JP3864277B2 - 道路形状測定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定精度に優れた電子レベル及び電子スタッフを使用し、測定精度を確保しながら迅速に、主に道路の横断方向の形状を測定することができるようにした道路形状測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
舗装道路は供用によってわだち掘れやひび割れが発生し破損や破壊が生じるが、これを補修するためには、舗装面の凹凸状態を数理的に測定して再舗装の計画のための資料を作成する必要がある。
【0003】
この凹凸状態の測定方法として従来行われていた方法としては、道路の横断方向に糸を水平に張り、この糸に沿って例えば9点法という測定方法で凹凸の深さを物差しで測定するという方法があった。また、この物差しに代え糸等の基準高さから道路面迄の距離をロータリーエンコーダ等の距離計を利用して電気的に測定するようにしたものもある。
【0004】
しかし、これらの方法は手作業により行う為に測定者の負担が大きく、しかも測定者の個人差による誤差が大きく、また測定ポイントも多くすることができないために正確な道路形状を測定することはできなかった。
【0005】
一方、このような人力による問題を解決するものとして、センサを配設した大型の測定装置が開発されているが、装置が複雑なために非常に高価であり、また重量も重くて大きいために取扱に手間がかかり、その上最大3.9メートル程度の距離しか測定できないために使用できる条件が非常に制限され実用的であるとはいい難かった。
【0006】
また近年、レーザー光を発する電子レベルと、このレーザー光の受光面を有する電子スタッフを組み合わせて使用し、電子レベルの位置を基準として電子スタッフ位置の高さを測定する方法が開発されている。
【0007】
この電子レベルと電子スタッフを利用して道路の凹凸を測定する方法は、従来の手作業によるものと比べて測定精度が良く、一方大型の測定装置と比べて取扱が簡単であるとともに長い距離の測定ができるとともに装置全体が廉価であるという特徴を有する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし電子レベルと電子スタッフを利用して道路形状を測定使用とすると、電子スタッフを所定位置にセットした状態で電子レベルよりレーザー光を照射して電子スタッフのどの高さにおいて受光されたかを記録する必要から、現在使用に供されている装置の性能では1箇所の測定を行うのにある程度の時間が必要である。
【0009】
従って、例えば道路幅員4メートルの道路の横断形状を測定しようとする場合、10cmごとに電子レベルと電子スタッフを利用して道路の高さを測定しようとすると、1秒で1箇所の測定するとしても少なくとも約40秒の時間を要することになり、実際に供用している道路においてこれだけの時間交通を遮断するのは交通障害となるとともに作業員の安全上も好ましくない。
【0010】
【課題を解決するための手段】
すなわち、電子レベルと電子スタッフを利用することによる測定精度の確保と測定の簡便さを維持しながら測定時間の短縮を図ることができれば、道路の横断方向の形状を測定するのに最適であり、また測定可能距離も数百メートルと長いため電子レベルを一旦セットすれば広範囲にわたり短時間で道路形状を測定することができることになる。
【0011】
そこで、この発明にかかる道路形状測定方法(請求項1)は、前輪と後輪を有し、移動距離及び傾斜角度が計測可能な台車に電子スタッフを配設し、道路の任意箇所に電子レベルを設置して前記台車を道路形状測定所望箇所を移動させ、台車の前輪と後輪の間隔以上の所定距離を台車が移動する度にその時の電子スタッフの高さを測定して測定道路面の基準位置からの高さを算出し、また、台車が前輪と後輪間の距離に等しい距離を移動する度にその時の台車の傾斜角度を計測し、その傾斜角度からその時の台車の前輪と後輪間の道路の高低差を算出し、電子レベル及び電子スタッフで順次測定して算出した道路の高さを基準として、次の電子レベル及び電子スタッフでの計測ポイントまでの間は台車の傾斜角度から算出した道路の高低差を道路の形状変化量とし、これらを連続させることによりその測定箇所の道路形状とするようにしたものである。
【0012】
また、請求項2は上記に加え電子レベル及び電子スタッフで道路の高さを測定するに際し、その計測ポイントでの電子スタッフの傾斜角度を計測し、その傾斜角度によってその時の測定値を電子スタッフが垂直時の高さの値となるように補正したものである。
【0013】
【作用】
台車に電子スタッフと傾斜角度計を載せ、台車の走行距離を測りながら測定対象道路を直進させる。そして、一定距離の基準ポイントごとに電子レベルから電子スタッフにレーザー光を照射してそのポイントの高さを測定する。
【0014】
また、台車が台車の前輪と後輪の間隔距離を移動する度に、水平又は垂直に対する台車の傾きを傾斜角度計によって計測し、台車の前後輪間の高低差(凹凸量)を算出する。
【0015】
そして、基準ポイントの高さは電子レベルと電子スタッフにより測定し、相隣接する基準ポイント間においては、台車の傾斜角度を計測することにより台車の前後輪間距離ごとの高低差を算出し、これらの各計測ポイントでの測定値を結ぶことにより道路形状とする。
【0016】
【発明の実施の態様】
本発明で使用する電子レベルと電子スタッフとは次のようなものである。電子レベルはレーザー光を発する回転ロータを有し、このレーザー光を600r.p.m.の回転速度で回転しながら照射するようにしたものである。また、電子スタッフは電子レベルからのレーザー光を光ファイバーを通して受光し、基準点からの高さを1.0mm又は0.5mm単位で計測できるようにしたものである。例えば株式会社ニコン製の商品名ニコン電子スタッフEPS−05Aと電子レベルAL−50が使用できる。この両者を組み合わして使用することにより電子レベルより半径約150メートルの距離で最低でも約1秒間につき1箇所程度の測定ができる。
【0017】
また、本発明で使用する台車は、電子スタッフを適当な方法で台車に対して垂直に固定した状態、あるいは常時鉛直に保持できる状態で走行できるものであればどのようなものでもよく、走行用の動力源の有無もどちらでもよい。但し、台車の前後輪間の距離を移動する度に台車の傾きを計測する必要があるので、台車の走行距離を測定する機能を有しているとともに、台車の傾斜角度を計測できるようになっている必要がある。台車の走行距離を測定する方法としては例えば車輪の回転数を計測してこれを基にして走行距離を計算するようにすればよい。また、傾斜角度を計測する方法としては台車の走行方向と並行に加速度計を設置しておき、これを基にして傾斜角度を計算するようにすればよい。なお、台車の傾斜角度を計測するためには、他の方法によって計測してもよいことはいうまでもない。
【0018】
なお、測定精度を高めるために台車移動時には10cm間隔位で傾斜角度を計測したいので前後輪の間隔は10cmとするのが望ましいが、これだけでは走行時に台車の安定性が欠けるので、適当な箇所に前輪と後輪により生じる台車の傾斜を妨げないような構成にした補助輪を設けてもよい。但し、測定精度をそれほど高く要求されないような場合においては、台車の前後輪間距離はもっと長くしてもよい。一方、いわゆる台車の前輪と後輪のほかに、台車の前後方向に測定専用の一組の前方測定輪と後方測定輪を設け、この前後の測定輪(この場合にはこれらが本発明の前輪及び後輪となる)を基準として測定を行ってもよい。あるいは、前方測定輪又は後方測定輪の一方は台車の前輪又は後輪と兼用でもよい。いずれにしても、基準となる前後に配した車輪により台車の傾斜角度と移動距離が測定できればよい。
【0019】
【実施例】
次に、この発明に係る道路形状測定方法の一実施例を道路横断方向に測定する場合について図面に基づいて説明する。
図1に示すように、台車1に電子スタッフ2を垂直に配設するとともに、適当な構造の角度計3を配設し、台車1を道路横断方向に走行させる。そして、道路の基準位置に設置した電子レベル4よりレーザー光5を照射する。台車1の前輪6と後輪7の間隔はLであり、また、車輪の回転数により走行距離が測定できるようになっている。
【0020】
そして、図2に示すように50cmの距離を台車1が移動する度に電子レベル4よりレーザー光5を照射して電子スタッフ2によりその基準ポイントでの高さを測定する。例えば、道路幅員4メートルの道路の測定をする場合には、まず一方の側端S0 の高さを測定した後、台車1を道路横断方向に走行させ、50cm間隔でS1 〜S8 の基準ポイントにおいて順次測定を行う。なお、上記した株式会社ニコン製の電子レベル4と電子スタッフ2を使用する場合には、電子レベル4からのレーザー光5は連続して発しておき、台車4が所定の基準ポイントS1 〜S8 に達した時にその時の高さを電子スタッフ2により測定し、適当な記憶装置、例えばコンピュータ等に記録する。
【0021】
また、S0 の基準ポイントより台車1が前輪6と後輪7の間隔L(本実施例においては10cm)走行する度に台車1の水平に対する角度を計測する。例えば図3(a)に示すように、S0 の基準ポイントをA点とすると、まずA点において計測して角度αを得る。そして、前輪6と後輪7の距離L(10cm)を走行したB点において計測して角度βを得る。引き続き台車1を走行させ前輪6と後輪7の距離L(10cm)走行したC点において計測して角度γを得る。このようにして前輪6と後輪7の距離L(10cm)ごとに順次角度を計測する。
【0022】
そして各地点で計測したした角度を基にして、図3(b)に示すようにA点とB点間の高低差hα,B点とC点の高低差hβ,C点とD点の高低差hγを順次算出する。そして、基準ポイントS0 (A点)を基準の高さとしてhα,hβ,hγ・・・の高低差を順次結んで道路の形状とする。
【0023】
このようにして図2及び図4(a)に示すように、基準ポイントS0 ,S1 ,S2 ・・・S8 においては電子レベル4と電子スタッフ2により高さを測定し、またA,B,C・・・の各地点においては台車1の角度を計測してB点のhα,C点のhβ,D点のhγ・・・を算出する。
【0024】
そして、このようにして得られて値を基にして図4(b)に示すように、基準ポイントS0 ,S1 ,S2 ・・・のそれぞれの間においてはA,B,C・・・の各地点で得たhα,hβ,hγ・・・を用いて道路の凹凸量として道路形状とする。また、S1 とF,S2 とKのような基準ポイントと角度測定により高低差を得た地点が重なるポイントでは、電子レベル4と電子スタッフ2により得た高さを採用し、図4(b)の点線で示すように、EとS1 ,JとS2 を結んだ線を道路形状とする。これは、角度測定で得た高低差では誤差の累積的な発生が避けられないので、基準ポイントにおいて誤差を修正して正しい値にする必要があるからである。
【0025】
そして、基準ポイントS0 ,S1 ,S2 ・・・S8 までの間をこのようにして結ぶとその測定対象道路の道路形状となる。本実施例の場合には10〜20秒で道路幅員4メートルの道路形状の測定が行える。
【0026】
また、電子スタッフ2と電子レベル4での測定精度をより高めるために、基準ポイントS0 ,S1 ,S2 ・・・における測定時に電子スタッフ2の傾斜角度を角度計3により計測し、その傾斜角度よってその時の電子スタッフ2の測定値を電子スタッフ2が垂直時の高さの値となるように補正するようにしてもよい。なお、電子スタッフ2を台車1の傾斜に左右されずに常時鉛直を維持できるように例えばジンバル(gimbal)等により支持しておくと、このような補正を行わなくてもよくなる。
【0027】
なお、上記実施例においては道路の横断方向の測定をする場合について説明したが、測定方向は道路の横断方向に限定するものではなく道路の進行方向について道路形状の測定を行うこともできる。また、電子レベルを一地点に設置したまま、一番目の道路の横断方向の測定が終了したら、一番目の地点から二番目の地点までの道路の右端又は左端の進行方向の測定をし、二番目の地点に達したら続けて二番目の地点の道路の横断方向の測定をするようにしていけば、電子レベルをその都度セットし直さなくても連続して道路形状を測定することができる。
【0028】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明にかかる道路形状測定方法によれば、前輪と後輪を有し、移動距離及び傾斜角度が計測可能な台車に電子スタッフを配設し、道路の任意箇所に電子レベルを設置して前記台車を道路形状測定所望箇所を移動させ、台車の前輪と後輪の間隔以上の所定距離を台車が移動する度にその時の電子スタッフの高さを測定して測定道路面の基準位置からの高さを算出し、また、台車が前輪と後輪間の距離に等しい距離を移動する度にその時の台車の傾斜角度を計測し、その傾斜角度からその時の台車の前輪と後輪間の道路の高低差を算出し、電子レベル及び電子スタッフで順次測定して算出した道路の高さを基準として、次の電子レベル及び電子スタッフでの計測ポイントまでの間は台車の傾斜角度から算出した道路の高低差を道路の形状変化量とし、これらを連続させることによりその測定箇所の道路形状とするようにしたので、簡単な装置を使用しながら短時間で精度の高い測定を行うことができ、また長い距離でも一気に測定することができ、道路の横断方向に限らずその他の道路形状も測定することができるという効果を有する。
【0029】
また、上記に加え電子レベル及び電子スタッフで道路の高さを測定するに際し、その計測ポイントでの電子スタッフの傾斜角度を計測し、その傾斜角度によってその時の測定値を電子スタッフが垂直時の高さの値となるように補正したので、より精度の高い測定結果を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る道路形状測定方法で使用する電子レベルと電子スタッフの使用方法を示す説明図である。
【図2】この発明に係る道路形状測定方法において、電子レベルと電子スタッフにより基準ポイントの道路の高さを測定する方法を示す平面図である。
【図3】この発明に係る道路形状測定方法において、傾斜角度計と電子スタッフを載せた台車で道路の高低差(凹凸量)を算出する方法を示したものであり、(a)は台車の測定軌跡を示す正面図、(b)は(a)の測定軌跡から道路形状を決定する方法を示す説明図である。
【図4】この発明に係る道路形状測定方法において、電子レベルと電子スタッフにより道路形状を測定しながら、傾斜角度計と電子スタッフを載せた台車で道路の凹凸を算出した結果から道路形状を決定する方法を示したものであり、(a)は測定経過を示す正面図、(b)は(a)の測定結果から道路形状を決定する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1 台車
2 電子スタッフ
3 角度計
4 電子レベル
5 レーザー光
6 前輪
7 後輪
Claims (2)
- 前輪と後輪を有し、移動距離及び傾斜角度が計測可能な台車に電子スタッフを配設し、道路の任意箇所に電子レベルを設置して前記台車を道路形状測定所望箇所を移動させ、台車の前輪と後輪の間隔以上の所定距離を台車が移動する度にその時の電子スタッフの高さを測定して測定道路面の基準位置からの高さを算出し、
また、台車が前輪と後輪間の距離に等しい距離を移動する度にその時の台車の傾斜角度を計測し、その傾斜角度からその時の台車の前輪と後輪間の道路の高低差を算出し、
電子レベル及び電子スタッフで順次測定して算出した道路の高さを基準として、次の電子レベル及び電子スタッフでの計測ポイントまでの間は台車の傾斜角度から算出した道路の高低差を道路の形状変化量とし、
これらを連続させることによりその測定箇所の道路形状とするようにしたことを特徴とする道路形状測定方法。 - 電子レベル及び電子スタッフで道路の高さを測定するに際し、その計測ポイントでの電子スタッフの傾斜角度を計測し、その傾斜角度によってその時の測定値を電子スタッフが垂直時の高さの値となるように補正した請求項1記載の道路形状測定方法。
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