JP2021018084A - 路面状態検知装置および路面情報配信システム - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化および高コスト化を回避しながら、より正確に、路面の摩擦係数に関する情報を取得することが可能な路面状態検知装置および当該路面状態検知装置を用いた路面状態配信システムを提供する。【解決手段】路面状態検知装置１０は、路面の状態を検出するための検出部１６０と、路面の種別に関する特定情報を入力するための入力部１４０と、検出部１６０の検出結果および特定情報に基づいて路面の現時点の摩擦係数に関する実摩擦情報を算出する摩擦情報算出部１１１と、を備える。摩擦情報算出部１１１は、特定情報に基づいて、路面上の堆積物の種類ごとに堆積物の膜厚と路面の摩擦係数との相関関係を規定し、規定した相関関係と検出部１６０の検出結果とに基づいて、実摩擦情報を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、路面の状態を検知する路面状態検知装置および当該路面状態検知装置による検知結果に基づいて路面状態に関する情報を車両等に配信する路面情報配信システムに関する。

従来、路面の状態を検知して検知結果を出力する路面検知装置が知られている。たとえば、以下の特許文献１には、白色光を路面に投射するための投光器と、白色光が投射された路面を撮像するカメラヘッドとを備えた路面状態検知装置が記載されている。この装置では、カメラヘッドから出力される信号を処理して、路面の水分量、放射エネルギーおよび反射率が検出され、さらに、撮像した光の色分析が行われる。そして、これらの分析結果に基づき、路面の種類（アスファルトやコンクリート等）と路面の濡れ状態が判別され、判別された路面の種類と濡れ状態に対して標準的な摩擦係数が、テーブルから読み出されて出力される。

特開平１−１１０２３７号公報

上記特許文献１の構成では、路面の種類を判別するために、カメラヘッドで撮像された光の色を分析する色分析回路が用いられる。しかし、色分析回路を用いると、回路規模が大きくなり、装置の大型化および高コスト化につながる。他方、装置の大型化および高コスト化を回避するために色分析回路を省略すると、路面の種類を判別できなくなる。この場合、たとえば、標準的に用いられ得る路面の種類を想定して路面の摩擦係数を求める方法が考えられる。しかし、この方法では、想定された路面の種類と実際の路面の種類とが異なる場合に、出力される路面の摩擦係数が不正確になってしまう。

かかる課題に鑑み、本発明は、装置の大型化および高コスト化を回避しながら、より正確に、路面の摩擦係数に関する情報を取得することが可能な路面状態検知装置および当該路面状態検知装置を用いた路面情報配信システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、路面状態検知装置に関する。本態様に係る路面状態検知装置は、路面の状態を検出するための検出部と、前記路面の種別に関する特定情報を入力するための入力部と、前記検出部の検出結果および前記特定情報に基づいて前記路面の現時点の摩擦係数に関する実摩擦情報を算出する摩擦情報算出部と、を備える。前記摩擦情報算出部は、前記特定情報に基づいて、前記路面上の堆積物の種類ごとに前記堆積物の膜厚と前記路面の摩擦係数との相関関係を規定し、規定した前記相関関係と前記検出部の検出結果とに基づいて、前記実摩擦情報を算出する。

本態様に係る路面状態検知装置によれば、入力部から入力された特定情報に基づいて、路面上の堆積物の種類および膜厚と前記路面の摩擦係数との相関関係が規定される。このため、路面の種別を判別するための構成を設ける必要がなく、装置の小型化とコストの低減を図り得る。また、特定情報により規定される相関関係に基づいて路面の現時点の摩擦係数（滑りやすさ）に関する実摩擦情報が算出されるため、実摩擦情報を正確に算出できる。

本発明の第２の態様は、路面情報配信システムに関する。本態様に係る路面情報配信システムは、第１の態様に係る路面状態検知装置と、前記路面状態検知装置によって配信された情報に基づいて路面の状態を報知するための地図情報を生成して配信する管理サーバと、を備える。

本態様に係る路面情報配信システムによれば、路面の状態をドライバー等に報知することができる。これにより、路面走行の安全性を高めることができる。

以上のとおり、本発明によれば、装置の大型化および高コスト化を回避しながら、より正確に、路面の摩擦係数に関する情報を取得することが可能な路面状態検知装置および当該路面状態検知装置を用いた路面情報配信システムを提供できる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係る、路面情報配信システムの構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る、路面状態検知装置および管理サーバの構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る、水における光の吸収係数を示すグラフである。 図４は、路面に水または氷が堆積している場合に、実施形態に基づいて取得した膜厚の算出値と、実際に測定を行って取得した膜厚の実測値との関係を示すグラフである。 図５（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る、膜厚と摩擦係数との関係を模式的に示すグラフである。 図６（ａ）〜（ｉ）は、実施形態に係る、膜厚と摩擦係数との関係を模式的に示すグラフである。 図７は、実施形態に係る、路面状態検知装置の処理を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る、路面状態検知装置から管理サーバに配信された情報により、車両に搭載されるカーナビゲーションシステムの表示部に表示される画面を示す模式図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、変更例に係る、堆積物の種類ごとに保持された摩擦係数の下限値および当該下限値に飽和する膜厚の範囲の最小値を模式的に示すグラフである。図９（ｄ）〜（ｆ）は、変更例に係る、初期摩擦係数と堆積物の種類ごとに保持された下限値および最小値とに基づいて規定される膜厚と摩擦係数との相関関係を模式的に示すグラフである。 図１０は、変更例に係る、水と氷における光の吸収係数を示すグラフである。 図１１は、変更例に係る、路面状態検知装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、変更例に係る、路面状態検知装置の構成を示すブロック図である。 図１３（ａ）〜（ｃ）は、変更例に係る、路面状態検知装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

図１は、路面情報配信システム１の構成を示す模式図である。

路面情報配信システム１は、路面状態検知装置１０と管理サーバ２０を備える。図１に示す例では、道路３１が、橋梁３２とトンネル３３の出口３３ａとを通って、トンネル３３の内部へと続いている。

路面状態検知装置１０は、道路３１の側方にポール等を介して設置されるほか、道路３１の側方に設置された外灯や壁面等に設置される。路面状態検知装置１０は、道路３１の路面３１ａの状態を検出する。図１には、２つの路面状態検知装置１０が示されており、手前側の路面状態検知装置１０は、橋梁３２上に位置する路面３１ａの領域Ｒ１の状態を検知し、奥側の路面状態検知装置１０は、トンネル３３の出口３３ａ付近に位置する路面３１ａの領域Ｒ２の状態を検知する。以下、路面状態検知装置１０が検知対象とする路面３１ａの領域を、「検知領域」と称する。また、路面状態検知装置１０は、路面３１ａの検知領域における実際の摩擦係数を算出し、算出した摩擦係数を、基地局４１およびネットワーク網４２を介して管理サーバ２０に送信する。

基地局４１は、通信可能な範囲に路面状態検知装置１０を含むように設置され、無線により路面状態検知装置１０と通信可能に構成される。また、基地局４１は、ネットワーク網４２に接続されている。ネットワーク網４２は、たとえばインターネットである。管理サーバ２０は、路面状況配信センター４３等に設置され、ネットワーク網４２に接続されている。管理サーバ２０は、路面状態検知装置１０によって配信された情報に基づいて路面３１ａの状態を報知するための地図情報を生成し、生成した地図情報を、ネットワーク網４２および基地局４１を介して車両等に配信する。

図２は、路面状態検知装置１０および管理サーバ２０の構成を示すブロック図である。

路面状態検知装置１０は、制御部１１０と、記憶部１２０と、表示部１３０と、入力部１４０と、無線通信部１５０と、検出部１６０と、２つの駆動部１７１、１７２と、２つの処理部１７３、１７４と、を備える。

制御部１１０は、たとえばＣＰＵやマイクロコンピュータにより構成され、記憶部１２０に記憶された制御プログラムに従って、路面状態検知装置１０内の各部の制御を行う。制御プログラムによる機能として、摩擦情報算出部１１１と配信部１１２が、制御部１１０に設けられる。

摩擦情報算出部１１１は、検出部１６０の検出結果に基づいて路面３１ａ上の堆積物の種類（水、雪、氷）および堆積物の厚み（膜厚）を判別し、判別結果と路面３１ａの種別とに基づいて摩擦係数（路面３１ａの滑りやすさ）を算出する。配信部１１２は、摩擦情報算出部１１１により取得された堆積物の種類、堆積物の厚み、および摩擦係数を、無線通信部１５０を介して管理サーバ２０に配信する。なお、摩擦情報算出部１１１と配信部１１２は、制御プログラムによる機能ではなく、ハードウェアとして構成されてもよい。

記憶部１２０は、メモリを備え、制御プログラムを記憶するとともに、制御処理時のワーク領域として用いられる。記憶部１２０には、路面状態検知装置１０の設置時に、ユーザによって入力部１４０から入力された路面３１ａの種別が記憶される。たとえば、ユーザは、路面状態検知装置１０の筐体に設けられたカバーを開放し、カバー内に設置された入力部１４０を操作して路面３１ａの種別を入力する。路面３１ａの種別は、官公庁や自治体が作成した道路舗装種別に関する資料を参照することにより得られる。

表示部１３０は、たとえば液晶パネルにより構成され、制御部１１０から出力される信号に基づいて画像を表示する。入力部１４０は、ユーザが各種情報を入力するための操作ボタンにより構成される。なお、表示部１３０および入力部１４０に代えて、タッチパネルが設けられてもよい。無線通信部１５０は、たとえば無線通信インターフェースにより構成される。無線通信部１５０は、制御部１１０からの制御に従って、基地局４１と通信を行う。

検出部１６０は、路面３１ａの検知領域の状態を検出する。検出部１６０は、２つの光源１６１、１６２と、光検出器１６３と、放射温度センサ１６４と、を備える。

２つの光源１６１、１６２は、たとえば半導体レーザや、ＬＥＤあるいは特定波長を通過するフィルタをつけた白色光源により構成される。光源１６１は、駆動部１７１から入力される駆動信号に応じて、波長９８０ｎｍ（以下、「参照波長」と称する）の近赤外光を出射する。光源１６２は、駆動部１７２から入力される駆動信号に応じて、波長１５５０ｎｍ（以下、「吸収波長」と称する）の近赤外光を出射する。

光検出器１６３は、たとえば、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードにより構成される。光検出器１６３は、光源１６１、１６２から出射され対象物で反射された光を受光し、受光した光量に基づく電気信号を処理部１７３に出力する。処理部１７３は、光検出器１６３から入力される電気信号をデジタル信号に変換するとともに対数を取り、制御部１１０に出力する。

放射温度センサ１６４は、たとえば、非接触式の温度センサであり、路面３１ａから放射される赤外放射量を測定することで路面３１ａの温度を測定する。放射温度センサ１６４は、測定した温度に基づく信号を処理部１７４に出力する。処理部１７４は、放射温度センサ１６４から入力される信号を処理して、制御部１１０に出力する。

管理サーバ２０は、制御部２１０と、記憶部２２０と、表示部２３０と、入力部２４０と、通信部２５０と、を備える。

制御部２１０は、たとえばＣＰＵにより構成され、記憶部２２０に記憶された制御プログラムに従って、管理サーバ２０内の各部の制御を行う。制御プログラムによる機能として、地図情報生成部２１１と配信部２１２とが、制御部２１０に設けられる。

地図情報生成部２１１は、通信部２５０を介して路面状態検知装置１０から、路面３１ａの堆積物の種類、堆積物の厚み、および摩擦係数を受信すると、これらの情報に基づいて、路面３１ａの状態を報知するための地図情報を生成する。配信部２１２は、地図情報生成部２１１により生成された地図情報を、通信部２５０を介して、車両等に配信する。なお、地図情報生成部２１１と配信部２１２は、制御プログラムによる機能ではなく、ハードウェアとして構成されてもよい。

記憶部２２０は、メモリを備え、制御プログラムを記憶するとともに、制御処理時のワーク領域として用いられる。記憶部２２０には、複数の路面状態検知装置１０から受信した各種情報と、地図情報生成部２１１により生成された複数の地図情報とが記憶される。また、記憶部２２０には、管理対象地域の道路路線図に関する情報が記憶されている。

表示部２３０は、たとえば液晶パネルにより構成され、制御部２１０から出力される信号に基づいて画像を表示する。入力部２４０は、ユーザが各種情報を入力するためのマウスやキーボードにより構成される。なお、表示部２３０および入力部２４０に代えて、タッチパネルが設けられてもよい。通信部２５０は、たとえば通信インターフェースにより構成される。通信部２５０は、ネットワーク網４２に接続されている。

図３は、水における光の吸収係数を示すグラフである。図３のグラフにおいて、横軸は波長を示し、縦軸は吸収係数を示している。

図３に示すように、吸収波長における吸収係数は、参照波長における吸収係数よりも大きい。したがって、光源１６１から出射された参照波長の光が路面３１ａの検知領域に照射されると、路面３１ａの水分（水、雪、氷）の有無にかかわらず、参照波長の光は検知領域で反射されやすく、光検出器１６３で受光される光は多くなる。他方、光源１６２から出射された吸収波長の光が路面３１ａの検知領域に照射されると、路面３１ａに水分がない場合、吸収波長の光は検知領域で反射されやすく、光検出器１６３で受光される光は多くなる。検知領域に水分がある場合、吸収波長の光は水分により吸収されやすく、光検出器１６３で受光される光は少なくなる。

本実施形態では、このように参照波長の光と吸収波長の光とが水分に吸収される度合いが異なることを利用して、水以外の物質による吸収や物質の表面で生じる散乱等によるノイズ成分が抑制された状態で、路面３１ａが乾いているか否かが判定される。

また、本実施形態では、放射温度センサ１６４により測定された路面３１ａの温度を利用して、路面３１ａの堆積物が水であるか否か（雪または氷であるか否か）が判定される。さらに、本実施形態では、参照波長の反射光を利用して、路面３１ａの堆積物が雪と氷のいずれであるかが判定される。参照波長の光が雪に照射されると、雪の表面で散乱が生じ、光検出器１６３で受光される光は多くなる。したがって、参照波長の反射光の強度と所定の閾値を比較することにより、路面３１ａに雪と氷のいずれがあるかを判定できる。

こうして、本実施形態では、路面３１ａの堆積物の種類が判定される。堆積物の種類の判定は、追って図７を参照して説明する。

次に、路面３１ａの検知領域に堆積した水、雪、氷の膜厚を算出する手順について説明する。

参照波長の光を、水が堆積した路面３１ａおよび堆積物のない路面３１ａに照射した場合に、光検出器１６３の検出に基づく検出光量を、それぞれＩ_ｗ１、Ｉ_ｄ１とする。吸収波長の光を、水が堆積した路面３１ａおよび堆積物のない路面３１ａに照射した場合に、光検出器１６３の検出に基づく検出光量を、それぞれＩ_ｗ２、Ｉ_ｄ２とする。参照波長および吸収波長における水の吸収係数をそれぞれα_ｗ１、α_ｗ２とすると、路面３１ａの検知領域における水の膜厚ｔｗは以下の式（１）により算出される。

参照波長の光を、氷が堆積した路面３１ａに照射した場合に、光検出器１６３の検出に基づく検出光量をＩ_ｉ１とする。吸収波長の光を氷が堆積した検知領域に照射した場合に、光検出器１６３の検出に基づく検出光量をＩ_ｉ２とする。参照波長および吸収波長における氷の吸収係数をそれぞれα_ｉ１、α_ｉ２とすると、検知領域における氷の膜厚ｔｉは以下の式（２）により算出される。

雪については、比重０．１の氷とみなして膜厚を計算する。すなわち、氷の吸収係数を用いて計算を行って氷の膜厚ｔｉを算出し、膜厚ｔｉを１０の３乗根（＝約２．１５）倍することで雪の膜厚を算出できる。具体的には、検知領域における雪の膜厚ｔｓは以下の式（３）により算出される。

なお、上記の式（１）〜（３）で用いられる検出光量Ｉ_ｗ１、Ｉ_ｗ２、Ｉ_ｉ１、Ｉ_ｉ２は、検出部１６０の光源１６１、１６２の駆動により路面３１ａの検知領域に光を照射させ、検知領域からの光を光検出器１６３で受光することにより取得する。また、検出光量Ｉ_ｄ１、Ｉ_ｄ２は、路面状態検知装置１０の出荷前等にあらかじめ測定した結果に基づいて記憶部１２０に記憶される。制御部１１０の摩擦情報算出部１１１は、光検出器１６３に基づいて実際に取得した検出光量と、記憶部１２０に記憶された検出光量とに基づいて、上記の式（１）〜（３）を用いて、それぞれ路面３１ａの検知領域に堆積した水、雪、氷の膜厚を算出する。

図４は、路面３１ａに水または氷が堆積している場合に、本実施形態に基づいて取得した膜厚の算出値と、実際に測定を行って取得した膜厚の実測値との関係を示すグラフである。図４において、縦軸は、本実施形態において、上記の式（１）、（２）を用いて取得した膜厚の算出値である。横軸は、実際に測定を行って取得した膜厚の実測値である。また、図４には、実線で近似直線が示されている。

図４に示すように、算出値は、ほぼ実測値と同じ値となっている。したがって、本実施形態の路面状態検知装置１０によれば、実測により得られた堆積物の膜厚と同等の膜厚を取得できると言える。

図５（ａ）、（ｂ）は、膜厚と摩擦係数との関係を模式的に示すグラフである。図５（ａ）、（ｂ）において、横軸は膜厚を示し、縦軸は摩擦係数を示している。図５（ａ）、（ｂ）では、標準的な摩擦制止性能のタイヤが想定されている。

図５（ａ）は、路面３１ａの種別がアスファルトである場合に、３つの堆積物（水、雪、氷）の膜厚と摩擦係数との関係を示すグラフである。図５（ａ）では、膜厚が０のときの摩擦係数（初期摩擦係数）は、水、雪、氷のいずれにおいてもＦ２となっている。このように、１つの路面３１ａの種別に対して、それぞれ堆積物の種類に応じてグラフが決定する。

図５（ｂ）は、路面３１ａの堆積物が氷である場合に、３つの路面３１ａの種別（コンクリート、アスファルト、砂利）における氷の膜厚と摩擦係数との関係を示すグラフである。膜厚が０のときの摩擦係数（初期摩擦係数）は、コンクリート、アスファルト、砂利において、それぞれ、Ｆ３、Ｆ２、Ｆ１となっている。このように、１つの堆積物の種類に対して、それぞれ路面３１ａの種別に応じてグラフが決定する。

したがって、膜厚と摩擦係数との関係を示すグラフは、３種類の堆積物の種類と、３種類の路面３１ａの種別とに応じて、図６（ａ）〜（ｉ）に示すように、９種類のグラフが決まることになる。本実施形態では、路面状態検知装置１０の出荷前等に、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに対応するテーブルが記憶部１２０に記憶され、路面状態検知装置１０の設置時に、対象となる路面３１ａの種別が入力部１４０を介して入力され、記憶部１２０に記憶される。そして、上述したように堆積物の種類が判別され、堆積物の膜厚が算出されると、入力された路面３１ａの種別と、判定された堆積物の種類とに応じて、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに対応するテーブルから１つのテーブルが決定され、決定されたテーブルと、算出された堆積物の膜厚とにより、摩擦係数が取得される。本実施形態では、雪に関するテーブルは、標準的な雪質（乾き具合）に基づくテーブルである。

図７は、路面状態検知装置１０の処理を示すフローチャートである。図７に示す処理は、所定の時間や所定の時間間隔で連続的に実行される。

制御部１１０は、検出部１６０を駆動する（Ｓ１１）。具体的には、制御部１１０は、駆動部１７１、１７２を介して、異なるタイミングで光源１６１、１６２から光を出射させる。そして、制御部１１０は、光源１６１の駆動に応じて光検出器１６３から出力される検出信号と、光源１６２の駆動に応じて光検出器１６３から出力される検出信号とを、処理部１７３を介して取得する。また、制御部１１０は、処理部１７４を介して放射温度センサ１６４を駆動し、放射温度センサ１６４から出力される路面３１ａの検出温度を、処理部１７４を介して取得する。

続いて、制御部１１０の摩擦情報算出部１１１は、参照波長の検出信号の強度、吸収波長の検出信号の強度、および路面３１ａの検出温度に基づいて、路面３１ａの状態を取得する（Ｓ１２〜Ｓ１８）。

具体的には、ステップＳ１１で取得した参照波長の検出信号の強度に対する、ステップＳ１１で取得した吸収波長の検出信号の強度の比率を対数変換した値（以下では「強度の比率」という）が、閾値Ｒｔｈ以上であれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａが乾いている（路面３１ａに水、雪、氷のいずれも存在しない）と判定する（Ｓ１３）。他方、上記強度の比率が閾値Ｒｔｈ未満であれば（Ｓ１２：ＮＯ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａに水、雪、氷のいずれかが存在するとして、処理をステップＳ１４に進める。なお、閾値Ｒｔｈは、路面３１ａが乾いているか否かを判定可能な閾値であり、あらかじめ記憶部１２０に記憶されている。

ステップＳ１１で取得した路面３１ａの検出温度が閾値Ｔｔｈ以上であれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａに水があると判定する（Ｓ１５）。他方、ステップＳ１１で取得した路面３１ａの検出温度が閾値Ｔｔｈ未満であれば（Ｓ１４：ＮＯ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａに雪、氷のいずれかが存在するとして、処理をステップＳ１６に進める。なお、閾値Ｔｔｈは、路面３１ａに水があるか否かを判定可能な閾値であり、あらかじめ記憶部１２０に記憶されている。この閾値Ｔｔｈは、たとえば、０℃に設定される。

ステップＳ１１で取得した参照波長の検出信号の強度が閾値Ｉｔｈ以上であれば（Ｓ１６：ＹＥＳ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａに雪があると判定する（Ｓ１７）。他方、ステップＳ１１で取得した参照波長の検出信号の強度が閾値Ｉｔｈ未満であれば（Ｓ１６：ＮＯ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａに氷がある（路面３１ａが凍結している）と判定する（Ｓ１８）。なお、閾値Ｉｔｈは、路面３１ａに雪と氷のいずれがあるかを判定可能な閾値であり、あらかじめ記憶部１２０に記憶されている。

続いて、摩擦情報算出部１１１は、記憶部１２０に記憶された路面３１ａの種別と、ステップＳ１２〜Ｓ１８の判定処理によって得られた路面３１ａ上の堆積物の種類とから、膜厚と摩擦係数との関係を示すテーブルを決定する（Ｓ１９）。上述したように、路面３１ａの種別（コンクリート、アスファルト、砂利など）は、路面状態検知装置１０の設置時に入力部１４０を介して入力され、記憶部１２０に記憶されている。また、膜厚と摩擦係数との関係を示すテーブルは、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに対応して９種類あり、記憶部１２０に記憶されている。

続いて、摩擦情報算出部１１１は、上述したように、上記の式（１）〜（３）を用いて、検出部１６０の検出結果から膜厚を算出する（Ｓ２０）。そして、摩擦情報算出部１１１は、ステップＳ１９で決定したテーブルと、ステップＳ２０で算出した膜厚とから、実際の路面３１ａの検出領域における摩擦係数を取得する（Ｓ２１）。ステップＳ１９とステップＳ２０の順序が入れ替わってもよい。

なお、ステップＳ１３からステップＳ１９へと移行した場合、路面３１ａには堆積物がないため、ステップＳ２０は省略される。また、この場合、路面３１ａの種別に応じて摩擦係数が一意の値（図６（ａ）〜（ｉ）の膜厚０の縦軸にグラフが接する値）に決まるため、ステップＳ１９も省略され、ステップＳ２１では、当該一意に決まる値が摩擦係数として取得される。

続いて、制御部１１０の配信部１１２は、ステップＳ１２〜Ｓ１８の判定処理によって得られた路面３１ａ上の堆積物の種類と、ステップＳ２０で得られた堆積物の膜厚と、ステップＳ２１で得られた摩擦係数とを、無線通信部１５０を介して管理サーバ２０に配信する（Ｓ２２）。

図８は、路面状態検知装置１０から管理サーバ２０に配信された情報により、車両に搭載されるカーナビゲーションシステムの表示部７０に表示される画面を示す模式図である。

上述したように、管理サーバ２０は、路面状態検知装置１０によって配信された情報に基づいて、路面３１ａの状態（路面３１ａの滑りやすさや危険性など）を報知するための地図情報を生成する。地図情報は、車両の走行経路付近の地図に合わせて路面３１ａの情報を表示可能な情報である。管理サーバ２０は、生成した地図情報を車両等に配信する。

車両に搭載されるカーナビゲーションシステムは、基地局４１と無線により通信可能に構成されている。カーナビゲーションシステムは、管理サーバ２０から配信された地図情報を受信し、受信した地図情報に基づいて表示部７０に周辺の地図を表示させる。

図８に示す例では、点線で示す部分の路面３１ａにおいて、堆積物が氷であり摩擦係数が低下しているため、「凍結のおそれ」を示す吹き出し７１が表示されている。また、凍結のおそれのある道路を迂回するための道路が太線で示されており、「迂回路」を示す吹き出し７２が表示されている。また、近傍の路面３１ａにおいて凍結が生じていることを示す凍結マーク７３が表示されている。これらの表示により、ドライバーは路面３１ａの状態を把握でき、迂回路等の運転に役立つ情報を確認できる。

＜実施形態の効果＞
以上、実施形態によれば、以下の効果が奏される。

路面３１ａの種別（特定情報）が、路面状態検知装置１０が設置される際に、入力部１４０からあらかじめ入力され記憶部１２０に記憶される。そして、入力された路面３１ａの種別に基づいて、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに応じたテーブル（相関関係）が規定される。このため、路面３１ａの種別を判別するための構成を設ける必要がなく、装置の小型化とコストの低減を図り得る。また、路面３１ａの種別により規定されるテーブルに基づいて路面３１ａの現時点の摩擦係数（滑りやすさ）が算出されるため、実際の摩擦係数を正確に算出できる。

摩擦情報算出部１１１は、検出部１６０の検出結果に基づいて、路面３１ａ上の堆積物の種類および堆積物の厚みを判別し、判別結果と路面３１ａの種別（特定情報）とに基づいて摩擦係数を算出する。堆積物の種類（水、雪、氷）とその厚み（膜厚）とによって、路面３１ａの摩擦係数（滑りやすさ）が変化する。よって、堆積物の種類およびその厚みと、路面３１ａの種別とに基づいて摩擦係数を算出することにより、摩擦係数を正確に算出できる。

検出部１６０の２つの光源１６１、１６２は、それぞれ、波長９８０ｎｍ（参照波長）の赤外光と波長１５５０ｎｍ（吸収波長）の赤外光を路面３１ａに照射し、光検出器１６３は、路面３１ａによって反射されるこれらの赤外光の反射光を受光する。このように、波長８００ｎｍ以上の赤外光が路面３１ａに照射されると、光検出器１６３から出力される信号に基づいて、路面３１ａ上の堆積物の種類および厚みを判別できる。

より詳細には、図７のフローチャートにも示したように、参照波長および吸収波長の反射光の強度に基づいて、堆積物がないこと（路面３１ａが乾いていること）、堆積物が雪であること、および、堆積物が水または氷であることが判定される。そして、放射温度センサ１６４の検出温度に基づいて、堆積物が水と氷のいずれであるかが判定される。このように、波長８００ｎｍ以上の２種類の赤外光と、温度を検出するセンサを用いることにより、路面３１ａ上の堆積物の種類を明確に判別できる。また、堆積物の明確な種類が取得されるため、上記の式（１）〜（３）に基づいて、堆積物の厚みを精度よく算出することができる。

無線通信部１５０は、基地局４１との間で無線による通信が可能となるよう構成されている。これにより、無線通信部１５０は、外部通信網と接続可能になり、管理サーバ２０と通信可能になる。そして、配信部１１２は、無線通信部１５０を介して、摩擦係数を管理サーバ２０に配信する。これにより、管理サーバ２０に対して、現在の路面３１ａ摩擦係数（滑りやすさ）を提供できる。また、管理サーバ２０が摩擦係数を受信することにより、車両や道路管理施設等に現在の路面３１ａの摩擦係数を提供できる。

また、配信部１１２は、無線通信部１５０を介して、堆積物の種類および堆積物の厚みを管理サーバ２０に配信する。これにより、管理サーバ２０に対して、堆積物の種類および堆積物の厚みを提供できる。また、管理サーバ２０が堆積物の種類および堆積物の厚みを受信することにより、車両や道路管理施設等に堆積物の種類および堆積物の厚みを提供できる。よって、ドライバーは自身が走行しようとする道路に存在する堆積物の種類を把握でき、道路管理者は、管轄する道路に対する除雪の必要性等を把握できる。

管理サーバ２０は、路面状態検知装置１０によって配信された情報に基づいて路面３１ａの状態を報知するための地図情報を生成して配信する。これにより、路面３１ａの状態をドライバー等に報知することができる。図８に示したように、車両に搭載されたカーナビゲーションシステムに地図情報が配信されると、ドライバー等は、表示部７０の表示内容を確認して路面３１ａの状態を把握できる。これにより、路面３１ａを走行する際の安全性を高めることができる。

＜変更例＞
路面状態検知装置１０の構成は、上記実施形態に示した構成以外に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施形態では、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに応じたテーブルに基づいて路面３１ａの摩擦係数が取得されたが、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに応じた関数を摩擦情報算出部１１１に保持させておき、路面３１ａの種別に応じた関数により摩擦係数が算出されてもよい。すなわち、路面３１ａ上の堆積物の膜厚と路面３１ａの摩擦係数との相関関係が、テーブルに代えて、関数により規定されてもよい。

また、上記実施形態では、図６（ａ）〜（ｉ）に示すように、１つの堆積物の種類に対して、路面３１ａの種別ごとに、路面３１ａ上の堆積物の膜厚と路面３１ａの摩擦係数との相関関係を規定するテーブルが準備されたが、１つの堆積物の種類に対して、１つの路面３１ａの種別に対する膜厚と摩擦係数との相関関係を規定する基準テーブルを準備しておき、他の路面３１ａの種別については、当該基準テーブルを当該路面３１ａの種別に対応するように修正して用いてもよい。この場合、他の路面３１ａの種別については、入力された路面３１ａの種別により、当該路面３１ａが乾燥状態にある場合（堆積物が存在しない場合）の摩擦係数、すなわち、図５（ｂ）の縦軸にグラフが接する初期摩擦係数が取得される。この初期摩擦係数は、予め、記憶部１２０に保持されていればよい。そして、この初期摩擦係数から、基準テーブルで規定される摩擦係数の下限値へと徐々に摩擦係数が収束するように、基準テーブルが修正されればよい。基準テーブルに代えて基準関数が準備される場合も、同様に、基準関数を他の路面３１ａの種別に応じて修正してもよい。

また、上記実施形態では、特許請求の範囲に記載された「特定情報」として、路面３１ａの種別そのものが路面状態検知装置１０に入力されたが、この「特定情報」として、検出対象の路面３１ａが乾燥状態にある場合の初期摩擦係数が路面状態検知装置１０に入力され、入力された初期摩擦係数により、堆積物の種別ごとに、摩擦情報算出部１１１が、膜厚と摩擦係数との相関関係を規定してもよい。

この場合、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、摩擦情報算出部１１１は、堆積物の種類ごとに、摩擦係数の下限値と、当該下限値に飽和する膜厚の範囲の最小値とを保持していればよい。そして、摩擦情報算出部１１１は、路面状態検知装置１０の設置時等に入力された初期摩擦係数（Ｆ１〜Ｆ３のいずれか）と、堆積物の種類ごとに保持した下限値および最小値とに基づいて、初期摩擦係数が最小値の位置において下限値に到達するように、膜厚と摩擦係数との相関関係を、堆積物の種類ごとに規定すればよい。たとえば、入力された初期摩擦係数がアスファルトに対応するＦ２である場合、図９（ｄ）〜（ｆ）に示すように、膜厚が０であり摩擦係数がＦ２である点と、摩擦係数の下限値と膜厚の範囲の最小値とに対応する点とが、破線で示すように曲線で繋がれる。そして、この曲線の右端の点が右方向に延ばされることにより、図６（ｄ）〜（ｆ）と同様、膜厚と摩擦係数との相関関係が規定される。この場合、摩擦情報算出部１１１は、堆積物の各種類の相関関係を、テーブルにより記憶部１２０に保持させてもよく、あるいは、関数として保持してもよい。

なお、この変更例において、入力部１４０を介して初期摩擦係数が入力されることに代えて路面３１ａの種別が入力されてもよい。この場合、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａの種別と初期摩擦係数とを関連付けるテーブルをあらかじめ保持しており、入力された路面３１ａの種別に応じて初期摩擦係数を取得する。

この他、入力部１４０を介して入力される情報は、路面３１ａの種別に限らず、路面３１ａの種別を特定できる情報であればよい。

また、上記実施形態では、摩擦情報算出部１１１は摩擦係数を算出したが、これに限らず、摩擦情報算出部１１１は、摩擦係数に代えて、摩擦係数と同様に路面３１ａの滑りやすさを示す他の指標を算出してもよい。

また、上記実施形態では、２種類の波長の赤外光と路面温度とを用いて水、雪、氷の判別がなされたが、３種類の波長の赤外光を用いて水、雪、氷の判別がなされてもよい。

図１０は、水と氷における光の吸収係数を示すグラフである。

図１０に示すように、水の吸収係数と氷の吸収係数は、ピークとなる波長が互いに相違する。すなわち、水の吸収係数では、１４５０ｎｍ付近においてピークが生じ、氷の吸収係数では、１５００ｎｍ付近においてピークが生じる。この場合、上記参照波長の赤外光以外に、２つの吸収波長の赤外光が用いられる。これら２つの吸収波長は、たとえば、１４５０ｎｍ（他の吸収波長）と１５５０ｎｍ（上記実施形態の吸収波長）に設定される。

これにより、路面３１ａの堆積物が水の場合、波長１４５０ｎｍの赤外光の方が波長１５５０ｎｍの赤外光よりも多く吸収される。他方、路面３１ａの堆積物が氷の場合、波長１５５０ｎｍの赤外光の方が波長１４５０ｎｍの赤外光よりも多く吸収される。このように、路面３１ａの堆積物が水か氷かによって、より多く吸収される赤外光が切り替わる。よって、これら２つの赤外光の反射光の強度を光検出器１６３で検出することにより、路面３１ａの堆積物が、水と氷の何れであるかが判別され得る。

図１１は、この変更例に係る路面状態検知装置１０の構成を示すブロック図である。

この変更例では、図２に示した路面状態検知装置１０の構成と比較して、放射温度センサ１６４と処理部１７４に代えて、光源１６５と駆動部１７５が設けられる。光源１６５は、駆動部１７５から入力される駆動信号に応じて、波長１４５０ｎｍ（他の吸収波長）の近赤外光を出射する。路面の実摩擦情報の算出処理は、堆積物の種類の判別処理を除いて、上記実施形態と同様である。

また、路面状態検知装置１０において、検出部１６０が、路面３１ａを撮像するためのカメラを含み、カメラにより撮像された路面３１ａの画像に基づいて、膜厚と摩擦係数との関係が修正されてもよい。

図１２は、この変更例に係る路面状態検知装置１０の構成を示すブロック図である。

この変更例では、図２に示した路面状態検知装置１０の構成と比較して、カメラ１６６と、処理部１７６と、劣化判定部１１３とが追加されている。カメラ１６６は、検出部１６０に含まれ、劣化判定部１１３は、制御部１１０の制御プログラムによる機能である。なお、劣化判定部１１３は、制御プログラムによる機能ではなく、ハードウェアとして構成されてもよい。

カメラ１６６は、たとえば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを搭載したカメラであり、路面３１ａの検知領域を撮像して、撮像信号を処理部１７６に出力する。処理部１７６は、カメラ１６６から入力される撮像信号を処理して画像を生成し、生成した画像を制御部１１０に出力する。劣化判定部１１３は、カメラ１６６により撮像された路面３１ａの画像に基づいて、路面３１ａの劣化具合を判定する。

この変更例では、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに対応したテーブルの他、路面３１ａの劣化具合に応じて膜厚と摩擦係数との関係を修正した複数のテーブル（修正テーブル）が、路面３１ａの種別および堆積物の種類ごとに、あらかじめ記憶部１２０に記憶される。路面３１ａの劣化が進むと、乾燥状態（膜厚が０の状態）における摩擦係数が低下する。記憶部１２０に記憶される修正テーブルは、このような劣化が生じた状態に対応するよう膜厚０付近の摩擦係数が小さくなるように設定される。

図１３（ａ）は、この変更例に係る路面状態検知装置１０の処理を示すフローチャートである。図１３（ａ）のフローチャートは、図７のフローチャートと比較して、ステップＳ１９に代えて、ステップＳ３１が追加されている。ステップＳ３１において、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａの劣化レベルが所定の段階を超えない場合、上記実施形態と同様、路面３１ａの種別と堆積物の種類とによって、図６（ａ）〜（ｉ）のグラフに対応したテーブルの中から膜厚と摩擦係数との関係を示すテーブルを決定し、路面３１ａの劣化レベルが所定の段階を超えた場合は、路面３１ａの種別と堆積物の種類とに対応付けられた修正テーブルを、膜厚と摩擦係数との関係を示すテーブルに決定する。

ここで、修正テーブルは、路面３１ａの劣化レベルに応じて複数準備されてもよい。この場合、摩擦情報算出部１１１は、これら修正テーブルのうち、路面３１ａの劣化レベルに対応する修正テーブルを、膜厚と摩擦係数との関係を示すテーブルに決定する。

このように、路面３１ａの劣化具合に基づいて修正テーブルが決定されると、路面３１ａの劣化具合を摩擦係数の算出に反映させることができる。これにより、算出される摩擦係数の精度を高めることができる。

なお、路面３１ａの劣化状態に対応した修正テーブルが記憶部１２０に記憶されることに代えて、摩擦情報算出部１１１が、劣化判定部１１３により判定された路面３１ａの劣化具合に基づいて、劣化が生じていない場合のテーブルを修正してもよい。また、修正テーブルに代えて、膜厚と摩擦係数との間の相関関係を示す関数が用いられてもよい。

また、上記実施形態では、放射温度センサ１６４により検出された路面３１ａの温度は、水と氷を判別するために用いられたが、これに限らず、路面３１ａの温度に基づいて、取得された摩擦係数が修正されてもよい。

たとえば、路面３１ａの温度が０℃付近であると、実際の路面３１ａの摩擦係数は、上記実施形態の手順で取得された摩擦係数に比べて小さくなる。したがって、このような場合、上記実施形態と同様の手順で取得された摩擦係数が小さくなるよう、修正されるのが好ましい。

図１３（ｂ）は、この変更例に係る路面状態検知装置１０の処理を示すフローチャートである。図１３（ｂ）のフローチャートは、図７のフローチャートと比較して、ステップＳ２１とステップＳ２２との間に、ステップＳ３２が追加されている。以下、ステップＳ３２の処理について説明する。

ステップＳ３２では、摩擦情報算出部１１１は、放射温度センサ１６４により検出された路面３１ａの温度に基づいて、ステップＳ２１で取得した摩擦係数を修正する。たとえば、上述したように、路面３１ａの温度が０℃付近の場合、摩擦係数が所定の割合だけ小さく設定される。

このように、路面３１ａの温度に基づいて摩擦係数が修正されると、路面３１ａの温度を摩擦係数の算出に反映させることができる。これにより、算出される摩擦係数の精度を高めることができる。

また、摩擦情報算出部１１１は、放射温度センサ１６４により検出された路面３１ａの温度に基づいて、路面が滑りやすいか否かを判定してもよい。

図１３（ｃ）は、この変更例に係る路面状態検知装置１０の処理を示すフローチャートである。図１３（ｃ）のフローチャートは、図７のフローチャートと比較して、ステップＳ２１とステップＳ２２との間に、ステップＳ３３、Ｓ３４、Ｓ３５が追加されている。以下、ステップＳ３３〜Ｓ３５の処理について説明する。

ステップＳ３３では、摩擦情報算出部１１１は、放射温度センサ１６４により検出された路面３１ａの温度に基づいて、路面３１ａが滑りやすいか否かを判定する。ステップＳ３３の判定では、たとえば、０℃を含む所定の温度範囲に、路面３１ａの温度が含まれるか否かが判定される。そして、路面３１ａの温度が０℃付近である場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、摩擦情報算出部１１１は、路面３１ａが滑りやすいことを示す情報を、ステップＳ２１で取得した摩擦係数に追加する（Ｓ３５）。滑りやすいことを示す情報は、たとえば、「滑りやすくなっています」などの文字列や、滑りやすいことをフラグとして示す文字列などである。そして、ステップＳ２２において、配信部１１２は、摩擦係数を管理サーバ２０に配信する。

このように滑りやすいことを示す情報が摩擦情報に追加されると、路面３１ａが滑りやすいことをドライバー等に報知することができる。これにより、路面走行の安全性を高めることができる。

また、上記実施形態では、路面状態検知装置１０は、管理サーバ２０に対して摩擦係数を配信したが、摩擦係数の配信先は管理サーバ２０に限らない。たとえば、路面状態検知装置１０は、車両、道路管理施設、中継サーバ等に摩擦係数を配信してもよい。また、路面状態検知装置１０は、堆積物の種類、堆積物の厚み、および摩擦係数を配信するが、これら３つの情報は、同じ配信先に配信されなくてもよく、別々の配信先に配信されてもよい。また、摩擦係数に代えて、摩擦係数と同様に路面３１ａの滑りやすさを示す他の指標が配信されてもよい。また、配信される堆積物の種類は、水、雪、氷などの文字列に限らず、水、雪、氷に対応するコード名や画像などでもよい。

また、上記実施形態において、路面状態検知装置１０の無線通信部１５０は、有線で通信を行う通信部でもよく、管理サーバ２０の通信部２５０は、無線で通信を行う無線通信部でもよい。また、管理サーバ２０で生成される地図情報は、地図に合わせて路面３１ａの情報を表示可能な情報であったが、路面３１ａの情報を含んだ地図の情報でもよい。

また、上記実施形態では、光源１６１から出射される参照波長の光は、波長９８０ｎｍの近赤外光であったが、参照波長は９８０ｎｍに限らず、水による吸収が少ない他の波長であってもよい。また、参照波長の光は、近赤外光に限らず、波長７５０ｎｍ以下の可視光であってもよい。ただし、参照波長の光が可視光であると、路面３１ａが照らされて道路３１の交通に支障が出るおそれがあるため、参照波長の光は近赤外光であるのが好ましい。

また、上記実施形態の図７のステップＳ１２では、参照波長の検出信号の強度に対する吸収波長の検出信号の強度の比率を対数変換した値が閾値Ｒｔｈ以上であるか否かが判定されたが、これに限らず、吸収波長の検出信号の強度に対する参照波長の検出信号の強度の比率を対数変換した値が所定の閾値以下であるか否かが判定されてもよい。また、これらの強度の比率は、対数変換されることなく閾値と比較されてもよい。また、吸収波長の検出信号の強度と参照波長の検出信号の強度との差が所定の閾値以上であるか否かが判定されてもよい。

また、上記実施形態では、ユーザは、路面状態検知装置１０の筐体に設けられたカバーを開放し、カバー内に設置された入力部１４０を操作して路面３１ａの種別を入力したが、路面３１ａの種別の入力方法はこれに限らない。たとえば、ユーザが携帯端末を操作して路面３１ａの種別を選択すると、選択結果が携帯端末から路面状態検知装置１０に無線で送信され、送信された路面３１ａの種別が記憶部１２０に記憶されてもよい。あるいは、路面状態検知装置１０が自身の位置情報とともに路面３１ａの種別の送信要求を管理サーバ２０に送信し、管理サーバ２０から路面３１ａの種別の情報を取得してもよい。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ 路面情報配信システム
１０ 路面状態検知装置
２０ 管理サーバ
３１ａ 路面
１１１ 摩擦情報算出部
１１２ 配信部
１１３ 劣化判定部
１４０ 入力部
１５０ 無線通信部
１６０ 検出部
１６１、１６２ 光源
１６３ 光検出器
１６４ 放射温度センサ
１６５ 光源
１６６ カメラ

Claims (9)

1. 路面の状態を検出するための検出部と、
   前記路面の種別に関する特定情報を入力するための入力部と、
   前記検出部の検出結果および前記特定情報に基づいて前記路面の現時点の摩擦係数に関する実摩擦情報を算出する摩擦情報算出部と、を備え、
   前記摩擦情報算出部は、前記特定情報に基づいて、前記路面上の堆積物の種類ごとに前記堆積物の膜厚と前記路面の摩擦係数との相関関係を規定し、規定した前記相関関係と前記検出部の検出結果とに基づいて、前記実摩擦情報を算出する、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
2. 請求項１に記載の路面状態検知装置において、
   前記摩擦情報算出部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記路面上の堆積物の種類および当該堆積物の厚みを判別し、当該判別結果と、前記特定情報とに基づいて、前記実摩擦情報を算出する、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
3. 請求項１または２に記載の路面状態検知装置において、
   前記検出部は、前記路面に波長８００ｎｍ以上の赤外光を照射する光源と、前記路面によって反射される前記赤外光の反射光を受光する光検出器と、を備える、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の路面状態検知装置において、
   前記検出部は、前記路面を撮像するためのカメラを含み、
   前記カメラにより撮像された前記路面の画像に基づいて前記路面の劣化具合を判定する劣化判定部を備え、
   前記摩擦情報算出部は、前記劣化判定部により判定された前記劣化具合に基づいて、前記相関関係を修正する、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の路面状態検知装置において、
   前記検出部は、前記路面の温度を検出するための放射温度センサを含み、
   前記摩擦情報算出部は、前記放射温度センサにより検出された前記路面の温度に基づいて、前記実摩擦情報を修正する、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
6. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の路面状態検知装置において、
   前記検出部は、前記路面の温度を検出するための放射温度センサを含み、
   前記摩擦情報算出部は、前記放射温度センサにより検出された前記路面の温度が０℃付近である場合に、前記路面が滑りやすいことを示す情報を、前記実摩擦情報に追加する、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の路面状態検知装置において、
   外部通信網に接続可能な通信部と、
   前記通信部を介して前記実摩擦情報を配信する配信部と、を備える、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
8. 請求項７に記載の路面状態検知装置において、
   前記摩擦情報算出部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記路面上の堆積物の種類および当該堆積物の厚みを判別し、
   前記配信部は、前記判定結果として取得された前記堆積物の種類に関する情報を、前記通信部を介して配信する、
   ことを特徴とする路面状態検知装置。
9. 請求項７または８に記載の路面状態検知装置と、
   前記路面状態検知装置によって配信された情報に基づいて路面の状態を報知するための地図情報を生成して配信する管理サーバと、を備える、
   ことを特徴とする路面情報配信システム。

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