JP2009237805A - Bridge passage vehicle monitoring system, bridge passage vehicle monitoring method and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、橋梁を通過する車両の重量を計測する橋梁通過車両監視システム、橋梁通過車両監視方法、およびコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a bridge passing vehicle monitoring system, a bridge passing vehicle monitoring method, and a computer program for measuring the weight of a vehicle passing through a bridge.
橋梁の維持管理をする上で、橋梁を通過する大型車両の車軸重量が、橋梁の損傷を予測するために重要な情報となる。軸重測定ため、橋梁の主桁に設置したひずみ計から車両通過時のひずみ値を連続測定し、軸重を算出する手法Weight In Motionが提案されている。この手法では通過する車両の車軸間隔(軸間距離)が必要となるが、既存の手法(例えば、非特許文献1を参照)では車線ごとに、車軸通過に鋭敏な2つの箇所にひずみ計(以下、車軸検知用ひずみ計)を追加設置し、以下の方法で車軸間隔を算出している。 In maintaining and managing a bridge, the axle weight of a large vehicle passing through the bridge is important information for predicting damage to the bridge. In order to measure axle weight, a method called Weight In Motion has been proposed that calculates the axle weight by continuously measuring the strain value when passing through a vehicle from a strain gauge installed in the main girder of the bridge. In this method, the axle interval (distance between the axes) of the passing vehicle is required, but in the existing method (see, for example, Non-Patent Document 1), strain gauges (in two locations sensitive to axle passage) are provided for each lane. Below, an axle detection strain gauge) is additionally installed, and the axle distance is calculated by the following method.
図13(A)は、大型トラック等の3軸車両の通過時における、車軸検知用ひずみ計による測定結果、図13(B)は、図13(A)と同じく大型トラック等の3軸車両の通過時における、車重算出用ひずみ計による測定結果を示している。以下、図13(A)および(B)の測定結果を基に、車軸間隔を算出する方法について説明する。 FIG. 13A shows a measurement result by a strain gauge for detecting an axle when passing a triaxial vehicle such as a large truck, and FIG. 13B shows a triaxial vehicle such as a large truck as in FIG. 13A. The measurement result by the strain meter for calculating the vehicle weight at the time of passing is shown. Hereinafter, a method of calculating the axle distance will be described based on the measurement results of FIGS. 13 (A) and (B).
まず、第1の手順として、図13(A)に示すように、ひずみは車軸が通過する前は徐々に増大し、車軸が通過した後は徐々に減少するため、ひずみ波形からピーク検出を行って車軸の通過タイミングを特定する。 First, as shown in FIG. 13A, as the first procedure, the distortion gradually increases before the axle passes, and gradually decreases after the axle passes, so that peak detection is performed from the distortion waveform. To determine the axle passage timing.
次に、第2の手順として、車両通過時には車軸の通過が複数回検出されるため、2つの車軸検知用ひずみ計の間で、車軸の通過タイミングの対応関係を特定する。 Next, as the second procedure, since the passage of the axle is detected a plurality of times when the vehicle passes, the correspondence relationship of the passage timing of the axle is specified between the two axle detection strain gauges.
続いて、第3の手順として、通過タイミングの対応関係を特定した結果を用いて、同じ車軸の通過タイミングの差から、2つの車軸検知用ひずみ計の間を走行した時間を算出する。 Subsequently, as a third procedure, using the result of specifying the correspondence relation of the passage timing, the time for traveling between the two axle detection strain gauges is calculated from the difference in passage timing of the same axle.
そして、手順4として、2つの車軸検知用ひずみ計の設置間隔と走行時間から走行速度を算出する。そして、手順2により特定した各軸の通過タイミングと手順4により算出した車速から車軸間隔を算出する。
従来の方法では車線ごと(1測定位置ごとに)重量算出用のひずみ計1個と車軸検知用ひずみ計2個の計3個のひずみ計が必要となるため、多車線の橋梁では多くのひずみ計を必要とし、設置コストやデータ処理時間が増大する。また、2個の車軸検知用ひずみ計の設置位置の間で車速が変化すると車軸間隔の精度が低下する問題もある。 The conventional method requires one strain gauge for weight calculation and one strain gauge for axle detection and two strain gauges for each lane (for each measurement position). This requires a meter and increases installation costs and data processing time. There is also a problem that the accuracy of the axle distance is lowered when the vehicle speed changes between the installation positions of the two axle detection strain gauges.
そこで1個の車重算出用ひずみ計から車軸間隔を得ることができれば、ひずみ計の数を3個から1個に削減でき、測定箇所が1箇所になるため速度変更の影響を受ける可能性が小さくなる。 Therefore, if the axle distance can be obtained from a single strain calculation strain gauge, the number of strain gauges can be reduced from three to one, and the number of measurement points becomes one, which may be affected by speed changes. Get smaller.
しかし、測定箇所を1箇所にすると、車重算出には、車軸通過の前後でひずみがゆっくりと変化する測定箇所が望ましいため、ピーク検出のような手法では車軸間隔が狭い場合に車軸の通過タイミングを特定することが難しいという問題があった。 However, if the number of measurement points is one, the measurement point where the strain changes slowly before and after passing through the axle is desirable for calculating the vehicle weight. Therefore, in a method such as peak detection, the axle passage timing is low when the axle distance is narrow. There was a problem that it was difficult to identify.
具体的には、図13(B)に示すように、軸重が異なる車軸が近接している場合に、重量が軽い車軸は隣接する重い車軸の影響でピークが生じないことが多い。さらに、通過タイミングを1箇所でしか特定できないため車速を算出できず、各軸の通過タイミングからは軸間距離の比率しか決定できないという問題があった。 Specifically, as shown in FIG. 13B, when axles having different axle weights are close to each other, a light axle has no peak due to the influence of an adjacent heavy axle. Furthermore, there is a problem that the vehicle speed cannot be calculated because the passage timing can be specified only at one place, and only the ratio of the inter-axis distance can be determined from the passage timing of each axis.
このため、ひずみ計を1個に削減しても、車両の軸間距離および車速を特定でき、さらには車種を特定できる橋梁通過車両監視システムの提供が望まれていた。またさらに、ひずみ計を1個に削減しても、車両の軸重を効果的に計測できる橋梁通過車両監視システムの提供が望まれていた。 For this reason, even if the number of strain gauges is reduced to one, it has been desired to provide a bridge passing vehicle monitoring system that can identify the inter-axis distance and the vehicle speed of the vehicle, and that can identify the vehicle type. Further, it has been desired to provide a bridge passing vehicle monitoring system capable of effectively measuring the axle load of the vehicle even if the number of strain gauges is reduced to one.
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の第1の目的は、従来は1測定位置ごとに3個必要であったひずみ計を1個に削減しても、軸間距離、および車種を特定できる、橋梁通過車両監視システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and the first object of the present invention is to reduce the distance between the axes even if the number of strain gauges, which conventionally required three at each measurement position, is reduced to one. The object is to provide a bridge passing vehicle monitoring system capable of specifying a distance and a vehicle type.
また、本発明の第2の目的は、ひずみ計を1個に削減しても、軸間距離、車速、車種、および軸重を特定できる、橋梁通過車両監視システム、橋梁通過車両監視方法、およびコンピュータプログラムを提供することにある。 In addition, a second object of the present invention is to provide a bridge passing vehicle monitoring system, a bridge passing vehicle monitoring method, and a bridge passing vehicle monitoring system capable of specifying an inter-shaft distance, a vehicle speed, a vehicle type, and an axle weight even if the number of strain gauges is reduced to one To provide a computer program.
また、本発明のさらなる目的は、ひずみ計の個数を削減することにより、ひずみ計の設置や維持管理に関するコストを削減できると共に、処理・保存するデータの量を削減でき、さらには、ひずみ計を1測定位置に1個しか設置しないことにより、車速変更や車線変更の影響を受けにくい、橋梁通過車両監視システム、橋梁通過車両監視方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to reduce the number of strain gauges, thereby reducing costs related to installation and maintenance of the strain gauges, reducing the amount of data to be processed and stored, and The object is to provide a bridge passing vehicle monitoring system and a bridge passing vehicle monitoring method which are less susceptible to changes in vehicle speed and lane change by installing only one at one measurement position.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の橋梁通過車両監視システムは、橋梁を通過する車両の車重を計測するための橋梁通過車両監視システムであって、前記橋梁における車重の1測定位置ごとに1個が配置されると共に、前記測定位置を車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計と、予め選定された3軸以上の大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記ひずみ計で計測されたひずみ波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理部と、前記車軸通過タイミング特定処理部により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理部と、前記軸間比率算出処理部により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定する軸間距離特定処理部と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の橋梁通過車両監視システムでは、3軸以上の大型車両の軸間距離のデータを車種と共に軸間距離データベースに登録しておく。そして、計測したひずみ波形から車軸が通過したタイミングを検出し、この通過タイミングから、通過した車両の軸間比率を算出する。そして、通過タイミングから算出した軸間比率と、軸間距離データベースに登録された軸間距離から算出される軸間比率とを比較し、大型車両の軸間距離、車速および車種を特定する。すなわち、橋梁の維持管理を行う上では大型車両のみを監視対象とすればよく、車種も限られていることから、大型車両の軸間距離をデータベース化し、軸間距離の比率をキーとして、軸間距離を検索し、軸間距離、および車種を特定する仕組みを用意する。
これにより、従来は1測定位置ごとに3個必要であったひずみ計を1個に削減しても、軸間距離、および車種を特定できる。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a bridge passing vehicle monitoring system according to the present invention is a bridge passing vehicle monitoring system for measuring the vehicle weight of a vehicle passing through a bridge. One for each measurement position of the vehicle weight in the vehicle, a strain gauge for measuring the strain generated in the bridge when the axle passes through the measurement position, and three or more preselected axles for large vehicles Detected by the inter-axis distance database in which the distance data is registered together with the vehicle type, the axle passage timing specification processing unit that detects the timing at which the axle passes from the strain waveform measured by the strain gauge, and the axle passage timing specification processing unit. An inter-axis ratio calculation processing unit that calculates an inter-axle ratio of the vehicle that has passed based on the passing timing of the axle, and an inter-axis ratio calculated by the inter-axis ratio calculation processing unit The ratio data is compared with the ratio data calculated based on the distance between the axes registered in the distance database, and the distance between the axes of the large vehicles that have passed, the distance between the axes is specified. And a processing unit.
In the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention having the above-described configuration, the data on the inter-axis distance of the large vehicle having three or more axes is registered in the inter-axis distance database together with the vehicle type. Then, the timing at which the axle passes is detected from the measured distortion waveform, and the ratio between the axes of the passed vehicles is calculated from the passage timing. Then, the inter-axis ratio calculated from the passage timing is compared with the inter-axis ratio calculated from the inter-axis distance registered in the inter-axis distance database, and the inter-axis distance, the vehicle speed, and the vehicle type of the large vehicle are specified. In other words, only large vehicles need to be monitored for bridge maintenance, and the number of vehicle types is limited.Therefore, the distance between shafts of large vehicles is created as a database, and the ratio of the distance between shafts is used as a key. A mechanism for searching distances and identifying distances between axles and vehicle types is prepared.
As a result, the distance between the shafts and the vehicle type can be specified even if the number of strain gauges, which conventionally required three for each measurement position, is reduced to one.
また、本発明の橋梁通過車両監視システムは、橋梁を通過する車両の車重を計測するための橋梁通過車両監視システムであって、前記橋梁における車重の1測定位置ごとに1個が配置されると共に、前記測定位置を車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計と、予め選定された3軸以上の大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記測定位置を所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形とを記憶する車両辞書記憶部と、前記ひずみ計により計測された波形データから、車両1台分の波形を切り出す波形抽出部と、前記波形抽出部により抽出された車両1台分の波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理部と、前記車軸通過タイミング特定処理部により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理部と、前記軸間比率算出処理部により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定すると共に、前記通過タイミングと前記特定された軸間距離とを基に車速を算出する軸間距離特定処理部と、前記軸間距離特定処理部により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重のひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する軸重算出処理部と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の橋梁通過車両監視システムでは、3軸以上の大型車両の軸間距離のデータを車種と共に軸間距離データベースに登録しておく。また、所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形を記憶しておく。そして、計測したひずみ波形から車軸が通過したタイミングを検出し、この通過タイミングから、通過した車両の軸間比率を算出する。そして、通過タイミングから算出した軸間比率と、軸間距離データベースに登録された軸間距離から算出される軸間比率とを比較し、大型車両の軸間距離、車速および車種を特定する。また、車軸の通過タイミングに合わせて、基準軸重ひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する。
これにより、従来は1測定位置ごとに3個必要であったひずみ計を1個に削減しても、橋梁を通過する車両の軸間距離、車速、車種、および軸重を特定できる。
The bridge passing vehicle monitoring system of the present invention is a bridge passing vehicle monitoring system for measuring the vehicle weight of a vehicle passing through the bridge, one being arranged for each measurement position of the vehicle weight on the bridge. A strain gauge that measures strain generated in the bridge when the axle passes through the measurement position, and an inter-axis distance database in which data on inter-axis distances of three or more pre-selected large vehicles are registered together with the vehicle type, A vehicle dictionary storage unit for storing a reference axial load strain waveform when a predetermined reference axial load passes through the measurement position, and a waveform for cutting out the waveform for one vehicle from the waveform data measured by the strain gauge An extraction unit, an axle passage timing specification processing unit for detecting a timing at which an axle passes from a waveform of one vehicle extracted by the waveform extraction unit, and the axle passage timing specification processing The inter-axis ratio calculation processing unit that calculates the inter-axis ratio of the vehicle that has passed based on the passage timing of the axle detected by the step, the inter-axis ratio data calculated by the inter-axis ratio calculation processing unit, and the shaft Compared with the data of the ratio between the axes calculated based on the distance between the axes registered in the distance database, the distance between the axes of the large vehicle that has passed, the vehicle type is specified, and the passing timing and the specified axis Based on the inter-distance distance, an inter-axis distance specifying processing unit that calculates the vehicle speed, and based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying processing unit, the distortion waveform of the reference axle load is matched to the passing timing of the axle. Generates a strain waveform arranged on the time axis, compares the reference axial strain strain waveform with the actual measured strain waveform data for one vehicle, and calculates the axial load for each axis. And a processing unit. To.
In the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention having the above-described configuration, the data on the inter-axis distance of the large vehicle having three or more axes is registered in the inter-axis distance database together with the vehicle type. Further, a reference axis weight distortion waveform when a predetermined reference axis weight passes is stored. Then, the timing at which the axle passes is detected from the measured distortion waveform, and the ratio between the axes of the passed vehicles is calculated from the passage timing. Then, the inter-axis ratio calculated from the passage timing is compared with the inter-axis ratio calculated from the inter-axis distance registered in the inter-axis distance database, and the inter-axis distance, the vehicle speed, and the vehicle type of the large vehicle are specified. In addition, in accordance with the axle passage timing, a distortion waveform in which the reference axis weight strain waveform is arranged on the time axis is generated, and the reference axis weight strain waveform and the actually measured strain waveform data for one vehicle are generated. And the axial weight of each axis is calculated.
As a result, even if the number of strain gauges, which is conventionally required for every three measurement positions, is reduced to one, the inter-axis distance, vehicle speed, vehicle type, and axle load of the vehicle passing through the bridge can be specified.
また、本発明の橋梁通過車両監視システムは、前記軸重算出処理部は、前記軸間距離特定処理部により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重ひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形における第1の軸をn1倍、第2の軸をn2倍、第3の軸をn3倍、・・・、第nの軸をnn倍(n1〜nnは正の数)した結果のひずみ波形のデータと、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、最小二乗法によって、2つの波形の誤差が最小になるように、前記の各軸の倍率n1、n2、・・、nnを求めて各軸の軸重を算出することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の橋梁通過車両監視システムでは、車軸の通過タイミングに合わせて、基準軸重ひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成する。そして、「各軸をn1倍、n2倍、n3倍、・・・、nn倍」した結果の波形と、実際に計測された「車両一台分のひずみデータ」とを比較し、最小二乗法によって、2つのひずみ波形の誤差が最小になるように、各軸の軸重を算出する。すなわち、2つのひずみ波形の誤差が最小になるように、各軸の倍率n1、n2、n3、・・・、nn、を求めて各軸の軸重を算出する。
これにより、1個のひずみ計により、軸重を容易に特定できる。
Further, in the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention, the axle load calculation processing unit is configured to adjust the reference axle load strain waveform in accordance with an axle passing timing based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying processing unit. Is generated on the time axis, the first axis in the reference axial strain waveform is n1 times, the second axis is n2 times, the third axis is n3 times,. The distortion waveform data obtained by multiplying the axis of nn (n1 to nn are positive numbers) and the distortion waveform data of one actually measured vehicle are compared, and two waveforms are obtained by the least square method. In order to minimize the error, the magnifications n1, n2,..., Nn of the respective axes are obtained, and the axial weight of each axis is calculated.
In the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention having the above-described configuration, a strain waveform in which a reference axial weight strain waveform is arranged on the time axis is generated in accordance with the passing timing of the axle. Then, the waveform obtained as a result of “n1 times, n2 times, n3 times,..., Nn times” of each axis is compared with the actually measured “distortion data for one vehicle”, and the least square method Thus, the axial weight of each axis is calculated so that the error between the two strain waveforms is minimized. That is, the magnifications n1, n2, n3,..., Nn of each axis are obtained so that the error between the two strain waveforms is minimized, and the axial weight of each axis is calculated.
Thereby, the axial load can be easily specified by one strain gauge.
また、本発明の橋梁通過車両監視システムは、前記車軸通過タイミング特定処理部は、前記ひずみ波形に含まれる変曲点を検出することによって車軸の通過タイミングを特定するように構成され、また、前記基準軸重は1トンであり、予め軸重が分かっているWトンの車軸を通過させて測定されたひずみ波形を基に、該測定されたWトンのひずみ波形の振幅を1/W倍して前記基準軸重ひずみ波形を生成するように構成されたことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の橋梁通過車両監視システムでは、計測されたひずみ波形から車軸の通過タイミングを特定する際に、ひずみ波形を微分し、微分値が0、すなわち傾きが変化した点を車軸が通過した点として抽出する。また、基準軸重1トンのひずみ波形を求める際には、Wトンの車軸を実際に通過させてひずみ波形を測定し、該測定されたWトンのひずみ波形の振幅を1/W倍して1トンの基準軸重ひずみ波形を求める。
これにより、計測されたひずみ波形から車軸の通過タイミングを容易に特定でき、また、基準軸重ひずみ波形を容易に求めることができる。
Further, the bridge passage vehicle monitoring system of the present invention is configured such that the axle passage timing specification processing unit specifies an axle passage timing by detecting an inflection point included in the distortion waveform, and The reference axle weight is 1 ton, and the amplitude of the measured W ton distortion waveform is multiplied by 1 / W based on the distortion waveform measured by passing through the axle of W ton whose axle weight is known in advance. And generating the reference axial load strain waveform.
In the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention having the above-described configuration, when specifying the passing timing of the axle from the measured strain waveform, the strain waveform is differentiated and the differential value is 0, that is, the point where the inclination has changed is the axle. Extract as a point that passed. When determining the strain waveform of 1 ton of reference axle weight, the strain waveform is measured by actually passing the axle of W ton, and the amplitude of the measured strain waveform of W ton is multiplied by 1 / W. Obtain a 1-ton reference axis weight strain waveform.
Thereby, the passage timing of the axle can be easily identified from the measured strain waveform, and the reference shaft weight strain waveform can be easily obtained.
また、本発明の橋梁通過車両監視方法は、橋梁を通過する車両の車重を計測するための橋梁通過車両監視システムにおける橋梁通過車両監視方法であって、前記橋梁における車重の1測定位置ごとに、車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計を1個配置すると共に、前記橋梁通過車両監視システム内の制御部により、予め選定された大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記測定位置を所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形とを車両辞書記憶部に記憶する手順と、前記ひずみ計により計測された波形データから、車両1台分の波形を切り出す波形抽出手順と、前記波形抽出手順により抽出された車両1台分の波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理手順と、前記車軸通過タイミング特定処理手順により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理手順と、前記軸間比率算出処理手順により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定すると共に、前記通過タイミングと前記特定された軸間距離とを基に車速を算出する軸間距離特定処理手順と、前記軸間距離特定処理手順により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重のひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する軸重算出処理手順と、が行なわれることを特徴とする。
これにより、従来は1測定位置ごとに3個必要であったひずみ計を1個に削減しても、橋梁を通過する車両の軸間距離、車速、車種、および軸重を特定できる。
The bridge passing vehicle monitoring method of the present invention is a bridge passing vehicle monitoring method in a bridge passing vehicle monitoring system for measuring the vehicle weight of a vehicle passing through a bridge, for each measurement position of the vehicle weight in the bridge. In addition, a strain gauge that measures the strain generated in the bridge when the axle passes is arranged, and the data on the inter-axis distance of the large vehicle selected in advance by the control unit in the bridge passing vehicle monitoring system is provided. A procedure for storing the inter-axis distance database registered together with the reference axial weight strain waveform when a predetermined reference axial weight passes through the measurement position in the vehicle dictionary storage unit, and the waveform data measured by the strain gauge , A waveform extraction procedure for cutting out the waveform for one vehicle, and an axle passage timing for detecting the timing at which the axle has passed from the waveform for one vehicle extracted by the waveform extraction procedure. Ming identification processing procedure, an inter-axis ratio calculation processing procedure for calculating an inter-axle ratio of a vehicle that has passed based on the axle passage timing detected by the axle passage timing identification processing procedure, and the inter-axis ratio calculation processing procedure Is compared with the data on the ratio between the axes calculated on the basis of the distance between the axes registered in the distance database between the axes, And specifying the inter-axis distance specifying process for calculating the vehicle speed based on the passing timing and the specified inter-axis distance, and passing the axle based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying process. In accordance with the timing, a strain waveform in which the strain waveform of the reference axle weight is arranged on the time axis is generated, and the strain strain waveform data for one vehicle actually measured is generated. And compare the axle load calculation processing procedure for calculating the axle loads for each axis, characterized in that is carried out.
As a result, even if the number of strain gauges, which is conventionally required for every three measurement positions, is reduced to one, the inter-axis distance, vehicle speed, vehicle type, and axle load of the vehicle passing through the bridge can be specified.
また、本発明のコンピュータプログラムは、橋梁を通過する車両の車重を計測するための橋梁通過車両監視システムであって、前記橋梁における車重の1測定位置ごとに、車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計が1個配置される橋梁通過車両監視システム内のコンピュータに、予め選定された大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記測定位置を所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形とを車両辞書記憶部に記憶する手順と、前記ひずみ計により計測された波形データから、車両1台分の波形を切り出す波形抽出手順と、前記波形抽出手順により抽出された車両1台分の波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理手順と、前記車軸通過タイミング特定処理手順により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理手順と、前記軸間比率算出処理手順により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定すると共に、前記通過タイミングと前記特定された軸間距離とを基に車速を算出する軸間距離特定処理手順と、前記軸間距離特定処理手順により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重のひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する軸重算出処理手順と、を実行させるためのプログラムである。 The computer program according to the present invention is a bridge passing vehicle monitoring system for measuring the vehicle weight of a vehicle passing through a bridge, when the axle passes through each measurement position of the vehicle weight in the bridge. An inter-axis distance database in which data on inter-axis distances of a large vehicle selected in advance are registered together with the vehicle type in a computer in a bridge passing vehicle monitoring system in which one strain gauge for measuring the strain generated in the vehicle is arranged, and the measurement position A procedure for storing a reference axle weight strain waveform when a predetermined reference axle weight passes through the vehicle dictionary storage unit, and a waveform extraction procedure for cutting out a waveform for one vehicle from the waveform data measured by the strain gauge An axle passage timing specifying processing procedure for detecting the timing at which the axle passes from the waveform of one vehicle extracted by the waveform extraction procedure, and the axle passage Based on the passing timing of the axle detected by the timing specifying processing procedure, the inter-shaft ratio calculation processing procedure for calculating the inter-axle ratio of the vehicle that has passed, and the data of the inter-shaft ratio calculated by the inter-shaft ratio calculation processing procedure And the data of the ratio between the axes calculated based on the distance between the axes registered in the inter-axis distance database, specify the inter-axis distance of the large vehicle that has passed, the vehicle type, and the passing timing and the Based on the specified inter-axis distance, an inter-axis distance specifying process procedure for calculating the vehicle speed, and based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying process procedure, the reference axle weight is adjusted in accordance with the passing timing of the axle. Generates a strain waveform with the same strain waveform on the time axis, compares the reference axial load strain waveform with the actual measured strain waveform data for one vehicle, and calculates the load on each axis. Axis multiplication Is a program for executing a processing procedure, the.
本発明によれば、ひずみ計の数を削減できるため、設置や維持管理に関するコストを削減できる。また、ひずみ計の数を削減できるため、処理・保存するデータの量を削減でき、計算時間の短縮や計算機資源の削減が可能となる。高速で通過する車両も対象とすると、ひずみは100Hz以上の高頻度で測定する必要があるため、データ量は膨大になり、この効果は大きい。 According to the present invention, since the number of strain gauges can be reduced, costs related to installation and maintenance can be reduced. In addition, since the number of strain gauges can be reduced, the amount of data to be processed / stored can be reduced, and the calculation time can be shortened and the computer resources can be reduced. If a vehicle passing at high speed is also targeted, the strain must be measured with a high frequency of 100 Hz or more, so the amount of data becomes enormous and this effect is significant.
また、ひずみ計を、1測定位置ごとに1箇所しか設置しないため、車速変更や車線変更の影響を受けにくくなる。従来技術の方法では、車両通過時には車軸の通過が複数回検出されるため、2つの車軸検知用ひずみ計の間で、車軸の通過タイミングの対応関係を特定する処理が必要であり、対応誤りも生じる可能性があるが、本発明であればその必要が無く、誤りの影響もない。さらに、大型車両のデータベースと照合するため、軸間距離だけでなく、車種も同時に特定できる。 In addition, since only one strain gauge is installed for each measurement position, it is difficult to be affected by vehicle speed changes or lane changes. In the prior art method, when the vehicle passes, the passage of the axle is detected a plurality of times. Therefore, it is necessary to identify the correspondence relationship between the axle passage timings between the two axle detection strain gauges. Although there is a possibility that it will occur, the present invention is not necessary and there is no influence of errors. Furthermore, since it collates with the database of a large vehicle, not only an inter-axis distance but a vehicle type can be specified simultaneously.
[概要]
本明細書において「測定位置」とは、通過する車両の軸重を測定するための場所を意味し、この「測定位置」の1つにおいて、従来は3箇所にひずみ計(合計3個のひずみ計)を配置していたが、本発明に橋梁通過車両監視システムでは、1つの測定位置ごとに、1個のひずみ計のみを配置する。
[Overview]
In this specification, “measurement position” means a place for measuring the axle load of a passing vehicle. In one of these “measurement positions”, conventionally, three strain gauges (total of three strain gauges) are used. In the bridge passing vehicle monitoring system according to the present invention, only one strain gauge is arranged for each measurement position.
1測定位置当り従来は3個使用していたひずみ計を1個にした場合、車両の通過タイミングを特定することが難しいという問題に対して、本発明の橋梁通過車両監視システムでは以下のようにしている。すなわち、重量算出用のひずみ測定箇所であっても、車軸通過前にひずみが増加して通過後にひずみが減少する点は車軸検知用の測定箇所と同じであり、車軸の通過タイミングはひずみ波形において変曲点として現れる。そこで、重量算出用のひずみ波形に含まれる変曲点を検出することによって車軸の通過タイミングを特定して解決する。 To solve the problem that it is difficult to specify the passing timing of the vehicle when one strain gauge is conventionally used per measuring position, the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention is as follows. ing. In other words, even if it is a strain measurement location for weight calculation, the strain increases before passing through the axle and decreases after passing, which is the same as the measurement location for detecting the axle. Appears as an inflection point. Therefore, by detecting the inflection point included in the strain waveform for weight calculation, the passing timing of the axle is specified and solved.
変曲点の特定方法としては様々な方法が考えられるが、例えば、ひずみ波形の方向(微分値の極性)が変化した点を変曲点とする、といった方法が考えられる。 Various methods can be considered as the method of identifying the inflection point. For example, a method in which the point at which the direction of the distortion waveform (polarity of the differential value) changes is used as the inflection point is conceivable.
また、通過タイミングを1箇所でしか特定できないため、車速を算出できず、各軸の通過タイミングからは軸間距離の比率しか決定できないという問題に対して、本発明の橋梁通過車両監視システムでは、橋梁の維持管理を行う上では大型車両のみを監視対象とすればよく、車種も限られていることから、大型車両の軸間距離をデータベース化し、軸間距離の比率をキーとして、軸間距離を検索する仕組みを用意して、解決している。なお、車軸とは、車体から地面に車両の重量が加わる軸(本実施形態においては車輪の中央における垂直の軸)のことであり、車種によって、2軸(自家用車)〜3軸や4軸(トラック等)の軸を有している。 In addition, since the passage timing can be specified only at one location, the vehicle speed cannot be calculated, and for the problem that only the ratio of the distance between the axes can be determined from the passage timing of each axis, in the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention, For bridge maintenance, only large vehicles need to be monitored, and the number of vehicle types is limited. A mechanism to search for is prepared and solved. The axle is an axis that adds the weight of the vehicle from the vehicle body to the ground (in this embodiment, a vertical axis at the center of the wheel). Depending on the type of vehicle, 2 axles (private vehicle) to 3 axles or 4 axles. It has a shaft (such as a truck).
[実施の形態の説明]
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
[Description of Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の橋梁通過車両監視システムにおけるひずみ計の設置例を示す図である。図1(A)に示すように、本発明の橋梁通過車両監視システムでは、主桁(橋桁)12の下面にひずみ計104を貼り付け、その部分の伸びひずみを計測する(なお、ひずみ計104は、ひずみ検出センサとなる膜状のシートと、このセンサの信号を増幅する増幅器等で構成される)。
FIG. 1 is a diagram showing an installation example of a strain gauge in the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention. As shown in FIG. 1 (A), in the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention, a
具体的には重量車両の通過により、主桁12が下に凸にたわみ、それによって主桁12の下面が引き伸ばされた伸びひずみを計測する。
Specifically, the strain of extension of the
例えば、3軸の車両が橋梁を通過した場合は、図1(B)に示すようにひずみが計測される。 For example, when a three-axis vehicle passes through a bridge, the strain is measured as shown in FIG.
なお、ひずみとは物質の形状の変形であり、局所的には、計測箇所の伸び縮みの量になる。たとえば、ある箇所のひずみが0.1であるとは、その箇所が0.9倍の長さになったこと、つまり10%の縮小が生じた状態である。よって、ひずみは比率であり、単位は無い。 The strain is a deformation of the shape of the substance, and locally becomes the amount of expansion / contraction of the measurement location. For example, a strain at a certain location is 0.1 means that the location has become 0.9 times longer, that is, a reduction of 10% has occurred. Therefore, strain is a ratio and there is no unit.
また、図2は、橋梁の走行車線における車重算出用ひずみ計の配置例を示す図であり、図2に示すように、走行車線ごとにひずみ計104a、104bが配置される。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement example of strain gauges for calculating the vehicle weight in the travel lane of the bridge. As shown in FIG. 2,
また、図3は、ひずみ計の設置例の詳細を示す図であり、上下2車線ずつで主桁12が6本の場合の設置例を示す図である。
Moreover, FIG. 3 is a figure which shows the detail of the example of installation of a strain gauge, and is a figure which shows the example of installation in the case where the
図3(A)は、橋梁の平面図である。図3(B)は、橋脚11の断面図であり、図3(A)におけるX−X´方向の断面図である(橋脚11の部分は位置関係を示すために破線で示されている)。
FIG. 3A is a plan view of the bridge. FIG. 3B is a cross-sectional view of the
また、図3(C)は、主桁12の部分を拡大して、詳細に示した図である。図3(C)に示すように、主桁12の下面にひずみ計104が設備されている。このひずみ計104は、図3(D)の側面図に示すように、主桁12に下面であって、2つの橋脚11の中間部分に配置される。
FIG. 3C is an enlarged view showing the
図4は、本発明の橋梁通過車両監視システムの構成を示す図である。
図4に示す橋梁通過車両監視システム20において、主制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を含む制御部であり、橋梁通過車両監視システム20内の各処理部おける処理動作を統括して制御するための処理部である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention.
In the bridge passing
ひずみ計測部22は、ひずみの測定位置ごと(例えば、走行車線ごと)に配置される、ひずみ計104の計測データを収集するための処理部である。例えば、10ms程度のサンプリング周期で、各ひずみ計の計測データを収集する。収集したデータは、通過車両記憶部41等の記憶部に保存される。
The
波形抽出部23は、測定されたひずみ波形から車両1台分の波形を切り出す処理を行なう。この処理では、車両が通過していないときには、当然ながらひずみは、ほぼ0(ゼロ)となる。そのため、低い値に閾値を設定し、その値を超えたときから車両が該当の橋梁に乗ったと判定し、その値を下回ったときに、車両が通過し終わったと判定し、その2つのタイミングの間のひずみデータを1台分の波形として抽出する。
The
車軸通過タイミング特定処理部24は、車軸が通過したタイミングを見つける処理を行なう。一般的にひずみ計の直上を車軸が通過する場合、ひずみ値は増加から減少に転じる。連続計測データから、このような変曲点を見つける方法として、取得した振幅の連続データについて微分を行い、微分値が0、すなわち傾きが変化した点を車軸が通過した点として抽出し、通過した時刻X1〜Xnを抽出する。
The axle passage timing
図5は、ひずみ計の計測データと微分波形の例を示す図である。図5(A)に示すように、波形抽出部23により、車両1台分の振幅波形を切り出す処理を行なう。そして、図5(B)に示すように、振幅データについて微分を行い、微分値が0、すなわち傾きが変化した点(a点およびb点)を車軸が通過した点として抽出する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of strain gauge measurement data and a differential waveform. As shown in FIG. 5A, the
軸間比率算出処理部25は、車軸通過タイミング特定処理部24の処理で得られた車軸が通過した時間を元に、車軸間比率を算出する。具体的には隣接する車軸の通過時間(Xi+1−Xi)(i=1〜n)の時間差を算出し、全体の時間(第1の車軸通過時間と、最後の車軸通過時間の差)で割って軸間比率を算出する。
The inter-axle ratio
軸間距離特定処理部26は、車両辞書記憶部31内の軸間距離データベース32に記録された各車両の車軸間距離を基に算出される軸間比率と、車軸通過タイミングから算出された軸間比率とを比較し、車種の特定を行う。
The inter-axis distance specifying
例えば、車両辞書記憶部31中の軸間距離データベース32から得られる軸間比率を(y1,y2)とし、車軸通過タイミングから算出された軸間比率(x1、x2)とし、(x1,x2)、(y1,y2)をベクトルとみなして内積を計算し、1に近いものを通過した車種と推定する。
For example, the inter-axis ratio obtained from the
また、推定された軸間距離(mm)と計測された車軸通過時間(s)から、「(軸間距離)/(車軸通過時間)=速度(mm/s)」として速度を算出する。 Further, the speed is calculated as “(distance between axes) / (axle passage time) = speed (mm / s)” from the estimated distance (mm) between the axes and the measured axle passage time (s).
図6は、軸間距離特定処理と車種推定処理の具体例を示す図である。
例えば、車両辞書記憶部31中の軸間距離データベース32に、図6中の表に示すような軸間距離データが登録されているものとする。このデータベースに格納された車軸間距離から隣り合う車軸間の距離を計算し、1軸目から最終軸までの距離で割り、比率を算出する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the inter-axis distance specifying process and the vehicle type estimating process.
For example, it is assumed that the inter-axis distance data as shown in the table of FIG. 6 is registered in the
例えば、図6の中の(例1)に示すように、表中の「3軸車、大型トラック」の場合は、1−2軸間が5870mmであり、2−3軸間は、「(1−3軸間距離)−(1−2軸間距離)」=7070−5870=1200(mm)」より、1200mmとなる。また、1軸目から最終軸(3軸目)までの距離は、7070mmである。 For example, as shown in (Example 1) in FIG. 6, in the case of “3-axle vehicle, large truck” in the table, the distance between the 1-2 axes is 5870 mm, and the distance between the 2-3 axes is “( From “1-3 distance between axes” − (1-2 distance between axes) ”= 7070-5870 = 1200 (mm)”, it is 1200 mm. The distance from the first axis to the final axis (third axis) is 7070 mm.
従って、「3軸車、大型トラック」の軸間比率は、
5870/7050:1200/7070=0.83:0.17、となる。
Therefore, the inter-shaft ratio of “3-axle car, heavy truck” is
5870/7050: 1200/7070 = 0.83: 0.17.
また、表中の「3軸車、大型ダンプの場合は、「1−2軸間=3200(mm)」、「2−3軸間=1320(mm)」であり、軸間比率は、
3200/4520:1320/4520=0.70:0.30、となる。
Moreover, in the table, in the case of “3-axle vehicle, large dump truck”, “1-2 axis = 3200 (mm)”, “2-3 axis = 1320 (mm)”, and the axis ratio is
3200/4520: 1320/4520 = 0.70: 0.30.
このようにして、計測データから得られた軸間の比率と、データベースに格納された情報から得られた軸間比率を元に車種を推定する。 In this way, the vehicle type is estimated based on the ratio between the axes obtained from the measurement data and the ratio between the axes obtained from the information stored in the database.
この場合に、計測によって得られた軸間比率の組をベクトル(x1,x2)とし、同様にデータベースから算出された比率もベクトル(y1,y2)として、データベース内の全てのデータについて内積値を計算する。そして、内積値がもっとも1に近いものの情報を軸間距離データベース32から取得し、車種と軸間距離(mm)を特定する。
In this case, the set of inter-axis ratios obtained by measurement is set as a vector (x1, x2), and the ratio calculated from the database is also set as a vector (y1, y2), and the inner product value is calculated for all data in the database. calculate. Then, the information of the inner product value closest to 1 is acquired from the
例えば、図6の(例2)に示すように、計測で得られた軸間比率を(0.75、0.25とすると、「3軸車、大型トラック」との内積は、
(0.75、0,25)・(0.83、0.17)=0.66、となる。
一方 「3軸車、大型ダンプ」との内積は、
(0.75、0,25)・(0.70、0.30)=0.60、となる。
これにより、最も1に近い、「3軸車、大型トラック」が通過した車種と推定される。
For example, as shown in FIG. 6 (example 2), when the ratio between the axes obtained by measurement is (0.75, 0.25), the inner product with “3-axle vehicle, large truck” is
(0.75, 0, 25) · (0.83, 0.17) = 0.66.
On the other hand, the inner product with "3-axle car, large dump truck"
(0.75, 0, 25) · (0.70, 0.30) = 0.60.
As a result, it is presumed that the vehicle type through which the “3-axle vehicle, large truck”, which is closest to 1, has passed.
なお、4軸車の場合は(x1,x2、x3)のベクトルを作成し、同様の処理を行う。
また、推定された軸間距離(mm)と計測された車軸通過時間(s)から(軸間距離)/(車軸通過時間)=速度(mm/s)として速度を算出する。
In the case of a 4-axis vehicle, a vector of (x1, x2, x3) is created and the same processing is performed.
Further, the speed is calculated from the estimated inter-axis distance (mm) and the measured axle passage time (s) as (inter-axis distance) / (axle passage time) = speed (mm / s).
図4に戻り、軸重算出処理部27は、各軸の通過タイミングと、車速と、基準軸重ひずみ波形と、計測されたひずみ波形とを基に軸重を算出し、軸重の総和によって車重を算出する。なお、軸間比率算出処理部25における軸重算出処理については後述する。
Returning to FIG. 4, the axle load
基準軸重ひずみ波形生成部28は、軸重の算出の事前準備として、事前に軸重が分かっている軸面を通過させ、基準軸重(例えば、1t(1トン))の車両が通過したときのひずみ波形(基準軸重ひずみ波形)を求める処理を行なう。
The reference axle weight strain
例えば、4tの軸重を通過させた場合の計測データから「1tの車両が通過したときのひずみ波形」を求める。この基準軸重ひずみ波形のデータは、車両辞書記憶部31中に基準軸重ひずみ波形33として記憶される。なお、基準軸重ひずみ波形については後述する。
For example, “a strain waveform when a 1 t vehicle passes” is obtained from measurement data when a 4 t axle load is passed. The reference axial strain waveform data is stored as a reference
統計データ生成部29は、通過車両記憶部41に保存されたデータを基に、車重別、車種別の統計データを生成する。なお、統計データの具体例については後述する。
The statistical
車両辞書記憶部31には、前述した軸間距離データベース32、および基準軸重ひずみ波形33が記憶される。また、通過車両記憶部41には、計測結果、および計測結果を集計した、車重別、車種別の統計データが保存される。
The vehicle
次に、上述した軸重算出処理部27における処理の詳細について説明する。
図7は、軸重算出処理について説明するための図である。また、図8は、軸重算出処理の詳細(1)を示す図であり、図9は、軸重算出処理の詳細(2)を示す図である。以下、図7、図8および図9を参照して、軸重算出処理の詳細について説明する。
Next, details of the processing in the above-described axle load
FIG. 7 is a diagram for explaining the axle load calculation process. FIG. 8 is a diagram showing details (1) of the axle load calculation process, and FIG. 9 is a diagram showing details (2) of the axle load calculation process. Hereinafter, the details of the axial load calculation processing will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9.
図7(A)に示すように、1t(1トン)の車両が橋梁を通過した時に計測されるひずみを考えると、図7(B)に示すようなひずみ波形となる。そして、図7(C)に示すように、Wt(Wトン)の1軸車両が橋梁を通過した場合は、計測されるひずみはW倍になり、計測されるひずみも、図7(D)に示すように、W倍になる。 As shown in FIG. 7A, when the strain measured when a 1 t (1 ton) vehicle passes through the bridge is considered, a distortion waveform as shown in FIG. 7B is obtained. Then, as shown in FIG. 7C, when a Wt (W ton) uniaxial vehicle passes through the bridge, the measured strain becomes W times, and the measured strain is also shown in FIG. As shown in FIG.
このため、軸重の算出の事前準備として、事前に軸重が分かっている軸面を通過させ、「1tの車両が通過したときのひずみ波形」を求めておく。例えば、図8(A)に示すように、4tの軸重を通過させた場合の計測データから「1tの車両が通過したときのひずみ波形(基準軸重ひずみ波形)」を求める。 For this reason, as a preliminary preparation for calculating the axial load, an axial surface whose axial load is known in advance is passed, and a “distortion waveform when a 1-t vehicle passes” is obtained. For example, as shown in FIG. 8A, a “distortion waveform when a 1-t vehicle passes (reference axial-weight strain waveform)” is obtained from measurement data when a 4-t axial load is passed.
そして、軸重算出処理の最初のステップS1として、図8(B)に示すような時間単位のひずみ波形を求める。すなわち、図8(A)に示す1tの基準軸重ひずみ波形を基に、車速を使用して、横軸を距離から時間の単位にしたひずみ波形を求める。 Then, as a first step S1 of the axial load calculation processing, a time unit distortion waveform as shown in FIG. 8B is obtained. That is, based on the 1-t reference axial weight strain waveform shown in FIG. 8A, a vehicle speed is used to obtain a strain waveform with the horizontal axis as a unit of time from distance.
次に、ステップS2として、図8(C)に示すように、3軸車両の車軸の通過タイミングに合わせて、1tの基準軸重ひずみ波形を配置する。 Next, as step S2, as shown in FIG. 8C, a 1-t reference axial weight distortion waveform is arranged in accordance with the passage timing of the axle of the triaxial vehicle.
それから、ステップS3として、図9(A)に示す基準軸重ひずみ波形を、車両の通過タイミングに合わせて時間軸上に配置した波形に対し、図9(B)に示すような、「各軸をa倍、b倍、c倍した結果の波形(a、b、cは正の数)」を生成する。 Then, as step S3, the reference axis weight distortion waveform shown in FIG. 9A is arranged on the time axis in accordance with the passing timing of the vehicle, as shown in FIG. "A times, b times, and c times" (a, b, c are positive numbers) ".
そして、図9(B)に示す波形と、図9(C)に示す実際に計測された「車両一台分のひずみデータ」と比較し、最小二乗法によって、2つのひずみ波形の誤差が最小になるように、各軸の軸重を算出する。すなわち、2つのひずみ波形の誤差が最小になるように、前記の倍率a、b、cを求めて各軸の軸重を算出する。 Then, the waveform shown in FIG. 9B is compared with the actually measured “strain data for one vehicle” shown in FIG. 9C, and the error between the two strain waveforms is minimized by the least square method. The axial weight of each axis is calculated so that That is, the magnifications “a”, “b”, and “c” are obtained so that the error between the two strain waveforms is minimized, and the axial weight of each axis is calculated.
なお、一般のn軸の車両に対しては、第1の軸をn1倍、第2の軸をn2倍、第3の軸をn3倍、・・・、第n軸をnn倍(n1〜nnは正の数)した結果のひずみ波形のデータと、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータと比較し、最小二乗法によって、2つのひずみ波形の誤差が最小になるように、各軸の軸重を算出する。 For general n-axis vehicles, the first axis is n1 times, the second axis is n2 times, the third axis is n3 times,..., The nth axis is nn times (n1 to n1). nn is a positive number) The result of the distortion waveform data is compared with the actually measured distortion waveform data for one vehicle, and the error of the two distortion waveforms is minimized by the least square method. The axial weight of each axis is calculated.
以上、説明したステップS1、S2、S3の処理により通過する車両の各軸の車重を求め、これらの総和を取ることにより車重を求めることができる。 As described above, the vehicle weight of each axis of the vehicle passing through the processing of steps S1, S2, and S3 described above is obtained, and the vehicle weight can be obtained by taking the sum of these.
また、図10は、軸重算出処理の流れを示す図であり、図8および図9で説明した軸重算出処理の流れ(ステップS1、S2、S3)を整理して示した図である。以下、図10を参照して、軸重算出処理の流れについて説明する。 FIG. 10 is a diagram illustrating the flow of the axial load calculation process, and is a diagram illustrating the flow of the axial load calculation process (steps S1, S2, and S3) described in FIGS. 8 and 9 in an organized manner. Hereinafter, the flow of the axial load calculation process will be described with reference to FIG.
最初に、図8で説明した処理手順により、車軸通過タイミングと、車速と、1tの基準軸重ひずみ波形を基に、1tのひずみを時間軸上に配置し(ステップS1、S2)、「1t×軸数分の合計ひずみ波形(図8(C)を参照)」を生成する。 First, according to the processing procedure described in FIG. 8, 1t strain is arranged on the time axis based on the axle passage timing, the vehicle speed, and the 1t reference shaft weight strain waveform (steps S1 and S2). X Total strain waveform for the number of axes (see FIG. 8C) "is generated.
それから、図9で説明した手順により「車両一台分のひずみデータ」と「1t×軸数分の合計ひずみ」とを比較し、最小二乗法によって、誤差が最小になるように、各軸の軸重を算出し(ステップS3)、各軸の重量を求める。 Then, the “strain data for one vehicle” is compared with “total strain for 1 t × number of axes” by the procedure described in FIG. 9, and the error of each axis is minimized by the least square method. Axial weight is calculated (step S3), and the weight of each axis is obtained.
そして、各軸の重量を合計することにより(ステップS4)、車重が求まる。 Then, the vehicle weight is obtained by adding the weights of the respective axes (step S4).
このようにして、本発明の橋梁通過車両監視システムにおいては、1つのひずみ計により、橋梁を通過する車両の軸重を計測することができる。そして、図11に示すような、車重別の統計データを得ることができる。 Thus, in the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention, the axle load of the vehicle passing through the bridge can be measured with one strain gauge. And the statistical data according to vehicle weight as shown in FIG. 11 can be obtained.
図11に示す統計データは、日付ごとに、橋梁を通過する車両を車重別に集計したデータである。また、通過する車両の軸間比率から車種を特定し、車種別の統計データを得ることもできる・ The statistical data shown in FIG. 11 is data in which vehicles passing through a bridge are tabulated by vehicle weight for each date. It is also possible to specify the vehicle type from the ratio between the axes of passing vehicles and obtain statistical data for each vehicle type.
このように、統計処理を行なうことにより、車重別、車種別の通行実態把握することができる。また、路線別の比較、通過量の傾向の把握などが行なえるようになり、橋梁劣化予測、点検・補修必要箇所の特定、道路増設計画への利用、規制・指導の強化方針決定等に利用できるようになる。 In this way, by performing the statistical processing, it is possible to grasp the actual traffic conditions by vehicle weight and vehicle type. In addition, it will be possible to compare routes and understand trends in passing amount, etc., used for prediction of bridge deterioration, identification of places where inspection and repair are necessary, use for road expansion plans, decision policy for strengthening regulations and guidance, etc. become able to.
以上、本発明の橋梁通過車両監視システムについて説明したが、本発明によれば、ひずみ計の数を削減できるため、設置や維持管理に関するコストを削減できる。また、ひずみ計の数を削減できるため、処理・保存するデータの量を削減でき、計算時間の短縮や計算機資源の削減が可能となる。高速で通過する車両も対象とすると、ひずみは100Hz以上の高頻度で測定する必要があるため、データ量は膨大になり、この効果は大きい。 As mentioned above, although the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention was explained, since the number of strain gauges can be reduced according to the present invention, the cost concerning installation and maintenance management can be reduced. In addition, since the number of strain gauges can be reduced, the amount of data to be processed / stored can be reduced, and the calculation time can be shortened and the computer resources can be reduced. If a vehicle passing at high speed is also targeted, the strain must be measured with a high frequency of 100 Hz or more, so the amount of data becomes enormous and this effect is significant.
また、ひずみ計を1箇所(1測定位置当り)しか設置しないため、車速変更や車線変更の影響を受けにくくなる。また、従来技術の方法では、車両通過時には車軸の通過が複数回検出されるため、2つの車軸検知用ひずみ計の間で、車軸の通過タイミングの対応関係を特定する処理が必要であり、対応誤りも生じる可能性があるが、本発明であればその必要が無く、誤りの影響もない。さらに、大型車両のデータベースと照合するため、軸間距離だけでなく、車種も同時に特定できる。 In addition, since only one strain gauge (per measurement position) is installed, it is difficult to be affected by vehicle speed changes or lane changes. In addition, in the prior art method, since the passage of the axle is detected a plurality of times when the vehicle passes, it is necessary to identify the correspondence relationship of the axle passage timing between the two axle detection strain gauges. There is a possibility that an error may occur, but in the present invention, this is not necessary and there is no influence of the error. Furthermore, since it collates with the database of a large vehicle, not only an inter-axis distance but a vehicle type can be specified simultaneously.
なお、図4に示した橋梁通過車両監視システムは、内部にコンピュータシステムを有している。そして、ひずみ計測部22、波形抽出部23、車軸通過タイミング特定処理部24、軸間比率算出処理部25、軸間距離特定処理部26、軸重算出処理27、基準軸重ひずみ波形生成部28、統計データ生成部29等における処理は、CPUがプログラムを読み出して実行することにより、その機能が実現されるものである(もちろん、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい)。
The bridge passing vehicle monitoring system shown in FIG. 4 has a computer system inside. Then, the
そして、上記プログラムは、例えばハードディスクやROM等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。 The program is stored in a computer-readable recording medium such as a hard disk or ROM. The computer reads out and executes the program, and the above process is performed.
すなわち、ひずみ計測部22、波形抽出部23、車軸通過タイミング特定処理部24、軸間比率算出処理部25、軸間距離特定処理部26、軸重算出処理27、基準軸重ひずみ波形生成部28、統計データ生成部29等における、各処理は、CPU等の中央演算処理装置が上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるものである。
That is, the
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
また、図4に示す橋梁通過車両監視システムには、周辺機器として入力装置、表示装置等(いずれも表示せず)が接続されているものとする。ここで、入力装置としては、キーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とは、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示装置等のことをいう。 In addition, it is assumed that an input device, a display device, and the like (none of them are displayed) are connected as peripheral devices to the bridge passing vehicle monitoring system shown in FIG. Here, the input device refers to an input device such as a keyboard and a mouse. The display device refers to a CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal display device, or the like.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の橋梁通過車両監視システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the bridge passing vehicle monitoring system of the present invention is not limited to the above illustrated example, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course you get.
11・・・橋脚、12・・・主桁、20・・・橋梁通過車両監視システム、21・・・主制御部、22・・・ひずみ計測部、23・・・波形抽出部、24・・・車軸通過タイミング特定処理部、25・・・軸間比率算出処理部、26・・・軸間距離特定処理部、27・・・軸重算出処理部、28・・・基準軸重ひずみ波形生成部、29・・・統計データ生成部、31・・・車両辞書記憶部、32・・・軸間距離データベース、33・・・基準軸重ひずみ波形、41・・・通過車両記憶部、103、104・・・ひずみ計
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記橋梁における車重の1測定位置ごとに1個が配置されると共に、前記測定位置を車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計と、
予め選定された3軸以上の大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、
前記ひずみ計で計測されたひずみ波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理部と、
前記車軸通過タイミング特定処理部により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理部と、
前記軸間比率算出処理部により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定する軸間距離特定処理部と、
を備えることを特徴とする橋梁通過車両監視システム。 A bridge passing vehicle monitoring system for measuring the weight of a vehicle passing through a bridge,
A strain gauge for measuring strain generated in the bridge when an axle passes through the measurement position, and one is arranged for each measurement position of the vehicle weight in the bridge;
An inter-axis distance database in which data on inter-axis distances of large vehicles with three or more axes selected in advance are registered together with vehicle types;
Axle passage timing specific processing unit for detecting the timing at which the axle passes from the strain waveform measured by the strain gauge,
Based on the axle passage timing detected by the axle passage timing identification processing unit, an inter-axis ratio calculation processing unit that calculates an inter-axle ratio of the vehicle that has passed,
A large vehicle that has passed by comparing the data of the inter-axis ratio calculated by the inter-axis ratio calculation processing unit with the data of the inter-axis ratio calculated based on the inter-axis distance registered in the inter-axis distance database. The inter-axis distance, the inter-axis distance specifying processing unit for specifying the vehicle type,
A bridge passing vehicle monitoring system comprising:
前記橋梁における車重の1測定位置ごとに1個が配置されると共に、前記測定位置を車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計と、
予め選定された3軸以上の大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記測定位置を所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形とを記憶する車両辞書記憶部と、
前記ひずみ計により計測された波形データから、車両1台分の波形を切り出す波形抽出部と、
前記波形抽出部により抽出された車両1台分の波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理部と、
前記車軸通過タイミング特定処理部により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理部と、
前記軸間比率算出処理部により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定すると共に、前記通過タイミングと前記特定された軸間距離とを基に車速を算出する軸間距離特定処理部と、
前記軸間距離特定処理部により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重のひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する軸重算出処理部と、
を備えることを特徴とする橋梁通過車両監視システム。 A bridge passing vehicle monitoring system for measuring the weight of a vehicle passing through a bridge,
A strain gauge for measuring strain generated in the bridge when an axle passes through the measurement position, and one is arranged for each measurement position of the vehicle weight in the bridge;
An inter-axis distance database in which data on inter-axis distances of a large vehicle having three or more axes selected in advance is registered together with the vehicle type, and a reference axial weight distortion waveform when a predetermined reference axial weight passes through the measurement position are stored. A vehicle dictionary storage unit;
A waveform extraction unit that cuts out a waveform for one vehicle from the waveform data measured by the strain gauge;
An axle passage timing specifying processing unit for detecting the timing at which the axle passes from the waveform of one vehicle extracted by the waveform extraction unit;
Based on the axle passage timing detected by the axle passage timing identification processing unit, an inter-axis ratio calculation processing unit that calculates an inter-axle ratio of the vehicle that has passed,
A large vehicle that has passed by comparing the data of the inter-axis ratio calculated by the inter-axis ratio calculation processing unit with the data of the inter-axis ratio calculated based on the inter-axis distance registered in the inter-axis distance database. An inter-axis distance, a vehicle type, and an inter-axis distance specifying processing unit that calculates a vehicle speed based on the passage timing and the specified inter-axis distance;
Based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying processing unit, a strain waveform in which the strain waveform of the reference axle weight is arranged on the time axis in accordance with the passage timing of the axle is generated, and the reference axle weight strain waveform And an actual weight measurement of the strain waveform data for one vehicle, and an axle weight calculation processing unit for calculating the axle weight of each axis,
A bridge passing vehicle monitoring system comprising:
前記軸間距離特定処理部により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重ひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形における第1の軸をn1倍、第2の軸をn2倍、第3の軸をn3倍、・・・、第nの軸をnn倍(n1〜nnは正の数)した結果のひずみ波形のデータと、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、最小二乗法によって、2つの波形の誤差が最小になるように、前記の各軸の倍率n1、n2、・・、nnを求めて各軸の軸重を算出すること
を特徴とする請求項2に記載の橋梁通過車両監視システム。 The axle load calculation processing unit
Based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying processing unit, a distortion waveform in which the reference axial strain waveform is arranged on the time axis in accordance with the passing timing of the axle is generated, and the reference axial strain waveform The first axis is n1 times, the second axis is n2 times, the third axis is n3 times,..., And the nth axis is nn times (n1 to nn are positive numbers). The data is compared with the actually measured strain waveform data for one vehicle, and the magnifications n1, n2,. The bridge passing vehicle monitoring system according to claim 2, wherein nn is obtained to calculate the axial weight of each axis.
前記ひずみ波形に含まれる変曲点を検出することによって車軸の通過タイミングを特定するように構成され、
また、前記基準軸重は1トンであり、予め軸重が分かっているWトンの車軸を通過させて測定されたひずみ波形を基に、該測定されたWトンのひずみ波形の振幅を1/W倍して前記基準軸重ひずみ波形を生成するように構成されたこと
を特徴とする請求項2または請求項3に記載の橋梁通過車両監視システム。 The axle passage timing specification processing unit
It is configured to identify the passage timing of the axle by detecting an inflection point included in the distortion waveform,
Further, the reference axle weight is 1 ton, and the amplitude of the measured W ton distortion waveform is 1 / ton based on the distortion waveform measured by passing through the axle of W ton whose axle weight is known in advance. The bridge passing vehicle monitoring system according to claim 2 or 3, wherein the reference axle load strain waveform is generated by multiplying by W.
前記橋梁における車重の1測定位置ごとに、車軸が通過する際に橋梁に生じるひずみを計測するひずみ計を1個配置すると共に、
前記橋梁通過車両監視システム内の制御部により、
予め選定された大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記測定位置を所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形とを車両辞書記憶部に記憶する手順と、
前記ひずみ計により計測された波形データから、車両1台分の波形を切り出す波形抽出手順と、
前記波形抽出手順により抽出された車両1台分の波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理手順と、
前記車軸通過タイミング特定処理手順により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理手順と、
前記軸間比率算出処理手順により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定すると共に、前記通過タイミングと前記特定された軸間距離とを基に車速を算出する軸間距離特定処理手順と、
前記軸間距離特定処理手順により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重のひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する軸重算出処理手順と、
が行なわれることを特徴とする橋梁通過車両監視方法。 A bridge passing vehicle monitoring method in a bridge passing vehicle monitoring system for measuring the weight of a vehicle passing through a bridge,
For each measurement position of the vehicle weight on the bridge, one strain gauge is arranged to measure the strain generated in the bridge when the axle passes,
By the control unit in the bridge passing vehicle monitoring system,
An inter-axis distance database in which data on inter-axis distances of a large vehicle selected in advance is registered together with the vehicle type, and a reference axial weight strain waveform when a predetermined reference axle weight passes through the measurement position are stored in the vehicle dictionary storage unit. And the steps to
A waveform extraction procedure for cutting out a waveform for one vehicle from the waveform data measured by the strain gauge;
Axle passage timing specifying processing procedure for detecting the timing at which the axle passes from the waveform of one vehicle extracted by the waveform extraction procedure;
Based on the axle passage timing detected by the axle passage timing specifying process procedure, an inter-axis ratio calculation process procedure for calculating an inter-axle ratio of the passed vehicle;
A large vehicle that has passed by comparing the data of the inter-axis ratio calculated by the inter-axis ratio calculation processing procedure with the data of the inter-axis ratio calculated based on the inter-axis distance registered in the inter-axis distance database. An inter-axis distance, a vehicle type, and an inter-axis distance specifying processing procedure for calculating a vehicle speed based on the passage timing and the specified inter-axis distance;
Based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying processing procedure, a strain waveform in which the strain waveform of the reference axle weight is arranged on the time axis in accordance with the passage timing of the axle is generated, and the reference axle weight strain waveform Comparing the actual measured strain data for one vehicle and calculating the axle load of each axis,
A vehicle passing vehicle monitoring method characterized in that:
予め選定された大型車両の軸間距離のデータを車種と共に登録した軸間距離データベースと、前記測定位置を所定の基準軸重が通過したときの基準軸重ひずみ波形とを車両辞書記憶部に記憶する手順と、
前記ひずみ計により計測された波形データから、車両1台分の波形を切り出す波形抽出手順と、
前記波形抽出手順により抽出された車両1台分の波形から車軸が通過したタイミングを検出する車軸通過タイミング特定処理手順と、
前記車軸通過タイミング特定処理手順により検出された車軸の通過タイミングを基に、通過した車両の軸間比率を算出する軸間比率算出処理手順と、
前記軸間比率算出処理手順により算出された軸間比率のデータと、前記軸間距離データベースに登録された軸間距離を基に算出される軸間比率のデータとを比較し、通過した大型車両の軸間距離、車種を特定すると共に、前記通過タイミングと前記特定された軸間距離とを基に車速を算出する軸間距離特定処理手順と、
前記軸間距離特定処理手順により算出された車速を基に、車軸の通過タイミングに合わせて、前記基準軸重のひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、該基準軸重ひずみ波形と、実際に計測された車両一台分のひずみ波形のデータとを比較し、各軸の軸重を算出する軸重算出処理手順と、
を実行させるためのプログラム。 A bridge passing vehicle monitoring system for measuring the vehicle weight of a vehicle passing through a bridge, wherein a strain gauge for measuring strain generated in the bridge when the axle passes for each measurement position of the vehicle weight in the bridge. In the computer in the bridge passing vehicle monitoring system arranged one,
An inter-axis distance database in which data on inter-axis distances of a large vehicle selected in advance is registered together with the vehicle type, and a reference axial weight strain waveform when a predetermined reference axle weight passes through the measurement position are stored in the vehicle dictionary storage unit. And the steps to
A waveform extraction procedure for cutting out a waveform for one vehicle from the waveform data measured by the strain gauge;
Axle passage timing specifying processing procedure for detecting the timing at which the axle passes from the waveform of one vehicle extracted by the waveform extraction procedure;
Based on the axle passage timing detected by the axle passage timing specifying process procedure, an inter-axis ratio calculation process procedure for calculating an inter-axle ratio of the passed vehicle;
A large vehicle that has passed by comparing the data of the inter-axis ratio calculated by the inter-axis ratio calculation processing procedure with the data of the inter-axis ratio calculated based on the inter-axis distance registered in the inter-axis distance database. An inter-axis distance, a vehicle type, and an inter-axis distance specifying processing procedure for calculating a vehicle speed based on the passage timing and the specified inter-axis distance;
Based on the vehicle speed calculated by the inter-axis distance specifying processing procedure, a strain waveform in which the strain waveform of the reference axle weight is arranged on the time axis in accordance with the passage timing of the axle is generated, and the reference axle weight strain waveform Comparing the actual measured strain data for one vehicle and calculating the axle load of each axis,
A program for running
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