JPH07111042B2

JPH07111042B2 - ロードヒーティング制御方法

Info

Publication number: JPH07111042B2
Application number: JP1322056A
Authority: JP
Inventors: 孝昭渡部; 安次郎南沢; 勝美大角; 正男坂入
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH03183804A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、路面の雪氷を融解し、また路面表面の水分凍
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。

［従来の技術］従来、自動車交通の発達と共に、多くの舗装道路が建設
されているが、特に寒冷地においては、冬季に路面が凍
結したり積雪して走行危険、通行不能になることが多
く、十分にその機能が発揮されないことがある。

ロードヒーティングシステムはこのような場合に、道路
舗装面から一定深さに埋設された発熱電線に通電して路
面に熱を伝達し、融雪及び凍結防止等をするものである
が、このようなロードヒーティングシステムでは管理人
員と電力消費の節約のため路面温度の自動制御が不可欠
である。つまり、路面に雪氷のある場合には、路面温度
を高くしてこれらの融解を促進し、路面に液体水分があ
る場合には結氷温度より高い温度に保って凍結防止する
ことが望まれる。また、路面が乾燥している場合でも、
急激な天候変化に対処できるように、路面が過度の低温
にならないような予熱運転を行うことが望ましい。

従来では、このような路面状態を検知するためには、路
面に設置した水分電極により、路面状態を乾燥及び水濡
れ又は雪氷の２つの場合に区別している。この場合の水
分電極は路面に電極を露出し、水分の存在による極間電
気抵抗の変化を把えるものが最も一般的であり、電極に
内蔵されたヒータにより電極を加熱して、雪氷を融解し
た上で水分の存在を検出するものである。

つまり、従来の判断方法では水分電極で水分が検知され
ない場合は、路面は乾燥状態と判断して例えば−２℃の
予熱運転を行い、一方で、水分が検知される場合には路
面は雪氷又は水濡れ状態であると判断して、例えば＋３
℃の加熱運転により雪氷の融解及び水分の凍結防止を行
うようにされている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような従来の制御方法では路面が雪
氷で覆われているのか、それとも単に濡れているだけな
のかは判別されない。従って、この何れの場合にも融解
に必要な量の通電がなされるので、凍結防止さえ行えば
よい水濡れ状態の場合には、余計な電力が浪費されて不
経済である。

本発明の目的は、上述の従来方法の問題点を解消し、正
確な路面状態の検出により、的確な運転制御ができるロ
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電
線により路面を加熱する場合において、地表面上に一部
が露出しかつ地表面と略面一に配置した電極対及びその
対間絶縁体を具備する第１の検出子と、同様に電極対及
び対間絶縁体を具備すると共に対間絶縁体を加温する手
段を有する第２の検出子とを路面に設け、前記第１及び
第２の検出子の電極間抵抗をそれぞれ測定し、これら測
定抵抗値を比較することにより、加熱すべき路面の状態
が雪氷、水濡れ、乾燥の何れであるかを検知し、これら
の各検知結果に対して、目標温度をそれぞれ融解温度、
凍結防止温度、予熱温度とし、路面温度を前記目標温度
に一致させるように前記発熱電線の発熱量を制御するこ
とを特徴とする。

［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、雪
氷、水濡れ、乾燥の各路面状態を検知し、この検知結果
に基づいて路面目標温度をそれぞれ融解温度、凍結防止
温度、予熱温度に設定し、路面温度がこの目標温度に一
致するように発熱量を制御する。

［実施例］本発明を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、ロードヒーティン
グシステムへの供給電力を制御する制御器１には、制御
すべき路面Ａの温度を計測する放射温度計や埋込形路面
温度計等の路面温度計測手段２と、路面Ａに設置した路
面状態検出センサ３を接続する。ここで、路面状態検出
センサ３は雪氷、水濡れ、乾燥の各路面状態を区別して
検知できるものであり、第１図，第２図に示すような構
造のものが用いられている。

第２図は路面状態検出センサ３の一例を示す平面図、第
３図はこのセンサ３を路面Ａに設置した状態を示す断面
図である。路面状態検出センサ３は同心円上に配置され
た金属円筒体から成る外側電極31aと内側電極32a及びこ
れら電極対間を絶縁するエポキシ樹脂等から成る対間絶
縁体33aを具備する第１の検出子3aと、同様に外側電極3
1bと内側電極32b及びその対間絶縁体33bを備えると共
に、対間絶縁体33b内に埋設され対間絶縁体33bを加温す
るための電気ヒータ34を具備する第２の検出子3bとから
成っている。なお、これらの他に第１の検出子3a、第２
の検出子3bの各電極及び電気ヒータ34に電力を給電する
ためのリード線35と、各外側電極31a、31bの底面に底板
36a、36bが取り付けられている。

第１の検出子3aの外側電極31a、内側電極32aは共にその
周縁部は外部に露出されており、この電極露出面は対間
絶縁体33aを含めて平坦な面とされている。そして、第
３図に示すように第１の検出子3a、第２の検出子3bの電
極露出面が路面Ａと略面一となるように地中に埋設され
ている。なお、面一に設置するのは、路面Ａの表面と各
検出子3a、3bの電極露出面とを同一の条件とするためで
ある。

このような構成の路面状態検出センサ３では、第１の検
出子3aの外側電極31aと内側電極32a、及び第２の検出子
3bの外側電極31bと内側電極32bとの間に常にバイアス電
圧を印加しておき、また第２の検出子3bの対間絶縁体33
b中に埋設されている電気ヒータ34にも通電し、発熱さ
せておく。

ここで、先ず路面Ａ上が乾燥状態の場合、即ち各検出子
3a、3bの電極露出面が乾燥状態の場合は、各検出子3a、
3bの内外電極間抵抗は双方とも無限大に近くなる。これ
に対し路面Ａ上が濡れている場合は、その電極露出面に
おいて水の存在により導通状態となり、検出子3a、3bの
内外電極間は、その電極露出面において10kΩ〜200kΩ
程度の抵抗となる。

更に、路面Ａ上に雪氷が存在する場合には、第２の検出
子3bにおいては電気ヒータ34の熱により、電極露出面上
の雪が融雪されて水となるため、外側電極31bと内側電
極32bとの間の抵抗は10kΩ〜200kΩ程度となるが、第１
の検出子3aにおいては路面Ａと同様に積雪が存在してい
るため、外側電極31aと内側電極32aとの間の抵抗は第２
の検出子3bのようには低下しない。このような現象は、
含有水分が少なく電極間抵抗は無限大に近い所謂乾いた
雪の場合に顕著であり、所謂湿った雪或いは氷が電極面
に存在する場合でも水よりは電導がかなり悪いため、少
なくとも第２の検出子3bの電極間抵抗よりも高くなる。

また、路面Ａが濡れているものの乾き始めている場合に
は、第１の検出子3aにおいては路面Ａとほぼ同時間で電
極露出面が乾燥してゆくので、路面Ａが乾燥するまで電
極間抵抗は10kΩ〜200kΩ程度である。これに対し第２
の検出子3bにおいては対間絶縁体33bが電気ヒータ34に
より加温されているので、電極露出面上の水分は路面Ａ
よりも速く乾燥してしまい、電極間抵抗は第１の検出子
3aよりも速く無限大に近付く。

以上の説明から明らかな通り、検出子3a、3bの電極間抵
抗を測定し、これら測定値を比較することにより、路面
Ａの表面が乾燥しているのか、雪氷が存在しているの
か、或いは水分が存在しているのかが検知できる。

制御器１では、上述の路面状態検出センサ３からの路面
状態のデータから、第４図の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。そして、制御動作の際には決定された目標値と、
路面温度計測手段２で計測された路面温度の実測値とを
比較し、実際の路面温度が目標値に近付くようにロード
ヒーティングシステムへの供給電力を制御する。

目標値を決定する際の処理方法として、第１図に挙げた
例においては雪氷、水濡れ、乾燥の各路面状況に対し、
それぞれ融解温度、凍結防止温度、予熱温度として目標
路面温度を例えばそれぞれ＋３℃、＋１℃、−２℃に設
定する。このようにして路面Ａの各状態に対し、的確な
制御が行われることになる。また、各運転状態での運転
中にも随時路面状態を再検知して監視し、運転状態を修
正することが望ましい。

また、この他に制御器１に任意に降雪センサ４、外気温
センサ５、風速計６等を接続し、また電話回線７等を経
由させて気象用データベース８を接続するなどして、更
に綿密な制御を行うこともできる。例えば、降雪センサ
４を別個に設けて降雪の有無の検出感度を良好にすれ
ば、降雪に即時に対応して運転状態を修正できることに
なるので、予熱温度を低めに設定してよい。また、降雪
の激しさにより融雪通電量を変化させる等の方法も可能
となる。

更に、気象用データベース８の降雪確率のデータや風速
計６による風速データから、第５図のフローチャート図
に例示するように、例えば予熱運転時において目標予熱
温度を更に細かく設定してもよい。つまり、予熱運転時
に例えば３時間後の降雪確率が20％未満である場合に
は、降雪の可能性は低いと判断して予熱は特に行わず、
降雪確率が20％以上50％未満の場合には−５℃の控え目
な予熱温度とし、また降雪確率が50％以上の場合では、
更に風速計６のデータにより目標温度を細分し、風速が
強い場合には路面からの熱の拡散が激しいと判断して、
目標温度を−１℃に、風速が中程度の場合には−３℃
に、更に風速が弱い場合には路面からの熱の拡散は少な
いと判断して、−５℃にそれぞれ予熱温度を設定する等
が考えられる。このようにすれば、例えば降雪が少ない
寒冷地等において予熱運転の電力消費を極力押えること
もできる。また、この場合の風速計６の代替として外気
温センサ５からの外気温のデータを熱の散逸度の目安と
して用いることもできる。

［発明の効果］以上説明したように本発明に係るロードヒーティング制
御方法は、検出した雪氷、水濡れ、乾燥の路面状態の何
れの場合にも的確な路面温度の制御を行えるので、設置
路面の通行の安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

図面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図はブロック構成図、第２図、第３図は
路面状態検出センサの構成図、第４図、第５図は制御フ
ローチャート図である。符号１は制御器、２は路面温度測定手段、３は路面状態
検出センサ、４は降雪センサ、５は外気温センサ、６は
風速計、７は電話回線、８は気象用データベースであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂入正男北海道札幌市中央区北二条西４丁目１番地三菱電線工業株式会社北海道支店内 (56)参考文献特開昭64−48903（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−156943（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路面下に埋設した発熱電線により路面を加
熱する場合において、地表面上に一部が露出しかつ地表
面と略面一に配置した電極対及びその対間絶縁体を具備
する第１の検出子と、同様に電極対及び対間絶縁体を具
備すると共に対間絶縁体を加温する手段を有する第２の
検出子とを路面に設け、前記第１及び第２の検出子の電
極間抵抗をそれぞれ測定し、これら測定抵抗値を比較す
ることにより、加熱すべき路面の状態が雪氷、水濡れ、
乾燥の何れであるかを検知し、これらの各検知結果に対
して、目標温度をそれぞれ融解温度、凍結防止温度、予
熱温度とし、路面温度を前記目標温度に一致させるよう
に前記発熱電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。