特開 2023-119793 路面氷雪状態予測プログラム、情報処理装置及び路面氷雪状態予測システム

(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】P2023119793

(43)【公開日】2023-08-29

(54)【発明の名称】路面氷雪状態予測プログラム、情報処理装置及び路面氷雪状態予測システム

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/10 20060101AFI20230822BHJP

   G08G 1/00 20060101ALI20230822BHJP

   G08G 1/13 20060101ALI20230822BHJP

   E01H 5/00 20060101ALN20230822BHJP

【ＦＩ】

G01W1/10 B

G08G1/00 J

G08G1/13

E01H5/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022022857

(22)【出願日】2022-02-17

(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

(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

【テーマコード（参考）】

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H181AA01

5H181AA07

5H181EE12

5H181EE13

5H181FF05

5H181FF12

5H181FF13

5H181FF22

5H181FF32

(57)【要約】

【課題】除雪車の稼働状況を考慮して雪氷層の状態を予測する路面氷雪状態予測プログラム、情報処理装置及び路面氷雪状態予測システムを提供する。
【解決手段】情報処理装置１は、各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段１０３と、雪氷状態予測手段１０３が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段１０５とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータを、
各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段として機能させる路面氷雪状態予測プログラム。

【請求項2】

前記除雪予定を、除雪車の性能及び前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データに基づいて決定する除雪予定予測手段としてさらに機能させる請求項１に記載の路面氷雪状態予測プログラム。

【請求項3】

各地点、各時刻の前記雪氷状態予測データから路面すべり摩擦係数を算出し、当該路面すべり摩擦係数に基づいて車両がスタックする危険率を算出するスタック危険率算出手段としてさらに機能させる請求項１又は２に記載の路面雪氷状態予測プログラム。

【請求項4】

前記表示情報生成手段は、前記算出されたスタック危険率が予め定めたしきい値を超えた地点が存在する場合、当該地点について次回除雪の必要性又は予定を表示する表示情報を生成する請求項３に記載の路面雪氷状態予測プログラム。

【請求項5】

前記表示情報生成手段は、前記算出されたスタック危険率が予め定めたしきい値を超えた地点が存在する場合、当該地点について通行止めの必要性又は予定を表示する表示情報を生成する請求項３に記載の路面雪氷状態予測プログラム。

【請求項6】

前記表示情報生成手段は、前記雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数が予め定めたしきい値より小さい地点が存在する場合、当該地点について凍結防止剤散布の必要性又は散布の予定を表示する表示情報を生成する請求項１から５のいずれか１項に記載の路面雪氷状態予測プログラム。

【請求項7】

前記表示情報生成手段は、前記雪氷状態予測データ、前記雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数、前記雪氷状態予測データ及び前記路面すべり摩擦係数から算出されるスタック危険率の少なくともいずれかに基づいて交通渋滞情報を表示する表示情報を生成する請求項１から６のいずれか１項に記載の路面雪氷状態予測プログラム。

【請求項8】

各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段とを有する情報処理装置。

【請求項9】

各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段とを有する情報処理装置と、
前記表示情報を表示する端末とを備えた路面雪氷状態予測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、路面氷雪状態予測プログラム、情報処理装置及び路面氷雪状態予測システムに関する。

【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、除雪車の稼働状況を考慮して路面の雪氷状態及びすべり摩擦係数を予測するものではないし、予測値がある地点についてのものであり、ある地域を俯瞰して提示するものではない、という問題がある。

【0006】

本発明の目的は、除雪車の稼働状況を考慮して雪氷層の状態を予測する路面氷雪状態予測プログラム、情報処理装置及び路面氷雪状態予測システム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、以下の路面氷雪状態予測プログラム、情報処理装置及び路面氷雪状態予測システムを提供する。

【0008】

［１］コンピュータを、
各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段として機能させる路面氷雪状態予測プログラム。
［２］前記除雪予定を、除雪車の性能及び前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データに基づいて決定する除雪予定予測手段としてさらに機能させる前記［１］に記載の路面氷雪状態予測プログラム。
［３］各地点、各時刻の前記雪氷状態予測データから路面すべり摩擦係数を算出し、当該路面すべり摩擦係数に基づいて車両がスタックする危険率を算出するスタック危険率算出手段としてさらに機能させる前記［１］又は［２］に記載の路面雪氷状態予測プログラム。
［４］前記表示情報生成手段は、前記算出されたスタック危険率が予め定めたしきい値を超えた地点が存在する場合、当該地点について次回除雪の必要性又は予定を表示する表示情報を生成する前記［３］に記載の路面雪氷状態予測プログラム。
［５］前記表示情報生成手段は、前記算出されたスタック危険率が予め定めたしきい値を超えた地点が存在する場合、当該地点について通行止めの必要性又は予定を表示する表示情報を生成する前記［３］に記載の路面雪氷状態予測プログラム。
［６］前記表示情報生成手段は、前記雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数が予め定めたしきい値より小さい地点が存在する場合、当該地点について凍結防止剤散布の必要性又は散布の予定を表示する表示情報を生成する前記［１］から［５］のいずれかに記載の路面雪氷状態予測プログラム。
［７］前記表示情報生成手段は、前記雪氷状態予測データ、前記雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数、前記雪氷状態予測データ及び前記路面すべり摩擦係数から算出されるスタック危険率の少なくともいずれかに基づいて交通渋滞情報を表示する表示情報を生成する前記［１］から［６］のいずれかに記載の路面雪氷状態予測プログラム。
［８］各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段とを有する情報処理装置。
［９］各地点の除雪の履歴と予定、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各時刻の路面雪氷層中の雪氷状態予測データを算出する雪氷状態予測手段と、
前記雪氷状態予測手段が算出した前記各地点の雪氷状態予測データを時刻毎に地図上に表示した表示情報を生成する表示情報生成手段とを有する情報処理装置と、
前記表示情報を表示する端末とを備えた路面雪氷状態予測システム。

【発明の効果】

【0009】

請求項１、８、９に係る発明によれば、除雪車の稼働状況を考慮して雪氷層の状態を予測することができる。
請求項２に係る発明によれば、除雪予定を、除雪車の性能及び雪氷状態予測手段が算出した各地点の雪氷状態予測データに基づいて決定することができる。
請求項３に係る発明によれば、各地点、各時刻の雪氷状態予測データから路面すべり摩擦係数を算出し、当該路面すべり摩擦係数に基づいて車両がスタックする危険率を算出することができる。
請求項４に係る発明によれば、算出されたスタック危険率が予め定めたしきい値を超えた地点が存在する場合、当該地点について次回除雪の必要性又は予定を表示する表示情報を生成することができる。
請求項５に係る発明によれば、算出されたスタック危険率が予め定めたしきい値を超えた地点が存在する場合、当該地点について通行止めの必要性又は予定を表示する表示情報を生成することができる。
請求項６に係る発明によれば、雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数が予め定めたしきい値より小さい地点が存在する場合、当該地点について凍結防止剤散布の必要性又は散布の予定を表示する表示情報を生成することができる。
請求項７に係る発明によれば、雪氷状態予測データ、雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数、雪氷状態予測データ及び路面すべり摩擦係数から算出されるスタック危険率の少なくともいずれかに基づいて交通渋滞情報を表示する表示情報を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施の形態に係る雪氷状態予測システムの構成の一例を示す概略図である。

【図2】図２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3】図３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4】図４（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5】図５は、表示情報の表示例を示す図である。

【図6】図６は、路面雪氷状態予測動作、スタック危険率算出動作及び表示情報生成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］
（雪氷状態予測システムの構成）
図１は、実施の形態に係る雪氷状態予測システムの構成の一例を示す概略図である。

【0012】

雪氷状態予測システムは、道路４０の路面雪氷状態を予測するとともに予測結果を出力する情報処理装置１と、情報処理装置１の出力する情報を表示する端末２及び端末３と、道路４０の積雪４１を除雪する除雪車４とをネットワーク５で互いに接続することで構成される。端末２は除雪車４及び道路４０の管理者６によって操作されるものであり、端末３は道路４０の利用者７によって操作されるものである。除雪車４はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の位置情報送受信システムを備えて自己の位置を情報処理装置１へ定期的に送信する。

【0013】

（情報処理装置の構成）
図２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。

【0014】

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スタック危険率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。

【0015】

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５を介して外部と通信する通信部１２とを備える。

【0016】

制御部１０は、後述する路面氷雪状態予測プログラム１１０を実行することで、気象情報取得手段１００、設定手段１０１、除雪予定予測手段１０２、雪氷状態予測手段１０３、スタック危険率算出手段１０４、表示情報生成手段１０５、出力手段１０６等として機能する。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

除雪予定予測手段１０２は、過去の除雪車４のＧＰＳによる位置情報を含む除雪情報１１６を解析し、除雪車４の標準作業能力、雪氷状態及び道路条件（車線数や車線幅）、交通条件（交通量や走行速度）、気象条件（降水量、風速、気温）、時刻（視認性）に対する除雪速度や効率、障害物や駐車車両等の除雪遅延因子等に基づいて除雪車４の能力を判定して除雪情報１１６に記録する。また、除雪予定予測手段１０２は、除雪車４の能力に基づいて道路４０が通行止めにならないように除雪予定を計画し、除雪情報１１６に記録する。なお、通行止めとなる判断はスタック危険率算出手段１０４の算出するスタック危険率に基づいて行う。

【0020】

雪氷状態予測手段１０３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。また、雪氷状態は、複数の地点についてそれぞれ予測される。また、雪氷状態予測手段１０３は、除雪情報１１６を参照し、除雪の履歴を考慮して雪氷状態情報１１３を生成するものとする。

【0021】

また、雪氷状態予測手段１０３は、さらに除雪情報１１６を参照して、除雪車４によって除雪がなされる場合の雪氷状態を考慮して雪氷状態情報１１３を予測する。具体的には、一例として、積雪量が除雪車４の能力に応じて減少するものとする。また、雪氷状態予測手段１０３は、さらに凍結防止剤の散布、融雪装置の稼働状態等も考慮してもよい。

【0022】

スタック危険率算出手段１０４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４（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。

【0023】

表示情報生成手段１０５は、除雪予定予測手段１０２の予測する（及び管理者６が設定する）除雪予定、雪氷状態予測手段１０３が予測する雪氷状態情報１１３、スタック危険率算出手段１０４が算出するスタック危険率情報１１４に含まれる情報を時刻毎に地図上に表示した表示情報１１５を生成し、記憶部１１に格納する。さらに、表示情報生成手段１０５は、除雪を実施するタイミング、通行止めを実施するタイミング等をさらに表示情報１１５に含めることができる。なお、表示情報１１５は、利用者７と管理者６とでそれぞれ異なる情報を有するようにしてもよい。例えば、利用者７に対して除雪の予定を示すのに対し、管理者６に対して（通行止めが生じないようにするための）除雪すべき時刻を示すようにしてもよい。

【0024】

出力手段１０６は、表示情報１１５を端末２、３に対して出力する。また、出力手段１０６は、表示情報１１５に加え、除雪予定予測手段１０２の予測する除雪予定、雪氷状態予測手段１０３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１０４が算出したスタック危険率情報１１４を端末２、３に対して出力してもよい。

【0025】

記憶部１１は、制御部１０を上述した各手段１００－１０５として動作させる路面氷雪状態予測プログラム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及び表示情報１１５等を記憶する。

【0026】

（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、（４）スタック危険率算出動作及び（５）表示情報生成動作に分けて説明する。

【0027】

（１）基本原理
図３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。

【0028】

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３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。

【0029】

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３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。

【0030】

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。

【0031】

（２）路面雪氷状態予測動作
図６は、路面雪氷状態予測動作、スタック危険率算出動作及び表示情報生成動作を説明するためのフローチャートである。

【0032】

まず、予測する時刻をｔ＝ｔ_０（例えば、現在時刻）にセットし（Ｓ１０）、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（Ｓ１１）。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。

【0033】

次に、雪氷状態予測手段１０３は、上記した「（１）基本原理」に基づいて除雪情報１１６を考慮し、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（Ｓ１２）、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（Ｓ１３）。なお、雪氷状態予測手段１０３は、除雪情報１１６を参照し、除雪の履歴も考慮して上記ステップＳ１２、Ｓ１３を実行する。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。

【0034】

次に、スタック危険率算出手段１０４は、スタック危険率Ｒを算出する（Ｓ１４）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。

【0035】

（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。

【0036】

図４（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。

【0037】

まず、図４（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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

以降、上記判定のフローを、図４（ｂ）を用いて詳細に説明する。

【0041】

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）。

【0042】

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）。

【0043】

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）。

【0044】

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。

【0045】

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）。

【0046】

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。

【0047】

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）。

【0048】

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。

【0049】

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１０４により算出するようにした。

【0050】

（４）スタック危険率算出動作

【0051】

スタック危険率算出手段１０４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（Ｓ１４）。

【数1】

【0052】

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。）。
なお、これらの各関数はあらかじめ予備実験等で求めておくことができる。

【0053】

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

【0054】

（５）表示情報生成動作
次に、上記した「（２）路面雪氷状態予測動作」、「（４）スタック危険率算出動作」に説明したように、時刻毎に（Ｓ１０、Ｓ２１、Ｓ２２）ステップＳ１１～Ｓ１４を実行し、得られた雪氷状態情報１１３及びスタック危険率情報１１４に基づき通行止めや除雪予定を作成して、これらの情報を地図上に示した表示情報１１５を生成する。以下、表示情報１１５の生成方法について説明する。

【0055】

まず、表示情報生成手段１０５は、スタック危険率Ｒが予め定めた値以下かどうか確認し（Ｓ１５）、予め定めた値以下の場合（Ｓ１５；Ｙｅｓ）は通行止め不要と判断する（Ｓ１９）。また、予め定めた値より大きかった場合（Ｓ１５；Ｎｏ）は、除雪予定予測手段１０２により除雪車４の除雪能力と雪氷状態情報１１３に基づいてスタック危険率を予め定めた値以下とするための次回の除雪予定（除雪の稼働条件を含む。）を作成する（Ｓ１６）。

【0056】

なお、当該除雪予定は、表示情報１１５に含めて表示してもよいし、管理者６限定で参照可能な表示情報１１５に含めて表示してもよいし、管理者６に直接通知されるものであってもよい。

【0057】

管理者６は、提示された除雪予定に基づいて除雪を行う場合は除雪時刻（少なくとも除雪開始時刻）と除雪エリア（又は除雪ルート）等の稼働条件を、端末２を介して情報処理装置１の除雪情報１１６に登録する。管理者６によって除雪時刻の設定が行われると（Ｓ１７；Ｙｅｓ）、除雪情報１１６を考慮し、設定された除雪時刻で除雪がなされる場合の路面の雪氷状態及びスタック危険率の算出を行う（Ｓ１２～Ｓ１４）。

【0058】

また、除雪能力が足りない場合や積雪が除雪能力を超える場合等、管理者６が除雪時刻の設定ができない場合（Ｓ１７；Ｎｏ）、立ち往生が発生する可能性が高くなるため通行止めが必要となる（Ｓ１８）。通行止めは、表示情報１１５では通行止めの可能性があることを表示し、管理者６によって通行止めが設定された場合は決定された通行止めであることを表示する。

【0059】

表示情報生成手段１０５は、得られた雪氷状態情報１１３及びスタック危険率情報１１４、設定された除雪予定、通行止め及び通行止めの可能性等の情報を地図上に示した表示情報１１５を生成する（Ｓ２０）。上記した動作Ｓ１１～Ｓ２０は設定した時刻ｔ＝ｔ_ｅｎｄ（例えば、１８時間後）まで予め定めた時刻毎（例えば、１時間毎）に行われる（Ｓ２１、Ｓ２２）。

【0060】

出力手段１０６は、端末２又は端末３に対して表示情報１１５を出力し、端末２又は端末３は受け付けた表示情報を、一例として、以下の図５に示すように表示部に表示する。

【0061】

図５は、表示情報の表示例を示す図である。

【0062】

画面１０５ａは、端末２又は端末３の表示部に表示される画面例であり、除雪車４の運行履歴及び予定や道路４０の状態を表す凡例１０５ａ_１と、表示する時刻を変更する時間軸スライダー１０５ａ_２と、地図を拡大縮小するボタン１０５ａ_３と、凡例の線や模様（実際には色分けされた表示）が地図上に重畳された路面雪氷マップ１０５ａ_４とを有する。

【0063】

凡例１０５ａ_１は、除雪情報１１６の除雪履歴である「除雪車が通った路線」、除雪予定である「除雪車が通る予定の路線」、道路の積雪の状態である「道路の状態」が表示される。「道路の状態」は、雪の有無、雪の状態（凍結、シャーベット、圧雪）と、スタック危険率と、通行止予定とを含む。

【0064】

路面氷雪マップ１０５ａ_４は、地図上の道路上に上記判例１０５ａ_１を表示する他、現在（過去、未来）の除雪車４の位置等をさらに表示してもよい。

【0065】

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によれば、除雪車４の能力を考慮し、スタック危険率が予め定めた値以上とならないように除雪予定を予測し、除雪予定が設定された場合は除雪予定を考慮して雪氷状態予測を行い、さらにこれらの動作を各地点で複数の時刻において行うようにしたため、除雪車４の稼働状況を考慮して雪氷層の状態を予測することができる。また、表示情報１１５を生成し、表示情報１１５に基づいて地図上に上記した情報を表示するようにしたため、各地点の情報を俯瞰して確認することができる。

【0066】

また、除雪で対応できない場合は通行止めとなることを予測し、通行止めの予定、通行止めの決定を地図上にさらに表示するようにし、除雪車が通った路線、除雪車が通る予定の路線を表示するようにしたため、積雪に関するさらに多くの情報を俯瞰して確認することができる。

【0067】

［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。

【0068】

例えば、表示情報生成手段１０５は、路面すべり摩擦係数、雪氷状態予測データ及びスタック危険率の少なくともいずれかに基づいて交通渋滞を予測し、交通渋滞情報として表示情報１１５に表示するようにしてもよい。交通情報の予測方法は、例えば、過去の路面すべり摩擦係数、雪氷状態予測データ及びスタック危険率の少なくともいずれかと渋滞の生じる確率で学習する。

【0069】

また、表示情報生成手段１０５は、雪氷状態予測データから算出される路面すべり摩擦係数が予め定めたしきい値より小さい地点が存在する場合、当該地点について凍結防止剤散布の必要性を管理者６に表示する又は管理者６によって設定された凍結防止剤散布の予定を表示する表示情報１１５を生成してもよい。

【0070】

また、例えば、上記実施の形態及び変形例では、スタック危険率算出手段１０３はスタック危険率を予め定めた数式に基づいて算出したが、他の方法で求めるものであってもよい。つまり、スタック危険率としては、あらかじめ定めたしきい値と比較することができ、当該比較結果に基づいて、次回除雪、通行止め、凍結防止剤散布の必要性又は予定を求めることができ、もしくは交通渋滞情報を表示できるものであればよい。当該条件を満たす方法としては、例えば、スタック判定基本原理で説明した「スタックの状態」を数式から求める方法以外に、ある条件が与えられた場合における発生確率として求める方法が挙げられる。当該発生確率として求める方法としては以下を例示できる。すなわち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。

【0071】

上記実施の形態では制御部１０の各手段１００～１０６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】

【0072】

１ ：情報処理装置
２、３ ：端末
４ ：除雪車
５ ：ネットワーク
６ ：管理者
７ ：利用者
１０ ：制御部
１１ ：記憶部
１２ ：通信部
４０ ：道路
４１ ：積雪
１００ ：気象情報取得手段
１０１ ：設定手段
１０２ ：除雪予定予測手段
１０３ ：雪氷状態予測手段
１０４ ：スタック危険率算出手段
１０５ ：表示情報生成手段
１０６ ：出力手段
１１０ ：路面氷雪状態予測プログラム
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 ：表示情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】