JP7422562B2 - Road surface condition prediction method - Google Patents

Road surface condition prediction method Download PDF

Info

Publication number
JP7422562B2
JP7422562B2 JP2020034992A JP2020034992A JP7422562B2 JP 7422562 B2 JP7422562 B2 JP 7422562B2 JP 2020034992 A JP2020034992 A JP 2020034992A JP 2020034992 A JP2020034992 A JP 2020034992A JP 7422562 B2 JP7422562 B2 JP 7422562B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
road surface
surface condition
time
information
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020034992A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021139643A (en
Inventor
徹平 森
泰史 花塚
知之 樋口
智則 大廣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2020034992A priority Critical patent/JP7422562B2/en
Publication of JP2021139643A publication Critical patent/JP2021139643A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7422562B2 publication Critical patent/JP7422562B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)

Description

本発明は、将来の時刻における路面状態を予測する路面状態予測方法に関する。 The present invention relates to a road surface condition prediction method for predicting road surface conditions at a future time.

従来、将来の路面状態を予測する方法の一つとして、あらかじめ取得された推定路面状態の遷移確率を、天候情報に基づいて逐次補正をかけながら計算することにより、将来の時刻における路面状態を予測する方法が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, one method of predicting future road surface conditions is to predict the road surface condition at a future time by calculating the transition probability of the estimated road surface condition obtained in advance, while sequentially correcting it based on weather information. A method has been proposed (Patent Document 1).

特開2016-80451号公報JP2016-80451A

確かに、路面状態の遷移確率や天候情報に基づいて逐次補正をかけることで、将来における路面状態の予測精度を向上させることができる。
しかしながら、逐次補正をかけるように、時系列的な解析に耐えうるほどの頻度で路面状態データを蓄積することは現実的には難しく、効率的ではない。加えて、実際の路面、特に積雪や凍結などの路面は、交通量や融雪剤散布等の管理作業等も影響するため、路面状態の予測精度が向上しにくいという問題もある。
そこで、本発明では、将来の時刻における路面状態を効率良く予測するとともに予測精度を向上可能な路面状態予測方法を提供することを目的とする。
It is certainly possible to improve the accuracy of predicting future road surface conditions by sequentially applying corrections based on road surface condition transition probabilities and weather information.
However, it is actually difficult and inefficient to accumulate road surface condition data frequently enough to withstand time-series analysis, such as sequential correction. In addition, the actual road surface, especially a snowy or frozen road surface, is affected by traffic volume and management operations such as spraying snow melting agents, so there is also the problem that it is difficult to improve the accuracy of predicting road surface conditions.
Therefore, an object of the present invention is to provide a road surface condition prediction method that can efficiently predict the road surface condition at a future time and improve prediction accuracy.

上述の課題を解決するための路面状態予測方法の態様として、車両に搭載された車載センサにより、走行時の車両の挙動の情報である車両情報を取得し、車両情報に基づいて得られる推定路面状態を用いて車両の地点を含む所定範囲内の路面状態を予測する路面状態予測方法であって、前記所定範囲内の気象情報及び直近における融雪剤の散布された時刻から路面状態の推定を実施する時刻までの経過時間や融雪剤の種別に応じて算出される残留塩分濃度に基づいて、推定路面状態が得られた時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測するようにした。
本態様によれば、将来の時刻における路面状態を効率良く予測できるとともに予測精度を向上させることができる。
また、気象情報及び残留塩分濃度に加え、所定範囲内の交通量に基づいて、推定路面状態が得られた時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測するようにしたり、残留塩分濃度が、交通量に応じて経時的な減少速度を変化するものとしたりしても良い。
また、路面状態は、車両に搭載された車載センサによって取得された走行時の車両の挙動の情報である車両情報に基づいて得られる推定路面状態を目的変数とし、推定路面状態が得られた所定範囲内の気象情報、及び、直近における融雪剤の散布からの経過時間や融雪剤の種別に応じて算出される残留塩分濃度を説明変数としてコンピュータにより機械学習することにより、推定路面状態が推定された時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測するようにした。
本態様によれば、将来の時刻における路面状態を効率良く予測できるとともに予測精度を向上させることができる。
As an aspect of the road surface condition prediction method for solving the above-mentioned problems, vehicle information, which is information on the behavior of the vehicle during driving, is acquired by an on-board sensor installed in the vehicle, and an estimated road surface obtained based on the vehicle information is obtained. A road surface condition prediction method that predicts the road surface condition within a predetermined range including the location of the vehicle using the state, and the road surface condition is estimated from weather information within the predetermined range and the most recent time when snow melting agent was sprayed. Based on the residual salt concentration calculated according to the elapsed time and the type of snow melting agent, the road surface condition is predicted at a time in the future rather than the time when the estimated road surface condition was obtained.
According to this aspect, it is possible to efficiently predict the road surface condition at a future time and to improve prediction accuracy.
In addition to weather information and residual salinity concentration, the road surface condition can be predicted at a time in the future from the time when the estimated road surface condition was obtained, based on the traffic volume within a predetermined range, and the residual salinity concentration can be used to The rate of decrease over time may be changed depending on the amount.
In addition, the road surface condition is determined by using the estimated road surface condition obtained based on vehicle information, which is information about the behavior of the vehicle during driving, acquired by an on-board sensor installed in the vehicle, as the objective variable, The estimated road surface condition is estimated by machine learning using a computer using meteorological information within the range, the elapsed time since the most recent snow melting agent application, and the residual salt concentration calculated according to the type of snow melting agent as explanatory variables. The system now predicts the road surface condition at a future time rather than at the current time.
According to this aspect, it is possible to efficiently predict the road surface condition at a future time and to improve prediction accuracy.

なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、特徴群を構成する個々の構成もまた発明となり得る。 Note that the above summary of the invention does not list all the necessary features of the present invention, and each structure constituting the feature group can also be an invention.

路面状態予測システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a road surface condition prediction system. 加速度センサの取り付けを示す図である。It is a figure showing attachment of an acceleration sensor. 路面状態推定処理部の構成及び処理概念を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration and processing concept of a road surface condition estimation processing section. 車両情報処理手段により車両情報を分類する処理を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a process of classifying vehicle information by vehicle information processing means. サーバーに記録される情報の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of information recorded on a server. 将来のある時間における路面状態を予測したときの予測結果を示す図である。It is a figure which shows the prediction result when road surface conditions are predicted at a certain time in the future. 一定の期間にわたる将来の路面状態について所定の時間間隔で予測したときの予測結果の表示例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a display example of a prediction result when the future road surface condition over a certain period of time is predicted at predetermined time intervals.

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are applicable to the invention. It may not be necessary for the solution.

図1は、本実施形態に係る路面状態予測システム1の構成図である。
図1に示すように、本実施形態に係る路面状態予測システム1は、路面状態を検出可能な車載センサが搭載された複数の車両Wi(i=1~N)と、車載センサにより検出された情報等が入力されるサーバー20と、サーバー20に入力された情報に基づいて路面状態を予測する路面状態予測装置30とを備える。サーバー20及び路面状態予測装置30は、例えば、路面状態管理センター2に設けられる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a road surface condition prediction system 1 according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the road surface condition prediction system 1 according to the present embodiment includes a plurality of vehicles Wi (i=1 to N) equipped with on-vehicle sensors capable of detecting road surface conditions, and It includes a server 20 into which information etc. are input, and a road surface condition prediction device 30 which predicts road surface conditions based on the information input into the server 20. The server 20 and the road surface condition prediction device 30 are provided in the road surface condition management center 2, for example.

各車両Wi(i=1~N)は、車載センサとしての加速度センサ11と、GPS装置12と、路面状態推定装置13とを備える。なお、Nは、例えば、後述の路面状態予測装置30により路面状態が予測される所定範囲を走行した車両の「のべ台数」である。
加速度センサ11は、車両においてリム44に組み付けられたタイヤ40の気室42内に設けられ、GPS装置12、路面状態推定装置13は、車両における車体に設けられる。
Each vehicle Wi (i=1 to N) includes an acceleration sensor 11 as an on-vehicle sensor, a GPS device 12, and a road surface condition estimation device 13. Note that N is, for example, the "total number" of vehicles that have traveled in a predetermined range in which the road surface condition is predicted by the road surface condition prediction device 30, which will be described later.
The acceleration sensor 11 is provided in the air chamber 42 of the tire 40 assembled to the rim 44 of the vehicle, and the GPS device 12 and the road surface condition estimation device 13 are provided in the body of the vehicle.

図2に示すように、加速度センサ11は、タイヤ40のインナーライナー部41のほぼ中央部に取り付けられ、走行中の路面Rからタイヤ40のトレッド43に入力する振動(タイヤ振動)を検出する。加速度センサ11は、検出した振動を路面状態推定装置13に出力するための図外の通信手段を備える。通信手段には、Bluetooth(登録商標)等の小出力無線通信装置が利用される。 As shown in FIG. 2, the acceleration sensor 11 is attached to the approximate center of the inner liner portion 41 of the tire 40, and detects vibrations (tire vibrations) input to the tread 43 of the tire 40 from the road surface R on which the vehicle is running. The acceleration sensor 11 includes a communication means (not shown) for outputting detected vibrations to the road surface condition estimating device 13. A low-power wireless communication device such as Bluetooth (registered trademark) is used as the communication means.

GPS装置12は、図示しないGPSアンテナと受信機とを備え、当該車両Wiが走行中の位置情報を取得するとともに、取得した位置情報に基づいて当該車両の走行速度を算出する。 The GPS device 12 includes a GPS antenna and a receiver (not shown), and acquires positional information of the vehicle Wi while it is traveling, and calculates the traveling speed of the vehicle based on the acquired positional information.

路面状態推定装置13は、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM,RAM、通信手段としての入出力インターフェイスを備えるコンピュータである。路面状態推定装置13は、入出力インターフェイスとして、インターネット回線と無線により接続可能なインターネット無線通信装置と、加速度センサ11との通信を可能にする小出力無線通信装置とを備える。路面状態推定装置13は、CPUが記憶手段に格納されたプログラムに従って処理を実行することにより、路面状態推定装置13を後述の各部、各手段として機能させる。 The road surface condition estimating device 13 is a computer equipped with a CPU as a calculation means, a ROM and a RAM as storage means, and an input/output interface as a communication means. The road surface condition estimating device 13 includes, as an input/output interface, an Internet wireless communication device that can be wirelessly connected to the Internet, and a low-power wireless communication device that enables communication with the acceleration sensor 11. The road surface condition estimating device 13 causes the road surface condition estimating device 13 to function as each section and each means described below by the CPU executing processing according to a program stored in the storage means.

路面状態推定装置13は、路面状態推定処理部130と、車両情報収集部14とを備え、加速度センサ11から入力されたタイヤ振動の時系列波形に基づいて、走行中の路面が、DRY路面,WET路面,SNOW路面,ICE路面のいずれかであるかを推定する。 The road surface condition estimation device 13 includes a road surface condition estimation processing section 130 and a vehicle information collection section 14, and determines whether the road surface on which the vehicle is traveling is a DRY road surface, based on the time series waveform of tire vibration input from the acceleration sensor 11. It is estimated whether the road surface is a wet road surface, a SNOW road surface, or an ICE road surface.

図3は、路面状態推定処理部130の構成及び処理概念を示す図である。
図3(a)に示すように、路面状態推定処理部130は、加速度センサ11からタイヤ振動の時系列波形を抽出する振動波形抽出手段131と、窓掛け手段132と、特徴ベクトル算出手段133と、記憶手段に記憶された4つの路面モデル134と、カーネル関数算出手段135と、路面状態判別手段136とを備え、振動波形抽出手段131により抽出されたタイヤ振動の時系列波形に、図3(b)に示すように窓掛け手段132により所定の時間幅Tの窓関数をかけて時間窓を複数抽出し、特徴ベクトル算出手段133により抽出した時間窓毎の時系列波形から、それぞれ、複数の特定周波数帯域の振動レベル(ak1~akm)を成分とした特徴ベクトルXk(aK1,ak2,・・・,akm)を算出し、カーネル関数算出手段135により算出した特徴ベクトルXkと予め求めておいた路面状態毎の特徴ベクトルとからカーネル関数を算出し、路面状態判別手段136により算出されたカーネル関数を用いた識別関数の値から路面状態がDRY路面,WET路面,SNOW路面,ICE路面のいずれかであるかを推定する。なお、上述の路面状態毎の特徴ベクトルとは、試験車両をDRY路面,WET路面,SNOW路面,ICE路面上でそれぞれ走行させたときの複数の特定周波数帯域の振動レベルを成分とした特徴ベクトルである。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration and processing concept of the road surface condition estimation processing section 130.
As shown in FIG. 3A, the road surface condition estimation processing unit 130 includes a vibration waveform extraction means 131 that extracts a time-series waveform of tire vibration from the acceleration sensor 11, a windowing means 132, and a feature vector calculation means 133. , four road surface models 134 stored in the storage means, a kernel function calculation means 135, and a road surface condition determination means 136, and the time-series waveform of tire vibration extracted by the vibration waveform extraction means 131 is shown in FIG. As shown in b), a plurality of time windows are extracted by applying a window function of a predetermined time width T by the windowing means 132, and a plurality of time windows are respectively extracted from the time series waveform for each time window extracted by the feature vector calculation means 133. A feature vector Xk (aK1, ak2, . . . , akm) having vibration levels (ak1 to akm) in a specific frequency band as components is calculated, and the feature vector Xk calculated by the kernel function calculation means 135 is calculated in advance. A kernel function is calculated from the feature vector for each road surface condition, and the road surface condition determining means 136 determines whether the road surface condition is a DRY road surface, a WET road surface, a SNOW road surface, or an ICE road surface from the value of a discriminant function using the calculated kernel function. Estimate whether Note that the above-mentioned feature vector for each road surface condition is a feature vector whose components are the vibration levels of multiple specific frequency bands when the test vehicle is driven on a dry road surface, a wet road surface, a SNOW road surface, and an ICE road surface. be.

なお、上記路面状態推定処理部130による路面状態の推定処理は、上記構成及び方法に限定されず、加速度センサ11から得られたタイヤ振動の時系列波形に基づいて路面状態を推定可能なものであれば良い。 Note that the road surface condition estimation process by the road surface condition estimation processing section 130 is not limited to the above configuration and method, and can estimate the road surface condition based on the time series waveform of tire vibration obtained from the acceleration sensor 11. It's good to have.

また、路面状態推定処理部130は、タイヤ40内に設けても良い。この場合、路面状態推定処理部130により推定された路面状態を車両情報収集部14に出力すれば良い。また、路面状態推定処理部130における一部の機能を分離し、加速度センサ11で検出した加速度波形の情報をタイヤ40内で処理するようにしても良い。例えば、加速度波形から検出される特定周波数帯域の振動レベルなどの路面状態の推定に用いる帯域値、もしくは、帯域値の演算値をタイヤ内で算出し、これを車体側に残した他部の機能により処理するように構成しても良い。 Further, the road surface condition estimation processing section 130 may be provided within the tire 40. In this case, the road surface condition estimated by the road surface condition estimation processing section 130 may be output to the vehicle information collection section 14. Alternatively, some functions of the road surface condition estimation processing section 130 may be separated, and information on the acceleration waveform detected by the acceleration sensor 11 may be processed within the tire 40. For example, a band value used to estimate road surface conditions such as the vibration level of a specific frequency band detected from an acceleration waveform, or a function that calculates a calculated value of the band value inside the tire and leaves it on the vehicle body. The configuration may be such that processing is performed by

車両情報収集部14は、路面状態推定処理部130で推定された路面状態(以下、推定路面状態という)と、GPS装置12で取得した車両の位置情報とを収集して、当該車両を識別するための車両IDを付与し、当該車両の車両情報として、インターネット無線通信装置に出力する。車両情報には、車両IDと車両情報の取得時刻の情報(時刻情報)も含まれる。時刻情報は、例えば、加速度の時系列波形の抽出時刻、位置情報の取得時刻、或は、車両情報をインターネット無線通信装置に出力するときの送信時刻などを用いればよい。これらの時刻は、ほぼ同時刻なので、どの時刻を時刻情報としても問題はない。車両情報収集部14からインターネット無線通信装置に出力された車両情報は、インターネット回線を介してサーバー20に入力される。 The vehicle information collection section 14 collects the road surface condition estimated by the road surface condition estimation processing section 130 (hereinafter referred to as estimated road surface condition) and the vehicle position information acquired by the GPS device 12, and identifies the vehicle. A vehicle ID is assigned to the vehicle and output to the Internet wireless communication device as vehicle information of the vehicle. The vehicle information also includes information on the vehicle ID and the acquisition time of the vehicle information (time information). The time information may be, for example, the extraction time of the acceleration time series waveform, the acquisition time of the position information, or the transmission time when the vehicle information is output to the Internet wireless communication device. Since these times are almost the same time, there is no problem which time can be used as time information. Vehicle information output from the vehicle information collection unit 14 to the Internet wireless communication device is input to the server 20 via the Internet line.

サーバー20は、所謂コンピュータであって、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのCPU、記憶手段20AとしてのROM,RAM、通信手段としての入出力インターフェイス等を備える。サーバー20は、例えば、入出力インターフェイスを介してインターネット回線と接続可能に構成され、インターネット回線を通じて、前述の路面状態推定装置13及び路面状態予測装置30と通信可能に構成される。記憶手段20Aには、CPUが処理を実行することによりサーバー20を後述の手段として機能させるプログラムが記憶される。 The server 20 is a so-called computer, and includes a CPU as a calculation means provided as hardware resources, a ROM and a RAM as a storage means 20A, an input/output interface as a communication means, and the like. The server 20 is configured to be connectable to, for example, an Internet line via an input/output interface, and is configured to be able to communicate with the aforementioned road surface condition estimation device 13 and road surface condition prediction device 30 via the Internet line. The storage unit 20A stores a program that causes the server 20 to function as a unit to be described later by executing processing by the CPU.

図4は、車両情報処理手段21により車両情報を分類する処理を示す概念図である。
図5は、サーバー20に記録される情報の一例を示す図である。
サーバー20は、車両Wiから入力される車両情報処理手段21と、気象情報を取得する気象情報取得手段22と、交通量情報を取得する交通量情報取得手段23と、道路の管理情報を取得する道路管理情報取得手段24とを備える。
車両情報処理手段21は、各車両Wi(i=1~N)から入力された車両情報を、車両情報に含まれる位置情報に基づいて分類する。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the process of classifying vehicle information by the vehicle information processing means 21. As shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of information recorded on the server 20.
The server 20 includes a vehicle information processing means 21 that is input from the vehicle Wi, a weather information acquisition means 22 that acquires weather information, a traffic information acquisition means 23 that acquires traffic information, and acquires road management information. road management information acquisition means 24.
The vehicle information processing means 21 classifies the vehicle information input from each vehicle Wi (i=1 to N) based on the position information included in the vehicle information.

以下の説明では、一本の道路Rを用いて車両情報処理手段21による処理を説明する。車両情報処理手段21は、入力された車両情報から位置情報を取得し、取得した位置情報が、図4に示すように、一つの道路Rを複数の区間Li(iは区間数を示す)にあらかじめ区画しておいた、いずれかの区間Liに含まれるかを判別し、区間Li毎に車両情報を分類する。分類された車両情報は、例えば、区間Li毎にファイルとして記憶手段20Aに記憶される。また、各区間Li毎に記憶された車両情報は、時系列データとして蓄積されるように時刻順に並べて記憶され、車両情報データとして記憶手段20Aに記憶される。このような処理を路面状態の予測対象となる道路Rに対して行えば良い。 In the following explanation, processing by the vehicle information processing means 21 will be explained using one road R. The vehicle information processing means 21 acquires position information from the input vehicle information, and divides one road R into a plurality of sections Li (i indicates the number of sections) based on the acquired position information, as shown in FIG. It is determined whether the vehicle is included in any of the sections Li that have been divided in advance, and the vehicle information is classified for each section Li. The classified vehicle information is stored in the storage means 20A as a file for each section Li, for example. Further, the vehicle information stored for each section Li is stored in chronological order so as to be accumulated as time series data, and is stored in the storage means 20A as vehicle information data. Such processing may be performed on the road R whose road surface condition is to be predicted.

気象情報取得手段22は、上記各区間Liに対応する気象情報、即ち、推定路面状態が得られた地点を含む所定範囲内の気象情報を取得し、取得した気象情報を各区間Liに紐づけして気象データとして記憶手段20Aに記憶する。気象データとは、気温(大気温度)、降雨、降雪、積雪状態(積雪深さ)、日照、風速等の項目を含む時系列データをいい、例えば、図5に示すような、気温データ、降雨データ、降雪データ、積雪深さデータ、日照データ、風速データ等として記憶手段20Aに記憶される。気象情報取得手段22による気象情報の取得は、例えば、路面状態が推定された各地点から最寄りの気象観測ポイントにおいて観測されたものをインターネット上における気象情報の提供サイトから自動的に取得するようにしても良く、また、路面状態管理センター2における作業者に対し、例えば、路面状態が推定された各地点から最寄りの気象観測ポイントにおいて気象計、積雪深計などによって観測された前述の項目の数値の入力を促すようにしても良い。 The weather information acquisition means 22 acquires weather information corresponding to each section Li, that is, weather information within a predetermined range including the point where the estimated road surface condition was obtained, and links the acquired weather information to each section Li. The weather information is stored in the storage means 20A as weather data. Meteorological data refers to time-series data that includes items such as air temperature (atmospheric temperature), rainfall, snowfall, snow cover conditions (snow depth), sunlight, wind speed, etc. For example, as shown in Figure 5, temperature data, rainfall data, snowfall data, snow depth data, sunshine data, wind speed data, etc. are stored in the storage means 20A. The weather information acquisition means 22 acquires weather information by automatically acquiring, for example, the information observed at the nearest weather observation point from each point where the road surface condition is estimated from a weather information providing site on the Internet. In addition, workers at the road surface condition management center 2 may be provided with numerical values of the above-mentioned items observed by a weather meter, snow depth meter, etc. at the nearest meteorological observation point from each point where the road surface condition is estimated. You may be prompted to input.

交通量情報取得手段23は、上記各区間Liに対応する交通量情報を取得し、取得した交通量情報を交通量データとして各区間Liに紐づけして記憶手段20Aに記憶する。交通量データは、道路に設置された交通量カウンタにより検出された車両の台数の時系列データをいう。交通量情報取得手段23による交通量情報の取得は、例えば、交通量カウンタにより検出された車両の台数を自動的に取得するようにしても良く、また、路面状態管理センター2における作業者に対し、交通量カウンタにより検出された車両の台数の入力を促すようにしても良い。 The traffic information acquisition means 23 acquires the traffic information corresponding to each section Li, and stores the acquired traffic information in the storage means 20A in association with each section Li as traffic data. Traffic volume data refers to time series data of the number of vehicles detected by traffic volume counters installed on roads. The traffic information acquisition means 23 may automatically acquire the number of vehicles detected by a traffic counter, or the traffic information acquisition means 23 may automatically acquire the number of vehicles detected by a traffic counter. , the user may be prompted to input the number of vehicles detected by the traffic counter.

また、交通量情報は、例えば、中央線により上り、下りのように予測対象範囲を通行する車両の進行方向が区画されている場合には、上り、下り毎に取得される。また、交通量情報は、上り、下りのように区画されていない場合には、双方向の台数の時系列データとして取得される。なお、以下の説明では、道路交通量情報を、単に交通量情報という)。 Furthermore, if the direction of movement of vehicles passing through the prediction target range is divided by a center line, such as up and down, the traffic volume information is acquired for each up and down direction. Furthermore, if the traffic information is not divided into up and down sections, it is obtained as time-series data on the number of vehicles in both directions. Note that in the following explanation, road traffic information is simply referred to as traffic information).

道路管理情報取得手段24は、上記各区間Liに対応する道路管理情報を取得し、取得した道路管理情報を各区間Liに紐づけして道路管理データとして記憶手段20Aに記憶する。ここでいう道路管理情報とは、雪氷路面管理作業をいい、融雪剤の散布作業に関する情報が記憶される。具体的には、融雪剤の散布時間、散布場所、散布区間及び散布量、散布した融雪剤の種別が記録される。融雪剤の種別とは、例えば、湿式剤(液状)、固剤(粒子状)等で分類される。 The road management information acquisition means 24 acquires the road management information corresponding to each section Li, associates the acquired road management information with each section Li, and stores it in the storage means 20A as road management data. The road management information referred to here refers to snow and ice road surface management work, and information regarding snow melting agent spraying work is stored. Specifically, the spraying time of the snow melting agent, the spraying location, the spraying area, the amount of spraying, and the type of the snow melting agent sprayed are recorded. The types of snow melting agents are classified into, for example, wet agents (liquid), solid agents (particulate), and the like.

路面状態予測装置30は、所謂コンピュータであって、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM,RAM、通信手段としての入出力インターフェイス等を備える。路面状態予測装置30は、例えば、入出力インターフェイスを介してインターネット回線と接続可能に構成され、インターネット回線を通じてサーバー20との情報の授受がなされる。路面状態予測装置30には、キーボードやマウス等の入力手段や、予測結果を表示するための表示手段等が接続される。
路面状態予測装置30は、CPUが、記憶手段に格納されたプログラムを処理し、実行することにより、路面状態予測装置30を後述の各手段、各部として機能させ、対象となる道路の路面状態を予測する。
The road surface condition prediction device 30 is a so-called computer, and includes a CPU as a calculation means provided as hardware resources, a ROM and a RAM as storage means, an input/output interface as a communication means, and the like. The road surface condition prediction device 30 is configured to be connectable to the Internet via an input/output interface, for example, and exchanges information with the server 20 via the Internet. The road surface condition prediction device 30 is connected to input means such as a keyboard and mouse, display means for displaying prediction results, and the like.
In the road surface condition prediction device 30, the CPU processes and executes a program stored in the storage means, thereby causing the road surface condition prediction device 30 to function as each means and each section described below, and predicts the road surface condition of the target road. Predict.

路面状態予測装置30は、例えば、情報読込手段31と、情報形式統一手段32と、予測モデル作成手段33と、路面状態取得手段34と、路面状態判定手段35とを備え、推定路面状態情報、気象情報、道路交通量情報、道路管理情報に基づいて、路面状態の予測対象道路の将来の時間における路面状態を予測する。 The road surface condition prediction device 30 includes, for example, an information reading means 31, an information format unification means 32, a predictive model creation means 33, a road surface condition acquisition means 34, and a road surface condition determination means 35, and includes estimated road surface condition information, Based on weather information, road traffic information, and road management information, the road surface condition of the road whose road surface condition is to be predicted is predicted at a future time.

情報読込手段31は、サーバー20から車両情報データ、気象データ、交通量データ、道路管理データの読み込みを実行する。
情報形式統一手段32は、情報読込手段31により読み込んだ各データを同一のファイル形式に統一するための処理を実行する。なお、情報形式統一手段32は、サーバー20において車両情報、気象情報、交通量情報、道路管理情報を記録した各ファイル形式が統一されている場合には不要である。
The information reading means 31 reads vehicle information data, weather data, traffic volume data, and road management data from the server 20.
The information format unifying means 32 executes processing for unifying each data read by the information reading means 31 into the same file format. Note that the information format unifying means 32 is not necessary if the file formats in which vehicle information, weather information, traffic volume information, and road management information are recorded in the server 20 are unified.

予測モデル作成手段33は、車両情報データ、気象データ、交通量データ、道路管理データに基づいて、将来の路面状態を予測するための路面状態予測モデルを作成する。即ち、予測モデル作成手段33では、現時点(予測実施時)よりも過去において実際に道路を走行した車両により推定された路面状態と、路面状態が推定されたときの気象条件、交通量、道路の管理状態に基づいて、将来の路面状態を予測するための路面状態予測モデルを作成する。 The prediction model creation means 33 creates a road surface condition prediction model for predicting future road surface conditions based on vehicle information data, weather data, traffic volume data, and road management data. That is, the prediction model creation means 33 uses the road surface conditions estimated by vehicles that actually drove on the road in the past from the present time (at the time of prediction execution), and the weather conditions, traffic volume, and road conditions at the time when the road surface conditions were estimated. A road surface condition prediction model is created to predict future road surface conditions based on the management conditions.

本実施形態では、予測モデル作成手段33では、車両情報データを構成する各車両情報に含まれる推定路面状態を機械学習における目的変数とし、当該推定路面状態が推定されたときの気象情報、交通量情報、道路管理情報を機械学習における説明変数として機械学習により路面状態予測モデルを作成するものとして説明する。
本実施形態では、連続雨量、降雪量、積雪深さ、風速、交通量、融雪剤の影響に加え、路面温度、過去路面状態の影響を説明変数として、将来の路面状態がDRY路面,WET路面,ICE-SNOW路面となる確率を算出するための路面状態予測モデルを作成する。なお、融雪剤の影響とは、道路管理情報に含まれる融雪剤の散布作業を考慮したものであり、後述のように数値として表される。また、過去路面状態の影響とは、直近で観測された路面状態が将来の路面状態に及ぼす影響の度合いを考慮したものであり、融雪剤の影響と同様に数値によって表される。
In this embodiment, the predictive model creation means 33 uses the estimated road surface condition included in each vehicle information constituting the vehicle information data as a target variable in machine learning, and uses weather information, traffic volume, etc. when the estimated road surface condition is estimated. The following describes how a road surface condition prediction model is created by machine learning using information and road management information as explanatory variables in machine learning.
In this embodiment, in addition to the effects of continuous rainfall, snowfall, snow depth, wind speed, traffic volume, and snow melting agents, the effects of road surface temperature and past road surface conditions are used as explanatory variables to determine whether the future road surface condition is a dry road surface or a wet road surface. , a road surface condition prediction model is created to calculate the probability of an ICE-SNOW road surface. Note that the influence of the snow melting agent takes into consideration the work of dispersing the snow melting agent included in the road management information, and is expressed as a numerical value as described below. In addition, the influence of past road surface conditions takes into consideration the degree of influence that the most recently observed road surface condition will have on future road surface conditions, and is expressed numerically like the influence of snow melting agents.

予測モデル作成手段33は、路面温度予測モデル作成部33Aと、データセット作成部33Bと、路面状態予測モデル作成部33Cとを備える。
路面温度予測モデル作成部33Aは、路面状態予測モデルの作成において、路面温度を説明変数として設定するための路面温度予測モデルを作成する。路面温度予測モデル作成部33Aでは、予測対象範囲において計測された路面温度の実測値を目的変数とし、路面温度が計測されたときの気温、積雪深さ、交通量を説明変数とする機械学習により、路面温度を得るための機械学習モデル(以下、路面温度予測モデルという)を作成する。
即ち、予測対象範囲内の複数の地点において計測された実測値と、各地点において路面温度が計測された時刻における気温、積雪深さ、交通量とを1つのデータセットとする所謂教師付き機械学習ベースの分類アルゴリズム、例えば、ランダムフォレストを用いて、路面温度を予測するための分類器を学習させる。
路面温度の実測値は、例えば、あらかじめ道路に設けられたセンサーによって計測したもの、或いは、前述のような融雪剤の散布等の道路管理作業に伴って計測されたものを用いることができる。
このように路面温度を路面温度予測モデルによって算出することにより、推定路面状態がサーバー20に入力された位置及び時刻に対応する路面温度が得られない場合であっても、推定路面状態がサーバー20に入力されたときの位置及び時刻に対応する路面温度を精度良く設定することができる。
この説明変数として用いられる気温、積雪深さ、交通量は、サーバー20に取得された気象情報、交通量情報から取得される。
The prediction model creation means 33 includes a road surface temperature prediction model creation section 33A, a data set creation section 33B, and a road surface condition prediction model creation section 33C.
The road surface temperature prediction model creation unit 33A creates a road surface temperature prediction model for setting the road surface temperature as an explanatory variable in creating the road surface condition prediction model. The road surface temperature prediction model creation unit 33A uses machine learning to use the actual value of the road surface temperature measured in the prediction target range as the objective variable, and the air temperature, snow depth, and traffic volume at the time the road surface temperature was measured as the explanatory variables. , create a machine learning model (hereinafter referred to as a road surface temperature prediction model) to obtain road surface temperature.
That is, so-called supervised machine learning that uses actual values measured at multiple points within the prediction target range, and the air temperature, snow depth, and traffic volume at the time when the road surface temperature was measured at each point as one data set. Train a classifier to predict road surface temperature using a based classification algorithm, e.g., Random Forest.
The actual measured value of the road surface temperature can be, for example, one measured in advance by a sensor installed on the road, or one measured in conjunction with road management work such as the above-mentioned spraying of snow melting agent.
By calculating the road surface temperature using the road surface temperature prediction model in this way, even if the road surface temperature corresponding to the position and time when the estimated road surface state is input to the server 20 cannot be obtained, the estimated road surface state can be calculated by the server 20. The road surface temperature corresponding to the position and time inputted can be set with high accuracy.
The temperature, snow depth, and traffic volume used as explanatory variables are acquired from the weather information and traffic volume information acquired by the server 20.

データセット作成部33Bは、車両情報データに含まれる各推定路面状態が得られた時刻の気象情報、交通量情報、道路管理情報を気象データ、交通量データ、道路管理データから抽出し、各推定路面状態に対して紐づけした複数のデータセットを作成する。 The dataset creation unit 33B extracts weather information, traffic volume information, and road management information from the weather data, traffic volume data, and road management data at the time when each estimated road surface condition included in the vehicle information data is obtained, and extracts each estimated road surface condition from the weather data, traffic volume data, and road management data. Create multiple datasets linked to road surface conditions.

本実施形態では、データセット作成部33Bは、路面温度、過去路面状態の影響、連続雨量、降雪量、積雪深さ、風速、交通量、融雪剤の影響等を各推定路面状態に紐づけするものとし、それらを以下のように設定する。なお、以下の推定時刻とは、車両において路面状態が推定された時刻をいう。
路面温度は、推定時刻の気温、積雪深さ、交通量を上記路面温度予測モデル作成部33Aにより作成された路面温度予測モデルに入力し、得られた予測値のうち尤度が最も高い数値が設定される。
過去路面状態の影響は、各推定路面状態を、乾燥(DRY):0、湿潤(WET):2、凍結(SNOW-ICE):6のように数値化し、推定時刻から路面状態を予測する時刻までの時間をtとして以下の式1~式3により算出される各ダミー変数1~3によって数値化して設定される。式1~式3は、将来の路面状態を予測するときに、直近で観測された路面状態が将来の路面状態に及ぼす影響の度合いを数値化するためのものであり、ダミー変数1~3が過去路面状態の影響として設定される。

Figure 0007422562000001
Figure 0007422562000002
Figure 0007422562000003
ここで、Teffectは、路面状態の変化の速さを表す定数である。上記式1乃至式3は、tが大きくなると(観測時点がかなり前になると)すべて同じ値に近づくが、tが小さいと直前の路面状態に相当する数値に近い式が大きくなるという特性がある。そこで、本実施形態では、後述の他の説明変数の設定を考慮し、Teffectには、0.5h(0.5時間)を設定した。
なお、本実施形態では、推定路面状態を乾燥(DRY):0、湿潤(WET):2、凍結(SNOW-ICE):6に数値化するものとして説明したがこれに限定されず、各車両において推定される路面状態の区分に応じて、例えば、乾燥:0、半湿潤:1、湿潤:2、・・・・、凍結:6等のように数値化しても良い。
連続雨量には、降雨データにおける推定時刻から過去1時間内の最大値を設定する。
降雪量には、降雪データにおける推定時刻から過去1時間の合計値を設定する。
積雪深さは、降雪データにおける推定時刻から過去1時間の平均値を設定する。
風速には、風速データにおける推定時刻から過去1時間の平均値を設定する。
交通量には、交通量データにおける推定時刻から過去1時間の合計値を設定する。
融雪剤の影響とは、融雪剤の散布から道路上に残る塩分濃度を示す指標であって、散布からの経過時間や融雪剤の種別に応じて残留塩分濃度として算出される。
残留塩分濃度は、散布時の塩分濃度を100とし、
融雪剤が湿式剤(液状)の場合は、Exp(-経過時間/6h)-----(式4)
融雪剤が固剤(粒子状)の場合は、Exp(-経過時間/18h)---(式5)
で減少するものとして算出される。経過時間とは、融雪剤が散布された時刻から路面状態の推定を実施した時刻までの時間である。 In this embodiment, the dataset creation unit 33B links road surface temperature, influence of past road surface conditions, continuous rainfall amount, snowfall amount, snow depth, wind speed, traffic volume, influence of snow melting agent, etc. to each estimated road surface condition. and set them as follows. Note that the following estimated time refers to the time at which the road surface condition was estimated in the vehicle.
The road surface temperature is determined by inputting the air temperature, snow depth, and traffic volume at the estimated time into the road surface temperature prediction model created by the road surface temperature prediction model creation section 33A, and selecting the value with the highest likelihood among the obtained predicted values. Set.
The influence of past road surface conditions is determined by quantifying each estimated road surface condition as follows: dry (DRY): 0, wet (WET): 2, frozen (SNOW-ICE): 6, and the time at which the road surface condition is predicted from the estimated time. The dummy variables 1 to 3 are calculated using the following equations 1 to 3, where t is the time until t. Equations 1 to 3 are used to quantify the degree of influence of the most recently observed road surface condition on the future road surface condition when predicting the future road surface condition, and the dummy variables 1 to 3 are It is set as an influence of past road surface conditions.
Figure 0007422562000001
Figure 0007422562000002
Figure 0007422562000003
Here, Teffect is a constant representing the speed of change in road surface condition. Equations 1 to 3 above all approach the same value as t becomes larger (when the observation time becomes much earlier), but when t becomes smaller, the equations that are closer to the value corresponding to the immediately preceding road surface condition have a characteristic that they become larger. . Therefore, in this embodiment, 0.5h (0.5 hours) is set for Teffect in consideration of the settings of other explanatory variables that will be described later.
In the present embodiment, the estimated road surface condition is expressed numerically as 0 for dry (DRY), 2 for wet (WET), and 6 for frozen (SNOW-ICE), but the present invention is not limited to this. Depending on the classification of the road surface condition estimated in, for example, dry: 0, semi-humid: 1, wet: 2, . . . , frozen: 6, etc. may be expressed numerically.
The continuous rainfall amount is set to the maximum value within the past hour from the estimated time in the rainfall data.
The snowfall amount is set as the total value for the past hour from the estimated time in the snowfall data.
The snow depth is set as the average value for the past hour from the estimated time in the snowfall data.
For the wind speed, an average value for the past hour from the estimated time in the wind speed data is set.
The traffic volume is set to the total value for the past hour from the estimated time in the traffic volume data.
The influence of the snow melting agent is an index indicating the salt concentration remaining on the road after the snow melting agent is sprayed, and is calculated as the residual salt concentration depending on the elapsed time since the snow melting agent and the type of snow melting agent.
The residual salt concentration is based on the salt concentration at the time of spraying as 100,
If the snow melting agent is a wet agent (liquid), Exp(-elapsed time/6h) -----(Formula 4)
If the snow melting agent is a solid agent (particulate), Exp(-elapsed time/18h)---(Formula 5)
It is calculated as decreasing by . The elapsed time is the time from the time when the snow melting agent was sprayed to the time when the road surface condition was estimated.

路面状態予測モデル作成部33Cでは、データセット作成部33Bにおいて作成された複数のデータセットを用いて機械学習ベースの分類アルゴリズム、例えば、ランダムフォレストを用いて、路面状態を予測するための分類器を学習させ、路面状態予測モデルを作成する。なお、分類アルゴリズムは、ランダムフォレストに限定されず、例えば、ロジスティック回帰や、サポートベクターマシン等他のアルゴリズムであっても良い。好ましくは、ランダムフォレストや決定木等のツリー系のアルゴリズムを用いることにより、路面状態を予測するためのメカニズムが考察しやすいという利点がある。 The road surface condition prediction model creation section 33C uses the plurality of data sets created in the dataset creation section 33B to create a classifier for predicting the road surface state using a machine learning-based classification algorithm, such as a random forest. Learn and create a road surface condition prediction model. Note that the classification algorithm is not limited to random forest, and may be other algorithms such as, for example, logistic regression or support vector machine. Preferably, a tree-based algorithm such as a random forest or a decision tree is used, which has the advantage that the mechanism for predicting the road surface condition can be easily considered.

路面状態取得手段34は、路面状態予測モデル作成部33Cにより作成された予測モデルに基づいて、将来の所望の時間(所定時間後という)における路面状態を予測する。
将来の路面状態を予測するための条件には、上記路面状態予測モデルの作成に使用した説明変数を用いる。即ち、所定時間後における路面温度、過去路面状態の影響、降雨データに基づいて算出される連続雨量、降雪量、積雪深さ、風速、交通量、残留塩分濃度を想定した数値を将来の路面状態を予測するための条件として設定する。
The road surface condition acquisition means 34 predicts the road surface condition at a desired future time (referred to as after a predetermined time) based on the prediction model created by the road surface condition prediction model creation section 33C.
The explanatory variables used to create the road surface condition prediction model are used as conditions for predicting future road surface conditions. In other words, the future road surface condition is calculated based on the road surface temperature after a predetermined period of time, the influence of past road surface conditions, continuous rainfall amount, snowfall amount, snow depth, wind speed, traffic volume, and residual salt concentration calculated based on rainfall data. Set as a condition for predicting.

路面温度は、路面温度予測モデル作成部33Aにおいて作成された路面温度予測モデルに、予測実施時点の気温、積雪深さ、交通量を適用し、得られた予測値のうち尤度の最も高い数値が設定される。
過去路面状態の影響は、予測実施直前の路面状態に基づいて、上記式1~3により算出されるダミー変数1~3が設定される。
積雪深さ及び風速には、予測実施時点過去1時間の平均とする。
降雪量には、予測実施時点過去1時間の合計値とする。
連続雨量には、予測実施時点過去1時間の最大値とする。
交通量には、現時点までの交通量の予測実施時点過去1時間の平均とする。
残留塩分濃度は、道路管理情報に含まれる融雪剤の散布の直近の実績から予測実施時点までの時間及び種別に応じ、上記式4や式5を用いて推定された残留塩分濃度を設定する。
The road surface temperature is determined by applying the air temperature, snow depth, and traffic volume at the time of prediction to the road surface temperature prediction model created by the road surface temperature prediction model creation unit 33A, and the value with the highest likelihood among the obtained predicted values. is set.
As for the influence of the past road surface condition, dummy variables 1 to 3 are set based on the road surface condition immediately before the prediction is performed, which are calculated by the above equations 1 to 3.
Snow depth and wind speed are averaged over the past hour at the time of forecasting.
The amount of snowfall shall be the total value for the past hour at the time of forecast execution.
Continuous rainfall is the maximum value for the past hour at the time of forecasting.
The traffic volume is the average of the traffic volume up to the present hour over the past hour at the time of prediction.
The residual salt concentration is set as the residual salt concentration estimated using Equation 4 or Equation 5 above, according to the time and type from the most recent snow melting agent spraying record to the predicted implementation time included in the road management information.

路面状態取得手段34では、上記設定された所定時間後の路面温度、連続雨量、降雪量、積雪深さ、風速、交通量、残留塩分濃度を路面状態予測モデルに入力することにより、所定時間後の路面状態を示す予測値を算出する。本実施形態の予測モデルは、ランダムフォレストのアルゴリズムにより構成されているため、DRY路面,WET路面,ICE-SNOW路面のいずれかを示す予測値が複数算出される。 The road surface condition acquisition means 34 inputs the road surface temperature, continuous rainfall amount, snowfall amount, snow depth, wind speed, traffic volume, and residual salt concentration after the predetermined time set above into the road surface condition prediction model. A predicted value indicating the road surface condition is calculated. Since the prediction model of this embodiment is configured using a random forest algorithm, a plurality of predicted values indicating any one of a DRY road surface, a WET road surface, and an ICE-SNOW road surface are calculated.

路面状態判定手段35は、路面状態取得手段34で得られた複数の予測値の各路面状態の出現確率を算出するとともに、最も出現回数の多い路面状態を将来の予測された予測値を路面状態として出力する。 The road surface condition determination means 35 calculates the appearance probability of each road surface condition among the plurality of predicted values obtained by the road surface condition acquisition means 34, and selects the road surface condition that appears most frequently as a future predicted value as the road surface condition. Output as .

例えば、センター2の作業者が、路面状態予測装置30に接続された表示手段に表示された地図から入力手段を介して路面状態の予測対象となる道路(区間Li)を選択する。
次に、情報読込手段31により選択された区間Liに対応する車両情報データ、気象データ、交通量データ、道路管理データをサーバー20から読み込む。
次に、情報形式統一手段32により、読み込んだ車両情報データ、気象データ、交通量データ、道路管理データを所定のファイル形式に変換する。
次に、路面温度予測モデル作成部33Aにより、データセット作成部33Bにおいて路面温度を設定するための路面温度予測モデルを作成する。
次に、データセット作成部33Bにより、車両情報データを構成する各車両情報から推定路面状態を取得するとともに、過去1時間内の連続雨量の最大値、過去1時間の降雪量の合計値、過去1時間の積雪深さの平均値、過去1時間の風速の平均値、過去1時間の交通量の合計値、融雪剤の散布された時刻までの経過時間及び散布した融雪剤の種類に基づいて上記式4、或いは式5により算出された残留塩分濃度、推定路面状態が得られた時刻における気温、積雪深さ、交通量を路面温度予測モデルに入力することにより出力された尤度の最も高い路面温度、予測実施直前の路面状態に基づいて上記式1~3により算出された3つのダミー変数1~3が設定される。これらの数値の設定は、推定路面状態毎に紐付けされ、データセットとして作成する。
次に、路面状態予測モデル作成部33Cにより、データセット作成部33Bにおいて得られたデータセットを用いて機械学習させることにより、将来の時刻における路面状態をDRY路面,WET路面,ICE-SNOW路面として予測するための予測モデルを作成する。
次に、予測したい将来の時刻を入力し、路面状態取得手段34の処理により予測条件を設定する。
次に、路面状態取得手段34に設定された予測条件を予測モデルに入力する。この結果、DRY路面,WET路面,ICE-SNOW路面のいずれかを示す予測値が複数算出される。
次に、路面状態判定手段35により、得られた複数の予測値の各路面状態の出現確率を算出するとともに、最も出現回数の多い路面状態を将来の予測された予測値を路面状態として出力する。
そして、路面状態判定手段35の処理により得られたDRY路面,WET路面,ICE-SNOW路面の出現確立、及び最も出現回数の多い路面状態を将来の予測された予測値であるDRY路面,WET路面,ICE-SNOW路面のいずれかを、表示手段に表示することにより、作業者に将来の路面状態を報知すれば良い。
For example, a worker at the center 2 selects a road (section Li) whose road surface condition is to be predicted from a map displayed on a display device connected to the road surface condition prediction device 30 via an input device.
Next, the information reading means 31 reads vehicle information data, weather data, traffic volume data, and road management data corresponding to the selected section Li from the server 20.
Next, the information format unification means 32 converts the read vehicle information data, weather data, traffic volume data, and road management data into a predetermined file format.
Next, the road surface temperature prediction model creation section 33A creates a road surface temperature prediction model for setting the road surface temperature in the data set creation section 33B.
Next, the dataset creation unit 33B acquires the estimated road surface condition from each piece of vehicle information constituting the vehicle information data, and also obtains the maximum value of continuous rainfall in the past hour, the total value of snowfall in the past hour, and the past Based on the average snow depth over the past hour, the average wind speed over the past hour, the total traffic volume over the past hour, the elapsed time until the time the snow melting agent was sprayed, and the type of snow melting agent sprayed. The residual salt concentration calculated by Equation 4 or Equation 5 above, the temperature at the time when the estimated road surface condition was obtained, the snow depth, and the traffic volume are input into the road surface temperature prediction model, and the highest likelihood is output. Three dummy variables 1 to 3 are set based on the road surface temperature and the road surface condition immediately before the prediction is performed using the above equations 1 to 3. These numerical settings are linked to each estimated road surface condition and created as a data set.
Next, the road surface condition prediction model creation section 33C performs machine learning using the data set obtained in the data set creation section 33B to determine the road surface state at a future time as a DRY road surface, a WET road surface, or an ICE-SNOW road surface. Create a predictive model to make predictions.
Next, a desired future time to be predicted is input, and prediction conditions are set through processing by the road surface condition acquisition means 34.
Next, the prediction conditions set in the road surface condition acquisition means 34 are input into the prediction model. As a result, a plurality of predicted values indicating one of the DRY road surface, WET road surface, and ICE-SNOW road surface are calculated.
Next, the road surface condition determining means 35 calculates the probability of appearance of each road surface condition among the plurality of predicted values obtained, and outputs the road surface condition that appears most frequently as the future predicted value as the road surface condition. .
Then, the occurrence probability of the DRY road surface, WET road surface, and ICE-SNOW road surface obtained by the processing of the road surface condition determining means 35, and the road surface condition that appears most frequently are determined as future predicted values of the DRY road surface, WET road surface. , ICE-SNOW road surface may be displayed on the display means to inform the operator of the future road surface condition.

図6は、将来のある時間における路面状態を予測したときの予測結果を示す図である。図7は、一定の期間にわたる将来の路面状態について所定の時間間隔で予測したときの予測結果の表示例を示す図である。上述の路面状態予測装置30によれば、図6に示す路面温度、ダミー変数1~3、連続雨量、風速、降雪量、積雪深さ、交通量、残留塩分濃度等の数値を、予測モデル作成手段33において作成された路面状態推定モデルに入力することにより、特定のある時間における路面状態を、DRYとなる可能性、WETとなる可能性、ICE-SNOWとなる可能性について確率的に予測することができる。
そして、図7に示すように、将来の一定期間にわたる路面状態を所定時間間隔で予測し、表示することにより、将来の路面状態の変化を把握しやすくすることができる。
これにより、例えば、路面状態の管理において必要とされる融雪剤の在庫量の管理や、除雪作業計画が立て易くなる。
FIG. 6 is a diagram showing a prediction result when the road surface condition at a certain time in the future is predicted. FIG. 7 is a diagram showing a display example of a prediction result when the future road surface condition over a certain period of time is predicted at predetermined time intervals. According to the road surface condition prediction device 30 described above, a prediction model is created using numerical values such as road surface temperature, dummy variables 1 to 3, continuous rainfall amount, wind speed, snowfall amount, snow depth, traffic volume, residual salt concentration, etc. shown in FIG. By inputting the information into the road surface condition estimation model created in means 33, the road surface condition at a specific time is probabilistically predicted with respect to the possibility that it will be DRY, the possibility that it will be WET, and the possibility that it will be ICE-SNOW. be able to.
Then, as shown in FIG. 7, by predicting and displaying the road surface condition over a certain period of time in the future at predetermined time intervals, changes in the future road surface condition can be easily grasped.
This makes it easier, for example, to manage the amount of snow melting agent in stock required for managing road surface conditions and to formulate a snow removal work plan.

以上説明したように、車両に搭載された車載センサにより、走行時の前記車両の挙動の情報である車両情報を取得し、車両情報に基づいて得られる推定路面状態を用いて車両の地点を含む所定範囲内の路面状態を予測する路面状態予測方法であって、所定範囲内の気象情報及び残留塩分濃度に基づいて、推定路面状態が得られた時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測するにより、予測精度を向上させることができる。
また、気象情報及び残留塩分濃度に加え、所定範囲内の交通量に基づいて、推定路面状態が得られた時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測することにより、将来の時刻における路面状態の予測精度をより高めることができる。
さらに、残留塩分濃度を交通量に応じて経時的な減少速度が変化するように設定することにより、将来の時刻における路面状態の予測精度をより高めることができる。
また、上述したように、路面状態予測モデルの製造において、所定範囲内の場所を走行する車両により、車両に搭載された車載センサによって取得された走行時の車両の挙動の情報である車両情報に基づいて得られる推定路面状態を目的変数とし、推定路面状態が得られた所定範囲内の気象情報及び残留塩分濃度を説明変数としてコンピュータにより機械学習することにより、予測モデルを作成することにより、将来の時刻における路面状態の予測効率を向上させることができ、路面状態の予測精度も高めることができる。
As explained above, vehicle information, which is information on the behavior of the vehicle while driving, is acquired by an on-vehicle sensor installed in the vehicle, and the estimated road surface condition obtained based on the vehicle information is used to include the location of the vehicle. A road surface condition prediction method for predicting road surface conditions within a predetermined range, the road surface condition being predicted at a time in the future from the time when the estimated road surface condition was obtained, based on weather information and residual salt concentration within the predetermined range. Accordingly, prediction accuracy can be improved.
In addition, in addition to weather information and residual salt concentration, the road surface condition at a future time is predicted by predicting the road surface condition at a time in the future from the time when the estimated road surface condition was obtained, based on the traffic volume within a predetermined range. Prediction accuracy can be further improved.
Furthermore, by setting the residual salt concentration so that the rate of decrease over time changes depending on the traffic volume, it is possible to further improve the accuracy of predicting the road surface condition at a future time.
In addition, as mentioned above, in manufacturing the road surface condition prediction model, vehicle information, which is information about the behavior of the vehicle during driving, acquired by the on-board sensor mounted on the vehicle, is used by the vehicle traveling within a predetermined range. The estimated road surface condition obtained based on the estimated road surface condition is used as the objective variable, and the meteorological information and residual salt concentration within the predetermined range from which the estimated road surface condition was obtained are used as explanatory variables. It is possible to improve the prediction efficiency of the road surface condition at the time of , and it is also possible to improve the prediction accuracy of the road surface condition.

なお、路面状態予測モデルの作成において使用する説明変数は、上記項目に限定されず、さらに降雨量を加えるなど、過去の自然条件、交通量や路面状態に基づいて、利用できる情報を適宜選択的に利用しても良い。 The explanatory variables used in creating the road surface condition prediction model are not limited to the above items, but can also be selectively selected from available information based on past natural conditions, traffic volume, and road surface conditions, such as adding rainfall. It can also be used for.

1 路面状態予測システム、2 路面状態管理センター、
11 加速度センサ、13 路面状態推定装置、14 車両情報収集部、
20 サーバー、20A 記憶手段、21 車両情報処理手段、
22 気象情報取得手段、23 交通量情報取得手段、24 道路管理情報取得手段、
30 路面状態予測装置、31 情報読込手段、32 情報形式統一手段、
33 予測モデル作成手段、33A 路面温度予測モデル作成部、
33B データセット作成部、33C 路面状態予測モデル作成部、
34 路面状態取得手段、35 路面状態判定手段、
40 タイヤ、41 インナーライナー部、42 タイヤ気室、43 トレッド、
130 路面状態推定処理部、131 振動波形抽出手段、132 窓掛け手段、
133 特徴ベクトル算出手段、134 路面モデル、135 カーネル関数算出手段、
136 路面状態判別手段。
1. Road surface condition prediction system, 2. Road surface condition management center,
11 acceleration sensor, 13 road surface condition estimation device, 14 vehicle information collection unit,
20 server, 20A storage means, 21 vehicle information processing means,
22 Weather information acquisition means, 23 Traffic information acquisition means, 24 Road management information acquisition means,
30 road surface condition prediction device, 31 information reading means, 32 information format unification means,
33 prediction model creation means, 33A road surface temperature prediction model creation unit,
33B Data set creation unit, 33C Road surface condition prediction model creation unit,
34 road surface condition acquisition means, 35 road surface condition determination means,
40 tire, 41 inner liner section, 42 tire air chamber, 43 tread,
130 road surface condition estimation processing section, 131 vibration waveform extraction means, 132 window hanging means,
133 Feature vector calculation means, 134 Road surface model, 135 Kernel function calculation means,
136 Road surface condition determination means.

Claims (4)

車両に搭載された車載センサにより、走行時の前記車両の挙動の情報である車両情報を取得し、前記車両情報に基づいて得られる推定路面状態を用いて前記車両の地点を含む所定範囲内の路面状態を予測する路面状態予測方法であって、
前記所定範囲内の気象情報及び直近における融雪剤の散布された時刻から路面状態の推定を実施する時刻までの経過時間や融雪剤の種別に応じて算出される残留塩分濃度に基づいて、前記推定路面状態が得られた時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測することを特徴とする路面状態予測方法。
Vehicle information, which is information on the behavior of the vehicle while driving, is acquired by an on-vehicle sensor installed in the vehicle, and the estimated road surface condition obtained based on the vehicle information is used to determine the area within a predetermined range including the location of the vehicle. A road surface condition prediction method for predicting a road surface condition, the method comprising:
The estimation is based on the weather information within the predetermined range, the elapsed time from the most recent time when the snow melting agent was sprayed to the time when the road surface condition is estimated, and the residual salt concentration calculated according to the type of snow melting agent. A road surface condition prediction method characterized by predicting a road surface condition at a time in the future from the time when the road surface condition was obtained.
前記気象情報及び残留塩分濃度に加え、前記所定範囲内の交通量に基づいて、前記推定路面状態が得られた時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測することを特徴とする請求項1に記載の路面状態予測方法。 2. The method according to claim 1, wherein the road surface condition is predicted at a time in the future from the time when the estimated road surface condition is obtained, based on the traffic volume within the predetermined range in addition to the weather information and the residual salt concentration. The road surface condition prediction method described. 前記残留塩分濃度は、前記所定範囲内の交通量に応じて経時的な減少速度変化するものとしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の路面状態予測方法。 3. The road surface condition prediction method according to claim 1, wherein the residual salt concentration changes at a rate of decrease over time depending on the traffic volume within the predetermined range . 前記路面状態は、
車両に搭載された車載センサによって取得された走行時の車両の挙動の情報である車両情報に基づいて得られる推定路面状態を目的変数とし、
前記推定路面状態が得られた前記所定範囲内の気象情報及び、直近における融雪剤の散布からの経過時間や融雪剤の種別に応じて算出される残留塩分濃度を説明変数としてコンピュータにより機械学習することにより、前記推定路面状態が推定された時刻よりも将来の時刻の路面状態を予測することを特徴とする請求項1に記載の路面状態予測方法。
The road surface condition is
The objective variable is the estimated road surface condition obtained based on vehicle information, which is information on the behavior of the vehicle during driving, obtained by an on-board sensor installed in the vehicle.
Machine learning is performed by a computer using the meteorological information within the predetermined range from which the estimated road surface condition was obtained , and the residual salt concentration calculated according to the time elapsed since the most recent snow melting agent application and the type of snow melting agent as explanatory variables. 2. The road surface condition prediction method according to claim 1, wherein the road surface condition is predicted at a time in the future from the time when the estimated road surface condition is estimated.
JP2020034992A 2020-03-02 2020-03-02 Road surface condition prediction method Active JP7422562B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020034992A JP7422562B2 (en) 2020-03-02 2020-03-02 Road surface condition prediction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020034992A JP7422562B2 (en) 2020-03-02 2020-03-02 Road surface condition prediction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021139643A JP2021139643A (en) 2021-09-16
JP7422562B2 true JP7422562B2 (en) 2024-01-26

Family

ID=77668278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020034992A Active JP7422562B2 (en) 2020-03-02 2020-03-02 Road surface condition prediction method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7422562B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7144586B1 (en) 2021-09-22 2022-09-29 章史 葛西 Snow removal judgment support system
JP7326560B1 (en) 2022-08-19 2023-08-15 章史 葛西 System and program for snow removal decision support, road management method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241563A (en) 1999-02-17 2000-09-08 Hitachi Cable Ltd Road surface freezing judgment method and device and road surface freezing prediction method and device
JP2002048878A (en) 2000-08-02 2002-02-15 Nagoya Electric Works Co Ltd Method and device for predicting road-surface temperature or road-surface state
JP2004198188A (en) 2002-12-17 2004-07-15 Yokogawa Denshikiki Co Ltd Device and method for discriminating and predicting road surface condition
JP2008102006A (en) 2006-10-18 2008-05-01 Univ Of Fukui Method and apparatus for predicting sliding friction of road surface, and program thereof
US20140122045A1 (en) 2013-08-08 2014-05-01 Iteris, Inc. Pavement condition analysis from modeling impact of traffic characteristics, weather data and road conditions on segments of a transportation network infrastructure
JP2016080451A (en) 2014-10-14 2016-05-16 株式会社ブリヂストン Road surface state prediction method
JP2021089257A (en) 2019-12-06 2021-06-10 国立大学法人福井大学 Road surface state prediction program and information processor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3703062B2 (en) * 1998-03-05 2005-10-05 オムロン株式会社 Road surface condition detection sensor, road surface condition detection device using the same, antifreezing agent spraying vehicle and road patrol car equipped with the sensor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241563A (en) 1999-02-17 2000-09-08 Hitachi Cable Ltd Road surface freezing judgment method and device and road surface freezing prediction method and device
JP2002048878A (en) 2000-08-02 2002-02-15 Nagoya Electric Works Co Ltd Method and device for predicting road-surface temperature or road-surface state
JP2004198188A (en) 2002-12-17 2004-07-15 Yokogawa Denshikiki Co Ltd Device and method for discriminating and predicting road surface condition
JP2008102006A (en) 2006-10-18 2008-05-01 Univ Of Fukui Method and apparatus for predicting sliding friction of road surface, and program thereof
US20140122045A1 (en) 2013-08-08 2014-05-01 Iteris, Inc. Pavement condition analysis from modeling impact of traffic characteristics, weather data and road conditions on segments of a transportation network infrastructure
JP2016080451A (en) 2014-10-14 2016-05-16 株式会社ブリヂストン Road surface state prediction method
JP2021089257A (en) 2019-12-06 2021-06-10 国立大学法人福井大学 Road surface state prediction program and information processor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021139643A (en) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220016941A1 (en) System and method for predicting wear progression for vehicle tires
US11781882B2 (en) System and method for utilizing aggregated weather data for road surface condition and road friction estimates
US8706416B2 (en) System and method for determining a vehicle route
US11300619B2 (en) Method and system for predicting energy consumption of a vehicle through application of a statistical model utilizing sensor and database data
JP6671248B2 (en) Abnormality candidate information analyzer
US9079461B2 (en) Predictive peer-based tire health monitoring
JP7422562B2 (en) Road surface condition prediction method
KR101617349B1 (en) Diagnostic system and method for the analysis of driving behavior
JP6408854B2 (en) Road surface condition prediction method
JP2019081531A (en) Road surface state determination device and tire system comprising the same
Shimosaka et al. Predicting driving behavior using inverse reinforcement learning with multiple reward functions towards environmental diversity
EP3330819B1 (en) Device diagnostic apparatus, device diagnostic system and device diagnostic methods
CA3047735A1 (en) Determining customized safe speeds for vehicles
CN107364435B (en) Operation model construction system and operation model construction method
JP6971830B2 (en) Road traffic control device and self-driving vehicle control method
US11710082B2 (en) Systems and methods for utilizing machine learning and feature selection to classify driving behavior
US20220016939A1 (en) System and method for feature extraction from real-time vehicle kinetics data for remote tire wear modeling
JP2020183767A (en) Abrasion prediction device, abrasion prediction method and computer program
CN112509352B (en) Flooding detection device, system and method, and flooding detection program storage medium
EP3778330A1 (en) Flood sensing device, flood sensing system, and flood sensing program
CN110909907A (en) Method and device for predicting fuel consumption of truck and storage medium
JP4820747B2 (en) TRAVEL TIME CALCULATION DEVICE, PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM
KR20230046090A (en) Real-time Forecasting System and Method for Traffic Accidents Risk Level on Frozen-Predicted Area Using Deep-Learning
JP2023020492A (en) Tire damage accumulation amount estimation system, arithmetic model generation system and tire damage accumulation amount estimation method
Jahin et al. DIT4BEARs Smart Roads Internship

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20220922

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220922

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230809

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7422562

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R154 Certificate of patent or utility model (reissue)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R154