(57)【要約】【課題】  車両又は移動体が走行する道路上に於ける比較的短期間に風速が変動する突風の発生する可能性のある地点又はその影響の大きさを予測するシステムを提供すること。【解決手段】  本発明の突風発生予測システムは、地点毎の予め検出された突風係数とその検出時の周辺の平均風向とを記憶したデータベースと、移動体の進行方向前方の各地点に於ける突風係数、周辺の平均風向、平均風速又はこれらの組み合わせに基づいて、各地点の突風の大きさを予測する手段と、予測された各地点の突風の大きさの情報を移動体の運転者へ伝達する手段とを含む。各地点の突風係数とは、計測用移動体が各地点を通過した際に検出された横風の風速を計測用移動体が各地点を通過した後に時間の経過と共に検出された横風の風速から差し引いた差分の時間積分値を計測用移動体の走行中の周辺の平均風速の時間積分値で正規化した値である。【選択図】        図１
2019151184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上の突風の発生又はその大きさを予測する突風発生予測システムであって、
前記道路上の地点毎の予め検出された突風係数と該突風係数が検出された際の地点毎の周辺の平均風向とを記憶したデータベースと、
前記道路上の移動体の進行方向前方の各地点に於ける前記突風係数、前記各地点の周辺の平均風向、平均風速又はこれらの組み合わせに基づいて、前記各地点の突風の大きさを予測する突風発生予測手段と、
前記予測された前記各地点の突風の大きさの情報を前記移動体の運転者へ伝達する突風情報伝達手段とを含み、
前記各地点ｘの前記突風係数σ（ｘ）が、計測用移動体が前記各地点ｘを時刻t0に通過した際に検出された横風の風速Ｗ（ｔ０）と、前記計測用移動体が前記各地点ｘを通過した後にその実速度Ｖｖ、基準時間Ｔｓ及び基準速度ＶｓからＶｓ／Ｖｖ・Ｔｓにて算出される時間Ｔに亙って走行している間に時間ｔの経過と共に検出された横風の風速Ｗ（ｔ）と、前記計測用移動体の走行中の前記各地点ｘの周辺の平均風速Ｖｗとを用いて、
【数１】
2019151184.tif 000005
により算出された値であるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両又は移動体が走行する道路上に於ける横風の発生を予測するシステムに係り、より詳細には、道路上に於いて突風の発生する地点又はその影響の大きさを予測するシステムに係る。なお、本明細書に於いて、「突風」とは、車両又は移動体が道路上を走行する間に比較的短期間に風速が変動する横風のことを指すものとする。
【背景技術】
【０００２】
道路上を走行中の自動車等の車両又は移動体に対して横風が発生した場合、運転者は、車両又は移動体の走行挙動の安定性を維持すべく、横風の影響を抑制するように車両又は移動体を操縦することとなる。その際、運転者にとって不意に横風が発生すると、運転者の横風の影響を抑制するための対応が遅くなる可能性がある。そこで、車両又は移動体が横風の発生しやすい場所に近づくと、そのことを事前に運転者に報知するシステムが提案されている。例えば、特許文献１に於いては、気象庁の風速階級マップ、地形、道路環境(トンネル出口など)、自車両タイプ及び大型車の並走有無を参照して決定される横風が発生し易い箇所（横風注意箇所）が、自車の車両進路前方の所定距離内にあるとき、横風注意箇所の風の向き、風の強さの程度を予測し、予測された風の強さに応じて決定されたレベルの警報を、自車が横風注意箇所に到達する所定時間手前で発信するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１７０９２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、走行中の車両又は移動体に対して定常的な横風が当たっている場合には、運転者は、かかる横風の存在を考慮して、車両又は移動体を操縦することとなるので、車両又は移動体の走行挙動は、比較的安定的に維持できることとなる。一方、或る道路上を車両又は移動体が走行している間に車両又は移動体に当たる横風の風速が急激に変動する場合、即ち、走行中の車両又は移動体に突風が当たる場合、通常、運転者はそのような突風が吹くことを事前に知らないので、突風の発生による車両又は移動体の走行挙動の変化に対して運転者による操縦が時間的に遅れ、車両又は移動体の走行挙動が安定化するまでに時間又は距離を要することとなる。そして、運転者が突風の発生に対応した操縦を実行するまでの時間（操縦応答時間）に於ける横風風速の変動が大きいほど、突風による車両又は移動体の走行挙動に対する影響が大きくなる。従って、走行中の車両又は移動体の走行挙動の安定化を図るべく、横風の影響をできるだけ低減するには、車両又は移動体が（定常的な横風ではなく、）風速が比較的短期間に変動する突風の発生する可能性の高い地点又は区間を通過する前に、そのような突風の発生する可能性とその風速の変動の大きさを運転者に事前に通知できることが好ましいであろう。
【０００５】
この点に関し、本発明の発明者等による実験研究によれば、道路上に於ける突風の発生する可能性とその風速の変動の大きさとは、道路上の各地点の周辺に於ける（時々刻々に観測される）平均的な風速及び風向だけでなく、道路上の地点毎に周辺環境等の条件によって固有に決定される「横風の風速の変動のし易さ」、即ち、「突風の発生し易さ」に依存することが見出された。かかる道路上の或る地点の「突風の発生し易さ」の指標値は、後の実施形態の欄に於いて詳細に説明されている如く、その地点に於いて車両又は移動体が走行中に受ける横風の風速の変化量の時間積分値をその地点の周辺の平均的な風速で正規化した値（その地点の周辺の平均的な風速の時間積分値で除して得られる値）にて表すことができる。この「突風の発生し易さ」の指標値は、本発明に於いて、「突風係数」と称するものとする。そして、道路上の各地点の「突風係数」とその周辺の平均的な風速・風向とを参照することにより、各地点の突風の発生する可能性の有無とその風速の変動の大きさとが、車両又は移動体が各地点に到達する前に、予測できることとなる。従って、車両又は移動体の走行する道路に沿って「突風係数」を予め計測し、その計測された「突風係数」のデータを蓄積して、データベース化しておくことにより、車両又は移動体がその道路を走行する際に、データベースに記憶された各地点に於ける「突風係数」とその周辺の現在の平均的な風速及び風向とを参照して、突風の発生する可能性の高い地点とそこでの風速の変動の大きさとを運転者に事前に通知することが可能となる。
【０００６】
かくして、本発明の一つの課題は、車両又は移動体が走行する道路上に於ける突風の発生する可能性のある地点又はその影響の大きさを予測するシステムに於いて、道路上の各地点に固有の「横風の風速の変動のし易さ」、即ち、「突風の発生し易さ」の指標値として、道路上に沿って検出された「突風係数」を採用して、かかる「突風係数」のデータベースを構築し、「突風係数」に基づいて、突風の発生する可能性のある地点又は区間とその風速の変動の大きさと予測し、その予測された情報を車両又は移動体の運転者へ伝達する構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記の課題は、道路上の突風の発生又はその大きさを予測する突風発生予測システムであって、
前記道路上の地点毎の予め検出された突風係数と該突風係数が検出された際の地点毎の周辺の平均風向とを記憶したデータベースと、
前記道路上の移動体の進行方向前方の各地点に於ける前記突風係数、前記各地点の周辺の平均風向、平均風速又はこれらの組み合わせに基づいて、前記各地点の突風の大きさを予測する突風発生予測手段と、
前記予測された前記各地点の突風の大きさの情報を前記移動体の運転者へ伝達する突風情報伝達手段とを含み、
前記各地点ｘの前記突風係数σ（ｘ）が、計測用移動体が前記各地点ｘを時刻ｔ０に通過した際に検出された横風の風速Ｗ（ｔ０）と、前記計測用移動体が前記各地点ｘを通過した後にその実速度Ｖｖ、基準時間Ｔｓ及び基準速度ＶｓからＶｓ／Ｖｖ・Ｔｓにて算出される時間Ｔに亙って走行している間に時間ｔの経過と共に検出された横風の風速Ｗ（ｔ）と、前記計測用移動体の走行中の前記各地点ｘの周辺の平均風速Ｖｗとを用いて、
【数１】
2019151184.tif 000003
により算出された値であるシステムによって達成される。
【０００８】
上記の構成に於いて、「道路」は、自動車等の車両又は移動体が走行可能な任意の道路であってよく、「移動体」は、典型的には、自動車等の車両であるところ、道路を走行する任意の形式の移動体であってよい。道路上の「各地点」は、道路に沿って任意に設定された間隔にて順次設定された地点であってよく、データベースに於いては、上記の如く、各地点に対して、予め検出された突風係数とその突風係数を検出したときの周辺の平均風向とが記録される。各地点の周辺の「平均風速」と「平均風向」とは、例えば、気象庁やその他の風況観測機関により地域又は地区毎に或いは観測地点毎に逐次的に観測され提供されている風況情報に於ける風速と風向の観測値であって、各地点が含まれている地域又は地区或いは各地点に最寄りの観測地点の値であってよい。
【０００９】
また、上記の構成に於いて、「突風係数」とは、既に述べた如く、道路上の各地点に固有の「横風の風速の変動のし易さ」若しくは「突風の発生し易さ」を表す指標値であり、具体的には、計測用移動体、例えば、任意の形式の風速・風向センサを備えた車両を、計測用移動体の受ける風速・風向を計測しながら道路上にて走行させ、計測された風速・風向から検出された横風（移動体の進行方向に対して垂直な方向の風）の風速と、その際の各地点の周辺の平均風速と用いて、地点毎に、上記の式（１）を用いて予め算出された値である。なお、そこに於いて、「基準速度Ｖｓ」は、任意に設定されてよい基準となる速度値であり、「基準時間Ｔｓ」は、任意に設定されてよい基準となる時間であり、典型的には、基準速度Ｖｓにて走行中の移動体に於いて横風が当たった場合に横風の当たり始めから運転者が横風に応答した移動体の操縦を開始するまでの平均的な時間（操縦応答時間）であってよい。式（１）から理解される如く、或る地点の「突風係数」は、或る平均風速の風の存在下に於いて、「突風係数」の値が高いほど、その地点の通過後から時間Ｔまでに亙る間の横風風速の変化量が大きく、突風による移動体の走行挙動に対する影響が大きくなることを表す指標値となっている。また、各地点の「突風係数」は、後に詳細に説明される如く、各地点の周辺の平均風向に依存して値が変化することが見出されている。そこで、上記のシステムは、データベースに於いて、道路上の地点毎に、種々の平均風向の風が発生している場合のそれぞれについて、「突風係数」が記録されるよう構成される。なお、或る平均風向の風の存在下に於ける或る地点の「突風係数」は、好適には、同一の地点をその平均風向の存在下に於いて複数回、計測用移動体に走行させて実行した横風風速の計測により得られた値の統計値、典型的には、平均値であってよい。
【００１０】
更に、上記の構成に於いて、各地点の「突風の大きさ」とは、各地点に於いて発生する可能性のある横風風速の変動の大きさの程度、即ち、突風（即ち、風速の変動する横風）による移動体の走行挙動に対する影響の大きさの程度を表す値であってよく、典型的には、例えば、各地点の周辺の現在の平均風向に対応する突風係数に現在の平均風速を乗じて得られる値（「突風量」と称する。次元は、風速となる。）により表されてよい。或いは、「突風の大きさ」は、各地点の突風係数の（平均風向によらない）平均値、各地点の周辺の現在の平均風向に対応する突風係数、各地点の周辺の現在の平均風向に対応する突風係数と現在の平均風速との組み合わせ、各地点の周辺の現在の平均風向に対応する突風係数に現在の平均風速と基準時間を乗じて得られる値などで表されてもよい。運転者へ伝達される「突風の大きさの情報」とは、例えば、移動体の進行方向前方の道路地図上に沿って「突風の大きさ」を表した数値列或いはグラフ図、移動体の進行方向前方の道路上に於いて「突風の大きさ」が所定の値を越えている地点を色や記号により表示した地図情報、移動体が「突風の大きさ」が所定の値を越えている地点に近づいた際に発せられる視覚的又は聴覚的警報など、任意の形式にて各地点の「突風の大きさ」又はそれらから導出又は生成される情報にして、各地点の「突風の大きさ」、或いは、突風による移動体の走行挙動に対する影響の大きさの程度が大きくなると予測される地点などが運転者に認識されるように提供される情報であってよい。かかる構成に於いて、「突風の大きさ」が所定の大きさを越えている地点又は区間が、突風の発生する可能性の高い地点又は区間として予測されてよい。ここで「所定の大きさ」は、実験的に又は理論的に決定されてよい。
【００１１】
上記の如く、本発明のシステムに於いては、予め、種々の平均風向の風の存在下に於ける道路上の地点毎の「横風の風速の変動のし易さ」、即ち、「突風の発生し易さ」を表す「突風係数」を記憶したデータベースが準備され、移動体の走行中に於いて、その移動体の進行方向前方の道路上の各地点に於ける「突風の大きさ」が、各地点の突風係数、各地点の周辺の平均風向、平均風速又はこれらの組み合わせに基づいて予測され、その情報が移動体の運転者に伝達される。かかる構成によれば、移動体の運転者は、突風の発生する可能性の高い地点又は区間或いは風速の変動の程度が大きい地点又は区間を、移動体がその地点又は区間を通過する前に認知することが可能となり、従って、そのような突風の発生に備えた移動体の操縦を準備することができることとなる。
【００１２】
上記の構成に於いて、移動体の走行位置は、ＧＰＳ装置などを用いて検知されてよい。突風発生予測手段は、移動体の走行位置情報を参照して、移動体の進行方向の道路上の任意に設定されてよい範囲の地点の周辺の平均風向及び／又は平均風速の情報を、インターネット通信又はその他の通信システムを通じて得られる気象庁やその他の風況観測機関の提供する情報から抽出すると共に、データベースから対応する地点の突風係数を読み出し、前記の範囲の突風の大きさを予測するよう構成されてよい。また、上記の構成に於いて、データベースと突風発生予測手段とは、移動体自体に搭載されてもよいが、典型的には、移動体の外部の任意の施設のサーバ・コンピュータに設置され、その場合、任意の形式の無線通信にて移動体との間で、移動体の走行位置情報及び突風の大きさの情報が送受信されるようになっていてよい。
【００１３】
データベースに蓄積される「突風係数」は、上記の如く、風速・風向センサ（ピトー管など）を備えた計測用移動体が道路を実際に走行して計測する風速から抽出される横風（移動体の進行方向に対して垂直な方向の風）の風速を用いて算出されてよい。計測用移動体による横風風速の検出時に於いては、ＧＰＳ装置等により得られる走行位置により道路上の地点を特定しながら、移動体の移動速度と横風風速（移動体の進行方向に対して垂直な方向の風速）とが時系列に検出され、各地点の検出値と検出時の対応する地点の周辺の平均風速の情報とを参照して、地点毎に、式（１）により、突風係数が算出されてよい。その際、積分時間Ｔは、移動体の移動速度Ｖｖと基準速度Ｖｓと基準時間Ｔｓとを用いて、Ｖｓ／Ｖｖ・Ｔｓにより与えられる。また、既に述べた如く、各地点の突風係数は、各地点の平均風向によって異なり得るので、横風風速の検出は、好適には、各道路上に於いて、種々の平均風向が観測されている時にそれぞれ実行され、突風係数は、一つの地点に於いて複数の平均風向のそれぞれに対して決定される（即ち、或る地点に於いては、平均風向が互いに異なる複数の突風係数が決定される。）。「突風の大きさ」の決定に於いて参照される各地点の突風係数には、各地点に於いて検出されている種々の平均風向の風の存在下に於ける突風係数を用いて得られる各地点の現在の平均風向に対応して決定された突風係数の値が用いられてよい。例えば、種々の平均風向の風の存在下に於ける突風係数から平均風向に対する突風係数の近似曲線又は直線を決定し、その近似曲線又は直線上に於ける現在の平均風向に対応する突風係数の値が、「突風の大きさ」の決定に於いて参照される各地点の突風係数として用いられてよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記の本発明のシステムに於いては、車両又は移動体の走行挙動に対して影響のある横風は、定常的なものではなく、風速が比較的短期間に増減する「突風」である点に着目し、車両又は移動体の運転者に対しては、そのような突風の発生する可能性のある地点とその影響の大きさとの情報が提供される。これにより、車両又は移動体がその走行挙動に対して影響を及ぼす突風を受けても、運転者は、事前に走行挙動を不安定化し得る突風の発生する可能性があることとその風の強さの程度が通知されているので、より迅速に車両又は移動体の走行挙動を安定化するための操縦を開始できることが期待される。また、本発明に於いては、道路上に於ける突風の発生する可能性とその風速の変動の大きさとは、各地点の周辺の平均風速及び平均風向だけでなく、道路上の各地点に固有の「横風の風速の変動のし易さ」若しくは「突風の発生し易さ」を表す指標値である「突風係数」に依存することを見出し、本発明のシステムは、突風係数、平均風速及び／又は平均風向を参照して、突風の発生する可能性の高い地点とそこでの風速の変動の大きさとが予測されるよう構成されている。かかる構成に於いて、「突風係数」は、実際に計測用移動体を道路上に走らせて検出された横風風速を用いて算出されているので、単に地図情報のみにて横風の発生し易い箇所を予測する場合や平均風速及び／又は平均風向のみを用いて横風の発生の予測をする場合に比して、精度良く、突風の発生する可能性とその影響の大きさとを予測できることが期待される。更に、各地点の「突風係数」は、各地点の平均風向によって異なり得る一方、平均風速については、正規化した値となっているので、「突風係数」の算出のための横風風速の検出は、車両又は移動体の走行中に想定される平均風速の範囲については網羅的に実行される必要はなく、或る少なくとも一つの或いは幾つかの平均風速の風の存在下にて実行されれば良いので、「突風の発生し易さ」の調査のための横風風速の検出回数の低減が図られる。
【００１５】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）は、本発明による突風発生予測システムの構成を説明するブロック図である。図１（Ｂ）は、突風係数の定義を説明するための或る地点を通過する移動体が受ける横風風速の時間変化の例を模式的に描いた図である。図１（Ｃ）は、或る地点にて検出された突風係数の平均風向に対する依存性を示した図である。
【図２】図２（Ａ）は、道路上で実際に計測された風の風速値を、計測時に於ける計測地点の近傍の観測地点の気象庁風況観測データより取得された平均風速値に対してプロットした図を示している。図２（Ｂ）は、道路上を走行させた計測車両に於いて計測された風の風向と風速とをプロットした円グラフを示している。図に於いて、円グラフの外周の数値が計測車両の進行方向から計った風向角度であり、各プロットの角度位置は、計測車両の進行方向から計った風向角度を示し（右周り方向を正としている。）、各プロットの半径方向位置が円グラフの中心から離れるほど、風速値が高いことを示している。なお、各プロットは、５００ｍ走行毎の平均の風速・風向を表している。図２（Ｃ）は、横風発生装置の前を車両に通過させる間の車両の走行挙動の変化を示す図である。車両の運転者は、定速にて直進走行するように指示されている。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明による突風発生予測システムにより突風係数を検出した走行路（区間Ａ〜Ｃ）の地図と、区間Ａ〜Ｃに於いてそれぞれ検出された突風係数の例を示している。図中、○で囲まれた地点は、突風係数が高かった箇所を示している。
【００１７】
１０…サーバ・コンピュータ
２０…計測用移動体
３０…風況観測機関
４０…移動体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
システムの構成
図１（Ａ）を参照して、本発明による突風発生予測システムの実施形態に於いては、サーバ・コンピュータ１０にて、種々の条件に於ける突風係数を算出する突風係数演算部１２と、突風係数演算部１２にて算出された種々の条件に於ける突風係数を蓄積する突風係数データベース１４と、突風係数データベース１４に蓄積された突風係数を読み出して移動体４０の進行方向前方の道路上の突風の大きさを予測する突風発生予測部１６とが構成される。サーバ・コンピュータ１０は、通常の態様にて、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、記憶装置、入出力装置（Ｉ／Ｏ）が装備されたコンピュータであってよく、記憶装置は、本システムに於ける各処理を実行する各プログラムを記憶したメモリと、各処理中に使用されるワークメモリと、突風係数及びその他のデータを記憶するデータメモリを含んでいてよい。以下に説明される本システムの各部に於ける構成及び作動は、プログラムに従ったコンピュータの作動により実現されることは理解されるべきである。
【００２０】
突風係数演算部１２は、具体的には、任意の道路上を走行させられる計測用移動体２０の走行位置検出部の検出した計測用移動体２０の通過した各地点ｘの位置情報と、各地点ｘの位置情報に対応付けられた横風風速検出部にて逐次的に検出される計測用移動体２０の走行中の横風風速Ｗ（ｔ）と、これらの検出値の取得時の気象庁或いはその他の外部の風況観測機関３０にて観測される各地点ｘの周辺（ｐｉ）の平均風速Ｖｗ（ｐｉ）及び平均風向θｗ（ｐｉ）とを参照して、後述の如く、道路上の各地点ｘに於ける平均風向θｗ（ｘ）の風の存在下での突風係数σ（ｘ）を算出する。計測用移動体２０は、自動車等の車両であってよく、その走行位置情報には、計測用移動体２０に搭載されたＧＰＳ装置により得られる位置情報が用いられてよい。計測用移動体２０の移動速度Ｖｖには、車輪速センサで検出された車輪速から任意の態様にて決定された速度値、又は、ＧＰＳ装置による位置情報に於ける単位時間当たり移動距離又は移動距離の時間微分値が採用されてよい。計測用移動体２０には、例えば、ピトー管などの風速・風向センサが装備され、風速・風向センサにて計測された風速値及び風向から移動体の進行方向に対して垂直な方向の横風成分の風速Ｗ（ｔ）が検出されてよい。また、一般に、気象庁又はその他の外部の風況観測機関３０にて観測される風速値と風向値（角度値）は、各観測地点の周辺又は各観測地点を含む地域若しくは地区に於ける平均的な風速と風向と考えられるので、外部の風況観測機関３０にて観測される計測用移動体２０の走行中に通過する各地点ｘが含まれる地域若しくは地区或いは最寄りの観測地点（ｐｉ）に於ける観測データが、各地点ｘの周辺の平均風速Ｖｗ（ｐｉ）及び平均風向θｗ（ｐｉ）として用いられてよい（即ち、計測用移動体２０の走行位置ｘの移動と共に最寄りの観測地点又は観測地域若しくは地区（ｐｉ）が変わると、風速値Ｖｗ（ｐｉ）、風向θｗ（ｐｉ）も変化し得る。）。
【００２１】
突風係数演算部１２に於ける突風係数σ（ｘ）の算出処理は、典型的には、計測用移動体２０による任意の道路上を走行しながらの風速・風向の計測の完了後に、得られた計測値と計測時の平均風速及び平均風向とを用いて実行されてよいが、これに限定されない。計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測値と計測時の平均風速及び平均風向データを突風係数演算部１２へ提供する手法は、任意の手法により達成されてよいことは理解されるべきである。例えば、計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測値は計測時に任意の記録媒体に記録しておき、後に、計測時の各地点の平均風速及び平均風向データを任意の手法にて入手するとともに、これらのデータを突風係数演算部１２へ任意の態様にて入力して突風係数σ（ｘ）の算出処理が実行されてよい。また、計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測と同時に、その時の平均風速及び平均風向データを外部の風況観測機関３０から任意の手法にて（例えば、インターネット通信や任意の通信システムを通じて）取得しながら、突風係数σ（ｘ）の算出処理が実行されてもよい。その場合、突風係数演算部１２は、計測用移動体２０に搭載されていてもよく、或いは、計測用移動体２０の外部の施設に設けられていてもよい。その場合、計測用移動体２０から突風係数演算部１２への計測データの提供は、任意の通信システムを通じて達成されてよい。
【００２２】
計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測を実行する道路は、任意に適宜選択されてよい。かかる計測が行われ、突風係数が得られている道路については、後に説明される突風発生予測が可能となる。また、各地点ｘの突風係数σ（ｘ）は、既に触れた如く、各地点ｘの周辺の平均風向θｗ（ｘ）によって変化することが見出されているので、各道路に対して、計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測は、複数回、種々の平均風向の風の存在下で実行されて、種々の平均風向の風の存在下に於ける突風係数が得られていることが好ましい。更に、一般に、風の発生は、確率的であり、例えば、大型車の追い抜き時などに発生する風など、偶発的な事象にも依存し、再現性が低いところ、突風の発生する確率は、同じ地点で高くなるなど、地点毎に固有であることが見出されている。そこで、各道路に対して、計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測を複数回実行して、各回に於いて各地点ｘの突風係数を算出し、得られた突風係数を平均した値を各地点の突風係数の最終的な値として用いるようにしてもよい。なお、計測用移動体２０による走行位置、移動速度及び風速・風向の計測は、一台の移動体によって実行されてもよいし、複数の移動体を用いて実行されてもよい。
【００２３】
突風係数演算部１２にて算出された各地点ｘの突風係数σ（ｘ）は、各地点ｘの周辺の平均風向θｗ（ｘ）と共に、突風係数データベース１４に蓄積される。即ち、既に触れた如く、各地点ｘに対して、種々の平均風向θｗ（ｘ）の風の存在下に於ける突風係数が存在することとなる。突風係数データベース１４に蓄積された突風係数σ（ｘ）は、後に説明する如く、突風発生予測部１６に於ける移動体の進行方向前方の各地点ｘｆの突風の大きさ（例えば、突風量Σ（ｘｆ））の予測に利用される。
【００２４】
突風発生予測部１６は、まず、突風係数の得られている道路上を任意の移動体４０が走行している場合に、その移動体４０の走行位置検出部の検出した通過中の地点ｘｒの位置情報と移動体４０の進行方向前方の任意に設定されてよい範囲に於ける道路上の地点ｘｆの周辺の平均風向θｗ（ｐｉ）とを参照して、突風係数データベース１４から、移動体４０の進行方向前方の各地点ｘｆの平均風向θｗ（ｘｆ）の風の存在下に於ける突風係数σ（ｘｆ）を読み出し、その読み出された突風係数σ（ｘｆ）と移動体４０の進行方向前方の各地点ｘｆの周辺の平均風速Ｖｗ（ｘｆ）とを参照して、後述の如く、移動体４０の進行方向前方の各地点ｘｆに於いて予測される“突風の大きさ”、例えば、突風量Σ（ｘｆ）など、を導出する。かかる構成に於いて、移動体４０の通過中の地点ｘｒの位置情報は、移動体４０に搭載されたＧＰＳ装置により得られる位置情報であってよい。また、各地点ｘｆの周辺の平均風速Ｖｗ（ｘｆ）と平均風向θｗ（ｘｆ）とは、外部の風況観測機関３０にて観測される移動体４０の進行方向前方の各地点ｘｆが含まれる地域若しくは地区或いは最寄りの観測地点（ｐｉ）に於ける風速値Ｖｗ（ｐｉ）、風向値θｗ（ｐｉ）であってよい。なお、好適には、外部の風況観測機関３０の観測データから取得する平均風速Ｖｗ（ｘｆ）と平均風向θｗ（ｘｆ）は、移動体４０の各地点ｘｆの通過予想時刻に於ける予測データであることが好ましいが、近似的に、現在又は直近の観測データが使用されてよい。そして、突風発生予測部１６にて得られた“突風の大きさ”は、移動体４０に装備された突風予測情報表示手段を通じて、後に説明される如き任意の態様にて、好適には、移動体４０の各地点ｘｆの通過前に、移動体４０の運転者へ伝達される。なお、典型的には、突風発生予測部１６は、突風係数演算部１２と突風係数データベース１４と同様に、移動体４０の外部の任意の施設に設置されたサーバ・コンピュータ１０にて構成されるので、突風発生予測部１６と移動体４０との間の情報（通過地点ｘｒの位置情報、進行方向前方の各地点ｘｆの“突風の大きさ”など）の送受信は、任意の通信システムを通じて達成されてよい。また、外部の風況観測機関３０からの平均風速及び平均風向のデータは、例えば、インターネット通信など、任意の通信システムを通じて、突風発生予測部１６が取得するようになっていてよい。
【００２５】
図１（Ａ）に例示したシステムに於いて、典型的には、突風係数演算部１２、突風係数データベース１４及び突風発生予測部１６は、計測用移動体２０又は移動体４０の外部の任意の施設に設置されたサーバ・コンピュータ１０にて構成されるところ、突風係数演算部１２、突風係数データベース１４及び／又は突風発生予測部１６を構成するコンピュータ装置が移動体４０に搭載されていてもよく、移動体４０に於いて計測用移動体２０の機能が達成できるようになっていてもよい。また、移動体４０に、突風係数データベース１４及び突風発生予測部１６、或いは、突風発生予測部１６のみが搭載されるようになっていてもよい。重要なことは、種々の条件に於ける計測用移動体２０による横風風速の検出データから突風係数が算出されて、それらの突風係数を蓄積してデータベースが構築され、データベースの突風係数を参照して予測される突風の大きさが任意の移動体４０にて利用できるようになっていることであり、そのようなシステムであれば、突風係数演算部１２、突風係数データベース１４及び／又は突風発生予測部１６が何処に設置されていようと、本発明の範囲に属する、と理解されるべきである。
【００２６】
突風係数の算出について
（ｉ）道路上の風況について
本発明の発明者に於いて調査したところによれば、或る道路上にて実際に計測された風の風速と、それらの風速の道路上の計測地点の近傍の気象庁風況観測データに於ける風速値、即ち、計測地点周辺の平均風速とを比較すると、図２（Ａ）に例示されている如く、道路上の風速は、平均風速に対して正の相関があり、平均風速が高くなると、道路上風速も高くなることが見出された（実際、或る地点に於いて、周辺に強風が存在していないのに、道路上だけで強い突風が生じることは殆ど観測されない。）。一方、或る道路上にて車両を走行させながら計測した風速・風向について、図２（Ｂ）に示されている如く、計測された風速・風向を５００ｍ毎に平均した値のプロットは、計測地点の近傍の気象庁風況観測データに於ける平均風向によらず、計測車両の進行方向に平行な方向、即ち、道路の延在方向に集中して分布した。このことは、道路上の風の向きは、周辺の平均風向によらず、道路の延在方向に強くなる傾向があることを示している。以上のことから、道路上の風況に於いては、風向は、周辺の平均風向に対する依存性は少ないが、風速は、周辺の平均風速に対して相関を有することが見出された。
【００２７】
（ii）横風による移動体の走行挙動に対する影響について
「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、定常的な横風の存在下では、運転者は、横風の存在を考慮して、移動体を操縦するので、移動体の走行挙動は、比較的安定的に維持される。移動体の走行挙動の安定性に対して横風が影響するのは、移動体の走行中に風速が比較的急激に変動する横風が発生したとき、即ち、突風が発生するときである。その場合には、運転者による操縦が突風の発生による移動体の走行挙動の変化に対して時間的に遅れ、これにより走行挙動が不安定化し得ることとなり、運転者が突風の発生に対応した操縦を実行するまでの時間に於ける横風風速の変動が大きいほど、突風による車両又は移動体の走行挙動の変動が大きくなると考えられる。実際、図２（Ｃ）上に模式的に描かれている如く、車両を、運転者に直進するよう指示した状態で、局所的に横風を発生する横風発生装置の前を通過させたところ、車両の走行挙動は、車両が横風発生領域に突入し始めると同時に不安定化し始めたが、或る時間（「操縦応答時間」と称する。）を経過して、運転者が横風に対応した操縦を開始した後には、車両の走行挙動は、徐々に安定化されたことが観察された。従って、車両が横風を受け始めてから横風に対応した操縦を開始するまでの「操縦応答時間」の経過のうちの横風風速の変化量が横風による移動体の走行挙動に対する影響の大きさに対応していると考えられる。
【００２８】
（iii）突風係数の算出
既に触れた如く、道路上に於ける突風の発生し易さは、同じ地点で高くなるなど、地点毎に固有であることが見出されている（後述の図３に係る説明も参照）。また、上記の知見によれば、風速が比較的短期間に変動する横風、即ち、突風による移動体の走行挙動に対する影響の大きさを計るためには、操縦応答時間に於ける横風風速の変化量に基づいた指標値が有利に用いられる。そして、道路上に吹く風に関して、風向については、周辺の平均風向との間に強い相関は見られないが、風速は、周辺の平均風速と相関を有し、周辺の平均風速が高いほど、道路上の風速も高くなる。これらの知見より、本発明のシステムの実施形態に於いては、道路上の各地点に於ける突風の発生し易さ及び突風による移動体の走行挙動に対する影響の大きさを計る指標値として、既に述べた如く、突風係数σ（ｘ）
【数２】
2019151184.tif 000004
が算出される。かかる突風係数σ（ｘ）に於いて、その分子は、図１（Ｂ）に模式的に描かれている如く、移動体が各地点ｘを時刻ｔ０に通過してから操縦応答時間Ｔに亙る横風風速Ｗ（ｔ）から時刻ｔ０に於ける横風風速Ｗ（ｔ０）を差し引いて得られる横風風速の変化量の時間積分値Ｉｗであり、かかるＩｗは、或る平均風速Ｖｗの風の存在下に於ける横風風速の変動の大きさ、即ち、突風によって与えられる移動体の走行挙動への影響の大きさの程度、を表しているということができる。この点に関し、既に述べた如く、道路上に発生する風の風速には、周辺の平均風速が高いほど、高くなる関係があるので、横風風速の変化量の時間積分値Ｉｗをそのときの平均風速Ｖｗの時間積分値Ｖｗ・Ｔにて除することにより、横風風速の変動の大きさがについて正規化され、かくして得られる突風係数σ（ｘ）は、（風速の絶対値によらない）横風風速の変動のし易さ、即ち、突風の発生し易さを表す指標値として用いることができることとなる。
【００２９】
なお、上記の突風係数σ（ｘ）に於ける操縦応答時間Ｔについて、移動体の走行時に、その移動速度が変化すると、移動量が変化し、同一地点の通過後の或る時間の経過のうちに移動体が受ける風速の変化量も変動してしまう（移動速度が高いほど、移動量が長くなり、移動体が受ける風速の変化量も増大する）。従って、突風係数の検出のための風向・風速の計測中に於ける移動体の速度は、一定であることが好ましい。しかしながら、現実的には、実際の道路上を一定速度で走行することは困難である。そこで、式（１）の積分時間である操縦応答時間Ｔは、移動体の移動速度に応じて補正されてよい。具体的には、操縦応答時間Ｔは、実際の移動速度Ｖｖ、基準速度Ｖｓ及び基準時間Ｔｓを用いて、
Ｔ＝Ｖｓ／Ｖｖ・Ｔｓ      …（２）
により与えられてよい。ここで、基準速度Ｖｓは任意に設定されてよい基準となる速度値（例えば、１００ｋｍ／ｈ）であってよく、基準時間Ｔｓは、基準速度Ｖｓにて走行中の移動体に於ける平均的な操縦応答時間であってよく、実験的に決定されてよい（例えば、１秒）。式（２）による操縦応答時間Ｔを用いると、移動速度によらず、操縦応答時間Ｔに於ける移動量が等しくなり、移動体が受ける風速の変化量も等しくなることが期待される。
【００３０】
また、上記の突風係数σ（ｘ）を種々の風況下にて検出してみると、図１（Ｃ）に例示されているように、各地点ｘの突風係数σ（ｘ）は、既に述べた如く、各地点ｘの周辺の平均風向θｗによって変化することが見出された。そこで、本発明のシステムの実施形態に於いては、突風係数σ（ｘ）は、種々の平均風向θｗの風の存在下にてそれぞれ検出され、蓄積される。また、種々の平均風向θｗの風の存在下にて突風係数σ（ｘ）を算出すると、図１（Ｃ）の一点鎖線にて描かれている如く、平均風向に対する突風係数の変化の傾向が見出される。かくして、或る平均風向の風の存在下に於ける突風係数は、上記の如く、平均風向に対する突風係数の変化傾向を参照して決定されてよい。具体的には、例えば、種々の平均風向の風の存在下にて突風係数が得られている場合には、平均風向に対する突風係数の近似曲線又は直線を決定し、任意の平均風向の風の存在下に於ける突風係数は、その平均風向に対応する近似曲線又は直線上の点の値に決定されるようになっていてもよい。
【００３１】
更に、上記の如く、道路上の風速は周辺の平均風速に概ね比例するとの知見より、突風係数は、平均風速により正規化した値となっているので、突風係数の検出のための横風風速の計測は、少なくとも一つの（好適には、いくつかの）平均風速の風の存在下にて実行されればよく、移動体の走行中に想定される平均風速の範囲については網羅的に実行される必要はない。即ち、突風係数を採用することにより、突風の発生し易さの調査に要する風速の計測の回数の低減が図られることとなる。
【００３２】
突風の大きさの予測
上記の如く、突風発生予測部１６に於いては、移動体４０の通過中の地点ｘｒとその進行方向前方の任意に設定されてよい範囲に於ける道路上の地点ｘｆの周辺の平均風向θｗとを参照して、各地点ｘｆの平均風向θｗに対応する突風係数σ（ｘｆ）を読み出し、これに基づいて、各地点ｘｆに於ける「突風の大きさ」が予測される。「突風の大きさ」としては、典型的には、例えば、各地点ｘｆの突風係数σ（ｘｆ）に各地点ｘｆの周辺の平均風速Ｖｗを乗じて得られる突風量：
Σ（ｘｆ）＝σ（ｘｆ）×Ｖｗ（ｘｆ）      …（３）
が用いられてよい。既に述べた如く、道路上の風速は、周辺の平均風速に比例するので、（次元が風速である）突風量は、各地点ｘｆに発生すると予測される突風の強さ又は移動体の走行挙動への影響の大きさの指標と考えることができる。そして、突風量が所定値を越えた地点又は区間は、有意な突風が発生する可能性（移動体の走行挙動への影響が比較的大きくなる横風が発生する可能性）の高い地点又は区間として予測されてよい。所定値は、実験的に、経験的に又は理論的に設定されてよい。なお、「突風の大きさ」としては、上記の突風量の他に、各地点の平均風向に対応する突風係数自体、各地点の突風係数の風向によらない平均値、各地点の平均風向に対応する突風係数と現在の平均風速との組み合わせ、各地点の平均風向に対応する突風係数に現在の平均風速と基準時間を乗じて得られる値などの、各地点に於いて発生する可能性のある横風風速の変動の大きさの程度を表す指標値として利用可能な量が選択されてもよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。いずれの場合も、所定の大きさを越えた地点又は区間は、有意な突風が発生する可能性の高い地点又は区間として予測されてよく、所定の大きさは、実験的に、経験的に又は理論的に設定されてよい。
【００３３】
突風予測情報の表示
突風発生予測部１６にて予測された移動体４０の進行方向前方の各地点の突風量等の突風の大きさは、移動体４０の突風予測情報表示部へ送られ、運転者に伝達される。突風の大きさの表示は、任意の態様にて実行されてよい。典型的には、例えば、運転席正面のインストルメント・パネル上に装備されたモニター（図示せず）上にて、移動体の進行方向前方の道路地図に沿って突風量又はその他の突風の大きさを表した数値列或いはグラフ図を表示することにより、或いは、突風量又は突風の大きさが所定値を越えている地点を有意な突風が発生する可能性の高い地点として色や記号により表示することにより、突風の大きさの情報が運転者に提示され伝達されるようになっていてよい。また、突風量又はその他の突風の大きさが所定値を越えている地点に近づいた際に、任意の態様にて視覚的又は聴覚的警報を発することにより、移動体の進行方向前方の有意な突風が発生する可能性の高い地点が存在することが運転者に伝達されるようになっていてもよい。
【００３４】
突風係数の検出例
本発明による突風発生予測システムの実施形態に於ける教示に従い、実際の道路上にて計測用車両を走行させて突風係数を検出する実験を行った。図３（Ａ）は、実験に於いて計測用車両を走行させた道路の模式的な地図を示しており、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中の区間Ａ、Ｂ及びＣに沿って計測用車両を走行させて検出した突風係数の走行位置に対する変化を示したグラフである。なお、図３（Ｂ）の突風係数の値は、各区間について、（平均風速及び平均風向がランダムな条件下での）７〜８回の走行により得られた突風係数の（平均風向によらない）平均値となっている。図中、○にて囲んだ地点は、突風係数が所定値を越えた地点、即ち、突風の発生し易さが高い地点を示している。同図を参照して、実際に道路上に沿って得られた突風係数に於いては、特定の地点に於いて、その値が高くなっていることが理解される。また、複数回の走行により得られた突風係数の平均に於いては、大型車の追い抜き・すれ違いやその他の偶発的に突風を発生する現象の影響は排除されていると考えられる。従って、上記の結果は、突風係数にて表される突風の発生し易さは、平均風速及び平均風向によらず、地点毎に固有に決定されることを示している。なお、図３（Ｂ）に例示されている如き、複数回の走行により得られた平均の突風係数を走行位置に対して又は道路地図に対して表示した図（突風係数マップ）に於いては、道路上の突風が発生し易い地点を特定することができるので、かかる突風係数マップは、突風が発生し易い地点に於いて、防風壁を設置するなどのインフラ整備の計画に有利に用いることができる。
【００３５】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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