JP2008014693A - 構造物の振動検出装置とその異常状態検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】設置作業が容易で構造が簡易であり安価に構造物の異常状態を簡単に検出することができる構造物の振動検出装置とその異常状態検出システムを提供する。
【解決手段】異常時に橋梁上を車両が走行したり、橋梁下の河川が増水したりすると橋脚が大きな振幅で異常に振動するため、可動磁石部２ｂがＹ軸方向に大きな振幅で振動し、可動磁石部３ｂもＺ軸方向に大きな振幅で振動する。橋脚基礎に洗掘が発生したような異常時に橋脚が振動すると、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が最大振幅を超えるため、可動磁石部２ｂ，３ｂの磁力によって磁性体リード２ｅ，３ｅの接点同士が吸い寄せられて接触する。その結果、切替部２ｄ，３ｄがOFF状態からON状態に切り替るため電源装置４が信号線６に電力を供給し、警告装置５に電流が流れてこの警告装置５が警告信号を送信する。
【選択図】図２

Description

この発明は、構造物の振動を検出する構造物の振動検出装置と、構造物の異常な状態を検出する構造物の異常状態検出システムに関する。

従来、変位計、加速度計又は速度計などのセンサを利用して構造物の振動量を計測し、この構造物の異常を検出するシステムが提案されている。従来の構造物の異常状態検出システムは、橋脚の天端部に取り付けられてこの橋脚の振動を検出する加速度計と、この加速度計の出力信号に基づいて鉛直方向成分の振動の軌跡を図示し、この軌跡の形状から橋脚基礎の健全度を評価するコンピュータと、加速度計とコンピュータを電気的に接続するケーブルなどを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の構造物の異常状態検出システムでは、上流側の加速度計の鉛直方向速度を横軸とし、下流側の加速度計の鉛直方向速度を縦軸とする軌跡を描き、この軌跡の形状に基づいて橋脚基礎の健全度を評価している。

特開2005-283361号公報

従来の構造物の異常状態検出システムでは、高価な加速度計やコンピュータの他に記録装置や電源装置などが必要になるとともに、これらを接続するためのケーブルを敷設する作業が必要になるため、システム全体が複雑で高価になり設置作業に手間がかかる問題点がある。また、従来の構造物の異常状態検出装置では、加速度計によって橋脚の振動を常時測定し、測定データを記録装置に常時記録しているため、電源の消費が激しくコストが高くなってしまう問題点がある。

この発明の課題は、設置作業が容易で構造が簡易であり安価に構造物の異常状態を簡単に検出することができる構造物の振動検出装置とその異常状態検出システムを提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２、図３及び図７に示すように、構造物（Ｂ）の振動を検出する構造物の振動検出装置であって、前記構造物の振動に応じて可動する可動磁石部（２ｂ，３ｂ）と、前記可動磁石部を可動自在に弾性支持する弾性支持部（２ｃ，３ｃ）と、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えたときに、この可動磁石部の磁力によって通電状態が切り替わる切替部（２ｄ，３ｄ）とを備える構造物の振動検出装置（２，３；２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構造物の振動検出装置において、図２〜図５及び図７に示すように、前記弾性支持部は、前記構造物が異常な状態で振動したときに、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えるようなばね定数（ｋ₂，ｋ₃：ｋ₂₀，ｋ₂₁，ｋ₃₀，ｋ₃₁；ｋ₂₂）に設定されていることを備える構造物の振動検出装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の構造物の振動検出装置において、図２〜図５に示すように、前記弾性支持部は、前記構造物が橋梁（Ｂ）である場合であってこの橋梁に洗掘が発生しこの橋梁が振動したときに、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えるようなばね定数（ｋ₂，ｋ₃：ｋ₂₀，ｋ₂₁，ｋ₃₀，ｋ₃₁）に設定されていることを備える構造物の振動検出装置である。

請求項４の発明は、請求項２に記載の構造物の振動検出装置において、図６及び図７に示すように、前記弾性支持部（２ｃ）は、前記構造物が架道橋（Ｂ）である場合であってこの架道橋の下を移動する移動体（Ｖ₂）がこの架道橋に衝突したときに、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えるようなばね定数（ｋ₂₂）に設定されていることを備える構造物の振動検出装置（２）である。

請求項５の発明は、図１〜図７に示すように、構造物（Ｂ）の異常な状態を検出する構造物の異常状態検出システムであって、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の構造物の振動検出装置（２，３；２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ）によってこの構造物の異常な状態を検出することを特徴とする構造物の異常状態検出システム（１）である。

請求項６の発明は、請求項５に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、図２〜図５及び図７に示すように、前記切替部の通電状態が切り替ったときに警告を発生する警告装置（５；１２）を備えることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、図３〜図５に示すように、前記切替部の通電状態を検出する通電検出装置（７；７Ａ〜７Ｄ）を備えることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

請求項８の発明は、請求項７に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、前記通電検出装置の検出結果を送信する送信装置（１０）を備えることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

請求項９の発明は、請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、前記記録装置は、前記切替部の通電状態が切り替った時刻を記録する記録装置（８）を備えることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

請求項１０の発明は、請求項５から請求項９までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、前記振動検出装置は、前記構造物が橋梁であるときにこの橋梁の長さ方向（Ｘ）、幅方向（Ｙ）又は高さ方向（Ｚ）の少なくとも一方向の振動を検出可能なように配置されていることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

請求項１１の発明は、請求項５から請求項１０までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、図４に示すように、前記弾性支持部のばね定数（ｋ₂，ｋ₃）が同一である複数の前記振動検出装置（２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ）を備えることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

請求項１２の発明は、請求項５から請求項１０までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、図５に示すように、前記弾性支持部のばね定数（ｋ₂₀，ｋ₂₁，ｋ₃₀，ｋ₃₁）が異なる複数の前記振動検出装置（２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ）を備えることを特徴とする構造物の異常状態検出システムである。

この発明によると、設置作業が容易で構造が簡易であり安価に構造物の異常状態を簡単に検出することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの振動検出装置の設置状態を模式的に示す全体図であり、図１（Ａ）は正常時の状態を示し、図１（Ｂ）は異常時の状態を示す。図２は、この発明の第１実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図であり、図２（Ａ）は正常時の状態を示し、図２（Ｂ）は異常時の状態を示す。

図１に示す橋梁Ｂは、異常状態検出システム１によって異常状態が検出される検出対象物であり、車両Ｖ₁が走行する軌道Ｒ₁の下部に空間を確保して、列車の荷重を支持する固定構造物である。橋梁Ｂは、水平方向に配置されて軌道Ｒ₁を支持する橋桁Ｂ₁と、この橋桁Ｂ₁を支持する橋脚（ピア）Ｂ₂と、橋梁Ｂ全体に作用する荷重を地盤に伝達してこの橋梁Ｂを支持する橋脚基礎（ケーソン基礎）Ｂ₃などを備えている。橋梁Ｂは、橋桁Ｂ₁が上部構造を構成し、橋脚Ｂ₂及び橋脚基礎Ｂ₃が下部構造を構成している。図１に示す橋梁Ｂは、例えば、橋桁Ｂ₁が鋼材を主要材料とする鋼桁であり、梁構造によって荷重を受ける桁橋である。軌道Ｒ₁は、車両Ｖ₁が走行する通路（線路）であり、車両Ｖ₁は橋梁Ｂ上を走行する電車又は気動車などの鉄道車両である。

図２に示す異常状態検出システム１は、橋梁Ｂの異常な状態を検出するシステムであり、振動検出装置２，３と、電源装置４と、警告装置５と、信号線６などを備えている。異常状態検出システム１は、振動検出装置２，３によって橋梁Ｂの振動を検出し、列車通過時又は増水時などに橋梁Ｂの振動の振幅が予め設定された設定値を超えたときには、この橋梁Ｂが異常な状態であると検出する。

図１及び図２に示す振動検出装置２，３は、橋梁Ｂの振動を検出する装置である。振動検出装置２は、橋梁Ｂの長さ方向（Ｘ軸方向）と直交する橋梁Ｂの幅方向（Ｙ軸方向）に検出感度を有しており、この方向の異常な振動を検出する。振動検出装置３は、橋梁Ｂの高さ方向（Ｚ軸方向）に検出感度を有しており、この方向の異常な振動を検出する。振動検出装置２，３は、図２に示すように、収容部２ａ，３ａと、可動磁石部２ｂ，３ｂと、弾性支持部２ｃ，３ｃと、切替部２ｄ，３ｄなどを備えている。振動検出装置２，３は、車両Ｖ₁の振動の影響を強く受け易い支承部よりも上方の橋桁Ｂ₁には設置せずに、図１に示すように支承部よりも下方の橋脚Ｂ₂の天端部（上端部）に設置されている。振動検出装置２，３は、図２に示すように、設置姿勢が異なる以外はいずれも同一構造であり、以下では振動検出装置２側の部分と対応する振動検出装置３側の部分については対応する符号を付して説明する。

収容部２ａは、可動磁石部２ｂ、弾性支持部２ｃ及び切替部２ｄを収容する部分であり、収容部３ａは可動磁石部３ｂ、弾性支持部３ｃ及び切替部３ｄを収容する部分である。収容部２ａ，３ａは、内部を保護する防水性及び密閉性を有する容器であり、収容部２ａは可動磁石部２ｂがＹ軸方向に可動するように横向きの姿勢で橋脚Ｂ₂に設置されており、収容部３ａは可動磁石部３ｂがＺ軸方向に可動するように縦向きの姿勢で橋脚Ｂ₂に設置されている。

可動磁石部２ｂ，３ｂは、橋梁Ｂの振動に応じて可動する部分であり、可動磁石部２ｂは橋脚Ｂ₂のＹ軸方向の振動に応じてこのＹ軸方向に振動し、可動磁石部３ｂは橋脚Ｂ₂のＺ軸方向の振動に応じてこのＺ軸方向に振動する。可動磁石部２ｂは、図示しないガイド部によってＹ軸方向の振動が許容されＸ軸方向及びＺ軸方向の振動が規制されており、可動磁石部３ｂは図示しないガイド部によってＺ軸方向の振動が許容されＸ軸方向及びＹ軸方向の振動が規制されている。

弾性支持部２ｃは、可動磁石部２ｂを可動自在に支持する部分であり、弾性支持部３ｃは可動磁石部３ｂを可動自在に支持する部分である。弾性支持部２ｃ，３ｃは、例えば、弾性力を発生して変形可能なばねである。弾性支持部２ｃは、一方の端部が収容部２ａの側面に連結されており、他方の端部が可動磁石部２ｂに連結されている。弾性支持部３ｃは、一方の端部が収容部３ａの底面に連結されており、他方の端部が可動磁石部３ｂに連結されている。弾性支持部２ｃ，３ｃは、橋梁Ｂが異常な状態で振動したときに、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量（振幅）が所定量（設定値）を超えるようなばね定数（ばねの硬さ）ｋ₂，ｋ₃に設定されている。弾性支持部２ｃ，３ｃは、例えば、図１（Ｂ）に示すように、橋梁Ｂに洗掘が発生しこの橋梁Ｂが振動したときに、この可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が所定量を超えるようなばね定数ｋ₂，ｋ₃にそれぞれ設定されている。ここで、洗掘とは、川底を流れる水によって橋梁Ｂの橋脚基礎Ｂ₃の上流側の川底が掘られる現象をいう。

図２に示す切替部２ｄは、可動磁石部２ｂの変位量が所定量を超えたときに、この可動磁石部２ｂの磁力によって通電状態が切り替わる部分であり、切替部３ｄは可動磁石部３ｂの変位量が所定量を超えたときに、この可動磁石部３ｂの磁力によって通電状態が切り替わる部分である。切替部２ｄ，３ｄは、例えば、リードスイッチなどの近接スイッチであり、磁性体リード２ｅ，３ｅとガラス管２ｆ，３ｆなどを備えている。磁性体リード２ｅ，３ｅは、接点同士が接触及び離間可能な部分であり、通常の状態では接点同士が離間してOFF状態であるが、磁力を受けると撓み接点同士が接触してON状態に変化する。ガラス管２ｆ，３ｆは、磁性体リード２ｅ，３ｅを収容する部分であり、窒素ガスなどが内部に封入されている。切替部２ｄ，３ｄは、可動磁石部２ｂ，３ｂが振動してこの振動の変位量（振幅）が所定量（最大振幅）を超えて接近すると、この可動磁石部２ｂ，３ｂの磁力によって磁性体リード２ｅ，３ｅの接点同士を接触させ、スイッチをOFF状態（非通電状態）からON状態（通電状態）に変化させ切り替える。切替部２ｄ，３ｄは、図２に示すように、並列に接続されており、少なくとも一方が通電状態に切り替ったときに信号線６に電流が流れる。

電源装置４は、信号線６に電力を供給する装置であり、切替部２ｄ，３ｄが非通電状態に切り替っている通常時には信号線６に電力を供給せず、切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替った異常時には信号線６に電力を供給する。電源装置４は、例えば、異常時のみ信号線６に電力を供給する低電圧の電池などであり、信号線６に接続されている。

警告装置５は、切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替ったときに警告を発生する装置であり、図２（Ａ）に示す非通電状態から図２（Ｂ）に示す通電状態に切替部２ｄ，３ｄが切り替ったときに警告信号を発生する信号発生装置などである。警告装置５は、例えば、橋梁Ｂの手前に設置された信号機に停止信号(赤色)）を現示させるために警告信号を送信したり、車両Ｖ₁の運転士に種々の指令をする運転指令所などに警告信号を送信したり、車両Ｖ₁を運転する運転士に告知するためにこの車両Ｖ₁に警告信号を送信したりする。警告装置５は、電源装置４と直列になるように信号線６接続されており、切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替り電流が流れると、電源装置４から供給される微小電力を電源として警告信号を所定時間継続して送信する。

信号線６は、切替部２ｄ，３ｄ、電源装置４及び警告装置５を電気的に接続する部材である。信号線６は、切替部２ｄ，３ｄ、電源装置４及び警告装置５が一つの電気回路を構成するように接続しており、切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替ったときには電源装置４、切替部２ｄ，３ｄ及び警告装置５に電流を流す。

次に、この発明の第１実施形態に係る構造物の振動検出装置とその異常状態検出システムの動作を説明する。
（通常時の動作）
図１（Ａ）に示す通常時に橋梁Ｂ上を車両Ｖ₁が走行して橋脚Ｂ₂が振動すると、可動磁石部２ｂがＹ軸方向に微小な振幅で振動し、可動磁石部３ｂもＺ軸方向に微小な振幅で振動する。通常の列車通過時などには可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が所定量を下回るように弾性支持部２ｃ，３ｃのばね定数ｋ₂，ｋ₃が設定されている。このため、通常の列車通過時に橋脚Ｂ₂が微小振動しても、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が最大振幅を超えることがなく、可動磁石部２ｂ，３ｂの磁力によって磁性体リード２ｅ，３ｅの接点同士が離間している。その結果、切替部２ｄ，３ｄがOFF状態を維持して、電源装置４が信号線６に電力を供給しないため、警告装置５に電流が流れずこの警告装置５が警告信号を送信しない。

（異常時の動作）
図１（Ｂ）に示す異常時に橋梁Ｂ上を車両Ｖ₁が走行したり、橋梁Ｂ下の河川が増水したりすると橋脚Ｂ₂が大きな振幅で異常に振動し、可動磁石部２ｂがＹ軸方向に大きな振幅で振動し、可動磁石部３ｂもＺ軸方向に大きな振幅で振動する。図１（Ｂ）に示すように、例えば、橋脚基礎Ｂ₃に洗掘が発生したような異常時には、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が所定量を超えるように弾性支持部２ｃ，３ｃのばね定数ｋ₂，ｋ₃が設定されている。異常時に橋脚Ｂ₂が振動すると、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が最大振幅を超えるため、可動磁石部２ｂ，３ｂの磁力によって磁性体リード２ｅ，３ｅの接点同士が吸い寄せられて接触する。その結果、切替部２ｄ，３ｄがOFF状態からON状態に切り替るため電源装置４が信号線６に電力を供給し、警告装置５に電流が流れてこの警告装置５が警告信号を送信する。その結果、例えば、橋梁Ｂの手前の信号機が停止信号を現示したり、車両Ｖ₁の運転台に所定の警告が表示されたりするため、車両Ｖ₁の運転士がブレーキ装置を作動させ車両Ｖ₁が橋梁Ｂに進入するのを阻止する。

この発明の第１実施形態に係る構造物の振動検出装置とその異常状態検出システムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、橋梁Ｂの振動に応じて可動磁石部２ｂ，３ｂが可動し、この可動磁石部２ｂ，３ｂを可動自在に弾性支持部２ｃ，３ｃが弾性支持し、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が所定量を超えたときに、この可動磁石部２ｂ，３ｂの磁力によって切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替わる。このため、橋梁Ｂに発生する最大振動を検知することによって、橋梁Ｂに発生する異常を検知することができる。また、切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替る異常時にのみ電力を供給すればよいため、電源装置４の電力消費を抑えることができるとともに、電源装置４として低電圧で小型の乾電池などを使用することができ、異常状態検出システム１を安価で簡易に製造することができる。

(2) この第１実施形態では、振動検出装置２，３によって橋梁Ｂの異常な状態を検出する。このため、従来の構造物の異常状態検出システムのような高価な加速度計などが不用になり、簡単な構造の振動検出装置２，３によって異常状態検出システム１を安価に製造することができる。また、従来の構造物の異常状態検出システムのような常時電源を供給する大型の電源装置や常時データを記録する大型の記録装置が不要になるため設置場所や設置個数の制約を受けず、異常状態検出システム１をコンパクトに安価で製造することができる。さらに、橋梁Ｂの異常な状態を段階的に検知せずに通電状態（ON状態）だけを検知するため、異常状態検出システム１の構造を簡単にすることができる。

(3) この第１実施形態では、橋梁Ｂが異常な状態で振動したときに、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が所定量を超えるようなばね定数ｋ₂，ｋ₃に弾性支持部２ｃ，３ｃが設定されている。例えば、橋梁Ｂに洗掘が発生しこの橋梁Ｂが振動したときに、可動磁石部２ｂ，３ｂの変位量が所定量を超えるようなばね定数ｋ₂，ｋ₃に弾性支持部２ｃ，３ｃが設定されている。このため、通常の列車走行時には可動磁石部２ｂ，３ｂの振幅が設定値を超えず、異常時には可動磁石部２ｂ，３ｂの振幅が設定値を超える。その結果、橋梁Ｂの下部構造に異常が発生したときに橋脚Ｂ₂の天端部に発生する加速度に応じた設定値に弾性支持部２ｃ，３ｃのばね定数ｋ₂，ｋ₃を設定して、橋梁Ｂの異常を簡単に検出することができる。

(4) この第１実施形態では、切替部２ｄ，３ｄの通電状態が切り替ったときに警告装置５が警告を発生する。このため、橋梁Ｂに進入する車両Ｖ₁の運転士などに橋梁Ｂの異常な状態を告知してブレーキ装置を作動させ、重大事故が発生するのを未然に阻止することができる。

(5) この第１実施形態では、振動検出装置２が橋梁Ｂの幅方向の振動を検出可能であり、振動検出装置３が橋梁Ｂの高さ方向の振動を検出可能である。このため、橋桁Ｂ₁に拘束されて比較的振動し難い橋梁Ｂの長さ方向の振動の検出を省略し、比較的振動し易い橋梁Ｂの幅方向及び高さ方向の振動を検出する。その結果、最適な検出感度方向に合わせて振動検出装置２，３を配置して、橋梁Ｂの異常を効率よく検知することができる。

（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図であり、図３（Ａ）は正常時の状態を示し、図３（Ｂ）は異常時の状態を示す。以下では、図１及び図２に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図３に示す異常状態検出システム１は、振動検出装置２，３と、電源装置４と、通電検出装置７と、記録装置８と、計時装置９と、送信装置１０と、読取装置１１と、警告装置１２などを備えている。異常状態検出システム１は、振動検出装置２，３によって橋梁Ｂの振動を検出して通電状態を通電検出装置７によって検出し、この検出結果を記録装置８に記録するとともに、この検出結果を送信装置１０が送信する。

通電検出装置７は、切替部２ｄ，３ｄの通電状態を検出する装置であり、図３（Ａ）に示すOFF状態から図３（Ｂ）に示すON状態に切替部２ｄ，３ｄの通電状態が切り替ったことを検出する電流計などである。通電検出装置７は、信号線６を流れる電流の電流値を検出可能なように電源装置４と直列に接続されており、電源装置４から供給される微小電力を電源として、信号線６を流れる電流を常時又は定期的に監視する。通電検出装置７は、切替部２ｄ，３ｄの通電状態が切り替ったときに通電検出信号を記録装置８に出力する。

記録装置８は、切替部２ｄ，３ｄの通電状態が切り替った時刻を記録する装置であり、図３（Ａ）に示すOFF状態から図３（Ｂ）に示すON状態に切替部２ｄ，３ｄの通電状態が切り替った時刻を記録する。記録装置８は、例えば、無線ICタグ、IDタグ、(Radio Frequency Identification)RFID、RFタグ、電子タグなどの無線タグであり、ICチップ、アンテナ及びこれらを被覆する樹脂材料などによって構成されている。記録装置８は、電源装置４から供給される微小電力を電源として動作し、通電検出装置７が出力する通電検出信号を受信したときに計時装置９が出力する時刻信号を時刻情報（時刻暦データ）として時系列順に記憶する。

計時装置９は、時刻を計測する装置であり、記録装置８が無線タグであるときにはこの無線タグ内の制御部に電気的に接続されている。計時装置９は、時計機能を備えており、電源装置４から供給される微小電力を電源として動作し、時刻信号を記録装置８に出力する。

送信装置１０は、通電検出装置７の検出結果を送信する装置であり、通電検出装置７が出力する通電検出信号を送信したり、記録装置８が記録する時刻情報を送信したりする。送信装置１０は、記録装置８が無線タグであるときにはこの無線タグ内の制御部に電気的に接続されており、読取装置１１との間で相互に無線通信が可能である。送信装置１０は、例えば、警告装置１２が所定の警告を発生するように、通電検出装置７が出力する通電検出信号をこの警告装置１２に無線送信可能である。

読取装置１１は、記録装置８から時刻情報を読み取る装置であり、時刻情報の読み出しを記録装置８に指令してこの記録装置８が出力する時刻情報を受信する。読取装置１１は、例えば、記録装置８が無線タグであるときにはこの無線タグとの間で相互に通信可能なリーダ／ライタ装置である。

警告装置１２は、切替部２ｄ，３ｄが通電状態に切り替ったときに警告を発生する装置である。警告装置１２は、図３（Ａ）に示す非通電状態から図３（Ｂ）に示す通電状態に切替部２ｄ，３ｄが切り替って通電検出装置７が出力する通電検出信号を送信装置１０から受信すると所定の警告を発生する表示装置又は音声発生装置などである。警告装置１２は、例えば、橋梁Ｂの手前に設置された表示装置に停止信号(赤色)）を表示したり、車両Ｖ₁の運転台に設置された表示装置に所定の警告を表示したり、車両Ｖ₁の運転台に設置された音声発生装置から所定の警告音を発生したりする。

次に、この発明の第２実施形態に係る構造物の振動検出装置とその異常状態検出システムの動作を説明する。
図１（Ｂ）に示すような異常時に、図３に示す切替部２ｄ，３ｄがOFF状態からON状態に切り替ると、電源装置４が信号線６に電力を供給し信号線６に電流が流れ、信号線６に流れる電流を通電検出装置７が検出する。その結果、通電検出装置７が記録装置８に通電検出信号を出力し、この通電検出信号を受信したときに計時装置９が出力する時刻信号を記録装置８が記録するとともに、通電検出装置７が出力する通電検出信号を送信装置１０が警告装置１２に出力する。橋梁Ｂを検査又は保守するときには、作業員が読取装置１１によって橋梁Ｂに異常が発生したときに時刻情報を記録装置８から読み出す。

この発明の第２実施形態に係る構造物の異常状態検出システムには、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、切替部２ｄ，３ｄの通電状態を通電検出装置７が検出する。このため、橋梁Ｂが異常な状態であるか否かを監視することができる。

(2) この第２実施形態では、通電検出装置７の検出結果を送信装置１０が送信する。その結果、例えば、橋梁Ｂに異常が発生したことを無線によって知らせることができる。このため、従来の構造物の異常状態検出システムのようなケーブルを広範囲に敷設する必要がなくなって、異常状態検出システム１の設置作業が簡易になるとともに、異常状態検出システム１を橋梁Ｂの任意の場所に設置することができる。

(3) この第２実施形態では、切替部２ｄ，３ｄの通電状態が切り替った時刻を記録装置８が記録する。このため、橋梁Ｂが異常な状態になった事実を長期間にわたり記録し保存しておくことができる。また、橋梁Ｂが異常な状態になったときの時刻暦データを記録することができる。

（第３実施形態）
図４は、この発明の第３実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図である。図４に示す異常状態検出システム１は、ばね定数ｋ₂が同一である複数の振動検出装置２Ａ，２Ｂと、ばね定数ｋ₃が同一である複数の振動検出装置３Ａ，３Ｂと、振動検出装置２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂの通電状態をそれぞれ検出する通電検出装置７Ａ〜７Ｄなどを備えている。振動検出装置２Ａ，２Ｂは、図２及び図３に示す振動検出装置２と同一構造であり、振動検出装置３Ａ，３Ｂは図２及び図３に示す振動検出装置３と同一構造である。この第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、複数の振動検出装置２Ａ，２Ｂのいずれか一方の動作状況を通電検出装置７Ａ，７Ｂによって検出し、複数の振動検出装置３Ａ，３Ｂのいずれか一方の動作状況を通電検出装置７Ｃ，７Ｄによって検出することができる。その結果、振動検出装置２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂの動作確認が簡易な構造によって可能になり、異常状態検出システム１の検出の信頼性をより一層高めることができる。

（第４実施形態）
図５は、この発明の第４実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図である。図５に示す異常状態検出システム１は、ばね定数ｋ₂₀，ｋ₂₁が異なる複数の振動検出装置２Ａ，２Ｂと、ばね定数ｋ₃₀，ｋ₃₁が異なる複数の振動検出装置３Ａ，３Ｂと、振動検出装置２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂの通電状態をそれぞれ検出する通電検出装置７Ａ〜７Ｄなどを備えている。この第４実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、複数の振動検出装置２Ａ，２Ｂによって橋梁Ｂの異常な状況を段階的（二段階）に検出し、複数の振動検出装置３Ａ，３Ｂによって橋梁Ｂの異常な状況を段階的（二段階）に検出することができる。その結果、橋梁Ｂに異常な振動が発生した場合に、この異常な振動が小さいときには橋梁Ｂが注意状態であると検出し、この異常な振動が大きく変化したときには橋梁Ｂが危険状態であると検出することができる。

（第５実施形態）
図６は、この発明の第５実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの振動検出装置の設置状態を模式的に示す全体図であり、図６（Ａ）は正常時の状態を示し、図６（Ｂ）は異常時の状態を示す。図７は、この発明の第５実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図であり、図７（Ａ）は正常時の状態を示し、図７（Ｂ）は異常時の状態を示す。

図６に示す橋梁Ｂは、車両Ｖ₂が走行する道路Ｒ₂を跨ぐように架設された架道橋であり、車両Ｖ₂は橋梁Ｂの下を走行する自動車などの移動体であり、道路Ｒ₂は車両Ｖ₂が走行する通路である。異常状態検出システム１は、図６に示すように、橋梁Ｂの下を移動する車両Ｖ₂がこの橋梁Ｂに衝突したときに、図７に示すように振動検出装置２の可動磁石部２ｂの変位量が所定量を超えるようなばね定数ｋ₂₂に設定されている。振動検出装置２は、図６及び図７に示すように、橋梁Ｂに車両Ｖ₂が衝突したときの衝撃を検出可能なように、橋梁Ｂの幅方向（Ｙ軸方向）に検出感度を有しており、この方向の異常な振動を検出する。振動検出装置２は、図６に示すように橋桁Ｂ₁上に設置されている。この第５実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、橋桁Ｂ₁に高さ制限のある架道橋の下をこの制限を越える車両Ｖ₂が誤って進入して橋桁Ｂ₁に衝突したときに、この架道橋に対する車両Ｖ₂の衝突を簡単に検知することができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、構造物として橋梁Ｂを例に挙げて説明したが、橋梁Ｂ以外の構造物についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、橋梁Ｂに洗掘が発生する場合や橋梁Ｂに車両Ｖ₂が衝突する場合を異常な状態として説明したが、これらの異常な状態以外に構造物に異常な振動が発生するような場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この第１実施形態〜第３実施形態では、振動検出装置２，３によって橋梁Ｂの幅方向（Ｙ軸方向）及び高さ方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する場合を例に挙げて説明したが検出方向を限定するものではなく、状況に応じて長さ方向、幅方向又は高さ方向の少なくとも一方の振動を検出可能なように振動検出装置を配置することができる。

(2) この実施形態では、電源装置４として乾電池を例に挙げて説明したが、橋梁Ｂ上を走行する車両Ｖ₁の振動によって電力を発生する圧電素子などを電源装置として使用することもできる。また、この実施形態では、電源装置４が常時又は定時に電力を供給する給電方式を例に挙げて説明したが、状況に応じていずれか一方の給電方式に変更することもできる。例えば、電源装置４が常時給電する場合には、太陽光発電装置や燃料電池などを使用することができ、電源装置４が定時給電する場合にはコンデンサなどの充電装置を使用することができる。さらに、この第５実施形態では、橋梁Ｂに対する車両Ｖ₂の衝突の検知を例に挙げて説明したが、無線機能や警報機能を追加して橋梁Ｂ上を走行する車両Ｖ₁を停止させることもできる。

この発明の第１実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの振動検出装置の設置状態を模式的に示す全体図であり、（Ａ）は正常時の状態を示し、（Ｂ）は異常時の状態を示す。 この発明の第１実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図であり、（Ａ）は正常時の状態を示し、（Ｂ）は異常時の状態を示す。 この発明の第２実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図であり、（Ａ）は正常時の状態を示し、（Ｂ）は異常時の状態を示す。 この発明の第３実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図である。 この発明の第４実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図である。 この発明の第５実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの振動検出装置の設置状態を模式的に示す全体図であり、（Ａ）は正常時の状態を示し、（Ｂ）は異常時の状態を示す。 この発明の第５実施形態に係る構造物の異常状態検出システムの構成図であり、（Ａ）は正常時の状態を示し、（Ｂ）は異常時の状態を示す。

符号の説明

１ 異常状態検出システム
２，２Ａ，２Ｂ，３，３Ａ，３Ｂ 振動検出装置
２ａ，３ａ 収容部
２ｂ，３ｂ 可動磁石部
２ｃ，３ｃ 弾性支持部
２ｄ，３ｄ 切替部
４ 電源装置
５ 警告装置
６ 信号線
７，７Ａ〜７Ｄ 通電検出装置
８ 記録装置
９ 計時装置
１０ 送信装置
１１ 読取装置
１２ 警告装置
Ｂ 橋梁（構造物）
Ｂ₁ 橋桁
Ｂ₂ 橋脚
Ｂ₃ 橋脚基礎
Ｖ₁，Ｖ₂ 車両
Ｒ₁ 軌道
Ｒ₂ 道路
ｋ₁，ｋ₂，ｋ₂₀，ｋ₂₁，ｋ₂₂，ｋ₃₀，ｋ₃₁ ばね定数
Ｘ 橋梁の長さ方向
Ｙ 橋梁の幅方向
Ｚ 橋梁の高さ方向

Claims (12)

1. 構造物の振動を検出する構造物の振動検出装置であって、
   前記構造物の振動に応じて可動する可動磁石部と、
   前記可動磁石部を可動自在に弾性支持する弾性支持部と、
   前記可動磁石部の変位量が所定量を超えたときに、この可動磁石部の磁力によって通電状態が切り替わる切替部と、
   を備える構造物の振動検出装置。
2. 請求項１に記載の構造物の振動検出装置において、
   前記弾性支持部は、前記構造物が異常な状態で振動したときに、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えるようなばね定数に設定されていること、
   を備える構造物の振動検出装置。
3. 請求項２に記載の構造物の振動検出装置において、
   前記弾性支持部は、前記構造物が橋梁である場合であってこの橋梁に洗掘が発生しこの橋梁が振動したときに、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えるようなばね定数に設定されていること、
   を備える構造物の振動検出装置。
4. 請求項２に記載の構造物の振動検出装置において、
   前記弾性支持部は、前記構造物が架道橋である場合であってこの架道橋の下を移動する移動体がこの架道橋に衝突したときに、前記可動磁石部の変位量が所定量を超えるようなばね定数に設定されていること、
   を備える構造物の振動検出装置。
5. 構造物の異常な状態を検出する構造物の異常状態検出システムであって、
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の構造物の振動検出装置によってこの構造物の異常な状態を検出すること、
   を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
6. 請求項５に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
   前記切替部の通電状態が切り替ったときに警告を発生する警告装置を備えること、
   を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
7. 請求項５又は請求項６に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
   前記切替部の通電状態を検出する通電検出装置を備えること、
   を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
8. 請求項７に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
   前記通電検出装置の検出結果を送信する送信装置を備えること、
   を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
9. 請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
   前記切替部の通電状態が切り替った時刻を記録する記録装置を備えること、
   を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
10. 請求項５から請求項９までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
    前記振動検出装置は、前記構造物が橋梁であるときにこの橋梁の長さ方向、幅方向又は高さ方向の少なくとも一方向の振動を検出可能なように配置されていること、
    を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
11. 請求項５から請求項１０までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
    前記弾性支持部のばね定数が同一である複数の前記振動検出装置を備えること、
    を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
12. 請求項５から請求項１０までのいずれか１項に記載の構造物の異常状態検出システムにおいて、
    前記弾性支持部のばね定数が異なる複数の前記振動検出装置を備えること、
    を特徴とする構造物の異常状態検出システム。
    

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