JP6028341B2

JP6028341B2 - 路面状態測定装置および路面状態測定方法

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Publication number: JP6028341B2
Application number: JP2012050314A
Authority: JP
Inventors: 雅也宮崎
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: JP2013185900A

Description

本発明は、車両において、当該車両が移動する道路の路面状態を測定する路面状態測定装置および路面状態測定方法に関する。

従来、試験対象タイヤのウェット路面における制動性能を評価するため、特殊なトラック（またはトレーラーなど）に散水機構および試験対象タイヤ装着部を設け、自己散水をおこないながら制動性能の評価試験をおこなう方法が知られている。ウェット路面における評価試験では、路面上の水深が制動特性の評価に大きく寄与する。このため、ウェット路面における評価試験には、路面上の水深を正確に計測することが望まれる。しかしながら、従来技術では、路上の水深を直接測定することができず、試験用車両の走行速度および散水機構からの単位時間当たりの散水量を用いて算出された特定値を用いて評価をおこなっている。

また、下記特許文献１には、同軸ケーブルを道路舗装最上層よりも下に埋設させて道路表面に露出していない状態にし、発振装置からの所定周波数の電波を同軸ケーブルおよび誘電体板を介して道路下部から表面に発振させ、かつ表面からの反射波を取り込み、取り込んだ反射波のうち、所定時間帯の反射波の反射強度のみを高周波電力計で測定し、データ処理装置が反射係数を求めて、その反射係数に基づいて路面の乾燥・湿潤状態および水膜厚を測定する路面状態測定装置が開示されている。

特開２０００−１１１３０８号公報

しかしながら、上述した特許文献１にかかる従来技術では、特定の地点における水深（水膜圧）を測定することはできるものの、連続的な路面における水深を測定することはできないという問題点がある。タイヤの評価試験をおこなう場合、テストコース上において連続的に制動性能を計測するため、水深についても試験車両の走行軌跡に沿って連続的に測定する必要がある。このため、上述した従来技術では必要なデータ（連続的な水深データ）を得ることができない。

また、タイヤの評価試験時には、路面の形状も制動特性の評価に寄与するため、試験車両の走行軌跡における路面の形状についても正確に把握することが望まれる。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、路面の形状や路面上の水深などの路面状態を連続的に測定することができる路面状態測定装置および路面状態測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる路面状態測定装置は、散水機構および試験用タイヤ装着部を備え、ウェット路面における試験対象タイヤの制動性能を試験するための試験用の車両に搭載され、当該車両が移動する道路の路面状態を測定する路面状態測定装置であって、前記道路内部に連続的に設けられた基準位置測定用部材の位置を測定する基準位置測定手段と、前記道路の路面位置を測定する路面位置測定手段と、前記基準位置測定手段によって測定された前記基準位置測定用部材の位置と、前記路面位置測定手段によって測定された前記路面位置と、に基づいて、前記路面の形状を特定する特定手段と、を備え、前記路面位置測定手段および前記基準位置測定手段は、前記散水機構に対して前記車両の移動方向後方側に設けられており、前記路面位置測定手段は、前記路面上に水がある場合、当該水の表面位置を測定し、前記特定手段は、前記路面の形状を特定するとともに、前記基準位置測定用部材の位置を用いて前記水の表面位置をオフセットし、前記路面の位置との差分を算出することによって前記水の厚みを特定する、ことを特徴とする。
また、本発明にかかる路面形状測定方法は、散水機構および試験用タイヤ装着部を備え、ウェット路面における試験対象タイヤの制動性能を試験するための試験用の車両において、当該車両が移動する道路の路面状態を測定する路面状態測定方法であって、前記道路内部に連続的に設けられた基準位置測定用部材の位置を測定する基準位置測定工程と、前記道路の路面位置を測定する路面位置測定工程と、前記基準位置測定工程で測定された前記基準位置測定用部材の位置と、前記路面位置測定工程で測定された前記路面位置と、に基づいて、前記路面の形状を特定する特定工程と、を含み、前記路面位置測定工程および前記基準位置測定工程では、前記散水機構に対して前記車両の移動方向後方側における前記路面位置および前記基準位置測定用部材の位置を測定し、前記路面位置測定工程では、前記路面上に水がある場合、当該水の表面位置を測定し、前記特定工程では、前記路面の形状を特定するとともに、前記基準位置測定用部材の位置を用いて前記水の表面位置をオフセットし、前記路面の位置との差分を算出することによって前記水の厚みを特定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、路面の形状や路面上の水深などの路面状態を連続的かつ正確に測定することができる。

実施の形態にかかる路面状態測定装置１００の概要を示す説明図である。基準位置測定用部材１４０のパターン形状の一例を示す説明図である。路面状態測定装置１００の機能的構成を示すブロック図である。特定部１０３による路面状態の特定方法の概要を示す説明図である。記録部１０４によって記録されるデータの一例を示す表である。路面状態測定装置１００による路面状態測定処理の手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる路面状態測定装置および路面状態測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる路面状態測定装置１００の概要を示す説明図である。実施の形態にかかる路面状態測定装置１００は、車両１１０に搭載され、当該車両１１０が移動する道路の路面状態を測定する。車両１１０は、散水機構１２０および試験用タイヤ装着部１３０を備え、ウェット路面における試験対象タイヤの制動性能を試験するための試験用車両である。

散水機構１２０は、図示しない散水用水タンク、散水配管、散水量調整部などを有し、散水ノズル１２１から水を散布することによって、車両１１０が走行する道路の路面Ｆ（より詳細には、試験用タイヤ装着部１３０に装着された試験対象タイヤにおける接地面）をウェット状態にする。図１では、散水機構１２０によって路面Ｆ上に水Ｗ（水深Ｈ）が散水されている。

試験用タイヤ装着部１３０は、図示しない試験対象タイヤが装着される。試験用タイヤ装着部１３０に試験対象タイヤを装着して車両１１０が走行することにより、試験対象タイヤの制動性能を評価するための各種パラメータを計測することができる。

また、車両１１０には、路面状態測定装置１００の一構成である基準位置測定センサ１０１（１０１ａ，１０１ｂ）および路面位置測定センサ１０２（１０２ａ，１０２ｂ）が設けられている。基準位置測定センサ１０１および路面位置測定センサ１０２の詳細については、図２を参照して説明する。

車両１１０が走行する道路内部には、基準位置測定用部材１４０が設けられている。基準位置測定用部材１４０は、たとえば磁気センサー（基準位置測定センサ１０１）に反応する金属または磁性体によって形成されており、少なくとも車両１１０による試験走行範囲に連続的に設けられている。基準位置測定用部材１４０は路面上には露出しておらず、基準位置測定用部材１４０の表面には路面を形成するアスファルト１５０が積層され、路面Ｆを形成する。

図２は、基準位置測定用部材１４０のパターン形状の一例を示す説明図である。基準位置測定用部材１４０は、車両１１０の移動方向に沿って変化する所定のパターン形状を有している。図２（ａ）は、基準位置測定用部材１４０を等間隔の矩形の連続形状とした場合、図２（ｂ）は、基準位置測定用部材１４０を車両１１０の移動方向に対して所定の角度αをもたせた形状とした場合、図２（ｃ）は、基準位置測定用部材１４０を等間隔の鋸刃形状とした場合、をそれぞれ示している。このようなパターン形状をもたせることによって、車両１１０の道路上における位置を把握することができる。本実施の形態では、基準位置測定用部材１４０が図２（ａ）に示すような矩形の連続形状であるものとして説明する。

図３は、路面状態測定装置１００の機能的構成を示すブロック図である。路面状態測定装置１００は、基準位置測定センサ（基準位置測定手段）１０１、路面位置測定センサ（路面位置測定手段）１０２、特定部（特定手段）１０３、記録部１０４によって構成される。

基準位置測定センサ１０１は、基準位置測定用部材１４０の位置を測定する。基準位置測定センサ１０１は、アスファルトで被覆された基準位置測定用部材１４０を検知可能なセンサであり、たとえば磁気センサを用いることができる。基準位置測定センサ１０１として磁力センサを用いる場合、道路内にある基準位置測定用部材１４０からの磁力量を測定することによって基準位置測定用部材１４０の位置を測定する。

本実施の形態において、基準位置測定用部材１４０の位置とは、基準位置測定センサ１０１（より詳細には、基準位置測定センサ１０１における基準位置）と基準位置測定用部材１４０の表面（より詳細には、基準位置測定用部材１４０の車両１１０側表面）との距離として表わすものとする。上述したように、基準位置測定用部材１４０は車両１１０が走行する道路の内部に設けられている。このため、基準位置測定用部材１４０の位置は、基準位置測定センサ１０１における基準位置からの重力方向の距離として表わされる。

路面位置測定センサ１０２は、車両１１０が走行する道路の路面位置を測定する。路面位置測定センサ１０２は、たとえば非接触式のレーザ変位センサなど、物質の表面位置を検知可能なセンサである。本実施の形態において、路面位置とは、路面位置測定センサ１０２（より詳細には、路面位置測定センサ１０２における基準位置）と路面との距離として示すものとする。路面（道路の表面）は、車両１１０にかかる重力方向にあるため、路面の位置は、路面位置測定センサ１０２における基準位置からの重力方向の距離として表わされる。

また、路面位置測定センサ１０２は、路面上に物質がある場合、その物質の表面位置を測定する。すなわち、路面位置測定センサ１０２は、路面上における（物質を含めた）最表面位置を測定する。物質とは、たとえば水である。路面位置とともに、路面上にある物質の表面位置を測定することによって、その差分から物質の厚み（たとえば水の厚み：水深）を特定することができる。本実施の形態では、路面上にある物質を水であるものとして説明する。

なお、図１では、基準位置測定センサ１０１と路面位置測定センサ１０２とが散水機構１２０の前後に設けられているが、少なくとも散水機構１２０に対して車両の移動方向後方側（すなわち、基準位置測定センサ１０１ａと路面位置測定センサ１０２ａ）に設けられていればよい。
図１のように、基準位置測定センサ１０１と路面位置測定センサ１０２とが散水機構１２０の前後に設ければ、１回の走行でドライ路面、ウェット路面両方の状態を測定することができる。すなわち、散水機構１２０の前方にあるセンサ（基準位置測定センサ１０１ｂと路面位置測定センサ１０２ｂ）によってドライ路面の状態を、散水機構１２０の後方にあるセンサ（基準位置測定センサ１０１ａと路面位置測定センサ１０２ａ）でウェット路面の状態を測定することによって、１回の走行で路面状態を測定することができる。
一方、基準位置測定センサ１０１と路面位置測定センサ１０２とが散水機構１２０の後方にのみ設けられている場合は、２回の走行をおこなってドライ路面およびウェット路面の状態を測定すればよい。すなわち、１回目の走行では散水をおこなわずにドライ路面の状態を測定し、２回目の走行で散水をおこなってウェット路面の状態を測定すればよい。

また、図１では、基準位置測定センサ１０１と路面位置測定センサ１０２とが、車両１１０の進行方向に対して平行方向に並べて図示されているが、実際にはこの２つのセンサは、たとえば車両１１０の進行方向に対して垂直方向に隣接して設けられ、同時刻に略同一範囲に対するセンシングをおこなえるようにする。

特定部１０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク装置等から構成される演算処理部によって実現され、基準位置測定センサ１０１によって測定された基準位置測定用部材１４０の位置と、路面位置測定センサ１０２によって測定された路面位置と、に基づいて、路面の形状を特定する。また、特定部１０３は、路面上に物質がある場合、当該物質の厚み（物質が水の場合は水深）を特定する。

図４は、特定部１０３による路面状態の特定方法の概要を示す説明図である。図４（ａ）はドライ路面における路面形状の特定方法を示し、図４（ｂ）はウェット路面における水深の特定方法を示す。
図４（ａ）に示すドライ路面における測定では、基準位置測定センサ１０１からは基準位置測定用部材１４０との距離が測定時刻ｔとともに得られる。また、路面位置測定センサ１０２からは路面との距離が測定時刻ｔとともに得られる。
特定部１０３は、まず、基準位置測定センサ１０１の測定値および路面位置測定センサ１０２の測定値を測定時刻ｔによって対応づける。つぎに、特定部１０３は、基準位置測定センサ１０１の測定値を、基準位置測定用部材１４０のパターン形状に合わせてオフセットさせる。これは、各センサの測定値には、たとえば車両１１０の振動による重力方向のぶれ、車両１１０の速度変化による進行方向のひずみなどが含まれているためである。なお、特定部１０３には、基準位置測定用部材１４０のパターン形状があらかじめ記録されている。そして、基準位置測定センサ１０１の測定値のオフセット量に合わせて、路面位置測定センサ１０２からの検出値もオフセットする。これにより、車両１１０の走行軌跡上の路面形状（路面断面図）を得ることができる。

図４（ｂ）に示すウェット路面における測定では、基準位置測定センサ１０１からは基準位置測定用部材１４０との距離が測定時刻ｔとともに得られる。また、路面位置測定センサ１０２からは水面との距離が測定時刻ｔとともに得られる。
特定部１０３は、ドライ路面の場合と同様に、まず、基準位置測定センサ１０１の測定値および路面位置測定センサ１０２の測定値を測定時刻ｔによって対応づける。つぎに、特定部１０３は、基準位置測定センサ１０１の測定値を、基準位置測定用部材１４０のパターン形状に合わせてオフセットさせ、さらに、基準位置測定センサ１０１の測定値のオフセット量に合わせて、路面位置測定センサ１０２からの検出値もオフセットする。これにより、車両１１０の走行軌跡上の水面位置を得ることができる。
そして、この水面位置の情報を、既知である路面形状に重ね合わせ、水面と路面との距離を水深Ｈとして算出する。

なお、基準位置測定用部材１４０のパターン形状は、車両１１０の移動方向に沿って変化しているため、特定部１０３において、測定開始地点（基準点）における基準位置測定用部材１４０のパターン形状を特定すれば、車両１１０の道路上の位置（測定開始地点からの距離）を特定することができる。たとえば、基準位置測定用部材１４０のパターン形状が図２（ａ）に示す形状である場合、矩形の幅は固定値であるため、ある地点が測定開始地点（基準点）から何個めの矩形かを特定すれば、その地点の測定開始地点からの距離を特定することができる。

図３の説明に戻り、記録部１０４は、特定部１０３によって特定された路面形状および水深を記録する。
図５は、記録部１０４によって記録されるデータの一例を示す表である。図５の表５００には、位置情報５０１、水深情報５０２、路面変位情報５０３が記録されている。位置情報５０１は、たとえば測定開始地点からの距離などの、車両１１０の走行軌跡上の１点を特定する情報である。水深情報５０２は、位置情報５０１で特定される地点における水深を示す情報である。路面変位情報５０３は、位置情報５０１で特定される地点における路面変位を示す情報である。これらの情報の測定頻度は、たとえば今回の試験に対して要求される精度などに基づいて、ユーザによって任意に設定される。

図５の表５００には、位置情報５０１、水深情報５０２、路面変位情報５０３のみを図示しているが、これらの情報に加えて、各地点（位置情報５０１で特定される地点）における試験対象タイヤの制動性能を評価するための各種パラメータを記録してもよい。

図６は、路面状態測定装置１００による路面状態測定処理の手順を示すフローチャートである。なお、図６のフローチャートでは、基準位置測定センサ１０１と路面位置測定センサ１０２とが散水機構１２０の前後に設けられており、１回の走行で測定をおこなう場合について説明する。路面状態測定装置１００は、車両１１０を用いた測定が開始されると、基準位置測定用部材１４０の位置、路面の位置、水面の位置をそれぞれ測定する（ステップＳ６０１）。より詳細には、２つの基準位置測定センサ１０１（１０１ａ，１０１ｂ）によって基準位置測定用部材１４０の位置を、散水機構１２０の前側の路面位置測定センサ１０２によって路面の位置を、散水機構１２０の後側の路面位置測定センサ１０２によって水面の位置を測定する。なお、車両１１０の走行中は、上記したデータの他に、試験対象タイヤの性能評価に必要な各種パラメータの測定、記録についても併せておこなわれている。

つぎに、路面状態測定装置１００は、特定部１０３によって、路面の形状を特定する（ステップＳ６０２）。路面形状の特定方法の詳細は、図４（ａ）を用いて説明した通りである。続けて、特定部１０３では、ステップＳ６０３で特定した路面形状データに水面の位置を重ね合わせて、水深を特定する（ステップＳ６０３）。水深の特定方法の詳細は、図４（ｂ）を用いて説明した通りである。なお、路面形状および水深の特定は、車両１１０の試験走行中におこなってもよいし、試験走行が終了してからおこなってもよい。

そして、路面状態測定装置１００は、特定部１０３によって特定した路面形状および水深のデータを記録部１０４に記録して（ステップＳ６０４）、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、実施の形態にかかる路面状態測定装置１００は、基準位置測定センサ１０１によって測定された基準位置測定用部材１４０の位置と、路面位置測定センサ１０２によって測定された路面位置と、に基づいて、路面の形状を特定する。道路内に設けられた基準位置測定用部材１４０の位置に基づいて路面位置測定センサ１０２の測定値をオフセットするため、正確に路面の形状を特定することができる。

また、路面状態測定装置１００は、路面上に物質がある場合、当該物質の表面位置を測定し、その厚みを特定することができる。これにより、たとえば道路上に水がある場合、その深さ（水深）を知ることができ、路面の状態をより正確に特定することができる。たとえば、路面状態測定装置１００をタイヤ性能試験用の試験車両に搭載すれば、ウェット路面における試験をおこなう際に、試験中における水深を正確に知ることができ、タイヤ性能試験の信頼性を向上させることができる。

１００……路面状態測定装置、１０１（１０１ａ，１０１ｂ）……基準位置測定センサ、１０２（１０２ａ，１０２ｂ）……路面位置測定センサ、１０３……特定部、１０４……記録部、１１０……車両、１２０……散水機構、１２１……散水ノズル、１３０……試験用タイヤ装着部、１４０……基準位置測定用部材、１４０……基準位置測定用部材、１５０……アスファルト、Ｆ……路面、Ｈ……水深、Ｗ……水。

Claims

散水機構および試験用タイヤ装着部を備え、ウェット路面における試験対象タイヤの制動性能を試験するための試験用の車両に搭載され、当該車両が移動する道路の路面状態を測定する路面状態測定装置であって、
前記道路内部に連続的に設けられた基準位置測定用部材の位置を測定する基準位置測定手段と、
前記道路の路面位置を測定する路面位置測定手段と、
前記基準位置測定手段によって測定された前記基準位置測定用部材の位置と、前記路面位置測定手段によって測定された前記路面位置と、に基づいて、前記路面の形状を特定する特定手段と、を備え、
前記路面位置測定手段および前記基準位置測定手段は、前記散水機構に対して前記車両の移動方向後方側に設けられており、
前記路面位置測定手段は、前記路面上に水がある場合、当該水の表面位置を測定し、
前記特定手段は、前記路面の形状を特定するとともに、前記基準位置測定用部材の位置を用いて前記水の表面位置をオフセットし、前記路面の位置との差分を算出することによって前記水の厚みを特定する、
ことを特徴とする路面状態測定装置。
前記路面位置測定手段および前記基準位置測定手段は、前記散水機構に対して前記車両の移動方向後方側に設けられるとともに、前記散水機構に対して前記車両の移動方向前方側にも設けられることを特徴とする請求項１に記載の路面状態測定装置。
前記基準位置測定用部材は、前記車両の移動方向に沿って変化する所定のパターン形状を有しており、
前記基準位置測定手段は、前記パターン形状の変化に沿って変化する前記基準位置測定用部材の位置を測定し、
前記特定手段は、前記道路上の各地点における前記基準位置測定用部材の位置に基づいて、前記車両の前記道路上の位置を特定することを特徴とする請求項１または２記載の路面状態測定装置。
前記特定手段は、前記基準位置測定用部材の位置を用いて前記路面位置をオフセットすることによって前記路面の形状を特定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の路面状態測定装置。
前記基準位置測定手段は、磁気センサであり、
前記基準位置測定用部材は、前記磁気センサに反応する金属または磁性体によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の路面状態測定装置。
散水機構および試験用タイヤ装着部を備え、ウェット路面における試験対象タイヤの制動性能を試験するための試験用の車両において、当該車両が移動する道路の路面状態を測定する路面状態測定方法であって、
前記道路内部に連続的に設けられた基準位置測定用部材の位置を測定する基準位置測定工程と、
前記道路の路面位置を測定する路面位置測定工程と、
前記基準位置測定工程で測定された前記基準位置測定用部材の位置と、前記路面位置測定工程で測定された前記路面位置と、に基づいて、前記路面の形状を特定する特定工程と、を含み、
前記路面位置測定工程および前記基準位置測定工程では、前記散水機構に対して前記車両の移動方向後方側における前記路面位置および前記基準位置測定用部材の位置を測定し、
前記路面位置測定工程では、前記路面上に水がある場合、当該水の表面位置を測定し、
前記特定工程では、前記路面の形状を特定するとともに、前記基準位置測定用部材の位置を用いて前記水の表面位置をオフセットし、前記路面の位置との差分を算出することによって前記水の厚みを特定する、
ことを特徴とする路面状態測定方法。