JPH11248439A - 路面状態検出用センサと同センサを用いた路面状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路面状態検出用センサとそれを用いた路面状
態検出装置において、低温条件下においても、路面の滑
り具合と路面に残留する塩分濃度とを同時にかつ安定し
て計測することを可能とする。 【解決手段】 反射型光センサ３をタイヤ６に対して車
両２の進行方向前方に配置し、タイヤハウス７内に路面
状態検出用センサである振動・透磁率変化検出部４を配
置する。これにより、路面ＬＤの光沢度合いと、タイヤ
６の回転によって路面ＬＤから跳ね上げられた物体が衝
突又は付着する物理的現象とをとらえ、路面の滑り度合
いを検出することができる。また、振動・透磁率変化検
出部４に付着した水分量と、透磁率の変化量に基づい
て、付着した水分に含まれる塩分濃度を検出することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載され、
路面の状態を検出する路面状態検出用センサとそれを用
いた路面状態検出装置に関し、特に、路面の滑り度合い
及び路面に残留する塩分濃度とを同時に検出するための
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車載搭載型の路面状態検出装
置として、路面に向かって光を照射し、その反射光に空
間フィルタリング処理を施すことにより、反射光の空間
周波数を取り出し、この空間周波数に基づいて、凍結、
圧雪、湿潤、乾燥などの路面状態を検出するものが知ら
れている（例えば、国際公開ＷＯ９５／０１５４９号公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな路面状態検出装置においては、路面の表面状態を検
出することはできるが、これは、自動車走行において大
きく影響する路面の滑り度合いとは異なるものである。

【０００４】また、近年、凍結防止剤の過剰散布による
塩害の発生や舗装道路の劣化が問題となっている。この
問題を解決するために、凍結防止剤の散布予定地に対し
て残留塩分濃度検出を行い、塩分濃度に応じて凍結防止
剤の散布量を調整するという方法が採られている。この
塩分濃度の検出方法としては、従来、路面上の水分を吸
引用配管を介して採取し、この水分を塩分測定器で測定
するという方法が知られている。ところが、このような
方法では、吸引用配管が土などの汚れでつまったり、低
温により水分が凍った場合には、水分採取が困難にな
り、結果として塩分濃度を安定して測定することができ
なかった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、低温条件下においても、路面の
滑り具合と路面に残留する塩分濃度とを同時にかつ安定
して計測することができる路面状態検出用センサとそれ
を用いた路面状態検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、タイヤに対向する車体側に搭載され、路
面状態を検出するためのセンサであって、タイヤの回転
によって路面から跳ね上げられた物体がセンサ自体に衝
突し、又は付着する物理的現象による検出信号の変化に
基づいて路面の状態を検出するものである。

【０００７】この構成においては、車両の走行に伴うタ
イヤの回転により、路面から水滴、砂等の物体が跳ね上
げられ、これら物体がセンサの表面に衝突又は付着する
と、センサは、衝突により生じた衝撃や、付着により生
じた透磁率変化をとらえる。これにより、路面からの飛
来物の有無及び量、さらに飛来物の種類及び特性などを
検出することができるので、例えば、水分が検出された
場合には、湿潤路面であるといったように路面の状態を
検出することが可能となる。

【０００８】また、本発明は、タイヤの回転によって路
面から跳ね上げられた物体が衝突することによる振動成
分を検出するものであってもよい。この構成において
は、タイヤによって路面から跳ね上げられる物体の有無
及び量を検出することができるので、例えば、跳ね上げ
られる物体がない場合には、乾燥路面であり、跳ね上げ
られる物体が有る場合には、湿潤路面であるといったよ
うに路面の状態を検出することができる。また、湿潤路
面において路面から跳ね上げられる水の量を検出するこ
とも可能である。

【０００９】また、本発明は、タイヤの回転によって路
面から跳ね上げられた物体が付着することによる透磁率
の変化成分を検出するものであってもよい。この構成に
おいては、タイヤによって路面から跳ね上げられる物体
の種類及び特性を検出することができるので、例えば、
付着物が有れば、湿潤路面であるといったように路面状
態を検出することができる。また、センサに塩分を含有
する水分が付着した場合には、塩分含有量に応じた透磁
率変化量を検出することができる。

【００１０】また、本発明は、タイヤに対向する車体側
に搭載され、タイヤの回転によって路面から跳ね上げら
れた物体がセンサ自身に衝突し、又は付着する物理的現
象による検出信号の変化に基づいて路面の状態を検出す
る路面状態検出用センサと、車体に搭載され、路面に向
けて光を照射し、この路面からの反射光に基づいて路面
の状態を検出する反射型光センサと、路面状態検出用セ
ンサと反射型光センサからの検出信号に基づいて、路面
の滑り度合いを判定する判定手段とを備えるものであ
る。

【００１１】この構成においては、路面状態検出用セン
サによって路面から跳ね上げられた物体がセンサ表面に
衝突、付着することによる物理的変化をとらえ、反射型
光センサによって路面の光沢度等をとらえ、判定手段
は、これら路面状態検出用センサ及び反射型光センサか
らの検出信号に基づいて路面の滑り度合いを判定する。
これにより、路面から跳ね上げられた物体の特性、特
に、水分に含まれる塩分濃度と、路面の滑り度合いとを
同時に検出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は車両の側面方向から見た本実
施形態に係る路面状態検出装置の構成図である。この路
面状態検出装置１は、車両２に搭載され、この車両２が
走行する路面ＬＤの状態（路面の滑り度合い）の判別
と、路面ＬＤの残留塩分濃度の計測を行うものである。
この路面状態検出装置１の検出部は、前輪６（以下、タ
イヤと記す）に対して進行方向前方に搭載された反射型
光センサ３と、タイヤハウス７（タイヤに対向する車体
側）内に搭載された振動・透磁率変化検出部４（路面状
態件検出用センサ）とから構成されている。この振動・
透磁率変化検出部４は、振動検出センサと透磁率変化検
出センサとから成るものであり、これら振動検出セン
サ、透磁率変化検出センサ、及び反射型光センサ３から
の検出信号は、信号処理部（判定手段）（不図示）に入
力されるようになっている。

【００１３】反射型光センサ３は、正反射と拡散反射の
反射光量を同一路面で検出することにより、反射むらに
よる表面の光沢度合いと反射光量とを同時に計測するも
のである。この反射型光センサ３の具体例としては、本
出願人により出願された空間フィルタを利用した反射光
処理装置（例えば、国際公開ＷＯ９５／０１５４９号公
報参照）が挙げられる。振動検出センサは、車両２の走
行に伴うタイヤ６の回転により路面ＬＤから跳ね上げら
れた物体（以下、飛来物と記す）の有無及び量を検出す
るためのものであり、路面ＬＤからの飛来物が検出部４
の検出面に衝突することによる振動成分をとらえる。ま
た、透磁率変化検出センサは、検出部４の検出面に路面
ＬＤからの飛来物が付着することによる透磁率の変化成
分を検出するものであり、付着物の有無及びこの付着物
の塩分含有量に応じた信号を出力するものである。振動
・透磁率変化検出部４の構成については後述する。

【００１４】信号処理部による路面ＬＤの滑り度合いの
判定方法について、図２のフローチャートを参照して説
明する。ここでは、反射型光センサ３により路面の表面
状態（光沢度合い）を検出し、続いて、路面ＬＤからの
飛来物が水分であるか否かを検出することにより、タイ
ヤ６直下の水膜の有無によりスリップの危険度合い（路
面滑り）を分類する。また、飛来物が水分であるか否か
は、振動検出センサによって検出される振動量、及び透
磁率変化検出センサによって検出される透磁率変化に基
づいて識別している。

【００１５】まず、振動検出センサからの検出信号に基
づいて、振動が有るか否かを調べ（Ｓ１）、振動が有る
場合には（Ｓ１で振動あり）、さらに、透磁率変化検出
センサ５からの検出信号に基づいて、透磁率変化を調べ
る（Ｓ２）。ここで透磁率に変化がある場合には（Ｓ２
で変化あり）、反射型光センサ３によってとらえられた
路面ＬＤの光沢を調べ（Ｓ３）、光沢が大きい場合に
は、路面ＬＤは湿潤路であると判定すると共に、路面滑
り（路面摩擦係数）を０．５〜０．８の範囲内に決定す
る（Ｓ４）。また、Ｓ３において、光沢がそれほど大き
くない場合には、路面ＬＤは非常に滑りやすい圧雪・凍
結路であると判定すると共に、路面摩擦係数を０．１〜
０．２の範囲内に決定する（Ｓ５）。さらにまた、Ｓ３
において、光沢が小さい場合には、路面ＬＤは滑りにく
いシャーベット路であると判定すると共に、路面摩擦係
数を０．４〜０．６の範囲内に決定する（Ｓ６）。

【００１６】Ｓ２において、透磁率に変化がない場合に
は（Ｓ２で変化なし）、光沢の度合いを調べ（Ｓ７）、
光沢が小さい場合には、路面ＬＤは舗装路であるが、そ
の表面には砂があるので、少し滑り易い状態にあると判
定すると共に、路面摩擦係数を０．５〜０．８の範囲内
に決定する（Ｓ８）。また、Ｓ７において、光沢がそれ
ほど大きくない又は極めて大きい場合には、路面ＬＤは
滑りやすい圧雪・凍結路であると判定すると共に、路面
摩擦係数を０．２〜０．３の範囲内に決定する（Ｓ
９）。また、Ｓ１において振動検出センサ３によって振
動が検出されなければ、反射型光センサ３によってとら
えらえた路面ＬＤの光沢を調べ（Ｓ１０）、光沢が小さ
い場合には、路面ＬＤは舗装路であると判定すると共
に、路面摩擦係数を０．８〜１．０の範囲内に決定する
（Ｓ１１）。また、Ｓ１０において、光沢が小さくない
場合には、路面ＬＤは滑りにくい圧雪・凍結路であると
判定すると共に、路面摩擦係数を０．３〜０．４の範囲
内に決定する（Ｓ１２）。

【００１７】次に、振動・透磁率変化検出部４の内部構
成について、図３を参照して説明する。振動・透磁率変
化検出部４の筐体１０内には、振動検出部１１と付着物
検出部１２とが組み込まれている。振動検出部１１は、
水晶式加速度計、力平衡式加速度計等であり、振動検出
センサの検出動作を司るものであり、検出面１０ａの振
動回数や振動強度を検出し、路面ＬＤからの飛来物の有
無及び量に応じた振動出力を出力する。また、１回巻き
の円形のコイルから成る付着物検出部１２は、検出面１
０ａに物体が付着することによる透磁率の変化を検出す
るものであり、透磁率変化検出センサの検出動作を司る
ものである。また、この透磁率変化検出センサは、検出
面１０ａに塩分を含んだ水分が付着すると、塩分濃度に
応じた透過率の変化をとらえ、この変化に応じた信号を
出力する。

【００１８】図４（ａ）に塩分濃度と透磁率変化出力
（検出電圧）との関係を示す。同図より、塩分濃度が大
きくなるにしたがって、検出電圧が大きくなることがわ
かる。また、図４（ｂ）は、付着水分量と透磁率変化検
出センサからの透磁率変化出力との関係を示すものであ
る。同図より、塩分濃度が大きくなると、付着水分量に
対する透磁率変化出力の変化率が大きくなることがわか
る。本実施形態では、振動検出センサによってとらえら
れた検出面１０ａ上の付着水分量と、透磁率変化検出セ
ンサによってとらえられた透磁率変化出力に基づいて、
付着水分に含まれる塩分濃度を検出する。

【００１９】このように、本実施形態によれば、路面Ｌ
Ｄの光沢度合いから湿潤・凍結路面と乾燥・圧雪路面と
を区別し、路面ＬＤからの飛来物の量に基づいてタイヤ
６直下の水の量を検出することができるので、車両２の
スリップする危険度合いを識別することができる。ま
た、路面ＬＤが凍結路面であり、さらに路面ＬＤから多
量の水分が跳ね上げられていると判定された場合には、
タイヤ６直下には水幕が形成されており、極めて滑りや
すい状態にあると判定することができる。また、乾燥状
態においても、路面ＬＤ上の砂の有無をとらえることが
できるので、スリップする危険性を検出することができ
る。さらにまた、検出面１０ａに付着した水分量と、透
磁率変化量に基づいて水分中に含まれる塩分濃度を検出
することができるので、従来のように、水分を配管で計
測器まで吸引することによる問題が発生せず、路面ＬＤ
の塩分濃度の連続計測が可能となる。

【００２０】（第２の実施形態）図５は第２の実施形態
に係る振動・透磁率変化検出部の構成図である。本実施
形態の振動・透磁率変化検出部４の検出面１０ａには、
水分保持用スポンジ１５が取り付けられており、路面か
ら跳ね上げられた水分を保持することができるようにな
っている。上述の図３に示した実施形態においては、検
出面１０ａに付着した水分を対象として塩分濃度検出を
行っていたため、付着水分量を一定に保つことができ
ず、検出精度の向上を図ることが困難であった。これに
対し、本実施形態では、水分保持用スポンジ１５に保持
された水分に対して塩分濃度検出を行うことができるの
で、検出対象となる水分量を一定に保つことができ、塩
分濃度検出の精度向上を図ることができる。また、振動
検出部１１により、路面ＬＤからの飛来量（水分量）を
積算することにより、水分保持用スポンジ１５に保持さ
れた水分量を検出し、スポンジ１５内の水分量が一定量
に達したと判断すると、観測者に対して残留塩分濃度の
検出時期がきたことを告知する機能を備えてもよい。

【００２１】また、図６に示すように、タイヤハウス７
の下部に塩分検出用のカップ１６を設け、タイヤハウス
７を伝ってカップ１６に流入する水分に対して塩分濃度
検出を行うようにしてもよい。カップ１６には、雪や氷
を溶かすためのヒータ１７が取り付けられている。この
構成においては、タイヤハウス７からカップ１６への流
入水分量を振動検出センサによってとらえることによ
り、検出対象としての水分量を一定値に保つことができ
るので、より高い分解能で塩分濃度検出を行うことが可
能となる。図７は、塩分濃度と車両の移動距離との関係
を示す図であり、急激に塩分濃度の積算値が上昇してい
る地点は塩分濃度が高く、積算値が緩やかに上昇してい
る地点は塩分濃度が低いことを示している。このよう
に、各地点における塩分濃度を計測することが可能とな
る。

【００２２】（第３の実施形態）図８は第３の実施形態
に係る振動・透磁率変化検出部の内部構成図である。こ
の振動・透磁率変化検出部４は、上述の図５に示した振
動・透磁率変化検出部４において、水分保持用スポンジ
１５の周囲に電気ヒータ２０を取り付けたものであり、
雪道路面上においても、安定に路面状態を検出すること
を目的とする。タイヤハウス内部に雪が付着すると、振
動検出部１１による検出感度が低下する場合がある。ま
た、検出部４の周辺（特に、水分保持用スポンジ１５）
に雪が付着すると、付着物検出部１２によって検出され
る透磁率には時間的に急峻な変化が生じ、誤動作を起こ
す場合がある。本実施形態では、電気ヒータ２０の加熱
機構を動作させることにより、検出部４の周辺、及び水
分保持用スポンジ１５の表面に付着した雪を融解によっ
て排除することができるので、振動検出部１１による検
出感度の低下や、付着物検出部１２による誤動作の発生
を抑えることができる。これにより、機械的可動要素を
持たず、低温下においても故障しにくいセンサの動作復
帰機構を実現することができる。

【００２３】（第４の実施形態）図９は第４の実施形態
による路面状態検出装置を搭載した凍結防止剤散布車両
を示す。この凍結防止剤散布車両３０は、上述の図１に
示した路面状態検出装置と、この路面状態検出装置から
の出力に基づいて薬剤散布機３１を制御する薬剤散布機
コントロール部（不図示）とを備え、路面ＬＤの滑り度
合いに応じて凍結防止剤３２の散布量を調整するもので
ある。これにより、乾燥路面等の滑りにくい路面に対し
て凍結防止剤を散布するということがなくなり、凍結防
止剤の散布量を節約できる。また、塩害による自然破壊
や舗装道路の劣化を防ぐことができる。

【００２４】薬剤散布機コントロール部による薬剤散布
機３１の制御方法について、図１０のフローチャートを
参照して説明する。まず、上述の路面状態検出装置によ
って路面の状態を検出し（Ｓ２０）、路面摩擦係数μが
０．５よりも大きく、路面が滑りにくい状態にあると判
定された場合には（Ｓ２０でＮＯ）、凍結防止剤３２の
散布を待機する（Ｓ２１）。また、Ｓ２０において、μ
が０．５以下であり、路面が滑りやすい状態にあると判
定された場合には（Ｓ２０でＹＥＳ）、路面ＬＤに残留
する塩分濃度を調べ、残留塩分濃度が低い場合には（Ｓ
２２でＹＥＳ）、凍結防止剤を通常量散布する（Ｓ２
３）。また、路面ＬＤの残留塩分濃度が高い場合には
（Ｓ２２でＮＯ）、通常よりも少量の凍結防止剤を散布
する（Ｓ２４）。

【００２５】（第５の実施形態）図１１は第５の実施形
態による路面状態検出装置を備えた道路パトロールカー
の外観図である。この道路パトロールカー４０は、上述
の図１に示した路面状態検出装置１と、この路面状態検
出装置１によって検出された路面滑り情報及び残留塩分
濃度情報を道路情報管理局（不図示）に送信する無線装
置（不図示）等を備えるものである。道路パトロールカ
ー４０から送られてくる路面滑り情報、及び残留塩分濃
度情報に基づいて、図１２（ａ）に示すような路面滑り
の分布地図、及び図１２（ｂ）に示すような残留塩分濃
度の分布地図が作成される。路面滑りの分布地図は、サ
ービスエリア等に設置された道路情報板に表示され、道
路利用者に対して安全運転の注意を促すために用いられ
る。また、残留塩分濃度の分布地図は、凍結防止剤散布
などの雪氷対策作業指示を的確に行うための道路管理地
図として用いられる。

【００２６】なお、本発明は上記実施の形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、路面ＬＤの温度を計
測する温度センサをさらに備え、この温度センサにより
路面が凍結している可能性をとらえるようにすれば、よ
り高精度に路面状態を判別することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の路面状態検出用セ
ンサによれば、タイヤの回転によって路面から跳ね上げ
られた物体がセンサ自身に衝突し又は付着する物理的現
象をとらえることにより、路面の状態を検出するように
したので、例えば、路面から跳ね上げられた物体が水分
である場合には、湿潤路面であるといったように路面状
態を検出することができる。

【００２８】また、タイヤの回転によって路面から跳ね
上げられた物体が衝突することによる振動成分を検出す
るものとすることにより、路面から跳ね上げられる物体
の有無及び量を検出することが可能となる。これによ
り、路面から跳ね上げられる水分量等を検出することが
できる。

【００２９】また、タイヤの回転によって路面から跳ね
上げられた物体が付着することによる透磁率の変化成分
を検出するものとすることにより、付着した塩分含有量
に応じた透磁率変化量を検出することができる。また、
センサ自身に付着した水分量と透磁率変化量に基づい
て、付着した水分に含まれる塩分濃度を検出することも
可能である。

【００３０】また、本発明の路面状態検出装置によれ
ば、タイヤの回転によって路面から跳ね上げられた物体
が衝突又は付着する物理的現象と、路面の光沢度合いに
基づいて、路面の滑り度合いを検出するようにしたの
で、路面の残留塩分濃度と、路面の滑り度合いとを同時
にかつ安定して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による路面状態検出装
置の構成図である。

【図２】路面状態の判別処理動作を示すフローチャート
である。

【図３】振動・透磁率変化検出部の内部構成図である。

【図４】（ａ）は塩分濃度と検出電圧との関係を示す図
であり、（ｂ）は付着水分量と透磁率変化出力との関係
を示す図である。

【図５】第２の実施形態による振動・透磁率変化検出部
の内部構成図である。

【図６】塩分検出用カップを備えた路面状態検出装置の
構成図である。

【図７】塩分濃度と車両の移動距離との関係を示す図で
ある。

【図８】第３の実施形態による振動・透磁率変化検出部
の内部構成図である。

【図９】第４の実施形態による路面状態検出装置を搭載
した凍結防止剤散布車両の構成図である。

【図１０】凍結防止剤の散布量決定処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】第５の実施形態による路面状態検出装置を搭
載した道路パトロールカーの外観図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、路面滑りの分布地
図と残留塩分濃度の分布地図である。

【符号の説明】

１ 路面状態検出装置 ２ 車両 ３ 反射型光センサ ４ 振動・透磁率変化検出部（路面状態検出用センサ） ６ タイヤ ７ タイヤハウス（タイヤに対向する車体側） ＬＤ 路面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤに対向する車体側に搭載され、路
   面状態を検出するためのセンサであって、 前記タイヤの回転によって路面から跳ね上げられた物体
   がセンサ自体に衝突し、又は付着する物理的現象による
   検出信号の変化に基づいて路面の状態を検出することを
   特徴とする路面状態検出用センサ。
2. 【請求項２】 タイヤの回転によって路面から跳ね上げ
   られた物体が衝突することによる振動成分を検出するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の路面状態検出用セン
   サ。
3. 【請求項３】 タイヤの回転によって路面から跳ね上げ
   られた物体が付着することによる透磁率の変化成分を検
   出することを特徴とする請求項１に記載の路面状態検出
   用センサ。
4. 【請求項４】 タイヤに対向する車体側に搭載され、前
   記タイヤの回転によって路面から跳ね上げられた物体が
   センサ自身に衝突し、又は付着する物理的現象による検
   出信号の変化に基づいて路面の状態を検出する路面状態
   検出用センサと、 車体に搭載され、路面に向けて光を照射し、この路面か
   らの反射光に基づいて路面の状態を検出する反射型光セ
   ンサと、 前記路面状態検出用センサと前記反射型光センサからの
   検出信号に基づいて、路面の滑り度合いを判定する判定
   手段とを備えたことを特徴とする路面状態検出装置。