JPS6046378B2

JPS6046378B2 - 路面の凍結検知方法

Info

Publication number: JPS6046378B2
Application number: JP8043180A
Authority: JP
Inventors: 洋深水; 雅司中野
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1980-06-13
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1985-10-15
Also published as: JPS576341A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、路面の凍結状態の検知方法に関する。

道路の凍結、積雪などによる交通障害に対し的確な対策
を旋こして運転者の安全を確保することは、交通システ
ム管理において非常に重大な問題であり、適切な対策を
講するためには迅速かつ正確に路面状態を把握すること
が必要である。

路面の状態を識別する装置に路面の光学的反射特性を利
用するものがあるが、湿潤状態と凍結状態とがほぼ伺じ
反射特性を示すもので、この装置では路面温度を検知し
て、この路面温度により湿潤と凍結とを区別している。
ところが、凍結状態であつても融雪剤を散布すれば湿潤
状態に遷移するので、路面温度のみによつて湿潤と凍結
を区別するだけでは路面状態の正確な検出はできない。
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであつて、と
くに融雪剤を散布した場合に路面が凍結しているか否か
を正確に検知する方法を堤供するものである。以下、図
面を参照してこの発明の実施例について詳しく説明する
。

第１図において、道路２１の一側に支柱２２が立設され
、この支柱２２の上端付近から道路２１上方に向つて支
持腕２３がのばされている。

そして、この支持腕２３に、投光器２４、乱反射受光器
２５、正反射受光器２６および投光量レベル測定器２７
がそれぞれ取付けられ、支柱２２には路面温度計２８が
設けられている。投光器２４には、発光スペクトル中に
可視光のみならず近赤外光を含む水銀灯が用いられてい
る。この投光器２４は路面に向けて適当な入射角で指向
するように配置されている。正反射受光器２６は、投光
器２４から投射された光の路面反射光のうち可視光の正
反射光を受光し電気信号に変換するものである。乱反射
受光器２５は、路面からの可視光および近赤外光の乱反
射光をそれぞれ別個に検出する・ものである。近赤外光
としては波長約１．５〜２．５（μｍ）の範囲のものが
好ましい。投光量レベル測定器２７は、投光器２４から
の光を直接に受け、投光器２４の投光量を測定するもの
であり、この実施例では可視光の光量を測定している。
路・面温度計２８としては放射温度計が用いられる。第
２図において、投光器２４は定電力型安定器２９によつ
て一定電力て駆動される。乱反射受光器２５は赤外光と
可視光の受光素子３１、３２を含み、これらの受光素子
３１，３２の出力は増巾器３４で増巾されたのち、帯域
フィルタ３５でそれぞれ雑音成分が除去される。正反射
受光器２６は可視光の受光素子３３を含み、この受光素
子３３の出力信号もまた増巾器３４および帯域フィルタ
３５を経て出力される。受光器２５，２６から出力され
る信号は再び増巾器３６でそれぞれ増巾されかつ整流さ
れ、比較器４１，４２，４３に送られる。これらの各比
較器４１，４２，４３には、１または２の基準レベルＡ
，Ｂｌ，Ｂ２，Ｃがそれぞれ設定されており、各受光素
子３１，３２，３３の出力はこれらの基準レベルにより
比較される。論理回路４４はこれらの比較結果を状態信
号に変換するものであり、論理回路４４の出力は演算処
理部４５に送られる。演算処理部４５としてはマイクロ
プロセッサが好適に用いられる。投光量レベル測定器２
７は、可視光の受光素子３０を含み、この受光素子３０
の、出力または増巾器３７、帯域フィルタ３８を経て、
増巾器３９で増巾されかつ整流されて、各比較器４１，
４２，４３に入力する。比較器４１，４２，４３の上記
の基準レベルＡ，Ｂｌ，Ｂ２，Ｃは測定器２７の出力に
よつて調整される。投光器２４は一定電力で駆動されて
いるとはいうものの、水銀灯自体の劣化、投光器前面の
汚れなどにより、投光量が変化していく。投光量が変化
すれば当然、路面からの反射光量も変化するので、比較
器４１，４２，４３の基準レベルを一定としておくと誤
検知を起こすことがある。ここでは、投光量の変化を補
償するために、投光量の変化に応じて比較器４１，４２
，４３の基準レベルを調整している。投光量と反射光量
とはほぼ比例すると考えられるから、各比較器４１，４
２，４３の基準レベルを投光量レベルに比例して変化さ
せている。温度計２８の出力は演算処理部４５に入力す
る。第３図は乾燥、湿潤、積雪および凍結の各状態に対
する各受光器２５，２６および温度計２８の出力レベル
の相対的な範囲、ならびにこれらの出力から得られる路
面状態の判定結果を示している。

可視光についていえば、乾燥状態では路面は・反射率の
低い拡散面（反射率約３０％）であるから、正反射成分
と乱反射成分はほぼ同じ値となる。路面がぬれている湿
潤状態では路面は鏡面化するのて正反射成分は増大し、
乱反射成分は減少する。第３図において、湿潤状態にお
ける可視光の正反射出力レベルが乾燥状態のレベル範囲
まで下方にのびているのは、路面上の水が流出して路面
が湿つた状態（したがつて鏡面にはなつていない）にな
つた場合も湿潤状態に含ませているからである。路面に
白く見える積雪があると雪による光反射率が１００％近
い拡散面ができるので、乾燥状態に比べて正反射成分、
乱反射成分ともに増大する。しかしながら、スノージヤ
ム状態や、泥なノどで汚れた雪の状態では、反射率の低
い、拡散面となり、正反射、乱反射成分とも乾燥状態と
ほぼ同じレベルとなる。道路上は車両が通行するので、
゛水が鏡面状態で凍結することは殆んどなく、凍結状態
では正反射、乱反射成分とも低い値を示・す。路面温度
の基準温度として０℃〜−２℃の２つが設定されている
のは、凍結開始温度と氷解開始温度とが異なり、−２℃
で凍結が開始し、０℃で融けはじめると考えられるから
である。

湿潤状態゛において路面温度が−２℃よりも低い部分は
、融雪剤を散布した場合を示している。赤外光に対する
各路面状馳態の特性は上記と異なつている。

第４図は、雪および乾燥状態のアスファルトの光の反射
スペクトル分布を示している。実線は、硫酸バリウムの
反射率に対する雪（密度０．３６ｇ／ＣＴｌ）の相対反
射率を、破線はアスファルトの相対反射率をそれぞれ示
している。雪面の反射率が赤外光領域で激減するのは水
分による吸収に帰因するからてあり、水分を含む路面の
反射率も同じように乾燥状態に比べて小さな値を示す。
第３図には、積雪状態における赤外光乱反射出力のうち
乾燥状態のレベルにまでのびている部分がある。この部
分は新雪によるものである。新雪の密度は０．３６ｇ／
Ｃｒｌよりも小さくその分だけ赤外光の吸収が少なくな
るから、相対反射率は第４図に実線で示すものよりも高
くなり、したがつて受光素子３１の出力が増大する。こ
のように、路面の各状態に応じて受光器２５，２６の出
力レベルが変化し、各状態で個有の範囲をもつている。

そこで、基準レベルＡを、乾燥状態とその他の状態とを
区別しうるレベルに（乾燥状態と積雪状態の一部（新雪
）とは重なるが）、基準レベルＢ１を白い雪（新雪）と
他の状態を区別しうるレベルに、基準レベルＢ２を、レ
ベルＢ１とによつて積雪および乾燥状態を他の状態と区
別しうるレベルに、基準レベルＣを、鏡面化している湿
潤状態と他の状態とを区別しうるレベルに（鏡面化して
いる湿潤状態と白く見える雪の状態とは重なるが）それ
ぞれ設定する。各、受光器２５，２６の出力が、比較器
４１，４２，４３の上記のような基準レベルＡ，Ｂｌ，
Ｂ２，Ｃによつて弁別され、弁別結果を表わす状態信号
が出力される。

演算処理部４５はこの状態信号にもとづいて、次の手順
により路面状態を判別し、乾燥、湿潤、積雪および凍結
の路面状態識別信号を出力する。第５図を参照して、ま
す各受光器２５，２６および温度計２８に異常がないか
どうかを調べて（ステップ１）、異常がなければステッ
プ２に進む。異常があればそれに対処する処理に移る（
ステップ８）ステップ２では、乱反射受光器２５の赤外
光出力にもとづいて、基準レベルＡによる弁別結果によ
り路面状態が乾燥か乾燥以外かを判別する。すなわち、
受光器２５の赤外光出力がレベルＡ以上であれば乾燥と
し、レベルＡ以下であれば乾燥以外とする。ここで乾燥
と判別された中には積雪の一部すなわち新雪（白い雪）
が含まれている。次にステップ３に進んで可視光乱反射
出力を用いて積雪の判別を行なう。

ステップ２で乾燥状態と判別された中に含まれている積
雪は白い雪てあり、この白い雪の場合には可視光乱反射
出力はレベルＢ１よりも高い。したがつて、レベルＢ１
以上の場合にはステップ２で乾燥と判別されたものにつ
いても無条件で積雪とする。また、ステップ３では、、
レベルＢｌ，Ｂ２間にあるものも検出する。可視光乱反
射出力がレベルＢｌ，Ｂ２間にある場合には路面状態は
積雪かまたは乾燥であるから、ステップ２で乾燥と判別
されたものを除いた残りを積雪とする。ステップ４では
、可視光正反射出力が基準レベルＣ以上であるかどうか
をみて、湿潤状態を判別する。

基準レベルＣ以上では湿潤状態と積雪状態の一部とが重
なつている。しかし、積雪状態はステップ３ですべて排
除しているので、可視光正反射出力がレベルＣ以上であ
れば湿潤状態とする。ステップ２〜４の判別処理で凍結
状態と湿潤状態の一部とが判別されていない。そこで、
ステップ５では、温度計２８の出力にもとづいて凍結と
湿潤とを区別する。路面温度がＯ℃以上であれば湿潤で
あり、−２℃以下であれば凍結である。路面温度が０℃
から−２℃の間にある場合には、０℃を超えて下降して
きているときにはまだ凍結していないとして湿潤とし、
一旦−２℃以下になつたのちに−２℃を超えたときには
凍結する。ステップ５で凍結と判定した場合であつても
湿潤状態の場合がありうる。それは、融雪剤の散布があ
つた場合である。融雪剤を散布すると氷点が低下するた
めに積雪または凍結状態から湿潤状態に遷移する。そこ
で、ステップ５でたとえ凍結と判定したた場合であつて
も、融雪剤の散布後一定時間（融雪剤の有効時間）以内
は湿潤状態とする。この処理がステップ６で行なわれる
。積雪または凍結状態から氷雪が融けて水になると、路
面は一時的に鏡面状態となる。そのため可視光正反射出
力は、第７図に示すように増大し、基準レベルＣを超え
るので融雪剤の散布があつたことを検出することができ
る。路面上の水は道路の両側に流れたり、通行する自動
車によつて飛散させられたりするので、しばらくすると
路面は鏡面状態でなくなり、可視光正反射出力は減少す
る。ステップ６の処理の詳細が第６図に示されている。

この図を参照して、ステップ５で凍結と判別すると凍結
フラグをオンとし（ステップ１１）、凍結になつたこと
を記憶する。そして水フラグがオンであるかどうかをみ
る（ステップ１２）。この水フラグは、可視光正反射出
力が基準レベルＣを超えたときに、割込みなどによつて
オンとされる。水フラグがオフであれば凍結状態である
。水フラグがオンであれば融雪剤が散布されたのである
から、タイマをスターさせて（ステップ１３）、一定時
間の間だけ湿潤状態という判定をし、融雪剤有効時間が
経過すれば再び凍結状態と判別する（ステップ１４）。
融雪剤有効時間は統計的、経験的に定められる。このよ
うにして路面状態が最終的に判別されると、路面状態識
別信号を出力する（ステップ７）。

この識別信号は、たとえばセンタや、道路などに設置さ
れた路面状態表示装置に送信され、路面状態の監視や表
示が行なわれる。上記の路面状態の判別は、適当な時間
間隔ごとに実行される。なお、上記の各基準レベルＡ，
Ｂｌ，Ｂ２，Ｃおよび基準温度（０℃、−２℃）は、設
置場所により変動するので、可変とし適宜変更するよう
にすることが好ましい。上記実施例では路面状態の判別
を演算処理部（マイクロプロセッサ）で行なつているが
、論理回路により路面状態の判別を行なうこともできる
。

また、判別の基礎となる基準レベルの設定、比較弁別さ
れた状態信号の組合わせの仕方も上記の例に限らず、判
別すべき路面状態に応じて適宜定めることができる。以
上詳細に説明したようにこの発明によれば、融雪剤が散
布された場合にはこれを検出して、たとえ路面温度が凍
結温度であつたとしても路面状態では湿潤状態であると
判定するので、路面が凍結しているか否かを正確に検出
することができる。

とくにこの発明では、路面からの可視光正反射出力にも
とづいて融雪剤散布の有無を検出しているので、融雪剤
散布の作業者は何の操作もする必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は投光器および受光器の配置状態を示す構成図、
第２図は路面状態識別装置の内部構成を示すブロック図
、第３図は各路面状態に対する各受光器の出力レベルの
相対的な範囲を示す図、第４図は雪およびアスファルト
の光の反射スペクトル分布を示すグラフ、第５図は路面
状態判別の手順を示すフロー・チャート、第６図は凍結
判定処理の詳細を示すフロー・チャート、第７図は融雪
剤散布時における可視光正反射出力の変化を示すグラフ
である。２４・・・投光器、２５・・・乱反射受光器、２６・・
・正反射受光器、２８・・・路面温度計、４５・・・演
算処理部。

Claims

【特許請求の範囲】

１路面からの可視光および赤外光の正反射出力および
乱反射光出力の組合せにより路面の湿潤状態を判別し、
路面温度が所要の基準温度以下の場合に凍結状態とする
路面の凍結検知において、凍結状態と判別した場合に可
視光の正反射出力を検査して、この正反射出力が所要の
レベルを超えているときには、その後所要時間の間は路
面温度にかかわらず湿潤状態と判別する、路面の凍結検
知方法。