JPH03295455A - 路面の凍結検知方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は路面の凍結を精度よく検知する方法とその装
置に関する。

従来の技術 路面の凍結状態を検知する方法として、（ａ）非接触式
検知装置による方法と、（ｂ）埋設式検知装置による方
法が知られている。

（ａ）の非接触式検知装置としては、路面上の水の有無
、凍結の有無により路面の光学的反射特性が変化する性
質を利用した光学式検知装置が代表的である。

第６図は光学式検知装置の模式図であり、路面に立設し
た柱（２１）、該柱の上部に路面に平行に取付けられた
アーム（２２）、路面から数メートル上方に路面上の白
色マー２２周辺に投光できる姿勢で柱に取付けられた投
光器（２３）、アーム（２２）に取付けられた２個の集
光器（２４）　（２５）、および計算処理装置（２６）
とから構成される装置 すなわち、投光器（２３）から投光された光の路面反射
光が集光器（２４）に、路面上の白色マークＰからの完
全拡散反射光が集光器（２５）にそれぞれ受光され、集
光器（２５）がとらえた路面の完全反射光および白色マ
ークＰからの完全拡散反射光に相当する各電気信号Ｖ　
ＷＳＢおよびＶＳＡと、集光器（２４）がとらえた路面
の鏡面反射光に相当する電気信号ＶＷＡが計算処理装置
（２６）に入力され、各電気信号の大小関係から路面状
態を判定して出力する仕組みとなっている。

例えば、路面状態が「乾燥→凍結Ｊに変化する場合、路
面は凍結すると鏡面化して鏡反射成分が増加するので、
計算処理装置（２６）はＶ　ＷＳＢ＞ＶＷＡからＶ　Ｗ
Ａ＞　Ｖ　ＷＳＢへの変化をとらえて凍結検知信号を出
力する。

また、路面状態が「乾燥→積雪」に変化する場合、ＶＳ
Ａは前記のごとく白色マークＰに相当した信号であるか
らほとんど変化しないが、Ｖ　ＷＳＢは路面の状態に相
当した信号であるから、雪面になるとその値は数倍にな
りＶ　ＳＡ＞　Ｖ　ＷＳＢか′らＶ　ＷＳＢ＞ＶＳＡへ
変化する。この変化をとらえて計算処理装置（２６）は
雪検知信号を出力する。

光学式検知装置は以上のような構成および動作によって
路面の凍結、積雪状態を検知するものである。

また、（ｂ）の埋設式検知装置としては、路面の抵抗値
および温度の変化によって路面状態を検出する方式のも
のが代表的である。すなわち、路面の抵抗値は水の有無
により変化するので抵抗値が低くなると路面に水がある
と判定され、路面に水があり、かつ路面の温度が氷点下
のとき路面は凍結状態にあると判定される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の光学式検知装置および埋設式検知装
置には、次に記載する問題点があった。

（ａ）光学式検知装置の場合は、通常路面から５．５〜
６ｍの高さ位置に集光器が取付けられるため、該集光器
における反射光の受光量が少なく、一方で自動車のヘッ
ドライト等の外乱光を受光するという欠点がある。また
、路面において自動車のタイヤが頻繁に通過する部分は
摩耗によりくぼんでいるため、路面の反射光が四方大力
に散乱して受光が困難になるという問題がある。このよ
うな受光上の問題が光学式検知装置の精度低下の原因と
なっている。

また、（ｂ）埋設式検知装置は、路面の抵抗値が水の有
無によって変化するが、該抵抗値は水の厚みによっても
変化するので、水たまりなどで外乱によって水の厚みが
変化すると誤った判定を下すことがある。さらに、不凍
液が散布されていると水が存在する状態で路面温度が氷
点下であっても路面が凍結状態ではないという問題があ
る。

この発明はこのような問題点を解決するため、路面に埋
設した電極によって測定されるインビーダン値の変化に
よって路面の凍結状態を正確に検知できる路面の凍結検
知方法と装置を提案しようとするものである。

課題を解決するための手段 この発明の路面凍結検知方法は、路面に埋設した複数の
電極によって測定された路面のインピーダンス値の変化
により路面の凍結状態を検知する方法において、前記電
極近傍の路面を所定のタイミングで加熱し、加熱前後の
路面のインピーダンスの変化量から路面の凍結状態を判
定する方法を要旨とする。

また、この発明方法を実施するだめの装置は、路面に埋
設した複数の電極近傍を所定のタイミングで加熱する手
段と、加熱前後の路面のインピーダンスを測定する手段
と、加熱前後の路面のインピーダンスの変化量を求める
手段と、加熱前後の路面のインピーダンス変化量から路
面の凍結状態を判定する手段とを具備することを要旨と
する。

作　　　　用 この発明において、路面を加熱して凍結を判定する方法
をこうじたのは、次に記載する理由による。

すなわち、路面が凍結している場合、路面を加熱して当
該路面上の氷を融かすと、埋設電極により測定する路面
のインピーダンス値が急激に減少する。一方、路面が凍
結していない場合（乾燥状態あるいは湿潤状態）、路面
を加熱してもインピーダンス値はほとんど変化しない。

したがって、路面加熱前後のインピーダンス値の変化を
検出することによって、路面が凍結しているか否かを的
確に判定することが可能となるのである。

この発明方法を実施するための装置において、路面に埋
設した複数の電極近傍を加熱する手段としては、例えば
電熱線ヒーター、温風、温水ヒーター等を用い、所定の
タイミングで電極近傍を加熱する。

加熱前後の路面のインピーダンスを測定する手段として
は、公知のインピーダンス測定器を用い、各電極間を流
れる電流より路面のインピーダンス値を測定する。

インピーダンス測定器にて測定された加熱前と加熱後の
インピーダンス値の変化量は演算器で算出し、その結果
を判定出力装置に入力して路面の凍結状態を判定する。

実　　　施　　　例 第１図はこの発明方法を実施するための装置構成例を示
す模式図で、（１）は耐酸化性を考慮してステンレス鋼
（ＳＵＳ３１６）あるいは炭素繊維強化プラスチツク板
（ＣＦＲＰ）等で構成された板状電極で、路面（２）に
垂直に間隔配置され、一端面のみが路面に露出し、他の
部分はエポキシ樹脂、セラミックス等の絶縁シール材（
３）でモールドされて路面（２）に埋設されている。

（４）は路面加熱用電気ヒーターで、電極（１）の近傍
に埋設され、ヒーターケーブル（４−１）によりチュー
ブ（４−２）を介して電源（４−３）に接続されている
。

なお、ヒーターは埋設式でなく、路面に立設した支柱等
に赤外線ヒーターを取付けて、路面上部より加熱する方
法でもよい。

２本の電極（１）は、地下に埋設されたケーブル（１−
１）によってチューブ（１−２）を介してインピーダン
ス測定器（６）と接続されている。

（７）は所定のタイミングでインピーダンス測定器（６
）により測定された加熱前後の路面インピーダンス変化
量を算出する演算器、（８）は前記演算器（７）の結果
に基づいて路面の凍結を判定する判定出力装置である。

（９）は路面インピーダンスを測定するタイミング、路
面加熱用ヒーター（４）の通電タイミング等を制御する
コントローラーである。

上記装置において、路面（２）のインピーダンスは電極
（１）、信号ケーブル（１−１）およびチューブ（１−
２）を介してインピーダンス測定器（６）により測定さ
れる。

一方、電極近傍の路面は所定のタイミングで路面加熱用
ヒーター（４）により加熱される。

所定のタイミング毎にインピーダンス測定器（６）によ
り測定された加熱前後の路面のインピーダンス値は演算
器（７）に入力され、ここで加熱前後のインピーダンス
変化量が算出される。同時に、その変化量が判定出力装
置（８）に入力され、路面が凍結状態であるか否かを判
定し出力する。

ここで、氷の融解による路面インピーダンス値の変化に
ついて説明する。

第２図はヒータで路面を加熱し、路面上の氷を融かした
際の路面インピーダンスの変化を例示したものである。

すなわち、凍結状態にある路面をヒーター（４）で加熱
して路面上の氷を融かすと、路面のインピーダンス値は
印加周波数５００Ｈｚで１／４７０に、同１ｋＨｚで１
／３００に、同５ｋＨｚで１７７２にそれぞれ減少する
ことがわかる。

次に、水の加熱による路面インピーダンスの変化につい
て説明する。

電極および絶縁シール材からなるセンサーの上部に水の
みが存在するときに、ヒーター（４）により前記水が加
熱された際の路面インピーダンスの変化の一例を第３図
に示す。

第３図より、０℃の水が６０℃程度まで加熱されても、
路面インピーダンスは１／２程度しか減少しないことが
わかる。

また、路面が乾燥している時、ヒーター（４ンで路面を
加熱した際の路面インピーダンスは第４図に例示したご
とく、路面温度が一３０’Ｃ〜６０’Ｃまで上昇しても
、路面ンビーダンスは８／１ｏ〜９／１ｏ程度と僅かし
か減少しないことがわかる。

上記第２図、第３図および第４図の結果より、電極近傍
の路面を加熱し、その加熱前後の路面インピーダンスの
変化量より路面が凍結しているか、凍結していないか（
乾燥もしくは湿潤）を的確に判定することが可能である
。

このように、この発明は氷→水への変化における路面イ
ンピーダンスの急激な減少により路面の凍結を判定する
方法であるから、従来の埋設式センサーのように、セン
サー上部の水の厚みが車の走行等で変化した場合や、不
凍液の散布により水の凝固点が低下１−た場合に路面凍
結を誤検知することが皆無となる。

第５図は水に２％程度の不凍液を添加した際の路面イン
ピーダンスの変化を示している。

すなわち、水に不凍液を添加することによって路面イン
ピーダンスは１／１００程度にまで減少する。

その後、冷却していくにつれて徐々に路面インピーダン
スは増加していくものの、凍結状態でも水だけの場合の
インピーダンスに比して１７１０程度と非常に小さい値
でしかない。

このため、路面インピーダンス値自身をある基準値で区
別しても凍結、非凍結を判定することは無理であり、か
つ不凍液の散布の都度、基準値を変更する必要がある。

また、また路面インピーダンスにて水分の有無を検知し
、温度で凍結、非凍結を判定する方法では、路面インピ
ーダンスによる水分の有無は検知できるも、不凍液の添
加により水の凝固点が降下しているため温度のみで凍結
を正しく判定することは不可能である。

一方、ヒーター加熱により路面の氷を融かすと、路面の
インピーダンスは１７８程度減少する。第５図に示す例
では第２図の例に比して氷融解によるインピーダンス値
減少の程度は小さい。しかし、第３図および第４図に示
す湿潤、乾燥状態での温度変化によるインピーダンス減
少とは有意差が認められる。

このため、第５図に示す不凍液散布の際も凍結状態を正
確に検知することが可能である。さらに、路面温度を測
定しておき、ヒーターにより路面温度が例えば１０〜２
０℃まで上昇した場合に路面の氷は融けているとみなし
て、インピーダンス減少量を求めるようにすると、第３
図および第４図に示す非凍結時のインピーダンス値減少
と、凍結時の氷融解によるインピーダンス減少とをより
精度よく区別することが可能となる。

発明の詳細 な説明したごとく、この発明の路面検知方法および装置
は、路面の加熱によるインピーダンスの変化を利用して
凍結を判定する方法であるから、水の厚みの変化あるい
は凍結防止剤の散布等の外乱によるインピーダンス値の
変化と、凍結によるインピーダンス値の変化とを明確に
区別することができ、路面の凍結を正確に検知すること
ができるという優れた効果を有する。

よって、この発明によれば、路面の凍結や積雪等、気象
に起因する交通障害に対して的確な対策を施すことが可
能となるとともに、融雪装置等の道路を正常に保つ装置
の運転費用の軽減もはかられるという大なる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための装置構成例を示
す模式図、第２図は氷の融解による路面インピーダンス
の変化例を示す図、第３図は水の加熱による路面インピ
ーダンスの変化例を示す図、第４図は乾燥状態での路面
加熱の影響例を示す図、第５図は水に不凍液を添加した
際の路面インピーダンスの変化例を示す図、第６図は従
来の光学式路面検知装置を示す模式図である。 １・・電極　　　　　　　　　２・・路面３・・・絶縁
シール材 ４・・・路面加熱用ヒーター ６・・・インピーダンス測定器 ７・・・演算器　　　　　　　８・・・判定出力装置９
・・・コントローラー 路面インピーダンス（ＩＫＨｚ） 第２図 路面インピーダンス（ｋΩ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　路面に埋設した複数の電極によって測定された路面
   のインピーダンス値の変化により路面の凍結状態を検知
   する方法において、前記電極近傍の路面を所定のタイミ
   ングで加熱し、加熱前後の路面のインピーダンスの変化
   量から路面の凍結状態を判定することを特徴とする路面
   の凍結検知方法。 ２　路面に埋設した複数の電極によって測定された路面
   のインピーダンス値の変化により路面の凍結状態を検知
   する装置であって、前記電極近傍の路面を所定のタイミ
   ングで加熱する手段と、加熱前後の路面のインピーダン
   スを測定する手段と、加熱前後の路面のインピーダンス
   の変化量を求める手段と、加熱前後の路面のインピーダ
   ンス変化量から路面の凍結状態を判定する手段とを具備
   することを特徴とする路面の凍結検知装置。