JP2021148527A - 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム - Google Patents
計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】移動体の静止時と移動時の荷重の差を考慮して構造物のたわみ波形を算出可能な計測方法を提供すること。【解決手段】第1観測点情報を用いて、移動体の複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出するステップと、前記比率に基づいて、前記比率と各部位の第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択するステップと、前記第1観測点情報及び第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位による前記構造物のたわみ波形を算出するステップと、前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出するステップと、を含む、計測方法。【選択図】図24
Description
本発明は、計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラムに関する。
特許文献1には、橋梁の維持管理をする上で、橋梁を通過する大型車両の車軸重量が、橋梁の損傷を予測するために重要な情報であって、この軸重測定ため、橋梁の主桁に設置したひずみ計から車両通過時のひずみ値を連続測定し、軸重を算出する手法Weight In Motionが提案されており、橋梁の主桁に配置されたひずみ計で計測したひずみ波形に基づいて、橋梁を通過する車両の車重を計測する橋梁通過車両監視システムが記載されている。詳細には、橋梁通過車両監視システムは、ひずみ計を配置して、ひずみ計で計測したひずみ波形から車軸の通過タイミングを検出して車両の軸間比率を算出し、算出した軸間比率と軸間距離データベースに登録された軸間距離から算出される軸間比率とを比較し、車両の軸間距離、車速および車種を特定する。また、橋梁通過車両監視システムは、車軸の通過タイミングに合わせて、基準軸重ひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、基準軸重ひずみ波形とひずみ計で計測したひずみ波形とを比較して各軸の軸重を算出する。そして、橋梁通過車両監視システムは、各軸の軸重を合計することにより車重を算出する。
車両の走行時における各車軸の荷重は、重心からの距離モーメントの影響を受けるため、車両の静止時の各車軸の荷重とは大きく異なる場合がある。特許文献1に記載のシステムでは、軸間距離データベースを用いることにより橋梁の変位を計測せずに車両の車重を計測することはできるが、車両等の移動体の静止時と移動時の荷重の差を考慮して、橋梁等の構造物を移動する移動体による構造物のたわみ波形を算出することはできない。
本発明に係る計測方法の一態様は、
移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得ステップと、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得ステップと、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップで算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択ステップと、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出ステップと、
前記たわみ波形算出ステップで算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出ステップと、を含む。
移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得ステップと、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得ステップと、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップで算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択ステップと、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出ステップと、
前記たわみ波形算出ステップで算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出ステップと、を含む。
前記計測方法の一態様において、
前記比率算出ステップでは、
前記複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻に基づいて、前記比率を算出してもよい。
前記比率算出ステップでは、
前記複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻に基づいて、前記比率を算出してもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記データベースは、前記部位の数と前記比率と前記補正係数との対応関係の情報を有し、
前記補正係数選択ステップでは、
前記比率と前記第1観測点情報から得られる前記複数の部位の数とに基づいて、前記データベースから前記補正係数を選択してもよい。
前記データベースは、前記部位の数と前記比率と前記補正係数との対応関係の情報を有し、
前記補正係数選択ステップでは、
前記比率と前記第1観測点情報から得られる前記複数の部位の数とに基づいて、前記データベースから前記補正係数を選択してもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記データベースは、前記先頭の部位と前記最後の部位との距離である部位間基準距離と前記比率と前記補正係数との対応関係の情報を有し、
前記補正係数選択ステップでは、
前記第1観測点情報と前記第2観測点情報とに基づいて前記部位間基準距離を算出し、前記比率と前記部位間基準距離とに基づいて、前記データベースから前記補正係数を選択してもよい。
前記データベースは、前記先頭の部位と前記最後の部位との距離である部位間基準距離と前記比率と前記補正係数との対応関係の情報を有し、
前記補正係数選択ステップでは、
前記第1観測点情報と前記第2観測点情報とに基づいて前記部位間基準距離を算出し、前記比率と前記部位間基準距離とに基づいて、前記データベースから前記補正係数を選択してもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記補正係数選択ステップでは、
前記第1観測点情報と前記第2観測点情報とを用いて、前記移動体が前記第1の観測点と前記第2の観測点との間を移動するのに要した時間である移動時間を算出し、算出した当該移動時間と、前記第1の観測点と前記第2の観測点との距離とに基づいて前記移動体の速度を算出し、算出した当該速度と前記複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻とに基づいて、前記部位間基準距離を算出してもよい。
前記補正係数選択ステップでは、
前記第1観測点情報と前記第2観測点情報とを用いて、前記移動体が前記第1の観測点と前記第2の観測点との間を移動するのに要した時間である移動時間を算出し、算出した当該移動時間と、前記第1の観測点と前記第2の観測点との距離とに基づいて前記移動体の速度を算出し、算出した当該速度と前記複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻とに基づいて、前記部位間基準距離を算出してもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記データベースは、前記移動体とは異なる既知の複数の移動体の寸法の情報に基づいて作成されてもよい。
前記データベースは、前記移動体とは異なる既知の複数の移動体の寸法の情報に基づいて作成されてもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記第1の観測点は前記構造物の第1の端部に設定され、
前記第2の観測点は前記構造物の前記第1の端部とは異なる第2の端部に設定されてもよい。
前記第1の観測点は前記構造物の第1の端部に設定され、
前記第2の観測点は前記構造物の前記第1の端部とは異なる第2の端部に設定されてもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、橋梁の上部構造であって、
前記上部構造は、隣り合う橋台と橋脚、隣り合う2つの橋台、又は、隣り合う2つの橋脚のいずれか1つに渡された構造であり、
前記上部構造の両端部は、前記隣り合う橋台と橋脚の位置、前記隣り合う2つの橋台の位置、又は、前記隣り合う2つの橋脚の位置にあり、
前記橋梁は、道路橋又は鉄道橋であってもよい。
前記構造物は、橋梁の上部構造であって、
前記上部構造は、隣り合う橋台と橋脚、隣り合う2つの橋台、又は、隣り合う2つの橋脚のいずれか1つに渡された構造であり、
前記上部構造の両端部は、前記隣り合う橋台と橋脚の位置、前記隣り合う2つの橋台の位置、又は、前記隣り合う2つの橋脚の位置にあり、
前記橋梁は、道路橋又は鉄道橋であってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記移動体は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両であり、
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪であってもよい。
前記移動体は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両であり、
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪であってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記構造物のたわみの近似式は、前記構造物の構造モデルに基づく式であってもよい。
前記構造物のたわみの近似式は、前記構造物の構造モデルに基づく式であってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記構造モデルは、両端を支持した単純梁であってもよい。
前記構造モデルは、両端を支持した単純梁であってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記構造物のたわみの近似式は、前記第1の観測点と前記第2の観測点との中央位置におけるたわみの最大振幅で規格化された式であってもよい。
前記構造物のたわみの近似式は、前記第1の観測点と前記第2の観測点との中央位置におけるたわみの最大振幅で規格化された式であってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記第1の観測点を観測する前記観測装置及び前記第2の観測点を観測する前記観測装置は、加速度センサーであってもよい。
前記第1の観測点を観測する前記観測装置及び前記第2の観測点を観測する前記観測装置は、加速度センサーであってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記第1の観測点を観測する前記観測装置及び前記第2の観測点を観測する前記観測装置は、衝撃センサー、マイクロホン、歪計又はロードセルであってもよい。
前記第1の観測点を観測する前記観測装置及び前記第2の観測点を観測する前記観測装置は、衝撃センサー、マイクロホン、歪計又はロードセルであってもよい。
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、BWIM(Bridge Weigh in Motion)が機能する構造であってもよい。
前記構造物は、BWIM(Bridge Weigh in Motion)が機能する構造であってもよい。
本発明に係る計測装置の一態様は、
移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得部と、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得部と、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出部と、
前記比率算出部が算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択部と、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出部と、
前記たわみ波形算出部が算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出部と、を含む。
移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得部と、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得部と、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出部と、
前記比率算出部が算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択部と、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出部と、
前記たわみ波形算出部が算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出部と、を含む。
本発明に係る計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
前記第1の観測点を観測する前記観測装置と、
前記第2の観測点を観測する前記観測装置と、を備える。
前記計測装置の一態様と、
前記第1の観測点を観測する前記観測装置と、
前記第2の観測点を観測する前記観測装置と、を備える。
本発明に係る計測プログラムの一態様は、
移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得ステップと、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得ステップと、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップで算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択ステップと、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出ステップと、
前記たわみ波形算出ステップで算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出ステップと、をコンピューターに実行させる。
移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得ステップと、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得ステップと、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップで算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択ステップと、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出ステップと、
前記たわみ波形算出ステップで算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出ステップと、をコンピューターに実行させる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.実施形態
1−1.計測システム
以下では、構造物が橋梁の上部構造であり、移動体が車両である場合を例に挙げ、本実施形態の計測方法を実現するための計測システムについて説明する。本実施形態に係る橋梁を通過する車両は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両等の重量が大きく、BWIM(Bridge Weigh in Motion)で計測可能な車両である。BWIMは、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通行する車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通行する車両の重量を解析可能な橋梁の上部構造は、BWIMが機能する構造物であり、橋梁の上部構造への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するBWIMシステムが通行する車両の重量の計測を可能にする。
1−1.計測システム
以下では、構造物が橋梁の上部構造であり、移動体が車両である場合を例に挙げ、本実施形態の計測方法を実現するための計測システムについて説明する。本実施形態に係る橋梁を通過する車両は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両等の重量が大きく、BWIM(Bridge Weigh in Motion)で計測可能な車両である。BWIMは、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通行する車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通行する車両の重量を解析可能な橋梁の上部構造は、BWIMが機能する構造物であり、橋梁の上部構造への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するBWIMシステムが通行する車両の重量の計測を可能にする。
図1は、本実施形態に係る計測システムの一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る計測システム10は、計測装置1と、橋梁5の上部構造7に設けられる少なくとも1つのセンサー21と、少なくとも1つのセンサー22と、を有している。また、計測システム10は、サーバー2を有してもよい。
橋梁5は上部構造7と下部構造8からなり、上部構造7は、床板F、主桁G、不図示の横桁等からなる橋床7aと、支承7bと、を含む。下部構造8は、橋脚8aと、橋台8bと、を含む。上部構造7は、隣り合う橋台8bと橋脚8a、隣り合う2つの橋台8b、又は、隣り合う2つの橋脚8aのいずれか1つに渡された構造である。上部構造7の両端部は、隣り合う橋台8bと橋脚8aの位置、隣り合う2つの橋台8bの位置、又は、隣り合う2つの橋脚8aの位置にある。
計測装置1と各センサー21,22とは、例えば、不図示のケーブルで接続され、CAN(Controller Area Network)等の通信ネットワークを介して通信を行う。あるいは、計測装置1と各センサー21,22とは、無線ネットワークを介して通信を行ってもよい。
例えば、各センサー21は、移動体である車両6の上部構造7への進入による衝撃を表すデータを出力し、各センサー22は、車両6の上部構造7からの退出による衝撃を表すデータを出力する。本実施形態では、各センサー21,22は加速度センサーであり、例えば、水晶加速度センサーであってもよいし、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加速度センサーであってもよい。
本実施形態では、各センサー21は上部構造7の長手方向の第1の端部に設置され、各センサー22は上部構造7の長手方向の第1の端部とは異なる第2の端部に設置されてい
る。
る。
各センサー21は、車両6の上部構造7への進入の際に生じる上部構造7の加速度を検出し、各センサー22は、車両6の上部構造7からの退出の際に生じる上部構造7の加速度を検出する。すなわち、本実施形態では、各センサー21は、車両6の上部構造7への進入を検知する加速度センサーであり、各センサー22は、車両6の上部構造7からの退出を検知する加速度センサーである。
計測装置1は、各センサー21,22から出力される加速度データに基づいて、車両6の走行による上部構造7の撓みの変位を算出する。
計測装置1とサーバー2とは、例えば、携帯電話の無線ネットワーク及びインターネット等の通信ネットワーク4を介して、通信を行うことができる。計測装置1は、車両6が上部構造7を走行した時刻や車両6の走行による上部構造7の変位等の情報をサーバー2に送信する。サーバー2は、当該情報を不図示の記憶装置に記憶し、例えば、当該情報に基づいて過積載の車両の監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。
なお、本実施形態では、橋梁5は、道路橋であり、例えば、鋼橋や桁橋、RC(Reinforced-Concrete)橋等である。
図2及び図3は、各センサー21,22の上部構造7への設置例を示す図である。なお、図2は、上部構造7をその上方から見た図であり、図3は、図2をA−A線又はB−B線で切断した断面図である。
図2及び図3に示すように、上部構造7は、移動体である車両6が移動し得る第1〜第Nの経路としてのN個のレーンL1〜LN、及びK個の主桁G1〜GKを有している。ここで、N,Kはそれぞれ1以上の整数である。なお、図2及び図3の例では、主桁G1〜GKの各位置がレーンL1〜LNの各境界の位置と一致しており、N=K−1であるが、主桁G1〜GKの各位置がレーンL1〜LNの各境界の位置と一致している必要はなく、N≠K−1であってもよい。
図2及び図3の例では、上部構造7の長手方向の第1の端部EA1において、主桁G1〜GK−1のそれぞれにセンサー21が設けられ、上部構造7の長手方向の第2の端部EA2において、主桁G1〜GK−1のそれぞれにセンサー22が設けられている。図2及び図3の例では、N=K−1であり、主桁GKにセンサー21,22が設けられていないが、主桁GKにセンサー21,22が設けられ、主桁G1〜GK−1のいずれか1つにセンサー21,22が設けられていなくてもよい。あるいは、N=Kであり、主桁G1〜GKのそれぞれにセンサー21,22が設けられていてもよい。
なお、各センサー21,22を上部構造7の床板Fに設けると、走行車両によって破壊するおそれがあり、また橋床7aの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図2及び図3の例では、各センサー21,22は上部構造7の主桁G1〜GK−1に設けられている。
本実施形態では、N個のセンサー21に対応付けてN個の観測点P1〜PNがそれぞれ設定されている。観測点P1〜PNは、車両6が上部構造7を移動する第1方向と交差する第2方向に沿って並ぶ上部構造7のN個の観測点である。図2及び図3の例では、1以上N以下の各整数jに対して、観測点Pjは、第1の端部EA1において、主桁Gjに設けられたセンサー21の鉛直上方向にある床板Fの表面の位置に設定されている。すなわち、主桁Gjに設けられたセンサー21は、観測点Pjを観測する観測装置である。観測
点Pjを観測するセンサー21は、車両6の走行により観測点Pjに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Pjに近い位置に設けられることが望ましい。このように、観測点P1〜PNはN個のセンサー21と1対1の関係にある。
点Pjを観測するセンサー21は、車両6の走行により観測点Pjに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Pjに近い位置に設けられることが望ましい。このように、観測点P1〜PNはN個のセンサー21と1対1の関係にある。
また、本実施形態では、N個のセンサー22に対応付けてN個の観測点Q1〜QNがそれぞれ設定されている。観測点Q1〜QNは、車両6が上部構造7を移動する第1方向と交差する第3方向に沿って並ぶ上部構造7のN個の観測点である。図2及び図3の例では、1以上N以下の各整数jに対して、観測点Qjは、第2の端部EA2において、主桁Gjに設けられたセンサー22の鉛直上方向にある床板Fの表面の位置に設定されている。すなわち、主桁Gjに設けられたセンサー22は、観測点Qjを観測する観測装置である。観測点Qjを観測するセンサー22は、車両6の走行により観測点Qjに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Qjに近い位置に設けられることが望ましい。このように、観測点Q1〜QNはN個のセンサー22と1対1の関係にある。
本実施形態では、N個の観測点P1〜PNは、それぞれレーンL1〜LNに対応付けられている。同様に、N個の観測点Q1〜QNは、それぞれレーンL1〜LNに対応付けられている。レーンLjに対応付けて設定される観測点Pj及び観測点Qjは、車両6が上部構造7を移動する第1方向に沿って並んでいる。図2及び図3の例では、第1方向は、上部構造7のレーンL1〜LNに沿うX方向、すなわち、上部構造7の長手方向である。また、第2方向及び第3方向は、車両6が走行する上部構造7の面内においてX方向と直交するY方向、すなわち、上部構造7の幅員方向である。ただし、レーンL1〜LNがそれぞれ曲線状である場合等は、第2方向と第3方向は一致しなくてもよい。また、第2方向及び第3方向は、第1方向と直交していなくてもよく、例えば、上部構造7の車両6が進入する側の端から観測点P1〜PNまでの距離や、上部構造7の車両6が退出する側の端から観測点Q1〜QNまでの距離が異なっていてもよい。なお、1以上N以下の各整数jに対して、観測点Pjは「第1の観測点」の一例であり、観測点Qjは「第2の観測点」の一例である。
なお、センサー21,22の数及び設置位置は、図2及び図3に示した例には限定されず種々の変形実施が可能である。
計測装置1は、各センサー21,22から出力される加速度データに基づいて、第1方向であるX方向と、第2方向及び第3方向であるY方向とそれぞれ交差する第4方向の加速度を取得する。観測点P1〜PN,Q1〜QNは、衝撃によりX方向及びY方向と直交する方向に変位するので、計測装置1は、衝撃の大きさを正確に算出するために、X方向及びY方向と直交する第4方向、すなわち、床板Fの法線方向の加速度を取得するのが望ましい。
図4は、センサー21,22が検出する加速度を説明する図である。センサー21,22は、互いに直交する3軸の各軸方向に生じる加速度を検出する加速度センサーである。
車両6の上部構造7への進入により観測点P1〜PNに加わる衝撃を検出するために、各センサー21は、3つの検出軸であるx軸、y軸、z軸のうち、1軸が第1方向及び第2方向と交差する方向となるように設置される。同様に、車両6の上部構造7からの退出により観測点Q1〜QNに加わる衝撃を検出するために、各センサー22は、3つの検出軸であるx軸、y軸、z軸のうち、1軸が第1方向及び第3方向と交差する方向となるように設置される。図2及び図3の例では、第1方向はX方向であり、第2方向及び第3方向はY方向であるから、各センサー21,22は、1軸がX方向及びY方向と交差する方向となるように設置される。観測点P1〜PN,Q1〜QNは、衝撃によりX方向及びY方向と直交する方向に変位するので、衝撃の大きさを正確に検出するために、理想的には
、各センサー21,22は、1軸をX方向及びY方向と直交する方向、すなわち、床板Fの法線方向に合わせて設置される。
、各センサー21,22は、1軸をX方向及びY方向と直交する方向、すなわち、床板Fの法線方向に合わせて設置される。
ただし、各センサー21,22を上部構造7に設置する場合、設置場所が傾いている場合もある。計測装置1は、各センサー21,22の3つの検出軸の1軸が、床板Fの法線方向に合わせて設置されなくても、概ね法線方向に向いていることで誤差は小さく無視できる。また、計測装置1は、各センサー21,22の3つの検出軸の1軸が、床板Fの法線方向に合わせて設置されなくても、x軸、y軸、z軸の加速度を合成した3軸合成加速度によって、各センサー21,22の傾斜による検出誤差の補正を行うことができる。また、各センサー21,22は、少なくとも鉛直方向にほぼ平行な方向に生ずる加速度、あるいは、床板Fの法線方向の加速度を検出する1軸加速度センサーであってもよい。
以下、計測装置1が実行する本実施形態の計測方法の詳細について説明する。
1−2.車軸情報の生成
本実施形態では、計測装置1は、観測装置としてのN個のセンサー21による観測情報である加速度データに基づいて、移動体である車両6の複数の部位が観測点Pjをそれぞれ通過した時刻及び当該複数の部位のそれぞれの観測点Pjへの作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する。同様に、本実施形態では、計測装置1は、観測装置としてのN個のセンサー22による観測情報である加速度データに基づいて、車両6の複数の部位が観測点Qjをそれぞれ通過した時刻及び当該複数の部位のそれぞれの観測点Qjへの作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する。ここで、jは1以上N以下の各整数である。
本実施形態では、計測装置1は、観測装置としてのN個のセンサー21による観測情報である加速度データに基づいて、移動体である車両6の複数の部位が観測点Pjをそれぞれ通過した時刻及び当該複数の部位のそれぞれの観測点Pjへの作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する。同様に、本実施形態では、計測装置1は、観測装置としてのN個のセンサー22による観測情報である加速度データに基づいて、車両6の複数の部位が観測点Qjをそれぞれ通過した時刻及び当該複数の部位のそれぞれの観測点Qjへの作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する。ここで、jは1以上N以下の各整数である。
本実施形態では、車両6が備える複数の車軸又は車輪による荷重が上部構造7に印加されるものと考え、第1観測点情報及び第2観測点情報を取得する対象となる複数の部位のそれぞれは、車軸又は車輪である。以下、本実施形態では、複数の部位のそれぞれは車軸であるものとする。
また、本実施形態では、加速度センサーである各センサー21は、複数の車軸のそれぞれの観測点Pjへの作用による加速度を検出する。同様に、加速度センサーである各センサー22は、複数の車軸のそれぞれの観測点Qjへの作用による加速度を検出する。
本実施形態では、図2に示したように、観測点P1〜PNは第1の端部EA1に設定され、観測点Q1〜QNは第2の端部EA2に設定される。したがって、車両6の複数の車軸が観測点Pjをそれぞれ通過した時刻を、各車軸の上部構造7への進入時刻、より詳細にはレーンLjへの進入時刻とみなすことができる。また、車両6の複数の車軸が観測点Qjをそれぞれ通過した時刻を、各車軸の上部構造7からの退出時刻、より詳細にはレーンLjからの退出時刻とみなすことができる。
したがって、本実施形態では、第1観測点情報は、車両6の各車軸のレーンLjへの進入時刻及び各車軸がレーンLjに進入する時の作用に対する応答である第1の物理量としての加速度強度を含む。また、第2観測点情報は、車両6の各車軸のレーンLjからの退出時刻及び各車軸がレーンLjから退出する時の作用に対する応答である第2の物理量としての加速度強度を含む。
さらに、車両6の各車軸の進入と退出は対応するから、第1観測点情報及び第2観測点情報を層別することができ、第1観測点情報、第2観測点情報及びこれらの層別情報を含めて車軸情報と呼ぶことにする。
すなわち、車軸情報は、第1観測点情報及び第2観測点情報に加えて、車軸毎の、レーンLjへの進入時刻、進入時の加速度強度、レーンLjからの退出時刻及び退出時の加速度強度の対応情報や、車両6と車軸毎の当該対応情報との対応情報を含む。したがって、車軸情報により、上部構造7を通過した車両6毎に、各車軸が通過したレーンLjや、観測点Pj,Qjを通過した時刻及び通過時の加速度強度が特定される。
図5に車軸情報の一例を示す。図5の例では、1列目〜4列目の情報は車両番号が1の車両6に関する情報である。1列目の情報は車軸番号が1である先頭の車軸に関する情報であり、2列目の情報は車軸番号が2である2番目の車軸に関する情報であり、3列目の情報は車軸番号が3である3番目の車軸に関する情報であり、4列目の情報は車軸番号が4である4番目の車軸に関する情報である。例えば、1列目の対応情報は、車両番号が1の車両6の車軸番号が1である先頭の車軸について、レーンL2への進入時刻がti11であり、進入時の加速度強度がpai11であり、レーンL2からの退出時刻がto11であり、退出時の加速度強度がpao11であることを示している。
また、5列目〜6列目の情報は車両番号が2の車両6に関する情報である。5列目の情報は車軸番号が1である先頭の車軸に関する対応情報であり、6列目の情報は車軸番号が2である2番目の車軸に関する対応情報である。例えば、5列目の対応情報は、車両番号が2の車両6の車軸番号が1である先頭の車軸について、レーンL1への進入時刻がti21であり、進入時の加速度強度がpai21であり、レーンL1からの退出時刻がto21であり、退出時の加速度強度がpao21であることを示している。
また、7列目〜8列目の情報は車両番号が3の車両6に関する情報である。7列目の情報は車軸番号が1である先頭の車軸に関する対応情報であり、8列目の情報は車軸番号が2である2番目の車軸に関する対応情報である。例えば、7列目の対応情報は、車両番号が3の車両6の車軸番号が1である先頭の車軸について、レーンL1への進入時刻がti31であり、進入時の加速度強度がpai31であり、レーンL1からの退出時刻がto31であり、退出時の加速度強度がpao31であることを示している。
一例として、図6及び図7に、N=2の場合の各センサー21,22及び観測点P1,P2,Q1,Q2の配置例を示し、図6及び図7に示す配置例の場合に、計測装置1が車軸情報を生成する手順について説明する。
図6は、上部構造7をその上方から見た図であり、図7は、図6をA−A線又はB−B線で切断した断面図である。図6及び図7の例では、2個のセンサー21が、上部構造7の第1の端部EA1において主桁G1,G3にそれぞれ設けられ、2個のセンサー22が、上部構造7の第2の端部EA2において主桁G1,G3にそれぞれ設けられている。また、レーンL1に対応する観測点P1,Q1がそれぞれ主桁G1に設けられたセンサー21,22の鉛直上方向にある床板Fの表面の位置に設定され、レーンL2に対応する観測点P2,Q2がそれぞれ主桁G3に設けられたセンサー21,22の鉛直上方向にある床板Fの表面の位置に設定されている。主桁G1に設けられたセンサー21は観測点P1を観測し、主桁G3に設けられたセンサー21は観測点P2を観測する。また、主桁G1に設けられたセンサー22は観測点Q1を観測し、主桁G3に設けられたセンサー22は観測点Q2を観測する。計測装置1は、車軸情報を生成するために、各センサー21,22が検出した各時刻の加速度を振幅に変換し、加速度強度を取得する。
図8は、4軸の車両6がレーンL2を走行した場合に観測点P1,P2,Q1,Q2に対して検出される加速度の一例を示す図である。また、図9は、図8の各時刻の加速度振幅を加速度強度に変換した図である。図8及び図9の例では、車両6がレーンL2を走行しているので、車両6の4つの車軸が観測点P2,Q2をそれぞれ通過する時刻において
大きな加速度強度が取得されている。4つの車軸が観測点P2をそれぞれ通過する時刻において取得される加速度強度は第1観測点情報に含まれる。また、4つの車軸が観測点Q2をそれぞれ通過する時刻において取得される加速度強度は第2観測点情報に含まれる。
大きな加速度強度が取得されている。4つの車軸が観測点P2をそれぞれ通過する時刻において取得される加速度強度は第1観測点情報に含まれる。また、4つの車軸が観測点Q2をそれぞれ通過する時刻において取得される加速度強度は第2観測点情報に含まれる。
そして、計測装置1は、取得した加速度強度が所定の閾値を超えた時刻を先頭の車軸から順に各車軸が観測点P2,Q2を通過した時刻、すなわち、各車軸のレーンL2への進入時刻及びレーンL2からの退出時刻として取得する。
図10は、図9の加速度強度を所定の閾値で2値化した図である。図10の例では、4つの車軸のそれぞれのレーンL2への進入時刻とレーンL2からの退出時刻が取得されている。4つの車軸のそれぞれのレーンL2への進入時刻は第1観測点情報に含まれる。また、4つの車軸のそれぞれのレーンL2からの退出時刻は第2観測点情報に含まれる。
さらに、計測装置1は、4つの車軸のそれぞれのレーンL2への進入時刻のパターン1と、4つの車軸のそれぞれのレーンL2からの退出時刻のパターン2とを比較し、当該2つのパターンが同一の車両6の通過によるものが否かを判定する。4つの車軸の間隔は変化しないので、車両6が上部構造7を走行する速度が一定であれば、パターン1,2は一致することになる。例えば、計測装置1は、先頭の車軸の進入時刻と退出時刻を一致させるように、パターン1,2のいずれかの時刻をスライドさせ、2番目〜4番目の各車軸の進入時刻と退出時刻の差が所定の閾値以下の場合はパターン1,2が同一の車両6の通過によるものと判定し、当該差が所定の閾値よりも大きい場合はパターン1,2が2台の車両6の通過によるものと判定する。なお、計測装置1は、2台の車両6が同じ速度で1つのレーンを連行する場合において先の車両6の複数の車軸と後の車両6の複数の車軸をすべて1台の車両6の車軸と誤判定しないように、2つの連続する車軸の進入時刻又は退出時刻の間隔が規定以上の時間差である場合には、当該2つの車軸の進入時刻及び退出時刻を2つの車両6に分ければよい。
図11は、図10に対して、先頭の車軸の進入時刻と退出時刻を一致させるように、4つの車軸のそれぞれのレーンL2からの退出時刻のパターン2をスライドさせた図である。なお、図11は、図10に対して横軸方向が拡大されている。図11の例では、4つの車軸のそれぞれのレーンL2への進入時刻のパターン1と、4つの車軸のそれぞれのレーンL2からの退出時刻のパターン2とがほぼ一致しており、パターン1,2が同一の車両6の通過によるものと判定される。
そして、計測装置1は、図10に示したレーンL2への4つの進入時刻、図9に示した観測点P2の4つの加速度強度のピーク値、図10に示したレーンL2からの4つの退出時刻、及び、図9に示した観測点Q2の4つの加速度強度のピーク値を、先頭から順に対応づけることにより、先頭の車軸の対応情報、2番目の車軸の対応情報、3番目の車軸の対応情報及び4番目の車軸の対応情報を取得する。さらに、計測装置1は、レーンL2を走行した車両6と4つの車軸の対応情報とを対応付けた対応情報を取得する。これらの情報は、第1観測点情報及び第2観測点情報とともに、車軸情報に含まれる。
計測装置1は、車軸情報により、上部構造7のレーンLjを通過した任意の車両6に対して、当該車両6の各車軸の観測点Pjへの進入時刻、各車軸による観測点Pjの加速度強度、各車軸の観測点Qjからの退出時刻、及び、各車軸による観測点Qjの加速度強度を特定することができる。
1−3.たわみ波形の生成
本実施形態では、橋梁5の上部構造7において、床板Fと主桁G1〜GKなどで構成される橋床7aが1つ或いは複数の連続配置される構成として考え、計測装置1は、1つの
橋床7aの変位を長手方向の中央部における変位として算出する。上部構造7に印加される荷重は上部構造7の一端から他端へ移動する。この時、荷重の上部構造7上の位置と荷重量を用いて、上部構造7の中央部の変位であるたわみ量を表すことができる。本実施形態では、車両6の車軸が上部構造7上を移動するときのたわみ変形を、1点荷重の梁上の移動によるたわみ量の軌跡として表すために、図12に示す構造モデルを考え、当該構造モデルにおいて、中央部におけるたわみ量を算出する。図12において、Pは荷重である。aは、車両6が進入する側の上部構造7の端からの荷重位置である。bは、車両6が退出する側の上部構造7の端からの荷重位置である。lは、上部構造7の両端の間の距離である。図12に示す構造モデルは、両端を支点とする両端を支持した単純梁である。
本実施形態では、橋梁5の上部構造7において、床板Fと主桁G1〜GKなどで構成される橋床7aが1つ或いは複数の連続配置される構成として考え、計測装置1は、1つの
橋床7aの変位を長手方向の中央部における変位として算出する。上部構造7に印加される荷重は上部構造7の一端から他端へ移動する。この時、荷重の上部構造7上の位置と荷重量を用いて、上部構造7の中央部の変位であるたわみ量を表すことができる。本実施形態では、車両6の車軸が上部構造7上を移動するときのたわみ変形を、1点荷重の梁上の移動によるたわみ量の軌跡として表すために、図12に示す構造モデルを考え、当該構造モデルにおいて、中央部におけるたわみ量を算出する。図12において、Pは荷重である。aは、車両6が進入する側の上部構造7の端からの荷重位置である。bは、車両6が退出する側の上部構造7の端からの荷重位置である。lは、上部構造7の両端の間の距離である。図12に示す構造モデルは、両端を支点とする両端を支持した単純梁である。
図12に示す構造モデルにおいて、車両6が進入する側の上部構造7の端の位置をゼロとしてたわみ量の観測位置をxとしたとき、単純梁の曲げモーメントMは式(1)で表される。
式(1)において、関数Haは式(2)のように定義される。
式(1)を変形し、式(3)が得られる。
一方、曲げモーメントMは式(4)で表される。式(4)において、θは角度であり、Iは二次モーメントであり、Eはヤング率である。
式(4)を式(3)に代入し、式(5)が得られる。
式(5)を観測位置xについて積分する式(6)を計算し、式(7)が得られる。式(7)において、C1は積分定数である。
さらに、式(7)を観測位置xについて積分する式(8)を計算し、式(9)が得られる。式(9)において、C2は積分定数である。
式(9)において、θxはたわみ量を表し、θxをたわみ量wに置き換えて式(10)が得られる。
図12より、b=l−aなので、式(10)は式(11)のように変形される。
x=0でたわみ量w=0として、x≦aよりHa=0であるから、式(11)にx=w=Ha=0を代入して整理すると、式(12)が得られる。
また、x=lでたわみ量w=0として、x>aよりHa=1であるから、式(11)にx=l,w=0,Ha=1を代入して整理すると、式(13)が得られる。
式(13)にb=l−aを代入し、式(14)が得られる。
式(10)に式(12)の積分定数C1及び式(13)の積分定数C2を代入し、式(15)が得られる。
式(15)を変形し、荷重Pが位置aに印加された時の観測位置xにおけるたわみ量wは、式(16)で表される。
図13に、たわみ量の観測位置xが単純梁の中央位置に固定されている条件で、すなわちx=l/2の時に、荷重Pが単純梁の一端から他端へ移動する様子を示す。
荷重位置aが観測位置x=l/2よりも左側にある時、x>aよりHa=1であるから、式(16)にx=l/2,Ha=1を代入し、式(17)が得られる。
式(17)にl=a+bを代入して整理すると式(18)が得られる。
式(18)にa+b=lを代入し、荷重Pの位置が中央の観測位置x=l/2よりも左側にある場合の観測位置xのたわみ量wLは式(19)のようになる。
一方、荷重位置aが観測位置x=l/2よりも右側にある時、x≦aよりHa=0であるから、式(16)にx=l/2,Ha=0を代入し、式(20)が得られる。
式(20)にl=a+bを代入して整理すると、荷重Pの位置が中央の観測位置x=l/2よりも右側にある場合の観測位置xのたわみ量wRは式(21)のようになる。
また、荷重位置aが観測位置x=l/2と同じである時、x≦aよりHa=0であるから、式(16)にHa=0,a=b=l/2を代入して整理すると、式(22)が得られる。
さらに、式(22)にa=l/2を代入すると、荷重Pの位置が中央の観測位置と同じである場合の観測位置xのたわみ量wは式(23)のようになる。
両端支点の単純梁では、荷重Pが中央にある場合が最大たわみ変位となるので、式(23)より、最大たわみ量wmaxは式(24)で表される。
荷重Pの位置が中央の観測位置x=l/2よりも左側にある場合の観測位置xのたわみ量wLを最大たわみ量wmaxで除算して最大たわみ量wmaxで規格化すると、式(19)及び式(24)より、式(25)が得られる。
式(25)においてa/l=rと置くと式(26)が得られる。
一方、荷重Pの位置が中央の観測位置x=l/2よりも右側にある場合の観測位置xのたわみ量wRを最大たわみ量wmaxで除算して最大たわみ量wmaxで規格化すると、式(21)及び式(24)より、式(27)が得られる。
ここで、a/l=r,a+b=lより、b=l×(1−r)であるから、式(27)にb=l×(1−r)を代入し、式(28)が得られる。
式(25)、式(27)とまとめて、単純梁上を荷重Pが移動する際に中央部で観測される最大たわみ量で規格化された規格化たわみ量wstdは、式(29)で表される。
式(29)において、r=a/l,1−r=b/lは、単純梁の支点間の距離lに対する荷重Pの位置の比を示し、式(30)に示すように変数Rを定義する。
式(30)を用いて式(29)は式(31)に置き換えられる。
式(30)及び式(31)は、単純梁の中央に観測位置がある場合、荷重Pの位置が中央よりも右側と左側でたわみ量が対称となることを示している。
図14に、観測位置x=l/2の場合の規格化たわみ量wstdの波形の一例を示す。図14において、横軸は荷重Pの位置であり、縦軸は規格化たわみ量wstdである。図14の例では、単純梁の支点間の距離l=1である。
前述の車軸情報に含まれるのは、車両6の各車軸のレーンLjへの進入時刻及びレーンLjからの退出時刻、すなわち、車両6が上部構造7の両端の位置をそれぞれ通過した時刻であるので、上部構造7の両端の位置を車軸の進入時刻及び退出時刻に対応させて、荷重位置a,bを時間に置き換える。ただし、車両6の速度はほぼ一定で、位置と時刻はほぼ比例するものとする。
上部構造7の左端の荷重位置を進入時刻tiと対応させ、上部構造7の右端の荷重位置を退出時刻toと対応させると、左端からの荷重位置aは進入時刻tiからの経過時刻tpに置き換える。経過時刻tpは式(32)で表される。
また、支点間の距離lは、進入時刻tiから退出時刻toまでの時間tsに置き換えられる。時間tsは式(33)で表される。
車両6の速度は一定なので、荷重位置aが上部構造7の中央にある時刻tcは式(34)で表される。
以上のように位置を時間に置き換えて、荷重Pの位置は、式(35)及び式(36)のようになる。
式(35)及び式(36)を式(29)に代入し、時間に置き換えた規格化たわみ量wstdは、式(37)で表される。
あるいは、式(30)及び式(31)より、変数Rを時間に置き換えて、最大振幅で規格化された規格化たわみ量wstdは、式(38)で表される。
時間経過と規格化たわみ量の関係付けを観測データとして扱うことを考慮して、規格化たわみ量wstdを、両端支点の単純梁上の単一集中荷重の移動による梁中央の観測位置の規格化たわみ量モデルwstd(t)に置き換えて、式(38)は式(39)のようになる。式(39)は、構造物である上部構造7のたわみの近似式であり、上部構造7の構造モデルに基づく式である。具体的には、式(39)は、車両6が移動するレーンLjにおける観測点Pjと観測点Qjとの中央位置におけるたわみの最大振幅で規格化され、最大値が1となる式である。
この規格化たわみ量モデルwstd(t)に必要な時間情報は、前述の車軸情報から得られる。規格化たわみ量モデルwstd(t)は、上部構造7の中央位置において最大たわみ量wmaxとなるので、式(40)が得られる。
また、前述の式(23)に示されるたわみ量wは、荷重Pの位置が中央の観測位置と同じである場合の観測位置x=l/2のたわみ量であり、最大たわみ量wmaxと一致するので、式(41)が得られる。
図15に、規格化たわみ量モデルwstd(t)の一例を示す。図15の例では、進入時刻ti=4、退出時刻to=6であり、時刻tc=(ti+to)/2=5において、規格化たわみ量モデルwstd(t)は、上部構造7の中央位置において最大たわみ量wmax=1となっている。
仮に、構造物である上部構造7は、BWIM(Bridge Weigh in Motion)が機能すると仮定し、両端を支点とした単純梁に近似した変形をすると考える。また、移動体である車両6は上部構造7の一方の端部から上部構造7を概ね一定速度で通過し、もう一方の端部に移動するのであるから、上部構造7の中間部と上部構造7の端部は同じ荷重の作用を受けるので、観測される上部構造7の変位は、車軸情報から得られる車軸の加速度強度apに近似的に比例すると考えることができる。
比例係数を、車軸情報から得られる車軸の加速度強度apと所定の係数pとの積であるものとして、式(42)により、各車軸による上部構造7のたわみ波形H(t)が得られる。なお、加速度強度apは、車軸情報に含まれる進入時の加速度強度でもよいし、退出時の加速度強度でもよいし、進入時の加速度強度と退出時の加速度強度との平均値等の統計値でもよい。
式(39)を式(42)に代入し、たわみ波形H(t)は式(43)で表される。
これまでは、上部構造7に単一荷重Pが印加されるものとしていたが、車両6が走行するレーンLjには車両6の各車軸による荷重が印加されるので、式(43)は式(44)のようにたわみ波形Hjk(t)に置き換えられる。式(44)において、kは車軸番号を表す整数であり、jはレーン番号を表す整数である。式(44)に示すように、たわみ波形Hjk(t)は、所定の係数pと加速度強度apjkとの積に比例する。
図16に、レーンLjを走行する車両6に含まれる各車軸による上部構造7のたわみ波形の一例を示す。図16の例では、車両6は4軸車両であり、4つのたわみ波形Hj1(t),Hj2(t),Hj3(t),Hj4(t)が示されている。図16の例では、先頭と2番目の車軸による荷重は相対的に小さく、3番目と4番目の車軸による荷重は相対的に大きいため、たわみ波形Hj1(t),Hj2(t)の最大振幅は相対的に小さく、たわみ波形Hj3(t),Hj4(t)の最大振幅は相対的に大きくなっている。
1−4.データベースの作成
車両6の各車軸の加速度強度apjkは、車両6の重心から各車軸までの距離モーメントの影響を受けるため、静止時の各車軸の荷重によって生じる加速度強度とは大きく異なる場合がある。その場合、式(44)によって算出されるたわみ波形Hjk(t)と実際に計測される変位波形との近似性が低下する。そこで、本実施形態では、計測装置1は、第1観測点情報とあらかじめ作成されたデータベースとに基づいて、式(44)のたわみ波形Hjk(t)を、車両6の重心から各車軸までの距離モーメントの影響を考慮したたわみ波形に置き換える。
車両6の各車軸の加速度強度apjkは、車両6の重心から各車軸までの距離モーメントの影響を受けるため、静止時の各車軸の荷重によって生じる加速度強度とは大きく異なる場合がある。その場合、式(44)によって算出されるたわみ波形Hjk(t)と実際に計測される変位波形との近似性が低下する。そこで、本実施形態では、計測装置1は、第1観測点情報とあらかじめ作成されたデータベースとに基づいて、式(44)のたわみ波形Hjk(t)を、車両6の重心から各車軸までの距離モーメントの影響を考慮したたわみ波形に置き換える。
データベースは、ホイール長に対する複数の車軸のそれぞれと次の車軸との距離の比率と、当該複数の車軸のそれぞれの観測点Pjへの作用に対する応答である加速度強度を補正する補正係数との対応関係の情報を有する。ホイール長は、複数の車軸のうちの先頭の車軸と最後の車軸との距離である。
また、データベースは、車軸の数と比率と補正係数との対応関係の情報を有してもよいし、ホイール長と比率と補正係数との対応関係の情報を有してもよい。なお、ホイール長は、「部位間基準距離」の一例である。
図17にデータベースの構成例を示す。図17の例では、データベースは、複数のデータテーブルを含んでいる。各データテーブルは、車軸数、補正係数、比率、ホイール長の情報を含む。
図17において、補正係数R1は先頭の車軸の加速度強度を補正する補正係数であり、補正係数R2は2番目の車軸の加速度強度を補正する補正係数であり、補正係数R3は3番目の車軸の加速度強度を補正する補正係数であり、補正係数R4は4番目の車軸の加速度強度を補正する補正係数である。また、比率D1,2はホイール長Waに対する先頭の車軸と2番目の車軸との距離の比率であり、比率D2,3はホイール長Waに対する2番目の車軸と3番目の車軸との距離の比率であり、比率D3,4はホイール長Waに対する3番目の車軸と4番目の車軸との距離の比率である。
例えば、テーブル名が「2軸車A」のデータテーブルは、車軸数が2であり、補正係数R1が0.849であり、補正係数R2が0.148であり、比率D1,2が1であり、ホイール長Waが4850である。また、例えば、テーブル名が「3軸車A」のデータテーブルは、車軸数が3であり、補正係数R1が0.874であり、補正係数R2が0.1
13であり、補正係数R3が0.113であり、比率D1,2が0.818であり、比率D2,3が0.182であり、ホイール長Waが7210である。また、例えば、テーブル名が「4軸車A」のデータテーブルは、車軸数が4であり、補正係数R1が0.485であり、補正係数R2が0.329であり、補正係数R3が0.042であり、補正係数R4が0.144であり、比率D1,2が0.25であり、比率D2,3が0.587であり、比率D3,4が0.162であり、ホイール長Waが7430である。
13であり、補正係数R3が0.113であり、比率D1,2が0.818であり、比率D2,3が0.182であり、ホイール長Waが7210である。また、例えば、テーブル名が「4軸車A」のデータテーブルは、車軸数が4であり、補正係数R1が0.485であり、補正係数R2が0.329であり、補正係数R3が0.042であり、補正係数R4が0.144であり、比率D1,2が0.25であり、比率D2,3が0.587であり、比率D3,4が0.162であり、ホイール長Waが7430である。
図17に示すデータベースは、車軸の数と比率と補正係数との対応関係の情報を有するとともに、ホイール長と比率と補正係数との対応関係の情報を有する。すなわち、図17に示すデータベースは、車軸の数とホイール長と比率と補正係数との対応関係の情報を有している。
本実施形態では、以下に説明するように、データベースは、未知の移動体である車両6とは異なる既知の移動体である複数の車両の寸法の情報に基づいて作成される。既知の移動体とは、荷重、寸法、軸数等の情報がわかっている移動体であり、未知の移動体とは当該情報がわかっていない移動体である。
まず、既知の車両の車軸数をlastとし、寸法の情報としてk番目の車軸とk+1番目の車軸との距離をDk,k+1が提供されるとすると、ホイール長Waは式(45)によって算出される。kは、1以上last−1以下の各整数である。より正確には、距離Dk,k+1はk番目の車軸の中心とk+1番目の車軸の中心との距離であり、ホイール長Waは先頭の車軸の中心と最後の車軸の中心との距離である。なお、ホイール長Waは、車両の寸法の情報として提供されてもよい。
ホイール長Waに対するk番目の車軸とk+1番目の車軸との距離Dk,k+1との比率αk,k+1は、式(46)によって算出される。
また、重心よりも前の車軸の車軸番号が1〜frontであり、重心よりも後の車軸の車軸番号がfront+1〜lastである場合、k番目の車軸と車両の重心との距離をDk,COGとすると、仮想的前軸と重心との距離DF,COGは式(47)によって算出され、仮想的後軸と重心との距離DR,COGは式(48)によって算出される。なお、重心の位置は、例えば、車両の図面等から推定した値が用いられる。既知の車両がトラックであれば、荷台の中央位置を重心位置と仮定してもよい。
仮想的前軸と重心との距離DF,COG及び仮想的後軸と重心との距離DR,COGを用いて、式(49)及び式(50)により、仮想的前軸配分係数RF及び仮想的後軸配分係数RRが算出される。
式(51)により、式(49)によって得られる仮想的前軸配分係数RFを重心よりも前の各車軸に配分することにより、重心よりも前の各車軸に対する補正係数Rkが得られる。式(51)において、kは1以上front以下の各整数である。
同様に、式(52)により、式(50)によって得られる仮想的後軸配分係数RRを重心よりも後の各車軸に配分することにより、重心よりも後の各車軸に対する補正係数Rkが得られる。式(52)において、kはfront+1以上last以下の各整数である。
図18に、2軸車、3軸車及び4軸車におけるホイール長Wa及び距離Dk,k+1,DF,COG,DR,COGの一例を示す。図18の例では、4軸車は、車軸数が4なのでlast=4であり、2番目の車軸と3番目の車軸の間に重心があるのでfront=2である。また、3軸車は、車軸数が3なのでlast=3であり、先頭の車軸と2番目の車軸の間に重心があるのでfront=1である。また、2軸車は、車軸数が2なのでlast=2であり、先頭の車軸と2番目の車軸の間に重心があるのでfront=1である。
車軸数last、式(51)及び式(52)により得られる補正係数R1〜Rlast、式(46)によって得られる比率α1,2〜αlast−1,last及び式(45)によって得られるホイール長Waの対応情報が、既知の複数の車両の各々に対するデータテーブルとしてデータベースに登録される。
1−5.補正係数の選択
以下に説明するように、本実施形態では、計測装置1は、第1観測点情報に基づいて、車両6の先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する各車軸と次の車軸との距離の比率を算出し、当該比率に基づいて前述のデータベースから補正係数R1〜Rlastを選択する。
以下に説明するように、本実施形態では、計測装置1は、第1観測点情報に基づいて、車両6の先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する各車軸と次の車軸との距離の比率を算出し、当該比率に基づいて前述のデータベースから補正係数R1〜Rlastを選択する。
車両6の車軸数をlastとし、車軸番号がkの車軸が観測点Pjを通過した時刻をtjkとすると、計測装置1は、第1観測点情報に基づいて、式(53)のように、時刻tjkから車軸番号がk+1である次の車軸が観測点Pjを通過した時刻tjk+1までの時間Δtjkを算出する。kは1以上last−1以下の各整数である。
次に、計測装置1は、式(54)のように、車軸番号が1である先頭の車軸が観測点Pjを通過した時刻tj1から車軸番号がlastである最後の車軸が観測点Pjを通過した時刻tjlastまでの時間であるホイール時間ΔtjWaを算出する。
図19に、式(53)及び式(54)によって算出される時間Δtjk及びホイール時間ΔtjWaの一例を示す。なお、図19は、4軸車、3軸車、2軸車がそれぞれレーンLjを走行したときの各車軸による観測点Pjの加速度強度を2値化した図である。
次に、計測装置1は、式(55)により、式(53)で表される時間Δtjkをホイール時間ΔtjWaで規格化した規格化時間Δtstdjkを算出する。車両6が観測点Pjを通過する間の速度は一定であるとみなせるので、規格化時間Δtstdjkは、ホイール長に対するk番目の車軸とk+1番目の車軸との距離の比率と一致する。すなわち、計測装置1は、式(55)により、ホイール長に対するk番目の車軸とk+1番目の車軸との距離の比率を算出する。
次に、計測装置1は、第1観測点情報及び第2観測点情報に基づいて、車両6が観測点Pjから観測点Qjとまで移動するのに要した移動時間Δtljを算出し、上部構造7の観測点Pjと観測点Qjとの距離lj及び移動時間Δtljを用いて、式(56)により、車両6の平均速度vjを算出する。
次に、計測装置1は、ホイール時間ΔtjWa及び平均速度vjを用いて、式(57)により、車両6のホイール長LjWaを算出する。なお、ホイール長LjWaは、「部位間基準距離」の一例である。
そして、計測装置1は、データベースから、車両6の車軸数last、ホイール長LjWa及びホイール長に対するk番目の車軸とk+1番目の車軸との距離の比率である規格化時間Δtstdjkに最も近いデータテーブルを選択し、当該データテーブルに含まれる補正係数R1〜Rlastを選択する。例えば、計測装置1は、複数のデータテーブルの中から、車軸数がlastと一致し、かつ、ホイール長Waとホイール長LjWaとの差が閾値以内であるすべてのデータテーブルを選択する。そして、計測装置1は、選択されたデータテーブルの中で、比率α1,2〜αlast−1,lastと規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1との差が最も小さいデータテーブルに含まれる補正係数R1〜Rlastを選択してもよい。
選択された補正係数Rkは、距離モーメントの影響を低減させるように加速度強度apjkを補正する係数であり、たわみ波形Hjk(t)を算出するための前述の式(44)は、補正係数Rkを用いて式(58)に置き換えられる。
計測装置1は、式(58)により、車軸番号がkである車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を算出する。
図20に、式(58)によって算出される各車軸による上部構造7のたわみ波形の一例を示す。図20には、図16に示した4つのたわみ波形がそれぞれ補正されたたわみ波形Hj1(t),Hj2(t),Hj3(t),Hj4(t)が示されている。図20の例を図16の例と比較すると、たわみ波形Hj1(t),Hj2(t)の最大振幅は増加し、たわみ波形Hj3(t),Hj4(t)の最大振幅は減少している。すなわち、補正係数R1〜Rlastによって、加速度強度apj1〜apjlastに対する距離モーメントの影響が補正されている。
式(59)に示すように、レーンLjを走行する車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)は、各車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を加算して得られる。式(59)において、mは車両番号を表す整数であり、kは車軸番号を表す整数であり、jはレーン番号を表す整数である。
計測装置1は、式(59)により、レーンLjを走行する車両番号がmである車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)を算出する。
図21に、図20に示した4つのたわみ波形Hj1(t),Hj2(t),Hj3(t),Hj4(t)を加算して得られる、車両番号がmの車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)を実線で示す。また、図21には、図16に示した4つのたわみ波形Hj1(t),Hj2(t),Hj3(t),Hj4(t)を加算して得られるたわみ波形CPjm(t)も破線で示されている。図21に示すように、補正係数R1〜Rlastによって、たわみ波形CPjm(t)の最大振幅や最大振幅となる時刻が補正されている。
1−6.変位の算出
式(59)に示されるたわみ波形CPjm(t)と、観測した変位CU(t)の相関を多項式で近似する。例えば、式(60)のように、変位CU(t)をたわみ波形CPjm(t)の1次式で近似する。式(60)において、sは1次係数であり、iは0次係数である。
式(59)に示されるたわみ波形CPjm(t)と、観測した変位CU(t)の相関を多項式で近似する。例えば、式(60)のように、変位CU(t)をたわみ波形CPjm(t)の1次式で近似する。式(60)において、sは1次係数であり、iは0次係数である。
1次係数s及び0次係数iは、例えば、複数の試験車両による荷重試験によって算出される。例えば、レーンLjの中央に変位計を設置し、複数の試験車両をそれぞれ単独でレーンLjを走行させ、計測装置1は、車軸情報を生成するとともに、変位計によって計測された変位を取得する。そして、計測装置1は、計測された変位の最大値をCUmaxとし、車軸情報から式(59)によって得られるたわみ波形CPjm(t)の最大値をCPjm−maxとしてグラフにプロットし、近似直線の1次係数scu及び0次係数icuを求める。
図22は、6台の試験車両による荷重試験の結果をプロットした図である。図22において、横軸は試験車両による上部構造7のたわみ波形の最大値CPjm−maxであり、縦軸は計測変位の最大値CUmaxである。図22において、6つの点は直線状に配置されており、6つの点に対する近似直線が点線で示されている。図22の例では、この近似直線の1次係数scuは3084.435944であり、0次係数icuは0.229180174である。
計測装置1は、1次係数scu及び0次係数icuと、未知の車両6の車軸情報から式(59)によって得られるたわみ波形CPjm(t)とを用いて、式(61)によりレーンLjの中央の変位CUest(t)を算出する。
図23に、計測変位CU(t)と、式(59)によって得られる補正されたたわみ波形
CPjm(t)から算出される変位CUest(t)の一例を示す。図23において、実線は計測変位CU(t)を示し、破線はたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)を示す。なお、図23には、式(44)によって算出される各車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を加算して得られるたわみ波形CPjm(t)、すなわち、補正されていないたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)も一点鎖線で示されている。図23に示すように、補正されていないたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)は計測変位CU(t)との差が大きいが、補正されたたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)は計測変位CU(t)との差が非常に小さい。したがって、計測装置1は、レーンLjの中央の変位を計測することなく、式(61)により、レーンLjを走行した未知の車両6による中央の変位を精度よく算出することができる。
CPjm(t)から算出される変位CUest(t)の一例を示す。図23において、実線は計測変位CU(t)を示し、破線はたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)を示す。なお、図23には、式(44)によって算出される各車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を加算して得られるたわみ波形CPjm(t)、すなわち、補正されていないたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)も一点鎖線で示されている。図23に示すように、補正されていないたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)は計測変位CU(t)との差が大きいが、補正されたたわみ波形CPjm(t)から算出される変位CUest(t)は計測変位CU(t)との差が非常に小さい。したがって、計測装置1は、レーンLjの中央の変位を計測することなく、式(61)により、レーンLjを走行した未知の車両6による中央の変位を精度よく算出することができる。
式(61)において、0次係数icuは小さい値であり、式(61)にicu=0を代入し、式(58)及び式(59)より、式(62)が得られる。
式(62)より、所定の係数pと1次係数scuは入れ替えることができるので、所定の係数pは1次係数scuと同様の機能を有する係数である。すなわち、所定の係数pは、観測点Pjと観測点Qjとの間の上部構造7の部位のたわみと、上部構造7の当該部位の変位との相関を近似する関数の係数である。
1−7.計測方法
図24は、本実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図である。本実施形態では、計測装置1が図24に示す手順を実行する。
図24は、本実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図である。本実施形態では、計測装置1が図24に示す手順を実行する。
図24に示すように、まず、計測装置1は、観測点P1〜PNを観測するN個のセンサー21による観測情報に基づいて、車両6の複数の車軸が観測点P1〜PNのいずれかを通過した時刻及び複数の車軸のそれぞれの観測点P1〜PNのいずれかへの作用に対する応答である第1の物理量としての加速度強度を含む第1観測点情報を取得する(ステップS1)。前述の通り、N個のセンサー21はそれぞれ加速度センサーであり、N個のセンサー21による観測情報は、観測点P1〜PNに生じた加速度の検出情報である。計測装置1は、N個のセンサー21がそれぞれ検出した加速度に基づいて第1観測点情報を取得する。このステップS1は、第1観測点情報取得ステップである。
次に、計測装置1は、観測点Q1〜QNを観測するN個のセンサー22による観測情報に基づいて、車両6の複数の車軸が観測点Q1〜QNのいずれかを通過した時刻及び複数の車軸のそれぞれの観測点Q1〜QNのいずれかへの作用に対する応答である第2の物理量としての加速度強度を含む第2観測点情報を取得する(ステップS2)。前述の通り、N個のセンサー22はそれぞれ加速度センサーであり、N個のセンサー22による観測情報は、観測点Q1〜QNに生じた加速度の検出情報である。計測装置1は、N個のセンサー22がそれぞれ検出した加速度に基づいて、第2観測点情報を取得する。このステップS2は、第2観測点情報取得ステップである。
次に、計測装置1は、ステップS1で取得した第1観測点情報を用いて、複数の車軸のうちの先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する、複数の車軸のそれぞれと次の車軸との距離の比率を算出する(ステップS3)。具体的には、計測装置1は、第1観測点情報に
含まれる、複数の車軸が観測点Pjをそれぞれ通過した時刻に基づいて、当該比率を算出する。詳細には、計測装置1は、前述の式(53)〜式(55)により、当該比率として規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1を算出する。このステップS3は、比率算出ステップである。
含まれる、複数の車軸が観測点Pjをそれぞれ通過した時刻に基づいて、当該比率を算出する。詳細には、計測装置1は、前述の式(53)〜式(55)により、当該比率として規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1を算出する。このステップS3は、比率算出ステップである。
次に、計測装置1は、ステップS3で算出した比率に基づいて、データベースから第1の物理量である加速度強度apj1〜apjlastを補正する補正係数R1〜Rlastを選択する(ステップS4)。例えば、計測装置1は、ステップS3で算出した比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1と、ステップS1で取得した第1観測点情報から得られる複数の車軸の数とに基づいて、データベースから補正係数R1〜Rlastを選択してもよい。また、例えば、計測装置1は、ステップS1で取得した第1観測点情報とステップS2で取得した第2観測点情報とに基づいて、ホイール長LjWaを算出し、ステップS3で算出した比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1と、ホイール長LjWaとに基づいて、データベースから補正係数R1〜Rlastを選択してもよい。計測装置1は、第1観測点情報と第2観測点情報とを用いて、車両6が観測点Pjと観測点Qjとの間を移動するのに要した時間である移動時間Δtljを算出し、算出した移動時間Δtljと、第1の観測点と第2の観測点との距離ljとに基づいて、前述の式(56)により、車両6の速度として平均速度vjを算出し、算出した平均速度vjと複数の車軸が観測点Pjをそれぞれ通過した時刻とに基づいて、前述の式(57)によりホイール長LjWaを算出してもよい。このステップS4は、補正係数選択ステップである。
次に、計測装置1は、ステップS1で取得した第1観測点情報及びステップS2で取得した第2観測点情報と、所定の係数pと、ステップS4で選択した補正係数Rkと、上部構造7のたわみの近似式とに基づいて、複数の車軸のそれぞれによる上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を算出する(ステップS5)。具体的には、計測装置1は、前述の式(58)により、各レーンLjを走行した車両6の各車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を算出する。このステップS5は、たわみ波形算出ステップである。
次に、計測装置1は、前述の式(59)により、ステップS5で算出した車両6の複数の車軸のそれぞれによる上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を加算して、車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)を算出する(ステップS6)。このステップS6は、移動体たわみ波形算出ステップである。
次に、計測装置1は、前述の式(61)により、ステップS6で算出した車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)に基づいて、上部構造7の変位CUest(t)を算出する(ステップS7)。このステップS7は、変位算出ステップである。
次に、計測装置1は、ステップS7で算出した上部構造7の変位CUest(t)をサーバー2に出力する(ステップS8)。このステップS8は、出力ステップである。
計測装置1は、計測を終了するまで(ステップS9のN)、ステップS1〜S8の処理を繰り返し行う。
図25は、図24のステップS4である補正係数選択ステップの手順の一例を示すフローチャート図である。
図25に示すように、まず、計測装置1は、整数iを1に、整数n2を0に設定し(ステップS141)、データベースからi番目のデータテーブルを選択し、第1観測点情報に含まれる車両6の車軸数lastと選択したデータテーブルに含まれる車軸数とを比較
する(ステップS142)。
する(ステップS142)。
計測装置1は、ステップS142で比較した両者が一致する場合は(ステップS143のY)、データベースのi番目のデータテーブルを選択リスト1に追加し(ステップS144)、整数n2に1を加算する(ステップS145)。
計測装置1は、ステップS142で比較した両者が一致しない場合は(ステップS143のN)、ステップS144,S145の処理を行わない。
次に、計測装置1は、整数iがデータベースに含まれるデータテーブルの総数n1でない場合は(ステップS146のN)、整数iに1を加算し(ステップS147)、ステップS142〜S145の処理を繰り返し行う。
そして、整数iがn1になると(ステップS146のY)、次に、計測装置1は、整数iを1に、整数n3を0に設定し(ステップS148)、選択リスト1からi番目のデータテーブルを選択し、前述の式(57)によって算出される車両6のホイール長LjWaと選択したデータテーブルに含まれるホイール長Waとを比較する(ステップS149)。
計測装置1は、ステップS149で比較した両者の差が所定の閾値以内である場合は(ステップS150のY)、選択リスト1のi番目のデータテーブルを選択リスト2に追加し(ステップS151)、整数n3に1を加算する(ステップS152)。
計測装置1は、ステップS149で比較した両者が閾値よりも大きい場合は(ステップS150のN)、ステップS151,S152の処理を行わない。
次に、計測装置1は、整数iが選択リスト1に含まれるデータテーブルの総数n2でない場合は(ステップS153のN)、整数iに1を加算し(ステップS154)、ステップS149〜S152の処理を繰り返し行う。
そして、整数iがn2になると(ステップS153のY)、次に、計測装置1は、整数iを1に設定し(ステップS155)、選択リスト2からi番目のデータテーブルを選択し、前述の式(55)によって算出される規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1と選択したデータテーブルに含まれる比率α1,2〜αlast−1,lastとを比較する(ステップS156)。
計測装置1は、ステップS156で比較した両者の差が1〜i番目のデータテーブルの中で最も小さい場合は(ステップS157のY)、整数n4をiに更新する(ステップS158)。
計測装置1は、ステップS156で比較した両者の差が1〜i番目のデータテーブルの中で最も小さくない場合は(ステップS157のN)、ステップS158の処理を行わない。
次に、計測装置1は、整数iが選択リスト2に含まれるデータテーブルの総数n3でない場合は(ステップS159のN)、整数iに1を加算し(ステップS160)、ステップS156〜S158の処理を繰り返し行う。
そして、整数iがn3になると(ステップS153のY)、計測装置1は、選択リスト2のn4番目のデータテーブルに含まれる補正係数R1〜Rlastを選択し(ステップ
S161)、補正係数選択ステップの処理を終了する。
S161)、補正係数選択ステップの処理を終了する。
1−8.計測装置の構成
図26は、本実施形態における計測装置1の構成例を示す図である。図26に示すように、計測装置1は、制御部110と、第1通信部120と、記憶部130と、第2通信部140と、操作部150と、を有している。
図26は、本実施形態における計測装置1の構成例を示す図である。図26に示すように、計測装置1は、制御部110と、第1通信部120と、記憶部130と、第2通信部140と、操作部150と、を有している。
制御部110は、上部構造7に設置された各センサー21,22から出力される加速度データに基づいて、車両6が上部構造7を走行した時刻や上部構造7の変位等を算出する。
第1通信部120は、各センサー21,22から、加速度データを受信する。各センサー21,22から出力される加速度データは、例えば、デジタル信号である。第1通信部120は、各センサー21,22から受信した加速度データを制御部110に出力する。
記憶部130は、制御部110が計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部130は、制御部110が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。記憶部130は、例えば、ROM(Read Only Memory)やフラッシュROM、RAM(Random Access Memory)等の各種IC(Integrated Circuit)メモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。
記憶部130は、コンピューターにより読み取り可能な装置や媒体である不揮発性の情報記憶装置を含み、各種のプログラムやデータ等は当該情報記憶装置に記憶されていてもよい。情報記憶装置は、光ディスクDVD、CD等の光ディスク、ハードディスクドライブ、或いはカード型メモリーやROM等の各種のメモリー等であってもよい。また、制御部110が通信ネットワーク4を介して各種のプログラムやデータ等を受信して記憶部130に記憶させてもよい。
第2通信部140は、通信ネットワーク4を介して、制御部110の計算結果等の情報をサーバー2に送信する。
操作部150は、ユーザーからの操作データを取得し、制御部110に送信する処理を行う。
制御部110は、第1観測点情報取得部111と、第2観測点情報取得部112と、比率算出部113と、補正係数選択部114と、たわみ波形算出部115と、移動体たわみ波形算出部116と、変位算出部117と、係数値算出部118と、出力処理部119と、を備えている。
第1観測点情報取得部111は、観測点P1〜PNを観測するN個のセンサー21による観測情報に基づいて、車両6の複数の車軸が観測点P1〜PNのいずれかを通過した時刻及び複数の車軸のそれぞれの観測点P1〜PNのいずれかへの作用に対する応答である第1の物理量としての加速度強度を含む第1観測点情報を取得する処理を行う。すなわち、第1観測点情報取得部111は、図24における第1観測点情報取得ステップの処理を行う。第1観測点情報取得部111が取得した第1観測点情報は、記憶部130に記憶される。
第2観測点情報取得部112は、観測点Q1〜QNを観測するN個のセンサー22による観測情報に基づいて、車両6の複数の車軸が観測点Q1〜QNのいずれかを通過した時
刻及び複数の車軸のそれぞれの観測点Q1〜QNのいずれかへの作用に対する応答である第2の物理量としての加速度強度を含む第2観測点情報を取得する処理を行う。すなわち、第2観測点情報取得部112は、図24における第2観測点情報取得ステップの処理を行う。第2観測点情報取得部112が取得した第2観測点情報は、記憶部130に記憶される。
刻及び複数の車軸のそれぞれの観測点Q1〜QNのいずれかへの作用に対する応答である第2の物理量としての加速度強度を含む第2観測点情報を取得する処理を行う。すなわち、第2観測点情報取得部112は、図24における第2観測点情報取得ステップの処理を行う。第2観測点情報取得部112が取得した第2観測点情報は、記憶部130に記憶される。
比率算出部113は、第1観測点情報取得部111が取得した第1観測点情報を用いて、複数の車軸のうちの先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する、複数の車軸のそれぞれと次の車軸との距離の比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1を算出する処理を行う。すなわち、比率算出部113は、図24における比率算出ステップの処理を行う。比率算出部113が算出した比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1は、記憶部130に記憶される。
補正係数選択部114は、比率算出部113が算出した比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1に基づいて、記憶部130に記憶されているデータベース132から第1の物理量である加速度強度apj1〜apjlastを補正する補正係数R1〜Rlastを選択する処理を行う。すなわち、補正係数選択部114は、図24における補正係数選択ステップの処理を行う。補正係数選択部114が選択した補正係数R1〜Rlastは、記憶部130に記憶される。
たわみ波形算出部115は、第1観測点情報取得部111が取得した第1観測点情報及び第2観測点情報取得部112が取得した第2観測点情報と、所定の係数pと、補正係数選択部114が選択した補正係数Rkと、上部構造7のたわみの近似式とに基づいて、複数の車軸のそれぞれによる上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を算出する処理を行う。すなわち、たわみ波形算出部115は、図24におけるたわみ波形算出ステップの処理を行う。たわみ波形算出部115が算出したたわみ波形Hjk(t)は、記憶部130に記憶される。また、所定の係数p及び上部構造7のたわみの近似式は、あらかじめ記憶部130に記憶されている。
移動体たわみ波形算出部116は、たわみ波形算出部115が算出した車両6の複数の車軸のそれぞれによる上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を加算して、車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)を算出する処理を行う。すなわち、移動体たわみ波形算出部116は、図24における移動体たわみ波形算出ステップの処理を行う。移動体たわみ波形算出部116が算出したたわみ波形CPjm(t)は、記憶部130に記憶される。
変位算出部117は、移動体たわみ波形算出部116が算出した車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)に基づいて、上部構造7の変位CUest(t)を算出する処理を行う。すなわち、変位算出部117は、図24における変位算出ステップの処理を行う。変位算出部117が算出した変位CUest(t)は、記憶部130に記憶される。
係数値算出部118は、複数の試験車両がそれぞれ上部構造7を単独で走行した時に、不図示の変位計が計測した上部構造7の変位の最大値CUmaxと移動体たわみ波形算出部116が算出したたわみ波形CPjm(t)の最大値CPjm−maxとの相関を近似する近似直線を求め、前述の式(59)の1次係数scuの値及び0次係数icuの値を算出する処理を行う。係数値算出部118が算出した1次係数scuの値及び0次係数icuの値は、記憶部130に記憶される。
出力処理部119は、変位算出部117が算出した上部構造7の変位CUest(t)
を、第2通信部140を介してサーバー2に出力する処理を行う。すなわち、出力処理部119は、図24における出力ステップの処理を行う。
を、第2通信部140を介してサーバー2に出力する処理を行う。すなわち、出力処理部119は、図24における出力ステップの処理を行う。
例えば、制御部110は、操作部150からの操作データに基づいて、未知の車両6が上部構造7を走行した時刻や上部構造7の変位等を算出する第1モードと、1次係数scuの値及び0次係数icuの値を算出する第2モードとを切り替える。例えば、N個のセンサー21及びN個のセンサー22が上部構造7に設置された後、制御部110が第2モードに設定された状態で複数の試験車両による荷重試験が行われ、荷重試験の終了後、制御部110は第1モードに設定される。
本実施形態では、制御部110は、記憶部130に記憶された各種のプログラムを実行するプロセッサーであり、記憶部130に記憶された計測プログラム131を実行することにより、第1観測点情報取得部111、第2観測点情報取得部112、比率算出部113、補正係数選択部114、たわみ波形算出部115、移動体たわみ波形算出部116、変位算出部117、係数値算出部118、出力処理部119の各機能を実現する。換言すれば、計測プログラム131は、図24に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置1に実行させるプログラムである。
プロセッサーは、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサーはハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。プロセッサーは、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いはDSP(Digital Signal Processor)等であってもよい。ただし、制御部110は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのカスタムIC(Integrated Circuit)として構成され、各部の機能を実現してもよいし、CPUとASICとによって各部の機能を実現してもよい。
なお、制御部110は係数値算出部118を含まなくてもよい。例えば、サーバー2あるいは他の装置が、1次係数scuの値及び0次係数icuの値を算出する処理を行い、これらの値を計測装置1の記憶部130に記憶させてもよい。
1−9.作用効果
以上に説明した本実施形態の計測方法では、計測装置1は、観測点P1〜PNを観測するN個のセンサー21による観測情報に基づいて、車両6の各車軸について観測点P1〜PNのいずれかを通過した時刻および加速度強度を含む第1観測点情報を取得する。また、計測装置1は、観測点Q1〜QNを観測するN個のセンサー22による観測情報に基づいて、車両6の各車軸について観測点Q1〜QNのいずれかを通過した時刻および加速度強度を含む第2観測点情報を取得する。また、計測装置1は、第1観測点情報を用いて、式(53)〜式(55)により、複数の車軸のうちの先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する、複数の車軸のそれぞれと次の車軸との距離の比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1を算出する。また、計測装置1は、算出した規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1に基づいて、データベース132から第1観測点情報に含まれる加速度強度apj1〜apjlastを補正する補正係数R1〜Rlastを選択する。そして、計測装置1は、第1観測点情報及び第2観測点情報と、所定の係数pと、補正係数R1〜Rlastと、上部構造7のたわみの近似式(39)とに基づいて、式(58)により各車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を算出し、たわみ波形Hjk(t)を加算して車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)を算出する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、構造物である上部構造7の変位を計測せずに、上部構造7を移動する移動体である車両6による上部構造
7のたわみ波形を算出することができる。
以上に説明した本実施形態の計測方法では、計測装置1は、観測点P1〜PNを観測するN個のセンサー21による観測情報に基づいて、車両6の各車軸について観測点P1〜PNのいずれかを通過した時刻および加速度強度を含む第1観測点情報を取得する。また、計測装置1は、観測点Q1〜QNを観測するN個のセンサー22による観測情報に基づいて、車両6の各車軸について観測点Q1〜QNのいずれかを通過した時刻および加速度強度を含む第2観測点情報を取得する。また、計測装置1は、第1観測点情報を用いて、式(53)〜式(55)により、複数の車軸のうちの先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する、複数の車軸のそれぞれと次の車軸との距離の比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1を算出する。また、計測装置1は、算出した規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1に基づいて、データベース132から第1観測点情報に含まれる加速度強度apj1〜apjlastを補正する補正係数R1〜Rlastを選択する。そして、計測装置1は、第1観測点情報及び第2観測点情報と、所定の係数pと、補正係数R1〜Rlastと、上部構造7のたわみの近似式(39)とに基づいて、式(58)により各車軸による上部構造7のたわみ波形Hjk(t)を算出し、たわみ波形Hjk(t)を加算して車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)を算出する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、構造物である上部構造7の変位を計測せずに、上部構造7を移動する移動体である車両6による上部構造
7のたわみ波形を算出することができる。
また、本実施形態の計測方法によれば、補正係数R1〜Rlastにより、各車軸の荷重に対する重心からの距離モーメントの影響が小さくなるように、各車軸による加速度強度apj1〜apjlastが補正されるので、車両6の静止時と移動時の荷重の差を考慮して、上部構造7のたわみ波形の算出精度が向上する。
また、本実施形態の計測方法では、計測装置1は、相関式(61)により、車両6による上部構造7のたわみ波形CPjm(t)からレーンLjの変位CUest(t)を算出することができる。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、上部構造7の変位を計測することなく、上部構造7の変位を推定することができる。
また、本実施形態の計測方法によれば、上部構造7の変位を計測するための観測点を設定する必要がないので、観測装置による観測点の数が低減され、計測システムが簡易になるため、計測に要するコストが低減される。
また、本実施形態の計測方法によれば、観測点P1〜PN,Q1〜QNは上部構造7の両端部に設定され、上部構造7の中央部等に観測点が設定されないので、計測システム10の構築やメンテナンスが容易になり、計測に要するコストが低減される。
また、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、上部構造7を通過する車両6の車軸重量による上部構造7の変形であるたわみ波形を算出することができるため、上部構造7の損傷を予測するための橋梁5の維持管理のために十分な情報を提供することができる。
2.変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
上記の実施形態では、計測装置1は、車両6の各車軸が観測点Pjを通過した時刻及び各車軸の観測点Pjに対する加速度強度を含む観測点情報を第1観測点情報として取得し、車両6の各車軸が観測点Qjを通過した時刻及び各車軸の観測点Qjに対する加速度強度を含む観測点情報を第2観測点情報として取得する。これに対して、計測装置1は、車両6の各車軸が観測点Qjを通過した時刻及び各車軸の観測点Qjに対する加速度強度を含む観測点情報を第1観測点情報として取得し、車両6の各車軸が観測点Pjを通過した時刻及び各車軸の観測点Pjに対する加速度強度を含む観測点情報を第2観測点情報として取得してもよい。そして、計測装置1は、この第1観測点情報を用いて、車両6の複数の車軸のうちの先頭の車軸と最後の車軸との距離に対する、複数の車軸のそれぞれと次の車軸との距離の比率である規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1を算出し、算出した規格化時間Δtstdj1〜Δtstdjlast−1に基づいて、データベース132から補正係数R1〜Rlastを選択してもよい。
また、上記の実施形態では、計測装置1は、式(61)により変位CUest(t)を算出しているが、所定の相関式により、変位CUest(t)を荷重に変換してもよい。例えば、上部構造7の観測位置Rkの荷重CWk(t)と変位xk(t)の関係は式(63)ように表される。ここで、荷重CWk(t)はBWIMにおいて変位波形が対応する荷重波形とする。式(63)の1次係数Sckk及び0次係数Ickは、複数の試験車両による荷重試験によって得られる。
式(63)において、Ickが十分に小さいものとすると、式(64)が得られる。
式(64)において、変位xk(t)を変位CUest(t)に置き換えて、荷重CWk(t)と変位CUest(t)の相関式は、式(65)のようになる。計測装置1は、相関式(65)により、変位CUest(t)を荷重CWk(t)に変換することができる。
また、上記の実施形態では観測点P1〜PNを観測する観測装置及び観測点Q1〜QNを観測する観測装置は、それぞれ加速度センサーであるが、これに限られず、例えば、衝撃センサー、マイクロホン、歪計又はロードセルであってもよい。観測装置と観測点が1対1に対応している必要はなく、1つの観測装置が観測点P1〜PN,Q1〜QNの一部又は全部を観測してもよい。
衝撃センサーは、車両6の各車軸の観測点P1〜PN,Q1〜QNへの作用に対する応答として衝撃加速度を検出する。計測装置1は、観測点P1〜PNに対する衝撃加速度に基づいて第1観測点情報を取得し、観測点Q1〜QNに対する衝撃加速度に基づいて第2観測点情報を取得する。マイクロホンは、車両6の各車軸の観測点P1〜PN,Q1〜QNへの作用に対する応答として音響を検出する。計測装置1は、観測点P1〜PNに対する音響に基づいて第1観測点情報を取得し、観測点Q1〜QNに対する音響に基づいて第2観測点情報を取得する。歪計、ロードセルは、車両6の各車軸の観測点P1〜PN,Q1〜QNへの作用に対する応答として応力変化を検出する。計測装置1は、観測点P1〜PNの応力変化に基づいて第1観測点情報を取得し、観測点Q1〜QNの応力変化に基づいて第2観測点情報を取得する。
また、上記の実施形態では、車両6がレーンL1〜LNを走行する方向はすべて同じであるが、レーンL1〜LNのうちの少なくとも1つのレーンと他のレーンとは車両6の走行方向が異なっていてもよい。例えば、車両6がレーンL1では観測点P1から観測点Q1に向かう方向に走行し、レーンL2では観測点Q2から観測点P2に向かう方向に走行してもよい。この場合、計測装置1は、観測点P1を観測するセンサー21から出力される加速度データに基づいて、車両6のレーンL1への進入時刻を取得し、観測点Q1を観測するセンサー22から出力される加速度データに基づいて、車両6のレーンL1からの退出時刻を取得する。また、計測装置1は、観測点Q2を観測するセンサー22から出力される加速度データに基づいて、車両6のレーンL2への進入時刻を取得し、観測点P2を観測するセンサー21から出力される加速度データに基づいて、車両6のレーンL2からの退出時刻を取得する。
また、上記の実施形態では、各センサー21,22は、それぞれ上部構造7の主桁Gに設けられているが、上部構造7の表面や内部、床板Fの下面、橋脚8a等に設けられていてもよい。また、上記の各実施形態では、橋梁5として道路橋を例に挙げたが、これに限られず、例えば、橋梁5は鉄道橋であってもよい。また、上記の各実施形態では、構造物として橋梁の上部構造を例に挙げたが、これに限られず、構造物は移動体の移動によって
変形するものであればよい。
変形するものであればよい。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…計測装置、2…サーバー、4…通信ネットワーク、5…橋梁、6…車両、7…上部構造、7a…橋床、7b…支承、G…主桁、F…床板、8…下部構造、8a…橋脚、8b…橋台、10…計測システム、21…センサー、22…センサー、110…制御部、111…第1観測点情報取得部、112…第2観測点情報取得部、113…比率算出部、114…補正係数選択部、115…たわみ波形算出部、116…移動体たわみ波形算出部、117…変位算出部、118…係数値算出部、119…出力処理部、120…第1通信部、130…記憶部、131…計測プログラム、140…第2通信部、150…操作部
Claims (18)
- 移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得ステップと、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得ステップと、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップで算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択ステップと、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出ステップと、
前記たわみ波形算出ステップで算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出ステップと、を含む、計測方法。 - 前記比率算出ステップでは、
前記複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻に基づいて、前記比率を算出する、請求項1に記載の計測方法。 - 前記データベースは、前記部位の数と前記比率と前記補正係数との対応関係の情報を有し、
前記補正係数選択ステップでは、
前記比率と前記第1観測点情報から得られる前記複数の部位の数とに基づいて、前記データベースから前記補正係数を選択する、請求項1又は2に記載の計測方法。 - 前記データベースは、前記先頭の部位と前記最後の部位との距離である部位間基準距離と前記比率と前記補正係数との対応関係の情報を有し、
前記補正係数選択ステップでは、
前記第1観測点情報と前記第2観測点情報とに基づいて前記部位間基準距離を算出し、前記比率と前記部位間基準距離とに基づいて、前記データベースから前記補正係数を選択する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の計測方法。 - 前記補正係数選択ステップでは、
前記第1観測点情報と前記第2観測点情報とを用いて、前記移動体が前記第1の観測点と前記第2の観測点との間を移動するのに要した時間である移動時間を算出し、算出した当該移動時間と、前記第1の観測点と前記第2の観測点との距離とに基づいて前記移動体の速度を算出し、算出した当該速度と前記複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻とに基づいて、前記部位間基準距離を算出する、請求項4に記載の計測方法。 - 前記データベースは、前記移動体とは異なる既知の複数の移動体の寸法の情報に基づいて作成される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の計測方法。
- 前記第1の観測点は前記構造物の第1の端部に設定され、
前記第2の観測点は前記構造物の前記第1の端部とは異なる第2の端部に設定される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の計測方法。 - 前記構造物は、橋梁の上部構造であって、
前記上部構造は、隣り合う橋台と橋脚、隣り合う2つの橋台、又は、隣り合う2つの橋脚のいずれか1つに渡された構造であり、
前記上部構造の両端部は、前記隣り合う橋台と橋脚の位置、前記隣り合う2つの橋台の位置、又は、前記隣り合う2つの橋脚の位置にあり、
前記橋梁は、道路橋又は鉄道橋である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の計測方法。 - 前記移動体は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両であり、
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の計測方法。 - 前記構造物のたわみの近似式は、前記構造物の構造モデルに基づく式である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の計測方法。
- 前記構造モデルは、両端を支持した単純梁である、請求項10に記載の計測方法。
- 前記構造物のたわみの近似式は、前記第1の観測点と前記第2の観測点との中央位置におけるたわみの最大振幅で規格化された式である、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の計測方法。
- 前記第1の観測点を観測する前記観測装置及び前記第2の観測点を観測する前記観測装置は、加速度センサーである、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の計測方法。
- 前記第1の観測点を観測する前記観測装置及び前記第2の観測点を観測する前記観測装置は、衝撃センサー、マイクロホン、歪計又はロードセルである、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の計測方法。
- 前記構造物は、BWIM(Bridge Weigh in Motion)が機能する構造である、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の計測方法。
- 移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得部と、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得部と、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出部と、
前記比率算出部が算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係
数選択部と、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出部と、
前記たわみ波形算出部が算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出部と、を含む、計測装置。 - 請求項16に記載の計測装置と、
前記第1の観測点を観測する前記観測装置と、
前記第2の観測点を観測する前記観測装置と、を備えた、計測システム。 - 移動体が構造物を移動する第1方向に沿って並ぶ前記構造物の第1の観測点及び第2の観測点のうちの前記第1の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記移動体の複数の部位が前記第1の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第1の観測点への作用に対する応答である第1の物理量を含む第1観測点情報を取得する第1観測点情報取得ステップと、
前記第2の観測点を観測する観測装置による観測情報に基づいて、前記複数の部位が前記第2の観測点をそれぞれ通過した時刻及び前記複数の部位のそれぞれの前記第2の観測点への作用に対する応答である第2の物理量を含む第2観測点情報を取得する第2観測点情報取得ステップと、
前記第1観測点情報を用いて、前記複数の部位のうちの先頭の前記部位と最後の前記部位との距離に対する、前記複数の部位のそれぞれと次の前記部位との距離の比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率算出ステップで算出した前記比率に基づいて、前記比率と前記第1の物理量を補正する補正係数との対応関係の情報を有するデータベースから前記補正係数を選択する補正係数選択ステップと、
前記第1観測点情報及び前記第2観測点情報と、所定の係数と、前記補正係数と、前記構造物のたわみの近似式とに基づいて、前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を算出するたわみ波形算出ステップと、
前記たわみ波形算出ステップで算出した前記複数の部位のそれぞれによる前記構造物のたわみ波形を加算して、前記移動体による前記構造物のたわみ波形を算出する移動体たわみ波形算出ステップと、をコンピューターに実行させる、計測プログラム。
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JP2020047140A JP2021148527A (ja) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム |
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- 2020-03-18 JP JP2020047140A patent/JP2021148527A/ja active Pending
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