JPS584003A - 路面状態識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はｔ現状の路面状態識別装置の機器構成を変え
ることなく、信号処理段階を追加することにより、トラ
フィックカウンタ機器をす加した路面状態識別装置に関
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
を施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シ、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。この発明者は、上記要求を満足する装置
として、可視光および赤外光を路面に向けて投射する投
光器、路面からの可視光の正反射光および乱反射光をそ
れぞれ受光する受光器、路面からの赤外光の乱反射光を
受光する受光器、これらの受光器の出力を−それぞれ所
要のレベルで弁別する比較器、ならびにこの弁別結果に
もとづいて路面状態を判別する判別装置を備えた、路面
状態識別装置を発明し、出願した（特願昭５５−８０４
２９　）。

この発明は、現状の路面状態識別装置すなわち特願昭５
５−８０４２９号の装置の機器構成を変更せず１ソフト
処理にて車両検知を行ない、トラフィックカウンタ機能
を有し、かつ誤動作を防止した路面状態識別装置を提供
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上方に向って支
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
５μｍの範囲のものが好ましい。投光量レベル測定器２
７は、投光器２４からの光を直接に受け、投光器２４０
投光量を測定するものであシ、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
って一定電力で駆動される。乱反射受光器２５は赤外光
と可視光の受光素子３１．３２’ｉＨ含み、これら受光
素子３１．３２の出力は増巾器３４で増巾されたのち、
帯域フィルター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ｊ１．４２．４３に送られる。これ
らの各比較器４１．４２．４３には、それぞれ２以上の
基準レベルＡＩ、Ａ２．　Ｂｌ、　Ｂ２゜Ｂ３．Ｂ４，
０１，０２が設定されており、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。

また比較器４１，４２，４３、論理回路４４および演算
処理部４５全体としてｖ岬ンパータ内蔵の１チツプマイ
クロプロセツサまたはん巾コンバータとマイクロプロセ
ッサを組合せて用いてもよい。

投光量レベル測定器２７は、可視光の受光素子３０を含
み、この受光素子３０の出力もまた増巾器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Ａｔ、Ａ２．Ｂｌ、Ｂ
２．Ｂ３．Ｂ４゜０１．０２は測定器２７の出力によっ
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、水銀灯自体の劣托、投光器前面の汚れ
などによシ、投光量が変化していく。投光器が変化すれ
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。

今、路面状態識別領域内に車両が進入した場合を考える
と、正反射成分は車両によりしゃ断されるため正反射受
光器２６の出力は０（実際にはオフセット分があるため
第３図に示すようにＯ近くのレベルＣ２）になる。また
乱反射受光器２５の出力は光が車両によって反射される
ため大きく増大する（第３図レベルＢ４）。さらに路面
温度計２８は赤外線放射温度計を使用しているので・こ
れによっても車両検知を行うことができる。すなわち、
放射温度計により路面温度を測定するためには物体の放
射率を補正してやる必要があり、アスファルトまたはコ
ンクリートではこの放射率を０．９８程度に設定してお
くが、車両の鉄板は放射率が低いので、（０，９程度）
見かけ上温度出力は低下する。そこで、上記３つの変化
を検出することにより、車両検知を行うことができる。

この発明のトラフィックカウンタおよび誤動作防止機能
は以下のようにして実行される。第２図の比較器４２．
４３に車両検出の基準レベルＢ　４゜Ｃ２を設定し、演
算処理部４５に路面温度差（前回温度−今回温度）の車
両検出基準値Ｉを設定する。

各受光器２５．２６の出力は、比較器４２．４３の車両
検出レベルＢ４．Ｃ２によって弁別され、弁別結果を表
わす状態信号が論理回路を経て出力される。演算処理部
４５はこの状態信号にもとづいて、次の手順により車両
の進入および通過を検出し通過車両数をカウントする。

第４図を参照して、まず正反射受光器２６の出力が基準
レベルＣ２以下であるかどうかをみる（ステップ１ｍ）
。基準レベルＣ２以下であれば車両進入と推定してタイ
マを所定の時間にセットしくステップ１ｂ）、タイマア
ップしないことを条件に（ステップｌｃ）正反射受光器
２６の出刃が再び基準レベルＣ２を超えるかどうかをみ
る（ステップｌｄ）。タイマアップ前に基準レベルＣ２
を超えたときは、車両が通過したものと判定してステッ
プ５に進み、基準レベルＣ２を超えることなくタイマア
、ｆＬだときは車両進入はなかったものとしてステップ
２ａに進む。ステップ１ａで正反射受光器出力が基準レ
ベルＣ２以下でないときもステ、ゾ２ａに進む６次にス
テップ２（２８〜２ｄ）では乱反射受光器２５の可視光
出方にもとづいて、基準レベルＢ４による弁別結果にょ
シ、車両が通過したかどうかを判別する。手順はステッ
プ１ａの１≦Ｃ２”の代シに１〉Ｂ４”およびステップ
１ｄの“＞Ｃ２”の代シに１〈Ｂ４”とするほかはステ
、グ１（１８〜ｌｄ）と同様に行なう。ステップ３（３
８〜３ｄ）では、ステップ１ａで基準レベルＣ２以下で
あるか否か判別する代りに路面温度低下が基準値１以上
であるか否かを判別しくステップ３ａ）、またはステッ
プ１ｄで所定時間内に基準レベルＣ２超に戻るが否かを
判別する代りに温度上昇値が所定値１以上であるか否か
を判別する（ステ、グ３ｄ）ほかはステップ１と同様に
行なう。ステ、ｆｌ〜３で車両通過の判定をしないとき
は路面状態識別を行なう（ステップ４）。ステップ１〜
３において車両が通過したものと判定したときは、路面
状態の判別を行なうことなく車両カウンタを＋１する（
ステ、グ５）。適当な時間カウントされた車両通過量は
、センタや、道路などに設置された路面表示装置に送信
され、交通量の監視や表示が行なわれ、一方、車両カウ
ンタはクリアされて、次のカウントに備える。

路面状態判別の手順は、前述の特願昭５５−８０４２９
と同様であるが、以下第３および５図を参照しながら説
明する。

第３図に示すように、路面の灸状態に応じて受光器２５
．２６の出力レベルが変化し１各状態で個有の範囲をも
っている◎そこで・基準レベルＡ１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とによっ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Ｃ１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（＃ｉ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）、Ａ２．、Ｂ３をセンサの正常と異常を区
別しうるレベルに（この実施例ではＡ　２＝８３とした
が）それぞれ設定する。

各受光器２５．２６が、比較器４　］　、　４２．４３
の上記のような基準レベルＡ　Ｉ　、　Ａ　２　、　Ｂ
　ｌ　、Ｂ２゜Ｂ３，０１によって弁別され、′弁別結
果を表わ１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
号を出力し、ある、いはセンサ異常処理を行なう。第５
図を参照して、まず各受光器２５．２６および温度計２
８に異常がないかどうかを調べて（ステップ１０）、異
常がなければステップ１１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１５）。ステップ１１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Ａ１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Ａ１以上であれば乾燥とし、レベルＡ１未満で
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１２および１６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１１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であり、こ
の白い雪の場合には可視光乱反射出力はレベルＢ１以上
である。したがって、ステ、プ１１で乾燥と判別された
もののうちレベルＢ１以上の場合を積雪、Ｂ１未満の場
合を乾燥と判定する（ステップ１６）。。

また箋ステップ１１で乾燥以外と判別されたもののうち
可視光乱反射出力がレベルＢ２以上のものを積雪と判定
し、Ｂ２未満のものを湿潤または凍結とする（ステップ
１２）。

ステ、グ１３では、ステップ１２で湿潤または凍結とさ
れたものについて可視光正反射出力を用いて湿潤状態（
鏡面化しているもの）を判別する。

可視光正反射出力がレベルＣ１以上であれば湿潤状態と
なる。

ステップ１１−１３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、ゾ１４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０℃以上であれば湿潤であシ、−２℃以
下であれば凍結である。路面温度が０℃から一２℃の間
にある場合には、前回の判定が湿潤でおれば湿潤と、凍
結であれば凍結と判定する（ステ、プ１８）。

ステップ１４で凍結と判定した場合であっても湿潤状態
の場合がありうる。それは、融雪剤の散布があった場合
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
、プ１４でたとえ凍結と判定した場合であっても、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（ステ、グ１７）。融雪剤散布の検出は種々の
方法で行なうことができる。たとえば、散布の係員が操
作するスイッチを設けておく、融雪剤散布車に発振器を
、路面状態識別装置に受信器をそれぞれ設けておき、散
布車の通過を受信器で検出する、および可視光正反射受
光出力の変動をチェ。

りするなどの方法がある。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が増大するので、融雪剤の散
布があったことを知ることができる。

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、プ１９）。

この識別信号は、ステップ１〜５でカウントされた交通
量とともにたとえばセンタや、道路などに設置された路
面表示装置に送信され、路面状態および交通量の監視や
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
１．Ａ２．Ｂｌ。

Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４．ＣＩ　、Ｃ２な゛らびに基準温度（
０℃、−２℃）および基準温度差Ｉは、設置場所によシ
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。

上記実施例では交通量測定および路面状態の判別を演算
処理部（マイクロプロセ、ツサ）で行なっているが、論
理回路によりこれらの測定および判別を行なうこともで
きる。また、測定または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、測定または判別すべき交通量または路面
状態に応じて適宜定めることができる。

以上のようにこの発明によれば、現状の路面状態識別装
置にその機器構成を変更することなく・信号処理段階の
みを追加することにより・特にマイクロフロセッサ部分
についてはそのプログラムを変更するだけで、トラフィ
ックカウンタ機能を付加することができるので、ＩＣ，
モデュラまたはカードの交換等比較的簡単な操作で現状
の装置を改造することができる。また、車両が路面状態
識別領域内に進入したときは路面状態識別を行なわない
ため、車両の屋根等を路面と誤認して路面状態識別を行
なうことによる識別装置の誤動作を防止することができ
る。

【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プロ、り図
、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図は車両通過量カウントの
手順を示すフローチャート、第５図は路面状態判別の手
順を示すフローチャートである。 ２４・・・投光器、２５・・・乱反射受光器、２６・・
正反射受光器、２８・・・路面温度計、４１．４２゜４
３・・・比較器、４５・・・演算処理部。 特許出願人立石電機株式会社 代理人弁理士伊東辰雄 代理人弁理士伊東哲也

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可視光および赤外光を路面（向けて投射する投光器
   、路面からの可視光の正反射光および乱反射光をそれぞ
   れ受光する受光器、路面からの赤外光の乱反射光を受光
   する受光器、これらの受光器の出力をそれぞれ所要のレ
   ベルで弁別する比較器、ならびにこの弁別結果にもとづ
   いて路面状態を判別する判別装置を備え、この判別装置
   は、可視光の正反射出力が所定の値以上となること、ま
   たは可視光の乱反射出力が所定の値以下となること、お
   よびこれらが所定の時間以内の変化であることにもとづ
   いて車両の通過を識別し、車両通過量をカウントするト
   ラフィックカウンタを含む路面状態識別装置。 ２、路面温度計を備え、路面温度計の指示が所定の値以
   上変化し、これが所定の時間以内の変化であることにも
   とづいて車両の通過を特徴する特許請求の範囲第１項記
   載の路面状態識別装置。