JP4096091B2 - Road diagnosis method - Google Patents

Road diagnosis method Download PDF

Info

Publication number
JP4096091B2
JP4096091B2 JP2002273165A JP2002273165A JP4096091B2 JP 4096091 B2 JP4096091 B2 JP 4096091B2 JP 2002273165 A JP2002273165 A JP 2002273165A JP 2002273165 A JP2002273165 A JP 2002273165A JP 4096091 B2 JP4096091 B2 JP 4096091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
measurement
road surface
data
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002273165A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004108988A (en
Inventor
陽三 藤野
雅人 阿部
整 河野
博 植木
望 平林
豪 齋藤
Original Assignee
陽三 藤野
首都高速道路公団
財団法人首都高速道路技術センター
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 陽三 藤野, 首都高速道路公団, 財団法人首都高速道路技術センター filed Critical 陽三 藤野
Priority to JP2002273165A priority Critical patent/JP4096091B2/en
Publication of JP2004108988A publication Critical patent/JP2004108988A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4096091B2 publication Critical patent/JP4096091B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Road Repair (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路の路面状態、例えば段差や凹凸の状態を、車両を走行させて診断する路面診断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
多くの高速道路は全長の大部分が高架構造であり、特に建設初期の高架構造物は独立した20〜30メートル程度の単純桁構造であるため、伸縮継目部が多数存在している。このような道路では、大型貨物トラック等の超重量車両の度重なる通過によって伸縮継手部が損傷して段差が発生したり、舗装面のひび割れやわだち掘れが発生したりして路面に凹凸を生じ、道路としての性能が低下する懸念があった。このような性能の低下は、騒音や車両の走行安定性を悪化させるばかりでなく、高架構造物自体の劣化という深刻な事態にも繋がりかねない。そこで、路面の段差や凹凸の状態を適時定量的に診断しかつデータベースとして蓄積できるシステムの確立が従来から望まれていた。
【0003】
従来は、巡回監視員が路面を車両によって低速で走行し、目視及び体感によって路面状況の点検を日常的に行なっていた。
【0004】
また、レーザ発振器等のファンビーム光源から路面にファンビーム光を照射し、この光源から照射された光線の軌跡をカメラで撮影して、撮影された光線の軌跡から路面の凹凸状態を測定する装置が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平4−32705号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、巡回監視員による日常点検では、監視員の経験に頼らざるを得ず、到底定量的な診断は行なえなかった。また、データベースとして診断結果を蓄積するようなこともできなかった。
【0007】
一方、レーザ光等のファンビーム光を利用した従来の測定装置では、雨天時のように路面が濡れているときにはファンビーム光が乱反射を起こすため正確な測定ができず、適時定量的な診断を行なえるとは言い難かった。また、走行中にファンビーム光源を路面に投射しその光線の軌跡をカメラで撮影しなければならないため特別仕様車を用いなければならず、設備費が高い上、その維持コストもかかっていた。しかも、測定に費用が嵩むので、せいぜい年1〜2回程度の定期点検でしか使用することができず、日常的な点検には不向きであった。
【0008】
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、路面の状態を日常的にかつ定量的に低コストで診断できる上、車両として特別仕様車を必要とせず設備費,維持費などのコストもかからない路面診断方法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願請求項1に係る発明は、予め計測車両のモデル化に用いる諸元データが記憶部に登録されたコントローラを該計測車両に搭載し、この計測車両を、路面凹凸状態を診断する道路を走行させて該計測車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を時系列的に計測コントローラは、時系列的に計測された車両本体床部の鉛直方向振動データと、記憶部に登録された計測車両のモデル化に用いる諸元データとから、数値解析により計測車両のタイヤと路面とが接する部分の変位をリアルタイムに算出して、車両本体床部の鉛直方向振動データを道路の路面変位データに変換し、この変換された路面変位データに基づいて道路の路面凹凸状態を、計測車両を走行させながら診断するようにした路面診断方法である。
【0010】
本願請求項2に係る発明は、上記請求項1に係る発明の路面診断方法に、道路を走行している車両の位置を時系列的に計測する位置計測ステップと、この時系列的に計測された車両の位置データと振動計測ステップにより時系列的に計測された車両本体床部の鉛直方向振動データとを測定時刻を元に同定する同定ステップとを付加したものである。
【0011】
本願請求項3に係る発明は、上記請求項1又は2に係る路面診断方法に、振動計測ステップにより時系列的に計測された車両本体床部の鉛直方向振動データから車両自身の固有振動数を除去する振動除去ステップを付加し、変換ステップは、振動除去ステップにより車両自身の固有振動数が除去された鉛直方向振動データを道路の路面変位データに変換するようにしたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。
【0018】
図1は本実施の形態における路面診断装置の要部構成を示すブロック図である。この路面診断装置は、道路を走行している計測車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を時系列的に計測する振動計測手段としての振動計測器1と、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)衛星からの電波を受信し、その電波が到達するのに要した時間から、道路を走行している前記計測車両の位置を時系列的に計測する位置計測手段としてのGPS受信機2と、振動計測器1からの振動計測データ及びGPS受信機2からの位置計測データをそれぞれ収集し解析して、計測車両が走行した道路の路面凹凸状態を診断し、路面凹凸状態異常部とその位置を出力するコントローラ3とによって構成されている。振動計測器1とコントローラ3及びGPS受信機2とコントローラ3とは、それぞれ専用の通信ケーブル4,5によって着脱自在に接続されている。
【0019】
振動計測器1は、計測車両本体の床面鉛直方向に対する振動加速度を計測する加速度センサ11と、この加速度センサ11からのアナログ信号を増幅する増幅器12と、この増幅器12によって増幅されたアナログ信号をディジタルデータに変換するA/D変換器13とによって構成されている。そして、A/D変換器13によってディジタル化された振動加速度データが、通信ケーブル4を通ってコントローラ3に供給されるようになっている。
【0020】
GPS受信機2は、3つ以上のGPS衛星から発信されている電波を受信し、これらの電波が到達するのに要した時間から各衛星までの距離を算出して、この距離データを元に車両位置(緯度,経度),移動方向,移動速度を計測するもので、これらの計測データは計測日時データとともに通信ケーブル5を通ってコントローラ3に供給されるようになっている。
【0021】
コントローラ3は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)等を主体に構成された制御部31と、操作部としてのキーボード32と、表示部としてのディスプレイ33と、日時を計時する時計部34と、プリンタを接続可能なプリンタインタフェース35と、入力ポート36と、GPSドライバ37と、記憶部38とから構成されている。そして、入力ポート36に前記通信ケーブル4が接続され、この入力ポート36を介して前記振動計測器1から制御部31に振動加速度データが与えられる。また、GPSドライバ37に前記通信ケーブル5が接続されて、GPS受信機2からGPSドライバ37に計測データ及び計測日時データが与えられる。
【0022】
記憶部38は、例えばHDD(Hard Disk Drive)装置によって構成されており、諸元データファイル38A,振動データファイル38B,地図データファイル38C及び位置データファイル38D等の各種データファイルが記憶保持される。
【0023】
諸元データファイル38Aは、計測車両の車両長,重量,サスペンションばね定数,タイヤばね定数,サスペンション減衰定数,タイヤ減衰定数等の車両諸元値を記憶するものである。これらの車両諸元値は、計測車両のカタログ等から事前に調べられるもので、キーボード32の操作によって手入力することで、当該計測車両の諸元データファイル38Aを記憶部38に設定することができる。
【0024】
振動データファイル38Bは、振動計測器1によって計測された振動加速度データをテキスト形式で時系列的に記憶するもので、図2に示すように、1行目に計測開始日時(年月日時分秒)が記憶され、2行目以降に振動加速度データが測定順に記憶される。
【0025】
地図データファイル38Cは、路面凹凸状態を診断する道路が掲載された電子地図データを記憶するもので、GPS対応の市販のものを使用できる。
【0026】
位置データファイル38Dは、GPS受信機2から受信した車両位置(緯度,経度),移動方向,速度の各計測データを計測日時データとともにテキスト形式で時系列的に記憶するもので、図3に示すように、日付,時刻,緯度,経度,移動方向及び移動速度の各項目を1行として測定順に記憶される。
【0027】
ここに、コントローラ3は、CPUを実装し、キーボード,ディスプレイ,HDD装置,各種の通信インタフェース等を備えた携帯可能なパーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略称する)を適用することができる。
【0028】
かかる構成の路面診断装置は、路面凹凸状態を診断する道路を走行中の車両の本体床部における鉛直方向の振動と当該車両の位置とをそれぞれ時系列的に計測する測定モードと、これらの計測結果を解析して道路の路面凹凸状態を診断する解析モードとを有している。そして、測定モードを実行する際には、振動計測器1、GPS受信機2及びパソコンからなるコントローラ3をすべて計測車両に搭載する。
【0029】
図4は本実施の形態で使用する計測車両6の模式図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は上面図である。本実施の形態では、セダンタイプの乗用車を計測車両6として使用している。そして、この計測車両本体60の運転席61と助手席62との間の床面63に前記振動計測器1を例えば粘着テープを用いて取り付け、後部シート64後方のダッシュボード上に前記GPS受信機2を設置する。また、後部シート64の上に前記コントローラ3を置き、振動計測器1とコントローラ3及びGPS受信機2とコントローラ3を、それぞれ通信ケーブル4,5で接続する。
【0030】
この状態で、調査担当者は、路面凹凸状態診断対象の道路を計測車両6で実際に走行するとともに、コントローラ3のキーボード32を操作してコントローラ3に測定モードの実行コマンドを入力する。そうすると、制御部31は、図5の流れ図に示す手順で各部を制御するようになっている。
【0031】
先ず、制御部31は、測定開始コマンドが入力されるのを待機する(S1)。そして、キーボード32の操作により測定開始コマンドが入力されたならば、制御部31は、時計部34にて計時されている日時データを読込み、この日時データを測定開始時刻として振動データファイル38Bの1行目に記録する(S2)。また制御部31は、GPSドライバ37を起動する(S3)。
【0032】
しかる後、制御部31は、予め設定されている振動計測のサンプリングレート(例えば20回/秒)に従い、振動計測器1から入力ポート36を介して供給されている振動加速度データを連続的にサンプリングし、テキスト(数値)データに変換して振動データファイル38Bの2行目以降に順次記録する(S4,S5)。
【0033】
制御部31は、測定終了コマンドが入力されるまで、振動加速度データのサンプリングと記録とを繰り返す。そして、キーボード32の操作により測定終了コマンドが入力されたならば(S6)、制御部31は、GPSドライバ37を停止する(S7)。また制御部31は、振動データファイル38Bを記憶部38に保存する(ST8)。以上で、制御部31は、計測モード実行時の制御を終了する。
【0034】
なお、この計測モードにおいて、制御部31は、振動計測器1からの出力信号をディスプレイ33にリアルタイムにチャート表示させる。こうすることにより、調査担当者は、計測中に振動計測器1が正常に作動していることを確認できる。
【0035】
一方、GPSドライバ37は、制御部31の制御により起動すると、予め設定されているサンプリングレート(例えば0.5回/秒)の間隔で、GPS受信機2から車両位置(緯度,経度),移動方向及び移動速度の各計測データと計測日時データとを入力し、その都度、日付,時刻,緯度,経度,移動方向及び移動速度の各項目を1行としてテキスト形式で位置データファイル38Dに順次記録する処理を繰り返す。そして、制御部31の制御により停止すると、位置データファイル38Dを記憶部38に保存する。
【0036】
このように、振動計測器1、GPS受信機2及びコントローラ3を搭載した計測車両6で路面凹凸状態診断対象の道路を実際に走行することによって、この道路を走行中の計測車両6の車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データが時系列的に計測され、コントローラ3に振動データファイル38Bとして記録保存されるとともに、当該計測車両6のGPS位置データが時系列的に計測され、同じくコントローラ3に位置データファイル38Dとして記録保存される。
【0037】
さて、路面凹凸状態診断対象の道路を走破して振動加速度データとGPS位置データとの計測を終えると、調査担当者は、キーボード32を操作してコントローラ3に解析モードの実行コマンドを入力する。そうすると、制御部31は、図6の流れ図に示す手順で各部を制御するものとなっている。
【0038】
先ず、制御部31は、記憶部38に当該計測車両6の諸元データファイル38Aが保存されているか否かを判断する(S11)。諸元データファイル38Aが保存されていない場合には、計測結果を解析できないので、制御部31は、解析モードの実行をエラーとして、この制御を終了する。
【0039】
当該計測車両6の諸元データファイル38Aが保存されていた場合には、制御部31は、前記測定モードの実行により記憶部38に保存された振動データファイル38Bの2行目から振動加速度データを1データずつ順次取得する(S12)。そして制御部31は、同振動データファイル38Bに記録されている測定開始時刻と、予め設定されている振動計測のサンプリングレートとから、取得した振動加速度データの測定時刻tを算出する(S13)。また制御部31は、当該振動加速度データを諸元データファイル38Aに設定されている計測車両6の諸元データに基づいて道路の路面変位量rに変換し[データ変換手段](S14)、路面変位量rを測定時刻tに対応させて記憶する(ST15)。
【0040】
ここで、振動加速度データから路面変位量rへの変換は、計測車両6を図7に示す4自由度系からなるモデルとしてとらえ、各質点の釣り合い式を用いて数値解析により車両のタイヤと路面とが接する部分の変位を算出して行なう。
【0041】
図7において、mは車両本体6の全質量(kgf)、mTFは車両本体6の前部質量(kgf)、mTRは車両本体6の後部質量(kgf)、zは車両本体6の床面鉛直方向の変位量(cm)、zTFは車両本体6の前部床面鉛直方向の変位量(cm)、zTRは車両本体6の後部床面鉛直方向の変位量(cm)、λは車両本体6の前部車両長(cm)、λは車両本体6の後部車両長(cm)、kSFは前部サスペンションのばね定数(kgf/cm)、kSRは後部サスペンションのばね定数(kgf/cm)、kTFは前部タイヤのばね定数(kgf/cm)、kTRは後部タイヤのばね定数(kgf/cm)、cSFは前部サスペンションの減衰率(kgfs/cm)、cSRは後部サスペンションの減衰率(kgfs/cm)、cTFは前部タイヤの減衰率(kgfs/cm)、cTRは後部タイヤの減衰率(kgfs/cm)、rは前部タイヤと路面とが接する部分の変位量(cm)、rは後部タイヤと路面とが接する部分の変位量(cm)である。これらの値のうち、各質量m,mTF,mTR、各車両長λ,λ、各サスペンションのばね定数kSF,kSR、各タイヤのばね定数kTF,kTR、各サスペンションの減衰率cSF,cSR、各タイヤの減衰率cTF,cTR、は、予め計測車両6の諸元データとして求めることが可能であり、解析モードを実行するにあたり諸元データファイル38Aに設定されている。
【0042】
各質点系の釣り合い式を求めると、次の(1)〜(4)式となる。
【0043】
″+cSF(z′−zTF′)+kSF(z−zTF)+cSR(z′−zTR′)+kSR(z−zTR)=0 …(1)
TFTF″+cSF(zTF′−z′)+kSF(zTF−z)+cTF(zTF′−r′)+kTF(zTF−r)=0 …(2)
TRTR″+cSR(zTR′−z′)+kSR(zTR−z)+cTR(zTR′−r′)+kTR(zTR−r)=0 …(3)
λ{cSF(z′−zTF′)kSF(z−zTF)}−λ{cSR(z′−zTR′)+kSR(z−zTR)}=0 …(4)
なお、z″=d/dt
′=dz/dt、
TF′=dzTF/dt、
TR′=dzTR/dt、
′=dr/dt、
′=dr/dt。
【0044】
(1)〜(4)式において、車両本体6の床面鉛直方向の変位量zは、振動加速度データz″から求められるので、未知数はr,r,zTF,zTRの4つである。そこで、(1)〜(4)式に変位量zと、諸元データファイル38Aに設定されている計測車両6の諸元データとを代入することによって、上記未知数r,r,zTF,zTRを求めることができる。その結果、路面変位量r,rが得られる。路面変位量rは前部タイヤと路面とが接する部分の変位量であり、路面変位量rは後部タイヤと路面とが接する部分の変位量である。そこで、路面変位量rと路面変位量rの平均値を求めて、測定時刻tに対応した路面変位量rとするか、いずれか一方の変位量を選択して測定時刻tに対応した路面変位量rとする。
【0045】
制御部31は、振動データファイル38Bに記録されている各振動加速度データについて、上記の処理を繰り返す。そして、振動データファイル38Bに記録されている最後の振動加速度データについて上記の処理を実行し、次の振動加速度データが振動データファイル38Bに記録されていないことを確認すると(ST16)、制御部31は、測定時刻tに対応した路面変位量rのデータを解析して路面凹凸状態の異常部を検出する(ST17)。具体的には、路面変位量rが予め設定されたしきい値を超えると、その時刻に計測車両6が走行した路面に凹凸状態の異常個所があると制御部31は判断する[異常部検出手段]。
【0046】
測定時刻tに対応した路面変位量rの一例を図8に示す。この例では、路面変位量rが正方向及び負方向にそれぞれ設定されたしきい値S,−Sを超えた時刻t1,t2に計測車両6が走行した路面が凹凸状態異常部であると判断する。
【0047】
さて、測定時刻tに対応した路面変位量rのデータを解析した結果、路面凹凸状態の異常部有りと判断すると(ST18)、制御部31は、位置データファイル38Dに時系列的に記録されている位置記録データを参照して、異常部と判定された路面変位量rに対応した測定時刻tとほぼ同時刻に測定された計測車両6の位置記録データを選択し、この位置記録データにより路面凹凸状態異常部の位置を特定する[異常部位置特定手段]。
【0048】
ここで、前述したように振動記録データのサンプリングレートは20回/秒(1秒間に20回、つまりは0.05秒に1回)であり、位置記録データのサンプリングレートは0.5回/秒(2秒間に1回)なので、路面変位量rに対応した測定時刻tと同時刻の位置記録データが保存されているとは限らない。そこで、振動記録データと位置記録データとを測定時刻を元に同定することによって、測定時刻tとほぼ同時刻の位置記録データを求める必要がある。具体的には、あるタイミングで位置記録データを測定してから次のタイミングで位置記録データを測定するまでの間に、振動記録データは40回測定されるので、位置記録データに関して直前のデータとの差を40等分しそれぞれの時刻における位置記録データとする。そして、測定時刻tに最も近い時刻の位置記録データを、測定時刻tとほぼ同時刻の位置記録データとする。
【0049】
こうして、測定時刻tとほぼ同時刻の位置記録データを求めたならば、制御部31は、図9に示すように、地図データファイル38Cに記憶されている電子地図データをディスプレイ33に表示させる。そして、測定時刻tとほぼ同時刻の位置記録データが示す電子地図データ上の位置に路面凹凸異常部を知らせるマーク(図ではX印)を表示させて[異常位置出力手段]、解析モードの処理を終了する。
【0050】
したがって、調査担当者は、ディスプレイ33の表示内容を一瞥するだけで路面凹凸状態の異常個所を知ることができる。
【0051】
ところで、本実施の形態では、振動計測器1を車両本体の床面上部に取り付けて、車両本体床部における鉛直方向の振動加速度を測定しているが、この値には伸縮継手部の段差や、舗装面のひび割れ,わだち掘れ等による路面の凹凸形状に伴う振動の他に、計測車両自身のエンジンに起因する振動も含まれている。また、高速道路などのように高架構造を有する道路においては、橋桁の振動も含まれる。
【0052】
そこで、車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データから、計測車両自身の振動データや橋桁の振動データを除去するために、計測車両から起因する振動の固有振動数と、橋桁から起因する振動の固有振動数とを求める。例えば、計測車両のエンジンをかけたまま地面に停車した状態で振動を測定することにより、計測車両から起因する振動の固有振動数を求める。また、高架橋にエンジンを切って停止した状態で振動を測定することにより、橋桁から起因する振動の固有振動数を求める。そして、車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データから、上記固有振動数付近の周波数帯をフィルター処理により除去する[振動除去手段]。こうすることにより、生の振動計測波形から車両に起因する振動の振動成分及び橋桁に起因する振動の振動成分を排除し、外部からの加振のみによる振動計測波形を得られるので、この振動計測波形のデータを路面変位データに変換して解析することによって、より正確に路面の凹凸状態を診断することができる。
【0053】
このように、本実施の形態によれば、車両本体の床面63の上部に振動計測器1が取り付けられるとともに、携帯型パソコンからなるコントローラ3とGPS受信機2とが搭載され、コントローラ3と振動計測器1及びコントローラ3とGPS受信機2とがそれぞれ通信ケーブル4,5で接続された計測車両6を、路面凹凸状態診断対象の道路を走行させるだけで、路面の凹凸状態を定量的に診断することができる。
【0054】
この場合において、振動計測器1は車内床面63の上部に粘着テープなどで貼り付けて固定すればよく、取り付けが容易である上、コントローラ3とGPS受信機2も車内に持ち込めばよいので、計測車両として特別な仕様車を用意する必要はなく、車両の諸元データさえわかっていれば、一般の乗用車を計測時にのみ計測車両として使用することができる。しかも、昨今ではGPS受信機2を標準装備している乗用車が増えているばかりか、コントローラ3として適用可能なパソコンも広く普及しているので、設備費を低く抑えることができる上、特別仕様車の維持コストも不要となるので、従来と比較してコストを大幅に低減できる。その結果、定期的な点検のみならず、日常的な点検にも大いに使用できるようになる。
【0055】
また、本実施の形態では、データ解析時にはコントローラ3が振動計測器1やGPS受信機2に接続されている必要はないので、コントローラ3を計測車両6から持ち出してオフィス等でデータを解析することが可能であり、解析作業を効率的に行なうことができる利点もある。
【0056】
また、本実施の形態では、振動計測器1、GPS受信機2及びコントローラ3を搭載した計測車両6で路面凹凸状態診断対象の道路を実際に走行することによって、この道路を走行中の計測車両6の車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データが時系列的に計測され、コントローラ3に振動データファイル38Bとして記録保存されるとともに、当該計測車両6のGPS位置データが時系列的に計測され、同じくコントローラ3に位置データファイル38Dとして記録保存されるので、振動データファイル38Bに保存された鉛直方向の振動加速度データと、位置データファイル38Dに保存された当該計測車両6のGPS位置データとを、診断を終了しても例えばハードディスクに残すことによって、日常的な路面診断の結果をデータベース化することができる。これにより、経年劣化に対する診断も容易に行なえるようになる。
【0057】
なお、前記一実施の形態では、電子地図データをディスプレイ33に表示させ、この電子地図上に路面凹凸異常部を知らせるマークを表示させて、路面凹凸異常部の位置を表示するようにしたが、振動記録データから変換された路面変位量rのグラフ(図8を参照)をディスプレイ33に表示させ(データ出力手段)、このグラフを見て調査担当者が路面の凹凸状態を診断するように構成してもよい。このような構成を採用することにより、予め計測車両6の車両長,重量,サスペンションばね定数,タイヤばね定数,サスペンション減衰定数,タイヤ減衰定数等の車両諸元データを設定した諸元データファイル38Aをコントローラの記憶部38に登録しておくことによって、計測車両6を走行させながらリアルタイムに路面の凹凸状態を診断することが可能となる。また、この場合には位置記録データがなくても路面凹凸異常部を調査担当者が認識できるので、GPS受信機2を搭載していない車両も計測車両6として使用できる利点がある。
【0058】
また前記一実施の形態では、道路を走行している車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を振動加速度波形から求めたが、振動速度センサを用いることにより、振動速度波形から車両本体床部における鉛直方向の振動を求めても同様な効果を奏することができる。
【0059】
また前記一実施の形態では、セダンタイプの乗用車を計測車両6として使用したが、計測車両6の車種は特に限定されるものではない。また、前記一実施の形態では、振動計測器1を計測車両本体60の運転席61と助手席62との間の床面63に取り付けたが、振動計測器1の取り付け位置はこの場所に限定されるものではなく、例えば助手席の床面上部等であってもよい。要は、計測車両6の床面鉛直方向の振動データを精度よく計測できる場所であれば何処でもよい。
【0060】
この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0061】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願請求項1乃至3に係る各発明によれば、路面の状態を日常的にかつ定量的に低コストで診断できる上、車両として特別仕様車を必要とせず設備費、維持費などのコストもかからない路面診断方法を提供できる。また、車両本体床部における鉛直方向振動データから数値解析によって路面変位データを得ることができ、コンピュータを有効に活用できる効果を奏する。また、車両の諸元データを車両走行前に設定しておくことで、車両を走行させながらのリアルタイムな診断も行なえるようになる。
【0062】
特に、請求項2に係る発明によれば、路面の状態に異常がある道路の位置までも容易に特定できる効果を奏する。
【0063】
また、請求項3に係る発明によれば、路面の状態をより正確に診断できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における路面診断装置の要部構成を示すブロック図。
【図2】 同実施の形態における振動データファイルのデータ構造を示す模式図。
【図3】 同実施の形態における位置データファイルのデータ構造を示す模式図。
【図4】 同実施の形態における計測車両と各構成要素の取り付け状態を示す側面図及び上面図。
【図5】 同実施の形態におけるコントローラの測定モード実行時の要部処理手順を示す流れ図。
【図6】 同実施の形態におけるコントローラの解析モード実行時の要部処理手順を示す流れ図。
【図7】 同実施の形態においてコントローラが振動加速度データを路面変位量rに変換する際に用いる4自由度系モデルを示す模式図。
【図8】 同実施の形態において測定時刻tに対応した路面変位量rの一例を示す波形図。
【図9】 同実施の形態において路面凹凸異常部の一出力例を示す模式図。
【符号の説明】
1…振動計測器
2…GPS受信機
3…コントローラ
4,5…通信ケーブル
6…計測車両
11…加速度センサ
31…制御部
38A…諸元データファイル
38B…振動データファイル
38C…地図データファイル
38D…位置データファイル
60…車両本体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a road surface diagnosis method for diagnosing road surface conditions such as steps and unevenness by running a vehicle.To the lawRelated.
[0002]
[Prior art]
Most highways have an elevated structure over most of the entire length, and in particular, an elevated structure in the early stages of construction has an independent simple girder structure of about 20 to 30 meters, and therefore there are many expansion joints. In such roads, the expansion joints are damaged due to repeated passage of super heavy vehicles such as large cargo trucks, resulting in steps, cracks on the paved surface, rutting, etc., resulting in unevenness on the road surface. There was a concern that the performance as a road would decline. Such a decrease in performance not only deteriorates noise and running stability of the vehicle, but can also lead to a serious situation such as deterioration of the elevated structure itself. Therefore, it has been desired to establish a system capable of timely and quantitatively diagnosing road level differences and unevenness and storing it as a database.
[0003]
Conventionally, a patrol supervisor travels on a road surface at a low speed by a vehicle, and checks the road surface condition on a daily basis by visual observation and experience.
[0004]
Also, a device that irradiates the road surface with fan beam light from a fan beam light source such as a laser oscillator, captures the trajectory of the light beam emitted from the light source with a camera, and measures the uneven state of the road surface from the trajectory of the captured light beam (For example, refer to Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-4-32705
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, daily inspections by patrol watchers had to rely on the watcher's experience and could not make quantitative diagnosis. Also as a databaseDiagnosisIt was not possible to accumulate results.
[0007]
On the other hand, with conventional measurement devices that use fan beam light such as laser light, the fan beam light causes irregular reflection when the road surface is wet, such as in rainy weather. It was hard to say that I could do it. In addition, a specially-equipped vehicle has to be used because a fan beam light source must be projected onto the road surface and the trajectory of the light beam must be photographed with a camera while traveling, which requires high equipment costs and maintenance costs. Moreover, since the measurement is expensive, it can be used only at regular inspections once or twice a year, and is unsuitable for daily inspections.
[0008]
  The present invention has been made on the basis of such circumstances, and the object of the present invention is that it is possible to diagnose a road surface condition on a daily and quantitative basis at a low cost, and a facility without requiring a special specification vehicle as a vehicle. Road surface diagnosis method that does not incur costs such as costs and maintenance costsThe lawIt is something to be offered.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 of the present application isA controller in which specification data used for modeling the measurement vehicle is registered in the storage unit is mounted on the measurement vehicle, and the measurement vehicle is run on a road for diagnosing a road surface unevenness state.Time-series measurement of vertical vibration at the vehicle body floor of the measurement vehicleShi,The controllerVertical vibration data of the vehicle body floor measured in time series,Registered in memoryBased on the data used for modeling the measurement vehicle, the displacement of the portion where the tire of the measurement vehicle is in contact with the road surface is numerically analyzed.In real timeCalculate and convert vertical vibration data of the vehicle body floor to road surface displacement dataAnd this convertedBased on road surface displacement data,, Diagnosis while running the measurement vehicleThis is a road surface diagnosis method.
[0010]
In the invention according to claim 2 of the present application, in the road surface diagnosis method of the invention according to claim 1 described above, a position measurement step for measuring the position of the vehicle traveling on the road in time series, and this time series measurement are performed. An identification step for identifying the vehicle position data and the vertical vibration data of the vehicle body floor portion measured in time series by the vibration measurement step based on the measurement time is added.
[0011]
In the invention according to claim 3 of the present application, in the road surface diagnosis method according to claim 1 or 2, the natural frequency of the vehicle itself is obtained from the vertical vibration data of the vehicle body floor portion measured in time series by the vibration measurement step. A vibration removing step to be removed is added, and the converting step converts the vertical vibration data from which the natural frequency of the vehicle itself has been removed by the vibration removing step into road surface displacement data.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the road surface diagnosis apparatus according to the present embodiment. This road surface diagnosis apparatus includes a vibration measuring instrument 1 as a vibration measuring unit that measures time-series vibrations in a vertical direction of a vehicle body floor of a measurement vehicle traveling on a road, and a GPS (Global Positioning System: Global). Positioning system) GPS receiver 2 as a position measuring means for measuring the position of the measuring vehicle traveling on the road in time series from the time required for receiving the radio wave from the satellite and reaching the radio wave The vibration measurement data from the vibration measuring instrument 1 and the position measurement data from the GPS receiver 2 are collected and analyzed to diagnose the road surface unevenness state of the road on which the measurement vehicle has traveled. And a controller 3 that outputs a position. The vibration measuring instrument 1 and the controller 3 and the GPS receiver 2 and the controller 3 are detachably connected by dedicated communication cables 4 and 5, respectively.
[0019]
The vibration measuring instrument 1 includes an acceleration sensor 11 that measures vibration acceleration in the vertical direction of the floor of the measurement vehicle body, an amplifier 12 that amplifies an analog signal from the acceleration sensor 11, and an analog signal amplified by the amplifier 12. And an A / D converter 13 for converting into digital data. The vibration acceleration data digitized by the A / D converter 13 is supplied to the controller 3 through the communication cable 4.
[0020]
The GPS receiver 2 receives radio waves transmitted from three or more GPS satellites, calculates the distance to each satellite from the time required for these radio waves to reach, and based on this distance data The vehicle position (latitude, longitude), moving direction, and moving speed are measured, and these measurement data are supplied to the controller 3 through the communication cable 5 together with the measurement date / time data.
[0021]
The controller 3 includes a control unit 31 mainly composed of a CPU (Central Processing Unit), a keyboard 32 as an operation unit, a display 33 as a display unit, and a clock unit 34 that measures the date and time. , A printer interface 35 to which a printer can be connected, an input port 36, a GPS driver 37, and a storage unit 38. The communication cable 4 is connected to the input port 36, and vibration acceleration data is given from the vibration measuring instrument 1 to the control unit 31 via the input port 36. Further, the communication cable 5 is connected to the GPS driver 37, and measurement data and measurement date / time data are given from the GPS receiver 2 to the GPS driver 37.
[0022]
The storage unit 38 is configured by, for example, an HDD (Hard Disk Drive) device, and stores various data files such as a specification data file 38A, a vibration data file 38B, a map data file 38C, and a position data file 38D.
[0023]
The specification data file 38A stores vehicle specification values such as the vehicle length, weight, suspension spring constant, tire spring constant, suspension damping constant, and tire damping constant of the measurement vehicle. These vehicle specification values can be checked in advance from the catalog of the measurement vehicle or the like, and by inputting manually by operating the keyboard 32, the specification data file 38A of the measurement vehicle can be set in the storage unit 38. it can.
[0024]
The vibration data file 38B stores vibration acceleration data measured by the vibration measuring instrument 1 in a text format in time series. As shown in FIG. 2, the measurement start date (year / month / day / hour / minute / second) is displayed on the first line. ) Is stored, and vibration acceleration data is stored in the order of measurement after the second row.
[0025]
The map data file 38C stores electronic map data on which roads for diagnosing road surface unevenness are posted, and commercially available GPS compatible data can be used.
[0026]
The position data file 38D stores the measurement data of the vehicle position (latitude, longitude), moving direction, and speed received from the GPS receiver 2 along with the measurement date / time data in a text format in time series, as shown in FIG. Thus, each item of date, time, latitude, longitude, moving direction, and moving speed is stored in the order of measurement as one line.
[0027]
Here, the controller 3 can be a portable personal computer (hereinafter abbreviated as a personal computer) equipped with a CPU and equipped with a keyboard, display, HDD device, various communication interfaces, and the like.
[0028]
The road surface diagnosis apparatus having such a configuration includes a measurement mode for measuring, in time series, vibrations in the vertical direction on the main body floor of a vehicle traveling on a road for diagnosing a road surface uneven state and the position of the vehicle, respectively. And an analysis mode for diagnosing the road surface unevenness state of the road by analyzing the result. When executing the measurement mode, the vibration measuring instrument 1, the GPS receiver 2, and the controller 3 including the personal computer are all mounted on the measurement vehicle.
[0029]
4A and 4B are schematic views of the measurement vehicle 6 used in the present embodiment, where FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a top view. In the present embodiment, a sedan type passenger car is used as the measurement vehicle 6. The vibration measuring instrument 1 is attached to the floor surface 63 between the driver's seat 61 and the passenger seat 62 of the measuring vehicle main body 60 using, for example, an adhesive tape, and the GPS receiver is mounted on the dashboard behind the rear seat 64. 2 is installed. Further, the controller 3 is placed on the rear seat 64, and the vibration measuring instrument 1 and the controller 3, and the GPS receiver 2 and the controller 3 are connected by communication cables 4 and 5, respectively.
[0030]
In this state, the investigator actually travels on the road subject to road surface unevenness diagnosis with the measurement vehicle 6 and operates the keyboard 32 of the controller 3 to input the execution command of the measurement mode to the controller 3. If it does so, the control part 31 will control each part in the procedure shown to the flowchart of FIG.
[0031]
First, the control unit 31 waits for a measurement start command to be input (S1). If a measurement start command is input by operating the keyboard 32, the control unit 31 reads the date / time data measured by the clock unit 34, and uses this date / time data as the measurement start time. Record in the line (S2). The control unit 31 activates the GPS driver 37 (S3).
[0032]
Thereafter, the control unit 31 continuously samples vibration acceleration data supplied from the vibration measuring instrument 1 via the input port 36 according to a preset vibration measurement sampling rate (for example, 20 times / second). Then, it is converted into text (numerical value) data and sequentially recorded in the second and subsequent lines of the vibration data file 38B (S4, S5).
[0033]
The control unit 31 repeats sampling and recording of vibration acceleration data until a measurement end command is input. If a measurement end command is input by operating the keyboard 32 (S6), the control unit 31 stops the GPS driver 37 (S7). In addition, the control unit 31 stores the vibration data file 38B in the storage unit 38 (ST8). Thus, the control unit 31 ends the control when the measurement mode is executed.
[0034]
In this measurement mode, the control unit 31 displays the output signal from the vibration measuring instrument 1 on the display 33 as a chart in real time. By doing so, the investigator can confirm that the vibration measuring instrument 1 is operating normally during measurement.
[0035]
On the other hand, when activated by the control of the control unit 31, the GPS driver 37 moves from the GPS receiver 2 to the vehicle position (latitude, longitude) and moves at a preset sampling rate (for example, 0.5 times / second). Each direction and moving speed measurement data and measurement date and time data are input, and each time, date, time, latitude, longitude, moving direction and moving speed items are sequentially recorded as text in the position data file 38D. Repeat the process. Then, when stopped by the control of the control unit 31, the position data file 38D is stored in the storage unit 38.
[0036]
Thus, the vehicle body of the measurement vehicle 6 traveling on this road by actually traveling on the road subject to the road surface unevenness diagnosis by the measurement vehicle 6 equipped with the vibration measuring instrument 1, the GPS receiver 2 and the controller 3. The vibration acceleration data in the vertical direction on the floor is measured in time series and recorded and stored in the controller 3 as a vibration data file 38B, and the GPS position data of the measurement vehicle 6 is measured in time series. Is recorded and saved as a position data file 38D.
[0037]
Now, when the road surface unevenness state diagnosis target road is run and the measurement of the vibration acceleration data and the GPS position data is finished, the investigator operates the keyboard 32 to input an analysis mode execution command to the controller 3. If it does so, the control part 31 will control each part in the procedure shown to the flowchart of FIG.
[0038]
First, the control unit 31 determines whether or not the specification data file 38A of the measurement vehicle 6 is stored in the storage unit 38 (S11). If the specification data file 38A is not stored, the measurement result cannot be analyzed, and therefore the control unit 31 terminates this control with an error in execution of the analysis mode.
[0039]
When the specification data file 38A of the measurement vehicle 6 is stored, the control unit 31 obtains vibration acceleration data from the second line of the vibration data file 38B stored in the storage unit 38 by executing the measurement mode. Data is sequentially acquired one by one (S12). Then, the control unit 31 calculates the measurement time t of the acquired vibration acceleration data from the measurement start time recorded in the vibration data file 38B and the preset sampling rate of vibration measurement (S13). Further, the control unit 31 converts the vibration acceleration data into road surface displacement amount r based on the specification data of the measurement vehicle 6 set in the specification data file 38A [data conversion means] (S14), The displacement amount r is stored in correspondence with the measurement time t (ST15).
[0040]
Here, the conversion from the vibration acceleration data to the road surface displacement amount r is performed by taking the measurement vehicle 6 as a model composed of a four-degree-of-freedom system shown in FIG. 7 and performing numerical analysis using a balance equation of each mass point to determine the vehicle tire and road surface. This is done by calculating the displacement of the part in contact with.
[0041]
In FIG. 7, mSIs the total mass of the vehicle body 6 (kgf), mTFIs the front mass of the vehicle body 6 (kgf), mTRIs the rear mass (kgf) of the vehicle body 6, zSIs the amount of displacement (cm) in the vertical direction of the floor of the vehicle body 6, zTFIs the vertical displacement of the front floor of the vehicle body 6 (cm), zTRIs the displacement in the vertical direction of the rear floor of the vehicle body 6 (cm), λFIs the front vehicle length of the vehicle body 6 (cm), λRIs the rear vehicle length (cm) of the vehicle body 6, kSFIs the spring constant of the front suspension (kgf / cm), kSRIs the spring constant of the rear suspension (kgf / cm), kTFIs the front tire spring constant (kgf / cm), kTRIs the rear tire spring constant (kgf / cm), cSFIs the damping factor of the front suspension (kgfs / cm), cSRIs the damping factor of the rear suspension (kgfs / cm), cTFIs the front tire attenuation (kgfs / cm), cTRIs the rear tire damping rate (kgfs / cm), rFIs the amount of displacement (cm) at the part where the front tire contacts the road surface, rRIs the amount of displacement (cm) at the part where the rear tire and the road surface contact. Of these values, each mass mS, MTF, MTR, Each vehicle length λF, ΛR, Spring constant k of each suspensionSF, KSR, Spring constant k of each tireTF, KTR, Damping rate c of each suspensionSF, CSR, Damping rate c of each tireTF, CTRCan be obtained in advance as the specification data of the measuring vehicle 6, and is set in the specification data file 38A when executing the analysis mode.
[0042]
When the balance equation of each mass point system is obtained, the following equations (1) to (4) are obtained.
[0043]
mSzS″ + CSF(ZS'-ZTF′) + KSF(ZS-ZTF) + CSR(ZS'-ZTR′) + KSR(ZS-ZTR) = 0 (1)
mTFzTF″ + CSF(ZTF'-ZS′) + KSF(ZTF-ZS) + CTF(ZTF'-RF′) + KTF(ZTF-RF) = 0 (2)
mTRzTR″ + CSR(ZTR'-ZS′) + KSR(ZTR-ZS) + CTR(ZTR'-RR′) + KTR(ZTR-RR) = 0 (3)
λF{CSF(ZS'-ZTF′) KSF(ZS-ZTF)}-ΛR{CSR(ZS'-ZTR′) + KSR(ZS-ZTR)} = 0 (4)
ZS″ = D2zS/ Dt2,
zS'= DzS/ Dt,
zTF'= DzTF/ Dt,
zTR'= DzTR/ Dt,
rF'= DrF/ Dt,
rR'= DrR/ Dt.
[0044]
In equations (1) to (4), the displacement amount z of the vehicle body 6 in the vertical direction of the floor surfaceSIs the vibration acceleration data zSIs unknown, so the unknown is rF, RR, ZTF, ZTRThere are four. Therefore, the displacement amount z is expressed by the equations (1) to (4).SAnd the specification data of the measuring vehicle 6 set in the specification data file 38A, the unknown number rF, RR, ZTF, ZTRCan be requested. As a result, the road surface displacement rF, RRIs obtained. Road surface displacement rFIs the displacement amount of the portion where the front tire and the road surface are in contact with each other, and the road surface displacement amount rRIs the amount of displacement of the portion where the rear tire and the road surface are in contact. Therefore, the road surface displacement amount rFAnd road displacement rRIs obtained as the road surface displacement amount r corresponding to the measurement time t, or one of the displacement amounts is selected as the road surface displacement amount r corresponding to the measurement time t.
[0045]
The control unit 31 repeats the above processing for each vibration acceleration data recorded in the vibration data file 38B. Then, when the above-described processing is executed for the last vibration acceleration data recorded in the vibration data file 38B and it is confirmed that the next vibration acceleration data is not recorded in the vibration data file 38B (ST16), the control unit 31. Analyzes the road surface displacement amount r data corresponding to the measurement time t to detect an abnormal portion of the road surface uneven state (ST17). Specifically, when the road surface displacement amount r exceeds a preset threshold value, the control unit 31 determines that there is an irregular portion in an uneven state on the road surface on which the measurement vehicle 6 traveled at that time [abnormal portion detection. means].
[0046]
An example of the road surface displacement amount r corresponding to the measurement time t is shown in FIG. In this example, it is determined that the road surface on which the measurement vehicle 6 has traveled at the times t1 and t2 when the road surface displacement amount r exceeds the threshold values S and -S set in the positive direction and the negative direction, respectively, is an uneven state abnormal portion. To do.
[0047]
As a result of analyzing the data of the road surface displacement amount r corresponding to the measurement time t, when it is determined that there is an abnormal portion in the road surface uneven state (ST18), the control unit 31 is recorded in the position data file 38D in time series. The position record data of the measuring vehicle 6 measured at approximately the same time as the measurement time t corresponding to the road surface displacement amount r determined to be an abnormal portion is selected with reference to the position record data, and the road surface is selected based on the position record data. The position of the irregular portion abnormal part is identified [abnormal part position identifying means].
[0048]
Here, as described above, the sampling rate of the vibration recording data is 20 times / second (20 times per second, that is, once every 0.05 seconds), and the sampling rate of the position recording data is 0.5 times / second. Since it is a second (once every 2 seconds), the position record data at the same time as the measurement time t corresponding to the road surface displacement amount r is not always stored. Therefore, it is necessary to obtain position record data at almost the same time as the measurement time t by identifying the vibration record data and the position record data based on the measurement time. Specifically, since the vibration recording data is measured 40 times from the time when the position recording data is measured at a certain timing to the time at which the position recording data is measured at the next timing, Is divided into 40 equal parts to obtain position record data at each time. Then, the position record data at the time closest to the measurement time t is set as position record data at the same time as the measurement time t.
[0049]
When the position record data at the same time as the measurement time t is obtained in this way, the control unit 31 displays the electronic map data stored in the map data file 38C on the display 33 as shown in FIG. Then, a mark (X mark in the figure) for notifying the road surface irregularity portion is displayed at a position on the electronic map data indicated by the position record data at approximately the same time as the measurement time t [abnormal position output means], and processing in the analysis mode Exit.
[0050]
Therefore, the person in charge of the survey can know the abnormal part of the road surface unevenness state by simply looking at the display contents on the display 33.
[0051]
By the way, in the present embodiment, the vibration measuring instrument 1 is attached to the upper part of the floor surface of the vehicle main body, and the vertical vibration acceleration in the vehicle main body floor is measured. In addition to the vibrations associated with the uneven shape of the road surface due to cracks, rutting, etc. on the pavement surface, vibrations caused by the engine of the measuring vehicle itself are also included. Moreover, in a road having an elevated structure such as an expressway, vibration of a bridge girder is also included.
[0052]
Therefore, in order to remove the vibration data of the measurement vehicle itself and the vibration data of the bridge girder from the vibration acceleration data in the vertical direction on the vehicle body floor, the natural frequency of the vibration caused by the measurement vehicle and the vibration caused by the bridge girder Obtain the natural frequency. For example, the natural frequency of vibration caused by the measurement vehicle is obtained by measuring the vibration while the engine of the measurement vehicle is running and stopped on the ground. In addition, the natural frequency of vibration caused by the bridge girder is obtained by measuring the vibration while the engine is stopped at the viaduct. Then, a frequency band near the natural frequency is removed from the vibration acceleration data in the vertical direction on the vehicle body floor by a filter process [vibration removing means]. By doing this, the vibration component of the vibration caused by the vehicle and the vibration component of the vibration caused by the bridge girder are eliminated from the raw vibration measurement waveform, and the vibration measurement waveform obtained only by external excitation can be obtained. By converting the waveform data into road surface displacement data and analyzing it, it is possible to more accurately diagnose the uneven state of the road surface.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, the vibration measuring instrument 1 is attached to the upper part of the floor surface 63 of the vehicle main body, and the controller 3 and the GPS receiver 2 each including a portable personal computer are mounted. By simply driving the measurement vehicle 6 in which the vibration measuring instrument 1 and the controller 3 and the GPS receiver 2 are connected to each other by communication cables 4 and 5 on the road subject to the road surface unevenness diagnosis, the road surface uneven state can be quantitatively determined. Can be diagnosed.
[0054]
In this case, the vibration measuring instrument 1 may be fixed by sticking it on the upper surface 63 of the vehicle interior with an adhesive tape, and it is easy to install, and the controller 3 and the GPS receiver 2 may also be brought into the vehicle. It is not necessary to prepare a special specification vehicle as a measurement vehicle, and a general passenger car can be used as a measurement vehicle only at the time of measurement as long as the specification data of the vehicle is known. In addition, the number of passenger cars equipped with a GPS receiver 2 as a standard equipment has been increasing recently, and personal computers that can be used as the controller 3 are also widely used. The maintenance cost is also unnecessary, and the cost can be greatly reduced as compared with the conventional case. As a result, it can be used not only for regular inspections but also for daily inspections.
[0055]
In the present embodiment, the controller 3 does not need to be connected to the vibration measuring instrument 1 or the GPS receiver 2 at the time of data analysis, so the controller 3 is taken out of the measuring vehicle 6 and analyzed at the office or the like. There is also an advantage that the analysis work can be performed efficiently.
[0056]
In the present embodiment, the measurement vehicle 6 on which the vibration measuring instrument 1, the GPS receiver 2, and the controller 3 are mounted is actually traveled on the road subject to the road surface unevenness diagnosis, thereby measuring the vehicle traveling on the road. The vibration acceleration data in the vertical direction on the vehicle body floor 6 is time-sequentially recorded and stored in the controller 3 as a vibration data file 38B, and the GPS position data of the measurement vehicle 6 is time-sequentially measured. Similarly, since the controller 3 records and stores the position data file 38D, the vertical vibration acceleration data stored in the vibration data file 38B and the GPS position data of the measurement vehicle 6 stored in the position data file 38D are stored. Even after the diagnosis is completed, the results of daily road surface diagnosis can be It is possible to base reduction. This makes it possible to easily diagnose aging degradation.
[0057]
In the one embodiment, the electronic map data is displayed on the display 33, and a mark for informing the road surface irregularity abnormal part is displayed on the electronic map so that the position of the road surface irregularity abnormal part is displayed. A graph (see FIG. 8) of the road surface displacement r converted from the vibration recording data is displayed on the display 33 (data output means), and the investigator diagnoses the road surface unevenness state by viewing this graph. May be. By adopting such a configuration, a specification data file 38A in which vehicle specification data such as the vehicle length, weight, suspension spring constant, tire spring constant, suspension damping constant, tire damping constant, etc. of the measuring vehicle 6 is set in advance. By registering in the storage unit 38 of the controller, it is possible to diagnose the uneven state of the road surface in real time while the measuring vehicle 6 is traveling. Further, in this case, since the investigator can recognize the road surface irregularity abnormal portion without the position record data, there is an advantage that a vehicle not equipped with the GPS receiver 2 can be used as the measurement vehicle 6.
[0058]
In the embodiment, the vertical vibration at the vehicle body floor of the vehicle traveling on the road is obtained from the vibration acceleration waveform. By using the vibration speed sensor, the vehicle body floor from the vibration speed waveform is obtained. The same effect can be obtained even if the vertical vibration at is obtained.
[0059]
Moreover, in the said one Embodiment, although the sedan type passenger vehicle was used as the measurement vehicle 6, the vehicle type of the measurement vehicle 6 is not specifically limited. Moreover, in the said one Embodiment, although the vibration measuring device 1 was attached to the floor surface 63 between the driver's seat 61 and the passenger seat 62 of the measurement vehicle main body 60, the attachment position of the vibration measuring device 1 is limited to this place. For example, the upper surface of the passenger seat may be used. In short, any place where vibration data in the vertical direction of the floor surface of the measurement vehicle 6 can be measured with high accuracy may be used.
[0060]
Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0061]
【The invention's effect】
  As described above in detail, according to the inventions according to claims 1 to 3, the road surface condition can be diagnosed on a daily and quantitative basis at a low cost, and a special specification vehicle is not required as a vehicle. In addition, it is possible to provide a road surface diagnosis method that does not require maintenance costs.In addition, road surface displacement data can be obtained by numerical analysis from vertical vibration data in the vehicle body floor, and the computer can be used effectively. In addition, by setting the vehicle specification data before the vehicle travels, real-time diagnosis can be performed while the vehicle travels.
[0062]
In particular, according to the invention according to claim 2, there is an effect that it is possible to easily specify even the position of the road where the road surface is abnormal.
[0063]
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 3, there exists an effect which can diagnose the state of a road surface more correctly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a road surface diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a data structure of a vibration data file in the same embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a data structure of a position data file in the embodiment.
FIGS. 4A and 4B are a side view and a top view showing a mounting state of the measurement vehicle and each component in the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a main part processing procedure when a measurement mode is executed by the controller according to the embodiment;
FIG. 6 is a flowchart showing a main processing procedure when an analysis mode is executed by the controller according to the embodiment;
7 is a schematic diagram showing a four-degree-of-freedom system model used when the controller converts vibration acceleration data into road surface displacement amount r in the embodiment. FIG.
FIG. 8 is a waveform diagram showing an example of a road surface displacement amount r corresponding to the measurement time t in the same embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an output example of an abnormal road surface unevenness portion in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Vibration measuring instrument
2 ... GPS receiver
3 ... Controller
4,5 ... Communication cable
6 ... Measurement vehicle
11 ... Accelerometer
31 ... Control unit
38A ... Specification data file
38B ... Vibration data file
38C ... Map data file
38D ... Position data file
60 ... Vehicle body

Claims (3)

予め計測車両のモデル化に用いる諸元データが記憶部に登録されたコントローラを前記計測車両に搭載し、この計測車両を、路面凹凸状態を診断する道路を走行させて該計測車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を時系列的に計測
前記コントローラは、
前記時系列的に計測された前記車両本体床部の鉛直方向振動データと、前記記憶部に登録された計測車両のモデル化に用いる諸元データとから、数値解析により前記計測車両のタイヤと路面とが接する部分の変位をリアルタイムに算出して、前記車両本体床部の鉛直方向振動データを前記道路の路面変位データに変換し、この変換された路面変位データに基づいて前記道路の路面凹凸状態を、前記計測車両を走行させながら診断するようにしたことを特徴とする路面診断方法。
A controller in which specification data used for modeling of the measurement vehicle is registered in the storage unit is mounted on the measurement vehicle, and the measurement vehicle is run on a road for diagnosing a road surface unevenness state, and the vehicle body floor of the measurement vehicle is mounted. chronologically it measures the vibration in the vertical direction in the section,
The controller is
From the time-series measured vertical vibration data of the vehicle main body floor and the specification data used for modeling the measurement vehicle registered in the storage unit, the tire and road surface of the measurement vehicle are numerically analyzed. The displacement of the portion in contact with the vehicle is calculated in real time, the vertical vibration data of the vehicle body floor is converted into road surface displacement data of the road, and the road surface uneven state of the road is converted based on the converted road surface displacement data A road surface diagnosis method characterized in that the vehicle is diagnosed while the measurement vehicle is running .
前記コントローラは、
道路を走行している前記計測車両の位置を時系列的に計測する位置計測ステップと、
この位置計測ステップにより時系列的に計測された前記計測車両の位置データと前記時系列的に計測された前記車両本体床部の鉛直方向振動データとを測定時刻を元に同定する同定ステップを含むことを特徴とする請求項1記載の路面診断方法。
The controller is
A position measurement step for measuring the position of the measurement vehicle traveling on the road in time series;
The identification step of identifying a series measured position data and the measurement time and the vertical vibration data before Symbol time series manner measured the vehicle body floor portion of the measurement vehicle when this position measurement step based on The road surface diagnosis method according to claim 1, further comprising:
前記コントローラは、
記時系列的に計測された前記車両本体床部の鉛直方向振動データから前記計測車両自身の固有振動数を除去する振動除去ステップを含み
この振動除去ステップにより前記計測車両自身の固有振動数が除去された鉛直方向振動データを道路の路面変位データに変換することを特徴とする請求項1又は2記載の路面診断方法。
The controller is
From the vertical direction vibration data of the vehicle body floor which is measured before Symbol time series manner include vibration removal step of removing the natural frequency of the measuring vehicle's own,
The road surface diagnosis method according to claim 1 or 2, wherein the vibration data in the vertical direction from which the natural frequency of the measuring vehicle itself has been removed by the vibration removing step is converted into road surface displacement data.
JP2002273165A 2002-09-19 2002-09-19 Road diagnosis method Expired - Lifetime JP4096091B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002273165A JP4096091B2 (en) 2002-09-19 2002-09-19 Road diagnosis method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002273165A JP4096091B2 (en) 2002-09-19 2002-09-19 Road diagnosis method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004108988A JP2004108988A (en) 2004-04-08
JP4096091B2 true JP4096091B2 (en) 2008-06-04

Family

ID=32269985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002273165A Expired - Lifetime JP4096091B2 (en) 2002-09-19 2002-09-19 Road diagnosis method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4096091B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019082444A (en) * 2017-10-31 2019-05-30 三菱重工業株式会社 Abnormality detection device, abnormality detection method and program

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4950620B2 (en) * 2006-11-02 2012-06-13 北海道電力株式会社 Road surface property measurement method
JP5171175B2 (en) * 2007-09-12 2013-03-27 株式会社ブリヂストン Road maintenance support system for construction vehicles
JP5226437B2 (en) * 2008-09-09 2013-07-03 国立大学法人北見工業大学 Road surface flatness measuring device
JP5257683B2 (en) * 2009-01-20 2013-08-07 株式会社ジェイテクト Vehicle steering system
JP5950508B2 (en) * 2011-05-24 2016-07-13 東日本旅客鉄道株式会社 External force discrimination method in acceleration sensor response
JP6021309B2 (en) * 2011-10-05 2016-11-09 鹿島道路株式会社 Road surface unevenness evaluation system
JP5999551B2 (en) * 2012-02-29 2016-09-28 国立大学法人北見工業大学 Pavement damage evaluation method
JP6078722B2 (en) * 2012-10-10 2017-02-15 浩一 八木 Road surface property measuring device
JP6060331B2 (en) * 2012-10-15 2017-01-18 浩一 八木 Road path inspection method
JP2014198974A (en) * 2013-03-29 2014-10-23 富士通株式会社 Road surface change calculation program, method, and apparatus
JP6411957B2 (en) * 2015-06-25 2018-10-24 前田建設工業株式会社 Evaluation system for pumping performance of fresh concrete
JP6600610B2 (en) * 2016-10-24 2019-10-30 日本電信電話株式会社 Road surface unevenness estimation apparatus, method, and program
JP6678567B2 (en) * 2016-12-27 2020-04-08 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Outlier determination method of waveform data and outlier determination system using this method
JP6867826B2 (en) 2017-02-23 2021-05-12 三菱重工エンジニアリング株式会社 Abnormality monitoring device, abnormality monitoring method and program
JP6910925B2 (en) 2017-11-08 2021-07-28 株式会社クボタ Field management system
CN118201831A (en) * 2021-10-26 2024-06-14 罗伯特·博世有限公司 Detection method, detection device and program product for detecting road surface unevenness

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019082444A (en) * 2017-10-31 2019-05-30 三菱重工業株式会社 Abnormality detection device, abnormality detection method and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004108988A (en) 2004-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4096091B2 (en) Road diagnosis method
JP4280069B2 (en) Tire wear test method
US5499182A (en) Vehicle driver performance monitoring system
US20140303905A1 (en) System and method for quantifying correlation between road surface profile and road noise
AU2020203601B2 (en) Mileage and speed estimation
US6438472B1 (en) Operation control system capable of analyzing driving tendency and its constituent apparatus
CA2689744C (en) System and method for monitoring operation of vehicles
JP5382991B2 (en) Abnormality diagnosis method and abnormality diagnosis system for track system
US7228732B2 (en) Tire wear analysis method
CN110852542B (en) Road flatness calculation method and system
Nagayama et al. Road condition evaluation using the vibration response of ordinary vehicles and synchronously recorded movies
JP2005231427A (en) Track monitoring device
KR100275849B1 (en) Media recording abnormal signal analysis device and abnormal signal analysis program
CN112722010A (en) Rail corrugation acoustic diagnosis system for rail transit
JP6023447B2 (en) In-vehicle information recording device
CN114964468B (en) Bridge vibration monitoring method, system and terminal equipment based on BIM
Brunauer et al. Supporting road maintenance with in-vehicle data: Results from a field trial on road surface condition monitoring
JP4521524B2 (en) Track state analysis method, track state analysis apparatus, and track state analysis program
WO2018136031A1 (en) Train emission compliance system
US11276255B2 (en) Mileage and speed estimation
JP5934549B2 (en) In-vehicle information recording device
JP6431261B2 (en) Operation information management system
JP3374367B2 (en) Vehicle driving recorder
JP3107366B2 (en) Train speed measurement device
CN111032476B (en) Regulation of mileage measurement parameters in a sensor-controlled manner as a function of weather conditions

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050808

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070919

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4096091

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110321

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120321

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130321

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130321

Year of fee payment: 5

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130321

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130321

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140321

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term