JP2598805B2 - 舗装厚測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アスファルトフィニッシャにより施工した
舗装路面の舗装厚を測定する舗装厚測定装置に関する。

［従来の技術］ アスファルトフィニッシャにより道路の舗装を行なう
場合、舗装厚が設計値より薄くなれば舗装強度が弱くな
って路面の耐久性が低下し、逆に設計値より厚くなれば
アスファルト混合物の消費量が増えて経済的な損失とな
る。従って、道路の舗装に当っては、舗装厚が設計値通
りになっているか否かを随時確認しながら作業しなけれ
ばならない。

従来、舗装厚の確認は、差し込み代が設計目標値に調
整された棒状のシックネスゲージを作業者が施工された
舗装面中に差し込んで確認している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、シックネスゲージによる舗装厚の測定
にあっては、施工済みの補正路面に傷が付くと同時に、
舗装厚を連続して確認することができず、しかもシック
ネスゲージによる確認作業自体に熟練を要し、高精度で
舗装厚を測定することが非常に困難であるという問題が
あった。

そこで、例えば時開昭61−95103号に示されるよう
に、アスファルトフィニッシャに設けているレベリング
アームの角度を検出すると共に、レベリングアームの回
転中心からアスファルトを路面に敷きならすスクリード
までの水平距離を検出し、これらの検出値に基づいて舗
装厚を測定する装置も提案されている。しかし、一般に
舗装工事を行なう路面は暖かなうねりをもっており、路
面のうねりによって車体の姿勢が変化すると測定誤差が
大きくなり、依然として正確な舗装厚の測定は困難であ
った。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、舗装厚を自動的に連続して高精度で計測するこ
とのできる舗装厚測定装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため本発明にあっては、走行車体
にレベリングアームが走行方向に向かう鉛直面内で揺動
自在に取付けられ、該レベリングアームの後部にアスフ
ァルト混合物を敷きならすスクリードが装着され、該ス
クリードによる舗装厚を測定する舗装厚測定装置に於い
て、スクリードの前方に設置されて舗装前の路面高さを
測定する第１の路面センサと；スクリードの後方に設置
されて舗装済みの路面高さを測定する第２の路面測定セ
ンサと；前記第１及び第２の路面センサの測定結果に基
づいて舗装厚を演算する舗装厚演算手段と；を設けるよ
うにしたものである。

舗装厚演算手段は、スクリードの手前に位置する後輪
の前方に設置した第１の路面センサまでの設置距離を
ｌ、第１の路面センサの測定出力をSc、更に後輪からス
クリードの後方に設置した第２の路面センサまでの設置
距離をnl、第２の路面センサの測定出力をSeとすると、
現在位置の舗装厚さＴ（Ｘ）を、 但し、ｎは1,2,3,・・・・の整数 として演算する。

また路面上を移動する際には前輪と後輪に撓みを生ず
ることから、撓みセンサで前輪及び後輪の撓み量を検出
し、前輪の撓み量をWf、後輪の撓み量をWrとした場合、
前記舗装厚Ｔ（Ｘ）から、 を差し引いて補正した舗装厚を演算する。

より具体的には、第１の路面センサを前輪と後輪との
中央に設置し、後輪から第１の路面センサまでの設置距
離をｌ、後輪から第２の路面センサまでの設置距離を2l
（ｎ＝２の時）とすると、舗装厚Ｔ（Ｘ）は、 Ｔ（Ｘ）＝Se（Ｘ）＋2Sc（Ｘ＋ｌ） ＋4Sc（Ｘ＋2l）＋2Sc（Ｘ＋3l） として演算することができる。

更に、前輪の撓み量Wf及び後輪の撓み量Wrよる補正
は、 Wr＝Wr（Ｘ）＋2Wr（Ｘ＋ｌ）＋3Wr（Ｘ＋2l） Wf＝Wf（Ｘ＋2l）＋2Wf（Ｘ＋3l） を差し引くことで演算できる。

［作用］ このような構成を備えた本発明の舗装厚測定装置にあ
っては、スクリードの前方に設置した舗装前の面高さを
測定する第１の路面センサの測定出力Scと、スクリード
の後方に設置した舗装済みの路面高さを測定する第２の
路面センサの測定出力Seのみによって現在位置における
補正厚Ｔ（Ｘ）を自動的に連続して計測することができ
る。

また前輪及び後輪の撓み量を検出する撓みセンサを設
けることで、より正確な舗装厚を連続的に計測すること
ができる。

その結果、本発明による舗装厚の測定結果を使用して
レベリングアームの駆動などにより自動的に舗装厚を一
定厚さに保つフィードバック制御が可能となり、舗装工
事を高精度で行なうことができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示したブロック図であ
る。

第１図において、10は舗装前の路面の高さを測定する
第１の路面センサとしての舗装前高さセンサ、12は舗装
後の路面高さを測定する第２の路面センサとしての舗装
後高さセンサである。舗装前高さセンサ10及び舗装後高
さセンサ12としては、例えばレーザ高さ計を使用するこ
とができ、レーザ高さ計以外に非接触方式、接触方式の
如何に係わらず適宜の高さセンサを使用することができ
る。

14はアスファルトフィニッシャの前輪の撓み量を検出
する前輪撓み量センサ、16は後輪の撓み量を検出する後
輪撓み量センサである。尚、撓みセンサとしては、前輪
及び後輪の撓みを直接測定するものでもよいが、舗装前
後の路面高さを測定する高さセンサ10,12を使用するこ
ともできる。更に18はアスファルトフィニッシャの移動
距離を測定する走行距離センサである。

20は舗装厚演算部であり、後の説明で明らかにするよ
うに、舗装前高さセンサ10の測定数値出力Sc、舗装後高
さセンサ12の測定出力Se、前輪撓みセンサ14の検出出力
Wf、後輪撓みセンサ16の検出出力Wr、及び走行距離セン
サ18の検出出力に基づいて舗装後高さセンサ12の設置位
置で決まる舗装済み路面の舗装厚Ｔ（Ｘ）を演算する。
舗装厚演算部20で演算された舗装厚Ｔ（Ｘ）は表示部22
に与えられて、例えばデジタル数値表示されると共に、
舗装厚制御部24に与えられ、舗装厚を目標値に保つよう
にアスファルトフィニッシャに設けているレベリングア
ーム等の駆動制御を行なう。

第２図は第１図に示した舗装前高さセンサ10及び舗装
後高さセンサ12のアスファルトフィニッシャに対する設
置状態を示した説明図である。

第２図において、26はアスファルトフィニッシャの走
行車体であり、走行車体26は前輪28と後輪30により走行
することができる。また走行車体26には回転軸32を中心
にレベリングアーム34が取り付けられている。レベリン
グアーム34は後輪30の後方に延出され、レベリングアー
ム34の先端下部に路面に対しアスファルト混合物を敷き
ならすスクリード36を装着している。

このような構造を持ったアスファルトフィニッシャの
詳細は例えば特開昭61−294005号（車輪走行方式）及び
特開昭61−95103号（キャタビラ走行方式）で周知であ
る。

第２図において、舗装前高さセンサ10は、この実施例
にあっては前輪28と後輪30の中央に設置される。即ち、
前輪28と後輪30の軸間距離を2lとすると、舗装前高さセ
ンサ10は後輪30から設置距離ｌ前方の位置に設置されて
いる。一方、舗装後高さセンサ12は走行車体26より後方
に取り出されたセンサアーム43の先端に装着され、少な
くともスクリード36をはずれる後方位置に設置され、こ
の実施例にあっては、後輪30と舗装前高さセンサ10との
設置距離ｌの２倍となる設置距離2lの位置に舗装後高さ
センサ12を設置している。

尚、舗装前高さセンサ10及び舗装後高さセンサ12の設
置位置としては次の２つの条件を満足すればよい。

第１図に、舗装前高さセンサ10はスクリード36による
作業位置の前方に設ける。

第２に舗装後高さセンサ12はスクリード36の後方でか
つ後輪30と舗装前高さセンサ10との設置距離ｌの整数倍
となる設置距離に設ける。

従って、後輪30を中心とした舗装前高さセンサ10の設
置距離ｌに対し舗装後高さセンサ12の設置距離はｎ×ｌ
（但し、ｎ＝1,2,3,・・・の整数）となる関係を持つ。

次に、第2,3図を参照して第１図の実施例における舗
装厚演算部20による測定原理を説明する。

第３図は第２図に示す舗装前高さセンサ10及び舗装後
高さセンサ12の設置状態で、図示のようなうねりを持っ
た路面38上をアスファルトフィニッシャが走行して舗装
厚Ｔ（Ｘ）を持つ舗装40を行なった状態を示す。

また第３図にあっては、うねりを持った路面38に対し
高さ測定の基準となる仮想基準面42を設定している。更
にうねりを持った路面38に対し第２図の舗装後高さセン
サ12の位置が仮想基準面42のＸ位置にあり、後輪30が仮
想基準面42の（Ｘ＋2l）にあり、舗装前高さセンサ10が
仮想基準面42の（Ｘ＋3l）位置にあり、更に前輪28が仮
想基準面42の（Ｘ＋4l）にある状態を示しており、この
時、走行車体26は車体基準線26aに示す傾いた状態とな
っている。

第３図に示すようなうねりを持った路面38上におい
て、まず仮想基準面42の（Ｘ＋3l）位置にある舗装前高
さセンサ10は路面38と車体基準線26aとの間の高さSc
（Ｘ＋3l）を測定出力として生じ、また仮想基準面42の
（Ｘ）位置にある舗装後高さセンサ12は車体基準線26a
と舗装40の舗装面までの高さに応じた測定出力Se（Ｘ）
を生ずる。

また、第１図に設けた前輪撓みセンサ14は第３図の仮
想基準面42の（Ｘ＋4l）位置における車体基準線26aと
路面38との間の間隔で決まる前輪撓み量Wf（Ｘ＋4l）を
出力し、一方、後輪撓みセンサ16は仮想基準面42におけ
る（Ｘ＋2l）位置の車体基準線26aと路面38との間隔で
決まる後輪撓み量Wr（Ｘ＋2l）を出力する。

更に、第３図における仮想基準面42に対する各位置X,
X＋2l,X＋3l,X＋4lの路面38の高さをＨ（Ｘ）,H（Ｘ＋2
l）,H（Ｘ＋3l）及びＨ（Ｘ＋4l）とする。

このような第３図の関係において、まずＸ地点に第２
図の舗装前高さセンサ10が位置した時の測定出力Sc
（Ｘ）は、 Sc(X)＝H(X)−[{H(X-l)-Wr(X-l)} ＋{H(X+l)-Wf(X+l)}]/2 ……（１） 但し、 Ｈ（Ｘ）;X位置の路面高さ Ｈ（Ｘ−ｌ）；（Ｘ−ｌ）位置の路面高さ Wr（Ｘ−ｌ）；（Ｘ−ｌ）位置の後輪撓み Ｈ（Ｘ＋ｌ）；（Ｘ＋ｌ）位置の路面高さ Wf（Ｘ＋ｌ）；（Ｘ＋ｌ）位置の前輪撓み で与えられる。逆にＸ地点における路面38の高さＨ
（Ｘ）は、 Ｈ（Ｘ）＝−2Sc（Ｘ−ｌ）＋2H（Ｘ−ｌ） −Ｈ（Ｘ−2l）＋Wr（Ｘ−2l）＋Wf（Ｘ） ……（２） である。

次に、第３図の状態において、（Ｘ＋4l）地点の高さ
Ｈ（Ｘ＋4l）の値を舗装後高さセンサ12の測定出力Se及
び舗装前高さセンサ10の測定出力Scを用いて表わすと次
のようになる。

H(X+4l)-Wf(X+4l) =2{H(X+2l)-Wr(X+2l)}-(T(X)+H(X)-Se(X)} ……（３） H(X+4l)-Wf(X+4l) =2{H(X+3l)-Sc(X+3l)}-(H(X+2l)+Wr(X+2l)} ……（４） 従って、前記第（３），（４）式及び第（２）式より
Ｘ地点における舗装厚Ｔ（Ｘ）は、 Ｔ（Ｘ）＝Se（Ｘ）＋2Sc（Ｘ＋3l）−3Wr（Ｘ＋2l） −Ｈ（Ｘ）＋3H（Ｘ＋2l）−２Ｈ（Ｘ＋3l）……（５） ここで、第（５）式における右辺の最終項の（Ｘ＋3
l）地点の高さＨ（Ｘ＋3l）を前記第（２）式と同様に
して求めて代入すると、 T(X)=Se(X)+2Sc(X+3l)+4Sc(X+2l)-3Wr(X+2l) -2Wr(X+l)-2W(X+3l)-H(X)+2H(X+l)-H(X+2l) ……（６） が得られる。この第（６）式について同様に右辺最終項
の（Ｘ＋2l）地点における高さＨ（Ｘ＋2l）を前記第
（２）式と同様に求めて代入すると、最終的に仮想基準
面42に対する高さ成分Ｈを含まないセンサ測定出力Sc,S
e,Wf及びWrのみをパラメータとした次式が得られる。

T(X)=Se(X)+2Sc(X+l)+4Sc(X+2l)+2Sc(X+3l)-Wr(X) -2Wr(X+l)-3Wr(X+2l)-Wf(X+2l)-2Wf(X+3l) ……（７） この第（７）式は前輪撓み量Wf及び後輪撓み量Wrによ
る補正を施しているが、前輪及び後輪の撓み量が問題と
ならない時には、前記の第（７）式における前輪及び後
輪の撓み量Wf,Wrの項を除いた次式により舗装厚Ｔ
（Ｘ）を演算するようにしてもよい。

Ｔ（Ｘ）＝Se（Ｘ）＋2Sc（Ｘ＋ｌ） ＋4Sc（Ｘ＋2l）＋2Sc（Ｘ＋3l） ……（８） 当然に、Wf,Wrのいずれか一方だけを除くこともでき
る。

更に、上記の実施例は第３図に示す仮想基準面42にお
ける位置Ｘ〜（Ｘ＋4l）を関数として表すものであった
が、前記第（６）式を時間の関数として表わすと、現在
時刻ｔにおける舗装厚Ｔ（Ｔ）は、 T(t)=Se(t)+2Sc(t)+4Sc(t-t1)+2Sc(t-t2)-3Wr(t) -2Wr(t-t1)-Wr(t-t2)-2Wf(t-t1)-Wf(t-t2) ……（９） 但し、 t;現在時刻の位置の時刻 ｔ−t1;現在位置からｌだけ手前にいた時刻 ｔ−t2;現在位置から2lだけ手前にいた時刻 となる。また、前記第（９）式についても前輪及び後輪
の撓み量が問題とならない時には、 Ｔ（ｔ）＝Se（ｔ）＋2Sc（ｔ） ＋4Sc（ｔ−t1）＋2Sc（ｔ−t2） ……（10） として表わすことができる。

前記第（７）〜（10）式のそれぞれは、第２図に示し
たように後輪30に対する舗装前高さセンサ10の設置距離
をｌ、舗装後高さセンサ12の設置距離を２倍の設置距離
2lとした場合を例にとるものであったが、舗装前高さセ
ンサ10の設置距離ｌに対し舗装後高さセンサ12の設置距
離を整数ｎ倍（但し、ｎ＝1,2,3,・・・の整数）として
一般化した場合の一般式は、前記第（７）式について
は、 として表わすことができる。一方、前記第（９）式の時
間関数で表わした式については、 但し、 ｔ−t_n+1-i;現在位置から（ｎ＋１−ｉ）・ｌだけ手前
にいた時刻 として表わすことができる。

次に、第１図の実施例の動作を説明する。

今、舗装厚演算部20には前記第（７）式による演算機
能が設定されていたとする。この状態でアスファルトフ
ィニッシャによる舗装作業を開始すると、舗装厚演算部
20は走行距離センサ18より得られる単位走行距離の検出
出力に基づいて単位走行距離毎の各センサの測定値Sc,S
e,Wf及びWrを順次単位距離情報を指示パラメータとして
記憶保持する。舗装厚演算部20は所定の演算周期で舗装
後高さセンサ12が位置する現在地点Ｘにおける舗装厚Ｔ
（Ｘ）を前記第（７）式に基づいて演算する。

具体的には現在地点Ｘにおける測定出力（Se（Ｘ）,S
c（Ｘ＋3l）及びWr（Ｘ＋2l）、現在地点Ｘからｌだけ
手前にいた時の測定出力Sc（Ｘ＋2l）、Wr（Ｘ＋ｌ）、
Wf（Ｘ＋3l）、更に現在地点Ｘから2lだけ手前にいた時
の測定出力Sc（Ｘ＋ｌ）、Wr（Ｘ）及びWf（Ｘ＋2l）を
読み出して第（７）式の演算を行なう。

以下同様に走行距離センサ18より単位距離パルスが得
られる毎に各測定出力の記憶保持とすると共に記録保持
した測定出力に基づく第（７）式の演算を繰り返し行な
うことで、連続的に現在地点における舗装厚Ｔ（Ｘ）を
求めることができ、表示部22に出力されたＴ（Ｘ）の値
をリアルタイムで表示すると共に、舗装厚制御部24に測
定された舗装厚Ｔ（Ｘ）を出力して舗装厚を一定厚に保
つようなレベリングアーム34の駆動制御を行なう。

勿論、第１図の舗装演算部20による演算は前記第
（７）式の他に、第（８）式、第（９）式または第（1
0）式の演算機能を設定することで同様に行なうことが
できる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、後輪に対し
所定の位置関係を持って前後に設置された２つの路面セ
ンサによる舗装前の路面高さと舗装後の路面高さの検出
出力に基づいて、路面にうねりがあってもうねりの影響
を受けることなく高精度に舗装厚を連続測定することが
できる。

また、撓みセンサにより検出した前輪及び後輪の撓み
量に基づく補正を施すことで、更に精度の高い舗装厚の
計測結果を得ることができる。

更に、本発明の舗装センサにあっては、高さ測定の基
準となる仮想基準面を設定する必要がなく、路面センサ
による高さの測定出力のみによって舗装厚を測定するこ
とができ、高さ測定の基準となる仮想基準面を設定した
場合に予想される累積的な誤差の発生がなく、より精度
の高い路面厚の測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図； 第２図はアスファルトフィニッシャのセンサ設置状態を
示した説明図； 第３図は本発明の測定原理を示した説明図である。 10:舗装前センサ（第１の路面センサ） 12:舗装後センサ（第２の路面センサ） 14:前輪撓みセンサ 16:後輪撓みセンサ 18:走行距離センサ 20:舗装厚演算部 22:表示部 24:舗装厚制御部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行車体にレベリングアームが走行方向に
   向かう鉛直面内で上下に揺動自在に取付けられ、該レベ
   リングアームの後部に路面にアスファルト混合物を敷き
   ならすスクリードが装着され、該スクリードによる舗装
   厚を測定する舗装厚測定装置に於いて、 前記スクリードの前方に設置されて舗装前の路面高さを
   測定する第１の路面センサと； 前記スクリードの後方に設置されて舗装済みの路面高さ
   を測定する第２の路面センサと； 前記スクリードの手前に位置する後輪の前方に設置した
   前記第１の路面測定手段の後輪からの設置距離をｌ、前
   記第１の路面センサの測定出力をSc、更に後輪からの前
   記スクリードの後方に設置した前記第２の路面センサま
   での設置距離をnl、前記第２の路面センサの測定出力を
   Seとした時、現在位置の舗装厚Ｔ（Ｘ）を、 但し、ｎは１、２、３、・・・・の整数 として演算する舗装厚演算手段と； を備えたことを特徴とする舗装厚測定装置。
2. 【請求項２】前記舗装厚演算手段は、撓みセンサで検出
   した前輪の撓み量Wf及び後輪の撓み量Wrにより補正した
   舗装厚Ｔ（Ｘ）を、 として演算することを特徴とする請求項１記載の舗装厚
   測定装置。
3. 【請求項３】前記舗装厚演算手段は、前輪と後輪との中
   央に前記第１の路面センサを設置し、後輪から該、第１
   の路面センサまでの距離をｌ、後輪から前記第２の路面
   センサまでの距離を2l、前記第１の路面センサ測定出力
   をSc、前記第２の路面センサの測定出力をSeとした時、
   現在位置の舗装厚Ｔ（Ｘ）を、 Ｔ（Ｘ）＝Se（Ｘ）＋2Sc（Ｘ＋ｌ） ＋4Sc（Ｘ＋2l）＋2Sc（Ｘ＋3l） 但し、Se（Ｘ）は現在位置の舗装済みの路面の測定出
   力； Sc（Ｘ＋ｌは現在位置（Ｘ）よりｌ先の未舗装路面測定
   出力； Sc（Ｘ＋2l）は現在位置（Ｘ）より2l先の未舗装路面測
   定出力； Sc（Ｘ＋3l）は現在位置（Ｘ）より3l先の未舗装路面測
   定出力； として演算することを特徴とする請求項１記載の舗装厚
   測定装置。
4. 【請求項４】前記舗装厚演算手段は、撓みセンサで検出
   した前輪の撓み量Wf及び後輪の撓み量Wrにより補正した
   舗装厚Ｔ（Ｘ）を、 Ｔ（Ｘ）＝Se（Ｘ）＋2Sc（Ｘ＋ｌ）＋4Sc（Ｘ＋2l） ＋2Sc（Ｘ＋3l）−Wr（Ｘ）−2Wr（Ｘ＋ｌ） −3Wr（Ｘ＋2l）−Wf（Ｘ＋2l）−2Wf（Ｘ＋3l） として演算することを特徴とする請求項３記載の舗装厚
   測定装置。