JP2007078602A - 鉄塔材変位計測方法および鉄塔材変位計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄塔構造物を構成する鉄塔材の変位計測を簡易に行うことができ、作業者の能力差による計測精度のばらつきを無くすと共に僅かな変位をも正確に測量することが可能な鉄塔材変位計測技術を提供する。
【解決手段】 発信時刻データを含む電波を発振するボルト頂部取付用計測器２を鉄塔構造物を構成する鉄塔材のうち測定したい鉄塔材のボルト頂部に取付け、ＧＰＳ信号を受信して自身の位置データを取得すると共にボルト頂部取付用計測器２から発信された電波を受信して発信時刻データと電波の受信時刻データとを位置データと共に発信する地上設置装置３を鉄塔構造物の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所に配置する。少なくとも地上設置装置３から発信されたデータに基づき、ボルト頂部取付用計測器２の設置箇所情報を演算して設計値と比較し、ボルト頂部取付用計測器２が取り付けられた設置箇所の変位情報を含む比較結果を表示させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、送電線鉄塔や無線鉄塔などの鉄塔構造物の構成する鉄塔材の変位計測方法、及びこの方法に用いられる計測装置に関する。

送電線鉄塔や無線鉄塔などの鉄塔構造物は、上部の鉄塔構造を支える４脚の基礎材が設計許容値内で据え付けられていることを前提として、工場で製造される等辺山形鋼材などの鉄塔材をボルトで連結して組み立てられる。

鉄塔材の組み立てにおける施工作業は、基礎材の据付→寸法計測→据付状態の調整→再計測→据付状態の調整の繰り返しであり、施工裕度は、ボルトとボルト孔とのクリアランス（約２ｍｍ）のみであり、鉄塔材の組み付けの僅かな誤差があってもボルト孔が合わなくなる等の問題が発生する。また、地震等によって基礎の不同沈下が発生し、上部構造に影響を与えている恐れがある鉄塔構造物については、鉄塔材の各所を変位測量し、問題箇所を特定する必要がある。

このため、従来においては、一般的に、トランシット等の光学測量器を鉄塔の中心線上に設置し、線路方向やその直角方向から測定点の変位を目視によって計測するようにしていた。また、カメラによって測定対象の鉄塔を撮影し、撮影した画像を事務所に持ち帰ってコンピュータで画像処理することで、鉄塔材の変位を計測する計測手法なども考えられている（特許文献１参照）。
特開２００３−１４８９１６号公報

しかしながら、トランシットを用いた従来の計測手法によれば、測定点の変位を目視で計測しているので、作業者の能力差による計測精度のばらつきが生じ、しかも、僅かな誤差を見逃しやすい不都合がある。

また、カメラ撮影による画像処理の手法においては、撮影して得られた画像データから画像処理を施して変位計測するので、僅かな変位に対応するには限度があり、また、撮影した画像を事務所に持ち帰る必要があるなど、即座に計測結果が得られない不都合がある。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、鉄塔構造物を構成する鉄塔材の変位計測を簡易に行うことができ、また、作業者の能力差による計測精度のばらつきを無くすと共に僅かな変位をも正確に計測することが可能な鉄塔材変位計測方法及びこの方法に用いられる鉄塔材変位計測装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る鉄塔材変位計測方法は、発信時刻データを含む電波を発信するボルト頂部取付用計測器を鉄塔構造物を構成する鉄塔材のうち計測したい鉄塔材のボルト頂部に取付け、ＧＰＳ信号を受信して自身の位置データを取得すると共に前記ボルト頂部取付用計測器から発信された電波を受信して前記発信時刻データと前記電波の受信時刻データとを前記位置データと共に発信する地上設置装置を前記鉄塔構造物の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所に配置し、少なくとも前記地上設置装置から発信されたデータに基づき、前記ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報を演算して設計値と比較し、前記ボルト頂部取付用計測器が取り付けられた設置箇所の変位情報を含む比較結果を表示させることを特徴としている（請求項１）。

したがって、鉄塔構造物の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所に配置された地上設置装置により測定基線が確定され、ボルト頂部取付用計測器から発信された電波の発信時刻データと地上設置装置で受信した電波の受信時刻データ、及びＧＰＳを利用して得られた地上設置装置の位置データとに基づきボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報が演算されるので、簡易且つ正確にボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報が得られ、これを設計値と比較し、修正情報を含む比較結果が表示されるので、作業者の能力差による計測精度のばらつきがなくなる。

ここで、ボルト頂部取付用計測器が取り付けられるボルトやこれに取り付けられているナットの出幅は、ボルトサイズや鉄塔材サイズによって異なることから、ボルト頂部に取り付けられるボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報の演算にあっては、鉄塔材のボルトに螺合されているナットの高さに関するデータをも加味することが精度を高める上で好ましい（請求項２）。

上述した鉄塔材変位計測方法に用いられる鉄塔材変位計測装置は、鉄塔構造物を構成する鉄塔材のボルト頂部に着脱自在に取り付け可能であり、発信時刻データを含む電波を発振する電波発信部を有するボルト頂部取付用計測器と、鉄塔の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所に設置され、前記電波発信部から発信された電波を受信する電波受信部、ＧＰＳ信号を受信して自身の位置データを取得する位置データ取得部、及び前記発信時刻データと前記電波受信手段で受信した電波の受信時刻データとを前記位置データと共に発信するデータ発信部を有する地上設置装置と、前記データ発信部から発信されたデータを受信するデータ受信部、前記データ受信部で受信された各種データに基づき前記ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報を演算するデータ演算部、前記データ演算部で演算された前記設置箇所情報を設計値と比較し、前記ボルト頂部取付用計測器が取り付けられた設置箇所の変位情報を含む比較結果を演算する比較結果演算部、及び前記比較結果演算部で演算された比較結果を表示させる表示部を有する計測結果表示装置とを有して構成される（請求項３）。

ここで、ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報の演算には、ボルト頂部取付用計測器から発信された電波の発信時刻データと地上設置装置で受信した電波の受信時刻データなどが利用されるので、ボルト頂部取付用計測器と地上設置装置とは、ＧＰＳによる時刻デ
ータを取得して時間同期を図る時刻データ取得部を有することが望ましい（請求項４）。

また、ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報の演算精度を高めるために、ボルト頂部取付用計測器は、ボルトに螺合されているナットの高さに関するデータを検出するナット高さデータ検出部と、このナット高さデータ検出部で検出されたナットの高さに関するデータを発信するデータ発信部とを更に具備することが好ましい（請求項５）。

ボルト頂部取付用計測器の具体的構成としては、鉄塔材のボルト頂部に螺合して装着させる装着部と、この装着部からボルトの軸方向に円柱状に延設され、前記電波発信部が設けられた計測器本体と、ボルトに螺合されているナットの高さに応じて前記軸方向に変位する補正用可動子とを有し、前記ナット高さデータ検出部は、前記補正用可動子の変位量に基づきナットの高さに関するデータを検出するもの等が考えられる（請求項５）。

以上述べたように、本発明に係る鉄塔材変位計測方法および鉄塔材変位計測装置によれば、鉄塔構造物を構成する鉄塔材の変位計測を簡易に行うことができ、また、作業者の能力差による計測精度のばらつきを無くすと共に僅かな変位をも正確に計測することが可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、鉄塔構造物は、４基を一組として構成された基礎材（主脚が地中に埋まる部分）の上部に工場で製造された鉄塔材１をボルトで連結して組み立てられているもので、この例において鉄塔材１は、断面Ｌ字状のアングル材（山形鋼材）により構成されている。

本発明に係る鉄塔材変位計測装置は、鉄塔材１のボルト頂部に着脱自在に取り付け可能なボルト頂部取付用計測器２と、鉄塔構造物の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所（この例においては計測精度を高めるために４箇所）に設置された地上設置装置３と、ボルト頂部取付用計測器２や地上設置装置３から送られるデータを演算処理し、演算結果を表示させる計測結果表示ＰＣ４とを有して構成されている。

ボルト頂部取付用計測器２は、発信時刻データを含む電波を発振する電波発信部２ａと、ＧＰＳ（Global Positioning System)７による時刻データを取得する時刻データ取得部２ｂと、ボルトに取り付けられているナットの高さに関するデータを検出するナット高さデータ検出部２ｃと、ナット高さデータ検出部２ｃで検出されたナット高さに関するデータを発信するデータ発信部２ｄとを備えているもので、図２にも示されるように、鉄塔材１に設けられたボルト５のボルト頂部５ａに螺合して装着させる装着部６と、この装着部６から軸方向に延設され、電波発信部が先端部に設けられた円柱状の計測器本体７と、ボルト５に螺合されているナット８の高さに応じて軸方向に変位し、変位量に応じたデータを出力する補正用可動子９とを有して構成されている。

補正用可動子９は、計測器本体７の周面を軸方向に摺動可能に変位するリング部９ａと、このリング部９ａの周方向に等間隔に取り付けられ、下方へ延びる複数の脚部９ｂとを有して構成され、図示しないスプリングにより装着部６に向かって付勢され、ボルト頂部５ａに装着されていない状態においては、リング部９ａが装着部寄りに位置し、脚部９ｂが装着部下端から下方へ所定量突出した状態となっている。

図３に示されるように、装着部６と計測器本体７とを合わせた軸方向の寸法αと脚部９ｂの装着部下端からの出幅（脚部９ｂの装着部下端から突出した突出量）βは、例えば、α＝１００ｍｍｍ、β＝３０ｍｍの一定値に設定されている。

そして、補正用可動子９は、ボルト頂部取付用計測器２がボルト頂部に取り付けた場合においては、補正用可動子９がスプリング力に抗して移動するので、スプリングの歪量は大きくなり、装着部６をナット８に当接させるまで螺合させると、脚部９ｂの装着部下端からの出幅がナット８の高さγに一致し、リング部９ａはβーγの寸法だけ軸方向に変位することとなる。ボルト頂部取付用計測器２は、このスプリングの変位量（歪量）を電気信号に変換する変位検出センサを備えており、補正用可動子９の変位量はナット８の高さによって決定されることから、この変位検出センサは、ナット８の高さに関するデータを出力するナット高さデータ検出部として機能している。

地上設置装置３は、ボルト頂部取付用計測器２の電波発信部２ｂから発信された電波を受信する電波受信部３ａと、ＧＰＳ７からの信号を受信して自身の位置データを取得する位置データ取得部３ｂと、ＧＰＳ７による時刻データを取得する時刻データ取得部３ｃと、ボルト頂部取付用計測器２の電波発信部２ｂから発信された電波の発信時刻データと電波受信部３ａで受信された電波の受信時刻データとを位置データ取得部３ｂで取得された自身の位置データと共に発信するデータ発信部３ｄとを有して構成されている。

計測結果表示ＰＣ４は、ボルト頂部取付用計測器２のデータ発信部２ｄから発信されたデータや地上設置装置３のデータ発信部３ｄから発信されたデータを受信するデータ受信部４ａと、データ受信部４ａで受信された各種データに基づき、ボルト頂部取付用計測器２の設置箇所情報を演算するデータ演算部４ｂと、このデータ演算部４ｂで演算された設置箇所情報を設計値と比較し、ボルト頂部取付用計測器２の設置箇所の変位情報を含む比較結果（変位方向、変位量など）を演算する比較結果演算部４ｃと、比較結果演算部４ｃで演算された比較結果を表示させる表示部４ｄとを有して構成されている。

以上の鉄塔材変位計測装置を用いた鉄塔材１の変位計測は、図４に示すような行われる。先ず、地上設置装置（親機）３を、測量により予め定めた鉄塔中心線上に配置すると共に鉄塔建設地内の鉄塔中心線上以外の任意の４箇所に配置して測定基線Ａを確定し（Ｓ２０２）、また、ボルト頂部取付用計測器（子機）２を、鉄塔材１の計測したい節点（例えば、図５の黒点で示される位置）に設けられている鉄塔材連結用ボルトのボルト頂部に装着部６の下端がナット８に接するまで螺合させて装着させる（Ｓ１０４）。

そして、ボルト頂部取付用計測器２をボルト頂部に装着した状態において、ボルト頂部取付用計測器２の時刻データ取得部２ｂによりＧＰＳ７から時刻情報を取得して時間同期を図り（Ｓ１０４）、電波発信部２ａから発信時刻データを含む電波を発信させる（Ｓ１０６）。また、データ発信部２ｄからナット高さデータ検出部２ｃで検出されたナット高さに関するデータを発信させる（Ｓ１０８）。

前述した如く配置された地上設置装置３は、位置データ取得部３ｂによりＧＰＳ信号から自身の位置データを取得し、時刻データ取得部３ｃによりＧＰＳ７から時刻情報を取得して時間同期を図る（Ｓ２０４）。また、電波受信部３ａによりボルト頂部取付用計測器２から発信された発信時刻データを含む電波を受信する（Ｓ２０６）。

そして、データ発信部３ｄにより、電波受信部３ａで受信した発信時刻データと電波受信部３ａで受信された電波の受信時刻データとを自身の位置データと共に発信する（Ｓ２０８）。

計測結果表示ＰＣ４は、鉄塔材のボルトが取り付けられるボルト孔座標の設計値やボルト位置の許容誤差、ボルト頂部取付用計測器２の寸法等を予め登録しておき（Ｓ３０２）、データ受信部４ａにより地上設置装置３から発信された発信時刻データ、受信時刻データ、及び各地上設置装置（親機）３の位置情報を受信する（Ｓ３０４）。また、計測結果表示ＰＣは、ボルト頂部取付用計測器２のデータ発信部２ｄから発信されたナット高さに関するデータを受信する（Ｓ３０６）。

そして、データ演算部４ｂでこれらデータに基づきボルト頂部取付用計測器（子機）２の位置情報を含む設置箇所情報を演算する（Ｓ３０８）。具体的には、各地上設置装置３で受信した電波の発信時刻データと受信時刻データとの差、及び、各地上設置装置３の位置データとに基づきボルト頂部取付用計測器（子機）２の現在位置を演算し、登録されたボルト頂部取付用計測器２の寸法や前記ナット高さを加味してボルト頂部取付用計測器２が取り付けられているボルト５のボルト位置を演算する。

その後、比較結果演算部４ｃによりボルト頂部取付用計測器２の設置箇所情報（ボルト位置の位置情報）をボルト位置の設計値と比較し、ボルト位置の変位情報（変位方向・変位量など）、変位の許容誤差内の有無、ボルト間の距離（節点間の距離）等を含む比較結果を演算し、この比較結果を表示部４ｄに表示させる（Ｓ３１０）。

したがって、上述した鉄塔材変位計測装置を用いて鉄塔材１の変位計測を行う方法によれば、ボルト頂部取付用計測器２から発信される電波やＧＰＳ信号を利用してボルト位置の変位量やボルト間の距離を計測することが可能となるので、鉄塔構造物を構成する鉄塔材１の変位計測を簡易に行うことができ、また、作業者の能力差による計測精度のばらつきをなくすことが可能となり、僅かな変位をも正確に計測することが可能となる。

尚、上述の構成においては、計測精度を高めるために、地上設置装置３を鉄塔構造物の中心線上以外に４箇所設けた例を示したが、鉄塔の中心線上以外に３箇所以上設置すれば、同様の処理が可能である。また、上述の構成においては、鉄塔材１として断面Ｌ字状の山形鋼材を用いた例を示したが、鋼管材を用いた鉄塔材などにおいても、同様の計測装置を利用することが可能である。

図１は、本発明に係る鉄塔材変位計測装置の全体構成を示す図であり、図１（ａ）は本計測装置のハード構成を示す図、図１（ｂ）は本計測装置の機能ブロック図である。 図２は、ボルト頂部取付用計測器を示す図であり、図２（ａ）はボルト頂部に取り付ける前の状態を示す斜視図、図２（ｂ）はボルト頂部に取り付けた状態を示す斜視図である。 図３は、ボルト頂部取付用計測器を示す側面図であり、図３（ａ）はボルト頂部に取り付ける前の状態の寸法関係を示す図、図２（ｂ）はボルト頂部に取り付けた状態の寸法関係を示す図である。 図４は、鉄塔材の変位計測方法を示すフローチャートである。 図５は、ボルト頂部取付用計測器が取り付けられる鉄塔材の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 鉄塔材
２ ボルト頂部取付用計測器
２ａ 電波発信部
２ｂ 時刻データ取得部
２ｃ ナット高さデータ検出部
２ｄ データ発信部
３ 地上設置装置
３ａ 電波受信部
３ｂ 位置データ取得部
３ｃ 時刻データ取得部
３ｄ データ発信部
４ 計測結果表示ＰＣ
４ａ データ受信部
４ｂ データ演算部
４ｃ 比較結果演算部
４ｄ 表示部
５ ボルト
５ａ ボルト頂部
６ 装着部
７ 計測器本体
９ 補正用可動子
９ａ リング部
９ｂ 脚部

Claims (6)

1. 発信時刻データを含む電波を発信するボルト頂部取付用計測器を鉄塔
   構造物を構成する鉄塔材のうち測定したい鉄塔材のボルト頂部に取付け、
   ＧＰＳ信号を受信して自身の位置データを取得すると共に前記ボルト頂部取付用計測器から発信された電波を受信して前記発信時刻データと前記電波の受信時刻データとを前記位置データと共に発信する地上設置装置を前記鉄塔構造物の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所に配置し、
   少なくとも前記地上設置装置から発信されたデータに基づき、前記ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報を演算して設計値と比較し、前記ボルト頂部取付用計測器が取り付けられた設置箇所の変位情報を含む比較結果を表示させることを特徴とする鉄塔材変位計測方法。
2. 前記鉄塔材のボルトに螺合されているナットの高さに関するデータをも加味して前記ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報を演算することを特徴とする請求項２記載の鉄塔材変位計測方法。
3. 鉄塔構造物を構成する鉄塔材のボルト頂部に着脱自在に取り付け可能
   であり、発信時刻データを含む電波を発振する電波発信部を有するボルト頂部取付用計測器と
   鉄塔の中心線上およびそれ以外の任意の３箇所以上の箇所に設置され、前記電波発信部から発信された電波を受信する電波受信部、ＧＰＳ信号を受信して自身の位置データを取得する位置データ取得部、及び前記発信時刻データと前記電波受信手段で受信した電波の
   受信時刻データとを前記位置データと共に発信するデータ発信部を有する地上設置装置と、
   前記データ発信部から発信されたデータを受信するデータ受信部、前記データ受信部で受信された各種データに基づき前記ボルト頂部取付用計測器の設置箇所情報を演算するデータ演算部、前記データ演算部で演算された前記設置箇所情報を設計値と比較し、前記ボルト頂部取付用計測器が取り付けられた設置箇所の変位情報を含む比較結果を演算する比較結果演算部、及び前記比較結果演算部で演算された比較結果を表示させる表示部を有する計測結果表示装置と
   を有して構成されることを特徴とする鉄塔材変位計測装置。
4. 前記ボルト頂部取付用計測器と前記地上設置装置とは、ＧＰＳによる時刻データを取得して時間同期を図る時刻データ取得部を有することを特徴とする請求項３記載の鉄塔材変位計測装置。
5. 前記ボルト頂部取付用計測器は、ボルトに螺合されているナットの高さに関するデータを検出するナット高さデータ検出部と、
   このナット高さデータ検出部で検出されたナットの高さに関するデータを発信するデータ発信部とを更に具備することを特徴とする請求項３記載の鉄塔材変位計測装置。
6. 前記ボルト頂部取付用計測器は、前記鉄塔材のボルト頂部に螺合して装着させる装着部と、この装着部から前記ボルトの軸方向に円柱状に延設され、前記電波発信部が設けられた計測器本体と、ボルトに螺合されているナットの高さに応じて前記軸方向に変位する補正用可動子とを有し、
   前記ナット高さデータ検出部は、前記補正用可動子の変位量に基づきナットの高さに関するデータを検出するものである請求項５記載の鉄塔材変位計測装置。

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