JP4665086B2

JP4665086B2 - 路面摩擦モニタリングシステム

Info

Publication number: JP4665086B2
Application number: JP2008096257A
Authority: JP
Inventors: 基樹浅野; 尚人高橋; 一徳宗広; ロベルト徳永; 誠舟橋; 大三木下; 美智雄能登; 康貴佐久間
Original assignee: Public Works Research Institute
Current assignee: National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP2009251741A

Description

本発明は、路面の摩擦を連続的にモニタリングするコンピュータシステムに関するものである。

特許文献１には、路面のすべり摩擦係数測定装置が開示されている。下面が開放された箱状の外枠を設け、その外枠内に測定輪を配設し、その測定輪を一端が前記外枠の前部メンバに係着され後方に伸びる主ロッドで回転自在に支持し、その主ロッドの他端を外枠の上部メンバに上端が支持されてＶ字状に配設された２本の支持ロッドの下端で支持し、前記主ロッドにはその張力を測定する歪み計を設け、前記支持ロッドにはそれぞれエアシリンダとロードセルとを介装するものである。そして、前記外枠を自動車の座席下床面に取付孔を設けて着脱自在に装着して用いる。

特許文献２には、路面摩擦測定方法及びその装置が開示されている。自動車の走行車輪のホイールに着脱自在に連結されるスピンドルと、該スピンドルに連結された揺動自在な支持アームと、前記支持アームに回転自在に支持された計測輪を有する。支持アームには、計測輪の自重に付加される垂直抗力を発生させる垂直抗力発生機構と、計測輪が路面から受ける垂直抗力を検出する第１検出手段と、走行車輪と計測輪間で周速差が出るようにスピンドルの回転を計測輪に伝達する回転伝達機構と、走行車輪が路面から受ける回転抵抗を検出する第２検出手段が設けられ、これらの検出手段の検出値とアームを含めた計測者の自重から演算手段を用いて路面の摩擦係数を算出する。

特許文献３には、自動車走行路面のすべり摩擦係数測定装置が開示されている。支持フレーム上に測定輪を回転可能に支持すると共に測定輪を制動させるブレーキ装置を取付け、測定輪の制動により生じる支持フレームと測定輪との間の張力を測定するためのロードセルを測定輪の回転軸と水平な測定輪の走行方向の支持フレーム上に設け、測定輪に付加される積載荷重を測定するためのロードセルを測定輪の回転軸に垂直な支持フレーム上に備え、測定輪の支持フレームを小型の自動車に搭載可能にした箱型ケーシング内に昇降可能に内装したものである。

特許文献４には、タイヤの摩擦状態判定装置が開示されている。ＡＢＳ装置では、stｋ＝St_SUp_MUpではなく、かつstｋ＝St_SDown_MDownでもない場合、制御信号ｃｏｍｋ＝−１をＡＢＳアクチュエータに出力する。ＡＢＳアクチュエータでは、入力される制御信号ｃｏｍｋ＝−１により、キャリパ液圧を減圧する。ここで、状態変数stｋが状態St_SUp_MUpの場合、又は状態変数stｋがSt_SDown_MDownの場合とは、μ´＜０かつω´＜ωｔｈ ´の場合であり、ωｔｈ ´は（１−Ｓｐｔｈ）・ｖ´／ｒ、Ｓｐｔｈは制動摩擦係数の極大値を与えるスリップ率のうち、最小値となるスリップ率、ｖ´は車体前後加速度、ｒはタイヤの半径、ω´は車輪角加速度、μ´は制動摩擦係数の微分値である。

特許文献５には、道路の路面摩擦を計測する装置が開示されている。路上を走行するトラックの車体と路面との間に独立した補助輪が設けられ、軸方向の力が測定される。その軸方向の力が路面摩擦と相互関連性を有する。

特許文献６には、プローブカーデータによる位置データと道路区間とがリンク付けされており種々の分析に直ちに利用可能な基礎的なデータベースを構築するシステムが開示されている。位置データ取得手段と、道路上に設定された道路点の位置を示す道路点座標データと、２つの前記道路点同士の間に設定された道路区間を固有に識別する道路区間識別データとを予め記憶した記憶手段と、位置データと道路点座標データとを比較することにより位置データがいずれの道路区間に含まれるかを判断し、その道路区間に対応する道路区間識別データとリンク付ける処理手段と、リンク付けされた道路区間識別データと共にデータベースに登録する手段とを有する。
特開２００１−０５０８８９号公報特開２００１−１８３２５０号公報特開２００２−１３１２１７号公報特開２００７−２４５７６６号公報ＵＳ−Ａ１−６８４００９８号公報特開２００７−１９３７０５号公報

上述したように、道路のすべり摩擦を定量的に計測する装置は、いくつか提案されている。しかし天候や気温などが時々刻々と変化するなかで、連続的に変化する路面摩擦の数値を世の中に利用可能とする有効なシステムがこれまでなかった。
本発明が解決しようとする課題は、冬期路面状態の定量的な評価システムを提案することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、次の構成を有する。請求項１に記載の発明は、路上を走行するプローブカーと該プローブカーから送られるデータを受けて処理するサーバコンピュータとにより構成され、前記プローブカーにより、取得したデータに基づいて路面摩擦に関するデータベースをリアルタイムで構築する路面摩擦モニタリングシステムであって、前記プローブカーには、該プローブカーに牽引され、動輪とは独立して自由回転する試験輪と、該試験輪が回転する向きを前記プローブカーの進行方向に対して、１度から２度の範囲だけ斜めに固定する試験輪斜め固定装置と、前記試験輪の軸方向に発生する横反力を測定する横反力測定装置と、該横反力測定装置によってまえもって乾いた道路で測定した横反力をキャリブレーション結果として保存し記憶するキャリブレーション結果記録装置と、該キャリブレーション結果記録装置に記憶されたキャリブレーション結果と前記横反力測定装置により測定された横反力とを比較することで路上のすべり抵抗値を算出するすべり抵抗値算出手段と、前記プローブカーの車両速度を計測する車両速度測定装置と、前記プローブカーの負の加速度である車両減速度を計測する車両減速度測定装置と、前記プローブカーの向いている車両方向を測定する車両方向測定装置と、前記プローブカーの位置をＧＰＳ衛星からの信号を受信し解析して測定する位置測定装置と、該位置測定装置により取得した位置データと、前記すべり抵抗値算出手段により算出したすべり抵抗値と、前記車両速度測定装置により計測した車両速度と、前記車両減速度測定装置により計測した車両減速度と、前記車両方向測定装置により測定した車両方向とを前記サーバコンピュータに送信する送信装置とを設け、前記サーバコンピュータには、前記プローブカーから送信された情報を受信する受信装置と、前記プローブカーが位置する可能性のある道路データ（あらかじめ地図情報に基づいて取得し、格納した情報であって、道路点座標データ及び道路区間識別データを有するもの）を記憶する道路データ記憶装置と、前記受信装置が受信した情報を該道路データ記憶装置に記憶された座標データに基づく道路区間にリンク付けすべく、プローブカーから受信したデータから１点目（開始点）と、該１点目から一定距離以上離れた２点目（方向点）とを設定する処理対象点設定装置と、該処理対象点設定装置により設定した１点目と２点目とを用いて、前記道路データ記憶装置に記憶された全道路点座標データの緯度・経度と比較して１点目に近傍する道路点座標データの候補を抽出し、抽出された候補と１点目との乖離距離、２点目を合わせた走行方向の着目道路区間との一致度及び車両速度から１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するダイレクト検索を実行するダイレクト検索装置と、前記処理対象点設定装置により、次の処理対象点として設定された新たな１点目と２点目に対して、直前の検索により決定された道路区間（Ｓ１）とその両端の道路点座標を利用して、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に１点目がある場合道路区間Ｓ１に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１の両端いずれかの道路点付近である場合道路区間Ｓ１に滞在中としその道路点座標を位置データとし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に直接接続する道路区間（Ｓ２）に含まれる場合はその道路区間Ｓ２に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に間接的に接続する一定範囲内の別の道路区間（Ｓ３〜Ｓ５）に含まれる場合はその道路区間に滞在中とし、１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するトラッキング検索を実行するトラッキング検索装置と、該トラッキング検索装置によるリンク付が成功したか否かを判断し、成功の場合は前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記トラッキング検索装置によるトラッキング検索を継続し、トラッキング検索装置によるリンク付が失敗の場合は、その位置データを棄却し、前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記ダイレクト検索装置によるダイレクト検索を実行する道路区間リンク付け装置と、該道路区間リンク付け装置によりリンク付けされた情報をデータベースに登録するデータベース登録装置とを設けたものである。

請求項２記載の発明は、路上を走行するプローブカーと該プローブカーから送られるデータを受けて処理するサーバコンピュータとにより構成され、前記プローブカーにより、取得したデータに基づいて路面摩擦に関するデータベースをリアルタイムで構築する路面摩擦モニタリングシステムであって、前記プローブカーには、該プローブカーに牽引され、動輪とは独立して自由回転する試験輪と、該試験輪が回転する向きを前記プローブカーの進行方向に対して、１度から２度の範囲だけ斜めに固定する試験輪斜め固定装置と、前記試験輪の軸方向に発生する横反力を測定する横反力測定装置と、該横反力測定装置によってまえもって乾いた道路で測定した横反力をキャリブレーション結果として保存し記憶するキャリブレーション結果記録装置と、該キャリブレーション結果記録装置に記憶されたキャリブレーション結果と前記横反力測定装置により測定された横反力とを比較することで路上のすべり抵抗値を算出するすべり抵抗値算出手段と、前記プローブカーの車両速度を計測する車両速度測定装置と、前記プローブカーの負の加速度である車両減速度を計測する車両減速度測定装置と、前記プローブカーの向いている車両方向を測定する車両方向測定装置と、前記プローブカーの位置をＧＰＳ衛星からの信号を受信し解析して測定する位置測定装置と、該位置測定装置により取得した位置データと、前記すべり抵抗値算出手段により算出したすべり抵抗値と、前記車両速度測定装置により計測した車両速度と、前記車両減速度測定装置により計測した車両減速度と、前記車両方向測定装置により測定した車両方向とを前記サーバコンピュータに送信する送信装置とを設け、前記サーバコンピュータには、前記プローブカーから送信された情報を受信する受信装置と、前記プローブカーが位置する可能性のある道路データ（あらかじめ地図情報に基づいて取得し、格納した情報であって、道路点座標データ及び道路区間識別データを有するもの）を記憶する道路データ記憶装置と、前記受信装置が受信した情報を該道路データ記憶装置に記憶された座標データに基づく道路区間にリンク付けすべく、プローブカーから受信したデータから１点目（開始点）と、該１点目から一定距離以上離れた２点目（方向点）とを設定する処理対象点設定装置と、該処理対象点設定装置により設定した１点目と２点目とを用いて、前記道路データ記憶装置に記憶された全道路点座標データの緯度・経度と比較して１点目に近傍する道路点座標データの候補を抽出し、抽出された候補と１点目との乖離距離、２点目を合わせた走行方向の着目道路区間との一致度及び車両速度から、前記１点目が前記道路点座標データの抽出された候補との乖離距離が車両速度との関係であらかじめ設定された限界値以下ではないが前記１点目と着目道路区間との乖離距離が前記限界値以下である場合に２点目を合わせた走行方向を参照して着目道路区間と一致することを確認した上で前記１点目が当該道路区間に位置すると決定し、前記１点目が前記道路点座標データの抽出された候補との乖離距離が前記限界値以下である場合に当該道路点に前記１点目が位置し２点目を合わせた走行方向に一致する道路区間に位置すると決定し、前記１点目が前記道路点の抽出候補と限界値以上の乖離距離をもち着目道路区間とも限界値以上の乖離距離をもつ場合には区間なしとすることにより１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するダイレクト検索を実行するダイレクト検索装置と、前記処理対象点設定装置により、次の処理対象点として設定された新たな１点目と２点目に対して、直前の検索により決定された道路区間（Ｓ１）とその両端の道路点座標を利用して、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に１点目がある場合道路区間Ｓ１に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１の両端いずれかの道路点付近である場合道路区間Ｓ１に滞在中としその道路点座標を位置データとし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に直接接続する道路区間（Ｓ２）に含まれる場合はその道路区間Ｓ２に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に間接的に接続する一定範囲内の別の道路区間（Ｓ３〜Ｓ５）に含まれる場合はその道路区間に滞在中とし、１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するトラッキング検索を実行するトラッキング検索装置と、該トラッキング検索装置によるリンク付が成功したか否かを判断し、成功の場合は前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記トラッキング検索装置によるトラッキング検索を継続し、トラッキング検索装置によるリンク付が失敗の場合は、その位置データを棄却し、前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記ダイレクト検索装置によるダイレクト検索を実行する道路区間リンク付け装置と、該道路区間リンク付け装置によりリンク付けされた情報をデータベースに登録するデータベース登録装置とを設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の路面摩擦モニタリングシステムであって、前記乖離距離の限界値は、前記プローブカーの走行速度に関連して設定され、該走行速度が早いほど大きい値として設定されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の路面摩擦モニタリングシステムであって、前記横反力測定装置は、横反力を１秒間に数回測定し、連続的な測定を実現する。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の路面摩擦モニタリングシステムであって、前記横反力測定装置が測定した横反力データについて５秒ごとに平均を取り、その結果を前記送信装置により前記サーバコンピュータに送信する。

本発明の路面摩擦モニタリングシステムは、かかる構成を有するから以下の効果をもたらす。

請求項１記載の発明により、道路区間にリンク付けされた路面摩擦のデータベースを構築できる。

請求項２記載の発明により、測定が不要の時には試験輪の磨耗を防止することができる。

請求項３記載の発明により、路面摩擦情報を効果的に取得可能である。

請求項４記載の発明により、路面摩擦の連続的な測定が可能となる。

請求項５記載の発明により、通信の効率化を図れる。

本発明にかかる路面摩擦モニタリングシステムは、プローブカーとサーバコンピュータとにより構成される。プローブカーは、たとえば四輪駆動車の後ろ（わが国の車両は左側通行であることを考慮して左側）に通常のタイヤを自由回転可能な状態とした試験輪を１個取り付けて構成される。その試験輪は車の進行方向に対してわずかの角度（たとえば１．２５度）斜めに向いた角度を保ったまま固定される。この角度は１度から２度の範囲が適している。あまりに大きいと、抵抗が大きくて走行に支障が出る。また、この角度が小さすぎると測定に支障がでる。プローブカーの走行に当たっては必ずしも直線に沿って延びてはいない道路にしたがって走らなくてはならないから車のステアリング操作が必要であるが、そのステア角が大きい時にはこの装置による路面摩擦の測定は不能となる。ステア角が一定以内の状況で計測が可能である。路面摩擦を測定する必要のない時には、接地を避けるべく油圧昇降装置を設ける。

路面摩擦の測定は、試験輪の軸方向に働く横反力を測定することにより行われる。試験輪としては、市販のタイヤを使用する。タイヤの種類や磨耗状況によっても測定値に変動をきたす可能性があるので、測定に当たっては乾燥した舗装路面でのキャリブレーションを事前に行う。横反力の測定値にキャリブレーションを施した結果から路面摩擦の数値を算出する。

横反力の大きさを測定することは、連続的に（たとえば０．１秒ごとに）可能である。プローブカーが時速６０キロメートルで走行するときに０．１秒ごとに測定すると１．６７メートルごとに横反力を測定することになる。道路区間（交差点と交差点との間）に対応付けた路面摩擦の数値を算出するには、横反力の測定をたとえば５秒ごとに時間平均を取る。

横反力を測定しキャリブレーションを施した値からすべり抵抗値を算出し、それの時間平均をたとえば５秒ごとにとった値をプローブカー車内のモニターに表示し、かつ、連続的にサーバコンピュータ側に送信する。プローブカーからサーバコンピュータへ送信するデータは、すべり抵抗値のほかに気温、走行速度、減速度（負の加速度）、位置データ（緯度、経度）などが可能である。位置データを得るには、たとえばＧＰＳシステムとナビゲーションシステムとを連携させて算出することができる。

プローブカーからサーバコンピュータ側への送信は、携帯電話、ＰＨＳ、その他の無線通信を利用して可能である。サーバコンピュータ側では、すべり抵抗値を位置データにリンクさせてデータベース登録する。それにより一般の消費者に対してすべり抵抗値の情報を瞬時に提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ実施例１について説明する。図１は、プローブカーの外観を左側面から見た写真である。プローブカー１０は、ここでは雪道走行に強い四輪駆動車を用いている。プローブカー１０の後ろには、動力輪とは独立して自由回転可能な試験輪１３が牽引される。試験輪斜め固定装置１４が、試験輪１３をプローブカー１０の進行方向とはやや角度をつけて固定する。その角度はここでは１．２５度である。自由回転可能な試験輪１３の軸方向に加わる力を測定する横反力測定装置１６の存在により連続的な横方向の反力が測定され、キャリブレーションの測定結果と照らしてすべり抵抗値の算出がなされる。すべり抵抗値の測定が不要なときに試験輪１３の接地を防ぐ目的で試験輪昇降装置１５が設けられる。試験輪昇降装置１５は油圧ポンプによって試験輪１３、試験輪斜め固定装置１４、横反力測定装置１６などをまるごと上下動させるよう、構成することができる。

図２は、プローブカーの後部を示す写真である。前述したように試験輪１３、試験輪斜め固定装置１４、横反力測定装置１６などは、プローブカー１０の後部に位置し、プローブカー１０に牽引されるものとして構成されていることが図２のアングルからはわかりやすい。運転席からは、牽引する装置などを直接視認することがむずかしいので、車をバックさせるときなどに装置の位置を示す目印として、コーナー・ポール１１が設けられている。コントロールボックス１２は、試験輪昇降装置１５の昇降操作をするための操作パネルを含むものである。また、通信アンテナにより送受信するためのデータや、横反力測定装置１６により測定された数値データなどは、コントロールボックスを通り、ケーブル１９を通って、プローブカー１０の室内に送られる。プローブカーの車室内には、運転席または助手席から視認可能な場所に車室内モニタ２３が設けられ、横反力測定装置１６の測定数値、その時間平均、すべり抵抗値などが、まさに生成されている状況を表示する。

プローブカー１０には、さらにＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）装置２０を搭載してプローブカーの場所を測定し、その情報をも車室内モニタ２３に表示し、通信アンテナを介してサーバコンピュータ３０に送信する。さらに、プローブカー１０には、車両速度測定装置２１、車両減速度測定装置２２をも設けてそれらの測定内容をも車室内モニタ２３に表示させ、サーバコンピュータ３０に送信するようにすることが望ましい。減速度は、負の加速度のことである。さらに外気温を測定して、そのデータを車室内モニタ２３に表示し、サーバコンピュータ３０に送信するようにもできる。

図３は、すべり抵抗値を測定する原理を説明する模式図である。図３においては、角度を誇張して描いてある。実際は試験輪１３は、プローブカー１０の進行方向に対して１度から２度（望ましくは１．２５度）の角度を持たせて固定させる。すると、すべり抵抗に応じた横反力が図３のＦとして生じる。したがって、横反力測定装置１６により、Ｆの大きさを測定し、キャリブレーション結果（乾いた道路でまえもって測定した値）と比較することですべり抵抗値を算出することが可能となる。

図４は、札幌新道の札幌西インターチェンジから札幌南インターチェンジまでの間で平成１８年１２月２７日の４時から測定したすべり抵抗値を道路区間に対応させて地図に表示したものである。このときの天候はくもり、外気温は、摂氏１．７度であった。平均すべり抵抗値は８８。サンプリングレートは、０．１ヘルツである（１０秒ごとに時間平均を取る）。すべり抵抗値（ＨＦＮ）の値が７０以上、５０から６９、０から４９と３段階に分けて色分けして地図上に道路区間に対応したすべり抵抗値をプロットして、どの場所が滑りやすい場所であるかを示している。

図５は、札幌新道の札幌西インターチェンジから札幌南インターチェンジまでの間で平成１９年２月１５日の４時から測定したすべり抵抗値を道路区間に対応させて地図に表示したものである。このときの天候はゆき、外気温は、摂氏０．６度であった。平均すべり抵抗値は３５．０であり、サンプリングレートは、０．１ヘルツである。図４と同様にすべり抵抗値を３段階に分けて色分けして地図上に表示してある。

図４、図５のような地図上にすべり抵抗値を表示することは、プローブカー１０自身の車室内モニタにリアルタイムで表示させることができる。また、プローブカーからリアルタイムでデータをサーバコンピュータ３０に送信して、その値をデータベース化することにより、一般のユーザがナビゲーションシステムなどとあわせてすべり抵抗値の値を自分の運転する車のモニタに表示させて、道路のどこがすべりやすいかを知ることができるようにすることができる。そのためには、道路区間と位置データとを効率的にリアルタイムでリンクさせる必要がある。それに役立つのが特許文献６の先行技術である。

図６は、走行速度とすべり抵抗値との相関関係を示すグラフである。くもりの日には、すべり抵抗値の時間平均が８８ＨＦＮであり、そのときの走行速度の時間平均が４３キロ。雪の日には、すべり抵抗値の時間平均が３５ＨＦＮであり、そのときの走行速度の時間平均が３５キロ。ということから、すべる道路では走行速度が落ちるという相関性が認められる。図６の元になる数値データを表１に示す。

図７は、減速度とすべり抵抗値との相関関係を示すグラフである。すべり抵抗値が大きい状況では、減速度が大きく得られるという相関性が認められる。図７の元になる数値データを表２に示す。

図８は、すべり抵抗値を測定中のプローブカーを後方から撮影した写真である。試験輪などの牽引は、周りの交通を妨げることがないから、特に一般の車両に迷惑をかけることなく路上のすべり抵抗値が連続的に測定できる。

図９は、プローブカー１０が道路の端に停車している状態を撮影した写真である。図１０は、プローブカー１０がすべり抵抗値を測定中であるときの車内を撮影した写真である。運転手、助手、そして車室内モニタ２３の様子が見えている。

以下、図１１，１２，１３を参照しつつ、実施例２について説明する。実施例２においては、特に道路区間とのリンク付け処理を意識してコンピュータ処理の詳細について説明をする。図１１は、コンピュータシステムを中心としたハードウェア構成を示すブロック図である。雪道走行に強い四輪駆動車を用いたプローブカー１０には、プローブ装置５０が搭載されている。プローブ装置５０には、横反力測定装置１６が設けられており、試験輪１３の車軸方向に働く横反力をプローブカー１０の走行中に一定時間ごとのタイミングで測定する。また、車両速度測定装置２１が設けられており、プローブカー１０の走行中に一定時間ごとのタイミングで位置（緯度、経度）、車両速度、車両方向、減速度（負の加速度）などを計測する。緯度、経度はＧＰＳ装置２０（図示を省略した）を用いてＧＰＳ衛星４０からの信号を受信して解析することにより計測することができる。計測して得た情報は記録装置５４に記憶される。記録装置５４は、メモリカード、ハードディスクなどの記録媒体を用いて電子データを記録する装置である。計測した日付、時刻のデータもともに記憶される。それらの計測及び記憶は、制御装置５１により制御され、図示を省略した車室内モニター２３に表示され、通信アンテナを介して、サーバコンピュータ３０に送信される。車両速度、車両方向、減速度などを計測するには、それぞれ必要なセンサが設けられる。

データベース構築システム６０は、サーバコンピュータ３０にそれぞれの機能を実現するコンピュータプログラムを組み込むことにより構成される。サーバコンピュータ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びそのバスにつながるＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの電子機器により構成される。位置データ取得装置３４、道路区間リンク付け装置３２、データベース登録装置３３、旅行速度算出装置３５などは、それぞれの機能をもつコンピュータプログラムが、ハードディスクなどの記憶装置から必要に応じて読み込まれてＣＰＵにより実行されて実現される装置である。位置データ取得装置３４は、プローブカー１０から送られた位置データを取得して、日付、時刻、位置、車両速度、車両方向、ＨＦＮ（すべり抵抗値）の意味あるデータとして抽出する働きをもつ装置である。道路区間リンク付け装置３２は、プローブカー１０から送られてきた座標データ（緯度・経度のデータ）から、プローブカー１０が道路区間（交差点と交差点との間）のいずこにいるのかを割り出してリンク付けする装置である。データベース登録装置３３は、すべり抵抗値、旅行速度、走行方向などのデータを日付、時刻、位置、道路区間などの情報と関連付けて登録し、他のユーザの利用に供する形に加工する装置である。旅行速度算出装置３５は、プローブカー１０から送信されてきたデータに基づいて、車両の平均旅行速度、走行方向、すべり抵抗値などの時間平均を算出して、データベース登録に適したものに加工する装置である。

データベース構築システム６０は、サーバコンピュータ３０の内部あるいは、外部の記憶装置に位置データ４２、道路データ４３、リンク付けデータ４４、データベース４５を格納する。位置データ４２は、プローブカー１０に搭載されたプローブ装置５０のメモリカードから通信アンテナを介して送られてきた情報を格納する。道路データ４３は、あらかじめ地図情報などに基づいて取得し、格納した情報であって、道路点座標データ及び道路区間識別データを有する。リンク付けデータ４４は、データベース４５に登録する直前の関連付けられた情報を格納する。データベース４５は、ナビゲーションシステムなどを利用して旅行する一般の旅行者に、すべり抵抗値の情報を提供するための基礎的なデータベースを構築し、格納する。

図１２は、本システムによりデータが処理されていく様子を示した図である。プローブカーによる位置データ４２は、位置データ取得装置３４の処理により取得されたデータであり、日付、時刻、位置（緯度・経度）、車両速度、車両方向、すべり抵抗値（ＨＦＮ）が組になった情報である。データ番号Ｐ１、Ｐ２などの番号が付されており、それぞれがひとつのレコードを形成している。プローブカーからサーバコンピュータまでは、無線通信を介して通信が実現される。独自の無線通信手段による実施例以外に、携帯電話回線などの通信ネットワークを介して行う通信をもちいることもできる。また、インターネット通信につながる他の無線手段を用いてもよい。

上述の道路データ４３は、道路点座標データと、道路区間識別データとを含むが、道路点座標データは、一つの道路上に適宜の間隔で設定された複数のポイントの位置を示す座標（緯度、経度）データである。各道路点については、道路点座標データに加えて各道路点を固有に識別する道路点識別データ（例えば、数値や符号等からなるコード）を設定することが処理の効率上望ましい。道路区間識別データは、特定の二つの道路点（例えば交差点）間毎の道路区間を固有に識別するデータであり、最も一般的には隣接する二つの道路点間毎の道路区間に対して設定される。道路区間識別データは、例えば、数値や符号等からなるコードである。

道路点座標データは、例えば、各道路点を識別する道路点識別番号Ｒ１，Ｒ２．．とその道路点の座標（緯度、経度）のデータが含まれる。道路区間識別データは、例えば、各道路区間を識別する道路区間識別番号Ｓ１，Ｓ２．．とその道路区間の両端に位置する道路点識別番号のデータが含まれる。

リンク付け処理においては、先ず位置データ４２の緯度・経度と、道路点座標データの緯度・経度とを比較することにより、その位置データ４２が位置する道路区間の両端の二つの道路点識別番号を判別する。次に、道路区間識別データを参照することにより、二つの道路点識別番号に対応する道路区間識別番号を判別する。これにより、位置データと道路区間識別データとがリンク付けされる。なお、このリンク付け処理においては、精確な結果を得るために緯度・経度のデータのみでなく車両速度及び車両方向（走行方向）のデータを併せて参照してもよい。速度と方向を加味して積分処理することで移動距離を割り出すことが可能だからである。リンク付けが完了した位置データ４２は、例えば、リンク付けデータ４４のようなテーブルに順次格納され、最終的にデータベース４５として登録する。リンク付けデータ４４を図１２に図示したが、１つの道路区間に対して１個または複数個の位置データがリンク付けされる。

好適には、位置データと道路区間識別データとのリンク付けが完了した後、各道路区間に含まれる位置データに伴う速度データに基づいて、平均旅行速度を算出し、算出された平均旅行速度データもリンク付けデータ４４に格納する。その際には、車両方向データから走行方向を判別し、走行方向が同じであり、連続しているデータを用いて平均旅行速度を算出する。判別された走行方向データもまたリンク付けデータ４４に格納する。

平均旅行速度の算出の一例としては、対象とする道路区間に入った概算時刻と道路区間から出た概算時刻を取得し、それらからその道路区間の通過に要した時間を算出し、あらかじめ得ていた道路区間の道のりの長さを通過時間で割り算して平均旅行速度を算出する仕方がある。別の例としては、対象とする道路区間における最後の位置データとともに計測された車両の速度データを、その道路区間における平均旅行速度として採用する方法がある。さらに別の例として、その道路区間における各位置データと共に計測された各速度データに対し、各位置間の移動に要した時間を重み付けして、速度データの時間加重平均を算出する方法がある。

図１３は、本システムによりデータをリンク付け処理するためのコンピュータプログラムの処理内容を示すフローチャートである。処理対象とする全ての位置データ（処理対象点）を取得した後、リンク付け処理を開始する。

先ず、ステップ１０１において、最初の処理対象点として、１点目と２点目とを設定する。道路区間を検索する場合は、走行方向も判別する必要がある。停車中などは、時系列上で同じ位置が続く場合があるため、走行方向を判別するために、１点目（開始点）から一定距離（例えば５メートル）以上離れた点を、２点目（方向点）として選択する。

ステップ１０２において、ステップ１０１で設定した１点目と２点目を用いてダイレクト検索を実行する。ダイレクト検索では、位置データの緯度・経度と、全道路点座標データ（位置データが含まれる可能性のある全範囲）の緯度・経度とを比較する。例えば、１点目に近傍する道路点座標データの候補を抽出する。そして、抽出された候補と１点目との乖離距離、２点目を合わせた走行方向の着目道路区間との一致度及び車両速度から１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定する。その判断基準は、たとえば次の通りである。
・１点目が道路区間中に位置する（走行方向も参照）。
・道路点に位置し、走行方向から道路区間を決定する。
・道路点（または道路区間）からの乖離距離は、速度によって限界値があり、限界値以上の場合は区間なしと判断する。

ここで「乖離距離」について補足する。車の運動性から、速度が上がると、曲線性の加速度運動よりも直進性の慣性運動に支配される。そこで、速度が速いときには、直線性が高いと判断し、道路との乖離距離（１点目の乖離距離と２点目の乖離距離）が少々大きくても着目道路区間に該当すると判断する。すなわち、速度が速いほど、乖離距離の限界値は大きい。

ステップ１０３において、次の処理対象点として１点目と２点目とを設定する。

ステップ１０４において、ステップ１０３で設定した１点目と２点目とを用いてトラッキング検索を実行する。トラッキング検索は、直前の検索により決定された道路区間（例えばＳ１）とその両端の道路点座標を利用して行われ、１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定する。その判断基準は、例えば次の通りである。
・直前の検索により決定された道路区間Ｓ１内に一点目がある場合、道路区間Ｓ１内に滞在中とする。
・直前の検索により決定された道路区間Ｓ１の両端いずれかの道路点付近である場合、道路区間Ｓ１に滞在中とし、その道路点座標を位置データとする。
・直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に直接接続する道路区間（例えばＳ２）に含まれる場合は、その道路区間に滞在中とする。
・直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に間接的に接続する一定範囲内の別の道路区間（例えばＳ３〜Ｓ５）に含まれる場合は、その道路区間に滞在中とする。

ステップ１０５において、トラッキング検索によるリンク付けが成功したか否かを判断する。いずれの道路区間にもリンク付けされなかった場合は、その位置データを棄却し、ステップ１０１に戻り、次の処理対象点を設定してダイレクト検索を行う。トラッキング検索により特定の道路区間にリンク付けされた場合は、ステップ１０３に戻り、次の処理対象点を設定してトラッキング検索を行う。全ての処理対象点についてリンク付けを終えたならば処理を終了する。

一般のドライバが利用可能なナビゲーションシステムに道路、特に雪道のすべり抵抗値のリアルタイム情報を提供することが可能なデータベースの基礎を提供することができる。

プローブカーの外観を左側面から見た写真プローブカーの外観を後部から見た写真すべり抵抗値を測定する原理を説明する模式図札幌新道の札幌西インターチェンジから札幌南インターチェンジまでの間で平成１８年１２月２７日の４時から測定したすべり抵抗値を道路区間に対応させて地図に表示したもの札幌新道の札幌西インターチェンジから札幌南インターチェンジまでの間で平成１９年２月１５日の４時から測定したすべり抵抗値を道路区間に対応させて地図に表示したもの走行速度とすべり抵抗値との相関関係を示すグラフ減速度とすべり抵抗値との相関関係を示すグラフすべり抵抗値を測定中のプローブカーを後方から撮影した写真プローブカーが道路の端に停車している状態を撮影した写真すべり抵抗値を測定中のプローブカーの車内を撮影した写真コンピュータシステムを中心としたハードウェア構成を示すブロック図本システムによりデータが処理されていく様子を示した図本システムによりデータをリンク付け処理するためのコンピュータプログラムの処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１０プローブカー
１１コーナー・ポール
１２コントロールボックス
１３試験輪
１４試験輪斜め固定装置
１５試験輪昇降装置
１６横反力測定装置
１７位置測定装置
１８送信装置
１９ケーブル
２０ＧＰＳ装置
２１車両速度測定装置
２２車両減速度測定装置
２３車室内モニタ
３０サーバコンピュータ
３１受信装置
３２道路区間リンク付け装置
３３データベース登録装置
３４位置データ取得装置
３５旅行速度算出装置
４０ＧＰＳ衛星
４２位置データ
４３道路データ
４４リンク付けデータ
４５データベース
５０プローブ装置
５１制御装置
５４記録装置
６０データベース構築システム

Claims

路上を走行するプローブカーと該プローブカーから送られるデータを受けて処理するサーバコンピュータとにより構成され、前記プローブカーにより、取得したデータに基づいて路面摩擦に関するデータベースをリアルタイムで構築する路面摩擦モニタリングシステムであって、
前記プローブカーには、
該プローブカーに牽引され、動輪とは独立して自由回転する試験輪と、
該試験輪が回転する向きを前記プローブカーの進行方向に対して、１度から２度の範囲だけ斜めに固定する試験輪斜め固定装置と、
前記試験輪の軸方向に発生する横反力を測定する横反力測定装置と、
該横反力測定装置によってまえもって乾いた道路で測定した横反力をキャリブレーション結果として保存し記憶するキャリブレーション結果記録装置と、
該キャリブレーション結果記録装置に記憶されたキャリブレーション結果と前記横反力測定装置により測定された横反力とを比較することで路上のすべり抵抗値を算出するすべり抵抗値算出手段と、
前記プローブカーの車両速度を計測する車両速度測定装置と、
前記プローブカーの負の加速度である車両減速度を計測する車両減速度測定装置と、
前記プローブカーの向いている車両方向を測定する車両方向測定装置と、
前記プローブカーの位置をＧＰＳ衛星からの信号を受信し解析して測定する位置測定装置と、
該位置測定装置により取得した位置データと、前記すべり抵抗値算出手段により算出したすべり抵抗値と、前記車両速度測定装置により計測した車両速度と、前記車両減速度測定装置により計測した車両減速度と、前記車両方向測定装置により測定した車両方向とを前記サーバコンピュータに送信する送信装置と
を設け、
前記サーバコンピュータには、
前記プローブカーから送信された情報を受信する受信装置と、
前記プローブカーが位置する可能性のある道路データ（あらかじめ地図情報に基づいて取得し、格納した情報であって、道路点座標データ及び道路区間識別データを有するもの）を記憶する道路データ記憶装置と、
前記受信装置が受信した情報を該道路データ記憶装置に記憶された座標データに基づく道路区間にリンク付けすべく、プローブカーから受信したデータから１点目（開始点）と、該１点目から一定距離以上離れた２点目（方向点）とを設定する処理対象点設定装置と、
該処理対象点設定装置により設定した１点目と２点目とを用いて、前記道路データ記憶装置に記憶された全道路点座標データの緯度・経度と比較して１点目に近傍する道路点座標データの候補を抽出し、抽出された候補と１点目との乖離距離、２点目を合わせた走行方向の着目道路区間との一致度及び車両速度から１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するダイレクト検索を実行するダイレクト検索装置と、
前記処理対象点設定装置により、次の処理対象点として設定された新たな１点目と２点目に対して、直前の検索により決定された道路区間（Ｓ１）とその両端の道路点座標を利用して、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に１点目がある場合道路区間Ｓ１に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１の両端いずれかの道路点付近である場合道路区間Ｓ１に滞在中としその道路点座標を位置データとし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に直接接続する道路区間（Ｓ２）に含まれる場合はその道路区間Ｓ２に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に間接的に接続する一定範囲内の別の道路区間（Ｓ３〜Ｓ５）に含まれる場合はその道路区間に滞在中とし、１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するトラッキング検索を実行するトラッキング検索装置と、
該トラッキング検索装置によるリンク付が成功したか否かを判断し、成功の場合は前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記トラッキング検索装置によるトラッキング検索を継続し、トラッキング検索装置によるリンク付が失敗の場合は、その位置データを棄却し、前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記ダイレクト検索装置によるダイレクト検索を実行する道路区間リンク付け装置と、
該道路区間リンク付け装置によりリンク付けされた情報をデータベースに登録するデータベース登録装置と
を設けたことを特徴とする路面摩擦モニタリングシステム。
路上を走行するプローブカーと該プローブカーから送られるデータを受けて処理するサーバコンピュータとにより構成され、前記プローブカーにより、取得したデータに基づいて路面摩擦に関するデータベースをリアルタイムで構築する路面摩擦モニタリングシステムであって、
前記プローブカーには、
該プローブカーに牽引され、動輪とは独立して自由回転する試験輪と、
該試験輪が回転する向きを前記プローブカーの進行方向に対して、１度から２度の範囲だけ斜めに固定する試験輪斜め固定装置と、
前記試験輪の軸方向に発生する横反力を測定する横反力測定装置と、
該横反力測定装置によってまえもって乾いた道路で測定した横反力をキャリブレーション結果として保存し記憶するキャリブレーション結果記録装置と、
該キャリブレーション結果記録装置に記憶されたキャリブレーション結果と前記横反力測定装置により測定された横反力とを比較することで路上のすべり抵抗値を算出するすべり抵抗値算出手段と、
前記プローブカーの車両速度を計測する車両速度測定装置と、
前記プローブカーの負の加速度である車両減速度を計測する車両減速度測定装置と、
前記プローブカーの向いている車両方向を測定する車両方向測定装置と、
前記プローブカーの位置をＧＰＳ衛星からの信号を受信し解析して測定する位置測定装置と、
該位置測定装置により取得した位置データと、前記すべり抵抗値算出手段により算出したすべり抵抗値と、前記車両速度測定装置により計測した車両速度と、前記車両減速度測定装置により計測した車両減速度と、前記車両方向測定装置により測定した車両方向とを前記サーバコンピュータに送信する送信装置と
を設け、
前記サーバコンピュータには、
前記プローブカーから送信された情報を受信する受信装置と、
前記プローブカーが位置する可能性のある道路データ（あらかじめ地図情報に基づいて取得し、格納した情報であって、道路点座標データ及び道路区間識別データを有するもの）を記憶する道路データ記憶装置と、
前記受信装置が受信した情報を該道路データ記憶装置に記憶された座標データに基づく道路区間にリンク付けすべく、プローブカーから受信したデータから１点目（開始点）と、該１点目から一定距離以上離れた２点目（方向点）とを設定する処理対象点設定装置と、
該処理対象点設定装置により設定した１点目と２点目とを用いて、前記道路データ記憶装置に記憶された全道路点座標データの緯度・経度と比較して１点目に近傍する道路点座標データの候補を抽出し、抽出された候補と１点目との乖離距離、２点目を合わせた走行方向の着目道路区間との一致度及び車両速度から、前記１点目が前記道路点座標データの抽出された候補との乖離距離が車両速度との関係であらかじめ設定された限界値以下ではないが前記１点目と着目道路区間との乖離距離が前記限界値以下である場合に２点目を合わせた走行方向を参照して着目道路区間と一致することを確認した上で前記１点目が当該道路区間に位置すると決定し、前記１点目が前記道路点座標データの抽出された候補との乖離距離が前記限界値以下である場合に当該道路点に前記１点目が位置し２点目を合わせた走行方向に一致する道路区間に位置すると決定し、前記１点目が前記道路点の抽出候補と限界値以上の乖離距離をもち着目道路区間とも限界値以上の乖離距離をもつ場合には区間なしとすることにより１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するダイレクト検索を実行するダイレクト検索装置と、
前記処理対象点設定装置により、次の処理対象点として設定された新たな１点目と２点目に対して、直前の検索により決定された道路区間（Ｓ１）とその両端の道路点座標を利用して、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に１点目がある場合道路区間Ｓ１に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１の両端いずれかの道路点付近である場合道路区間Ｓ１に滞在中としその道路点座標を位置データとし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に直接接続する道路区間（Ｓ２）に含まれる場合はその道路区間Ｓ２に滞在中とし、直前の検索により決定された道路区間Ｓ１に間接的に接続する一定範囲内の別の道路区間（Ｓ３〜Ｓ５）に含まれる場合はその道路区間に滞在中とし、１点目の含まれる両端の道路点及びその道路区間を決定するトラッキング検索を実行するトラッキング検索装置と、
該トラッキング検索装置によるリンク付が成功したか否かを判断し、成功の場合は前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記トラッキング検索装置によるトラッキング検索を継続し、トラッキング検索装置によるリンク付が失敗の場合は、その位置データを棄却し、前記処理対象点設定装置により新たな１点目と２点目とを処理対象点として設定して前記ダイレクト検索装置によるダイレクト検索を実行する道路区間リンク付け装置と、
該道路区間リンク付け装置によりリンク付けされた情報をデータベースに登録するデータベース登録装置と
を設けたことを特徴とする路面摩擦モニタリングシステム。
請求項２記載の路面摩擦モニタリングシステムであって、
前記乖離距離の限界値は、前記プローブカーの走行速度に関連して設定され、該走行速度が早いほど大きい値として設定されていることを特徴とする路面摩擦モニタリングシステム。
請求項１記載の路面摩擦モニタリングシステムであって、
前記横反力測定装置は、横反力を１秒間に数回測定し、連続的な測定を実現することを特徴とする路面摩擦モニタリングシステム。
請求項４記載の路面摩擦モニタリングシステムであって、
前記横反力測定装置が測定した横反力データについて５秒ごとに平均を取り、その結果を前記送信装置により前記サーバコンピュータに送信することを特徴とする路面摩擦モニタリングシステム。