(57)【要約】調整土壌育成システム【課題】【解決手段】  本発明は、調整土壌育成システムに関し、前記システムは位置関連相対締固め値（Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１、ｘｉ、ｙｉ；ｉ＝１．．．ｎ））を決定するのに使用される複数の土壌締固め装置（Ｗ１、Ｗ２）と、位置関連絶対締固め値を決定するのに使用される較正装置（ＥＶ）とからなる。計算装置（Ｒ）は、メッセージを送信するような方法で締固め装置（Ｗ１、Ｗ２）と較正装置（ＥＶ）に接続されており、得られた相対及び絶対の位置関連締固め値を相関させるのに使用される。システム制御（ＣＰＵ１、．．．、ＣＰＵ４）は具体的に、位置関連相対締固め値（Ｗ１、Ｗ２）と位置関連絶対締固め値が連続した方法で計算装置（Ｒ）に送信されて、そこに保存され、同一箇所に締固め値が存在する場合には、締固め相関値が計算され、締固め装置に送信されて、相関値として保存されるように構成される。【選択図】
2008534830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）締固め装置が位置関連相対締固め値（Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１、ｘｉ、ｙｉ；ｉ＝１．．．ｎ））を決定するように設計された、地盤締固め用の複数の締固め装置（ｗ１、ｗ２）と、
ｂ）位置関連絶対締固め値を決定するための較正装置（ＥＶ）と、
ｃ）前記締固め装置（Ｗ１、Ｗ２）と較正装置（ＥＶ）と演算装置（Ｒ）とが情報伝達目的で連結されていて、相対及び絶対位置関連締固め値を相関させるための演算装置（Ｒ）と、そして
ｄ）前記締固め装置（Ｗ１、Ｗ２）の前記位置関連相対締固め値と前記位置関連絶対締固め値とが前記演算装置（Ｒ）に連続的に送信され、そこに保存され、同一の位置の締固め値が存在する場合には締固め相関値が計算され、前記締固め装置に送信され、そこで補正値として保存されるように設計された、システム制御装置（ＣＰＵ１、．．．、ＣＰＵ４）と、を備える調整地盤処理システム。
【請求項２】
前記システム制御装置は各締固め装置が識別番号を割り当てられるように設計されることと、位置関連相対締固め値は前記演算装置に前記識別番号とともに保存されることを特徴とする、請求項１に記載されるシステム。
【請求項３】
前記演算装置が地盤エリア・マップを保存するよう設計されることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載されるシステム。
【請求項４】
前記演算装置が位置関連相対締固め値を処理された地盤層の特性値と関連付けるよう設計されることを特徴とする、請求項１乃至３の一つに記載されるシステム。
【請求項５】
前記較正装置及び締固め装置が位置決定するためのＧＰＳ機器を装備していることを特徴とする、請求項１乃至４の一つに記載されるシステム。
【請求項６】
前記較正装置が締固め装置の形式で、とりわけ締固めローラーであることを特徴とする、請求項１乃至５の一つに記載されるシステム。
【請求項７】
前記システムが複数の締固め装置を備えており、較正装置を備えていないことを特徴とする、請求項１乃至６の一つに記載されるシステム。
【請求項８】
少なくとも一つの地盤エリア（３）あるいは既定のエリア固有締固め公称値の地盤エリアに適用される少なくとも一つの被覆エリアを締固める方法であって、
初めての走行中に各エリアの位置座標が決定されて、
前記エリア固有締固め公称値と一致する装置締固め値が自動的に設定されて、
エリア固有締固め実効値が、走行中に自動的に決定されて、前記エリア固有締固め公称値と自動的に比較され、
前記装置締固め値が再調整されて、
前記エリア固有締固め実効値が前記位置座標とともに保存されて、少なくとも一つのさらなる締固め装置（６１ａ、６１ｂ、６３）及び／又は特に少なくとも一つの制御センター（７０）に送信され、そして
以前走行されていた時のエリア固有締固め実効値及び／又は締固め公称値が、少なくとも一つのさらなる締固め装置（６１ａ、６１ｂ、６３）及び／又は特に少なくとも一つの制御センター（７０）によって受信されて、
後に続く可能な締固めプロセスに対して各エリア固有の装置コンパクタ値を事前に自動調整するのに利用可能となり、
締固め装置の運転者にいかなる影響も及ぼすことなく、相当するそれぞれの装置コンパクタ値のエリア固有の設定が実行され、
その結果、前記運転者は今や締固め装置を運転することに完全に集中することができる、方法。
【請求項９】
地盤応答力ＦＢと位相角度φがエリア固有締固め値として自動的に計算され調整されて、前位相角度φは前記地盤エリアの表面と直角の方向を向けられた前記最大地盤応答力ＦＢと振動システムの振動応答の最大振幅値との間の角度であって、そのシステムは前記地盤エリアと前記締固め装置の前記締固めを実行する前記振動装置とから形成されていることを特徴とする、請求８に記載される方法。
【請求項１０】
それぞれの前記エリア（３）に対する前記コンパクタ値は、前記エリア（３）が走行される前のあるときに自動的に利用可能にされ、前記コンパクタ値がそれぞれの前記エリア（３）に到達するとすぐに自動的に設定されるようにその時間間隔が自動的に選択されていることを特徴とする、請求項８あるいは９に記載される方法。
【請求項１１】
前記締固めプロセスに関与するそれぞれのエリア（３）の位置座標が決定されて、決定された前記エリア固有締固め実効値がこれらの位置座標とともに保存され、後に続く可能な締固めプロセスに対して各エリア固有のコンパクタ値を事前に自動調整するのに利用可能となることを特徴とする、請求項８乃至１０の一つに記載される方法。
【請求項１２】
前記エリアを走行中に決定される前記エリア固有締固め値は少なくとも一つのさらなる締固め装置（６１ａ、６１ｂ、６３）及び／又はとりわけ少なくとも一つの制御センター（７０）に送信されて、以前に走行されていた間のエリア固有締固め実効値及び／又は締固め公称値が少なくとも一つのさらなる締固め装置（６１ａ、６１ｂ、６３）及び／又はとりわけ少なくとも一つの制御センター（７０）によって受信される、ことを特徴とする請求項８乃至１１の一つに記載される方法。
【請求項１３】
以前の締固めプロセスの最近のもので、それぞれの最初の前記エリア固有締固め実効値あるいはそれぞれの前記エリア固有締固め公称値は、締固めするための走行中に測定された前記エリア固有締固め実効値と比較され、エリア固有締固め差分値が決定されて、この締固め差分値が既定の公差値と比較され、前記締固め差分値が少なくとも前記公差値と同じくらい小さい場合には、再度前記エリアを走行時に、これ以上締固めが起こらず、前記装置（６１ａ、６１ｂ、６３）が表面を滑らかにする目的のみのために関連する前記エリア（３）上を移動するように前記コンパクタ値が設定される、ことを特徴とする請求項８乃至１２の一つに記載される方法。
【請求項１４】
前記エリアを走行するルートが前記装置の前記運転者に前もって表示され、そのルートは最適な時間で複数のエリアを締固めして前記エリアが不必要に走行される回数を最小限に抑えるために前記締固め装置が走行しなければならないルートであることを特徴とする請求項８乃至１３の一つに記載される方法。
【請求項１５】
少なくとも一つの地盤エリア（３）あるいは既定のエリア固有締固め公称値の地盤エリアに適用される少なくとも一つの被覆エリアを締固めるための、特に請求項１に記載されるシステム用の締固め装置（６１ａ、６１ｂ、６３）であって、
ａ）各エリア（３）を走行する時にその装置によって装置運転者が走行方向を制御することができる走行方向選択装置を備え、
ｂ）エリア固有締固め値を保存する保存装置（４９）を備え、
ｃ）前記締固め値から装置コンパクタ値を決定するために前記保存装置（４９）と相互作用する演算装置を備え、
ｄ）調整装置（４１）を有する少なくとも一つの締固め装置（４０）を備え、
ｅ）ここで、装置コンパクタ値を設定するために前記調整装置（４１）は前記コンピュータ装置と相互作用し、締固めを待機しているそれぞれの前記エリア（３）の位置座標を自動的に決定する位置検出装置（６５ａ−ｃ）を備え、
ｆ）それぞれのエリア固有締固め実効値を自動的に決定する測定装置（４７）を備え、
ｇ）それぞれの前記エリア固有締固め実効値を関連する前記エリア固有締固め公称値と比較するコンパレータ装置（４５）を備え、そして
ｈ）前記調整装置（４１）ととりわけ前記コンパレータ装置（４５）に信号を送る目的で連結され、エリア固有締固め公称地とエリア固有締固め実効値を以前の締固めプロセスから受信することと、前記調整装置（４１）によって補正されたエリア固有の装置コンパクタ値を自動的に得るために前記締固め時に決定された前記エリア（３）の位置とそれらの締固め実効値とを送信することとを目的とし、締固めされる前記エリアを走行するという後に続くプロセスあるいは即座のプロセスのための、そしてその結果前記装置運転者は前記移動方向を観察せざるを得ないしコンパクタ値を設定する必要がない、というデータ送受信装置（５３）を備える、締固め装置。
【請求項１６】
締固め地盤エリアを作り出す請求項１に記載のシステム操作方法であって、以下のとおり、
ａ）前記地盤エリアの少なくとも一つのサブエリアは、前記エリアが走行されている間に少なくとも一つの位置関連相対締固め値を決定する締固め装置で走行され、
ｂ）較正装置によって前記サブエリアの位置関連絶対締固め値を決定し、
ｃ）ステップａ）及びｂ）で決定された相対的及び位置関連絶対締固め値に関連する情報を演算装置に自動送信し、
ｄ）前記相対締固め値と絶対締固め値との間の少なくとも一つの相関値を決定し、
ｅ）前記相関値を前記締固め装置に自動送信し、そして
ｆ）必要に応じて、送信された前記相関値に対応する前記締固め装置の参照値を再調整する、
ステップを含む、システム操作方法。
【請求項１７】
最初に前記位置関連絶対締固め値が決定され、しばらく経って前記サブエリアが非締固め方法で走行され、このエリアを走行中に少なくとも一つの位置関連相対締固め値を決定する、ことを特徴とする請求項１６に記載の操作方法。
【請求項１８】
最初に前記サブエリアが前記締固め装置による締固め方法で走行されて、このエリアを走行中に少なくとも一つの位置関連相対締固め値が決定され、しばらく経って前記位置関連絶対締固め値が決定される、ことを特徴とする請求項１６に記載の操作方法。
【請求項１９】
さらに別の締固め装置が較正装置として使用されて、相対締固め値だけでなく絶対締固め値をも決定するように設計される、ことを特徴とする請求項１６に記載の操作方法。
【請求項２０】
複数のサブエリアが前記締固め装置とさらに別の締固め装置の両方によって走行される、ことを特徴とする請求項１６乃至１９の一つに記載される操作方法。
【請求項２１】
とりわけ、層構造に関係する材料と層の厚さは前記演算装置に保存され、このデータが前記締固め値と関連している、ことを特徴とする請求項１６乃至２０の一つに記載の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、調整地盤処理システムと、少なくとも一つの地盤エリア（３）あるいは既定のエリア固有締固め公称値の地盤エリアに適用される少なくとも一つの対象エリアを締固めする方法と、このようなシステムのため締固め装置と、前記システムの操作方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】  ＷＯ２００５／０２８７５５号（アンマン）は、地盤エリアに対して相対的及び絶対的な地盤剛性値を決定する方法と装置とを開示している。装置は地盤と密着させて操作され、絶対地盤剛性値を決定する。本件の地盤及び装置は単一の振動系を形成する。相対値を決定するために、装置は地盤表面で飛び上がるような形式で移動され、起振周波数に対して形成される分数調波周波数値の振幅値及び周波数はこのプロセス時に評価される。絶対測定は一地点での一回の測定に関し、一方そのエリアを走行中に相対測定が実施される。相対測定が絶対測定を介して絶対値に変換されるので、締固め目的でそのエリアを走行する間に決定された相対地盤剛性は、地盤剛性の絶対値に変換することができる。本件で決定される値は、その締固め装置の車両運転者に表示され、その時その運転者はさらに別の締固め手順を決定しなければならない。【０００３】  ＤＥ１９９５６９４３Ａ１号（ボウマグ）は、振動締固め機器の締固めをモニターする装置を記載している。締固めのモニターは、第１締固め測定値を測定し表示するのに使用され、その測定値は道路及び鉄道路線建設でのアルファルト舗装道路について第１締固め装置により得られ、それらを第２締固め装置により得られる第２締固め値と比較するのに使用され、その第２締固め値はアスファルト温度がまだほぼ同じである間に決定されている。第２締固め装置は第１締固め装置と連結されて実質的に同一の路線をたどる。この場合、締固め振動ローラーも、２つの分離したローラー・トレインに装備されることができ、その２つのローラー・トレインはコンピューター・ベースのスレービング・システムあるいはステアリング・システムを介して互いに連結することが可能である。正確な路線上で連結されたステアリングは、全地球測位システム（ＧＰＳ）によって、あるいはレーダー、超音波、あるいは赤外線によって、実施することができる。得られる締固めのレベルは、締固めプロセス時に振動反射を測定することによって推定される。そのエリアを走行する締固めの回数が増加されたにもかかわらず、締固めモニター装置では締固めレベルはもう変化しない場合、特定の締固め機器で達成することができる最高密度に到達していると仮定される。到達される締固め値は、表示装置上でローラー運転者に指示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明の目的は、最初に記載した技術分野に関連するシステムであって、それによって最適地盤締固めが最適時間枠で達成できるようなシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明によると、調整地盤処理のシステムは地盤締固めのための複数の締固め装置を備えており、その締固め装置は位置に関連する相対締固め値を決定するように設計されている。また、そのシステムは、位置に関連する絶対締固め値を決定する較正装置と、相対的及び絶対的な位置関連締固め値を相関させる演算装置とを備え、その締固め装置と較正装置と演算装置とは情報伝達目的で互いに連結されている。最終的に、システム制御装置は締固め装置の位置関連相対締固め値と位置関連絶対締固め値とがその演算装置に連続的に送信されてそこに保存され、同一位置の締固め値が存在する場合には締固め相関値が計算されて締固め装置に送信され、相関値としてそこに保存される。【０００６】  これは、全体にネットワークでつながれたシステムであって、複数の（つまり、少なくとも２つの、好ましくは３つを超える）締固め装置（締固めローラー、振動プレート、等）が同時に異なる場所であるいは時間的に連続して使用できるような大規模な建設現場で、締固め作業をモニターし、調整し、制御することができるシステムである。システムに連結される較正装置（例えば圧力プレート）は、例えば建設現場の異なる箇所で使用されていて、さらに較正された箇所を処理、もしくはこの箇所で少なくとも相対締固め値を決定した、締固め装置を瞬時に較正あるいは適合することが可能である。締固め値は常にそのシステムに位置座標を備えており、つまり正確なデータの記録が少なくとも一つの締固め値と位置を含むということである。時間、機械の識別、層の厚さ、材料の特性などのさらに別のデータを添付することができる。【０００７】  システム制御装置は多くの異なる方法で具体的に現すことができる。その典型例は、締固め装置、較正装置、中央演算装置に取り付けられて情報伝達目的でそのタイミングと通信をモニターする様々なモジュールを備えるコンピュータ・プログラムである。一例として、演算装置は様々な電気機器をチェックすることが可能である。【０００８】  演算装置は、典型的に固定位置サーバーに内蔵されていて、サーバーに取り付けられたソフトウェアによって形成されてもよい。しかしながら、建設現場で使用されている装置の一つ（例えば、較正装置かあるいは締固め装置の一つ）に演算装置を装備することも可能である。分離タイプの専用ネットワークあるいは一般的に利用できる公的ネットワーク（例えば、ＧＳＭ、無線電話）は、電気機器間で情報を通信するのに使用することができる。【０００９】  本発明による典型的なシステムは、複数のローラー（重量、動力、技術）を装備するであろう。従って、各締固め装置がコードによってシステム内で識別されることや、各測定値がその締固め装置の識別番号を割り当てられることは無駄ではない。このようにしてシステムを拡大することができ、つまり、必要に応じて新しい機器を追加することが可能である（あるいはシステムに統合することが可能である）。さらに、これによって締固め装置の品質をモニターすることが可能になり、その理由は常に様々な比較オプションが存在するからである。【００１０】  もちろん、システムが中央制御よりはむしろ周辺制御されることの方が実行可能である。これは、一つの締固め装置は、それが使用されている地点で締固め値が既に記録されているかどうかを制御センター（演算装置）でチェックすることと、利用可能な場合は、その制御センターが既存の値を送信することとを意味する。その時、制御センターはその締固め値を識別とともに保存する必要はない。【００１１】  データは第一に演算装置に保存され、そこでは実際には、処理されるべき領域についてのデータのマップが形成される。システム制御装置は、特定の間隔で及び／又は利用可能な絶対締固め値の数と配置の関数として、締固め装置が絶対較正測定の位置に移動されることを確認することが好ましく、ここでそれらは相対締固め値を決定し、その後その値は較正値と比較されるか、あるいは相関されることができる。このようにして締固め装置が較正測定と相関されるかあるいは較正される場合、この較正された締固め装置により処理された地盤のサブエリアを、未だ全く較正されたことのないさらに別の締固め装置に対する（おそらく唯一一時的な）参照としてもう一度使用できる。このようにして、締固め装置の測定システムは、システム全体で系統的にさらに継続的に互いに適合されることができる。【００１２】  単純化する目的のためには、極めて特定の較正ポイントだけをシステムに保存することも可能である。その時、相関はこれらの個々の位置に関してのみ実施され、地盤締固めのデータ・マップを保存する必要はない。【００１３】  互いに通信し合う電気機器の発明に従う配置は、完全な建設現場管理システムの形式で構成されることが好ましい。また、地盤エリアの技術的及び物理的特徴は、相当する方法で保存される（例えば、地盤層の形状、一貫性、他の特徴）。さらに、コスト計算に必要とされるデータも記録することができる。これは、より迅速にさらにコスト効率よく領域（例えば、道路のルート）を準備することが可能であることを意味する。【００１４】  位置検出処理は様々な方法で実施することができる。各装置はＧＰＳ受信器を装備していることが好ましい（つまり、衛星ベース位置検出受信器を装備することが全体として一般的な形式である。）また、局所的には、その建設現場に特有の参照システムを使用して、（固定送受信機に対して装置を方向付けることができる、その固定送受信機を位置決めすることによって、）位置を決定することもできる。【００１５】  較正装置は圧力プレートの試験を実施するための標準的装置であることが好ましい（ＤＩＮ１８  １９６）。絶対締固め値を決定するのに、規格あるいは建設現場管理者が異なる装置を使用することが可能である場合、例えば、その装置とは絶対締固め値を決定するように設計されている締固めローラー、もしくは絶対地盤剛性値を決定するための振動プレート（ＷＯ２００５／０２８７５５、アンマン）であって、このような装置は本発明の目的であるシステムの較正装置として使用することもできる。従って、さらに別の締固め装置が較正装置として使用され、相対的だけでなく絶対的な締固め値をも決定するよう設計される。この点ではまた、本発明によるシステムは実際には複数の較正装置を装備していてもよいことに留意するべきである。【００１６】  本発明によるシステムは、大きく異なる方法を使用して操作することができる。締固めされた地盤エリアは、例えば以下のステップによって生成される。
ａ）地盤エリアの少なくとも一つのサブエリアは、そのエリアを走行している間に少なくとも一つの相対的位置関連締固め値を決定する締固め装置で走行される、
ｂ）較正装置によってサブエリアの絶対的位置関連締固め値を決定する、
ｃ）ステップａ）及びｂ）で決定される相対的及び位置関連絶対締固め値に関係する情報を演算装置へ自動送信する、
ｄ）相対的及び絶対的締固め値間の少なくとも一つの相関値を決定する、
ｅ）相関値を締固め装置へ自動送信する、
ｆ）送信された相関値に相当する締固め装置で、必要に応じて、参照値を再調整する。【００１７】  較正装置は、まず位置関連絶対締固め値の決定に使用することが可能であり、しばらく経って締固め装置は相当するサブエリアを非締固め方法で走行し、走行中に少なくとも一つの位置関連相対締固め値を決定する。【００１８】  しかし、締固め装置も最初に締固め方法でサブエリアを走行し、走行している間に少なくとも一つの位置関連相対締固め値を決定し、後に位置関連絶対締固め値を決定するために使用することができる。【００１９】  複数の（少なくとも２つの、好ましくは３つ以上の）サブエリアが、第１の締固め装置とさらに別の締固め装置の両方によって、典型的に走行される。位置関連相対締固め値は制御センターに送信され、そこで様々な測定値間、ひいては締固め装置間の相関を計算する。
【発明の効果】
【００２０】  本発明の一つの利点は、締固め装置を運転しなければならない人（例えばローラー運転者）の作業量が軽減することである。とりわけ本発明は、短縮された時間で最適な締固めを行うための機械設定（走行ルート、エリアを走行する速度、締固め値）が自動的に得られるという結果となるので、締固め装置の運転者は今や締固め装置を運転することに完全に集中することができるようになり、安全な状態が観られる。このことにより、再度地盤エリアを不必要に走行することによってその地盤エリアを連続して「揺らす」必要がなくなる。例えば、まだ締固めする必要のあるエリアに到達するために、必要なエリアをさらに走行することによって、それ以上「揺らす」ことを行わないような方法で、実施することが可能となる。また、複数の締固め装置を備えるあるグループを使用することができ、さらにその締固め装置は実施される全ての締固めに対して異なる動力装置を装備していてもよい。【００２１】  この目的を達成するために、自動的に設定されることが可能なコンパクタ値を有する締固め装置が使用される。とりわけ、コンパクタ値という表現は調整可能地盤応答力ＦＢと位相角度φを意味する。位相角度φは、地盤エリアの表面に直角に方向付けられた最大地盤応答力ＦＢと振動系の振動応答の最大振幅値との間の角度である。この振動系は地盤エリアと締固め装置で締固めを実施する振動装置とから下記のとおりに形成される。アンバランスモーメントとアンバランス周波数を有するアンバランスは、一般的に締固めを行うのに使用する。本発明の場合にはコンパクタ値が制御された調整装置によって自動的に設定されるので、アンバランスモーメントとアンバランス周波数はアナログ方式で制御され、すなわち、演算装置によって決定されたとおりに設定される。【００２２】  一例としては、初めてエリアを走行する場合、アンバランスモーメントとアンバランス周波数は調整装置によって設定され、地盤エリアに対する既定の締固め公称値あるいは地盤エリアで配置される被覆が理論計算を基にして達成される。締固め公称値は、長距雕では一般に同じであるだろうが、実際にはアンバランスモーメントとアンバランス周波数は自動的に調整することができるので同じである必要はない。以下に具体的に記載されているとおりに、得られた地盤締固めはエリアを駆動するとすぐに決定され、決定された締固めの実効値は、後に続く処理のために、そのエリアの位置座標とともに保存される。【００２３】  コンパクタ値という表現は締固め装置の移動を意味し、それは締固めの原因となる。「締固め」という表現は、それぞれの場合によるが、締固めされるべきあるいは締固めされている地盤もしくは被覆に関係している。【００２４】  この後に続く処理は、締固めのためにもう一度エリアを走行すること、あるいは地盤エリアの処理からなってもよい。この処理は、例えばその材料組成や地盤下部などのためにその地盤エリアがそれ以上締固めできないということが、繰り返される位置関連締固め測定によってわかる場合である。【００２５】  それ以上締固めすることが不可能であることは、位置関連ベースで各締固めプロセスに対して得られる締固め実効値を決定し、保存することによっ��、確認することができる。これら保存された値は比較される。締固めに（著しい）増加が見られない場合、このエリアは実際にそれ以上締固めすることができない。さらなる締固めプロセスによってこのエリアに損傷が生じないようにするため、また時間節約のために、アンバランスモーメントとアンバランス周波数は、このエリアについて表面平滑化を目的とした場合のみ走行されるように設定することができる。【００２６】  また、エリアが既に必要な締固め値で締固めされていて、隣接エリアあるいは既定のルート上のエリアがこの値にまだ達していない場合に、表面を滑らかにする効果を目的としてエリアを走行することに関するアンバランスモーメントとアンバランス周波数は、設定されることができる。機械締固めデータをこの表面平滑化のために「リセットする」ことによって、一方ではエリアをより迅速に走行することが可能になり、他方では既に締固めされているエリアが「揺らされ」ないようになる。【００２７】  既知の地盤締固めシステムと対比して、地盤力ＦＢと位相角度φの公称値は、関連箇所（エリア）で直接決定されて設定されることが可能である。先行技術による「手動設定」された締固め装置とは対照的に、本発明による締固め装置は「自動締固め装置」である。【００２８】  複数のエリアが既に十分に締固めされている場合、これらのエリアはバイパスされることができる。保存装置からの位置関連締固め実効値を処理中の演算装置は、直ちに締固め装置の運転者にルートを提案するであろう。その提案されたルートは、運転室に配置された表示装置に表示されることができる。しかしながらまた、そのルートはいわゆるフロントガラス上に反射されることができ、もしくは光線という手段で、とりわけレーザー光（例えば、赤のヘリウム−ネオン・レーザー光線）という手段で、地盤エリアに直接表示されることが可能である。地盤表面上の表示は、これが締固めすることを意図されたルート、あるいは入ってはならないルート、もしくはそこから機械を除去しなければならないエリア、に対してクリアすることを作業者に指示するという利点がある。【００２９】  比較的大きい建設現場の場合、複数の締固め装置が一般的に使用され、また実施される予定の締固めに関して異なる装置データを持っていてもよい。各締固め装置に関する論理はその固有の締固め特徴を知っていて、調整装置によって既定の締固め公称値からアンバランスモーメントとアンバランス周波数を適切に設定することができる。【００３０】  比較的大きい質量が締固めに必要な振動を発生するのに一般に使用されるので、タイマーを装備することが好ましい。タイマーは、機械−典型的調整時間がわかっていて、それ故に既定の移動速度（一般的に走行速度）については、関連するエリアに到達するとすぐに決定するアンバランスモーメントと決定するアンバランス周波数とを適用するために、その間に調整を開始しなければならない時間間隔がわかっている。【００３１】  複数の締固め装置を使用する場合、既定のエリア固有の締固め公称値を保存することと、三角測量システムあるいはＧＰＳによって位置関係を決定することと、決定された締固め実効値が別の締固めプロセスに検討されることを可能にするために、（エリア固有の）位置関係を基にして決定された締固め実効値を保存することとは、もはや十分ではない。複数の締固め装置が使用されている場合、一般にそれらの装置は列方向に走行され、同一の締固め装置によって既に締固めされているエリアをその締固め装置がいつも走行するわけではない。この場合には、締固め実効値がある装置から別の装置へ送受信装置によって伝達されることが好ましい。また、各締固め装置は正確な位置測定用のシステムを備えることが好ましい。【００３２】  締固め及び位置のデータはすぐに一つの締固め装置から別の締固め装置へ直接伝達されることができる。しかしながらまた、制御センターを使用することもできる。その際、エリア固有締固め公称値はこの制御センターから締固め装置へ、好ましくは無線で、伝達されることが可能である。次に、締固め装置自体がエリア関連締固め実効値を送信する。一方で、制御センターは中間の「知能」の機能を果たすことができるが、それはまた、記録すること及び建設現場を管理することを目的として、エリア関連締固め実効値と最終値を保存するために使用することができる。【００３３】  締固め値（剛性）の決定だけでなく、追加として表面温度と地盤減衰などの他の値も決定することができる。【００３４】締固め実効値を測定する方法についての以下の説明は、いわゆる振動プレートを使用することを基にしている。全ての締固め装置についての手順がこれに類似している。【００３５】  絶対測定値に関しては、経時的に変化する起振力は、地盤表面に直角の方向を向いた最初の最大振幅値を有する周期的な最初の力として、振動装置上に発生する。振動装置と締固めされるかもしくは測定される予定であって振動装置が連続面をそのエリアと接触させる地盤エリアとから形成される振動システムが共振し始めるまで、起振力の周波数及び／又はその周期は、設定及び調整の両方あるいはいずれかを実行される。共振周波数ｆは記録・保存される。さらに、位相角度φは起振力の最大振幅値の発生と上記振動システムの振動応答の最大振幅値の発生との間で決定される。【００３６】  例えば、振動プレートが使用されている場合、下部ボデーの振動質量ｍｄはわかっており、アンバランスな起振機の静止モーメントＭｄもわかっていて、この場合は全ての振動するアンバランスを考慮に入れなければならない。位相角度φに加えて、下部ボデーの振幅Ａが測定される。以下の関係により、絶対地盤剛性ｋＢ［ＭＮ／ｍ］は振動質量ｍｄ［ｋｇ・ｍ］、共振周波数ｆ［Ｈｚ］、静止モーメントＭｄ［ｋｇ・ｍ］、振幅Ａ［ｍ］、位相角度φ「°］から決定することが可能となる。
ｋＢ＝（２・π・ｆ）２・（ｍｄ＋｛Ｍｄ・ｃｏｓψ｝／Ａ）      ｛Ａ｝【００３７】地盤の関連部分の弾性率は、決定されている地盤剛性ｋＢ（絶対値と相対値の両方に適用される）から以下の式を使用して決定することができる。
ＥＢ［ＭＮ／ｍ２］＝ｋＢ・形状因子【００３８】  「工学分野における研究」、第１０巻、１９３９年９月／１０月、第５号、ベルリン、ページ２０１〜２１１、Ｇ．ルンドベルグ、「２つの半空間間の弾性接触」に従って弾性的半無限エリアと接触しているボデーの連続体力学解析により、形状因子を決定することができる。【００３９】  これは迅速な方法であって、その方法で相対値を決定するために、振動装置がジャンプし始めるまで起振力は増加される。さらに、起振力が地盤表面に直角に作用することはもうできないが、その結果、装置が振動装置と一緒に自動的に地盤表面を移動され（これはとりわけ振動プレートに適用される）、振動プレートの操作者により所望の方向に走行される必要があるのみである。この場合、その装置の測定手段は、振動応答の周波数解析が振動プレートに隣接して単に実施されるように設計される。起振周波数に対する最低分数調波振動は、フィルター回路を使用して決定される。最低分数調波振動が低いほど、得られる地盤締固めは大きくなる。全ての分数調波振動に対する振動応答の振幅値と起振周波数の第一高調波を決定することによって、測定値をさらに精密にすることが可能となる。これらの振幅値は、重み関数を使用し、以下の方程式を使用して、起振周波数の振幅に関係付けられている。
ｓ＝ｘ０・Ａ２ｆ／Ａｆ＋ｘ２・Ａｆ２／Ａｆ＋ｘ４・Ａｆ／４／Ａｆ＋ｘ８・Ａｆ／８／Ａｆ・｛Ｂ｝【００４０】  ｘ０、ｘ２、ｘ４、ｘ８は、その決定が以下に記載されている重み因子である。Ａｆは振動装置に作用する起振力の最大振幅値である。Ａ２ｆは起振振動の第１高調波の最大振幅値である。Ａｆ／２は起振振動の周波数の半分での第１分数調波の最大振幅値である。Ａｆ／４とＡｆ／８は、起振周波数のそれぞれ１／４の周波数での第２分数調波と１／８の周波数での第３分数調波の最大振幅値である。Ａ２ｆ、Ａｆ／２、Ａｆ／４、Ａｆ／８は振動応答から決定される。【００４１】  ｓの値が大きいほど、地盤締固めは同様に大きくなる。地盤締固めの評価に必要な全ては、ある合計が形成されている状態で最大振幅値とそれらの関係を決定することであるので、これは極めて迅速な測定方法である。【００４２】  上記のとおりの計量値が決定している場合、絶対値を得るプロセスが同一の地盤締固めに常に関係付けられている状態で、絶対測定値が相対測定値から得られる（既定の砂利／砂成分、・・・を有する粘土、砂、砂利、粘土質土壌）。【００４３】  例えばトレンチ・ローラー、ローラー・トレイン、等による、各締固めプロセス後に測定を実施する場合、締固めのいかなる増加も決定することが可能である。締固めの増加がほんのわずかであるか、あるいは締固めの増加が見られない場合、再度そのエリアで運転してもこれ以上締固めを増加しないであろう。それでもさらなる締固めの増加が必要な場合は、異なるコンパクタ手段を使用しなければならないか、もしくは地盤の組成が材料を置換することによって変化されなければならない。【００４４】  本願に記載された装置は、地盤締固めの絶対的測定はもとより、迅速な相対的測定の実施にも使用することができるので、以下に記載されているとおり、較正後に迅速な絶対測定を実施することも可能である。上記方程式［Ａ］を基にして、地盤のサブエリアの絶対地盤剛性ｋＢ［ＭＮ／ｍ］は、「機械パラメータ」の認識と、振動プレートが使用されている場合の下部ボデーの振動質量ｍｄ及びアンバランスな起振機の静止モーメントＭｄと、下部ボデーの振動振幅Ａと共振周波数ｆ［Ｈｚ］と位相角度φ［°］の測定とから決定することが可能である。【００４５】  地盤剛性値ｋＢ１、ｋＢ２、ｋＢ３、ｋＢ４は、地盤エリアの４つの異なる地盤サブエリア上で、それぞれの場合に１回の絶対測定で、方程式［Ｂ］の重み因子ｘ０、ｘ２、ｘ４、ｘ８に相当する方法で決定され、同じ地盤組成はこのプロセスで異なる地盤剛性を生じるべきである。【００４６】  一度地盤剛性値ｋＢ１、ｋＢ２、ｋＢ３、ｋＢ４が決定されたら、最大振幅値Ａｆ、Ａ２ｆ、Ａｆ／２、Ａｆ／４、Ａｆ／８が同じ４つの地盤サブエリアで決定される。得られた値は、ｓに対する地盤剛性値ｋＢ１、ｋＢ２、ｋＢ３、ｋＢ４を使用して、方程式［Ｂ］に代入される。これにより、まだ知られていない４つの重み因子を決定することができる４つの方程式を得る。【００４７】  これらの値が下記の装置にとってのメモリーあるいは評価装置に保存される場合、地盤サブエリアを走行する際に必要なことは、最大振幅値Ａｆ、Ａ２ｆ、Ａｆ／２、Ａｆ／４、Ａ���／８を決定することとそれらをその計量値に関係付けて絶対地盤剛性値を得ることである。絶対測定は上記相対測定とまさに同じくらい素早く実施することができる。【００４８】  地盤の組成が変化すると、相対測定も実施することができるが、再較正プロセスを実施するべきである。異なる地盤組成に対する計量値は装置のメモリーに（しかし、一般には下記の制御センターに）保存することができ、測定は地盤組成により予め決定される公差内で実施可能である。しかし、較正は常に地盤組成が変化した場合に十分な精度を得るために実施するべきである。較正は迅速な相対測定よりかなりゆっくりであることは認めざるを得ないが、練習すれば、一回の較正は２、３分で遂行することができる。【００４９】  決定された地盤締固め値は測定されているエリアのそれぞれの位置座標とともに伝達されることが好ましく、保存されて、同時に現場の事務所などの制御センターに送信され、そこから送受信装置を介して関連する締固め装置にこのデータを再度送信することが可能となる。しかし、上記のとおりに、データは締固め装置でさらに処理するために保存することもできる。【００５０】  これは低コスト製品であるので、振動プレートは締固め装置として使用できることが好ましい。しかし、トレンチ・ローラーとローラー・トレインなどの他の機械も使用することができる。しかし、振動プレートは地盤表面との接触エリアが定義されているという利点を持っている。【００５１】  異なる方向に走行される２つのアンバランスは、起振力として使用することが好ましい。一方では（較正と絶対測定に関しては）起振力は地盤表面に直角に方向付けできること、他方では移動方向に対して反対方向に後方に傾いて方向付けできることを確認するために、２つのアンバランスの相互位置は互いに対して調整可能でなければならない。また、起振力の周波数は（この場合一例として、アンバランスの回転の反転速度）、共振が得られるように調整可能でなければならない。共振周波数は手動で探索することが可能であるが、またこれは、その共振周波数で振動を開始する自動「走査」プロセスによって有利に実施することができる。【００５１】  例えばアンバランスの質量あるいは複数の質量が放射状に移動できる調整装置によって、アンバランスの静止モーメントが自動的に調整できるように、その静止モーメントは形成される。【００５２】  また、地盤接触装置での作用の周波数は、調整装置によって調整することができる。周波数が調整可能である場合、地盤接触装置と締固め予定のあるいは締固めされている地盤エリアとからなる振動系の共振を決定することができる。共振している状態での作業は、より小さい締固め力で締固めを行うという結果となる。締固め力が印加されるため、振動系は減衰系となるので、減衰の度合いは最大起振振幅（例えば回転するアンバランスの重さによって発生する力）と系の振動（地盤接触装置の振動）との間の位相角度を生じる。この位相角度が決定できるためには、分数調波用（及び共振周波数と高調波用の）センサーに加えて、地盤の締固め方向への時間のふれを測定するセンサーが地盤接触装置に備え付けられている。起振の時間のふれ（地盤接触装置に印加される���）は同様に測定できるが、アンバランスの重さあるいは複数の重さの瞬間的な位置から容易に決定することが可能である。最大振幅のタイミング（地盤接触装置の振動に関する起振振動）はコンパレータによって決定される。起振の最大振幅が地盤接触装置の最大振幅より９０°〜１８０°、好ましくは９５°〜１３０°リードするように、起振を設定することが好ましい。起振周波数が可変である場合、この場合に決定された値を使用して、下記のとおり絶対締固め値を同様に決定することができる。【００５３】  また、起振力の最大振幅が調整可能であることが好ましい。起振力は、例えば同じ回転速度で回転し、その角距離が可変である２つのアンバランスの重さを使用する際に、調整することができる。アンバランスの重さは、同じ方向にもしくは異なる方向に移動してもよい。【００５４】  さらに、地盤接触装置を備える地盤締固め装置が適切に設計されていない場合、分数調波の発生が機械損傷をもたらしうることに留意すべきである。従って、分数調波の伝播を減衰させるために、減衰要素はそれぞれの地盤接触装置とその他の機械部品間に配置される。もちろん、地盤締固め装置全体は、低周波数分数調波がいかなる損傷も引き起こさないように設計されることができ、実際、それらの周波数は詳細な説明に記載された説明をもとにした既知数である。しかし、分数調波の振幅がもう損傷を引き起こさないか、あるいはすでに存在しないような程度まで、起振力の振幅を減少させることもできる。
本発明の別の有利な実施形態と特徴の組み合わせは、下記の詳細な説明と特許請求項全体から明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００５５】  本発明の実施へのアプローチ
最初に、互いにある物理的距離にある複数のサブエリアＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３、ＴＢ４を有する建設現場での締固め作業をモニターし制御するための一つの実施例が、図９と関連して説明されるであろう。【００５６】  絶対締固め値は、位置座標ｘ１、ｙ１の位置で、ある時刻ｔ１で較正装置ＥＶを使用して、サブエリアＴＢ１のある較正値Ｅ１（ｘ１、ｙ１）として測定される。データは較正装置ＥＶから演算装置Ｒへ無線で送信され、そこで保存される。締固めローラーＷ１はシステム制御装置によってサブエリアＴＢ１に移動されており、最初に点ｘ１、ｙ１での相対締固め値Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１；ｘ１、ｙ１）を測定し、演算装置Ｒにこの値を送信する。演算装置Ｒは締固めローラーＷ１の相対締固め値を較正値Ｅ１（ｘ１、ｙ１）と相関させて、その結果を締固めローラーＷ１に、例えば、補正因子  Ｋ（Ｗ１、ＴＢ１）  ＝ｃｏｒｒ．［Ｅ１（ｘ１、ｙ１）⇔Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１；ｘ１、ｙ１）］の形式で送信し、その締固めローラーＷ１はすぐに既定の絶対締固め値にサブエリアＴＢ１全体を締固めすることができる。そのプロセス時に、実際に得られた相対締固め値、Ｖ（ＴＢ１、ｘｉ、ｙｉ；ｉ＝１．．．ｎ）を演算装置Ｒに送信するであろうし、Ｅ１（ｘ１、ｙ１）との相関のせいでその値もまた絶対締固め値であって、一つのエリア（つまり既定のエリア格子ｘｉ、ｙｉ内、ここでインデックスｉは１からｎまで動く）を被覆することが好ましい。【００５７】  さらに、締固めローラーＷ１がサブエリアＴＢ１で作業している間に、非締固め方法で（ある時刻ｔ２での）そこの地盤を走行するために、そして相対締固め値Ｖ（Ｗ２；ＴＢ１；ｘ１、ｙ１）を測定するために、しばらくの間拘束されなくなった締固めローラーＷ２が地点ｘ１、ｙ１に移動されることができる。この相対締固め値は演算装置Ｒに送信される。地点ｘ１、ｙ１がその時刻ｔ２で最初の締固めローラーＷ１によって作業されなかった場合、演算装置Ｒは第２締固めローラーＷ２によって得られた締固め値を較正値Ｅ１（ｘ１、ｙ１）と直接相関させ、計算された補正因子Ｋ（Ｗ２、ＴＢ１）＝ｃｏｒｒ．［Ｅ１（ｘ１、ｙ１）⇔Ｖ（Ｗ２；ＴＢ１；ｘ１、ｙ１）］を締固めローラーＷ２に送信する。対照として、第１締固めローラーＷ１が地点ｘ１、ｙ１を既定値に既に締固めしている場合、演算装置は第２締固めローラーＷ２によって得られた相対締固め値を締固め値Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１、ｘ１、ｙ１；ｔ２）、つまり作業された後の締固め値（既定公称値）と相関させる。第１締固めローラーＷ１は演算装置Ｒに、得られた締固め値Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１、ｘｉ、ｙｉ；ｉ＝１．．．ｎ）を継続的に供給するという理由で、演算装置Ｒは適切な補正因子を第２締固めローラーＷ２に送信することができる。【００５８】  その後、第２締固めローラーＷ２はサブエリアＴＢ２へと続いて、そこで地盤処理を記録することができる。それは地点ｘ１、ｙ１での測定によって較正されているために、たとえ較正装置ＥＶがまだその地点にない場合でも、サブエリアＴＢ２での位置関連絶対締固め値Ｖ（Ｗ２；ＴＢ２、ｘｉ、ｙｉ；ｉ＝１．．．ｎ）を決定することができる。較正装置が到着すると、それは必要な締固め値が所定の測定点ｘ２��ｙ２で達成されているかどうかをチェックすることができる。第２締固めローラーＷ２が動いているか、あるいはこの時点で又はそれが位置する場所で静止しているかは無関係である。較正測定はこのこととは無関係に実施されることができる。較正装置ＥＶは今度は、測定された絶対締固め値Ｅ２（ｘ２、ｙ２）を位置座標ｘ２、ｙ２とともに演算装置Ｒに送信する。演算装置ＲはサブエリアＴＢ２で第２締固めローラーＷ２によって決定された測定値がわかっているので、もう一度相関プロセスを実施して、（その地点ｘ１、ｙ１での測定を基にして）第２締固めローラーＷ２がどれほどよく較正されているかをチェックすることができる。それは締固めローラーＷ２に遅れることなく補正因子を送信し、この時点でＷ２は地盤エリアＴＢ４で既に作業していてもよい。【００５９】  最後に、較正装置は第３のサブエリアＴＢ３での第３測定位置ｘ３、ｙ３に移動される。絶対地盤締固めは、サブエリアＴＢ１とＴＢ２について記載されているものと同じ方法によりここで決定することができる。【００６０】  従って、異なる地点での較正された測定値は、建設現場の様々なサブエリアに利用可能である（その場合はまた、もちろん、複数の測定が各サブエリアに対して行われてもよい）。システムはこれらの較正地点を使用して様々な締固め装置を較正することができ、極めて柔軟な方法で機械の位置とそれぞれの作業状態を考慮に入れることを可能にする。従って、同時刻、同地点で複数の電気機器及び機械操作者に対して較正測定を実施する必要はまったくなくなる。機械が移動した距離は最小化することができる。元々予想されていなかった作業あるいは容量の変化が原因で起こる時間の変更は（多かれ少なかれ機械の時間は入手可能であるので）、システムの計画に考慮することができる。【００６１】  上記の実施例に示したとおり、締固め値Ｖ（Ｗ１；ＴＢ１、ｘｉ、ｙｉ；ｉ＝１．．．ｎ）はこれらの値を測定した機械の識別番号とともに保存される。従って、演算装置もまた続いて行う評価を実施することができ、例えば、様々な装置による測定の質を追跡することができる。【００６２】  図１０は、システム制御装置を概略的に示す。各締固めローラーＷ１、Ｗ２、較正装置ＥＶ、演算装置Ｒは、制御装置ＣＰＵ１、．．．、ＣＰＵ４を備えている。これらの制御装置ＣＰＵ１、．．．、ＣＰＵ４は互いに接続されており、プログラムされた手順を実施する。これは、例えば、何の機械がデータを記録し送信するだろうか、いつこれが実施されるべきか、を規定する。さらに、どちらの方に機械は移動するべきか、演算装置は何のデータをどの機械に送信するのか、などはるかに多くを予め決定して制御することが可能である。【００６３】  測定する及び／又は締固めする地盤エリアに関しての地盤組成が変化する場合、相対締固め測定値を絶対測定値と相関させることは、常に極めて有利である。例えば、様々な地盤エリアの地盤は、砂質、粘土、石ころだらけ（小石あるいは砂利）であってもよく、また、それが異なる水分含有量であってもよい。これら異なる地盤組成の全てが、異なる相対地盤締固め値を提供する。【００６４】  異なる地盤組成のエリアの位置と外形がわかっている場合、測��された絶対地盤剛性を有する較正地点は、これらの各地盤エリアで予め決まっている。その後、様々な地盤締固め装置はこの地点を移動し、それらの相対地盤締固め値を、関連のあるエリアの絶対値と相関させる。
【実施例２】
【００６５】  図１は、溝を通る異なる締固めの複数の地盤エリア３を備える領域エリア１４を示す。締固め公称値と比較して締固めが大きいほど、ここで選択された特徴付けシェーディングは細かくなる。小さい四角の模様は、既に得られている締固めが締固め公称値と一致することを指示する。本願で求められている締固めプロセスの目的は、道路建設の例において必要とされているとおり、超過しても不足してもいけないという既定の締固めレベルを達成することである。本発明によってのみ、許容範囲内の作業によって均一な締固めが可能である。一例として、締固め状態を図解するのに、本願では異なるシェーディングが使用されているが、異なる色を用いた表示があれば、それが選択されることが好ましい。【００６６】  この領域エリアに対する締固め値は、例えば演算装置に保存されている（また、たとえ中央演算装置との無線リンクが一時的に中断されるとしても、締固め装置が自主的に作業できるように、どの締固め装置に保存されてもよい）。さらに、形状（層の厚さ、印加される層の数）と材料の特徴（砂利、混合物、出どころ、等）をデータ・マップに保存することができる。【００６７】  一例として、振動プレート１は締固め装置として使用される。従って、振動プレート１は締固め及び測定機器として使用される。一般にそれは、アンバランスなエナジャイザーをも含む総質量ｍｄの、２つの反転するアンバランスの重さ１３ａと１３ｂ（図２）を備えた地盤接触装置（ベース・プレート４を備える下部ボデー５）を有する。ｍｄは起振振動質量の合計を記号で表したものである。上部ボデー７の静荷重重量は、減衰要素６（剛性ｋＧ、減衰ｃＧ）を介して質量ｍｆの下部ボデー５上に支持される。減衰要素６を加えた静止重量ｍｆは基点で起振されてチューニングして低くした（低固有周波数）振動系を生じる。上部ボデー７は、振動操作時に下部ボデー５の振動に対して二次のローパス・フィルターとして機能する。これは、上部ボデー７に送信された振動エネルギーを最小化する。【００６８】  地盤エリア３で測定され、締固めされる予定の、あるいは締固めされている地盤は、調査されている特徴にもよるが、異なるモデルが存在する物質である。上記の系（地盤接触装置−地盤）の場合では、単純なバネ−ダンパー・モデル（剛性ｋＢ、減衰ｃＢ）が使用される。バネ特性は地盤締固め装置（下部ボデー５）と弾性半空間（地盤エリア）との間の接触ゾーンを考慮に入れる。上記電気機器の起振周波数の領域では、その周波数は系の最低固有周波数より高く、地盤剛性ｋＢは静的で周波数に依存しない変数である。一様な層状地盤層についてのフィールドテストでは、本願で提案された応用例におけるこの特徴を検証することが可能であった。【００６９】  もしその電気機器と地盤モデルが、片側でのリンクをモデル全体に考慮して照合される場合、下記の方程式系（１）が下部ボデー５の自由度ｘｄと上部ボデー７の自由度ｘｆに対する関連する微分運動方程式を説明している。
2008534830.tif 000003
地盤力によって制御される片側のリンクを基にして、これは以下の結果を得る。
2008534830.tif 000004
ｍｄ：振動質量［ｋｇ］、例えば、下部ボデー５
ｍｆ：静荷重重量［ｋｇ］、例えば、上部ボデー７
Ｍｄ：アンバランスの静止モーメント［ｋｇ・ｍ］
ｘｄ：振動質量の移動［ｍｍ］
ｘｆ：負荷重量の移動［ｍｍ］
Ω：        起振円形周波数［ｓ−１］Ω＝２π・ｆ
ｆ：        起振周波数［Ｈｚ］
ｋＢ：地盤底部の剛性／地盤エリアの剛性［ＭＮ／ｍ］
ＣＢ：地盤底部の減衰／地盤エリアの減衰［ＭＮｓ／ｍ］
ｋＧ：減衰要素の剛性［ＭＮ／ｍ］
ｃＧ、減衰要素の減衰［ＭＮｓ／ｍ］【００７０】  下部ボデー５と、この場合に測定される予定の、または締固めされている、あるいは締固め予定の地盤エリア３との間の地盤応答力ＦＢは、片側のリンクの非線形性を制御する。【００７１】  微分方程式（１）の解析解は下記の一般形態で表される。
2008534830.tif 000005
ｊ＝１                      線形振動応答、荷重操作
ｊ＝１、２、３、．．．      周期的持ち上がり（機械が各起振周期につき一回、地盤と接触しなくなる）
ｊ＝１、１／２、１／４、１／８、．．．及び関連する高調波：飛び上がり、ひっくり返り、カオス的運転状態
φは、上記振動系の、起振力の最大振幅値と振動応答の最大振幅値の発生間における位相角度である。【００７２】  「飛び上がり」についての以下の解析では、力ＦＢが地盤表面２に直角に作用することが前提とされる。上記の振動プレートの場合、対照的に、この力は地盤表面２に直角には作用しないが、後部に対するある角度で順に、例えば、前方向への飛び上がり移動が起こる。従って、角度を成す力の垂直成分は、以下の数学的解析で使用しなければならない。地盤表面に対してある角度で作用する起振力は、アンバランスの重さ１３ａと１３ｂを転換することによって得られ、それらは互いに対して異なる方向に回転し、アンバランスの重さ１３ａと１３ｂに対するそれらの追加のアンバランスモーメントは、図３の右下方へ約２０°の角度で最大の力ベクトルを生じる。絶対値（共振）を決定するために、最大の力ベクトルは（ＦＢと同一であるだろうが）地盤表面２に向かって垂直方向を向く。【００７３】  方程式（１）の解は数値シミュレーションによって計算することができる。数値解アルゴリズムを使用することは、とりわけカオス的な振動の検証には重要である。平均法などの解析計算法を使用することにより、線形及び非線形振動については、基本周波数の分岐に関する基本的性質の極めて良好な近似解と説明を得ることができる。平均理論は、アンデレーグ・ローランド（１９９８）の「動的地盤コンパクタの非線形振動」（ＶＤＩ経過報告書、シリーズ４、ＶＤＩ出版、デュッセルドルフ）に記載されている。これにより、良好な一般解が存在することが可能となる。解析法は、複数のブランチを持つシステムに対して不当に高度な複雑さと関連している。【００７４】  マスラブ／シミュリンク・プログラム・パックはシミュレーション・ツールとして使用する。そのグラフィクスのユーザー・インターフェースと利用可能なツールは現在の問題を取り扱うのに非常に適している。その方程式（１）は、最初に無次元形式に変換され、その一般妥当性が可能な限り良好であるという結果を得る。
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すなわち、ここではＫ＝ｆ／ｆ０であって、ｆは起振周波数とｆ０は共振周波数［Ｈｚ］である。
ω０は「機械−地盤」振動系の円形共振周波数［ｓ−１］である。
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振幅Ａ０ｆは自由に変化することができる。
材料特性：
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質量と力：
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【００７５】得られた方程式（３）は、マスラブ・シミュリンクを用いて図式的にモデル化される。図４を参照する。非線形性は純粋な荷重制御関数として単純化された形式で検討され、シミュリンクのライブラリから「スイッチ」ブロックを使用してモデル化される。【００７６】  方程式（１）及び（３）で使用する座標系は、固有重量（静荷重重量ｍｆ、振動質量ｍｄ）に起因する静止下部エリアを含む。加速度信号を積分して行われる測定値との比較において、静止下部エリアはシミュレーション結果での比較目的のために差し引かなければならない。シミュレーションの初期条件は全て「０」に設定する。結果は定常状態に引用される。可変積分刻み幅（最大刻み幅０．１秒）の「ｏｄｅ４５」（ドルマン・プリンス法）は、解ソルバとして０秒から２７０秒までの時間周期で選択される。【００７７】  一般的に、振動部分を調査することは、振動プレート１のカオス的な機械応答の解析には十分である。とりわけ、うまく適合されたゴム・ダンパー要素の場合には、要素（下部ボデーと上部ボデー）の動的荷重は静的荷重と比較して無視できるほど小さく、［数式１３］が適用される。この場合には、２つの方程式（１）と（３）が追加することができ、結果、振動要素ｘｄ≡ｘの一自由度についての方程式（４ａ）が得られる。関連する解析モデルを図３に示す。
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ＦＢは地盤エリアで作用する力である。図３参照。この従来の二次微分方程式は書き直されて、以下の二つの一次微分方程式を得る。
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【００７８】  ［数式２０］と［数式２１］を使用した位相―空間表現は、これに由来する。【００７９】  また、位相曲線は軌道と呼ばれ、線形の定常状態と単一周波数振動の場合には閉鎖した円あるいは楕円である。非線形振動の場合、高調波がさらに発生して（地盤からの外装の周期的持ち上がり）、高周波は変調周波と見ることができる。周期が倍加した場合のみ、すなわち「飛び上がり」などの分数調波振動では、元の円は、位相−空間表現での交差点を有する閉曲線列に変化する。【００８０】  枝分れあるいは分岐形状での分数調波振動の発生は、高度非線形振動及びカオス的な振動の、さらに別の中心要素であることがわかっている。高調波と対照的に、分数調波振動は非線形系の新しい運転状態を表し、その状態は別々に取り扱われなければならないが、この運転状態は元の線形の問題とは大きく異なっている。これは、高調波が基本波と比較して小さいためである。つまり、その問題の非線形解が残っているということであり、数学的に言えば、線形系解の近傍にあることが理由である。【００８１】  実際問題として、測定値の記録は、振動波のゼロ交差を検出するホール・プローブからのパルスによって開始することができる。これはまた、ポアンカレ写像の生成を可能にする。周期的に記録された振幅値が変化する系のパラメータ、つまり我々のケースでは地盤剛性ｋＢであるが、その関数としてプロットされる場合、これは分岐、あるいは、いわゆるイチジクの樹形図（図５）となる。この図は一方では、剛性が増加する時に枝の領域で突然振幅が大きくなるという振幅特性を示し、これは関連する曲線あるいは複数の曲線との接線が、分岐点で垂直に伸びている状態である。結論として、実際にはローラーを飛び上がらせるためにさらにエネルギーを供給する必要も全くない。またこの図では、剛性が増加する（締固め）時に、さらに枝分れが起こり、具体的に言えば連続的に増加する剛性ｋＢに対してますます短い間隔となる、ということがわかる。枝分れは、スペクトルにおけるこれまでの最低周波数の各半周波数で、次々と新しい振動成分を生み出す。最初の枝分れが周波数ｆあるいは周期Ｔで基本波から分裂するので、これにより周波数カスケードｆ、ｆ／２、ｆ／４、ｆ／８等が生じる。分数調波も、基本波と同じように生成され、結果信号スペクトルの低周波数領域で周波数の連続体を生じる。これは、同様にカオス的な系に固有の特徴であり、つまり今回の場合は、振動プレートである。【００８２】  締固め機器のシステムは確率的なカオス状態ではなく、決定論的状態にある。カオス状態を引き起こすパラメータ全てを測定はできない（完全には見えない）ため、分数調波振動の運転状態は実際の締固めについて予測することができない。実際問題として、運転応答もまた大多数の予測不能因子によって特徴付けられる。地盤接触の大きな損失の結果、その機械は摺動することができ、低周波数振動の結果、機械にかかる荷重が非常に高くなる。機械応答のさらなる分岐はいつでも（不意に）発生する可能性があり、その結果即座に付加的な大荷重を生じる。また、大荷重が外装と地盤との間で発生し、これが原因となって、表面に近接した層に望ましくない緩みを生じ、粒子破壊を��き起こす。【００８３】  機械パラメータが測定変数の関数として積極的に制御される新しい電気機器の場合には（例えば、ＡＣＥ：アンマン締固めエキスパート）、周波数ｆ／２で最初の分数調波振動が発生するとすぐに、アンバランスが低減し、その結果電力が低減する。この対策によって、外装の望ましくない飛び上がりもしくはひっくり返りが確実に防止される。さらに、締固め機器の振幅と周波数の荷重制御規制は、非線形性の制御を保証しており、それによって、実際は最終的に非線形性が発生するという結果になる、飛び上がり／ひっくり返りが確実に防止されることを保証している。【００８４】  それぞれの場合における分数調波振動が機械移動の新しい状態を表すという事実により、例えば地盤の締固め状態を記録するために、圧力プレート試験（ＤＩＮ  １８  １９６）などの参考試験手順に関して分数調波振動が新たに発生するたびに、相対的測定を再度較正する必要があるだろう。後述されるように、この関連する測定に対しては必要ない。【００８５】  「コンパクタ・メーター」の場合、基本波ｆに対する最初の高調波２ｆの比率は締固めモニタリングに使用するが、基本的には、飛び上がりが起こった時に相関が変化する。測定値と地盤剛性との間の線形関係は各枝分れ状態の運動内にのみ存在する。【００８６】  機械のパラメータが一定のままにされている場合、分岐と高調波がそれらと関係のある周期倍加とともに次々と発生し、その発生は増加する地盤剛性と締固めの指標として、大きなローラーと同じように使用することができる（相対的締固めモニタリング）。【００８７】  ローラー・トレインから手動制御用のトレンチ・ローラーに至るローラーは、外装の回転運動をその上方移動に使用し、そのために振動と前方移動との間には直接的な関係がないが、振動プレートは常に前方移動に対して周期的に地面の持ち上がりが引き起こされ、方向振動子の傾きによって制御される。従って、振動と前方移動は互いに直接連結され、その結果、プレートとスタンパーは常に非線形振動応答を有する。結論として、剛性ｋＢが増加するにつれてこれら電気機器はより素早く周期倍加シナリオのエリアに入り、カオス的な運転状態は、それらとともにローラーの場合よりも頻繁に発生する。【００８８】  振動系の振動形状を記録するセンサーは、上記の説明に従って下部ボデー５あるいは上部ボデー７に配置される。上部ボデー７に配置されている場合、上記概説されたとおり、減衰要素によって生じる振動の影響は無視できない。【００８９】  この場合に少なくとも一つの地盤エリア３を締固めするために、その地盤エリア２の上を移動できる装置１は、一例として、アンバランス装置４０、調整装置４１、タイマー４３、コンパレータ装置４５、測定装置４７、格納装置４９、位置検出装置５１、送受信装置５３を備える。これらの機能的ブロックは図６に概略的に示される。【００９０】  アンバランス装置４０は、調整可能なアンバランスモーメントと調整可能なアンバランス周波数とを有する。調整あるいは設定は調整装置４１によって実施され、その装置はアンバランス装置４０と機械的に連結されている。位置検出装置５１は格納装置４９に信号を送る目的で連結される。位置検出装置は、現在締固めされている地盤エリア３の位置を決定する。【００９１】  位置、すなわち位置座標は、方向検出あるいはＧＰＳによって三角法で決定することができる。測定装置４７はこの場合、一例として、ベース・プレート４に配置されて、コンパレータ装置４５と格納装置４９とに信号を送る目的で接続される。上記説明を基にして、地盤エリアが締固めされている間に、測定装置４７は地盤エリア３の締固め実効値を自動的に決定する。この地盤締固め値は、位置検出装置５１によって決定されたとおり、位置座標とともにエリア固有締固め実効値として格納装置４９に保存される。コンパレータ装置４５は各エリア固有締固め実効値を、関連するエリア固有締固め公称値と比較するために使用され、締固め目的でそのエリアを引き続き走行するために、調整装置４１で補正されたエリア固有のアンバランス値あるいはアンバランス周波数値を得る。コンパレータ装置４５は測定装置４７に信号を送る目的で、格納装置４７とタイマー４３とに接続される。【００９２】  演算装置５０はタイマー４３、コンパレータ装置４５、格納装置４９、中央処理装置５２を含む。また、演算装置５０は送受信装置５３及び位置検出装置５１と連結される。演算装置５０は、全ての計算を実行し、格納され送信されたデータを使用して、最適な締固のために相当する機械データを設定する。また、制御センターあるいは他の締固め装置への送信に利用可能なデータを作成する。【００９３】  タイマー４３は調整装置４１によって使用され、アンバランスモーメントとアンバランス周波数を調整するために正確な時間で利用可能な値を作成する。この場合、特に質量は移動、加速および制動を行わなければならない。これは時間を要する。従ってタイマーは、前もって移動方向と移動速度から設定値を決定しなければならない。【００９４】  データ送受信装置５３はエリア固有締固め公称値を受信するため、特にそれまでの締固めプロセスからエリア固有締固め実効値を受信するために使用する。さらに、データ送受信装置５３は、エリアの位置と締固め時に決定された締固め実効値を送信するために使用される。データ送受信装置５３は、格納装置４９に信号を送る目的で接続され、その際そこからコンパレータ装置４５および測定装置４７へ、そしてタイマー４３を介して調整装置４１へと信号送信のリンクが構築される。【００９５】  上記のとおり締固めプロセスは、単に一例として、振動プレートを基礎として説明されている。どのタイプのローラーとスタンパーも、当然のことながら、振動プレートの代わりに使用されてもよい。【００９６】  振動プレートの場合には、移動調整装置の方向は、ガイド軸９を操作するだけで設定される。いくつかのタイプのローラーに対しては、一般にハンドルによって移動方向を設定する。【００９７】  領域エリア１４と同じように、図７は、締固めされる予定の領域セクション６０を示し、概略的に図示された２つのローラー６１ａ６１ｂと振動プレート６３を使用して締固めされることを目的としている。ローラー６１ａおよび６１ｂと振動プレート６３はそれぞれ位置検出装置６５ａから６５ｃを備えている。各エリア固有締固め実効値のデータを送信するためのこれら���つの装置６１ａ、６１ｂおよび６３間の通信は、各装置から各装置へと実施され、それは両矢印６７ａ、６７ｂおよび６７ｃで概略的に指示される。さらに別の図として、領域セクション６０は締固めできないエリアとして断層６９を含む。３つの装置６１ａ、６１ｂおよび６３のうちの一つは、この断層６９を締固めすることを試みるであろうし、その後エリア固有締固め公称値より下にあるエリア固有締固め実効値を検出するであろう。この締固め実効値は、相当する位置とともに他の２つの装置に送信され、現在締固めを実行している装置に格納される。同じ装置あるいは他の装置の一つは、この後の締固めプロセス時に、エリア固有締固め実効値がさらなる締固めプロセスの間、既定の公差値内で増加していないことを、すぐに検出するであろう。この断層６９は、締固めが可能ではないため、すぐに除外されるであろう。すなわち、そのエリアを走行するさらなる締固め時には、その断層はもう走行しないということである。このエリアを走行しないように除外することは不可能である場合、そうではない場合、締固め目的のために隣接エリアを走行することは可能ではないため、この断層６９は、速度を上げ、締固め力を低減して（表面を円滑化する程度の力で）走行される。同様の手順は、既定のエリア固有締固め実効値に既に到達しているエリアに使用される。【００９８】  図８は、図７に示した電気機器の配置を修正したものを示す。図８には、制御センター７０および全ての締固め装置があり、この場合は、一例として振動プレート６３と２つのローラー６１ａおよび６１ｂが、互いにそれらのデータ送受信装置７１を介して通信する。一般的に制御センター７０は、いわゆる現場の事務所であり、そこに全ての情報が集められる。締固め装置６１ａ、６１ｂおよび６３はその後エリア固有締固め実効値をこの制御センター６０に送信し、その実効値は集められてデータ・ストア７３で適切に評価される。図１と同じように（しかし、はるかにもっと均一な締固め値で）、得られた締固め値を見ることができる領域エリアは、制御センター６０で創出される。断層６９は、このような表示装置において明確にわかるだろう。次に制御センター６０は、例えばそこで地盤材料を交換するなどの対策を講じるであろう。【００９９】  上記説明において、地盤エリアは締固めされている。しかし、アスファルト被覆などの地盤エリアに適用される被覆も、同じ締固め装置を使用して同様の手順で締固めを行うことができる。【０１００】  要約すれば、本発明は、効率的な建設現場管理に新しい機能を生み出すシステムを提供していると述べることができる。
【図面の簡単な説明】  典型的な実施形態を説明するのに使用される図面は以下のとおりである。
【図１】  異なる方法で締固めされる地盤エリアを有する領域配置の一例を示す図である。
【図２】  地盤エリアの締固めと得られた締固め実効値の測定に関する振動プレートを示す概略図である。
【図３】  振動可能な連結システム地盤装置による地盤締固めの計算に関する詳細を示す図である。
【図４】  シミュリンク・モデルで無次元モデルを実行する一例を示す図である。
【図５】  機械パラメータが異なる硬度の地盤下部で変化しないままである状態での振動プレートの移動応答を示す図である。
【図６】  本発明に従う締固め装置の一実施形態の変形を示すブロック図である。
【図７】  複数の締固め装置との電気機器配置を示す概略図である。
【図８】  複数の締固め装置とデータ伝達およびデータ評価の制御センターとの電気機器配置を示す、図７に類似した概略図である。
【図９】  本発明に従うシステムを使用して実施できる処理手順を示す概略図である。
【図１０】  システム制御装置を示す概略図である。
【符号の説明】
基本的に図面内では、同一部品は同一の参照記号を持っている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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