JP7118211B1 - Winter road surface condition estimation system - Google Patents

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Abstract

【課題】路面状態の推定精度を向上させることができる冬期路面状態推定システムを提供する。【解決手段】固定点の路面状態推定処理部２は、最大凍結融解熱量と、水収支モデル２ａとを用いて、固定点における路面の水貯留量、雪貯留量及び氷貯留量の推定値を取得する。路面の残留塩分濃度が零よりも大きく、かつ、路面温度が凍結温度と異なる場合には、残留塩分濃度の濃縮や希釈を加味する残留塩分モデル２ｃを用い、推定した水貯留量を補正した残留塩分補正水貯留量を取得する。推定された水貯留量又は残留塩分補正水貯留量と、雪貯留量と、氷貯留量とに基づき、路面状態判別フロー２ｄを適用し、固定点の路面状態を推定する。【選択図】図２A winter road surface condition estimation system capable of improving estimation accuracy of a road surface condition is provided. A fixed point road surface state estimation processing unit 2 estimates the water storage amount, snow storage amount, and ice storage amount of the road surface at a fixed point using a maximum freeze-thaw heat quantity and a water balance model 2a. get. When the residual salt concentration of the road surface is greater than zero and the road surface temperature is different from the freezing temperature, the residual salt concentration model 2c, which takes into account the concentration and dilution of the residual salt concentration, is used to correct the estimated water storage amount. Get the salinity-corrected water storage volume. Based on the estimated water storage amount or residual salt content corrected water storage amount, snow storage amount, and ice storage amount, the road surface condition determination flow 2d is applied to estimate the road surface condition of the fixed point. [Selection drawing] Fig. 2

Description

本発明は、道路の路面状態推定システムに関し、特に冬期における積雪や凍結等の路面状態の推定及び予測を行うためのシステムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a road surface state estimation system, and more particularly to a system for estimating and predicting road surface conditions such as snow and ice in winter.

冬期において路面が積雪状態や凍結状態となると、道路交通への悪影響が極めて大きい。通行車両に対して路面状態に関する正確な予測を提供することは、安全性の面で重要である。また、凍結対策として散布される凍結防止剤は、路面凍結前に散布することが望ましいが、凍結状態となる地点と時点を正確に予測できなければ、効率的な散布を行えない。路面凍結と関連性の大きい要素の一つは路面温度であり、従来より、熱収支モデルを用いた路面温度の推定方法が提示されている（例えば、特許文献１参照）。また、路面温度を推定するのみでなく、路面の積雪や凍結等の具体的な路面状態を推定するシステムも開発されている（例えば、特許文献２参照）。 When the road surface becomes snow-covered or frozen in winter, the adverse effect on road traffic is extremely large. Providing accurate predictions of road conditions to passing vehicles is important for safety. In addition, it is desirable to spray the anti-freezing agent to be sprayed as an anti-freezing measure before the road surface freezes. One of the factors closely related to road surface freezing is the road surface temperature, and a method for estimating the road surface temperature using a heat balance model has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In addition to estimating the road surface temperature, a system has also been developed for estimating specific road surface conditions such as snow cover and frozen road surface (see, for example, Patent Document 2).

特開２００６－１７５０１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-17501 特許第４７４２３８８号公報Japanese Patent No. 4742388

通常、路面上に水分がある場合、路面温度が氷点下になれば水分が凍結するが、凍結防止剤の散布により路面上に残留塩分がある場合には、その濃度に応じて凝固点（以下、凍結温度とも言う）が下がり、路面温度が氷点下になっても路面が凍結しない。また、路面温度が凍結温度を下回ると、路面上の水分のうち一部が凍結するが、その際、純粋な水分のみが凍結し、塩分は液体として残った水分に含まれるようになる。そのため、液体部分の塩分濃度が高くなり凍結温度が下がり、これを繰り返すことにより、凍結温度と路面温度とが一致するところで収束する。よって、路面温度が凍結温度を下回っても、路面がすぐに凍結することはなく、また、路面上の水分は全て氷にならず、一部の水分が液体として残った状態で収束状態となる。 Normally, if there is moisture on the road surface, it will freeze when the temperature of the road surface drops below freezing. (also called temperature) drops, and the road surface does not freeze even if the road surface temperature drops below freezing. Also, when the road surface temperature falls below the freezing temperature, some of the water on the road surface freezes, but only the pure water freezes, and the remaining liquid water contains salt. Therefore, the salt concentration of the liquid portion increases and the freezing temperature decreases. By repeating this, the freezing temperature and the road surface temperature converge. Therefore, even if the road surface temperature falls below the freezing temperature, the road surface does not immediately freeze, and all the moisture on the road surface does not turn into ice. .

また、逆に気温上昇により氷点下において路面温度が凍結温度を上回った場合でも、一部の氷が液体に融解することで塩分濃度が希釈され、凍結温度が上がるために、上述した凍結の場合と同様に、凍結温度が路面温度と一致するところで収束する。その際、全ての水分が液体にはならず、一部は氷として残ったままとなる。 Conversely, even if the road surface temperature rises above the freezing point due to a rise in air temperature, some of the ice melts into liquid, diluting the salt concentration and raising the freezing temperature. Similarly, it converges where the freezing temperature coincides with the road surface temperature. At that time, not all the water becomes liquid, and some remains as ice.

しかしながら、従来の路面状態推定システムでは、路面温度が凍結温度よりも高い場合には湿潤、凍結温度よりも低い場合には凍結として扱い、残留塩分濃度の濃縮や希釈は考慮されていないので、水と氷が混ざったシャーベットの状態を判別することが難しく、シャーベットであるにもかかわらず凍結と推定されてしまうことが多いという問題があった。 However, in the conventional road surface condition estimation system, when the road surface temperature is higher than the freezing temperature, it is treated as wet, and when it is lower than the freezing temperature, it is treated as frozen. There is a problem that it is difficult to determine the state of sherbet mixed with ice and ice, and it is often assumed to be frozen even though it is sherbet.

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、冬季における路面状態の推定精度を向上させることができる冬期路面状態推定システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a winter road surface state estimation system capable of improving the estimation accuracy of road surface conditions in winter.

本発明の冬期路面状態推定システムは、路面の固定点における観測データと、路面の熱収支モデル及び水収支モデルとを用いるものであり、以下の（ａ）～（ｅ）の手段を備えたものである。
（ａ）前記熱収支モデルの式が、路面に出入りする熱量を示す項として、路面からの赤外放射量(σTs 4)と、顕熱伝達熱量(H)と、潜熱伝達熱量(IE)と、地中伝導熱量(G)と、水の凍結または雪もしくは氷の融解に利用可能な最大凍結融解熱量(M')とを含んでおり、前記赤外放射量、顕熱伝達熱量、潜熱伝達熱量及び地中伝導熱量の項に含まれる路面温度(Ts)を凍結温度(Tf)に設定するとともに前記熱収支モデルの式に含まれるパラメータに対して前記観測データを入力して前記熱収支モデルの式を解くことにより、前記最大凍結融解熱量(M')を算出する第１の手段。
（ｂ）前記最大凍結融解熱量(M')と、前記水貯留量、前記雪貯留量及び前記氷貯留量との関係に基づいて、実際に使用される凍結融解熱量(M)を算出する第２の手段。
（ｃ）前記水収支モデルの式が、前記水貯留量の変化率を示す水収支の式と、前記雪貯留量の変化率を示す雪収支の式と、前記氷貯留量の変化率を示す氷収支の式とからなり、かつ、各変化率の式は前記凍結融解熱量(M)を変数として含んでおり、前記第２の手段とともに用いることにより、前記水貯留量、前記雪貯留量及び前記氷貯留量をそれぞれ算出する第３の手段。
（ｄ）路面の残留塩分濃度が零よりも大きく、かつ、路面温度(Ts)が凍結温度(Tf)と異なる場合に、塩化ナトリウムの凝固点曲線の近似式から求められる前記路面温度(Ts)に対応する凝固点塩分濃度と、前記第３の手段で求めた前記水貯留量と、前記残留塩分濃度とに基づき、前記水貯留量について残留塩分濃度の濃縮・希釈を加味して補正した残留塩分補正水貯留量を算出する第４の手段。
（ｅ）前記水貯留量又は前記残留塩分補正水貯留量と、前記雪貯留量と、前記氷貯留量と、前記路面温度(Ts)と、前記残留塩分の有無とに基づき、前記固定点の路面状態が、予め分類された複数の路面状態のうちの１つであることを推定する第５の手段。 The winter road surface condition estimation system of the present invention uses observation data at fixed points on the road surface, and a heat balance model and a water balance model of the road surface, and includes the following means (a) to (e). is.
(a) The formula of the heat balance model uses the amount of infrared radiation from the road surface (σT s 4 ), the amount of sensible heat transfer (H), and the amount of latent heat transfer (IE) as terms that indicate the amount of heat entering and exiting the road surface. , the amount of heat conducted underground (G), and the maximum amount of freeze-thaw heat available for freezing water or melting snow or ice (M'), and the infrared radiation amount, sensible heat transfer heat amount, latent heat The road surface temperature (T s ) included in the terms of the amount of heat transfer and the amount of heat conducted underground is set to the freezing temperature (T f ), and the observation data is input for the parameters included in the heat balance model equation, and the A first means for calculating the maximum freeze-thaw heat quantity (M') by solving the equation of the heat balance model.
(b) calculating the actually used freeze-thaw heat quantity (M) based on the relationship between the maximum freeze-thaw heat quantity (M′) and the water storage amount, the snow storage amount, and the ice storage amount; 2 means.
(c) the formula of the water balance model includes a water balance formula indicating the rate of change of the water storage amount, a snow balance formula indicating the rate of change of the snow storage amount, and a rate of change of the ice storage amount; and the ice balance equation, and each change rate equation includes the freeze-thaw heat quantity (M) as a variable, and by using it with the second means, the water storage amount, the snow storage amount, and the snow storage amount A third means for calculating each of the ice storage amounts.
(d) When the residual salt concentration of the road surface is greater than zero and the road surface temperature (T s ) is different from the freezing temperature (T f ), the road surface temperature (T Based on the freezing point salinity concentration corresponding to s ), the water storage volume obtained by the third means, and the residual salinity concentration, the water storage volume was corrected by taking into account the concentration and dilution of the residual salinity concentration. A fourth means for calculating the residual salt content correction water storage amount.
(e) Based on the water storage amount or the residual salinity correction water storage amount, the snow storage amount, the ice storage amount, the road surface temperature (T s ), and the presence or absence of the residual salinity, the fixed point is one of a plurality of pre-classified road surface conditions.

本発明によれば、路面の残留塩分濃度が零よりも大きく、かつ、路面温度(Ts)が凍結温度(Tf)と異なる場合に、塩化ナトリウムの凝固点曲線の近似式から求められる路面温度(Ts)に対応する凝固点塩分濃度と、水貯留量と、残留塩分濃度とに基づき、水貯留量について残留塩分濃度の濃縮・希釈を加味して補正した残留塩分補正水貯留量を算出するようにしたので、残留塩分補正水貯留量を用いて路面状態を推定することができる。よって、残留塩分濃度の濃縮や希釈を加味することができ、実際の路面状態の推定精度を高めることができる。 According to the present invention, when the residual salt concentration of the road surface is greater than zero and the road surface temperature (T s ) is different from the freezing temperature (T f ), the road surface temperature obtained from the approximation formula of the freezing point curve of sodium chloride Based on the freezing point salinity concentration corresponding to (T s ), the water storage volume, and the residual salinity concentration, calculate the residual salinity corrected water storage volume corrected by taking into account the concentration and dilution of the residual salinity concentration for the water storage volume. Thus, the road surface condition can be estimated using the residual salt content correction water storage amount. Therefore, the concentration and dilution of the residual salt concentration can be taken into consideration, and the accuracy of estimating the actual road surface condition can be improved.

また、第１の手段において、路面の残留塩分濃度が零よりも大きい場合には、凍結温度(Tf)が残留塩分濃度に応じて低下することを加味して最大凍結融解熱量(M')を算出するようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 Further, in the first means, when the residual salt concentration of the road surface is greater than zero, the maximum freeze- thaw heat quantity (M') is can be calculated, the road surface condition can be estimated with higher accuracy.

更に、第５の手段において、第１の判別手段と第２の判別手段とにより路面状態を推定するようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 Furthermore, in the fifth means, if the road surface condition is estimated by the first determination means and the second determination means, the road surface condition can be estimated with higher accuracy.

加えて、第４の手段において、残留塩分濃度に、算出時における残留塩分濃度の観測データが得られる場合には観測データを用い、得られない場合には、最も新しい観測データ又は凍結防止剤の散布時刻に基づいて算出した推定値を用いるようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 In addition, in the fourth means, if the observation data of the residual salinity concentration at the time of calculation can be obtained, the observation data is used for the residual salinity concentration, and if it is not obtained, the latest observation data or the antifreeze agent By using the estimated value calculated based on the scattering time, the road surface condition can be estimated with higher accuracy.

更にまた、第５の手段において、除雪作業情報及び路面状態の観測データに基づき、水貯留量、雪貯留量、氷貯留量、又は、残留塩分補正水貯留量を修正するようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 Furthermore, in the fifth means, if the water storage amount, the snow storage amount, the ice storage amount, or the residual salinity correction water storage amount is corrected based on the snow removal work information and road surface condition observation data, The road surface condition can be estimated with high accuracy.

加えてまた、推定した路面状態に応じて路面の滑り抵抗値を推定するようにすれば、路面状態と滑り抵抗値との整合性を図ることができる。 In addition, by estimating the slip resistance value of the road surface according to the estimated road surface condition, consistency between the road surface condition and the slip resistance value can be achieved.

本発明の一実施の形態に係る冬期路面状態推定システムを、路面情報を提供するためのシステムに適用した一例の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an example in which a winter road surface condition estimation system according to an embodiment of the present invention is applied to a system for providing road surface information; FIG. 本システムの主要部である路面状態推定部の概略的な構成図である。2 is a schematic configuration diagram of a road surface state estimating section, which is a main part of this system; FIG. 図２の固定点の路面温度推定処理部における処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flow chart showing the flow of processing in a fixed-point road surface temperature estimation processing unit of FIG. 2 ; 本システムで用いる路面での水収支モデルの概念図であり、(ａ)は水の収支、(ｂ)は雪の収支、(ｃ)は氷の収支を示す。It is a conceptual diagram of the water balance model on the road surface used in this system, (a) shows the balance of water, (b) the balance of snow, and (c) the balance of ice. 図２の固定点の路面状態推定処理部における処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flow chart showing the flow of processing in a fixed point road surface state estimation processing unit of FIG. 2 ; 図５に続く処理の流れを示すフロー図である。FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing following FIG. 5; 図６のステップＳ４６における残留塩分モデルを用いた処理の流れを示すフロー図である。FIG. 7 is a flow chart showing the flow of processing using a residual salt content model in step S46 of FIG. 6; 塩化ナトリウムの凝固点曲線を表す特性図である。It is a characteristic diagram showing a freezing point curve of sodium chloride. 初期塩分濃度に対する残留塩分濃度の比率と経過時間との関係を表す特性図である。It is a characteristic diagram showing the relationship between the ratio of the residual salinity concentration to the initial salinity concentration and the elapsed time. 凍結防止剤を散布した時の路面温度と初期塩分濃度との関係を表す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the road surface temperature and the initial salinity concentration when an antifreezing agent is sprayed. 図６のステップＳ５０の路面状態判別フローにおける第１判別フローの具体例を示したフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing a specific example of a first determination flow in the road surface state determination flow of step S50 in FIG. 6; 図６のステップＳ５０の路面状態判別フローにおける第２判別フローの具体例を示したフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing a specific example of a second determination flow in the road surface state determination flow of step S50 in FIG. 6; 図２の固定点の路面の滑り抵抗値推定処理部における処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flow chart showing the flow of processing in a fixed-point road surface slip resistance value estimation processing unit of FIG. 2 ; 本発明の冬期路面状態推定システムを、固定点の路面状態の予測システムとして用いた場合の概略フローを示している。1 shows a schematic flow when the winter road surface condition estimation system of the present invention is used as a fixed point road surface condition prediction system.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）システム概要
図１は、本発明による冬期路面状態推定システム１０を、路面情報を提供するためのネットワークシステムとして構築した一例の概略構成図である。 (1) System Overview FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a winter road surface condition estimation system 10 according to the present invention constructed as a network system for providing road surface information.

冬期路面状態推定システム１０は、適宜のコンピュータに導入された所定のプログラムを実行することにより実現される。プログラムは、ハードディスク等のデータ保存部１４に実行可能な形態で導入されている。ＣＰＵ（図示せず）は、プログラムをメモリ（図示せず）に読み込み、実行する。冬期路面状態推定システム１０の主要部である路面状態推定部１２は、固定点の路面温度推定処理部１と、固定点の路面状態推定処理部２と、固定点の路面の滑り抵抗値推定処理部３とを含む。各処理部１～３は、実質的には、ＣＰＵが実行する各機能の処理に対応する。各処理部１～３の詳細については、後述する。データ保存部１４は、各処理部１～３における処理に関連する予備的データ、一時的データ、保存用データ等の種々のデータも保存する。 The winter road surface condition estimation system 10 is realized by executing a predetermined program installed in an appropriate computer. The program is installed in a data storage unit 14 such as a hard disk in an executable form. A CPU (not shown) reads the program into a memory (not shown) and executes it. The road surface condition estimation unit 12, which is the main part of the winter road surface condition estimation system 10, includes a fixed point road surface temperature estimation processing unit 1, a fixed point road surface condition estimation processing unit 2, and a fixed point road surface slip resistance value estimation process. and Part 3. Each of the processing units 1 to 3 substantially corresponds to processing of each function executed by the CPU. Details of the processing units 1 to 3 will be described later. The data storage unit 14 also stores various data such as preliminary data, temporary data, storage data, etc. related to processing in each of the processing units 1-3.

ＣＰＵは、コンピュータの入出力制御も行い、入力機能には、外部データ取得部１１が含まれる。外部データ取得部１１は通信機能を備え、ネットワーク１８を介して種々のデータを受信し、またはコンピュータの周辺装置(データ記憶媒体の読取装置等)からデータ受信し、データ保存部１４に格納する。出力機能には、例えば、ウェブページ作成部１３と通信機能が含まれる。ウェブページ作成部１３は、本システムにより得られた路面情報をもとに適宜のウェブページを作成及び更新し、ネットワーク１８を介して配信する。 The CPU also performs input/output control of the computer, and an external data acquisition section 11 is included in the input function. The external data acquisition unit 11 has a communication function, receives various data via the network 18 or receives data from a computer peripheral device (such as a data storage medium reader), and stores the data in the data storage unit 14 . The output function includes, for example, the web page creation unit 13 and a communication function. The web page creating unit 13 creates and updates appropriate web pages based on the road surface information obtained by this system, and distributes them via the network 18 .

固定点の観測データ計測手段１５は、観測データを取得するための種々の装置やシステムをまとめて概念的に示している。本明細書における「観測データ」には、気象データと計測データとを含むものとする。なお、将来の時点のデータの場合、観測データではなく「予測データ」と称する方が適切であるが、本明細書では説明の便宜上、いずれの時点のデータについても「観測データ」と称する場合がある。予測データを入力すれば、本システムは、路面状態の予測システムとして機能することになる。 The fixed-point observation data measuring means 15 conceptually collectively represents various devices and systems for obtaining observation data. "Observation data" in this specification includes meteorological data and measurement data. In the case of data at a future point in time, it is more appropriate to refer to it as "predicted data" rather than observed data, but for convenience of explanation in this specification, data at any point in time may also be referred to as "observed data". be. By inputting prediction data, the system functions as a road surface condition prediction system.

気象データは、固定点に設置した気象センサーによって観測されるデータと気象庁から所定時間毎に発表されるデータがある。気象センサーは、風速計、日射計、気温計、路温計などがあり、これらのセンサーが計測した値はネットワークを介して冬期路面状態推定システム１０へ送信される。気象庁のデータは、アメダスやメッシュ気象データ（ＧＰＶデータともいう）がある。例えば、気象庁が配信するメソモデル予測値は、日本全国を約５ｋｍ格子のメッシュに分け、１日８回の３時間ごとに５１時間先または３９時間先までの１時間ごとの気温、降水量、雲量の予測値を提供している。対象とする固定点が含まれるメッシュ気象データを、その固定点における気象データとして用いる。メッシュ気象データから正味放射量を算出することができる。 Meteorological data includes data observed by weather sensors installed at fixed points and data announced by the Meteorological Agency at predetermined intervals. The meteorological sensors include an anemometer, a pyranometer, a thermometer, a road temperature gauge, and the like, and the values measured by these sensors are sent to the winter road surface condition estimation system 10 via a network. Meteorological Agency data includes AMeDAS and mesh weather data (also called GPV data). For example, meso-model forecast values distributed by the Japan Meteorological Agency divide Japan into a grid of about 5 km, and divide the whole of Japan into a mesh of about 5 km, and divide the temperature, precipitation, and cloud cover into hourly intervals of 51 hours or 39 hours ahead, every 3 hours, 8 times a day. provides predictions of The mesh meteorological data containing the fixed point of interest is used as the meteorological data at that fixed point. Net radiation can be calculated from mesh weather data.

計測データは、ＧＰＳ装置及び計測装置を搭載した観測車が対象地域を走行して得るデータである。観測車は、例えば、気象状況や路面状況をモニタリングするプローブカーなどである。また、車外気温、車体下部温度及び路面温度を計測することもできる。 The measurement data is data obtained by driving an observation vehicle equipped with a GPS device and a measurement device in a target area. The observation car is, for example, a probe car that monitors weather conditions and road conditions. In addition, it is also possible to measure the outside air temperature, the lower body temperature, and the road surface temperature.

除雪作業情報取得手段１６は、除雪作業情報、例えば、除雪作業を行った場所と時間を取得するための種々の装置やシステムをまとめて概念的に示している。 The snow removal work information acquisition means 16 conceptually collectively represents various devices and systems for acquiring snow removal work information, for example, the location and time when the snow removal work was performed.

冬期路面状態推定システム１０は、取得した観測データ及び除雪作業情報に基づいて、路面状態の推定を行う。推定される路面状態は、観測データの観測時点におけるものである。現時点の観測データを入力すれば、現時点の路面温度及び路面状態の推定値が得られ、２４時間後の観測データを入力すれば、２４時間後の路面温度及び路面状態の推定値が得られる。 The winter road surface state estimation system 10 estimates the road surface state based on the acquired observation data and snow removal work information. The estimated road surface condition is the one at the time of observation of the observation data. If observation data at the present time is input, estimated values of the road surface temperature and road surface conditions at the present time are obtained, and if observation data after 24 hours are input, estimated values of the road surface temperature and road surface conditions after 24 hours are obtained.

路面状態表示端末１７は、ネットワーク１８に接続されブラウザを搭載した適宜のコンピュータである。路面状態表示端末１７から、本システム１０のウェブページ作成部１３により作成されたウェブページにアクセスし、端末画面に表示させることにより、路面状態の予測情報などを見ることができる。 The road surface condition display terminal 17 is a suitable computer connected to the network 18 and equipped with a browser. By accessing the web page created by the web page creating unit 13 of the system 10 from the road surface condition display terminal 17 and displaying it on the terminal screen, the road surface condition prediction information and the like can be viewed.

図２は、路面状態推定部１２の概略的な構成図である。説明の便宜上、３つの処理部１～３に分離して示しているが、これらの処理部１～３は互いに関連しており、個々の処理部が全く独立しているわけではない。図２中、円柱は、処理対象または処理結果のデータを示し、四角は、処理内容を示し、矢印は、処理の流れを示している。図２を参照して各処理部の概要を説明する。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the road surface state estimation unit 12. As shown in FIG. For convenience of explanation, three processing units 1 to 3 are shown separately, but these processing units 1 to 3 are related to each other and are not independent of each other. In FIG. 2, cylinders indicate data to be processed or results of processing, squares indicate the content of processing, and arrows indicate the flow of processing. An outline of each processing unit will be described with reference to FIG.

固定点の路面温度推定処理部１は、本発明の第１の手段として機能するものであり、観測データ１ａを熱収支モデル１ｂに適用することにより、固定点における路面温度を推定する。熱収支モデル１ｂは、路面上に水、雪及び／または氷が存在する場合の凍結・融解を考慮したモデルであり、この凍結・融解を考慮した熱収支モデル１ｂを用いることにより、固定点の路面温度とともに、最大凍結融解熱量の推定値を取得する(符号１ｃ)。 The fixed-point road surface temperature estimation processing unit 1 functions as the first means of the present invention, and estimates the road surface temperature at a fixed point by applying the observation data 1a to the heat balance model 1b. The heat balance model 1b is a model that considers freezing and thawing when water, snow and/or ice exist on the road surface. Along with the road surface temperature, an estimated value of the maximum freeze-thaw heat quantity is obtained (reference numeral 1c).

固定点の路面状態推定処理部２は、本発明の第２の手段から第６の手段として機能するものである。第２の手段及び第３の手段では、処理部１で推定された最大凍結融解熱量と、水収支モデル２ａとを用いて、固定点における路面の水貯留量、雪貯留量及び氷貯留量の推定値を取得する（符号２ｂ）。本明細書では、互いに関連性のある水の収支、雪の収支及び氷の収支を包含するモデルを「水収支モデル」と称している。第４の手段では、路面の残留塩分濃度が零よりも大きく、かつ、路面温度が凍結温度と異なる場合に、残留塩分濃度の濃縮や希釈を加味する残留塩分モデル２ｃを用い、推定した水貯留量を補正した残留塩分補正水貯留量を取得する（符号２ｂ）。なお、残留塩分濃度というのは、凍結防止剤等の散布により路面上に残留している塩分濃度のことである。 The fixed point road surface state estimation processing unit 2 functions as second to sixth means of the present invention. In the second means and the third means, the maximum freeze-thaw heat amount estimated by the processing unit 1 and the water balance model 2a are used to determine the water storage amount, snow storage amount, and ice storage amount of the road surface at the fixed point. An estimate is obtained (2b). A model that includes water balance, snow balance, and ice balance that are related to each other is referred to herein as a "water balance model." In the fourth means, when the residual salt concentration of the road surface is greater than zero and the road surface temperature is different from the freezing temperature, the residual salt concentration model 2c that takes into account the concentration and dilution of the residual salt concentration is used to estimate water retention. A residual salinity corrected water storage amount is acquired (reference numeral 2b). The residual salt concentration is the concentration of salt remaining on the road surface due to the spraying of anti-freezing agents and the like.

第５の手段では、推定された水貯留量又は残留塩分補正水貯留量と、雪貯留量と、氷貯留量とに基づき、路面状態判別フロー２ｄを適用し、固定点の路面状態を推定する（符号２ｅ）。具体的な路面状態としては、例えば、主要な５つの分類（乾燥、湿潤、シャーベット、積雪、凍結）がある。第５の手段は、例えば、第１判別フローにより、固定点の路面状態を分類のうちのいずれの状態であるか、又は、分類のうちの複数の状態のいずれかであるかを推定する第１判別手段と、第１判別フローにより、複数の状態のいずれかであると推定された場合に、そのうちのいずれであるかを推定する第２判別手段とを有している。第６の手段では、第５の手段において路面状態を推定する際に、除雪作業情報及び路面状態の観測データに基づいて修正フロー２ｆを適用し、水貯留量、雪貯留量、氷貯留量、又は、残留塩分補正水貯留量を修正する（符号２ｂ）。 In the fifth means, the road surface condition determination flow 2d is applied based on the estimated water storage amount or residual salinity corrected water storage amount, snow storage amount, and ice storage amount to estimate the road surface condition at the fixed point. (symbol 2e). As specific road surface conditions, for example, there are five major classifications (dry, wet, sherbet, snow, and frozen). Fifth means estimates whether the road surface state of the fixed point is one of the classifications or one of a plurality of classifications by the first determination flow, for example. and a second determination means for estimating which one of a plurality of states is in the first determination flow. In the sixth means, when estimating the road surface condition in the fifth means, the correction flow 2f is applied based on the snow removal work information and the observation data of the road surface condition, and the water storage amount, snow storage amount, ice storage amount, Alternatively, the residual salinity correction water storage amount is corrected (symbol 2b).

固定点の路面の滑り抵抗値推定処理部３は、本発明の第７の手段として機能するものであり、処理部２で推定された路面状態に応じて、滑り抵抗値推定フロー３ａを適用し、路面の滑り抵抗値の推定値を取得する（符号３ｂ）。 The fixed-point road surface slip resistance value estimation processing unit 3 functions as a seventh means of the present invention, and applies the slip resistance value estimation flow 3a according to the road surface state estimated by the processing unit 2. , to obtain an estimated slip resistance value of the road surface (reference 3b).

本システムによる処理の詳細な説明に先立って、本明細書中に示す数式中のパラメータの意味を表１にまとめて示す。推定しようとするパラメータを変数とし、熱収支モデルまたは水収支モデルの式を解くことにより、その変数の推定値を得ることができる。路面温度Tsの推定値を得る場合は、路面温度Tsを変数とする。 Prior to detailed description of the processing by this system, Table 1 summarizes the meaning of the parameters in the formulas shown in this specification. By setting the parameter to be estimated as a variable and solving the equation of the heat balance model or the water balance model, the estimated value of the variable can be obtained. When obtaining the estimated value of the road surface temperature Ts , the road surface temperature Ts is used as a variable.

Figure 0007118211000002
Figure 0007118211000002

（２）固定点の路面温度の推定
図３は、図２の固定点の路面温度推定処理部１における処理の流れを示すフロー図である。
ステップＳ３１において、後述するステップＳ３２の熱収支モデルの式を解くために必要な観測データを取得する。観測データは、推定しようとする固定点におけるもので、かつ推定しようとする時点におけるものを用いる。 (2) Estimation of Fixed Point Road Surface Temperature FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing in the fixed point road surface temperature estimation processing unit 1 of FIG.
In step S31, observation data necessary for solving the equation of the heat balance model in step S32, which will be described later, is acquired. Observation data at a fixed point to be estimated and at a time point to be estimated are used.

ステップＳ３２において、凍結・融解を考慮した熱収支モデルの式を用いて、路面温度Ts及び最大凍結融解熱量M'を算出する。路面上に水、雪及び／または氷が存在すると、路面に出入りする熱量の一部は、水の凍結または雪もしくは氷の融解、すなわち相変化に用いられる。最大凍結融解熱量M'とは凍結温度Tfで相変化に用いることができる熱量の最大値である。凍結・融解を考慮した熱収支モデルの式は、数１の通りである。 In step S32, the road surface temperature Ts and the maximum freeze-thaw heat quantity M' are calculated using a heat balance model formula that considers freezing and thawing. When there is water, snow and/or ice on the road surface, part of the heat entering or leaving the road surface is used to freeze the water or melt the snow or ice, ie phase change. The maximum freeze-thaw heat amount M' is the maximum amount of heat that can be used for phase change at the freezing temperature Tf . The equation of the heat balance model considering freezing and thawing is as shown in Equation 1.

Figure 0007118211000003
Figure 0007118211000003

数１は、路面に出入りする熱量を示す複数の項の加算として表されている。σTf 4は、路面温度が凍結温度のときの路面からの赤外放射量である。相変化が起きていないときは路面からの赤外放射量はσTs 4で表されるが、相変化が起きているときには路面温度Tsを凍結温度Tfに設定する。なお、相変化が起きているときは、凍結温度Tfは通常０℃であるが、路面に残留塩分が有る場合、すなわち、路面の残留塩分濃度が零よりも大きい場合には、凍結温度Tfは残留塩分濃度に応じて低下する。よって、路面の残留塩分濃度が零よりも大きい場合には、残留塩分濃度に応じた凍結温度Tfを用い、残留塩分濃度による凍結温度Tfの低下を加味することが好ましい。残留塩分濃度は、例えば、後述する残留塩分モデル２ｃにおいて説明するようにして求めることができる。残留塩分濃度に応じた凍結温度Tfは、例えば、後述する図８に示した塩化ナトリウムの凝固点曲線、又は、数１７に示した近似式により求めることができる。 Equation 1 is expressed as the addition of multiple terms representing the amount of heat entering and exiting the road surface. σT f 4 is the amount of infrared radiation from the road surface when the road surface temperature is freezing temperature. When the phase change does not occur, the infrared radiation amount from the road surface is represented by σT s 4 , but when the phase change occurs, the road surface temperature T s is set to the freezing temperature T f . When the phase change occurs, the freezing temperature T f is normally 0°C. f decreases with residual salt concentration. Therefore, when the residual salt concentration of the road surface is greater than zero, it is preferable to use the freezing temperature T f corresponding to the residual salt concentration and to consider the decrease in the freezing temperature T f due to the residual salt concentration. The residual salt concentration can be obtained, for example, as described in the residual salt content model 2c described later. The freezing temperature T f corresponding to the residual salt concentration can be obtained, for example, from the sodium chloride freezing point curve shown in FIG.

Hは、顕熱伝達熱量(W/m2)、IEは、潜熱伝達熱量(W/m2)、Gは、地中伝達熱量(W/m2)である。伝達熱量をフラックスと称する場合もある。数１のH、IE、Gは、それぞれ数２～数４の通りであるが、最大凍結融解熱量M'を算出するときには、相変化が起きているので路面温度Tsを凍結温度Tfに設定する。よって、最大凍結融解熱量M'は、数５で算出される。得られた最大凍結融解熱量M'を、後述する水収支モデルにおける水・雪・氷の各貯留量とともに用いることにより、実際に用いられる凍結融解熱量Mを求めることができる。 H is the amount of sensible heat transfer (W/m 2 ), IE is the amount of latent heat transfer (W/m 2 ), and G is the amount of heat transferred underground (W/m 2 ). The amount of heat transferred may also be referred to as flux. H, IE , and G in Equation 1 are as shown in Equations 2 to 4, respectively. set. Therefore, the maximum freeze-thaw heat amount M' is calculated by Equation (5). By using the obtained maximum freeze-thaw heat quantity M′ together with the storage amounts of water, snow, and ice in the water balance model described later, the freeze-thaw heat quantity M that is actually used can be obtained.

Figure 0007118211000004
Figure 0007118211000004

Figure 0007118211000005
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Figure 0007118211000006
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Figure 0007118211000007
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一方、相変化が起きていないときは、数１において凍結温度Tfを路面温度Tsに置き換え、M'＝０とする。この場合、数１の熱収支モデルは、数６となる。本システムでは、路面温度Tsを求めるために、路面に入力する正味の放射エネルギーR↓を表す式として、数７の変形式である数８を用いる。 On the other hand, when no phase change occurs, the freezing temperature T f is replaced with the road surface temperature T s in Equation 1, and M′=0. In this case, the heat balance model of Equation 1 becomes Equation 6. In this system, Equation 8, which is a modified Equation 7, is used as an equation representing the net radiant energy R ↓ input to the road surface in order to obtain the road surface temperature Ts .

Figure 0007118211000008
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Figure 0007118211000009
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Figure 0007118211000010
Figure 0007118211000010

数８は、沿道周辺にある建物・構造物による遮蔽率φと、建物・構造物による赤外放射φσTa 4と、車両による遮蔽率trと、車両による赤外放射trσTv 4とを考慮した変形式である。建物・構造物による遮蔽率φは、沿道周辺にある建物・構造物が天空を覆っている割合である。車両による遮蔽率trは、車両が路面を覆っている時間の割合である。trは、数９で表される。数９の各パラメータの意味は次の通りである。
ｄ：車両の平均全長(m)
Ｎ：毎時の交通量(台/h)
ｖ：車両の平均速度(km/h) Equation 8 is the shielding rate φ by buildings and structures around the road, the infrared radiation φσT a 4 by the buildings and structures, the shielding rate t r by the vehicle, and the infrared radiation t r σT v 4 by the vehicle. This is a modified formula that takes into account The shielding rate φ by buildings/structures is the rate at which buildings/structures along the road cover the sky. The vehicle coverage t r is the percentage of time that the vehicle covers the road surface. t r is represented by Equation (9). The meaning of each parameter in Expression 9 is as follows.
d: Average length of vehicle (m)
N: Hourly traffic volume (vehicles/h)
v: Average vehicle speed (km/h)

Figure 0007118211000011
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数６と数８を組み合わせて解くことにより、路面温度Tsを算出する。
ステップＳ３３において、最大凍結融解熱量M'と路面温度Tsを出力し、データ保存部に記憶しておく。 By combining and solving Equations 6 and 8, the road surface temperature T s is calculated.
In step S33, the maximum freeze-thaw heat amount M' and the road surface temperature Ts are output and stored in the data storage unit.

（３）固定点の路面状態の推定
路面上で相変化(融解・凍結)が生じているときに、実際に用いられる凍結融解熱量Mは、数５で算出される最大凍結融解熱量M'と、水貯留量qwater、雪貯留量qsnow、氷貯留量qiceとの関係により、数１０～数１２で表される。 (3) Estimation of road surface conditions at fixed points , the water storage amount q water , the snow storage amount q snow , and the ice storage amount q ice .

Figure 0007118211000012
Figure 0007118211000012

Figure 0007118211000013
Figure 0007118211000013

Figure 0007118211000014
Figure 0007118211000014

図４は、本システムで用いる、路面での水収支モデルの概念図である。水収支モデルは、(ａ)の水の収支、(ｂ)の雪の収支、及び(ｃ)の氷の収支の３つの相の収支から構成される。 FIG. 4 is a conceptual diagram of a road surface water balance model used in this system. The water balance model consists of three phase balances: (a) water balance, (b) snow balance, and (c) ice balance.

図４(ａ)の水の収支において、左図は、降雨、大気中の水分の凝結、雪及び氷の融解による水の供給を表し、右図は、蒸発、凍結及び排水による水の損失を表している。水の貯留量qwaterの変化率を式で表すと、数１３のようになる。IEは数３の潜熱伝達熱量である。 In the water balance in Fig. 4(a), the left figure represents water supply due to rainfall, condensation of atmospheric moisture, and melting of snow and ice, and the right figure represents water loss due to evaporation, freezing, and drainage. represents. Formula 13 is the rate of change in the amount of water stored q water . IE is the amount of latent heat transfer in Equation 3.

Figure 0007118211000015
Figure 0007118211000015

図４(ｂ)の雪の収支において、左図は、降雪による雪の供給を表し、右図は、融解による雪の損失を表している。雪の貯留量qsnowの変化率を式で表すと、数１４のようになる。 In the snow balance of FIG. 4(b), the left figure represents the supply of snow due to snowfall, and the right figure represents the loss of snow due to melting. Equation 14 is obtained by expressing the rate of change of the accumulated amount of snow q snow .

Figure 0007118211000016
Figure 0007118211000016

図４(ｃ)の氷の収支において、左図は、水の凍結による氷の供給を表し、右図は、融解による氷の損失を表している。氷の貯留量qiceの変化率を式で表すと、数１５のようになる。 In the ice balance of FIG. 4(c), the left diagram represents the supply of ice due to freezing of water, and the right diagram represents the loss of ice due to melting. Equation 15 is obtained by expressing the change rate of the ice storage amount q ice .

Figure 0007118211000017
Ａ、Ｂ、Γは、０または１のフラグをそれぞれ表し、数１６のように決定する。
Figure 0007118211000017
 A, B, and Γ represent flags of 0 or 1, respectively, and are determined as in Expression 16.

Figure 0007118211000018
Figure 0007118211000018

図５及び図６は、図２の固定点の路面状態推定処理部２における処理の流れを示すフロー図である。この処理においては、上記数１０～数１６の式を用いる。ステップＳ４１～４３では、後述するステップＳ４４の水収支モデルの式を解くために必要なパラメータを取得する。ここで取得するパラメータは、推定しようとする固定点におけるもので、かつ推定しようとする時点におけるものである。ステップＳ４１では、最大凍結融解熱量M'を取得する。最大凍結融解熱量M'は、固定点の路面温度推定処理部１にて熱収支モデルから算出できる。ステップＳ４２では、除雪による路面上の雪貯留量と氷貯留量の減少分rmおよび路面上に凍結防止剤があるか否かの情報を取得する。ステップＳ４３では、その他の必要な観測データを取得する。 5 and 6 are flow charts showing the flow of processing in the fixed-point road surface state estimation processing unit 2 of FIG. In this process, equations 10 to 16 are used. In steps S41 to S43, parameters necessary for solving the water balance model equation in step S44, which will be described later, are acquired. The parameters obtained here are those at the fixed point to be estimated and at the time to be estimated. In step S41, the maximum freeze-thaw heat amount M' is acquired. The maximum freezing and thawing heat amount M' can be calculated from the heat balance model by the road surface temperature estimation processing unit 1 at the fixed point. In step S42, the amount of decrease rm in the accumulated snow amount and the accumulated ice amount on the road surface due to snow removal and information on whether or not there is an anti-freezing agent on the road surface are acquired. In step S43, other necessary observation data are obtained.

ステップＳ４４において、上記の数１０～数１６を用いて、水・雪・氷の各貯留量qwater、qsnow、qiceと、凍結融解熱量Mとを算出する。ステップＳ４５では、算出された水・雪・氷の各貯留量qwater、qsnow、qiceと、凍結融解熱量Mとを出力し、データ保存部に記憶しておく。 In step S44, using Equations 10 to 16 above, the storage amounts of water, snow, and ice q water , q snow , and q ice , and the freeze-thaw heat quantity M are calculated. In step S45, the calculated amounts q water , q snow , and q ice of water, snow, and ice, and the amount of freeze-thaw heat M are output and stored in the data storage unit.

ステップＳ４６では、路面の残留塩分濃度SCrが零（０）よりも大きく、かつ、路面温度Tsが凍結温度Tfと異なる場合に、残留塩分モデル２ｃを用い、水貯留量について残留塩分濃度の濃縮・希釈を加味して補正した残留塩分補正水貯留量を算出する（図７で後述）。ステップＳ４７では、算出された残留塩分補正水貯留量qwcを出力し、データ保存部に記録しておく。 In step S46, when the residual salt concentration SC r of the road surface is greater than zero (0) and the road surface temperature T s is different from the freezing temperature T f , the residual salt concentration model 2c is used to determine the residual salt concentration for the water storage amount. The residual salt content correction water storage amount corrected by taking into account the concentration and dilution of the water is calculated (described later in FIG. 7). In step S47, the calculated residual salt content correction water storage amount qwc is output and recorded in the data storage unit.

ステップＳ４８では、除雪作業情報及び路面状態の観測データに基づき、修正フローにより、算出された水貯留量qwater、雪貯留量qsnow、氷貯留量qice、又は、残留塩分補正水貯留量qwcを修正する。例えば、除雪作業が行われた時であれば、水貯留量qwater又は残留塩分補正水貯留量qwcと、雪貯留量qsnowと、氷貯留量qiceとの比率を維持しつつ、水貯留量qwater又は残留塩分補正水貯留量qwcと、雪貯留量qsnowと、氷貯留量qiceとの総和を所定値以下とするように修正する。また、路面状態の観測データが得られる場合には、観測データに適合するように、水貯留量qwater、雪貯留量qsnow、氷貯留量qice、又は、残留塩分補正水貯留量qwcを修正する。路面状態の観測データとしては、例えば、路面センサー等の路面状態を識別する装置や、路面状態を写した画像から得ることができる。ステップ４９では、修正した水貯留量qwater、雪貯留量qsnow、氷貯留量qice、又は、残留塩分補正水貯留量qwcを出力し、データ保存部に記録しておく。 In step S48, the water storage amount qwater , the snow storage amount qsnow , the ice storage amount qice , or the residual salinity corrected water storage amount q calculated by the correction flow based on the snow removal work information and road surface condition observation data. fix wc . For example, when snow removal work is performed, while maintaining the ratio of the water storage amount q water or the residual salinity corrected water storage amount q wc , the snow storage amount q snow , and the ice storage amount q ice , The total sum of the storage amount q water or the residual salinity corrected water storage amount q wc , the snow storage amount q snow , and the ice storage amount q ice is corrected so as to be equal to or less than a predetermined value. In addition, when observation data of the road surface condition is obtained, the water storage amount q water , the snow storage amount q snow , the ice storage amount q ice , or the residual salinity corrected water storage amount q wc to fix. Observation data of the road surface condition can be obtained from, for example, a device for identifying the road surface condition, such as a road surface sensor, or an image of the road surface condition. In step 49, the corrected water storage amount qwater , snow storage amount qsnow , ice storage amount qice , or residual salinity corrected water storage amount qwc is output and recorded in the data storage unit.

ステップ５０では、ステップＳ４４で得られた水貯留量qwater、雪貯留量qsnow及び氷貯留量qiceと、路面温度Tsと、残留塩分の有無とに基づき、又は、ステップ４６で得られた残留塩分補正水貯留量qwcと、ステップＳ４４で得られた雪貯留量qsnow及び氷貯留量qiceと、路面温度Tsと、残留塩分の有無とに基づき、路面状態判別フローにより、具体的な路面状態を推定する。その際、ステップ４８において、水貯留量qwater、雪貯留量qsnow、氷貯留量qice、又は、残留塩分補正水貯留量qwcを修正した場合には、修正後の値を用いる。水・雪・氷の各貯留量の推定値を、そのままユーザに提供しても実際の路面状態を理解することはできない。従って、水・雪・氷の各貯留量の推定値に基づいて、路面状態判別フローにより幾つかの具体的な路面状態、例えば、「乾燥」、「湿潤」、「シャーベット」、「積雪」、「凍結」のいずれであるかを推定する。 In step 50, based on the amount of water qwater , the amount of snow qsnow and the amount of ice qice obtained in step S44, the road surface temperature Ts, and the presence or absence of residual salt content, or the Based on the residual salt content correction water storage amount qwc obtained in step S44, the snow storage amount q snow and ice storage amount q ice obtained in step S44, the road surface temperature Ts, and the presence or absence of residual salt content, the road surface condition determination flow: Estimate specific road surface conditions. At this time, if the water storage amount qwater , the snow storage amount qsnow , the ice storage amount qice , or the residual salinity corrected water storage amount qwc is corrected in step 48, the corrected value is used. Even if the estimated water, snow, and ice storage amounts are provided to the user as they are, the actual road surface conditions cannot be understood. Therefore, based on the estimated water, snow, and ice storage amounts, the road surface condition determination flow can determine several specific road surface conditions, such as "dry", "wet", "sherbet", "snow", Estimate whether it is "frozen".

例えば、路面状態判別フローでは、まず、第１判別フローにより、路面状態を「乾燥」、「シャーベット」、「積雪」、又は、「湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか」の４つに判別し(図１１で後述)、次に、第１判別フローで「湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか」に判別した場合に、第２判別フローにより、路面状態が「湿潤」、「シャーベット」、又は、「凍結」のいずれであるかを判別する(図１２で後述)。ステップＳ５１において、推定された路面状態を出力し、データ保存部に記憶しておく。 For example, in the road surface condition determination flow, the first determination flow first determines the road surface condition into four types of "dry", "sherbet", "snow", or "wet, sherbet or frozen" ( later in FIG. 11), next, when the first discrimination flow discriminates "either wet, sherbet or frozen", the second discrimination flow determines whether the road surface condition is "wet", "sherbet" or " It is determined whether it is "frozen" (described later in FIG. 12). In step S51, the estimated road surface condition is output and stored in the data storage unit.

図７は、図６のステップＳ４６における残留塩分モデル２ｃを用いた処理の流れを示すフロー図である。凍結防止剤の散布により路面上に残留塩分がある場合には、残留塩分濃度に応じて凝固点（凍結温度）が下がる。図８に塩化ナトリウムの凝固点曲線を示すと共に、数１７に塩化ナトリウムの凝固点曲線の近似式を示す。数１７において、SCは塩分濃度、Tは温度である。路面温度Tsが凍結温度Tfよりも低いと、路面上の水分のうち一部が凍結し、塩分は液体として残った水分に含まれるので塩分濃度が高くなり、凍結温度Tfが低下して路面温度Tsに一致するまで濃縮される。逆に、路面温度Tsが凍結温度Tfよりも高いと、路面上の氷のうち一部が融解し、水分に含まれていた塩分濃度が低くなり、凍結温度Tfが上昇して路面温度Tsに一致するまで希釈される。なお、塩化ナトリウムの飽和水溶液（以下、塩水という）の凝固点（約－２１℃、濃度約２３．３％）よりも低い温度においては、塩水として凍結するために残留塩分濃度の濃縮や希釈は起こらないので、ステップＳ４６における残留塩分モデル２ｃを用いた処理は、塩水の凝固点よりも路面温度Tsが高い場合に適用する。 FIG. 7 is a flow chart showing the flow of processing using the residual salt content model 2c in step S46 of FIG. If there is residual salt on the road surface due to the spraying of the anti-freezing agent, the freezing point (freezing temperature) will drop according to the concentration of residual salt. FIG. 8 shows the freezing point curve of sodium chloride, and Equation 17 shows an approximation of the freezing point curve of sodium chloride. In Equation 17, SC is the salinity concentration and T is the temperature. When the road surface temperature T s is lower than the freezing temperature T f , part of the water on the road surface freezes, and the salt content is contained in the remaining liquid water, which increases the salt concentration and lowers the freezing temperature T f . is concentrated until it matches the road surface temperature Ts . Conversely, when the road surface temperature T s is higher than the freezing temperature T f , part of the ice on the road surface melts, the salt concentration contained in the water decreases, the freezing temperature T f rises, and the road surface Diluted until it matches the temperature T s . At a temperature lower than the freezing point (approximately −21° C., concentration approximately 23.3%) of a saturated aqueous solution of sodium chloride (hereinafter referred to as “salt water”), concentration or dilution of the residual salt concentration does not occur because the salt water freezes. Therefore, the process using the residual salt content model 2c in step S46 is applied when the road surface temperature Ts is higher than the freezing point of salt water.

Figure 0007118211000019
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ステップＳ６１では、路面の残留塩分濃度が零よりも大きく、かつ、路面温度Tsが凍結温度Tfと異なり、かつ、路面温度Tsが塩水の凝固点よりも高いかを判別する。条件に該当しない場合、すなわち、路面に残留塩分がない場合、又は、路面温度Tsと凍結温度Tfとが一致している場合、又は、路面温度Tsが塩水の凝固点以下の場合には、以下の処理を行わず、ステップＳ４８に進む。また、条件に該当する場合には、ステップＳ６２の処理を行う。 In step S61, it is determined whether the road surface residual salt concentration is greater than zero, the road surface temperature Ts is different from the freezing temperature Tf , and the road surface temperature Ts is higher than the freezing point of salt water. If the condition does not apply, that is, if there is no residual salt on the road surface, or if the road surface temperature T s and the freezing temperature T f match, or if the road surface temperature T s is below the freezing point of salt water , the process proceeds to step S48 without performing the following processing. If the conditions are met, the process of step S62 is performed.

ステップＳ６２において、数１７の塩化ナトリウムの凝固点曲線の近似式から求めた路面温度Tsに対応する凝固点塩分濃度SCfと、ステップＳ４４で得られた水貯留量qwaterと、残留塩分濃度SCrとに基づき、数１８から、水貯留量qwaterについて残留塩分濃度の濃縮・希釈を加味して補正した残留塩分補正水貯留量qwcを算出する。凝固点塩分濃度SCfは数１７のTに路面温度Tsを入れることにより求められる。 In step S62, the freezing point salinity concentration SC f corresponding to the road surface temperature T s obtained from the approximate expression of the freezing point curve of sodium chloride in Equation 17, the water storage amount q water obtained in step S44, and the residual salinity concentration SC r Based on Equation 18, a residual salinity corrected water storage amount qwc is calculated by correcting the water storage amount q water by considering the concentration and dilution of the residual salinity concentration. The freezing point salinity concentration SC f is obtained by substituting the road surface temperature T s into T in Equation 17.

Figure 0007118211000020
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なお、ステップＳ６２において、残留塩分濃度SCrには、算出時における残留塩分濃度SCrの観測データが得られる場合には観測データを用いる。算出時の観測データが得られず、かつ、最も新しい観測データよりも後に凍結防止剤を散布していない場合には、例えば、数１９に示した残留塩分濃度SCrの経過時間による変化式に基づき、観測データを初期塩分濃度SC0とし、観測データとその観測時刻から算出時までの経過時間tとにより算出した推定値を用いる。算出時の観測データが得られず、かつ、最も新しい観測データよりも後に凍結防止剤を散布した場合には、例えば、数２０に示した凍結防止剤の散布時における路面温度Tsと初期塩分濃度SC0との関係を示す散布時塩分濃度推定式に基づき、散布時の路面温度Tsから散布時の初期塩分濃度SC0を算出し、かつ、例えば、数１９に示した残留塩分濃度SCrの経過時間による変化式に基づき、散布時の初期塩分濃度SC0と散布時刻から算出時までの経過時間tとにより算出した推定値を用いる。 Note that in step S62, observation data is used for the residual salt concentration SC r when observation data of the residual salt concentration SC r at the time of calculation can be obtained. If the observation data at the time of calculation is not obtained and the antifreeze agent is not sprayed after the latest observation data, for example, the change formula of the residual salt concentration SC r according to the elapsed time shown in Equation 19 Based on this, the observation data is assumed to be the initial salinity concentration SC 0 , and an estimated value calculated from the observation data and the elapsed time t from the observation time to the calculation time is used. If the observation data at the time of calculation cannot be obtained and the antifreezing agent is sprayed after the latest observation data, for example, the road surface temperature T s and the initial salinity at the time of spraying the antifreezing agent shown in Equation 20 Based on the salinity concentration estimation formula during spraying showing the relationship with the concentration SC 0 , the initial salinity concentration SC 0 at the time of spraying is calculated from the road surface temperature T s at the time of spraying, and, for example, the residual salt concentration SC shown in Equation 19 An estimated value calculated from the initial salinity concentration SC 0 at the time of spraying and the elapsed time t from the time of spraying to the time of calculation is used based on the equation of change of r with elapsed time.

Figure 0007118211000021
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Figure 0007118211000022
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なお、数１９に示した残留塩分濃度SCrの経過時間による変化式、及び、数２０に示した散布時塩分濃度推定式は観測値によって得られた経験式であり、一例である。図９に、初期塩分濃度SC0に対する残留塩分濃度SCrの比率と経過時間との関係を示す。図１０に、凍結防止剤を散布した時の路面温度Tsと初期塩分濃度SC0との関係を示す。 Note that the equation of change in residual salinity SC r with elapsed time shown in Equation 19 and the equation for estimating salinity concentration during spraying shown in Equation 20 are empirical equations obtained from observed values and are examples. FIG. 9 shows the relationship between the ratio of the residual salinity concentration SC r to the initial salinity concentration SC 0 and the elapsed time. FIG. 10 shows the relationship between the road surface temperature T s and the initial salinity concentration SC 0 when the antifreezing agent was sprayed.

図１１及び図１２は、図６のステップＳ５０の路面状態判別フローの具体例を示したフロー図である。図１１は第１判別フロー、図２は第２判別フローである。路面状態判別フローは、水貯留量qwater又は残留塩分補正水貯留量qwcと、雪貯留量qsnowと、氷貯留量qiceとの総和、総和に対する水貯留量qwater又は残留塩分補正水貯留量qwcの割合、雪貯留量qsnow、路面温度Ts、及び、残留塩分の有無を判断することにより行われる。路面状態判別フローでは、例えば、まず、第１判別フローを行い、次に、第１判別フローで複数の状態のいずれかであると判別された場合に、第２判別フローを行う。 11 and 12 are flow diagrams showing a specific example of the road surface condition determination flow in step S50 of FIG. FIG. 11 is the first determination flow, and FIG. 2 is the second determination flow. The road surface condition determination flow is the sum of the water storage amount q water or the residual salt content correction water storage amount q wc , the snow storage amount q snow , and the ice storage amount q ice , and the water storage amount q water or the residual salinity correction water for the sum. This is done by judging the ratio of the storage amount qwc , the snow storage amount qsnow , the road surface temperature Ts , and the presence or absence of residual salt content. In the road surface state determination flow, for example, first, the first determination flow is performed, and then, when any of the plurality of states is determined in the first determination flow, the second determination flow is performed.

まず、第１判別フローにおいて、ステップＳ７１で、水貯留量qwater又は残留塩分補正水貯留量qwcと、雪貯留量qsnowと、氷貯留量qiceとの総和（以下、単に総和と言う）が零（０）であるか否かを判断する。総和が零（０）の場合は、水、雪、及び、氷が無い場合であり、「乾燥」であると判断する。総和が零（０）でない場合は、ステップＳ７２へ進む。 First, in the first determination flow, in step S71, the sum of the water storage amount q water or the residual salinity corrected water storage amount q wc , the snow storage amount q snow , and the ice storage amount q ice (hereinafter simply referred to as the sum ) is zero (0). If the sum is zero (0), there is no water, snow, or ice, and it is determined to be "dry". If the sum is not zero (0), go to step S72.

ステップＳ７２では、総和に対する水貯留量qwater又は残留塩分補正水貯留量qwcの割合（以下、水の割合と言う）が１であるか否かを判断する。水の割合が１の場合は、路面温度Tsや残留塩分の有無により「湿潤」、「シャーベット」、又は、「凍結」のいずれかである可能性があるので、「湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか」であると判断し、第２判別フローのステップＳ８１へ進む。水の割合が１でない場合は、ステップＳ７３へ進む。 In step S72, it is determined whether or not the ratio of the water storage amount qwater or the residual salt content correction water storage amount qwc to the sum (hereinafter referred to as the water ratio) is 1 or not. If the water ratio is 1, it may be "wet", "sherbet", or "frozen" depending on the road surface temperature Ts and the presence or absence of residual salt content. either", and proceeds to step S81 of the second determination flow. If the ratio of water is not 1, the process proceeds to step S73.

ステップＳ７３では、総和が第１基準総和値以下であるか否かを判断する。第１基準総和値は積雪の可能性が高いか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて１ｍｍ～２ｍｍの範囲で適宜設定する。積雪の場合は総和が第１総和基準値よりも大きい可能性があるが、積雪でない場合は総和が第１基準総和値よりも小さい可能性があるからである。総和が第１基準総和値以下である場合には、積雪の可能性が小さいと判断し、ステップＳ７４へ進み、総和が第１基準総和値よりも大きい場合には、積雪の可能性が高いと判断し、ステップＳ７５へ進む。 In step S73, it is determined whether or not the total sum is equal to or less than the first reference total sum value. The first reference total sum value is a value for determining whether or not there is a high possibility of snow cover, and is appropriately set within a range of 1 mm to 2 mm, for example, depending on the road surface. This is because the total may be larger than the first total reference value in the case of snow cover, but the total may be smaller than the first reference total total value in the case of no snow cover. If the sum is less than or equal to the first reference total sum value, it is determined that the possibility of snow accumulation is low, and the process proceeds to step S74. It judges, and it progresses to step S75.

ステップＳ７４では、総和が第２基準総和値以下であるか否かを判断する。第２基準総和値は第１基準総和値よりも小さい値で、総和が零ではないが乾燥と言える状態であるか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲で適宜設定する。総和が第２基準総和値以下である時には、路面上の水・雪・氷の量が非常に少ないので、「乾燥」であると判断する。総和が第２基準総和値よりも大きい時には、路面温度Tsや残留塩分の有無により「湿潤」、「シャーベット」、又は、「凍結」のいずれかの可能性があるので、「湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか」であると判断し、第２判別フローのステップＳ８１へ進む。 In step S74, it is determined whether or not the total sum is equal to or less than the second reference total sum value. The second reference total sum value is a value smaller than the first reference total sum value, and is a value for judging whether or not the total sum is not zero but can be said to be dry. Set appropriately within the range of 0.5 mm. When the sum is equal to or less than the second reference sum total value, the amount of water/snow/ice on the road surface is very small, so it is determined that the road surface is "dry". When the total sum is greater than the second reference total sum value, there is a possibility of "wet", "sherbet", or "freezing" depending on the presence or absence of the road surface temperature Ts and residual salt content, so "wet, sherbet or Either freeze", and the process proceeds to step S81 of the second determination flow.

ステップＳ７５では、路面温度Tsが第１基準路面温度以下であるか否かを判断する。第１基準路面温度は路面に雪が積もる可能性があるか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて－０．５℃～０．５℃の範囲で適宜設定する。路面温度Tsが第１基準路面温度よりも高い時には、路面に雪が積もる可能性は低く、路面温度Tsや残留塩分の有無により「湿潤」、「シャーベット」、又は、「凍結」のいずれかの可能性があるので、「湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか」であると判断し、第２判別フローのステップＳ８１へ進む。路面温度Tsが第１基準路面温度以下である時には、路面に雪が積もる可能性があると判断し、ステップＳ７６へ進む。 In step S75, it is determined whether or not the road surface temperature Ts is equal to or lower than the first reference road surface temperature. The first reference road surface temperature is a value for determining whether or not there is a possibility that snow will accumulate on the road surface. When the road surface temperature T s is higher than the first reference road surface temperature, the road surface is less likely to be covered with snow, and depending on the road surface temperature T s and the presence or absence of residual salt content, it is either "wet", "sherbet", or "frozen". Therefore, it is determined that it is "either wet, sherbet or frozen", and the process proceeds to step S81 of the second determination flow. When the road surface temperature Ts is equal to or lower than the first reference road surface temperature, it is determined that there is a possibility that snow will accumulate on the road surface, and the process proceeds to step S76.

ステップＳ７６では、雪貯留量qsnowが第１基準雪貯留量以下であるか否かを判断する。第１基準雪貯留量は積雪の可能性が高いか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて２ｍｍ～４ｍｍの範囲内で適宜設定する。雪貯留量qsnowが第１基準雪貯留量以下であれば、総和が多いものの積雪の可能性は低いので、「シャーベット」であると判断する。 In step S76, it is determined whether or not the accumulated snow amount q snow is equal to or less than the first reference accumulated snow amount. The first reference snow accumulation amount is a value for determining whether or not there is a high possibility of snow accumulation, and is appropriately set within a range of 2 mm to 4 mm, for example, depending on the road surface. If the accumulated snow amount q snow is less than or equal to the first reference accumulated snow amount, the total sum is large, but the possibility of snow accumulation is low.

雪貯留量qsnowが第１基準雪貯留量よりも大きければ、ステップＳ７７において、路面温度Tsが第２基準路面温度以下であるか否かを判断する。第２基準路面温度は第１基準路面温度路面よりも低い値で、シャーベットになる可能性が高いか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて－２℃～０℃の範囲で、第１基準路面温度路面より低い値を適宜設定する。路面温度Tsが第２基準路面温度以下であれば、シャーベットになる可能性が低いので「積雪」であると判断し、路面温度Tsが第２基準路面温度よりも高ければ、シャーベットになる可能性が高いので「シャーベット」であると判断する。 If the accumulated snow amount q snow is greater than the first reference accumulated snow amount, it is determined in step S77 whether or not the road surface temperature Ts is equal to or lower than the second reference road surface temperature. The second reference road surface temperature is a value lower than the first reference road surface temperature road surface, and is a value for determining whether or not sherbet is likely to occur. , a value lower than the first reference road surface temperature. If the road surface temperature T s is equal to or less than the second reference road surface temperature, it is unlikely that the road surface will become sherbet, so it is determined to be "snow". Since the possibility is high, it is judged to be "sherbet".

次に、第１判別フローにより「湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか」に分類された場合には、第２判別フローのステップＳ８１で、残留塩分があるか否かを判断する。残留塩分濃度によって、凍結温度が異なるからである。具体的には、例えば、凍結温度Tfが所定の温度（例えば、－０．１５℃）以下であるか否かにより、残留塩分濃度の有無を判断する。残留塩分がある場合は、ステップＳ８２へ進み、残留塩分がない場合にはステップＳ８４へ進む。 Next, if the food is classified as "wet, sherbet or frozen" by the first determination flow, it is determined whether or not there is residual salt content in step S81 of the second determination flow. This is because the freezing temperature differs depending on the residual salt concentration. Specifically, for example, whether or not the freezing temperature T f is equal to or lower than a predetermined temperature (eg, −0.15° C.) determines the presence or absence of residual salt concentration. When there is residual salt content, the process proceeds to step S82, and when there is no residual salt content, the process proceeds to step S84.

ステップＳ８２では、水の割合が第１基準割合以下であるか否かを判断する。第１基準割合は湿潤の可能性が高いか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて０．４～０．６の範囲で適宜設定する。なお、ステップＳ８２における水の割合というのは、総和に対する残留塩分補正水貯留量qwcである。水の割合が第１基準割合以下である時には、湿潤の可能性は低く、氷や雪の割合が多い可能性が高いので、「凍結」又は「シャーベット」と判断し、ステップＳ８３に進む。水の割合が第１基準割合よりも大きい時には、「凍結」や「シャーベット」の可能性が低いので、「湿潤」であると判断する。 In step S82, it is determined whether or not the water ratio is equal to or less than the first reference ratio. The first reference rate is a value for judging whether the possibility of wetness is high, and is appropriately set in the range of 0.4 to 0.6, for example, depending on the road surface. The ratio of water in step S82 is the residual salinity correction water storage amount q wc with respect to the sum. When the proportion of water is equal to or less than the first reference proportion, the possibility of wetness is low and the proportion of ice or snow is high. When the proportion of water is greater than the first reference proportion, the possibility of "freezing" or "sherbet" is low, so it is determined to be "wet".

ステップＳ８３では、水の割合が第２基準割合以下であるか否かを判断する。第２基準割合は凍結の可能性が高いか否かを判断する値であり、例えば、路面に応じて０～０．２の範囲で適宜設定する。なお、ステップＳ８３における水の割合というのは、総和に対する残留塩分補正水貯留量qwcである。水の割合が第２基準割合以下であれば、氷や雪の割合が高いので、「凍結」であると判断する。水の割合が第２基準割合よりも大きければ、氷や雪に水が混じる可能性が高いので、「シャーベット」であると判断する。 In step S83, it is determined whether or not the proportion of water is equal to or less than the second reference proportion. The second reference ratio is a value for determining whether or not the possibility of freezing is high, and is appropriately set within a range of 0 to 0.2, for example, depending on the road surface. The ratio of water in step S83 is the residual salinity correction water storage amount q wc with respect to the sum. If the proportion of water is equal to or less than the second reference proportion, the proportion of ice or snow is high, so it is determined to be "frozen". If the proportion of water is greater than the second reference proportion, there is a high possibility that water will be mixed with ice or snow, so it is determined to be "sherbet".

すなわち、ステップＳ８１で残留塩分があると判断した場合には、ステップＳ８２，Ｓ８３において、総和に対する残留塩分補正水貯留量qwcの割合に応じて、「凍結」、「シャーベット」、又は、「湿潤」のいずれであるかを推定する。 That is, when it is determined in step S81 that there is residual salt content, in steps S82 and S83, depending on the ratio of the residual salt content correction water storage amount q wc to the total sum, "frozen", "sherbet" or "wet" ” is estimated.

また、ステップＳ８４では、路面温度Tsが０℃以下であるか否かを判断する。残留塩分が無い場合には、０℃で凍結するからである。路面温度Tsが０℃以下である時は、「凍結」であると判断し、路面温度Tsが０℃よりも高い時には、「湿潤」であると判断する。すなわち、ステップＳ８１で残留塩分が無いと判断した場合には、ステップＳ８４において、路面温度Tsに応じて「凍結」又は「湿潤」のいずれであるかを推定する。 Further, in step S84, it is determined whether or not the road surface temperature Ts is 0 ° C. or less. This is because it freezes at 0° C. when there is no residual salt content. When the road surface temperature Ts is 0 °C or less, it is determined to be "frozen", and when the road surface temperature Ts is higher than 0 °C, it is determined to be "wet". That is, when it is determined in step S81 that there is no residual salt content, in step S84, it is estimated whether the road surface is "frozen" or "wet" according to the road surface temperature Ts .

（４）路面の滑り抵抗値の推定
図１３は、図２の固定点の路面の滑り抵抗値推定処理部３における処理の流れを示すフロー図である。路面状態の推定と滑り抵抗値の推定とをそれぞれ独立した手法で行うと、路面状態と滑り抵抗の整合性が取れない場合があるが、推定した路面状態に応じて、路面の滑り抵抗値を推定すれば、整合性を図ることができる。なお、本発明における滑り抵抗値は、Halliday Technologies Inc.が開発したReal Time Traction Tool（連続路面すべり抵抗値測定装置）により算出される滑り抵抗値を意味しており、HFN(Halliday Friction Number)と呼ばれる。この滑り抵抗値HFNと滑り摩擦係数μとの関係は、例えば、μ＝０．００９３HFN－０．１４２２で表される。 (4) Estimation of Slip Resistance Value of Road Surface FIG. 13 is a flowchart showing the flow of processing in the fixed-point road slip resistance value estimation processing unit 3 of FIG. If the estimation of the road surface condition and the slip resistance value are performed independently, the road surface condition and the slip resistance may not be consistent. Consistency can be achieved by estimating. The slip resistance value in the present invention means the slip resistance value calculated by the Real Time Traction Tool (continuous road slip resistance value measuring device) developed by Halliday Technologies Inc. HFN (Halliday Friction Number) be called. The relationship between the sliding resistance value HFN and the sliding friction coefficient μ is expressed by μ=0.0093HFN−0.1422, for example.

まず、ステップＳ９１において、固定点の路面状態推定処理部２で推定された路面状態を取得する。ステップＳ９２では、路面状態が「乾燥」又は「湿潤」であるか否かを判断する。路面状態が「乾燥」又は「湿潤」である場合には、ステップＳ９３において、路面状態に応じた一定値（例えば８０）を滑り抵抗値として出力し、データ保存部に記録しておく。路面状態が「乾燥」又は「湿潤」の場合には、滑り抵抗値は８０程度になる場合が多く、また、車の走行への影響が少ないため一定値とした方が簡便に処理することができるからである。 First, in step S91, the road surface condition estimated by the fixed point road surface condition estimation processing unit 2 is acquired. In step S92, it is determined whether the road surface condition is "dry" or "wet". If the road surface condition is "dry" or "wet", in step S93, a constant value (for example, 80) corresponding to the road surface condition is output as the slip resistance value and recorded in the data storage unit. When the road surface is "dry" or "wet", the slip resistance value is often about 80, and since it has little effect on the running of the car, it is easier to handle with a constant value. Because we can.

路面状態が「シャーベット」、「積雪」、又は、「凍結」である場合には、路面の滑り抵抗値を路面状態に応じた推定式により推定する。例えば、「シャーベット」の場合には、総和に対する氷貯留量qiceの割合（以下、氷の割合Riと言う）に応じて推定する。具体的には、例えば、数２１に示した氷の割合Riと滑り抵抗値HFNとの関係を表す推定式を用いる。「積雪」又は「凍結」の場合には、氷貯留量qiceに応じて推定する。具体的には、例えば、数２２に示した氷貯留量qiceと滑り抵抗値HFNとの関係を表す推定式を用いる。なお、数２１、２２に示した推定式は実験により得られた実験式である。 If the road surface condition is "sherbet", "snow", or "frozen", the slip resistance value of the road surface is estimated by an estimation formula corresponding to the road surface condition. For example, in the case of "sherbet", it is estimated according to the ratio of the ice storage amount q ice to the total sum (hereinafter referred to as the ice ratio Ri). Specifically, for example, an estimation formula representing the relationship between the ice ratio Ri and the slip resistance value HFN shown in Equation 21 is used. In the case of "snow cover" or "freezing", it is estimated according to the amount of ice storage q ice . Specifically, for example, an estimation formula expressing the relationship between the ice storage amount q ice and the slip resistance value HFN shown in Equation 22 is used. Note that the estimation formulas shown in Equations 21 and 22 are empirical formulas obtained through experiments.

Figure 0007118211000023
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Figure 0007118211000024
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（５）予測システムとしての利用
図１４は、上述した冬期路面状態推定システム１０を、固定点の路面状態の予測システムとして用いた場合の概略フローを示している。時刻ｔの予測を行う場合は、上述の固定点の路面温度推測処理において、観測データとして時刻ｔの予測データを入力し（符号１ａ）、熱収支モデルの式を解く（符号１ｂ）。この結果、時刻ｔの最大凍結融解熱量の予測値が得られる（符号１ｃ）。この最大凍結融解熱量の予測値を用いて、上述の固定点の路面状態推測処理を実行する。水収支モデルの式を解くことにより（符号２ａ）、時刻ｔにおける水・雪・氷の貯留量の予測値が得られる（符号２ｂ）。 (5) Use as Prediction System FIG. 14 shows a schematic flow when the above-described winter road surface condition estimation system 10 is used as a fixed-point road surface condition prediction system. When predicting time t, prediction data at time t is input as observation data in the road surface temperature estimation process at the fixed point (reference 1a), and the equation of the heat balance model is solved (reference 1b). As a result, the predicted value of the maximum freeze-thaw heat amount at time t is obtained (reference numeral 1c). Using this predicted value of the maximum freeze-thaw heat amount, the above-described fixed point road surface state estimation processing is executed. By solving the formula of the water balance model (reference 2a), the predicted values of the storage amounts of water, snow, and ice at time t are obtained (reference 2b).

また、時刻ｔにおける路面の残留塩分濃度SCrが零よりも大きく、かつ、路面温度Tsが凍結温度Tfと異なる場合には、残留塩分モデル２ｃにより残留塩分補正水貯留量の予測値を算出する（符号２ｃ）。更に、除雪作業の予定がある場合には、除雪作業情報に基づき、修正フローにより水貯留量、雪貯留量、氷貯留量、又は、残留塩分補正水貯留量を修正する（符号２ｆ）。得られた水貯留量又は残留塩分補正水貯留量と、雪貯留量と、氷貯留量との予測値を用いて、路面状態判別フローを適用し(符号２ｄ)、時刻ｔにおける固定点の路面状態の予測値を得ることができる（符号２ｅ）。 Further, when the residual salt concentration SCr of the road surface at time t is greater than zero and the road surface temperature Ts is different from the freezing temperature Tf , the residual salt content model 2c calculates the predicted value of the residual salt content correction water storage amount. Calculate (2c). Furthermore, if there is a schedule for snow removal work, the water storage amount, snow storage amount, ice storage amount, or residual salt content correction water storage amount is corrected according to the snow removal work information (reference numeral 2f). Using the predicted values of the water storage amount or the residual salinity corrected water storage amount, the snow storage amount, and the ice storage amount obtained, the road surface condition determination flow is applied (reference 2d), and the road surface at the fixed point at time t An estimate of the state can be obtained (2e).

このように本実施の形態によれば、路面の残留塩分濃度SCrが零（０）よりも大きく、かつ、路面温度Tsが凍結温度Tfと異なる場合に、塩化ナトリウムの凝固点曲線の近似式から求められる路面温度Tsに対応する凝固点塩分濃度SCfと、水貯留量qwaterと、残留塩分濃度SCrとに基づき、水貯留量qwaterについて残留塩分濃度SCrの濃縮・希釈を加味して補正した残留塩分補正水貯留量qwcを算出するようにしたので、残留塩分補正水貯留量qwcを用いて路面状態を推定することができる。よって、残留塩分濃度SCrの濃縮や希釈を加味することができ、実際の路面状態の推定精度を高めることができる。 Thus, according to the present embodiment, when the residual salt concentration SC r of the road surface is greater than zero (0) and the road surface temperature T s is different from the freezing temperature T f , the approximation of the freezing point curve of sodium chloride Based on the freezing point salinity concentration SC f corresponding to the road surface temperature T s obtained from the formula, the water storage amount q water , and the residual salinity concentration SC r , the concentration/dilution of the residual salinity concentration SC r for the water storage amount q water is performed. Since the residual salt content-corrected water storage amount q wc corrected with consideration is calculated, the road surface condition can be estimated using the residual salt content-corrected water storage amount q wc . Therefore, the concentration and dilution of the residual salt concentration SC r can be taken into consideration, and the accuracy of estimating the actual road surface condition can be improved.

また、第１の判別手段と第２の判別手段とにより路面状態を推定するようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 Further, by estimating the road surface condition by the first determination means and the second determination means, the road surface condition can be estimated with higher accuracy.

更に、第４の手段において、残留塩分濃度SCrに、算出時における残留塩分濃度SCrの観測データが得られる場合には観測データを用い、得られない場合には、最も新しい観測データ又は凍結防止剤の散布時刻に基づいて算出した推定値を用いるようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 Furthermore, in the fourth means, when the observation data of the residual salinity concentration SC r at the time of calculation is obtained, the observation data is used for the residual salinity concentration SC r , and if not obtained, the latest observation data or the frozen By using the estimated value calculated based on the spraying time of the inhibitor, the road surface condition can be estimated with higher accuracy.

加えて、第５の手段において、除雪作業情報及び路面状態の観測データに基づき、水貯留量qwater、雪貯留量qsnow、氷貯留量qice、又は、残留塩分補正水貯留量qwcを修正するようにすれば、より高い精度で路面状態を推定することができる。 In addition, in the fifth means, the water storage amount qwater , the snow storage amount qsnow , the ice storage amount qice , or the residual salinity corrected water storage amount qwc is calculated based on the snow removal work information and road surface condition observation data. If corrected, the road surface condition can be estimated with higher accuracy.

更にまた、推定した路面状態に応じて路面の滑り抵抗値HFNを推定するようにすれば、路面状態と滑り抵抗値HFNとの整合性を図ることができる。 Furthermore, by estimating the slip resistance value HFN of the road surface according to the estimated road surface condition, consistency between the road surface condition and the slip resistance value HFN can be achieved.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified. For example, in the above embodiments, each component was specifically described, but not all components may be included, or other components may be included.

１…固定点の路面温度推定処理部（第１の手段）、２…固定点の路面状態推定処理部（第２の手段、第３の手段、第４の手段、第５の手段、第６の手段）、３…路面の滑り抵抗値推定処理部（第７の手段）、１０…冬期路面状態推定システム、１１…外部データ取得部、１２…路面状態推定部、１３…ウェブページ作成部、１４…データ保存部、１５…観測データ計測手段、１６…除雪作業情報取得手段、１７…路面状態表示端末、１８…ネットワーク 1 . means), 3... road slip resistance value estimation processing unit (seventh means), 10... winter road surface state estimation system, 11... external data acquisition unit, 12... road surface state estimation unit, 13... web page creation unit, 14 Data storage unit 15 Observation data measurement means 16 Snow removal work information acquisition means 17 Road condition display terminal 18 Network

Claims (7)

路面の固定点における観測データと、路面の熱収支モデル及び水収支モデルとを用いて、前記固定点における水貯留量(qwater)、雪貯留量(qsnow)及び氷貯留量(qice)を推定し、前記水貯留量、前記雪貯留量及び前記氷貯留量に基づいて前記固定点における路面状態を推定する冬期路面状態推定システムであって、
（ａ）前記熱収支モデルの式が、路面に出入りする熱量を示す項として、路面からの赤外放射量(σTs 4)と、顕熱伝達熱量(H)と、潜熱伝達熱量(IE)と、地中伝導熱量(G)と、水の凍結または雪もしくは氷の融解に利用可能な最大凍結融解熱量(M')とを含んでおり、前記赤外放射量、顕熱伝達熱量、潜熱伝達熱量及び地中伝導熱量の項に含まれる路面温度(Ts)を凍結温度(Tf)に設定するとともに前記熱収支モデルの式に含まれるパラメータに対して前記観測データを入力して前記熱収支モデルの式を解くことにより、前記最大凍結融解熱量(M')を算出する第１の手段と、
（ｂ）前記最大凍結融解熱量(M')と、前記水貯留量、前記雪貯留量及び前記氷貯留量との関係に基づいて、実際に使用される凍結融解熱量(M)を算出する第２の手段と、
（ｃ）前記水収支モデルの式が、前記水貯留量の変化率を示す水収支の式と、前記雪貯留量の変化率を示す雪収支の式と、前記氷貯留量の変化率を示す氷収支の式とからなり、かつ、各変化率の式は前記凍結融解熱量(M)を変数として含んでおり、前記第２の手段とともに用いることにより、前記水貯留量、前記雪貯留量及び前記氷貯留量をそれぞれ算出する第３の手段と、
（ｄ）路面の残留塩分濃度が零よりも大きく、かつ、路面温度(Ts)が凍結温度(Tf)と異なる場合に、塩化ナトリウムの凝固点曲線の近似式から求められる前記路面温度(Ts)に対応する凝固点塩分濃度と、前記第３の手段で求めた前記水貯留量と、前記残留塩分濃度とに基づき、前記水貯留量について残留塩分濃度の濃縮・希釈を加味して補正した残留塩分補正水貯留量を算出する第４の手段と、
（ｅ）前記水貯留量又は前記残留塩分補正水貯留量と、前記雪貯留量と、前記氷貯留量と、前記路面温度(Ts)と、前記残留塩分の有無とに基づき、前記固定点の路面状態が、予め分類された複数の路面状態のうちの１つであることを推定する第５の手段と、
を備えたことを特徴とする冬期路面状態推定システム。 Water storage amount (q water ), snow storage amount (q snow ), and ice storage amount (q ice ) at the fixed point using the observation data at the fixed point of the road surface and the heat balance model and the water balance model of the road surface. and estimates the road surface condition at the fixed point based on the water storage amount, the snow storage amount, and the ice storage amount,
(a) The formula of the heat balance model uses the amount of infrared radiation from the road surface (σT s 4 ), the amount of sensible heat transfer (H), and the amount of latent heat transfer (IE) as terms that indicate the amount of heat entering and exiting the road surface. , the amount of heat conducted underground (G), and the maximum amount of freeze-thaw heat available for freezing water or melting snow or ice (M'), and the infrared radiation amount, sensible heat transfer heat amount, latent heat The road surface temperature (T s ) included in the terms of the amount of heat transfer and the amount of heat conducted underground is set to the freezing temperature (T f ), and the observation data is input for the parameters included in the heat balance model equation, and the a first means for calculating the maximum freeze-thaw heat quantity (M′) by solving a heat balance model equation;
(b) calculating the actually used freeze-thaw heat quantity (M) based on the relationship between the maximum freeze-thaw heat quantity (M′) and the water storage amount, the snow storage amount, and the ice storage amount; 2 means;
(c) the formula of the water balance model includes a water balance formula indicating the rate of change of the water storage amount, a snow balance formula indicating the rate of change of the snow storage amount, and a rate of change of the ice storage amount; and the ice balance equation, and each change rate equation includes the freeze-thaw heat quantity (M) as a variable, and by using it with the second means, the water storage amount, the snow storage amount, and the snow storage amount a third means for calculating each of the ice storage amounts;
(d) When the residual salt concentration of the road surface is greater than zero and the road surface temperature (T s ) is different from the freezing temperature (T f ), the road surface temperature (T Based on the freezing point salinity concentration corresponding to s ), the water storage volume obtained by the third means, and the residual salinity concentration, the water storage volume was corrected by taking into account the concentration and dilution of the residual salinity concentration. a fourth means for calculating the residual salinity corrected water storage volume;
(e) Based on the water storage amount or the residual salinity correction water storage amount, the snow storage amount, the ice storage amount, the road surface temperature (T s ), and the presence or absence of the residual salinity, the fixed point a fifth means for estimating that the road surface condition of is one of a plurality of pre-classified road surface conditions;
A winter road surface state estimation system characterized by comprising: 前記第１の手段において、路面の残留塩分濃度が零よりも大きい場合には、前記凍結温度(Tf)が残留塩分濃度に応じて低下することを加味して前記最大凍結融解熱量(M')を算出することを特徴とする請求項１記載の冬期路面状態推定システム。 In the first means, when the residual salt concentration of the road surface is greater than zero, the maximum freeze- thaw heat amount (M' ) is calculated. 前記第５の手段は、
前記水貯留量又は前記残留塩分補正水貯留量と、前記雪貯留量と、前記氷貯留量との総和が零である場合には乾燥、前記総和が零でなく、前記総和に対する前記水貯留量又は前記残留塩分補正水貯留量の割合が１である場合には湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか、前記割合が１でない場合には、前記総和が第１基準総和値以下かつ第２基準総和値以下である時には乾燥、前記総和が第１基準総和値以下かつ第２基準総和値よりも大きい時には湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか、前記総和が第１基準総和値よりも大きくかつ前記路面温度(Ts)が第１基準路面温度よりも大きい時には湿潤、シャーベット又は凍結のいずれか、前記総和が第１基準総和値よりも大きくかつ前記路面温度(Ts)が第１基準路面温度以下である時には、前記雪貯留量が第１基準雪貯留量以下であればシャーベット、前記雪貯留量が第１基準雪貯留量よりも大きくかつ前記路面温度(Ts)が第２基準路面温度以下であれば積雪、前記雪貯留量が第１基準雪貯留量よりも大きくかつ前記路面温度(Ts)が第２基準路面温度よりも大きければシャーベットであると路面状態を推定する第１判別手段と、
前記第１判別手段において路面状態を湿潤、シャーベット又は凍結のいずれかであると推定した場合に、残留塩分がある時には、前記総和に対する前記残留塩分補正水貯留量の割合に応じて凍結、シャーベット、又は、湿潤のいずれであるかを推定し、残留塩分がない時には、前記路面温度(Ts)に応じて凍結又は湿潤のいずれであるかを推定する第２判別手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冬期路面状態推定システム。 The fifth means is
Drying when the sum of the water storage amount or the residual salinity corrected water storage amount, the snow storage amount, and the ice storage amount is zero; the sum is not zero; Or, when the ratio of the residual salinity corrected water storage amount is 1, it is wet, sherbet, or frozen, and when the ratio is not 1, the sum is equal to or less than the first standard sum and the second standard sum. dry when the total is less than or equal to the first reference total sum and either wet, sherbet, or frozen when the total sum is equal to or less than the first reference total sum value and greater than the second reference total sum value; and the road surface temperature ( T s ) is greater than the first reference road surface temperature, either wet, sherbet or frozen, the sum is greater than the first reference sum and the road surface temperature (T s ) is less than or equal to the first reference road surface temperature Sometimes, if the accumulated snow amount is equal to or less than a first reference accumulated snow amount, sherbet ; a first discriminating means for estimating the road surface condition to be sherbet if the accumulated snow amount is greater than the first reference accumulated snow amount and the road surface temperature (T s ) is higher than the second reference road surface temperature;
When the road surface condition is estimated to be wet, sherbet, or frozen by the first discriminating means, if there is residual salt content, freezing, sherbet, Alternatively, a second discriminating means for estimating whether the road surface is wet or not, and estimating whether the road surface is frozen or wet depending on the road surface temperature (T s ) when there is no residual salt content;
The winter road surface condition estimation system according to claim 1 or 2, characterized by comprising: 前記第４の手段において、前記残留塩分濃度には、算出時における残留塩分濃度の観測データが得られる場合には観測データを用い、算出時の観測データが得られず、かつ、最も新しい観測データよりも後に凍結防止剤を散布していない場合には、残留塩分濃度の経過時間による変化式に基づき、観測データとその観測時刻から算出時までの経過時間とにより算出した推定値を用い、算出時の観測データが得られず、かつ、最も新しい観測データよりも後に凍結防止剤を散布した場合には、凍結防止剤の散布時における路面温度と初期塩分濃度との関係を示す散布時塩分濃度推定式に基づき、散布時の路面温度から散布時の初期塩分濃度を算出し、かつ、残留塩分濃度の経過時間による変化式に基づき、求めた散布時の初期塩分濃度と散布時刻から算出時までの経過時間とにより算出した推定値を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載の冬期路面状態推定システム。 In the fourth means, for the residual salinity concentration, observation data is used when observation data of the residual salinity concentration at the time of calculation is available, observation data at the time of calculation is not obtained, and the latest observation data If the anti-freezing agent is not sprayed after , the estimated value calculated from the observation data and the elapsed time from the observation time to the time of calculation is calculated based on the equation for the change in residual salt concentration depending on the elapsed time. When the observation data of the time is not obtained and the antifreeze agent is sprayed after the latest observation data, the salinity concentration at the time of spraying that shows the relationship between the road surface temperature and the initial salinity concentration at the time of spraying the antifreeze agent Based on the estimation formula, the initial salinity concentration at the time of spraying is calculated from the road surface temperature at the time of spraying, and the initial salinity concentration at the time of spraying and the time from spraying to the time of calculation are calculated based on the change formula for the residual salinity concentration depending on the elapsed time. 4. The winter road surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the estimated value calculated by the elapsed time of and is used. （ｆ）前記第５の手段において、前記固定点の路面状態が予め分類された複数の路面状態のうちの１つであることを推定する際に、除雪作業情報及び路面状態の観測データに基づき、前記水貯留量、前記雪貯留量、前記氷貯留量、又は、残留塩分補正水貯留量を修正する第６の手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１に記載の冬期路面状態推定システム。 (f) in the fifth means, when estimating that the road surface condition at the fixed point is one of a plurality of pre-classified road surface conditions, based on snow removal work information and road surface condition observation data; , sixth means for modifying the water storage amount, the snow storage amount, the ice storage amount, or the residual salinity corrected water storage amount;
The winter road surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising: （ｇ）前記第５の手段により推定した路面状態に応じて、路面の滑り抵抗値を推定する第７の手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１に記載の冬期路面状態推定システム。 (g) seventh means for estimating a slip resistance value of the road surface according to the road surface condition estimated by the fifth means;
The winter road surface condition estimation system according to any one of claims 1 to 5, characterized by comprising: 前記第５の手段では、路面状態を乾燥、湿潤、シャーベット、積雪、又は、凍結のいずれかに分類し、
前記第７の手段では、前記第５の手段により推定した路面状態が乾燥又は湿潤である場合には、路面の滑り抵抗値を路面状態に応じた一定値とし、前記第５の手段により推定した路面状態がシャーベット、積雪、又は、凍結である場合には、路面の滑り抵抗値を路面状態に応じた推定式により推定する
ことを特徴とする請求項６記載の冬期路面状態推定システム。 In the fifth means, road surface conditions are classified into dry, wet, sherbet, snow, or frozen,
In the seventh means, when the road surface condition estimated by the fifth means is dry or wet, the slip resistance value of the road surface is set to a constant value according to the road surface condition, and is estimated by the fifth means. 7. The winter road condition estimation system according to claim 6, wherein when the road surface condition is sherbet, snow, or ice, the slip resistance value of the road surface is estimated by an estimation formula corresponding to the road surface condition.
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