(57)【要約】【課題】道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に評価することができる多重路面平たん性解析方法を提供する。【解決手段】路面について求められた縦断プロファイルデータに基づいて、所定のプロファイルメータを縦断プロファイルに沿って所定間隔単位で移動させることにより、縦断プロファイルの波高値データが求められる。路面を平たん性まとめ距離で分割し、平たん性まとめ距離毎に波高値データの絶対値の和を求め、平たん性まとめ距離をその間の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離を求める。波高値データの絶対値の和を単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データを平たん性まとめ距離毎に求める。路面の平たん性を評価する複数種類の所定間隔を選択し、所定間隔値毎に平たん性データを求め、複数種類の所定間隔においてそれぞれの各平たん性まとめ距離毎に各平たん性データをまとめる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となる路面について求められた路面縦断面形状である縦断プロファイルデータに基づいて、互いに平行でかつ所定間隔を隔てて整列された３本のプローブを設けてなる測定具を、該縦断プロファイルに沿って前記所定間隔単位で移動させ、各移動単位毎に、該測定具の真中のプローブの該縦断プロファイルからの外れ寸法である波高値データを求め、
前記対象となる路面を所定長さの平たん性まとめ距離単位で複数に分割しておき、該平たん性まとめ距離毎にその中にある前記波高値データの絶対値の和を求めると共に、該平たん性まとめ距離を該平たん性まとめ距離内の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離を求め、さらに前記波高値データの絶対値の和を該単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データを前記平たん性まとめ距離毎に求めることとし、
前記所定間隔として、路面の平たん性を評価する複数種類の値を選択し、該複数種類の所定間隔値に基づいてそれぞれ前記平たん性データを求め、該複数種類の所定間隔について前記平たん性まとめ距離毎に各平たん性データをまとめることを特徴とする多重路面平たん性解析方法。
【請求項２】
前記平たん性データが、前記複数種類の所定間隔においてそれぞれ平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフにより表示されることを特徴とする前記請求項１に記載の多重路面平たん性解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹凸を有する道路の路面等の平たん性を評価する多重路面平たん性解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、路面の平たん性を評価する方法としては、３メートルプロフィルメータを用いる方法が知られている。図１０に示すように、３メートルプロフィルメータによる路面の平たん性測定は、全長３ｍの測定具１の前、中、後の車輪２，３，４を路面に沿って移動させ、中央車輪３位置に設置した記録計５に路面の縦断方向の波形を１．５ｍごとに記録し、記録された波形に任意の基準線を設けて、波形と基準線との差の標準偏差を路面の平たん性とするものである。この場合、記録計の波形と両側の車輪を結んだ線と中央車輪の計測値との差を波高値として利用してもよい。なお、３メートルプロフィルメータを用いる方法に関しては、予め測定した路面プロファイルデータを利用して紙面上で波高値を計算することができ、特にコンピュータ画面上で計算することにより演算を迅速に行うことが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記平たん性評価方法の場合、路面のプロファイルにおいて、大きな凹凸がある個所と小さな凹凸がある箇所とが含まれている場合、単一の寸法のプロファイルメータのみを用いることによっては、平たん性の評価が適正に行われないことがある。例えば、３メートルプロフィルメータのみを用いた場合、通常の自動車道路の凹凸については、良好に評価されるが、歩道用の細かい凹凸についてや、さらに凹凸の大きい高速道路に対する適正な評価が行われないという問題がある。
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に評価することができる多重路面平たん性解析方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために上記請求項１の発明の構成上の特徴は、対象となる路面について求められた路面縦断面形状である縦断プロファイルデータに基づいて、互いに平行でかつ所定間隔を隔てて整列された３本のプローブを設けてなる測定具を、縦断プロファイルに沿って所定間隔単位で移動させ、各移動単位毎に、測定具の真中のプローブの縦断プロファイルからの外れ寸法である波高値データを求め、対象となる路面を所定長さの平たん性まとめ距離単位で複数に分割しておき、平たん性まとめ距離毎にその中にある波高値データの絶対値の和を求めると共に、平たん性まとめ距離を平たん性まとめ距離内の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離を求め、さらに波高値データの絶対値の和を単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データを平たん性まとめ距離毎に求めることとし、所定間隔として、路面の平たん性を評価する複数種類の値を選択し、複数種類の所定間隔値に基づいてそれぞれ平たん性データを求め、複数種類の所定間隔について平たん性まとめ距離毎に各平たん性データをまとめることにある。
【０００５】
上記のように構成した請求項１の発明においては、対象となる路面について求められた縦断プロファイルデータに基づいて、互いに平行でかつ所定間隔を隔てて整列された３本のプローブを設けてなる測定具を用いることにより、波高値データが求められる。測定具については、路面の平たん性を評価する複数種類の所定間隔の測定具が用意され、各測定具についてこの波高値データが求められる。つぎに、対象となる路面を所定長さの平たん性まとめ距離で分割しておき、各平たん性まとめ距離毎に波高値データの絶対値の和が求められ、平たん性まとめ距離を平たん性まとめ距離内の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離が求められる。さらに、波高値データの絶対値の和を単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データが、平たん性まとめ距離毎に求められる。
【０００６】
この平たん性データが、複数種類の所定間隔の測定具を用いて求められた各波高値毎に求められる。このように求められた各平たん性データが、複数種類の所定間隔について各平たん性まとめ距離毎にまとめられる。これにより、道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に解析することができる。
【０００７】
また、上記請求項２の発明の構成上の特徴は、前記請求項１に記載の多重路面平たん性解析方法において、平たん性データが、複数種類の所定間隔においてそれぞれ平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフにより表示されることにある。このように、複数種類の所定間隔について、平たん性まとめ距離毎にそれぞれの平たん性データが三次元のグラフによって表示されることにより、路面における小さな凹凸から大きな凹凸の分布状況を一見して非常に容易に認識することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。図１及び図２は、同実施形態である道路の路面Ｄの多重路面平たん性解析方法に使用される路面Ｄの縦断方向のプロファイルを測定するための路面縦断プロファイル測定装置の概略構成を正面図及び平面図により示したものである。路面縦断プロファイル測定装置は、測定ブロック１０と、制御装置２１とにより構成されている。なお、道路Ｄの縦断プロファイル計測位置は、路面の摩耗の最も激しいアウトホイールパス（ＯＷＰ）といわれる車両の左車輪の通過位置について行われる。この道路のアウトホイールパスは、車両の７０〜８０％が通過する位置であることが明らかになっている。
【０００９】
測定ブロック１０は、図１に示すように、硬質のゴム弾性体あるいは弾性体エラストマ製であり、進行方向（図示矢印方向）に対して前、中及び後に配列された３個の円盤形の第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３を有しており、各ローラ１１，１２，１３は、同一面上でかつ同一直線上に配列されている。各ローラ１１，１２，１３の外径は、本実施形態では１５０ｍｍφになっている。各ローラ１１，１２，１３には、それぞれ回転軸１１ａ，１２ａ，１３ａが貫通固定されている。第１ローラ１１と第２ローラ１２の回転軸１１ａ，１２ａの両端側には、長尺板状の一対の第１連結棒１４が、回転軸１１ａ，１２ａが回転自在なように固定されて両回転軸１１ａ，１２ａ間を連結している。また、第２ローラ１２と第３ローラ１３の回転軸１２ａ，１３ａの両端には、長尺板状の一対の第２連結棒１５が回転軸１２ａ，１３ａが回転自在なように固定されて両回転軸１２ａ，１３ａ間を連結している。本実施形態では、第１及び第２ローラ１１，１２間、第２及び第３及ローラ１２，１３間の距離がいずれも測定ピッチである２５０ｍｍに保たれている。
【００１０】
第１連結棒１４には、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動角度である連結角θを検出するロータリエンコーダ１６が取り付けられている。第２連結棒１５には、第２ローラ１２の回転数から測定ブロックの移動距離を検出する距離センサ１７が取り付けられている。さらに、第２連結棒１５には、第２連結棒１５の初期角度θＢを検出する傾斜角度センサ１８が取り付けられている。
【００１１】
測定ブロック１０の第２ローラ１２の回転軸１２ａには、操作棒１９が回動可能に取り付けられている。路面縦断プロファイル計測に際しては、測定者が、操作棒１９を手で持って測定ブロック１０を路面に軽く押し付けた状態で移動させるようになっている。なお、測定ブロック１０の支持方法については、操作棒１９を測定車に連結させると共に、操作棒１９をコイルバネ等で付勢して測定ブロック１０を道路にわずかに押し付けるようにしてもよい。これにより、測定ブロック１０の移動に伴って、自動的に路面縦断プロファイルを計測することが可能になる。操作棒１９には、制御装置２１が取り付けられている。
【００１２】
制御装置２１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ等からなるマイクロコンピュータ等により構成されており、ＲＯＭに記憶された「多重路面平たん性解析方法」のプログラムを実行するものである。制御装置２１のＲＯＭには、測定ピッチであるローラ１１，１２間及び及ローラ１２，１３間の距離に相当する１ピッチのデータ２５０ｍｍ及び、平たん性まとめ距離２０ｍが記憶されている。制御装置２１の入力側には上記ロータリエンコーダ１６、距離センサ１７及び傾斜角度センサ１８と共に、連結角の計測を停止させる停止スイッチ２２が接続されている。また、制御装置２１の出力側には、路面縦断プロファイルの測定結果や、平たん性データの表やグラフ等を表示する表示装置２３が接続されている。
【００１３】
つぎに、上記路面縦断プロファイル測定装置による道路のプロファイル測定について説明する。
測定者が、操作棒１９によって測定ブロック１０を道路のＯＷＰ位置に合せてかつ第３ローラ１３を基準位置にセットした状態で、測定ブロック１０を路面に軽く押圧した状態で道路前方（縦方向）に進行させることにより計測が開始される。制御装置２１は、測定ブロック１０の初期傾斜角θＢを傾斜角度センサ１８から入力して記憶する。測定ブロック１０の移動により、測定ブロック１０が１ピッチである２５０ｍｍ移動すると、制御装置２１は距離センサ１７からの入力に応じて測定点であると認識し、ロータリエンコーダ１６により検出された連結角検出値θｉを記憶する。この繰返しにより、移動距離２５０ｍｍ毎に、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度である連結角検出値θｉが逐次得られる。計測が終了すると、測定者が、制御装置２１の停止スイッチ２２をオンし、制御装置２１はこれを受けて、計測終了と判定する。
【００１４】
つぎに、制御装置２１において、上記連結角検出値θｉに基づいて、以下のように路面縦断プロファイルが求められる。図４に示すように、測定ブロック１０の初期位置＃１における第２連結棒１５の初期角度θＢを求められており、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度θ１−１が、ロータリエンコーダ１６の計測値として求められる。次に、測定ブロック１０が１測定ピッチ移動した位置＃２において、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度θ１−２が、ロータリエンコーダ１６の計測値として求められる。以下同様に、測定ブロック１０の１測定ピッチ移動した位置＃３，＃４，＃５，＃６…において、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度θ１−３，θ１−４，θ１−５，θ１−６…が、ロータリエンコーダ１６の計測値として求められる。この１ピッチ２５０ｍｍの距離と連結角θｉのデータから制御装置２１の処理により、図５に示すような道路のＯＷＰの適正な縦断プロファイルデータｆ（ｘ）が得られ、ＲＡＭに記憶される。すなわち、このように第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の連結角θｉを逐次検出する逐次二角法を用いることにより、簡易にかつ精度良く路面の縦断プロファイルを作成することができる。
【００１５】
次に、制御装置２１は、上記縦断プロファイルに基づいて、所定距離毎の波高値を求める。ここで、波高値は、３メートルプロファイルメータの考えに基づいて求められる。すなわち、図６に示すように、互いに平行でかつ所定間隔ｔ（例えば１．５ｍの、プロファイルデータ紙面上での換算値）を隔てて整列された３本のプローブ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを設けてなる測定具３１を、上記方法により求めた縦断プロファイルｆ（ｘ）に沿ってその両側のプローブ３１ａ，３１ｃを縦断プロファイルｆ（ｘ）上に接触した状態で所定間隔ｔ単位で移動させ、各移動単位毎に、測定具３１の真中のプローブ３１ｂ位置にて、プローブ３１ａ，３１ｃを結んだ直線と縦断プロファイルｆ（ｘ）との差を波高値ｈｉとするものである。制御装置２１は、波高値演算処理を迅速にかつ正確に行う。
【００１６】
そして、本実施形態では、プロファイルメータの所定間隔ｌｘについては、ｌｘ＝０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ、３ｍ及び８ｍ（ｘ＝１〜５）の５種類が選択され、それぞれについて波高値データｈｘｉが求められる。歩行者用道路の場合は０．５、１及び１．５メートル単位とし、通常の自動車道路は３メートル単位であり、高速道路の場合は８メートル単位とされる。ｌｘ＝０．５ｍ及び１ｍの場合の波高値データｈｘｉについて、図７に示されている。
【００１７】
次に、測定路面の長さが平たん性まとめ距離２０ｍ毎に分割され、各２０ｍ区間について上記プロファイルで求めた波高値の数Ｎｈｘがカウントされる。所定間隔ｌｘ＝０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ、３ｍ及び８ｍについては、Ｎｈｘ＝８０，４０，２６，１３，５となる。なお、平たん性まとめ距離については、２０ｍに限らず、路面の状態，評価目的等に応じて、１０ｍ、５ｍ等適宜選択することが可能である。つぎに、各２０ｍ区間について上記プロファイルで求めた区間内の波高値の絶対値の和Σ｜ｈｘｉ｜が算出される。これらの値に基づいて、平たん性データｆｘｉが、下記数１に基づいて算出される。
【００１８】
【数１】ｆｘｉ＝Σ｜ｈｘｉ｜／（２０／Ｎｈｘ）
【００１９】
各所定間隔ｌｘ＝０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ、３ｍ及び８ｍについて、平たん性データｆｘｉはそれぞれΣ４｜ｈｘｉ｜、Σ２｜ｈｘｉ｜、Σ１３｜ｈｘｉ｜／１０、Σ１３｜ｈｘｉ｜／２０、Σ｜ｈｘｉ｜／４となる。制御装置２１は、数１に基づいて、各所定間隔ｌｘ毎に、平たん性データｆｘｉについて演算し、その結果を例えば下記表１に示すようにまとめる。さらに、制御装置２１は、この表１の結果を図８に示すように二次元グラフに表す。これにより、路面の大きな凹凸、小さな凹凸箇所が容易に把握される。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
さらに、図９に示すように、制御装置２１は、平たん性データを、複数種類の所定間隔ｌｘの各平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフにより表示装置に表示することもできる。このように、平たん性データが、複数種類の所定間隔について、平たん性まとめ距離毎にそれぞれ三次元のグラフにより表示されることにより、路面における小さな凹凸から大きな凹凸の分布状況が一見して非常に容易に認識される。これにより、本実施形態においては、路面の状態を多様な観点から捉えることができ、路面状態を総合的に解析することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態においては、測定ブロック１０に取り付けられた制御装置２１により、連結角の読取り、縦断プロファイルの演算と、平たん性データの演算処理とが同時に行われているが、これに限るものではない。たとえば、制御装置２１では、連結角の読取りのみを行い、縦断プロファイル及び平たん性データの演算処理については、別の場所で行うようにしてもよい。また、制御装置２１では、連結角の読取りと縦断プロファイルの演算とを行い、平たん性データの演算処理のみを別の場所で行うようにすることも可能である。特に、多数の測定ブロックからの連結角データを特定のデータ解析センターに集めて一括してデータ解析を行うことにより、正確かつ迅速なデータ処理が可能になる。その他、本発明については、上記実施形態に限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変更し実施することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
上記請求項１の発明によれば、所定間隔として路面の平たん性を評価する複数種類の間隔値を選択し、複数種類の所定間隔値毎に平たん性データを求めたことにより、道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に評価することができる。また、それぞれの平たん性データが、複数種類の所定間隔について平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフによって表示されることにより、路面における小さな凹凸から大きな凹凸の分布状況を一見して容易に認識することができる（請求項２の発明の効果）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である道路の路面の平たん性を解析するために使用される測定ブロックを概略的に示す正面図である。
【図２】同測定ブロックを概略的に示す平面図である。
【図３】測定ブロックにより路面の凹凸を測定する過程を説明する説明図である。
【図４】測定ブロックの各測定地点における状態を模式的に示す説明図である。
【図５】測定ブロックによる測定結果を解析して路面形状として示したプロファイル図である。
【図６】図５の結果に基づいてプロファイルメータを用いて路面の凹凸の波高値を求める方法を説明する説明図である。
【図７】所定間隔が０．５ｍと１ｍのときの、波高値のデータを示すグラフである。
【図８】平たん性データを、複数種類の所定間隔ｌｘにおいてそれぞれの平たん性まとめ距離毎に二次元で示したグラフである。
【図９】平たん性データを、複数種類の所定間隔ｌｘにおいてそれぞれの平たん性まとめ距離毎に三次元で示したグラフである。
【図１０】路面縦断プロファイルから波高値を求めるための３メートルプロファイルメータを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０…測定ブロック、１１，１２，１３…第１，第２，第３のローラ、１１ａ，１２ａ，１３ａ…回転軸、１４…第１連結棒、１５…第２連結棒、１６…ロータリエンコーダ（角度検出装置）、１７…距離センサ、１９…操作棒、２１…制御装置、３１…測定具。
【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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