JP2021031933A - 綱状構造体の維持管理方法及び綱状構造体の維持管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】綱状構造体の劣化状態を推定すると共に、劣化状態に応じた補修対策を選択することができる綱状構造体の維持管理方法及び綱状構造体の維持管理装置を提供すること。【解決手段】本発明は、綱状構造体の維持管理方法であって、綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて綱状構造体の周方向の画像を撮像する工程と、撮像された画像に基づいて綱状構造体の表面に生じた第１異常部分を検出する工程と、非破壊検査に基づく綱状構造体の測定値を綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて取得する工程と、非破壊検査の測定値に基づいて綱状構造体に生じた第２異常部分を検出する工程と、第１異常部分が生じた第１位置と第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて綱状構造体の劣化状態を推定する工程と、を備える綱状構造体の維持管理方法である。【選択図】図２

Description

本発明は、橋梁等に用いられるワイヤーロープを含む綱状構造体の劣化状態に応じた補修を行うための綱状構造体の維持管理方法及び綱状構造体の維持管理装置に関する。

近年、既設の構造物が将来的に老朽化することが懸念されている。既設の構造物を長寿命化するためには、定期的な管理と適切なメンテナンスが必要となる。例えば、ワイヤーロープを用いて桁が支持された吊橋は、海上等の厳しい自然環境で風雨に曝されてワイヤーロープに腐食が生じる。吊橋は、特にワイヤーロープの定期的な点検を行い、腐食を早期に発見し、小さな損傷のうちに適切な補修を施すという予防的な維持管理を行うことが求められる。吊橋の点検対象となるワイヤーロープは、タワー間に懸架されたメインケーブル及びメインケーブルから鉛直方向に吊下げられた桁を支持するためのハンガーロープである。

このうち、ハンガーロープは鋼製のワイヤーが複数本束ねられて形成されている。ハンガーロープの表面は、塗装やメッキ処理が施されており、塗膜面等が経年劣化により剥離し、剥離部分のワイヤーの金属表面が露出して腐食する。このためハンガーロープを定期的に点検して腐食部分を発見し、腐食度合に応じた対策を施す必要がある。従来、ハンガーロープの点検は、目視に頼っていたが、出願人は、ハンガーロープの点検を自動化する技術について既に提案している（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載された技術によれば、ハンガーロープに沿って走行体を走行させ、走行体に設けられたカメラを用いてハンガーロープの表面を撮像し、撮像により得られた画像に基づいてワイヤーロープの腐食部分を特定することができる。

特開２０１８−２０４３２６号公報

ハンガーロープは、上述のように鋼製のワイヤーが複数本束ねられて形成されているため、水を含む不純物が内部に侵入し、ハンガーロープの内部で腐食が生じる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載された技術によれば、撮像して得られた画像によりハンガーロープの表面に生じた腐食部分を発見できるが、ハンガーロープの内部に生じた腐食を検出することが難しかった。発明者らは、ハンガーロープの点検について鋭意研究を重ね、改良を続けてきた。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、綱状構造体の劣化状態を推定すると共に、劣化状態に応じた補修対策を選択することができる綱状構造体の維持管理方法及び綱状構造体の維持管理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、綱状構造体の維持管理方法であって、前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて前記綱状構造体の周方向の画像を撮像する工程と、撮像された前記画像に基づいて前記綱状構造体の表面に生じた第１異常部分を検出する工程と、非破壊検査に基づく前記綱状構造体の測定値を前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて取得する工程と、前記非破壊検査の前記測定値に基づいて前記綱状構造体に生じた第２異常部分を検出する工程と、前記第１異常部分が生じた第１位置と前記第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて前記綱状構造体の劣化状態を推定する工程と、を備える綱状構造体の維持管理方法である。

本発明によれば、撮像データと非破壊検査の計測データとを組み合わせることによって、第１異常部分が生じた第１位置と第２異常部分が生じた第２位置との位置関係を参照することにより、第１検出部の検出結果のみ又は第２検出部の検出結果のみでは推定できなかった綱状構造体の劣化状態を推定することができる。

本発明はまた、前記第２位置の所定距離以内の上方に前記第１位置が存在する場合、前記第１位置から侵入した水を含む不純物により前記第２位置において前記綱状構造体の内部が腐食していると推定する工程を更に備えるように構成されていてもよい。

本発明によれば、第１異常部分が生じた第１位置と第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて綱状構造体の具体的な劣化状態を推定することができる。

本発明はまた、前記第２位置の所定距離以内の上方に前記第１位置が存在する場合、前記第１位置において前記綱状構造体の表面の補修を行うと共に、止水対策の補修を行う工程を更に備えるように構成されていてもよい。

本発明によれば、推定された綱状構造体の異なる劣化状態に応じて適切な補修対策を選択することができ、無駄な補修を防止しコストを低減することができる。

本発明はまた、前記第１位置と前記第２位置との位置関係に基づいて前記綱状構造体の劣化状態に応じた補修対策を行う工程を更に備えるように構成されていてもよい。

本発明によれば、推定された綱状構造体の劣化状態の位置関係に応じて適切な補修対策を選択することができ、無駄な補修を防止しコストを低減することができる。

本発明はまた、前記第１異常部分を検出する工程は、ディープラーニングによる機械学習により複数の前記画像の中から前記第１異常部分が含まれる画像を抽出する工程を更に備えるように構成されていてもよい。

本発明によれば、ディープラーニングによる機械学習により、距離が長い綱状構造体の膨大な撮像データから第１異常部分が含まれる画像を的確に抽出することで作業負担を大幅に軽減し、維持管理に係るコストを大幅に低減することができる。

本発明の一態様は、綱状構造体の維持管理装置であって、前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて前記綱状構造体の周方向の画像を撮像する第１検出部と、非破壊検査に基づく前記綱状構造体の測定値を前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて取得する第２検出部と、撮像された前記画像に基づいて前記綱状構造体の表面に生じた第１異常部分を検出し、前記非破壊検査の前記測定値に基づいて前記綱状構造体に生じた第２異常部分を検出し、前記第１異常部分が生じた第１位置と前記第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて前記綱状構造体の劣化状態を推定する演算部と、を備える綱状構造体の維持管理装置である。

本発明によれば、第１検出部の検出結果と第２検出部の検出結果とを組み合わせることによって、第１異常部分が生じた第１位置と第２異常部分が生じた第２位置との位置関係を参照することにより、第１検出部の検出結果のみ又は第２検出部の検出結果のみでは推定できなかった綱状構造体の劣化状態を推定することができる。

本発明によれば、綱状構造体の劣化状態を推定すると共に、劣化状態に応じた補修対策を選択することができる。

本発明の維持管理対象となる吊橋の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る維持管理装置の構成を示すブロック図である。 第１検出部の構成を示す図である。 第１検出部の撮像部の構成を示す斜視図である。 第２検出部の構成を示す図である。 第２検出部の磁化器の構成を示す図である。 第２検出部のブリッジ回路の構成を示す図である。 第２検出部の構成を示すブロック図である。 第２検出部の検査原理を示す図である。 第１検出部の撮像データを示す図である。 第２検出部の計測データを示す図である。 第１検出部の他の撮像データを示す図である。 第２検出部の他の計測データを示す図である。 演算部において実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。維持管理装置は、綱状構造体の劣化の度合いを診断し、劣化状態に応じた補修対策を選択するものである。以下、綱状構造体の一例として、吊橋のハンガーロープを維持管理装置により維持管理する方法を説明する。

図１に示されるように、吊橋Ｂは、橋桁１６０がワイヤーロープで吊り下げられる構造を有する橋梁である。吊橋Ｂは、２本の主塔１００（タワー）がスパン間に構築される。主塔１００は、海中に設けられた基礎１４０の上に構築される。２本の主塔１００間には、主塔１００の上端に支持されたメインケーブル１２０が懸架される。メインケーブル１２０は、複数の鋼製のワイヤーが平行に束ねられて形成されている。

メインケーブル１２０の両端は、地上に設置されたアンカレッジ１３０に接続される。アンカレッジ１３０は、コンクリート製の重量物であり、メインケーブル１２０を地表に連結させる。メインケーブル１２０からは、複数のハンガーロープ１５０が吊り降ろされている。複数のハンガーロープ１５０の張力により橋桁１６０が支持される。

ハンガーロープ１５０は、複数のワイヤーロープが撚られて形成されている。ハンガーロープ１５０は、剥き出しの状態であり、防食対策として表面が塗装やメッキ処理されている。ハンガーロープ１５０は、海上の風雨に曝されつつ、日中の温度変化や橋桁１６０の荷重変化等の影響を受け、膨張、収縮、伸縮、振動等を繰り返すため、表面の塗膜等の一部が剥がれ落ちる。塗膜等が剥がれ落ちた部分は、ワイヤーロープの金属地の表面が風雨に直接曝されて錆が発生し、腐食が進行する。

ハンガーロープ１５０は、複数のワイヤーロープが撚られているため、内部に腐食が生じる場合がある。従って、ハンガーロープ１５０の劣化度合を診断し、劣化度合に応じて塗装の塗り替え等のメンテナンスの時期を適切に見極めることが重要となる。維持管理装置は、ハンガーロープ１５０に生じる表面上の異常部分と内部の異常部分を抽出し、ハンガーロープ１５０の劣化状態を推定すると共に、劣化状態に応じた補修対策を選択するものである。

図２に示されるように、維持管理装置１は、ハンガーロープ１５０の表面を撮像する第１検出部２と、ハンガーロープ１５０の非破壊検査を行う第２検出部１０と、端末装置２０とを備える。第１検出部２は、例えば、カメラを用いてハンガーロープ１５０の周方向の画像をハンガーロープ１５０の長さ方向の位置に対応付けて撮像する。第２検出部１０は、例えば、ハンガーロープ１５０に電磁界の変化を与え、ハンガーロープ１５０内の磁束をハンガーロープ１５０の長さ方向の位置に対応付けて検出する。第１検出部２及び第２検出部１０の詳細な説明については後述する。

端末装置２０は、第１検出部２及び第２検出部１０の検出結果に基づいてハンガーロープ１５０の劣化度合を判定する。端末装置２０は、パーソナルコンピュータ、タブレット型端末、スマートフォン等の端末装置により実現される。端末装置２０は、例えば、有線または無線で第１検出部２及び第２検出部１０に接続される。

端末装置２０と第１検出部２及び第２検出部１０とは、必ずしも接続される必要はなく、第１検出部２及び第２検出部１０の測定時のデータが記憶されたメモリカード等の記憶媒体を介して端末装置２０に読み込ませたり、第１検出部２及び第２検出部１０からネットワークを介したデータ通信等により端末装置２０に取得させたりするものであってもよい。

端末装置２０は、例えば、第１検出部２及び第２検出部１０の検出結果の情報を取得する取得部３０と、取得部３０から取得された情報に基づいてハンガーロープ１５０の劣化度合を判定する演算部４０と、演算部４０の判定結果を表示する表示部５０と、取得部３０が取得した情報を記憶する記憶部６０と、を備える。

取得部３０は、第１検出部２及び第２検出部１０から測定データを取得するインタフェースである。演算部４０は、第１検出部２及び第２検出部１０から取得したデータに基づいてハンガーロープ１５０の劣化度合を判定する。

演算部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。これらの各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。

表示部５０は、演算部４０の演算結果を出力する。表示部５０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ等の表示装置である。表示部５０は、必ずしも端末装置２０に設けられていなくてもよく、端末装置２０と無線又は有線で接続されるパーソナルコンピュータ、タブレット型端末、スマートフォン等の他の端末装置により実現されてもよい。

記憶部６０は、取得部３０から取得された第１検出部２の撮像データ、第２検出部１０の計測データを記憶する。記憶部６０は、フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶媒体により構成された記憶装置である。記憶部６０は、端末装置２０に内蔵されていてもよいし、外部装置やネットワークに接続されたサーバにより構成されていてもよい。

次に第１検出部２について詳述する。第１検出部２は、ハンガーロープ１５０の表面を撮像することによりハンガーロープ１５０の損傷を検出する。

図３に示されるように、第１検出部２は、ハンガーロープ１５０に沿って昇降する走行体３と、ハンガーロープ１５０の表面を撮像する一対の撮像部５とを備える。走行体３は、例えば、一対のハンガーロープ１５０の間に架設される。走行体３は、ウインチ（不図示）から繰り出されたウインチワイヤＷに吊下げられている。走行体３は、ウインチによりハンガーロープ１５０に沿って昇降する。第１検出部２の詳細な構成については、例えば、特許文献１に記載された構成を適用することができる。

図４には、ハンガーロープ１５０の長さ方向に直交する方向から見た撮像部５の半分の構成が示されている。撮像部５は、ハンガーロープ１５０を把持する把持部４を備える。把持部４は、ハンガーロープ１５０の周囲を把持するように配置された複数のローラ４Ｒを備える。ローラ４Ｒは、ハンガーロープ１５０の長さ方向に沿って走行するように把持部４に回転自在に軸支されている。撮像部５は、ハンガーロープ１５０の周囲を４等分して撮像する４個のカメラＣを備える。従って、撮像部５には、計４個のカメラＣが備えられている。

カメラＣは、ハンガーロープ１５０の長さ方向の所定範囲を撮像すると共に、ハンガーロープ１５０の周方向の少なくとも９０度の範囲を撮像する。撮像部５に設けられた４個のカメラＣは、ハンガーロープ１５０の周囲を４等分した異なる範囲をそれぞれ撮像する。４個のカメラＣが撮像する範囲には、それぞれ重複する部分が生じてもよい。

カメラＣは、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサ等のカメラ素子から構成される撮像デバイスである。４個のカメラＣにより撮像された画像データは、後述の端末装置２０の演算部４０の画像処理により繋ぎ合わされる。

カメラＣの近傍には、ハンガーロープ１５０を照射する複数の光源Ｌが設けられている。光源Ｌは、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明である。なお、光源Ｌは、白熱電球や蛍光灯等であってもよい。光源Ｌは、ハンガーロープ１５０の周方向の少なくとも９０度の範囲を照射する。

上記構成により第１検出部２は、ハンガーロープ１５０の長さ方向に沿って走行する。そして、第１検出部２は、撮像部５により２本のハンガーロープ１５０の長さ方向の位置に対応付けて２本のハンガーロープ１５０の周方向を撮像する。第１検出部２は、例えば、遠隔操作により制御される。第１検出部２は、操作に基づいて、上昇、下降、撮像を行う。第１検出部２は、端末装置２０により遠隔操作されてもよい。

次に、第１検出部２が取得した画像データの処理について説明する。第１検出部２が取得した画像データは、端末装置２０に出力される。端末装置２０は、取得部３０を介して画像データを記憶部６０に記憶する。記憶部６０に記憶された画像データは、ハンガーロープ１５０の位置に対応付けられた情報を含む。画像データは、動画データであってもよい。遠隔操作により、撮像部５の録画が開始される。録画の状況は、例えば、無線通信を介して端末装置２０の表示部５０に表示されてもよい。

撮像部５が撮像した画像データは、第１検出部２内に設けられた記憶部（不図示）に一時的に記憶される。一時的に記憶された画像データは、撮像後に無線通信により端末装置２０に出力され、記憶部６０に記憶される。

演算部４０は、記憶部６０に記憶された画像データを読み出し、ハンガーロープ１５０の表面に生じている異常部分を抽出する。演算部４０は、例えば、ディープラーニングを用いた学習によりハンガーロープ１５０の表面に生じている異常部分を抽出する。

演算部４０は、先ず、複数の正常な状態のハンガーロープ１５０の表面の画像を教師データに用いて、ニューラルネットワークに基づくディープラーニングで機械学習する。演算部４０は、機械学習に基づいて正常な状態のハンガーロープ１５０の表面を認識する。演算部４０は、画像データを読み出し、正常な状態のハンガーロープ１５０の表面と比較して、正常な状態のハンガーロープ１５０の表面と異なる腐食が生じた状態のハンガーロープ１５０の表面の画像をハンガーロープ１５０の長さ方向の位置に対応付けて抽出する。

演算部４０は、例えば、正常な状態のハンガーロープ１５０の表面の面積に比して異常が生じている領域の面積の比率（変状率）が予め設定された閾値以上である場合、ハンガーロープ１５０の表面に異常が生じていると判定する。このようにして演算部４０は、撮像された画像に基づいて変状率を算出し、ハンガーロープ１５０の表面に生じた腐食部分（第１異常部分）をハンガーロープ１５０の長さ方向の位置（第１位置）に対応付けて抽出する。機械学習により大量の画像の中から腐食部分を抽出することにより、作業効率が向上しメンテナンスに関するコストを大幅に低減することができる。

演算部４０は、抽出した腐食部分の情報を記憶部６０に記憶する。ここで、腐食部分とは、例えば、ハンガーロープ１５０の表面の塗膜やメッキが剥がれ落ちて腐食（錆）が発生している部分である。

演算部４０は、抽出した画像のうち腐食部分の変状率に応じて腐食部分に対する補修の対策を選定する。演算部４０は、後述のように、第１検出部２の検出結果に加えて第２検出部１０の検出結果に基づいて、第１検出部２により検出された第１異常部分が生じた第１位置と第２検出部１０により検出された第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいてハンガーロープ１５０の状態を推定する。

次に、第２検出部１０について詳述する。第２検出部１０は、第１検出部２と異なる非破壊検査による検出方法でハンガーロープ１５０の状態を検出するものである。第２検出部１０は、例えば、ハンガーロープ１５０に磁界を与えると共に、ハンガーロープ１５０内を通る磁束を測定し、測定値に基づいてハンガーロープ１５０の欠損等を検出する内部腐食検出デバイスである。

図５に示されるように、第２検出部１０は、一対のハンガーロープ１５０に沿って昇降する一対の筐体１１と、筐体１１に設けられ、ハンガーロープ１５０に磁界を与える一対の磁化器１２とを備える。筐体１１は、ウインチ（不図示）から繰り出されたウインチワイヤＷに吊下げられている。筐体１１は、ウインチによりハンガーロープ１５０に沿って昇降する。筐体１１は、例えば、ハンガーロープ１５０の長さ方向に沿って走行する。

図６には、ハンガーロープ１５０の長さ方向に直交する方向から見た磁化器１２の半分の構成が示されている。磁化器１２は、ハンガーロープ１５０を磁化する永久磁石１３Ｓ，１３Ｎとハンガーロープ１５０の電磁的特性の変化を検出するセンサ１４とを備える。磁化器１２は、永久磁石１３Ｓ，１３Ｎから発生する磁界によりハンガーロープ１５０を磁化する。センサ１４は、ハンガーロープ１５０の周囲に巻回されるコイル状に形成されている。センサ１４は、永久磁石１３Ｓ，１３Ｎにより磁化されたハンガーロープ１５０内を通る磁束量を測定する。

上記構成により第２検出部１０は、ハンガーロープ１５０の長さ方向に沿って走行する。そして、第２検出部１０は、ハンガーロープ１５０の長さ方向の位置に対応付けてハンガーロープ１５０を磁化すると共に、ハンガーロープ１５０内を通る磁束量を測定する。第２検出部１０は、例えば、端末装置２０からの遠隔操作により制御される。第２検出部１０は、操作に基づいて、上昇、下降、測定を行う。第２検出部１０は、第１検出部２と一体に設けられていてもよく、第１検出部２と連動して測定を行ってもよい。

端末装置２０は、取得部３０を介して第２検出部１０から取得した磁束に基づく信号データを記憶部６０に記憶する。端末装置２０の操作により、第２検出部１０の測定が開始される。測定の状況は、無線通信を介して表示部５０に表示されてもよい。

測定された信号データは、端末装置２０に出力される。信号データは、ハンガーロープ１５０の位置に対応付けられた情報を含み、取得部３０を介して取得され、記憶部６０に記憶される。第２検出部１０は、測定データを第２検出部１０内に設けられた記憶部（不図示）に一時的に記憶し、測定後に端末装置２０に測定データを出力するようにしてもよいし、無線通信により測定後に端末装置２０に測定データを出力するようにしてもよい。

記憶部６０に記憶された測定データは、演算部４０により読み出だされる。演算部４０は、測定データに基づいて、ハンガーロープ１５０に生じている異常部分（第２異常部分）を位置（第２位置）に対応付けて抽出する。

ハンガーロープ１５０に切断部分、腐食部分、欠損部分等の異常が生じている場合、磁束量に基づく信号強度が変化する（図１１及び図１３参照）。演算部４０は、例えば、磁束量の距離に対する信号強度の変化率を演算し、所定の閾値を超えた変化率が検出された場合、検出された位置においてハンガーロープ１５０に異常が生じていると判定する。

第２検出部１０は、ハンガーロープ１５０内を通る磁束量を測定するものの他、電磁誘導を利用した探傷検査を行ってハンガーロープ１５０の損傷を検知する他のセンサデバイスであってもよい。

探傷検査のための第２検出部１０は、例えば、ハンガーロープ１５０に電磁界の変化を与え、ハンガーロープ１５０に生じる渦電流から生じる磁界の変化に基づく探傷信号を測定することにより、ハンガーロープ１５０の塗膜やメッキの層の探傷を行う。

図７に示されるように、２検出部１０は、例えば、ハンガーロープ１５０に交流磁界を与える検出用のループコイル１９と、ループコイル１９の信号処理を行う検出回路１８とを備える。ループコイル１９は、ハンガーロープ１５０の周囲を巻回するように形成されている。検出回路１８は、ループコイル１９に交流電流を与える共に、ループコイル１９の電流値の変化を検出する。

図８に示されるように、検出回路１８は、例えば、傷の検出性能とループコイル１９に合せて発信周波数を変更する発信器１８Ａと、ループコイル１９のインピーダンス変化を検出するブリッジ回路１８Ｂと、信号を増幅する増幅回路１８Ｃと、信号の位相を識別する同期検波回路１８Ｄと、ノイズをカットするフィルタ回路１８Ｅとを備える。以下、渦電流を用いた探傷検査の原理について説明する。

図９に示されるように、渦電流を用いた探傷検査は、ループコイル１９を用いてハンガーロープ１５０に渦電流を生じさせると共に、渦電流により生じた磁界の変化を検出する。ハンガーロープ１５０には、ループコイル１９から生じる交流磁界による電磁誘導により、渦電流が生じる。このとき、コイルの電流はＡ１に変化する。ハンガーロープ１５０の表面に割れなどの傷が生じている場合、渦電流は亀裂を避けて迂回して流れる。このとき、コイルの電流はＡ１からＡ２に変化する。

そして、ループコイル１９に流れる電流は、渦電流により生じた磁界の変化に従ってわずかに変化が生じる。ループコイル１９に流れる電流値の微細な変化は、ループコイル１９にブリッジ回路１８Ｂを形成することで検出することができる。ブリッジ回路１８Ｂは、いわゆるホイートストンブリッジであり、各ブリッジにおける電流値を算出することができる。

先ず、初期状態においてハンガーロープ１５０の周囲にループコイル１９を巻回し、損傷が生じていないハンガーロープ１５０の表面に渦電流が発生する状態にし、Ｚ３（インピーダンス）を変化させて、ブリッジ回路１８Ｂの平衡バランスを取り、増幅回路１８Ｃに流れる電流値がゼロになるように調整する（図７参照）。

次にループコイル１９をハンガーロープ１５０の長さ方向に沿って移動させる。ループコイル１９がハンガーロープ１５０に傷が生じている位置に到達した場合、ブリッジ回路１８Ｂのバランスが崩れて回路に電流が流れる。検出回路１８は、ブリッジ回路から増幅回路に流れた電流を検出して信号処理し、端末装置２０に出力する。

上記構成により探傷検査のための第２検出部１０は、ハンガーロープ１５０の長さ方向に沿って走行する。そして、第２検出部１０は、ハンガーロープ１５０の長さ方向の位置に対応付けて探傷信号の変化を測定する。第２検出部１０は、例えば、端末装置２０からの遠隔操作により制御される。第２検出部１０は、操作に基づいて、上昇、下降、測定を行う。第２検出部１０は、第１検出部２と一体に設けられていてもよく、第１検出部２と連動して測定を行ってもよい。

端末装置２０は、取得部３０を介して第２検出部１０から取得した探傷信号のデータを記憶部６０に記憶する。端末装置２０の操作により、第２検出部１０の測定が開始される。測定の状況は、無線通信を介して表示部５０に表示される。

測定された探傷信号のデータは、端末装置２０に出力される。探傷信号のデータは、ハンガーロープ１５０の位置に対応付けられた情報を含み、取得部３０を介して取得され、記憶部６０に記憶される。第２検出部１０は、探傷信号のデータを第２検出部１０内に設けられた記憶部（不図示）に一時的に記憶し、測定後に端末装置２０に測定データを出力するようにしてもよい。

演算部４０は、記憶部６０に記憶された画像データを読み出し、ハンガーロープ１５０に生じている異常部分（第２異常部分）を位置（第２位置）に対応付けて抽出する。

ハンガーロープ１５０に切断部分、メッキ消耗部分の異常が生じている場合、演算部４０は、探傷信号の距離に対する変化率を演算し、所定の閾値を超えた変化率が検出された場合、検出された位置においてハンガーロープ１５０に異常が生じていると判定する。

次に、第１検出部２及び第２検出部１０の検出結果に基づく演算部４０の判定処理について説明する。非破壊検査を行う第２検出部１０の測定結果は、少なくとも１つを用いることができる。即ち、演算部４０は、異なる非破壊検査を行う第２検出部１０の測定結果のいずれかを用いてもよいし、推定の確度を高めるために磁束を用いた探傷検査及び渦電流を用いた探傷検査の測定結果の両方を用いてもよい。以下、比較のため、第２検出部１０の測定結果は、磁束を用いた探傷検査と渦電流を用いた探傷検査と両方の測定結果を示す。

第１検出部２による撮像データ、渦電流を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データ、及び磁束を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データをハンガーロープ１５０の位置に基づいて比較する。

図１０及び図１１に示されるように、ハンガーロープ１５０の３８［ｍ］付近を比較すると、第１検出部２による撮像データには、ハンガーロープ１５０の表面の腐食部分が検出されていない。これに対して、渦電流を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データには、異常部分が検出されている（図１１（Ａ）参照）。更に、磁束を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データにも、異常部分が検出されている（図１１（Ｂ）参照）。

このように、ハンガーロープ１５０の同じ位置において第１検出部２の撮像データには異常部分が検出されず、第２検出部１０の測定データにおいて異常部分が検出された場合、ハンガーロープ１５０の内部が腐食しつつも表面には腐食が出現していないものと推定される。

ハンガーロープ１５０の３８［ｍ］付近の異常部分の検出部分から所定距離（例えば、１０［ｍ］）以内の検出結果を参照すると、上方のハンガーロープ１５０の４４［ｍ］付近において、第１検出部２による撮像データには、ハンガーロープ１５０の表面の腐食部分（異常部分）が存在する（図１０参照）。また、同じ位置において渦電流を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データには、異常部分が検出されている（図１１（Ａ）参照）。更に、同じ位置において磁束を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データにも、異常部分が検出されている（図１１（Ｂ）参照）。

このように、ハンガーロープ１５０の同じ位置において第１検出部２の撮像データと、第２検出部１０の測定データとの全てのデータにおいて異常部分が検出された場合、ハンガーロープ１５０の内部が腐食し表面に腐食が出現しているものと推定される。

即ち、第１検出部２で検出された第１異常部分が生じたハンガーロープ１５０の第１位置と、第２検出部１０で検出された第２異常部分が生じたハンガーロープ１５０の第２位置との間の距離が一致した場合、ハンガーロープ１５０の外部及び内部が腐食している状態であると推定される。

上述したように、ハンガーロープ１５０の異常部分の検出部分から所定距離（例えば、１０［ｍ］）以内の検出結果を参照すると、検出部分の上方の４４［ｍ］付近において、第１検出部２による撮像データには、ハンガーロープ１５０の表面の腐食部分が検出されている。これに対して、渦電流を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データには、異常部分が検出されていない。更に、磁束を用いた探傷検査による第２検出部１０の測定データにも、異常部分が検出されていない。

これらの検出結果に基づいて、３８［ｍ］付近の第２位置においてハンガーロープ１５０の表面に腐食が生じていないが内部に腐食が生じているので、上方の４４［ｍ］付近の第１位置において外部の腐食部分から水を含む不純物が侵入し、下方の第２位置において内部に水を含む不純物が溜まってハンガーロープ１５０の内部の腐食が進行したものと推定される。

推定結果からハンガーロープ１５０の劣化状態に応じた補修対策をする必要がある。そのため、４４［ｍ］付近のハンガーロープ１５０の表面の腐食に対しては、ハンガーロープ１５０の表面の研磨や再塗装等の外部の補修をすると共に、止水対策を行って水を含む不純物の侵入を防止する対策を行う。そして、３８［ｍ］付近においては内部の腐食の状態に応じた対策を行う。

このようにして、維持管理方法によれば、第１検出部２により検出された第１異常部分が生じた第１位置と第２検出部１０により検出された第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて、ハンガーロープ１５０の内部の状態を推定することができる。

次に、ハンガーロープ１５０の劣化状態の他の事例について説明する。

図１２及び図１３に示されるように、他のハンガーロープ１５０の３７［ｍ］付近を比較すると、第１検出部２による撮像データには、ハンガーロープ１５０の表面の腐食部分が検出されている。そして、渦電流を用いた探傷検査を用いた第２検出部１０の測定データにも異常部分が検出されている（図１３（Ａ）参照）。更に、磁束を用いた探傷検査を用いた第２検出部１０の測定データにも、異常部分が検出されている（図１３（Ｂ）参照）。

このように、ハンガーロープ１５０の同じ位置において第１検出部２の撮像データに異常部分が検出され、第２検出部１０の測定データにおいても異常部分が検出された場合、ハンガーロープ１５０の内部が腐食すると共に、表面が腐食していると推定される。

３７［ｍ］付近の撮像データを検証すると、ハンガーロープ１５０の表面の腐食は僅かにもかかわらず第２検出部１０により異常部分が検出されているので、内部の腐食が進行して表面に腐食が出現しているという劣化状態であると推定される。

３７［ｍ］付近の異常部分の検出部分から所定距離以内の検出結果を参照すると、検出部分の上方の４０［ｍ］付近において、第１検出部２による撮像データに、ハンガーロープ１５０の表面の腐食部分が検出されている。これに対して、渦電流を用いた探傷検査を用いた第２検出部１０の測定データには、異常部分が検出されていない。更に、磁束を用いた探傷検査を用いた第２検出部１０の測定データにも、異常部分が検出されていない。

そうすると、３７［ｍ］付近の異腐食部分の上方の４０［ｍ］付近の表面の腐食部分から水を含む不純物が侵入し、下方の３７［ｍ］付近の腐食部分の位置において水を含む不純物が溜まってハンガーロープ１５０の内部の腐食が進行したものと推定される。

推定結果に基づいて、ハンガーロープ１５０の劣化状態に応じた補修対策をする必要がある。そのため、４０［ｍ］付近のハンガーロープ１５０の表面の腐食に対しては、ハンガーロープ１５０の表面の研磨や再塗装等の外部の補修をすると共に、止水対策を行って水を含む不純物の侵入を防止する対策を行う。そして、３７［ｍ］付近においては外部及び内部の腐食の状態に応じた対策を行う。

上記対策は、必ずしも全ての部分で行われる必要はないが、異常部分の状態と所定距離の範囲内の異常部分の状態に基づいて対策が選定される。また、これらの補修対策は上述した例に限らず他の補修方法が適用されてもよい。例えば、上述した腐食パターンと異なる他の第１異常部分と第２異常部分との位置関係に基づく腐食パターンついては、適宜腐食状態とその原因を抽出し、外部及び内部の腐食の状態に応じた対策を行えばよい。

上述したハンガーロープ１５０の劣化診断は、端末装置２０の演算部４０において自動的に処理が実行されてもよい。

演算部４０は、記憶部６０に記憶された第１検出部２の撮像データを参照し、ハンガーロープ１５０の画像解析を行い、ハンガーロープ１５０の画像に基づいて、ハンガーロープ１５０の表面の第１異常部分を抽出する。また、演算部４０は、記憶部６０に記憶された非破壊検査の第２検出部１０の計測データを解析し、第２検出部１０の計測結果に基づいて、ハンガーロープ１５０の第２異常部分を抽出する。

撮像データに基づいてハンガーロープ１５０の表面に画像で腐食が検出され、且つ、同じ位置において非破壊検査の検出結果に基づいて異常が検出された場合、ハンガーロープ１５０の内部の腐食が外部にも表れているものと推定される。そのため、演算部４０は、第１異常部分と同じ位置において第２異常部分が生じている場合、ハンガーロープ１５０の外部及び内部に腐食が生じていると判定する。

更に、演算部４０は、検出された異常部分の位置から所定距離以内において第１異常部分又は第２異常部分のいずれか一方又は両方を抽出する。演算部４０は、例えば、検出された異常部分の位置から所定距離以内の上方の位置において第１異常部分が抽出された場合、ハンガーロープ１５０の外部及び内部に生じた腐食は上方に生じたハンガーロープ１５０の外部の腐食部分が原因で生じていると判定する。

この他の例として、ハンガーロープ１５０の表面に画像で腐食が検出され、且つ、同じ位置において非破壊検査で異常が検出されない場合、ハンガーロープ１５０の外部に腐食が生じているが内部は腐食していないと推定される。そのため、演算部４０は、第１異常部分が生じた第１位置に第２異常部分が生じていない場合、ハンガーロープ１５０の外部に腐食が生じていると判定する。

更に、演算部４０は、検出された異常部分の位置から所定距離以内において第１異常部分又は第２異常部分のいずれか一方又は両方を抽出する。演算部４０は、例えば、検出された異常部分の位置から所定距離以内の下方の位置において第２異常部分が抽出された場合、ハンガーロープ１５０の内部に生じた腐食は上方に生じたハンガーロープ１５０の外部の腐食部分が原因で生じていると判定する。

この他の例として、ハンガーロープ１５０の表面に画像で腐食が検出されず、且つ、同じ位置において非破壊検査で異常が検出された場合、ハンガーロープ１５０の内部に腐食が生じているが外部は腐食していないと推定される。そのため、演算部４０は、第２異常部分が生じた第２位置に第１異常部分が生じていない場合、ハンガーロープ１５０の内部に腐食が生じていると判定する。

更に、演算部４０は、検出された異常部分の位置から所定距離以内において第１異常部分又は第２異常部分のいずれか一方又は両方を抽出する。演算部４０は、検出された異常部分の位置から所定距離以内の上方の位置において第１異常部分が抽出された場合、ハンガーロープ１５０の内部に生じた腐食は上方に生じたハンガーロープ１５０の外部の腐食部分が原因で生じていると判定する。

演算部４０は、ハンガーロープ１５０の表面、内部のうちいずれか一方又は両方に異常部分が検出された場合で且つ、所定距離以内でハンガーロープ１５０の表面、内部のうちいずれか一方又は両方に異常部分が検出された場合、ハンガーロープ１５０に生じている各異常部分の状態に応じた劣化状態を判定する。

上述のように、演算部４０は、第１異常部分が生じた第１位置と第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいてハンガーロープ１５０の劣化状態を推定する。演算部４０は、ハンガーロープ１５０の所定距離以内で生じた異常部分の劣化状態に応じた補修対策を選択し、表示部５０に表示させる。

図１４は、演算部４０において実行される処理の流れを示すフローチャートである。演算部４０は、第１検出部２及び第２検出部１０の検出結果に基づいて、異常部分を抽出する（ステップＳ１００）。演算部４０は、ハンガーロープ１５０に異常部分が生じていない場合、（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、処理をステップＳ１００に戻す。演算部４０は、ハンガーロープ１５０に異常部分が生じている場合、（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、所定距離以内の異常部分を抽出する（ステップＳ１０４）。

演算部４０は、所定距離以内に異常部分がある場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、上下の異常部分の位置関係に基づいて劣化状態を推定する（ステップＳ１０８）。演算部４０は、劣化状態に応じた補修対策を選択する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１０６で所定距離以内に異常部分が無い場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、演算部４０は、ハンガーロープ１５０に生じた異常部分の劣化状態を推定する（ステップＳ１１２）。演算部４０は、劣化状態に応じた補修対策を選択する（ステップＳ１１４）。上述した各ステップ（工程）の順序はこの限りでなく、入れ替えられてもよい。

上述したように、綱状構造体の維持管理方法によれば、ハンガーロープ１５０の補修をする際の基準を示すことができる。また、維持管理方法によれば、第１検出部２及び第２検出部１０においてハンガーロープ１５０の異常部分が検出された位置だけでなく、異常部分が検出された位置の近傍の第１検出部２及び第２検出部１０の検出結果を参照することにより、第１検出部２あるいは第２検出部１０による検出結果のみでは推定できなかったハンガーロープ１５０の腐食状態と腐食原因を推定することができる。そして、維持管理方法によれば、推定した腐食状態に応じた補修対策をすることができる。

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、第２検出部の非破壊検査に渦電流を用いた探傷検査と磁束を用いた探傷検査を例示したが、これに限らず振動、音響、超音波を用いた試験法、歪等を測定するＡＥ（Acoustic Emission）法が用いられてもよい。また、維持管理方法は、吊橋Ｂのハンガーロープ１５０の診断を例示したが、斜張橋ケーブル、アーチ橋の吊材、ケーブルカー、クレーン、エレベーター等に用いられる他の綱状構造体の維持管理に適用してもよい。

１…維持管理装置、２…第１検出部、３…走行体、４…把持部、４Ｒ…ローラ、５…撮像部、１０…第２検出部、１１…筐体、１２…磁化器、１３Ｎ、１３Ｓ…永久磁石、１４…センサ、１８…検出回路、１８Ａ…発信器、１８Ｂ…ブリッジ回路、１８Ｃ…増幅回路、１８Ｄ…同期検波回路、１８Ｅ…フィルタ回路、１９…ループコイル、２０…端末装置、３０…取得部、４０…演算部、５０…表示部、６０…記憶部、１００…主塔、１２０…メインケーブル、１３０…アンカレッジ、１４０…基礎、１５０…ハンガーロープ、１６０…橋桁、Ｂ…吊橋、Ｃ…カメラ、Ｌ…光源、Ｗ…ウインチワイヤ

Claims (6)

1. 綱状構造体の維持管理方法であって、
   前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて前記綱状構造体の周方向の画像を撮像する工程と、
   撮像された前記画像に基づいて前記綱状構造体の表面に生じた第１異常部分を検出する工程と、
   非破壊検査に基づく前記綱状構造体の測定値を前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて取得する工程と、
   前記非破壊検査の前記測定値に基づいて前記綱状構造体に生じた第２異常部分を検出する工程と、
   前記第１異常部分が生じた第１位置と前記第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて前記綱状構造体の劣化状態を推定する工程と、を備える、
   綱状構造体の維持管理方法。
2. 前記第２位置の所定距離以内の上方に前記第１位置が存在する場合、前記第１位置から侵入した水を含む不純物により前記第２位置において前記綱状構造体の内部が腐食していると推定する工程を更に備える、
   請求項１に記載の綱状構造体の維持管理方法。
3. 前記第２位置の所定距離以内の上方に前記第１位置が存在する場合、前記第１位置において前記綱状構造体の表面の補修を行うと共に、止水対策の補修を行う工程を更に備える、
   請求項１または２に記載の綱状構造体の維持管理方法。
4. 前記第１位置と前記第２位置との位置関係に基づいて前記綱状構造体の劣化状態に応じた補修対策を行う工程を更に備える、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の綱状構造体の維持管理方法。
5. 前記第１異常部分を検出する工程は、ディープラーニングによる機械学習により複数の前記画像の中から前記第１異常部分が含まれる画像を抽出する工程を更に備える、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載の綱状構造体の維持管理方法。
6. 綱状構造体の維持管理装置であって、
   前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて前記綱状構造体の周方向の画像を撮像する第１検出部と、
   非破壊検査に基づく前記綱状構造体の測定値を前記綱状構造体の長さ方向の位置に対応付けて取得する第２検出部と、
   撮像された前記画像に基づいて前記綱状構造体の表面に生じた第１異常部分を検出し、前記非破壊検査の前記測定値に基づいて前記綱状構造体に生じた第２異常部分を検出し、前記第１異常部分が生じた第１位置と前記第２異常部分が生じた第２位置との位置関係に基づいて前記綱状構造体の劣化状態を推定する演算部と、を備える、
   綱状構造体の維持管理装置。