JP3959314B2 - Multiple road surface flatness analysis method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹凸を有する道路の路面等の平たん性を評価する多重路面平たん性解析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、路面の平たん性を評価する方法としては、3メートルプロフィルメータを用いる方法が知られている。図10に示すように、3メートルプロフィルメータによる路面の平たん性測定は、全長3mの測定具1の前、中、後の車輪2,3,4を路面に沿って移動させ、中央車輪3位置に設置した記録計5に路面の縦断方向の波形を1.5mごとに記録し、記録された波形に任意の基準線を設けて、波形と基準線との差の標準偏差を路面の平たん性とするものである。この場合、記録計の波形と両側の車輪を結んだ線と中央車輪の計測値との差を波高値として利用してもよい。なお、3メートルプロフィルメータを用いる方法に関しては、予め測定した路面プロファイルデータを利用して紙面上で波高値を計算することができ、特にコンピュータ画面上で計算することにより演算を迅速に行うことが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記平たん性評価方法の場合、路面のプロファイルにおいて、大きな凹凸がある個所と小さな凹凸がある箇所とが含まれている場合、単一の寸法のプロファイルメータのみを用いることによっては、平たん性の評価が適正に行われないことがある。例えば、3メートルプロフィルメータのみを用いた場合、通常の自動車道路の凹凸については、良好に評価されるが、歩道用の細かい凹凸についてや、さらに凹凸の大きい高速道路に対する適正な評価が行われないという問題がある。
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に評価することができる多重路面平たん性解析方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために上記請求項1の発明の構成上の特徴は、対象となる路面について求められた路面縦断面形状である縦断プロファイルデータに基づいて、互いに平行でかつ所定間隔を隔てて整列された3本のプローブを設けてなる測定具を、縦断プロファイルに沿って所定間隔単位で移動させ、各移動単位毎に、測定具の真中のプローブの縦断プロファイルからの外れ寸法である波高値データを求め、対象となる路面を所定長さの平たん性まとめ距離単位で複数に分割しておき、平たん性まとめ距離毎にその中にある波高値データの絶対値の和を求めると共に、平たん性まとめ距離を平たん性まとめ距離内の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離を求め、さらに波高値データの絶対値の和を単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データを平たん性まとめ距離毎に求めることとし、所定間隔として、路面の平たん性を評価する複数種類の値を選択し、複数種類の所定間隔値に基づいてそれぞれ平たん性データを求め、複数種類の所定間隔について平たん性まとめ距離毎に各平たん性データをまとめることにある。
【0005】
上記のように構成した請求項1の発明においては、対象となる路面について求められた縦断プロファイルデータに基づいて、互いに平行でかつ所定間隔を隔てて整列された3本のプローブを設けてなる測定具を用いることにより、波高値データが求められる。測定具については、路面の平たん性を評価する複数種類の所定間隔の測定具が用意され、各測定具についてこの波高値データが求められる。つぎに、対象となる路面を所定長さの平たん性まとめ距離で分割しておき、各平たん性まとめ距離毎に波高値データの絶対値の和が求められ、平たん性まとめ距離を平たん性まとめ距離内の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離が求められる。さらに、波高値データの絶対値の和を単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データが、平たん性まとめ距離毎に求められる。
【0006】
この平たん性データが、複数種類の所定間隔の測定具を用いて求められた各波高値毎に求められる。このように求められた各平たん性データが、複数種類の所定間隔について各平たん性まとめ距離毎にまとめられる。これにより、道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に解析することができる。
【0007】
また、上記請求項2の発明の構成上の特徴は、前記請求項1に記載の多重路面平たん性解析方法において、平たん性データが、複数種類の所定間隔においてそれぞれ平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフにより表示されることにある。このように、複数種類の所定間隔について、平たん性まとめ距離毎にそれぞれの平たん性データが三次元のグラフによって表示されることにより、路面における小さな凹凸から大きな凹凸の分布状況を一見して非常に容易に認識することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。図1及び図2は、同実施形態である道路の路面Dの多重路面平たん性解析方法に使用される路面Dの縦断方向のプロファイルを測定するための路面縦断プロファイル測定装置の概略構成を正面図及び平面図により示したものである。路面縦断プロファイル測定装置は、測定ブロック10と、制御装置21とにより構成されている。なお、道路Dの縦断プロファイル計測位置は、路面の摩耗の最も激しいアウトホイールパス(OWP)といわれる車両の左車輪の通過位置について行われる。この道路のアウトホイールパスは、車両の70〜80%が通過する位置であることが明らかになっている。
【0009】
測定ブロック10は、図1に示すように、硬質のゴム弾性体あるいは弾性体エラストマ製であり、進行方向(図示矢印方向)に対して前、中及び後に配列された3個の円盤形の第1、第2及び第3ローラ11,12,13を有しており、各ローラ11,12,13は、同一面上でかつ同一直線上に配列されている。各ローラ11,12,13の外径は、本実施形態では150mmφになっている。各ローラ11,12,13には、それぞれ回転軸11a,12a,13aが貫通固定されている。第1ローラ11と第2ローラ12の回転軸11a,12aの両端側には、長尺板状の一対の第1連結棒14が、回転軸11a,12aが回転自在なように固定されて両回転軸11a,12a間を連結している。また、第2ローラ12と第3ローラ13の回転軸12a,13aの両端には、長尺板状の一対の第2連結棒15が回転軸12a,13aが回転自在なように固定されて両回転軸12a,13a間を連結している。本実施形態では、第1及び第2ローラ11,12間、第2及び第3及ローラ12,13間の距離がいずれも測定ピッチである250mmに保たれている。
【0010】
第1連結棒14には、第2連結棒15に対する第1連結棒14の回動角度である連結角θを検出するロータリエンコーダ16が取り付けられている。第2連結棒15には、第2ローラ12の回転数から測定ブロックの移動距離を検出する距離センサ17が取り付けられている。さらに、第2連結棒15には、第2連結棒15の初期角度θBを検出する傾斜角度センサ18が取り付けられている。
【0011】
測定ブロック10の第2ローラ12の回転軸12aには、操作棒19が回動可能に取り付けられている。路面縦断プロファイル計測に際しては、測定者が、操作棒19を手で持って測定ブロック10を路面に軽く押し付けた状態で移動させるようになっている。なお、測定ブロック10の支持方法については、操作棒19を測定車に連結させると共に、操作棒19をコイルバネ等で付勢して測定ブロック10を道路にわずかに押し付けるようにしてもよい。これにより、測定ブロック10の移動に伴って、自動的に路面縦断プロファイルを計測することが可能になる。操作棒19には、制御装置21が取り付けられている。
【0012】
制御装置21は、ROM,RAM,CPU,I/O等からなるマイクロコンピュータ等により構成されており、ROMに記憶された「多重路面平たん性解析方法」のプログラムを実行するものである。制御装置21のROMには、測定ピッチであるローラ11,12間及び及ローラ12,13間の距離に相当する1ピッチのデータ250mm及び、平たん性まとめ距離20mが記憶されている。制御装置21の入力側には上記ロータリエンコーダ16、距離センサ17及び傾斜角度センサ18と共に、連結角の計測を停止させる停止スイッチ22が接続されている。また、制御装置21の出力側には、路面縦断プロファイルの測定結果や、平たん性データの表やグラフ等を表示する表示装置23が接続されている。
【0013】
つぎに、上記路面縦断プロファイル測定装置による道路のプロファイル測定について説明する。
測定者が、操作棒19によって測定ブロック10を道路のOWP位置に合せてかつ第3ローラ13を基準位置にセットした状態で、測定ブロック10を路面に軽く押圧した状態で道路前方(縦方向)に進行させることにより計測が開始される。制御装置21は、測定ブロック10の初期傾斜角θBを傾斜角度センサ18から入力して記憶する。測定ブロック10の移動により、測定ブロック10が1ピッチである250mm移動すると、制御装置21は距離センサ17からの入力に応じて測定点であると認識し、ロータリエンコーダ16により検出された連結角検出値θiを記憶する。この繰返しにより、移動距離250mm毎に、第2連結棒15に対する第1連結棒14の回動の角度である連結角検出値θiが逐次得られる。計測が終了すると、測定者が、制御装置21の停止スイッチ22をオンし、制御装置21はこれを受けて、計測終了と判定する。
【0014】
つぎに、制御装置21において、上記連結角検出値θiに基づいて、以下のように路面縦断プロファイルが求められる。図4に示すように、測定ブロック10の初期位置#1における第2連結棒15の初期角度θBを求められており、第2連結棒15に対する第1連結棒14の回動の角度θ1−1が、ロータリエンコーダ16の計測値として求められる。次に、測定ブロック10が1測定ピッチ移動した位置#2において、第2連結棒15に対する第1連結棒14の回動の角度θ1−2が、ロータリエンコーダ16の計測値として求められる。以下同様に、測定ブロック10の1測定ピッチ移動した位置#3,#4,#5,#6…において、第2連結棒15に対する第1連結棒14の回動の角度θ1−3,θ1−4,θ1−5,θ1−6…が、ロータリエンコーダ16の計測値として求められる。この1ピッチ250mmの距離と連結角θiのデータから制御装置21の処理により、図5に示すような道路のOWPの適正な縦断プロファイルデータf(x)が得られ、RAMに記憶される。すなわち、このように第2連結棒15に対する第1連結棒14の連結角θiを逐次検出する逐次二角法を用いることにより、簡易にかつ精度良く路面の縦断プロファイルを作成することができる。
【0015】
次に、制御装置21は、上記縦断プロファイルに基づいて、所定距離毎の波高値を求める。ここで、波高値は、3メートルプロファイルメータの考えに基づいて求められる。すなわち、図6に示すように、互いに平行でかつ所定間隔t(例えば1.5mの、プロファイルデータ紙面上での換算値)を隔てて整列された3本のプローブ31a,31b,31cを設けてなる測定具31を、上記方法により求めた縦断プロファイルf(x)に沿ってその両側のプローブ31a,31cを縦断プロファイルf(x)上に接触した状態で所定間隔t単位で移動させ、各移動単位毎に、測定具31の真中のプローブ31b位置にて、プローブ31a,31cを結んだ直線と縦断プロファイルf(x)との差を波高値hiとするものである。制御装置21は、波高値演算処理を迅速にかつ正確に行う。
【0016】
そして、本実施形態では、プロファイルメータの所定間隔lxについては、lx=0.5m、1m、1.5m、3m及び8m(x=1〜5)の5種類が選択され、それぞれについて波高値データhxiが求められる。歩行者用道路の場合は0.5、1及び1.5メートル単位とし、通常の自動車道路は3メートル単位であり、高速道路の場合は8メートル単位とされる。lx=0.5m及び1mの場合の波高値データhxiについて、図7に示されている。
【0017】
次に、測定路面の長さが平たん性まとめ距離20m毎に分割され、各20m区間について上記プロファイルで求めた波高値の数Nhxがカウントされる。所定間隔lx=0.5m、1m、1.5m、3m及び8mについては、Nhx=80,40,26,13,5となる。なお、平たん性まとめ距離については、20mに限らず、路面の状態,評価目的等に応じて、10m、5m等適宜選択することが可能である。つぎに、各20m区間について上記プロファイルで求めた区間内の波高値の絶対値の和Σ|hxi|が算出される。これらの値に基づいて、平たん性データfxiが、下記数1に基づいて算出される。
【0018】
【数1】
fxi=Σ|hxi|/(20/Nhx)
【0019】
各所定間隔lx=0.5m、1m、1.5m、3m及び8mについて、平たん性データfxiはそれぞれΣ4|hxi|、Σ2|hxi|、Σ13|hxi|/10、Σ13|hxi|/20、Σ|hxi|/4となる。制御装置21は、数1に基づいて、各所定間隔lx毎に、平たん性データfxiについて演算し、その結果を例えば下記表1に示すようにまとめる。さらに、制御装置21は、この表1の結果を図8に示すように二次元グラフに表す。これにより、路面の大きな凹凸、小さな凹凸箇所が容易に把握される。
【0020】
【表1】
【0021】
さらに、図9に示すように、制御装置21は、平たん性データを、複数種類の所定間隔lxの各平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフにより表示装置に表示することもできる。このように、平たん性データが、複数種類の所定間隔について、平たん性まとめ距離毎にそれぞれ三次元のグラフにより表示されることにより、路面における小さな凹凸から大きな凹凸の分布状況が一見して非常に容易に認識される。これにより、本実施形態においては、路面の状態を多様な観点から捉えることができ、路面状態を総合的に解析することができる。
【0022】
なお、上記実施形態においては、測定ブロック10に取り付けられた制御装置21により、連結角の読取り、縦断プロファイルの演算と、平たん性データの演算処理とが同時に行われているが、これに限るものではない。たとえば、制御装置21では、連結角の読取りのみを行い、縦断プロファイル及び平たん性データの演算処理については、別の場所で行うようにしてもよい。また、制御装置21では、連結角の読取りと縦断プロファイルの演算とを行い、平たん性データの演算処理のみを別の場所で行うようにすることも可能である。特に、多数の測定ブロックからの連結角データを特定のデータ解析センターに集めて一括してデータ解析を行うことにより、正確かつ迅速なデータ処理が可能になる。その他、本発明については、上記実施形態に限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変更し実施することが可能である。
【0023】
【発明の効果】
上記請求項1の発明によれば、所定間隔として路面の平たん性を評価する複数種類の間隔値を選択し、複数種類の所定間隔値毎に平たん性データを求めたことにより、道路の路面の状態を小さな凹凸から大きな凹凸も含めて総合的に評価することができる。また、それぞれの平たん性データが、複数種類の所定間隔について平たん性まとめ距離毎に三次元のグラフによって表示されることにより、路面における小さな凹凸から大きな凹凸の分布状況を一見して容易に認識することができる(請求項2の発明の効果)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である道路の路面の平たん性を解析するために使用される測定ブロックを概略的に示す正面図である。
【図2】同測定ブロックを概略的に示す平面図である。
【図3】測定ブロックにより路面の凹凸を測定する過程を説明する説明図である。
【図4】測定ブロックの各測定地点における状態を模式的に示す説明図である。
【図5】 測定ブロックによる測定結果を解析して路面形状として示したプロファイル図である。
【図6】 図5の結果に基づいてプロファイルメータを用いて路面の凹凸の波高値を求める方法を説明する説明図である。
【図7】 所定間隔が0.5mと1mのときの、波高値のデータを示すグラフである。
【図8】 平たん性データを、複数種類の所定間隔lxにおいてそれぞれの平たん性まとめ距離毎に二次元で示したグラフである。
【図9】 平たん性データを、複数種類の所定間隔lxにおいてそれぞれの平たん性まとめ距離毎に三次元で示したグラフである。
【図10】 路面縦断プロファイルから波高値を求めるための3メートルプロファイルメータを説明する説明図である。
【符号の説明】
10…測定ブロック、11,12,13…第1,第2,第3のローラ、11a,12a,13a…回転軸、14…第1連結棒、15…第2連結棒、16…ロータリエンコーダ(角度検出装置)、17…距離センサ、19…操作棒、21…制御装置、31…測定具。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiple road surface flatness analysis method for evaluating flatness of a road surface or the like of a road having unevenness.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for evaluating the flatness of the road surface, a method using a 3-meter profilometer is known. As shown in FIG. 10, the flatness measurement of the road surface by the 3-meter profilometer is performed by moving the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of the above-described flatness evaluation method, when the road surface profile includes a portion having large unevenness and a portion having small unevenness, the flatness may be reduced by using only a single dimension profile meter. Evaluation of elasticity may not be performed properly. For example, when only a 3 meter profile meter is used, unevenness on a normal motorway is evaluated well, but fine evaluation for sidewalks and highway with more unevenness are not properly evaluated. There is a problem.
The present invention is intended to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a multiple road surface flatness analysis method capable of comprehensively evaluating the state of a road surface from small unevenness to large unevenness. And
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the structural feature of the invention of
[0005]
In the invention of
[0006]
This flatness data is obtained for each peak value obtained using a plurality of types of measuring tools having predetermined intervals. The flatness data obtained in this way are collected for each flatness summary distance for a plurality of types of predetermined intervals. Thereby, the state of the road surface of the road can be comprehensively analyzed from small unevenness to large unevenness.
[0007]
Further, the structural feature of the invention of
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are front views of a schematic configuration of a road surface profile measuring apparatus for measuring a profile in a longitudinal direction of a road surface D used in the multiple road surface flatness analysis method for the road surface D of the road according to the embodiment. It is shown by a figure and a top view. The road profile profile measuring device includes a
[0009]
As shown in FIG. 1, the
[0010]
A
[0011]
An
[0012]
The
[0013]
Next, road profile measurement by the road surface profile measuring apparatus will be described.
The measurer sets the
[0014]
Next, in the
[0015]
Next, the
[0016]
In the present embodiment, five types of lx = 0.5 m, 1 m, 1.5 m, 3 m, and 8 m (x = 1 to 5) are selected for the predetermined interval lx of the profile meter, and the peak value data for each is selected. hxi is determined. In the case of a pedestrian road, the unit is 0.5, 1 and 1.5 meters. In the case of a motorway, the unit is 3 meters. In the case of a highway, the unit is 8 meters. FIG. 7 shows the peak value data hxi for lx = 0.5 m and 1 m.
[0017]
Next, the length of the measured road surface is divided every flatness summary distance 20 m, and the number Nhx of the peak values obtained by the above profile is counted for each 20 m section. For the predetermined intervals lx = 0.5 m, 1 m, 1.5 m, 3 m and 8 m, Nhx = 80, 40, 26, 13, 5 is obtained. The flatness summary distance is not limited to 20 m, and can be appropriately selected such as 10 m, 5 m, etc., depending on the road surface condition, evaluation purpose, and the like. Next, the sum Σ | hxi | of the absolute values of the crest values in the section obtained by the above profile is calculated for each 20 m section. Based on these values, the flatness data fxi is calculated based on the following
[0018]
[Expression 1]
fxi = Σ | hxi | / (20 / Nhx)
[0019]
For each predetermined interval lx = 0.5 m, 1 m, 1.5 m, 3 m and 8 m, the flatness data fxi is Σ4 | hxi |, Σ2 | hxi |, Σ13 | hxi | / 10, Σ13 | hxi | / 20, respectively. , Σ | hxi | / 4. Based on
[0020]
[Table 1]
[0021]
Furthermore, as shown in FIG. 9, the
[0022]
In the above embodiment, the
[0023]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a plurality of types of interval values for evaluating the flatness of the road surface are selected as the predetermined intervals, and the flatness data is obtained for each of the plurality of types of predetermined interval values. The condition of the road surface can be comprehensively evaluated from small unevenness to large unevenness. In addition, each flatness data is displayed as a three-dimensional graph for each flatness summary distance for multiple types of predetermined intervals, making it easy to see the distribution of large unevenness from small unevenness on the road surface. (Effect of the invention of claim 2).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view schematically showing a measurement block used for analyzing the flatness of a road surface according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing the measurement block.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a process of measuring road surface unevenness using a measurement block.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a state at each measurement point of a measurement block.
FIG. 5 is a profile diagram showing a road surface shape by analyzing a measurement result obtained by a measurement block.
6 is an explanatory diagram for explaining a method for obtaining a peak value of road surface unevenness using a profile meter based on the result of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a graph showing peak value data when the predetermined interval is 0.5 m and 1 m.
FIG. 8 is a graph showing flatness data two-dimensionally for each flatness summary distance at a plurality of types of predetermined intervals lx.
FIG. 9 is a graph showing the flatness data in three dimensions for each flatness summary distance at a plurality of types of predetermined intervals lx.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a 3 meter profile meter for obtaining a peak value from a road surface profile.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記対象となる路面を所定長さの平たん性まとめ距離単位で複数に分割しておき、該平たん性まとめ距離毎にその中にある前記波高値データの絶対値の和を求めると共に、該平たん性まとめ距離を該平たん性まとめ距離内の波高値データの数で割った単位平たん性まとめ距離を求め、さらに前記波高値データの絶対値の和を該単位平たん性まとめ距離で割った値である平たん性データを前記平たん性まとめ距離毎に求めることとし、
前記所定間隔として、路面の平たん性を評価する複数種類の値を選択し、該複数種類の所定間隔値に基づいてそれぞれ前記平たん性データを求め、該複数種類の所定間隔について前記平たん性まとめ距離毎に各平たん性データをまとめることを特徴とする多重路面平たん性解析方法。Based on the longitudinal profile data that is the longitudinal profile of the road surface obtained for the target road surface, a measuring tool provided with three probes that are parallel to each other and arranged at a predetermined interval is provided along the longitudinal profile. The peak value data which is a dimension out of the vertical profile of the probe in the middle of the measuring tool is obtained for each moving unit.
The target road surface is divided into a plurality of flatness summary distance units of a predetermined length, and for each flatness summary distance, the sum of absolute values of the peak value data therein is obtained, and A unit flatness summary distance obtained by dividing the flatness summary distance by the number of peak value data within the flatness summary distance is obtained, and the sum of absolute values of the peak value data is calculated by the unit flatness summary distance. The flatness data, which is the divided value, is determined for each flatness summary distance,
As the predetermined interval, a plurality of types of values for evaluating the flatness of the road surface are selected, the flatness data is obtained based on the plurality of types of predetermined interval values, and the flatness is determined for the plurality of types of predetermined intervals. A method for analyzing the flatness of multiple road surfaces, characterized in that each flatness data is collected for each sex summary distance.
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