(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気温、湿度を計測して大気から発して路面に流入する熱量Ｗａを求め、該路面下の地中温度を計測して路面から地中に流入する熱量Ｗｅを求め、降雨直後に計測した初期路面水分厚、路面温度、相対湿度、気温とから、路面上の水分の蒸発による蒸発熱量Ｗｅｖを求め、これらの熱量Ｗａ，Ｗｅ，Ｗｅｖを次式に代入して得られた判定値Ｙに基づき、前記降雨後の路面の湿潤状態を、乾燥か湿潤かのいずれかに判定する方法において、
前記路面の排水特性に応じた補正パラメータγを設定し、この補正パラメータγによって、前記蒸発熱量Ｗｅｖを調整して、正確度を高めた判定をするようにしていることを特徴とする路面湿潤判定方法。
Ｙ＝（Ｗａ−Ｗｅ）／Ｗｅｖ
【請求項２】
降雨があったときには、雨量計で計測した雨量を用いて、前記路面の水膜厚ｈｗを演算し、この水膜厚ｈｗが０である場合には、路面状態が乾燥であると判断し、
０よりも大きい場合には、水膜厚ｈｗと道路の凹凸とを比較して、水膜厚ｈｗが道路の凹凸よりも大きい際には、湿潤大であると判断し、道路の凹凸よりも小さい際には、湿潤小であると判断し、
この湿潤小であると判断した場合に、さらに感雨計で計測した相対値を用いて、この相対値が所定値よりも大きい際には、湿潤大であると判断することを特徴とする請求項１記載の路面湿潤判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面湿潤判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路交通において、湿潤、積雪、凍結等の路面状態が生じるとスリップ事故が発生しやすい。このため、路面湿潤や路面凍結等の危険な路面状態を速やかに検知して、自動車の運転手に注意を促す必要がある。しかし、長距離に及ぶ道路を常に巡回監視するのは、人手及びコストの面で困難であるため、このような路面の状態を把握する手段として路面状態検出センサが用いられる。
【０００３】
そこで、本発明者らは、先に、そのセンサ検出方式として、気温、湿度計などからなる気象センサを用いて大気から路面に流入する熱量を求めるとともに、地中計測温度から路面に流入する熱量を求め、これらの熱量を比較することにより路面状態を推定する方法を考案した（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３１１１５７号公報（第１頁、図１）
【０００５】
これは図４に示すような方法であるが、以下のような問題があった。
▲１▼  道路が排水性舗装道路の場合、水分が排水され、熱量により判定した路面状態より、実際には早く乾燥に至ることがあった。例えば、実際には乾燥であるのに、湿潤判定となり、このまま路面温度が低下した場合、凍結と誤判定する場合がある。
▲２▼  路面上の濡れの状態の大小を分類する方法が不十分であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、排水性舗装道路においても、乾燥と湿潤の判定を正確に行うことのできる路面湿潤判定方法を提供することにある。さらに、感雨計や雨量計の雨量を用いて、路面上の水分（濡れ）状態の大小を正確に判定することができる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、気温、湿度を計測して大気から発して路面に流入する熱量Ｗａを求め、該路面下の地中温度を計測して路面から地中に流入する熱量Ｗｅを求め、降雨直後に計測した初期路面水分厚、路面温度、相対湿度、気温とから、路面上の水分の蒸発による蒸発熱量Ｗｅｖを求め、これらの熱量Ｗａ，Ｗｅ，Ｗｅｖを次式に代入して得られた判定値Ｙに基づき、前記降雨後の路面の湿潤状態を、乾燥か湿潤かのいずれかに判定する方法において、前記路面の排水特性に応じた補正パラメータγを設定し、この補正パラメータγによって、前記蒸発熱量Ｗｅｖを調整して、正確度を高めた判定をするようにしている。
Ｙ＝（Ｗａ−Ｗｅ）／Ｗｅｖ
請求項２に記載の発明は、請求項１において、降雨があったときに、雨量計で計測した雨量を用いて、前記路面の水膜厚ｈｗを演算し、この水膜厚ｈｗが０である場合には、路面状態が乾燥であると判断し、０よりも大きい場合には、水膜厚ｈｗと道路の凹凸とを比較して、水膜厚ｈｗが道路の凹凸よりも大きいときには、湿潤大であると判断し、道路の凹凸よりも小さいときには、湿潤小であると判断し、この湿潤小であると判断した場合に、さらに感雨計で計測した相対値を用いて、この相対値が所定値よりも大きいときには、湿潤大であると判断する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の態様について図面を参照して説明する。
【０００９】
まず、図１，２を用いて概要を説明する。
1) 気温、湿度計などからなる気象センサを用いて大気から路面に流入する熱量Ｗaを求めるとともに、地中計測温度から路面に流入する熱量Ｗeを求める。
2) Ｗe、Ｗaの熱量を比較する。
3) 路面上の水分の蒸発による蒸発熱Ｗevを初期路面水分厚、路面温度、相対湿度、気温とから求める。
4) 排水性舗装道路や一般舗装道路で凹凸が少ない場合の路面では、路面の水分が排水されるため、そのパラメータγを設け、見かけ上、Wevを大きくし、正確に乾燥と湿潤の分類を行う。
5) Ｗe-Ｗaが０に近い、かつＷevが０に近い場合（従来方法）に限らず、乾燥あるいは湿潤と判断したとき、感雨計及び雨量計を用い、水膜厚ｈwを計算し、乾燥、さらには濡れの状態の湿潤小、湿潤大の判断を行う。
【００１０】
上記の１）〜３）について、熱量Ｗａ及びＷｅを用いて、路面の湿潤状態を判定する部分を説明する。
【００１１】
すなわち、熱量Ｗａと熱量Ｗｅと蒸発熱量Ｗｅｖとの間に成立する関係から、乾燥か湿潤かのいずれかとした路面湿潤状態を判定する方法を述べる。降雨後の現時点での道路表面上の水分厚みをｈ（ｔ）とすると、この水分厚みｈ（ｔ）と蒸発熱量Ｗｅｖとの関係は式１で表すことができる。
ｈ（ｔ）＝ｈ０−Ｗｅｖ（ｔ）／λ （式１）
ただし、式１中、
ｈ０：降雨直後の路面に溜まった水分厚み
Ｗｅｖ：蒸発熱量
λ：水の蒸発潜熱
ここで、Ｗｅｖ（ｔ）は、下記の式２により気象量から求められる値である。
Ｗｅｖ（ｔ）＝（α＋β・ｖ）・（Ｐ（Ｔｅ）−Ｈ・Ｐ（Ｔａ）） （式２）
ただし、式２中、
α、β：定数
ｖ：風速
Ｐ（Ｔｅ）：温度Ｔｅにおける水分の飽和水蒸気圧
Ｐ（Ｔａ）：温度Ｔａにおける水分の飽和水蒸気圧
Ｈ：相対湿度
Ｔｅ：路面温度
Ｔａ：気温
湿潤状態では、大気側からの入射熱Ｗａ，大地への流入熱Ｗｅ，蒸発熱Ｗｅｖの間には以下の関係式が成立する。
Ｗａ−Ｗｅ＝Ｗｅｖ （式３）
ここで、湿潤判定値Ｙとして式３を導入する。
Ｙ＝（Ｗａ−Ｗｅ）／Ｗｅｖ （式４）
Ｙは理論的に、湿潤状態では１となるので、湿潤の有無が判定できる。すなわち、Ｙが１の場合には、路面状態が湿潤状態であると判定する。
【００１２】
次に、４）について説明する。
ここで、排水性舗装道路や一般舗装道路で凹凸が少ない場合の路面では、路面の水分が排水されるため、式５のようにそのパラメータγを設ける。これは図１に示すモデル図のように見かけ上、Ｗｅｖを大きくすることになる。すなわち、排水性舗装道路や一般舗装道路などの凹凸が少ない路面では、その路面から蒸発によって排除される水分量の外に、このような蒸発によってではなく路面上からの流出や路面下への浸透などによって排除される水分量が多く生じ易くなる。そこで、これを勘案して、路面自体の排水特性に依存した排除水分量を、上記の式４に算入するために、該排水特性を反映させたパラメータγを設定し、このパラメータγによってＷｅｖを修正するようにした。
Ｙ＝（Ｗａ−Ｗｅ）／（γ×Ｗｅｖ） （式５）
したがって、路面の排水特性を反映したパラメータγを式４に導入した式５で判定することにより、正確に乾燥と湿潤の分類ができる。すなわち、蒸発だけに基づく判定では、路面に固有な排水特性に起因して蒸発による予測よりも早く路面が乾燥に至った場合に、路面状態が湿潤であるとの誤判定が生じるのに対して、この実施形態の判定方法によれば、蒸発だけではなく、路面の排水特性を勘案して路面状態を判定しているので、前記の場合にも、路面状態が乾燥であると正確に判定できる。
【００１３】
そして、式５を用いて湿潤を判定したときに微小降雨の場合には、湿潤の判定が遅れることがある。このような微小降雨の場合における、従来の湿潤判定方法の例を以下に示し、さらにこの従来方法を前提として用いて、湿潤の有無だけではなく、湿潤の大小を判定するこの実施形態の第２の方法を説明する。
【００１４】
Ｗe−Ｗaの値、及びＷevの値が０に近い場合(例えば0.1以下)、式４であると、乾燥と判定するが、このとき、感雨計及び雨量計で、降雨量が検出されているか、否か判定する(しきい値I0=0.001mm/分)。なお、しきい値は、任意に設定可能である。
【００１５】
降雨が観測された場合、一般的に、路面の水膜の厚さｈw(mm)は、ｈw=(降雨量,路面パラメータ)の形式で示され、以下の実験式が求められている。
ｈw=Ａ(Ｂｈd・ＣＬ・Ｄｌ・ＥＵ)                          (式６)
ここで、
ｈd：道路の凹凸度(平均値)(mm)
Ｌ：排水されるまでの距離(mm)
ｌ：降雨量(mm/分)
Ｕ：道路勾配(角度)
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：定数
【００１６】
図２に示すように、降雨があった場合、式６により水膜厚ｈｗを求め、水膜厚ｈｗが０ｍｍよりも大きい場合であればさらにこの第２の方法では、水膜厚ｈｗの値が道路の凹凸より大きいか小さいかで湿潤大、湿潤小であるとした判定を行う。また、さらに、この判定で湿潤小であるとした場合にも、図３の感雨計の相対値により、例えばＶ＞０．４であれば、水膜厚ｈｗと道路の凹凸との大小比較によって一旦、湿潤小と判定したのに拘わらず、湿潤大と判断する。したがって、この第２の方法によれば、微小降雨している場合に、湿潤の判定が遅れることを回避できるとともに、湿潤の有無だけではなく、湿潤の大小を判断できる。
なお、図３のグラフは、測定対象の場所において、あらかじめ、湿潤小と湿潤大の関係と感雨系出力の比を測定し、得られるものである。その後、降雨が無い場合には、式１に前回までに残存した水膜厚がｈ０として代入され、湿潤判定計算が繰り返される。
【００１７】
なお、雨量計は、一般に使用されている転倒マス式を、感雨計は、降雨検出面に電熱線があり、水分が存在することで抵抗値が低下し、電流あるいは電圧値の変化から降雨量を算出する方式のものを用いてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、気温、湿度を計測して大気から発して路面に流入する熱量Ｗａを求め、該路面下の地中温度を計測して路面から地中に流入する熱量Ｗｅを求め、降雨直後に計測した初期路面水分厚、路面温度、相対湿度、気温とから、路面上の水分の蒸発による蒸発熱量Ｗｅｖを求め、これらの熱量Ｗａ，Ｗｅ，Ｗｅｖを所定式に代入して得られた判定値Ｙに基づき、降雨後の路面の湿潤状態を、乾燥か湿潤かのいずれかに判定する方法において、路面の排水特性に応じた補正パラメータγを設定し、この補正パラメータγによって、蒸発熱量Ｗｅｖを調整して、正確度を高めた判定をするようにしているので、排水性舗装道路などの凹凸が少ない路面においても、乾燥か湿潤かの判定は、その正確度を高めて行うことができる。
さらに、請求項２に記載の発明によれば、降雨があったときに、雨量計で計測した雨量を用いて、路面の水膜厚ｈｗを演算し、この水膜厚ｈｗが０である場合には、路面状態が乾燥であると判断し、０よりも大きい場合には、水膜厚ｈｗと道路の凹凸とを比較して、水膜厚ｈｗが道路の凹凸よりも大きい際には、湿潤大であると判断し、道路の凹凸よりも小さい際には、湿潤小であると判断し、この湿潤小であると判断した場合に、さらに感雨計で計測した相対値を用いて、この相対値が所定値よりも大きい際には、湿潤大であると判断するので、湿潤をより細かく路面水分状態の大小に判断でき、より危険な路面状態である湿潤大を検知して、ドライバーなどにその情報を伝えることにより、車両速度を落とし、ハイドロプレーン現象などの危険状態を回避することが可能になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す排水舗装道路等における熱量のモデル図である。
【図２】湿潤の大小判定方法を説明する図面である。
【図３】湿潤小、大と感雨計出力比のグラフである。
【図４】従来の湿潤状態検出方法を説明する図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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