JP6177626B2 - 道路検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、道路に衝撃を印加し、この衝撃による道路の影響を計測して道路を検査する道路検査装置に関するものである。

道路に衝撃を印加して、衝撃による道路の影響を計測することで、舗装面を非破壊により検査できる検査装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載の移動式路面たわみ測定装置は、被牽引車両に搭載され、ベース車両に牽引されて移動するものであり、衝撃荷重を道路に印加する衝撃荷重付与手段と、車両の移動方向に沿う直線上に複数配置されたたわみ測定センサと、各たわみ測定センサからの信号から、路面固有の凹凸を取り除いて、衝撃荷重によるたわみのみを分離抽出する信号処理手段とを備えている。

特開２０００−２９２３３０号公報

従来の道路検査装置は、車線（レーン）の幅方向の中央部に、落下重錘による衝撃を印加している。
一方、道路の劣化は、車線の中央部よりも、タイヤが走行することで轍ができるような、右側または左側に寄った位置が顕著である。従って、道路の検査は、区画線やセンターラインを車輪が跨いだ状態で停車して、落下重錘による荷重の印加を車線の右側または左側に寄せる方が望ましい。

しかし、この状態では、道路の検査に２車線を占有することになるため、２車線の走行規制が必要である。また、１車線のみを走行規制した場合では、規制していない車線を他の車両が猛スピードで走行するため危険である。

そこで本発明は、計測の精度および信頼性の向上を図りつつ、計測作業の安全性の向上を図ることができる道路検査装置を提供することを目的とする。

本発明の道路検査装置は、道路に衝撃を印加する載荷装置と、前記載荷装置からの衝撃による道路のたわみの度合いを計測するたわみセンサ装置と、前記載荷装置を道路の進行方向に対して左右方向に移動させるスライド装置とを備えたことを特徴とする。

本発明の道路検査装置によれば、道路に衝撃を印加する載荷装置が、スライド装置によって、車線の右側と左側との間で移動することができるので、車両が車線の幅方向の中央部にいても、載荷装置を車線の右側または左側に寄せることができる。

前記たわみセンサ装置は、前記スライド装置により前記載荷装置が右側と左側とのそれぞれに位置したときに対応して、２台設置されているのが望ましい。たわみセンサ装置が２台設けられていると、載荷装置を右側または左側のいずれかに寄せるときに、たわみセンサ装置も一緒に寄せる必要がない。

前記載荷装置および前記スライド装置が、車両の後輪より後ろに位置する前記車両の荷台に設置されていると、載荷装置のスライドが後輪駆動用シャフトより後ろで行われることになるため、後輪駆動用シャフトが邪魔にならない。

前記たわみセンサ装置は、一列に配列され、道路のたわみを計測する複数の変位計と、前記複数の変位計を、後輪駆動用シャフトの前方位置から、前記後輪駆動用シャフトより低く下降させると共に、前記後輪駆動用シャフトの下方位置となる後方へ移動させた後に、更に下降させて舗装面に接地させるセンサ移動機構部とを備えるのが望ましい。
たわみセンサ装置の変位計の初期位置が、後輪駆動用シャフトの前方位置にあっても、センサ移動機構部が、複数の変位計を、後輪駆動用シャフトの前方位置から後輪駆動用シャフトより低く下降させると共に、後輪駆動用シャフトの下方位置となる後方へ移動させた後に、更に下降させて舗装面に接地させるので、複数の変位計が一列に配列されていても、後輪駆動用シャフトが変位計の移動の邪魔にならない。

本発明は、車両が車線の幅方向の中央部に偏りなく位置していても、載荷装置を車線の右側または左側に寄せることができるので、載荷装置を道路の劣化が顕著である位置で検査することができる。従って、本発明は、計測の精度および信頼性の向上を図りつつ、計測作業の安全性の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る道路検査車両の内部を透視した状態の側面図である。 図１に示す道路検査車両の内部を透視した状態の平面図である。 図１に示す道路検査車両の内部を透視した状態の後方から見た図である。 図１に示す道路検査車両の載荷装置とスライド装置とを説明するための斜視図である。 図１に示す道路検査車両の載荷装置を車両の後方から見た図である。 図１に示す道路検査車両のたわみセンサ装置を説明するための図である。 図１に示す道路検査車両の各装置を説明するための接続図である。 図１に示す道路検査車両による作業手順を説明するためのフローチャートである。 図８に示す作業手順における計測を説明するためのフローチャートである。 他のたわみセンサ装置を示す図である。

本発明の実施の形態に係る道路検査車両を図面に基づいて説明する。
図１から図３に示すように、道路検査車両１０は、計測箇所まで移動して、道路の舗装の健全度を診断するもので、ワンボックスカーなどの車両２０に、道路検査装置を搭載している。道路検査装置は、道路に衝撃を印加する載荷装置３０と、センサ装置４０と、計測装置５０と、スライド装置６０とを備えている。

車両２０は、フロントにエンジンが搭載され、後輪が駆動されるＦＲ車である。車両２０は、荷台２１に、載荷装置３０のスライド用の開口部２１ａが形成されている。

載荷装置３０は、荷台２１の後輪より後ろとなる位置に設置される。載荷装置３０は、従来の載荷装置が使用できる。
載荷装置３０は、図４に示すように載荷板３１と、載荷脚部３２と、重錘部３３と、ウエイト上昇シリンダ部３４と、リフトシリンダ部３５と、ゴムバッファ部３６と、電磁チャック部３７と、基台部３８とを備えている。

載荷板３１は、舗装面に接地して、舗装面に衝撃を印加する金属板である。
載荷脚部３２は、ウエイト上昇シリンダ部３４の下端から下方に向かって延びており、先端部に載荷板３１が装着され、載荷板３１を吊り下げている。
重錘部３３は、荷重となる金属ブロック部が積層されて形成されている。
ウエイト上昇シリンダ部３４は、重錘部３３の中央部を上下方向に貫通するように設けられている。ウエイト上昇シリンダ部３４は、伸長して電磁チャック部３７に吸着させた重錘部３３を上昇させるためのものである。
リフトシリンダ部３５は、重錘部３３の両端部の凹部に沿って配置されている。リフトシリンダ部３５は、載荷板３１を舗装面に接地させる際に収縮して載荷装置３０全体を下降させるためのものである。
ゴムバッファ部３６は、重錘部３３を落下させたときの衝撃を吸収する緩衝部材として機能するものである。
電磁チャック部３７は、重錘部３３に吸着してウエイト上昇シリンダ部３４の伸長と共に、重錘部３３を上昇させたり、重錘部３３を開放して重錘部３３をウエイト上昇シリンダ部３４に沿って落下させたりするためのものである。
基台部３８は、載荷装置３０をスライド装置６０に設置するための支持部材である。

センサ装置４０は、図６に示すたわみセンサ装置４１と、図５に示す衝撃荷重センサ部４２と、図７に示す温度センサ部４３および距離センサ部４４とを備えている。
図１および図６に示すたわみセンサ装置４１は、荷台２１の右側と左側とにそれぞれ２台設置されている。たわみセンサ装置４１は、道路のたわみを計測する変位計４１１と、変位計４１１を車両２０の前後方向に沿って直線状となる一列に配列する配置バー４１２と、変位計４１１を、舗装面に接地させたり、道路から離間させ、車両２０の底部に退避させたりするセンサ移動機構部４１３とを備えている。
変位計４１１は、配置バー４１２に、載荷板３１から離れるに従って間隔が拡がるように配置されている。２台のたわみセンサ装置４１の配置バー４１２は、互いが平行になるように設置されている。
センサ移動機構部４１３は、配置バー４１２を吊り下げるフレーム部４１３ａと、フレーム部４１３ａを上下方向に昇降させると共に、前後方向へ移動させる駆動部４１３ｂとを備えている。フレーム部４１３ａは、駆動部４１３ｂから突出した垂直フレームの先端が配置バー４１２に連結され、基端が駆動部４１３ｂ内で水平移動したり、下降や上昇したりする。

図５に示す衝撃荷重センサ部４２は、落下した重錘部３３の荷重を計測して、計測装置５０へ通知するものである。
図７に示す温度センサ部４３は、計測環境の雰囲気温度を計測して、計測装置５０に通知するものである。距離センサ部４４は、車両２０の車輪に接触させた「第五輪」と称される距離計測用の車輪の回転を検出して、計測装置５０に通知するものである。なお、この「第五輪」について、トラクタとトレーラーとの施回の中心軸となる連結部分も第五輪と称されているが、これとは異なるものである。

図１，図２および図７に示す計測装置５０は、道路のたわみの度合いを計測するものである。計測装置５０は、インタフェース部５１と、コンピュータ５２とを備えている。

インタフェース部５１は、各種のセンサ（変位計４１１、衝撃荷重センサ部４２、温度センサ部４３、距離センサ部４４）からのアナログ信号を受け、このアナログ信号を増幅し、デジタル信号へ変換してコンピュータ５２へ出力する機能を備えている。本実施の形態では、インタフェース部５１は、ＵＳＢやＬＡＮなどのインタフェースによりコンピュータ５２と通信している。

コンピュータ５２は、載荷装置３０、たわみセンサ装置４１およびスライド装置６０を制御すると共に、各種のセンサからのデータをセンサ情報として入力して蓄積する。コンピュータ５２は、センサ情報に基づいたたわみ曲線から、舗装道路の各層の弾性係数を推定して、修繕が必要な場所などを判定することができる。

図４に示すスライド装置６０は、載荷装置３０を道路の進行方向に対して左右方向に移動させる機能を備えている。スライド装置６０は、荷台２１の左右方向に沿って配置された左右移動シリンダ部６１と、左右移動シリンダ部６１と平行に、かつ開口部２１ａの両側に設置されたガイド部６２とを備えている。
左右移動シリンダ部６１は、基台部３８に連結され、載荷装置３０を左右に移動させる。ガイド部６２は、基台部３８の左右移動を案内するレールである。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る道路検査車両の動作および使用状態を図面に基づいて説明する。
まず、図８に示すフローチャートに従って作業手順を説明する。計測者は「第五輪」を車両２０の車輪に接触させてセットする（ステップＳ１０）。次に、計測者は、道路検査車両１０を計測箇所まで移動する（ステップＳ２０）。計測箇所まで道路検査車両１０が移動したら、計測者は計測を開始する（ステップＳ３０）。コンピュータ５２は、道路検査車両１０が計測箇所まで移動するときに、距離センサ部４４から通知される「第五輪」の回転に対応したパルス信号を計数して距離を計測する。

計測は、最初に、図９に示すように、計測者がコンピュータ５２を操作して、図４に示すスライド装置６０を動作させ、荷台２１の中央部に位置する載荷装置３０を、荷台２１の右側または左側へスライドさせる（ステップＳ１００）。スライド装置６０の動作は、載荷装置３０を荷台２１の左側に位置させるときには、図４に示す左右移動シリンダ部６１が収縮し、載荷装置３０を荷台２１の右側に位置させるときには、左右移動シリンダ部６１が伸長する。左右移動シリンダ部６１の伸長または収縮に伴い、載荷装置３０がガイド部６２に案内されてスライドする。これにより、載荷装置３０は、２台のうちの一方のたわみセンサ装置４１に対応して、配置バー４１２の延長線上に位置するまでスライドする。

次に、計測者は、コンピュータ５２を操作して、載荷装置３０の計測準備を指示する。計測準備は、まず、リフトシリンダ部３５を収縮させて載荷装置３０全体を下降させると共に、載荷脚部３２を下降させて、載荷板３１を舗装面に接地させる（ステップＳ１１０）。このとき、同時に、図６に示すように、センサ移動機構部４１３を動作させ、複数の変位計４１１が一列に配置された配置バー４１２を、初期位置の後輪駆動用シャフト２２の前方位置から、後輪駆動用シャフト２２より低く下降させる（矢印Ｆ１）。次に、後輪駆動用シャフト２２の下方位置となる後方へ移動させる（矢印Ｆ２）。そして、更に下降させる（矢印Ｆ３）。これらの動作により変位計４１１を舗装面に接地させる（ステップＳ１２０）。

次に、計測者は、コンピュータ５２を操作して、ウエイト上昇シリンダ部３４を伸長させる。ウエイト上昇シリンダ部３４が伸長することにより、電磁チャック部３７に吸着した状態の重錘部３３が、ウエイト上昇シリンダ部３４の伸長と共に、上昇する（ステップＳ１３０）。
このとき、道路に印加する荷重に度合いによって、ウエイト上昇シリンダ部３４による重錘部３３の高さが調整される。

コンピュータ５２は、重錘部３３が設定された高さに達したら自動で重錘部３３の落下を指示することで、衝撃を印加する。衝撃印加は、電磁チャック部３７を開放することで、重錘部３３を落下させてゴムバッファ部３６に衝突させる。重錘部３３によるゴムバッファ部３６への衝突により、ゴムバッファ部３６から載荷脚部３２へ、そして、載荷脚部３２から載荷板３１の載荷板３１へ衝撃が伝達され、載荷板３１を介して道路に、衝撃が印加される（ステップＳ１４０）。
このとき、衝撃荷重センサ部４２が落下した重錘部３３の荷重を計測して、計測装置５０へ衝撃荷重情報として通知する。
印加された衝撃による道路のたわみは、舗装面に接地された変位計４１１により計測され、計測装置５０へたわみ情報として通知される。

計測装置５０のコンピュータ５２では、衝撃荷重センサ部４２からの衝撃荷重情報、変位計４１１からのたわみ情報、温度センサ部４３からの温度情報および距離センサ部４４からの信号を計数して算出された距離情報を、センサ情報として蓄積する（ステップＳ１５０）。
そして、コンピュータ５２は、センサ情報に基づいたたわみ曲線から、修繕が必要な場所などを推定して結果を表示する。

図８に戻って、計測者は、ステップＳ３０での計測が終了すると、規定回数が終了したか否かを判定する（ステップＳ４０）。計測は、精度向上のため２回以上とするのが望ましい。本実施の形態では、計測を４回行なっている。
ステップＳ４０での計測が規定回数未満であれば、計測者は、ステップＳ３０での計測を繰り返す。規定回数の計測が完了していれば、計測者は、載荷板３１を退避するようコンピュータ５２を操作する（ステップＳＳ５０）。載荷板３１の退避は、ウエイト上昇シリンダ部３４を収縮させると共に、リフトシリンダ部３５を収縮させて、載荷脚部３２を上昇させる。そして、スライド装置６０が載荷装置３０を中央部に位置させる。

次に、計測者は、全計測が終了したか否かを判定する（ステップＳ６０）。計測箇所が残っていれば、計測者は次の計測箇所まで、道路検査車両１０を移動させる（ステップＳ２０）。
ステップＳ６０にて、全部の計測が終了していると判定されれば、「第五輪」を車両２０の車輪から離間させて作業を終了する（ステップＳ７０）。

ステップＳ１００にてスライド装置６０が載荷装置３０を荷台２１の右側にスライドさせていれば、道路の進行方向に対して左側の計測がまだであるため、最初の計測箇所に戻って、スライド装置６０により載荷装置３０を荷台２１の左側にスライドさせて、再度計測する。

このように、本実施の形態に係る道路検査車両１０に搭載された道路検査装置によれば、道路に衝撃を印加する載荷装置３０が、スライド装置６０によって、車線の右側と左側との間で移動することができるので、車両２０が車線の幅方向の中央部にいても、載荷装置３０を車線の右側または左側に寄せることができる。

また、たわみセンサ装置４１は、スライド装置６０により載荷装置３０が右側と左側とのそれぞれに位置したときに対応して、２台設置されているため、載荷装置３０を右側または左側のいずれかに寄せるときに、たわみセンサ装置４１も一緒に寄せる必要がない。
また、たわみセンサ装置４１が載荷装置３０のスライドに合わせて移動すれば、車両２０の中央に位置する後輪駆動用シャフトが邪魔になるが、たわみセンサ装置４１が２台設置されていることで、たわみセンサ装置４１を移動させる必要がないため後輪駆動用シャフトが邪魔にならない。

たわみセンサ装置４１が、車両２０の底部に設置され、載荷装置３０およびスライド装置６０が、後輪より後ろに位置する車両２０の荷台２１に設置されているため、載荷装置３０のスライドが図示しない後輪駆動用シャフトより後ろで行われることになるため、開口部２１ａから載荷脚部３２が突出して移動しても、後輪駆動用シャフト２２が変位計４１１の移動に邪魔にならない。

また、たわみセンサ装置４１は、変位計４１１の初期位置が、車両２０の後輪の後輪駆動用シャフト２２の前方位置にあっても、センサ移動機構部４１３が、複数の変位計４１１を、後輪駆動用シャフト２２の前方位置から後輪駆動用シャフト２２より低く下降させると共に、後輪駆動用シャフト２２の下方位置となる後方へ移動させた後に、更に下降させて舗装面に接地させるので、複数の変位計４１１が一列に配列されていても、後輪駆動用シャフト２２が変位計４１１の移動の邪魔にならない。

図６に示すたわみセンサ装置４１は、変位計４１１を後輪駆動用シャフト２２が邪魔にならない位置まで下方に下降させた後に、後方へ移動させていた。図１０に示すたわみセンサ装置４１ｘでは、変位計４１１を下降させつつ、後方へ移動させることができる。
たわみセンサ装置４１ｘは、変位計４１１と配置バー４１２の他に、フレーム部４１４ａと、駆動シリンダ４１４ｂと、リンク機構部４１４ｃとを備え、センサ移動機構部として機能している。

フレーム部４１４ａは、駆動シリンダ４１４ｂの伸縮により後輪駆動用シャフト２２の前方位置と下方位置との間を円弧移動する。駆動シリンダ４１４ｂは、伸縮してフレーム部４１４ａを円弧移動させる。リンク機構部４１４ｃは、Ｘ字状に形成され、フレーム部４１４ａと配置バー４１２との間で伸縮して変位計４１１を舗装面に接地させたり、離間させたりする。
このように、たわみセンサ装置４１ｘが形成されていても、複数の変位計４１１を、図１０に示す矢印Ｆ４に示すように、後輪駆動用シャフト２２の前方位置から後輪駆動用シャフト２２より低く下降させると共に、矢印Ｆ５に示すように、後輪駆動用シャフト２２の下方位置となる後方へ移動させた後に、更に下降させて舗装面に接地させることができるので、後輪駆動用シャフト２２が変位計４１１の移動の邪魔にならない。

なお、本実施の形態では、道路測定装置が車両２０に搭載されていたが、特許文献１に記載の移動式路面たわみ測定装置のように、本発明の道路測定装置を車両が牽引する被牽引車両（台車）に搭載してもよい。また、本実施の形態では、道路測定装置が荷台２１の後部に設置されているが、荷台の前部に設置されていてもよい。

本発明の道路検査装置は、高速道路や一般道の舗装された道路の検査に好適である。

１０ 道路検査車両
２０ 車両
２１ 荷台
２１ａ 開口部
２２ 後輪駆動用シャフト
３０ 載荷装置
３１ 載荷板
３２ 載荷脚部
３３ 重錘部
３４ ウエイト上昇シリンダ部
３５ リフトシリンダ部
３６ ゴムバッファ部
３７ 電磁チャック部
３８ 基台部
４０ センサ装置
４１，４１ｘ たわみセンサ装置
４１１ 変位計
４１２ 配置バー
４１３ センサ移動機構部
４１３ａ フレーム部
４１３ｂ 駆動部
４１４ａ フレーム部
４１４ｂ 駆動シリンダ
４１４ｃ リンク機構部
４２ 衝撃荷重センサ部
４３ 温度センサ部
４４ 距離センサ部
５０ 計測装置
５１ インタフェース部
５２ コンピュータ
６０ スライド装置
６１ 左右移動シリンダ部
６２ ガイド部
Ｆ１〜Ｆ５ 矢印

Claims (3)

1. 道路に衝撃を印加する載荷装置と、
   前記載荷装置からの衝撃による道路のたわみの度合いを計測するものであり、車両の底部に設置されたたわみセンサ装置と、
   前記載荷装置を道路の進行方向に対して左右方向に移動させるスライド装置とを備え、 前記たわみセンサ装置は、道路のたわみを計測する変位計と、
   前記変位計を、前記車両の後輪駆動用シャフトの前方位置から、前記後輪駆動用シャフトより低く下降させると共に、前記後輪駆動用シャフトの下方位置となる後方へ移動させた後に、更に下降させて舗装面に接地させるセンサ移動機構部とを備えたことを特徴とする道路検査装置。
2. 前記たわみセンサ装置は、前記スライド装置により前記載荷装置が右側と左側とのそれぞれに位置したときに対応して、２台設置されている請求項１記載の道路検査装置。
3. 前記載荷装置および前記スライド装置は、車両の後輪より後ろに位置する前記車両の荷台に設置されている請求項１または２記載の道路検査装置。

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