JP2002311157A - 路面状態推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、路面状態推定を自動化し、かつ
局地的な判断が可能な路面状態推定方法を提供する。 【解決手段】 気象量計測値に基づき大気側から路面に
流入する熱量Ｗａを求め、地中温度計測値に基づき地中
側から路面に流入する熱量Ｗｅを求め、これら路面に流
入する２方向からの熱量を比較して路面の状態を推定す
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、湿潤、積雪、凍結
等の路面状態を把握するための方法に係り、特に、低コ
ストで、路面状態推定を自動化し、かつ局地的な判断が
可能な路面状態推定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路交通において、湿潤、積雪、凍結等
の路面状態が生じると、スリップ事故が発生しやすい。
このため湿潤、積雪、凍結等の危険な路面状態を速やか
に検知して自動車の運転手に注意を促す必要がある。し
かし、長距離に及ぶ道路を常に巡回監視するのは、人
手、コストの面で困難であるため、このような路面状態
を把握する手段として路面状態検出センサが用いられ
る。

【０００３】従来の路面状態検出センサは、主に２つに
分けられる。

【０００４】第１のグループは、道路表面（路面）に赤
外線または電磁波を照射し、路面からの反射率を計測す
るものである。このセンサでは、道路近傍に赤外線照射
装置、受光装置および信号処理装置を設置し、道路への
入射光と反射光との強度比が路面状態によって異なるこ
とを用いて路面状態を推定する。

【０００５】第２のグループとしては、道路近傍の気象
量及び路面温度を計測するセンサが挙げられる。路面温
度計測には、熱電対、赤外放射温度計等の単点計測用の
センサに加えて、多点計測が可能で長距離の温度を計測
するのに適した光ファイバ温度レーダを用いる手法も提
案されている。このセンサは、道路管理担当者が過去の
知見に基づいて路面状態を推定するときの判断材料とし
て用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】赤外線または電磁波を
照射する方式のセンサを用いて路面状態を道路の長手方
向に沿って連続的に把握するためには、多数のセンサを
設置する必要があり、コストがかかる。

【０００７】一方、気象量と路面温度とを計測する場合
は、気象量観測地がある程度の広域に対して適用可能で
あること、および光ファイバ温度レーダが長距離に敷設
可能であることから低コストである。しかし、路面状態
を判断する道路管理担当者に経験が求められること、及
び危険と判断する地域を限定することが難しいという問
題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低コストで、路面状態推定を自動化し、かつ局地的
な判断が可能な路面状態推定方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、気象量計測値に基づき大気側から路面に流
入する熱量を求め、地中温度計測値に基づき地中側から
路面に流入する熱量を求め、これら路面に流入する２方
向からの熱量を比較して路面の状態を推定するものであ
る。

【００１０】上記気象量計測値は、道路近傍に設置した
気象計（気温計、湿度計、日射計、雪雨量計、風速計、
放射収支計を含む）で計測してもよい。

【００１１】上記地中温度計測値は、路面下に埋設した
光ファイバ温度レーダにより計測してもよい。

【００１２】上記地中温度計測値から路面温度計測値を
求め、路面上の水分の蒸発による蒸発熱を風速計測値、
路面温度計測値、相対湿度計測値、気温計測値から求
め、この蒸発熱と上記２方向からの熱量の差とを用いて
路面の湿潤判定値を求め、湿潤判定値により路面の湿潤
状態を判定してもよい。

【００１３】路面への薬剤散布がない場合は、路面温度
計測値から路面の積雪状態を判定し、路面への薬剤散布
がある場合は、路面温度計測値の変化方向と上記蒸発熱
と積雪の融解または凝固による潜熱量とから路面の積雪
状態を判定してもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１５】本発明の原理は、２つの異なる方法で求め
た路面への流入熱量から路面状態を求めるものである。
まず、２つの熱量計算方法について説明する。

【００１６】第１の方法は、道路近傍に気象計（気温
計、湿度計、日射計、雪雨量計、風速計、放射収支計を
含む）を設置して、これらの気象量計測値から路面に流
入する熱量を求めるものである。

【００１７】ここで、路面の熱収支関係は、概念的には
図１の内容で表される。路面の熱収支は、大気からの熱
伝達、大気赤外放射と路面赤外放射、日射エネルギの吸
収、及び道路内部熱伝達に分類することができる。本発
明では、第１の方法を用いて、道路内部熱伝達を除いた
道路の上側（大気側）から流入する熱量の総和Ｗａを計
算する。実際には、濡れ路面の乾燥、積雪の融解等の路
面上水分の相変化に伴う熱移動（潜熱伝達）も存在する
が、この熱量を検出することが本発明の目的であるた
め、ここでは潜熱伝達は考慮しない。

【００１８】Ｗａ＝［大気からの熱伝達］＋［大気赤外
放射と路面赤外放射］＋［日射エネルギの吸収］ 上記の各熱量を気象量計測値から求める計算式を以下に
示す。 （１）大気からの熱伝達 大気からの熱伝達Ｑ１は、大気と路面との接触による熱
移動であり、次式で求める。

【００１９】 Ｑ１＝ｈ_T ×（Ｔａ−Ｔｅ）×Ａ （式１） ただし、 ｈ_T ：熱伝達係数 Ｔａ：大気の温度 Ｔｅ：路面温度 Ａ：熱が伝わる面積 である。 （２）大気赤外放射と路面赤外放射 大気から路面に対する放射Ｑ２と、路面から大気に対す
る放射Ｑ３との計算は、それぞれ次の式で表される。

【００２０】 Ｑ２＝εａ×σ×Ｔａ⁴ （式２） Ｑ３＝εｒ×σ×Ｔｅ⁴ （式３） ただし、 εａ：大気の放射率 Ｔａ：大気の温度 εｒ：路面の放射率 Ｔｅ：路面温度 σ：ステファン・ボルツマン定数 である。 （３）日射エネルギの吸収 日射量と路面の日射吸収率とから、路面に吸収される日
射エネルギＱ４を算出する。

【００２１】 Ｑ４＝（１−ｒ）×Ｉ （式４） ただし、 ｒ：路面のアルベト数 Ｉ：日射強度 である。

【００２２】よって、 Ｗａ＝Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４ により、大気側から路面に流入する熱量の総和Ｗａを求
めることができる。

【００２３】第２の方法は、地中に埋設した光ファイバ
温度レーダによる地中温度計測値に基づき、地中側から
路面に流入する熱量（第１の方法で除外した道路内部熱
伝達による流入熱量）を求めるものである。

【００２４】大気側から路面への流入熱量ΔＷがΔＷ^*
の時、道路に埋設した光ファイバで計測した地中温度Ｔ
_f がΔｔ時間当たりΔＴ_f だけ変化したとする。このと
き、ΔＴ_f は、ΔＷ＝０の時の光ファイバ埋設位置ｆで
の温度変化量δＴ_f0と、大気側から路面へ熱量ΔＷ^* が
流入してきたときの温度変化量δＴ_f との和で表すこと
ができる。

【００２５】 ΔＴ_f ＝δＴ_f0＋δＴ_f （式５） 式５において、ΔＷ＝０の時の光ファイバ埋設位置ｆで
の温度変化量δＴ_f0は、次の方法により求める。地中か
ら路面への流入熱Ｗ₂ は、地中内部の温度分布から求ま
る。ここでは、地中から路面への流入熱Ｗ₂ を基底温度
Ｔ₀ から求める方式で説明する。

【００２６】基底温度Ｔ₀ を利用する方式は、地中深い
ところ（数１０ｍ程度の深さ）の温度が年間を通してほ
ぼ一定になるということを利用するものであり、この温
度を基底温度Ｔ₀ とすると、路面から地中深いところま
での熱等価回路は図２で表すことができる。即ち、地表
の測定点から所定の深さごとに地中温度の測定点がある
とき、各測定点間には熱抵抗が存在し、各測定点には熱
容量が存在し、地表の測定点には大気側から路面への流
入熱Ｗ₁ が入力される。

【００２７】熱量計算は、計算刻み時間Δｔごとに行
う。地中を図２に示すような階層構造と見なす場合、地
表を１番目としたときｋ番目の階層における地中温度Ｔ
_k は式６であらわされる。

【００２８】 （Ｔ_k −Ｔ_k-1 ）／Ｒ_k-1 ＋（Ｔ_k −Ｔ_k+1 ）／Ｒ_k ＋Ｃ_k-1 ・Ｔ_k ／Δｔ＝０ （式６） ここで、 Ｒ＝Δｈ／λ_T Ｃ＝ρ・Ｃ_p ・Δｈ_D ただし、 Ｒ：当該階層の熱抵抗 Ｃ：当該階層の熱容量 Δｈ_D ：道路下深さ方向の刻み幅 λ_T ：当該階層における熱伝導率 ρ：当該階層における地中物質の密度 Ｃ_p ：当該階層における面積当たり熱容量_k ：階層を表す添字変数（₁ ，₂ ，₃ ，…） である。

【００２９】ここで、境界条件は式７、式８で表され
る。

【００３０】 （Ｔ₁ −Ｔ₂ ）／Ｒ₁ ＝Ｗ₁ （式７） Ｔ_n ＝Ｔ₀ （式８） 式５から式８までの式を解くことで、光ファイバ埋設位
置ｆにおける温度変化量δＴ_f0を求めることができる。

【００３１】次に、図３に示すように、路面から光ファ
イバ埋設位置ｆへ流入する熱量と、それに伴う光ファイ
バ埋設位置ｆの温度変化量が直線で近似できる範囲内で
路面に対する流入熱の変化量ΔＷを任意の値ΔＷ_z とし
て与える。このとき、光ファイバ埋設位置ｆでの仮の温
度変化量ΔＴ_fzは、式７のＷ₁ にΔＷ_z を代入して式６
から式８までの式を解くことで求めることができる。温
度変化量ΔＴ_fzは、ΔＷ＝０の時の光ファイバ埋設位置
ｆでの温度変化量δＴ_f0と、任意に定めた路面への流入
熱量ΔＷ_z によって与えられる温度変化量δＴ_fzとの和
で表すことができる。

【００３２】 ΔＴ_fz＝δＴ_f0＋δＴ_fz （式９） よって、Ｗ＝０の時の光ファイバ埋設位置ｆでの温度変
化量δＴ_f0と仮の温度変化量ΔＴ_fzとが上記までに求め
られるので、温度変化量δＴ_fzが求まる。

【００３３】また、図３に示す直線関係を仮定している
ので、式１０の関係が成り立つ。

【００３４】 δＴ_f ／ΔＷ^* ＝δＴ_fz／ΔＷ （式１０） 式９、式１０から、路面に流入する熱量ΔＷ^* を求める
式１１が得られる。

【００３５】 ΔＷ^* ＝（ΔＷ_z ／δＴ_fz）・δＴ_f （式１１） 式１１において、δＴ_f は実際の光ファイバ埋設位置ｆ
での温度変化量δＴ_fzは、式９から得られ、また、ΔＷ
_z は任意に定めることのできる値であることから、実際
の熱量の変化量ΔＷ^* を算出することができる。このよ
うにして求めた熱量ΔＷ^* が地中側から路面への流入熱
Ｗｅである。

【００３６】上記の計算に必要となる地中の熱定数は、
地中の物質の組成によって一定なので、事前に熱流計を
用いて計測しておけば、地中側から路面への流入熱Ｗｅ
を正確に算出することができる。

【００３７】次に、第１の方法で求めた熱量Ｗａと第２
の方法で求めた熱量Ｗｅとを用いて路面状態を推定する
手法を以下に述べる。

【００３８】まず、第１の方法で求めた熱量Ｗａ及び熱
量Ｗｅを用いて、路面の湿潤状態を判定する方法を述べ
る。路面上の水分の厚みをｈ_W （ｔ）とすると、水分の
厚みｈ_W （ｔ）と蒸発熱Ｗｅｖ（ｔ）との関係は式１２
で表すことができる。

【００３９】 ｈ_W （ｔ）＝ｈ_W ０−Ｗｅｖ（ｔ）／λ_W （式１２） ここで、Ｗｅｖ（ｔ）は式１３により気象量より求めら
れる値である。

【００４０】 Ｗｅｖ（ｔ）＝（α＋β・ｖ）・（Ｐ（Ｔｅ）−Ｈ・Ｐ（Ｔａ）） （式１３） ただし、 ｈ_W ０：降雨直後の路面に溜った水分の厚み λ_W ：水の蒸発潜熱 α，β：定数 ｖ：風速 Ｈ：相対湿度 Ｔｅ：路面温度 Ｔａ：気温 Ｐ（Ｔｅ）：温度Ｔｅにおける水分の飽和水蒸気圧 Ｐ（Ｔａ）：温度Ｔａにおける水分の飽和水蒸気圧 である。

【００４１】このように、本発明では、路面上の水分の
蒸発による蒸発熱Ｗｅｖを路面水分厚ｈ_W ０、風速ｖ、
路面温度Ｔｅ、相対湿度Ｈ、気温Ｔａの測定値（一部推
定値も含む）と既知の諸量とから求める。

【００４２】湿潤状態では、大気側から路面への流入熱
Ｗａ、大地（地中側）から路面への流入熱Ｗｅ、蒸発熱
Ｗｅｖの間には、以下の関係式が成立する。

【００４３】 Ｗａ−Ｗｅ＝Ｗｅｖ （式１４） ここで、湿潤判定値Ｙとして式１５を導入する。

【００４４】 Ｙ＝（Ｗａ−Ｗｅ）／Ｗｅｖ （式１５） 湿潤判定値Ｙは、理論的に、湿潤状態では１、乾燥状態
及び凍結状態では０となるので、この値をモニタしてい
ると湿潤の有無が判定できる。即ち、本発明では、大気
側から路面への流入熱Ｗａ、地中側から路面への流入熱
Ｗｅ、路面上の水分の蒸発による蒸発熱Ｗｅｖを用いて
湿潤判定値Ｙを求め、この湿潤判定値Ｙにより路面の湿
潤状態を判定する。

【００４５】次に積雪状態の判定方法を述べる。積雪状
態の判定条件は、路面への薬剤散布がある場合とない場
合とで異なる。路面への薬剤散布がない場合は、次の判
定条件によって容易に積雪状態判定が可能である。

【００４６】Ｔｅ＝０℃ かつ ΔＴｅ＝０℃ ただし、 ΔＴｅ：計測時間当たりの路面温度の変化量 である。

【００４７】このように、路面への薬剤散布がない場合
は、路面温度Ｔｅを用い、路面温度Ｔｅが時間経過によ
らず０℃を維持していることで積雪状態が判定できる。

【００４８】薬剤散布が有り得る場合は、まず、積雪判
定値Ｚを式１６で定義する。

【００４９】 Ｚ＝ΔＴｅ／ΔＴｃ （式１６） ただし、 ΔＴｅ：計測時間当たりの路面温度の上昇値（測定値） ΔＴｃ：大気側からの流入熱Ｗａが流入したときの路面
温度の上昇値（計算値） である。路面温度の変化量であるΔＴｅ及びΔＴｃは、
路面への流入熱Ｗｅ及びＷａにそれぞれほぼ比例する。
これらの比例関係（ΔＴｅがＷｅに比例、ΔＴｃがＷａ
に比例）によって、ほぼΔＴｅ／ΔＴｃ＝Ｗｅ／Ｗａと
なる。従って、 Ｚ＝Ｗｅ／Ｗａ （式１６´） と表すことができる。

【００５０】また、湿潤状態の判定に用いた湿潤判定値
Ｙについて考えると、積雪の融解または凝固に使われる
潜熱量をδＷとすれば、 Ｙ＝（Ｗａ−Ｗｅ）／Ｗｅｖ ＝（Ｗｅｖ＋δＷ）／Ｗｅｖ ＝１＋δＷ／Ｗｅｖ （式１７） となり、湿潤判定値Ｙは、積雪状態では Ｙ＝１以上 融解過程（δＷが負）のとき Ｙ＝１以下 凝固過程（δＷが正）のとき となる。

【００５１】次に、大気側から路面への流入熱Ｗａと地
中側から路面への流入熱Ｗｅとの差をΔＷとすると、 ΔＷ＝Ｗａ−Ｗｅ ＝Ｗｅｖ＋δＷ （式１８） となる。ここで、δＷは、融解過程において正、凝固過
程において負となる。

【００５２】式１６´、式１８から、積雪判定値Ｚは、
次のように表すことができる。

【００５３】 Ｚ＝Ｗｅ／Ｗａ ＝１／｛１＋（Ｗｅｖ＋δＷ）／Ｗｅ｝ （式１９） 式１９から以下の条件によって、積雪状態判定を行うこ
とができる。

【００５４】 路面温度Ｔｅが降下中（熱量Ｗｅが負）の時、 Ｔｆ（凝固点）が路面温度Ｔｅより低い場合（Ｔｆ＜Ｔｅ）、 潜熱量δＷ、蒸発熱Ｗｅｖがともに正であって、 積雪判定値Ｚが１より大であること …条件１ Ｔｆ（凝固点）が路面温度Ｔｅより高い場合、 蒸発熱Ｗｅｖが正、潜熱量δＷが負、 かつ｜δＷ｜＞｜Ｗｅｖ｜であって、 （Ｗｅｖ＋δＷ）／Ｗｅ＞０であって、 積雪判定値Ｚが１より小であること …条件２ 路面温度Ｔｅが上昇中（熱量Ｗｅが正）の時、 Ｔｆ（凝固点）が路面温度Ｔｅより低い場合、 潜熱量δＷ、蒸発熱Ｗｅｖがともに正であって、 積雪判定値Ｚが１より小であること …条件３ Ｔｆ（凝固点）が路面温度Ｔｅより高い場合、 蒸発熱Ｗｅｖが正、潜熱量δＷが負、 かつ｜δＷ｜＞｜Ｗｅｖ｜であって、 （Ｗｅｖ＋δＷ）／Ｗｅ＜０とであって、 積雪判定値Ｚが１より大であること …条件４ の条件が考えられる。結局、積雪が継続する条件は、 条件１＝Ｗｅ＜０かつＴｆ＜ＴｅかつδＷ＞０かつＷｅ
ｖ＞０かつＺ≧１、 条件２＝Ｗｅ＜０かつＴｆ＞ＴｅかつδＷ＞０かつＷｅ
ｖ＜０かつ｜δＷ｜＞｜Ｗｅｖ｜かつ（Ｗｅｖ＋δＷ）
／Ｗｅ＞０かつＺ＜１、 条件３＝Ｗｅ＞０かつＴｆ＜ＴｅかつδＷ＞０かつＷｅ
ｖ＞０かつＺ＜１、 条件４＝Ｗｅ＞０かつＴｆ＞ＴｅかつδＷ＜０かつＷｅ
ｖ＞０かつ｜δＷ｜＞｜Ｗｅｖ｜かつ（Ｗｅｖ＋δＷ）
／Ｗｅ＜０かつＺ＞１、の４つの条件であり、条件１〜
４のいずれかが満たされている場合は、積雪状態と判定
する。

【００５５】このように、本発明では、路面への薬剤散
布がない場合は、路面温度Ｔｅを用い、路面温度Ｔｅが
時間経過によらず０℃を維持しているかどうか積雪状態
を判定し、路面への薬剤散布がある場合は、路面温度の
変化方向（熱量Ｗｅの正負）と、水の凝固点Ｔｆに対す
る路面温度Ｔｅの高低と、蒸発熱Ｗｅｖの正負と、積雪
の融解または凝固による潜熱量δＷの正負とから路面の
積雪状態を判定する。

【００５６】次に、凍結状態の判定方法を述べる。熱的
には凍結状態と乾燥状態とでは、ほぼ同じ挙動が生じ
る。即ち、凍結状態でも乾燥状態でも、積雪判定値Ｚ＝
ほぼ１、かつ湿潤判定値Ｙ＝ほぼ０となる。凍結状態と
乾燥状態とを区別するためには、現時点に至るまでの過
去の路面状態の時系列を用いる。この時系列で前回の状
態を基準にする。即ち、積雪判定値Ｚ＝ほぼ１、かつ湿
潤判定値Ｙ＝ほぼ０であるとき、前回の状態が湿潤状態
であれば、今回は乾燥状態に移行すると考える。また、
積雪判定値Ｚ＝ほぼ１、かつ湿潤判定値Ｙ＝ほぼ０であ
るとき、路面温度Ｔｅが前回、前々回の路面温度Ｔｅと
ほぼ同じであれば遷移状態と考え、さらに路面への流入
熱ΔＷが負の値であれば冷却過程であると考え、冷却過
程の遷移状態であれば、次回は凍結状態に移行すると考
える。

【００５７】様々の路面状態において計算した判定値
Ｙ，Ｚをそれぞれ横軸、縦軸にとりプロットすると、各
路面状態に対応した領域を図４のように示すことができ
る。この図に即して各路面状態の特長を次に述べる。 １）乾燥状態、凍結状態（定常状態） Ｙ＝０，Ｚ＝１のポイントで示される。乾燥状態か凍結
状態かの区別はトレンド（過去の路面状態の時系列）か
ら判定することになる。 ２）湿潤状態 Ｙ＝１，Ｚ＝０〜１（温度上昇過程のとき）の範囲か、
Ｙ＝１，Ｚ＝１以上（温度下降過程のとき）の範囲で示
される。 ３）積雪状態（薬剤なし）、凍結状態（遷移状態であっ
て薬剤なし） Ｚ＝０，Ｙ＝１以下（凝固過程のとき）の範囲か、Ｚ＝
０，Ｙ＝１以上（融解過程のとき）の範囲で示される。 ４）積雪状態（薬剤あり）、凍結状態（遷移状態であっ
て薬剤あり） 薬剤を含んだ水の凝固点Ｔｆと路面温度Ｔｅとの組み合
わせによって、Ａ〜Ｄの４つの領域に区分される。

【００５８】この４つの領域は、路面温度Ｔｅの時間的
変化に対して図５のように区分される。即ち、路面温度
Ｔｅが正の温度から負の温度に降下した後、凝固点Ｔｆ
に至るまでは領域Ａ、路面温度Ｔｅが凝固点Ｔｆより下
で降下すると領域Ｂ、路面温度Ｔｅが凝固点Ｔｆより下
で上昇すると領域Ｃ、路面温度Ｔｅが凝固点Ｔｆより上
で上昇し０度に至るまでは領域Ｄとなる。

【００５９】これまでに述べた路面状態の判定方法を実
際に行った結果を図６に示す。対象期間は３日間で、そ
の間に路面状態を目視観測した結果を図の上部に示して
ある。縦線縞模様を描いた期間は湿潤状態であり、その
後の空白を描いた期間は乾燥状態であった。これに対し
て、潜熱相当の熱量比である湿潤判定値Ｙは、実線グラ
フで示したとおりに変化した。なお、図中ＷｗはＷｅｖ
と同義である。この湿潤判定値Ｙに適切な閾値（ここで
は０．１程度）を適用することで湿潤状態を判定するこ
とが可能である。

【００６０】本発明の路面状態推定方法を実施するため
のシステム構成について図７を用いて説明する。このシ
ステムは、対象となる道路４の近傍に設置された気象セ
ンサ１、路面下に埋設された光ファイバ２（光信号を温
度分布値に変換する光ファイバ温度レーダを含む）、光
ファイバ２により計測されたデータを信号線６を介して
伝送する信号伝送装置３、気象センサ１により計測され
たデータを信号線６を介して伝送する信号伝送装置５、
計測データを受信する情報収集装置７、受信したデータ
に基づいて路面状態推定計算を行う路面状態推定装置
８、その推定結果を出力する表示部９により構成され
る。

【００６１】気象センサ１は、電気的な出力が得られる
ものであれば、気象諸量の計測方式は特に限定されな
い。気象センサ１は、気温計、湿度計、日射計、雪雨量
計、風速計、放射収支計などを総称したものであり、大
気の温度Ｔａ、相対湿度Ｈ、日射強度Ｉ、風速ｖなどを
計測することができる。

【００６２】図示しないが路面上の塩分濃度を測定する
塩分量計が設けられている。塩分量計で測定される塩分
濃度によって、路面上の水分の凝固点Ｔｆが計算され
る。また、塩分濃度によって、薬剤散布の有無を判定す
ることができる。

【００６３】また、水膜厚ｈ_W （ｔ）については、予め
レーザレーダ等により路面粗さ（路面凹凸深さの平均
値）を計測しておき、降雨時の雪雨量計の計測値が路面
粗さ以下であれば雪雨量計の計測値を初期水膜厚ｈ_W ０
とし、降雨時の雪雨量計の計測値が路面粗さを超えると
きには、路面粗さを初期水膜厚ｈ_W ０とし、ある時間が
経過した後の水膜厚ｈ_W （ｔ）は式１２で求める。

【００６４】路面温度Ｔｅは、前述した第２の方法で求
めた路面への流入熱Ｗｅを用いて路面温度の変化量ΔＴ
ｅが算出可能であるので、前回の路面温度ＴｅにΔＴｅ
を加算することで今回の路面温度Ｔｅの値が求まる。た
だし、システム起動時に限り、路面温度Ｔｅの初期値は
路面温度が直接計測可能な温度計測器を使用して実測す
る。

【００６５】光ファイバ２の埋設位置は、図２の温度Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３…の測定点のいずれかであり、実際の深
さ位置は施工上の都合で決定することができる。

【００６６】信号伝送装置３、５は、無線伝送装置であ
ってもよい。信号伝送装置３、５が無線伝送装置である
場合の構成を図８に示す。図７と符号の同じ部材は同一
部材である。図７との相違として、信号線６の代わりに
受信アンテナ６が設置される。

【００６７】図７、図８のいずれの場合も、情報収集装
置７は、気象センサ１及び光ファイバ２からの情報を受
信し、データの種類や遅延時間等を考慮して必要なデー
タを路面状態推定装置８に与える。

【００６８】路面状態推定装置８は、これら入力データ
を用い、これまでに説明した計算式、手順に従い路面状
態を判定する。

【００６９】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００７０】（１）長距離、広範囲での路面状態推定が
従来より低コストで可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本となる路面の熱収支の概念図であ
る。

【図２】本発明において地中側から路面に流入する熱量
を求めるための地中熱伝導の等価回路図である。

【図３】本発明で使用する地中側から路面に流入する熱
量と地中温度変化量との関係図である。

【図４】本発明による判定値Ｙ，Ｚと路面状態との関係
図である。

【図５】本発明による路面温度変化と凝固点温度とによ
る路面状態判定区分を示した路面温度の時間変化図であ
る。

【図６】本発明で実際に路面状態を判定したときの、熱
量比及び路面状態の時間変化図である。

【図７】本発明の路面状態推定方法を実施するためのシ
ステム構成の一例を示すブロック図である。

【図８】本発明の路面状態推定方法を実施するためのシ
ステム構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 気象センサ（気象計） ２ 光ファイバ（光ファイバ温度レーダ） ４ 道路 ８ 路面状態推定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H180 AA01 BB02 CC02 EE13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気象量計測値に基づき大気側から路面に
   流入する熱量を求め、地中温度計測値に基づき地中側か
   ら路面に流入する熱量を求め、これら路面に流入する２
   方向からの熱量を比較して路面の状態を推定することを
   特徴とする路面状態推定方法。
2. 【請求項２】 上記気象量計測値は、道路近傍に設置し
   た気象計（気温計、湿度計、日射計、雪雨量計、風速
   計、放射収支計を含む）で計測することを特徴とする請
   求項１記載の路面状態推定方法。
3. 【請求項３】 上記地中温度計測値は、路面下に埋設し
   た光ファイバ温度レーダにより計測することを特徴とす
   る請求項１又は２記載の路面状態推定方法。
4. 【請求項４】 上記地中温度計測値から路面温度計測値
   を求め、路面上の水分の蒸発による蒸発熱を風速計測
   値、路面温度計測値、相対湿度計測値、気温計測値から
   求め、この蒸発熱と上記２方向からの熱量の差とを用い
   て路面の湿潤判定値を求め、この湿潤判定値により路面
   の湿潤状態を判定することを特徴とする請求項１〜３い
   ずれか記載の路面状態推定方法。
5. 【請求項５】 路面への薬剤散布がない場合は、路面温
   度計測値から路面の積雪状態を判定し、路面への薬剤散
   布がある場合は、路面温度計測値と上記蒸発熱と積雪の
   融解または凝固による潜熱量とから路面の積雪状態を判
   定することを特徴とする請求項４記載の路面状態推定方
   法。