JP2019094699A

JP2019094699A - 路面切削方法および路面切削機

Info

Publication number: JP2019094699A
Application number: JP2017225697A
Authority: JP
Inventors: 聡介越村; Sosuke Koshimura; 田中　純; Jun Tanaka; 純田中; 遼太三嶋; Ryota MISHIMA
Original assignee: Taisei Rotec Corp
Current assignee: Taisei Rotec Corp
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: JP6764392B2

Abstract

【課題】アスファルト舗装において、下地を削ることなく表層を切削できる路面切削方法および路面切削機を提供する。【解決手段】路面表面を測定して路面凹凸形状を取得するとともに、路面表面からの表層厚さを測定する事前計測工程と、計測された路面凹凸形状および表層厚さとその位置情報を関連付けた現況データから各部の下地の表面高さと切削深さが算出された設計データを作成する設計データ作成工程と、切削位置における切削手段の両端部の下方の切削深さに基づいて切削手段の傾斜角度を決定するとともに、当該傾斜角度に傾斜させた切削手段の下面と当該切削手段の通過位置における切削深さとを比較して、切削手段と前記下地の表面とが非接触となる最下の位置を切削手段の施工切削深さとする切削位置決定工程と、切削手段が傾斜角度と施工切削深さになるように切削手段の姿勢制御を行いつつ前記表層の切削を行う切削工程とを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、路面切削方法および路面切削機に関する。

アスファルト舗装面は、長期間経過すると車両の通過荷重の累積や、温度変化などによる経年劣化や損耗などの原因によって損傷してくる。そのため、アスファルト舗装面を改修する必要がある。アスファルト舗装面を改修するに際しては、損傷した舗装面を路面切削機で切削した後に新たな舗装面を敷設する。従来、路面切削機で路面を切削するには、路面に切削深さを明示しておき、その情報に基づいてオペレータが切削ドラムの高さを手動で調整していた。しかしながら、オペレータの手作業では、熟練を要し、精度にばらつきが発生する問題があったため、自動制御可能な路面切削機が開発されていた（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１の路面切削機は、航法衛星からの航法電波信号を受信して座標情報を取得する衛星航法装置と、施工路面の現況高さデータおよび計画施工路面の計画データを取得し、これら２つのデータから必要とする施工量を算出するとともに、衛星航法装置から得た座標情報から路面切削を行う作業部の高さ位置を算出し、作業部の高さ位置が計画施工路面と一致するように作業部を制御する制御装置を備えている。このような路面切削機によれば、正確な座標情報を得られるとともに、舗装路面を所望の形状に構築することができる。

特開２０１７−１１５３８７号公報

特許文献１では、計画施工路面の計画データを基準に切削深さを決定しているので問題ないが、たとえばコンクリート床版からなる下地上に敷設されたアスファルト舗装を切削する場合には以下のような問題が発生する。下地の表面が凸条にはらんでいる場合には、下地を削ってしまうこととなり、コンクリート床版の強度が弱くなってしまう。

そこで、本発明は、これらの問題に鑑みて創案されたものであり、下地を削ることなく表層を切削できる路面切削方法および路面切削機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第一の本発明は、路面上を移動しながら前記路面の下地上に敷設された表層を切削する切削手段と、航法衛星システムを用いた位置計測手段と、切削機本体の幅方向の傾斜姿勢を検知する傾斜計と、切削される路面表面に対する前記切削手段の相対高さ距離を計測する距離計と、前記切削手段の姿勢を制御する制御手段とを備えた路面切削機を用いた路面切削方法において、路面表面を測定して路面凹凸形状を取得するとともに、前記路面表面からの表層厚さを測定する事前計測工程と、計測された前記路面凹凸形状および前記表層厚さとその位置情報を関連付けた現況データから各部の前記下地の表面高さと切削深さが算出された設計データを作成する設計データ作成工程と、切削位置における前記切削手段の車幅方向両端部の下方の前記切削深さに基づいて前記切削手段の傾斜角度を決定するとともに、当該傾斜角度に傾斜させた前記切削手段の下面と当該切削手段の通過位置における前記切削深さとを比較して、前記切削手段と前記下地の表面とが非接触となる最下の位置を前記切削手段の施工切削深さとする切削位置決定工程と、前記距離計にて計測された前記相対高さ距離と前記傾斜計にて検知された前記切削機本体の傾斜姿勢に基づいて前記切削手段の高さ位置を算出しながら、前記切削手段が前記傾斜角度と前記施工切削深さになるように前記切削手段の姿勢制御を行いつつ前記表層の切削を行う切削工程とを備えたことを特徴とする。

このような路面切削方法によれば、路面凹凸形状と下地凹凸形状を事前計測し、下地の凹凸に切削手段が接触しないように施工切削深さを決定しているので、下地が削られることがない。現況データに応じて決定された傾斜角度で切削手段が傾斜しているので、切削されなかった残部（削り残し）を少なくすることができる。なお、切削深さが浅くなったことで切削されなかった表層は、路面切削機による切削後の仕上切削で削除すればよい。

前記路面切削方法において、前記切削工程では、前記切削手段を前記路面の長手方向に沿って複数回に渡って移動させて複数の切削列が形成され、隣り合う前記切削列の幅方向端部同士はラップしており、二列目以降の前記切削列における前記切削工程では、先に切削された前記切削列側のラップ部側の前記相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正して路面表面位置をオフセットし、オフセットされた前記路面表面位置から所定の施工切削深さで切削することが好ましい。このような路面切削方法によれば、先に切削された切削列側のラップ部は、路面表面が下っているが、相対高さ距離を補正することで、切削手段が下りすぎるのを防止でき、所望の施工切削深さで切削することができる。

前記課題を解決するための第二の本発明は、路面上を移動しながら前記路面の下地上に敷設された表層を切削する切削手段と、航法衛星システムを用いた位置計測手段と、切削機本体の幅方向の傾斜姿勢を検知する傾斜計と、切削される路面表面に対する前記切削手段の相対高さ距離を計測する距離計と、前記切削手段の姿勢を制御する制御手段とを備え、前記制御手段には、前記路面の路面凹凸形状と前記下地の下地凹凸形状を備えた現況データから各部の切削深さが算出された設計データが読み込まれており、前記制御手段は、前記切削手段の切削位置を決定する切削位置決定部と、前記切削手段の姿勢制御を行う姿勢制御部とを備えており、前記切削位置決定部は、切削位置における前記切削手段の車幅方向両端部の下方の前記切削深さに基づいて前記切削手段の傾斜角度を決定する傾斜角度決定部と、前記傾斜角度に傾斜させた前記切削手段の下面と当該切削手段の通過位置における前記切削深さとを比較して、前記切削手段と前記下地の表面とが非接触となる最下の位置を前記切削手段の施工切削深さとする施工切削深さ決定部とを備え、前記姿勢制御部は、前記距離計にて計測された前記相対高さ距離と前記傾斜計にて検知された前記切削機本体の傾斜姿勢に基づいて前記切削手段の高さ位置を算出しながら、前記切削手段が前記傾斜角度と前記施工切削深さになるように前記切削手段の姿勢制御を行うことを特徴とする路面切削機である。

このような路面切削機によれば、路面凹凸形状と下地凹凸形状を参照しながら、下地の凹凸に切削手段が接触しないように施工切削深さを決定しているので、下地が削られることがない。現況データに応じて決定された傾斜角度で切削手段が傾斜しているので、切削されなかった残部（削り残し）を少なくすることができる。

前記路面切削機において、前記切削手段は、前記路面の長手方向に沿って複数回に渡って移動して複数の切削列を形成し、隣り合う前記切削列の幅方向端部同士はラップしており、前記姿勢制御部は、二列目以降の前記切削列の切削時に、先に切削された前記切削列側のラップ部側の前記相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正して路面表面位置をオフセットし、オフセットされた前記路面表面位置から所定の施工切削深さで前記切削手段を移動させるものが好ましい。このような路面切削機によれば、先に切削された切削列側のラップ部は、路面表面が下っているが、相対高さ距離を補正することで、切削手段が下りすぎるのを防止でき、所望の切削深さで切削することができる。

本発明によれば、下地に凹凸がある場合であっても、下地を削ることなく表層を切削することができる。

事前計測工程を示した模式図である。現況データを示したメッシュ図である。本発明の実施形態に係る路面切削機を示した模式図である。本発明の実施形態に係る路面切削方法を示したフロー図である。切削工程時における切削ドラムの位置を示したイメージ図である。（ａ）は図５の第一地点の路面現況を示した断面図、（ｂ）は切削ドラムの切削状態を示した断面図である。（ａ）は図５の第二地点の路面現況を示した断面図、（ｂ）は切削ドラムの切削状態を示した断面図である。（ａ）は図５の第三地点の路面現況を示した断面図、（ｂ）は切削ドラムの切削状態を示した断面図である。（ａ）は図５の第四地点の路面現況を示した断面図、（ｂ）は切削ドラムの切削状態を示した断面図である。（ａ）は図５の第五地点の路面現況を示した断面図、（ｂ）は切削ドラムの切削状態を示した断面図である。

本発明の実施形態に係る路面切削方法および路面切削機について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、路面の事前計測を行う事前計測機と路面の切削を行う路面切削機の構成を説明する。

図１に示すように、事前計測機２は、路面３の凹凸形状と、路面表面からの表層厚さを測定する装置である。本実施形態では、表層は、コンクリート床版４上に敷設されたアスファルト舗装５にて構成されている。コンクリート床版４が下地となる。事前計測機２は、地中レーダ２０とＧＮＳＳ受信機２１とデータ収集機器２２と記録用機器２３とを搭載した測定車２４にて構成されている。

地中レーダ２０は、路面３の表面凹凸形状とアスファルト舗装５の厚さとを測定する非破壊式の舗装厚測定装置である。地中レーダ２０は、たとえば電磁波を路面３に照射して、反射波の到達時間を計測して路面３の表面凹凸形状とアスファルト舗装５の厚さを算出する。地中レーダ２０は、測定車２４の後方に路面３に対向して設置されている。

ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ：航法衛星システム）は、人工衛星から送信される電波を使用する測位方式であって、位置座標を高精度に測定できる。具体的には、ＧＮＳＳ受信機２１で、４個以上の衛星から発信された電波を受信して、電波が衛星からＧＮＳＳ受信機２１に到達するまでに要した時間から衛星とＧＮＳＳ受信機２１間の距離を算出する。そして、位置の分かっている衛星を基準点として、４個以上の衛星からの距離を基に、ＧＮＳＳ受信機２１の位置を決定する。ＧＮＳＳ受信機２１は、地中レーダ２０上に配置されている。

データ収集機器２２は、地中レーダ２０で計測した路面３の表面凹凸形状データおよび表層であるアスファルト舗装５の厚さデータと、ＧＮＳＳ受信機２１からの位置情報とを収集して記録用機器２３に送信する。

記録用機器２３は、たとえばパーソナルコンピュータからなり、データ収集機器２２から受信した各情報データを記憶部に記録する。

測定車２４は、地中レーダ２０とＧＮＳＳ受信機２１とデータ収集機器２２と記録用機器２３とを搭載しており、測定する路面３上を走行する。

なお、本実施形態の事前測定機２では、位置を測定するのにＧＮＳＳ受信機２１を用いているがこれに限定されるものではない。地中レーダ２０上にトータルステーション用ターゲットを設置して、測定車２４から離れた位置に設置した地上型レーザスキャナ等によって、位置を測定するようにしてもよい。

事前計測機２による計測が完了した後に、事前計測機２で計測された路面３の凹凸形状と、路面表面からの表層厚さと、その位置情報とが、互いに関連付けられて、現状データが作成される。現状データは、事前計測機２外のコンピュータに入力された専用ソフトによって作成される。現状データは、図２に示すように、路面凹凸形状と下地凹凸形状との２面の三次元メッシュデータを合成して形成されている。メッシュピッチは、１０〜２０ｍｍで設定されており、各メッシュ交点Ｐには、路面表面の位置情報と、舗装厚さ（表層厚さ）の属性を持たせている。

その後、事前計測機２外のコンピュータに入力された専用ソフトによって、現況データの各メッシュ交点Ｐにおけるコンクリート床版４を傷付けない切削深さ（最大切削深さ）を算出し、設計データとなる制御用三次元メッシュデータが作成される。切削深さは、路面凹凸形状およびアスファルト舗装５の舗装厚さから算出されるものであって、舗装厚さを超えない数値であって、舗装厚さより僅かに小さい数値である。

図３に示すように、路面切削機１は、路面３上を走行しながら、路面３の表層を切削する装置である。路面切削機１は、切削機本体１１と切削手段１２と位置計測手段１３と傾斜計１４と距離計１５と制御手段１６とを備えている。

切削機本体１１は、タイヤ１１ａや駆動手段（図示せず）や操作手段（図示せず）等からなる走行手段を備えており、切削する路面３上を走行する。切削機本体１１には、切削手段１２と位置計測手段１３と傾斜計１４と距離計１５と制御手段１６とが搭載されている。

切削手段１２は、切削機本体１１とともに路面３上を移動しながら路面３の下地（コンクリート床版４）上に敷設された表層（アスファルト舗装５）を切削する。切削手段１２は、路面３を切削する切削ドラム１２ａにて構成されている。切削ドラム１２ａは、切削機本体１１に対する相対高さおよび相対角度を調整可能に支持されている。切削手段１２は、制御手段１６からの信号に基づいて作動する。

位置計測手段１３は、ＧＮＳＳ（航法衛星システム）を用いた計測装置である。位置計測手段１３は、二つのＧＮＳＳ受信機１３ａ，１３ａを備えており、切削機本体１１の二ヶ所の位置情報を得るとともに、切削機本体１１が向く方位角を算出する。

傾斜計１４は、切削機本体１１のロール角およびピッチ角の両方を計測する装置である。傾斜計１４は、たとえば２軸傾斜センサが用いられており、たとえば左前のタイヤ１本が段差に落ちてしまった場合などでも、切削機本体１１の姿勢を正確に把握することができる。

距離計１５は、切削される路面３の表面に対する切削手段１２の相対高さ距離を計測する装置である。距離計１５は、切削ドラム１２ａの外側に設けられた側板１７に下向きに取り付けられている。距離計１５は、たとえば下方に向けてレーザ光を発射させて路面３で反射させ反射光を受光し、その受光位置に応じて距離計１５と路面３との距離を計測する。

制御手段１６は、切削手段１２の姿勢（切削ドラム１２ａの高さと傾斜）を制御する部位である。制御手段１６は、制御用パーソナルコンピュータ１８ａと電源供給兼データ収集および制御用配線ボックス１８ｂと制御用信号送信機１８ｃとを備えている。

制御用パーソナルコンピュータ１８ａは、各種データが入力される記憶部と、切削手段１２の施工切削位置を決定する切削位置決定部と、切削手段１２の姿勢制御を行う姿勢制御部とを備えている。

記憶部は、メモリー部分であって、記憶部には、路面３の現状データやこの現況データから形成された設計データや、各種プログラムが入力されている。

切削位置決定部は、傾斜角度決定部と、施工切削深さ決定部とを備えている。傾斜角度決定部は、切削位置における切削ドラム１２ａ（切削手段１２）の車幅方向両端部の下方の下地の表層深さに基づいて切削ドラム１２ａの傾斜角度を決定する。具体的には、図６の（ａ）に示すように、切削ドラム１２ａ（切削手段１２）の車幅方向両端部の下方の切削深さの下端位置Ａ，Ｂ（下地の表面高さａ，ｂと略同じ）を結んだ直線Ｌの傾斜角度を、切削ドラム１２ａの傾斜角度とする。

施工切削深さ決定部は、前記傾斜角度に傾斜させた切削ドラム１２ａの下面と切削ドラム１２ａの通過位置における切削深さ（コンクリート床版４（下地）の表面高さ略同等）とを比較して、切削ドラム１２ａとコンクリート床版４の表面とが非接触となる最下の位置を切削手段１２の施工切削深さとする。具体的には、図７の（ｂ）に示すように、設定された傾斜角度に傾けた切削ドラム１２ａの下端部がコンクリート床版４の表面の最上部４ａと接触しない高さとなる位置を施工掘削深さとする。つまり、切削ドラム１２ａの車幅方向両端部の下方の切削深さの下端位置Ａ，Ｂを結んだ直線Ｌを、コンクリート床版４の表面と接触しない位置まで上方にオフセットさせた位置が施工掘削深さとなる。切削ドラム１２ａの両端位置は、二つのＧＮＳＳ受信機１３ａ，１３ａで得た位置情報および切削機本体１１の方位角情報に基づいて算出する。

姿勢制御部は、決定された傾斜角度と施工切削深さで切削手段１２が切削施工を行うように、切削手段１２の姿勢制御を行う。切削機本体１１は、路面３の表面凹凸形状に応じて傾くため、距離計１５にて計測された切削機本体１１の路面３に対する相対高さ距離と傾斜計１４にて検知された切削機本体１１の傾斜姿勢に基づいて、切削ドラム１２ａの姿勢制御を行う。つまり、路面３の表面に対する切削ドラム１２ａの相対位置と傾斜角度を把握することで、切削ドラム１２ａとコンクリート床版４の表面凹凸形状との関係を正確に把握できる。これによって、切削ドラム１２ａがコンクリート床版４に接触することなく、ぎりぎりのところまでアスファルト舗装５を切削することができる。

電源供給兼データ収集および制御用配線ボックス１８ｂには、電源供給バッテリー（図示せず）と、位置計測手段１３と傾斜計１４と距離計１５等のデータ収集機器２２を繋ぐケーブル（図示せず）と、制御用パーソナルコンピュータ１８ａ等を繋ぐケーブル（図示せず）が収容されており、その内部で各ケーブルが接続されている。制御用パーソナルコンピュータ１８ａから繋がるケーブルは、制御用信号送信機１８ｃにも繋がっている。

制御用信号送信機１８ｃは、姿勢制御部から送られた姿勢制御信号を切削手段１２に作動信号を送る装置である。制御用信号送信機１８ｃは、切削手段１２に無線または有線で作動信号を送信する。

次に、以上のような構成の路面切削機１を用いて路面切削を行う路面切削方法を説明する。図４に示すように、かかる路面切削方法は、事前計測工程と設計データ作成工程とデータ読込工程と切削位置決定工程と切削工程と仕上工程とを備えている。

事前計測工程は、路面３の表面を測定して路面凹凸形状を取得するとともに、路面表面からの表層厚さ（アスファルト舗装５の厚さ）を測定する工程である。事前計測工程は、事前計測機２を用いて行う。測定位置で測定車２４を走行させながら地中レーダ２０を用いて、路面凹凸形状と表層厚さを計測する。

設計データ作成工程は、現況データを作成するとともに、現況データから各部の下地の表面高さと切削深さを算出して設計データを作成する工程である。現況データの作成と設計データの作成は、事前計測機２外のコンピュータに入力された専用ソフトによって行われる。

現況データは、路面凹凸形状および表層厚さとその位置情報を関連付けて形成する。具体的には、現況データは、路面凹凸形状と下地凹凸形状との２面の三次元メッシュデータを合成して形成する。メッシュピッチは、１０〜２０ｍｍで設定されており、各メッシュ交点Ｐには、路面表面の位置情報と、舗装厚さ（表層厚さ）の属性を持たせている。

設計データは、制御用三次元メッシュデータからなる。制御用三次元メッシュデータは、現況データの各メッシュ交点Ｐごとに、コンクリート床版４を傷付けない切削深さを算出して作成する。切削深さは、路面凹凸形状および舗装厚さから算出されるものであって、舗装厚さより僅かに小さい数値とする。

データ読込工程は、設計データを路面切削機１の制御手段１６に読み込ませる工程である。設計データは、制御手段１６の制御用パーソナルコンピュータ１８ａに読み込ませる。

切削位置決定工程は、切削手段１２の傾斜角度と施工切削深さを決定する工程である。切削位置決定工程では、切削ドラム１２ａの傾斜角度を決定してから、切削ドラム１２ａの切削深さを決定する。図５は、設計データの平面図を示し、切削ドラム１２ａが通過する位置を示している。切削ドラム１２ａは、路面３の長手方向に沿って複数回に渡って移動して複数の切削列を形成する。このとき、隣り合う切削列の幅方向端部同士はラップしている。図５中、符号Ｓはラップ部分を示している。図５中、上下左右に配列された黒四角点は、三次元メッシュデータのメッシュ交点Ｐを示している。各メッシュ交点Ｐには、位置情報と切削深さがそれぞれ入力されている。

図５に示すように、切削位置決定工程では、切削施工時に位置計測手段１３により得られた切削機本体１１の位置情報から切削ドラム１２ａの幅方向両端部の位置を把握する。ここで同時に切削機本体１１の方位角も把握できるので、切削ドラム１２ａの施工方向に対しての傾きも把握しながら施工できる。

以下に、下地となるコンクリート床版４の表面形状に応じて切削位置を決定する工程を説明する。切削ドラム１２ａの下方のコンクリート床版４の表面が平坦な場合（図５の左下の第一地点）について説明する。まず、切削ドラム１２ａの傾斜角度を決定する。図６の（ａ）に示すように、切削ドラム１２ａ（切削手段１２）の車幅方向両端部の下方位置の最寄りのメッシュ交点Ｐの切削深さの下端位置Ａ，Ｂ（下地の表面高さａ，ｂと略同じ）を結んだ直線Ｌ（図中一点鎖線にて示す）の傾斜角度を、切削ドラム１２ａの傾斜角度とする。図６では、下地の左右の表面高さａ，ｂが同等であるので、切削ドラム１２ａの傾斜角度は０°で、切削ドラム１２ａは水平である。

その後、切削ドラム１２ａの施工切削深さを決定する。切削ドラム１２ａの下端面の高さと、切削ドラム１２ａの下方の複数のメッシュ交点Ｐの切削深さ（下地の表面高さと略同等）とを比較する。図６の（ｂ）に示すように、コンクリート床版４の表面は平坦であるので、切削ドラム１２ａを上方にオフセットしなくても、切削ドラム１２ａがコンクリート床版４の表面に接触することはない。したがって、切削ドラム１２ａの車幅方向両端部の最寄りのメッシュ交点Ｐの切削深さの下端位置Ａ，Ｂまでの深さが施工切削深さとなる。この深さまで切削ドラム１２ａで切削することで、コンクリート床版４を傷付けずに、その表面のぎりぎりまで切削することができる。

次に、切削ドラム１２ａの下方のコンクリート床版４の表面が上方に膨らんでいる場合（図５の第一地点の施工方向前方の第二地点）について説明する。切削ドラム１２ａの傾斜角度の決定は、図６の場合と同等であるので説明を省略して、図７の（ａ）に同じ符号を付する。図７では、下地の左側の表面高さａが右側の表面高さｂよりも高いので、切削ドラム１２ａの傾斜は右下がりとなっている。

その後、切削ドラム１２ａの施工切削深さを決定する。切削ドラム１２ａの下端面の高さと、切削ドラム１２ａの下方の複数のメッシュ交点Ｐの切削深さ（下地の表面高さと略同等）とを比較して切削ドラム１２ａが下地に接触しない高さを施工切削深さとする。図７の（ｂ）に示すように、コンクリート床版４の表面は上方に膨らんでいるので、切削ドラム１２ａを上方にオフセットさせる。具体的には、設定された傾斜角度に傾けた切削ドラム１２ａの下端部が、コンクリート床版４の表面の最上部４ａと接触しない同等の高さとなる位置を掘削深さとする。つまり、切削ドラム１２ａの車幅方向両端部の下方の切削深さの下端位置Ａ，Ｂを結んだ直線Ｌを、コンクリート床版４の表面と接触しない位置まで上方にオフセットさせた位置が施工切削深さとなる。この深さまで切削ドラム１２ａで切削することで、コンクリート床版４を傷付けずに、最上部４ａのぎりぎりまで切削することができる。最上部４ａの左右両側には、アスファルト舗装５の切削残部６が形成されるが、最上部４ａのぎりぎりまで切削しているので、切削残部６の量は僅かである。切削残部６は後の仕上工程にて別途の方法で切削される。なお、第二地点では、切削ドラム１２ａが傾斜して左側が施工方法前方に先行しているが、傾斜計１４にて計測したロール角およびピッチ角に基づいて、切削深さを補正する。

次に、切削ドラム１２ａの下方のコンクリート床版４の表面が上方に膨らんでおり、複数の凸部が形成されている場合（図５の第二地点の施工方向前方の第三地点）について説明する。この場合も切削ドラム１２ａの傾斜角度の決定は、図６の場合と同等であるので説明を省略して、図８の（ａ）に同じ符号を付する。図８では、下地の左側の表面高さａが右側の表面高さｂよりも低いので、切削ドラム１２ａの傾斜は右上がりとなっている。

その後、切削ドラム１２ａの切削深さを決定する。切削ドラム１２ａの下端面の高さと、切削ドラム１２ａの下方の複数のメッシュ交点Ｐの切削深さ（下地の表面高さと略同等）とを比較して切削ドラム１２ａが下地に接触しない高さを施工切削深さとする。図８の（ｂ）に示すように、コンクリート床版４の表面は上方に膨らんでいるので、切削ドラム１２ａを上方にオフセットさせる。具体的には、設定された傾斜角度に傾けた切削ドラム１２ａの下端部が、コンクリート床版４の表面の複数の凸部のうちの最上部４ａと接触しない同等の高さとなる位置を施工切削深さとする。つまり、切削ドラム１２ａの車幅方向両端部の下方の切削深さの下端位置Ａ，Ｂを結んだ直線Ｌを、コンクリート床版４の表面と接触しない位置まで上方にオフセットさせた位置が施工切削深さとなる。この深さまで切削ドラム１２ａで切削することで、切削ドラム１２ａは、全ての凸部に接触しないので、コンクリート床版４を傷付けずに、最上部４ａのぎりぎりまで切削することができる。最上部４ａの左右両側や他の凸部の周辺には、アスファルト舗装５の切削残部６が形成されるが、最上部４ａのぎりぎりまで切削しているので、切削残部６の量は最小である。切削残部６は後の仕上工程にて別途の方法で切削される。なお、第三地点では、切削ドラム１２ａが傾斜して右側が施工方法前方に先行しているが、傾斜計１４にて計測したロール角およびピッチ角に基づいて、切削深さを補正する。

次に、切削ドラム１２ａの下方のコンクリート床版４の表面が下方にへこんでいる場合（図５の第三地点の施工方向前方の第四地点）について説明する。この場合も切削ドラム１２ａの傾斜角度の決定は、図６の場合と同等であるので説明を省略して、図９の（ａ）に同じ符号を付する。図９では、下地の左側の表面高さａが右側の表面高さｂよりも高いので、切削ドラム１２ａの傾斜は右下がりとなっている。

その後、切削ドラム１２ａの施工切削深さを決定する。切削ドラム１２ａの下端面の高さと、切削ドラム１２ａの下方の複数のメッシュ交点Ｐの切削深さ（下地の表面高さと略同等）とを比較して切削ドラム１２ａが下地に接触しない高さを施工切削深さとする。具体的には、設定された傾斜角度に傾けた切削ドラム１２ａの下端部が、コンクリート床版４の表面の複数の凸部のうちの最上部４ａと接触しない同等の高さとなる位置を掘削深さとする。図９の（ｂ）に示すように、コンクリート床版４の表面は下方にへこんでいるので、下地の左側の表面高さａが最上部４ａとなる。したがって、切削ドラム１２ａの車幅方向両端部の最寄りのメッシュ交点Ｐの切削深さの下端位置Ａ，Ｂまでの深さが施工切削深さとなる。この深さまで切削ドラム１２ａで切削することで、切削ドラム１２ａは、下地に接触しないので、コンクリート床版４を傷付けずに切削することができる。へこんだ部分には、アスファルト舗装５の切削残部６が形成されるが、最上部４ａのぎりぎりまで切削しているので、切削残部６の量は最小である。切削残部６は後の仕上工程にて別途の方法で切削される。

次に、二列目以降の切削列を切削する場合（図５の右側の第五地点）について説明する。図１０の（ａ）に示すように、二列目以降の切削列においては、先に切削された切削列側のラップ部Ｓは、既に切削されているので、路面３の表面は下っている。そのため、ラップ部Ｓの路面３の表面に対する下地（コンクリート床版４の表面）の相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正する。具体的には、ラップ部Ｓ側の距離計１５の測定値から、実際に切削した深さ寸法を減じたものを、その場における路面３の仮想の表面位置として、路面表面位置をオフセットする。オフセットされた仮想の路面表面位置５ａから施工切削深さで切削するようにする。

さらに、二列目以降の切削列を切削する場合の変形例について説明する。図１０の（ａ）に示したこれから削る未切削部分（表層が残っている図中右側部分）を基準に勾配で計算された傾斜の線を、既に削り取られている側（左側）の下層路面の上端の先端部（右端）に繋げた仮のＡ―Ｂラインを作成する。そして、ドラム内部の下層路面（下地のコンクリート床版の表面）の凹凸の状況に応じて、仮のＡ−Ｂラインを、コンクリート床版を傷めない最適な切削深さまで上方でオフセットするようにする。このオフセットしたＡ−Ｂラインを切削ラインとする。

切削ドラム１２ａの傾斜角度を決定するに際しては、切削ドラム１２ａ（切削手段１２）の車幅方向両端部の下方位置の最寄りのメッシュ交点Ｐの切削深さの下端位置Ａ，Ｂ（下地の表面高さａ，ｂと略同じ）を結んだ直線Ｌ（図中一点鎖線にて示す）の傾斜角度を、切削ドラム１２ａの傾斜角度とする。このときラップ部Ｓ側の切削深さは、仮想の路面表面位置５ａを基準として切削深さの下端位置Ａを決めている。図１０では、下地の左側の表面高さａが右側の表面高さｂよりも高いので、切削ドラム１２ａの傾斜は右下がりとなっている。

切削工程は、路面切削機１で切削手段１２の姿勢制御を行いつつアスファルト舗装５（表層）の切削を行う工程である。切削施工は、路面切削機１の制御手段１６によって自動制御で行われる。

具体的には、制御手段１６の制御用パーソナルコンピュータ１８ａの姿勢制御部によって、切削手段１２が決定された傾斜角度と施工切削深さになるように、切削手段１２の姿勢制御を自動で行う。このとき、距離計１５にて計測された切削機本体１１の路面３に対する相対高さ距離と傾斜計１４にて検知された切削機本体１１の傾斜姿勢に基づいて、路面３に対する切削ドラム１２ａの相対位置と傾斜角度を把握した上で、切削ドラム１２ａの位置制御を行う。

二列目以降の切削列を切削する場合には、切削位置決定工程と同様に、ラップ部Ｓの路面３の表面に対する下地（コンクリート床版４の表面）の相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正する。補正してオフセットされた仮想の路面表面位置５ａから施工切削深さで切削するようにする。

切削ドラム１２ａが施工方向に進行するに際しては、切削ドラム１２ａの現状の傾斜角度と切削深さから、進行方向前方の次に位置するメッシュ交点Ｐから算出された傾斜角度と切削深さに順次変わるように、切削ドラム１２ａの姿勢制御を行う。

以上のように制御することによって、切削ドラム１２ａとコンクリート床版４との位置関係が正確に制御されるので、切削ドラム１２ａがコンクリート床版４に接触することのない、ぎりぎりのところまでアスファルト舗装５を切削することができる。

仕上工程は、切削ドラム１２ａで切削できなかった切削残部６を削除する工程である。仕上工程では、切削ドラム１２ａより小さい切削機器を用いて作業員が手作業で行う。

以上のような路面切削機１または路面切削方法によれば、路面凹凸形状と下地凹凸形状を参照しながら、下地の凹凸に切削手段１２が接触しないように施工切削深さを決定しているので、下地であるコンクリート床版４が削られることがない。さらに、現況データに応じて決定された傾斜角度で切削ドラム１２ａを傾斜させているので、下地の表面の傾斜と切削ドラム１２ａの幅方向の傾斜が略同等になる。したがって、切削残部６を少なくすることができる。

また、距離計１５と傾斜計１４を用いて、切削ドラム１２ａの路面３に対する相対位置と傾斜角度を把握した上で、切削ドラム１２ａの位置制御を行っているので、切削ドラム１２ａとコンクリート床版４との位置関係が正確に制御される。したがって、切削ドラム１２ａがコンクリート床版４に接触することなく、ぎりぎりのところまでアスファルト舗装５を切削することができる。

さらに、二列目以降の切削列を切削する場合には、ラップ部Ｓの路面３の表面に対する下地の相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正しているので、切削ドラム１２ａとコンクリート床版４との位置関係を正確に制御することができる。

また、本実施形態の路面切削方法では、任意の位置（メッシュ交点Ｐ）における表層の切削深さを設定しているので、ＧＮＳＳ測位による位置情報の取得のみで切削施工を自動で行うことができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、事前計測機２外のコンピュータに入力された専用ソフトによって、設計データとなる制御用三次元メッシュデータを作成しているが、これに限定されるものではない。事前計測機２のコンピュータに専用ソフトを入力しておいて、事前計測機２で設計データの作成を行ってもよいし、路面切削機１に搭載された制御用パーソナルコンピュータ１８ａに専用ソフトを入力しておいて、制御用パーソナルコンピュータ１８ａで設計データの作成を行ってもよい。

１路面切削機
３路面
４コンクリート床版（下地）
５アスファルト舗装（表層）
１１切削機本体
１２切削手段
１２ａ切削ドラム
１３位置計測手段
１４傾斜計
１５距離計
１６制御手段
Ｓラップ部

Claims

路面上を移動しながら前記路面の下地上に敷設された表層を切削する切削手段と、航法衛星システムを用いた位置計測手段と、切削機本体の幅方向の傾斜姿勢を検知する傾斜計と、切削される路面表面に対する前記切削手段の相対高さ距離を計測する距離計と、前記切削手段の姿勢を制御する制御手段とを備えた路面切削機を用いた路面切削方法において、
路面表面を測定して路面凹凸形状を取得するとともに、前記路面表面からの表層厚さを測定する事前計測工程と、
計測された前記路面凹凸形状および前記表層厚さとその位置情報を関連付けた現況データから各部の前記下地の表面高さと切削深さが算出された設計データを作成する設計データ作成工程と、
切削位置における前記切削手段の車幅方向両端部の下方の前記切削深さに基づいて前記切削手段の傾斜角度を決定するとともに、当該傾斜角度に傾斜させた前記切削手段の下面と当該切削手段の通過位置における前記切削深さとを比較して、前記切削手段と前記下地の表面とが非接触となる最下の位置を前記切削手段の施工切削深さとする切削位置決定工程と、
前記距離計にて計測された前記相対高さ距離と前記傾斜計にて検知された前記切削機本体の傾斜姿勢に基づいて前記切削手段の高さ位置を算出しながら、前記切削手段が前記傾斜角度と前記施工切削深さになるように前記切削手段の姿勢制御を行いつつ前記表層の切削を行う切削工程とを備えた
ことを特徴とする路面切削方法。
前記切削工程では、前記切削手段を前記路面の長手方向に沿って複数回に渡って移動させて複数の切削列が形成され、隣り合う前記切削列の幅方向端部同士はラップしており、
二列目以降の前記切削列における前記切削工程では、先に切削された前記切削列側のラップ部側の前記相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正して路面表面位置をオフセットし、オフセットされた前記路面表面位置から所定の施工切削深さで切削する
ことを特徴とする請求項１に記載の路面切削方法。
路面上を移動しながら前記路面の下地上に敷設された表層を切削する切削手段と、航法衛星システムを用いた位置計測手段と、切削機本体の幅方向の傾斜姿勢を検知する傾斜計と、切削される路面表面に対する前記切削手段の相対高さ距離を計測する距離計と、前記切削手段の姿勢を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段には、前記路面の路面凹凸形状と前記下地の下地凹凸形状を備えた現況データから各部の切削深さが算出された設計データが読み込まれており、
前記制御手段は、前記切削手段の切削位置を決定する切削位置決定部と、前記切削手段の姿勢制御を行う姿勢制御部とを備えており、
前記切削位置決定部は、切削位置における前記切削手段の車幅方向両端部の下方の前記切削深さに基づいて前記切削手段の傾斜角度を決定する傾斜角度決定部と、前記傾斜角度に傾斜させた前記切削手段の下面と当該切削手段の通過位置における前記切削深さとを比較して、前記切削手段と前記下地の表面とが非接触となる最下の位置を前記切削手段の施工切削深さとする施工切削深さ決定部とを備え、
前記姿勢制御部は、前記距離計にて計測された前記相対高さ距離と前記傾斜計にて検知された前記切削機本体の傾斜姿勢に基づいて前記切削手段の高さ位置を算出しながら、前記切削手段が前記傾斜角度と前記施工切削深さになるように前記切削手段の姿勢制御を行う
ことを特徴とする路面切削機。
前記切削手段は、前記路面の長手方向に沿って複数回に渡って移動して複数の切削列を形成し、隣り合う前記切削列の幅方向端部同士はラップしており、
前記姿勢制御部は、二列目以降の前記切削列の切削時に、先に切削された前記切削列側のラップ部側の前記相対高さ距離を、その位置の切削済深さに基づいて補正して路面表面位置をオフセットし、オフセットされた前記路面表面位置から所定の施工切削深さで前記切削手段を移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の路面切削機。