JP2020084582A - 道路ダメージ算出システム、道路ダメージ算出方法、および道路ダメージ算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】道路に加わったダメージを把握することのできる道路ダメージ算出システムを提供する。【解決手段】道路５００上の車両から道路５００に加わる荷重を検出するための軸重計１０と、軸重計１０により得られた荷重から道路ダメージを算出して、算出した道路ダメージを累積して、累積道路ダメージを算出する制御部２１を含むサーバー２０と、を有する道路ダメージ算出システム１。【選択図】図１

Description

本発明は、道路ダメージ算出システム、道路ダメージ算出方法、および道路ダメージ算出プログラムに関する。

近年、道路老朽化が社会課題となっており、道路補修に４兆円以上かかるといわれている。そのために道路の補修費活用の無駄を省いて、効率的な運用が必要となる。このため、道路の状態を把握して適切な補修計画を立てるための道路保守支援システムの提案がなされている。

従来の道路保守支援システムは、道路の補修・点検計画を策定する補修・点検計画作成装置と、車両に搭載された点検端末とを有している。補修・点検計画作成装置では、記録装置に記録されている過去の点検履歴に基づいて点検計画を作成し、これを点検端末に送る。点検端末では、点検計画に基づき、点検端末に搭載されているカメラやマイク、音響センサー、振動センサーを用いて道路の劣化状態を点検し、点検結果を補修・点検計画作成装に送る。補修・点検計画作成装置では、この点検結果に基づいて、道路の劣化の度合いを分類し、今後の道路の劣化傾向を予測し、補修箇所、補修時期、補修規模に関する補修計画案を複数提示する。これにより道路管理者が最終的に補修計画を選択し、選択された補修計画を実現するための工事工程や機材、人員手配に関するルールをデータベースから抽出し、道路管理者に対して道路補修実施ナビゲーションを行う（特許文献１）。

特開２００５−１１５６７８号公報

しかしながら、従来の技術は、点検端末を搭載した車両（点検車）を走行させて、道路の状態を点検しているため、点検車を走行させた時点の劣化状態はわかるものの、その道路にどの程度のダメージが加わっているかはわからない。

そこで、本発明の目的は、道路に加わったダメージを把握することのできる道路ダメージ算出システム、道路ダメージ算出方法、および道路ダメージ算出プログラムを提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段により達成される。

（１）道路上の車両から道路に加わる荷重を検出するための荷重検出部と、
前記荷重検出部により得られた前記荷重から道路ダメージを算出して、算出した前記道路ダメージを累積して、累積道路ダメージを算出する制御部と、
を有する道路ダメージ算出システム。

（２）前記制御部は、前記荷重検出部から取得した前記荷重から、下記（１）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（荷重＾ａ）×係数 …（１）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（荷重＾ａ）×係数） …（２）
（（１）および（２）式中、定数ａは前記荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１）に記載の道路ダメージ算出システム。

（３）前記荷重検出部は、軸重計であり、
前記制御部は、前記軸重計から取得した軸重から、下記（１Ａ）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２Ａ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（軸重＾ａ）×係数 …（１Ａ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（軸重＾ａ）×係数） …（２Ａ）
（（１Ａ）および（２Ａ）式中、定数ａは前記軸重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１）に記載の道路ダメージ算出システム。

（４）前記軸重計は、車両が備える車輪のタイヤを撮影する撮影装置と、
前記タイヤの変形量から前記軸重を求める処理装置と、
を有する、非接触軸重計である、上記（３）に記載の道路ダメージ算出システム。

（５）前記荷重検出部は、輪荷重計であり、
前記制御部は、前記輪荷重計から取得した輪荷重から、下記（１Ｂ）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２Ｂ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（輪荷重＾ａ）×係数 …（１Ｂ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（輪荷重＾ａ）×係数） …（２Ｂ）
（（１Ｂ）および（２Ｂ）式中、定数ａは前記輪荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１）に記載の道路ダメージ算出システム。

（６）前記荷重検出部は、積載荷重計であり、
前記制御部は、前記積載荷重計から取得した積載荷重から、下記（１Ｃ）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２Ｃ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（積載荷重＾ａ）×係数 …（１Ｃ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（積載荷重＾ａ）×係数） …（２Ｃ）
（（１Ｃ）および（２Ｃ）式中、定数ａは前記積載荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１）に記載の道路ダメージ算出システム。

（７）前記荷重検出部は、ＥＴＣ２．０が設置されたＥＴＣレーンを通過する車両の前記荷重を検出できる位置に設置され、
前記制御部は、ＥＴＣ２．０による走行履歴データから前記荷重が検出された車両を追跡して行くことで、前記ＥＴＣレーン以外の前記道路の前記道路ダメージおよび前記累積道路ダメージを算出する、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出システム。

（８）前記制御部は、さらに、下記（３）式により道路寿命を予測する、
道路寿命＝（許容できるトータルの道路ダメージ量−累積道路ダメージ）／所定期間当たりの道路ダメージ …（３）
上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出システム。

（９）前記許容できるトータルの道路ダメージ量は、前記道路の建築構造および／または材料により決定された値である、上記（８）に記載の道路ダメージ算出システム。

（１０）前記制御部は、前記累積道路ダメージが前記許容できるトータルの道路ダメージ量を超えた場合に警告を出力する、上記（８）または（９）に記載の道路ダメージ算出システム。

（１１）前記制御部は、前記道路寿命から、前記道路の補修計画を立案するかまたは既存の補修計画を修正する、上記（８）〜（１０）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出システム。

（１２）道路上の車両から道路に加わる荷重を検出する段階（ａ）と、
検出した前記荷重から道路ダメージを算出する段階（ｂ）と、
算出した前記道路ダメージを累積して、累積道路ダメージを算出する段階（ｃ）と、
を有する道路ダメージ算出方法。

（１３）前記段階（ｂ）は、前記段階（ａ）で検出された前記荷重から下記（１）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（荷重＾ａ）×係数 …（１）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（荷重＾ａ）×係数） …（２）
（（１）および（２）式中、定数ａは前記荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１２）に記載の道路ダメージ算出方法。

（１４）前記段階（ａ）の前記荷重は、軸重計により計測された車両の軸重であり、
前記段階（ｂ）は、前記軸重計から取得した前記軸重から下記（１Ａ）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２Ａ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（軸重＾ａ）×係数 …（１Ａ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（軸重＾ａ）×係数） …（２Ａ）
（（１Ａ）および（２Ａ）式中、定数ａは前記軸重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１２）に記載の道路ダメージ算出方法。

（１５）前記軸重は、車両が備える車輪のタイヤを撮影する撮影装置と、
前記タイヤの変形量から前記軸重を求める処理装置と、
を有する非接触軸重計によって計測される、上記（１４）に記載の道路ダメージ算出方法。

（１６）前記段階（ａ）の前記荷重は、輪荷重計により計測された車両の輪荷重であり、
前記段階（ｂ）は、前記輪荷重計から取得した前記輪荷重から下記（１Ｂ）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２Ｂ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（輪荷重＾ａ）×係数 …（１Ｂ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（輪荷重＾ａ）×係数） …（２Ｂ）
（（１Ｂ）および（２Ｂ）式中、定数ａは前記輪荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１２）に記載の道路ダメージ算出方法。

（１７）前記段階（ａ）の前記荷重は、積載荷重計により計測された車両の積載荷重であり、
前記段階（ｂ）は、前記積載荷重計から取得した前記積載荷重から下記（１Ｃ）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２Ｃ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
道路ダメージ＝（積載荷重＾ａ）×係数 …（１Ｃ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（積載荷重＾ａ）×係数） …（２Ｃ）
（（１Ｃ）および（２Ｃ）式中、定数ａは前記積載荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
上記（１２）に記載の道路ダメージ算出方法。

（１８）前記段階（ａ）の前記荷重は、ＥＴＣ２．０のＥＴＣレーンを通過した車両から検出した前記荷重であり、
前記段階（ｂ）および前記段階（ｃ）は、ＥＴＣ２．０による走行履歴データから、前記荷重が検出された車両を追跡して行くことで、前記ＥＴＣレーン以外の前記道路の前記道路ダメージおよび前記累積道路ダメージを算出する、上記（１２）〜（１７）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法。

（１９）さらに、下記（３）式により道路寿命を予測する前記段階（ｄ）を有する、
道路寿命＝（許容できるトータルの道路ダメージ量−累積道路ダメージ）／所定期間当たりの道路ダメージ …（３）
上記（１２）〜（１８）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法。

（２０）前記許容できるトータルの道路ダメージ量は、前記道路の建築構造および／または材料により決定された値である、上記（１９）に記載の道路ダメージ算出方法。

（２１）さらに、前記累積道路ダメージが前記許容できるトータルの道路ダメージ量を超えた場合に警告を出力する前記段階（ｅ）を有する、上記（１９）または（２０）に記載の道路ダメージ算出方法。

（２２）さらに、前記道路寿命から、前記道路の補修計画を立案するかまたは既存の補修計画を修正する前記段階（ｆ）を有する、上記（１９）〜（２１）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法。

（２３）上記（１２）〜（２２）のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法をコンピューターに実行させるための道路ダメージ算出プログラム。

本発明は、道路上の車両から道路に加わる荷重を検出して、得られた荷重から道路ダメージを算出し、さらにこの道路ダメージを累積して累積道路ダメージを算出することとした。これにより、実際に道路を走行する車両によって変動する道路に加わったダメージを累積道路ダメージとして把握することが可能になる。

本発明を用いた一実施形態に係る道路ダメージ算出システムの構成を示す概略図である。 軸重計の設置例を説明する説明図である。 軸重計の設置例を説明する説明図である。 軸重計の設置例を説明する説明図である。 温度および湿度による環境係数の例を示す図である。 図２中の経路Ａの年次ごとの車両通行台数のグラフである。 元々の補修計画と本実施形態により算出された道路寿命とを示す図である。 道路ダメージ算出のための処理手順を示すフローチャートである。 道路ダメージ制御のための処理手順を示すフローチャートである。 本実施形態で用いる非接触軸重計の設置状態を示す鳥瞰図である。 非接触軸重計の機能構成を示すブロック図である。 タイヤの変形量と車両の軸重との対応関係を示すグラフである。 撮影されるタイヤＴの見かけ上の形状について説明する説明図である。 タイヤＴの変形量の算出について説明する説明図である。 非接触軸重計の処理装置で実行される軸重算出と過積載検出の処理手順を示すフローチャートである。 撮像面と撮影対象のタイヤＴとの距離の同定について説明する説明図である。 撮像面と撮影対象のタイヤＴとの距離の同定に係る他の方法について説明する説明図である。 非接触軸重計の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（道路ダメージ算出システム）
図１は、本発明を用いた一実施形態に係る道路ダメージ算出システムの構成を示す概略図である。

道路ダメージ算出システム１は、複数の軸重計１０およびサーバー２０を有する。

軸重計１０は、道路上の車両から道路に加わる荷重を検出するための荷重検出部であり、本実施形態では非接触で車両の軸重を計測する非接触軸重計を用いた。非接触軸重計についての詳細は、後述する。

軸重計１０は、計測した車両の軸重を軸重情報としてサーバー２０へ送信する。この軸重情報は、道路を走行する車両が道路に加える荷重情報ということになる。軸重計１０は、管轄する道路網の必要箇所に設置する。このため、軸重計１０は、サーバー１台に対し、複数接続されることになる。

図２〜図４は、軸重計の設置例を説明する説明図である。

図２は都市部の高速道路網に軸重計を設置した例である。図示するように、高速道路５００の入口および出口にあるＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）レーンの１つ１つに軸重計１０を設置する。これによりＥＴＣレーンを通過する車両の軸重を計測できる。また、高速道路５００の場合は、ＥＴＣがない料金所レーンにも軸重計１０を設置することが好ましい。

このように、軸重計１０を高速道路５００の入口と出口に設置することで、入口と出口の間を１つの道路（経路）として、それぞれのごとに道路ダメージの把握と、それに基づく補修計画を立てることができる。

図３は交差点（４差路）に軸重計を設置した例である。軸重計１０は、交差するすべての道路５００にそれぞれ設置する。交差点は、交差する各道路５００において、通過する車両の種類や通行量がほぼ同じ傾向となる場合もあるが、幹線道路とそれに交差する道路のように、道路５００ごとに通過する車両の種類や通行量が異なる場合もある。本実施形態では、交差する各道路５００に軸重計１０を設置することで、交差する道路５００ごとに道路ダメージの把握と、それに基づく補修計画を立てることができる。

図４は、道路の分岐に軸重計を設置した例である。道路分岐の場合も、軸重計１０は、分岐する道路５００のそれぞれに設置する。これにより本実施形態では、交差点同様に、分岐する道路５００ごとに道路ダメージの把握と、それに基づく補修計画を立てることができる。

図１に戻り説明を続ける。

サーバー２０は、演算処理を行うコンピューターであり、制御部２１と、記憶部２２と、通信部２５を備える。

制御部２１は、サーバー２０の動作を統括制御するプロセッサーである。制御部２１は、各種演算処理を行うＣＰＵ２３（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵ２３に作業用のメモリー空間を提供し、データを一時記憶するＲＡＭ２４（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。また、この制御部２１は、後述する、道路ダメージの算出、道路寿命の算出、通行規制に関する情報の出力のための演算処理を行う。また、制御部２１は、道路寿命に基づく補修計画の立案（また修正）のための演算処理を行う。

記憶部２２は、各種プログラム、取得した情報や、算出された結果などを記憶する。特に、本実施形態では、軸重情報３１、期間道路ダメージ情報３２、累積道路ダメージ情報３３、閾値情報３４、および道路寿命情報３５を記憶する。

軸重情報３１は、軸重計１０から取得した軸重の情報である。期間道路ダメージ情報３２は、所定期間の間の道路ダメージの情報である。累積道路ダメージ情報３３は、算出された道路ダメージを順次累積した情報である。閾値情報３４は、補修計画に基づいて決定された許容できるトータルの道路ダメージ量の情報である。道路寿命情報３５は、期間道路ダメージ情報３２、累積道路ダメージ情報３３、および閾値情報３４から求めた補修が必要になるまでの情報である。

このような記憶部２２としては、たとえば、読み書き更新可能なフラッシュメモリーなどの不揮発性メモリー、およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などが用いられ得る。また、プログラムや初期設定データなどは、マスクＲＯＭなどに記憶されていてもよい。また、一時的な記憶はＲＡＭ２４に記憶させてもよい。

ここで記憶されているプログラムは、後述する処理手順をサーバー２０（コンピューターである）に実行させるためのものである。本実施形態では、道路に加わったダメージの算出と、それによる道路寿命算出のプログラム、得られた道路寿命を延ばすための道路ダメージ制御のプログラム、補修計画立案のためのプログラムなどである。制御部２１のＣＰＵ２３は、記憶部２２からプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ２４に記憶させ、プログラムを実行する。

通信部２５は、外部装置と通信を行う。ここでは軸重計１０との無線通信のほか、他のコンピューターなどとの無線通信および有線通信も行う。軸重計１０は、広い地域の様々な道路に設置される。このため、この通信部２５は、たとえば、広域をカバーできる携帯無線技術による通信を用いることが好ましい。また、通信部２５は携帯無線技術に限定されず、たとえばイーサネット（登録商標）やインターネットなどの通信技術を用いることができ、それらは、たとえば、ＷｉＦｉや専用回線を使用した無線通信技術であってもよい。また、通信部２５は無線に限らず有線通信技術を用いてもよい。

（道路ダメージ算出方法）
次に、上述した道路ダメージ算出システムによる道路ダメージ算出方法について説明する。

本実施形態では、既に説明したように、管理したい道路ごとに軸重計１０を設けている。軸重計１０は、車両の各軸の重量（これを軸重という）を計測する。この軸重は、道路に直接かかる荷重であり、車両が通行することで道路に加わる道路ダメージに直結している。本実施形態では、この軸重を計測しているため、車両の全重量を計測する必要はない。

軸重計１０で計測された軸重は、制御部２１に送信されて、軸重情報３１として記憶部２２に一時記憶される。制御部２１は、この軸重情報３１を用いて道路ダメージを算出する。

道路ダメージは、下記（１）式により道路上の車両から道路に加わる荷重に基づき算出される。

道路ダメージ＝（荷重＾ａ）×係数 …（１）
この道路ダメージを蓄積したものが累積道路ダメージであり（詳細後述）、下記（２）式により算出される。

累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（荷重＾ａ）×係数） …（２）
（なお、（１）および（２）式中、定数ａは荷重が道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、道路の経年変化による経年係数、道路の建築構造による構造係数、道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである（いずれも詳細後述））
このような算出式を用いて、制御部２１が軸重から道路ダメージを求めるには、上記（１）式に軸重を適用した下記（１Ａ）式により算出する。

道路ダメージ＝（軸重＾ａ）×係数 …（１Ａ）
（１Ａ）式中、定数ａは、軸重によって道路に加えられるダメージを算出するための値である。たとえば、国土交通省の発表では、車両の重量による道路構造物の疲労に及ぼす影響は、舗装で４乗、ＲＣ床版で１２乗とされている（国土交通省「道路の老朽化対策に向けた大型車両の通行の適正化方針」について 資料２＜第１回大型車通行適正化に向けた関東地域連絡協議会＞平成２８年１月２９日 第６頁 「１．道路の老朽化の現状」URL=http://www.ktr.mlit.go.jp/ktr_content/content/000641190.pdf）。また、道路橋の劣化に与える影響も車両の重量の１２乗とされている（国土交通省「車両の通行の制限について」等の一部改正について 平成２７年２月２３日 第３頁 URL=http://www.ktr.mlit.go.jp/ktr_content/content/000641197.pdf）。

したがって、（１Ａ）式から道路ダメージを算出する場合は、舗装路においてはａ＝４、ＲＣ床版および道路橋ではａ＝１２とする。もちろん、定数ａは、そのほかに、道路の構造や材料などによってこれら以外の値としてもよい。

（１Ａ）式の係数は、道路ダメージに影響する値であって、たとえば、温度および／または湿度による環境係数、道路の経年変化による経年係数、道路の建築構造による構造係数、道路の材料による材料係数、タイヤ種類、タイヤ劣化度、車両速度、および加速度による走行情報のうち、少なくとも一つである。実際の算出には、道路環境な使用年数などに応じてこれら係数のうち、いずれかまたは複数の係数を用いて算出する。たとえば、道路環境が厳しい場合、日本では四季があり、かつ温度や湿度の変化が激しい地域もあるので、そのような地域では環境係数を用いる方が正確に道路ダメージを算出できる。また、経年変化は、道路完成からあまり年月がたっていない場合は、経年による道路への影響は少ないので、経年係数はなくてもよい（または１とする）。しかし道路完成から年月が経過すると、経年の影響が多くなるので経年係数を用いる方が正確に道路ダメージを算出できる。そのほか、構造係数は道路の建築構造によって異なる値であり、構造的にダメージに強いかどうかで異なる値となる。材料係数は道路に使用している材料がダメージに強いかどうかで異なる値となる。走行情報は、軸重を計測した車両のタイヤ種類、タイヤ劣化度、車両速度、および加速度が道路に対してどのように影響するかに基づく値である。タイヤ種類、タイヤ劣化度、車両速度、および加速度は、後述する非接触軸重計のカメラによる撮影画像から検出する。

一例を挙げて説明する。図５は、温度および湿度による環境係数の例を示す図である。

環境係数は、たとえば図５に示すように、温度（外気温）および湿度と、道路に与える影響との関係をテーブルデータとして記憶部２２に記憶しておく。このようなテーブルデータは、実験（加速試験でもよい）などによって求めておく。一方、軸重計１０には、温度センサーおよび湿度センサーを設置しておく。そして、制御部２１は、計測された軸重を受信するごとに、その時点の温度および湿度も温度センサーおよび湿度センサーから受信する。制御部２１は、受信した温度および湿度から、図５に示したテーブルデータから環境係数を抽出し、１つの軸重に対して（１Ａ）式から道路ダメージを算出する。

環境係数としての温度および湿度は、図５に示したテーブルデータから、温度が高いほど、また湿度が高いほど道路ダメージに与える影響が大きくなる。

道路ダメージの算出は、制御部２１に軸重が送信される都度算出してもよいし、記憶部２２に記憶された軸重を後から読み出して算出してもよい。道路ダメージは、軸重が検出されるごとに算出されるため、制御部２１内のＲＡＭ２４に一時記憶させる。

制御部２１は、軸重ごとに算出した道路ダメージを、所定期間の間累積して期間道路ダメージを算出する。算出した期間道路ダメージは所定期間当たりのダメージ量となり、期間道路ダメージ情報３２として記憶部２２に記憶させる。この所定期間は任意の期間であり、後述する道路寿命を算出するために用いる。

また、制御部２１は、軸重ごとに算出した道路ダメージの値を累積して累積道路ダメージを算出し、累積道路ダメージ情報３３として記憶部２２に記憶させる。この累積道路ダメージは、制御部２１が下記（２Ａ）式により算出する。

累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（軸重＾ａ）×係数） …（２Ａ）
なお、道路ダメージの累積を開始する累積開始点は、本実施形態による道路ダメージ算出システムを設置して運用を開始したあとの時点となる。たとえば、道路の開通と同時に道路ダメージ算出システムの運用を開始した場合は、道路開通時を累積開始点とする。また、既存の道路に道路ダメージ算出システムを設置してもよく、その場合には設置して運用を開始した時点を累積開始点とすればよい。そのほか、年次や年度の初め、また、道路の補修計画を作成した時点など、任意の時点を累積開始点としてもよい。

本実施形態では、累積道路ダメージから、道路寿命を算出（予測）する。道路寿命は、制御部２１によって、下記（３）式により算出される。制御部２１は、算出した道路寿命を道路寿命情報３５として記憶部２２に記憶させる。

道路寿命＝（閾値−累積道路ダメージ）／所定期間当たりの道路ダメージ …（３）
（３）式中、閾値は、既に説明したように許容できるトータルの道路ダメージ量であり、閾値情報３４として記憶部２２に記憶されている値である。また、所定期間当たりの道路ダメージは、期間道路ダメージ情報３２として記憶部２２に記憶された値であり、累積道路ダメージは、（２）式により算出された累積道路ダメージ情報３３として記憶部２２に記憶された値である。

閾値情報３４は、たとえば道路設計段階において建築構造および／または材料などに基づいて計画された補修計画や、年次ごとの補修計画などにより決められた、補修が必要とされるダメージ量、すなわち、許容できるトータルの道路ダメージ量の情報である。

算出される道路寿命は、たとえば、期間道路ダメージとして１日分のダメージを累積していたとすれば、あと何日後に補修が必要となるかがわかるようになる。もちろん、期間道路ダメージとして蓄積する期間は、１日でなくてもよく、１週間、１カ月、１年など任意に設定すればよい。たとえば、期間道路ダメージとして蓄積する期間により、期間ごとに変化する通行量に対応して道路寿命を算出することができる。

また、算出した道路寿命、すなわち補修が必要となるまでの期間から、道路のメンテナンスや補修の計画を立てることができるようになる。道路寿命がわかることで、たとえば、複数の道路のうち、より道路寿命が短い方の補修計画を優先的に立てることができる。また、道路寿命に達した場合、つまり、累積道路ダメージが閾値を超えた場合には、警告表示などを行うようにしてもよい。

道路ダメージについて数値例を挙げてさらに説明する。

たとえば、図２に示した都市部の高速道路網に道路ダメージ算出システムを適用した場合、１日当たりの期間道路ダメージは、たとえば、経路Ａは９Ｅ×１５、経路Ｂは８Ｅ×１５、経路Ｃは７Ｅ×１５などとなる。

ここで補修計画について説明する。道路の補修計画を立てる際は、たとえば、年次ごとの車両通行台数を基に計画する。図６は、図２中の経路Ａの年次ごとの車両通行台数のグラフである。このグラフから、年々通行台数が増加しているのがわかる。補修計画は、このようなグラフから将来の通行台数を予測して立案する。図６のグラフから、たとえば２０２０年に予測される通行台数は、約９６００台（１日あたり）とする。

補修計画では、この２０２０年までに蓄積されるダメージ量も予測する。そして、道路に加わるダメージは、たとえば、先に説明した国土交通省の資料などから、車両の重量の４乗または１２乗などとなることがわかっている。そうすると、通行することが予想される車両の重量を４乗または１２乗した値に、２０２０年までの予測通行台数を掛けあわせることで、２０２０年までに加わると予想されるダメージ量を求めることができる。そしてこの２０２０年までに加わると予想されたダメージ量が道路の補修限界であれば、この２０２０年が補修時期ということになる。

本実施形態では、このようにして立案された補修計画において設定されたダメージ量を、（３）式の閾値として用いることができる。つまり、上記の例では、２０２０年までに加わると予想されるダメージ量を閾値に入れて、（３）式により道路寿命を算出する。

これにより、現在までに実際に加わった累積道路ダメージから、２０２０年までに加わると予想されるダメージ量に達するまでに、あと何年、または何カ月、何日かかるかわかる。これにより、本実施形態によれば、統計的な通行台数の変異を把握し、年推移による寿命予測の精度を向上することができる。

（道路ダメージ制御）
次に、道路寿命算出後、道路寿命を延ばすための道路ダメージ制御について説明する。

図７は、元々の補修計画と本実施形態により算出された道路寿命とを示す図である。

図７においては、補修計画および道路寿命共に、道路寿命算出時点で、何年後に補修が必要かを示している。

図７に示すように、経路Ａについては、元々の補修計画では４年後に補修予定となっているが、算出された道路寿命ではあと３年となっている。そのほか経路Ｂ、Ｃ、Ｄは補修計画と道路寿命が一致している。これは、経路Ａについては、補修計画の予想よりも道路に加わったダメージが多いことを示している。したがって、経路Ａについては、元々の補修計画を前倒しして補修することが望ましいものとなる。

しかし、経路Ａの道路寿命３年は、経路Ｂの補修計画の時期と同じになる。このため、補修工数が足りなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、道路寿命を延命させるように車両の通行を制御させることにした。このような道路寿命を延命させるための方法を道路ダメージ制御という。

道路ダメージ制御の方法は、たとえば、通行台数を規制したり（総量規制）、所定重量以上の車両の通行を規制したり（重量規制）するなどである。このような通行規制は、サーバー２０から通行規制に関する情報として出力され、この情報を受け取った通行規制を実施する道路管理システムや道路管理者などが実際に通行規制を行うことになる。以下さらに具体例を挙げて通行規制による道路ダメージ制御の方法を説明する。

たとえば、総量規制を行う場合は、道路管理システムの一つである、ＥＴＣ２．０と、車載されているカーナビゲーションシステムを利用することができる。

経路Ａの延命を図る場合は、サーバー２０から通行規制に関する情報として、ＥＴＣ２．０の通行情報を使用してカーナビゲーションシステムへ、経路Ａの渋滞情報を送信する。これにより、カーナビゲーションシステムは、ＥＴＣ２．０の通行情報として経路Ａに渋滞が発生しているとの情報を受信する。これを受信したカーナビゲーションシステムでは、渋滞している経路Ａを避けて、たとえば、他の経路である、経路ＢまたはＣへナビゲーションすることになる。

また、たとえば、サーバー２０が交通管制センターなどの道路管理者宛に、通行規制に関する情報として、経路Ａの渋滞情報を送信する。これにより交通管制センターなどでは、道路上の表示板や、道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ（登録商標）：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）を通じて、経路Ａを通行規制する。

また、たとえば道路交通情報センターなどの情報提供機関を利用することもできる。この場合は、サーバー２０が道路交通情報センターへ通行規制に関する情報として、経路Ａの渋滞情報を送信する。これを受信した道路交通情報センターなどでは、経路Ａの渋滞情報をラジオ、テレビ、インターネットなどの放送媒体や通信媒体を通じて、ドライバーへ情報提供する。この渋滞情報を聞いた（見た）ドライバーは経路Ａを回避するように運転することが期待される。

また、重量規制を行う場合は、たとえば、カメラにより車両のナンバープレート（自動車登録番号標）を識別して、ナンバープレートから識別される所定重量以上の車両のみ、経路Ａ以外の経路へ誘導する。このためには、たとえばサーバー２０が通行規制に関する情報として、交通管制センターなどの道路管理者宛に、所定重量以上の車両のみ経路Ａを通行させないように連絡する。交通管制センターなどでは、ナンバープレートにより識別された所定重量以上の車両のカーナビゲーションシステムへ、経路Ａを迂回する経路を送信する。これにより、所定重量以上の車両は経路Ａを通行しなくなる。

また、重量規制は、たとえば、サーバー２０から交通管制センターに対して、経路Ａに対して所定重量以上の車両を制限するように送信する。交通管制センターは、道路上の表示板や、道路交通情報通信システムを通じて経路Ａに対して所定重量以上の車両の通行を規制させる。このような重量規制についても、道路交通情報センターを利用したドライバーへの情報提供としてもよい。

ここで通行を規制する所定重量以上の車両とは、たとえば車両総重量８トン以上または最大積載量５トン以上の普通貨物自動車、乗車定員が３０人以上の普通乗合自動車の車両である。これらの車両は、大型サイズのナンバープレートを使用することになっているため、ナンバープレートの大きさから識別可能である。

また、通行規制としては、経路Ａ（道路）に対して渋滞情報を設定するだけでなく、たとえば、経路Ａ以外の複数の経路（道路）のうち、通行量の少ない経路（道路）へ車両を積極的に誘導するようにしてもよい。たとえば、経路Ｂと経路Ｃを比較して通行量が少ない経路Ｃに車両を誘導する。具体的には、上述したＥＴＣ２．０とカーナビゲーションシステムを利用して、車両に搭載されたカーナビゲーションシステムに誘導すべき経路を送信する。また、交通管制センターから道路交通情報通信システムを使用して誘導したり、また、メールや道路上の表示板を使用して誘導してもよい。もちろんこれらの場合も総量規制だけでなく、重量規制として所定重量以上の車両のみを通行量の少ない経路（道路）へ誘導するようにしてもよい。

このように、ダメージの蓄積が多く道路寿命が短いことがわかった道路から、道路寿命の長い道路へ積極的に誘導することで、複数の経路（道路）の道路寿命が同程度となるように制御することができる。たとえば、複数の経路（道路）Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、いずれの道路も設計段階で許容されるダメージ量から道路寿命が道路の使用開始から３０年である場合を想定する。経路Ａが現時点で使用開始から１０年経過しており、現時点で本実施形態により算出された道路寿命が１０年となった場合は、経路Ａは使用開始から２０年で道路寿命に達することになる。同様に計算して、経路Ｂは３０年、経路Ｃは４０年と算出されたとする。このような場合に積極的な経路誘導によって、経路Ｃへ車両を誘導する（所定重量以上の車両だけでもよい）。これにより、経路Ａは使用開始からの道路寿命を３０年に延ばすことが可能となる。経路Ｂは元々３０年である。そして、経路Ｃも３０年となるが設計時の道路寿命を超えていない。

このように本実施形態では、通行規制に関する情報として積極的な経路誘導を行うことで、道路寿命の短い道路の寿命を延ばし、かつ、複数の道路の使用開始からの道路寿命を同程度に合わせることもできる。このように本実施形態は、複数の道路の使用開始からの道路寿命を同程度に合わせることができるので、複数の道路を補修する上で長期的かつ総合的な工数の低減を図ることが可能になる。

さらに、通行規制としては、補修する工数に基づき車両を誘導するようにしてもよい。たとえば、工数のかかる道路の寿命を延ばすように、工数のかかる道路に対して通行規制をかける。より具体的には、たとえば、道路橋の補修は、地面上の舗装道路より工数が多くかかる。そこで、道路橋に対して通行規制をかけるなどである。また逆に、地面上の舗装道路が長く、しかも同時期に補修しなければならない道路寿命となった場合は、道路橋よりも工数がかかることもある。このような場合は、舗装道路の方を通行規制する。

このように本実施形態では、通行規制（経路誘導を含む）による道路ダメージ制御によって、道路寿命が短い道路に加わるダメージを減らして、道路寿命を長くすることができるようになる。

なお、ここでの通行規制とは、たとえば、規制する道路に対しての車両（または所定重量以上の車両）の通行禁止である。また、通行規制は、たとえば、１日当たり一定時間の間通行を禁止するなど、一定期間（時間）の通行禁止である。また、通行規制は、たとえば、完全な通行禁止ではなく、渋滞情報のように、できるだけ通行させないようにする規制も含む。

（処理手順）
次に、道路ダメージ算出のための処理手順を説明する。図８は道路ダメージ算出のための処理手順を示すフローチャートである。

まず、道路ダメージ計算システムでは、軸重計１０による軸重の計測が行われ、計測結果である軸重情報３１がサーバー２０へ送信される（Ｓ１）。

続いて、サーバー２０の制御部２１は、軸重情報３１を受信する（Ｓ２）。受信した軸重情報３１は、記憶部２２に一時記憶される。

続いて、制御部２１は、軸重情報３１から、道路ダメージ、期間道路ダメージ、および累積道路ダメージを算出する（Ｓ３）。

続いて、制御部２１は、道路ダメージ、期間道路ダメージ、および累積道路ダメージから道路寿命を算出する（Ｓ４）。

続いて、制御部２１は、道路寿命を出力する（Ｓ５）。このとき出力される道路寿命は、たとえば、道路補修が必要となるまでに、現在から何日後とか、何月後、または何年後といった期間である。また、制御部２１は、道路寿命の出力時に、累積道路ダメージが閾値を超えている場合に警告を出力することもできる。これらの出力先は、たとえば、サーバー２０に設置されている表示装置や、そのほか外部のコンピューターなどである。

道路寿命の出力後、制御部２１は処理を終了する。なお、処理終了後は、Ｓ１から再び処理が開始され、道路を通過する車両の軸重がすべて計測されて、道路寿命の算出が順次行われる。

次に、道路ダメージ制御のための処理手順を説明する。図９は道路ダメージ制御のための処理手順を示すフローチャートである。

まず、サーバー２０の制御部２１は、管理している複数の道路（経路）において、道路寿命の算出結果、残り５年以内か否かを判断する（Ｓ１１）。

ここで、道路寿命５年以内の道路がない場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、制御部２１は、そのまま通常通行を続けさせる（Ｓ１５）。

一方、道路寿命５年以内の道路がある場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御部２１は、補修計画を立案するかまたは既に補修計画がある場合はそれを修正する（Ｓ１２）。道路の補修計画というのは、多くの場合、長期にわたり作成する。たとえば１０年先、３０年先、さらに５０〜６０年先などの補修計画である。このような補修計画において、５年以内というのは比較的近い時期に補修を要する道路ということになる。しかも、道路寿命を算出した時点で、５年以内で寿命に達するとわかれば、その時点で補修計画を立案することが望まれる。このため、本実施形態では、このＳ１１およびＳ１２において、道路寿命が５年以内とわかった時点で補修計画が立案（または修正）されるようにした。なお、この５年は限定されるものではなく、たとえば、道路寿命の年数にかかわりなく、算出された道路寿命に基づいて補修計画を立案（または修正）するようにしてもよい。

続いて、制御部２１は、立案（または修正）された補修計画の実行可否を判断する（Ｓ１３）。これは、Ｓ１２で補修計画が立案（または修正）されることで、他の道路の補修計画と同時期に重なることが発生するため、このＳ１３において、補修計画の実行可否を判断している。ここでは、Ｓ１２に立案された補修計画のみ判断することとした。これは、この時点で、元々あと５年以内に補修する計画の道路（すなわちＳ１２で立案された計画ではない）を優先的に補修させるためである。これに代えて、Ｓ１３では、元々あと５年以内に補修する計画の道路も、Ｓ１２で立案された補修計画の道路と合わせて判断してもよい。

補修計画の実行可否は、たとえばサーバー２０に予め時期ごとに、道路補修にかけることのできる工数、予算、その他実行可能性を判断するための要素を記憶させておき、この記憶に基づいて補修計画が実行可能かどうかを判断する。補修計画が複数ある場合はそれぞれについて判断する。なお、この判断は人手による判断であってもよい。ここで補修計画が実行可能と判断された場合は（Ｓ１３：実行可能）、制御部２１は、そのまま通常通行を続けさせる（Ｓ１５）。

一方、補修計画が実行困難と判断された場合は（Ｓ１３：実行困難）、制御部２１は、その道路に通行規制をかけるために、通行規制に関する情報を出力する（Ｓ１４）。通行規制に関する情報は、既に説明したとおり、補修計画が実行困難と判断された道路に対して、総量規制や重量規制、または経路誘導などを行わせるための情報である。

（非接触軸重計）
次に、本実施形態の非接触軸重計について説明する。非接触軸重計の原理は、通行車両のタイヤを撮影し、タイヤの変形量から、そのタイヤにかかる軸重を算出するものである。

図１０は、本実施形態で用いる非接触軸重計の設置状態を示す鳥瞰図である。この非接触軸重計は、撮影装置１００と、処理装置２００とを含む（図１１参照）。

撮影装置１００としては、二次元面内で動画撮影を行うムービーカメラまたは静止画を所定の時間間隔で連続撮影を行うスチールカメラが挙げられる。撮影装置１００における撮影画像はデジタル撮像である。撮影装置１００により撮影された画像は、デジタル画像データであるので、そのまま出力して処理装置２００に送る。なお、撮影装置（カメラ）がアナログデータを出力する場合は、アナログ画像データを受信した処理装置２００内において、各種処理が可能となるようにデジタル画像データへ変換する。

撮影装置１００は、道路５００上を走行する車両５０１の少なくともタイヤ部分を撮影する位置に設置される。

処理装置２００は、撮影装置１００から送られたデジタル画像データを解析してタイヤ変形量を算出し、算出されたタイヤ変形量に基づいて積載重量の規定値（制限積載量）超過有無に係る判定を行う。

図１１は、非接触軸重計の機能構成を示すブロック図である。

撮影装置１００は、撮影部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、通信部１０４などを備える。

撮影部１０１は、外部から入力された可視光を各画素位置に導く光学装置と、各画素位置でＲＧＢ各色の光量を検出する検出部などを備える。検出部は、ここでは、各画素位置の画素値（たとえば、ＲＧＢ各色の光量（輝度値））が取得可能に撮像面上に撮像素子が二次元配列されて、二次元撮影画像データを取得する。

制御部１０２は、撮影部１０１の撮影タイミングを制御し、撮影部１０１の動作により得られた光量（輝度値）データは、所定の順番で記憶部１０３に出力される。制御部１０２は、適切なタイミングで通信部１０４を介して記憶部１０３に一時記憶された画像データを処理装置２００に出力する。

処理装置２００は、演算処理を行うコンピューターであり、制御部２０１と、記憶部２０２と、通信部２０３などを備える。

制御部２０１は、処理装置２００の動作を統括制御するプロセッサーである。制御部２０１は、各種演算処理を行うＣＰＵ２１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵ２１１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶するＲＡＭ２１２（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。

記憶部２０２は、各種プログラム、設定データ、記録画像データやその解析結果などを記憶する。記憶部２０２としては、読み書き更新可能なフラッシュメモリーなどの不揮発性メモリー、およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などが用いられ得る。また、プログラムや初期設定データなどは、マスクＲＯＭなどに記憶されていてもよい。

プログラムには、撮影装置１００から送られた画像データの解析処理プログラムが含まれる。制御部２０１のＣＰＵ２１１は、記憶部２０２からプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ２１２に記憶させ、プログラムを実行する。設定データには、軸重換算テーブル２２１と、制限積載量テーブル２２２と、路面位置対応テーブル２２３などが含まれる。

軸重換算テーブル２２１は、処理装置２００により算出されたタイヤの変形量（荷重変形量）に係るパラメーターを軸重に換算するためのテーブルデータ（タイヤの変形量と車両の軸重との対応関係）である。このテーブルは、一種類に限られず、タイヤのサイズ、種別や車両の種別などに応じて各々別個に保持されていてもよい。

図１２は、タイヤの変形量と車両の軸重との対応関係を示すグラフである。横軸がタイヤの変形量、縦軸が軸重である。この図１２は、対応関係を示すためのグラフであるので、単位および尺度は省略されている。図１２に示すように、タイヤの変形量が大きいほど、軸重も重くなる。このような関係は、タイヤのサイズ、種別や車両の種別などに応じて異なることもある、このため、タイヤのサイズ、種別や車両の種別などに合わせて複数の軸重換算テーブル２２１を用意しておくことが好ましい。また、種別や車両の種別は、カメラで撮影された画像から認識できない場合もある。そのような場合に備えて、汎用の軸重換算テーブル２２１としてタイヤのサイズごとの軸重換算テーブル２２１を用意しておくことが好ましい。

制限積載量テーブル２２２は、車両の積載重量（車体重量を含む）を車種ごとなどに記憶するテーブルである。

路面位置対応テーブル２２３は、撮影装置１００における撮影画像の各画素位置が撮影される路面上（すなわち二次元面）のどの位置に対応するかを記憶するテーブルである。

通信部２０３は、外部装置と通信を行うための制御を行う。通信部２０３は、たとえば、ネットワークカードであり、撮影装置１００から画像データを受信し、制御部２０１による画像データの解析結果に応じた信号を外部装置に出力する。このため通信部２０３は、サーバー２０の通信部２５の仕様に合わせた仕様となっている。なお、サーバー２０以外の外部装置にも出力可能としておいてもよい。外部装置としては、たとえば、過積載の車両の運転手に対して報知動作を行う報知装置、過積載の車両の通行を遮断する遮断機の動作制御装置や、監視員による監視装置などが挙げられる。

次に、本実施形態の処理装置２００によるタイヤ変形量の算出動作について説明する。

図１３は、撮影されるタイヤＴの見かけ上の形状について説明する説明図である。ここではまず、タイヤＴの変形を伴わない場合について説明する。

撮影装置１００による撮影は、静止画像か動画かを問わず、離散的に行われるので、撮影対象の車両のタイヤが常に撮像面の正面にあるとは限らない。また、タイヤの距離は、一定の値には限られない。このような場合の撮影装置１００とタイヤＴとの相対配置を図１３（ａ）に示す。撮像面からの距離方向がｚ方向、撮像面に平行な面内で車両の進行方向（水平方向）がｘ方向、鉛直上向きがｙ方向とされている。

ここでは、撮影対象の車両の側面が撮像面に対して正面位置Ｏで距離ｚ０にあり、正面位置ＯからタイヤＴまでｘ方向について距離ｘ１であり、車体および直径（外径）ＬｔのタイヤＴが撮像面に対して（ｘｚ面内で）角度ｐ（−９０＜ｐ＜９０［ｄｅｇ］）傾いている。タイヤＴの側面輪郭Ｔｓが距離ｚ０の面内にある場合には、焦点距離ｆの撮影装置１００の撮影画像におけるタイヤＴの見かけ上の直径Ｌａ（外径）は、Ｌａ＝Ｌｔ・ｆ／ｚ０となる。これに対し、傾き角度ｐがある場合には、タイヤＴの位置（撮像面に平行な面からの距離）は、正面位置Ｏよりもｘ方向についての両端でそれぞれ距離差（ｘ１・ｔａｎ（ｐ）±Ｌｔ／２・ｓｉｎ（ｐ））だけずれることになる。これに伴って、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓの中心を通る水平方向（短軸方向）についての見かけ上の長さＬｘは、直径Ｌａ（外径）から変化する。撮像面上では、レンズの焦点距離ｆを用いて、水平方向についての長さＬｘ＝Ｌｔ・ｆ・ｚ０・ｃｏｓ（ｐ）／（（ｚ０＋ｘ１・ｔａｎ（ｐ））２−（Ｌｔ／２・ｓｉｎ（ｐ））２）となる。ｚ０＋ｘ１・ｔａｎ（ｐ）＝ｚ１として、Ｌｔ／２・ｓｉｎ（ｐ）がｚ１よりも十分に小さい場合（すなわち、角度ｐが小さい場合）には、Ｌｘ＝ｆ／ｚ１・Ｌｔ・（ｃｏｓ（ｐ）−ｔａｎ（ｈ）・ｓｉｎ（ｐ））と簡略化される。 なお、ここでいう側面輪郭Ｔｓには、タイヤＴの表面に設けられた溝などによる凹凸を含む必要はない。また、タイヤＴの側面自体は完全な平面ではないが、近似的に平面として取り扱ってよい。

一方、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓの中心を鉛直方向に通る線分は、撮像面に対して平行である。よって、図１３（ｂ）に示すように、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓの鉛直方向（長軸方向）についての見かけ上の長さＬｙは、撮像面に平行な面からの距離ｚ１の影響のみを受ける。すなわち、撮像面上では、長さＬｙ＝Ｌｔ・ｆ／ｚ１となる。

タイヤＴは、車輪のホイールのリムＲに取り付けられている。ホイールは、側面輪郭Ｔｓの中心に対して対称に配置された複数のホイールボルトＢ（車輪を固定する複数のボルト）およびホイールナットを用いて車体に取り付けられている。すなわち、ホイールボルトＢは、正多角形をなすように配置されている。タイヤＴは、接地面において圧縮されて変形が生じる一方で、これらリムＲやホイールボルトＢの配置には変形が生じず、真円や正多角形が維持される。リムＲやホイールボルトＢは、それぞれ側面輪郭Ｔｓと平行な面内にあり、中心が同一位置である（ここでいう平行な面や同一位置には、構造上必要な精度内での微妙なずれが含まれていてよい）。したがって、撮影画像におけるこれらの形状や模様の真円や正多角形からのずれは、上述のように車輪と撮像面との位置関係によって生じることになる。なお、ここでは、撮影部１０１の光学装置による歪み（歪曲収差）は十分に小さいとして無視するが、無視ができない場合には周知の技術により予め補正を行ってもよい。

リムＲの直径Ｌｒとして、このリムＲの撮像面上でｘ方向の長さＬｒｘおよびｙ方向の長さＬｒｙは、上述の長さＬｘ、ＬｙにおけるタイヤＴの直径ＬｔをリムＲの直径Ｌｒに置き換えた値となる。ここでは、これら撮影データから長さＬｒｘと長さＬｒｙの比を求めることで、焦点距離ｆなどを消去する。また、条件に応じて適宜解析的または数値的に近似を行ってもよい。たとえば、上述のように、傾きの角度ｐが十分に小さい場合には、解析的に、比Ｒａｂ＝Ｌｒｘ／Ｌｒｙ＝（ｃｏｓ（ｐ）−ｘ１／ｚ１・ｓｉｎ（ｐ））となる。このような過積載の検出が行われるエリアにおいて、たとえば、道路に大きなカーブがなくかつ車線変更が禁止されることで、あまり大きな傾きの角度ｐは想定されなくなり、当該角度ｐに応じた近似的な取り扱いが可能となる。

また、中心（車軸の位置）に対して対称に配置された２つのホイールボルトＢの間を結ぶ線分（対角線）の長さを直径Ｌｒと等しいとした場合でも上述と同様の各値を求めることができる。この場合、撮影画像における複数のホイールボルトＢの位置に対し、楕円でフィッティングを行うことで長さＬｘ、Ｌｙを求めてもよい。あるいは、正多角形のまま鉛直方向および水平方向のそれぞれ両端に頂点があるものとして求めてもよい。

この比Ｒａｂは、直径Ｌｒによらない。すなわち、同心円状の配置（中心が同一位置）となるタイヤＴとリムＲについて固定値（定数）となる。よって、タイヤＴの撮影画像において、側面輪郭Ｔｓの各位置（変形量の算出に必要な位置）のｘ方向成分をこの比Ｒａｂで除すまたはｙ方向成分にこの比Ｒａｂを乗ずることにより、具体的な距離ｘ１、ｚ１および角度ｐを各々同定せずとも、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓは、撮像面に平行な面内で見た場合の形状、すなわち、直径Ｌａを定数倍した変換径Ｌｖを直径とする真円に変換される。

図１４は、タイヤＴの変形量の算出について説明する説明図である。処理装置２００では、上述のように撮影画像におけるタイヤＴ（すなわち側面輪郭Ｔｓ）を正面から見た形状に変換した変形量の算出がなされる。

タイヤＴは、荷重がかかると、図１４（ａ）に示すように、接地部分が圧縮され、タイヤＴの接地面と中心（側面輪郭Ｔｓのうち接地しておらず変形していない円弧部分を含む円の中心）とを通る側面輪郭Ｔｓ上の２点間を結ぶ線分の長さが本来のタイヤＴの直径Ｌｔよりも短くなる。これに伴って、撮影画像におけるタイヤＴの中心を通って側面輪郭Ｔｓ上の２点間を結ぶ線分の見かけ上の長さを変換した計測変換値Ｌｍのうち、鉛直方向（短軸方向）に伸びる線分である計測変換値Ｌｍｙは、上述の変換径Ｌｖ（水平方向（長軸方向）に伸びる線分である計測変換値Ｌｍｘと等しい）よりも短くなる。また、タイヤＴの接地面は、図１４（ｂ）に示すように、接地長Ｌｇにわたり直線状（図面に対して奥行き方向を含むので、実際には面状）に延びる。荷重が増大するにつれて計測変換値Ｌｍｙは短くなり、接地長Ｌｇは長くなる。すなわち、変形量に応じたパラメーター（所定値）として、これらの計測変換値Ｌｍｙや接地長Ｌｇ、あるいは、これらに応じた値、たとえば、中心から側面輪郭Ｔｓまでの距離Ｒｃ、縮小量ｄＬｍ＝Ｌｍｘ−Ｌｍｙ（すなわち、線分の長さの最大値と最小値との差）や、接地長Ｌｇがなす中心角である接地角ｄｗ（角度範囲）などが求められる。また、これらの値と変換径Ｌｖ＝Ｌｍｘとの比であるＬｍｙ／Ｌｍｘ、ｄＬｍ／Ｌｍｘ、Ｌｇ／Ｌｍｘ（直径と接地長との比）など、複数の計測変換値Ｌｍ（撮影画像における線分の長さ）に基づいてタイヤＴの変形率が求められてもよい。

距離Ｒｃの最小値である最小距離Ｒｃｍは、路面が水平であれば、鉛直方向に伸びる線上の計測変換値Ｌｍｙの一部となる。撮影部１０１の撮影画像における鉛直方向が特定できる場合には、直接当該方向における長さＲｃを求めることができる。鉛直方向が特定できる場合としては、たとえば、撮影部１０１の撮影範囲が鉛直方向および水平方向に沿って固定されていたり、撮影対象内に鉛直方向を示すものが撮影されていたりする場合が挙げられる。

距離Ｒｃは、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓの中心位置ＯＲを求めて、当該中心位置ＯＲから側面輪郭Ｔｓまでの距離を求めることで得られる。タイヤＴの中心位置ＯＲ（撮影画像上では、変形のない円弧部分を含む円の中心）は、ここでは、リムＲの中心位置と一致するので、リムＲの撮影画像を真円に変換する際に求められるリムＲの中心をそのままタイヤＴの中心として定めることができる。あるいは、リムＲとは別個に、タイヤＴにおける側面輪郭Ｔｓの鉛直方向長さが最大となる線分と水平方向長さが最大となる線分の交点を求めてタイヤＴの中心としてもよい。

距離ｘ１の同定が不要な場合には、距離Ｒｃは、中心位置ＯＲを特定せずに求められてもよい。すなわち、距離Ｒｃ＝Ｌｍ−（Ｌｍｘ／２）として求めることもできる。最小距離Ｒｃｍ＝Ｌｍｙ−（Ｌｍｘ／２）となる。

また、撮影画像における鉛直方向を厳密に定めて当該鉛直方向に沿って最小距離Ｒｃｍを求める代わりに、数値的に最小距離Ｒｃｍを算出してもよい。たとえば、タイヤＴの中心から所定の角度間隔ｄｓで順番に複数、側面輪郭Ｔｓまでの距離Ｒｃを取得する。そして、距離Ｒｃが本来のタイヤ半径（Ｌｔ／２）に応じた変換長（Ｌｖ／２）＝（Ｌｍｘ／２）（これが最大値となる）よりも小さい（異なる）部分についてのフィッティング（接地面がなす弦の各点への中心からの距離の分布）または補間により最小距離Ｒｃｍを求めることができる。同様に、フィッティングにより得られた弦の両端における角度ｗ１、ｗ２の差により接地角ｄｗ＝ｗ２−ｗ１が求められる。

処理装置２００では、タイヤ変形量の算出において、撮影画像のデータから検出されたタイヤＴの側面輪郭Ｔｓのうち、上述の変形量の特定に必要なパラメーターを得るのに必要な位置、長さや角度範囲のみ正面から見た形状に変換されればよい。すなわち、必ずしも側面輪郭Ｔｓの全体を正面から見た形状に変換しなくてもよい。

図１５は、非接触軸重計の処理装置で実行される軸重算出と過積載検出の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、制御部２０１が、この処理手順に基づくプログラムを実行することで実施される。また、この処理手順は、画像データが撮影装置１００から一枚ずつ入力されるごとに起動される。

過積載検出処理が開始されると、制御部２０１（ＣＰＵ２１１）は、解析の対象となる撮影画像データを取得する（Ｓ１０１）。制御部２０１は、撮影画像から車両が備える車輪のタイヤ（タイヤの側面輪郭）の検出を行う（Ｓ１０２；検出ステップ）。タイヤの検出は、特には限られないが、車両の形状パターンの検出などに基づいて行われる。この検出は、複数枚の連続画像において移動が検出された（差分が生じた）部分に基づいてなされてもよい。

制御部２０１は、検出されたタイヤの内側から円形状（誤差範囲内での歪みを含み得る）のもの（円形状または正多角形状の形状または模様）を検出する（Ｓ１０３；特定ステップ）検出対象は、予め円形状であるものとして特定されているものであり、ここでは、制御部２０１は、車輪のホイールのリムを検出（特定）する。リムの検出は、たとえば、検出されたタイヤの中心付近（ここでは、厳密に中心は定まらない）を中心とした円形状のものであって、タイヤと、当該タイヤとは異なる色の部分の境界を検出（特定）することでなされる。円形状（または正多角形状）には、完全な円形や正多角形だけでなく、一部が欠けたものが含まれてよい。

制御部２０１は、リムの形状を真円に補正するためのパラメーターを算出する（Ｓ１０４；変換値取得ステップ）。制御部２０１は、上述したように、見かけ上真円からずれている形状を真円に戻すパラメーターを求める。制御部２０１は、求められたパラメーターに基づいてタイヤＴの側面輪郭Ｔｓの形状の変換を行う（Ｓ１０５）。

制御部２０１は、変換されたタイヤＴの側面輪郭Ｔｓの形状から上述した変形量を示すパラメーターのいずれかを算出する（Ｓ１０６）。

制御部２０１は、求められたタイヤのサイズなどからタイヤや車両の種別を判別し、また、変形量のパラメーターから軸重に換算する（Ｓ１０７）。制御部２０１は、直接タイヤや車両に記載されている文字や記号などの標識からこれらの種別を判別してもよいし、タイヤや車体の形状をパターンマッチングにより判別してもよい。

制御部２０１は、制限積載量テーブル２２２を参照して、タイヤ種別および車種に応じた制限積載量を取得する。制御部２０１は、得られた積載重量と制限積載量を比較して、制限積載量を超えているか否かを判別する（過積載の判定）（Ｓ１０８）。

制御部２０１は、得られた軸重、積載重量に係る結果を出力する（Ｓ１０９）。出力された軸重はサーバー２０へ送信される。そして、制御部２０１は、過積載検出処理を終了する。

上述の処理では、撮影部１０１からタイヤ（被写体）までの距離（被写体距離）、すなわち、タイヤＴのサイズの絶対値を考慮しなかったが、タイヤの種別やこれに応じた強度情報などを取得するには、タイヤＴのサイズを知る必要がある場合もある。図１３に示したように、撮影画像におけるタイヤＴの大きさ（長さＬｘ、Ｌｙ）は、距離ｚ１に（長さＬｘは、正確には、距離ｘ１にも）依存する。

図１６は、撮像面と撮影対象のタイヤＴとの距離の同定について説明する説明図である。撮影部１０１およびその画角（焦点距離）が固定であれば、撮影画像の各画素位置に対応する地面の位置が定まる。したがって、撮影画像における基準点（所定の基準位置）、たとえば、四隅などとタイヤＴの接地点（接地長Ｌｇの線分の中間点）との距離により、距離ｚ１、ｘ１を求めることができる。ここでは、たとえば、図１６（ａ）に示すように、撮影画像Ｉｍ１における右下隅からタイヤＴの接地長Ｌｇの中心までの長さは、左に長さｐｘ１、上に長さｐｙ１となっている。

所定のｙの値である路面上の位置（ｘ、ｚ）と、この（ｐｘ１、ｐｙ１）は、各々対応付けられて、記憶部２０２に路面位置対応テーブル２２３として記憶されている。そして、長さｐｘ１、ｐｙ１が同定されると路面位置対応テーブル２２３が参照されることでタイヤＴの接地長Ｌｇの中心における位置（ｘ、ｚ）＝（ｘ１、ｚ１）が同定される。焦点距離ｆは既知であり、撮影画像Ｉｍ１におけるタイヤＴの直径Ｌａを求めることで、実際のタイヤＴの直径Ｌｔ＝Ｌａ・ｚ１／ｆが得られる。

図１６（ｂ）では、撮影画像Ｉｍ２において、長さｐｙ２が長さｐｙ１より大きく、長さｐｘ２が長さｐｘ１より小さくなっている。この場合、車両は、撮像面から図１６（ａ）の場合よりも遠い場所を通過しており、撮影画像中におけるタイヤ半径であるＬｖ／２は、図１６（ａ）の場合よりも小さい。このような場合にタイヤＴの直径Ｌｔを求めるには、まず、長さｐｘ１、ｐｘ２、ｐｙ１、ｐｙ２により距離ｚ１、ｘ１を同定する。

図１７は、撮像面と撮影対象のタイヤＴとの距離の同定に係る他の方法について説明する説明図である。図１７（ａ）に示すように、路面上にマーカーＭを設けておく。図１７（ｂ）に示すように、撮影画像Ｉｍ３では、このマーカーＭとタイヤＴとがいずれも含まれる。撮影部１０１に対するマーカーＭの位置（ｘ、ｚ）は、予め記憶部２０２に保持される。また、このマーカーＭとタイヤＴとの撮影画像Ｉｍ３における相対位置（ｐｘ３、ｐｙ３）と路面上の位置（ｘ、ｚ）との対応関係が路面位置対応テーブル２２３に記憶される。これにより、相対位置（ｐｘ３、ｐｙ３）を得ることで距離ｘ１、ｚ１が求められる。

図１８は、非接触軸重計の変形例を示す図である。この図では、下向きが鉛直方向（ｇ方向）である。

ここでは、撮影部１０１は、路面やタイヤＴの中心よりやや高い位置で斜め下向きに撮影を行う。このような場合には、タイヤが撮像面に対してｙｚ面内で、ここでは角度ｑ（側面輪郭Ｔｓと撮像面とのなす角）だけ傾く。これにより、撮影画像におけるｙ方向の見かけ上の長さＬｙには、変換径Ｌｖからずれが生じる。このような傾きについても、上述のｘｚ面内での傾きと同様に撮影画像からタイヤＴを正面から見た場合のものに変換を行うことができる。

また、ｘｚ面内での傾きとｙｚ面内での傾きが同時に存在する場合には、いずれに対しても同様の変換を行うことができる。この場合、側面輪郭Ｔｓ全体を変換してから変形量の算出を行うか、中心を通る側面輪郭Ｔｓの２点間の線分を撮影画像から多数取得し、変換後の最大値および最小値や、長さの分布などに基づいて変形量を取得するなどが行われ得る。

このように、非接触軸重計において処理装置２００の制御部２０１は、撮影装置１００の撮影画像から車両が備える車輪のタイヤＴの側面輪郭Ｔｓを検出する。制御部２０１は、車両の重量に応じた側面輪郭Ｔｓの変形量を算出する。制御部２０１は、側面輪郭Ｔｓに平行な面内における円形または正多角形の形状または模様を特定する。制御部２０１は、特定された形状または模様の撮影画像における形状を真円または正多角形に変換するための変換値を求める。そして、制御部２０１は、求められた変換値を用いて撮影画像におけるタイヤＴの変形量に係る所定値（パラメーター）を換算して、当該換算された所定値に基づいて変形量を算出する。このようにして、処理装置２００では、タイヤＴが撮像面に対して傾いている状況であっても適切に座標変換を行ってタイヤＴの側面輪郭Ｔｓを正面から見た形状に変換し、当該変換された側面輪郭Ｔｓを用いてタイヤ変形量の算出を行う。これにより、非接触軸重計においては、車両の走行中に適切な間隔でタイヤＴの撮影を行っていけば、たとえタイヤＴが正面に来る瞬間に撮影がなされなくても正確な変形量を求めることが可能となる。したがって、この非接触軸重計は、撮影間隔を車両の走行速度に比して極端に短く定める必要がない。また、この非接触軸重計は、車両が撮像面に対して平行に走っていない場合であっても正確な変形量を求めることが可能となる。したがって、タイヤの変形量から軸重を計測でき、また、過積載の計測逃れなどを防ぐことができる。よって、この処理装置２００では、過積載による車両のタイヤの変形と、それに伴う軸重をより実用的に検出することができる。

また、制御部２０１は、撮影画像における側面輪郭Ｔｓの内側で円形や正多角形といった形状または模様を特定する。すなわち、車輪における円形状のもの検出するので、車輪と車体とが異なる向きを向いている場合でも適切にタイヤＴの側面輪郭Ｔｓを正面から見た形状に変換することができる。

また、制御部２０１は、タイヤＴと同一位置を中心とする上述の形状または模様を特定する。これにより、タイヤＴと等しい位置でより正確にタイヤＴの見かけ上のずれの変換値を取得することができる。また、変形しているタイヤＴの中心位置を別途容易に同定することができる。

また、制御部２０１は、上述の形状または模様として車輪のリムＲを特定する。リムＲは、タイヤＴと同心であり、半径も大きく異ならないことから、精度良く変換値を求めることができる。

また、制御部２０１は、上述の形状または模様として車輪を固定する複数のホイールボルトＢを特定する。ホイールボルトＢは、タイヤＴと同心であって正多角形状に配置されるので、リムＲと同様に、精度良く変換値を求めることができる。

また、制御部２０１は、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓの色と異なる色の形状または模様を特定する。したがって、撮影画像から容易かつ正確に当該形状または模様を抽出することができる。これにより、精度の良い変換値が得られる。

また、制御部２０１は、変換値として上述の形状または模様の長軸方向の長さと短軸方向の長さの比を取得し、当該比を用いて変形量に係るパラメーターを換算する。このように、変換値を楕円の二軸の長さの比として単純に求めることで、容易な演算で大きく精度を低下させずに適切に側面輪郭Ｔｓの変形量に係るパラメーターを得ることができる。

また、制御部２０１は、側面輪郭Ｔｓと撮影画像の撮像面とのなす角度ｐ、ｑに応じた変換値を求める。すなわち、車両が撮像面に対して斜めに走行している場合に加えて、撮影部１０１自体を傾けることも可能になる。これにより、地面よりやや高い位置から撮影することで、車両の走行による泥はねなどによる撮影面（撮像面への光入射面）の汚れを避けることができる。また、撮影方向をやや下向きとすることで、雨滴の付着などによる撮影面の汚れを低減させることができる。

また、制御部２０１は、撮影画像の撮像面と側面輪郭Ｔｓとの間の被写体距離ｚ１に基づいて変換値を求める。すなわち、より正確に変換値を求めることができる。また、接地長Ｌｇや縮小量ｄＬｍなどの変形量と変換径Ｌｖとの比などだけではなく、被写体距離ｚ１に基づいて、実際の変換径Ｌｖの絶対値を正確に同定可能とすることで、タイヤのサイズや種別などの判定を容易とし、過積載の判定をより適正に行うことができる。

また、制御部２０１は、撮影画像（例えば、撮影画像Ｉｍ１）における所定の基準位置（右下隅）と側面輪郭Ｔｓ（ここでは、接地長Ｌｇの中心位置）との距離に基づいて被写体距離ｚ１を求める。カメラの画角を固定しておくことで、相対的に静止している路面上の位置（ｘ、ｚ）を画素位置と対応付けることができるので、容易に側面輪郭Ｔｓのうち路面に接している位置を同定することができる。これにより、被写体距離ｚ１が容易に同定され、適切に変形量に係るパラメーターの変換値を取得することができる。

また、制御部２０１は、正面から見た形状における値に換算された側面輪郭Ｔｓにおける鉛直方向の長さＬｙと水平方向の長さＬｘとを用いて変形量を算出する。これにより、車両の走行方向について撮影装置１００の画角の中央からずれたタイヤＴについて効率良く適切に変形量を得ることができる。

また、制御部２０１は、換算された側面輪郭Ｔｓのうち変形のない円弧部分を含む円の中心を通り側面輪郭Ｔｓ上の２点間を結ぶ線分の長さを複数取得し、取得された複数の線分の長さに基づいて変形量を算出する。上述のように水平方向と鉛直方向に限らず、複数の線分の長さを取得して数値的にタイヤＴの側面輪郭Ｔｓの変形の分布を取得することで、当該変形の分布に応じて柔軟かつ正確に変形量を得ることができる。

また、制御部２０１は、取得された線分の長さの最大値と最小値との差に基づいて変形量を算出する。このような単純な変形量の算出によって簡便な処理で変形量を見積もり、過積載の判定に用いることができる。

また、制御部２０１は、換算された側面輪郭Ｔｓが路面と接している接地長Ｌｇを用いて変形量を算出する。このような変形部分を直接検出するのも容易であり、また、適切に変形量を見積もり、過積載の判定に用いることができる。

また、制御部２０１は、換算された側面輪郭Ｔｓのうち変形のない円弧部分を含む円の中心と側面輪郭Ｔｓ上の点との距離Ｒｃがその最大値（Ｌｖ／２）と異なる角度範囲である接地角ｄｗを求めることで接地長Ｌｇやこれに対応する値を求める。タイヤＴは三次元構造であり、また、溝などもあることから、撮影画像から側面輪郭Ｔｓが必ずしも明確に定まらない場合もある。このような場合に、直接各点の接地有無を判断するのではなく、複数のデータ点からもっともらしい接地範囲を同定することで、判定の恣意性などを含まずに容易かつ適切に接地長Ｌｇに対応する値を取得し、過積載の判定に用いることができる。

また、制御部２０１は、換算された側面輪郭Ｔｓのうち変形のない円弧部分を含む円の直径に応じた変換径Ｌｖと接地長Ｌｇとの比により変形量を算出する。このように、過積載に係る直接的なパラメーターである接地長Ｌｇを変換径Ｌｖとの比として求めることで、タイヤＴの直径に対して適切な荷重の範囲であるかをより反映するパラメーターにより当該タイヤＴの直径によらずに適切に過積載の判定に用いることができる。

以上のように構成された非接触軸重計は、上述のように車両の走行状態に対してより柔軟に対応してタイヤＴの変形量から、車両の軸重を求めることができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

本実施形態は、管理したい道路に軸重計１０を設置して、通行する車両の軸重を計測し、得られた軸重から道路ダメージを算出し、この道路ダメージを累積することで累積道路ダメージを算出することとした。これにより、道路を車両が通行することによる変動的なダメージに関しても精度よく対応することができ、道路にかかる負荷の正確な把握が可能となる。また、これにより道路の使用状態に基づいた劣化度合いを予測することができる。

特に、本実施形態は、非接触軸重計を使用することとした。非接触軸重計は、低コストで設置が容易なため、場所を選ばずに多数の道路で軸重の取得が可能となる。このため非接触軸重計のカメラを設置することができれば、どのような道路であっても、その道路に加わるダメージを把握することができる。

また、本実施形態は、道路ダメージおよび累積道路ダメージから道路寿命を算出することとしたので、これまでに道路に加わったダメージだけでなく、その道路の使用期限となる道路寿命に至る前に補修計画を立てたり、補修計画を修正したりできる。

また、本実施形態は、道路寿命から立案された補修計画を基に、必要に応じて、通行規制を行うことで、今後の道路に加わるダメージをコントロールすることができる。

以上本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明は、このような実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。

たとえば、実施形態では、荷重検出部として非接触軸重計を用いたが、本発明は、これに代えて、直接軸重を計測する軸重計１０を用いることもできる。

また、本発明は、荷重検出部として軸重計１０に代えて、車輪により道路に加わる鉛直荷重である輪荷重を計測してもよい。輪荷重は輪荷重計を用いて計測する。この場合、下記のとおり、道路ダメージは（１Ｂ）式、累積道路ダメージは（２Ｂ）式により算出される。なお、式中、定数ａおよび係数は既に説明したとおりである。

道路ダメージ＝（輪荷重＾ａ）×係数 …（１Ｂ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（輪荷重＾ａ）×係数） …（２Ｂ）
また、本発明は、荷重検出部として軸重計１０に代えて、車両に積載されている荷物の荷重を計測してもよい。積載荷重は積載荷重計を用いて計測する。この場合、下記のとおり、道路ダメージは（１Ｃ）式、累積道路ダメージは（２Ｃ）式により算出される。なお、式中、定数ａおよび係数は既に説明したとおりである。

道路ダメージ＝（積載荷重＾ａ）×係数 …（１Ｃ）
累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（積載荷重＾ａ）×係数） …（２Ｃ）
また、積載荷重を含めた車両の総荷重（総重量）を用いてもよく、その場合は、既に説明した（１）式および（２）式を用いて道路ダメージおよび累積道路ダメージを算出すればよい。

このように本発明は、軸重計１０に代えて、荷重検出部となる様々な計測器を使用することができ、それらを使用することで、既に説明したように、累積道路ダメージを算出して、得られた累積道路ダメージから道路にかかる負荷を把握することができる。また、道路寿命を前述の（３）式により求めることができる。また、道路寿命に基づき、補修計画の立案や修正を行って、さらに必要に応じて交通規制などを行うことも可能である。

また、本発明は、荷重検出部が設置された道路だけでなく、荷重検出部が設置されていない道路のダメージも算出できる。ＥＴＣ２．０では、通過した車両から、その車両の走行履歴データを取得することができる。このため、ＥＴＣレーンに軸重計１０を設置した場合は、そのＥＴＣレーンを通過した車両を追跡することができるようになる。このためＥＴＣレーン以外の道路、すなわち、軸重計１０が設置されていない道路においても、一度軸重が計測された車両が通過した道路は、その車両により加わる負荷がわかるようになる。もちろん、軸重だけでなく、そのほかの車両の荷重（輪荷重、および積載荷重など）を検出する荷重検出部をＥＴＣ２．０のレーンに設置してもよい。

この荷重が検出された車両の追跡は、たとえば、ＥＴＣレーンにカメラを設置しておき、荷重を検出した車両の特徴を記憶する（このカメラは、非接触軸重計のカメラを用いてもよいし、別途カメラを設けてもよい）。車両の特徴は、たとえば、ナンバープレートの数字、または画像内における車両全体または一部の特徴などである。そして、荷重検出部を設置していない道路においては、たとえば自動車ナンバー自動読取装置による車両の認識、また監視カメラなどの画像から車両の特徴を認識して当該車両を追跡する。これにより、本発明では、荷重検出部を設置していない道路においても、道路ダメージを得て、その道路ダメージを算出することができる。監視カメラは既存のカメラでもよいし、別途カメラを設置してもよい。

また、実施形態では、道路ダメージの算出を行う１台のサーバー２０を例示したが、本発明は、これに限定されず、クラウドサーバーなどを用いて道路ダメージの算出を行うようにしてもよい。クラウドサーバーを用いる場合、軸重情報３１、期間道路ダメージ情報３２、累積道路ダメージ情報３３、閾値情報３４、道路寿命情報３５などの情報の記憶と、道路ダメージや累積道路ダメージ、道路寿命の算出、さらには補修計画の立案（または修正）などは、それぞれ異なるサーバーによって行われるようにしてもよい。さらに情報の記憶のみクラウドサーバーに行わせて、道路ダメージや累積道路ダメージ、道路寿命の算出、補修計画の立案（または修正）などはクラウドサーバーと通信可能な他のコンピューターにより行わせるようにしてもよい。

また、道路ダメージ制御は、補修計画が実行困難な場合に限らず、道路寿命を算出した後、必要に応じて実施するようにしてもよい。

また、本発明は、実施形態で使用した非接触軸重計においても様々な変更が可能である。

たとえばタイヤの変形量に係るパラメーターとしては、長さや角度のほか、面積などが用いられてもよい。画素数で面積を得て、当該画素数や画素あたりの単位面積を正面から見た値に変換することで、比較的容易に変形量を得ることが可能である。

また、実施形態では、タイヤＴの側面輪郭Ｔｓの内側にあるリムＲなどを用いて撮像面に対する側面輪郭Ｔｓの角度などを取得することとしたが、側面輪郭Ｔｓの角度を示すものであれば、すなわち、車軸の向きに連動して動くような構造などであれば、当該側面輪郭Ｔｓの内側になければいけない訳ではない。また、変形しないものであれば、タイヤＴ自体に設けられた模様を用いてもよい。

また、実施形態では、車輪のリムＲやホイールボルトＢなどの車輪に元々ある構造を特定し、変換値の算出を行ったが、これに限られない。タイヤＴに別途円形状の模様が描かれていてもよい。また、この模様は、車軸を中心とするものでなくてもよい。

また、実施形態では、これらリムＲやホイールボルトＢの色がタイヤＴの色と異なるものとして説明したが、同色であっても検出可能に検出アルゴリズムを構成してもよい。

また、実施形態では、道路の延びる方向に対して垂直方向から水平にまたは斜め下向きに撮影する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、撮影装置１００は、車両の進入方向へ斜めを向いて撮影するものであってもよい。

また、実施形態では、撮影画像から被写体距離（側面輪郭Ｔｓまでの距離）を算出することとしたが、被写体距離については別途センサーなどを用いて取得することとしてもよい。

また、実施形態では、撮影装置１００と処理装置２００とが一体的に設けられた非接触軸重計について説明したが、別個に設けられた撮影装置１００から取得された画像に基づいて過積載の検出を行うタイヤ変形量算出装置が単独で設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、変形量と積載重量とをタイヤや車種別に各々テーブルとして保持するものとして説明したが、同一タイヤでタイヤの数だけが異なる場合などについては、共通のテーブルデータに対して各タイヤにかかる荷重の比率データに基づいて重み付け計算を行って、変形量を積載重量に変換してもよい。

その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、処理内容や処理の手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ 道路ダメージ算出システム、
１０ 軸重計、
２０ サーバー、
２１ 制御部、
２２ 記憶部、
２５ 通信部、
３１ 軸重情報、
３２ 期間道路ダメージ情報、
３３ 累積道路ダメージ情報、
３４ 閾値情報、
３５ 道路寿命情報、
５００ 道路、
５０１ 車両。

Claims (23)

1. 道路上の車両から道路に加わる荷重を検出するための荷重検出部と、
   前記荷重検出部により得られた前記荷重から道路ダメージを算出して、算出した前記道路ダメージを累積して、累積道路ダメージを算出する制御部と、
   を有する道路ダメージ算出システム。
2. 前記制御部は、前記荷重検出部から取得した前記荷重から、下記（１）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２）式により前記累積道路ダメージを算出する、
   道路ダメージ＝（荷重＾ａ）×係数 …（１）
   累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（荷重＾ａ）×係数） …（２）
   （（１）および（２）式中、定数ａは前記荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
   請求項１に記載の道路ダメージ算出システム。
3. 前記荷重検出部は、軸重計であり、
   前記制御部は、前記軸重計から取得した軸重から、下記（１Ａ）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２Ａ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
   道路ダメージ＝（軸重＾ａ）×係数 …（１Ａ）
   累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（軸重＾ａ）×係数） …（２Ａ）
   （（１Ａ）および（２Ａ）式中、定数ａは前記軸重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
   請求項１に記載の道路ダメージ算出システム。
4. 前記軸重計は、車両が備える車輪のタイヤを撮影する撮影装置と、
   前記タイヤの変形量から前記軸重を求める処理装置と、
   を有する、非接触軸重計である、請求項３に記載の道路ダメージ算出システム。
5. 前記荷重検出部は、輪荷重計であり、
   前記制御部は、前記輪荷重計から取得した輪荷重から、下記（１Ｂ）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２Ｂ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
   道路ダメージ＝（輪荷重＾ａ）×係数 …（１Ｂ）
   累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（輪荷重＾ａ）×係数） …（２Ｂ）
   （（１Ｂ）および（２Ｂ）式中、定数ａは前記輪荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
   請求項１に記載の道路ダメージ算出システム。
6. 前記荷重検出部は、積載荷重計であり、
   前記制御部は、前記積載荷重計から取得した積載荷重から、下記（１Ｃ）式により前記道路ダメージを算出し、下記（２Ｃ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
   道路ダメージ＝（積載荷重＾ａ）×係数 …（１Ｃ）
   累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（積載荷重＾ａ）×係数） …（２Ｃ）
   （（１Ｃ）および（２Ｃ）式中、定数ａは前記積載荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
   請求項１に記載の道路ダメージ算出システム。
7. 前記荷重検出部は、ＥＴＣ２．０が設置されたＥＴＣレーンを通過する車両の前記荷重を検出できる位置に設置され、
   前記制御部は、ＥＴＣ２．０による走行履歴データから前記荷重が検出された車両を追跡して行くことで、前記ＥＴＣレーン以外の前記道路の前記道路ダメージおよび前記累積道路ダメージを算出する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出システム。
8. 前記制御部は、さらに、下記（３）式により道路寿命を予測する、
   道路寿命＝（許容できるトータルの道路ダメージ量−累積道路ダメージ）／所定期間当たりの道路ダメージ …（３）
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出システム。
9. 前記許容できるトータルの道路ダメージ量は、前記道路の建築構造および／または材料により決定された値である、請求項８に記載の道路ダメージ算出システム。
10. 前記制御部は、前記累積道路ダメージが前記許容できるトータルの道路ダメージ量を超えた場合に警告を出力する、請求項８または９に記載の道路ダメージ算出システム。
11. 前記制御部は、前記道路寿命から、前記道路の補修計画を立案するかまたは既存の補修計画を修正する、請求項８〜１０のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出システム。
12. 道路上の車両から道路に加わる荷重を検出する段階（ａ）と、
    検出した前記荷重から道路ダメージを算出する段階（ｂ）と、
    算出した前記道路ダメージを累積して、累積道路ダメージを算出する段階（ｃ）と、
    を有する道路ダメージ算出方法。
13. 前記段階（ｂ）は、前記段階（ａ）で検出された前記荷重から下記（１）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２）式により前記累積道路ダメージを算出する、
    道路ダメージ＝（荷重＾ａ）×係数 …（１）
    累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（荷重＾ａ）×係数） …（２）
    （（１）および（２）式中、定数ａは前記荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
    請求項１２に記載の道路ダメージ算出方法。
14. 前記段階（ａ）の前記荷重は、軸重計により計測された車両の軸重であり、
    前記段階（ｂ）は、前記軸重計から取得した前記軸重から下記（１Ａ）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２Ａ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
    道路ダメージ＝（軸重＾ａ）×係数 …（１Ａ）
    累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（軸重＾ａ）×係数） …（２Ａ）
    （（１Ａ）および（２Ａ）式中、定数ａは前記軸重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
    請求項１２に記載の道路ダメージ算出方法。
15. 前記軸重は、車両が備える車輪のタイヤを撮影する撮影装置と、
    前記タイヤの変形量から前記軸重を求める処理装置と、
    を有する非接触軸重計によって計測される、請求項１４に記載の道路ダメージ算出方法。
16. 前記段階（ａ）の前記荷重は、輪荷重計により計測された車両の輪荷重であり、
    前記段階（ｂ）は、前記輪荷重計から取得した前記輪荷重から下記（１Ｂ）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２Ｂ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
    道路ダメージ＝（輪荷重＾ａ）×係数 …（１Ｂ）
    累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（輪荷重＾ａ）×係数） …（２Ｂ）
    （（１Ｂ）および（２Ｂ）式中、定数ａは前記輪荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
    請求項１２に記載の道路ダメージ算出方法。
17. 前記段階（ａ）の前記荷重は、積載荷重計により計測された車両の積載荷重であり、
    前記段階（ｂ）は、前記積載荷重計から取得した前記積載荷重から下記（１Ｃ）式により前記道路ダメージを算出し、前記段階（ｃ）は、下記（２Ｃ）式により前記累積道路ダメージを算出する、
    道路ダメージ＝（積載荷重＾ａ）×係数 …（１Ｃ）
    累積道路ダメージ＝Σ道路ダメージ＝Σ（（積載荷重＾ａ）×係数） …（２Ｃ）
    （（１Ｃ）および（２Ｃ）式中、定数ａは前記積載荷重が前記道路に加えるダメージを算出するための値であり、係数は前記道路ダメージに影響する値であって、温度および／または湿度による環境係数、前記道路の経年変化による経年係数、前記道路の建築構造による構造係数、前記道路の材料による材料係数のうち、少なくとも一つである）
    請求項１２に記載の道路ダメージ算出方法。
18. 前記段階（ａ）の前記荷重は、ＥＴＣ２．０のＥＴＣレーンを通過した車両から検出した前記荷重であり、
    前記段階（ｂ）および前記段階（ｃ）は、ＥＴＣ２．０による走行履歴データから、前記荷重が検出された車両を追跡して行くことで、前記ＥＴＣレーン以外の前記道路の前記道路ダメージおよび前記累積道路ダメージを算出する、請求項１２〜１７のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法。
19. さらに、下記（３）式により道路寿命を予測する前記段階（ｄ）を有する、
    道路寿命＝（許容できるトータルの道路ダメージ量−累積道路ダメージ）／所定期間当たりの道路ダメージ …（３）
    請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法。
20. 前記許容できるトータルの道路ダメージ量は、前記道路の建築構造および／または材料により決定された値である、請求項１９に記載の道路ダメージ算出方法。
21. さらに、前記累積道路ダメージが前記許容できるトータルの道路ダメージ量を超えた場合に警告を出力する前記段階（ｅ）を有する、請求項１９または２０に記載の道路ダメージ算出方法。
22. さらに、前記道路寿命から、前記道路の補修計画を立案するかまたは既存の補修計画を修正する前記段階（ｆ）を有する、請求項１９〜２１のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法。
23. 請求項１２〜２２のいずれか１つに記載の道路ダメージ算出方法をコンピューターに実行させるための道路ダメージ算出プログラム。