KR100628859B1 - 미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 방법 및 경보 장치 - Google Patents

미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 방법 및 경보 장치 Download PDF

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Abstract

도로(1, 2, 3, 4)에서 우빙(glazed frost) 조기 경보 신호를 출력하기 위해, 기상 상태와 노상에 있는 액체의 결빙점을 위한 센서를 갖는 자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5)과 가상 스테이션(VS1 내지 VS11)이 설치되어 사용된다. 가상 스테이션을 위한 자동 측정 스테이션으로부터의 기상 데이터, 결빙점 데이터 및 매개 변수들은 가상 스테이션과 함께 평가 장치(5)에 의해 우빙 조기 경보를 출력할 목적으로 전달된다.
도로, 우빙, 조기 경보 신호, 가상 측정 스테이션, 자동 측정 스테이션, 평가 장치

Description

미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 방법 및 경보 장치{PROCESS AND WARNING DEVICE FOR PRODUCING AN EARLY WARNING SIGNAL OF SLICK ROAD CONDITIONS}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 미끄러운 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 방법과, 청구범위 제10항의 전제부에 따른 적어도 하나의 가상 측정 스테이션을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구범위 제14항의 전제부에 따른 미끄러운 도로 상태에 대한 경보 장치와, 구름양(cloud cover)의 수치(value)의 확인에 의한 미끄러운 도로 상태에 대한 방법 및 경보 장치에 관한 것이다.
미끄러운 상태의 조기 경보는 도로 및 교량 상에서의 착빙(icing)의 단기 예보를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 조기 경보의 목적은 위험한 도로 상태를 피하기 위한 "살포(scattering)" 서비스 또는 자동 용해제 분무 기구(automatic melting agent spray apparatus)를 특별히 예방적 차원에서 사용하는 것이다.
현재, 미끄러운 상태의 조기 경보는 능동 또는 수동 탐침(probe)을 갖는 측정 스테이션이 제공되는 도로 시스템의 소정 지점에 대해 수행되는데, 이 스테이션은 미끄러운 상태의 초기 형성을 검출한다. 이와 같이, 탐침은 특히 기온, 지온, 노상의 습도, 강수 및 노상에 존재하는 액체의 결빙 온도를 측정하도록 제공된다. 탐침의 판독치는 측정치로부터 경고 표시를 유도하는 평가 장치로 전달된다. 이와 같이, 미끄러운 상태의 조기 경보는 측정 스테이션이 배열된 도로의 짧은 선택 구간으로 제한된다. 도로의 보다 넓은 구간으로 미끄러운 상태의 조기 경보를 확장시키기 위해서는 보다 많은 측정 스테이션의 설치를 요구하는데, 이는 비용을 이유로 측정 스테이션을 갖는 도로 시스템의 바람직하고 광범위한 적용 범위를 본질적으로 방해한다. 따라서, 온도 기록계(thermography)에 의해 전체 도로 시스템에 대한 정보를 기록함으로써 미끄러운 상태의 광범위한 조기 경보를 얻어 이로부터 미끄러운 상태의 조기 경보를 유도할 것이 제안되었다. 미끄러운 상태의 광범위한 조기 경보를 얻기 위해, 노면의 온도는 다른 기상 상태들을 갖는 3일의 다른 야간에 전체 도로 시스템에서 기록된다. 이는 도로의 "차가운(cold)" 또는 "따뜻한(warm)" 부분을 나타내는 3개의 특성 온도 프로파일을 가져온다. 이 프로파일은 측정 스테이션 외부 도로의 현상태에 대한 공간적인 보간(spatial interpolation)을 필요로 한다. 이 방법은 단점을 갖는다. 첫째, 온도 프로파일의 개수는 일간의 모든 기상 상태 및 시간을 감당할 정도로 거의 충분하지 못하며, 이는 보간의 정밀하지 않은 단순화와 동일하여 전체적인 정보의 손실을 일으킬 수 있다. 둘째, 각각의 열관련 통계 지도(cartogram)는 당연히 도로 상태의 스냅샷(snapshot)이므로, 열 및 습기 교환의 동특성(dynamics)은 고려되지 않는다. 그러나, 도로 구간 상의 미끄러운 상태의 위험성은 이전의 기상 상태에 좌우된다.
따라서, 본 발명의 목적은 도로 시스템에 대한 정보의 광범위한 기록과 미끄러운 상태의 정확한 조기 경보가 저비용으로 가능하게 되는 방법을 형성하는 것이다.
이는 청구범위 제1항의 특징부에 따른 형태의 방법에서 달성된다.
도로 시스템의 소정 지점에 모의 또는 "가상" 측정 스테이션을 제공함으로써, 도로 시스템의 적용 범위는 사실상 완전한 기록이 과다한 장치 비용 없이도 가능할 정도로 현저하게 증가될 수 있다. 가상 측정 스테이션에는 실제 측정 스테이션으로부터의 측정 데이터가 제공되고(그러나, 이는 소정 지점에 실제로 존재하는 탐침을 이러한 모의 측정 스테이션에 설치할 가능성을 배제하는 것은 아님), 가상 측정 스테이션은 사이트별로 특정한 세트의 매개 변수를 갖는다. 모의 측정 스테이션은 평가 장치 또는 별도의 회로에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이러한 가상 측정 스테이션을 제공하는 방법을 형성하는 것이다. 이러한 목적은 청구범위 제10항의 특징부에 따라 달성된다.
또한, 본 발명의 목적은 저비용으로 가능한 한 가장 광범위한 도로 시스템의 적용 범위가 가능하게 되는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치를 형성하는 것이다.
이 목적은 청구범위 제14항의 특징부에 따른 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치에서 달성된다.
또한, 구름양의 정도가 가능한 한 낮은 유지 보수를 요하고 비용면에서 효과적인 방식으로 결정될 수 있는 미끄러운 상태의 조기 경보를 위한 방법 및 장치가 형성된다.
이는 청구범위 제9항 또는 청구범위 제18항에 따라 달성된다.
본 발명의 실시예는 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도1은 실제 및 가상 측정 스테이션의 위치에 의한 도로 시스템의 부분 개략도이다.
도2는 측정 스테이션의 매개 변수화(parametrization)를 위한 흐름도(flow diagram)이다.
도3은 가상 측정 스테이션의 미끄러운 상태의 조기 경보의 형성을 위한 흐름도이다.
도4a 및 도4b는 구름양을 결정하는 데에 사용된 열복사계(pyrradiometer) 또는 도로 부분의 개략도이다.
가상 측정 스테이션을 형성하기 위한 절차 및 그 작동은 아래에서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도1은 도로 시스템의 여러 도로(1, 2, 3, 4) 및 상자 형상으로 도시된 평가 장치(5)를 개략적으로 도시하고 있다. 이는 예컨대 고속도로 정비소에 설치되어 예컨대 컴퓨터와 이를 개별 측정 스테이션에 연결하는 인터페이스 회로에 의해 형성된다. 컴퓨터는 미끄러운 상태의 조기 경보 신호를 보내도록 설계되어 있고, 측정 스테이션 및 연결 수단과 함께 미끄러운 상태의 조기 경보용 시 스템(GFS)을 형성한다. 도면에는 종래의 여러 자동 측정 스테이션(AMS: Automatic Measuring Station)(AMS1 내지 AMS5)이 도로 시스템에 점으로서 도식적으로 도시되어 있다. 이러한 자동 측정 스테이션은 대체로 공지되어 있으므로, 본원에서는 상세하게 도시하지 않기로 한다. 이들은 예컨대 기온, 지온, 노상 습도, 강수, 상대 습도 또는 노점, 결빙 온도, 풍속, 기압 및 교통량을 위한 탐침(probe)을 포함한다. 개별 탐침은 예컨대 도로의 마스트(mast) 또는 표면에 배열되지만, 이들은 공지되어 있으므로 본원에서는 더 설명하지 않기로 한다. 탐침 데이터는 유선 또는 무선으로 평가 장치에 보내진다. 이 장치는 대응하는 측정 사이트에 대한 이들 데이터로부터 미끄러운 상태의 조기 경보 신호를 발생시킬 수 있는데, 이는 도로의 전체 구간을 위한 신호로서 사용된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 가상 또는 모의 측정 스테이션(VS: Virtual Station)이 제공되는데, 여기에서 가상 측정 스테이션(도1의 VS1 내지 VS11)은 예로서 도시되어 있다. 일반적으로, 이들 가상 측정 스테이션은 탐침을 갖고 있지 않지만, 어느 하나의 측정치를 얻기 위해 탐침이 존재할 가능성을 막는 것은 아니다. 그러나, 자동 측정 스테이션(AMS)의 탐침 장비는 존재하지 않는다. 탐침이 가상 측정 스테이션에 제공되지 않으므로, 이들은 가상 스테이션의 사이트와 평가 장치(5) 사이에 어떠한 물리적인 연결도 갖지 못하지만, 가상 스테이션으로서 평가 장치(또는 다른 회로나 장치)에 기록된다. 또한, 가상 스테이션은 아래에 보다 상세하게 설명된 바와 같이 자동 측정 스테이션이 존재하는 동일한 사이트들에 제공될 수 있고, 도1에는 예로서 AMS1/VS1, AMS4/VS4 및 AMS5/VS5가 도시되어 있다. 가상 스테이션은 일반적으로 도로 상에서 장치 비용 없이도 그리고 평가 장치로의 연결부 없이도 작동될 수 있으므로, 이들은 비용면에서 효과적이고 도로 시스템에 다수로 제공될 수 있어서, 도로 시스템의 광범위한 감시가 수행될 수 있다. 가상 스테이션을 갖는 구간에서 도로 시스템의 배치 또는 이들의 배열은 미끄러운 상태의 위험한 장소를 밝혀내는 실험 결과에 따라 또는 예컨대 온도 기록계에 의해 결정될 수 있다.
각각의 가상 스테이션의 주요 구성 요소는 인접한 자동 측정 스테이션의 측정 데이터를 액세스하여 각각의 가상 측정 스테이션의 사이트에 특정한 매개 변수를 포함하거나 액세스하는 프로그램이다. 따라서, 일반적으로, 가상 측정 스테이션과 함께 미끄러운 상태의 조기 경보용 시스템을 설치하고 작동시킬 수 있게 하기 위해 다수의 자동 측정 스테이션(AMS)을 필요로 한다.
가상 스테이션을 설치하기 위해, 우선 가상 스테이션을 위한 모든 필요한 정보(측정 데이터 및 매개 변수)의 수집에 적합한 자동 측정 스테이션이 선택된다. 도로 시스템의 상이한 형태의 구조(예컨대, 다양한 재료 특성을 갖는 노면)가 고려되어야 하는데, 여기에서 각각의 형태의 구조는 자동 측정 스테이션에 의해 나타내어져서, 이들이 결정된 후, 이러한 형태의 구조의 매개 변수가 동일한 노면 구조를 갖는 사이트들에 있는 가상 스테이션에 사용될 수 있다. 또한, 용해제가 살포된 도로 구간이 고려되어야 한다. 적어도 하나의 자동 측정 스테이션이 살포 구간마다 존재하여야 한다. 도1에서, 살포 구간은 AMS5에서 고속도로 정비소로부터 시작하는 화살표로서 도시되어 있다.
미끄러운 상태의 조기 경보를 위해 수집된 바람직한 기상 데이터는 강수의 형태 및 양, 기온, 구름양, 노점 및 바람 강도(wind strength)이다. 우선, 이들 데이터는 기상 GFS 측정 네트웍에 의해 소정 지점들에서 수집된다. 즉, 대응하는 한 세트의 데이터가 각각의 자동 측정 스테이션을 위한 GFS 네트웍에서 이용 가능하다. 또한, 각각의 가상 스테이션은 한 세트의 기상 데이터를 필요로 한다. 이는 변경 없이 기상 데이터에 관한 한 유사하게 위치된 인접한 자동 측정 스테이션으로부터 간단히 취해질 수 있다. 이와 같이, 예컨대, 자동 측정 스테이션(AMS1)의 한 세트의 기상 데이터도 마찬가지로 가상 스테이션(VF6)에 사용될 수 있다. 이는 예컨대 AMS1에 의해 보내진 기상 데이터가 VS1에도 유효한 정보를 평가 장치(5)가 포함하도록 수행된다. 각각의 VS 스테이션을 위한 보다 정확한 세트의 기상 데이터를 얻기 위해, 이들 데이터는 여러 자동 측정 스테이션(또는 심지어 가상 스테이션)의 기상 데이터의 함수 예컨대 수치(스테이션 VS6) = 함수(수치(스테이션 AMS1, 스테이션 AMS2 ...))로서 결정될 수 있다. 예컨대, VS6의 기온은 AMS1 및 AMS2의 기온의 함수로서 결정된다. 동일한 절차가 강수, 노점, 구름양 및 풍속 수치에 대해 이루어진다. 선형 또는 다항식 회귀(polynomial regression)가 이들 함수로서 적절하다. 상이한 사이트에 대한 기상 데이터의 이러한 채용은 물론 만족스럽지만, 완벽할 필요는 없다.
또한, 각각의 가상 스테이션의 형성은 스테이션에 적용하는 노면 특성, 지평선의 코스(course of horizon) 등의 매개 변수가 스테이션에 할당되는 매개 변수화를 포함한다. 소정 매개 변수들이 동일한 구조를 갖는 측정 스테이션으로부터 취해질 수 있다. 예컨대, 소정 가상 스테이션에서의 노면 특성은 동일한 노면을 갖 는 측정 스테이션(AMS)으로부터 취해질 수 있다. 모든 매개 변수가 이러한 방식으로 결정될 수 있는 것은 아니고, 예컨대 지평선, 하늘의 가시부(the visible portion of the sky), 노면의 형태는 이러한 방식으로 결정될 수 없다. 이들 데이터는 각각의 가상 스테이션에서 개별적으로 확인되어야 한다. 예컨대, 지평선은 사진 또는 수동 측정에 의해 결정된다. 가상 스테이션이 실제 상태를 얼마나 성공적으로 검출하는 지는 매개 변수화의 정확성에 좌우된다. 어렵다면, 이동 가능한 측정 스테이션이 매개 변수화를 최적화하기 위해 예컨대 소정 시간에 가상 스테이션의 사이트에서 2주 동안 임시로 이용될 수 있다.
다음의 표는 가상 스테이션의 매개 변수를 보여주고 있다.
01 문자 가상 스테이션의 명칭(VS)
02 # VS의 확인 식별자
03 # 적절한 기후 지대
04 # 기후 데이터를 위한 AMS 소스
05 # 노면의 형태를 위한 AMS 소스
06 # 결빙 온도 또는 염분 함량을 위한 AMS 소스
(살포 진로 상의 VS 전의 마지막 AMS)
07 도 또는 라디안 경도
08 도 또는 라디안 위도
09 m 해수면 높이
10 0, 1, 2 도로 경계 형태(0: 대지, 1: 로우 브리지, 2: 하이 브리지)
11 도 또는 라디안 E-SE 섹터에서의 평균 수평각
12 도 또는 라디안 S-SE 섹터에서의 평균 수평각
13 도 또는 라디안 S-SW 섹터에서의 평균 수평각
14 도 또는 라디안 W-SW 섹터에서의 평균 수평각
15 0.5 내지 1.3 개방된 위치와 비교한 국부적인 바람 요인
16 # GFS 시스템에서의 기압 기준 스테이션의 식별자
17 0 내지 100% 도로의 적외선 복사
18 0 내지 100% 도로의 반사율(albedo)
19 m 도로의 폭
20 0 내지 100% 천체 반구의 가시부(%)
21 ㎏/m3 노면(제0 층)의 재료 밀도
22 ㎏/m3 제1 층의 재료 밀도
23 ㎏/m3 제2 층의 재료 밀도
24 ㎏/m3 제3 층의 재료 밀도
25 J/㎏/K 노면(제0 층)의 비열
26 J/㎏/K 제1 층의 비열
27 J/㎏/K 제2 층의 비열
28 J/㎏/K 제3 층의 비열
29 W/m/K 노면(제0 층)의 열전도도
30 W/m/K 제1 층의 열전도도
31 W/m/K 제2 층의 열전도도
32 W/m/K 제3 층의 열전도도
33 m 제1 층의 상부 경계선의 깊이
34 m 제2 층의 상부 경계선의 깊이
35 m 제3 층의 상부 경계선의 깊이
36 m 계산을 위한 도로 총깊이
37 # 노면 형태
상기된 바와 같이, 예컨대 도로 경계 형태(매개 변수 10) 및 노면의 재료 밀도(매개 변수 21 내지 24) 등의 매개 변수는 가상 스테이션의 위치에 기초하여 간단히 사용될 수 있거나, 예컨대 매개 변수 11 내지 14 등의 매개 변수는 확인될 수 있다. 노면 반사율 수치(매개 변수 17, 18) 또는 노면 비열(매개 변수 25 내지 28) 등의 다른 매개 변수는 바람직하게는 자동 측정 스테이션이 존재하는 장소에서 가상 스테이션을 형성하여 매개 변수를 자동 측정 스테이션의 측정치로부터 결정되도록 유도함으로써 확인되고 최적화될 수 있는데, 여기에서 매개 변수는 우선 개략적으로 추정["가장 우수한 추측(best guess)"]된 다음에 이들 매개 변수와 자동 측 정 스테이션으로부터 취해진 기상 데이터에 의해 미끄러운 상태의 경보에 필요한 양이 계산된다. 이들을 자동 측정 스테이션의 탐침에 의해 측정된 양과 비교함으로써, 매개 변수가 개선될 수 있고, 개선된 매개 변수는 반복 계산을 위한 기초로서 사용될 수 있다. 도2는 이에 대응하는 코스를 도시하고 있는데, 여기에서 TB(노면 온도) 및 F(노면 습도)의 수치는 가상 스테이션에 대해 계산되고, 측정 지점의 전체적인 매개 변수화를 최적화시키는 노면 온도 탐침 및 노면 습도 탐침을 갖는 자동 측정 스테이션의 TB 및 F의 수치와 비교된다. 2개의 추가예: 노면의 최적 반사율 수치는 노면 온도의 범위에 기초하여 기상이 양호한 날에 결정된다. 노면의 비열은 노면 온도 등의 위상 편이(phase shift)를 분석함으로써 발견된다. 측정치가 이용 가능하면, 이들은 물론 사용될 수 있다. 최종 목적은 동일한 스테이션의 측정 데이터에 대한 가상 스테이션의 결과의 최대한의 일치이다.
이제는 매개 변수 및 기상 데이터가 가상 스테이션에 이용 가능하다.
미끄러운 상태의 조기 경보 신호를 발생시키기 위해, 미끄러운 상태의 조기 경보로 유도하는 상태에서 일반적으로 용해제 수용액인 노상에 존재하는 액체의 결빙 온도를 알아야 한다. 액체의 샘플을 냉각시켜 결빙 온도를 결정하는 특정 결빙점 탐침은 자동 측정 스테이션에서 이러한 목적을 위해 도로에 제공되고, 이는 공지되어 있으므로 보다 상세하게 설명하지 않기로 한다.
그러나, 일반적으로, 가상 스테이션의 사이트에는 결빙 온도를 결정하는 데에 어떠한 탐침도 이용되지 않으므로 결빙 온도가 가상 스테이션에서는 상이한 방식으로 결정되는데, 여기에서는 다음의 2개의 결정 방법이 개별적으로(또는 조합하 여) 사용될 수 있다. 즉, 제1 방법은 관련 가상 스테이션과 동일한 살포 구간 상에 놓인 탐침에 의해 측정 스테이션으로부터 측정된 결빙 온도를 취하는 것에 기초한다. 이와 같이, 예컨대, 가상 스테이션(VS6)에 대해, 측정된 결빙 온도는 용해제 살포 트럭이 AMS1 스테이션을 통과한 후 자동 측정 스테이션(AMS1)으로부터 취해질 수 있다. 또한, AMS2의 결빙 온도가 사용될 수 있지만, 이는 살포 트럭이 이 점을 통과할 때까지 기다려야 한다.
제2 방법에서, 시작점은 살포 사이트와 예컨대 GPS 장치에 의해 살포 사이트에 살포된 용해제의 양을 기록하는 살포 트럭이다. 이러한 살포 트럭은 공지되어 있다(예컨대, 보슝 보사트 시스템). 한편, 용해제의 각각의 사용에서 살포된 용해제의 현재량은 보슝 보사트 시스템(또는 다른 이동 가능한 측정 기구)에 의해 기록되어 데이터 뱅크 또는 평가 장치(5)로 이송된다. 예컨대, 10g/㎡의 염화나트륨(NaCl)이 VS6으로부터 VS7까지 살포되었다. 한편, 가상 스테이션은 수분 균형(hydric balance)을 지속적으로 계산하여(다음 구간 참조) 도로의 제곱 미터당 수분의 현재량을 결정한다. 따라서, 용해제의 각각의 사용은 염분 농도에 대한 고정점을 제공한다. 다음 살포(application) 전까지, 추가 강수 또는 쓸려 내려감(washing-away) 또는 증발에 의해 유발되는 염용액의 희석량이 계산된다. 필요 조건은 측정 스테이션에서의 강수량의 정량화된 데이터인데, 이를 위해 AMS에 탐침이 존재하고, 그 측정치는 가상 스테이션에 사용될 수 있다.
노상의 수분량 및 결빙 온도의 계산은 다음 방정식(노면 상의 수분 균형)에 기초한다.
dm/dt = p(t) + l(m,...) + a(m) + d(m,...)[㎏/s/m2]
여기에서,
m은 노상의 수분량(㎏/m2)이고,
p(t)는 l(m,...)을 제외한 강수율이고,
l(m, TL, TB, RF)는 응축 및 증발만에 의한 강수율이고,
a(m)은 도로에 의한 수분의 흡수이고,
d(m, 교통)은 수분의 유출율이다.
계수(m/(m+p(t)+l(m,...))은 노상에 살포된 염분의 현재 희석량을 결정하고, d(m,...)/m은 도로로부터의 염분 손실을 나타낸다. 결빙 온도는 노상의 수용액 농도와 관련된다(살포된 염분의 상태도 또는 저농도에서의 라울의 법칙).
이제는 모든 필요한 데이터가 각각의 가상 스테이션에 이용 가능하다. 열량 계산(thermal calculation)이 시작될 수 있다. 본원에서는 이 방법을 명백하게 기재하는 대신에, 이러한 방법을 기재한 공보를 참조하기로 한다. 따라서, 정확성을 위한 동일한 요구 사항을 충족시키는 한, 기재된 방법 또는 다른 방법이 사용될 수 있다. 따라서, 계산 과정은 모든 필수적인 물리적인 방법을 고려하여야 한다. 이것이 물리적, 통계적 또는 다른 방법인 지는 중요하지 않다. "가상 스테이션"으로 불리는 계산의 최종 목적은 미끄러운 상태의 조기 경보이다. 이는 노면 온도 및 노면 습도에 대한 데이터를 포함하는데, 이로부터 도로 상태 및 결빙 경보가 논리적으로 유도될 수 있다. 계산은 6 내지 15분 간격으로 수행되어야 한다. 도3은 결과에 따라 미끄러운 상태의 경보의 유무를 유도하는 계산 절차를 개략적으로 도시하고 있다.
열량 계산을 위해, 에이치. 네프저, 에이. 카포트.,의 도로 기상 예보에 대한 복사 및 미기후(microclimate)의 영향이라는 제목으로 연방 상업 도로 연구소에서 제446호로 발행된 책자의 제3부인 노면 온도를 예보하기 위한 에너지 균형 모델의 방정식 (11) 내지 (19)를 참조하기로 한다. 제3부는 가능한 열량 계산을 위한 하나의 예로서 역할을 하도록 본원에 포함되어 있다.
가상 스테이션의 데이터 감시는 다음과 같이 일어난다. 보슝 보사트 시스템(또는 다른 이동 가능한 측정 기구)에 의해, 다양한 상태의 도로에서 고속도로 정비 요원 또는 경찰의 차량에 장착된 탐침에 의해, 예컨대 기온, 노면 온도, 대기 습도 및 결빙 온도가 검출된다. 이들 데이터는 가상 스테이션의 사이트를 통과할 때 불규칙한 방식으로 측정될 수 있다. 이는 가상 스테이션의 현재의 계산 데이터와의 교차 비교를 가능하게 하는 각각의 데이터를 위한 측정점을 제공한다. "가상 스테이션"의 개념은 온도 기록 방법과 비교하여 다음의 장점을 준다. 첫째, 공정 동특성(process dynamics)이 유지된다. 데이터 뱅크는 시스템의 메모리를 형성하고, 계산 과정은 이를 행동으로 변환시킨다. 각각의 기상 상태는 자동적으로 계산에 포함된다. 둘째, 이 방법은 임의의 소정 장소에서 사용될 수 있다. 필요 조건은 예컨대 GFS 측정 네트웍 등의 소정 기상 측정 네트웍과의 통신인데, 이는 기상 데이터의 제공자(provider)로서 이미 설명되었다. 그러나, 기상 데이터도 예컨대 스위스 기상 연구소(SMA: Swiss Meteorological Institute)의 ANETZ와 같은 상이한 측정 네트웍에 의해 받을 수 있다. 셋째, 열 및 습기와 관련된 어떠한 동향(stream)도 무시되지 않는다. 특히, 수분 평형은 계산 모델에서 전체적으로 고려될 수 있다. 넷째, 가상 스테이션은 주로 또는 오로지 소프트웨어로 구성되므로 측정 스테이션보다 비용면에서 효과적이다.
온도 기록계는 높은 해상도 및 정확성을 갖춘 3개의 온도 프로파일을 측정하므로, 일견 가상 스테이션의 정확성이 온도 기록계보다 낮을 수도 있다. 그러나, 이들 프로파일은 단순히 아주 특정한 기상 상태, 하루 중 한 때, 특정 온도 및 이전의 도로 및 기상 상태를 반영하는 스냅샷이라는 것을 고려해 볼만한 가치가 있다. 따라서, 이들은 모든 상태 하에서의 보간에 적합하지 못하므로, 정확성의 상당한 손실이 고려되어야 한다. 가상 스테이션은 그 유연한 계산으로 인해 이를 보상할 수 있다.
본 발명의 추가적인 태양은 구름양의 검출에 관한 것인데, 이는 방정식 (11)을 따른 열량 균형 계산에 포함된다. 구름양의 검출은 인간의 관찰 또는 적외선 복사 균형을 결정하는 측정 기계(열복사계)의 사용을 필요로 한다. 그러나, 이들 기계는 오염에 민감하고, 유지 보수하는 데 비싸다. 따라서, 도로 측정 네트웍에서의 이들의 사용은 바람직하지 못하다. 대신에, 도로 자체는 대체 열복사계로서 사용될 수 있다. 즉, 노면 온도는 측정된 노면 온도와 일치할 때까지 근사법으로 다양하게 가정된 정도의 구름양에 의해 계산될 수 있다. 다음에, 이러한 정도의 구름양은 현재 측정치로서 해석되어 데이터 뱅크에 저장된다. 한편, 도4a 및 도4b는 공지된 열복사계를 개략적으로 도시하고 있는데, 이에 의해 지구 복사[QG(0.3 내지 3.0 ㎛)] 및 적외선 복사[QIR(3.0 내지 50 ㎛]가 측정된다. 즉, 열복사계에서, 잠열 유동(응축, 증발 등)(QL), 지각 열유동(대류, 바람)(QS) 및 도로 내에서의 열전도(확산)는 모두 0으로 가정된다. 도로가 열복사계로서 사용될 때, QL, QS 및 QD는 컴퓨터에 의해 계산되고, QIR + QG는 계산된 노면 온도(TB)(측정됨)를 측정된 노면 온도(컴퓨터)와 비교함으로써 최적화되고, 즉 유효한 구름양은 QIR 및 QG로부터 추론된다.

Claims (19)

  1. 미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 것과 관련된 양을 측정하는 탐침을 구비하고 도로 네트웍(1, 2, 3, 4)의 특정 위치에 배열된 자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5)을 갖는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 시스템에서 미끄러운 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 방법에 있어서,
    자동 측정 스테이션의 특정 위치와 다른 적어도 하나의 위치에 대해 미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키기는 것과 관련된 양을 상기 다른 위치에 대해 특정된 매개 변수 및 상기 다른 위치와 관련된 기상 데이터에 기초하여 계산함으로써 적어도 하나의 가상 측정 스테이션(VS1 내지 VS11)이 추가적으로 작동되고, 미끄러운 상태의 조기 경보 신호도 마찬가지로 이들 계산된 양으로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 미끄러운 상태의 조기 경보용 시스템의 미리 결정된 자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5)으로부터의 기상 데이터가 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미끄러운 상태의 조기 경보용 시스템과 독립적인 기상 측정 네트웍으로부터의 기상 데이터가 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미리 결정된 자동 측정 스테이션에서 확인될 수 있는 매개 변수가 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가상 측정 스테이션의 사이트에서 확인될 수 있는 매개 변수가 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노면 온도 및 노면 습도와 같은 상기 양은 가상 측정 스테이션에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가상 측정 스테이션에 대해, 노상에 존재하는 액체의 결빙점 온도는 결빙점 탐침이 설치된 미리 결정된 자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5)으로부터 취해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가상 측정 스테이션에 대해, 결빙점 온도는 살포 장치로부터 전달된 도로의 단위 면적당 용해제의 양과, 가상 측정 스테이션의 사이트에서 계산된 도로의 수분 균형을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기상 데이터는 구름양이며, 구름양의 정도는 다양하게 가정된 정도의 구름양에 대한 노면 온도를 계산하여 이를 측정된 노면 온도와 비교함으로써 확인되고, 구름양에 대한 결론은 측정치에 가장 근접한 계산치로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 시스템에서 적어도 하나의 가상 측정 스테이션(VS1 내지 VS11)의 제공을 위한 방법에 있어서,
    도로 시스템에서 가상 측정 스테이션의 사이트가 명시되어 있고,
    자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5) 또는 다른 기상 네트웍일 수 있는 기상 측정 스테이션이 가상 측정 스테이션에 할당되는 기상 데이터에 대해 결정이 이루어지고,
    도로 네트웍의 위치에 대응하는 위치 특정 매개 변수가 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 가상 측정 스테이션의 사이트는 도로 시스템의 온도 기록에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5)의 사이트에 가상 측정 스테이션을 설치하여 매개 변수가 확인되고, 적어도 하나의 매개 변수 수치의 가정으로부터 시작하여, 노면 온도 또는 노면 습도가 가상 측정 스테이션에 대해 계산되고, 계산치는 자동 측정 스테이션의 대응 측정치와 비교되고, 적어도 하나의 매개 변수 수치가 변하여 계산치와 측정치 사이의 차이가 미리 결정된 양에 도달하거나 그 아래로 떨어질 때까지 상기 단계들이 반복되고, 확인된 매개 변수는 도로 시스템에서 동일하거나 유사한 도로 상태 또는 위치에 의해 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 매개 변수는 임시 측정 장치에 의해 가상 스테이션의 사이트에서 확인되고, 그 다음 가상 측정 스테이션에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 도로 네트웍(1, 2, 3, 4)의 특정 위치에 탐침을 갖는 적어도 하나의 자동 측정 스테이션(AMS1 내지 AMS5)과, 자동 측정 스테이션에 연결되어, 측정된 도로의 미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 것과 관련된 양으로부터 미끄러운 상태의 조기 경보 신호를 발생시키도록 설계된 적어도 하나의 평가 장치(5)를 구비한 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치에 있어서,
    상기 특정 위치와 다른 위치에 적어도 하나의 가상 측정 스테이션이 제공되고,
    가상 측정 스테이션은 상기 다른 위치에 대해 특정된 매개 변수 및 기상 데이터로부터, 미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 것과 관련된 양의 계산을 위해 설계되고, 계산된 양에 대해 미끄러운 상태의 조기 경보 신호가 마찬가지로 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치.
  15. 제14항에 있어서, 평가 장치(5)에는 자동 측정 스테이션에서 확인되어 평가 장치 및 하나 이상의 가상 측정 스테이션으로 전달된 기상 측정치 또는 매개 변수를 할당하는 할당 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 평가 장치는 기상 데이터 및 스테이션 매개 변수에 기초하여, 미끄러운 도로 상태의 조기 경보 신호를 발생시키는 것과 관련된 양으로서 가상 측정 스테이션의 노면 온도 또는 노면 습도를 계산하도록 설계된 계산 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 평가 장치는 가상 측정 스테이션에 대한 결빙점 온도를 수용 또는 계산하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서, 노면 온도를 측정하여 가정된 정도의 구름양의 함수로서 노면 온도를 계산하는 수단과, 측정된 노면 온도와 계산된 노면 온도를 비교하기 위해 비교하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄러운 도로 상태의 조기 경보용 장치.
  19. 삭제
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