JPH0343505A - ロードヒーティング制御方法 - 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］ 本発明は、路面への積雪を融雪し２更には路面表面の水
分凍結防止を行うためのロードヒーティング制御方法に
関するものである。

［従来の技＃ｉ］ 近来、自動車交通の発達と共に道路の重要性が増加し、
多くの道路が建設され整備されているが、特に寒冷地に
おいては冬季に路面が凍結したり積雪したりして、走行
の危険性、通行不能などにより十分にその機能が発揮さ
れないことが多い、現在、主要道路における融雪、除雪
の方法として、機械的除雪、塩化カルシウム等の寒村に
よる融雪、電熱による融雪、地下水による融雪等が実施
され、その効果及び経済性には一長一短があるが、トン
ネルの出入口等では電熱による融雪が多く用いられてい
る。この電熱による融雪を行うロードヒーティングシス
テムは、加熱用の発熱線を道路舗装面から一定の深さに
蛇行状に埋設し、この発熱線に通電して熱を周囲の舗装
材料に伝達し、融雪及び凍結防止をするものである。こ
のようなロードヒーティングシステムでは、電力消費と
管理人員の節約のために路面温度の自動制御が不可欠で
ある。

従来、このような自動制御の方法としては、降雪の有無
、路面の水分の有無等を無人測定し、この結果から目標
となる路面温度を自動的に算出して、この目標温度と実
際の路面温度が一致するように通電電流を制御する方法
が一般的に知られている０例えば、路面に水分がある場
合には路面温度が氷結温度以上に保持されるようにし、
また降雪がある場合には更に高い温度に保って融雪効果
が得られるようにする等の処理方法が提案されている。

また、熱容量の大きな路面でも迅速に電流の投入効果が
発揮され、確実に所望の効果が得られるように、降雪や
路面の水分が無い場合においても、路面を稍々低い一定
の温度に予熱する予熱運転が併用される場合が一般的で
ある６例えば。

路面温度を一１’Ｏに設定して、気象条件が急激に変化
しても早急に融雪や凍結防上温度である＋２℃に路面が
到達できるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のこの設定温度は路面に吹く風の影
響を太き目に考慮しており、場合によっては一１℃とい
う設定温度が必要以上の温度であることが多い、つまり
、無風時或いは風が余り強くない場合には、路面の近傍
の空気はほぼ同じ場所に停滞する結果、路面温度程度に
まで温められ、このため路面からの熱の放散は少なく保
たれており、いわば断熱層が形成された状態であるのに
対し、強風時には路面近傍の空気は吹き飛ばされて断熱
層が形成されないので路面からは絶えず熱が散逸して、
見掛は上の電流の投入効果が著しく低下することになる
。また、路面に水分が存在する場合には、強風によりこ
の水分が気化し、このため路面は気化熱を奪われるので
熱の放散は更に激しくなる。これらの熱の散逸の影響は
、予熱運転状態から融雪や凍結防止状態に切換える際に
最も致命的に顕在化する。

即ち、上述した理由により風速が比較的小さい場合には
、第４図において曲ａＡが示すように、例えば、予熱温
度が一３℃からでも３時間で目標温度＋２℃に達するの
に対し、風速が大きい場合には予熱温度が一３℃では、
曲線Ｂに示すように所定の３時間が経過した後でも目標
温度に達しないことになり、この間に生じた積雪や凍結
によって走行危険１通行不能が生ずる虞れがある。従っ
て、従来では路面の予熱温度を前述したように例えば−
１℃に設定しているが、無風時においては予熱のための
電流量が必要以上に大きくなる問題点がある。

本発明の目的は、路面温度制御を必要最小限の電流量の
もとで的確に行うことができるロードヒーティング制御
方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明に係るロードヒー
ティング制御方法においては、路面下に埋設した発熱線
により路面温度を予熱制御する場合において、温度制御
されるべき路面の路面温度、路面水分、降雪状況及び路
面付近の風速を測定し、これらのうち少なくとも風速を
含む測定値から目標温度を決定し、路面温度を目標温度
に一致させるように前記発熱線の発熱量を制御すること
を特徴とする方法である。

［作用］ 上記の構成を有するロードヒーティング制御方法は、路
面付近の風速を目標路面温度の決定に用いて路面温度を
制御しており、必要最小限の電流量を確保しながら実際
の融雪や凍結防＋１状への切換えに際しての立ち上りが
早い。

［実施例］ 本発明を第１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るロードヒーティング制御方法を実
現するための制御ブロック図を示し、図示しない道路舗
装面から一定の深さに埋設された発熱線ＨＴは、所定の
電源電圧に対して充分なジュール発熱が得られるような
長さで１ユニツトとされており、通常は複数のユニット
が並列的に接続され、トライア−２りなどの電力制御素
子ＴＲを介してヒータ電源Ｓに接続されている。また、
電力制御素子ＴＲの制御端子ＧにはＤ／Ａコンバータｌ
を介して制御コンピュータ２の制御出力が接続されてい
る。そして、この制御コンピュータ２には変換器３を介
した放射温度計等の路面測温手段４と、Ａ／Ｄコンバー
タ５を介した風速計６と、降雪センサ７及び水分計８が
接続されており、史に水分計８には路面に設置された水
分電極９が接続されている。

上述の構成において、風速計６はシステム設置場所にお
ける風速を計測し、Ａ／Ｄコンバータ５ではこの計測値
をＡ／Ｄ変換して制御コンピュータ２に与えるが、制御
コンピュータ２は与えられた計測値について一定時間の
積分を行って平均風速を求め、これを各時間における風
速値として用いる処理を行う、また、降雪センサ７は降
雪の有無を検知し２例えば降雪時にはハイレベル信号を
、非降雪時にはローレベル信号を制御コンピュータ２に
与える。更に、水分計８は路面の水分量により水分電極
９の極間抵抗が変化することを利用して、例えば路面に
水分が存在する場合にはハイレベル信号を、路面が乾燥
している場合にはローレベル信号を制御コンピュータ２
に与える機能を有している。

制御コンピュータ２は上述のようにして得られた平均風
速、降雪の有無、路面水分の有無の各データから、第２
図に示すフローチャート図に例示するような処理方法に
基づいて、路面温度の目標値を決定する。制御動作時に
は、更にこの路面温度の目標値と、路面測温手段４で計
測され変換器３により温度データ化された路面温度の実
測値と比較し、実際の路面温度が目標値に近付くような
制御出力をＤ／Ａコンバータ１を介して制御端子Ｇに与
える。

目標値を決定する際の処理方法として第２図に挙げた例
においては、先ず降雪及び路面水分の有無の検知結果か
ら路面の状態を判断する。即ち、降雪が検出されず、な
おかつ路面の水分も検出されない場合には路面は乾燥状
態と判断される。また、路面水分が検出される場合には
、降雪の有無に拘らず路面は水濡れ状態と判断される。

更に、降雪は検出されるが路面の水分が検出されない場
合には、降った雪が路面で解けずに残っている場合であ
るから、路面は積雪状態であると判断される。従って、
このロードヒーティングシステムにおいては、それぞれ
の場合について予熱運転、凍結防止運転２融雪運転を行
えばよいことになる。

次いで、各運転時の目標温度の路面が平均風速データに
基づいて細かく決定される。つまり、予熱運転時におい
ては、例えば平均風速２メ一トル毎秒未満の弱風時に一
３℃、２メ一トル毎秒以上で４メ一トル毎秒未満の中程
度の風速時には一２℃、４メ一トル毎秒以上の強風時に
は一１℃という具合に目標路面温度を決定する。このよ
うにすれば、予熱運転から融雪や凍結防止状態の例えば
＋２℃に目標路面温度を切換える際にも、第３図に示す
ように曲線Ａ°で示す弱風時、曲線Ｂ°で示す強風時の
何れの場合においても、例えば３時間の所定時間で目標
温度の例えば＋２℃に到達することができるようになる
。

また凍結防止運転時においては、例えば弱風時に＋１℃
、中程度及び強風時には＋２℃というように目標路面温
度を決定する。かくすることにより、風による路面水分
の気化に伴う熱の放騒に対しても、凍結防止効果の損失
を防ぐことが可能となる。

一方、融雪運転時において、特に風速の影響が少ないと
考えられる場合には、目標路面温度を風速に拘らず例え
ば＋２℃に設置することができ、制御アルゴリズムを簡
素化できる。

なお、以上に例示した数値は必然性を有するものではな
く、路面の材質、発熱線ＨＴの発熱量、システムの設置
条件、設置地域の気候等によって影響されるものであっ
て、実際の設置の際に適宜設定されるべきものであるこ
とは勿論である。

また、実施例において路面温度の測定に放射温度計を用
いたが、精度が充分に保持できる方法であれば他の測定
方法を用いてもよい、なお、放射温度計を用いる場合に
は、走行する自動車等、路面よりも高温の物体の温度を
誤って計測値としないような注意が必要となる。このた
めには、車両等の通行の可能性が無い位置に測定点を定
めたり、或いはローパスフィルタを介して一時的な計Ａ
１１値の変動を除去するなどすればよい。

［発明の効果３ 以上説明したように本発明に係るロードヒ−ティング制
御方法は、路面付近の風速を目標路面温度の決定に用い
ることにより、風による路面からの熱の散逸の影響が削
減され、融雪、凍結防ＩＬ状態への切換えが必要最小限
の電流のもとで実現できる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図〜第３図は本発明に係るロードヒーティング
制御方法の実施例を示し、第１図は制御ブロック図、第
２図はフローチャート図、第３図は温度制御例のグラフ
図であり、第４図は従来のロードヒーティング制御方法
による温度制御例のグラフ図である。 符号ＨＴは発熱線、ＴＲは電力制御素子、１，５はＡ／
Ｄコンバータ、２は制御コンピュータ会、４は路面測温
手段、６は風速計、７は降雪センサ。 ８は水分計、９は水分電極である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、路面下に埋設した発熱線により路面温度を予熱制御
   する場合において、温度制御されるべき路面の路面温度
   、路面水分、降雪状況及び路面付近の風速を測定し、こ
   れらのうち少なくとも風速を含む測定値から目標温度を
   決定し、路面温度を目標温度に一致させるように前記発
   熱線の発熱量を制御することを特徴とするロードヒーテ
   ィング制御方法。