JP4825593B2

JP4825593B2 - 切削境界面検知装置および路面切削機制御装置ならびにこれらを備えた路面切削車両

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Publication number: JP4825593B2
Application number: JP2006163796A
Authority: JP
Inventors: 前田　　徹; 伸幸春山
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: JP2007332604A

Description

本発明は、コンクリートなどからなる路盤上に形成されたアスファルト舗装などの表層のみを切削除去し、路盤を出す作業（以下、適宜「路盤出し作業」という）に際して、その路盤の切削境界面を正確に検知するための切削境界面検知装置および路面切削機制御装置ならびにこれらを備えた路面切削車両に関するものである。

従来、道路や橋梁路面などのアスファルト舗装は、車両の走行によってわだち掘れやひび割れなどの劣化が次第に生ずるため、例えば夜間などの交通量の少ない時間帯を利用して定期的にあるいは随時その修繕工事が行われている。
このアスファルト舗装の修繕は、ロードカッターなどと称される専用の路面切削車両によって古いアスファルトの表層部分を切削除去した後、その切削面上に新しいアスファルトなどの表層を再舗装する方法（いわゆる切削オーバーレイ）が一般的に多く採用されている。

そして、このようなアスファルト舗装の切削除去作業に用いられている路面切削車両は、例えば、以下の特許文献１などに示すような構造をした路面切削車両が用いられている。
この路面切削車両は、自ら路上を走行しながら路面表層を切削削除するものであり、例えば、図５に示すように前輪１が左右に各々１輪、後輪２が左右に各々２輪を有する車体３の下側に路面切削機（カッター部）４を昇降自在に取り付け、この路面切削機４によってアスファルト舗装路面を削り取ると共に、削り取った切削廃材を車体３前方に延びる搬送コンベア５によって所定の場所に搬送するようになっている。

すなわち、この路面切削機４は、車体３の幅方向に延びるカッタードラム６の表面に多数のカッタービット７（図１参照）を設けると共にその周囲を金属板などからなるカッターフレーム８で覆ったものであり、このカッタードラム６を油圧によって回転駆動させると共に、左右の昇降用油圧シリンダ９によって路面に対して昇降させることでその表面に設けられたカッタービット７によってその路面表層部のアスファルト舗装を任意の厚さで削り取ることができるようになっている。

そして、この路面切削機４で削り取った切削屑をこの路面切削機４から車両進行方向前方に延びる無端ベルト式の搬送コンベア５によってこの路面切削車両と随行するダンプトラック１０の荷台などに投下して連続的に搬送するようにしている。
また、以下の特許文献２〜４などに示すような路面切削自動制御装置を備え、この路面切削自動制御装置によって予め切削深さ、切削範囲、横断勾配などを設定すれば、所望する内容の切削作業を自動的に行うことを可能とした路面切削車両も用いられている。

また、特許文献５に示すような路面切削車両では、図１６に示すようにカッターフレーム８の側部にサイドカバー８ａをこのカッターフレーム８に対して昇降自在に設けると共にそのサイドカバー８ａの前後下部に、掘削領域縁部の路面に沿って転動する回転体８ｂ、８ｂを設けておき、このカッターフレーム８に対するサイドカバー８ａの昇降高さをレベルセンサなどによって検知することで路面の切削深さの情報を検出している。この検出情報により、正確にカッタードラム６の突き出し深さの制御を行うことができ、例えば、路面表面に凹凸があっても、路面表面からの切削深さを常に一定とする自動制御（いわゆる「ならい制御」）装置とすることも可能となっている。

図示するようにこのサイドカバー８ａの上端にはワイヤロープ１１の一端が連結されており、このワイヤロープ１１は、図１７に示すようにカッターフレーム８に設けられたシーブ１２，１３，１４を経てカッターフレーム８に昇降自在に支持された昇降部材１５のシーブ１６に掛けられ、かつ他端がこれに固定された螺子ロッド１７と、これに螺合したネット１８とにより、前記車体３側に支持されている。このワイヤロープ１１は、昇降部材１５の重量により張力が負荷されていて、サイドカバー８ａの昇降に応じて昇降部材１５が昇降するようになっている。

そして、この昇降部材１５にはカッターフレーム８に設けられたレベルセンサ１９の検出子１９ａが接しており、昇降部材１５の高さ位置を検出することによりサイドカバー８ａの高さ位置を読み取ることができるようになっている。
特開平１１−５０４１５号公報特開昭６４−６２５０５号公報特開平３−１７２４０４号公報特開平３−２７５８０２号公報特公平７−１５８４９号公報

ところで、高速道路や橋梁などの高架路線は、図６に示すように橋脚などと一体化したコンクリート製の路盤Ｃ上に所定厚でアスファルト製の表層Ａを敷き詰めた２重構造になっており、その表層Ａの修繕作業は、通常そのアスファルト表層Ａを一旦全部切削除去してコンクリート路盤Ｃを露出させた（路盤出し作業）後、そのコンクリート路盤Ｃ上に新たなアスファルトを敷き詰めるようにしている。なお、図６に示すようにこのアスファルト製の表層Ａとコンクリート路盤Ｃ間に防水性に優れた材料からなる遮水層Ｂが設けられている場合は、この遮水層Ｂもそのアスファルト製の表層Ａと共に一旦全部切削除去してからアスファルト製の表層Ａと共に新たにそのコンクリート路盤Ｃ上に敷き詰めるようにしている。

そのため、前述したような路面切削車両を用いてこのような路盤出し作業をするに際しては、そのコンクリート製の路盤Ｃをできるだけ削り取らないように注意して作業を行わなければならない。
しかしながら、このコンクリート路盤Ｃを削り取ることなくアスファルト表層Ａのみを切削除去するためには多くの作業経験が必要であり、熟練したオペレータでなければその作業ができないといった問題点があった。

すなわち、熟練したオペレータが前述したような路面切削車両を用いて路盤出し作業を行った場合、図７に示すようにアスファルト表層Ａのみ、あるいは遮水層Ｂが設けられている場合は、アスファルト表層Ａと遮水層Ｂのみを安定して切削してコンクリート路盤Ｃの境界面をきれいに露出させることができるが、未熟なオペレータが同様の路盤出し作業を行った場合、例えば図８に示すようにアスファルト表層Ａだけでなくコンクリート路盤Ｃまで大きく削りすぎたり、あるいは切削深さが浅すぎてアスファルト表層Ａの一部、または遮水層Ｂが設けられている場合はその遮水層Ｂの一部がそのまま残ってしまうといった不都合がある。

一方、前述したような路面切削自動制御装置を用いて、アスファルト表層Ａの厚さ（深さ）が一定の場合には一定の深さで自動切削が行われるためアスファルト表層Ａのみ、あるいはアスファルト表層Ａと遮水層Ｂのみを切削除去することは可能であるが、例えば図９に示すようにコンクリート路盤Ｃ側に元々凹凸があってアスファルト表層Ａの厚さ（深さ）が一定でないような場合には、切削深さが一定であるにもかかわらず、未熟なオペレータが行った場合と同様にコンクリート路盤Ｃまで大きく削りすぎたり、あるいは切削深さが浅すぎてアスファルト表層Ａや遮水層Ｂの一部が残ってしまうといった不都合が発生する。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、未熟なオペレータであっても路盤出し作業を容易かつ確実に行うことができる新規な切削境界面検知装置および路面切削機制御装置ならびにこれらを備えた路面切削車両を提供するものである。

従来、熟練したオペレータの手動操作によるこの路盤出し作業は、例えば、図１１に示すように路面切削車両（の操作部）に触れているオペレータがその路面切削時に路面切削機４から発生する振動を体感し、その切削振動のごく僅かな変化によってコンクリート路盤Ｃの検知を行っている。
すなわち、図１２および図１３に示すようにアスファルトからなる表層Ａとコンクリート製の路盤Ｃとはその硬度や材質などが異なることから路面切削機（カッター部）４による切削時の振動も僅かに異なる。そして、熟練したオペレータは多くの経験の積み重ねることによってこの振動の差を感知することができ、それによって路盤Ｃの検知を行っている（いわゆる職人技）。
このため、未熟なオペレータなどへの技術伝授もなかなか行われ難く、その路盤出し作業は限られた熟練オペレータしか行えないのが現状である。

そこで、前記課題を解決するために請求項１に記載の切削境界面検知装置は、
路盤上に表層を有する路面を路面切削機で切削するに際して当該路面切削機が前記路盤に到達したことを検知する切削境界面検知装置であって、
前記路面切削機が前記路面を切削するときに発生する振動加速度を検知する振動加速度検知手段と、当該振動加速度検知手段で検知される振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する周波数特性分析手段と、予め前記路面切削機による前記路面の切削振動の周波数特性を登録した周波数特性登録手段と、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性と当該周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較し、その比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定する路盤検知判定手段と、当該路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の切削境界面検知装置は、
請求項１に記載の切削境界面検知装置において、前記周波数特性登録手段は、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性のうち、任意の周波数特性を選択して登録する周波数特性登録スイッチをさらに備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の路面切削機制御装置は、
路面を切削する路面切削機を制御する装置であって、当該路面切削機を昇降する昇降手段と、前記請求項１または２に記載の切削境界面検知装置の路盤検知判定手段による判定結果に基づいて前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有することを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の路面切削車両は、
自走可能な車体に、
路盤上に表層を有する路面を切削する路面切削機と、当該路面切削機が前記路面を切削するときに発生する振動加速度を検知する振動加速度検知手段と、当該振動加速度検知手段で検知される振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する周波数特性分析手段と、予め前記路面切削機による前記路面の切削振動の周波数特性を登録した周波数特性登録手段と、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性と当該周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較し、その比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定する路盤検知判定手段と、当該路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の路面切削車両は、
自走可能な車体に、
路盤上に表層を有する路面を切削する路面切削機と、当該路面切削機を昇降する昇降手段と、当該路面切削機が前記路面を切削するときに発生する振動加速度を検知する振動加速度検知手段と、当該振動加速度検知手段で検知される振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する周波数特性分析手段と、予め前記路面切削機による前記路面の切削振動の周波数特性を登録した周波数特性登録手段と、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性と当該周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較し、その比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定する路盤検知判定手段と、前記切削境界面検知装置の路盤検知判定手段による判定結果に基づいて前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の路面切削車両は、
請求項５に記載の路面切削車両において、前記路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の路面切削車両は、
請求項４〜６のいずれか１項に記載の路面切削車両において、前記周波数特性登録手段は、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性のうち、任意の周波数特性を選択して登録する周波数特性登録スイッチを有することを特徴とするものである。

請求項１の切削境界面検知装置によれば、振動加速度検知手段が路盤上に表層を有する路面を路面切削機で切削するときに発生する振動加速度を検知し、周波数特性分析手段がその振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する。そして、路盤検知判定手段がこの周波数特性分析手段で分析された周波数特性と周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較してその比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定し、報知手段がその判定結果を例えば音声や光などによってオペレータに報知することになる。

これによって、未熟なオペレータであってもその路面を路面切削機で切削した際にその路面切削機が路盤境界面に到達したことを正確に把握することができる。
また、請求項２の切削境界面検知装置によれば、前記周波数特性登録手段に登録されていない特殊な周波数特性も適宜に追加登録することができるため、その特殊な周波数特性を有する路盤に対しても切削状態か否かを確実に判断できる。

また、請求項３の路面切削機制御装置によれば、昇降制御手段が前記切削境界面検知装置の路盤検知判定手段による判定結果に基づいて、前記路面切削機を昇降する昇降手段を制御することになる。
これによって、自動的に最適な切削深さ調整が実現できるため、前述したように路盤自体に凹凸があった場合でも路面表層のみを切削除去して良質な路盤出し作業を実施することができる。

また、請求項４の路面切削車両は、すなわち自走可能な車体に、路盤上に表層を有する路面を切削する路面切削機と、請求項１の切削境界面検知装置を備えたため、請求項１と同様に未熟なオペレータであってもその路面を路面切削機で切削した際にその路面切削機が路盤境界面に到達したことを迅速かつ正確に把握することが可能となり、良質な路盤出し作業を実施することができる。

また、請求項５に記載の路面切削車両は、すなわち自走可能な車体に、路盤上に表層を有する路面を切削する路面切削機と、請求項１および２の切削境界面検知装置と請求項３の路面切削機制御装置を備えたため、請求項３と同様に自動的に最適な切削深さ調整が可能となり、路盤自体に凹凸があった場合でも路面表層のみを切削除去して良質な路盤出し作業を実施することができる。

また、請求項６に記載の路面切削車両は、請求項５に記載の路面切削車両に、前記路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段をさらに備えたことから、未熟なオペレータが手動によってその路面切削深さ調整作業をした場合あっても容易に最適な路盤出し作業を実施することができる。
また、請求項７の路面切削車両によれば、請求項２と同様に特殊な周波数特性を有する路盤に対しても切削状態か否かを確実に判断できるため、最適な路盤出し作業を容易に実施することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１および図２は、本発明に係る路面切削車両（ロードカッター）１００の実施の一形態を示したものである。なお、特に図示および以下に説明のない部分は、図５などに示したような従来の路面切削車両と同様な構成となっている。
図示するようにこの路面切削車両（ロードカッター）１００は、コンクリート製の路盤Ｃ上に遮水材からなる遮水層Ｂを含むアスファルト舗装からなる表層Ａを形成した路面を切削するための路面切削機４と、この路面切削機４の切削振動を検知する振動センサＳと、この振動センサＳからの入力信号を処理する信号処理部２０と、この信号処理部２０の処理結果に応じて所定の警報を行う警報器３０と、同じくこの信号処理部２０の処理結果に応じてこの路面切削機４の切削深さなどを調整する切削機制御部４０と、この切削機制御部４０によって制御されるアクチュエータ５０とから主に構成されている。

先ず、この路面切削機４は、従来と同様に車体の幅方向に延びるカッタードラム６の表面に多数のカッタービット７が設けられていると共にその周囲が金属板などからなるカッターフレーム８で覆われた構造となっている。そして、このカッタードラム６を油圧ポンプからの圧油を受けて油圧シリンダ９などからなるアクチュエータ５０によって路面に対して昇降させると共に図中矢印に示すように回転駆動させることで、その表面に設けられた多数のカッタービット７がその路面表層Ａのアスファルト舗装を任意の厚さで削り取ることができるようになっている。

また、振動センサＳは、この路面切削機４のカッターフレーム８上に固定ボルトや接着剤などによって一体的に固定されており、カッタードラム６からカッターフレーム８に直接伝わってきた切削振動加速度を常時あるいは随時検出してその検出信号を電気信号として信号処理部２０に入力するようになっている。
この信号処理部２０は、図２に示すように信号増幅器２２と、周波数分析器２４と、周波数特性登録器２６と、周波数特性比較器２８とから主に構成されており、振動センサＳで検出された信号を入力し、その入力信号に基づいてその路面切削機４がコンクリート製の路盤Ｃに達したか（切削したか）否かを迅速に判断するようになっている。

すなわち、先ずこの信号増幅器２２は、振動センサＳで検出された加速度信号を入力して増幅してから周波数分析器２４に入力するようになっている。
そして、この周波数分析器２４は、この信号増幅器２２で増幅された入力波形を構成している信号に含まれている成分を周波数別の大きさとして調べた後、その処理結果を周波数特性登録器２６および周波数特性比較器２８に入力するようになっている。

具体的には、この周波数分析器２４は、Ａ／Ｄ変換器やＤＳＰ（デジタル信号処理専用プロセッサ）などを備え、実時間の複合波形であるアナログ信号を公知のＡ／Ｄ変換方式によって量子化してデジタル信号に変換した後、そのデジタル信号をＤＦＴ（Discrete Fourier Transformer：離散フーリエ変換）やＦＦＴ（Fast Fourier Transformer：高速フーリエ変換）などの公知のフーリエ変換処理によって周波数成分（正弦波）に分解して図４に示すように、どのような周波数の正弦波がどれくらいの大きさで含まれているかをグラフ化した周波数スペクトルを生成し、この周波数スペクトルを周波数特性比較器２８および周波数特性登録器２６側にそれぞれ入力するようになっている。

周波数特性登録器２６は、例えば、ＨＤＤ（ハードデスクドライブ）や半導体メモリなどのようなデジタルデータの読み出し・書き込み自在な記憶装置などから構成されており、このようにして得られた過去の周波数特性（周波数スペクトル）をデータとして登録すると共に、周波数特性比較器２８の要求に応じて既に登録している過去の周波数スペクトルを呼び出して周波数特性比較器２８に提供するようになっている。
また、この周波数特性登録器２６には、周波数特性登録スイッチ６０が設けられており、オペレータなどの操作などによって前記周波数分析器２４で得られた所定の周波数特性を任意に登録（記録）できるようになっている。

すなわち、この周波数特性登録器２６は、予め典型的ないくつかの周波数特性データが登録されている他、オペレータがこの周波数特性登録スイッチ６０を操作することによって登録されていない新たな周波数特性データを登録可能となっている。つまり、この路面切削機４で切削される路面の表層Ａおよび遮水層Ｂは必ずしもアスファルトなどであるとは限られず、コンクリートなどの場合もあり、また、同じアスファルト舗装の場合であってもその地域などによってはそのアスファルトに混入される骨材の成分や種類が異なるため、その周波数特性も様々であるからである。さらに、同様に路盤Ｃもコンクリート以外の場合もあるのみならず、同じコンクリートであってもその成分や構造の違い（例えば、単なる鉄筋入りコンクリートやプレストレスコンクリートなど）によりその周波数特性も大きく異なるため、このような特殊な成分や構造のコンクリート路盤Ｃを用いた路面切削時の周波数特性についても適宜、新規・追加登録可能となっている。

そして、周波数特性比較器２８は、この周波数特性登録器２６に登録されている周波数特性（周波数スペクトル）のなかから、前記周波数分析器２４で分析された周波数特性（周波数スペクトル）と最も近似する周波数特性（周波数スペクトル）を呼び出してきて両者を比較する共にその近似度を判断し、その近似度に基づいて路盤Ｃの検知を判断し、その判断結果を警報器３０および切削機制御部４０側に出力するようになっている。

なお、この周波数特性比較器２８は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェアと専用の判断プログラムとからなるコンピュータシステムなどで実現可能であり、このようなコンピュータシステムを用いてこの周波数特性比較器２８を実現した場合は、この周波数特性比較器２８によって前述した信号増幅器２２や周波数分析器２４、周波数特性登録器２６の機能も同時に実現することが可能である。
また、警報器３０は、例えばブザーやランプ、メータ、ディスプレイなどから構成されており、周波数特性比較器２８による判断結果を音声や光などによって常時または随時オペレータに報知するようになっている。

切削機制御部４０は、前述したような路面切削自動制御装置に相当するものであり、既存の位置センサからの位置情報とオペレータまたはコンピュータからの指示に基づいてアクチュエータ５０などを制御することによって、特に、路面切削機４の切削深さ（昇降高さ）をリアルタイムで調整する機能を提供するようになっている。
このアクチュエータ５０としては、油圧ポンプから圧油を供給されて駆動される油圧シリンダ９等により構成される。
なお、この切削機制御部４０は、オペレータによる手動によって切削深さを制御する場合は、この切削機制御部４０へスイッチにより指示がいき、制御される。

次に、このような構成をした本発明の路面切削車両１００の作用のうち、特に前述した信号処理部２０の処理の流れを図３のフローチャートを主に参照しながら説明する。
図示するようにこの信号処理部２０は、先ず最初のステップＳ１００において振動センサＳで検知された振動加速度を信号増幅器２２に連続して入力し、入力された振動加速度信号を所定時間単位に区切って増幅処理する。なお、この振動センサＳから入力される信号が十分に大きな値であれば、この信号増幅器２２による信号の増幅処理は省略することも可能である。

次にこのようにして所定時間単位の振動加速度信号が入力されたならば、次のステップＳ１０２に移行し、周波数分析器２４によって前述したようにその入力された振動加速度信号から測定波形を求めると共に周波数分析してその測定値に基づく周波数特性（周波数スペクトル）を生成する。
図４（１）は、このようにして得られた周波数特性（周波数スペクトル）のうち、アスファルト表層Ａおよび遮水層Ｂのみを切削したときの周波数特性の一例を示したものであり、基本波成分ａの他に２次〜４次の高調波成分ｂ〜ｄが一定の周波数ごとに発生している点が典型的な特徴である。

これに対し、図４（２）は、このようにして得られた周波数特性（周波数スペクトル）のうち、アスファルト表層Ａおよび遮水層Ｂのみならず、その下層のコンクリート路盤Ｃまでも切削したときの周波数特性の一例（登録された周波数特性）を示したものであり、アスファルト表層Ａのみを切削したときの典型波成分ａ〜ｄに加えてコンクリート路盤Ｃ切削時の周波数成分ｅ〜ｇが見られる点が典型的な特徴である。

その後、このようにして実測値に基づく周波数特性（測定周波数特性）が得られたならば次のステップＳ１０４に移行し、周波数特性比較器２８によってこの測定周波数特性と、前述した周波数特性登録器２６から呼び出してきた登録周波数特性とを比較し、次の判断ステップＳ１０６においてそれらの特性が一致するか否かを判断する。
図４（１）および（２）の例でいえば、例えば、アスファルト表層Ａおよび遮水層Ｂのみを切削したときの典型波成分ａ〜ｄに加えてコンクリート路盤Ｃ切削時の周波数成分ｅ〜ｇの全てあるいはいずれか１つが見られたならば、特性が一致していると判断し、また、これらの周波数成分ｅ〜ｇのいずれも見られない場合、あるいは一部のみが見られる場合は、特性が一致していないと判断する。

この判断処理の結果、特性が一致していないと判断したとき（Ｎｏ）、路面切削機４がコンクリート路盤Ｃに達していない（切削していない）とみなして、そのまま処理を終了することになるが、特性が一致していると判断したとき（Ｙｅｓ）は、路面切削機４がコンクリート路盤Ｃに達している（切削している）とみなして、次のステップＳ１０８に移行して警報器３０および切削制御器４０に対してその旨の信号を出力して最初のステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返すことになる。

そして、この周波数特性比較器２８からの信号を受信した警報器３０は音声や光によってその旨を報知すると共に、同じくその旨の信号を受信した切削制御部４０は、アクチュエータ５０（油圧シリンダ９）を制御して路面切削機４を上昇させるなどしてその切削深さを浅くすることになる。
なお、この路面切削機４の制御をオペレータが手動で行っている場合は、そのオペレータがこの警報器３０による警報に基づいてアクチュエータ５０（油圧シリンダ９）を操作してその切削深さを調整することになる。

また、前述したように、表層Ａおよび遮水層Ｂや路盤Ｃの種類、成分などによってはその周波数特性が図４（２）に示したような典型例とは異なるため、このようなケースは、オペレータが周波数特性登録スイッチ６０を操作して新たな周波数特性データとして周波数特性登録器２６に登録しておけば、そのデータベースが充実し、信頼性の高い判断を行うことが可能となる。

例えば、図４（３）は、アスファルト表層Ａおよび遮水層Ｂの成分は同じであるがその下層のコンクリート路盤Ｃの成分や構造が異なっている路面を切削したときに得られた周波数特性（周波数スペクトル）の他の例を示したものである。図示するようにこの例ではアスファルト表層Ａおよび遮水層Ｂ切削時の周波数成分ａ〜ｄ以外に他の周波数成分ｈ〜ｊがみられるが、その発生周波数成分ｈ〜ｊが典型例の周波数成分（ｅ〜ｇ）と比べて一定範囲以内であれば測定誤差として判断することができるが、一定範囲以上ずれている場合は、その路盤Ｃは周波数特性登録器２６に登録されていない違い種類の路盤Ｃであると判断して、その周波数成分ｈ〜ｊを有する周波数特性を別のサンプルとして周波数特性登録器２６に新規登録することになる。また、表層Ａおよび遮水層Ｂの種類が異なれば、周波数成分ａ〜ｄに代わる別の周波数成分が見られるため、この場合も別のサンプルとして周波数特性登録器２６に新規登録することになる。

このように本発明の路面切削車両は、路面切削機４で路面を切削するときに発生する振動加速度を取得してその振動周波数の特性を分析し、分析された周波数特性と予め登録された周波数特性とを比較してその比較結果に基づいて路面切削機４が路盤Ｃに到達したか否かを判定し、その判定結果を音声や光などによってオペレータに報知するようにしたため、未熟なオペレータであってもその路面切削機４が路盤Ｃ（の境界面）に到達したことを迅速かつ正確に把握することが可能となる。
これによって、未熟なオペレータが手動で操作する場合や前述したように路盤Ｃ自体に凹凸があった場合でも図７や図１０などに示すように路面表層Ａおよび遮水層Ｂのみを確実に切削除去できるため、常に良質な路盤出し作業を実施することが可能となる。

なお、本実施の形態では、路面の表層Ａとしてアスファルト、路盤Ｃとしてコンクリートを用いた例で説明したがこの組み合わせに限定されるものでないことはいうまでもなく、例えば、表層Ａとしてコンクリートやプラスチック、ゴムなどの樹脂、木材などの他の材料で構成したり、路盤Ｃを砂利や石材、防水材などを構成したり、あるいは表層Ａとは異なる成分のアスファルトやプラスチック、ゴムなどの樹脂、木材などの他の材料で構成したり、鉄筋入りコンクリートやプレストレスコンクリートなどの特殊な構造をした場合でも同様に適用可能であることは勿論である。また、路盤Ｃ上に直接アスファルト製の表層Ａを敷き詰めて遮水層Ｂを省略した構成であっても良い。

ところで、前記実施の形態は、原則としてカッタードラム６と路盤Ｃが常に水平状態に位置しているのを前提として説明したものであるが、実際の路面の状況によっては図１４および図１５に示すようにカッタードラム６と路盤Ｃとがずれている場合があり、このようなケースでは、カッタードラム６の一部（左右端）が路盤Ｃに到達しているだけで他の領域では表層Ａまたは遮水層Ｂが依然残ったままとなる。

図１４のケースは、カッタードラム６が水平状態になっているのに対して路面ａが傾斜してしまっているケースであり、また図１５のケースは、これとは反対に路面ａが水平状態になっているのに対してカッタードラム６が傾斜してしまっているケースであり、このような状態でカッタードラム６を降下させて切削を行うと図示するようにカッタードラム６の一部のみが路盤Ｃに到達しまい、他の領域では表層Ａまたは遮水層Ｂが依然残ったままとなる。

このような両ケースの場合には、カッタードラム６の左右両側の振動を検知する振動センサＳをカッターフレーム８の左右に取り付けて、それぞれ振動センサＳからの振動信号により、車体３両側の油圧シリンダ９（ａ）、９（ｂ）を別々に制御する装置を設けることにより、路面切削機４の左右いずれか一方が、路盤Ｃ（の境界面）に達したならば、図１４及び図１５に示すようにその側の油圧シリンダ９（ａ）は、それ以上路盤Ｃ側に伸長しないように制御し、また、他方の油圧シリンダ９（ｂ）はさらに路盤Ｃ側に達するまで伸長するように制御することで、カッタードラム６と路盤Ｃとがずれている場合であっても路盤Ｃ表面に沿って表層Ａまたは遮水層Ｂの切削残しなく、かつ切削し過ぎることなく切削することが可能となる。

また、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項１および２の発明である「切削境界面検知装置」は、本実施の形態に係る図２の二点破線Ｓ１で括った「振動センサＳ」、「信号処理部２０」、「警報器３０」に対応するものである。
そして、この請求項１および２に記載した「振動加速度検知手段」、「周波数特性分析手段」、「周波数特性登録手段」、「路盤検知判定手段」、「報知手段」、「周波数特性登録スイッチ」は、それぞれ本実施の形態に係る「振動センサＳ」、「周波数分析器２４」、「周波数特性登録２６」、「周波数特性比較器２８」、「警報器３０」、「周波数特性登録スイッチ６０」に対応するものである。

また、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項３の発明である「路面切削機制御装置」は、本実施の形態に係る図２の二点破線Ｓ２で括った「切削機制御部４０」、「アクチュエータ５０」に対応するものである。
そして、この請求項３に記載した「昇降手段」および「昇降制御手段」はそれぞれ本実施の形態に係る「アクチュエータ５０」および「切削機制御部４０」に対応するものである。

また、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項４〜７の発明である「路面切削車両」は、本実施の形態に係る「路面切削車両１００」に対応するものである。
また、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項１〜７でいう「表層」とは、前述したように路盤Ｃ上に遮水層Ｂなどを介してアスファルト製の表層Ａを設けた場合は、この遮水層Ｂなどをも含む概念である。

本発明に係る路面切削車両（ロードカッター）の実施の一形態を示す説明図である。本発明に係る路面切削車両の実施の一形態を示すブロック図である。信号処理部の処理の流れを示すフローチャート図である。周波数分析された周波数特性（周波数スペクトル）の典型例を示す図である。従来の路面切削車両の構成および作用を示す全体側面図である。路盤上に表層を有する路面のオーバーレイ工程を示す概念図である。熟練したオペレータによる、路盤上に表層を有する路面の表層のみを切削除去する状態を示した概念図である。未熟なオペレータによる、路盤上に表層を有する路面の表層のみを切削除去する状態を示した概念図である。路盤自体に凹凸がある路面を路面切削自動制御装置を用いて切削除去する状態を示した概念図である。本発明によって路盤自体に凹凸がある路面を切削除去する状態を示した概念図である。路面切削車両をオペレータが手動によって操作した際の状態を示す概念図である。路面切削機によって路面表層のみを切削している状態を示す概念図である。路面切削機によって路盤までも切削している状態を示す概念図である。路面切削機と路面とが互いにずれた状態で切削している状態を示す概念図である。路面切削機と路面とが互いにずれた状態で切削している状態を示す概念図である。路面切削車両の切削深さ検出機構の一例を示す側面図である。図１６中Ａ−Ａ線矢視図である。

符号の説明

１００…路面切削装置
４…路面切削機
２０…信号処理部
２２…信号増幅器
２４…周波数分析器（周波数特性分析手段）
２６…周波数特性登録器（周波数特性登録）
２８…周波数特性比較器（路盤検知判定手段）
３０…警報器（報知手段）
４０…切削機制御部（昇降制御手段）
５０…アクチュエータ（昇降手段）
６０…周波数特性登録スイッチ
Ａ…表層
Ｂ…遮水層
Ｃ…路盤
Ｓ…振動センサ（振動検知手段）
Ｓ１…切削境界面検知装置
Ｓ２…路面切削機制御装置

Claims

路盤上に表層を有する路面を路面切削機で切削するに際して当該路面切削機が前記路盤に到達したことを検知する切削境界面検知装置であって、
前記路面切削機が前記路面を切削するときに発生する振動加速度を検知する振動加速度検知手段と、
当該振動加速度検知手段で検知される振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する周波数特性分析手段と、
予め前記路面切削機による前記路面の切削振動の周波数特性を登録した周波数特性登録手段と、
前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性と当該周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較し、その比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定する路盤検知判定手段と、
当該路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする切削境界面検知装置。
請求項１に記載の切削境界面検知装置において、
前記周波数特性登録手段は、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性のうち、任意の周波数特性を選択して登録する周波数特性登録スイッチを有することを特徴とする切削境界面検知装置。
路面を切削する路面切削機を制御する装置であって、
当該路面切削機を昇降する昇降手段と、
前記請求項１または２に記載の切削境界面検知装置の路盤検知判定手段による判定結果に基づいて前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有することを特徴とする路面切削機制御装置。
自走可能な車体に、
路盤上に表層を有する路面を切削する路面切削機と、
当該路面切削機が前記路面を切削するときに発生する振動加速度を検知する振動加速度検知手段と、
当該振動加速度検知手段で検知される振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する周波数特性分析手段と、
予め前記路面切削機による前記路面の切削振動の周波数特性を登録した周波数特性登録手段と、
前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性と当該周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較し、その比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定する路盤検知判定手段と、
当該路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする路面切削車両。
自走可能な車体に、
路盤上に表層を有する路面を切削する路面切削機と、
当該路面切削機を昇降する昇降手段と、
当該路面切削機が前記路面を切削するときに発生する振動加速度を検知する振動加速度検知手段と、
当該振動加速度検知手段で検知される振動加速度を連続的にあるいは随時取得してその振動周波数の特性を分析する周波数特性分析手段と、
予め前記路面切削機による前記路面の切削振動の周波数特性を登録した周波数特性登録手段と、
前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性と当該周波数特性登録手段に登録された周波数特性とを比較し、その比較結果に基づいて前記路面切削機が前記路盤に到達したか否かを判定する路盤検知判定手段と、
前記切削境界面検知装置の路盤検知判定手段による判定結果に基づいて前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、を備えたことを特徴とする路面切削車両。
請求項５に記載の路面切削車両において、
前記路盤検知判定手段による判定結果を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする路面切削車両。
請求項４〜６のいずれか１項に記載の路面切削車両において、
前記周波数特性登録手段は、前記周波数特性分析手段で分析された周波数特性のうち、任意の周波数特性を選択して登録する周波数特性登録スイッチを有することを特徴とする路面切削車両。