特開 2023-119792 スタック危険率算出プログラム及び情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023119792

(43)【公開日】2023-08-29

(54)【発明の名称】スタック危険率算出プログラム及び情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/00 20060101AFI20230822BHJP

   G08G 1/00 20060101ALI20230822BHJP

【ＦＩ】

G01W1/00 J

G08G1/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022022856

(22)【出願日】2022-02-17

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】504145320

【氏名又は名称】国立大学法人福井大学

(71)【出願人】

【識別番号】304027279

【氏名又は名称】国立大学法人 新潟大学

(74)【代理人】

【識別番号】100180758

【弁理士】

【氏名又は名称】荒木 利之

(72)【発明者】

【氏名】藤本 明宏

(72)【発明者】

【氏名】河島 克久

【テーマコード（参考）】

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H181AA01

5H181BB04

5H181EE11

5H181EE13

(57)【要約】

【課題】スタック危険率を予測するスタック危険率算出プログラム及び情報処理装置を提供する。
【解決手段】情報処理装置１は、気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段１０２と、雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚を変数とする第１の関数と、路面雪氷含水率を変数とする第２の関数と、路面すべり摩擦係数を変数とする第３の関数との線形結合により定まる路面雪氷層における車のスタック危険率を算出するスタック危険率算出手段１０３を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータを、
気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚を変数とする第１の関数と、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率を変数とする第２の関数と、前記路面すべり摩擦係数を変数とする第３の関数との線形結合により定まる前記路面雪氷層における車のスタック危険率を算出する算出手段として機能させるスタック危険率算出プログラム。

【請求項2】

前記算出手段は、前記線形結合として、気温と相関する第１の係数と、交通混雑度と相関する第２の係数と、降雪量に相関する第３の係数とを有し、前記第１の関数に対して前記第１の係数と前記第２の係数と前記第３の係数とを乗じ、前記第２の関数に対して前記第１の係数と前記第２の係数とを乗じ、前記第３の関数に対して前記第１の係数の負の相関係数と前記第２の係数とを乗じる請求項１に記載のスタック危険率算出プログラム。

【請求項3】

コンピュータを、
気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
気温が予め定めた値以下の場合、前記路面すべり摩擦係数とスタック危険率とを予め対応づけた第１のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値より小さい場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚と降雪量とスタック危険率とを予め対応付けた第２のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値以上の場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚とスタック危険率とを予め対応付けた第３のテーブルに基づいてスタック危険率を決定する算出手段として機能させるスタック危険率算出プログラム。

【請求項4】

前記算出手段は、前記第１のテーブルとして前記路面すべり摩擦係数と前記スタック危険率が負比例の関係にある情報を用い、前記第２のテーブルとして前記路面雪氷厚及び前記降雪量と前記スタック危険率が正比例の関係にある情報を用い、前記第３のテーブルとして前記路面雪氷厚と前記スタック危険率が正比例の関係にある情報を用いる請求項３に記載のスタック危険率算出プログラム。

【請求項5】

気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚を変数とする第１の関数と、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率を変数とする第２の関数と、前記路面すべり摩擦係数を変数とする第３の関数との線形結合により定まる前記路面雪氷層における車のスタック危険率を算出する算出手段とを有する情報処理装置。

【請求項6】

気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
気温が予め定めた値以下の場合、前記路面すべり摩擦係数とスタック危険率とを予め対応づけた第１のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値より小さい場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚と降雪量とスタック危険率とを予め対応付けた第２のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値以上の場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚とスタック危険率とを予め対応付けた第３のテーブルに基づいてスタック危険率を決定する算出手段とを有する情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スタック危険率算出プログラム及び情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の技術として、路面の雪氷層を熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルによりモデル化して各モデルの同時連成解析による定量評価を行うことで路面のすべり摩擦係数を予測する雪氷状態予測プログラムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示された雪氷状態予測プログラムは、気象条件及び交通条件に関する予測データを取得し、雪氷層についての熱収支モデルに基づいて熱収支を計算するとともに、雪氷層についての氷・水・空気収支モデルに基づいて氷・水・空気収支を計算し、これらにより積雪路面、圧雪路面、凍結路面、シャーベット路面のいずれであるか及び雪氷層の厚さ等の雪氷状態予測データを算出して、算出された雪氷状態予測データに基づいて路面のすべり摩擦係数を予測する。なお、積雪路面、圧雪路面、凍結路面、シャーベット路面のいずれであるかは氷・水・空気の体積割合により決定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１０２００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記した特許文献１の雪氷状態予測プログラムは、気象条件及び交通条件に関する予測データを取得して、雪氷状態予測データを算出して、算出された雪氷状態予測データに基づいて路面のすべり摩擦係数を予測するものの、当該路面において車両のタイヤが空転し、前進できずに道路において立ち往生する状態、つまりスタックする可能性（以降、「スタック危険率」という。）までは予測できない、という問題がある。道路において複数の車両がスタックすることでスタックしていない車両まで身動きがとれなくなる恐れがあるため、スタック危険率を予測することは非常に重要である。

【0006】

本発明の目的は、スタック危険率を予測するスタック危険率算出プログラム及び情報処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下のスタック危険率算出プログラム及び情報処理装置を提供する。

【0008】

［１］コンピュータを、
気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚を変数とする第１の関数と、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率を変数とする第２の関数と、前記路面すべり摩擦係数を変数とする第３の関数との線形結合により定まる前記路面雪氷層における車のスタック危険率を算出する算出手段として機能させるスタック危険率算出プログラム。
［２］前記算出手段は、前記線形結合として、気温と相関する第１の係数と、交通混雑度と相関する第２の係数と、降雪量に相関する第３の係数とを有し、前記第１の関数に対して前記第１の係数と前記第２の係数と前記第３の係数とを乗じ、前記第２の関数に対して前記第１の係数と前記第２の係数とを乗じ、前記第３の関数に対して前記第１の係数の負の相関係数と前記第２の係数とを乗じる前記［１］に記載のスタック危険率算出プログラム。
［３］コンピュータを、
気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
気温が予め定めた値以下の場合、前記路面すべり摩擦係数とスタック危険率とを予め対応づけた第１のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値より小さい場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚と降雪量とスタック危険率とを予め対応付けた第２のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値以上の場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚とスタック危険率とを予め対応付けた第３のテーブルに基づいてスタック危険率を決定する算出手段として機能させるスタック危険率算出プログラム。
［４］前記算出手段は、前記第１のテーブルとして前記路面すべり摩擦係数と前記スタック危険率が負比例の関係にある情報を用い、前記第２のテーブルとして前記路面雪氷厚及び前記降雪量と前記スタック危険率が正比例の関係にある情報を用い、前記第３のテーブルとして前記路面雪氷厚と前記スタック危険率が正比例の関係にある情報を用いる前記［３］に記載のスタック危険率算出プログラム。
［５］気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚を変数とする第１の関数と、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率を変数とする第２の関数と、前記路面すべり摩擦係数を変数とする第３の関数との線形結合により定まる前記路面雪氷層における車のスタック危険率を算出する算出手段とを有する情報処理装置。
［６］気象条件及び交通条件に関する予測データを用いて路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出するとともに、算出された当該雪氷状態予測データに基づいて路面すべり摩擦係数を決定する雪氷状態予測手段と、
気温が予め定めた値以下の場合、前記路面すべり摩擦係数とスタック危険率とを予め対応づけた第１のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値より小さい場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚と降雪量とスタック危険率とを予め対応付けた第２のテーブルに基づいてスタック危険率を決定し、気温が前記予め定めた値より大きく前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷含水率が予め定めた値以上の場合、前記雪氷状態予測データのうち路面雪氷厚とスタック危険率とを予め対応付けた第３のテーブルに基づいてスタック危険率を決定する算出手段とを有する情報処理装置。

【発明の効果】

【0009】

請求項１～６に係る発明によれば、スタック危険率を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施の形態に係る情報処理装置の構成の一例を示す概略図である。

【図2】図２は、雪氷層の状態を解析するためのモデル概念を示す図である。

【図3】図３（ａ）及び（ｂ）は、スタック判定動作を説明するための概略図及びフローチャートである。

【図4】図４は、路面雪氷状態予測動作及びスタック危険率算出動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、路面雪氷状態及びスタック危険率の表示例を示す図である。

【図6】図６（ａ）～（ｃ）は、本実施の形態の変形例の雪氷状態情報とスタック危険率とを対応付けるテーブルの構成例を示す図である。

【図7】図７は、路面雪氷状態予測動作及びスタック危険率算出動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
（情報処理装置の構成）
図１は、実施の形態に係る情報処理装置の構成の一例を示す概略図である。

【0012】

この情報処理装置１は、与えられた情報を処理して予測位置の雪氷状態及び車両が雪氷層上でスタックする可能性（以降、「スタック危険率」という。）を算出するものであって、サーバ型の情報処理装置であり、外部から入力される要求に応じて動作し、本体内に情報を処理するための機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やフラッシュメモリ等の電子部品を備える。なお、ここで「雪氷状態」とは、少なくとも雪氷温度、雪氷厚さ、路面雪氷層中の氷、水及び空気の混合割合を含むものとする。

【0013】

情報処理装置１は、ＣＰＵ等から構成され、各部を制御するとともに、各種のプログラムを実行する制御部１０と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等の記憶媒体から構成され情報を記憶する記憶部１１と、ネットワークを介して外部と通信する通信部１２とを備える。

【0014】

制御部１０は、後述するスタック危険率算出プログラム１１０を実行することで、気象情報取得手段１００、設定手段１０１、雪氷状態予測手段１０２、スタック危険率算出手段１０３、出力手段１０４、提案手段１０５等として機能する。

【0015】

気象情報取得手段１００は、通信部１２を介して外部から気象情報を取得し、気象情報１１１として記憶部１１に格納する。気象情報１１１は、気温、相対湿度、風速、日射量、大気放射量、降水量の実測値及び予報値を含むものとするが、大気放射量については気温、相対湿度、蒸気圧、雲量より推定してもよい。

【0016】

設定手段１０１は、計算条件及び雪氷状態を予測するための初期条件を設定し、設定値情報１１２として記憶部１１に格納する。設定値情報１１２の内容は後述する。また、設定手段１０１は、外部から交通条件に関する予測データを取得して設定値情報１１２として記憶部１１に格納する。

【0017】

雪氷状態予測手段１０２は、気象情報１１１、設定値情報１１２を用い、路面雪氷層の熱収支モデル及び氷・水・空気収支モデルに基づいて温度変化に伴う雪氷層内の水、氷及び空気の体積変化が計算可能となり、これにより雪氷温度、雪氷厚さ及び雪氷層中の水、氷及び空気の混合割合を算出でき、これらの雪氷状態及びその時間推移を予測し、雪氷状態情報１１３を生成する。雪氷状態は、例えば、少なくとも雪氷層の厚さ、路面雪氷層中の氷、水及び空気の混合割合を含むものである。なお、雪氷状態情報１１３の算出方法及び次に言及する路面すべり摩擦係数の算出方法の詳細は特開２００８－１０２００６号公報に記載の内容に基づくものとする。

【0018】

スタック危険率算出手段１０３は、設定値情報１１２及び雪氷状態情報１１３に基づいて路面すべり摩擦係数を算出した後、これらの数値及びスタック判定基本原理（図３（ａ）及び（ｂ））に基づいてスタック危険率を算出し、スタック危険率情報１１４として記憶部１１に格納する。なお、スタック危険率の算出方法の詳細については後述する。

【0019】

出力手段１０４は、雪氷状態予測手段１０２が予測した雪氷状態情報１１３及びスタック危険率算出手段１０３が算出したスタック危険率情報１１４を他の装置に対して出力する。

【0020】

提案手段１０５は、雪氷状態情報１１３及びスタック危険率情報１１４に基づいて注意報を発するタイミングや凍結防止剤を散布するタイミング、除雪を実施するタイミング等を提案する提案情報１１５を出力する。

【0021】

記憶部１１は、制御部１０を上述した各手段１００－１０５として動作させるスタック危険率算出プログラム１１０、気象情報１１１、設定値情報１１２、雪氷状態情報１１３、スタック危険率情報１１４及び提案情報１１５等を記憶する。

【0022】

情報処理装置１は、一例として、接続された外部の端末に対する利用者の操作に応じて、外部から気温、風速、湿度等の気象情報及び／又はこれらの気象予報値を含む気象情報を受信し、当該受信した情報と、利用者によって入力された計算条件、初期条件等の設定値情報とに基づいて雪氷状態を予測するとともに、路面すべり摩擦係数を予測する。また、情報処理装置１は、これらの情報に基づいてスタック危険率を算出し、必要に応じてスタック危険率に基づいて注意報を発するタイミングや凍結防止剤を散布するタイミング、除雪を実施するタイミング等を利用者に提案する。以降、各構成について詳細に説明する。

【0023】

（情報処理装置の動作）
次に、本実施の形態の作用を、（１）基本原理、（２）路面雪氷状態予測動作、（３）スタック判定基本原理、及び（４）スタック危険率算出動作に分けて説明する。

【0024】

（１）基本原理
図２は、雪氷層の状態を解析するためのモデル概念を示す図である。

【0025】

まず、雪氷層の状態予測の前提としてのモデルを説明する。図２は、路面雪氷層に影響を及ぼす熱収支成分を図解した説明図である。まず、舗装された路面上に積雪により雪氷層が形成されて積雪路面となる。形成された雪氷層は、主に車両の走行によって圧雪されて圧密状態となり、圧雪路面となるが、車両の走行により、車両底面輻射熱、タイヤによる摩擦熱、車両通過により誘発される風に基づく顕熱といった熱収支成分が発生すると考えられる（車両熱）。そして、圧密状態の雪氷層の車両通過領域において融解した状態になる。また、車両の走行により路面雪氷から飛散が生じる。

【0026】

こうした人為的因子による熱収支成分の他に、自然的因子による熱収支成分が考えられる。図２では、舗装面から雪氷層に伝えられる舗装熱、自然風による風顕熱、降雨・除雪による顕熱、凍結に伴う凝固潜熱、雪氷層から放射される長波放射熱（さらに天空から雪氷層に放射される放射熱）が発生すると考えられる。そして、主に夜間において雪氷層表面で融解した水が凝固（凍結）して凍結路面となる。また、日中においては、日射による太陽熱（雪氷層への吸収、大気への反射、舗装路面への透過を含む。）、蒸発・凝結による潜熱が発生すると考えられ、雪氷層全体で融解し、雪氷層全体がシャーベット状に緩んだ状態のシャーベット路面となる。また、融解の結果、水は舗装路面へ浸透し、又は雪氷層外へ排水される。さらに、雪氷層が凍結することを防止するために凍結防止剤が散布される。

【0027】

上記した熱収支モデル、氷・水・空気収支モデルを組み合わせた路面雪氷状態モデルに基づいて同時連成解析を行うことで、温度変化に伴う雪氷層内の水、氷及び空気の体積変化（融解・凍結）が計算可能となり（計算の詳細は特開２００８－１０２００６号公報参照。）、雪氷厚さ及び雪氷層中の水、氷及び空気の混合割合（体積又は質量）が算出できる。雪氷状態は、この混合割合で表現できる。例えば、体積割合が水：氷：空気＝１：０：０で湿潤状態、水：氷：空気＝０．３：０．７：０でシャーベット状態、水：氷：空気＝０：０．７：０．３で圧雪状態となる。

【0028】

（２）路面雪氷状態予測動作
図４は、路面雪氷状態予測動作及びスタック危険率算出動作を説明するためのフローチャートである。

【0029】

まず、気象情報取得手段１００は、外部より気象情報を取得して記憶部１１に気象情報１１１として格納する。また、設定手段１０１は、外部端末より計算条件及び雪氷状態を予測するための初期条件を受け付けて、設定値情報１１２として記憶部１１に格納する（Ｓ１０）。設定値情報１１２は、例えば、交通混雑度、初期値としての路面雪氷厚、路面雪氷含水率等を含む。

【0030】

次に、雪氷状態予測手段１０２は、上記した「（１）基本原理」に基づいて気象情報１１１及び設定値情報１１２から、路面雪氷の熱・物質収支解析及び舗装・地盤の熱収支解析を行い（Ｓ１１）、その結果として雪氷温度、路面雪氷厚Ｈｓ、路面雪氷含水率Θｓ、さらにこれらから路面すべり摩擦係数μを算出して出力する（Ｓ１２）。路面すべり摩擦係数μの具体的な算出方法は、以下のとおりである。まず、雪氷層中の水、氷及び空気の体積割合（体積含水率θｗ、体積含氷率θｉ及び体積含空率θａ）とすべり摩擦係数μとの間の相関関係を予め求めておき、これらの値を対応させた設定テーブルとして登録しておく。次に、算出された雪氷状態予測データに基づいて設定テーブルから対応するすべり摩擦係数を読み出してすべり摩擦係数が決定される。

【0031】

次に、スタック危険率算出手段１０３は、スタック危険率Ｒを算出する（Ｓ１３）が、スタック危険率の算出の前にスタック判定の基本原理を説明する。

【0032】

（３）スタック判定基本原理
まず、窪みや凹凸のある圧雪路面は以下のように形成されると考えられる。（ア）大雪時には吹雪による視界不良、堆雪による道路有効幅員の低下、路面状態の悪化などによって、次第に走行速度が低下し、渋滞が発生し始める。（イ）車両が停止すると、停車試験で示したように、タイヤからの熱移動や輪荷重によってタイヤが圧雪内に沈むとともに、すべり摩擦係数が低下する。また、発進時のアクセルワークによってはタイヤが空転し、タイヤの空転は上記の圧雪の変化を促進させる。（ウ）こうして発生した窪みに後続車両のタイヤが嵌ると、その度にタイヤを空転させ、益々窪みを深める。このように窪みが一旦発生するとその窪みは成長し易く、深い圧雪窪みが形成される。（エ）圧雪窪みは走行性をさらに悪化させ、車両滞留を深刻化させる。車両滞留の時間や区間が広がれば、窪みの発生エリアも広がる。（オ）滞留時に強い降雪が伴えば、車両が存在しない箇所にだけ積雪し、路面の圧雪厚さは益々不均一となり、波状の荒い凹凸のある圧雪路面が形成される。さらに、タイヤから圧雪への熱移動、車両底面からの輻射熱が、圧雪を融解・軟化させ、凹凸のある圧雪路面の形成に寄与すると考えられる。

【0033】

図３（ａ）及び（ｂ）は、スタック判定動作を説明するための概略図及びフローチャートである。

【0034】

まず、図３（ａ）に示すように、車両のタイヤが圧雪の窪みに落ちた状態において、車両が前進しようとし、タイヤを回転させる力が生じた際、タイヤと圧雪の窪みとの接触面においてタイヤを駆動する駆動力と、タイヤが受ける摩擦力と、輪荷重による登坂抵抗力とが働く。

【0035】

駆動力に対して摩擦力が小さい場合はタイヤが空転し、スタックの状態となる。また、駆動力が摩擦力以下である場合であっても、駆動力が登坂抵抗力より小さい場合はタイヤが空転し、スタックの状態となる。

【0036】

一方、駆動力が摩擦力以下であって、駆動力が登坂抵抗力より大きい場合はタイヤがグリップし、車両が前進する。

【0037】

以降、上記判定のフローを、図３（ｂ）を用いて詳細に説明する。

【0038】

車両のタイヤが圧雪の窪みに落ちた状態において（０）、圧雪にはタイヤの輪荷重が作用し（ｉ）、タイヤの熱が伝わる（ｉｉ）。また、アクセルを踏むとタイヤが回転する（ｉｉｉ）。これらを考慮しつつ、まずタイヤの回転から駆動力と摩擦力とを比較する（ｉｖ）。摩擦力は、垂直抗力とタイヤの材質、パターン等から算出され、アクセルの踏み込みが強いと駆動力が摩擦力より大きくなり（ｉｖ；Ｙｅｓ）、タイヤが空転することとなる（ｂ－ｖｉ）。

【0039】

一方、アクセルがゆっくり踏まれ、駆動力が摩擦力以下となった場合（ｉｖ；Ｎｏ）、駆動力と登坂抗力を比較し（ｖ）、駆動力が登坂抗力より大きい場合（ｖ；Ｙｅｓ）、車両は前進し（ａ－ｖｉ）、駆動力が登坂抗力以下の場合（ｖ；Ｎｏ）、タイヤが空転することとなる（ｂ－ｖｉ）。

【0040】

次に、タイヤが空転すると（ｂ－ｖｉ）、タイヤと圧雪との間に摩擦が発生する（ｂ－ｖｉｉ）とともに、タイヤが発熱する（ｂ－ｖｉｉｉ）。この結果、圧雪が融解し（ｂ－ｉｘ）、タイヤが沈降する（ｂ－ｘ）。

【0041】

一方、タイヤの空転、圧雪の融解により圧雪表面の平滑化（ｂ－ｘｉｖ）及びすべり摩擦係数の低下（ｂ－ｘｖ）が生じ、ひいては摩擦力の低下（ｂ－ｘｖｉ）につながる。

【0042】

タイヤが沈降（ｂ－ｘ）すると、圧雪表面の傾斜角が増大し（ｂ－ｘｉ）、垂直抵抗が減少（ｂ－ｘｉｉ）した結果、摩擦力の低下（ｂ－ｘｖｉ）につながる。また、圧雪表面の傾斜角の増大は（ｂ－ｘｉ）、登坂抵抗力の増大となる（ｂ－ｘｉｉｉ）。

【0043】

摩擦力の低下（ｂ－ｘｖｉ）は、駆動力と摩擦力の比較（ｉｖ）に影響し、登坂抵抗力の増大（ｂ－ｘｉｉｉ）は、駆動力と登坂抵抗力の比較（ｖ）に影響する。

【0044】

また、車両が前進し（ａ－ｖｉ）、圧雪窪みから脱出した場合（ａ－ｖｉｉ；Ｙｅｓ）、スタックの回避となる（ａ－ｖｉｉｉ）。

【0045】

また、車両が前進したものの（ａ－ｖｉ）、圧雪窪みから脱出しない場合（ａ－ｖｉｉ；Ｎｏ）、及び上記のようにタイヤが圧雪窪みに嵌まった後（０）、車両が前進して圧雪窪みから脱出するまでは「スタックの状態」にある。

【0046】

上記スタック判定基本原理に基づくと、路面雪氷厚Ｈｓがタイヤの沈降深さに、路面雪氷含水率Θｓがタイヤの沈降し易さに、路面すべり摩擦係数μがタイヤの空転し易さに影響し、これらが総合的にスタックの危険の程度に寄与することがわかる。また、路面雪氷厚Ｈｓは気温、交通混雑度、降雪量によって寄与の程度が変化し、路面雪氷含水率Θｓは気温、交通混雑度によって寄与の程度が変化し、路面すべり摩擦係数μは気温、交通混雑度によって寄与の程度が変化する。さらに、スタックの危険の程度をスタック危険率という語で表現し、これらのパラメータを反映した以降説明する数式を定義してスタック危険率算出手段１０３により算出するようにした。

【0047】

（４）スタック危険率算出動作

【0048】

スタック危険率算出手段１０３は、ステップＳ１２で得られた路面雪氷厚Ｈｓ、路面雪氷含水率Θｓ、路面すべり摩擦係数μを用い、下記のように第1～第3の関数の線形結合で定義された計算式に基づきスタック危険率Ｒを算出し、記憶部１１にスタック危険率情報１１４として格納する（Ｓ１３）。

【数1】

【0049】

なお、上記において、
Ｊ_１＝Ｆ_１（Ｔ_ａ）と表され、気温Ｔ_ａと正の相間を持つ関数である（Ｔ_ａ増大→Ｊ_１増大、第1の係数。）。
Ｊ_２＝Ｆ_２（Ｔ_ｒ）と表され、交通混雑度Ｔ_ｒと正の相間を持つ関数である（Ｔ_ｒ増大→Ｊ_２増大、第2の係数。）。
Ｊ_３＝Ｆ_３（Ｉ_ｓ）と表され、時間降雪量Ｉ_ｓと正の相間を持つ関数である（Ｉ_ｓ増大→Ｊ_３増大、第3の係数。）。
Ｒ_１＝Ｆ_４（Ｈ_ｓ）と表され、路面雪氷厚Ｈ_ｓと正の相間を持つ関数である（Ｈ_ｓ増大→Ｒ_１増大、第1の関数。）。
Ｒ_２＝Ｆ_５（Θ_ｓ）と表され、路面雪氷含水率Θ_ｓによって変化する関数である（第2の関数。）。
Ｒ_３＝Ｆ_６（μ）と表され、路面すべり摩擦係数μと負の相間を持つ関数である（μ低下→Ｒ_３増大、第3の関数。）。

【0050】

また、上記で用いられた変数の説明は以下の通りである。
Ｊ_ｉ ：０～１．０の間を変化する重み変数（ｉ＝１、２、３、４）
Ｒ_ｉ ：各説明変数によって０～１．０の間を変化するスタック危険率（ｉ＝１、２、３、４）
Ｔ_ａ ：気温（℃）
Ｔ_ｒ ：交通混雑度
Ｉ_ｓ ：時間降雪量（ｍｍ／ｈ）
Ｈ_ｓ ：路面雪氷厚（ｍｍ）
Θ_ｓ ：路面雪氷含水率

【0051】

次に、出力手段１０４は、スタック危険率情報１１４を、道路を管理する管理者や、道路を利用する利用者の使用する端末に対して出力する（Ｓ１４）。各端末は、スタック危険率情報１１４を受信して表示部に図５に示すような画面を表示する。また、出力手段１０４は、当該スタック危険率情報１１４を端末以外にクラウド又はサーバ等にアップロードして、アップロードされた情報を外部端末から参照可能にしてもよい。

【0052】

図５は、路面雪氷状態及びスタック危険率の表示例を示す図である。

【0053】

画面１０４ａは、各種情報を表示する表示欄１０４０～１０４６と、初期条件を入力する設定欄１０４７とを有する。

【0054】

表示欄１０４０は、雪氷状態予測手段１０２によって予測された路面すべり摩擦係数μ（実線）と、スタック危険率算出手段１０３によって算出されたスタック危険率Ｒ（破線）の時間変化を表示する。

【0055】

表示欄１０４１は、雪氷状態予測手段１０２によって予測された積雪に含まれる水の高さ、積雪に含まれる氷の高さ、積雪に含まれる空気の高さ、及びこれらの合計として路面雪氷高さの時間変化を表示する。

【0056】

表示欄１０４２は、第１の気象条件として気象情報１１１に基づき気温と、風速と、相対温度と、雪温度と、路面温度の時間変化を表示する。

【0057】

表示欄１０４３は、第２の気象条件として気象情報１１１に基づき降水量と、降雪量の時間変化を表示する。

【0058】

表示欄１０４４は、交通条件として時間交通量と走行速度の時間変化を表示する。

【0059】

表示欄１０４５は、路面上の水質量及び氷質量収支を表示する。

【0060】

表示欄１０４６は、路面雪氷層の熱収支を表示する。

【0061】

次に、提案手段１０５は、雪氷状態情報１１３及びスタック危険率情報１１４に基づいて注意報を発するタイミングや凍結防止剤を散布するタイミング、除雪を実施するタイミング等を提案する提案情報１１５を出力する。具体的には、スタック危険率が予め定めた閾値を超える時間、又はその時間より予め定めた時間だけ前に、路面すべり摩擦係数μが低下しないように凍結防止剤を散布するよう提案したり、路面雪氷厚が増加しないように除雪を提案したり、これらで対応できない場合には通行止めを提案する。

【0062】

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によれば、スタック判定の基本原理に基づいて、予測した雪氷状態情報のうち路面雪氷厚Ｈｓ、路面雪氷含水率Θｓ、路面すべり摩擦係数μがそれぞれスタックの危険率に寄与するものとし、各項目の寄与度を気温、時間降雪量に基づいて決定してスタック危険率を算出するようにしたため、予測した雪氷層の状態からスタックする危険率を予測することができる。

【0063】

また、出力手段１０４によってスタック危険率の時間変化を提示するようにしたため、容易にスタック危険率の推移を利用者に把握させることができる。また、スタック危険率の時間変化と、気象情報１１１、雪氷状態情報１１３の各項目の時間変化を併せて提示するようにしたため、各種情報とスタック危険率との関係性を把握させることができ、より詳細な検討の材料を提供できる。

【0064】

また、雪氷状態情報１１３及びスタック危険率情報１１４に基づいて注意報を発するタイミングや凍結防止剤を散布するタイミング、除雪を実施するタイミング等を提案するようにしたため、雪氷状態情報１１３及びスタック危険率情報１１４だけではその後の対応ができない経験の浅い担当者であっても適切な対応策を講じることができる。

【0065】

［変形例］
上記実施の形態では路面雪氷状態で得られた情報からスタック危険率を計算して数値化する方法を説明したが、車両がスタックする危険度を提示することができる方法であれば他の方法を採用してもよく、例えば、以下に説明するように路面雪氷状態で得られた情報に基づいて用いるテーブルを変更してスタック危険率を決定するようにしてもよい。なお、特に言及がない場合は上記実施の形態と同様の構成を有するものとする。

【0066】

図６（ａ）～（ｃ）は、本実施の形態の変形例の雪氷状態情報とスタック危険率とを対応付けるテーブルの構成例を示す図である。

【0067】

テーブル１０３ａ～１０３ｃは、スタック危険率算出手段１０３がスタック危険率を算出する際に用いるテーブルであり、後述する条件に基づいていずれかが選択される。

【0068】

図６（ａ）に示すテーブル１０３ａは、すべり摩擦係数が低下してスタックが生じる場合のテーブルであり、雪氷状態情報１１３のうち路面すべり摩擦係数と、スタック危険率とを対応付けるものである。

【0069】

図６（ｂ）に示すテーブル１０３ｂは、雪氷の含水率が低い状態でスタックが生じる場合のテーブルであり、雪氷状態情報１１３のうち路面雪氷の厚さと、時間降雪量と、スタック危険率とを対応付けるものである。

【0070】

図６（ｃ）に示すテーブル１０３ｃは、雪氷の含水率が高い状態でスタックが生じる場合のテーブルであり、雪氷状態情報１１３のうち路面雪氷の厚さと、スタック危険率とを対応付けるものである。

【0071】

図７は、路面雪氷状態予測動作及びスタック危険率算出動作を説明するためのフローチャートである。

【0072】

まず、気象情報取得手段１００は、外部より気象情報を取得して記憶部１１に気象情報１１１として格納する。また、設定手段１０１は、外部端末より計算条件及び雪氷状態を予測するための初期条件を受け付けて、設定値情報１１２として記憶部１１に格納する（Ｓ２０）。

【0073】

次に、雪氷状態予測手段１０２は、気象情報１１１及び設定値情報１１２に基づき、路面雪氷の熱・物質収支解析及び舗装・地盤の熱収支解析を行い（Ｓ２１）、その結果として路面雪氷厚Ｈｓ、路面雪氷含水率Θｓ、路面すべり摩擦係数μを出力する（Ｓ２２）。

【0074】

次に、スタック危険率算出手段１０３は、雪氷状態情報１１３に基づいてスタック危険率Ｒを算出するためのテーブル１０３ａ～１０３ｃを選択する（Ｓ２３～Ｓ２７）。まず、スタック危険率算出手段１０３は、気温が－５℃以下の場合（Ｓ２３；Ｙｅｓ）、路面すべり摩擦係数がスタックの主な要因となるすべり摩擦係数低下型スタックと判断し、図６（ａ）に示すテーブル１０３ａを採用する（Ｓ２４）。

【0075】

また、スタック危険率算出手段１０３は、気温が－５℃より高い場合（Ｓ２３；Ｎｏ）であって、雪氷の含水率が２５％より小さい場合（Ｓ２５；Ｙｅｓ）、路面雪氷の厚さと時間降雪量がスタックの主な原因となる低含水率・厚い圧雪型スタックと判断し、図６（ｂ）に示すテーブル１０３ｂを採用する（Ｓ２６）。

【0076】

また、雪氷の含水率が２５％以上の場合（Ｓ２５；Ｎｏ）、路面雪氷の厚さがスタックの主な原因となる高含水率・厚い圧雪型スタックと判断し、図６（ｃ）に示すテーブル１０３ｃを採用する（Ｓ２７）。

【0077】

次に、スタック危険率算出手段１０３は、ステップＳ２２で得られた路面雪氷厚Ｈｓ、路面雪氷含水率Θｓ及び路面すべり摩擦係数μのうち必要な情報を用い、採用したテーブル１０３ａ～１０３ｃに基づきスタック危険率Ｒを算出し、記憶部１１にスタック危険率情報１１４として格納する（Ｓ２８）。

【0078】

次に、出力手段１０４は、スタック危険率情報１１４を、道路を管理する管理者や、道路を利用する利用者の使用する端末に対して出力する（Ｓ２９）。

【0079】

（変形例の効果）
上記した変形例によれば、気温と含水率に基づく条件分岐により使用するテーブルを変更し、各テーブルを１又は２のパラメータとスタック危険率とを対応付けたものとしたため、実施の形態の効果と同様の効果をより少ない計算コストで達成することができる。

【0080】

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。

【0081】

例えば、上記実施の形態及び変形例では、雪氷状態予測手段１０２、スタック危険率算出手段１０３の各数値は予め定めた数式に基づいて算出したが、多変量解析の手法を用いて求めてもよいし、決定木、ニューラルネットワーク等の手法を用いて学習を行い、学習結果を用いて求めてもよい。

【0082】

上記実施の形態では制御部１０の各手段１００～１０５の機能をプログラムで実現したが、各手段の全て又は一部をＡＳＩＣ等のハードウエアによって実現してもよい。また、上記実施の形態で用いたプログラムをＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記憶して提供することもできる。また、上記実施の形態で説明した上記ステップの入れ替え、削除、追加等は本発明の要旨を変更しない範囲内で可能である。

【符号の説明】

【0083】

１ ：情報処理装置
１０ ：制御部
１１ ：記憶部
１２ ：通信部
１００ ：気象情報取得手段
１０１ ：設定手段
１０２ ：雪氷状態予測手段
１０３ ：スタック危険率算出手段
１０４ ：出力手段
１０５ ：提案手段
１１０ ：スタック危険率算出プログラム
１１１ ：気象情報
１１２ ：設定値情報
１１３ ：雪氷状態情報
１１４ ：スタック危険率情報
１１５ ：提案情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】