JPH1096622A - 路面摩擦係数測定装置およびこの装置が搭載された車輌、ならびにこの装置を用いた路面情報管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輪と路面との間の摩擦係数を、路面に非接
触な状態で簡単かつ正確に測定する。 【解決手段】 車輌１内において、反射光処理装置２
と、車輪速度センサ３と、通信装置４とを制御装置５に
接続する。反射光処理装置２は、路面ＬＤに向かって光
を照射し、路面ＬＤからの反射光の空間周波数を取り出
すためのもので、その出力信号は制御装置５に入力され
て、路面状態および車輌１の対地速度の判別が行われ
る。制御装置５は、前記路面状態の判別結果から摩擦係
数の概略値を求めた後、さらに対地速度に対する車輪の
回転速度のゆらぎ度合いにより摩擦係数の詳細な値を決
定する。決定された摩擦係数値は、通信装置４より情報
収集局へと送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、走行する車輌の車輪
とその走行路の路面との間の摩擦係数を測定するための
装置およびこの装置が搭載された車輌に関し、さらにこ
の発明は、前記装置を用いて道路の路面の危険度にかか
る情報を管理するための路面情報管理システムに関連す
る。

【０００２】

【従来の技術】特に寒冷地においては、冬季になると、
路面への積雪や路面の凍結によりスリップ事故が起こる
危険が高くなる。このため、あらかじめ管理対象の道路
において、車輌と路面との間にどの程度の摩擦が生じる
かを測定して路面の危険度を判別し、特に危険度が高い
と判別された区域の路上に塩をまいたり、危険区域の下
流位置で警告情報を表示するなどの対応がとられてい
る。

【０００３】前記車輪と路面との間の摩擦係数（以下こ
れを「路面摩擦係数」という）を測定する方法として
は、一般に、車輌に第５のタイヤを取り付けて、そのタ
イヤにブレーキをかけながら走行し、その滑り度合いを
チェックする方法が採用されている。また先般、出願人
により提案された路面状態の判別装置（国際公開公報Ｗ
Ｏ９５／０１５４９）を用いて、路面上の雪や凍結状態
の有無を、道路に非接触な状態で判別することも可能で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら第５のタ
イヤを用いて路面摩擦係数を測定する方法の場合、駆動
機構などの装置構成が複雑化するためコスト高になる。
しかも計測時には車輌を低速走行させる必要があるた
め、計測に時間がかかる上、道路が混雑する時間帯には
計測できないなど、種々の問題が発生する。

【０００５】また路面状態の判別結果を用いる場合、路
面の凍結や積雪などが判別されたときにその路面の危険
度が大きくなることは判別できるが、このような路面に
おいて車輪が実際にどの程度の頻度でスリップするかを
詳細に判別することは不可能である。

【０００６】この発明は上記問題点に着目してなされた
もので、路面状態の判別結果から路面摩擦係数の概略値
を求めた後、さらにこの概略値と走行中の車輌の対地速
度に対する車輪の回転速度のゆらぎ度合いとを用いて詳
細な摩擦係数値を算出することにより、車輌と路面との
間の摩擦係数を、路面に非接触な状態で簡単かつ正確に
測定することを第１の技術課題とする。

【０００７】またこの発明は、前記路面摩擦係数測定装
置を搭載した車輌と制御装置とにより管理システムを構
成し、車輌から制御装置に測定結果を送信するととも
に、制御装置において、この送信情報を用いて車輌が走
行する道路の路面の危険度を判別することにより、道路
の路面の危険度を一元管理して、事故防止のための対応
を速やかに行うことを第２の技術課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１〜３の発明は、
走行する車輌の車輪とその走行路の路面との間の摩擦係
数を測定するための装置であって、請求項１の路面摩擦
係数測定装置は、前記走行路の路面状態を判別する路面
状態判別手段と、車輌の対地速度を路面に非接触な状態
で検出する対地速度検出手段と、車輪の回転速度を測定
する車輪速度測定手段と、前記路面状態判別手段の判別
結果に基づき前記走行路の路面と車輌との間の摩擦係数
の概略値を求め、前記摩擦係数の概略値と前記対地速度
に対する車輪の回転速度のゆらぎ度合いとに基づき詳細
な摩擦係数を決定する摩擦係数決定手段とを具備してい
る。

【０００９】請求項２の路面摩擦係数測定装置では、前
記路面状態判別手段を、車輌から路面に向かって光を照
射する照射手段と、照射された光の路面からの反射光か
ら路面状態を表す空間周波数成分を抽出する抽出手段
と、前記抽出手段による抽出結果に基づき前記走行路の
路面状態を判別する判別手段とにより構成する。

【００１０】請求項３の路面摩擦係数測定装置では、前
記対地速度検出手段を、前記路面状態判別手段の抽出手
段により抽出された所定の空間周波数成分を用いて車輌
の対地速度を検出するよう構成する。

【００１１】請求項４の発明は、上記請求項１〜３のい
ずれかに記載された路面摩擦係数測定装置を車輌に搭載
する。

【００１２】請求項５〜７の発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載された路面摩擦係数測定装置が搭載さ
れて成る車輌と、制御手段とから成るシステムであっ
て、請求項５の発明では、前記車輌は、前記路面摩擦係
数測定装置による測定結果を制御手段へと送信する送信
手段を備え、前記制御手段は、前記車輌からの送信情報
を用いて車輌が走行する道路の路面の危険度を判別する
判別手段を具備する。

【００１３】請求項６の発明では、前記車輌は、前記路
面摩擦係数測定装置による測定結果および車輌の現在位
置を示す位置情報を送信する送信手段を備え、前記制御
手段は、車輌からの送信情報を編集して車輌が走行する
道路上の各位置における路面の危険度を示す情報を作成
する編集手段と、この編集された情報を出力する情報出
力手段とを備えている。

【００１４】請求項７の発明では、前記編集手段は、前
記車輌から送信された摩擦係数の測定結果と位置情報と
を対応づけて車輌が走行する道路上の各位置における路
面の危険度を示す画像情報を作成し、前記出力手段は、
前記編集手段により作成された画像情報を表示または外
部へと送信する。

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、車輌の走行路の路面状態
の判別結果に基づき車輌と路面との間の摩擦係数の概略
値が求められた後、さらにこの概略値と、路面に非接触
な状態で検出された対地速度に対する車輪の回転速度の
ゆらぎ度合いとを用いて、詳細な摩擦係数が決定され
る。これにより凍結路面や積雪路面など危険度の高い路
面において、車輪の実際の滑り度合いを反映した係数値
を得ることができる。

【００１６】請求項２の発明では、路面からの反射光か
ら路面状態を表す空間周波数成分が抽出され、その抽出
結果に基づき路面状態が正確に判別される。

【００１７】請求項３の発明では、路面状態判別手段に
より抽出された前記空間周波数成分を用いることによ
り、車輌の対地速度を路面に非接触な状態で簡単かつ正
確に検出することが可能となる。

【００１８】請求項４の発明では、上記路面摩擦係数測
定装置を車輌に搭載することにより、車輌を通常の状態
で走行させながら、その車輪と路面との間の摩擦係数を
測定することが可能となる。

【００１９】請求項５の発明では、前記路面摩擦係数測
定装置が搭載された車輌から制御手段に、路面と車輪と
の間の摩擦係数の測定値を送信すると、制御手段におい
て、この送信情報を用いて車輌が走行する道路の路面の
危険度を判別する。

【００２０】請求項６の発明では、車輌から制御手段
に、摩擦係数の測定結果と車輌の現在位置を示す位置情
報とを送信すると、制御装置は、この送信情報を編集し
て道路の各位置における路面の危険度を示す情報を作成
する。

【００２１】請求項７の発明では、前記路面の危険度を
示す情報として画像情報が作成され、表示または外部へ
と送信される。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明の路面摩擦係数測定装置
が搭載された車輌の具体的な構成、および路面摩擦係数
を測定する原理を、図１〜１２を用いて説明する。また
この車輌を含む路面情報管理システムの好適な実施例
を、図１３〜１５に示す。

【００２３】

【実施例】図１は、この発明の路面摩擦係数測定装置が
搭載された車輌の構成を示す。この車輌１は、管理対象
の道路を走行しながら、その路面ＬＤと車輪との間の摩
擦係数を測定し、その測定結果を道路管理センターの情
報管理局４０（図１３，１４に示す）に送信するもの
で、反射光処理装置２と、車輪の回転速度を検出するセ
ンサ３（以下「車輪速度センサ３」という））と、通信
装置４と、これら各装置を制御するための制御装置５と
が配備されている。

【００２４】前記反射光処理装置２は、路面ＬＤに向か
って光を照射するとともに、その反射光に空間フィルタ
リング処理を施して反射光の空間周波数を取り出すなど
の処理を行う。その出力は制御装置５に入力されて、路
面の状態および車輌１の対地速度の判別に用いられる。

【００２５】車輪速度センサ３は、ＡＢＳ（アンチロッ
クブレーキシステム）に付属するもので、図２に示すよ
うに、周囲に多数の磁極歯６が等間隔に配備された回転
体７と、各磁極歯６の接近を感知してパルス信号を出力
する検知部８とから成り、車輪が１回転する間に約５０
個のパルス信号が出力される。車輪の直径は約５００mm
であるので、１パルスは車輪が約３０mm移動したことを
示すことになり、このパルスの時間間隔から車輪の回転
速度を算出することができる。なお、この車輪速度セン
サ３３は、駆動輪に取り付けるのが好ましい。

【００２６】図３は、路面状態の種毎に、走行速度と路
面摩擦係数との関係を示すもので、路面が凍結している
場合や路上に雪が積もっている場合の路面摩擦係数は、
走行速度に関わらず、低い値をとる。また雨などで濡れ
ている路面（湿潤路面）では、走行速度が早くなるほど
摩擦係数が低くなる。これに対し、乾燥した舗装路面に
おける摩擦係数は、走行速度にかかわらず高い数値を示
しており、車輪がスリップする可能性は非常に低くな
る。

【００２７】このように路面状態を判別することによ
り、大まかな路面摩擦係数を把握することができるが、
凍結路面や積雪路面など、危険度の大きい路面の場合に
は、その路上において車輪が実際にどの程度滑るのかを
チェックすることにより、さらに詳細な係数値を把握す
ることができる。

【００２８】図４（１）は車輪速度センサ３による車輪
の回転速度の検出結果を、図４（２）は車輌１の対地速
度を、それぞれパルス信号の形で示してある。いま車輪
の回転中に全く滑りが発生せず、また車輪の空気圧や積
載重量が一定であるものとすると、車輪の回転速度を示
すパルス信号は、車輌１の対地速度を示すパルス信号に
同期したタイミングで出力される。

【００２９】これに対し、走行中に車輪に滑りが発生し
た場合には、図中矢印Ａに示すごとく、滑りが発生した
瞬間の車輪の回転速度が早くなるという現象が見られ
る。したがって対地速度に対する車輪回転速度のゆらぎ
度合いをチェックすることにより、車輪の滑り度合いを
判別することができる。

【００３０】図５および図６は、反射光処理装置２の詳
細な構成を示すもので、２個の光源９，１０，各光源
９，１０に対する受光系１１，１２，および拡散反射光
用の空間フィルタ光学系１３などから構成される。各光
源９，１０は、路面に対して光を照射するためのもの
で、第１の光源９はマトリクス状に配置された複数個の
ＬＥＤ９ａにより、第２の光源１０は単独のＬＥＤ１０
ａにより、それぞれ構成される。なお光源毎の光を分離
できるように、各光源９，１０のＬＥＤ９ａ，１０ａに
は、異なる波長の光を出射するものが用いられる。

【００３１】前記第１の光源９は、路面の上方から車輌
１の走行方向（図５中、矢印Ｂで示す）に向かって光を
照射するもので、その受光系１１は、受光用レンズ１
５，スリット板１６，コリメートレンズ１７から構成さ
れる。これら各部の光軸は、前記光源９により路面ＬＤ
から反射する光のうち、路面ＬＤに対し垂直な方向に沿
って反射する拡散反射光を受光するように調整される。
なおスリット板１６のスリット孔１６ａには、前記光源
の照射光と同一波長の光のみを通過させる光学フィルタ
１６ｂが配備されている。

【００３２】前記空間フィルタ光学系１３は、スリット
アレイ１８，プリズムアレイ１９，集光レンズ２０，２
個の光検出器２１ａ，２１ｂ，２枚の鏡２２，２２など
により構成される。スリットアレイ１８は、細長形状の
スリット孔１８ａを車輌１の走行方向Ｂに沿うように配
列したもので、前記受光系１１のコリメートレンズ１７
により平行化された光は、これらスリット孔１８ａを介
してプリズムアレイ１９に入射する。プリズムアレイ１
９は、前記スリットアレイ１８の配列周期の２倍の周期
でプリズムを連続して成るもので、入射した光は、各プ
リズム内で交互に屈折して、２方向に分離される。

【００３３】各光検出器２１ａ，２１ｂは、プリズムア
レイ１９の配列周期と集光レンズ２０の倍率に応じた間
隔だけ隔てて配備されており、前記プリズムアレイ１９
を通った光は、集光レンズ２０により各分離方向毎に集
光され、それぞれの光検出器２１ａ，２１ｂへと入射す
る。さらにこれら光検出器２１ａ，２１ｂからの出力信
号は、制御装置５に入力され、後記するように、これら
出力信号の差動信号から路面ＬＤの凹凸状態を反映する
空間周波数成分が抽出される。なお鏡２２は、各光検出
器２１ａ，２１ｂの受光面上に集光されない光を反射し
て、受光面上に導くためのものである。

【００３４】前記第２の光源１０に対する受光系１２
は、単独の光検出器１２ａにより構成されるもので、光
源１０からの照射光の路面ＬＤからの正反射光を受光す
る位置に配置される。なお図５中、２３は路面温度を計
測するための温度センサ（赤外線放射温度計により構成
される）を示す。

【００３５】図７は、乾燥したアスファルトまたはコン
クリート路（以下「乾燥舗装路」と総称する）、砂利道
（土、砂道を含む）、雪道の三種類の道路状態につい
て、前記反射光測定装置により実際に得られた拡散反射
光の空間周波数スペクトルを示す。なお図示した各スペ
クトルは、車輌が４mm進行する間に得られる拡散反射光
の変化を反映するもので、空間フィルタの構成により決
定される空間中心周波数μにより規格化され、さらにこ
の空間中心周波数μにおける各スペクトルのピーク値が
一致するように、正規化されている。

【００３６】図示例において、空間中心周波数μよりも
低帯域における周波数成分の強度に着目すると、それぞ
れの路面状態の間には明確な差があり、その差は、空間
周波数が低くなるほど大きくなっている。この原理に基
づき、この実施例では、所定の低周波数帯域における周
波数成分の強度Ｄｂを前記空間中心周波数成分μの強度
Ｄａにより正規化した値（以下これを「周波数成分比Ｄ
ｂ／Ｄａ」という）に基づき、路面状態を判別するよう
にしている。

【００３７】以下に述べる各実施例では、この図７に示
された実測値に基づき、前記低周波数の帯域をμ／４〜
μ／１０の帯域に設定するとともに、各実測値により、
雪道と砂利道とを識別するためのしきい値Ｔ１と、砂利
道と乾燥した舗装路とを識別するためのしきい値Ｔ２と
を、それぞれ設定している。これに基づき、以下の図
８，９に示す実施例では、算出された周波数成分比Ｄｂ
／Ｄａをこのしきい値Ｔ１，Ｔ２と比較して、路面状態
が乾燥した舗装路，砂利道，雪道のいずれであるかを判
別する。

【００３８】路面状態をさらに詳細に判別するために
は、拡散反射光のみならず、路面ＬＤからの正反射光を
計測する必要がある。特に舗装路の場合、路面が雨など
により濡れているときや凍結状態にあるとき、路面は鏡
面に近い状態となるので、路面からの正反射光量は、乾
燥状態時よりも大幅に増大する。

【００３９】図８は、路面状態および路面摩擦係数の判
別にかかる構成を示すもので、破線で囲んだ領域によ
り、制御装置５の詳細な構成が示してある。前記反射光
処理装置２の各光源９，１０は、それぞれ自動パワー制
御回路（図中「ＡＰＣ」で示す）２４，２５により、照
射光量が一定に保たれるように制御される。

【００４０】前記空間フィルタ光学系１３の各光検出器
２１ａ，２１ｂからの出力信号は、差動増幅回路２６に
入力される。この回路２６から出力された受光量の差動
信号は、トラッキング・バンドパスフィルタ２７（以下
「トラッキングＢＰＦ２７」という）およびトラッキン
グ・ロウパスフィルタ２８（以下「トラッキングＬＰＦ
２８」という）に与えられ、それぞれ前記した空間中心
周波数μを中心とする周波数帯域，低周波数帯域に含ま
れる周波数成分が取り出される。各フィルタ２７，２８
からの出力信号は、それぞれ振幅検出器２９，３０に与
えられ、各周波数成分の強度Ｄａ，Ｄｂが抽出される。

【００４１】またトラッキングＢＰＦ２７の出力信号
は、周波数／電圧変換回路３１（以下「Ｆ／Ｖ変換回路
３１」という）にも出力される。このＦ／Ｖ変換回路３
１からの出力信号は、車輌１の対地速度ｖに該当するも
のであって、後段の摩擦係数決定部３３に出力されるほ
か、前記トラッキングＢＰＦ２７およびトラッキングＬ
ＰＦ２８にフィードバックされる。各フィルタ２７，２
８は、遮断する周波数の帯域をこのフィードバックされ
た対地速度ｖに追従して変化させるもので、これによ
り、前記空間中心周波数μと車輌の対地速度ｖとの積μ
＊ｖによって表される電気的な中心周波数信号ｆが一定
値に保持される。

【００４２】第２の光検出器２１ｂからの出力信号は、
ロウパスフィルタ（ＬＰＦ）３４にも入力される。この
ＬＰＦ３４は、極低周波数の光成分のみを通過させるよ
うに設定されており、その出力信号Ｐｃは、後記するよ
うに、路面の雪を判別するために用いられる。

【００４３】前記振幅検出器２９，３０からの出力信号
Ｄａ，Ｄｂ，前記正反射光受光用の光検出器からの出力
信号Ｐｄ，ＬＰＦ３４からの出力信号Ｐｃ，前記温度セ
ンサの計測値Ｔｅは、路面状態判別部３２に入力され、
後記する手順により、路面ＬＤの状態が判別される。さ
らにこの路面状態判別部３２による判別結果，Ｆ／Ｖ変
換回路３１から出力された対地速度ｖ，および前記車輪
速度センサ３による計測値は、摩擦係数決定部３３に入
力される。摩擦係数決定部３３は、これら入力データを
用いて、前記図３，７に示した原理に基づき、路面ＬＤ
と駆動輪との間の摩擦係数を決定する。

【００４４】図９は、前記路面状態判別部３２による判
別処理の手順を示す。なお同図において、ＴＨ１，ＴＨ
２，ＴＨ３，ＴＨ_c ，ＴＨ_d1，ＴＨ_d2，ＴＨ_e は、路面
状態を判別するためのしきい値を示す（このうちＴＨ
１，ＴＨ２は前記図７に示したのと同様のものであ
る）。

【００４５】まず最初のステップ１では、温度センサ２
３により計測された路面温度Ｄ_e がしきい値ＴＨ_e と比
較される。このしきい値ＴＨ_e は、水分の凍結温度であ
る０°Ｃ付近に設定されるもので、前記温度Ｄ_e がしき
い値ＴＨ_e を上回る場合には、路面が凍結している可能
性はないと判断され、ステップ２以降の処理へと移行す
る。

【００４６】ステップ２および３では、拡散反射光につ
いて、前記空間周波数成分比Ｄｂ／Ｄａとしきい値ＴＨ
１，ＴＨ２との比較が行われる。この場合、前記図７に
示した原理により、空間周波数成分比Ｄｂ／Ｄａがしき
い値ＴＨ１を上回る場合には、路面に雪が積もっている
と判断され（ステップ５）、空間周波数成分比Ｄｂ／Ｄ
ａがしきい値ＴＨ２とＴＨ１との間にある場合には、路
面は砂利などの起伏の激しい路面であると判断される
（ステップ６）。

【００４７】一方、空間周波数成分比Ｄｂ／Ｄａがしき
い値ＴＨ２以下である場合には、走行路は舗装路である
と判断されてステップ４へと移行し、前記光検出器１２
ａにより得られた正反射光量Ｐｄとしきい値ＴＨ_d1との
比較が行われる。

【００４８】前記したように、湿潤舗装路面の場合には
路面は鏡面に近い状態になり、正反射光量が増大する。
前記しきい値ＴＨ_d1は、路面が湿潤状態にある場合の正
反射光量と乾燥状態にある場合の正反射光量との中間レ
ベルに設定されており、検出された正反射光量Ｐｄがこ
のしきい値ＴＨ_d1を上回った場合には、走行路は湿潤舗
装面であると判断される（ステップ８）。他方、正反射
光量Ｐｄがしきい値ＴＨ_d1以下である場合には、路面は
乾燥舗装面であると判断される（ステップ７）。

【００４９】路面温度Ｔｅが前記しきい値ＴＨ_e 以下で
ある場合には、ステップ９へと移行して、前記ＬＰＦ３
４により抽出された拡散反射光量Ｐｃが所定のしきい値
ＴＨ_c と比較される。路上に雪が積もっていると、路面
に照射された光はこの雪により拡散反射させられるの
で、前記拡散反射光量Ｐｃは通常の場合よりも大きくな
る。したがってこの場合、ステップ９が「ＹＥＳ」とな
ってステップ５へと移行し、路面は積雪面であると判断
される。

【００５０】一方、拡散反射光量Ｐｃがしきい値ＴＨ_c
以下であった場合には、ステップ１０へと移行し、前記
正反射光量Ｐｄとしきい値ＴＨ_d2との比較が行われる。
凍結した路面は鏡面に近い状態となるので、正反射光量
が大幅に増大する。したがって正反射光量Ｐｄがしきい
値ＴＨ_d2を上回ったときには、ステップ１１へと移行
し、路面は凍結していると判断される。

【００５１】これに対し、正反射光量Ｐｄがしきい値Ｔ
Ｈ_d2以下である場合には、路面には雪も氷も存在しない
ものと判断され、拡散反射光の空間周波数成分比Ｄｂ／
Ｄａが所定のしきい値ＴＨ３と比較される。このしきい
値ＴＨ３は、砂利面と乾燥舗装路面とを判別するための
もので、周波数成分比Ｄｂ／Ｄａがしきい値ＴＨ３を上
回った場合には、路面は砂利面であると判断され（ステ
ップ６）、周波数成分比Ｄｂ／ＤａがＴＨ３以下であれ
ば、路面は乾燥舗装路面であると判断される（ステップ
７）。

【００５２】図１０は、前記摩擦係数決定部による制御
手順を示すもので、最初のステップ１〜３において、前
記路面状態判別部による判別結果がチェックされ、判別
された路面状態に応じて路面摩擦係数の概略値が決定さ
れる。

【００５３】この概略値の決定は、前記図３に示した原
理に基づくもので、路面が凍結していると判断されてい
る場合には、路面摩擦係数は０．１〜０．２の範囲内に
決定され（ステップ４）、路面に雪があると判断されて
いる場合には、路面摩擦係数ｋは０．２〜０．３５の範
囲内に決定される（ステップ５）。

【００５４】また路面が湿潤舗装路面であると判断され
ている場合には、路面摩擦係数ｋが０．３５〜０．７の
範囲内に決定された後、さらに車輌１の走行速度がチェ
ックされる（ステップ１４，１５）。このステップ１５
の判定は、前記対地速度ｖまたは車輪の回転速度を所定
のしきい値と比較することにより高速運転中であるか否
かを判別するもので、この結果、高速運転中でないと判
別されると、路面摩擦係数ｋは０．５〜０．７の範囲内
に修正される。

【００５５】路面が乾燥舗装路面もしくは砂利面である
と判断されている場合には、ステップ１〜３の判定がい
ずれも「ＮＯ」となり、ステップ１７で、路面摩擦係数
値ｋが０．８〜１．０の範囲内に決定される。このステ
ップ１７または前記ステップ１６の処理が行われた場合
には、摩擦係数ｋが高い値を示しているので、路面の危
険度は低いと判断され、詳細な路面摩擦係数ｋの決定処
理はスキップされる。

【００５６】路面が凍結路面または積雪路面であると判
断されている場合、および路面が湿潤しかつ高速運転中
である場合には、路面の危険度が高いと判断され、ステ
ップ６へと移行し、以下の処理により、実際の車輪の滑
り度合いを用いて摩擦係数ｋの詳細な決定が行われる。

【００５７】前記ステップ６は、前記対地速度ｖに対す
る車輪の回転速度の比を、車輪の滑り頻度φとして算出
するもので、つぎのステップ７〜９において、この滑り
頻度φが、３段階のしきい値ＴＨ_A ，ＴＨ_B ，ＴＨ
_C （ＴＨ_A ＞ＴＨ_B ＞ＴＨ_C ）と比較される。この結
果、φ＞ＴＨ_A であれば、滑り頻度φが非常に多いと判
断されて、路面摩擦係数ｋが０．１以下に決定され（ス
テップ１０）、ＴＨ_B ≦φ＜ＴＨ_A であれば、滑り頻度
φはやや多いと判断されて路面摩擦係数ｋは０．１〜
０．２の範囲内に決定される（ステップ１１）。

【００５８】さらにＴＨ_C ≦φ＜ＴＨ_B であれば、路面
摩擦係数ｋは０．２〜０．３の範囲内に決定され（ステ
ップ１２）、φ≦ＴＨ_C であれば、路面摩擦係数ｋは
０．３〜０．４の範囲内に決定される（ステップ１
３）。

【００５９】ところで車輌がカーブを走行するときに
は、内輪と外輪との走行距離差により車輪の滑りが発生
しやすくなるので、このときの滑り頻度φは路面摩擦係
数ｋを決定するための有効な情報となる。しかしながら
前記反射光処理装置２は車輌に固定されているので、対
地速度の測定方向は一義的に決められており、カーブ走
行時の対地速度には、この対地速度の測定方向の車輌の
進行方向に対する角度ずれ分の誤差が発生する。したが
って、ハンドル切り角を検出するハンドル角検出センサ
からの出力を用いてこの誤差を補正するようにすれば、
滑り頻度φをより正確に算出することができる。

【００６０】図１１は、上記補正処理を組み込んだ摩擦
係数の決定の原理を示す。前記図１０と同様、路面状態
判別部３２による判別結果から路面摩擦係数ｋの概略値
が決定されると、ステップ６で、前記ハンドル角検出セ
ンサにより検出されたハンドル切り角θがチェックされ
る。この角度θが０度のときは車輌１は直線走行をして
いると見なされるので、図１０と同様、対地速度に対す
る車輪の回転速度の比が滑り頻度φとして算出される
（ステップ７）。

【００６１】一方、左右いずれかの方向にハンドルが切
られている場合には、角度θ≠０となるので、ステップ
６の判定が「ＮＯ」となり、１／ｃｏｓθ倍に補正され
た対地速度ｖを用いて滑り頻度φが算出される（ステッ
プ８）。このようにして滑り頻度φが決定された後、前
記図１０と同様にして、路面摩擦係数ｋの詳細な決定が
行われる（ステップ９〜１５）。

【００６２】図１２は、路面摩擦係数ｋの決定にかかる
第３の手順を示す。この実施例は、乾燥舗装面上では車
輪の滑りが殆ど発生しないことに着目し、車輪の空気圧
の低下や積載重量の変化により生じた車輪速度の変動を
補正するようにしたものである。

【００６３】最初のステップ１は、前記路面状態判別部
３２により路面が乾燥舗装面であることが判別されてい
るか否かをチェックするもので、このステップ１の判定
が「ＹＥＳ」のとき、路面摩擦係数ｋは０．８〜１．０
の範囲内に決定されるとともに、このとき検出された車
輪速度と対地速度との差分が基準値ηとして登録される
（ステップ２，３）。

【００６４】一方、ステップ１が「ＮＯ」のときは、ス
テップ４〜６で、前記図１０，１１のステップ１〜３と
同様の手順が実行され、その判定結果に応じて路面摩擦
係数ｋの概略値が決定される。さらに、路面摩擦係数ｋ
を詳細に決定する必要がある場合、前記車輪速度から基
準値ηを差し引くことにより車輪速度の変動が補正さ
れ、この補正された車輪速度の対地速度に対する比率に
より、滑り角度φの算出が行われる（ステップ９）。以
下前記図１０，１１と同様にして、路面摩擦係数ｋの詳
細な決定が行われる（ステップ１０〜１６）。なおこの
場合にも、前記図１１と同様、ハンドル切り角θにより
対地速度の補正を行うようにすれば、滑り頻度φをさら
に正確に算出することができる。

【００６５】図１３は、前記車輌１が組み込まれた路面
情報管理システムの具体的な例を示す。車輌１の通信装
置４は、制御装置５より得た前記路面摩擦係数の決定結
果を携帯電話無線などにより送信する。また道路Ｌはい
くつかの区間に分割されており、車輌５は各区間を通過
する毎に、その区間における路面摩擦係数を管理センタ
ーの情報収集局４０へと送信する。またこの計測区間よ
り下流には、走行安全性にかかる情報を表示するための
表示装置４１が配備されている。

【００６６】情報収集局４０では、各区間毎の送信情報
の内容を認識して、各区間における路面摩擦係数を統合
した管理データを作成するほか、いずれかの区間で非常
に低い係数値が得られたとき、所定の警告情報を作成
し、前記表示装置４１へと送信する。これにより一般の
車輌（図中４２で示す）の運転者に前方の路面状態が危
険であることを事前に認識させることができる。

【００６７】図１４は、路面情報管理システムの他の具
体例を示すもので、道路Ｌの側方には、車輌１に現在位
置を示す情報を送信するための位置情報送信装置４３
が、適宜間隔をあけて配備されている。

【００６８】車輌１は、前記と同様、路面摩擦係数の計
測を行いながら走行しており、その計測結果は、車輌１
が最寄りの位置情報送信装置４３に近づくまで制御装置
５内部のメモリ内に蓄積される。この後、車輌１が位置
情報送信装置４３との交信可能地点まで到達すると、位
置情報が取り込まれ、蓄積されていた路面摩擦係数の計
測結果とともに、送信装置４より送出される。

【００６９】なお前記位置情報は必ずしも送信装置４３
から取り込む必要はなく、例えばスタート地点からの車
輌の走行速度を適宜情報収集局４０へと送信し、情報収
集局４０の中央処理装置（図示せず）において、現在位
置を割り出すようにしても良い。また管理対象の道路Ｌ
の長さが短い場合には、位置情報を送信せず、路面摩擦
係数の測定値を逐次送信するようにしても良い。

【００７０】情報収集局４０の中央処理装置は、車輌１
からの送信情報を順次受信して認識し、送信された位置
情報に基づき、各位置における路面摩擦係数を道路の地
図の画像と対応づけた画像情報を作成する。この情報
は、管理センター内のモニタに表示されるほか、道路Ｌ
を走行中の一般車輌（カーナビゲーション装置などの表
示装置を具備する車輌）やケーブルテレビの放送局など
に送信される。

【００７１】図１５は、前記画像情報の出力例を示すも
ので、特に路面摩擦係数が低い区域（図中網点で示す）
の表示を変化させることにより、道路上の危険区域が一
目で識別できるように設定される。

【００７２】

【発明の効果】請求項１の発明では、車輌の走行路の路
面状態の判別結果に基づき車輌と路面との間の摩擦係数
の概略値を求めた後、さらにこの概略値と対地速度に対
する車輪の回転速度のゆらぎ度合いとを用いて、詳細な
摩擦係数を決定するようにしたので、凍結路面や積雪路
面など危険度の高い路面において、路面に接触せずに詳
細な路面摩擦係数を測定することが可能となり、簡単か
つ安全に測定処理を行うことができる。

【００７３】請求項２の発明では、路面からの反射光か
ら路面状態を表す空間周波数成分の抽出結果を用いるこ
とにより、路面状態を正確に判別することができる。

【００７４】請求項３の発明では、路面状態判別手段に
より抽出された前記空間周波数成分を用いることによ
り、車輌の対地速度を路面に非接触な状態で簡単かつ正
確に検出できる。

【００７５】請求項４の発明では、上記路面摩擦係数測
定装置を車輌に搭載することにより、車輌を通常の状態
で走行させながら、その車輪と路面との間の摩擦係数を
測定することが可能となるので、処理時間が大幅に短縮
される上、道路の混み具合などを考慮せずに、必要に応
じて計測処理を実行することができる。

【００７６】請求項５の発明では、前記路面摩擦係数測
定装置が搭載された車輌から制御手段に、路面と車輪と
の間の摩擦係数の測定値を送信し、制御手段において、
この送信情報を用いて車輌が走行する道路の路面の危険
度を判別するようにしたので、道路の広い範囲にわたる
路面の危険度を詳細かつ一元的に把握することができ
る。

【００７７】請求項６の発明では、車輌から制御手段
に、摩擦係数の測定結果と車輌の現在位置を示す位置情
報とを送信し、制御装置において、この送信情報を編集
して道路の各位置における路面の危険度を示す情報を作
成するようにしたので、道路管理者や一般ドライバーな
どに、道路の各位置における路面の危険度を、簡単かつ
詳細に認識させることができる。

【００７８】請求項７の発明では、前記路面の危険度を
示す情報として画像情報が作成され、表示または外部へ
と送信するようにしたので、道路の各位置における路面
の危険度を一目で認識でき、速やかな対応を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の路面摩擦係数測定装置が搭載された
車輌の構成を示す説明図である。

【図２】車輪速度センサの詳細な構成を示す側面図であ
る。

【図３】走行速度と路面摩擦係数との関係を、路面状態
毎に対応づけて示す説明図である。

【図４】車輪の回転速度と車輌の対地速度との関係を示
すタイミングチャートである。

【図５】反射光処理装置の詳細な構成を示す斜視図であ
る。

【図６】反射光処理装置の詳細な構成を示す側面図であ
る。

【図７】路面状態の種毎に得られた空間周波数特性を示
す説明図である。

【図８】路面状態の判別および路面摩擦係数の決定にか
かる電気的構成を示すブロック図である。

【図９】路面状態の判別処理手順を示すフローチャート
である。

【図１０】路面摩擦係数の決定処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図１１】路面摩擦係数の決定処理にかかる他の手順を
示すフローチャートである。

【図１２】路面摩擦係数の決定処理にかかる他の手順を
示すフローチャートである。

【図１３】路面情報管理システムの具体的な構成例を示
す説明図である。

【図１４】路面情報管理システムの具体的な構成例を示
す説明図である。

【図１５】管理情報の出力例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 車輌 ２ 反射光処理装置 ３ 車輪速度センサ ４ 送信装置 ５ 制御装置 ４０ 情報収集局 ＬＤ 路面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する車輌の車輪とその走行路の路面
   との間の摩擦係数を測定するための装置であって、 前記走行路の路面状態を判別する路面状態判別手段と、 車輌の対地速度を路面に非接触な状態で検出する対地速
   度検出手段と、 車輪の回転速度を測定する車輪速度測定手段と、 前記路面状態判別手段の判別結果に基づき前記走行路の
   路面と車輌との間の摩擦係数の概略値を求め、前記摩擦
   係数の概略値と前記対地速度に対する車輪の回転速度の
   ゆらぎ度合いとに基づき詳細な摩擦係数を決定する摩擦
   係数決定手段とを具備して成る路面摩擦係数測定装置。
2. 【請求項２】 前記路面状態判別手段は、 車輌から路面に向かって光を照射する照射手段と、 照射された光の路面からの反射光から路面状態を表す空
   間周波数成分を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段による抽出結果に基づき前記走行路の路面
   状態を判別する判別手段とから成る請求項１に記載され
   た路面摩擦係数測定装置。
3. 【請求項３】 前記対地速度検出手段は、前記路面状態
   判別手段の抽出手段により抽出された所定の空間周波数
   成分を用いて車輌の対地速度を検出する請求項１または
   ２に記載された路面摩擦係数測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載された路
   面摩擦係数測定装置が搭載されて成る車輌。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載された路
   面摩擦係数測定装置が搭載されて成る車輌と、制御手段
   とから成るシステムであって、 前記車輌は、前記路面摩擦係数測定装置による測定結果
   を制御手段へと送信する送信手段を備え、 前記制御手段は、前記車輌からの送信情報を用いて車輌
   が走行する道路の路面の危険度を判別する判別手段を具
   備して成る路面情報管理システム。
6. 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかに記載された路
   面摩擦係数測定装置が搭載されて成る車輌と、制御手段
   とから成るシステムであって、 前記車輌は、前記路面摩擦係数測定装置による測定結果
   および車輌の現在位置を示す位置情報を送信する送信手
   段を備え、 前記制御手段は、車輌からの送信情報を編集して車輌が
   走行する道路上の各位置における路面の危険度を示す情
   報を作成する編集手段と、この編集された情報を出力す
   る情報出力手段とを備えて成る路面情報管理システム。
7. 【請求項７】 前記編集手段は、前記車輌から送信され
   た摩擦係数の測定結果と位置情報とを対応づけて車輌が
   走行する道路上の各位置における路面の危険度を示す画
   像情報を作成する手段であって、 前記出力手段は、前記編集手段により作成された画像情
   報を表示または外部へと送信する手段である請求項６に
   記載された路面情報管理システム。