JP4635131B2

JP4635131B2 - ランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験方法およびランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験装置。

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Publication number: JP4635131B2
Application number: JP2004360778A
Authority: JP
Inventors: 繁之松井; 弘志大西; 浩三帆苅
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Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP2006170680A

Description

この発明は、舗装道路上を往来する車両の走行車輪荷重に起因する舗装面の磨耗・変形・破損や、舗装材の品質・劣化耐久強度などを、模擬的試験によって把握・評価するためのホイールトラッキング試験方法と、その試験方法を実行するためのホイールトラッキング試験装置に関するものである。

舗装道路上を走行する車両の車輪から受ける荷重（走行車輪荷重）に起因する道路舗装面の磨耗・変形・破損の状態あるいはそれらの予測を模擬的試験によって把握・評価するための方法・装置として、ホイールトラッキング試験方法、ホイールトラッキング試験装置が従来から周知であり、例えば特開２００２−２１４１０２号公開特許公報（特許文献１）にも見られるところである。このような従来のホイールトラッキング試験方法・装置に共通する主要部の構成、すなわち被試験舗装道路に見立てた供試体と、走行する車両の車輪（走行車輪）に見立てた試験車輪の間の相互関係は、特許文献１の段落［０００３］およびその図５の記載からも明らかなように、供試体１０２を水平に固定し、その供試体１０２上で、荷重の加わった試験車輪１０３を、試験車輪１０３の車軸方向には移動させることなく、特許文献１の図５で見る左右方向に反復往復運動させる構成である。すなわち、試験車輪１０３は供試体１０２上を同一直線軌跡で反復往復運動するものである。そして、試験車輪１０３の往復運動が積算されるにつれて、本願出願図面中の図６で端的に示すように、供試体１０２の舗装層102cに、試験車輪１０３の往復運動に伴う一条の轍１０６が次第に深く形成されて供試体１０２の変形や損傷が次第に大きくなって行く。したがって、試験車輪１０３の往復運動回数と供試体１０２の変形・損傷の度合との関係から（例えば試験車輪１０３の往復運動によって生ずる轍１０６の深さｄが１cmに達するまでに要した往復運動回数の多少から）、供試体１０２の劣化耐久強度、すなわち車両の走行車輪荷重に起因する被試験舗装道路の舗装材の劣化耐久性を評価することができるものである。なお、本願出願の図面・図６において、102aは舗装道路のコンクリート床版、101cはアスファルト舗装層、102bはコンクリート床版102aとアスファルト舗装層102cの間に介在させた防水膜材で、本願において「舗装材」とは、アスファルト舗装層102cや防水膜材102bの総称である。

しかしながら、現実に舗装道路上を頻繁に走行する車両の車輪の走行軌跡群を観察すると、その車輪走行軌跡群の各車輪走行軌跡は、路上の或る一条の線上のみに集中しているのではなく、道路の幅方向に拡がる分布領域内で、異なる発生頻度でもって分散・分布していることが分っている。すなわち、その車輪走行軌跡群の分布実態を観察すると、次々に現れる個々の車輪走行軌跡の位置が道路幅方向にランダムに変化しており、これを統計的に見れば、最も発生頻度の高い車輪走行軌跡を中央位置とする標準偏差σの正規分布を呈して、車輪走行軌跡の分布位置とその各分布位置の発生頻度の特性は所謂ガウス分布曲線を示すと言われている。したがって、従来のホイールトラッキング試験方法・装置のように、供試体１０２上の一条の直線上で試験車輪１０３を往復運動させた試験結果の評価では、道路上の現実の走行車輪軌跡に即した評価が得られないという問題が内在している。また、この問題点を是正するために、供試体上の車輪走行軌跡の位置を都度変化させるべく、供試体１０２のアスファルト舗装層102c上で試験車輪１０３を往復運動させながら、その試験車輪１０３がアスファルト舗装層102cに接地したままの状態で、試験車輪１０３または供試体１０２を試験車輪１０３の車軸Sの方向（矢印Ｙ方向）へ移動させることも考えられるが、その場合には、前記本願出願の図面・図６で端的に示すように、供試体１０２の上に形成された轍１０６の壁面W1と、その轍101aに嵌って走行する試験車輪１０３の側面W2が接触して両者の間に大きな接触圧力が生じ、この圧力によってアスファルト舗装層102cや防水膜材102bに対し、試験車輪１０３の車軸S方向（矢印Ｙ方向）に引き裂くような無用の異常な力が作用することになる。したがって、供試体１０２上で試験車輪１０３を走行させながら試験車輪１０３が供試体１０２に接地したままの状態で、試験車輪１０３または供試体１０２を試験車輪１０３の車軸S方向（矢印Ｙ方向）へ移動させるようにしても、舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡群の実態に合致した舗装の模擬試験とはならないことになる。
特開２００２−２１４１０２号公開特許公報

この発明は、上記のような従来のホイールトラッキング試験方法・装置における問題点を是正し、現実に道路上でランダムに変動する車両走行軌跡すなわち車輪走行軌跡の実態を模した試験環境を設定した上でホイールトラッキング試験を実行し、舗装道路上の現実の車輪走行状態に即して舗装材の品質劣化度合や劣化耐久強度を把握し評価することを目的とする。また、コンクリート床版にアスファルト舗装を施した舗装道路構造では、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層を積層してなるが、その舗装構造における防水膜材の役割が極めて大きいことから、この発明は、舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡の実態に即した走行車輪荷重が加わる状態で且つ車輪車軸方向の異常な引っ張り力・引き裂き力が舗装材、とりわけ防水膜材に加わらない状態で、防水膜材が受ける破損・劣化の実態や、防水膜材の劣化耐久強度を把握することができるホイールトラッキング試験方法・装置を得ようとするものである。

上記の課題・目的を達成するためのホイールトラッキング試験方法として、この発明では、被試験舗装道路と同質の構成を備えて被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も反復走行させ、その反復走行過程において、試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態において、供試体を、試験車輪の走行方向Ｘとは異なる移動方向Ｙにランダムに変化する移動位置の一つの移動位置に移動させて位置決めし、その移動位置決め後に試験車輪を供試体上への次回の走行に移行させることを基本に置く。

そして上記基本に立って上記の課題・目的を達成するホイールトラッキング試験方法として、被試験舗装道路と同質の構成を備えて被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も反復走行させ、その反復走行過程において、試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態において、供試体を、試験車輪の走行方向Ｘとは異なる移動方向Ｙに変化する移動位置に、その移動位置とその移動位置の発生頻度を正規分布特性に従ってランダムに制御しながら移動させて位置決めし、その移動位置決め後に試験車輪を供試体上への次回の走行に移行させる。

一方、この発明に係る上記のホイールトラッキング方法を実行して前記の課題・目的を達成するためのホイールトラッキング試験装置として、被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと；舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて供試体上を走行する試験車輪と；底部にその試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と；試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共にその試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲で反復走行させる試験車輪走行手段と；供試体を保持したスライドテーブルを、試験車輪の走行方向Ｘとは異なる移動方向Ｙにランダムに変化する移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め手段と；試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知してスライドテーブル移動位置信号を試験車輪の１回の走行毎にランダムに発生させ、そのスライドテーブル移動位置信号に基づいてスライドテーブル移動制御信号を発生させるスライドテーブル移動制御信号発生回路と；そのスライドテーブル移動制御信号に基づいてスライドテーブル移動位置決め手段を駆動制御するスライドテーブル駆動・制御回路を備えた構成とする

また前記の課題を解決するための更に具現化したホイールトラッキング試験装置として、被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと；舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて前記供試体上を走行する試験車輪と；底部に試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と；試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共にその試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲で反復走行させる試験車輪走行手段と；供試体を保持したスライドテーブルを、試験車輪の走行方向Ｘとは異なる移動方向Ｙにランダムに変化する移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め手段と；試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して、スライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号を試験車輪の１回の走行毎にランダムに発生させ、そのスライドテーブル移動位置信号に基づいてスライドテーブル移動制御信号を発生させるスライドテーブル移動制御信号発生回路と；前記スライドテーブル移動制御信号に基づいてスライドテーブル移動位置決め手段を駆動制御するスライドテーブル駆動・制御回路を備えた構成とする。

また試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で且つ供試体上を超えてその供試体から離れた位置に至る迄の範囲で往復走行させる前記の試験車輪走行手段として、試験車輪を装着した移動体を往復動させるための移動体駆動用回転体の偏心位置に連結杆の一端を回動自在に軸支すると共にその連結杆の多端を移動体に回動自在に軸支した構成とする。

また前記のスライドテーブル移動制御信号発生回路は、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号を発する試験車輪位置検知器と、その試験車輪位置信号を受けて試験車輪の１回の走行毎に正規乱数ｘを出力する乱数発生器と、その正規乱数ｘを基にスライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号ｙをランダムに発生するスライドテーブル移動位置演算回路と、上記スライドテーブル移動位置信号ｙを基にスライドテーブル移動制御信号ｃを発生するスライドテーブル制御信号演算回路を備えた構成とする。

更にまた実用上の視点から、供試体はコンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された構成とし、試験車輪の走行方向Ｘと供試体の移動方向Ｙを直交関係に設定する。

そして上記のようなこの発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験方法ならびにその試験装置を用いれば、正規分布特性に従って舗装道路上で変動すると言われる車輪走行軌跡の変動・分布実態を踏まえた試験環境を模擬的に形成した上でホイールトラッキング試験を実行することができ、したがって現実に舗装道路を走行する車両の車輪走行軌跡の実態に合う試験環境下で、舗装材の劣化進行度合や劣化耐久強度を把握し評価することができる。また、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層を積層してなる舗装道路についてホイールトラッキング試験を行う際に、コンクリート床版の劣化防止に大きく関わる防水膜材に対し、現実とは異なる異常な横方向の引っ張り力・引き裂き力が作用することがなく、したがって舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡の実態に即した状態で、防水膜材の劣化・破損の進行状態や、防水膜材の劣化耐久強度を正しく把握し評価することができる。

この発明の最良の実施形態の一つは、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された被試験舗装道路と同質構成で被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も往復走行させ、その往復走行過程において、重量調整可能な荷重が付加される試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、その試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態で、供試体を、試験車輪の走行方向Ｘと直交関係にある移動方向Ｙに変化する移動位置に、その移動位置とその移動位置の発生頻度を正規分布特性に従ってランダムに制御しながら移動させて位置決めし、その移動位置決め後に試験車輪を供試体上への次回の走行に移行させるランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験方法である。

この発明の最良の実施形態の他の一つは、コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと；舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて前記供試体上を走行する試験車輪と；底部に前記試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と；駆動モータで回転させる伝動歯車と噛み合う移動体駆動歯車の偏心位置に連結杆の一端が回動自在に軸支されその連結杆の多端が前記移動体に回動自在に軸支されて成り、前記試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で且つ前記供試体上を超えてその供試体から離れた位置に至る迄の範囲で往復走行させる試験車輪走行手段と；サーボモータで回転させるボールねじが前記スライドテーブルに螺合して成り、前記供試体を保持したスライドテーブルを前記試験車輪の走行方向Ｘと直交関係にある移動方向Ｙの移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め機構と；前記試験車輪が前記供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号を発する試験車輪位置検知器、前記試験車輪位置信号を受けて前記試験車輪の１回の走行毎に正規乱数ｘを出力する乱数発生器、前記正規乱数ｘを基に前記スライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号ｙをランダムに発生させるスライドテーブル移動位置演算回路、および前記スライドテーブル移動位置信号ｙを基に前記サーボモータの制御信号ｃを発生させるサーボモータ制御信号演算回路を含むサーボモータ制御信号発生回路と；前記サーボモータ制御信号ｃに基づいて前記サーボモータの回転方向・回転数を制御して前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動・制御回路を備えたランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置である。

以下、図面を参考にしながら、この発明の一実施例を説明する。図１はこの発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験装置の側面図、図２は同試験装置におけるスライドテーブル移動位置決め機構の斜視図、図３は同試験装置の制御回路ブロック図である。図４は図１における供試体とその供試体上を走行する試験車輪の移動関係の説明図、図５は同供試体上を走行する試験車輪の走行軌跡の分布頻度特性図である。

図１乃至図５において、１は試験・評価しようとする舗装道路（被試験舗装道路）に見立てた供試体、２は舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪である。供試体１は被試験舗装道路と同質の構成で、図４に示すように、コンクリート床版１ａの上に、防水膜材１ｂを介してアスファルト舗装層１ｃが積層されたものである。防水膜材１ｂは、アスファルト舗装層１ｃとコンクリート床版１ａに対する付着性に富んだ材質で、アスファルト塗膜、ウレタン樹脂、アスファルト防水シート（不織布にアスファルト膜を付着したシート）等が用いられている。防水膜材１ｂは、アスファルト舗装層１ｃから浸透し或いはアスファルト舗装層１ｃに生じたひび割れからアスファルト舗装層内に沁み込んだ雨水がコンクリート床版１ａにまで浸入することを防止するために配設されるもので、防水膜材１ｂが破れたり位置ずれが生ずると、コンクリート床版１ａに漏水が浸入してコンクリートを著しく劣化させることから、舗装道路上における現実の車輪走行軌跡群を模して再現した状態で、走行車輪荷重によるホイールトラッキング試験によってコンクリート床版１ａとアスファルト舗装層１ｃの間に介在させる各種の防水膜材１ｂの劣化進行度合いや劣化耐久強度を試験し評価することは、実用上極めて重要なことである。

３は供試体１を載置して保持するスライドテーブル、４はスライドテーブル３を所定の位置へ移動させてそこに位置決めするスライドテーブル移動位置決め機構（スライドテーブル移動位置決め手段）で、スライドテーブル移動位置決め機構４は、図２に示すような従来周知の１軸方向スライドテーブル位置決め機構と同じ構造のものである。すなわち、スライドテーブル移動位置決め機構４は、案内レール５上に水平に置かれて案内レール５に沿って矢印Ｙ方向に往復運動自在に保持されたスライドテーブル３と、サーボモータ６と、サーボモータ６の回転軸に連結されて案内レール５と並行して延び且つスライドテーブル３の一部に螺合したボールねじ７とを備えており、サーボモータ６の回転方向と回転角度（回転数）を制御することによって、ボールねじ７の回転方向と回転角度が制御されて、ボールねじ７に螺合しているスライドテーブル３とその上に保持した供試体１を、矢印Ｙ方向（図１における紙面に垂直な方向、すなわち試験車輪２の車軸方向）に所定位置まで精度良く移動させて停止・位置決めし、スライドテーブル３の次の動きに備えるものである。なお、スライドテーブルを移動位置決めする駆動源は、上記のような回転サーボモータ６に限られるものではなく、リニアモータや、油圧制御機構などの直線駆動源によるスライドテーブル移動位置決め手段によって、スライドテーブル３を矢印Ｙ方向に移動させ位置決めすることも勿論可能である。

８は車両の車体にも見立てられる移動体で、移動体８の底部に試験車輪２が装着されると共に、移動体８の上には重量調整可能な荷重体（一種の分銅）９が載置され、その荷重体９によって、現実の車両の走行車輪荷重に相当する所定の荷重が試験車輪２に付加される。そして移動体８は案内レール１０に支持され案内されて矢印Ｘ方向に往復運動するもので、その移動体８の往復運動に伴って、試験車輪２は供試体１上に接して移動体８と荷重体９の荷重を供試体１上に加えながら矢印Ｘ方向に往復走行する。なお、試験車輪２に荷重を付加する手段は、上記のような荷重体９を移動体８に載置する手段に限らず、例えば圧力調整可能な流体圧力を移動体８上に加えるような手段も可能である。

また試験車輪２の矢印Ｘ方向の往復走行範囲は、供試体１の上面の範囲を超えて試験車輪２が供試体１から完全に離れた状態に至るまでの範囲に設定されている。図４において、Ｓは試験車輪の車軸、m₀は供試体１の上を走行する試験車輪２の走行軌跡の一つを示している。１１は駆動モータ（図示省略）によって回転する伝動歯車、１２は伝動歯車１１と噛合う移動体駆動歯車、１３は移動体駆動歯車１１と移動体８を繋ぐ連結杆で、連結杆１３の一端は移動体８の一端８ａに回動自在に軸支され、連結杆１３の他端は移動体駆動歯車１２の偏心位置にある偏心軸１２ａに回動自在に軸支されている。そして、駆動モータで伝動歯車１１を介して移動体駆動歯車１２を回転させると、その移動体駆動歯車１２の回転運動が連結杆１３を介して移動体８の往復直線運動に変換されて、移動体８ならびに試験車輪２が矢印Ｘ方向に往復運動する。そして偏心軸１２ａの偏心距離Ｌを変えることにより、移動体８ならびに試験車輪２の往復運動範囲（図１において、試験車輪２が最も左側に来た位置と最も右側に来た位置の間の距離）を変化させ調整することができる。なお、前記移動体駆動歯車１２は、一般的には任意の手段で回転する移動体駆動用回転体を意味する。

また１４，１５は、供試体１の上を往復走行する試験車輪２の往復走行範囲で試験車輪２が供試体１から離れた位置に来たことを検知する試験車輪位置検知器（光検知器、電磁検知器など）で、試験車輪位置検知器１４，１５は、例えば移動体駆動歯車１２の側面に対向して配設され、移動体駆動歯車１２の回転に伴って変化する移動体駆動歯車１２の偏心軸１２ａの左右方向（矢印Ｘ方向）位置を検知することにより、試験車輪２が供試体１上を走行し終えて供試体１から離れた状態になったことを検知し、その試験車輪位置検知信号d1，d2を出力するものである。

この発明の特徴として重要なことは、試験車輪２の上記往復走行範囲が、供試体１の範囲を超えて供試体１の上面から完全に離れた位置までの範囲、すなわち図５に示すように試験車輪２が供試体１上を通過した位置２ｆ，２ｅまでの範囲にわたり、且つ試験車輪２が供試体１から完全に離れている状態（試験車輪２が図５の位置２ｆ，２ｅに至った状態）において、サーボモータ６が回転してスライドテーブル３を矢印Ｙ方向の所定位置まで移動させることである。言い換えれば、試験車輪２が供試体１上にある状態では供試体１が矢印Ｙ方向に移動しないようにサーボモータ６の回転が制御されるものである。なお上記の実施例では、スライドテーブル３および供試体１の移動方向（矢印Ｙ方向）と試験車輪２の走行方向（矢印Ｘ方向）の交叉角度は９０°で直交関係にあるが、その交叉角度は必ずしも９０°に限られるものではなく、試験の目的によって任意に設定することできる。したがって、この発明に係るホイールトラッキング試験においては、試験車輪２が供試体１の上を走行する過程で形成された轍の壁面と試験車輪２の側面が接触してその接触圧力によって供試体１の舗装材に水平方向の異常な引っ張り力・引き裂き力が加わることが防止される。

図５は、現実に舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡群の実態観察に基づいて、その車輪走行軌跡の分布とその各車輪走行軌跡の発生頻度の関係を模して、供試体１上を走行する試験車輪の車輪走行軌跡に模擬的に再現させた状態を示したものである。図５において、１は供試体、２は供試体１の舗装面上を矢印Ｘ方向に往復走行する試験車輪で、２ｆ，２ｅは試験車輪２の往復走行範囲の両端位置を示し、２ｆ，２ｅは試験車輪２が供試体１から完全に離れた位置である。ｍは供試体１上を試験車輪２が何回も往復走行する過程で生ずる試験車輪走行軌跡群で、供試体１上の位置が異なる多数の試験車輪走行軌跡m₀ 〜 m_nから成る。また、縦軸のｙは供試体１上における試験車輪走行軌跡m₀ 〜 m_nの分布位置を示し、横軸のｐは各試験車輪走行軌跡m₀ 〜 m_nの発生頻度を示している。なおｐは、各試験車輪走行軌跡m₀ 〜 m_nの発生頻度を示すと同時に、スライドテーブル３ならびに供試体１の移動位置を意味する。そして現実に舗装道路上を走行している車両の車輪走行軌跡群の実態に照らして、試験車輪走行軌跡群ｍを構成する各走行軌跡m₀ 〜 m_nを時間的にランダムに発生させ、且つ試験車輪走行軌跡m₀ 〜 m_nの発生頻度が、試験車輪走行軌跡群ｍの中央にあって発生頻度ｐが最も高い試験車輪走行軌跡m₀を中央値とする正規分布特性に従うように制御されている。図５の曲線Gは試験車輪走行軌跡群ｍを構成する各試験車輪走行軌跡m₀ 〜 m_nの発生頻度特性を示す正規分布特性曲線（ガウス分布曲線）を表すものである。

そこで、舗装道路上を走行する車両の現実の車輪走行軌跡特性を再現した状態でホイールトラッキング試験を実行するために、この発明は、試験車輪２の矢印Ｘ方向の往復走行位置を一定位置に保つと共に、その試験車輪２を供試体１上で走行させるに先立って、スライドテーブル３および供試体１を、試験車輪２の往復走行方向（矢印Ｘ方向）とは異なる矢印Ｙ方向の所定の移動位置ｙ、すなわち前記の正規分布特性に従う移動位置ｙに移動させ、その移動後の供試体１上で試験車輪２を走行させるように制御するものである。そして上記実施例では、サーボモータ６の回転方向と回転数を制御することによって、スライドテーブル３を所定の移動位置ｙへ迅速に移動させ位置決めするものである。

すなわち、試験車輪２の矢印Ｘ方向の往復走行に対するスライドテーブル３および供試体１の矢印Ｙ方向の移動タイミングとその移動位置ｙは、図３に示す制御回路によって制御される。図３において、６は、スライドテーブル３および供試体１を矢印Ｙ方向に移動制御するサーボモータ、１４，１５は前記の試験車輪位置検知器、１６は電源、１７はサーボモータ駆動・制御回路（スライドテーブル駆動・制御回路）、１８はサーボモータ制御信号発生回路（スライドテーブル移動制御信号発生回路）で、サーボモータ制御信号発生回路（スライドテーブル移動制御信号発生回路）１８は、乱数発生器１９と、スライドテーブル移動位置演算回路２０と、サーボモータ制御信号演算回路（スライドテーブル制御信号演算回路）２１から成っている。

そして、試験車輪位置検知器１４，１５は、前記のように、試験車輪２が供試体１上を走行し終えて供試体１から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号d₁，d₂を発し、乱数発生器１９がその試験車輪位置信号d₁，d₂を受けて、試験車輪２の１回の走行毎に、その試験車輪２の毎回の走行に同期した一定時間間隔で、１個の正規乱数ｘを演算し生成して出力する。なお、正規乱数ｘは、０から１までの間の二つの一様乱数Ｕ_１，Ｕ_２を用いて次の式（１）に基づく演算で生成することができるもので、乱数発生器１９は式（１）の演算プログラムを備えている。

・・・・・式（１）

次いで、スライドテーブル移動位置演算回路２０が前記正規乱数ｘを受けて、その正規乱数ｘを基にスライドテーブル移動位置信号ｙを次の式（２）に基づく演算で生成して出力する。なお、スライドテーブル移動位置演算回路２０は式（２）の演算プログラムを備えている。またこの出願において、ｙはスライドテーブル移動位置信号を表すと同時に、スライドテーブルに保持された供試体の移動位置信号、スライドテーブル３ならびに供試体１の移動位置をも意味している。

・・・・・式（２）

但し、μ：発生頻度が最も大きい中心位置
σ：標準偏差

次いで、サーボモータ制御信号演算回路（すなわちスライドテーブル制御信号演算回路）２１が、スライドテーブル移動位置信号ｙを受けて、そのスライドテーブル移動位置信号ｙを基に、そのスライドテーブル移動位置ｙにスライドテーブル３を移動させるに必要なサーボモータ駆動制御信号（すなわちスライドテーブル移動制御信号）ｃを、式：ｃ＝ｆ(ｙ) に基づいて演算して出力する。なお、サーボモータ制御信号演算回路２１は式：ｃ＝ｆ(ｙ)の演算プログラムを備えている。そして、サーボモータ駆動・制御回路（すなわちスライドテーブル駆動・制御回路）１７がサーボモータ駆動制御信号（すなわちスライドテーブル移動制御信号）ｃを受け、そのサーボモータ駆動制御信号ｃに基づいてサーボモータ６の回転方向と回転数を制御してスライドテーブル３ならびに供試体１を所定の移動位置に瞬時に移動させ位置決めすることができる。

上述のように供試体上における試験車輪の反復走行制御と供試体の移動位置制御を行うことにより、道路上でランダムに変動する車輪走行軌跡の実態を踏まえた試験環境下でホイールトラッキング試験が可能となり、舗装道路上の現実の車輪走行状態に即して、舗装材の品質劣化度合や劣化耐久強度を把握し評価することができる。

上述のように、この発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験方法ならびにその試験装置は、現実に舗装道路上を走行する車両の車輪走行軌跡の形成実態に即した試験条件で舗装材の変形、破損状態、劣化強度を把握し評価することができるので、各種舗装材の開発や商品化の分野、舗装道路の建設、安全管理、補修などの分野で、産業上広く利用することができる。

この発明に係るランダム走行車輪荷重による舗装のホイールトラッキング試験装置の側面図。同試験装置におけるスライドテーブル移動位置決め機構の斜視図。同試験装置の制御回路ブロック図。同試験装置における供試体と試験車輪の移動関係説明図。同試験装置の試験車輪の車輪走行軌跡の分布頻度特性図。従来のホイールトラッキング試験中における供試体と試験車輪の略断面図。

符号の説明

１：供試体
1a：コンクリート床版
1b：防水膜材
1c：アスファルト舗装層
２：試験車輪
３：スライドテーブル
４：スライドテーブル移動位置決め機構（スライドテーブル移動位置決め手段）
５：案内レール
６：サーボモータ
７：ボールねじ
８：移動体
8a：移動体の一端
９：荷重体
１０：案内レール
１１：伝動歯車
１２：移動体駆動歯車（移動体駆動用回転体）
12 a：移動体駆動歯車の偏心軸
１３：連結杆
１４：試験車輪位置検知器
１５：試験車輪位置検知器
１６：電源
１７：サーボモータ駆動・制御回路
（スライドテーブル駆動・制御回路）
１８：サーボモータ制御信号発生回路
（スライドテーブル移動制御信号発生回路）
１９：乱数発生器
２０：スライドテーブル移動位置演算回路
２１：サーボモータ制御信号演算回路
（スライドテーブル制御信号演算回路）
Ｌ：移動体駆動歯車の偏心軸の偏心距離
Ｒ：試験車輪走行手段／移動体駆動手段
Ｓ：試験車輪の車軸
Ｘ：試験車輪の走行方向
Ｙ：スライドテーブルの移動方向／供試体の移動方向／試験車輪の車軸方向
ｃ：サーボモータ制御信号
（スライドテーブル移動制御信号）
d₁：試験車輪位置信号
d₂：試験車輪位置信号
m₀，m₁，m₂・・・m_n：試験車輪走行軌跡
m₀：発生頻度が最も高い試験車輪走行軌跡
ｍ：試験車輪走行軌跡群
ｐ：試験車輪走行軌跡の発生頻度／スライドテーブルの移動位置の発生頻度／
供試体の移動位置の発生頻度
ｘ：正規乱数
ｙ：スライドテーブル移動位置／スライドテーブル移動位置信号／
供試体移動位置／供試体移動位置信号

Claims

被試験舗装道路と同質の構成を備えて被試験舗装道路に見立てた供試体上で、舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てた試験車輪を何回も反復走行させ、その反復走行過程において、試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共に、その試験車輪の走行範囲を、試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲とし、前記試験車輪が前記供試体上を走行し終えて供試体から離れている状態で、前記供試体を、前記試験車輪の走行方向Ｘとは異なる移動方向Ｙに変化する移動位置に、その移動位置とその移動位置の発生頻度を正規分布特性に従ってランダムに制御しながら移動させて位置決めし、その移動位置決め後に前記試験車輪を前記供試体上への次回の走行に移行させることを特徴とするランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験方法。
試験車輪の走行方向Ｘと供試体の移動方向Ｙが直交関係にあることを特徴とする請求項１に記載のランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験方法。
被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと；舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて前記供試体上を走行する試験車輪と；底部に前記試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と；前記試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で走行させると共にその試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置に至る迄の範囲で反復走行させる試験車輪走行手段と；前記供試体を保持したスライドテーブルを、試験車輪の走行方向Ｘとは異なる移動方向Ｙにランダムに変化する移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め手段と；前記試験車輪が前記供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して、前記スライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号を前記試験車輪の１回の走行毎にランダムに発生させ、そのスライドテーブル移動位置信号に基づいてスライドテーブル移動制御信号を発生させるスライドテーブル移動制御信号発生回路と；前記スライドテーブル移動制御信号に基づいて前記スライドテーブル移動位置決め手段を駆動制御するスライドテーブル駆動・制御回路を備えたことを特徴とするランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置。
移動体駆動用回転体の偏心位置に連結杆の一端が回動自在に軸支されその連結杆の多端が移動体に回動自在に軸支され、前記試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で且つ前記供試体上を超えてその供試体から離れた位置に至る迄の範囲で往復走行させる試験車輪走行手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置。
試験車輪が供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号を発する試験車輪位置検知器と、前記試験車輪位置信号を受けて前記試験車輪の１回の走行毎に正規乱数ｘを出力する乱数発生器と、前記正規乱数ｘを基にスライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号ｙをランダムに発生するスライドテーブル移動位置演算回路と、前記スライドテーブル移動位置信号ｙを基にスライドテーブル移動制御信号ｃを発生するスライドテーブル移動制御信号演算回路を含むスライドテーブル移動制御信号発生回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載のランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置。
試験車輪の走行方向Ｘと供試体の移動方向Ｙが直交関係にあることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置。
コンクリート床版の上に防水膜材を介してアスファルト舗装層が積層された被試験舗装道路と同質の構成で被試験舗装道路に見立てた供試体を保持するスライドテーブルと；舗装道路上を走行する車両の車輪に見立てて前記供試体上を走行する試験車輪と；底部に前記試験車輪が装着され且つ重量調整可能な荷重が付加される移動体と；駆動モータで回転させる伝動歯車と噛み合う移動体駆動歯車の偏心位置に連結杆の一端が回動自在に軸支されその連結杆の多端が前記移動体に回動自在に軸支されて成り、前記試験車輪を走行方向Ｘの同一直線軌跡で且つ前記供試体上を超えてその供試体から離れた位置に至る迄の範囲で往復走行させる試験車輪走行手段と；サーボモータで回転させるボールねじが前記スライドテーブルに螺合して成り、前記供試体を保持したスライドテーブルを前記試験車輪の走行方向Ｘと直交関係となる移動方向Ｙの移動位置に移動させて位置決めするスライドテーブル移動位置決め機構と；前記試験車輪が前記供試体上を走行し終えて供試体から離れた位置にあることを検知して試験車輪位置信号を発する試験車輪位置検知器、前記試験車輪位置信号を受けて前記試験車輪の１回の走行毎に正規乱数ｘを出力する乱数発生器、前記正規乱数ｘを基に前記スライドテーブルの移動位置とその移動位置の発生頻度が正規分布特性に従うスライドテーブル移動位置信号ｙをランダムに発生するスライドテーブル移動位置演算回路、および前記スライドテーブル移動位置信号ｙを基に前記サーボモータの制御信号ｃを発生するサーボモータ制御信号演算回路を含むサーボモータ制御信号発生回路と；前記サーボモータ制御信号ｃに基づき前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動・制御回路を備えたことを特徴とするランダム走行車輪荷重による舗装のトラッキング試験装置。