JP3702238B2 - 車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁上を走行する車両の重量を測定する方法、車両の軸重を計測するシステム、及び過積載車両に向けて警告を発する警告システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両、とりわけトラックやトレーラー等といった大型車両は、大量の物資を高速で輸送できるため、幅広く利用されている。各車両にはそれぞれ制限重量が定められており、荷物等の積載量が所定重量を超えないようにする必要があるが、目視での判断が難しい等の理由から、制限重量以上に荷物等を積載した過積載車両が多数見受けられるのが現状である。こうした過積載車両を走行させることは、法規に反するばかりか、橋梁等の公共施設を著しく損傷させるおそれがあるため、運転者には警告を発して、その走行を速やかに止めさなければならない。そのためには、走行中の車両の重量を測定する必要がある。
【０００３】
こうした車両重量の測定方法としては、道路の下側にロードセルを埋設して、このロードセルの検出値をもとに車両重量を測定するものが知られている。しかし、設置時やメンテナンス時等には、路面上において作業を行わなくてはならず、走行規制を行う必要があるため、交通渋滞を招くことは避けられなかった。そのため、交通規制を行わずとも設置やメンテナンスを行い得る測定方法が求められており、既に幾つかが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の車両重量の測定方法について、第１乃至第３の従来例として、図９乃至図１２を用いて説明する。
【０００５】
先ず、第１の従来例について、図９及び図１０に示す。図９は、橋梁の橋脚間の側面図、図１０は、橋桁の中央部近傍の横断面図である。
これらの図に示すように、この橋梁においては、橋脚５０２−５０２間に架設され、横桁５０４で結合された主桁５０３によって、床版５０１が支持されている。この床版５０１上には道路が形成されており、車両５２０が走行している。
主桁５０３の下側フランジ５０３ａ及び上側フランジ５０３ｂには、歪みゲージ５１１，５２１が各々貼り付けられている。すなわち、道路上を走行する車両５２０の車軸から伝達される荷重による主桁５０３の歪み発生量を、歪みゲージ５１１，５２１によって計測し、走行する車両５２０の重量を測定することができるようになっている。
【０００６】
この測定方法では、橋梁上に車両５２０が存在すれば、歪みゲージ５１１，５２１に歪みを生じるため、橋梁上の車両数が複数になると、走行レーンが異なった場合に、車両個体の長手方向の場所による歪み量の影響を受けることとなる。
そのため、車両間隔、車軸間隔、車両速度等をパラメーターとして個体重量を分離する必要を生じ、車両重量の測定精度を向上させることが困難であるという問題があった。
【０００７】
次に、第２の従来例について、図１１及び図１２に示す。図１１は、橋梁の桁の中央部近傍の横断面図、図１２は、橋桁を裏面側から見た平面図である。
これらの図に示すように、この橋梁においては、橋梁の延在する方向に沿って設けられた主桁６０２，６０２によりコンクリート床版６０１が支持されている。このコンクリート床版６０１上には道路が形成されており、車両２２０が走行している。コンクリート床版６０１の裏面側には、長年の使用により亀裂６６０が発生するが、こうした亀裂６６０の位置には、変位センサ６１１が貼り付けられている。すなわち、道路上を走行する車両２２０が亀裂６６０上を通過する時点での亀裂６６０の開口変位を計測して、走行する車両２２０の重量を測定することができるようになっている。
【０００８】
この方法では、車両２２０の通過時における亀裂６６０の開口変位を直接計測できるが、コンクリート床版６０１に亀裂６６０が発生している場合にのみ適用が可能であるという問題があった。
【０００９】
更に、第３の従来例について、図１３に示す。
この図に示すように、この橋梁においては、横桁６３１によって結合された主桁６０３と、主桁６０３同士の間に主桁６０３とほぼ平行に設けられた縦桁６２１によって、床版６１０が支持されている。この床版６１０上には道路が形成されており、車両６２０が走行している。縦桁６２０の下側に形成されたフランジ面には、歪みゲージ６１１が各々貼り付けられており、横桁６３１−６３１間に走行してきた車両６２０の重量を測定することができるようになっている。
【００１０】
しかし、このように主桁６０３と縦桁６２１との双方を構造材として有する形態の橋梁は、これまでにごく限られた数しか建設されておらず、このように限られた種類の橋梁にしか適用できないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成として多様な形態の橋梁に対して適応可能で、測定精度や計測精度を向上させることのできる車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、橋梁の床版上を走行する車両の重量を測定する方法であって、前記床版の裏面に棒状の補助桁を取り付けるとともに、該補助桁の下面に歪みゲージを取り付け、該歪みゲージによって前記床版の変形を歪みとして検出することで、該床版上を走行する車両の軸重を計測し、該計測値に基づいて前記車両の重量を測定することを特徴とする。
【００１３】
このように、補助桁及び歪みゲージを床版の裏面に取り付け、車両の走行による床版の変形を歪みとして検出することで、床版上を走行する車両の軸重を計測するようにしているので、多様な形態の既設橋梁においても、容易に取り付けて車両重量の測定を行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両重量測定方法であって、前記床版は、横桁によって結合された主桁に支持されており、これら主桁と横桁とに囲まれた領域内の前記床版の裏面に、前記補助桁を取り付けることを特徴とする。
【００１５】
このように、主桁と横桁とに囲まれた領域内の床版の裏面に補助桁を取り付けて、この領域内の床版の歪みを検出できるようにしているので、車両の軸位置がこの領域内に来たときに、大きな歪みとして歪みゲージで軸重を検出することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、橋梁の床版上を走行する車両の軸重を計測するシステムであって、前記床版の裏面に取り付けられた棒状の補助桁と、該補助桁の下面に取り付けられ、前記床版の変形を歪みとして検出する歪みゲージと、該歪みゲージからの信号に基づいて前記床版上を走行する車両の軸重を計測する計測手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両の軸重計測システムであって、前記床版は、横桁によって結合された主桁に支持されており、前記補助桁は、これら主桁と横桁とに囲まれた領域内の前記床版の裏面に取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
車両軸重計測システムをこのような構成としているので、簡易な構成で、請求項１或いは請求項２に記載の車両重量の測定方法を、好適に実施することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁の桁高さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【００１９】
このように桁高さを設定することによって、床版の裏面から歪みゲージまでの距離を適切にとることができ、軸重をより高精度で計測することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁が、前記主桁の延在方向と略直交する方向に延在するように取り付けられたことを特徴とする。
【００２１】
このように、車両の走行方向と略直交する方向、すなわち横方向に延在するようにして補助桁を取り付けているので、車両の走行による床版の横方向への変形を、高精度で検出することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁が、前記主桁の延在方向と略平行な方向に延在するように取り付けられたことを特徴とする。
【００２３】
このように、車両の走行方向と略平行な方向、すなわち縦方向に延在するようにして補助桁を取り付けているので、車両の走行による床版の縦方向への変形を、高精度で検出することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システムであって、前記主桁の延在方向と略直交する方向に延在するように取り付けられた少なくとも一の前記補助桁と、前記主桁の延在方向と略平行な方向に延在するように取り付けられた少なくとも一の前記補助桁と、の双方を備えたことを特徴とする。
【００２５】
このようにしているので、車両の走行による床版の変形を、縦方向へのものも横方向へのものも、双方を高精度で検出することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項３〜８の何れかに記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁の材質を、アルミニウム、プラスチックあるいはゴム類とすることを特徴とする。
【００２７】
このような材質を選択することによって、補助桁を、軽量で且つヤング率の小さいものとすることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項３〜９の何れかに記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁を、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を用いて、前記床版の裏面に取り付けることを特徴とする。
【００２９】
このような接着剤を用いて、補助桁を床版の裏面に取り付けるようにしているので、高い接着強度が得られるとともに、床版の歪みを的確に歪みゲージに伝達することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、過積載車両警告システムであって、請求項３〜１０の何れかに記載の車両軸重計測システムと、前記計測手段からの信号をもとに演算し、前記車両の重量を測定するとともに、該車両が過積載か否かを判断する演算測定手段と、該演算測定手段が過積載と判断した場合に、前記演算測定手段からの信号に基づいて前記車両に警告を発する警告手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
このような構成としているので、車両重量を高精度で測定して、その測定誤差を極めて小さくできるので、過積載車両に向けて的確に警告を発することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システムの実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３３】
［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
図１に、本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムが適用された橋梁の例を示す。この橋梁の橋桁においては、横桁３によって結合された主桁２が、床版１を支持する構成となっている。床版１上には、片側２車線（レーン）づつ計４車線の道路が形成されており、各々の走行レーンを車両２０が走行している。また、主桁２は５本設けられており、各々が走行レーンの境界部分直下に位置するようになっている。すなわち車両２０は、主桁２同士に挟まれた各々の走行レーンを走行する。
【００３４】
車両軸重計測システムは、図２に示す補助桁５１と、歪みゲージ１１，１２，１３と、図１に示す計測器（計測手段）ｍと、を備えた構成となっている。また、過積載車両警告システムは、車両軸重計測システムの構成要素に加えて、演算測定装置（演算測定手段）Ｃと、警告表示装置（警告手段）Ｄとを備えた構成となっている。
【００３５】
図２に示すように、床版１の裏面における、主桁２と横桁３とで囲まれた各領域内には、棒状の補助桁５１と、歪みゲージ１１，１２，１３が、各々取り付けられている。ここでは、１つの領域内に各々３つの補助桁５１が、横方向（主桁２の延在方向とほぼ直交する方向）に延在するように、且つ縦方向（主桁２の延在方向）に互いが等間隔となるようにして、取り付けられている。これら補助桁５１の下側のフランジ面（下面）には、歪みゲージ１１，１２，１３が各々取り付けられている。各々の補助桁５１は、図３に示すように、接着剤８０によって床版１の裏面に貼り付けられており、また歪みゲージ１１，１２，１３は、接着剤９０によって補助桁５１の下面に各々貼り付けられている。すなわち、床版１が車両２０の走行によって変形すると、その変形は、接着剤８０、補助桁５１及び接着剤９０を経て歪みゲージ１１，１２，１３へと拡大して伝達され、歪みとして検出される。
【００３６】
主桁２と横桁３とで囲まれた領域は、縦断面係数が比較的小さくなっているので、車両２０の通行によって変形を生じやすい構造となっている。しかし、床版１の裏面に直接に歪みゲージ１１，１２，１３を取り付けたのでは、車両２０が通過しても歪み変化が非常に小さいため、車両重量を測定する場合に誤差要因が大きく、測定が困難となる。そのため、所定距離、すなわち補助桁５１の桁高さの分だけ、歪みゲージ１１，１２，１３を床版１の裏面から離間させて、車両の軸重による床版１の変形を、拡大して歪みゲージ１１，１２，１３へと伝達して、この位置でより大きな歪みを生じるようにしている。
【００３７】
これら補助桁５１の桁高さは、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることが好ましい。これは、補助桁５１の桁高さが１０ｍｍよりも低いと、床版１の変形から歪みとして計測することは、歪み量が小さいため困難となり、一方、桁高さが１００ｍｍよりも高くなると、補助桁５１の剛性が大きくなり、接着剤８０，９０ではその変形を支持できなくなるためである。
【００３８】
補助桁５１は、図３に示すように、断面視Ｈ型の棒状をなした、アルミニウム、プラスチック、或いは硬質ゴム等のゴム類から形成されている。このような材質を選択することによって、補助桁５１を軽量で且つヤング率の小さいものとすることができ、床版１の剛性を高くすることもなく、ほぼ直接的に変形による歪み量を検出できるので、歪みゲージ１１，１２，１３の検出ノイズを小さくできるとともに、検出精度を大幅に向上させることができる。
【００３９】
なお、このような断面視Ｈ型の補助桁５１の替わりに、図４に示すような、上下のフランジを短くした断面視Ｉ型の補助桁６１を用いるようにしてもよい。この補助桁６１は、フランジが短くなっている分、構造的に補助桁５１よりも変形し易くなっており、床版１の変形を、歪みゲージ１１，１２，１３に更に伝達し易くなっている。補助桁５１及び６１のうちのいずれを用いるかは、交通量、床版１の剛性、或いは歪みゲージ１１，１２，１３の感度等によって、適宜選択される。
【００４０】
また、接着剤８０及び９０としては、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を用いることが好ましい。このような接着剤を用いれば、高い接着強度が得られるとともに、床版１の変形を的確に歪みゲージ１１，１２，１３に伝達することができる。
【００４１】
歪みゲージ１１，１２，１３は、図示は省略するが、各々が図１に示した計測器Ｃと接続されており、床版１から伝達されてきた変形を、歪みによる電気抵抗率変化として検出し、その信号を計測器Ｃへと出力するものである。歪みゲージ１１及び１３は、左右の主桁２−２間のほぼ１／４となる位置に各々取り付けられ、歪みゲージ１２は、左右の主桁２−２間のほぼ中央となる位置に取り付けられている。すなわち、主桁２と横桁３とで囲まれた各領域内において、床版１上を走行する車両２０の軸重による床版１の変形を、裏面側の９箇所で各々検出できるようになっている。
【００４２】
計測器ｍは、歪みゲージ１１，１２，１３から送られてきた信号に基づいて、車両２０の軸重を計測する。すなわち、ｎ軸の車両が床版１上を走行した場合、補助桁５１に設けられた歪みゲージ１１，１２，１３の単体の出力Ｇｎから、次の式（１）に基づいて軸重Ｗｎが求められる。
【００４３】
【数１】
【００４４】
このように軸重を求めるためには、軸重が決まった車両を試験車両として用いて前もって走行試験を行っておき、データを採取しておく。すなわち、車両の走行位置やその種類、複数箇所に配置した歪みゲージの各々の歪み量と時間差、及び歪み量の差等を計測して、検量線を決めておき、こうしたデータを予め計測器ｍにインプットしておく。こうすることで、式（１）におけるｎ，αｎ，β（ｘ）は、既知のデータから定まるので、実際の車両２０の走行時においても、車両２０のや軸重、及び走行位置を測定し得るものである。
【００４５】
計測器ｍによって計測された軸重Ｗｎその他のデータは、信号として演算測定装置Ｃへと送られる。演算測定装置Ｃでは、次の式（２）に基づいて演算し、車両２０の全重量Ｚ、つまり車両重量を演算する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
なお、車両の種類によって、軸重や軸配置は様々に異なるが、こうした車両に関するデータも、試験車両を用いて前もって行っておいた走行試験によって採取し、予め演算測定装置Ｃにインプットしておく。演算測定装置Ｃは、こうした各種データを総合的に評価し、この車両２０が過積載か否かを判断する。
【００４８】
演算測定装置Ｃが、車両２０が過積載車両であると判断した場合には、警告表示装置Ｄへと信号を送り、この車両２０の運転者に警告が発せられるように動作する。警告表示装置Ｄは、車両２０の運転者が視認可能な位置に設けられており、過積載車両に向けて警告を発する。すなわち、演算測定装置Ｃからの信号に基づいて、例えば「重量○○ｔ」、「制限重量超過」等といったメッセージを表示し、運転者に注意を喚起する。
【００４９】
本実施形態に係る車両重量測定方法及び車両軸重計測システムにおいては、床版１の裏面に棒状の補助桁５１を取り付けるとともに、補助桁５１の下面に歪みゲージ１１，１２，１３を取り付け、これら歪みゲージ１１，１２，１３によって床版１の変形を歪みとして検出することで、床版１上を走行する車両２０の軸重を計測器ｍで計測するようにしている。そのため、多様な形態の既設橋梁においても、容易に取り付けて車両重量の測定を行うことができ、汎用性を高めるとともに、簡易な構成としているので低コストで取り付けることができる。また、歪みとして検出できるようにしているので、単一のデータに基づいて車両重量を測定することができ、車両の分別を行う必要がないので、交通規制等を行わなくとも的確に測定を行うことができる。
【００５０】
また、補助桁５１を、横桁３によって結合された主桁２に支持された床版１の、主桁２と横桁３とに囲まれた領域内の裏面に取り付けて、この領域内の床版１の歪みを計測するようにしている。そのため、車両２０の軸位置がこの領域内に来たときに、大きな歪みとして歪みゲージ１１，１２，１３で軸重を検出することができる。これにより、検出精度を大幅に向上させることができ、極めて正確な軸重を計測することができる。
【００５１】
更に、補助桁５１の桁高さを、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定しているので、床版１の裏面から歪みゲージ１１，１２，１３までの距離を適切にとることができ、軸重をより高精度で計測することができる。
【００５２】
更に、補助桁５１を、主桁２の延在方向とほぼ直交する方向、すなわち横方向に延在するように取り付けているので、車両２０の走行による床版１の横方向への変形を、検出ノイズを小さくして高精度で検出することができる。このため、走行レーンの境界部分が主桁の直上部に位置する形態の橋梁、つまり車両が主桁を跨いで走行する形態を採らない橋梁に対して、有効に適用することができる。
【００５３】
更に、補助桁５１の材質を、アルミニウム、プラスチックあるいは硬質ゴム等のゴム類としているので、補助桁５１を、軽量で且つヤング率の小さいものとすることができ、床版１の変形に対する応答性を非常に高いものとすることができる。
【００５４】
更に、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を接着剤８０，９０として用いて、床版１、補助桁５１及び歪みゲージ１１，１２，１３を相互に接着し取り付けるようにしているので、高い接着強度が得られるとともに、床版１の歪みを的確に歪みゲージ１１，１２，１３に伝達することができる。
【００５５】
そして、本実施形態に係る過積載車両警告システムにおいては、上記の車両軸重計測システムに演算測定装置Ｃ及び警告表示装置Ｄを加えた構成として、車両２０の重量を測定するとともに過積載か否かを判断し、過積載と判断した場合には車両２０に警告を発するようにしている。そのため、車両重量を高精度で測定して、その測定誤差を極めて小さくできるので、過積載車両に向けて的確に警告を発することができる。これにより、車両への誤報を防止するとともに、過積載車両の走行を速やかに止めさせることができる。例えば、高速道路入口のランプ橋に設けた場合には、過積載車両が料金所を通過する前に警告することができ、高速道路への進入を未然に防止することができ、非常に有効である。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について、図５乃至図９を用いて説明する。
なお、本実施形態においては、上記第１の実施形態と比較して、橋梁の桁配置、補助桁及び歪みゲージの配置のみが異なっている。すなわち、計測器ｍ、演算測定装置Ｃ或いは警告表示装置Ｄ等の構成要素は互いに同様となっているので、以下これらの説明は省略する。
【００５７】
図５に、本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムが適用された橋梁の例を示す。この橋梁の橋桁においては、ほぼ直交する方向に配された横桁１０３と結合された主桁１０２によって、床版１０１を支持する構成となっている。床版１０１上には、複数の走行レーンを有する道路が形成されており（図示省略）、走行レーンの境界部分は、左右の主桁１０２−１０２間のほぼ中央となる位置に形成されている。図５においては、こうした境界部分を符号１００として示している。すなわち車両（図示省略）は、主桁１０２を跨ぐようにして、各々の走行レーンを走行する。
【００５８】
６つの補助桁１５１は、主桁１０２の延在方向とほぼ平行な方向、すなわち縦方向に延在するようにして、縦方向３列、横方向２列として、主桁１０２と横桁１０３とで囲まれた領域内の床版１０１の裏面に取り付けられている。そして、各々の補助桁１５１には、その延在方向中央部近傍に、歪みゲージ１１１が取り付けられている。すなわち、主桁１０２と横桁１０３とで囲まれた各領域内において、床版１０１上を走行する車両の軸重による床版１０１の変形を、裏面側の６箇所で各々検出できるようになっている。
なお、補助桁１５１及び歪みゲージ１１１の構成は、上記補助桁５１及び歪みゲージ１１，１２，１３の各々と、ほぼ同一となっている。
【００５９】
車両は主桁１０２を跨いで走行することとなるので、主桁１０２の近傍位置にて歪みを計測することが好ましい。そのため、補助桁１５１を主桁１０２に沿って配置して、床版１０１の縦方向の変形を、歪みゲージ１１１で歪みとして、検出ノイズを小さくして高精度で検出できるようにしている。このため、走行レーンの境界部分が、主桁と横桁とで囲まれた領域内のほぼ中央部に位置する形態の橋梁、つまり車両が主桁を跨いで走行する形態を採る橋梁に対して、有効に適用することができる。
【００６０】
なお、補助桁及び歪みゲージの配置を、図６のようにしてもよい。図６に示すものは、図５に示したものの変形例である。
この橋梁の橋桁においては、ほぼ直交する方向に配された横桁２０３と結合された主桁２０２によって、床版２０１を支持する構成となっている。床版２０１上には、複数の走行レーンを有する道路が形成されている（図示省略）。
【００６１】
３つの補助桁２５１は、縦方向に延在するようにして、縦方向３列、横方向１列として、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた領域内における、主桁２０２−２０２間のほぼ中央となる位置の床版２０１の裏面に取り付けられている。そして、各々の補助桁２５１には、その延在方向中央部近傍に、歪みゲージ２１１が取り付けられている。すなわち、各々の歪みゲージ２１１は、左右両側の主桁２０２，２０２から、互いにほぼ等距離となる位置に配置されている。このように、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた各領域内において、床版２０１上を走行する車両の軸重による床版２０１の変形を、裏面側の３箇所で各々検出できるようになっている。
なお、補助桁２５１及び歪みゲージ２１１の構成は、上記補助桁１５１及び歪みゲージ１１１の各々と、ほぼ同一となっている。
【００６２】
このように、補助桁２５１を、左右両側の主桁２０２，２０２からほぼ等距離となる位置に主桁２０２に沿って配置しているので、主桁２０２−２０２間のほぼ中央となる位置における床版２０１の縦方向の変形を、歪みゲージ２１１で歪みとして、検出ノイズを小さくして高精度で検出できる。そのため、走行レーンの境界部分が、主桁の直上部に位置する場合でも、主桁と横桁とで囲まれた領域内のほぼ中央部に位置する場合でも、双方に対応することができる。つまり、車両が主桁を跨いで走行する形態を採らない橋梁に対しても、採る橋梁に対しても、双方に有効に適用することができる。
【００６３】
また、図７に示すように、このような補助桁２５１に替えて、長さを１／３程度に短くした補助桁３５１を用いるようにしてもよい。こうすれば、補助桁の材料の経済的節約を図ることができる。補助桁２５１及び３５１のうちのいずれを用いるかは、交通量、床版２０１の剛性、或いは歪みゲージ２１１の感度等によって、適宜選択される。
【００６４】
更に、補助桁及び歪みゲージの配置を、図８のようにしてもよい。図８に示すものは、図６に示したものの変形例である。
２つの補助桁４５１は、横方向に延在するようにして、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた領域内における、横桁２０３−２０３間のほぼ１／４となる位置に各々取り付けられている。また、１つの補助桁４５２は、縦方向に延在するようにして、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた領域内における、主桁２０２−２０２間のほぼ中央で且つ横桁２０３−２０３間のほぼ中央となる位置に取り付けられている。すなわち、縦方向に延在する補助桁４５２は、横方向に延在する補助桁４５１，４５１に、前後から挟まれるように位置している。
【００６５】
そして、各々の補助桁４５１，４５２には、各々の延在方向中央部近傍に、歪みゲージ４１１，４１２が取り付けられている。すなわち、各々の歪みゲージ４１１、４１２は、左右両側の主桁２０２，２０２から、互いにほぼ等距離となる位置に配置されている。このように、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた各領域内において、床版２０１上を走行する車両の軸重による床版２０１の変形を、裏面側の３箇所で各々検出できるようになっている。
なお、補助桁４５１，４５２及び歪みゲージ４１１，４１２の構成は、上記補助桁１５１及び歪みゲージ１１１の各々と、ほぼ同一となっている。
【００６６】
このように、左右両側の主桁２０２，２０２からほぼ等距離となる位置に、横桁２０３に沿って補助桁４５１，４５１を配置するとともに、主桁２０２に沿って補助桁４５２を配置するようにしている。そのため、主桁２０２−２０２間のほぼ中央となる位置における、床版２０１の横方向の変形を歪みゲージ４１１で、縦方向の変形を歪みゲージ４１２で、各々歪みとして、検出ノイズを小さくして高精度で検出できる。そのため、走行レーンの境界部分が、主桁の直上部に位置する場合でも、主桁と横桁とで囲まれた領域内のほぼ中央部に位置する場合でも、双方により的確に対応することができる。つまり、車両が主桁を跨いで走行する形態を採らない橋梁に対しても、採る橋梁に対しても、双方に更に有効に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては上記の如き構成を採用しているので、簡易な構成として多様な形態の橋梁に対して適応可能で、測定精度や計測精度を向上させることのできる車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 図１に示した橋梁を裏面から見た平面図である。
【図３】 図２に示した補助桁の断面図である。
【図４】 図３に示した補助桁の変形例を示す断面図である。
【図５】 本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの第２の実施形態を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図６】 図５に示した車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの変形例を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図７】 図６に示した車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの変形例を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図８】 図６に示した車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの更に他の変形例を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図９】 従来の車両重量測定方法の第１の例を示す図であって、橋梁の側面図である。
【図１０】 図１０に示した橋梁の断面図である。
【図１１】 従来の車両重量測定方法の第２の例を示す図であって、橋梁の断面図である。
【図１２】 図１１に示した橋梁を裏面から見た平面図である。
【図１３】 従来の車両重量測定方法の第３の例を示す図であって、橋梁の断面図である。
【符号の説明】
１，１０１，２０１ 床版
２，１０２，２０２ 主桁
３，１０３，２０３ 横桁
１１，１２，１３，１１１，２１１，４１１，４１２ 歪みゲージ
５１，６１，１５１，２５１，３５１，４５１，４５２ 補助桁
２０ 車両
８０，９０ 接着剤
ｍ 計測器（計測手段）
Ｃ 演算測定装置（演算測定手段）
Ｄ 警告表示装置（警告手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁上を走行する車両の重量を測定する方法、車両の軸重を計測するシステム、及び過積載車両に向けて警告を発する警告システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両、とりわけトラックやトレーラー等といった大型車両は、大量の物資を高速で輸送できるため、幅広く利用されている。各車両にはそれぞれ制限重量が定められており、荷物等の積載量が所定重量を超えないようにする必要があるが、目視での判断が難しい等の理由から、制限重量以上に荷物等を積載した過積載車両が多数見受けられるのが現状である。こうした過積載車両を走行させることは、法規に反するばかりか、橋梁等の公共施設を著しく損傷させるおそれがあるため、運転者には警告を発して、その走行を速やかに止めさなければならない。そのためには、走行中の車両の重量を測定する必要がある。
【０００３】
こうした車両重量の測定方法としては、道路の下側にロードセルを埋設して、このロードセルの検出値をもとに車両重量を測定するものが知られている。しかし、設置時やメンテナンス時等には、路面上において作業を行わなくてはならず、走行規制を行う必要があるため、交通渋滞を招くことは避けられなかった。そのため、交通規制を行わずとも設置やメンテナンスを行い得る測定方法が求められており、既に幾つかが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の車両重量の測定方法について、第１乃至第３の従来例として、図９乃至図１２を用いて説明する。
【０００５】
先ず、第１の従来例について、図９及び図１０に示す。図９は、橋梁の橋脚間の側面図、図１０は、橋桁の中央部近傍の横断面図である。
これらの図に示すように、この橋梁においては、橋脚５０２−５０２間に架設され、横桁５０４で結合された主桁５０３によって、床版５０１が支持されている。この床版５０１上には道路が形成されており、車両５２０が走行している。
主桁５０３の下側フランジ５０３ａ及び上側フランジ５０３ｂには、歪みゲージ５１１，５２１が各々貼り付けられている。すなわち、道路上を走行する車両５２０の車軸から伝達される荷重による主桁５０３の歪み発生量を、歪みゲージ５１１，５２１によって計測し、走行する車両５２０の重量を測定することができるようになっている。
【０００６】
この測定方法では、橋梁上に車両５２０が存在すれば、歪みゲージ５１１，５２１に歪みを生じるため、橋梁上の車両数が複数になると、走行レーンが異なった場合に、車両個体の長手方向の場所による歪み量の影響を受けることとなる。
そのため、車両間隔、車軸間隔、車両速度等をパラメーターとして個体重量を分離する必要を生じ、車両重量の測定精度を向上させることが困難であるという問題があった。
【０００７】
次に、第２の従来例について、図１１及び図１２に示す。図１１は、橋梁の桁の中央部近傍の横断面図、図１２は、橋桁を裏面側から見た平面図である。
これらの図に示すように、この橋梁においては、橋梁の延在する方向に沿って設けられた主桁６０２，６０２によりコンクリート床版６０１が支持されている。このコンクリート床版６０１上には道路が形成されており、車両２２０が走行している。コンクリート床版６０１の裏面側には、長年の使用により亀裂６６０が発生するが、こうした亀裂６６０の位置には、変位センサ６１１が貼り付けられている。すなわち、道路上を走行する車両２２０が亀裂６６０上を通過する時点での亀裂６６０の開口変位を計測して、走行する車両２２０の重量を測定することができるようになっている。
【０００８】
この方法では、車両２２０の通過時における亀裂６６０の開口変位を直接計測できるが、コンクリート床版６０１に亀裂６６０が発生している場合にのみ適用が可能であるという問題があった。
【０００９】
更に、第３の従来例について、図１３に示す。
この図に示すように、この橋梁においては、横桁６３１によって結合された主桁６０３と、主桁６０３同士の間に主桁６０３とほぼ平行に設けられた縦桁６２１によって、床版６１０が支持されている。この床版６１０上には道路が形成されており、車両６２０が走行している。縦桁６２０の下側に形成されたフランジ面には、歪みゲージ６１１が各々貼り付けられており、横桁６３１−６３１間に走行してきた車両６２０の重量を測定することができるようになっている。
【００１０】
しかし、このように主桁６０３と縦桁６２１との双方を構造材として有する形態の橋梁は、これまでにごく限られた数しか建設されておらず、このように限られた種類の橋梁にしか適用できないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成として多様な形態の橋梁に対して適応可能で、測定精度や計測精度を向上させることのできる車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、橋梁の床版上を走行する車両の重量を測定する方法であって、前記床版の裏面に棒状の補助桁を取り付けるとともに、該補助桁の下面に歪みゲージを取り付け、該歪みゲージによって前記床版の変形を歪みとして検出することで、該床版上を走行する車両の軸重を計測し、該計測値に基づいて前記車両の重量を測定することを特徴とする。
【００１３】
このように、補助桁及び歪みゲージを床版の裏面に取り付け、車両の走行による床版の変形を歪みとして検出することで、床版上を走行する車両の軸重を計測するようにしているので、多様な形態の既設橋梁においても、容易に取り付けて車両重量の測定を行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両重量測定方法であって、前記床版は、横桁によって結合された主桁に支持されており、これら主桁と横桁とに囲まれた領域内の前記床版の裏面に、前記補助桁を取り付けることを特徴とする。
【００１５】
このように、主桁と横桁とに囲まれた領域内の床版の裏面に補助桁を取り付けて、この領域内の床版の歪みを検出できるようにしているので、車両の軸位置がこの領域内に来たときに、大きな歪みとして歪みゲージで軸重を検出することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、橋梁の床版上を走行する車両の軸重を計測するシステムであって、前記床版の裏面に取り付けられた棒状の補助桁と、該補助桁の下面に取り付けられ、前記床版の変形を歪みとして検出する歪みゲージと、該歪みゲージからの信号に基づいて前記床版上を走行する車両の軸重を計測する計測手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両の軸重計測システムであって、前記床版は、横桁によって結合された主桁に支持されており、前記補助桁は、これら主桁と横桁とに囲まれた領域内の前記床版の裏面に取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
車両軸重計測システムをこのような構成としているので、簡易な構成で、請求項１或いは請求項２に記載の車両重量の測定方法を、好適に実施することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁の桁高さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【００１９】
このように桁高さを設定することによって、床版の裏面から歪みゲージまでの距離を適切にとることができ、軸重をより高精度で計測することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁が、前記主桁の延在方向と略直交する方向に延在するように取り付けられたことを特徴とする。
【００２１】
このように、車両の走行方向と略直交する方向、すなわち横方向に延在するようにして補助桁を取り付けているので、車両の走行による床版の横方向への変形を、高精度で検出することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁が、前記主桁の延在方向と略平行な方向に延在するように取り付けられたことを特徴とする。
【００２３】
このように、車両の走行方向と略平行な方向、すなわち縦方向に延在するようにして補助桁を取り付けているので、車両の走行による床版の縦方向への変形を、高精度で検出することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システムであって、前記主桁の延在方向と略直交する方向に延在するように取り付けられた少なくとも一の前記補助桁と、前記主桁の延在方向と略平行な方向に延在するように取り付けられた少なくとも一の前記補助桁と、の双方を備えたことを特徴とする。
【００２５】
このようにしているので、車両の走行による床版の変形を、縦方向へのものも横方向へのものも、双方を高精度で検出することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項３〜８の何れかに記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁の材質を、アルミニウム、プラスチックあるいはゴム類とすることを特徴とする。
【００２７】
このような材質を選択することによって、補助桁を、軽量で且つヤング率の小さいものとすることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項３〜９の何れかに記載の車両軸重計測システムであって、前記補助桁を、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を用いて、前記床版の裏面に取り付けることを特徴とする。
【００２９】
このような接着剤を用いて、補助桁を床版の裏面に取り付けるようにしているので、高い接着強度が得られるとともに、床版の歪みを的確に歪みゲージに伝達することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、過積載車両警告システムであって、請求項３〜１０の何れかに記載の車両軸重計測システムと、前記計測手段からの信号をもとに演算し、前記車両の重量を測定するとともに、該車両が過積載か否かを判断する演算測定手段と、該演算測定手段が過積載と判断した場合に、前記演算測定手段からの信号に基づいて前記車両に警告を発する警告手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
このような構成としているので、車両重量を高精度で測定して、その測定誤差を極めて小さくできるので、過積載車両に向けて的確に警告を発することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システムの実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３３】
［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
図１に、本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムが適用された橋梁の例を示す。この橋梁の橋桁においては、横桁３によって結合された主桁２が、床版１を支持する構成となっている。床版１上には、片側２車線（レーン）づつ計４車線の道路が形成されており、各々の走行レーンを車両２０が走行している。また、主桁２は５本設けられており、各々が走行レーンの境界部分直下に位置するようになっている。すなわち車両２０は、主桁２同士に挟まれた各々の走行レーンを走行する。
【００３４】
車両軸重計測システムは、図２に示す補助桁５１と、歪みゲージ１１，１２，１３と、図１に示す計測器（計測手段）ｍと、を備えた構成となっている。また、過積載車両警告システムは、車両軸重計測システムの構成要素に加えて、演算測定装置（演算測定手段）Ｃと、警告表示装置（警告手段）Ｄとを備えた構成となっている。
【００３５】
図２に示すように、床版１の裏面における、主桁２と横桁３とで囲まれた各領域内には、棒状の補助桁５１と、歪みゲージ１１，１２，１３が、各々取り付けられている。ここでは、１つの領域内に各々３つの補助桁５１が、横方向（主桁２の延在方向とほぼ直交する方向）に延在するように、且つ縦方向（主桁２の延在方向）に互いが等間隔となるようにして、取り付けられている。これら補助桁５１の下側のフランジ面（下面）には、歪みゲージ１１，１２，１３が各々取り付けられている。各々の補助桁５１は、図３に示すように、接着剤８０によって床版１の裏面に貼り付けられており、また歪みゲージ１１，１２，１３は、接着剤９０によって補助桁５１の下面に各々貼り付けられている。すなわち、床版１が車両２０の走行によって変形すると、その変形は、接着剤８０、補助桁５１及び接着剤９０を経て歪みゲージ１１，１２，１３へと拡大して伝達され、歪みとして検出される。
【００３６】
主桁２と横桁３とで囲まれた領域は、縦断面係数が比較的小さくなっているので、車両２０の通行によって変形を生じやすい構造となっている。しかし、床版１の裏面に直接に歪みゲージ１１，１２，１３を取り付けたのでは、車両２０が通過しても歪み変化が非常に小さいため、車両重量を測定する場合に誤差要因が大きく、測定が困難となる。そのため、所定距離、すなわち補助桁５１の桁高さの分だけ、歪みゲージ１１，１２，１３を床版１の裏面から離間させて、車両の軸重による床版１の変形を、拡大して歪みゲージ１１，１２，１３へと伝達して、この位置でより大きな歪みを生じるようにしている。
【００３７】
これら補助桁５１の桁高さは、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることが好ましい。これは、補助桁５１の桁高さが１０ｍｍよりも低いと、床版１の変形から歪みとして計測することは、歪み量が小さいため困難となり、一方、桁高さが１００ｍｍよりも高くなると、補助桁５１の剛性が大きくなり、接着剤８０，９０ではその変形を支持できなくなるためである。
【００３８】
補助桁５１は、図３に示すように、断面視Ｈ型の棒状をなした、アルミニウム、プラスチック、或いは硬質ゴム等のゴム類から形成されている。このような材質を選択することによって、補助桁５１を軽量で且つヤング率の小さいものとすることができ、床版１の剛性を高くすることもなく、ほぼ直接的に変形による歪み量を検出できるので、歪みゲージ１１，１２，１３の検出ノイズを小さくできるとともに、検出精度を大幅に向上させることができる。
【００３９】
なお、このような断面視Ｈ型の補助桁５１の替わりに、図４に示すような、上下のフランジを短くした断面視Ｉ型の補助桁６１を用いるようにしてもよい。この補助桁６１は、フランジが短くなっている分、構造的に補助桁５１よりも変形し易くなっており、床版１の変形を、歪みゲージ１１，１２，１３に更に伝達し易くなっている。補助桁５１及び６１のうちのいずれを用いるかは、交通量、床版１の剛性、或いは歪みゲージ１１，１２，１３の感度等によって、適宜選択される。
【００４０】
また、接着剤８０及び９０としては、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を用いることが好ましい。このような接着剤を用いれば、高い接着強度が得られるとともに、床版１の変形を的確に歪みゲージ１１，１２，１３に伝達することができる。
【００４１】
歪みゲージ１１，１２，１３は、図示は省略するが、各々が図１に示した計測器Ｃと接続されており、床版１から伝達されてきた変形を、歪みによる電気抵抗率変化として検出し、その信号を計測器Ｃへと出力するものである。歪みゲージ１１及び１３は、左右の主桁２−２間のほぼ１／４となる位置に各々取り付けられ、歪みゲージ１２は、左右の主桁２−２間のほぼ中央となる位置に取り付けられている。すなわち、主桁２と横桁３とで囲まれた各領域内において、床版１上を走行する車両２０の軸重による床版１の変形を、裏面側の９箇所で各々検出できるようになっている。
【００４２】
計測器ｍは、歪みゲージ１１，１２，１３から送られてきた信号に基づいて、車両２０の軸重を計測する。すなわち、ｎ軸の車両が床版１上を走行した場合、補助桁５１に設けられた歪みゲージ１１，１２，１３の単体の出力Ｇｎから、次の式（１）に基づいて軸重Ｗｎが求められる。
【００４３】
【数１】
このように軸重を求めるためには、軸重が決まった車両を試験車両として用いて前もって走行試験を行っておき、データを採取しておく。すなわち、車両の走行位置やその種類、複数箇所に配置した歪みゲージの各々の歪み量と時間差、及び歪み量の差等を計測して、検量線を決めておき、こうしたデータを予め計測器ｍにインプットしておく。こうすることで、式（１）におけるｎ，αｎ，β（ｘ）は、既知のデータから定まるので、実際の車両２０の走行時においても、車両２０のや軸重、及び走行位置を測定し得るものである。
【００４５】
計測器ｍによって計測された軸重Ｗｎその他のデータは、信号として演算測定装置Ｃへと送られる。演算測定装置Ｃでは、次の式（２）に基づいて演算し、車両２０の全重量Ｚ、つまり車両重量を演算する。
【００４６】
【数２】
なお、車両の種類によって、軸重や軸配置は様々に異なるが、こうした車両に関するデータも、試験車両を用いて前もって行っておいた走行試験によって採取し、予め演算測定装置Ｃにインプットしておく。演算測定装置Ｃは、こうした各種データを総合的に評価し、この車両２０が過積載か否かを判断する。
【００４８】
演算測定装置Ｃが、車両２０が過積載車両であると判断した場合には、警告表示装置Ｄへと信号を送り、この車両２０の運転者に警告が発せられるように動作する。警告表示装置Ｄは、車両２０の運転者が視認可能な位置に設けられており、過積載車両に向けて警告を発する。すなわち、演算測定装置Ｃからの信号に基づいて、例えば「重量○○ｔ」、「制限重量超過」等といったメッセージを表示し、運転者に注意を喚起する。
【００４９】
本実施形態に係る車両重量測定方法及び車両軸重計測システムにおいては、床版１の裏面に棒状の補助桁５１を取り付けるとともに、補助桁５１の下面に歪みゲージ１１，１２，１３を取り付け、これら歪みゲージ１１，１２，１３によって床版１の変形を歪みとして検出することで、床版１上を走行する車両２０の軸重を計測器ｍで計測するようにしている。そのため、多様な形態の既設橋梁においても、容易に取り付けて車両重量の測定を行うことができ、汎用性を高めるとともに、簡易な構成としているので低コストで取り付けることができる。また、歪みとして検出できるようにしているので、単一のデータに基づいて車両重量を測定することができ、車両の分別を行う必要がないので、交通規制等を行わなくとも的確に測定を行うことができる。
【００５０】
また、補助桁５１を、横桁３によって結合された主桁２に支持された床版１の、主桁２と横桁３とに囲まれた領域内の裏面に取り付けて、この領域内の床版１の歪みを計測するようにしている。そのため、車両２０の軸位置がこの領域内に来たときに、大きな歪みとして歪みゲージ１１，１２，１３で軸重を検出することができる。これにより、検出精度を大幅に向上させることができ、極めて正確な軸重を計測することができる。
【００５１】
更に、補助桁５１の桁高さを、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定しているので、床版１の裏面から歪みゲージ１１，１２，１３までの距離を適切にとることができ、軸重をより高精度で計測することができる。
【００５２】
更に、補助桁５１を、主桁２の延在方向とほぼ直交する方向、すなわち横方向に延在するように取り付けているので、車両２０の走行による床版１の横方向への変形を、検出ノイズを小さくして高精度で検出することができる。このため、走行レーンの境界部分が主桁の直上部に位置する形態の橋梁、つまり車両が主桁を跨いで走行する形態を採らない橋梁に対して、有効に適用することができる。
【００５３】
更に、補助桁５１の材質を、アルミニウム、プラスチックあるいは硬質ゴム等のゴム類としているので、補助桁５１を、軽量で且つヤング率の小さいものとすることができ、床版１の変形に対する応答性を非常に高いものとすることができる。
【００５４】
更に、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を接着剤８０，９０として用いて、床版１、補助桁５１及び歪みゲージ１１，１２，１３を相互に接着し取り付けるようにしているので、高い接着強度が得られるとともに、床版１の歪みを的確に歪みゲージ１１，１２，１３に伝達することができる。
【００５５】
そして、本実施形態に係る過積載車両警告システムにおいては、上記の車両軸重計測システムに演算測定装置Ｃ及び警告表示装置Ｄを加えた構成として、車両２０の重量を測定するとともに過積載か否かを判断し、過積載と判断した場合には車両２０に警告を発するようにしている。そのため、車両重量を高精度で測定して、その測定誤差を極めて小さくできるので、過積載車両に向けて的確に警告を発することができる。これにより、車両への誤報を防止するとともに、過積載車両の走行を速やかに止めさせることができる。例えば、高速道路入口のランプ橋に設けた場合には、過積載車両が料金所を通過する前に警告することができ、高速道路への進入を未然に防止することができ、非常に有効である。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について、図５乃至図９を用いて説明する。
なお、本実施形態においては、上記第１の実施形態と比較して、橋梁の桁配置、補助桁及び歪みゲージの配置のみが異なっている。すなわち、計測器ｍ、演算測定装置Ｃ或いは警告表示装置Ｄ等の構成要素は互いに同様となっているので、以下これらの説明は省略する。
【００５７】
図５に、本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムが適用された橋梁の例を示す。この橋梁の橋桁においては、ほぼ直交する方向に配された横桁１０３と結合された主桁１０２によって、床版１０１を支持する構成となっている。床版１０１上には、複数の走行レーンを有する道路が形成されており（図示省略）、走行レーンの境界部分は、左右の主桁１０２−１０２間のほぼ中央となる位置に形成されている。図５においては、こうした境界部分を符号１００として示している。すなわち車両（図示省略）は、主桁１０２を跨ぐようにして、各々の走行レーンを走行する。
【００５８】
６つの補助桁１５１は、主桁１０２の延在方向とほぼ平行な方向、すなわち縦方向に延在するようにして、縦方向３列、横方向２列として、主桁１０２と横桁１０３とで囲まれた領域内の床版１０１の裏面に取り付けられている。そして、各々の補助桁１５１には、その延在方向中央部近傍に、歪みゲージ１１１が取り付けられている。すなわち、主桁１０２と横桁１０３とで囲まれた各領域内において、床版１０１上を走行する車両の軸重による床版１０１の変形を、裏面側の６箇所で各々検出できるようになっている。
なお、補助桁１５１及び歪みゲージ１１１の構成は、上記補助桁５１及び歪みゲージ１１，１２，１３の各々と、ほぼ同一となっている。
【００５９】
車両は主桁１０２を跨いで走行することとなるので、主桁１０２の近傍位置にて歪みを計測することが好ましい。そのため、補助桁１５１を主桁１０２に沿って配置して、床版１０１の縦方向の変形を、歪みゲージ１１１で歪みとして、検出ノイズを小さくして高精度で検出できるようにしている。このため、走行レーンの境界部分が、主桁と横桁とで囲まれた領域内のほぼ中央部に位置する形態の橋梁、つまり車両が主桁を跨いで走行する形態を採る橋梁に対して、有効に適用することができる。
【００６０】
なお、補助桁及び歪みゲージの配置を、図６のようにしてもよい。図６に示すものは、図５に示したものの変形例である。
この橋梁の橋桁においては、ほぼ直交する方向に配された横桁２０３と結合された主桁２０２によって、床版２０１を支持する構成となっている。床版２０１上には、複数の走行レーンを有する道路が形成されている（図示省略）。
【００６１】
３つの補助桁２５１は、縦方向に延在するようにして、縦方向３列、横方向１列として、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた領域内における、主桁２０２−２０２間のほぼ中央となる位置の床版２０１の裏面に取り付けられている。そして、各々の補助桁２５１には、その延在方向中央部近傍に、歪みゲージ２１１が取り付けられている。すなわち、各々の歪みゲージ２１１は、左右両側の主桁２０２，２０２から、互いにほぼ等距離となる位置に配置されている。このように、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた各領域内において、床版２０１上を走行する車両の軸重による床版２０１の変形を、裏面側の３箇所で各々検出できるようになっている。
なお、補助桁２５１及び歪みゲージ２１１の構成は、上記補助桁１５１及び歪みゲージ１１１の各々と、ほぼ同一となっている。
【００６２】
このように、補助桁２５１を、左右両側の主桁２０２，２０２からほぼ等距離となる位置に主桁２０２に沿って配置しているので、主桁２０２−２０２間のほぼ中央となる位置における床版２０１の縦方向の変形を、歪みゲージ２１１で歪みとして、検出ノイズを小さくして高精度で検出できる。そのため、走行レーンの境界部分が、主桁の直上部に位置する場合でも、主桁と横桁とで囲まれた領域内のほぼ中央部に位置する場合でも、双方に対応することができる。つまり、車両が主桁を跨いで走行する形態を採らない橋梁に対しても、採る橋梁に対しても、双方に有効に適用することができる。
【００６３】
また、図７に示すように、このような補助桁２５１に替えて、長さを１／３程度に短くした補助桁３５１を用いるようにしてもよい。こうすれば、補助桁の材料の経済的節約を図ることができる。補助桁２５１及び３５１のうちのいずれを用いるかは、交通量、床版２０１の剛性、或いは歪みゲージ２１１の感度等によって、適宜選択される。
【００６４】
更に、補助桁及び歪みゲージの配置を、図８のようにしてもよい。図８に示すものは、図６に示したものの変形例である。
２つの補助桁４５１は、横方向に延在するようにして、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた領域内における、横桁２０３−２０３間のほぼ１／４となる位置に各々取り付けられている。また、１つの補助桁４５２は、縦方向に延在するようにして、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた領域内における、主桁２０２−２０２間のほぼ中央で且つ横桁２０３−２０３間のほぼ中央となる位置に取り付けられている。すなわち、縦方向に延在する補助桁４５２は、横方向に延在する補助桁４５１，４５１に、前後から挟まれるように位置している。
【００６５】
そして、各々の補助桁４５１，４５２には、各々の延在方向中央部近傍に、歪みゲージ４１１，４１２が取り付けられている。すなわち、各々の歪みゲージ４１１、４１２は、左右両側の主桁２０２，２０２から、互いにほぼ等距離となる位置に配置されている。このように、主桁２０２と横桁２０３とで囲まれた各領域内において、床版２０１上を走行する車両の軸重による床版２０１の変形を、裏面側の３箇所で各々検出できるようになっている。
なお、補助桁４５１，４５２及び歪みゲージ４１１，４１２の構成は、上記補助桁１５１及び歪みゲージ１１１の各々と、ほぼ同一となっている。
【００６６】
このように、左右両側の主桁２０２，２０２からほぼ等距離となる位置に、横桁２０３に沿って補助桁４５１，４５１を配置するとともに、主桁２０２に沿って補助桁４５２を配置するようにしている。そのため、主桁２０２−２０２間のほぼ中央となる位置における、床版２０１の横方向の変形を歪みゲージ４１１で、縦方向の変形を歪みゲージ４１２で、各々歪みとして、検出ノイズを小さくして高精度で検出できる。そのため、走行レーンの境界部分が、主桁の直上部に位置する場合でも、主桁と横桁とで囲まれた領域内のほぼ中央部に位置する場合でも、双方により的確に対応することができる。つまり、車両が主桁を跨いで走行する形態を採らない橋梁に対しても、採る橋梁に対しても、双方に更に有効に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては上記の如き構成を採用しているので、簡易な構成として多様な形態の橋梁に対して適応可能で、測定精度や計測精度を向上させることのできる車両重量測定方法、車両軸重計測システム、及び過積載車両警告システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 図１に示した橋梁を裏面から見た平面図である。
【図３】 図２に示した補助桁の断面図である。
【図４】 図３に示した補助桁の変形例を示す断面図である。
【図５】 本発明に係る車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの第２の実施形態を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図６】 図５に示した車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの変形例を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図７】 図６に示した車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの変形例を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図８】 図６に示した車両軸重計測システム及び過積載車両警告システムの更に他の変形例を示す図であって、橋梁を裏面から見た平面図である。
【図９】 従来の車両重量測定方法の第１の例を示す図であって、橋梁の側面図である。
【図１０】 図１０に示した橋梁の断面図である。
【図１１】 従来の車両重量測定方法の第２の例を示す図であって、橋梁の断面図である。
【図１２】 図１１に示した橋梁を裏面から見た平面図である。
【図１３】 従来の車両重量測定方法の第３の例を示す図であって、橋梁の断面図である。
【符号の説明】
１，１０１，２０１ 床版
２，１０２，２０２ 主桁
３，１０３，２０３ 横桁
１１，１２，１３，１１１，２１１，４１１，４１２ 歪みゲージ
５１，６１，１５１，２５１，３５１，４５１，４５２ 補助桁
２０ 車両
８０，９０ 接着剤
ｍ 計測器（計測手段）
Ｃ 演算測定装置（演算測定手段）
Ｄ 警告表示装置（警告手段）
Claims (11)
- 橋梁の床版上を走行する車両の重量を測定する方法であって、
前記床版の裏面に棒状の補助桁を取り付けるとともに、該補助桁の下面に歪みゲージを取り付け、該歪みゲージによって前記床版の変形を歪みとして検出することで、該床版上を走行する車両の軸重を計測し、該計測値に基づいて前記車両の重量を測定することを特徴とする車両重量測定方法。 - 前記床版は、横桁によって結合された主桁に支持されており、これら主桁と横桁とに囲まれた領域内の前記床版の裏面に、前記補助桁を取り付けることを特徴とする請求項１に記載の車両重量測定方法。
- 橋梁の床版上を走行する車両の軸重を計測するシステムであって、
前記床版の裏面に取り付けられた棒状の補助桁と、
該補助桁の下面に取り付けられ、前記床版の変形を歪みとして検出する歪みゲージと、
該歪みゲージからの信号に基づいて前記床版上を走行する車両の軸重を計測する計測手段と、
を備えたことを特徴とする車両軸重計測システム。 - 前記床版は、横桁によって結合された主桁に支持されており、前記補助桁は、これら主桁と横桁とに囲まれた領域内の前記床版の裏面に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両の軸重計測システム。
- 前記補助桁の桁高さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車両軸重計測システム。
- 前記補助桁が、前記主桁の延在方向と略直交する方向に延在するように取り付けられたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システム。
- 前記補助桁が、前記主桁の延在方向と略平行な方向に延在するように取り付けられたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システム。
- 前記主桁の延在方向と略直交する方向に延在するように取り付けられた少なくとも一の前記補助桁と、
前記主桁の延在方向と略平行な方向に延在するように取り付けられた少なくとも一の前記補助桁と、
の双方を備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両軸重計測システム。 - 前記補助桁の材質を、アルミニウム、プラスチックあるいはゴム類とすることを特徴とする請求項３〜８の何れかに記載の車両軸重計測システム。
- 前記補助桁を、アラルダイド、エポキシ等の有機系接着剤を用いて、前記床版の裏面に取り付けることを特徴とする請求項３〜９の何れかに記載の車両軸重計測システム。
- 請求項３〜１０の何れかに記載の車両軸重計測システムと、
前記計測手段からの信号をもとに演算し、前記車両の重量を測定するとともに、該車両が過積載か否かを判断する演算測定手段と、
該演算測定手段が過積載と判断した場合に、前記演算測定手段からの信号に基づいて前記車両に警告を発する警告手段と、
を備えたことを特徴とする過積載車両警告システム。
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