JP6060331B2 - 走行路欠陥有無検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行路に欠陥が存在するかどうかを検査する走行路欠陥有無検査方法に関するものである。

非破壊により地表面から地盤の中に存在する空洞を検知する方法であって、地表面に振動を測定するセンサを設置して常時微動を測定し、測定した常時微動の水平成分スペクトルと鉛直成分スペクトルとを求め、求めた水平成分スペクトルと鉛直成分スペクトルとのスペクトル比をとることによって振動特性曲線を求め、求めた振動特性曲線の形状から地盤の中に存在する空洞を検知する。（特許文献１の請求項１ならびに図１参照）

舗装の内部損傷箇所を非破壊で定量調査する方法であって、電磁波レーダーを用い、舗装路面における検出対象領域の全体にわたり、路面に沿う方向に所定の間隔を空けて、舗装上から舗装内へ電磁波を深さ方向に入射させるとともにその反射波を舗装上で検出することにより、各反射波検出位置における反射波データを取得し、この取得した反射波データに基づき、前記各反射波検出位置の反射波データにおける舗装表面の反射波ピークと路盤被覆層下面の反射波ピークとの間の部分から、反射波強度の最大値を当該反射波検出位置の反射波強度の代表値としてそれぞれ取得するとともに、前記取得した反射波データに基づき、舗装表面における反射波ピークより下側における反射波の総エネルギーを前記各反射波検出位置について算出し、この総エネルギーが所定のエネルギーしきい値以下となる反射波検出位置を内部損傷箇所とするとともに、総エネルギーが所定のエネルギーしきい値を超える反射波検出位置であって、且つ前記反射波強度の代表値が所定の強度しきい値以上となる反射波検出位置を内部損傷箇所とし、総エネルギーが所定のエネルギーしきい値を超える反射波検出位置であって、且つ反射波強度の代表値が所定の強度しきい値未満となる反射波検出位置を非内部損傷箇所として、前記検出対象領域に占める内部損傷箇所の割合を定量化する。（特許文献２の請求項１ならびに図５参照）

特許第３４７５３１２号 特許第４４４２９１４号

特許文献１に記載された方法では、地表面にセンサを設置し検査しているため、検査対象区間の道路を検査するために、何度もセンサを設置しなおし検査を繰り返す必要がある問題と、前記問題に起因し検査に長時間を要する問題と、センサを設置した検査地点の下部構造を検査しているため、橋梁の構造すなわちトラス橋のトラス部、アーチ橋のアーチ部、斜張橋のケーブルなど、あるいは高架道路の橋桁や橋桁と橋脚の接合部など、検査装置から離れた部位に欠陥が存在しても発見できない問題と、がある。

特許文献２に記載された方法では、検査に電磁波レーダーを用いているため検査専用の装置が必要となる問題と、前記問題に起因し検査装置を保有することが経済的負担になる問題と、前記問題に起因し検査装置の保有台数を多くすることが難しく検査の頻度を高めることが難しい問題と、電磁波レーダーにより構造を検査しているため、橋梁の構造すなわちトラス橋のトラス部、アーチ橋のアーチ部、斜張橋のケーブルなど、あるいは高架道路の橋桁や橋桁と橋脚の接合部など、検査装置から離れた部位に欠陥が存在しても発見できない問題と、がある。

本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、汎用車両に、上下動検出器を具備した汎用装置を搭載し、検査対象の走行路を走行することで検査対象の走行路に欠陥が存在するかどうかを検査できるようにし、検査に要する時間を短縮し、汎用車両と汎用装置の活用により検査装置を保有することの経済的負担を低減し、検査装置の保有台数を増やすことができるようにすることで検査の頻度を高められるようにし、道路だけでなく橋梁や高架道路に欠陥が存在するかどうかも検査できるようにすること、を目的とする。

（１）走行路に欠陥が存在するかどうかを検査する走行路欠陥有無検査方法において、重量の異なる２種類以上の車両を用い、前記車両に上下動検出器を具備した装置を搭載し、検査対象の走行路を走行し計測結果を得て、前記計測結果の重量による違いを求め、違いの大きい箇所を走行路に欠陥が存在している地点として抽出することを特徴とする。
（２）（１）において、車両ごとに走行路の区間ごとの計測結果を求め、重量の軽い側の車両での計測結果に対する、重量の重い側の車両での計測結果の差異を求め、前記差異の大きい区間を走行路の状態が悪化している区間として抽出することを特徴とする。

汎用車両と、上下動検出器を具備した汎用装置により、検査対象の走行路に欠陥が存在するかどうかを検査できる利点と、前記特徴により検査に要する時間を短縮できる利点と、汎用車両と汎用装置の活用により検査装置を保有することの経済的負担を低減できる利点と、前記特長により検査装置の保有台数を増やすことができ検査の頻度を高められる利点と、道路だけでなく橋梁や高架道路に欠陥が存在するかどうかも検査できる利点と、がある。

図１は検査対象を道路とした場合の本発明の使用場面の模式図である。 図２は検査対象をトラス橋とした場合の本発明の使用場面の模式図である。 図３は計測車両への計測装置の設置例の模式図である。 図４は走行路欠陥有無検査方法のフロー図である。

図１に検査対象を道路とした場合の本発明の使用場面の模式図を示す。検査対象区間の道路１は道路表層１１が正常に見えても、道路下部に空洞などの欠陥１２が存在することがある。道路下部の欠陥１２は、車両の通過に伴い周辺環境に振動を生じさせる問題を招いたり、道路１の損傷を促進し、場合によっては道路１の陥没を招いたりする。道路下部の欠陥１２の発見が必要となる。

欠陥１２を発見するため、重量の異なる２種類以上の車両を計測車両として使用する。図１（ａ）は重量が軽い側の計測車両（以下、軽量側車両と呼ぶ）として乗用車を用いた場面を模式的に示している。計測車両２１に計測装置３を搭載し、検査対象区間の道路１を走行する。計測装置３には上下動検出器として加速度計を具備し、走行地点ごとの加速度応答を得る。計測装置３には加速度計を具備したスマートフォンのような汎用機器を用いることができる。計測装置３に具備する上下動検出器は加速度計に代えて速度計や角速度計、角度計を用いることを妨げず、複数の検出器を組み合わせて使用することも妨げない。図１（ｂ）は重量が重い側の計測車両（以下、重量側車両と呼ぶ）としてトラックを用いた場面を模式的に示している。計測車両２２にも計測装置３を搭載し、検査対象区間の道路１を走行する。

計測車両は乗用車とトラックに限る必要はなく、車両重量が異なれば良く、乗用車とバス、乗車人数の異なるバス、小型トラックと大型ダンプカー、二輪車とトラックなど様々な車種の使用と様々な組み合わせが可能である。図１（ａ）の軽量側車両での計測時には、欠陥１２があっても計測車両２１の通過に伴う道路表層１１の変化は小さい。図１（ｂ）の重量側車両での計測時には、欠陥１２が存在することにより計測車両２２の通過に伴い道路表層１１が沈み込み、軽量側車両での計測より大きな上下動が計測される。軽量側車両の上下動より、重量側車両の上下動が、あらかじめ設定した値より大きい地点を、道路１に欠陥１２が存在する可能性のある地点として抽出する。

図２に検査対象をトラス橋とした場合の本発明の使用場面の模式図を示す。検査対象の橋梁４は橋桁４１が正常であっても、橋梁４を支える構造部であるトラス部材４２などに破断などの欠陥４３が存在することがある。橋梁４の欠陥４３は、車両の通過に伴い、橋梁４の損傷を促進し、場合によっては橋梁４の落橋を招いたりする。橋梁４の欠陥４３の発見が必要となる。

欠陥４３の有無を発見するために、重量の異なる２種類以上の車両を計測車両として使用する。図２（ａ）は軽量側車両として乗用車を用いた場面を模式的に示している。計測車両２１に計測装置３を搭載し、検査対象区間の橋梁４を走行する。計測装置３には上下動検出器として加速度計を具備し、走行地点ごとの加速度応答を得て、二階積分により上下変位量を得る。計測装置３に具備する上下動検出器は加速度計に代えて速度計や角速度計、角度計を用いることを妨げず、複数の検出器を組み合わせて使用することも妨げない。図２（ｂ）は重量側車両としてトラックを用いた場面を模式的に示している。計測車両２２にも計測装置３を搭載し、検査対象区間の橋梁４を走行する。

計測車両は乗用車とトラックに限る必要はなく、車両重量が異なれば良く、乗用車とバス、乗車人数の異なるバス、小型トラックと大型ダンプカー、二輪車とトラックなど様々な車種の使用と様々な組み合わせが可能である。

橋梁４を計測車両２１または計測車両２２が通過する際、橋桁４１は沈み込み、橋桁４１の中央付近を底とした凹形状に変形する。これにより橋脚４４の地点を通過した時の上下変位に対して橋桁４１の中央付近の上下変位は下向きに大きくなり、その差を求めることで沈み込み量が計測される。図２（ａ）の軽量側車両での沈み込み量４５１より、図２（ｂ）の重量側車両での沈み込み量４５２の方が大きくなる。さらに、欠陥４３が存在する場合、その差は大きくなる。軽量側車両の沈み込み量４５１と、重量側車両の沈み込み量４５２の差が、あらかじめ設定した値より大きい橋梁４を欠陥４３が存在する可能性のある橋梁として抽出する。

沈み込み量は橋脚４４の地点における上下変位量と橋桁４１の中央部における上下変位量の差を用いる方法だけでなく、橋桁４１における上下変位量の最大値と最小値の差を用いてもよい。上下変位量は計測値そのものを用いる方法だけでなく、ローパスフィルタを通した後の値を用いてもよい。計測車両が橋桁４１の中央手前に位置する場合は沈み込みにより前傾し、中央奥に位置する場合は後傾することを利用し、上下変位量に代えて車両の加速度計の前後方向に観測される重力加速度や、角速度計を用いて検出することも妨げない。図２はトラス橋を例としているが、アーチ橋や斜張橋など他の構造の橋梁、あるいは高架道路でも前記方法により欠陥が存在するかどうかを検査できる。

図３に計測車両への計測装置の設置例の模式図を示す。計測する時には計測装置３は計測車両２の任意の位置に上下動が計測できるように固定するが、計測しない時には取り外すことを妨げない。上下動検出器に２軸あるいは３軸の加速度計を用いた場合、加速度計を任意の姿勢で設置したうえで、計測姿勢に応じた座標変換を行い、上下動を得てもよい。

図４に走行路欠陥有無検査方法のフロー図を示す。軽量側車両の計測装置３１での計測結果と、重量側車両の計測装置３２での計測結果を、走行路欠陥有無検査装置５に集め、走行路における欠陥の有無を検査する。

軽量側車両の計測装置３１には、加速度計３１１と、ＧＰＳ３１２を具備する。加速度計３１１と、ＧＰＳ３１２は上下動算出３１３に接続され、加速度計３１１の計測時刻と、ＧＰＳ３１２の計測時刻から、加速度計３１１の計測結果に緯度経度を割り付ける。加速度計３１１で得られた上下方向の加速度を二階積分し上下変位量を得る。加速度計３１１の計測結果に割り付けられた緯度経度を、前記上下変位量の緯度経度として割り付け、緯度経度ごとの上下変位量を結果として得る。加速度計３１１は、速度計あるいは角速度計、角度計に置き換えることを妨げない。ＧＰＳ３１２は、車速パルス計測器など移動距離を計測する装置に置き換えることを妨げない。計測位置を緯度経度ではなく起点からの距離で表すことも妨げない。

前記上下動算出３１３は、軽量側代表値算出３１４に接続され、検査対象区間の軽量側車両での計測代表値を求める。区間の長さはたとえば２０ｍごととする。前記区間は２０ｍ以外としても良く、固定長ではなく可変長としても良い。計測代表値は２０ｍ区間に得られた上下動算出３１３からの上下変位量の標準偏差を用いる。計測代表値は標準偏差に代えて、分散、最大最小幅など他の指標を用いることもでき、複数種類を組み合わせて使用することもできる。

重量側車両の計測装置３２には、加速度計３２１と、ＧＰＳ３２２を具備する。加速度計３２１と、ＧＰＳ３２２は上下動算出３２３に接続され、加速度計３２１の計測時刻と、ＧＰＳ３２２の計測時刻から、加速度計３２１の計測結果に緯度経度を割り付ける。加速度計３２１で得られた上下方向の加速度を二階積分し上下変位量を得る。加速度計３２１の計測結果に割り付けられた緯度経度を、前記上下変位量の緯度経度として割り付け、緯度経度ごとの上下変位量を結果として得る。加速度計３２１は、速度計あるいは角速度計、角度計に置き換えることを妨げない。ＧＰＳ３２２は、車速パルス計測器など移動距離を計測する装置に置き換えることを妨げない。計測位置を緯度経度ではなく起点からの距離で表すことも妨げない。

前記上下動算出３２３は、重量側代表値算出３２４に接続され、検査対象区間の重量側車両での計測代表値を求める。区間の長さはたとえば２０ｍごととする。前記区間は２０ｍ以外としても良く、固定長ではなく可変長としても良い。計測代表値は２０ｍ区間に得られた上下動算出３２３からの上下変位量の標準偏差を用いる。計測代表値は標準偏差に代えて、分散、最大最小幅など他の指標を用いることもでき、複数種類を組み合わせて使用することもできる。

軽量側代表値算出３１４と、重量側代表値算出３２４での区間は、図１に示したような道路１の欠陥１２を検出する場合には、区間の長さをたとえば１ｍのように短く設定し、図２に示したような橋梁４の欠陥４３を検出する場合には、区間の長さをたとえば２０ｍのように長く設定する。前記区間の長さは１ｍ以外、２０ｍ以外とすることを妨げず、道路１と橋梁４で同じ長さとしたり、道路１の長さを橋梁４の長さより長くすることも妨げない。図１に示したような道路１の欠陥１２を検出する場合には区間ごとではなく地点ごとの上下変位量そのものを軽量側車両と重量側車両で比較することも妨げない。図２に示したような橋梁４の欠陥４３を検出する場合は区間の長さを橋梁４の橋脚４４間の距離すなわち橋桁４１の長さに合わせ、橋桁４１ごとに可変とすることも妨げない。

図４において、軽量側車両の計測装置３１と、重量側車両の計測装置３２での計測はどちらを先に行っても良い。また計測は走行路の状況が変わらない程度であれば期間をあけて別の日に計測しても良い。

図４の走行路欠陥有無検査装置５について説明する。走行路欠陥有無検査装置５には、代表値比較５１と、異常箇所抽出５２を具備する。代表値比較５１は、軽量側車両の計測装置３１と、重量側車両の計測装置３２と、に接続され、軽量側代表値算出３１４と、重量側代表値算出３２４から得られた計測代表値を比較する。比較は、同じ区間、同じ進行方向、軽量側車両と重量側車両の計測時の走行速度の差が１０ｋｍ／ｈ以下、の計測結果に対して行う。軽量側代表値算出３１４からの計測代表値に対する、重量側代表値算出３２４からの計測代表値の比率を求める。比率に代えて差を用いても良い。前記走行速度の差は１０ｋｍ／ｈ以外としてもよい。軽量側代表値算出３１４と、重量側代表値算出３２４からの計測代表値は同じ種類を用いる。たとえば一方が標準偏差であれば、他方も標準偏差とする。

異常箇所抽出５２について説明する。異常箇所抽出５２は、代表値比較５１に接続され、代表値比較５１で求めた計測代表値の比率が一定比率以上、たとえば１０倍以上となった区間を、欠陥が存在する可能性がある区間として抽出する。この一定比率は１０倍以外としたり、区間の長さや走行速度に応じて可変とすることを妨げない。

図４では、軽量側車両の計測装置３１において上下動算出３１３と軽量側代表値算出３１４を行っているが、走行路欠陥有無検査装置５で行っても良い。同様に、重量側車両の計測装置３２において上下動算出３２３と重量側代表値算出３２４を行っているが、走行路欠陥有無検査装置５で行っても良い。走行路欠陥有無検査装置５で行っている、代表値比較５１と異常箇所抽出５２を、軽量側車両の計測装置３１あるいは重量側車両の計測装置３２に具備し、具備した側の計測装置に、軽量側車両と重量側車両の代表値を集め、異常箇所を抽出しても良い。

前記記述の実施例では車両重量の異なる２種類以上の車両を使用しているが、１種類の車両で重量が異なる場合、たとえばトラックの空荷状態と積載状態や、バスの空席状態と満席状態での比較に代えることもできる。重量の異なる３種類以上の車種を使用し、軽量車両と中量車両の比較では異常箇所として抽出されないが、中量車両と重量車両の比較では異常箇所として抽出されると言うように、検出のレベルを設けることもできる。実施例では計測対象を道路と道路構造物とし、計測車両に自動車を用いているが、二輪車を用いることも妨げない。また、計測対象を鉄道軌道とし、計測車両に列車を用いることも妨げない。実施例で挙げた区間の長さなどの定数は変更を妨げず、各種演算の実現方法はデジタル式、アナログ式、あるいはハードウェアによるもの、ソフトウェアによるものなど様々な形態での実施も妨げない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１ 道路
１１ 道路表層
１２ 欠陥
２ 計測車両
２１ 計測車両
２２ 計測車両
３ 計測装置
３１ 軽量側車両の計測装置
３１１ 加速度計
３１２ ＧＰＳ
３１３ 上下動算出
３１４ 軽量側代表値算出
３２ 重量側車両の計測装置
３２１ 加速度計
３２２ ＧＰＳ
３２３ 上下動算出
３２４ 重量側代表値算出
４ 橋梁
４１ 橋桁
４２ トラス部材
４３ 欠陥
４４ 橋脚
４５１ 軽量側車両の沈み込み量
４５２ 重量側車両の沈み込み量
５ 走行路欠陥有無検査装置
５１ 代表値比較
５２ 異常箇所抽出

Claims (2)

1. 走行路に欠陥が存在するかどうかを検査する走行路欠陥有無検査方法において、重量の異なる２種類以上の車両を用い、前記車両に上下動検出器を具備した装置を搭載し、検査対象の走行路を、走行路の状況が変わらない程度の期間内に走行し計測結果を得て、前記計測結果の重量による違いを求め、違いの大きい箇所を走行路に欠陥が存在している地点として抽出することを特徴とする走行路欠陥有無検査方法。
2. 請求項１に記載された走行路欠陥有無検査方法において、車両ごとに走行路の区間ごとの計測結果を求め、重量の軽い側の車両での計測結果に対する、重量の重い側の車両での計測結果の差異を求め、前記差異の大きい区間を走行路の状態が悪化している区間として抽出することを特徴とする走行路欠陥有無検査方法。