JP2013199802A - 路面たわみ測定装置と測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷重の負荷点を含めた一定領域内の路面のたわみ量を測定装置を移動させながら測定することができる路面たわみ測定装置と測定方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサを備え、前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在している、路面たわみ測定装置又は測定方法を提供することによって解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は路面たわみ測定装置と測定方法に関し、より詳細には、車両を走行させながら、路面のたわみを連続して測定する路面たわみ測定装置と測定方法に関する。

従来から路面のたわみを測定する装置は種々提案されている。例えば、特許文献１〜３には、ＦＷＤ（Ｆａｌｌｉｎｇ Ｗｅｉｇｈｔ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｍｅｔｅｒ）として、路面又は地盤に衝撃荷重を加え、そのときの路面又は地盤のたわみ量を求めることにより、路面又は地盤の支持力を評価するようにした装置が開示されている。しかし、これらの装置は、基本的に、測定対象となる路面又は地盤上に測定装置を停止させた状態で測定を行うものであり、測定時には他の車両等の通交を規制する交通規制が必要であるとともに、測定が点で行われるので、ややもすれば支持力不足の箇所を見落としてしまうという欠点がある。

一方、特許文献４には、移動式の路面たわみ測定装置が開示されている。この移動式の路面たわみ測定装置は、牽引車両によって測定装置を移動させながら路面に衝撃荷重を加え、そのときの路面のたわみを測定するものであり、従来の停止式のたわみ測定装置が有する上記の欠点がない点で優れている。しかし、特許文献４に開示されている移動式の路面たわみ測定装置は、衝撃荷重の負荷点の前後に配置された２つのたわみ測定センサからの出力を時間的にずらして位置的に重ね合わせ、両者の差分を取ることによって路面のたわみ量を求めているので、真に衝撃荷重の負荷点を中心とした一定領域内のたわみ量を求めているとは言い難い。また、たわみ測定センサとして、路面と直接接触して路面までの距離を計測するリニアゲージセンサが用いられているので、衝撃荷重による路面のたわみによってリニアゲージセンサ本体が移動しないように、リニアゲージセンサ本体をバネマス系で支持する必要があり、測定系の構造が複雑になるという不都合がある。

特開平４−３６６７１０号公報 特開２００３−１７６５０４号公報 特開２００７−２０５９５５号公報 特開２０００−２９２３３０号公報

本発明は、上記従来の路面たわみ測定装置が有する欠点を解決するために為されたもので、簡単な構造で、荷重の負荷点を含めた一定領域内の路面のたわみ量を測定装置を移動させながら測定することができる路面たわみ測定装置と測定方法を提供し、さらには、コンピュータに前記の路面たわみ測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究努力を重ねた。その結果、本発明者は、荷重の負荷点を含めた路面上の線状領域内にある複数個の地点までの距離を計測することができる非接触式の距離センサを用い、荷重の負荷前における路面までの距離を計測するとともに、荷重の負荷時における路面までの距離を計測し、両者を比較することによって、路面のたわみ量を測定装置を移動させながら連続して測定することができることを見出して本発明を完成した。

すなわち、本発明は、車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサを備え、前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在している、路面たわみ測定装置を提供することによって、上記の課題を解決するものである。

本発明の路面たわみ測定装置においては、路面と接触しながら回転する荷重輪を介して荷重が路面に負荷されるので、荷重輪や荷重負荷装置を搭載した車両を走行させながら路面に衝撃荷重又は連続荷重を負荷することができる。また、本発明の路面たわみ測定装置においては、距離センサが非接触式の距離センサであるので、距離センサをバネマス系で支持する必要はなく、例えば車両のフレーム等に取り付ければ良いので、測定系の構造が簡単になる。さらに、本発明の路面たわみ測定装置においては、距離センサが距離を計測する複数個の地点を結んで形成される線状領域が前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在しているので、荷重の負荷点を中心とした一定範囲における路面のたわみを測定することが可能となる。なお、本発明の路面たわみ測定装置において、前記荷重輪や荷重負荷装置、距離センサなどが搭載された車両は、自走式の車両であっても良いし、牽引車両によって牽引される車両であっても良い。

本発明の路面たわみ測定装置は、その好適な一態様において、前記荷重輪が前記車両の走行方向と直交する方向に並置された２個の荷重輪で構成されており、前記線状領域が並置された２個の前記荷重輪と路面との接触点の間を、好ましくはその中間を、通過している。このように荷重輪が２個の荷重輪で構成されており、かつ、距離センサによって距離が計測される路面上の線状領域が、２個の荷重輪と路面との接触点の間、好ましくはその中間の地点を通過している場合には、荷重の負荷点における路面のたわみを測定することができるという利点が得られる。

また、本発明の路面たわみ測定装置の好適な一態様において、前記距離センサはレーザスキャナー又は前記車両の走行方向に沿って線状に配置された複数個の非接触式の距離センサである。

さらに、本発明の路面たわみ測定装置は、その好適な一態様において、前記車両の走行距離を計測する距離計と、制御装置を備え、前記荷重負荷装置が前記荷重輪に衝撃荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記制御装置は、
（ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に衝撃荷重を負荷する手段、
（ｂ）前記衝撃荷重の負荷前に前記距離センサを作動させて前記複数個の地点までの距離を負荷前距離として計測する手段、前記負荷前距離に基づいて対応する地点の負荷前鉛直方向位置を求める手段、前記負荷前距離の計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記負荷前鉛直方向位置を路面上の位置と関連付ける手段、
（ｃ）前記衝撃荷重の負荷時に前記距離センサを作動させて前記複数個の地点までの距離を負荷時距離として計測する手段、前記負荷時距離に基づいて対応する地点の負荷時鉛直方向位置を求める手段、前記負荷時距離の計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記負荷時鉛直方向位置を路面上の位置と関連づける手段、
（ｄ）前記負荷前距離が計測される前記線状領域が、衝撃荷重の負荷時にその影響が及ぶたわみ領域を包含するように、前記線状領域の長さ、負荷前距離の計測から負荷時距離の計測までの時間、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整又は設定する手段、それぞれ路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置と前記負荷時鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める手段、
を備えている。このような本発明の路面たわみ測定装置によれば、適宜のタイミングで路面に衝撃荷重を負荷するとともに、その衝撃荷重の負荷前及び負荷時に前記距離センサによって路面上の複数個の点までの距離を計測することによって、前記車両を走行させながら、ほぼ連続的に路面のたわみ量を測定することができる。

路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める上記手段は、路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置に基づいて負荷前の路面プロファイルを求める手段と、路面上の位置と関連づけられた前記負荷時鉛直方向位置に基づいて負荷時の路面プロファイルを求める手段と、両プロファイルを比較する手段を含んでいるのが望ましい。負荷前鉛直方向位置が計測された複数個の地点と、負荷時鉛直方向位置が計測された複数個の地点とは、それらを結んで形成される線状領域としては一部重なるものの、路面上の位置としては必ずしも一致する訳ではないので、求められた鉛直方向位置に基づいて負荷前及び負荷時の路面プロファイルを求めておくことにより、両プロファイルを比較してたわみ量の測定を容易に行うことが可能となる。

また、本発明の路面たわみ測定装置は、その好適な他の一態様において、前記車両の走行距離を計測する距離計と、制御装置を備え、前記荷重負荷装置が前記荷重輪に連続荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記制御装置は、
（ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に連続荷重を負荷する手段、
（ｂ）前記距離センサを周期的に作動させて前記複数個の地点までの距離を周期的に計測する手段、前記距離に基づいて対応する地点の鉛直方向位置を求める手段、前記周期的な計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記鉛直方向位置のそれぞれを路面上の位置と関連付ける手段、
（ｃ）前記線状領域が、前記連続荷重の影響が及ぶたわみ領域と、前記連続荷重の影響が及ばない未負荷領域とを含むように前記線状領域の長さを設定する手段、
（ｄ）前記距離センサによるｍ回目（ｍは整数で、ｍ≧２）の計測における前記未負荷領域が、（ｍ−１）回目及び（ｍ＋１）回目の計測における前記未負荷領域と路面上で連続するように、前記線状領域の長さ、前記距離センサによる計測の周期、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整する手段、
（ｅ）路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める手段、
を備えている。このような本発明の路面たわみ測定装置によれば、路面に連続荷重を負荷するとともに、前記距離センサによって路面上の複数個の点までの距離を周期的に計測することによって、前記車両を走行させながら、連続的に路面のたわみ量を測定することができる。

路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める上記手段は、路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置に基づいて荷重負荷時の路面プロファイルを求める手段と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置に基づいて荷重未負荷領域の路面プロファイルを求める手段と、両プロファイルを比較する手段を含んでいるのが望ましい。

本発明は、さらに、車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサ、及び距離計を用いて実行される路面たわみ測定方法であって、前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在しており、前記距離計は前記車両の走行距離を計測する距離計であり、下記工程（ａ）〜（ｆ）を含む路面たわみ測定方法を提供することによって、上記の課題を解決するものである：
（ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に衝撃荷重を負荷する工程、
（ｂ）前記衝撃荷重の負荷前及び負荷時に前記距離センサを作動させて前記複数個の地点までの距離をそれぞれ負荷前距離及び負荷時距離として計測する工程、
（ｃ）前記負荷前距離及び前記負荷時距離に基づいて、それぞれ対応する地点の負荷前鉛直方向位置及び負荷時鉛直方向位置を求める工程、
（ｄ）前記負荷前距離及び前記負荷時距離の計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記負荷前鉛直方向位置及び前記負荷時鉛直方向位置を路面上の位置と関連付ける工程、
（ｅ）前記負荷前距離が計測される前記線状領域が、衝撃荷重の負荷時にその影響が及ぶたわみ領域を包含するように、前記線状領域の長さ、負荷前距離の計測から負荷時距離の計測までの時間、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整又は設定する工程、
（ｆ）それぞれ路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置と前記負荷時鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める工程。

さらに、本発明は、車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサ、及び距離計を用いて実行される路面たわみ測定方法であって、前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在しており、前記距離計は前記車両の走行距離を計測する距離計であり、下記工程（ａ）〜（ｇ）を含む路面たわみ測定方法を提供することによっても、上記の課題を解決するものである：
（ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に連続荷重を負荷する工程、
（ｂ）前記距離センサを周期的に作動させて前記複数個の地点までの距離を周期的に計測する工程、
（ｃ）前記距離に基づいて対応する地点の鉛直方向位置を求める工程、
（ｄ）前記周期的な計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記鉛直方向位置のそれぞれを路面上の位置と関連付ける工程、
（ｅ）前記線状領域が、前記連続荷重の影響が及ぶたわみ領域と、前記連続荷重の影響が及ばない未負荷領域とを含むように前記線状領域の長さを設定する工程、
（ｆ）前記距離センサによるｍ回目（ｍは整数で、ｍ≧２）の計測における前記未負荷領域が、（ｍ−１）回目及び（ｍ＋１）回目の計測における前記未負荷領域と路面上で連続するように、前記線状領域の長さ、前記距離センサによる計測の周期、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整する工程、
（ｇ）路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める工程。

加えて、本発明は、コンピュータに本発明の路面プロファイル測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラムを提供することによって、上記の課題を解決するものである。

本発明の路面たわみ測定装置及び路面たわみ測定方法によれば、簡単な構造で、荷重の負荷点を含めた一定領域内の路面のたわみ量を測定装置を搭載した車両を移動させながら、連続的に測定することができるという利点が得られる。また、本発明のコンピュータプログラムによれば、本発明の路面たわみ測定方法をコンピュータに容易に実行させることができるという利点が得られる。

本発明の路面たわみ測定装置の一例を示す図である。 距離センサによって路面上のｎ個の点までの距離が計測される様子を示す図である。 計測された路面上の地点までの距離と当該地点の鉛直方向位置との関係を示す図である。 荷重輪及び距離センサとその周辺部だけを拡大して示す図である。 衝撃荷重負荷時の計測状況を示す図である。 路面上の位置Ｘと鉛直方向位置Ｚとの関係を示す図である。 連続荷重負荷時の計測状況を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。

図１は本発明の路面たわみ測定装置の一例を示す図である。図１において、１は路面たわみ測定装置であり、２は路面たわみ測定装置１を構成する車両、３は荷重輪、４は荷重負荷装置、５は重錘、６は重錘５を上下動自在に支持する支持軸、７は重錘５の受け台、８は重錘の下面と当接して重錘５を支持する支持爪である。支持爪８は荷重負荷装置４によって昇降可能に支持されている。受け台７には支持爪８の昇降経路にあたる部分に切り欠き部が設けられているので、支持爪８は、受け台７の部分を通過して受け台７の下方から上方まで昇降することができる。荷重負荷装置４は、後述する制御装置からの命令に基づいて、支持爪８を受け台７よりも下方まで下降させて、支持爪８によって支持されている重錘５を受け台７上に載置して荷重輪３に連続荷重を付与したり、支持爪８を受け台７の下方から受け台７よりも上方まで上昇させて、受け台７上に載置されている重錘５を受け台７よりも上方に持ち上げることができる。さらには、荷重負荷装置４は、後述する制御装置からの命令に基づいて、重錘５を支持している支持爪８を開拡若しくは下降自在の状態として、重錘５を受け台７に向かって自由落下させ、荷重輪３に衝撃荷重を付与することができる。

９は距離センサ、１０は距離センサ９を取り付ける台座、１１ａ、１１ｂは、それぞれ車両２の前輪タイヤ及び後輪タイヤ、１２は距離計、１３はＧＰＳ用アンテナ、１４はＧＰＳ装置、１５は制御装置、１６は記憶装置である。荷重負荷装置４、距離センサ９、距離計１２、ＧＰＳ装置１４、及び記憶装置１６は、それぞれ制御装置１５と接続されており、相互間で命令や信号などの情報のやり取りができるようになっている。Ｒは路面である。

距離センサ９としては、１回の測定で、車両２の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測できるセンサであればどのようなものを用いても良く、例えば、赤外線、レーザ、超音波などを対象物に向かって照射して戻ってくるまでの時間や位相のズレに基づいて対象物までの距離を計測する非接触式のものが好ましい。距離センサ９としてはレーザスキャナーを用いるのが好適であり、距離センサ９としてレーザスキャナーを用いる場合には、レーザスキャナーの１回の走査が１回の測定に相当し、レーザスキャナーの１回の走査でレーザスキャナーから路面Ｒ上の複数個の地点までの距離が計測されることになる。距離センサ９が計測した車両２の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を表す信号は制御装置１５に送信され、制御装置１５は、それらの信号を適宜、記憶装置１６に記憶させる。

距離センサ９が１回の測定で計測する路面上の複数個の地点としては、荷重輪３と路面Ｒとの接触点又はその近傍、及びその車両２の走行方向前後の少なくとも３地点が必要であり、上記複数個をｎ個（ただしｎは整数）とすると、ｎ≧３である。ただし、路面のたわみ量の測定精度が高まるのでｎは大きい方が好ましく、通常はｎ≧５０であり、好ましくはｎ≧１００、より好ましくはｎ≧２００である。ｎの上限には特段の制限はないが、車両２に搭載される距離センサ９の路面Ｒからの高さを考慮すると、４００以下とするのが現実的で好ましい。

距離計１２は、例えば車両２の後輪タイヤ１１ｂの車軸に取り付けられたロータリーエンコーダで構成され、後輪タイヤ１１ｂの車軸の回転角度を検出して、その回転角度と後輪タイヤ１１ｂの直径とから、車両２の走行距離を計測し、距離センサ９の路面上の位置Ｘを表す信号として制御装置１５に送信する。また、距離計１２としては、例えばレーザドップラ速度計を用いる非接触型の距離計を用いても良い。この場合には、レーザドップラ速度計によって後輪タイヤ１１ｂの車軸又は後輪タイヤ１１ｂ自体の回転速度を検出し、検出した回転速度を時間に対して積分して、その積分値と後輪タイヤ１１ｂの直径とから車両２の走行距離を計測して、走行方向位置Ｘを表す信号として制御装置１５に送信すれば良い。距離計１２としては、後輪タイヤ１１ｂの磨り減りによる直径の変化に対応できるように、直径の設定値を変更できるものが望ましい。なお、後輪タイヤ１１ｂの車軸の回転角度又は回転速度と後輪タイヤ１１ｂの直径とに基づく車両２の走行距離の計算は距離計１２において行っても良いし、制御装置１５において行うようにしても良い。車両２の走行距離の計算を制御装置１５において行う場合には、距離計１２は後輪タイヤ１１ｂの車軸の回転角度又は回転速度だけを検出して、その信号を制御装置１５に送信すれば良い。一方、ＧＰＳ用アンテナ１３で受信されたＧＰＳ信号はＧＰＳ装置１４で解析され、車両２の現在位置を表す信号として制御装置１５に送信される。制御装置１５は、距離計１２からの信号、又は距離計１２からの信号に基づいて計算した車両２の走行距離、及び、ＧＰＳ装置１４からの信号を適宜、記憶装置１６に記憶させる。

図２は、距離センサ９がレーザスキャナーである場合を例に、距離センサ９によって１回の測定で路面Ｒ上のｎ個の地点までの距離が計測される状態を示す図である。図２において、１７は距離センサ９から照射されるレーザ光である。距離センサ９は、図中矢印で示す車両２の走行方向に沿った路面Ｒ上のｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎが順次走査されるように路面Ｒに向かってレーザ光１７を照射し、距離センサ９から路面上の各地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎまでの距離を計測する。図２に示すとおり、地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの中では、地点Ｑ_１が車両２の走行方向に沿った先端、地点Ｑ_ｎが後端に位置しており、地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎを結ぶ直線状の領域が線状領域Ｍを形成している。図１に示すように、距離センサ９は、荷重輪３の軸心と同一の鉛直面内に位置しているので、地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎを結んで形成される線状領域Ｍは、荷重輪３と路面Ｒとの接触点よりも車両２の走行方向前方及び後方に延在している。線状領域Ｍが荷重輪３と路面Ｒとの接触点よりも車両２の走行方向前方及び後方に延在する長さは、前方と後方とで異なっていても良いが、前方と後方に同じ長さで延在しているのが好ましい。また、レーザ光１７は地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎを順次走査できれば良く、走査方向に特段の制限はない。車両２の前方から後方に向かって走査しても良いし、後方から前方に向かって走査しても良く、測定の回ごとに逆方向に走査するようにしても良い。

図２において、αはレーザ光１７の全走査角度を示している。距離センサ９は、レーザ光１７を車両２の走行方向に沿って角度αの範囲で移動させて路面Ｒ上を走査し、角度βごとに路面Ｒまでの距離を計測する。結果として、距離センサ９は１回の走査、すなわち１回の測定で路面Ｒ上のｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎまでの距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを計測する。つまり、ｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎのうち任意の１地点Ｑ_Ｓ（但し、ｓは整数で、１≦ｓ≦ｎ）に当たるレーザ光１７と、隣接する地点Ｑ_Ｓ＋１に当たるレーザ光１７の間の角度は図に示すとおりβであり、本例においては、α＝β×（ｎ−１）の関係にある。しかし、地点Ｑ_１及び／又はＱ_ｎが走査範囲の内側にある場合には、α＞β×（ｎ−１）の関係となる。いずれにせよ、全走査角度α、角度β、及び個数ｎは、作業者が図示しない入出力装置を介して制御装置１５に指令することによって、適宜設定、変更が可能である。

Ｗ_１−２は地点Ｑ_１と地点Ｑ_２間の水平距離を示し、Ｗ_{Ｓ−（Ｓ＋１）}は任意の地点Ｑ_Ｓと隣接する地点Ｑ_Ｓ＋１間の水平距離を示している。角度βが同じであっても、レーザ光１７の鉛直方向からの角度が異なると隣接する２地点間の水平距離Ｗ_{Ｓ−（Ｓ＋１）}は異なる。水平距離Ｗ_{Ｓ−（Ｓ＋１）}は距離センサ９の直下が最も狭く、距離センサ９の直下から離れるにつれて順次大きくなる。一例として、角度αを１２０度、角度βを０．５度、距離センサ９と路面Ｒまでの垂直距離を３０ｃｍとした場合には、レーザ光１７によって照射される隣接する２地点間の水平距離Ｗ_{Ｓ−（Ｓ＋１）}は、距離センサ９の直下では約２．４ｍｍであるが、距離センサ９の直下から最も遠い位置では約４．８ｍｍと約２倍になる。このときのｎは、ｎ＝１２０度／０．５度＝２４０であり、１回のレーザ光１７の走査によって測定される路面Ｒ上の線状領域Ｍの長さは約１０４ｃｍとなる。

図３は、距離センサ９によって計測された路面Ｒ上のｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎまでの距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎと、各地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの鉛直方向位置Ｚ_１〜Ｚ_ｎとの関係を示す図である。図３に示すとおり、距離センサ９から地点Ｑ_Ｓまでの距離がＬ_Ｓと計測され、そのときのレーザ光１７の鉛直方向からの角度がγであるとすると、地点Ｑ_Ｓの鉛直方向位置Ｚ_Ｓは、Ｚ_Ｓ＝Ｌ_Ｓ×ｃｏｓγ で求められる。なお、Ｈは鉛直方向位置の基準線である。基準線Ｈは台座１０と平行であればその位置はどこに設定しても良く、例えば図示の例においては、距離センサ９の下面上を通過する台座１０と平行な線が基準線として設定されている。

なお、距離センサ９としては、レーザスキャナーに代えて、車両２の走行方向に沿って台座１０に取り付けられた少なくともｎ個の非接触式距離センサを用いても良い。距離センサ９として、台座１０に取り付けられたｎ個の非接触式距離センサを用いる場合には、車両２の走行方向に沿った路面Ｒ上のｎ個の地点までの距離は、対応するｎ個の距離センサによって、同時に或いは逐次に計測されることになり、ｎ個の非接触式距離センサの各々によって路面Ｒ上のｎ個の地点までの距離が同時又は逐次に１回計測されるのが１回の測定に相当する。また、ｎ個の非接触式距離センサがその直下に位置する路面Ｒ上の地点までの距離を計測する場合には、ｎ個の距離センサによって求められた路面Ｒ上のｎ個の地点までの距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを、そのまま各地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの鉛直方向位置Ｚ_１〜Ｚ_ｎとして採用することができる。

図４は、荷重輪３及び距離センサ９とその周辺部だけを拡大して示す図であり、図１における車両２の先頭側から見た図である。図４に示すとおり、荷重輪３は、車両２の走行方向と直交する方向、すなわち車両２の幅方向に沿って並置された２個の荷重輪３ａと３ｂとから構成されており、荷重輪３ａ、３ｂの上部は、２本の支持柱１８、１８を介して、一枚の受け台７に接続されている。１９は車両２の車台である。前述したとおり、支持爪８による重錘５の支持が解除されると、重錘５は受け台７上に自由落下する。これにより、受け台７及び支持柱１８を介して２個の荷重輪３ａ、３ｂに衝撃荷重が負荷される。衝撃荷重の負荷後、荷重負荷装置４によって支持爪８を受け台７の下方から上方に向かって上昇させると、その途中で支持爪８の上面が受け台７上に位置する重錘５の下面と接触し、重錘５を持ち上げ、荷重輪３ａ、３ｂに対する負荷が取り除かれる。荷重負荷装置４によって支持爪８を下降させ、重錘５を受け台７上に載置したままにしておくと、受け台７及び支持柱１８を介して、荷重輪３ａ、３ｂに連続荷重を負荷することができる。

図４に示すとおり、距離センサ９は、２個の荷重輪３ａと３ｂのちょうど中央に位置しており、距離センサ９がレーザスキャナーである場合、距離センサ９から照射されるレーザ光１７は、荷重輪３ａと路面Ｒとの接触点Ｐａと、荷重輪３ｂと路面Ｒとの接触点Ｐｂのちょうど中間部を通過して、車両２の走行方向に沿って線状に路面Ｒ上を走査することになる。したがって、距離センサ９からの距離が計測される路面Ｒ上のｎ個の点を結んで形成される線状領域Ｍは、本例の場合、接触点Ｐａと接触点Ｐｂのちょうど中央の地点を通過することになる。これにより、本発明の路面たわみ測定装置によれば、車両２を走行させながら、荷重負荷点における路面Ｒのたわみを測定することができる。線状領域Ｍが通過する位置は、２個の荷重輪３ａ、３ｂと路面Ｒとの接触点Ｐａ、Ｐｂの間であれば良く、必ずしも両接触点の中央の地点を通過する必要はないが、本例のように、線状領域Ｍが２個の荷重輪３ａ、３ｂと路面Ｒとの接触点Ｐａ、Ｐｂのちょうど中央の地点を通過する場合には、２個の荷重輪３ａ、３ｂを介して加えられる荷重による路面Ｒのたわみを、より偏りなく測定することができるという利点が得られるので好ましい。

なお、荷重輪３は、必ずしも２個並置された荷重輪３ａ、３ｂから構成される必要はなく、１個の荷重輪３であっても良い。その場合には、距離センサ９を１個の荷重輪３と隣接した位置に配置して、線状領域Ｍを１個の荷重輪３と路面Ｒの接触点の近傍を通過させれば良い。

次に、図５及び図６を用いて、まず、衝撃荷重を負荷する場合について、本発明の路面たわみ測定装置並びに測定方法をさらに詳細に説明する。図５において、９_ｍはｍ回目（但し、ｍは整数でｍ≧２）の計測をしている距離センサ９を表し、９_ｍ−１は（ｍ−１）回目の計測をしている距離センサ９を表している。Ｍ_ｍは距離センサ９によるｍ回目の計測時の線状領域、Ｍ_ｍ−１は（ｍ−１）回目の計測時の線状領域、Ｇｉは衝撃荷重、ｔは衝撃荷重Ｇｉによる路面Ｒのたわみ、Ｔは衝撃荷重Ｇｉの影響が及ぶたわみ領域を表している。

制御装置１５は、予め定められたタイミングで、距離センサ９に対して（ｍ−１）回目の計測命令を出し、距離センサ９を作動させて、路面Ｒ上の線状領域Ｍ_ｍ−１を形成するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎまでの距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを計測する。なお、このとき、荷重負荷装置４は作動しておらず、荷重輪３ａ、３ｂには荷重は負荷されていない。計測された距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを表す信号は、負荷前距離Ｌ_Ｕ１〜Ｌ_Ｕｎとして、距離センサ９から制御装置１５に送られる。制御装置１５は、距離計１２からの信号と、距離センサ９が（ｍ−１）回目の計測を行ったタイミングとに基づいて、（ｍ−１）回目の計測時における距離センサ９の路面上の位置Ｘ_ｍ−１を割り出し、さらに、全走査角度αと、角度β、及び距離センサ９の路面Ｒからの高さに基づいて、（ｍ−１）回目の計測時におけるｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎを求め、距離センサ９から送られてきた負荷前距離Ｌ_Ｕ１〜Ｌ_Ｕｎを表す信号を、対応するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと関連づけて記憶装置１６に記憶させる。

制御装置１５は、さらに、全走査角度αと、角度β、及び距離センサ９の路面Ｒからの高さに基づいて、距離センサ９から送られてきた負荷前距離Ｌ_Ｕ１〜Ｌ_Ｕｎを表す信号から、対応するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ１〜Ｚ_Ｕｎを求め、対応するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと関連づけて記憶装置１６に記憶させる。図６の上段（ａ）は、斯くして地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと関連づけて記憶装置１６に記憶された負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ１〜Ｚ_Ｕｎを模式的に表したものである。図６の上段（ａ）に示すとおり、負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ１〜Ｚ_Ｕｎには、路面Ｒの凹凸に伴う若干のばらつきはあるものの、路面Ｒのたわみは認められない。

次に、制御装置１５は、（ｍ−１）回目の計測から予め定められた時間が経過した後に、荷重負荷装置４に信号を送り、重錘５を受け台７上に落下させて衝撃荷重Ｇｉを路面Ｒに負荷する。これにより路面Ｒのたわみ領域Ｔには図５にｔで示すたわみが発生する。一方、線状領域Ｍ_ｍは想定されるたわみ領域Ｔよりも長く設定されているので、線状領域Ｍ_ｍには衝撃荷重Ｇｉの影響が及ばない領域が存在し、たわみ領域Ｔは線状領域Ｍ_ｍに包含されることになる。好適な場合、線状領域Ｍは荷重輪３と路面Ｒとの接触点よりも車両２の走行方向前方及び後方に同じ長さで延在しているので、たわみ領域Ｔは線状領域Ｍ_ｍの中央に位置し、線状領域Ｍ_ｍの車両２の走行方向前方と後方には同じ長さで衝撃荷重Ｇｉの影響が及ばない領域が存在することになる。なお、たわみ領域Ｔの長さは、路面Ｒに負荷される衝撃荷重の大きさと、路面Ｒの通常想定される支持力とに基づいて実測等によって予め想定することができる。例えば、衝撃荷重Ｇｉ直下のたわみ量の１／１０程度のたわみ量となる範囲をたわみ領域Ｔとして設定すれば良い。

制御装置１５は、荷重負荷装置４に衝撃荷重Ｇｉ負荷の信号を送信するとともに、同じタイミングで、距離センサ９にｍ回目の計測命令を出し、距離センサ９を作動させて、路面Ｒ上の線状領域Ｍ_ｍを形成するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎまでの距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを負荷時距離Ｌ_Ｌ１〜Ｌ_Ｌｎとして計測する。計測された負荷時距離Ｌ_Ｌ１〜Ｌ_Ｌｎを表す信号は、距離センサ９から制御装置１５に送られる。制御装置１５は、距離計１２からの信号と、距離センサ９がｍ回目の計測を行ったタイミングとに基づいて、ｍ回目の計測時における距離センサ９の路面上の位置Ｘ_ｍを割り出し、さらに、全走査角度αと、角度β、及び距離センサ９の路面Ｒからの高さに基づいて、ｍ回目の計測時におけるｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎを求め、距離センサ９から送られてきた負荷時距離Ｌ_Ｌ１〜Ｌ_Ｌｎを表す信号を、対応するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと関連づけて記憶装置１６に記憶させる。

制御装置１５は、さらに、全走査角度αと、角度β、及び距離センサ９の路面Ｒからの高さに基づいて、距離センサ９から送られてきた負荷時距離Ｌ_Ｌ１〜Ｌ_Ｌｎを表す信号から、対応するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌ１〜Ｚ_Ｌｎを求め、対応するｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置と関連づけて記憶装置１６に記憶させる。図６の下段（ｂ）は、斯くして記憶装置１６に、地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと関連づけて記憶された負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌ１〜Ｚ_Ｌｎを模式的に表した図である。図６の下段（ｂ）に示すとおり、負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌ１〜Ｚ_Ｌｎには、路面Ｒの凹凸に伴う若干のばらつきに加えて、衝撃荷重Ｇｉによる路面Ｒのたわみｔが明瞭に表れている。

（ｍ−１）回目の計測後に衝撃荷重Ｇｉを負荷するタイミング、換言すれば、（ｍ−１）回目の計測からｍ回目の計測までの時間は、設定されている線状領域Ｍの長さと、想定されるたわみ領域Ｔの長さと、距離計１２から送信されてくる車両２の走行速度についての情報とに基づいて、ｍ回目の線状領域Ｍ_ｍにおけるたわみ領域Ｔが（ｍ−１）回目の線状領域Ｍ_ｍ−１に包含されるように制御装置１５によって決定される。換言すれば、ｍ回目の線状領域Ｍ_ｍにおけるたわみ領域Ｔが（ｍ−１）回目の線状領域Ｍ_ｍ−１に包含されるようにするには、想定されるたわみ領域Ｔの長さはある程度定まっているので、（ｍ−１）回目の計測からｍ回目の計測までの時間、線状領域Ｍの長さ、又は、距離計１２から送信されてくる車両２の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整し、設定すれば良いことになる。

また、荷重輪３ａ、３ｂに荷重を負荷しない状態で行われる（ｍ−１）回目の計測のタイミングは、車両２が路面Ｒの何メートル走行するごとにたわみ測定を行うかによって決まるので、制御装置１５は、距離計１２から送られてくる車両２の走行速度に基づいて、予め定められた間隔で路面Ｒのたわみが測定されるようにタイミングを見計らい、まず、荷重を負荷しない状態での（ｍ−１）回目の計測命令を距離センサ９に対して出し、次いで、（ｍ−１）回目の計測から所定時間後に、荷重負荷装置４に衝撃荷重Ｇｉ負荷の命令を送信することになる。なお、たわみ測定を行う間隔、線状領域Ｍの長さ、及び、たわみ領域Ｔの長さなどは、作業者が適宜の入力装置を介して制御装置１５に設定、変更が可能である。

路面Ｒのたわみ量は、基本的には、負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌ１〜Ｚ_Ｌｎから負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ１〜Ｚ_Ｕｎを減算することによって求められる。但し、（ｍ−１）回目の計測におけるｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと、ｍ回目の計測におけるｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎとは一般的に一致しないので、好ましくは、図６に示すように路面Ｒ上の位置Ｘを横軸、負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ又は負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌを縦軸とした図において、負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ又は負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌの各々を直線で結んで路面Ｒの負荷前のプロファイルと負荷時のプロファイルを求め、負荷時のプロファイルから負荷前のプロファイルを減算することによって、路面Ｒのたわみ量を路面Ｒ上の位置と関連づけて求めるのが良い。或いは、負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌ１〜Ｚ_Ｌｎに対応するｍ回目の計測における地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎと最も近い位置にある（ｍ−１）回目の計測における地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎを選択し、その選択された地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎに対応する負荷前鉛直方向位置Ｚ_Ｕ１〜Ｚ_Ｕｎを、それぞれ対応する負荷時鉛直方向位置Ｚ_Ｌ１〜Ｚ_Ｌｎから減算することによって、路面Ｒのたわみ量を路面Ｒ上の位置と関連づけて求めるようにしても良い。以上のような計算は全て予め定められたプログラムに基づいて制御装置１５によって実行される。

いずれにせよ、本発明の路面たわみ測定装置及び測定方法によれば、衝撃荷重Ｇｉを負荷する前に、衝撃荷重Ｇｉによって撓むことが予想される路面Ｒ上のたわみ領域を包含する線上領域について路面Ｒの鉛直方向位置を計測するようにしているので、車両２を走行させながら、所望のタイミングで、連続的に衝撃荷重下での路面Ｒのたわみ量を測定することが可能である。

次に、図７を用いて、連続荷重を負荷する場合について、本発明の路面たわみ測定装置並びに測定方法をさらに詳細に説明する。図７において、９_ｍ−１は（ｍ−１）回目（但し、ｍは整数でｍ≧２）の計測をしている距離センサ９を、９_ｍはｍ回目の計測をしている距離センサ９を、そして、９_ｍ＋１は（ｍ＋１）回目の計測をしている距離センサ９をそれぞれ表している。Ｍ_ｍ−１、Ｍ_ｍ、Ｍ_ｍ＋１は、それぞれ距離センサ９による（ｍ−１）回目、ｍ回目、及び（ｍ＋１）回目の計測時の線状領域である。線状領域Ｍ_ｍ−１、Ｍ_ｍ、Ｍ_ｍ＋１は、本来であれば、いずれも路面Ｒ上に存在する領域であり、重ねて表示すべきものであるが、便宜上、図７では線状領域Ｍ_ｍ−１、Ｍ_ｍ、Ｍ_ｍ＋１を順次下方にずらして描いてある。

Ｇｃは連続荷重、ｔｃは連続荷重Ｇｃによる路面Ｒのたわみ、Ｔは連続荷重Ｇｃの影響が及ぶたわみ領域である。Ｕ_{ｒ,ｍ−１}、Ｕ_{ｆ,ｍ−１}は、線状領域Ｍ_ｍ−１において、連続荷重Ｇｃの影響が及ばない後方未負荷領域、及び前方未負荷領域をそれぞれ表しており、同様に、Ｕ_ｒ,ｍ、Ｕ_ｆ,ｍ、及びＵ_{ｒ,ｍ＋１}、Ｕ_{ｆ,ｍ＋１}は、それぞれ線状領域Ｍ_ｍ及びＭ_ｍ＋１における、連続荷重Ｇｃの影響が及ばない後方未負荷領域、及び前方未負荷領域を表している。図７に示すとおり、路面Ｒには連続荷重Ｇｃが負荷されているので、常にたわみｔｃが発生しており、たわみｔｃの位置は車両２の走行に伴い順次、図中右側に向かって移動する。

各線状領域Ｍ_ｍ−１、Ｍ_ｍ、Ｍ_ｍ＋１における前方未負荷領域Ｕ_{ｆ,ｍ−１}、Ｕ_ｆ,ｍ、Ｕ_{ｆ,ｍ＋１}に注目すると、前方未負荷領域Ｕ_{ｆ,ｍ−１}とＵ_ｆ,ｍ、Ｕ_ｆ,ｍとＵ_{ｆ,ｍ＋１}との間には図中ハッチングで示した重複する領域Ｄが存在しており、前方未負荷領域Ｕ_{ｆ,ｍ−１}、Ｕ_ｆ,ｍ、Ｕ_{ｆ,ｍ＋１}は路面Ｒ上で連続している。同様に、後方未負荷領域Ｕ_{ｒ,ｍ−１}とＵ_ｒ,ｍ、Ｕ_ｒ,ｍとＵ_{ｒ,ｍ＋１}との間にも重複する領域Ｄが存在し、後方未負荷領域Ｕ_{ｒ,ｍ−１}、Ｕ_ｒ,ｍ、Ｕ_{ｒ,ｍ＋１}は路面Ｒ上で連続している。そして、これら前方未負荷領域Ｕ_{ｆ,ｍ−１}、Ｕ_ｆ,ｍ、Ｕ_{ｆ,ｍ＋１}、及び後方未負荷領域Ｕ_{ｒ,ｍ−１}、Ｕ_ｒ,ｍ、Ｕ_{ｒ,ｍ＋１}は、いずれも距離センサ９によって距離が計測される線状領域Ｍ_ｍ−１、Ｍ_ｍ、Ｍ_ｍ＋１に含まれているので、これら前方未負荷領域Ｕ_{ｆ,ｍ−１}、Ｕ_ｆ,ｍ、Ｕ_{ｆ,ｍ＋１}又は後方未負荷領域Ｕ_{ｒ,ｍ−１}、Ｕ_ｒ,ｍ、Ｕ_{ｒ,ｍ＋１}に含まれる各地点Ｑについて、鉛直方向位置Ｚと、路面Ｒ上の位置Ｘを求め、Ｘ−Ｚ空間内でつなぎ合わせれば、路面Ｒの未負荷状態における鉛直方向位置を路面Ｒ上の位置と関連づけて求めることができる。

なお、前方未負荷領域Ｕ_{ｆ,ｍ−１}、Ｕ_ｆ,ｍ、Ｕ_{ｆ,ｍ＋１}又は後方未負荷領域Ｕ_{ｒ,ｍ−１}、Ｕ_ｒ,ｍ、Ｕ_{ｒ,ｍ＋１}に含まれる各地点Ｑについての鉛直方向位置Ｚ及び路面Ｒ上の位置Ｘは、上述した衝撃荷重Ｇｉを負荷するときと同様にして、制御装置１５によって求めることができる。

一方、連続荷重Ｇｃの影響が及ぶたわみ領域Ｔも、距離センサ９によって距離が計測される線状領域Ｍ_ｍ−１、Ｍ_ｍ、Ｍ_ｍ＋１に含まれているので、上述した衝撃荷重Ｇｉ負荷時のｍ回目の計測のときと同様にして、たわみ領域内の各地点Ｑにおける鉛直方向位置Ｚを、その路面Ｒ上での位置Ｘと関連づけて求めることができる。

以上のようにして求められた未負荷状態での路面Ｒの鉛直方向位置と、たわみ領域Ｔの鉛直方向位置とから路面Ｒのたわみ量を求めるには、衝撃荷重Ｇｉの負荷時と同様に、基本的には、たわみ領域Ｔにおける鉛直方向位置Ｚから、路面Ｒ上で対応する位置にある未負荷領域における鉛直方向位置Ｚを減算すれば良い。但し、ある回の計測におけるｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎは他の回の計測おけるｎ個の地点Ｑ_１〜Ｑ_ｎの路面Ｒ上の位置Ｘ_１〜Ｘ_ｎとは一般的に一致しないので、好ましくは、たわみ領域における鉛直方向位置Ｚの各々を直線で結んで荷重負荷時の路面プロファイルを求め、同様に、路面Ｒ上で対応する位置にある未負荷領域における鉛直方向位置Ｚの各々を直線で結んで荷重未負荷時の路面プロファイルを求めて、荷重負荷時の路面プロファイルから減算することによって、路面Ｒのたわみ量を路面Ｒ上の位置と関連づけて求めるのが良い。或いは、衝撃荷重Ｇｉの負荷時と同様に、たわみ領域Ｔの各鉛直方向位置Ｚに対応する各地点Ｑの路面Ｒ上の位置Ｘと同じか最も近い位置にある地点Ｑを選択し、その選択された地点Ｑが未負荷領域に存在していた時の鉛直方向位置Ｚを、それぞれ対応するたわみ領域Ｔにおける鉛直方向位置Ｚから減算することによって、路面Ｒのたわみ量を路面Ｒ上の位置と関連づけて求めるようにしても良い。以上のような計算は全て予め定められたプログラムに基づいて制御装置１５によって実行される。

なお、上述した連続荷重下における本発明の路面たわみ測定装置及び測定方法においては、各回の計測における前方未負荷領域及び／又は後方未負荷領域が路面Ｒ上で連続していることが必要であるが、このことは、想定されるたわみ領域Ｔの長さはある程度定まっているので、線状領域Ｍの長さ、距離センサ９による計測の周期、又は車両２の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整することによって行うことができる。なお、線状領域Ｍの長さ、及び距離センサ９による計測の周期は、作業者が適宜の入力装置を介して制御装置１５に設定したり、変更したりすることが可能であるとともに、距離計１２から送られてくる車両２の走行速度についての情報に基づいて、各回の計測における前方未負荷領域及び／又は後方未負荷領域が路面Ｒ上で連続するように、制御装置１５が自動的に調整するようにしても良い。

また、上記の例では、線状領域Ｍは、荷重輪３と路面Ｒとの接触点を中心にして、車両２の走行方向前方及び後方に同じ長さで延在しているので、たわみ領域Ｔは線状領域Ｍの中央に位置し、線状領域Ｍの車両２の走行方向前方と後方には同じ長さで前方未負荷領域Ｕ_ｆと後方未負荷領域Ｕ_ｒとが存在しているが、線状領域Ｍを、荷重輪３と路面Ｒとの接触点を中心にして、車両２の走行方向後方よりも前方に長く延在させ、前方未負荷領域だけを路面Ｒ上で連続させるようにしても良く、逆に、線状領域Ｍを、荷重輪３と路面Ｒとの接触点を中心にして、車両２の走行方向前方よりも後方に長く延在させ、後方未負荷領域だけを路面Ｒ上で連続させるようにしても良い。

いずれにせよ、本発明の路面たわみ測定装置及び測定方法によれば、連続荷重Ｇｃの影響が及ばない未負荷領域についても距離センサ９からの距離を計測し、鉛直方向位置を求めるようにしているので、連続荷重下で、車両２を走行させながら、連続的に路面Ｒのたわみ量を測定することが可能である。

本発明の路面たわみ測定方法は、本発明の路面たわみ測定装置を用いて実行されるものであり、具体的には、制御装置１５による制御の下で、本発明の路面たわみ測定装置を構成する各部材並びに装置が動作して、上述した各工程を含む本発明の路面たわみ測定方法が実行されるものである。制御装置１５は、通常、コンピュータで構成され、本発明の路面たわみ測定装置を構成する各部材並びに装置に上述したような動作を実行させるようにプログラムされており、本発明は、制御装置１５を構成するコンピュータに本発明の路面たわみ測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラムも対象とするものである。また、プログラムに基づいて本発明の路面たわみ測定方法を実行する制御装置１５は、本発明の路面たわみ測定方法を構成する各工程を実行する手段を備えているものである。

以上説明したとおり、本発明の路面たわみ測定装置及び測定方法、さらにはコンピュータプログラムによれば、車両を走行させながら、路面のたわみを精度良く連続的に測定することができる。路面のたわみ量は路面や地盤の支持力を評価する指標として極めて重要であり、本発明は、舗装の評価上並びに道路管理上、極めて有用な産業上の利用可能性を有するものである。

１ 路面たわみ測定装置
２ 車両
３ 荷重輪
４ 荷重負荷装置
５ 重錘
６ 支持軸
７ 受け台
８ 支持爪
９ 距離センサ
１０ 台座
１１ａ、１１ｂ タイヤ
１２ 距離計
１３ ＧＰＳ用アンテナ
１４ ＧＰＳ装置
１５ 制御装置
１６ 記憶装置
１７ レーザ光
１８ 支持柱
１９ 車台
Ｍ 線状領域
Ｔ たわみ領域
Ｇｉ 衝撃荷重
Ｇｃ 連続荷重
Ｒ 路面
Ｄ 重複領域

Claims (12)

1. 車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサを備え、前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在している、路面たわみ測定装置。
2. 前記荷重輪が前記車両の走行方向と直交する方向に並置された２個の荷重輪で構成されており、前記線状領域が並置された２個の前記荷重輪と路面との接触点の間を通過している請求項１に記載の路面たわみ測定装置。
3. 前記距離センサがレーザスキャナー又は前記車両の走行方向に沿って配置された複数個の非接触式の距離センサである請求項１又は２に記載の路面たわみ測定装置。
4. 前記車両の走行距離を計測する距離計と、制御装置を備え、前記荷重負荷装置が前記荷重輪に衝撃荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記制御装置は、
   （ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に衝撃荷重を負荷する手段、
   （ｂ）前記衝撃荷重の負荷前に前記距離センサを作動させて前記複数個の地点までの距離を負荷前距離として計測する手段、前記負荷前距離に基づいて対応する地点の負荷前鉛直方向位置を求める手段、前記負荷前距離の計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記負荷前鉛直方向位置を路面上の位置と関連付ける手段、
   （ｃ）前記衝撃荷重の負荷時に前記距離センサを作動させて前記複数個の地点までの距離を負荷時距離として計測する手段、前記負荷時距離に基づいて対応する地点の負荷時鉛直方向位置を求める手段、前記負荷時距離の計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記負荷時鉛直方向位置を路面上の位置と関連づける手段、
   （ｄ）前記負荷前距離が計測される前記線状領域が、衝撃荷重の負荷時にその影響が及ぶたわみ領域を包含するように、前記線状領域の長さ、負荷前距離の計測から負荷時距離の計測までの時間、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整又は設定する手段、それぞれ路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置と前記負荷時鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める手段、
   を備えている請求項１〜３のいずれかに記載の路面たわみ測定装置。
5. それぞれ路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置と前記負荷時鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める前記手段が、路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置に基づいて負荷前の路面プロファイルを求める手段と、路面上の位置と関連づけられた前記負荷時鉛直方向位置に基づいて負荷時の路面プロファイルを求める手段と、両プロファイルを比較する手段を含んでいる請求項４に記載の路面たわみ測定装置。
6. 前記車両の走行距離を計測する距離計と、制御装置を備え、前記荷重負荷装置が前記荷重輪に連続荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記制御装置は、
   （ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に連続荷重を負荷する手段、
   （ｂ）前記距離センサを周期的に作動させて前記複数個の地点までの距離を周期的に計測する手段、前記距離に基づいて対応する地点の鉛直方向位置を求める手段、前記周期的な計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記鉛直方向位置のそれぞれを路面上の位置と関連付ける手段、
   （ｃ）前記線状領域が、前記連続荷重の影響が及ぶたわみ領域と、前記連続荷重の影響が及ばない未負荷領域とを含むように前記線状領域の長さを設定する手段、
   （ｄ）前記距離センサによるｍ回目（ｍは整数で、ｍ≧２）の計測における前記未負荷領域が、（ｍ−１）回目及び（ｍ＋１）回目の計測における前記未負荷領域と路面上で連続するように、前記線状領域の長さ、前記距離センサによる計測の周期、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整する手段、
   （ｅ）路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める手段、
   を備えている請求項１〜３のいずれかに記載の路面たわみ測定装置。
7. 路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める手段が、路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置に基づいて荷重負荷時の路面プロファイルを求める手段と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置に基づいて荷重未負荷時の路面プロファイルを求める手段と、両プロファイルを比較する手段を含んでいる請求項６に記載の路面たわみ測定装置。
8. 車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサ、及び距離計を用いて実行される路面たわみ測定方法であって、
   前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在しており、前記距離計は前記車両の走行距離を計測する距離計であり、下記工程（ａ）〜（ｆ）を含む路面たわみ測定方法：
   （ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に衝撃荷重を負荷する工程、
   （ｂ）前記衝撃荷重の負荷前及び負荷時に前記距離センサを作動させて前記複数個の地点までの距離をそれぞれ負荷前距離及び負荷時距離として計測する工程、
   （ｃ）前記負荷前距離及び前記負荷時距離に基づいて、それぞれ対応する地点の負荷前鉛直方向位置及び負荷時鉛直方向位置を求める工程、
   （ｄ）前記負荷前距離及び前記負荷時距離の計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記負荷前鉛直方向位置及び前記負荷時鉛直方向位置を路面上の位置と関連付ける工程、
   （ｅ）前記負荷前距離が計測される前記線状領域が、衝撃荷重の負荷時にその影響が及ぶたわみ領域を包含するように、前記線状領域の長さ、負荷前距離の計測から負荷時距離の計測までの時間、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整又は設定する工程、
   （ｆ）それぞれ路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置と前記負荷時鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める工程。
9. 前記工程（ｆ）が、路面上の位置と関連づけられた前記負荷前鉛直方向位置に基づいて負荷前の路面プロファイルを求める工程と、路面上の位置と関連づけられた前記負荷時鉛直方向位置に基づいて負荷時の路面プロファイルを求める工程と、両プロファイルを比較する工程を含んでいる請求項８に記載の路面たわみ測定方法。
10. 車両と、前記車両に搭載された荷重輪、荷重負荷装置、距離センサ、及び距離計を用いて実行される路面たわみ測定方法であって、
    前記荷重輪は路面と接触し、前記車両とともに走行する荷重輪であり、前記荷重負荷装置は前記荷重輪に荷重を負荷する荷重負荷装置であり、前記距離センサは、一回の計測によって、前記距離センサから、前記車両の走行方向に沿った路面上の複数個の地点までの距離を計測する非接触式の距離センサであり、前記複数個の地点を結んで形成される線状領域は前記荷重輪と路面との接触点よりも前記車両の走行方向前方及び後方に延在しており、前記距離計は前記車両の走行距離を計測する距離計であり、下記工程（ａ）〜（ｇ）を含む路面たわみ測定方法：
    （ａ）前記荷重負荷装置を作動させて前記荷重輪に連続荷重を負荷する工程、
    （ｂ）前記距離センサを周期的に作動させて前記複数個の地点までの距離を周期的に計測する工程、
    （ｃ）前記距離に基づいて対応する地点の鉛直方向位置を求める工程、
    （ｄ）前記周期的な計測のタイミングと前記距離計からの信号に基づいて、前記鉛直方向位置のそれぞれを路面上の位置と関連付ける工程、
    （ｅ）前記線状領域が、前記連続荷重の影響が及ぶたわみ領域と、前記連続荷重の影響が及ばない未負荷領域とを含むように前記線状領域の長さを設定する工程、
    （ｆ）前記距離センサによるｍ回目（ｍは整数で、ｍ≧２）の計測における前記未負荷領域が、（ｍ−１）回目及び（ｍ＋１）回目の計測における前記未負荷領域と路面上で連続するように、前記線状領域の長さ、前記距離センサによる計測の周期、又は前記車両の走行速度のいずれか１つ又は２つ以上を調整する工程、
    （ｇ）路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置とに基づいて、路面のたわみ量を路面上の位置と関連づけて求める工程。
11. 前記工程（ｇ）が、路面上の位置と関連づけられた前記たわみ領域における前記鉛直方向位置に基づいて荷重負荷時の路面プロファイルを求める工程と、路面上の位置と関連づけられた前記未負荷領域における前記鉛直方向位置に基づいて荷重未負荷時の路面プロファイルを求める工程と、両プロファイルを比較する工程を含んでいる請求項１０に記載の路面たわみ測定方法。
12. コンピュータに請求項８〜１１のいずれかに記載の路面プロファイル測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラム。

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