【手続補正書】
【提出日】平成16年10月22日(2004.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  地形変位計測装置及び崩落等検出装置並びに崩落等監視装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  軌道或は路面或は崖或はトンネル又は断層等の監視地域の任意の地点において超音波或は電波等を発信する発信手段と、前記監視地域から離れた安全地域において前記発信手段によって発信された超音波或は電波等を受信する受信手段と、該受信手段によって受信された前記超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等を計測する計測手段とを備えて構成したことを特徴とする地形変位計測装置。
【請求項２】  前記地形変位計測装置と、該地形変位計測装置によって計測され得られた前記受信手段によって受信された前記超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等の計測データに基づいて前記地点の地形の変位や崩落等の異状を検出する検出手段と、前記監視地域或は前記地点の前記異状を知らせる異状信号を発生する発生手段とを備えて構成したことを特徴とする崩落等検出装置。
【請求項３】  前記地形変位計測装置或は前記崩落等検出装置と、該地形変位計測装置或は該崩落等検出装置によって計測され得られた前記受信手段によって受信された前記超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等の計測データに基づいて列車或は自動車等の走行を管制する信号機の信号表示を制御する制御手段、或は管制センタ等において前記監視地域或は前記地点の異状を監視する監視手段、或は列車或は自動車等の走行を管制する管制手段、又は音或は光等又は文字表示等により警報する警報手段とを備えて構成したことを特徴とする崩落等監視装置。
【請求項４】  前記地形変位計測装置或は前記崩落等検出装置に前記監視地域或は前記地点を識別する識別手段を付加して、複数ある前記監視地域或は前記地点の異状の監視と確認とができるように構成したことを特徴とする請求項３記載の崩落等監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軌道或は路面或は崖或はトンネル又は断層それに工事現場等での地形の変位や崩落等の異状の発生時に、該異状の発生の状態を計測し、検出し、さらには遠隔監視する地形変位計測装置及び崩落等検出装置並びに崩落等監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軌道或は路面又は崖やトンネル又は断層それに工事現場等での地形の変位や崩落等の異状の発見等は、非破壊検査や目視確認などの人的作業によって行われているために、地震や異常気象それにその他の要因等によって常に変化する前記異状の状態及びその進行状況などの監視体制が十分でなく、予期せぬ事態に対応できないでいる。このため、例えば鉄道軌道上或は道路上又はそれ等の近くで前記異状が発生した時の信号機の信号表示の制御さらには走行中の列車や自動車それに人等への通報などは、前記異状が巡回監視員の発見又は他の発見者からの通報などによって確認された後にされるために、列車や自動車それに人等の前記異状の発生箇所（危険箇所）への進入防止それに避難指示等の対策が遅れるなどでそこで起きる事故を未然に防止できないでいるなどで問題がある。
【０００３】
これ等のことから、安全対策のうえで迅速性が求められている前記異状が発生した時の監視体制それにその後の対策等に問題があり、崖崩れやトンネルの崩落などで常に危険がありしかも人命が最優先されなければならないそれ等による事故の防止対策（安全対策）等に問題がある。また、現行のトンネル等の非破壊検査や目視確認それに打音検査などの検査方法は、前記異状の発生箇所の発見が困難で十分でなく、しかも検査後にも進行するために前記異状の進行による予期せぬ事態に対処する備えができないなどで重大な問題がある。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決する目的でなされたものとして、前記異状の発生を監視する監視地域に各種センサーを配設して前記異状の発生の状態を計測し或は検出して通報するなどするようにしたものがあるが、この場合、前記監視地域に配設されたセンサーの配線等が複雑でそのメンテナンスが面倒であるとして、前記監視地域の異状の発生の検出を無線でできるようにしたものに、異常（異状）を監視する崖（監視地域）に反射板を配設し、さらに前記崖（監視地域）から離れた前記反射板を走査できる位置（安全地域）に光検出手段を配設して、該光検出手段が前記反射板に向けてレーザ光を照射しさらに該反射板により反射されたレーザ光を検出して、前記崖（監視地域）の異常（異状）を検出する山崩れ予測検知装置（特開平１１−２８１４１１号公報）がある。
【０００５】
さらに、安全地域に固定されたモニタ手段により所定距離隔てた危険地域（監視地域）内の監視対象岩盤に向けて照射して戻るレーザビームを受信して監視対象岩盤の変位を検出する岩盤崩落予知装置（特開平１１−３２５８６４号公報）がある。また、レーザ距離計を主要素とした計測装置を所定間隔をおいて所定数だけトンネル内壁面両側（監視地域）に設け、該レーザ距離計よりトンネル内径変位を計測して、トンネル内径の変位（異状）を常時監視し、異常（異状）時に警報を発するトンネル内壁面の変位監視システムと、変位計測装置（特開２００１−０６６１６８号公報）が、また、レーザー測距計を用いてトンネルの切羽に設定された観測点（監視地域）における各変位量を示す変位量データを得て、該変位量データに基づいて地山崩落の危険性を示す兆候（異状）が表れたか否かを判断して、判断出力信号を出力し、赤色回転灯装置を作動させて警報を出力するトンネル切羽変位警報方法及び装置(特開２００１−１９４１１２)などのものがある。
【０００６】
また、異常（異状）を監視する危険地域（監視地域）に電波反射手段を配設し、さらに前記危険地域（監視地域）から離れた不動地域（安全地域）にモニタ手段を配設して、該モニタ手段が前記電波反射手段に向けて電波を送信しさらに該電波反射手段により反射された反射波を受信して前記電波反射手段の変位を検出して、前記危険地域（監視地域）の異常（異状）を検出する地表層変位検出装置（特開平１１−３１６１４０号公報）が、また、前記危険地域(監視地域）を挟んだ安全地域の２点間に、マイクロ波の送信手段及びこの送信手段からのマイクロ波ビームの受信手段からなり、検出すべき落石によって前記マイクロ波ビームが乱されるように対向配置されたモニタ手段を設け、前記受信手段における前記マイクロ波ビームの受信信号のレベル変化を検出して、前記危険地域（監視地域）の落石の発生状況（異状）を検出する落石検出装置（特開２０００−１３１１００号公報）などのものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記山崩れ予測検知装置（特開平１１−２８１４１１号公報）は、光検出手段が崖（監視地域）に配設する反射板に向けて照射してそこで反射するレーザ光を受光するようにしているので、該レーザ光が反射して戻る分減衰が大きくなり光検出手段の出力を大きくし又は受光感度を高くする必要があるうえに、反射板が鋭い反射指向性を持ちしかも光検出手段がレーザ光の反射方向を捉えるのが難しいなどで、反射板及び光検出手段の角度調整が難しいために、崖のような湾曲或は凹凸が多い地形などの場所での反射板の設置位置（監視地点）の選定に制約が大きく、しかも設置後の反射板及び光検出手段の角度調整などに時間を要することなどで問題がある。
【０００８】
さらに、上記岩盤崩落予知装置（特開平１１−３２５８６４号公報）或は上記トンネル内壁面の変位監視システムと、変位計測装置（特開２００１−０６６１６８号公報）又はトンネル切羽変位警報方法及び装置(特開２００１−１９４１１２)などは、上記山崩れ予測検知装置（特開平１１−２８１４１１号公報）にある反射板を用いないので反射板の設置位置の選定の制約それに設置後の角度調整などに時間を要するなどの問題は生じないが、モニタ手段（或はレーザ距離計又はレーザ測距計）が監視対象岩盤（或はトンネル壁面又は切羽）で反射ししかも散乱して戻るレーザ光を受光するようにしているので、上記山崩れ予測検知装置（特開平１１−２８１４１１号公報）の場合よりもモニタ手段（或はレーザ距離計又はレーザ測距計）の出力をより大きく或は受信感度をより高くする必要があるうえに、モニタ手段（或はレーザ距離計又はレーザ測距計）の角度調整が難しいために、崖のような湾曲或は凹凸が多い地形などの場所やトンネル内壁面等でのレーザ光の反射点（監視地点）の選定に制約が大きく、しかも設置後のモニタ手段（或はレーザ距離計又はレーザ測距計）の角度調整などに時間を要することなどで問題がある。
【０００９】
また、上記地表層変位検出装置（特開平１１−３１６１４０号公報）は、上記山崩れ予測検知装置（特開平１１−２８１４１１号公報）と同様の理由で、モニタ手段の出力を大きくし又は受信感度を高くする必要があるうえに、電波反射手段の設置位置（監視地点）の選定に制約が大きく、しかも設置後の電波反射手段及びモニタ手段の角度調整などに時間を要することなどで問題がある。
【００１０】
また、上記落石検出装置（特開２０００−１３１１００号公報）は、モニタ手段が危険地域(監視地域）を挟んだ安全地域の２点間にマイクロ波ビームの送信手段及び受信手段を設けて、該マイクロ波ビームを前記２点間を通すようにしているので、上記山崩れ予測検知装置（特開平１１−２８１４１１号公報）或は上記地表層変位検出装置（特開平１１−３１６１４０号公報）などで挙げられた諸問題の解決にはなるものの、危険地域（監視地域）の落石の検出を目的にしているために、該危険地域（監視地域）において大きな地すべりや崩落等の前兆段階で生じる亀裂や小さな地すべりなどの地形の変位（変化）等の計測或は検出が困難であるために、その後に生じる崩落等による事故を未然に防止できないなどで問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、請求項１記載の発明は、軌道或は路面或は崖或はトンネル又は断層等の監視地域の任意の地点において超音波或は電波等を発信し、さらに前記監視地域から離れた安全地域において前記地点において発信された超音波或は電波等を受信して、受信された前記超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等を計測して、前記監視地域或は前記地点の地形の変位を計測するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明によって計測され得られた前記受信手段によって受信された前記超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等の計測データに基づいて、即ち、前記監視地域或は前記地点の地形の変位の計測データに基づいて、前記地点の地形の変位や崩落等の異状を検出して、前記監視地域或は前記地点の前記異状を知らせる異状信号を発生するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明或は請求項２記載の発明を用いて、請求項１記載の発明或は請求項２記載の発明によって計測され得られた前記受信手段によって受信された前記超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等の計測データに基づいて、即ち、前記監視地域或は前記地点の地形の変位の計測データに基づいて、列車或は自動車等の走行を管制する信号機の信号表示を制御し、或は管制センタ等において前記監視地域或は前記地点の異状の発生を監視し、或は列車或は自動車等の走行を管制し、又は音或は光等又は文字表示等により警報するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明或は請求項２記載の発明に前記監視地域或は前記地点を識別する識別手段を付加して、複数ある前記監視地域或は前記地点の異状の監視と確認とができるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を使って説明する。
図１は、本発明の崩落等検出装置１の一実施例を示す概略ブロック図である。同図において、超音波発信機２は軌道或は路面或は崖或はトンネル又は断層等の監視地域の任意の地点に配設（図示せず）されていて、超音波受信機３〜異状信号発生７は前記監視地域から離れた安全地域に配設（図示せず）されている。このような構成において、超音波発信機２は超音波を発信し、そこから発信された超音波は超音波受信機３で受信され、その後、変位計測４において超音波受信機３で受信された超音波の周期及び位相等を計測する。これにより、変位計測４は、前記地点において該地点の地形に変位が生じると、これに伴う超音波発信機２の姿勢の変化に応じて変化する前記超音波の周期及び位相等を計測して、前記地点の地形の変位を計測し、該超音波の周期及び位相等に係る、即ち前記地点の地形の変位に係る計測データを出力する。
【００１６】
データ記憶５は、超音波発信機２の設置時或は保守点検時に変位計測４で計測され得られた前記計測データ（以下、これを初期計測データという）を記憶する。
【００１７】
比較照合６は、データ記憶５に記憶された初期計測データと超音波発信機２の設置時後或は保守点検時後に変位計測４で計測され得られた前記計測データ（以下、これを初期後計測データという）を比較照合してその差分を算出して、その差分が規定値を超えると、即ち、超音波発信機２が設置された前記地点において該地点の地形に変位が生じることに伴う超音波発信機２の姿勢の変化によって規定値以上の前記地点の地形の変位が計測されるとロジック１（ロジック０としてもよい）を出力する。なお、比較照合６は、前記地点の地形に大きな変位が生じて、これに伴う超音波発信機２の姿勢に大きな変化、移動などが生じて、受信機３が前記超音波を受信できない場合は規定値超を算出する。
【００１８】
異状信号発生７は、比較照合６からのロジック信号を受けて、ロジック１（ロジック０としてもよい）を受けると前記地点の異状を知らせる異状信号を発生して該異状信号を出力する。
【００１９】
これらのことから、本発明の崩落等検出装置１は、超音波発信機２が設置された前記地点において、亀裂や小さな地すべりなどの地形の変位（大きな地すべりや崩落等の前兆）さらには崩落等の異状の発生によって超音波発信機２の姿勢に変化が生じて規定値を超える地形の変位が計測されると、それを検出して、即ち、前記地点の規定値超の地形の変位さらには崩落等を検出して、異状信号発生７で前記異状を知らせる異状信号を、即ち異状検出信号を発生する。
【００２０】
なおここで、超音波発信機２〜変位計測４は、前記地点において該地点の地形に変位が生じると、これに伴う超音波発信機２の姿勢の変化に応じて変化する前記超音波の周期及び位相等を計測して、即ち、前記地点の地形の変位を計測して、該超音波の周期及び位相等に係る計測データを出力する、即ち、前記地点の地形の変位に係る計測データを出力するもので、前記地点の地形の変位を計測する本発明の地形変位計測装置を構成するものである。
【００２１】
次に、本発明の崩落等監視装置は、以上説明した前記地形変位計測装置或は崩落等検出装置１を用いて、変位計測４で計測され得られた前記計測データに基づいて前記異状を知らせる異状信号（異状検出信号）を発生して、さらに該異状信号に基づいて、即ち、前記計測データに基づいて、例えば前記監視地域から離れた地点近くの鉄道或は道路等の安全な位置に設置された信号機（図示せず）の表示を制御する表示制御信号を作って前記信号機の表示を制御する。なお、該制御は、通常は前記異状信号の影響を受けないで制御する表示制御信号を作って前記信号機を制御するが、前記異状信号を受けると通常の制御に優先して赤色表示する表示制御信号を作って前記信号機の表示を制御して赤色表示する。これによって、前記地点において、前記異状が発生すると前記異状信号を受けて前記信号機を赤色表示して、接近する列車や自動車を止めて、前記地点で起きる崩落等による危険箇所への進入を防ぐ。
【００２２】
さらに、前記計測データ或は前記異状信号は、前記異状を監視するとともに列車や自動車等の走行を管制する管制センタ（図示せず）等に伝送される。これによって、超音波発信機２が設置された前記地点の遠隔監視をするとともに、前記地点での前記異状の発生時の確認と列車や自動車等の走行管制やＡＴＣ制御等をする２次通報や制御等（図示せず）をし、さらには前記地点の前記異状の発生箇所の補修などの対策等が迅速にできるようにする。なお、前記地点が活断層のような断層の場合には該地点での地震発生の予知（前兆の検知）及び監視等を可能にする。
【００２３】
また、超音波発信機２は、崖の斜面や断層それにトンネルの天井等の他にも、たとえば鉄道や道路の高架橋の橋桁、さらにはその他（図示せず）にといった具合に、周囲環境に合わせて、必要とする監視地域の場所或は位置等を選んで配設できる。これによって、崖やトンネルなどの崩落やコンクリ−ト等のはく落等は勿論、崩落やはく落等までに至らないその前に必ず生じる亀裂や小さな地すべりなどの地形の変位等（崩落等の前兆）をも計測し或は検出して、その時の前記信号機の信号表示の制御、また、それらの異状の発生箇所（監視地域）の遠隔監視や発生時の列車や自動車等の管制、それにそれらの異状の発生箇所（監視地域）の補修などの対策等を迅速にする。
【００２４】
また、前記崩落等監視装置は、前記異状信号に基づいて、即ち、前記計測データに基づいて、前記監視地域或は前記地点（監視箇所）等の前記異状の発生時の警報又は注意喚起等を音或は光等を使ってする警報機（図示せず）、さらには「この先異状発生・進入禁止」といった文字表示等を使ってする表示機（図示せず）等であってもよく、これらのものを前記信号機と併せて用いて前記監視地域或は前記地点（監視箇所）等の前記異状の発生箇所への通行車両や通行人等の進入防止等をより確かなものにする。また、これを工事現場等に備えて、そこでのあるいはその上流などで発生する前記異状を、該異状を監視する監視所或は工事現場等で監視できるようにすることで、そこでの前記異常の発生時の工事作業員等の避難指示等を迅速にする。
【００２５】
なお、無線伝送される超音波発信機２と受信機３の間を除く、その他のものとの間の信号伝送には有線伝送或は無線伝送又は光伝送するなどの伝送手段（図示せず）が適宜選べる。
【００２６】
また、前記超音波の位相差の計測は、該位相差が時間差でもあることから超音波の到達時間差の計測に代えてもよく、また、前記位相差に代えて超音波発信機２の移動によって生じる周波数差を計測する周波数差又は方位角或は仰角又は俯角等の角度差、その他（例えばレベル差）等としてもよい。
【００２７】
また、超音波発信機２をパルス電波等を発信（送信）する電波発信機（送信機）に代えて、さらに超音波発信機２〜変位計測４でする前記超音波の計測に代えて、受信機３で受信されたパルス電波等の位相差或は周波数差或は到達時間差又は方位角度差、その他等を計測するようにしてもよい。なお、ここでいうパルス電波等は、各種の伝送方式の電磁波であってマイクロ波、ミリ波、光等を含むものである。
【００２８】
また、前記位相差等の計測、即ち前記地点の地形の変位の計測を前記地点の数箇所で実施して、その内の一個所でも規定値以上の前記位相差等（地形の変位）が計測された時に前記異状信号を発生するようにするとよく、また、前記位相差等（地形の変位等）の計測及び前記異状信号の発生などは、前記管制センタでするようにしてもよく、また該管制センタは前記監視地域或は前記地点での前記異状の発生を監視することを主とする監視センタ或は監視所等であってもよい。
【００２９】
また、前記角度差の計測は指向性アンテナの指向角度から計測が可能であるが、超音波発信機２（或はパルス発信機等）を２点配設して、かつて船舶等に用いられていたロランの原理を応用して２点の距離等の変化を計測するなどするようにしてもよい。
【００３０】
次に、以上説明した崩落等監視装置において、前記地形変位計測装置或は前記崩落等検出装置に前記監視地域或は前記地点の任意箇所を識別する識別情報を付加して、これを前記管制センタ或は前記監視センタ又は前記監視所等へ伝送して複数ある前記監視地域或は前記地点の任意箇所の前記異状の監視と前記異状の発生箇所の確認とができるように構成することで、複数ある前記監視地域或は前記地点の遠隔監視とその内の前記異状の発生箇所の確認（特定）を容易にする崩落等監視装置（図示せず）が得られる。
【００３１】
なお、前記したこれらの実施例において、受信機３から以降の各構成要素を適宜、前記信号機に備えて、それらを一体化して、前記監視地域或は前記地点での前記異状の発生時に前記異状信号を発生して、該信号機の信号表示を制御するように構成してもよく、これによって前記異状の監視と前記異状の発生時の信号制御をする異状監視信号機（図示せず）が得られる。
【００３２】
また、該異状監視信号機同様に、受信機３から以降の各構成要素を適宜、前記警報機それに前記表示機等に備えて、一体化してもよく、これによって前記異状の監視と前記異状の発生時の警報を発する異状監視警報機（図示せず）それに前記異状の監視と前記異状の発生時の表示をする異状監視表示機（図示せず）等が得られる。
【００３３】
また、前記異状信号は、前記監視地域或は前記地点外の場所に設置された地震検知機が作動した場合は一時中断して、地震が収まった後に、前記異状信号の発生が持続される場合に限って送出すようにして、前記監視地域或は前記地点での前記異状の発生と地震との区別が付けられるようにするとよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の地形変位計測装置及び崩落等検出装置並びに崩落等監視装置は、軌道或は路面或は崖或はトンネル又は断層等の監視地域の任意の地点に超音波或は電波等を発信（送信）する発信機（送信機）を配設し、該発信機（送信機）から発信（送信）された超音波或は電波等を前記監視地域から離れた安全地域に配設された受信機で受信して、前記地点において該地点の地形に変位が生じると、これに伴う前記発信機（送信機）の姿勢の変化に応じて変化する前記受信機で受信された超音波或は電波等の位相或は到達時間又は方位角度等を計測して、前記地点の地形の変位を計測し、さらには前記地点の地形の変位を計測して得られた計測データに基づいて前記地点の地形の変位或は崩落等を検出するようにしているので、前記監視地域或は前記地点の地形の変位或は崩落等を無線で計測し或は検出できる。
【００３５】
しかもこの場合、前記地点から発信（送信）された超音波或は電波等の直接波を前記安全地域で受信するようにしているので、該安全地域で受信される前記超音波或は電波等は、前記地点に照射或は送信してそこで反射されてきたレーザ光或はマイクロ波等を受けて前記監視地域或は前記地点の地形の変位の計測或は検出をする従来の無線でするものが持つ前記地点での反射或は散乱等による損失（反射損失）が生じない。
【００３６】
このため、前記超音波或は電波等の伝播損失がきわめて小さく、したがって前記発信機（送信機）の発信（送信）出力を小さくでき、該発信機（送信機）に簡易太陽光発電装置を備えた、あるいはＩＣチップタイプの小型発信機（送信機）が使える。
【００３７】
さらに、湾曲し或は凹凸する地形では配設する前記地点の選定に制約が多いうえに装置の設置調整（方向調整）に時間を要する反射板或は電波反射手段等での反射波を捉える方式のもの、それに、湾曲し或は凹凸する地形では反射地点とする前記地点の選定に制約が多いうえに装置の設置調整（方向調整）にさらに時間を要する岩盤等での反射波を捉える方式のものなどの従来の無線でするものに比べて、前記発信機（送信機）を配設する前記地点の選定に制約が格段に少なくなるうえに、前記発信機（送信機）及び前記受信機等の設置調整（方向調整）が格段に容易でそのための時間を格段に短くできる。
【００３８】
また、前記地点の選定に制約が少ないので前記発信機（送信機）を配設する位置（前記地点）の選定が容易である他に、前記受信機が前記発信機（送信機）からの直接波を受信するので該発信機（送信機）の指向性を広くとることができことなどから、該発信機（送信機）の設置姿勢の制約が少なくなって該発信機（送信機）の配設が容易になるとともに、前記設置調整（方向調整）をさらに容易にし、それに前記小型発信機（送信機）等が使えるなどで、装置のコストそれに設置費等を低くする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の崩落等検出装置の一実施例を示す概略ブロック図である。
【符合の説明】
１  崩落等検出装置
２  超音波発信機
３  超音波受信機
４  変位計測
５  データ記憶
６  比較照合
７  異状信号発生
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003154937.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】削除
【補正の内容】