技報第 28 号

2016

路面性状測定車の構造物点検への適用～「ドクターパト」による路上構造物調査～
阪神高速技術(株)技術部技術開発課
阪神高速技術(株)技術部
阪神高速技術(株)技術部調査点検課
内外構造(株)設計部

宇野津 哲哉
杉 井 謙 一上中田 裕章陵 城 成 樹………………………………………………………………………………
要旨

阪神高速道路の日常路上点検は，低速走行のパトロール車両上の点検員が視覚や音響・振動感覚により行っている．点検員が異常を感じた箇所は，交通規制を伴う近接点検を行う．このため，道路利用者に不便をかけたり，点検員には危険を伴わせたりする作業となっている．これらの不都合を解消する目的で，阪神高速技術（株）では，路面性状測定車（ドクターパト TM）を製作するとともに，測定データを一元管理できるデータ統合ツールを開発した．ドクターパトには，平たん性測定機能，路面・側面測定機能，わだち掘れ測定機能が搭載されており，それぞれの機能に高い分解能を付与している．このため，通常の路面性状測定車には期待できない構造物点検にまで応用することが可能である．
本文では，第一に，ドクターパトの平たん性測定機能，路面・側面測定機能，わだち掘れ測定機能について概説する．第二に，データ統合ツールの機能について説明する．第三に，平坦性測定機能を拡張したジョイント段差量算出法，路面撮影機能を利用したジョイント損傷検出法，側面撮影機能を利用した壁高欄・遮音壁損傷検出法について説明する．第四に，路面撮影画像から得られる舗装ひび割れマップを利用して，鋼床版疲労損傷の重点点検箇所を決定する方法を提案する．
キーワード: 路面性状調査，舗装調査，舗装損傷，伸縮装置調査

はじめに

このような課題に対応する試みとして，阪神高速技術(株)は，交通規制を伴う近接点検の低減が都市ネットワークである阪神高速道路は，基本可能な路面性状測定車の製作を行った．NEXCO 各

的に高架橋の連続帯でかつ都市内高速のため，路社，計測会社，舗装会社等では，独自に路面性状肩部に余裕がない．したがって，車上点検員が異測定車を製作しているが，阪神高速技術（株）は，常を感じた箇所での近接点検には車線規制を伴い， 路面性状測定機能の分解能を高めることで，路面①利用者の不便，②規制費用の発生，③利用者お性状測定だけでなく，構造物点検も可能とした車よび点検員の安全，の諸点に課題が残る．車線規両を製作することを目指した．完成した路面性状制を伴わない点検が望まれるゆえんである．

測定車は，ドクターパトと命名し，商標登録した．
- 128 -

１．測定装置と比較することにより，走行位置をモニタできるように工夫されている 1)．モニタ画像の模式図を1-1 平たん性測定機能

図-3 に示す．モニタは上下 2 分割されており，平たん性測定を行う車載型 3m プロフィルメー

下段には走行前に予め変位計測位置とレーンマータを構成する要素は, 図-1 に示すように，１計クの基準距離を設定した模擬レーンマークを撮影

測ラインあたり 3 個のレーザ変位計である．レー

した基準画像が固定表示され，上段には走行中のザ変位計は，車両の左右両側に設置し 2 測線を確

レーンマーク画像が動画で表示される．ドクター

保した．これは他社の同種車両にはない特徴であパト運転手はこのモニタを参照しながら，上段画る．

像を下段画像に合わせつつハンドル操作を行う．

図-1 プロフィルメータ機器配置図

図-3 走行位置認識システムのモニタ画像模式図

レーザ変位計のデータは，非接触距離計のコン

1-2 路面・側面測定機能

トロール下，10mm ごとに取得され，3 点法により路面凹凸として式(1)で表現される．

ドクターパトには，写真-1 に示すように，路面撮影用と側面撮影用のラインスキャンカメラが設置されており，車両走行しながら 2 方向の 1mm

P2 = M2-((M1×a/3)+(M3×(3-a)/3))(1)／画素（1 ライン当たり 4096 画素，センササイ
ズ 7μm×4096=28.7mm）の高精度画像を取得する

ここに，記号 M はレーザ変位計読み値であり，ことができる．

記号 a は測定点 2～3 の距離である．図-2 に記号説明図を示す．

写真-2 は，路面を撮影した画像例である．補修跡やひび割れを詳細に観察できる．また，本シ

走行位置認識システムは，運転手がレーンマークからの距離を一定に保持しながら走行するためステムにはひび割れ率を算定する機能も有している．の補助装置である．本装置は，車両走行前に，車

写真-3 は，壁高欄を撮影した画像例である．

両側面に取り付けたビデオカメラで基準位置とな側面撮影でも，鮮明な画像を得られることが確認

るレーンマークを撮影・記録し，車両走行時に，できる．2 方向とも，仕様上は 1mm／画素である

同一ビデオカメラにより撮影されるレーンマークが，ひび割れ幅 0.5mm 程度まで観測可能であるこ

図-2 路面凹凸計算式の説明図- 129 -

とを検証済みである．

方向から撮影する光切断法により，わだち掘れ量を測定する．
側面撮影

データ取得は，非接触距離計を用いて 100mm ごとに行う．図-5 は，3-D 表示した取得データ例で4000mmある．

4000mm
路面撮影
写真-1 ラインスキャンカメラ撮影範囲
図-4 わだち掘れ測定概念図
補修跡(太陽光反射のため白っぽく見えている）

ひび割れ

図-5 わだち掘れ測定取得データ例（3D 表示）
1-4 性能確認試験による精度検証
性能確認試験は，一般財団法人 土木研究セン
写真-2 ラインスキャンカメラによる路面画像

ターが年に 1 回実施しているものである．本試験
は，路面性状測定車が人力測定による値を基準として，適切な精度をもって測定処理できる性能を有していることを，実走測定により認定するもの

橋脚番号である．性能確認項目は，①距離測定精度：光学測量機による距離の測定値に対し±0.3%以内の精度，②ひび割れ測定精度：幅 1mm 以上のひび割れが識別可能な精度，③わだち掘れ測定精度：横写真-3 ラインスキャンカメラによる側面画像

断プロフィルメータによるわだち掘れ深さの測定値に対し±3mm 以内の精度，④平坦性測定精度：

1-3 わだち掘れ測定機能

縦断プロフィルメータによる標準偏差の測定値に

わだち掘れ測定装置を構成する要素は，図-4対し±30%以内の精度であるドクターパトは，すに示すように，赤外スリットレーザと高速カメラべての項目（昼間計測）に合格している（路性とである．赤外スリットレーザにより路面に鉛直2735 号）．にレーザラインをひき，これを高速カメラで斜め- 130 -

２．データ統合ツール

前方画像（200 度），⑦は GPS 地図情報，⑧はジョイント種類・橋脚番号・スパンの基礎情報（台上述の平坦性，ひび割れ，わだち掘れ測定の各帳情報）である．これらを参照することにより，データは，これまで個々に管理してきた．しかし， データ検索や処理を容易に行える．
これらのデータをひとつの画面で一元的に管理すデータ統合ツールの完成によって，測定データれば，後処理の効率を格段に向上することができの後処理を行うにあたっては，技術者はこの画面る．このような観点から，データ統合ツールを整ひとつを使用するだけでよく，作業効率を飛躍的2)備した ．データ統合ツールのビューア画面を図に向上させることが可能となった．

-6 に示す．図中①の部分は，3ｍプロフィルメータのデータをデータ取得区間全体にわたって展開

３．路面性状測定機能を用いた構造物点検したものである．測定車両は画面左から右へ向かって走行したものとして整理している．この①は3-1 平たん性測定機能を拡張したジョイント段差

すべてのデータの参照希望位置を検索するための量算出法
通常，ジョイント段差の測定は，車線を規制しインデックスとして使用する．
②は側面用ラインスキャンカメラ画像，③は路て水糸法により人力で実施している．しかし，車面用ラインスキャンカメラ画像であるが，いずれ線規制による顧客満足度の低下のほか，もらい事も①内の赤色着色枠の区間を拡大表示したもので故の危険性があるなど，安全上の問題がある．

ある． ④は 3ｍプロフィルメータのデータで，当社の平坦性測定を行う 3ｍプロフィルメータ

ラインスキャンカメラ画像と同様，①内の赤色枠は，上述のとおり，10mm 単位でデータ取得する内区間を拡大表示したものである．これら②③④

ため，ジョイント近傍の凹凸を詳細に表現できる．の各データの横軸は，相互に同期されている．

この特性を利用して，車線規制を行わずに，ジョ⑤はわだち掘れ量であり，③内に表示された赤イント段差測定を行うことが可能となる．
ジョイント段差測定への適用にあたっては，定線カーソル位置に対応している．
これらのほか，付加情報として，⑥は超広角のめられた測定位置がある水糸法との対応をとるた

①⑥②

⑦④⑧③⑤

図-6 データ統合ツール画面- 131 -

め，走行位置認識システムを活用する．
図-7 は，簡易鋼製ジョイント近傍の測定例である．図中①および③は後打ちコンクリート端部，②はジョイント遊間部である．また段差Ａおよび段差Ｃは後打ちコンクリートと舗装との段差，段差Ｂはジョイントの段差である．
①②③

図-8 ジョイント段差各種測定方法の比較
3-2 路面撮影機能を利用したジョイント損傷検出法
画像診断では，外観上の損傷しか確認できないため，点検要領の点検項目をすべて確認するには，ほかの点検手法，技術による補完が必要である．
図-7 簡易鋼製ジョイント段差計測例

実際の臨時点検で確認された損傷のうち，どの程度まで画像診断可能かについて，平成 21 年度に精度検証として，(a)阪神高速道路で従来実施されている水糸を利用したジョイント段差測定，松原線において実施したジョイント臨時点検結果を用いた検証結果 3)を表-1 に示す．

(b)レーザーレベル測量，(c)人力縦断プロフィルメータ測定,(d) ドクターパト搭載プロフィルメ

表-1 松原線臨時点検におけるＡランク損傷一覧ータによる段差検出，の 4 方法について比較した．
図-8 は，湾岸線ジョイント（フィンガージョイント）を対象にして検証した結果である．デー
タ比較対象は，5 測線である．
データ比較（水糸法を正とした場合）により，(b)レーザーレベル測量と(d)ドクターパト搭載プ
ロフィルメータとは，(a)水糸法で得られたジョイント段差との誤差が±2mm 以内に収まっており，精度よくジョイント段差が検出できていることがわかる．
一方，(c)縦断プロフィルメータは，(a)水糸法との測定誤差が最大 6mm であり，今後の使用にあたっては注意が必要である．
全損傷 270 件のうち，画像診断で判定可能な損- 132 -

傷数は 235 件で全体の 87%であった．すなわち，ングのずれで確認できる程度の画質が確保されてジョイントの損傷のほとんどが目視で確認可能ないることがわかる．

外観上の損傷であり，当社のラインスキャンカメ
ラで撮影された画像は 1mm／画素の高解像度のため，外観の損傷については肉眼による近接目視と同等に部材の変状確認が可能である（写真-4）．
なお，画像診断で判定不可能な段差については，前述した段差量算出法にて補間が可能であると考

写真-5 遮音壁撮影例

えられる．

４．鋼床版損傷位置推定法の考察

4)4-1 鋼床版損傷位置推定法の概要
鋼床版溶接部の疲労損傷は，早期に発見し対策することが重要であるが，この疲労損傷を発見す
写真-4 ジョイント撮影例

る作業は，作業環境が悪いこと，溶接延長が長いこと，塗膜が存在すること等により，多大な労力

3-3 側面撮影機能を利用した壁高欄・遮音壁損傷を要する．

検出法

そこで，仮に損傷位置を何らかの方法で限定で壁高欄の点検項目は，はく離，欠落，鉄筋露出， きれば，その労力の軽減につながると考え，舗装止水ゴム，取付金具の損傷である．また，遮音壁損傷位置と鋼床版き裂位置との相対関係を調査しの点検項目は，われ，変形および倒れ，さび・腐た．具体的には，ドクターパトの路面用ラインス

食，ボルトナットの損傷，ゆれである．写真-5

キャンカメラ画像を利用して舗装ひび割れ図を作

は，遮音壁の組み立てボルトおよび遮音壁アンカ成し，調査済みの鋼床版き裂位置図に重ね合わせ，ーボルトの例である．ボルトの有無を確認できるその相関関係を検討した．

程度の画質，およびダブルナットの緩みをマーキ

図-9には，舗装ひび割れ図と鋼床版き裂位置図とを重ね合わせた結果を示す．図中，赤線はひび高欄はく離

図-9 舗装ひび割れ図と鋼床版き裂位置図を重ね合わせた結果（湾 S-257）- 133 -

割れで，引き出し線付きの赤点●が鋼床版き裂位

位置は舗装補修跡，または舗装ひび割れ直下にあ置を示す．図青枠から，両者の間に相関性があるることが判る．すでに発見されているき裂位置もことがわかる．このことは，ひび割れを一種のセほぼ舗装ひび割れの直下にある．また図中ピンクンサーとして活用することで，疲労損傷の発見作で示したき裂は未補修，緑で示したき裂は補修済，業を効率化できることを示している．この結果，黒は応急措置済みのき裂をそれぞれ示す．さらに舗装ひび割れ図と鋼床版構造説明図が重ね合わさ

橋軸方向添接部と橋軸直角方向添接部の交差するれ，舗装補修跡や舗装ひび割れが鋼床版のどの位部分には著しい漏水と鋼材腐食が確認された（図置に対応しているのかが容易に特定され，鋼床版中,赤丸○）．箱桁内の腐食の原因はこの漏水に起損傷位置を推定することができる．

因するものと推察される．

本推定法は，高速走行しながら高精度路面画像

図-10 中のき裂 B がデッキ貫通した位置にありを取得できるカメラの進化とCADの発達とにより， 未補修であった．フェーズドアレイ調査で判明し実現可能となった．道路曲線部に対しては，CADたき裂はき裂 PA1,2(図中,左上)である．

上で，曲率半径に合わせてラインスキャンカメラ

５．今後の展望画像を曲げることで対応できる．

本システムは，平成 27 年度より構造物点検業

4-2 大和川橋梁での検証結果
最近鋼床版き裂が発見された 4 号湾岸線大和川務にて運用を開始した．今後，時系列に舗装調査

橋梁を対象として，鋼床版損傷位置推定法を検証を実施することで，小規模補修時における予兆箇した．

所の同時補修等効率的な補修提案のほか，路面性

図-10 には，箱桁部のフェーズドアレイ探傷調状測定機能の分解能が高いことを利用したわだち

査，張出床版部の近接目視調査を実施して発見さ

掘れや IRI と床版や桁損傷との相関性の検証，継れた鋼床版き裂位置と舗装補修跡（赤四角枠）お続的に鋼床版損傷とひび割れの比較検証による鋼よび舗装ひび割れのトレース結果を重ねて示して床版損傷推定方法の精度向上に努めたい．

いる．図-10 から，新たに発見された鋼床版き裂

図-10 大和川橋梁近接目視結果(変状位置)とフェーズドアレイ探傷調査結果（き裂位置）（湾 S-112）- 134 -

６．まとめ・鋼床版の疲労損傷点検の効率化を図る方策として，ドクターパトにより得られる舗装ひび割れ分・ドクターパトに路面性状測定 3 要素である平布図を活用することを提案し，大和川橋梁で検証

たん性測定機能，路面・側面測定機能，わだち掘した．

れ測定機能の搭載を完了した．本システムは，一般財団法人 土木研究センターによる性能確認試
験にて，3 要素（昼間計測）すべてに合格した．
・平たん性，ひび割れ，わだち掘れのデータをひとつの画面で一元管理できるデータ統合ツールを作成した．これにより，データの後処理作業を大幅に効率化できる．
・分解性能の高いプロフィルメータを用い，ジョイント段差量測定に利用することを検討した結果，

参考文献
1) 杉井・宇野津・塚本：車両位置認識システム，特許第5602288 号，2014.8.29 登録.
2) 杉井・宇野津：道路測定システム，特許第 5602324号，2014.8.29 登録3) 上中田・木下・岡本：大規模補修を対象とした舗装・伸縮装置の補修設計合理化の試み，阪神高速道路第46 回技術研究発表会論文集，2014.5
4) 陵城・宇野津・杉井：ドクターパトのラインスキャン
カメラ画像を利用した鋼床版損傷位置推定法，阪神高
速道路第 48 回技術研究発表会論文集，2016.5

適用可能であることがわかった．
・高精細なラインスキャンカメラ映像をジョイン
ト損傷検出および壁高欄・遮音壁損傷検出法に応用することを検討し，適用可能であることがわかった．

ROAD SURFACE PROPERTY MEASURING VEHICLE AND ITS APPLICATION TO ROAD
STRUCTURE INSPECTION
Tetsuya UNOTSU, Kenichi SUGII, Hiroaki UENAKADA and Shigeki OKASHIRO
Daily on-road inspection on the Hanshin Expressway is carried out by inspectors in a patrol car driven atlower speeds than other vehicles, relying on human eyesight and bodily sensation. However, there arefollowing problems in such inspections: concentration of inspectors does not last long; oversight isunavoidable; and it is difficult for the inspectors to keep accurate records. Hanshin Expressway
Engineering has developed a measurement vehicle and a data processing unit with which the collected
data can be viewed and analyzed conveniently. This paper describes the devices used for measuring roadsurface properties, integrated data viewer apparatus, and the application of the system to road structure
inspection.

宇野津 哲哉

杉井 謙一

上中田 裕章陵城 成樹

阪神高速技術株式会社
技報部 技術開発課
Tetsuya UNOTSU

阪神高速技術株式会社
技報部
Kenichi SUGII

阪神高速技術株式会社
技報部 調査点検課
Hiroaki UENAKADA

内外構造株式会社
設計部
Shigeki OKASHIRO- 135 -