JP6527368B2 - Deterioration diagnosis method of joint member for road bridge - Google Patents
Deterioration diagnosis method of joint member for road bridge Download PDFInfo
- Publication number
- JP6527368B2 JP6527368B2 JP2015072123A JP2015072123A JP6527368B2 JP 6527368 B2 JP6527368 B2 JP 6527368B2 JP 2015072123 A JP2015072123 A JP 2015072123A JP 2015072123 A JP2015072123 A JP 2015072123A JP 6527368 B2 JP6527368 B2 JP 6527368B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deterioration
- sound
- peak value
- joint member
- road
- 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.)
- Active
Links
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 title claims description 80
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 14
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 claims description 3
- 210000001145 finger joint Anatomy 0.000 description 37
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、例えば、フィンガージョイントのような、高速道路等の橋梁に設置される道路橋用ジョイント部材の劣化の度合いを診断する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of diagnosing the degree of deterioration of a road bridge joint member installed on a bridge such as a highway, such as a finger joint.
従来、高速道路等の橋梁には、熱による橋桁の長さ方向の伸縮を吸収するため、橋桁の間に、図１０に示すような、フィンガージョイント５０と呼ばれる櫛型伸縮装置が設置されている。
フィンガージョイント５０は、それぞれが、櫛歯５１ｎが形成されたフェイスプレート５１と、フェイスプレート５１の櫛歯５１ｎが形成された側とは反対側から支持するウェブプレート５２と、ウェブプレート５２から高速道路の橋桁６０側に突出する複数のリブプレート５３とを備えた一対のジョイント部材５０Ａ，５０Ｂとから成り、各ジョイント部材５０Ａ，５０Ｂを構成するフェイスプレート５１の櫛歯５１ｎ同士を隙間を持たせて噛み合わせるようにして橋梁に設置することで、寒暖差による橋桁６０の長さ方向の伸縮を吸収する。
なお、フェイスプレート５１とウェブプレート５２とリブプレート５３とはそれぞれ鋼材から成り、溶接により組み立てられる。また、各ジョイント部材５０Ａ，５０Ｂの橋桁６０側は橋桁６０のコンクリートと一体化されている。
Conventionally, in bridges such as expressways, in order to absorb expansion and contraction in the longitudinal direction of the bridge girder due to heat, a comb-type expansion and contraction device called finger joint 50 as shown in FIG. 10 is installed between the bridge girders. .
The finger joints 50 each have a face plate 51 on which the comb teeth 51 n are formed, a web plate 52 supported from the side opposite to the side on which the comb teeth 51 n of the face plate 51 are formed, and a highway from the web plate 52 A pair of joint members 50A, 50B provided with a plurality of rib plates 53 protruding toward the bridge girder 60 side, and the comb teeth 51n of the face plate 51 constituting each joint member 50A, 50B have a gap By installing on the bridge in a meshed manner, the expansion and contraction in the longitudinal direction of the bridge girder 60 due to the temperature difference is absorbed.
The face plate 51, the web plate 52 and the rib plate 53 are made of steel and are assembled by welding. Moreover, the bridge girder 60 side of each joint member 50A, 50B is integrated with the concrete of the bridge girder 60.
フィンガージョイント５０は、車両走行による輪荷重の繰り返し作用を直接受けるため、フェイスプレート５１が破断する場合がある。これは、フェイスプレート５１と一体化している橋桁６０のコンクリートの路面側の部分が削り取られてフェイスプレート５１が振動し易くなり、その結果、フェイスプレート５１に疲労亀裂が発生するためと考えられる。
フェイスプレート５１の疲労亀裂を初期段階において把握することができれば、フェイスプレート５１の破断前にフィンガージョイント５０を交換できるので、高速道路の走行安全性を向上させることができる。
フェイスプレートの疲労亀裂を把握する方法として、フェイスプレートをハンマーなどで加振して振動させた際に発生する音の音圧信号を、複数のマイクロフォンを備えた音採取手段により採取し、この音圧信号から上記発生音の音源方向を推定するとともに、フェイスプレートを撮影し、推定された音源方向と撮影されたフェイスプレートの画像とを合成して作成された、音源方向を示す図形が描画された破損判定用画像からフィンガージョイントが破損しているか否かを判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
Since the finger joint 50 directly receives the repeated action of the wheel load due to the traveling of the vehicle, the face plate 51 may break. It is considered that this is because the surface side portion of the concrete of the bridge girder 60 integrated with the face plate 51 is scraped off and the face plate 51 easily vibrates, and as a result, a fatigue crack occurs in the face plate 51.
If the fatigue crack of the face plate 51 can be grasped at the initial stage, the finger joints 50 can be replaced before the face plate 51 breaks, so that the traveling safety of the highway can be improved.
As a method of grasping the fatigue crack of the face plate, the sound pressure signal of the sound generated when the face plate is vibrated and vibrated with a hammer is collected by the sound collecting means having a plurality of microphones, and this sound is collected. While estimating the sound source direction of the generated sound from the pressure signal, the face plate is photographed, and a figure indicating the sound source direction created by combining the estimated sound source direction and the photographed face plate image is drawn. There has been proposed a method of determining whether or not a finger joint is broken from the damage determination image (see, for example, Patent Document 1).
ところで、フェイスプレートの疲労亀裂の初期段階においては、まず、フェイスプレートとリブプレートとの溶接部に亀裂が発生し、この亀裂が進展することで、フェイスプレートが振動し易くなり、その結果、フェイスプレートに疲労亀裂が発生してフィンガージョイントが破損する。
しかしながら、上記従来の方法では、フェイスプレートが破損しているか否かを判定することはできるが、フィンガージョイントの劣化の度合い、すなわち、フェイスプレートとリブプレートとの溶接部に発生する亀裂の進展の度合いについては、把握することが困難であるといった問題点があった。
By the way, in the initial stage of the fatigue crack of the face plate, first, a crack is generated in the welded portion between the face plate and the rib plate, and the progress of the crack makes the face plate easy to vibrate and, as a result, the face Fatigue cracks occur in the plate and the finger joints are broken.
However, although the above conventional method can determine whether or not the face plate is broken, the degree of deterioration of the finger joints, that is, the development of cracks occurring in the weld between the face plate and the rib plate About the degree, there was a problem that it was difficult to grasp.
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、道路橋用ジョイント部材の劣化の度合いを容易にかつ確実に判定する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for easily and reliably determining the degree of deterioration of a road bridge joint member.
請求項１に記載の発明は、道路用橋梁の路面側に設置されるフェイスプレートと、前記フェイスプレートの前記道路側とは反対側に設けられて前記道路の幅方向に延長するウェブプレートと、前記フェイスプレートと前記ウェブプレートとに溶接されて前記道路の長さ方向に延長する複数のリブプレートとを備えた道路橋用ジョイント部材の劣化の度合いを診断する方法であって、複数のマイクロフォンを備えた音採取手段を用いて振動状態にある前記ジョイント部材の発生する音の音圧信号を採取するステップと、前記音圧信号から、予め設定された基準周波数帯域に出現するピークの大きさである基準ピーク値と、予め設定された、前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域に出現するピークの大きさである高域ピーク値とを算出するステップと、前記音圧信号から、前記基準周波数帯域の音の音源方向と前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域の音の音源方向のいずれか一方、もしくは、両方を推定するステップと、前記ジョイント部材のフェイスプレートの映像を撮影するステップと、前記算出された基準ピーク値及び高域ピーク値と、前記推定された音源方向のデータと、前記撮影されたフェイスプレートの画像データとから、前記ジョイント部材の劣化の度合いを判定するステップとを備え、前記ジョイント部材の劣化の度合いを判定するステップでは、前記推定された音源方向のデータと、前記撮影されたフェイスプレートの画像データとを合成して、前記音源方向を表す図形が描画された劣化診断用画像を作成し、この作成された劣化診断用画像から前記ジョイント部材の劣化箇所を推定するとともに、前記算出された基準ピーク値と高域ピーク値との比と、予め求めておいた前記基準ピーク値と前記高域ピーク値との比と前記フェイスプレートと前記リブプレートとの溶接部に発生する亀裂長さとの関係を示すテーブルとから、前記溶接部に発生する亀裂の長さを推定し、この推定された亀裂の長さから前記溶接部の劣化の度合いを判定することを特徴とする。
これにより、ジョイント部材の劣化箇所を推定できるとともに、フェイスプレートとリブプレートとの溶接部の劣化の度合いを判別することができるので、ジョイント部材の劣化の度合いを確実に診断することができる。
The invention according to claim 1 comprises a face plate installed on the road surface side of a road bridge, and a web plate provided on the opposite side of the face plate to the road side and extending in the width direction of the road; A method of diagnosing a degree of deterioration of a road bridge joint member comprising: a plurality of rib plates welded to the face plate and the web plate and extending in the longitudinal direction of the road, the plurality of microphones comprising: Collecting the sound pressure signal of the sound generated by the joint member in a vibrating state using the provided sound collecting means, and the size of the peak appearing in the reference frequency band set in advance from the sound pressure signal Calculate a certain reference peak value and a high band peak value which is a size of a peak appearing in a frequency band higher than the reference frequency band, which is set in advance Estimating the sound source direction of the sound of the reference frequency band and / or the sound source direction of the sound of a frequency band higher than the reference frequency band from the sound pressure signal, and the joint And a step of photographing an image of a face plate of the member, the calculated reference peak value and high band peak value, data of the estimated sound source direction, and image data of the photographed face plate. Determining the degree of deterioration of the member, and in the step of determining the degree of deterioration of the joint member, combining the data of the estimated sound source direction and the image data of the photographed face plate Creating an image for degradation diagnosis in which a figure representing the direction of the sound source is drawn; and With estimating the degradation point of the bets member, the ratio between the reference peak value and the high-frequency peak value the calculated beforehand determined the reference peak value had been with the ratio of the high frequency peak value and the face plate The length of the crack generated in the welded portion is estimated from the table showing the relationship between the rib plate and the crack length generated in the welded portion , and the length of the crack generated in the welded portion is estimated from the estimated crack length . It is characterized in that the degree is determined.
This makes it possible to estimate the deteriorated portion of the joint member and to determine the degree of deterioration of the welded portion between the face plate and the rib plate, so that the degree of deterioration of the joint member can be reliably diagnosed.
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法であって、前記ジョイント部材の振動が、道路用橋梁を走行する車両が当該ジョイント部材上を通過した時に発生する振動であることを特徴とする。
これにより、ジョイント部材の状態を常時監視できるので、ジョイント部材の劣化を早期に発見することができる。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法であって、前記ジョイント部材の振動が、当該ジョイント部材に路面側から打撃を与えて加振したときに発生する振動であることを特徴とする。
これにより、ジョイント部材を同一の条件で振動させることができるので、ジョイント部材の劣化の度合いを確実に判定できる。
The invention according to claim 2 is the method for diagnosing deterioration of a joint member for a road bridge according to claim 1, wherein a vehicle on which a vibration of the joint member travels a road bridge runs on the joint member. It is characterized in that it is a vibration generated when it passes.
Thereby, since the state of the joint member can be constantly monitored, deterioration of the joint member can be detected at an early stage.
The invention according to claim 3 is the method for diagnosing deterioration of a joint member for a road bridge according to claim 1, wherein the vibration of the joint member strikes the joint member from the road surface side to excite the joint member. Vibration that occurs when the
Thereby, since the joint member can be vibrated under the same condition, the degree of deterioration of the joint member can be determined with certainty.
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法であって、前記音採取手段が、平面板と、前記平面板に設置されて前記平面板を含む平面の一方の側である前方から伝播される音の音圧信号のみを採取する、互いに一直線上にない、２組のマイクロフォン対を構成する少なくとも３個のマイクロフォンを備え、前記音源方向を推定するステップでは、前記各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォンの位置座標と音速とから前記音源の方向を推定することを特徴とする。
このように、互いに一直線上にない少なくとも３個のマイクロフォンを含む複数のマイクロフォンを平面板に設置して、平面板の前方から伝播される音の音圧信号のみを採取するようにしたので、装置を小型化できるとともに、音源方向の推定精度を向上させることができる。
The invention according to claim 4 is the method for diagnosing deterioration of a joint member for a road bridge according to any one of claims 1 to 3, wherein the sound collecting means is a flat plate, and the flat plate At least three microphones constituting two pairs of microphones which are not in line with each other, and which collect only the sound pressure signal of the sound propagated from the front which is installed on one side of the plane including the flat plate In the step of estimating the sound source direction, the direction of the sound source is estimated from the arrival time difference of sound pressure signals input to the microphones, the position coordinates of the microphones, and the velocity of sound.
As described above, a plurality of microphones including at least three microphones which are not in line with one another are installed on the flat plate so that only the sound pressure signal of the sound transmitted from the front of the flat plate is collected. And the estimation accuracy of the sound source direction can be improved.
請求項５に記載の発明は、道路用橋梁の路面側に設置されるフェイスプレートと、前記フェイスプレートの前記道路側とは反対側に設けられて前記道路の幅方向に延長するウェブプレートと、前記フェイスプレートと前記ウェブプレートとに溶接されて前記道路の長さ方向に延長する複数のリブプレートとを備えた道路橋用ジョイント部材の劣化の度合いを診断する方法であって、音採取手段により、前記ジョイント部材に路面側から打撃を与えて加振したときに発生する音の音圧信号を採取するステップと、前記音圧信号から、予め設定された基準周波数帯域に出現するピークの大きさである基準ピーク値と、予め設定された、前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域に出現するピークの大きさである高域ピーク値とを算出するステップと、前記基準ピーク値と前記高域ピーク値とを用いて、前記フェイスプレートと前記リブプレートとの溶接部の劣化の度合いを判定するステップと、を備え、前記溶接部の劣化の度合いを判定するステップでは、前記算出された基準ピーク値と高域ピーク値との比と、予め求めておいた前記基準ピーク値と前記高域ピーク値との比と前記溶接部に発生する亀裂長さとの関係を示すテーブルとから、前記溶接部に発生する亀裂の長さを推定し、この推定された亀裂の長さから前記溶接部の劣化の度合いを判定することを特徴とする。
この場合には、劣化箇所である音源位置を特定できないが、基準ピーク値と高域ピーク値とを比較すれば、加振点の近傍に、フェイスプレートとリブプレートとの溶接部が劣化進展している箇所が存在するか否かを判定できるので、ジョイント部材の劣化の度合いを診断することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a face plate installed on a road surface side of a road bridge, and a web plate provided on the opposite side of the face plate to the road side and extending in the width direction of the road. A method of diagnosing the degree of deterioration of a road bridge joint member including a plurality of rib plates welded to the face plate and the web plate and extending in the longitudinal direction of the road, the sound collecting means Collecting a sound pressure signal of a sound generated when the joint member is struck from the road surface side to excite the joint member, and a peak size appearing in a reference frequency band set in advance from the sound pressure signal Calculating a reference peak value, and a high band peak value which is a size of a peak appearing in a frequency band higher than the reference frequency band, which is preset , Using said high frequency peak value and the reference peak value, and a step of determining the degree of deterioration of the welded portion between the face plate and the rib plate, it determines the degree of deterioration of the weld In the step, the relationship between the ratio of the calculated reference peak value to the high band peak value, the ratio of the reference peak value to the high band peak value determined in advance, and the crack length occurring in the welded portion and a table showing, to estimate the length of a crack generated in the welded portion, characterized that you determine the degree of deterioration of the welded portion from the length of the estimated crack.
In this case, although the sound source position, which is a deteriorated portion, can not be identified, when the reference peak value and the high band peak value are compared, the weld between the face plate and the rib plate develops in the vicinity of the excitation point Since it can be determined whether or not there is a place where the joint is present, the degree of deterioration of the joint member can be diagnosed.
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法であって、前記基準周波数帯域が５００Ｈｚ〜１５００Ｈｚ帯域であり、前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域が２０００Ｈｚ〜２５００Ｈｚ帯域であることを特徴とする。
これにより、ジョイント部材の劣化の度合いの判定精度を向上させることができるとともに、推定された音源方向を示す図形が特定帯域の音源の方向を示す図形のみとなるので、音源位置の推定精度が向上する。
The invention according to claim 6 is the method for diagnosing deterioration of a joint member for a road bridge according to any one of claims 1 to 5, wherein the reference frequency band is a 500 Hz to 1500 Hz band, and the reference frequency is It is characterized in that a frequency band higher than the band is a 2000 Hz to 2500 Hz band.
As a result, the determination accuracy of the degree of deterioration of the joint member can be improved, and since the figure indicating the estimated sound source direction is only the figure indicating the direction of the sound source in the specific band, the estimation accuracy of the sound source position is improved. Do.
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。 The summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention, and a subcombination of these feature groups can also be an invention.
図１は、ジョイント部材の劣化診断システム１の構成を示す図で、同図において、１０は音・映像採取ユニット、２０はデータ処理装置、３０は記憶・演算装置、４０は表示装置である。
音・映像採取ユニット１０は、４個のマイクロフォンＭ１〜Ｍ４を備えた音採取手段１１と、撮影手段としてのＣＣＤカメラ（以下、カメラという）１２と、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４とカメラ１２とが装着される平面板１３と、平面板１３を支持する支持台１４と、支持台１４を支持する支持脚（三脚１５）と、支持台１４に設置される温度センサー１６とを備える。
図２（ａ），（ｂ）は、平面板１３への、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４とカメラ１２との装着例を示す図で、本例では、平面板１３を円盤状とし、その中心にカメラ１２を装着するとともに、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を、カメラ１２を中心とする正方形の各頂点に配置した。
また、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４は、振動膜面が平面板１３の一方の面（以下、前面という）１３ａとほぼ同じ位置になるように装着される。カメラ１２は、撮影方向が前方向（平面板１３の他方の面である後面１３ｂから前面１３ａに向かう方向）になるように平面板１３に装着されて、フィンガージョイント５０のフェイスプレート５１を撮影する。
本例では、図３に示すように、音・映像採取ユニット１０を、フィンガージョイント５０が設置された橋桁６０の路肩６１に設置するとともに、ジョイント部材５０のフェイスプレート５１の表面を見下ろすような位置にカメラ１２が位置するように、音・映像採取ユニット１０を設置して、車両通過時におけるフィンガージョイント５０からの発生音とフェイスプレート５１の映像とを採取する。
カメラ１２の撮影範囲としては、例えば、水平角θで±６０°、仰角φで−２０°〜−６０°の範囲とすればよい。
FIG. 1 is a view showing the configuration of a deterioration diagnosis system 1 of a joint member. In the figure, 10 is a sound / image collecting unit, 20 is a data processing device, 30 is a storage / calculation device, and 40 is a display device.
The sound / image collecting unit 10 is equipped with a sound collecting means 11 provided with four microphones M1 to M4, a CCD camera (hereinafter referred to as a camera) 12 as a photographing means, microphones M1 to M4 and a camera 12 A flat plate 13, a support 14 for supporting the flat plate 13, a support leg (tripod 15) for supporting the support 14, and a temperature sensor 16 installed on the support 14.
FIGS. 2A and 2B show an example of mounting the microphones M1 to M4 and the camera 12 on the plane plate 13. In this example, the plane plate 13 has a disk shape, and the camera 12 is centered on that plane. , And microphones M1 to M4 are arranged at each vertex of a square centered on the camera 12.
The microphones M1 to M4 are mounted such that the vibrating membrane surface is at substantially the same position as one surface (hereinafter referred to as the front surface) 13a of the flat plate 13. The camera 12 is mounted on the flat plate 13 so that the shooting direction is the forward direction (the direction from the rear surface 13 b which is the other surface of the flat plate 13 to the front surface 13 a), and shoots the face plate 51 of the finger joint 50. .
In this example, as shown in FIG. 3, the sound / image collecting unit 10 is installed on the road shoulder 61 of the bridge girder 60 on which the finger joint 50 is installed, and at the same time a position overlooking the surface of the face plate 51 of the joint member 50. The sound / image collecting unit 10 is installed so that the camera 12 is positioned on the surface, and the sound generated from the finger joint 50 and the image of the face plate 51 when the vehicle passes are collected.
The imaging range of the camera 12 may be, for example, ± 60 ° in the horizontal angle θ and −20 ° to −60 ° in the elevation angle φ.
データ処理装置２０は、音データ入出力手段２１と、映像入出力手段２２とを備え、記憶・演算装置３０は、記憶手段３３と、ピーク値算出手段３４と、劣化度合い判定手段３５と、音源方向推定手段３６と、劣化診断用画像作成手段３７とを備える。
記憶手段３３〜劣化診断用画像作成手段３７の各手段は、例えば、パーソナルコンピュータのソフトウェアとメモリーとにより構成される。
音データ入出力手段２１は、増幅器２１ａと、Ａ／Ｄ変換器２１ｂとを備える。
増幅器２１ａは、ローパスフィルタを備え、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４で採取した、車両通過時におけるフィンガージョイント５０からの発生音の音圧信号から高周波ノイズ成分を除去するとともに、各音圧信号を増幅してＡ／Ｄ変換器２１ｂに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２１ｂは、音圧信号をＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換された音圧信号を音圧波形データとして記憶手段３３に送る。
映像入出力手段２２は、カメラ１２で連続的に撮影された映像信号を入力してＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換された映像信号を画像データとして記憶手段３３に送る。
The data processing apparatus 20 includes a sound data input / output unit 21 and a video input / output unit 22. The storage and operation unit 30 includes a storage unit 33, a peak value calculation unit 34, a deterioration degree determination unit 35, and a sound source. A direction estimation unit 36 and a degradation diagnosis image creation unit 37 are provided.
Each unit of the storage unit 33 to the degradation diagnostic image creating unit 37 is configured of, for example, software of a personal computer and a memory.
The sound data input / output means 21 includes an amplifier 21a and an A / D converter 21b.
The amplifier 21a is provided with a low pass filter, removes high frequency noise components from the sound pressure signal of the sound generated from the finger joint 50 at the time of passing the vehicle sampled by the microphones M1 to M4, and amplifies each sound pressure signal to It outputs to / D converter 21b.
The A / D converter 21 b A / D converts the sound pressure signal, and sends the A / D converted sound pressure signal to the storage unit 33 as sound pressure waveform data.
The video input / output unit 22 inputs a video signal continuously photographed by the camera 12 and performs A / D conversion, and sends the A / D converted video signal to the storage unit 33 as image data.
ここで、フィンガージョイント５０の劣化について説明する。
図４（ａ）に示すように、リブプレート５３は、フェイスプレート５１とウェブプレート５２と、それぞれ、溶接部５１ｍ及び溶接部５２ｍにて溶接されている。
図４（ｂ）に示すように、フィンガージョイント５０の噛み合わせ側である櫛歯５１ｎ側に、繰り返し荷重Ｗを与えると、図４（ｃ）に示すように、まず、（ａ）図及び（ｂ）図の矢印Ａで示す、溶接部５１ｍの櫛歯５１ｎとは反対側の端部の歪が急激に低下する。このような歪の急激な低下は、亀裂の発生によるものである。
繰り返し荷重を与え続けると、（ｂ）図の矢印Ｂで示す、溶接部５１ｍの中間点の歪が急激に低下し、最後に、（ｂ）図の矢印Ｃで示す、櫛歯５１ｎ側の端部の歪が急激に低下する。すなわち、溶接部５１ｍの亀裂は、繰り返し荷重Ｗを与えた側とは反対側の端部に発生し、繰り返し荷重Ｗを与えた側に向かって進展する。
なお、歪は、各点Ａ，Ｂ，Ｃに、歪ゲージを貼付けて測定した。
本例では、このリブプレート５３との溶接部５１ｍの亀裂長さｓを、フィンガージョイント５０の劣化の度合いのメジャーとした。
Here, the deterioration of the finger joint 50 will be described.
As shown in FIG. 4A, the rib plate 53 is welded to the face plate 51 and the web plate 52 at welds 51m and 52m, respectively.
As shown in FIG. 4 (b), when a repeated load W is applied to the side of the comb teeth 51n which is the meshing side of the finger joint 50, first, as shown in FIG. 4 (c), FIG. b) The distortion of the end portion of the welding portion 51m opposite to the comb teeth 51n, which is indicated by the arrow A in the drawing, is sharply reduced. Such a sharp drop in strain is due to the occurrence of cracks.
When repeated loading is continued, the strain at the midpoint of the weld 51m sharply decreases as shown by arrow B in FIG. 7B, and finally, the end on the side of comb teeth 51n as shown by arrow C in FIG. The distortion of the part drops sharply. That is, the crack of the welding portion 51m is generated at the end opposite to the side where the repeated load W is applied, and progresses toward the side where the repeated load W is applied.
The strain was measured by attaching a strain gauge to each of the points A, B, and C.
In this example, the crack length s of the welded portion 51m with the rib plate 53 is a measure of the degree of deterioration of the finger joint 50.
ところで、フィンガージョイント５０を車両が通過すると、フェイスプレート５１の櫛歯５１ｎが加振されて振動し、音が発生する。
フィンガージョイント５０からの発生音（以下、打音という）の音圧信号は、図５に示すように、車両通過前のノイズ部分と、車両通過による衝撃音部分と、車両通過後の自由振動部分とから成るが、フェイスプレート５１とリブプレート５３との溶接部５１ｍに亀裂が発生すると、打音の自由振動部分の周波数スペクトルが変化する。そこで、本例では、自由振動部分の音圧信号をフーリエ変換して、フィンガージョイント５０の劣化の度合いの判定と音源方向の推定とを行うようにしている。
図６（ａ）は、フィンガージョイント５０に繰り返し荷重を与える前の状態（健全状態）の周波数スペクトルで、健全状態においては、５００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの周波数帯域（以下、基準周波数帯域という）と、２０００Ｈｚ〜２５００Ｈｚの周波数帯域（以下、第１高周波帯域という）とに、それぞれ、大きなピークが出現している。
図６（ｂ）は、フィンガージョイント５０に繰り返し荷重を与え、溶接部５１ｍの亀裂長さが、溶接部５１ｍの全長の半分（例えば、１０ｍｍ）まで進展したときの周波数スペクトルである。同図から明らかなように、基準周波数帯域のピークの大きさ（以下、基準ピーク値ＰLという）は減少し、逆に、第１高周波帯域のピークの大きさ（以下、高域ピーク値ＰHという）が増加していることがわかる。
亀裂が更に進展し、亀裂が溶接部５１ｍの端部Ｃまで達すると、図６（ｃ）に示すように、基準ピーク値ＰLは更に減少し、高域ピーク値ＰHは更に増加する。したがって、予め、溶接部５１ｍの亀裂長さｓと、基準ピーク値ＰLと高域ピーク値ＰHとの関係を調べておけば、を比較すれば、計測した基準ピーク値ＰLと高域ピーク値ＰHとから、溶接部５１ｍの亀裂長さを知ることができる。以下、亀裂長さをｓとする。
本例では、フェイスプレート５１とリブプレート５３との溶接部５１ｍの劣化の度合いである亀裂長さｓと基準ピーク値ＰLと高域ピーク値ＰHとの比であるピーク比Ｒ＝（ＰH/ＰL）との関係を示すｓ−Ｒテーブル３３Ｍを予め求めておき、これを記憶手段３３に記憶する。
すなわち、記憶手段３３は、音圧波形データと画像データとを保存するとともに、予め求めておいた、ｓ−Ｒテーブル３３Ｍを記憶する。ｓ−Ｒテーブル３３Ｍは、フィンガージョイント５０の種類毎に作成される。
図７は、ｓ−Ｒテーブル３３Ｍの一例を示す図で、横軸は亀裂長さｓ[mm]、縦軸は振幅比Ｒである。亀裂長さｓが長くなる程、振幅比Ｒは大きくなる。したがって、ｓ−Ｒテーブル３３Ｍを用いれば、音圧波形データから求めた振幅比Ｒから亀裂長さｓを推定することができる。
なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、周波数スペクトルの、２７００Ｈｚ〜３２００Ｈｚの周波数帯域（以下、第２高周波帯域という）にもピークが出現する。このピークの大きさＰH2も亀裂の進展に伴って増加するので、図７に示すように、ピーク比Ｒ2＝（ＰH2/ＰL）も亀裂の進展に伴って増加する。
本例では、基準ピーク値ＰLと高域ピーク値ＰHとのピーク比Ｒを用いて亀裂長さｓを推定しているが、ピーク比Ｒ2を用いて亀裂長さｓを推定したり、ピーク比Ｒとピーク比Ｒ2の両方を用いて亀裂長さｓを推定することも可能である。
By the way, when the vehicle passes the finger joint 50, the comb teeth 51n of the face plate 51 are vibrated and vibrated to generate a sound.
The sound pressure signal of the sound generated from the finger joint 50 (hereinafter referred to as tapping sound) is, as shown in FIG. 5, a noise portion before passing the vehicle, an impact sound portion due to the passing vehicle, and a free vibrating portion after passing the vehicle However, when a crack is generated in the welded portion 51m between the face plate 51 and the rib plate 53, the frequency spectrum of the free vibration portion of the striking sound changes. Therefore, in this example, the sound pressure signal of the free vibration part is subjected to Fourier transform to determine the degree of deterioration of the finger joint 50 and estimate the sound source direction.
FIG. 6A shows a frequency spectrum of a state (healthy state) before repetitive loading on the finger joints 50, and in the sound state, a frequency band of 500 Hz to 1500 Hz (hereinafter referred to as a reference frequency band) and 2000 Hz to A large peak appears in the 2500 Hz frequency band (hereinafter referred to as the first high frequency band).
FIG. 6 (b) is a frequency spectrum when the load is repeatedly applied to the finger joint 50, and the crack length of the weld 51m is extended to half (for example, 10 mm) of the total length of the weld 51m. As apparent from the figure, the magnitude of the peak of the reference frequency band (hereinafter, referred to as a reference peak value P L) decreases, conversely, the size of the peak of the first high frequency band (hereinafter, the high-frequency peak value P It can be seen that H ) is increasing.
Cracks developed further, when the crack reaches the end C of the welded portion 51m, as shown in FIG. 6 (c), the reference peak value P L is further reduced, the high-frequency peak value P H is further increased. Therefore, in advance, the crack length s of the weld 51m, if examine the relationship between the reference peak value P L and highband peak value P H, the comparison, the reference peak value P L and a high-frequency measured and a peak value P H, can be known crack length of the welded portion 51m. Hereinafter, the crack length is s.
In this example, the peak ratio R = (P is the ratio of the crack length s and the reference peak value P L and highband peak value P H is the degree of deterioration of the welded portion 51m between the face plate 51 and the rib plate 53 An s-R table 33M indicating the relationship with H / P L ) is obtained in advance and stored in the storage unit 33.
That is, the storage unit 33 stores the sound pressure waveform data and the image data, and stores the s-R table 33M obtained in advance. The s-R table 33M is created for each type of finger joint 50.
FIG. 7 shows an example of the s-R table 33M. The horizontal axis is the crack length s [mm], and the vertical axis is the amplitude ratio R. As shown in FIG. As the crack length s becomes longer, the amplitude ratio R becomes larger. Therefore, if the s-R table 33M is used, the crack length s can be estimated from the amplitude ratio R obtained from the sound pressure waveform data.
In addition, as shown to Fig.6 (a)-(c), a peak appears also in the 2700 Hz-3200 Hz frequency band (henceforth a 2nd high frequency band) of a frequency spectrum. Since the peak size P H2 of this peak also increases with the progress of the crack, as shown in FIG. 7, the peak ratio R 2 = (P H 2 / P L ) also increases with the progress of the crack.
In the present example, by using the peak ratio R between the reference peak value P L and highband peak value P H is estimated crack length s, or to estimate the crack length s using the peak ratio R 2 It is also possible to estimate the crack length s using both the peak ratio R and the peak ratio R 2 .
ピーク値算出手段３４は、記憶手段３３に記憶された音圧波形データをフーリエ解析し、周波数スペクトルを求めるとともに、得られた周波数スペクトルの基準周波数帯域に出現するピークの大きさである基準ピーク値ＰLと、高周波帯域に出現するピークの大きさである高域ピーク値ＰHを算出して、劣化度合い判定手段３５に送る。
劣化度合い判定手段３５は、基準ピーク値ＰLと高域ピーク値ＰHとの比であるピーク比Ｒ＝（ＰH/ＰL）を算出するとともに、算出されたピーク比Ｒと、記憶手段３３に記憶されたｓ−Ｒテーブル３３Ｍとから、溶接部５１ｍの亀裂長さｓを推定し、この推定された亀裂長さｓから、フィンガージョイント５０の劣化の度合いを判定する。
具体的には、複数の閾値Ｋ1，Ｋ2（Ｋ1＜Ｋ2）を設定し、ｓ＜Ｋ1ならば劣化の度合いが「小」、Ｋ1≦ｓ＜Ｋ2ならば劣化の度合いが「中」、Ｋ2≦ｓならば劣化の度合いが「大」であると判定すればよい。なお、判定結果は、劣化診断用画像作成手段３７に送られる。
The peak value calculation means 34 Fourier-analyzes the sound pressure waveform data stored in the storage means 33 to obtain a frequency spectrum, and a reference peak value which is a size of a peak appearing in a reference frequency band of the obtained frequency spectrum The peak value P L and the high band peak value P H which is the size of the peak appearing in the high frequency band are calculated and sent to the deterioration degree judging means 35.
The deterioration degree determination means 35 calculates a peak ratio R = (P H / P L ), which is a ratio of the reference peak value P L to the high band peak value P H, and the calculated peak ratio R and storage means The crack length s of the welded part 51m is estimated from the s-R table 33M stored in 33, and the degree of deterioration of the finger joint 50 is determined from the estimated crack length s.
Specifically, a plurality of threshold values K 1 and K 2 (K 1 <K 2 ) are set, if s <K 1 the degree of deterioration is “small” and if K 1 ≦ s <K 2 the degree of deterioration There "medium", K 2 ≦ s if the degree of deterioration may be determined to be "large". The determination result is sent to the deterioration diagnosis image creating means 37.
音源方向推定手段３６は、記憶手段３３に保存された音圧信号を用いて、平面板１３から見た時の音源方向、すなわち、平面板１３の前面１３ａを水平面とし、マイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ３とを結ぶ線分とマイクロフォンＭ２とマイクロフォンＭ４とを結ぶ線分との交点を原点としたときの水平角θpと仰角φpとを周波数毎に算出するとともに、音源から伝播される音の音圧レベルを計測する。
具体的には、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の音圧波形データをＦＦＴにて周波数解析し、周波数毎にマイクロフォンＭ１〜Ｍ４間の位相差を求め、この求められた位相差と、温度センサー１６により計測された温度を用いて算出した音速ｃとから音源の方向を周波数毎に算出する。
水平角θp及び仰角φpは以下の式［数１］で表わせる。
なお、音圧信号の大きさとしては、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４のうちのいずれかに入力される信号の大きさとしてもよいし、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４に入力される信号の大きさの平均値を用いてもよい。
The sound source direction estimation unit 36 uses the sound pressure signal stored in the storage unit 33 to set the sound source direction when viewed from the flat plate 13, that is, the front surface 13a of the flat plate 13 as a horizontal plane, and the microphone M1 and the microphone M3. The horizontal angle θ p and the elevation angle φ p are calculated for each frequency with the point of intersection of the line connecting the two and the line connecting the microphone M2 and the microphone M4 as the origin, and the sound pressure of the sound transmitted from the sound source Measure the level.
Specifically, the sound pressure waveform data of the microphones M1 to M4 is frequency analyzed by FFT, the phase difference between the microphones M1 to M4 is determined for each frequency, and the determined phase difference is measured by the temperature sensor 16 From the speed of sound c calculated using the temperature, the direction of the sound source is calculated for each frequency.
The horizontal angle θ p and the elevation angle φ p can be expressed by the following equation [Equation 1].
The magnitude of the sound pressure signal may be the magnitude of the signal input to any one of the microphones M1 to M4, or the average value of the magnitudes of the signals input to the microphones M1 to M4 may be used. May be
劣化診断用画像作成手段３７は、音源方向推定手段３６で算出された打音の音源方向のデータ（水平角θpと仰角φp）と、記憶手段３３に記憶された画像データとを合成し、例えば、図８に示すような、画像中に音源の方向を示す図形（例えば、円）が描画された劣化診断用画像Ｇを作成して表示手段４０に出力する。
劣化診断用画像Ｇの横軸は水平角θpで縦軸は仰角φpで、音圧レベルの大きな、周波数帯域が第１高周波帯域（２０００Ｈｚ〜２５００Ｈｚ）の音源方向を示す図形のみが描写される。また、例えば、図形が円の場合には、円の半径と色が劣化の度合いを表わすようにすればよい。
本例では、劣化の度合いが「小」のときは円は表示せず、劣化の度合いが「中」のときに小円、劣化の度合いが「大」のときは大円とした。図８に示した劣化診断画像Ｇからは、フィンガージョイント５０の櫛歯５１ｎのうち、路肩側の端部から４番目の位置ａ４にあるリブプレート５３とフェイスプレート５１との溶接部５１ｍの劣化の度合いが「中」で、５番目の位置ａ５にあるリブプレート５３とフェイスプレート５１との溶接部５１ｍの劣化の度合いが「大」であることがわかる。
表示手段４０は、液晶ディスプレイ等の表示画面４０Ｍを備え、劣化診断用画像作成手段３７で作成された劣化診断用画像Ｇを表示画面４０Ｍに表示する。
作業者は、劣化診断用画像Ｇから、亀裂の発生したリブプレート５３の位置と劣化の度合いとを確認することができる。
The degradation diagnosis image creation means 37 combines the data (horizontal angle θ p and elevation angle φ p ) of the sound source direction of the tapping sound calculated by the sound source direction estimation means 36 with the image data stored in the storage means 33. For example, as shown in FIG. 8, a deterioration diagnosis image G in which a graphic (for example, a circle) indicating the direction of the sound source is drawn in the image is created and output to the display means 40.
The horizontal axis of the degradation diagnosis image G is the horizontal angle θ p and the vertical axis is the elevation angle φ p , and only a figure showing a sound source direction with a large sound pressure level and a frequency band in the first high frequency band (2000 Hz to 2500 Hz) Ru. Also, for example, when the figure is a circle, the radius of the circle and the color may indicate the degree of deterioration.
In this example, no circle is displayed when the degree of deterioration is "small", and a small circle is displayed when the degree of deterioration is "medium", and a large circle when the degree of deterioration is "large". From the deterioration diagnosis image G shown in FIG. 8, of the comb teeth 51 n of the finger joint 50, deterioration of the welded portion 51 m of the rib plate 53 and the face plate 51 at the fourth position a 4 from the end on the road shoulder side It can be seen that the degree of deterioration of the welded portion 51m between the rib plate 53 at the fifth position a5 and the face plate 51 is "high".
The display means 40 includes a display screen 40M such as a liquid crystal display, and displays the degradation diagnosis image G created by the degradation diagnosis image creation means 37 on the display screen 40M.
The operator can confirm the position of the rib plate 53 where the crack has occurred and the degree of deterioration from the deterioration diagnosis image G.
次に、本発明によるジョイント部材の劣化診断方法について、図９のフローチャートを参照して説明する。
まず、音・映像採取ユニット１０を、フィンガージョイント５０が設置されている橋桁６０の路肩６１にセットし（ステップＳ１０）、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４にてフィンガージョイント５０の発生音の音圧信号とフェイスプレート５１の画像を採取する（ステップＳ１１）。
なお、音・映像採取ユニット１０を２台準備し、左右の路肩６１，６１にそれぞれ設置してもよい。
次に、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５の出力信号である音圧信号を増幅してＡ／Ｄ変換して得られた音圧波形データを記憶手段３３に保存するとともに、カメラ１２の映像信号をＡ／Ｄ変換して得られた画像データを記憶手段３３に保存する（ステップＳ１２）。
次に、記憶手段３３に記憶された音圧波形データをフーリエ解析して得られた周波数スペクトルから、基準ピーク値ＰLと高域ピーク値ＰHを算出した後（ステップＳ１３）、ピーク比Ｒ＝（ＰH/ＰL）を算出する（ステップＳ１４）。
そして、ピーク比Ｒとｓ−Ｒテーブル３３Ｍとから、溶接部５１ｍの亀裂長さｓを推定して、フィンガージョイント５０の劣化の度合いを判定する（ステップＳ１５）。
次に、記憶手段３３に保存された音圧波形データを用いて、フィンガージョイント５０の発生音の音源方向である水平角θp及び仰角φpを推定する（ステップＳ１６）。
そして、音源方向（θp，φp）と劣化の度合いと表す円が表示された劣化診断用画像を作成し（ステップＳ１７）、この劣化診断用画像を表示装置の表示画面に表示する（ステップＳ１７）。
なお、劣化診断を継続する場合には、ステップＳ１１に戻って、フィンガージョイント５０の発生音の音圧信号とフェイスプレート５１の画像を採取する。
Next, a method of diagnosing deterioration of a joint member according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the sound / image collecting unit 10 is set on the road shoulder 61 of the bridge girder 60 on which the finger joint 50 is installed (step S10), and the sound pressure signal of the sound generated by the finger joint 50 and the face plate are obtained by the microphones M1 to M4. The 51 images are collected (step S11).
Alternatively, two sound / image collecting units 10 may be prepared and installed on the left and right road shoulders 61 and 61, respectively.
Next, the sound pressure waveform which is the output signal of the microphones M1 to M5 is amplified and A / D converted, and the sound pressure waveform data obtained is stored in the storage means 33, and the video signal of the camera 12 is A / D. The image data obtained by the conversion is stored in the storage unit 33 (step S12).
Then, the sound pressure waveform data from the frequency spectrum obtained by Fourier analysis stored in the storage unit 33, and calculates the reference peak value P L and highband peak value P H (step S13), and the peak ratio R = (P H / P L ) is calculated (step S14).
Then, the crack length s of the welded portion 51m is estimated from the peak ratio R and the s-R table 33M, and the degree of deterioration of the finger joint 50 is determined (step S15).
Next, using the sound pressure waveform data stored in the storage unit 33, the horizontal angle θ p and the elevation angle φ p which are the sound source direction of the sound generated by the finger joint 50 are estimated (step S16).
Then, a deterioration diagnosis image is created in which a circle representing the sound source direction (θ p , φ p ) and the degree of deterioration is displayed (step S17), and this deterioration diagnosis image is displayed on the display screen of the display device (step S17) S17).
When the deterioration diagnosis is continued, the process returns to step S11, and the sound pressure signal of the sound generated by the finger joint 50 and the image of the face plate 51 are acquired.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above embodiment. It is also apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such alterations or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
例えば、前記実施の形態では、ジョイント部材をフィンガージョイント５０としたが、本発明はこれに限るものではなく、マウラージョイントなどのような、フェイスプレートとウェブプレートと、フェイスプレートとウェブプレートとに溶接される複数のリブプレートとを備えたものであれば、他の道路橋梁ジョイント部材であっても適用可能である。
また、前記実施の形態では、ｓ−Ｒテーブル３３Ｍを用いて推定した亀裂長さｓから、フィンガージョイント５０の劣化の度合いを判定したが、ピーク比Ｒ＝（ＰH/ＰL）から直接フィンガージョイント５０の劣化の度合いを判定してもよい。この場合も、複数の閾値Ｆ1，Ｆ2（Ｆ1＜Ｆ2）を設定し、Ｒ＜Ｆ1ならば劣化の度合いが「小」、Ｆ1≦Ｒ＜Ｆ2ならば劣化の度合いが「中」、Ｆ2≦Ｒならば劣化の度合いが「大」であると判定すればよい。
また、前記実施の形態では、劣化の度合いを判定を行ってから音源方向の推定を行ったが、音源方向の推定を先に行ってもよいし、劣化の度合いを判定と音源方向の推定とを並行して行ってもよい。
また、前記実施の形態では、平面板１３に、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を、カメラ１２を中心とする正方形の各頂点に配置した音採取手段１１を用いたが、例えば、特許文献１に開示されているような、互いに交わる２つの直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された第１及び第２のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）及び（Ｍ２，Ｍ４）と第１及び第２のマイクロフォン対の作る平面上にない第５のマイクロフォンＭ５とを備えた音採取手段を用いてもよい。
For example, in the above embodiment, the joint member is the finger joint 50, but the present invention is not limited to this, and welding is performed to the face plate and the web plate, the face plate and the web plate Other road bridge joint members are applicable as long as they have a plurality of rib plates.
In the above embodiment, the degree of deterioration of the finger joint 50 is determined from the crack length s estimated using the s-R table 33M. However, the finger is directly fingered from the peak ratio R = (P H / P L ) The degree of deterioration of the joint 50 may be determined. Also in this case, a plurality of threshold values F 1 and F 2 (F 1 <F 2 ) are set, the degree of deterioration is “small” if R <F 1 and the degree of deterioration if F 1 ≦ R <F 2 If “medium” and F 2 ≦ R, it may be determined that the degree of deterioration is “high”.
In the above embodiment, the sound source direction is estimated after the degree of deterioration is determined. However, the sound source direction may be estimated first, or the degree of deterioration may be determined and the sound source direction is estimated. In parallel.
Further, in the above embodiment, the sound collecting means 11 in which the microphones M1 to M4 are disposed at each vertex of a square centered on the camera 12 is used for the plane plate 13. However, for example, it is disclosed in Patent Document 1 The plane formed by the first and second microphone pairs (M1, M3) and (M2, M4) and the first and second microphone pairs arranged at predetermined intervals on two straight lines intersecting each other. A sound collecting means provided with a fifth microphone M5 not on top may be used.
また、前記実施の形態では、車両通過時におけるフィンガージョイント５０からの発生音から、亀裂の発生したリブプレート５３の位置と劣化の度合いとを推定したが、ハンマー等の加振手段を用いてフェイスプレート５１を打撃したときフィンガージョイント５０からの発生音からフィンガージョイント５０の劣化を診断してもよい。この場合には、高速道路を一時通行止めしなけばならないので、深夜もしくは早朝に行う必要がある。
なお、フィンガージョイント５０に加振手段にて加振したときのピーク比Ｒ＝（ＰH/ＰL）が大きい場合には、加振点の近傍の、フェイスプレート５１とリブプレート５３との溶接部５１ｍの劣化が進展していると判定できるので、音源方向の推定を省略してもよいが、音源方向の推定を省略すると、劣化箇所の正確な位置が特定できないので、本例のように、音源方向を推定して劣化推定画像を作成することが好ましい。
In the above embodiment, the position of the cracked rib plate 53 and the degree of deterioration are estimated from the sound generated from the finger joint 50 at the time of passing the vehicle. The deterioration of the finger joint 50 may be diagnosed from the sound generated from the finger joint 50 when the plate 51 is struck. In this case, it is necessary to stop the expressway temporarily, so it is necessary to do it late at night or early in the morning.
When the peak ratio R = (P H / P L ) when the finger joint 50 is vibrated by the vibration means is large, welding of the face plate 51 to the rib plate 53 in the vicinity of the vibration point is performed. Since it can be determined that the deterioration of the part 51m has progressed, the estimation of the sound source direction may be omitted, but if the estimation of the sound source direction is omitted, the exact position of the deteriorated portion can not be identified. It is preferable to generate the degradation estimated image by estimating the sound source direction.
１ ジョイント部材の劣化診断システム、１０ 音・映像採取ユニット、
１１ 音採取手段、１２ カメラ、１３ 平面板、１４ 支持台、１５ 支持脚、
１６ 温度センサー、
２０ データ処理装置、２１ 音データ入出力手段、２２ 映像入出力手段、
３０ 記憶・演算装置、３３ データ記憶手段、３４ ピーク値算出手段、
３５ 劣化度合い判定手段、３６ 音源方向推定手段、３７ 劣化診断用画像作成手段、４０ 表示装置、４０Ｍ 表示画面、
５０ フィンガージョイント、５１ フェイスプレート、５１ｎ 櫛歯、
５２ ウェブプレート、５１ｍ，５２ｍ 溶接部、５３ リブプレート、
６０ 橋桁、６１ 路肩、Ｍ１〜Ｍ４ マイクロフォン。
1 Joint member deterioration diagnosis system, 10 sound and video sampling units,
11 sound collection means, 12 cameras, 13 flat plates, 14 supports, 15 support legs,
16 temperature sensors,
20 data processing apparatus, 21 sound data input / output means, 22 image input / output means,
30 storage and arithmetic unit, 33 data storage means, 34 peak value calculation means,
35 deterioration degree determination means, 36 sound source direction estimation means, 37 image forming means for deterioration diagnosis, 40 display devices, 40M display screen,
50 finger joints, 51 face plates, 51 n comb teeth,
52 web plates, 51 m, 52 m welds, 53 rib plates,
60 bridge girder, 61 road shoulders, M1 to M4 microphones.
Claims (6)
複数のマイクロフォンを備えた音採取手段を用いて振動状態にある前記ジョイント部材の発生する音の音圧信号を採取するステップと、
前記音圧信号から、予め設定された基準周波数帯域に出現するピークの大きさである基準ピーク値と、予め設定された、前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域に出現するピークの大きさである高域ピーク値とを算出するステップと、
前記音圧信号から、前記基準周波数帯域の音の音源方向と前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域の音の音源方向のいずれか一方、もしくは、両方を推定するステップと、
前記ジョイント部材のフェイスプレートの映像を撮影するステップと、
前記算出された基準ピーク値及び高域ピーク値と、前記推定された音源方向のデータと、前記撮影されたフェイスプレートの画像データとから、前記ジョイント部材の劣化の度合いを判定するステップとを備え、
前記ジョイント部材の劣化の度合いを判定するステップでは、
前記推定された音源方向のデータと、前記撮影されたフェイスプレートの画像データとを合成して、前記音源方向を表す図形が描画された劣化診断画像を作成し、前記作成された劣化診断画像から前記ジョイント部材の劣化箇所を推定するとともに、
前記算出された基準ピーク値と高域ピーク値との比と、予め求めておいた前記基準ピーク値と前記高域ピーク値との比と前記フェイスプレートと前記リブプレートとの溶接部に発生する亀裂長さとの関係を示すテーブルとから、前記溶接部に発生する亀裂の長さを推定し、この推定された亀裂の長さから前記溶接部の劣化の度合いを判定することを特徴とする道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法。 A face plate installed on the road surface side of the road bridge, a web plate provided on the opposite side of the face plate to the road side and extending in the width direction of the road, the face plate and the web plate A method for diagnosing the degree of deterioration of a road bridge joint member comprising a plurality of rib plates welded and extending in the longitudinal direction of the road,
Collecting a sound pressure signal of the sound generated by the joint member in a vibrating state using sound collecting means having a plurality of microphones;
A reference peak value which is a size of a peak appearing in a preset reference frequency band from the sound pressure signal, and a size of a peak appearing in a frequency band higher than the reference frequency band preset. Calculating the high band peak value;
Estimating either the sound source direction of the sound of the reference frequency band or the sound source direction of the sound of a frequency band higher than the reference frequency band from the sound pressure signal;
Taking an image of a face plate of the joint member;
Determining the degree of deterioration of the joint member from the calculated reference peak value and high band peak value, data of the estimated sound source direction, and image data of the captured face plate ,
In the step of determining the degree of deterioration of the joint member,
The data of the estimated sound source direction and the image data of the photographed face plate are combined to create a deterioration diagnostic image in which a figure representing the sound source direction is drawn, and from the generated deterioration diagnostic image While estimating the degradation location of the said joint member,
Generated weld and the ratio between the reference peak value and the high-frequency peak value the calculated beforehand determined the reference peak value had been with the ratio of the high frequency peak value and the face plate and the rib plate A road characterized in that a length of a crack generated in the welded portion is estimated from a table showing a relation with a crack length, and a degree of deterioration of the welded portion is determined from the estimated length of the crack. Method for diagnosing deterioration of bridge joint members.
平面板と、前記平面板に設置されて前記平面板を含む平面の一方の側である前方から伝播される音の音圧信号のみを採取する、互いに一直線上にない、２組のマイクロフォン対を構成する少なくとも３個のマイクロフォンを備え、
前記音源方向を推定するステップでは、前記各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォンの位置座標と音速とから前記音源の方向を推定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法。 The sound collecting means
A plane plate and two microphone pairs not in line with each other, which are installed on the plane plate and collect only sound pressure signals of sound transmitted from the front which is one side of the plane including the plane plate. With at least 3 microphones,
In the step of estimating the sound source direction, the direction of the sound source is estimated from the arrival time difference of sound pressure signals input to the microphones, the position coordinates of the microphones, and the velocity of sound. The deterioration diagnostic method of the joint member for a road bridge in any one of 3.
音採取手段により、前記ジョイント部材に路面側から打撃を与えて加振したときに発生する音の音圧信号を採取するステップと、
前記音圧信号から、予め設定された基準周波数帯域に出現するピークの大きさである基準ピーク値と、予め設定された、前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域に出現するピークの大きさである高域ピーク値とを算出するステップと、
前記基準ピーク値と前記高域ピーク値とを比較して、前記フェイスプレートと前記リブプレートとの溶接部の劣化の度合いを判定するステップと、
前記基準ピーク値と前記高域ピーク値とを用いて、前記フェイスプレートと前記リブプレートとの溶接部の劣化の度合いを判定するステップと、を備え、
前記溶接部の劣化の度合いを判定するステップでは、
前記算出された基準ピーク値と高域ピーク値との比と、予め求めておいた前記基準ピーク値と前記高域ピーク値との比と前記溶接部に発生する亀裂長さとの関係を示すテーブルとから、前記溶接部に発生する亀裂の長さを推定し、この推定された亀裂の長さから前記溶接部の劣化の度合いを判定することを特徴とする道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法。 A face plate installed on the road surface side of the road bridge, a web plate provided on the opposite side of the face plate to the road side and extending in the width direction of the road, the face plate and the web plate A method for diagnosing the degree of deterioration of a road bridge joint member comprising a plurality of rib plates welded and extending in the longitudinal direction of the road,
Collecting a sound pressure signal of a sound generated when the joint member is struck from the road surface side and vibrated by the sound collection means;
A reference peak value which is a size of a peak appearing in a preset reference frequency band from the sound pressure signal, and a size of a peak appearing in a frequency band higher than the reference frequency band preset. Calculating the high band peak value;
Determining the degree of deterioration of the weld between the face plate and the rib plate by comparing the reference peak value and the high-frequency peak value;
Determining the degree of deterioration of a welded portion between the face plate and the rib plate using the reference peak value and the high band peak value;
In the step of determining the degree of deterioration of the weld,
A table showing the relationship between the calculated ratio of the reference peak value to the high band peak value, the ratio of the reference peak value to the high band peak value determined in advance, and the crack length occurring in the welded portion from, to estimate the length of a crack generated in the welded portion, the deterioration diagnosis of the road bridge joint member, characterized that you determine the degree of deterioration of the welded portion from the length of the estimated crack Method.
前記基準周波数帯域よりも高い周波数帯域が２０００Ｈｚ〜２５００Ｈｚ帯域であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の道路橋用ジョイント部材の劣化診断方法。 The reference frequency band is a 500 Hz to 1500 Hz band,
The deterioration diagnostic method for a road bridge joint member according to any one of claims 1 to 5, wherein a frequency band higher than the reference frequency band is a 2000 Hz to 2500 Hz band.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015072123A JP6527368B2 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Deterioration diagnosis method of joint member for road bridge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015072123A JP6527368B2 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Deterioration diagnosis method of joint member for road bridge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016191640A JP2016191640A (en) | 2016-11-10 |
| JP6527368B2 true JP6527368B2 (en) | 2019-06-05 |
Family
ID=57245505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015072123A Active JP6527368B2 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Deterioration diagnosis method of joint member for road bridge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6527368B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021120478A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | 江苏科泰检测技术服务有限公司 | Welding seam detection and positioning fixture |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2018061408A1 (en) | 2016-09-29 | 2019-07-18 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Cutting tools |
| JP6271070B1 (en) * | 2017-08-17 | 2018-01-31 | 株式会社日本工業試験所 | Telescopic device inspection method |
| CN117033982B (en) * | 2023-10-08 | 2023-12-05 | 北京云庐科技有限公司 | Method and system for extracting bridge vibration fundamental frequency based on vehicle residual vibration data |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326580A (en) * | 1998-05-15 | 1999-11-26 | Toshiba Corp | Automatic shroud inspection device |
| JP2002257625A (en) * | 2001-03-06 | 2002-09-11 | Kobe Steel Ltd | Abnormality diagnosing apparatus |
| JP4162967B2 (en) * | 2001-10-12 | 2008-10-08 | 積水化学工業株式会社 | Inspection method for reinforced concrete pipes |
| WO2011116375A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Northeastern University | Roaming mobile sensor platform for collecting geo-referenced data and creating thematic maps |
| JP5456563B2 (en) * | 2010-04-30 | 2014-04-02 | 株式会社熊谷組 | Method and apparatus for displaying sound source estimation image |
| JP4954315B2 (en) * | 2010-05-19 | 2012-06-13 | 阪神高速技術株式会社 | Abnormality detection method for expansion joints for bridges |
| JP5693201B2 (en) * | 2010-12-16 | 2015-04-01 | 中部電力株式会社 | Method and apparatus for reproducing propagation sound from specified area |
| JP5702160B2 (en) * | 2011-01-20 | 2015-04-15 | 中部電力株式会社 | Sound source estimation method and sound source estimation apparatus |
| JP5826582B2 (en) * | 2011-10-13 | 2015-12-02 | 株式会社熊谷組 | Sound source direction estimation method, sound source direction estimation device, and sound source estimation image creation device |
| JP5924929B2 (en) * | 2011-12-26 | 2016-05-25 | 中日本高速道路株式会社 | Finger joint damage judgment method |
| JP5979755B2 (en) * | 2012-09-06 | 2016-08-31 | 株式会社熊谷組 | Finger joint damage judgment method |
| JP6253903B2 (en) * | 2013-06-25 | 2017-12-27 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Structural hammering evaluation inspection system |
-
2015
- 2015-03-31 JP JP2015072123A patent/JP6527368B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021120478A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | 江苏科泰检测技术服务有限公司 | Welding seam detection and positioning fixture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016191640A (en) | 2016-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5924929B2 (en) | Finger joint damage judgment method | |
| JP6527368B2 (en) | Deterioration diagnosis method of joint member for road bridge | |
| Dong et al. | Identification of structural dynamic characteristics based on machine vision technology | |
| JP6511319B2 (en) | Structure inspection device | |
| WO2021166128A1 (en) | Abnormality estimation apparatus, abnormality estimation method, and computer-readable recording medium | |
| JP5979755B2 (en) | Finger joint damage judgment method | |
| JP6735034B2 (en) | Structure abnormality detection device, structure abnormality detection method, recording medium and structure abnormality detection system | |
| JP2017040585A (en) | Structure deterioration determination method | |
| WO2020194540A1 (en) | Device for measuring displacement of structure | |
| JP2017095980A (en) | Bridge inspection support system, damage determination method and program | |
| KR20100041261A (en) | Apparatus and method for measuring dynamic displacement and velocity history from measured acceleration of structure | |
| JP7325737B2 (en) | Structure anomaly detection system | |
| JP7004005B2 (en) | Estimator, estimation method and computer program | |
| JP7173281B2 (en) | Deflection measurement device for structures | |
| JP7078060B2 (en) | Analytical instrument and diagnostic system | |
| JP7097738B2 (en) | Void determination method and void determination system | |
| JP3639160B2 (en) | Abnormal point detection device | |
| JP3986049B2 (en) | Defect inspection method and defect inspection apparatus | |
| JP6404652B2 (en) | Joint inspection system and joint inspection method | |
| JP6325839B2 (en) | Image creation device for deterioration diagnosis of structures | |
| JP2017187327A (en) | Crack diagnostic method and device | |
| JP7270189B2 (en) | Conversion factor calculation method | |
| JP3834660B2 (en) | Crack detection device for structures | |
| JP6426568B2 (en) | Crack occurrence diagnosis method and crack occurrence diagnosis program | |
| WO2022158112A1 (en) | Vibration sensing system, vibration sensing method, and vibration sensing program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180314 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180315 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190131 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190408 |
|
| 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: 20190507 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190510 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6527368 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| 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 |