JPS63191991A - 路面凍結予知装置 - 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 本発明は冬季における路面凍結の予知および表示をおこ
なう路面凍結予知装置に関するものである。

従来の技術 近年、道路網の飛躍的な発達、自動車保有台数の増加に
伴ない冬期道路面の凍結によるスリップ事故を防止する
ため精確な路面凍結情報を知らせる凍結予知装置が要望
されつつある。

従来この種の路面凍結予知装置は、路面温度のみを実測
し、その経時変化に基づく変化曲線から、路面温度が０
℃に到達する時刻を予測して警報を発するものであった
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのような従来の構成では、冬期の晴天夜
間の路面凍結を予知する場合、相対湿度が低いと、大気
中の水蒸気が路面に結露する温度は０℃よシも低く、し
たがって、路面温度が℃になっても結露せず路面は凍結
しない。このような原因で、冬季の晴天夜間の路面凍結
予知警報は信頼性が乏しく、ドライバーに警報が無視さ
れ事故の原因となる問題点を有していた。

本発明はこのような問題点を解決するもので、大気の温
度および絶対湿度を検知して路面の結露の可否を把握し
、主として夜間において大気への放射冷却による路面温
度降下の著しい橋梁部および高架道路々どでの路面凍結
情報の精度を大巾に向上させた路面凍結予知装置を提供
することを目的としたものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、路面温度を検知
し電気信号として出力する路面温度検知手段と、大気中
の絶対湿度を検知し電気信号として出力する大気絶対湿
度検知手段と、前記路面温度検知手段により検知した路
面温度の信号を入力しこの温度に対応する飽和水蒸気量
の信号に変換し出力する信号変換出力部および０℃にお
ける飽和蒸気量の信号を設定し出力する設定出力部の２
出力部を有する信号出力手段と、前記信号出力手段よ多
出力した路面温度の信号と対応する飽和水蒸気量の信号
と、０℃における飽和水蒸気量の信号の２信号および前
記大気絶対湿度検知手段から出力した信号のそれぞれを
入力とし、前記各入力信号を表示する信号状況表示手段
とよりなるものである。

第２の発明においては、さらに、前記信号変換出力部よ
多出力する路面の温度に対応する飽和水蒸気量の信号と
、大気絶対湿度検知手段よ多出力する大気絶対湿度の信
号と、路面温度検知手段より出力する路面温度の信号と
の３信号を入力し、結露および凍結が生ずる条件に達し
ているか否かの判定と、その判定結果にもとづき路面凍
結が生ずるか否かの判定をおこない、その結果により路
面凍結信号を出力する凍結信号出力部を有して、この凍
結信号出力部より出力される路面凍結信号は前記信号状
況表示手段に入力され路面凍結情報が表示される構成と
したものである。

作　　用 本発明は上記構成により、路面温度検知手段により検知
され出力された路面信号は信号出力手段内に設けた信号
変換出力部に入力されて路面の温度に対応した飽和水蒸
気量の信号に変換して出力される。また同じく信号出力
手段内に設けた設定出力部はｏ′Ｃにおける飽和水蒸気
量に設定されたその信号を出力する。大気絶対湿度検知
手段により検知され出力された大気絶対湿度の信号は、
前記信号出力手段から出力された２信号とともに信号状
況表示手段に入力して表示させる。表示方法としては、
一定である０℃における飽和水蒸気量と、変化の少ない
大気の絶対湿度と、計測時により変化する路面の温度に
対応した飽和水蒸気量との時刻経過での変化推移を線で
表示させれば路面凍結の時刻を正確に予知することがで
きる。また、自動車の滑シ易さは路面上に凍結する氷の
厚さに関係するが、本発明の装置によれば測定した値の
大気の絶対湿度と、路面の温度に対応する飽和水蒸気量
の表示による差から、路面凍結厚さを算出することが可
能である。路面凍結が発生したときには、第２の発明で
示した表示信号出力手段内に内に設けられいる凍結信号
出力部に入力された、路面温度と、大気絶対湿度と、路
面の温度に対応した飽和水蒸気量とのそれぞれの３信号
により、結露および凍結が生ずるかどうかの判定をおこ
ない、その判定結果にもとづき路面凍結が生ずるか否か
の判定をおこなって、その結果により路面凍結信号を出
力し、その信号を信号状況表示手段に入力して路面が凍
結していることを表示し、路面凍結予知装置を補完する
。また路面凍結信号の出力をブザーまたは警告灯、およ
び路面凍結警報発令中注意などの表示板に入力して用い
ることもできる。

実施例 以下、本発明の路面凍結予知装置の一実施例を第１図〜
第ｅ図にもとづき説明する。

第１図において、路面温度検知手段１は路面温度ｔｒを
検知して電気信号に変換し出力するもので、大気絶対湿
度検知手段２は大気中の大気絶対湿度Ｘを検知し電気信
号に変換し出力する。信号出力手段３は信号変換出力部
４と設定出力部５とよシなシ、信号変換出力部４には路
面温度検知手段１よ出力した路面温度ｔｒを入力し、そ
の温度に対応する飽和水蒸気量”ｓｔｒの信号に変換し
て出力する。

設定出力部５は０℃における飽和水蒸気量ｘ８゜の設定
をおこない、その信号を出力する。従って信号出力手段
３は前記の２信号を出力する。信号状況表示手段６は前
記信号出力手段３から出力した２出力部の２信号と、大
気絶対湿度検知手段２から出力した絶対湿度Ｉの信号を
入力し、それらを一定食記憶し時刻の経過で変化推移す
る状態を表示する。

上記槽底において、路面温度ｔ、は路面温度検知手段１
により検知され、電気信号に変換出力されたのち、この
信号が入力された信号出力手段３内の信号変換出力部４
の作用により、路面温度ｔｒと対応する飽和水蒸気量”
ｓｔｒの信号に変換し出力される。変換された信号は信
号状況表示手段６に入力される。この信号変換には、た
とえば０式％式％ ０式によると（−１０℃くｔｒく１ｏ℃）の範囲で、路
面温度ｔｒ　に対応する飽和水蒸気量”ｓｔｒを０．２
　Ｘ　１　ｏ−％、％’以内の誤差で計算することがで
きる。

また、０℃における飽和水蒸気量ｘ５゜の信号は設定出
力部６に設定され出力されるが、これは３．７７２Ｘ１
０　　辱／に、／と一定値の信号である。

また、大気中の絶対湿度Ｘは大気絶対湿度検知手段２に
より検知され、電気信号として出力される。この検知器
としては、たとえば傍熱形の絶対湿度センサがある。

凍結予知は、以上３つの信号、すなわち路面温度ｔｒ　
　と対応する飽和水蒸気量Ｘ□、の信号Ｑ′Ｃにおける
飽和水蒸気量ｘ８゜の信号、大気絶対湿度Ｘの信号を信
号状況表示手段６に入力し時刻経過による変化推移を線
で表示し路面が凍結する状態の時刻が予知される。具体
的には、路面凍結の発生する２つの条件すなわち、結露
条件とその結露した水分が凍結する凍結条件とが、とも
に成立する時刻を推定して求める。

結露条件とは、路面に結露が発生する条件で、大気中の
絶対湿度Ｘが、路面温度ｔｒ　に対応する飽和水蒸気量
”ｓｔｒよシ大きい場合に発生する。

すなわち、大気の絶対湿度Ｘは短期的には変化しないが
、一方、夜間において路面など地表の熱が大気に放射し
て冷えてくると大気の相対湿度は上昇してゆき、１００
％ＲＨをこえると、その水分は路面に耐着し、露ないし
は、温度が低い場合は霜となる。この露ないしは霜の発
生する条件を結露条件という。この結露条件を絶対湿度
Ｘ（大気中の水蒸気量）と路面温度ｔｒ　に対応する飽
和水蒸気量”ｓｔｒとの差で表現しておくと、水蒸気量
の差（”ｓｔｒ？但し３Ｃ）　！　ｓ　ｔｒ　）の時間
積分により、容易に路面の単位面積当シの結露水量ｄと
比例する値を求めることができる。

ｄ”　ｋＳ　（”　−”ｓｔｒ　）ｄｔ・・・・−・・
（２）ｋ：定数、積分範囲：　（ｘ　＞　ｘ　ｓ　ｔｒ
　）凍結条件とは結露した水分が凍結する条件で、路面
の温度が０℃以下になると、凍結条件は成立する。従っ
て、凍結条件は、（ｔｒく０）であるが、結露条件を大
気中の水蒸気量で表示する場合には、曲線の数を減らし
て見やすくするため、凍結の場合も水蒸気量による表示
が好ましい。

第３図〜第６図は、信号状況表示手段６での表示例であ
る。第３図は路面凍結量の比較的多い例、第４図は、そ
れの比較的少ない例、第５図は路面温度ｔｒ　がｏ′Ｃ
よシ低くても路面凍結が発生しない例である。

第３図において、路面温度ｔｒ　に対応する飽和水蒸気
量”ｓｔｒは、日没後の路面から大気への熱エネルギ放
射により、時刻とともに減少する。この図の場合１８時
から１９時までの計測値を延長し、直線Ｘ　ｐ　”ｓｏ
との交点から結露条件を満足する結露開始時刻とは２０
時で凍結開始時刻すは２２時半頃と推定できる。路面凍
結の予知ができる時点で凍結予知警報の表示をおこなう
。結露および凍結発生を早い時刻に予測すると、路面温
度ｔｒに対応する飽和水蒸気量”ｓｔｒの曲線が下に凸
であることから実際の結露、凍結発生時刻すよシ、早め
の時刻ｂ′を求めることになる。また、実際の結露、凍
結の発生する時刻に近ずくにつれ予測時刻の精度は良化
してくる。

第３図において、空気中の水蒸気量（絶対湿度Ｘ）の直
線と、路面温度ｔｒ　に対応する飽和水蒸気量”ｓｔｘ
の曲線で囲まれた面積Ｓ、は、翌朝における路面の単位
面積当シに結露した水量を表す。

この面積が太いほど路面に凍結した氷の厚さは大である
。また、２２時頃における路面に結露した水分量Ｓは結
露時間が短いのであまシ多くないことが判る。この夜の
場合、２０時頃と夜明は前に道路面に塩化ナトリウムな
どの路面凍結温度を低下させる路面凍結防止薬剤を散布
すると効果的と考えられる。

第４図は、乾燥した冬期によく見られる例で、２３時頃
にすでに路面凍結条件すを満しているが、空気中の水分
が少ないため、路面に水分の付着はなく、従って路面は
凍結しない。さらに時刻が経過し２時半頃に至シ結露条
件および凍結条件を満し、路面は凍結しはじめる。この
場合、凍結量は少ないので、夜間一度の路面凍結防止薬
剤散布のみでよい。路面凍結の予測は、２ｏ時頃に可能
で、凍結開始が、午前１〜２時過と予測できるため、路
面凍結防止薬剤散布要員は、その時刻まで仮眠をとるこ
とができる。結露条件の成立時点よシ早く薬剤を散布す
ると、風のため薬剤は飛散し、実効を失うことになる。

第５図は、気温が下がシ路面凍結条件は満すが、空気が
乾燥しているため、結露条件を満足せず、従って、−晩
中、路面凍結が起らない場合の例である。この場合は薬
剤散布要員を待機させずに、夕刻に帰宅させることによ
り、要員の疲労を軽減することができる。

第２図は、本発明の他の実施例を示すものである。

第１図に示した信号出力手段３に、さらに凍結信号出力
部を追加し、路面凍結警報信号出力機能を追加したもの
で他は上述した実施例と同様である。

第２図において、凍結信号出力部７は、信号変換出力部
４よシ出力した路面の温度ｔｒ　に対応した飽和水蒸気
量”ｓｔｒの信号と、大気絶対湿度検細手段２よシ出力
した大気絶対湿度Ｘの信号との２信号を入力して結露が
生じるか否かを判定し、その信号を出力する結露条件判
定部８と、路面温度検知手段１から出力した路面温度ｔ
ｒの信号を入力し、路面温度ｔ、が凍結温度に達したか
否かを判定し、その信号を出力する凍結条件判定部９と
、前記の２判定部８，９を入力し、結露と凍結の両方が
生ずるとの２判定信号が入力されたときのみ路面凍結信
号を信号状況表示手段θおよび他の表示手段（図示せず
）に出力する論理判定部１０よシ構成されている。

次に前記構成において各判定部の動作についてよυ詳細
に説明する。

結露条件判定部８は信号変換出力部４からの路面の温度
ｔｒ　に対応する飽和水蒸気量”ｓｔｒの信号と大気絶
対湿度Ｘとの２信号の差をとり、結露条件の成立の可否
を判定する。

この場合の判定条件は（”ｓｔｒ　＜！　”）ではなく
（”８ｔｒ　　”＜　”　）である。この差Ｂは計測誤
差などにより、結露判定の成立が危険側にズして、路面
凍結警報の発令が遅れることを回避するために設けられ
た誤差を補正する水蒸気量である。また、凍結条件判定
部９は、路面温度検知手段１の信号ｔｒ　を入力し、路
面温度ｔｒが０℃よシ低いか否かを判定する、この判定
条件も（ｔ、＜Ｏ）ではなく、（ｔｒ＜Ａ）である。こ
の差Ａは０℃よシ大きく路面凍結判定の成立が計測誤差
などにより、危険側にズして、路面凍結警報の発令が遅
れることと回避するものである。

論理判定部１０は結露条件判定部８、凍結条件判定部９
からの２２の判定信号を入力して論理演算をおこなう。

前記２つの結露および凍結を生ずる条件を満足する場合
は、路面凍結信号を出力端子１２を介して伝送し、路面
凍結警報発令中の注意などの表示板への表示（図示せず
）および信号状況表示手段には測定値による予測図の他
、凍結予知警報、路面凍結警報など表示させるまたブザ
ー（図示せず）で音を発するなど、道路管理費、ドライ
バーなどに警告する。

第６図は大気絶対湿度検知手段２の他の例である。傍熱
形絶対湿度センナの使用が困難な場合は、大気温度を検
知し信号を出力する温度検知手段２１と大気相対湿度を
検知して信号を出力する相対湿度検知手段２２から、絶
対湿度を絶対湿度演算手段２３によって求めることがで
きる。

発明の効果 以上の述べてきたようＫ、本発明によれば、路面温度検
知手段により検知した路面温度の信号を入力し、信号変
換出力部により路面温度に対応した飽和水蒸気量に変換
した信号と、ｏ’Ｃの飽和水蒸気量を設定し出力する設
定出力部の信号と、大気絶対湿度検知手段により検知し
出力する大気絶対湿度の信号の３つの主要なる結露・凍
結に関するデータを信号状況表示手段に入力して、時刻
経過による変化推移を表示するため、路面凍結の発生し
易い冬期の晴天夜間などの時刻および路面の凍結景をき
わめて容易に予知し警報することが可能で、この精度の
高い予知によυ凍結道路に塩化ナトリウムなど路面凍結
温度を低下させる路面凍結防止薬剤の散布回数、散布時
間の軽減および散布量の適切な設定をはかることができ
、経費（人件費・路面凍結防止薬剤費）の大巾な削減が
可能となる。

また、凍結信号出力部を設けたものについては、これよ
シ出力する路面凍結信号を信号状況表示手段に入力し前
述の凍結予知警報とともに路面凍結警報の表示および別
途出力信号を路面凍結警報発令中注意なる警報表示板に
入力して道路上部、側部などに表示することにより路面
凍結防止剤の散布に必要な人員の確保が困難な山中の地
域にあってもドライバーに警報を発してスリップ事故を
防止することができ、大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における路面凍結予知装置を
示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例における
路面凍結予知装置を示すブロック図、第３図〜第６図は
本発明の一実施例における信号状況表示手段に入力した
信号の表示について予知例を示す説明図、第６図は大気
絶対湿度検知手段の他の構成を示すブロック図である。 １・・・・・・路面温度検知手段、２・・・・・・大気
絶対湿度検知手段、３・・・・・・信号出力手段、４・
・・・・・信号変換出力部、６・・・・・・設定出力部
、ｅ・・・・・・信号状況表示手段、７・・・・・・凍
結信号出力部、８・・・・・・結露条件判定部、９・・
・・・・凍結条件判定部、１０・・・・・・論理判定部
、１１・・・・・・表示信号出力手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 蒋 第　３　図 第４図 第　５　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）路面温度を検知し電気信号として出力する路面温
   度検知手段と、大気中の絶対湿度を検知し電気信号とし
   て出力する大気絶対湿度検知手段と、前記路面温度検知
   手段により検知した路面温度の信号を入力し、この温度
   に対応する飽和水蒸気量の信号に変換し出力する信号変
   換出力部、および０℃における飽和水蒸気量の信号を設
   定し出力する設定出力部の２出力部を有する信号出力手
   段と、前記信号出力手段より出力した路面温度の信号と
   対応する飽和水蒸気量の信号と０℃における飽和水蒸気
   量の信号の２信号および前記大気絶対湿度検知手段から
   出力した信号のそれぞれを入力とし、前記各入力信号を
   表示する信号状況表示手段とよりなる路面凍結予知装置
   。
2. （２）大気絶対湿度検知手段は、大気温度を検知し信号
   として出力する温度検知手段と、大気相対湿度を検知し
   信号として出力する相対湿度検知手段と、前記２つの検
   知手段の信号を入力して演算し絶対湿度の信号を出力す
   る絶対湿度演算手段よりなる特許請求の範囲第１項記載
   の路面凍結予知装置。
3. （３）路面温度を検知し電気信号として出力する路面温
   度検知手段と、大気中の絶対湿度を検知し電気信号とし
   て出力する大気絶対湿度検知手段と、前記路面温度検知
   手段により検知した路面温度の信号を入力し、この温度
   に対応する飽和水蒸気量の信号に変換し出力する信号変
   換出力部、０℃における飽和水蒸気量の信号を設定し出
   力する設定出力部および前記路面温度検知手段から出力
   した路面温度の信号と前記大気絶対湿度検知手段から出
   力した大気絶対湿度の信号と前記信号変換出力部から出
   力した飽和水蒸気量の信号との３出力信号を入力し結露
   および凍結が生ずる条件に達しているか否かの判定と、
   その判定結果にもとづき路面凍結が生ずるか否かの判定
   をおこない、その結果により路面凍結信号を出力する凍
   結信号出力部との３出力部を有する表示信号出力手段と
   、前記大気絶対湿度検知手段から出力する大気絶対湿度
   の信号と、前記表示信号出力手段から出力する前記路面
   の温度に対応する飽和水蒸気量の信号、前記０℃におけ
   る飽和水蒸気量の信号、前記路面凍結信号のそれぞれの
   信号を入力し、各入力信号の表示をおこなう信号状況表
   示手段とよりなる路面凍結予知装置。
4. （４）凍結信号出力部は、大気絶対湿度の信号と、路面
   の温度に対応する飽和水蒸気量の信号との両信号を入力
   しその差が所定値Ｂ以下で結露が生ずるか否かを比較判
   定しその信号を出力する結露条件判定部と、路面温度の
   信号を入力し、その温度が所定値Ａ以下で凍結が生ずる
   か否かを比較判定しその信号を出力する凍結条件判定部
   と、前記２つの判定部の信号を入力し論理積の演算をお
   こない、その結果により路面凍結信号を出力する論理判
   定部とを有してなる特許請求の範囲第３項記載の路面凍
   結予知装置。