JP2006170680A - Wheel tracking test method for pavement by means of random travel wheel load and wheel tracking tester for pavement by means of random travel wheel load - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、舗装道路上を往来する車両の走行車輪荷重に起因する舗装面の磨耗・変形・破損や、舗装材の品質・劣化耐久強度などを、模擬的試験によって把握・評価するためのホイールトラッキング試験方法と、その試験方法を実行するためのホイールトラッキング試験装置に関するものである。 This invention is a wheel for grasping / evaluating, by a simulation test, wear, deformation, and damage of a pavement surface caused by a traveling wheel load of a vehicle traveling on a paved road, quality of a pavement, deterioration durability strength, and the like. The present invention relates to a tracking test method and a wheel tracking test apparatus for executing the test method.
舗装道路上を走行する車両の車輪から受ける荷重(走行車輪荷重)に起因する道路舗装面の磨耗・変形・破損の状態あるいはそれらの予測を模擬的試験によって把握・評価するための方法・装置として、ホイールトラッキング試験方法、ホイールトラッキング試験装置が従来から周知であり、例えば特開2002−214102号公開特許公報(特許文献1)にも見られるところである。このような従来のホイールトラッキング試験方法・装置に共通する主要部の構成、すなわち被試験舗装道路に見立てた供試体と、走行する車両の車輪(走行車輪)に見立てた試験車輪の間の相互関係は、特許文献1の段落[0003]およびその図5の記載からも明らかなように、供試体102を水平に固定し、その供試体102上で、荷重の加わった試験車輪103を、試験車輪103の車軸方向には移動させることなく、特許文献1の図5で見る左右方向に反復往復運動させる構成である。すなわち、試験車輪103は供試体102上を同一直線軌跡で反復往復運動するものである。そして、試験車輪103の往復運動が積算されるにつれて、本願出願図面中の図6で端的に示すように、供試体102の舗装層102cに、試験車輪103の往復運動に伴う一条の轍106が次第に深く形成されて供試体102の変形や損傷が次第に大きくなって行く。したがって、試験車輪103の往復運動回数と供試体102の変形・損傷の度合との関係から(例えば試験車輪103の往復運動によって生ずる轍106の深さdが1cmに達するまでに要した往復運動回数の多少から)、供試体102の劣化耐久強度、すなわち車両の走行車輪荷重に起因する被試験舗装道路の舗装材の劣化耐久性を評価することができるものである。なお、本願出願の図面・図6において、102aは舗装道路のコンクリート床版、101cはアスファルト舗装層、102bはコンクリート床版102aとアスファルト舗装層102cの間に介在させた防水膜材で、本願において「舗装材」とは、アスファルト舗装層102cや防水膜材102bの総称である。
As a method / apparatus for grasping / evaluating the state of wear, deformation, breakage or prediction of road pavement caused by the load (traveling wheel load) received from the wheels of a vehicle traveling on a paved road through simulation tests In addition, a wheel tracking test method and a wheel tracking test apparatus are conventionally known, and can be found in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-214102 (Patent Document 1). The structure of the main part common to such conventional wheel tracking test methods and devices, that is, the interrelationship between the test specimens as viewed on the paved road under test and the test wheels as viewed as the wheels of the traveling vehicle (traveling wheels) As apparent from the paragraph [0003] of
しかしながら、現実に舗装道路上を頻繁に走行する車両の車輪の走行軌跡群を観察すると、その車輪走行軌跡群の各車輪走行軌跡は、路上の或る一条の線上のみに集中しているのではなく、道路の幅方向に拡がる分布領域内で、異なる発生頻度でもって分散・分布していることが分っている。すなわち、その車輪走行軌跡群の分布実態を観察すると、次々に現れる個々の車輪走行軌跡の位置が道路幅方向にランダムに変化しており、これを統計的に見れば、最も発生頻度の高い車輪走行軌跡を中央位置とする標準偏差σの正規分布を呈して、車輪走行軌跡の分布位置とその各分布位置の発生頻度の特性は所謂ガウス分布曲線を示すと言われている。したがって、従来のホイールトラッキング試験方法・装置のように、供試体102上の一条の直線上で試験車輪103を往復運動させた試験結果の評価では、道路上の現実の走行車輪軌跡に即した評価が得られないという問題が内在している。また、この問題点を是正するために、供試体上の車輪走行軌跡の位置を都度変化させるべく、供試体102のアスファルト舗装層102c上で試験車輪103を往復運動させながら、その試験車輪103がアスファルト舗装層102cに接地したままの状態で、試験車輪103または供試体102を試験車輪103の車軸Sの方向(矢印Y方向)へ移動させることも考えられるが、その場合には、前記本願出願の図面・図6で端的に示すように、供試体102の上に形成された轍106の壁面W1と、その轍101aに嵌って走行する試験車輪103の側面W2が接触して両者の間に大きな接触圧力が生じ、この圧力によってアスファルト舗装層102cや防水膜材102bに対し、試験車輪103の車軸S方向(矢印Y方向)に引き裂くような無用の異常な力が作用することになる。したがって、供試体102上で試験車輪103を走行させながら試験車輪103が供試体102に接地したままの状態で、試験車輪103または供試体102を試験車輪103の車軸S方向(矢印Y方向)へ移動させるようにしても、舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡群の実態に合致した舗装の模擬試験とはならないことになる。
この発明は、上記のような従来のホイールトラッキング試験方法・装置における問題点を是正し、現実に道路上でランダムに変動する車両走行軌跡すなわち車輪走行軌跡の実態を模した試験環境を設定した上でホイールトラッキング試験を実行し、舗装道路上の現実の車輪走行状態に即して舗装材の品質劣化度合や劣化耐久強度を把握し評価することを目的とする。また、コンクリート床版にアスファルト舗装を施した舗装道路構造では、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層を積層してなるが、その舗装構造における防水膜材の役割が極めて大きいことから、この発明は、舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡の実態に即した走行車輪荷重が加わる状態で且つ車輪車軸方向の異常な引っ張り力・引き裂き力が舗装材、とりわけ防水膜材に加わらない状態で、防水膜材が受ける破損・劣化の実態や、防水膜材の劣化耐久強度を把握することができるホイールトラッキング試験方法・装置を得ようとするものである。 The present invention corrects the problems in the conventional wheel tracking test method and apparatus as described above, and sets up a test environment that imitates the actual condition of a vehicle traveling locus that actually varies randomly on a road, that is, a wheel traveling locus. The purpose of this is to perform a wheel tracking test in order to grasp and evaluate the quality deterioration degree and deterioration durability strength of the pavement material according to the actual wheel running state on the paved road. In addition, in a paved road structure in which asphalt pavement is applied to the concrete floor slab, an asphalt pavement layer is laminated on the concrete floor slab via a waterproof membrane material. The role of the waterproof membrane material in the pavement structure is extremely large. Therefore, the present invention is a pavement material, particularly a waterproof film material, in which a traveling wheel load is applied in accordance with the actual condition of a wheel traveling locus of a vehicle traveling on a paved road and an abnormal tensile force / tear force in the wheel axle direction is applied. The object is to obtain a wheel tracking test method and apparatus capable of grasping the actual state of damage / deterioration of the waterproof membrane material and the deterioration durability strength of the waterproof membrane material without being added to the above.
上記の課題・目的を達成するためのホイールトラッキング試験方法として、この発明では、被試験舗装道路と同質の構成を備えて被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も反復走行させ、その反復走行過程において、試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態において、供試体を、試験車輪の走行方向Xとは異なる移動方向Yにランダムに変化する移動位置の一つの移動位置に移動させて位置決めし、その移動位置決め後に試験車輪を供試体上への次回の走行に移行させることを基本に置く。 As a wheel tracking test method for achieving the above-mentioned problems / objects, in the present invention, a vehicle that travels on a paved road on a specimen that has the same quality configuration as the test paved road and is regarded as the paved road to be tested. The test wheel, which is considered to be the wheel of the test vehicle, is repeatedly traveled several times, and in the repeated travel process, the test wheel is traveled on the same straight line locus in the traveling direction X, and the test wheel travels on the specimen. Is the range from the end of traveling to the position away from the specimen, and in the state where the test wheel has finished traveling on the specimen and is away from the specimen, the specimen is the traveling direction X of the test wheel. It is based on moving to the one movement position of the movement position which changes in the different movement directions Y at random, and making it move to the next run on the specimen after the movement positioning.
そして上記基本に立って上記の課題・目的を達成するホイールトラッキング試験方法として、被試験舗装道路と同質の構成を備えて被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も反復走行させ、その反復走行過程において、試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態において、供試体を、試験車輪の走行方向Xとは異なる移動方向Yに変化する移動位置に、その移動位置とその移動位置の発生頻度を正規分布特性に従ってランダムに制御しながら移動させて位置決めし、その移動位置決め後に試験車輪を供試体上への次回の走行に移行させる。 And, as a wheel tracking test method that achieves the above-mentioned problems and objectives based on the above basics, a vehicle that travels on a paved road with a specimen of the same quality as that of the paved road to be tested and viewed as the paved road to be tested The test wheel, which is considered to be the wheel of the test vehicle, is repeatedly traveled several times, and in the repeated travel process, the test wheel is traveled on the same straight line locus in the traveling direction X, and the test wheel travels on the specimen. Is the range from the end of traveling to the position away from the specimen, and in the state where the test wheel has finished traveling on the specimen and is away from the specimen, the specimen is the traveling direction X of the test wheel. Move to different movement directions Y, move and position the movement position and the frequency of occurrence of the movement position randomly according to the normal distribution characteristics, and test after the movement positioning To shift the wheel for the next running onto the specimen.
一方、この発明に係る上記のホイールトラッキング方法を実行して前記の課題・目的を達成するためのホイールトラッキング試験装置として、被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと;舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて供試体上を走行する試験車輪と;底部にその試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と;試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で走行させると共にその試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲で反復走行させる試験車輪走行手段と;供試体を保持したスライドテーブルを、試験車輪の走行方向Xとは異なる移動方向Yにランダムに変化する移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め手段と;試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知してスライドテーブル移動位置信号を試験車輪の1回の走行毎にランダムに発生させ、そのスライドテーブル移動位置信号に基づいてスライドテーブル移動制御信号を発生させるスライドテーブル移動制御信号発生回路と;そのスライドテーブル移動制御信号に基づいてスライドテーブル移動位置決め手段を駆動制御するスライドテーブル駆動・制御回路を備えた構成とする On the other hand, as a wheel tracking test apparatus for executing the wheel tracking method according to the present invention to achieve the above-mentioned problems / objects, a test specimen that is considered to be a test paved road with the same quality configuration as the test paved road is provided. A slide table to be held; a test wheel that travels on the specimen as if it were a vehicle wheel traveling on a paved road; and a moving body to which the test wheel is mounted and a weight-adjustable load is applied at the bottom; A test wheel traveling means for causing the test wheel to travel along the same linear locus in the traveling direction X and to repeatedly travel in a range from the test wheel traveling on the specimen to reaching a position away from the specimen; Slide table moving position for positioning the held slide table by moving it to a moving position that randomly changes in the moving direction Y different from the traveling direction X of the test wheel Determining means; detecting that the test wheel has finished traveling on the specimen and located at a position away from the specimen, and generating a slide table movement position signal at each run of the test wheel at random; A slide table movement control signal generation circuit for generating a slide table movement control signal based on the table movement position signal; and a slide table drive / control circuit for driving and controlling the slide table movement positioning means based on the slide table movement control signal With a configuration
また前記の課題を解決するための更に具現化したホイールトラッキング試験装置として、被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと;舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて前記供試体上を走行する試験車輪と;底部に試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と;試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で走行させると共にその試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲で反復走行させる試験車輪走行手段と;供試体を保持したスライドテーブルを、試験車輪の走行方向Xとは異なる移動方向Yにランダムに変化する移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め手段と;試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して、スライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号を試験車輪の1回の走行毎にランダムに発生させ、そのスライドテーブル移動位置信号に基づいてスライドテーブル移動制御信号を発生させるスライドテーブル移動制御信号発生回路と;前記スライドテーブル移動制御信号に基づいてスライドテーブル移動位置決め手段を駆動制御するスライドテーブル駆動・制御回路を備えた構成とする。 Further, as a further embodied wheel tracking test apparatus for solving the above-mentioned problem, a slide table that holds a specimen as if to be a test paved road with the same configuration as the test paved road; and runs on the paved road A test wheel that travels on the specimen as if it were a vehicle wheel; a moving body that has a test wheel attached to the bottom and that is loaded with a weight-adjustable load; And a test wheel traveling means for repeatedly traveling the test wheel on the specimen until it reaches a position away from the specimen; and a sliding table holding the specimen is moved in the running direction X of the test wheel. And a slide table moving positioning means for positioning by moving to a moving position that randomly changes in a moving direction Y different from that of the test wheel; Detecting that the position is away from the body, the slide table movement position and the frequency of occurrence of the movement position is generated randomly every time the test wheel travels according to the normal distribution characteristics, A slide table movement control signal generation circuit for generating a slide table movement control signal based on the slide table movement position signal; and a slide table drive / control circuit for driving and controlling the slide table movement positioning means based on the slide table movement control signal It is set as the structure provided with.
また試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で且つ供試体上を超えてその供試体から離れた位置に至る迄の範囲で往復走行させる前記の試験車輪走行手段として、試験車輪を装着した移動体を往復動させるための移動体駆動用回転体の偏心位置に連結杆の一端を回動自在に軸支すると共にその連結杆の多端を移動体に回動自在に軸支した構成とする。 Further, the moving body equipped with the test wheel as the test wheel traveling means for reciprocally traveling the test wheel in the range of the same straight line locus in the traveling direction X and beyond the specimen to reach the position away from the specimen. One end of the connecting rod is pivotally supported at an eccentric position of the moving body driving rotator for reciprocating the moving body, and the other end of the connecting rod is pivotally supported by the moving body.
また前記のスライドテーブル移動制御信号発生回路は、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号を発する試験車輪位置検知器と、その試験車輪位置信号を受けて試験車輪の1回の走行毎に正規乱数xを出力する乱数発生器と、その正規乱数xを基にスライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号yをランダムに発生するスライドテーブル移動位置演算回路と、上記スライドテーブル移動位置信号yを基にスライドテーブル移動制御信号cを発生するスライドテーブル制御信号演算回路を備えた構成とする。 Further, the slide table movement control signal generating circuit includes a test wheel position detector that detects that the test wheel has finished traveling on the specimen and is at a position away from the specimen and generates a test wheel position signal, and A random number generator that receives a test wheel position signal and outputs a normal random number x for each run of the test wheel, and based on the normal random number x, the moving position of the slide table and the frequency of occurrence of the moving position are normal distribution characteristics A slide table movement position calculation circuit that randomly generates a slide table movement position signal y according to the above, and a slide table control signal calculation circuit that generates a slide table movement control signal c based on the slide table movement position signal y To do.
更にまた実用上の視点から、供試体はコンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された構成とし、試験車輪の走行方向Xと供試体の移動方向Yを直交関係に設定する。 Furthermore, from a practical point of view, the specimen is configured by asphalt pavement layer laminated on a concrete floor slab with a waterproof membrane material, and the traveling direction X of the test wheel and the moving direction Y of the specimen are orthogonal to each other. Set.
そして上記のようなこの発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験方法ならびにその試験装置を用いれば、正規分布特性に従って舗装道路上で変動すると言われる車輪走行軌跡の変動・分布実態を踏まえた試験環境を模擬的に形成した上でホイールトラッキング試験を実行することができ、したがって現実に舗装道路を走行する車両の車輪走行軌跡の実態に合う試験環境下で、舗装材の劣化進行度合や劣化耐久強度を把握し評価することができる。また、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層を積層してなる舗装道路についてホイールトラッキング試験を行う際に、コンクリート床版の劣化防止に大きく関わる防水膜材に対し、現実とは異なる異常な横方向の引っ張り力・引き裂き力が作用することがなく、したがって舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡の実態に即した状態で、防水膜材の劣化・破損の進行状態や、防水膜材の劣化耐久強度を正しく把握し評価することができる。 And if the pavement wheel tracking test method and test apparatus for pavement with the random running wheel load according to the present invention as described above are used, based on the fluctuation / distribution actual condition of the wheel running locus which is said to fluctuate on the paved road according to the normal distribution characteristics. Therefore, the wheel tracking test can be executed after simulating the test environment. Deterioration durability strength can be grasped and evaluated. In addition, when conducting a wheel tracking test on a paved road made by laminating an asphalt pavement layer on a concrete floor slab via a waterproof membrane material, Different abnormal lateral pulling and tearing forces are not applied, and therefore, in accordance with the actual condition of the vehicle wheel trajectory traveling on the paved road, It is possible to correctly grasp and evaluate the deterioration durability strength of the waterproof membrane material.
この発明の最良の実施形態の一つは、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された被試験舗装道路と同質構成で被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も往復走行させ、その往復走行過程において、重量調整可能な荷重が付加される試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、その試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態で、供試体を、試験車輪の走行方向Xと直交関係にある移動方向Yに変化する移動位置に、その移動位置とその移動位置の発生頻度を正規分布特性に従ってランダムに制御しながら移動させて位置決めし、その移動位置決め後に試験車輪を供試体上への次回の走行に移行させるランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験方法である。 One of the best embodiments of the present invention is that on a specimen that looks like a test pavement with the same quality as a test pavement in which an asphalt pavement layer is laminated on a concrete floor slab via a waterproof membrane material. A test wheel resembling a vehicle wheel traveling on a paved road is reciprocated many times, and the test wheel to which a weight-adjustable load is applied in the reciprocating process travels in the same linear locus in the traveling direction X. In addition, the travel range of the test wheel is defined as the range from when the test wheel finishes traveling on the specimen until it reaches a position away from the specimen, and from the specimen after the test wheel finishes traveling on the specimen. In a separated state, the specimen is moved to a moving position that changes in the moving direction Y orthogonal to the traveling direction X of the test wheel, and the moving position and the frequency of occurrence of the moving position are randomly controlled according to the normal distribution characteristics. While moving Positioned by a random running wheels pavement tracking test method due to the load to shift the next running of the test wheel after the movement positioning onto specimen.
この発明の最良の実施形態の他の一つは、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと;舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて前記供試体上を走行する試験車輪と;底部に前記試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と;駆動モータで回転させる伝動歯車と噛み合う移動体駆動歯車の偏心位置に連結杆の一端が回動自在に軸支されその連結杆の多端が前記移動体に回動自在に軸支されて成り、前記試験車輪を走行方向Xの同一直線軌跡で且つ前記供試体上を超えてその供試体から離れた位置に至る迄の範囲で往復走行させる試験車輪走行手段と;サーボモータで回転させるボールねじが前記スライドテーブルに螺合して成り、前記供試体を保持したスライドテーブルを前記試験車輪の走行方向Xと直交関係にある移動方向Yの移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め機構と;前記試験車輪が前記供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号を発する試験車輪位置検知器、前記試験車輪位置信号を受けて前記試験車輪の1回の走行毎に正規乱数xを出力する乱数発生器、前記正規乱数xを基に前記スライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号yをランダムに発生させるスライドテーブル移動位置演算回路、および前記スライドテーブル移動位置信号yを基に前記サーボモータの制御信号cを発生させるサーボモータ制御信号演算回路を含むサーボモータ制御信号発生回路と;前記サーボモータ制御信号cに基づいて前記サーボモータの回転方向・回転数を制御して前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動・制御回路を備えたランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置である。 Another embodiment of the present invention is that the test pavement is similar in structure to the test pavement in which the asphalt pavement layer is laminated on the concrete floor slab with a waterproof membrane material interposed therebetween. A slide table that holds a specimen; a test wheel that travels on the specimen as if it is a vehicle wheel traveling on a paved road; and a movement that is loaded with a weight-adjustable load with the test wheel mounted on the bottom One end of a connecting rod is pivotally supported at an eccentric position of a movable body driving gear that meshes with a body and a transmission gear rotated by a drive motor, and multiple ends of the connecting rod are pivotally supported by the movable body. A test wheel traveling means for reciprocating the test wheel in the range of the same linear locus in the traveling direction X and exceeding the specimen and reaching a position away from the specimen; a ball rotated by a servo motor screw A slide table movement positioning mechanism that is screwed to the slide table and moves the slide table holding the specimen to a movement position in the movement direction Y orthogonal to the traveling direction X of the test wheel; A test wheel position detector that detects that the test wheel has finished traveling on the specimen and is at a position away from the specimen, and generates a test wheel position signal; receives the test wheel position signal; A random number generator that outputs a normal random number x for each run, and based on the normal random number x, the slide table movement position and the frequency of occurrence of the movement position according to the normal distribution characteristics are randomly generated. The servo motor control signal c is generated based on the slide table moving position calculation circuit to be generated and the slide table moving position signal y. A servo motor control signal generation circuit including a servo motor control signal calculation circuit to be driven; a servo motor drive / control for driving the servo motor by controlling a rotation direction and a rotation speed of the servo motor based on the servo motor control signal c; This is a tracking test device for pavement with a random running wheel load equipped with a circuit.
以下、図面を参考にしながら、この発明の一実施例を説明する。図1はこの発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験装置の側面図、図2は同試験装置におけるスライドテーブル移動位置決め機構の斜視図、図3は同試験装置の制御回路ブロック図である。図4は図1における供試体とその供試体上を走行する試験車輪の移動関係の説明図、図5は同供試体上を走行する試験車輪の走行軌跡の分布頻度特性図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a pavement wheel tracking test apparatus according to the present invention for a random running wheel load, FIG. 2 is a perspective view of a slide table moving positioning mechanism in the test apparatus, and FIG. 3 is a control circuit block diagram of the test apparatus. is there. FIG. 4 is an explanatory diagram of the movement relationship between the specimen in FIG. 1 and the test wheel traveling on the specimen, and FIG. 5 is a distribution frequency characteristic diagram of the traveling locus of the test wheel traveling on the specimen.
図1乃至図5において、1は試験・評価しようとする舗装道路(被試験舗装道路)に見立てた供試体、2は舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪である。供試体1は被試験舗装道路と同質の構成で、図4に示すように、コンクリート床版1aの上に、防水膜材1bを介してアスファルト舗装層1cが積層されたものである。防水膜材1bは、アスファルト舗装層1cとコンクリート床版1aに対する付着性に富んだ材質で、アスファルト塗膜、ウレタン樹脂、アスファルト防水シート(不織布にアスファルト膜を付着したシート)等が用いられている。防水膜材1bは、アスファルト舗装層1cから浸透し或いはアスファルト舗装層1cに生じたひび割れからアスファルト舗装層内に沁み込んだ雨水がコンクリート床版1aにまで浸入することを防止するために配設されるもので、防水膜材1bが破れたり位置ずれが生ずると、コンクリート床版1aに漏水が浸入してコンクリートを著しく劣化させることから、舗装道路上における現実の車輪走行軌跡群を模して再現した状態で、走行車輪荷重によるホイールトラッキング試験によってコンクリート床版1aとアスファルト舗装層1cの間に介在させる各種の防水膜材1bの劣化進行度合いや劣化耐久強度を試験し評価することは、実用上極めて重要なことである。
In FIG. 1 to FIG. 5,
3は供試体1を載置して保持するスライドテーブル、4はスライドテーブル3を所定の位置へ移動させてそこに位置決めするスライドテーブル移動位置決め機構(スライドテーブル移動位置決め手段)で、スライドテーブル移動位置決め機構4は、図2に示すような従来周知の1軸方向スライドテーブル位置決め機構と同じ構造のものである。すなわち、スライドテーブル移動位置決め機構4は、案内レール5上に水平に置かれて案内レール5に沿って矢印Y方向に往復運動自在に保持されたスライドテーブル3と、サーボモータ6と、サーボモータ6の回転軸に連結されて案内レール5と並行して延び且つスライドテーブル3の一部に螺合したボールねじ7とを備えており、サーボモータ6の回転方向と回転角度(回転数)を制御することによって、ボールねじ7の回転方向と回転角度が制御されて、ボールねじ7に螺合しているスライドテーブル3とその上に保持した供試体1を、矢印Y方向(図1における紙面に垂直な方向、すなわち試験車輪2の車軸方向)に所定位置まで精度良く移動させて停止・位置決めし、スライドテーブル3の次の動きに備えるものである。なお、スライドテーブルを移動位置決めする駆動源は、上記のような回転サーボモータ6に限られるものではなく、リニアモータや、油圧制御機構などの直線駆動源によるスライドテーブル移動位置決め手段によって、スライドテーブル3を矢印Y方向に移動させ位置決めすることも勿論可能である。
3 is a slide table for mounting and holding the
8は車両の車体にも見立てられる移動体で、移動体8の底部に試験車輪2が装着されると共に、移動体8の上には重量調整可能な荷重体(一種の分銅)9が載置され、その荷重体9によって、現実の車両の走行車輪荷重に相当する所定の荷重が試験車輪2に付加される。そして移動体8は案内レール10に支持され案内されて矢印X方向に往復運動するもので、その移動体8の往復運動に伴って、試験車輪2は供試体1上に接して移動体8と荷重体9の荷重を供試体1上に加えながら矢印X方向に往復走行する。なお、試験車輪2に荷重を付加する手段は、上記のような荷重体9を移動体8に載置する手段に限らず、例えば圧力調整可能な流体圧力を移動体8上に加えるような手段も可能である。
また試験車輪2の矢印X方向の往復走行範囲は、供試体1の上面の範囲を超えて試験車輪2が供試体1から完全に離れた状態に至るまでの範囲に設定されている。図4において、Sは試験車輪の車軸、m0は供試体1の上を走行する試験車輪2の走行軌跡の一つを示している。11は駆動モータ(図示省略)によって回転する伝動歯車、12は伝動歯車11と噛合う移動体駆動歯車、13は移動体駆動歯車11と移動体8を繋ぐ連結杆で、連結杆13の一端は移動体8の一端8aに回動自在に軸支され、連結杆13の他端は移動体駆動歯車12の偏心位置にある偏心軸12aに回動自在に軸支されている。そして、駆動モータで伝動歯車11を介して移動体駆動歯車12を回転させると、その移動体駆動歯車12の回転運動が連結杆13を介して移動体8の往復直線運動に変換されて、移動体8ならびに試験車輪2が矢印X方向に往復運動する。そして偏心軸12aの偏心距離Lを変えることにより、移動体8ならびに試験車輪2の往復運動範囲(図1において、試験車輪2が最も左側に来た位置と最も右側に来た位置の間の距離)を変化させ調整することができる。なお、前記移動体駆動歯車12は、一般的には任意の手段で回転する移動体駆動用回転体を意味する。
The reciprocating range of the
また14,15は、供試体1の上を往復走行する試験車輪2の往復走行範囲で試験車輪2が供試体1から離れた位置に来たことを検知する試験車輪位置検知器(光検知器、電磁検知器など)で、試験車輪位置検知器14,15は、例えば移動体駆動歯車12の側面に対向して配設され、移動体駆動歯車12の回転に伴って変化する移動体駆動歯車12の偏心軸12aの左右方向(矢印X方向)位置を検知することにより、試験車輪2が供試体1上を走行し終えて供試体1から離れた状態になったことを検知し、その試験車輪位置検知信号d1,d2を出力するものである。
この発明の特徴として重要なことは、試験車輪2の上記往復走行範囲が、供試体1の範囲を超えて供試体1の上面から完全に離れた位置までの範囲、すなわち図5に示すように試験車輪2が供試体1上を通過した位置2f,2eまでの範囲にわたり、且つ試験車輪2が供試体1から完全に離れている状態(試験車輪2が図5の位置2f,2eに至った状態)において、サーボモータ6が回転してスライドテーブル3を矢印Y方向の所定位置まで移動させることである。言い換えれば、試験車輪2が供試体1上にある状態では供試体1が矢印Y方向に移動しないようにサーボモータ6の回転が制御されるものである。なお上記の実施例では、スライドテーブル3および供試体1の移動方向(矢印Y方向)と試験車輪2の走行方向(矢印X方向)の交叉角度は90°で直交関係にあるが、その交叉角度は必ずしも90°に限られるものではなく、試験の目的によって任意に設定することできる。したがって、この発明に係るホイールトラッキング試験においては、試験車輪2が供試体1の上を走行する過程で形成された轍の壁面と試験車輪2の側面が接触してその接触圧力によって供試体1の舗装材に水平方向の異常な引っ張り力・引き裂き力が加わることが防止される。
What is important as a feature of the present invention is that the above-described reciprocating range of the
図5は、現実に舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡群の実態観察に基づいて、その車輪走行軌跡の分布とその各車輪走行軌跡の発生頻度の関係を模して、供試体1上を走行する試験車輪の車輪走行軌跡に模擬的に再現させた状態を示したものである。図5において、1は供試体、2は供試体1の舗装面上を矢印X方向に往復走行する試験車輪で、2f,2eは試験車輪2の往復走行範囲の両端位置を示し、2f,2eは試験車輪2が供試体1から完全に離れた位置である。mは供試体1上を試験車輪2が何回も往復走行する過程で生ずる試験車輪走行軌跡群で、供試体1上の位置が異なる多数の試験車輪走行軌跡m0 〜 mnから成る。また、縦軸のyは供試体1上における試験車輪走行軌跡m0 〜 mnの分布位置を示し、横軸のpは各試験車輪走行軌跡m0 〜 mnの発生頻度を示している。なおpは、各試験車輪走行軌跡m0 〜 mnの発生頻度を示すと同時に、スライドテーブル3ならびに供試体1の移動位置を意味する。そして現実に舗装道路上を走行している車両の車輪走行軌跡群の実態に照らして、試験車輪走行軌跡群mを構成する各走行軌跡m0 〜 mnを時間的にランダムに発生させ、且つ試験車輪走行軌跡m0 〜 mnの発生頻度が、試験車輪走行軌跡群mの中央にあって発生頻度pが最も高い試験車輪走行軌跡m0を中央値とする正規分布特性に従うように制御されている。図5の曲線Gは試験車輪走行軌跡群mを構成する各試験車輪走行軌跡m0 〜 mnの発生頻度特性を示す正規分布特性曲線(ガウス分布曲線)を表すものである。
FIG. 5 shows a
そこで、舗装道路上を走行する車両の現実の車輪走行軌跡特性を再現した状態でホイールトラッキング試験を実行するために、この発明は、試験車輪2の矢印X方向の往復走行位置を一定位置に保つと共に、その試験車輪2を供試体1上で走行させるに先立って、スライドテーブル3および供試体1を、試験車輪2の往復走行方向(矢印X方向)とは異なる矢印Y方向の所定の移動位置y、すなわち前記の正規分布特性に従う移動位置yに移動させ、その移動後の供試体1上で試験車輪2を走行させるように制御するものである。そして上記実施例では、サーボモータ6の回転方向と回転数を制御することによって、スライドテーブル3を所定の移動位置yへ迅速に移動させ位置決めするものである。
Therefore, in order to execute the wheel tracking test in a state in which the actual wheel traveling trajectory characteristic of the vehicle traveling on the paved road is reproduced, the present invention keeps the reciprocating traveling position of the
すなわち、試験車輪2の矢印X方向の往復走行に対するスライドテーブル3および供試体1の矢印Y方向の移動タイミングとその移動位置yは、図3に示す制御回路によって制御される。図3において、6は、スライドテーブル3および供試体1を矢印Y方向に移動制御するサーボモータ、14,15は前記の試験車輪位置検知器、16は電源、17はサーボモータ駆動・制御回路(スライドテーブル駆動・制御回路)、18はサーボモータ制御信号発生回路(スライドテーブル移動制御信号発生回路)で、サーボモータ制御信号発生回路(スライドテーブル移動制御信号発生回路)18は、乱数発生器19と、スライドテーブル移動位置演算回路20と、サーボモータ制御信号演算回路(スライドテーブル制御信号演算回路)21から成っている。
That is, the movement timing and the movement position y of the slide table 3 and the
そして、試験車輪位置検知器14,15は、前記のように、試験車輪2が供試体1上を走行し終えて供試体1から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号d1,d2を発し、乱数発生器19がその試験車輪位置信号d1,d2を受けて、試験車輪2の1回の走行毎に、その試験車輪2の毎回の走行に同期した一定時間間隔で、1個の正規乱数xを演算し生成して出力する。なお、正規乱数xは、0から1までの間の二つの一様乱数U1,U2を用いて次の式(1)に基づく演算で生成することができるもので、乱数発生器19は式(1)の演算プログラムを備えている。
・・・・・式(1)
Then, as described above, the test
・ ・ ・ ・ ・ Formula (1)
次いで、スライドテーブル移動位置演算回路20が前記正規乱数xを受けて、その正規乱数xを基にスライドテーブル移動位置信号yを次の式(2)に基づく演算で生成して出力する。なお、スライドテーブル移動位置演算回路20は式(2)の演算プログラムを備えている。またこの出願において、yはスライドテーブル移動位置信号を表すと同時に、スライドテーブルに保持された供試体の移動位置信号、スライドテーブル3ならびに供試体1の移動位置をも意味している。
・・・・・式(2)
但し、μ:発生頻度が最も大きい中心位置
σ:標準偏差
Next, the slide table movement
・ ・ ・ ・ ・ Formula (2)
Where μ: center position where occurrence is highest σ: standard deviation
次いで、サーボモータ制御信号演算回路(すなわちスライドテーブル制御信号演算回路)21が、スライドテーブル移動位置信号yを受けて、そのスライドテーブル移動位置信号yを基に、そのスライドテーブル移動位置yにスライドテーブル3を移動させるに必要なサーボモータ駆動制御信号(すなわちスライドテーブル移動制御信号)cを、式:c=f(y) に基づいて演算して出力する。なお、サーボモータ制御信号演算回路21は式:c=f(y)の演算プログラムを備えている。そして、サーボモータ駆動・制御回路(すなわちスライドテーブル駆動・制御回路)17がサーボモータ駆動制御信号(すなわちスライドテーブル移動制御信号)cを受け、そのサーボモータ駆動制御信号cに基づいてサーボモータ6の回転方向と回転数を制御してスライドテーブル3ならびに供試体1を所定の移動位置に瞬時に移動させ位置決めすることができる。
Next, the servo motor control signal calculation circuit (that is, the slide table control signal calculation circuit) 21 receives the slide table movement position signal y, and moves the slide table to the slide table movement position y based on the slide table movement position signal y. A servo motor drive control signal (that is, a slide table movement control signal) c required to move 3 is calculated and output based on the formula: c = f (y). The servo motor control
上述のように供試体上における試験車輪の反復走行制御と供試体の移動位置制御を行うことにより、道路上でランダムに変動する車輪走行軌跡の実態を踏まえた試験環境下でホイールトラッキング試験が可能となり、舗装道路上の現実の車輪走行状態に即して、舗装材の品質劣化度合や劣化耐久強度を把握し評価することができる。 By performing repeated running control of the test wheel on the specimen and moving position control of the specimen as described above, a wheel tracking test can be performed in a test environment based on the actual condition of the wheel running trajectory that fluctuates randomly on the road. Thus, it is possible to grasp and evaluate the quality deterioration degree and deterioration durability strength of the pavement material in accordance with the actual wheel running state on the paved road.
上述のように、この発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験方法ならびにその試験装置は、現実に舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡の形成実態に即した試験条件で舗装材の変形、破損状態、劣化強度を把握し評価することができるので、各種舗装材の開発や商品化の分野、舗装道路の建設、安全管理、補修などの分野で、産業上広く利用することができる。 As described above, the pavement wheel tracking test method and the test apparatus according to the present invention for the random running wheel load according to the present invention is a pavement material under test conditions that are in line with the actual condition of the wheel running trajectory of the vehicle running on the paved road. It is possible to grasp and evaluate the deformation, breakage state, and deterioration strength of the road, so that it can be widely used industrially in the fields of development and commercialization of various paving materials, construction of paved roads, safety management, repair, etc. it can.
1:供試体
1a:コンクリート床版
1b:防水膜材
1c:アスファルト舗装層
2:試験車輪
3:スライドテーブル
4:スライドテーブル移動位置決め機構(スライドテーブル移動位置決め手段)
5:案内レール
6:サーボモータ
7:ボールねじ
8:移動体
8a:移動体の一端
9:荷重体
10:案内レール
11:伝動歯車
12:移動体駆動歯車(移動体駆動用回転体)
12 a:移動体駆動歯車の偏心軸
13:連結杆
14:試験車輪位置検知器
15:試験車輪位置検知器
16:電源
17:サーボモータ駆動・制御回路
(スライドテーブル駆動・制御回路)
18:サーボモータ制御信号発生回路
(スライドテーブル移動制御信号発生回路)
19:乱数発生器
20:スライドテーブル移動位置演算回路
21:サーボモータ制御信号演算回路
(スライドテーブル制御信号演算回路)
L:移動体駆動歯車の偏心軸の偏心距離
R:試験車輪走行手段/移動体駆動手段
S:試験車輪の車軸
X:試験車輪の走行方向
Y:スライドテーブルの移動方向/供試体の移動方向/試験車輪の車軸方向
c:サーボモータ制御信号
(スライドテーブル移動制御信号)
d1:試験車輪位置信号
d2:試験車輪位置信号
m0,m1,m2・・・mn:試験車輪走行軌跡
m0:発生頻度が最も高い試験車輪走行軌跡
m:試験車輪走行軌跡群
p:試験車輪走行軌跡の発生頻度/スライドテーブルの移動位置の発生頻度/
供試体の移動位置の発生頻度
x:正規乱数
y:スライドテーブル移動位置/スライドテーブル移動位置信号/
供試体移動位置/供試体移動位置信号
1: Specimen
1a: Concrete slab
1b: Waterproof membrane material
1c: Asphalt pavement layer 2: Test wheel 3: Slide table 4: Slide table movement positioning mechanism (slide table movement positioning means)
5: Guide rail 6: Servo motor 7: Ball screw 8: Moving body
8a: One end of the moving body 9: Load body 10: Guide rail 11: Transmission gear 12: Moving body driving gear (moving body driving rotator)
12a:
18: Servo motor control signal generation circuit (slide table movement control signal generation circuit)
19: Random number generator 20: Slide table movement position calculation circuit 21: Servo motor control signal calculation circuit (slide table control signal calculation circuit)
L: Eccentric distance of eccentric shaft of moving body drive gear R: Test wheel traveling means / moving body driving means S: Axle of test wheel X: Running direction of test wheel Y: Moving direction of slide table / Moving direction of specimen / Axle direction c of test wheel: Servo motor control signal (slide table movement control signal)
d 1 : Test wheel position signal
d 2: test wheel position signal
m 0 , m 1 , m 2 ... m n : Test wheel travel locus
m 0 : Test wheel traveling locus with the highest occurrence frequency m: Test wheel traveling locus group p: Test wheel traveling locus occurrence frequency / slide table moving position occurrence frequency /
Frequency of occurrence of movement position of specimen x: normal random number y: slide table movement position / slide table movement position signal /
Specimen movement position / Specimen movement position signal
Claims (11)
A slide table that holds a specimen that looks like a test paved road with the same quality as the test paved road, in which the asphalt pavement layer is laminated on the concrete floor slab with a waterproof membrane; traveling on the paved road A test wheel that travels on the specimen as if it were a vehicle wheel; a mobile body on which the test wheel is mounted and a weight-adjustable load is applied; and a mobile body that meshes with a transmission gear that is rotated by a drive motor One end of a connecting rod is pivotally supported at an eccentric position of the drive gear, and multiple ends of the connecting rod are pivotally supported by the movable body, and the test wheel is moved along the same linear locus in the traveling direction X. And a test wheel running means for reciprocating in a range from the specimen to a position away from the specimen; and a ball screw that is rotated by a servo motor is screwed to the slide table, A slide table movement positioning mechanism for positioning the slide table holding the specimen by moving it to a movement position in the movement direction Y orthogonal to the running direction X of the test wheel; and the test wheel traveling on the specimen A test wheel position detector that detects that the test wheel position signal is detected after being finished and is in a position away from the specimen, and receives the test wheel position signal and obtains a normal random number x for each run of the test wheel. A random number generator for outputting, a slide table movement position calculation circuit for randomly generating a slide table movement position signal y in which the movement position of the slide table and the frequency of occurrence of the movement position follow normal distribution characteristics based on the normal random number x, and A servo motor control signal calculation circuit for generating a control signal c of the servo motor based on the slide table movement position signal y Bomota control signal generating circuit and; the servo motor control signal pavement tracking test apparatus according to the random travel wheel load, characterized in that it comprises a servo motor drive and control circuit for driving the servo motor based to c.
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