００２６】本発明において子局間の設置間隔や子局の
個数は特に限定されるものではなく、対象となる道路の
幅や全長に応じて適宜設定できる。また、子局の個数は
システムを設置してから増減することもできる。

【００２７】図１の例では、凍結防止手段９は子局２に
対応して複数個あり、電熱線を蛇行埋設して構成されて
いる。なお、図１の例では電熱線は深さ方向に蛇行埋設
された状態で描かれているが、実際には電熱線は路面Ｇ
の面方向において蛇行するように埋設されている。本発
明において、凍結防止手段９を構成する電熱線の外径や
構成材料は特に限定されるものではない。また、本発明
においては電熱線の代わりに温水パイプを用いることも
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の路面凍結防止シス
テムを用いれば、路面が凍結する前に凍結防止措置を施
すことができるため、従来よりも道路の安全を一層確か
なものとすることができる。また、凍結の予測された箇
所にのみ凍結防止を行うことができるので、エネルギー
の無駄を省くこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の路面凍結防止システムの一例を示す図
である。

【図２】路面温度用光ファイバ温度センサ３および大気
温度用光ファイバ温度センサ４の設置態様を詳細に示す
図である。

【符号の説明】

１ 親局 ２ 子局 ３ 路面温度用光ファイバ温度センサ ４ 大気温度用光ファイバ温度センサ ７ 水分量センサ ９ 路面凍結防止手段 Ｇ 路面 １０ 道路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親局と、道路の長手方向に沿って間隔を
   おいて配置された複数の子局と、路面温度を計測するた
   めの路面温度用光ファイバ温度センサと、子局設置点に
   おける大気温度を計測するための大気温度用光ファイバ
   温度センサと、道路の路面の凍結を防止するための路面
   凍結防止手段とを有し、 路面温度用光ファイバ温度センサは、道路の長手方向に
   沿って地中に配置された光ファイバケーブルを有するも
   のであって、親局に接続されており、 大気温度用光ファイバ温度センサは、各子局を順次経由
   するように配置された光ファイバケーブルを有するもの
   であって、親局に接続されており、 子局は、道路の路面の水分量を計測するための水分量セ
   ンサを有し、水分量センサからの情報を親局に送信する
   ものであり、 親局は、各光ファイバ温度センサからの情報と各子局か
   ら送信される情報とに基づいて路面の凍結の可能性のあ
   る箇所を予測し、路面凍結防止手段に予測した該箇所の
   凍結防止を行わせるものであることを特徴とする路面凍
   結防止システム。
2. 【請求項２】 子局から親局への送信が無線方式で行わ
   れている請求項１記載の路面凍結防止システム。
3. 【請求項３】 各子局が電源として太陽電池を有してい
   る請求項１記載の路面凍結防止システム。