JP4355869B2

JP4355869B2 - 沈下測定方法、及び沈下測定装置

Info

Publication number: JP4355869B2
Application number: JP24894599A
Authority: JP
Inventors: 富男稲葉
Original assignee: 株式会社ソーキ
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP2001073316A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、路面の沈下や地盤沈下等を非接触で計測する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
既に供用されている道路、鉄道等の公共交通構造物の真下を掘削して、立体交差等の新たな構造物を構築する工事において、工事中及び供用後の既存構造物の過度の不等沈下は、通過車両の安全確保に大きな影響を及ぼし、人命に関わる災害発生の原因にもなりかねないため、沈下管理及びその対応は最優先で行われなければならない。
従来、この種の管理は、既存通過交通機関に及ぼす影響を考慮して、夜間等の交通量の少ない時間帯に、一時的に交通を遮断して人海戦術で行われたり、道路では路肩、中央分離帯等の通過交通に直接影響を及ぼさない箇所に、反射プリズム等の視準点を設置して、定期的に計測を行う等で対応してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方法は、計測頻度や計測箇所が限定されるという問題点を抱えており、通過交通に左右されない沈下測定方法の確立が求められていた。
【０００４】
そこで、本発明は、車両が走行している道路面や軌道敷の任意の場所を、車両を走行させながら連続的に計測し、表面沈下の有無を迅速且つ正確に測定することを目的としてなされたものである。
【０００５】
本発明にかかる請求項１の沈下測定方法においては、地上の所定の場所に設置されたレーザー測距手段を用いて、レーザー光を路面に対し所定の角度θで斜めに照射し、前記路面で反射した光を受光することによってレーザー光が照射された地点までの距離を測定し、かつ前記角度θを変えないで前記レーザー測距手段による距離の測定を経時的に繰り返し、最初に測定した距離Ｌａと後に測定した距離Ｌｓの差（Ｌｓ−Ｌａ）に前記角度θの三角関数ｓｉｎθを掛けた値[（Ｌｓ−Ｌａ）×ｓｉｎθ]を、前記路面の沈下量として算出するようにした。
請求項２の沈下測定装置においては、地上の所定の場所に設置され、かつレーザー光を路面に対し所定の角度θで斜めに照射し、前記路面で反射した光を受光することによってレーザー光が照射された地点までの距離を測定するレーザー測距手段と、このレーザー測距手段により、前記角度θを変えないで経時的に繰り返し測定した距離の変化に基づいて前記路面の沈下量を演算する演算手段と、を備え、前記演算手段は、最初に測定した距離Ｌａと後に測定した距離Ｌｓの差（Ｌｓ−Ｌａ）に前記角度θの三角関数ｓｉｎθを掛けた値[（Ｌｓ−Ｌａ）×ｓｉｎθ]を、前記路面の沈下量として算出するという手段を講じた。
請求項３の沈下測定装置では、沈下量の演算値を時系列データとして蓄積するデータ蓄積手段と、前記蓄積された時系列データを統計処理する処理手段と、この処理手段による処理結果に基づいて沈下特性を判断する判断手段と、を備えるという手段を講じた。
【０００６】
なお、距離の変化を沈下量に変換する演算手段は、マイコンを用いたデジタル演算装置でも、その他のアナログ的な演算方式でもよい。
また、沈下測定対象面は、道路等の路面に限らず、地盤や建物等の沈下を計測することも可能である。
そして、レーザー測距手段と演算手段もしくは各種の処理手段との距離が離れている場合には、種々の通信手段を介してデータのやりとりを行うものとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる沈下測定方法に用いる装置の実施の形態を、図１に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１において、１は本発明の沈下測定装置の要部を構成するレーザー測距手段であり、レーザー光線を照射して、反射光を測定し、反射点までの距離を測定して距離信号を出力する測距機能１０を備えている。また、このレーザー測距手段１は、モータドライブ機構１１と、このモータドライブ機構１１を用いて、レーザー光の照射角度を指定された方位角・俯角に設定する角度設定機能１２と、現在の照射角度を電器信号として出力する角度信号出力機能１３と、通信回線を介してパソコン３との通信を行う通信機能１４とを備えている。この通信機能１４は有線通信でも無線通信でもよい。なお、前記パソコン３には、レーザー測距手段で検出した距離の変化に基づいて路面の沈下量を演算する演算手段と、沈下量の演算値を時系列データとして蓄積するデータ蓄積手段と、蓄積された時系列データを統計処理する処理手段と、処理手段による処理結果に基づいて沈下特性を判断する判断手段とを備えている。
【０００９】
４は沈下測定対象面としての路面であり、中央部分と両端部分の三カ所の沈下を監視する場合を示している。
【００１０】
図２において、５は光路の途中に配設された反射鏡であり、入射角の調節、防音壁等の障害物や、測量機の設置場所と測定場所の位置関係から、レーザー光がドライバーの運転に悪影響を及ぼすような場合に、適当な場所に設置する。
通信機能１４として有線通信を採用した場合には、レーザー測距手段１の内部においてＲＳ−２３２Ｃ規格で変換器まで伝送し、変換器においてはさらに長距離伝送に強いＲＳ−４２２規格の信号に変換して送出するように構成するとよい。
このとき、パソコン３側では、再びＲＳ−２３２Ｃ規格に変換してパソコンと接続するように構成する。
【００１１】
次に、レーザー測距手段１を用いた沈下量の演算方法を、図３に基づいて説明する。
まず、計測開始にあたって、前記レーザー測距手段１から計測点までの距離の平均値（Ｌａ）を確定しておく。このときは、レーザー光を、所望の測定点に照射して、その反射光を分析して計測点までの距離を求めるのである。なお、この平均値( Ｌａ）は、季節変動等を加味して、種々の条件に対応できるように複数種類確定しておくとよい。レーザーの照射角度はθとする。
しかる後に計測を開始する。
そして、前記レーザー測距手段１による計測値（反射光による計測距離）がＬｓであるときの沈下量ΔＨは次式で求める。
ΔＨ＝（Ｌｓ−Ｌａ）×sin θ
このようにして、路面の沈下量を、距離の変化量と傾斜角度より求めるのである。
【００１２】
なお、路面の沈下の進行は極めて緩慢であるのに対して、車両の通行による瞬間的な距離の変化や路面の上下振動等は極めて短時間の変化であるので、計測値から短時間の変化を排除することによって、実際の路面の沈下量を抽出して計測することができるのである。
このように、路面の沈下量には、通過車両による弾性沈下もあるので、毎回の計測値の変化が、路面の沈下によるものか、それ以外の外乱によるものかを判定する必要がある。
【００１３】
このようにして、上記構成の沈下測定装置によれば、車両の通行量の多い道路であっても、通行を禁止したり制限したりすることなく、無人で連続的に計測できるので、徐々に進行する路面の沈下を継続して観測することができ、事故の予防や、補修時期の予測が可能となり、計画的で且つ安全な道路管理が可能となるのである。
【００１４】
また、図４に示したように、レーザー測距手段１の高さをＨ、沈下前の距離をＬｂ、測定点を見下ろす角度をθｂとしたとき、沈下によってレーザー測距手段１によって計測した距離Ｌｂが変化した場合、測定点を見下ろす角度θ’は、
θ’＝tan-1 （（Ｈ＋ΔＨ）／Ｌ）
となる。
そこで、レーザー測距手段１の角度をθ’に変更して計測した距離をＬｂｓとすると、
沈下量＝Ｌｂｓ×sin θ’−Ｌｂ×sin θｂ
として算出できる。
また、路面だけでなく、地盤の沈下や建物の沈下等を非接触で離れた位置から無人で連続的に計測することが可能となるのである。
【００１５】
本発明の請求項１の沈下測定方法と、請求項２の沈下測定装置によれば、路面等の沈下量を、非接触で連続的に計測できるので、実際に車両が走行している状態で正確に且つ無人で計測することが可能になったのである。そして、請求項３の沈下測定装置によれば、沈下量の測定値を蓄積して統計処理して沈下特性を判断するので、さらに再現性の高い計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる沈下測定方法に用いる装置による計測方法を説明する図である。
【図２】反射鏡を用いた実施形態の沈下測定装置による計測方法を説明する図である。
【図３】沈下測定装置による計測原理を説明する図である。
【図４】沈下測定装置による別の計測原理を説明する図である。
【符号の説明】
１レーザー測距手段
１０測距機能
１４通信機能
３パソコン、演算手段
３パソコン、データ蓄積手段
３パソコン、処理手段
３パソコン、判断手段
４沈下測定対象面、路面
５反射鏡

Claims

地上の所定の場所に設置されたレーザー測距手段を用いて、レーザー光を路面に対し所定の角度θで斜めに照射し、前記路面で反射した光を受光することによってレーザー光が照射された地点までの距離を測定し、
かつ前記角度θを変えないで前記レーザー測距手段による距離の測定を経時的に繰り返し、
最初に測定した距離Ｌａと後に測定した距離Ｌｓの差（Ｌｓ−Ｌａ）に前記角度θの三角関数ｓｉｎθを掛けた値[（Ｌｓ−Ｌａ）×ｓｉｎθ]を、前記路面の沈下量として算出することを特徴とする沈下測定方法。
地上の所定の場所に設置され、かつレーザー光を路面に対し所定の角度θで斜めに照射し、前記路面で反射した光を受光することによってレーザー光が照射された地点までの距離を測定するレーザー測距手段と、
このレーザー測距手段により、前記角度θを変えないで経時的に繰り返し測定した距離の変化に基づいて前記路面の沈下量を演算する演算手段と、を備え、
前記演算手段は、最初に測定した距離Ｌａと後に測定した距離Ｌｓの差（Ｌｓ−Ｌａ）に前記角度θの三角関数ｓｉｎθを掛けた値[（Ｌｓ−Ｌａ）×ｓｉｎθ]を、前記路面の沈下量として算出することを特徴とする沈下測定装置。
沈下量の演算値を時系列データとして蓄積するデータ蓄積手段と、
前記蓄積された時系列データを統計処理する処理手段と、
この処理手段による処理結果に基づいて沈下特性を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の沈下測定装置。