JP2008122250A

JP2008122250A - 路面状況判定方法

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Publication number: JP2008122250A
Application number: JP2006306846A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Ogawa; 克昌小川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-13
Also published as: JP4891735B2

Abstract

【課題】路面の電気抵抗値を測定し、この測定した電気抵抗値の標準偏差の変化量から、路面が湿潤状態か凍結状態かを判定する路面状況判定方法を提供すること。
【解決手段】路面１に設置した複数の電極２によって路面１の電気抵抗値を数秒おきに測定し、この測定した電気抵抗値の数秒間若しくは数十秒間の標準偏差を算定し、この算定した標準偏差の経過時間毎の変化量の大きさから路面１状況が湿潤状態か凍結状態かを判定する路面状況判定方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、路面の凍結の有無を判定する路面状況判定方法に関するものである。

例えば従来から、路面に複数の電極を設置し、この電極によって測定された路面の電気抵抗値と、路面の温度の変化とから路面状況を判定するということが行われている。

即ち、路面の電気抵抗値は水の有無によって変化するため、電気抵抗値が高ければ、路面が乾燥していると判定され、電気抵抗値が低くなれば、路面に水がある（路面が濡れている）と判定される。そして、路面に水があると判定され且つ路面の温度が氷点下のときに路面は凍結状態と判定される。

上記のような路面状況判定手段は、例えば、路面上に凍結防止剤が散布されていると、水の塩分濃度が高くなって路面が氷点下であっても路面が凍結状態でないなどの誤った判断がなされることがあり、正確性に欠ける。

本出願人は、このような現状から、もっと正確に路面状況を判定する方法はないかと研究し実験を重ね試行錯誤するうちに、路面の電気抵抗値の標準偏差を記録し続けたところ、凍結時には低い値で安定し、湿潤状態では経過時間毎の変化量が大きく、ばらついた値を示すという明らかに異なった結果が得られること見出した。

そして、この特性を利用した本発明の路面状況判定方法を完成させるに至った。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

路面１に設置した複数の電極２によって路面１の電気抵抗値を数秒おきに測定し、この測定した電気抵抗値の所定範囲時間の標準偏差を算定し、この算定した標準偏差の経過時間毎の変化量の大きさから路面１状況が湿潤状態か凍結状態かを判定することを特徴とする路面状況判定方法に係るものである。

また、前記算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が大きく、ばらついた値を示している路面１状況を湿潤状態と判定し、算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ予め定めた凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面１状況を凍結状態と判定することを特徴とする請求項１記載の路面状況判定方法に係るものである。

また、前記測定した電気抵抗値が、予め定めた凍結判定基準抵抗値と同等若しくは凍結判定基準抵抗値より高い値を示していると共に、前記算定した電気抵抗値の標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ予め定めた凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面１状況を凍結状態と判定することを特徴とする請求項２記載の路面状況判定方法に係るものである。

また、前記測定した電気抵抗値が、予め定めた乾燥判定基準抵抗値と同等若しくは乾燥判定基準抵抗値より高い値を示している路面１状況を乾燥状態と判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の路面状況判定方法に係るものである。

また、路面１の温度を測定すると共に、前記測定した路面１の電気抵抗値から路面１の塩分濃度を算定し、この算定した塩分濃度から路面１の凍結温度を算定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の路面状況判定方法に係るものである。

また、前記算定した電気抵抗値の標準偏差の値が、予め定めた水膜厚判断基準偏差値より低い値を示している路面１状況を、路面１の塩分濃度を算定可能な路面１状況と判定することを特徴とする請求項５記載の路面状況判定方法に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、路面の湿潤時と凍結時とにおいて標準偏差が示す特性を利用して、路面状況が湿潤状態か凍結状態かを正確に判定することができる極めて実用性に秀れた画期的な路面状況判定方法となる。

また、請求項２，３記載の発明においては、路面の湿潤状態と凍結状態とを正確に判定することができる。

また、請求項４記載の発明においては、路面の乾燥状態を正確に判定することができる。

また、請求項５記載の発明においては、前記した路面の凍結判定要素に加えて、路面の正確な凍結温度がわかるので、路面が凍結しているか否かを一層正確に判定できることになる。

また、請求項６記載の発明においては、路面上の塩分濃度を算定可能な路面状況か否かを正確に判定できると共に、路面上の塩分濃度を正確に算定することが可能となるので、路面の正確な凍結温度を導くことが可能となる。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

路面１に複数の電極２を設置し、この複数の電極２間の電気抵抗値を数秒おきに測定する。

例えば、この測定した電気抵抗値が、予め行った実験結果によって定めた乾燥判定基準抵抗値と同等若しくは乾燥判定基準抵抗値より高い値を示していると、路面１状況を乾燥状態と判定する。

また、この数秒おきに測定した電気抵抗値の所定範囲時間の標準偏差を算定し、この算定した標準偏差の経過時間毎の変化量の大きさから路面１状況が湿潤状態か凍結状態かを判定する。

具体的には、出願人の実験によると、路面の電気抵抗値の標準偏差は、湿潤状態では経過時間毎の変化量が大きく、ばらついた値を示し、凍結時には低い値であって経過時間毎の変化量が小さく安定した値を示すことが確認されている（図８参照。）。本発明は、この路面１の湿潤時と凍結時とにおいて標準偏差が示す特性を利用して、路面１状況が湿潤状態か凍結状態かを判定する。

更に具体的には、例えば、前記実験結果に基づいた路面１の凍結状態での標準偏差の値から、予め凍結判定基準偏差値を設定する。

そして、前記算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が大きく、ばらついた値を示している路面１状況を湿潤状態と判定し、算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ予め定めた凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面１状況を凍結状態と判定する。

また、出願人の実験によると、路面１の凍結時には、測定した電気抵抗値が、湿潤時よりも高い値を示すことがわかっている。この凍結判定要素をも考慮することにより、一層正確な路面１の凍結状況の判定が行える。

即ち、例えば、前記実験結果から、予め凍結判定基準抵抗値を設定しておき、前記測定した電気抵抗値が、この凍結判定基準抵抗値と同等若しくは凍結判定基準抵抗値より高い値を示していると共に、前記算定した電気抵抗値の標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ前記凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面１状況を凍結状態と判定する。

また、例えば、路面１の温度を測定すると共に、路面１に設置した複数の電極２によって測定した路面１の電気抵抗値から路面１の塩分濃度を算定し、この算定した塩分濃度から路面１の凍結温度を算定することとすれば、前記した路面１の凍結判定要素に加えて、路面１の正確な凍結温度がわかるので、路面１が凍結しているか否かを一層正確に判定できることになる。

また、この場合、路面１上にある程度の水膜厚がないと、正確な電気抵抗値を測定することができず、これが原因で路面１の塩分濃度も正確に算定することができない。

そこで、出願人は、路面１上の水膜厚の測定についても実験を行い、水膜厚が薄いと電気抵抗値の標準偏差のばらつきか非常に多くなることを確認した。

例えば、この特性を利用して水膜厚判断基準偏差値を定め、前記算定した電気抵抗値の標準偏差の値が、この水膜厚判断基準偏差値より低い値を示している路面１状況を、路面１の塩分濃度を算定可能な路面１状況と判定（塩分濃度を算定可能な路面１上の水膜厚があると判定）することとすれば、路面１上の塩分濃度を算定可能な路面１状況か否かを正確に判定することができると共に、塩分濃度を算定可能と判定した場合には、路面１上の塩分濃度を正確に算定することができるので、路面１の正確な凍結温度を導くことが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、路面１に複数の電極２を設置し、この複数の電極２間に電圧を印加した際の路面１の電気抵抗値を測定することにより、路面１の状況を判定する方法に係るものである。

また、この本実施例の路面状況判定方法は、複数の電極２を備えた測定手段と、この測定手段の測定結果から少なくとも電気抵抗値の数秒間の平均値と，電気抵抗値の標準偏差を算定する算定手段と、この算定手段の算定結果から路面１の状況を判定する判定手段とから成る路面状況判定装置により行う。

また、複数の電極２の路面１への設置方法は、図１，図２に示すように、円盤状の埋設基体３の表面に複数の銅板電極２を表出状態に設けて前記測定手段を構成し、図３に示すように、この埋設基体３を、その表面が路面１の表面と略面一状態となるようにして路面１の適所に埋設固定した場合を示している。尚、図１では、電極２を二極用いた場合を示し、図２では、電極２を四極用いた場合を示しており、どちらを使用しても良いが、本実施例では、電極２を四極用いて行った実験結果を示している。

また、この電極２若しくは埋設基体３に、図示省略の温度計（例えばサーミスタ温度計）を設けて、路面１の温度も測定できるように構成している。即ち、本実施例の測定手段は路面１の温度計を備えた構成としている。

この測定手段での測定結果は、例えば、前記算定手段と前記判定手段を備えたコンピュータなどの演算処理装置に出力される構成としている。

本実施例では、この測定した電気抵抗値の所定範囲時間（例えば、数秒間（１〜９秒間）若しくは数十秒間（１０〜９９秒間））の標準偏差を前記算定手段により算定し、この算定した標準偏差の経過時間毎の変化量の大きさから前記判定手段により路面１状況が湿潤状態か凍結状態かを判定する。

以下、本実施例の路面状況判定方法について、図４〜図６のフローチャートを用いて説明する。

先ず、図４に示すように、複数の電極２に1000Hz，100Hz，10Hzの異なる周波数の電圧を印加して、この３レンジ夫々の電気抵抗値を１秒おきに測定し、この測定した各レンジの電気抵抗値の１０秒間の平均値（１０秒経過毎の平均値）と、1000Hzの電気抵抗値の１０秒間の標準偏差（１０秒経過毎の標準偏差）とを演算処理装置などの前記算定手段により連続的に算定する。尚、請求項１中の「数秒」なる記載は、１〜９秒（９秒以下）の任意の秒数を示した意味合いで用いている。この電気抵抗値の測定時間間隔は、短い方が刻々と変化する路面１状況を克明に測定できるために好ましい。

また、各レンジの電気抵抗値の１０秒間の平均値の標準偏差を前記算定手段により算定する。

この測定した電気抵抗値の平均値と、1000Hzの電気抵抗値から算定した標準偏差値とから路面の乾燥、湿潤、凍結状態を判定する（電気抵抗値による状態判別を行う。）。

具体的には、乾燥判定基準抵抗値を設定し、測定した電気抵抗の平均値が、この乾燥判定基準抵抗値と同等若しくは乾燥判定基準抵抗値より大きいと路面１状況を乾燥状態と判定する。

この乾燥判定基準抵抗値は、出願人が予め行った実験の結果から設定した。即ち、図７に示すように、各レンジの電気抵抗値が2000Ω以上となると路面１が乾燥していることが確認されたため、本実施例では、この2000Ωを乾燥判定基準抵抗値と設定した。

ここで、測定した電気抵抗の平均値が乾燥判定基準抵抗値より低いと（路面１が濡れていると判定されると）、前記算定した標準偏差が参照されて、前記判定手段により路面１が湿潤状態か凍結状態かの判定を行う。

本実施例では、この標準偏差の値の経過時間毎の変化量が大きく、ばらついた値を示している路面１状況を湿潤状態と判定し、算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ予め定めた凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面１状況を凍結状態と判定する。

また、同時に測定した電気抵抗値が、予め定めた凍結判定基準抵抗値と同等若しくは凍結判定基準抵抗値より高い値を示している路面１状況を凍結状態と判定する。

更に詳しく説明すると、出願人の実験によれば、図８に示すように、路面１の電気抵抗値の標準偏差は、湿潤状態では経過時間毎の変化量が大きく、上下に大きくばらついた値を示し、凍結時には低い値であって経過時間毎の変化量が小さく安定した値を示すことが確認されている。本実施例では、この路面１の湿潤時と凍結時とにおいて標準偏差が示す特性を利用して、路面１状況が湿潤状態か凍結状態かを判定する。

また、電気抵抗値と標準偏差との関係を見ると、路面１の凍結時には、測定した電気抵抗値が、湿潤時よりも高い値を示すことが確認されている。これは水よりも氷の方が電気抵抗が高いためであるが、本実施例では、この電気抵抗値の凍結判定要素も組み合わせて正確な路面１の凍結状況の判定を行う。

この出願人の実験結果に基づいて、本実施例では、前記凍結判定基準偏差値（本実施例では、３）を設定すると共に、前記凍結判定基準抵抗値（本実施例では、300Ω）を設定し、標準偏差の値が凍結判定基準偏差値より低い値で変化量が少なく推移した値を示しており、尚且つ電気抵抗値の平均値が凍結判定基準抵抗値よりも高い値を示している時には、路面１が凍結していると判定するように前記判定手段を設定している。

ここで、路面１凍結の判定基準を満たしていないと判定されると、路面１上がどの程度の湿潤状況（路面１上の水膜厚がどの程度）であるかの判定を行う。この路面１の湿潤状況の判定は、後述する塩分濃度算定の可否を判断するためである。更に詳しくは、塩分濃度は電気抵抗値から算定するが、路面１上にある程度の厚さの水膜がないと安定した電気抵抗を測定できないため、水膜の厚さを判断して安定した電気抵抗の測定が行えるか否かを判断する。

この判定は、出願人の実験によって確認された、路面１が湿った程度以上に濡れている状態（図面では「濡れ以上」と記載した。）であって且つ路面１上の水中の塩分濃度が５％以上（図面では「塩水５％以上」と記載した。）であると、前記３レンジの標準偏差が安定して下がる特性を利用して行う。

更に詳しくは、周波数の異なる電圧をかけたときの各周波数ごとの電気抵抗値のばらつき（標準偏差）より、電極２上の水膜厚を判断する。出願人の実験によると、図９に示すように、水膜厚が小さい（水分が少ない）と標準偏差のばらつきが非常に多くなることが確認されている。

この特性から、本実施例では、水膜厚判断基準偏差値（本実施例では、５）を設定し、この水膜厚判断基準偏差値より前記各レンジの電気抵抗の平均値の標準偏差の値が低いと、路面１上の水膜厚が厚く、電気抵抗の測定を行うに十分な湿潤状態（路面１が濡れ以上、塩分濃度５％以上）と判定する。

ここで、路面１が濡れ以上、塩分濃度５％以上と判定されると、続いて、塩分濃度と路面１温度とによる判定（図５参照。）を行い、路面１が濡れ以上、塩分濃度５％以上でない（図面では、この状態を「湿り以下、塩水５％未満」と記載した。）と判定されると、続いて、路面温度のみによる判定（図６参照。）を行う。

先ず、図５に示す塩分濃度と路面１温度とによる判定について説明する。

路面１の温度を前記測定手段の温度計で測定すると共に、路面１に設置した複数の電極２によって測定した路面１の電気抵抗値から前記算定手段により路面１の塩分濃度を算定し、この算定した塩分濃度から路面１の凍結温度を算定する。

更に詳しくは、一定の塩分濃度を有する水溶液の電気抵抗値は、塩分濃度と相関関係にあるため、予め、実験（キャリブレーション）で一定以上の水膜厚における種々の塩分濃度の電気抵抗値を測定しておき、このデータに基づいて実際に測定した電気抵抗値から塩分濃度を算定（推定）する。図１０は、電気抵抗値と塩分濃度の関係を示したグラフである。電気抵抗値から塩分濃度の算定には、濃度毎に設定された３種類の１次相関式（濃度０〜３％、はＹ＝−0.0429Ｘ＋6.0888，濃度３〜１０％は、Ｙ＝−0.1782Ｘ＋15.685，濃度１０〜２０％は、Ｙ＝−0.4889Ｘ＋28.123）を使用する。

そして、この算定した塩分濃度と、路面１の測定温度とから、凍結温度を算定する。図１１は、凍結防止剤の濃度（塩分濃度）と凍結温度との関係を示したグラフである。

ここで、算定した凍結温度より測定した路面１温度が高ければ、前記判定手段により路面１が湿潤状態と推定し、算定した凍結温度より測定した路面１温度が低ければ、路面１が凍結状態あるいは凍結の可能性ありと推定する。

次に、図６に示す路面温度のみによる判定について説明する。

路面１が湿り以下、塩水５％未満（路面１上の水膜厚が電気抵抗の測定を行うに不十分な厚さ）と判定されると、正確な塩分濃度の算定は行えない。そのため、路面１の測定温度だけを手がかりに判定を行う。即ち、路面１の測定温度が０℃以上であれば、前記判定手段により路面１が湿潤状態と推定し、路面１の測定温度が０℃以下であれば、路面１が凍結状態あるいは凍結の可能性ありと推定する。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例の埋設基体（電極二極）を示す斜視図である。本実施例の埋設基体（電極四極）を示す斜視図である。本実施例の埋設基体を路面に埋設した状態を示す説明図である。本実施例の電気抵抗値による路面の状態判別のチャート図である。本実施例の塩分濃度と路面温度による路面の状態判定のチャート図である。本実施例の路面温度のみによる路面の状態判別のチャート図である。路面状態の変化による電気抵抗の変化を示したグラフである。路面状態の変化による電気抵抗のばらつきの変化を示したグラフである。周波数の異なる電圧をかけたときの周波数別の電気抵抗のばらつきを示したグラフである。電気抵抗値と塩分濃度の関係を示したグラフである。種々の凍結防止剤の濃度（塩分濃度）と凍結温度との関係を示したグラフである。

符号の説明

１路面
２電極

Claims

路面に設置した複数の電極によって路面の電気抵抗値を数秒おきに測定し、この測定した電気抵抗値の所定範囲時間の標準偏差を算定し、この算定した標準偏差の経過時間毎の変化量の大きさから路面状況が湿潤状態か凍結状態かを判定することを特徴とする路面状況判定方法。
前記算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が大きく、ばらついた値を示している路面状況を湿潤状態と判定し、算定した標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ予め定めた凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面状況を凍結状態と判定することを特徴とする請求項１記載の路面状況判定方法。
前記測定した電気抵抗値が、予め定めた凍結判定基準抵抗値と同等若しくは凍結判定基準抵抗値より高い値を示していると共に、前記算定した電気抵抗値の標準偏差の値の経過時間毎の変化量が小さく、且つ予め定めた凍結判定基準偏差値より低い値を示している路面状況を凍結状態と判定することを特徴とする請求項２記載の路面状況判定方法。
前記測定した電気抵抗値が、予め定めた乾燥判定基準抵抗値と同等若しくは乾燥判定基準抵抗値より高い値を示している路面状況を乾燥状態と判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の路面状況判定方法。
路面の温度を測定すると共に、前記測定した路面の電気抵抗値から路面の塩分濃度を算定し、この算定した塩分濃度から路面の凍結温度を算定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の路面状況判定方法。
前記算定した電気抵抗値の標準偏差の値が、予め定めた水膜厚判断基準偏差値より低い値を示している路面状況を、路面の塩分濃度を算定可能な路面状況と判定することを特徴とする請求項５記載の路面状況判定方法。