JP2021039633A - 警報システム - Google Patents

Abstract

【課題】冠水等の路面状態の変化を示す情報を利用した警報システムを提供する。【解決手段】警報システム１００は、道路上に設置され、路面の変化に関するアラーム情報を出力可能な車両感知器１と、複数の車両感知器１から送信されたアラーム情報を収集する監視装置３０Ａと、監視装置３０Ａが収集したアラーム情報に基づく情報を提供する道路情報制御装置５０と、を備えている。【選択図】図８

Description

本発明は、道路上の走行車両を感知する車両感知器を備える警報システムに関する。

従来、道路上の交通量などを調べるために、超音波を用いて車両の有無を検知する車両感知器が知られている。このような車両感知器は、例えば、道路の上空から路面に向くように超音波の送受信用のヘッドを取り付け、ヘッドから路面に向けて略垂直方向に超音波を送信し、その反射波を受信するまでの時間に基づいて車両を感知する（例えば、特許文献１を参照）。

また、道路上の冠水を監視する装置としては、例えば特許文献２に記載の冠水検知システムが提案されている。

特開２００２−２５１６９５号公報 特開２００５−１５６４６０号公報

特許文献１の車両感知器は、車両を感知するのが目的である。そのため、冠水等の路面状態の変化を検出することはできない。一方で特許文献２に記載の冠水検知システムは、設置位置における冠水の有無は検知できるが、冠水したことを示す情報の利用については特に記載されていない。

そこで、本発明は、冠水等の路面状態の変化を示す情報を利用した警報システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、道路上に設置され、路面の変化に関する警報情報を出力可能な車両感知器と、複数の前記車両感知器から送信された前記警報情報を収集する収集装置と、前記収集装置が収集した警報情報に基づく情報を提供する提供装置と、を備えることを特徴とする警報システムである。

また、前記提供装置は前記警報情報に基づく情報を予め定められた機器に提供することを特徴とすることができる。

また、前記機器は、道路上に設置された情報板であることを特徴とすることができる。

また、前記機器は、防災無線であることを特徴とすることができる。

本発明によれば、冠水や積雪といった道路の路面状態の変化を示す警報情報を利用して、当該警報情報に基づく情報を提供することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる車両感知器の設置例を示す図である。 図１に示された制御機の機能構成図である。 車両を感知しない場合の説明図である。 車両を感知した場合の説明図である。 温度により閾値が変動することを示した説明図である。 冠水を検出した場合の説明図である。 図１に示した車両感知器における車両の感知や冠水等の検出の動作のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態にかかる警報システムの概略構成図である。 本発明の他の実施形態にかかる警報システムの概略構成図である。

図１は、本実施形態に係る車両感知器１の設置例を示す図である。本図に示すように、車両感知器１は、車両が走行する道路の路面Ｒの脇に立設されたポール１５１に取り付けられた制御機２０と、ポール１５１から道路上空に延びるアーム１５２に取り付けられた超音波ヘッド部１０と、から構成されている。

超音波ヘッド部１０は、周知のように、所定の周波数の超音波を路面Ｒに向けて送信する送信器と、その超音波の反射波を受信して電気信号に変換する受信器と、を備えている。

制御機２０は、図２に示したように、車両感知部２１と、通信処理部２２と、温度センサ２３と、を備えている。

車両感知部２１は、超音波ヘッド部１０の送信器から超音波として送信される送信信号を一定周期で出力する。また、車両感知部２１は、超音波ヘッド部１０の受信器が受信した反射波を示す電気信号を受信し、送信信号の出力から反射波の電気信号の受信までの時間（反射到達時間）を計時する。即ち、車両感知部２１は、超音波ヘッド部１０が超音波を送信してから反射波を受信するまでの時間に関する情報を取得する取得部として機能する。

また、車両感知部２１は、計時した反射到達時間と予め定めた車両感知用の閾値（第1閾値）とに基づいて車両を感知して車両感知情報を出力する。また、車両感知部２１は、車両が感知されないとき、計時した時間と予め定めた路面状態の変化検出用の閾値（第２閾値）とに基づいて道路の路面状態の変化を検出し、路面状態の変化を検出した場合はアラーム（警報情報）を出力する。

ここで、本実施形態における路面状態とは、冠水や積雪あるいは土砂等の路面Ｒ上の堆積物等によって車両Ｖの走行に影響する状態をいう。

さらに、車両感知部２１には、路面Ｒから超音波ヘッド部１０までの距離情報、つまり、超音波ヘッド部１０の高さＨ０が設定されている（図３参照）。

通信処理部２２は、車両感知部２１が感知した車両感知情報をトラカンサーバ３０へ送信する。車両感知情報としては、車両を感知したことを示す情報に限らず、所定時間内の車両の感知数（通過数、カウント数）や、感知の継続時間等も含めてもよい。

温度センサ２３は、路面Ｒにおける車両感知器１の設置位置近傍の気温を検出する。温度センサ２３は、制御機２０ではなく超音波ヘッド部１０内や近傍に設置してもよい。つまり、超音波ヘッド部１０が送信する超音波が伝達する雰囲気の気温を検出あるいは推定できればよい。即ち、温度センサ２３は、超音波ヘッド部１０の周囲温度を検出する温度検出部として機能する。

トラカンサーバ３０は、例えば道路管理者の事務所等に設置されたサーバ装置である。トラカンサーバ３０は、制御機２０から送信された車両感知情報を収集する。収集された情報は、交通量の調査や信号機の制御等に利用される。

自動通報装置４０は、例えば道路脇等に設置され、道路の冠水等を報知する通報装置である。自動通報装置４０は、制御機２０から送信されたアラームに基づいて冠水等の通報を行う。

次に、上述した構成の制御機２０における動作について図３〜図６を参照して説明する。図３は、上段が車両を感知しない場合、即ち、超音波ヘッド部１０と道路の路面Ｒとの関係を示した図、下段が超音波ヘッド部１０から送信された超音波の波形と道路Ｒの路面に反射した反射波の波形の例を示した図である。

図３上段に示したように、超音波ヘッド部１０から送信された超音波は路面Ｒに反射されて反射波が超音波ヘッド部１０で受信される。このとき、図３下段に示したように、超音波ヘッド部１０から送信された信号波形が路面Ｒで反射された反射波形となって受信される。ここで、図３の場合の反射到達時間をｔ０とする。つまり、ｔ０は路面Ｒで反射された場合の反射到達時間である。なお、図３下段において、送信した波形と反射波の波形が異なるのは減衰等を考慮したものである。

次に、車両Ｖを感知した場合を図４に示す。図４は、上段が車両Ｖを感知した場合の図、下段が超音波ヘッド部１０から送信された超音波の波形と車両Ｖに反射した反射波の波形の例を示した図である。

図４上段に示したように、超音波ヘッド部１０から送信された超音波は車両Ｖに反射されて反射波が超音波ヘッド部１０で受信される。このとき、図４下段に示したように、超音波ヘッド部１０から送信された信号波形が車両Ｖで反射された反射波形となって受信される。ここで、図４の場合の反射到達時間をｔ１とする。つまり、ｔ１は車両Ｖで反射された場合の反射到達時間である。車両Ｖにおける反射面は路面Ｒよりも高い位置（超音波ヘッド部１０に近い位置）にあるため、超音波が伝搬する距離が短くなり、反射到達時間ｔ１は反射到達時間ｔ０よりも短くなる。

本実施形態では、車両Ｖを感知するため、反射到達時間に閾値ｔｈ１を設定する。この閾値ｔｈ１は、車両Ｖを感知できる高さで反射された場合の時間に設定する。閾値ｔｈ１の例としては路面Ｒから５０ｃｍの高さで反射された場合の時間とすることができる。

また、音速は温度によって変化することが知られている。そこで、本実施形態では、閾値ｔｈ１を温度センサ２３で検出された気温で補正する（図５を参照）。音速Ｃは、温度（気温）をｔｅとすると、次の（１）式により算出されることが知られている。
Ｃ＝３３１．５＋０．６ｔｅ［ｍ／ｓ］・・・（１）

例えば、気温が１５℃と３０℃の場合の音速は（１）式よりそれぞれ、３４０．５ｍ／ｓ、３４９．５ｍ／ｓとなる。また、超音波ヘッド部１０から反射面までの距離Ｈは、反射到達時間をｔとすると、次の（２）式で算出されることが知られている。
Ｈ＝（Ｃ×ｔ）／２［ｍ］・・・（２）

例えば、路面Ｒから５ｍの高さ（Ｈ０＝５ｍ）に超音波ヘッド部１０を設置した場合で、車両検出とするのを路面Ｒから５０ｃｍ（０．５ｍ）の高さとする。このとき、（２）式より、気温が１５℃の場合の閾値ｔｈ１は約２６．４ｍｓ、気温が３０℃の場合の閾値ｔｈ１は約２５．８ｍｓとなる。

この温度補正は、算出式等を車両感知部２１に予め設定して行ってもよいし、超音波ヘッド部１０の高さと車両感知とする高さと気温と閾値ｔｈ１との関係を示したテーブルを車両感知部２１に予め設定して行ってもよい。

次に、冠水や積雪等の路面状態の変化の検出について図６を参照して説明する。図６は、上段が路面（道路）Ｒが冠水している場合の図、下段が超音波ヘッド部１０から送信された超音波の波形と冠水面に反射した反射波の波形の例を示した図である。

図６上段に示したように、超音波ヘッド部１０から送信された超音波は冠水面Ｗに反射されて反射波が超音波ヘッド部１０で受信される。図６では、冠水しているため、冠水面Ｗは路面Ｒよりも高い位置となっている。したがって、冠水面Ｗから超音波ヘッド部１０までの高さＨ１は、路面Ｒから超音波ヘッド部１０までの高さであるＨ０より小さい値となる。図６上段のような状態のとき、図６下段に示したように、超音波ヘッド部１０から送信された信号波形が反射波形となって受信される。ここで、冠水面Ｗは路面Ｒよりも高い位置にあるため、超音波が伝搬する距離が短くなり、反射到達時間は、図３に示した時間ｔ０よりも短くなる。

そこで、本実施形態では、反射到達時間について、閾値ｔｈ１に加えて閾値ｔｈ１より大きな値、つまり、車両Ｖを感知できる高さよりも低い高さで反射された場合の時間である閾値ｔｈ２を設定する。

この閾値ｔｈ２は、冠水や積雪等により道路を走行するのに障害がありアラーム（警報）を発する必要がある程度の高さに応じた時間とすることが好ましい。例えば閾値ｔｈ１が路面Ｒから５０ｃｍの位置に対応する時間の場合であれば、閾値ｔｈ２は路面Ｒから２０ｃｍ程度の位置に対応する時間とすることができる。なお、この閾値ｔｈ２も温度（気温）による補正を行う。この閾値ｔｈ２は、上述したように冠水や積雪等を検出するものであるため、路面Ｒよりも高い位置に対応する時間に設定するのは勿論である。

車両Ｖが感知される場合は、通常直接閾値ｔｈ１未満の値が検出される。一方、冠水や積雪は、徐々に水面等が上昇するため、反射到達時間は、一度は閾値ｔｈ１以上の値が検出される。したがって、反射到達時間が閾値ｔｈ１以上の値が検出された際に、閾値ｔｈ２と比較することで冠水か否かを判定することが可能となる。

次に、上述した車両感知器１における車両Ｖの感知や冠水等の検出の動作について図７のフローチャートを参照して説明する。図７に示したフローチャートは、主に車両感知部２１で動作する。

まず、車両感知部２１に超音波ヘッド部１０の高さＨ０を設定する（ステップＳ１１）。次に、反射到達時間を測定する（ステップＳ１２）。つまり、車両感知部２１が送信信号を出力して反射波の電気信号を受信するまでの時間を計時する。

次に、温度センサ２３で検出された気温に基づいて閾値ｔｈ１や閾値ｔｈ２を補正する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３は、ステップＳ１２の後ではなく、検出された気温に応じて適宜行ってもよい。即ち、車両感知部２１は、閾値ｔｈ１（第1閾値）及び閾値ｔｈ２（第２閾値）を温度センサ２３（温度検出部）が検出した気温（周囲温度）に基づいて補正している。

次に、ステップＳ１２で測定した反射到達時間が閾値ｔｈ１未満か否か判定する（ステップＳ１４）。閾値ｔｈ１未満の場合は（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、車両感知として車両感知情報を出力する（ステップＳ１５）。なお、車両感知情報として所定時間内の車両の感知数や感知の継続時間を含める場合は、ステップＳ１４の１回の判定につき感知数のカウントアップ等を行う。即ち、車両感知部２１は、反射到達時間（時間に関する情報）が、閾値ｔｈ１（車両を感知したと判定するための基準とする時間に関する値である第１閾値）未満である場合は車両を感知したと判定している。

次に、感知動作が終了か否か判定し（ステップＳ１６）、終了しない場合は（ステップＳ１６：Ｎｏ）ステップＳ１２に戻り、終了する場合は（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）フローチャートを終了する。

一方、ステップＳ１４の判定の結果、閾値ｔｈ１以上の場合は（ステップＳ１４：Ｎｏ）、閾値ｔｈ２未満か否か判定する（ステップＳ１７）。閾値ｔｈ２未満の場合は（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、冠水等の路面状態の変化の検出としてアラームを出力する（ステップＳ１８）。閾値ｔｈ２以上の場合は（ステップＳ１７：Ｎｏ）、路面検出又はアラームを出力する程度の路面状態の変化ではないとして何もせずにステップＳ１６に進む。即ち、車両感知部２１は、反射到達時間（時間に関する情報）が、閾値ｔｈ１（第１閾値）以上であって、閾値ｔｈ１（第１閾値）以上かつ高さＨ０（距離情報）に基づく時間未満となる閾値ｔｈ２（第２閾値）未満である場合は道路の路面状態の変化を検出したと判定している。

本実施形態によれば、車両感知器１は、道路上空に設置され、対面する道路の路面Ｒに向かって超音波を送信するとともに、超音波の反射波を受信する超音波ヘッド部１０と、反射到達時間を取得し、取得した反射到達時間に基づいて路面Ｒ上を走行する車両Ｖを感知する車両感知部２１と、を備えている。そして、車両感知部２１は、超音波ヘッド部１０から路面Ｒまでの距離情報が設定され、反射到達時間が、閾値ｔｈ１未満である場合は車両Ｖを感知したと判定し、反射到達時間が、閾値ｔｈ１以上かつ閾値ｔｈ２未満である場合は路面Ｒの路面状態の変化を検出したと判定している。

車両感知器１が上記のように構成されることにより、冠水や積雪といった路面Ｒの路面状態の変化を検出することができる。そのため、車両Ｖを感知しない場合の反射波も有効利用することができる。また、車両感知器１のみで冠水等の路面状態の変化を検出できるので、冠水等を検出するための装置等を別途設ける必要がない。さらに、閾値ｔｈ２を設定することで、反射到達時間の算出精度が低くても路面Ｒ と誤判定せずに路面状態の変化を判定することができる。

また、車両感知器１は、超音波ヘッド部１０の周囲の気温を検出する温度センサ２３をさらに備え、車両感知部２１は、閾値ｔｈ１及び閾値ｔｈ２を温度センサ２３が検出した周囲温度に基づいて補正している。このようにすることにより、温度により変化する音速を補正した閾値を利用することができる。したがって、車両や路面状態の変化を精度よく判定することができる。

また、車両感知部２１は、道路の路面状態の変化を検出したと判定した場合は、アラームを出力するので、通行に適さない状態となった場合に通行止め等の対策をとることができる。

なお、上述した実施形態では、第２閾値を１つだけ設定したが、複数設定してもよい。複数設定することにより、緊急度を段階的に判定することができる。その際のアラームは、例えば、路面Ｒから２０ｃｍ、３０ｃｍ、４０ｃｍの３か所の高さに相当する時間に第２閾値が設定されている場合であれば、どの閾値を超えたのかを識別する情報も含ませるとよい。また、第２閾値を設定せずに第１閾値以上かつ超音波が路面Ｒで反射された場合の時間未満であればアラームを出力するようにしてもよい。即ち、反射到達時間（時間に関する情報）が、閾値ｔｈ１（第１閾値）以上であって、高さＨ０（距離情報）に基づいて算出した超音波ヘッド部１０が超音波を送信してから道路で反射された反射波を受信する時間未満である場合は道路の路面状態の変化を検出したと判定してもよい。

また、上述した実施形態では、反射到達時間に対して、閾値を時間で設定していたが、反射到達時間を距離に換算し、閾値は距離で設定するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかる警報システムについて、図８〜図９を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、第１の実施形態で説明した車両感知器１を備えた警報システム１００である。図８に示したように、警報システム１００は、車両感知器１と、監視装置３０Ａと、道路情報制御装置５０と、を備えている。

車両感知器１は、第１の実施形態で説明した車両感知情報に加えて、本実施形態ではアラーム（アラーム情報）も監視装置３０Ａへ送信する。なお、車両感知器１は、図８に示したように複数備えているのが好ましい。図８に示した複数の車両感知器１は、勿論それぞれ別の道路や地点に設置されているものである。

監視装置３０Ａは、第１の実施形態で説明したトラカンサーバ３０の機能に加えて、受信したアラーム情報を収集し、収集したアラーム情報を道路情報制御装置５０へ送信する。即ち、監視装置３０Ａは、複数の車両感知器１から送信されたアラーム情報（警報情報）を収集する収集装置として機能する。

本実施形態では、車両感知器１と監視装置３０Ａとは専用回線Ｎ１や公衆回線Ｎ２といった通信回線で接続されている。専用回線Ｎ１、公衆回線Ｎ２とも無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。

なお、監視装置３０Ａは、トラカンサーバ３０の機能を有し、第１の実施形態のように、既存の通信回線を利用してアラーム情報を収集しているが、監視装置３０Ａをトラカンサーバ３０とは別に用意してもよい。その場合は、新たな通信回線として、上述した専用回線Ｎ１や公衆回線Ｎ２を利用すればよい。

道路情報制御装置５０は、監視装置３０Ａから送信されたアラーム情報に基づいて情報板６０や防災無線７０等に情報提供を行う。即ち、道路情報制御装置５０は、監視装置３０Ａ（収集装置）が収集したアラーム情報（警報情報）に基づく情報を提供する提供装置として機能する。

具体的には、道路情報制御装置５０は、ハザードマップを予め取得し、そのハザードマップとアラーム情報とに基づいて通行不可となる道路を予測して情報板６０や防災無線７０等に予測結果を送信する。例えば、アラーム情報が出力された車両感知器１の設置位置について、冠水のハザードマップを参照して、当該位置の周囲の位置で同等の冠水が予測される道路や、アラーム情報を受信した道路や冠水を予測した道路に至る経路上に設置されている情報板６０や当該道路が属する地域の防災無線７０に通行不可や通行注意であることを示す情報を送信する。

また、アラーム情報に反射到達時間や反射到達時間を距離に換算した値を含めてもよい。このようにすることにより、アラーム情報とともに実際の冠水の深度を得ることが可能となり、例えば、深度が深い場合は通行不可として、深度が浅い場合は通行注意とするといった判定も可能となる。

また、道路情報制御装置５０でアラーム情報を蓄積することで、ハザードマップ等でアンダーパスとして示されている地点以外で冠水しやすい地点を検出することも可能となる。

情報板６０は、道路における渋滞、交通事故、気象などの情報を提供する目的で設置される表示板であり、道路情報板、道路情報掲示板、道路情報表示装置とも呼ばれる。道路情報制御装置５０と情報板６０とは所定の通信回線により接続されている。

防災無線７０は、行政機関に設けられた親局と、その行政機関が管轄する地域の所定の地点に設けられた拡声スピーカを備えた子局および住居等の施設内に設けられた戸別受信機によって構成され、災害注意報や警報などの緊急情報等の地域に応じた親局からの情報を、拡声子局および戸別受信機が受信して音声情報あるいは文字情報で出力する周知の無線システムである。

なお、監視装置３０Ａと、道路情報制御装置５０と、は同じ施設内に設置されていてもよい。また、道路情報制御装置５０が情報提供するのは、情報板６０や防災無線７０に限らず、交通管制センター（警察）や道路管理者でもよいし、あるいはＶＩＣＳ（登録商標）を通じて車両（ドライバー）に対して行ってもよい。

図９に、警報システムの他の実施形態を示す。図９においては、車両感知器１が管理装置３０Ｂにアラーム情報等を送信する。

管理装置３０Ｂは、例えば道路管理者の事業所等に設置されている。管理装置３０Ｂは、車両感知器１からアラーム情報等を収集して道路管理者等に提示する。道路管理者は、管理装置３０Ｂに収集されたアラーム情報に基づいて情報板６０の表示変更や関係機関等への通報等を行う。即ち、図９の例では、収集装置と提供装置が一体となっている。

なお、図９では、管理装置３０Ｂは、１つしか記載していないが複数あってもよい。つまり、車両感知器１は複数の管理装置３０Ｂへアラーム情報を送信してもよい。この場合、複数の管理装置３０Ｂは、例えば一方は国の機関で、他方は地方自治体などとすることができる。

また、管理装置３０Ｂは、トラカンサーバ３０の機能を有していてもよいし、アラーム情報の収集用の装置であってもよい。したがって、管理装置３０Ｂと車両感知器１との間も既存回線であってもよいし、新規の回線であってもよい。

本実施形態によれば、警報システム１００は、道路上に設置され、路面の変化に関するアラーム情報を出力可能な車両感知器１と、複数の車両感知器１から送信されたアラーム情報を収集する監視装置３０Ａと、監視装置３０Ａが収集したアラーム情報に基づく情報を提供する道路情報制御装置５０と、を備えている。このようにすることにより、アラーム情報を直接報知するだけでなく、ハザードマップ等の他の情報と組み合わせて広域情報として提供することが可能となる。したがって、冠水や積雪といった道路の路面状態の変化を示す警報情報を利用して、当該警報情報に基づく情報を提供することができる。

また、道路情報制御装置５０はアラーム情報に基づく情報を情報板６０や防災無線７０に提供してもよい。このようにすることにより、道路上を走行する車両のドライバーや当該道路が属する自治体や住民等といった、提供が必要となる機関等へ確実に情報提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の車両感知器及び警報システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 車両感知器
１０ 超音波ヘッド部
２０ 制御機
２１ 車両感知部（道路情報設定部、取得部、感知部）
２３ 温度センサ（温度検出部）
３０Ａ 監視装置（収集装置）
３０Ｂ 管理装置（収集装置、提供装置）
５０ 道路情報制御装置（提供装置）
６０ 情報板（予め定められた機器）
７０ 防災無線（予め定められた機器）
１００ 警報システム

Claims (4)

1. 道路上に設置され、路面の変化に関する警報情報を出力可能な車両感知器と、
   複数の前記車両感知器から送信された前記警報情報を収集する収集装置と、
   前記収集装置が収集した警報情報に基づく情報を提供する提供装置と、
   を備えることを特徴とする警報システム。
2. 前記提供装置は前記警報情報に基づく情報を予め定められた機器に提供することを特徴とする請求項１に記載の警報システム。
3. 前記機器は、道路上に設置された情報板であることを特徴とする請求項２に記載の警報システム。
4. 前記機器は、防災無線であることを特徴とする請求項２に記載の警報システム。

Images