JP6551121B2

JP6551121B2 - 計測装置、計測方法、計測システム、およびプログラム

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Publication number: JP6551121B2
Application number: JP2015196614A
Authority: JP
Inventors: 祥宏小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: JP2017067721A

Description

本発明は、計測装置、計測方法、計測システム、およびプログラムに関する。

特許文献１には、橋梁通過車両の重量計測手段において、走行路に沿って複数の速度検知用センサーを設置して通過車両の走行速度を検出するとともに、走行路に車軸検知用センサーを設置して通過車両の車軸位置及び車軸数を検出し、走行速度と車軸位置により通過車両の車両認識を行い、橋梁に変形量計測手段を設置して橋梁の変形量を設定された計測時間内に複数回、かつ少なくとも車両認識された通過車両の車軸に対応して計測し、車両認識データと車軸に対応した変形量の計測データに基づき前記通過車両の重量を算出する橋梁通過車両の車軸荷重および重量計測方法が開示されている。

特開２００５−３０７８６号公報

しかし、特許文献１では、橋梁の走行路に沿って複数の速度検知用センサーを所定間隔で設置し、また、車軸検知用センサーを設置する。そのため、特許文献１では、多種のセンサーを用いるためコストがかかり、またセンサーの設置等に手間がかかるという問題がある。

そこで本発明は、小規模かつシンプルなシステム構成で、移動体の構造物上の移動を検出し、コスト低減またはセンサー設置の手間を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得部と、前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出部と、前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を判定する相関判定部と、前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出部と、を有することを特徴とする計測装置である。第一の態様によれば、移動体の構造物上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

前記加速度センサーは、前記構造物に設けられた前記移動体の移動方向規制手段の規制方向と平行な前記構造物の端部であって、前記端部の前記規制方向の中央部に設けられている、ことを特徴としてもよい。これにより、加速度センサーは、幅員方向加速度と垂直方向加速度とを明瞭に検出することができきる。

前記幅員方向加速度と前記垂直方向加速度とに含まれる、前記構造物が有する固有共振周波数成分を抑制するフィルター部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、計測装置は、移動体の構造物上の移動を適切に検出することができる。

前記移動体の前記構造物上の移動の検出結果に応じて、前記移動体の前記構造物上における運動を解析する解析部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、移動体が構造物上を移動したときにおける、移動体の運動を解析することができる。

前記解析部は、前記移動体の前記構造物上の移動が検出された場合、前記幅員方向加速度および前記垂直方向変位の少なくとも一方に基づいて、前記移動体の前記構造物上における運動を解析する、ことを特徴としてもよい。これにより、計測装置は、幅員方向加速度または垂直方向変位から、移動体の運動を解析することができる。

前記移動体の前記構造物上の移動が検出された場合、前記幅員方向加速度の波形の特徴情報を取得して記憶する加速度波形取得部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、記憶装置の記憶容量を低減することができる。

前記移動体の前記構造物上の移動が検出された場合、前記垂直方向変位の波形の特徴情報を取得して記憶する変位波形取得部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、記憶装置の記憶容量を低減することができる。

前記垂直方向加速度の包絡線を算出する包絡線算出部と、前記包絡線に基づいて、前記構造物の振動を検出する振動検出部と、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、相関判定部は、構造物の振動が検出されたときに、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定することができる。

前記相関判定部は、前記構造物の振動が検出された場合、前記相関関係を判定する、ことを特徴としてもよい。これにより、相関判定部は、相関関係の判定処理の負荷を低減することができる。

前記移動体の移動の検出結果を出力する出力部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、ユーザーは、移動体の移動の検出結果を知ることができる。

前記構造体は、橋梁である、ことを特徴としてもよい。これにより、移動体の橋梁上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

上記の課題を解決するための本発明の第二の態様は、移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得ステップと、前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出ステップと、前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関判定を算出する相関判定ステップと、前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出ステップと、を含むことを特徴とする計測方法である。第二の態様によれば、移動体の構造物上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

上記の課題を解決するための本発明の第三の態様は、移動体が移動する構造物に設けられ、前記構造物の前記移動物が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを出力する加速度センサーと、前記幅員方向加速度と前記垂直方向加速度とを取得する取得部と、前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出部と、前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を判定する相関判定部と、前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出部と、を有する計測装置と、を有することを特徴とする計測システム。である。第三の態様によれば、移動体の構造物上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

上記の課題を解決するための本発明の第四の態様は、移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得ステップと、前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出ステップと、前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を判定する相関判定ステップと、前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出ステップと、をコンピューターに実行させることを特徴とするプログラムである。第四の態様によれば、移動体の構造物上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

上記の課題を解決するための本発明の第五の態様は、移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得部と、前記幅員方向加速度と前記垂直方向加速度との相関関係を判定する相関判定部と、前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物における移動を検出する移動検出部と、を有することを特徴とする計測装置である。第五の態様によれば、移動体の構造物上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

上記の課題を解決するための本発明の第六の態様は、移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の垂直方向加速度を取得する取得部と、前記垂直方向加速度の包絡線を算出する包絡線算出部と、前記包絡線に基づいて、前記構造物の振動を検出する振動検出部と、を有することを特徴とする計測装置である。第六の態様によれば、移動体の構造物上の移動検出におけるコストを低減しまたはセンサー設置の手間を低減することができる。

第１の実施の形態に係る計測システムの構成例を示した図である。加速度センサーの設置方法の一例を説明する図である。床版の変形の仕方の一例を説明する図である。計測装置の機能ブロックの構成例を示した図である。車両が床版を通過したときの加速度の周波数特性の例を示した図である。幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係の例を説明する図である。車両の走行車線を説明する図のその１である。車両の走行車線を説明する図のその２である。車両の走行時間および車重を説明する図である。計測装置の動作例を示したフローチャートである。第２の実施の形態に係る計測装置の機能ブロックの例を示した図である。幅員方向加速度の特徴情報およびその特徴情報からの幅員方向加速度の復元を説明する図である。垂直方向変位の特徴情報およびその特徴情報からの垂直方向変位の復元を説明する図である。第３の実施の形態に係る計測装置の機能ブロックの例を示した図である。包絡線の例を示した図である。計測装置の動作例を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る計測システムの構成例を示した図である。図１に示すように、計測システムは、計測装置１と、加速度センサー２とを有している。また、図１には、橋梁４が示してある。

橋梁４は、橋梁４の中央部（略中央部を含む）に位置する橋脚４ａと、両端に位置する２つの橋台４ｂ，４ｃと、橋台４ｂから橋脚４ａまでの上を渡される床版４ｄと、橋台４ｃから橋脚４ａまでの上を渡される床版４ｅとを有している。橋脚４ａと橋台４ｂ，４ｃはそれぞれ、地盤に施設された基礎（図示せず）の上に固定される。

加速度センサー２は、構造物が橋梁４の場合、橋梁４の床版４ｄに設けられるのが好ましい。ここで、床版４ｄは、車両５が移動する面を構成する部分のことをいう。加速度センサー２は、例えば、床版４ｄの側面に設置される。加速度センサー２は、車両５（本発明の移動体に相当する）の通過（本発明の移動に相当する）によって生じる、床版４ｄの変形による加速度を計測し、その加速度データを出力する。計測装置１と加速度センサー２は、通信ネットワーク３を介して通信可能に接続されており、加速度センサー２は、加速度データを、通信ネットワーク３を介して、計測装置１に送信する。加速度センサー２には、加速度および角速度を出力する慣性センサーも含まれる。以下では、加速度センサー２から出力される加速度データを単に加速度と表現する場合がある。

なお、加速度センサー２は、例えば無線通信インターフェイスを有し、あるいは無線通信インターフェイスに接続され、当該無線通信インターフェイスを介して通信ネットワーク３に接続される。

計測装置１は、加速度センサー２から送信された加速度を受信する。計測装置１は、加速度センサー２から送信された加速度に基づいて、床版４ｄ上の車両５の通過を検出する。すなわち、計測装置１は、床版４ｄ上を、車両５が通過したか否か検出する。以下では、床版４ｄ上の車両５の通過を「イベント」と呼ぶ。

計測装置１は、イベントを検出すると、床版４ｄを通過した車両５の運動を解析する。例えば、計測装置１は、床版４ｄを通過した車両５の通過時間や速度、走行した車線（位置）、重量等を解析する。

このように、計測装置１は、加速度センサー２から得られる加速度に基づいて、イベントを検出する。これにより、計測装置１は、多種のセンサーを用いてイベントを検出しなくて済み、コスト低減を図ることができる。また、計測装置１は、少なくとも１個の加速度センサー２から、イベントを検出でき、センサーの床版４ｄへの設置の手間が低減される。

図２は、加速度センサー２の設置方法の一例を説明する図である。図２には、図１に示した床版４ｄ，４ｅの斜視図が示してある。

図２には、図１に図示していない主桁４ｆ〜４ｉが示してある。主桁４ｆ〜４ｉは、橋脚４ａと橋台４ｂ，４ｃの上部に掛けられ、床版４ｄ，４ｅは、主桁４ｆ〜４ｉの上部に設置される。以下では、説明を分かり易くするため、床版４ｄの路面は水平であるものとし、路面の垂直方向は鉛直方向に一致するものとする。

加速度センサー２は、平面視で略４辺形である構造物に設けられた移動体の移動方向規制手段の規制方向に略平行な辺（端部）の中央部に設けられている。例えば、加速度センサー２は、床版４ｄに設けられている、車両５の移動方向規制手段（例えば、車線や縁石、欄干等）の規制方向と平行（略平行を含む）な側面４ｄａ（本発明の端部に相当する）の、規制方向の中央部（略中央部を含む）に取り付けられる。加速度センサー２は、互いに直交する３軸の各軸方向に生じる加速度を計測可能である。加速度センサー２は、例えば、３つの検出軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）のうち、１軸（例えばｘ軸）を床版４ｄの路面の垂直方向に合わせ、他の１軸（例えばｚ軸）を床版４ｄの路面の幅員方向に合わせて、床版４ｄの側面４ｄａに設置される。加速度センサー２は、例えば設定されたサンプリング周波数で３軸の加速度を検知し、検知した加速度データを、通信ネットワーク３を介して計測装置１に送信する。

図３は、床版４ｄの変形の仕方の一例を説明する図である。図３には、図２の床版４ｄの、加速度センサー２の部分で切断した斜視図が示してある。

図３に示すように、床版４ｄは、その上を車両５が通過した場合、車両５の荷重Ｌにより、下方向に撓むように変形する。加速度センサー２の取り付け位置２Ｐは、橋脚４ａと橋台４ｂから最も離れた位置であるため、床版４ｄの垂直方向の位置（ｘ軸上の位置）の変化が他の位置と比べて大きく現れやすい。また、加速度センサー２の取り付け位置２Ｐは、床版４ｄの側面４ｄａであるため、床版４ｄの水平方向に対する傾き（ｚ軸の傾き）が、他の位置と比べて大きく現れやすい。従って、加速度センサー２は、床版４ｄの取り付け位置２Ｐに取り付けられると、車両５の通過によって生じる、床版４ｄの垂直方向の加速度や幅員方向の加速度を明瞭に検出できる。

図４は、計測装置１の機能ブロックの構成例を示した図である。図４に示すように、計測装置１は、制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、表示部（本発明の出力部に相当する）１４と、操作部１５とを有している。

制御部１１は、以下で詳述するが、イベントを検出する。制御部１１は、イベントを検出すると、床版４ｄ上を通過した車両５の運動を解析する。

通信部１２は、通信ネットワーク３を介して、加速度センサー２から、加速度を受信する。通信部１２は、加速度センサー２から受信した加速度を制御部１１に出力する。

記憶部１３は、制御部１１が計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部１３は、制御部１１が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。各種のプログラムやデータ等は、あらかじめ不揮発性の記録媒体に記憶されていてもよいし、制御部１１が通信ネットワーク３を介してサーバーから受信して記憶部１３に記憶させてもよい。記憶部１３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。

表示部１４は、制御部１１の制御結果等を表示装置に出力する。

操作部１５は、ユーザーからの操作データを取得し、制御部１１に送る処理を行う。

制御部１１は、取得部２１と、フィルター部２２と、変位算出部２３と、相関判定部２４と、イベント検出部２５（本発明の移動検出部に相当する）と、解析部２６とを有している。制御部１１の各部は、例えば、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）によって、その機能が実現される。なお、制御部１１の各部は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit）などのカスタムＩＣ（Integrated Circuit）でその機能を実現してもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣとによって、その機能を実現してもよい。

取得部２１は、通信部１２によって受信された加速度センサー２の加速度を取得する。取得部２１は、取得した加速度に含まれている、垂直方向加速度（ｘ軸方向加速度）と、幅員方向加速度（ｚ軸方向加速度）とをフィルター部２２に出力する。

フィルター部２２は、取得部２１から出力された垂直方向加速度と、幅員方向加速度とに含まれる、床版４ｄの固有共振周波数を抑制する。

図５は、車両５が床版４ｄを通過したときの加速度の周波数特性の例を示した図である。図５に示すグラフＧ１の横軸は周波数を示し、縦軸はパワースペクトル密度を示す。加速度の周波数特性を測定した床版４ｄの長さは「３０ｍ」である。

グラフＧ１に示す波形Ｗ１ａは、床版４ｄの側面４ｄａに取り付けられた加速度センサー２の、ｘ軸方向（図２参照）の加速度の周波数特性を示している。波形Ｗ１ｂは、加速度センサー２のｙ軸方向の加速度の周波数特性を示している。波形Ｗ１ｃは、加速度センサー２のｚ軸方向の加速度の周波数特性を示している。

グラフＧ１に示すように、各軸の加速度は、「５Ｈｚから３０Ｈｚ」辺りにピークを有している。この「１０Ｈｚ」辺りのいくつかのピークは、床版４ｄの固有共振によるものと考えられる。

グラフＧ１に示す「０．１Ｈｚ〜１Ｈｚ」の加速度は、床版４ｄを通過し得る車両５の速度を「３ｍ／ｓ〜１７ｍ／ｓ」と仮定し、その速度の車両５の通過によって生じる、床版４ｄの変形による加速度とする。例えば、車両５の通過によって生じる、床版４ｄの変形による振動周期（下方に撓んで元の位置に戻ってくる時間）は、床版４ｄを通過する車両５の速度を「３ｍ／ｓ〜１７ｍ／ｓ」とすると、概ねその車両５の通過時間の「１０ｓ〜１．８ｓ」（０．１Ｈｚ〜０．６Ｈｚ）になると考えられるためである。

「０．０１Ｈｚ」より低い周波数成分は、温度や風等の環境による、床版４ｄの長周期的変動、または計測器のドリフトによるものと考えられる。

以上より、床版４ｄの加速度の周波数特性は、一般的に、床版４ｄの固有共振周波数を含む高域部分と、車両５の通過によって生じる加速度の周波数分を含む低域部分とに分けられる。例えば、グラフＧ１に示す加速度の周波数特性では、少なくとも「１Ｈｚ」より大きい周波数において、床版４ｄの固有共振周波数が含まれ、「１Ｈｚ」以下の周波数において、車両５の通過による、床版４ｄの変形による加速度の周波数成分が含まれている。

なお、床版４ｄの固有共振周波数は、橋梁４の構造や材質等によって異なる。また、車両５の通過によって生じる、床版４ｄの変形による加速度の周波数成分は、床版４ｄの長さおよび床版４ｄを通過する車両５の仮定する速度によって異なる。

以下で説明するように、イベント検出部２５は、床版４ｄ上の車両の通過を検出し、解析部２６は、床版４ｄ上における車両５の運動を解析する。従って、垂直方向加速度および幅員方向加速度に含まれる、床版４ｄの固有共振周波数成分は、床版の変形による、車両５の運動を解析するのに不要な情報である。そこで、フィルター部２２は、垂直方向加速度および幅員方向加速度に含まれる、床版４ｄの固有共振周波数成分を抑制する。

上記したように、床版４ｄの加速度の周波数特性は、一般的に、床版４ｄの固有共振周波数を含む高域部分と、車両５の通過によって生じる加速度の周波数分を含む低域部分とに分けられる。従って、フィルター部２２は、例えば、ＬＰＦ（Low pass Filter）で構成する。ＬＰＦのカットオフ周波数は、車両５の通過によって生じる、床版４ｄの変形による加速度周波数より大きくし、床版４ｄの固有共振周波数より小さくする。例えば、図５のグラフＧ１に示す周波数特性の例の場合、カットオフ周波数は、「１Ｈｚ」にする。これにより、フィルター部２２を通過する垂直方向加速度および幅員方向加速度は、床版４ｄの固有共振周波数成分が遮断され、車両５の通過によって生じる、床版４ｄの変形による加速度の周波数成分が通過する。

なお、フィルター部２２は、加速度の波形が持つ情報が失われないよう、ベッセルフィルターで構成するのが望ましい。

また、床版４ｄの固有共振周波数は、上記したように、橋梁４の種類や構造によって異なり、車両５の通過によって生じる、床版４ｄの変形による加速度の周波数に近いところに現れる場合がある。例えば、図５のグラフＧ１において、１〜１０Ｈｚの間に固有共振周波数が現れる場合がある。この場合、固有共振周波数が十分に抑制されるよう、フィルター次数を大きくする。

図４の説明に戻る。変位算出部２３には、フィルター部２２によって、床版４ｄの固有共振周波数成分が抑制された垂直方向加速度が入力される。変位算出部２３は、入力された垂直方向加速度から、床版４ｄの垂直方向変位（ｘ軸方向変位）を算出する。例えば、変位算出部２３は、垂直方向加速度を２回積分して、床版４ｄの垂直方向変位を算出する。

相関判定部２４には、フィルター部２２から出力される幅員方向加速度と、変位算出部２３から出力される床版４ｄの垂直方向変位とが入力される。相関判定部２４は、入力された幅員方向加速度と、垂直方向変位との相関関係を判定する。

例えば、相関判定部２４は、所定の大きさを持った幅員方向加速度と、所定の大きさを持った垂直方向加速度とがほぼ同じタイミングで出現した場合、幅員方向加速度と垂直方向加速度との間には相関関係があると判定する。相関判定部２４は、例えば、幅員方向加速度と垂直方向変位との共分散を算出して、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定する。

図６は、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係の例を説明する図である。図６に示すグラフＧ２の横軸は時間を示す。グラフＧ２の左側の縦軸は加速度を示し、右側の縦軸は変位を示す。グラフＧ３の横軸は時間を示し、縦軸は幅員方向加速度と垂直方向変位との共分散値を示す。

グラフＧ２の波形Ｗ２ａは、幅員方向加速度の時間的変化の例を示している。グラフＧ２の波形Ｗ２ｂは、垂直方向変位の時間的変化の例を示している。

床版４ｄは、車両５が通過すると下方に撓むので、その撓みによって、幅員方向および垂直方向に加速度が生じる。従って、車両５が床版４ｄ上を通過すると、幅員方向加速度と、垂直方向加速度から得られる垂直方向変位は、矢印Ａ１に示す区間の波形Ｗ２ａ，Ｗ２ｂに示すように、ほぼ同じタイミングで出現する時間がある。

グラフＧ３の波形Ｗ３は、グラフＧ２に示す波形Ｗ２ａと波形Ｗ２ｂとの共分散を示している。グラフＧ２の左側の一点鎖線に示すように、幅員方向加速度と垂直方向変位とがともに減少すると、グラフＧ３の左側の一点鎖線に示すように、幅員方向加速度と垂直方向変位との共分散の絶対値は大きくなっている。また、グラフＧ２の右側の一点鎖線に示すように、幅員方向加速度と垂直方向変位とがともに増加すると、グラフＧ３の右側の一点鎖線に示すように、幅員方向加速度と垂直方向変位との共分散の絶対値は大きくなっている。

矢印Ａ１に示す区間（時間）では、所定の大きさを持った幅員方向加速度と垂直方向加速度とがほぼ同じタイミングで出現している。言い換えれば、共分散の絶対値が所定の閾値を超えた後、次に共分散の絶対値が所定の閾値を超えるまでの間、所定の大きさを持った幅員方向加速度と垂直方向変位とがほぼ同じタイミングで出現しているといえる。そこで、相関判定部２４は、共分散の絶対値が所定の閾値を超えた後、次に共分散の絶対値が所定の閾値を超えるまでの間、幅員方向加速度と垂直方向変位との間には、相関関係があると判定する。

共分散の算出例について説明する。相関判定部２４は、垂直方向変位と幅員方向加速度のデータ列から、同じ時刻におけるある区間長のデータを取り出す。そして、次の式（１）の演算を行う。

式（１）の「ｎ」は、ある区間長のデータ数である。「ｕ」は、垂直方向変位である。「ｔ」は、幅員方向加速度である。なお、ｎ個のデータによる区間長は、分析する通過時間（波形）に対して短くし、例えば、「０．２ｓｅｃ」等にする。解析する垂直方向変位および幅員方向加速度の波幅は、例えば、「１．５〜２．０ｓｅｃ」である。

図４の説明に戻る。床版４ｄは、車両５が通過した場合、その車両５の荷重によって下方に撓み、幅員方向と垂直方向とに加速度が生じる。そのため、床版４ｄ上を車両５が通過すると、幅員方向加速度と、垂直方向加速度から算出される垂直方向変位との間には、相関関係が認められる。そこで、イベント検出部２５は、相関判定部２４が判定した相関関係に基づいて、イベント（床版４ｄ上の車両５の通過）を検出する。例えば、イベント検出部２５は、相関判定部２４によって、幅員方向加速度と垂直方向変位との間に相関関係があると判定された場合、イベントを検出する。具体的には、図６の例の場合、イベント検出部２５は、矢印Ａ１の区間において、イベントを検出する。

解析部２６は、イベント検出部２５によってイベント検出が検出された場合、車両５の床版４ｄ上における運動を解析する。例えば、解析部２６は、イベントよって発生した幅員方向加速度の波形解析を行って、床版４ｄ上を走行した車両５の走行車線を判定する。また、解析部２６は、イベントによって発生した垂直方向変位の波形解析を行って、床版４ｄ上を走行した車両５の走行時間および車重を推定する。以下、幅員方向加速度による、車両５の走行車線判定と、垂直方向変位による、車両５の走行時間推定および車重推定とについて説明する。

まず、幅員方向加速度による、車両５の走行車線判定について説明する。

図７は、車両５の走行車線を説明する図のその１である。図７には、図２に示した床版４ｄと、主桁４ｆ〜４ｉとの断面が示してある。また、図７には、床版４ｄに取り付けられた加速度センサー２が示してある。

図７に示す一点鎖線のモデルＭ１は、車両５が床版４ｄ上を通過していないときの床版４ｄの位置を示している。実線のモデルＭ２は、車両５が床版４ｄ上の矢印Ａ２ａに示す車線を通過（例えば、紙面奥側から紙面手前側に向かって走行）したときの床版４ｄの位置を示している。

車両５が、床版４ｄ上の矢印Ａ２ａに示す車線を走行すると、床版４ｄは、車両５の荷重によって、モデルＭ２に示すように、図中右側の端が左側の端より鉛直下方に傾く。そのため、床版４ｄに取り付けられた加速度センサー２のｚ軸は、点線矢印Ａ２ｂに示すように、水平方向から、下方に傾く。

図８は、車両５の走行車線を説明する図のその２である。図８において、図７と同じものには、同じ符号が付してある。図８に示す実線のモデルＭ３は、車両５が床版４ｄ上の矢印Ａ３ａに示す車線を通過（例えば、紙面手前側から紙面億側に向かって走行）したときの床版４ｄの位置を示している。

車両５が、床版４ｄ上の矢印Ａ３ａに示す車線を走行すると、床版４ｄは、車両５の荷重によって、モデルＭ３に示すように、左側の端が右側の端より鉛直下方に傾く。そのため、床版４ｄに取り付けられた加速度センサー２のｚ軸は、点線矢印Ａ３ｂに示すように、水平方向から、上方に傾く。

加速度センサー２のｚ軸は、図７の点線矢印Ａ２ｂおよび図８の点線矢印Ａ３ｂに示すように、床版４ｄ上を走行する車両５の位置によって、水平方向に対し、下方および上方を向く。すなわち、加速度センサー２から出力される幅員方向加速度は、床版４ｄ上を走行する車両５の位置（走行車線）によって、符号が変わる。例えば、図７の矢印Ａ２ａに示す車線を、車両５が走行した場合、加速度センサー２から出力される幅員方向加速度の符号は、負となる。一方、図８の矢印Ａ３ａに示す車線を、車両５が走行した場合、加速度センサー２から出力される幅員方向加速度の符号は、正となる。

以上より、解析部２６は、イベント検出部２５によってイベント検出された区間の幅員方向加速度の符号によって、車両５の床版４ｄ上における走行車線を判定できる。例えば、図６のグラフＧ２の例の場合、幅員方向加速度を示す波形Ｗ２ｂは、矢印Ａ１に示すイベントの区間において、符号が「負」となっている。よって、解析部２６は、グラフＧ２の例の場合、車両５は床版４ｄの加速度センサー２が取り付けられた側面４ｄａに近い側の車線を走行（図７の矢印Ａ２ａに示す車線を走行）している、と判定する。

次に、垂直方向変位による、車両５の走行時間推定および車重推定について説明する。

図９は、車両５の走行時間および車重を説明する図である。図９のグラフＧ４の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。波形Ｗ４は、イベントによって発生した床版４ｄの垂直方向変位を示している。

まず、垂直方向変位による車重推定について説明する。床版４ｄは、通過する車両５の車重により下方に撓む。従って、車両５の車重が大きければ、波形Ｗ４の矢印Ａ４ａに示す波高値も大きくなるという関係があり、車重は、垂直方向変位の波高値から推定することができる。すなわち、解析部２６は、垂直方向変位の波高値から、床版４ｄ上を走行する車両５の車重を推定できる。

床版４ｄ上の路面の車線が２車線の場合、通過する車両５の車重が同じでも、走行する車線によって、垂直方向変位の波高値は変わる。例えば、加速度センサー２に近い車線を車両５が走行した場合と、加速度センサー２から遠い車線を車両５が走行した場合とでは、車重が同じであっても、加速度センサー２の位置で観測される垂直方向変位の波高値は変わる（例えば、図７の矢印Ａ２ｃおよび図８の矢印Ａ３ｃを参照）。

そこで、記憶部１３には、各車線における、垂直方向変位の波高値と、車重との関係を示した車重情報が予め記憶される。例えば、記憶部１３には、加速度センサー２に近い車線における、垂直方向変位の波高値と、車重との関係を示した第１の車重情報と、加速度センサー２から遠い車線における、垂直方向変位の波高値と、車重との関係を示した第２の車重情報とが予め記憶される。そして、解析部２６は、図７および図８で説明した車両５の走行車線の判定結果に基づいて、記憶部１３に記憶された第１の車重情報および第２の車重情報の一方を参照し、イベント検出された区間の垂直方向変位の波高値に対応する車重を取得して、床版４ｄを走行した車両５の車重を推定する。なお、床版４ｄの車線が１車線の場合、記憶部１３には、１つの車重情報が予め記憶されることになる。

垂直方向変位の波高値は、例えば、イベント時の垂直方向変位が最小となった時刻ｔ_０より前の時刻における、垂直方向変位の極値ｈ_１と、垂直方向変位が最小となった時刻ｔ_０より後の時刻にける、垂直方向変位の極値ｈ_２との大きい方の極値ｈ_２と、イベント時の垂直方向変位の最小値ｈ_０との差を、波高値とする。なお、垂直方向変位の波高値の定義は、前記に限定されず、例えば、イベント時の垂直方向変位の最小値ｈ_０を波高値としてもよい。

次に、垂直方向変位による走行時間推定について説明する。車両５が、床版４ｄの中央部（加速度センサー２が取り付けられている位置）に向かって走行すると、垂直方向変位の値は徐々に小さくなる。そして、車両５が、中央部を走行したときに、垂直方向変位の値は最小となり、車両５が、中央部から離れていくと、垂直方向変位の値は徐々に大きくなる。従って、車両５の走行時間は、例えば、波形Ｗ４の矢印Ａ４ｂに示す波幅から推定することができる。すなわち、解析部２６は、垂直方向変位の波幅から、車両５の床版４ｄ上の走行時間を推定できる。なお、グラフＧ４の例では、時刻ｔ_０において、垂直方向変位の値は、最小となっている。従って、車両５は、時刻ｔ_０において、床版４ｄの中央部を通過したことが分かる。

垂直方向変位の波幅は、例えば、イベント時の垂直方向変位が最小となった時刻ｔ_０より前の時刻おける、垂直方向変位が極値ｈ_１をとったときの時刻ｔ_１と、垂直方向変位が最小となった時刻ｔ_０より後の時刻における、垂直方向変位が極値ｈ_２をとったときの時刻ｔ_２との差を、垂直方向変位の波幅とする。なお、垂直方向変位の波幅の定義は、前記に限定されない。例えば、イベントによって発生した垂直方向変位において、所定の閾値ｈ_３を下回った時刻ｔ_３１から、所定の閾値ｈ_３を上回る時刻ｔ_３２の差を、垂直方向変位の波幅としてもよい。

なお、車両５の走行時間が推定できれば、車両５の速度も推定できる。例えば、解析部２６は、床版４ｄの長さを、推定した走行時間で除算することにより、車両５の速度を求めることができる。

以下、計測装置１の動作を、フローチャートを用いて説明する。

図１０は、計測装置１の動作例を示したフローチャートである。計測装置１は、例えば、加速度センサー２が加速度を出力するタイミングで、図１０に示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。

まず、取得部２１は、通信部１２が受信した加速度センサー２の加速度を取得する（ステップＳ１）。

次に、フィルター部２２は、ステップＳ１にて取得部２１が取得した垂直方向加速度と幅員方向加速度とに含まれる、床版４ｄの固有共振周波数を抑制する（ステップＳ２）。

次に、変位算出部２３は、ステップＳ２にて、床版４ｄの固有共振周波数が抑制された垂直方向加速度から、床版４ｄの垂直方向変位を算出する（ステップＳ３）。例えば、変位算出部２３は、床版４ｄの固有共振周波数が抑制された垂直方向加速度を２回積分して、床版４ｄの垂直方向変位を算出する。

次に、相関判定部２４は、ステップＳ２にて床版４ｄの固有共振周波数が抑制された幅員方向加速度と、ステップＳ３にて算出された垂直方向変位との相関関係を判定する（ステップＳ４）。相関判定部２４は、幅員方向加速度と垂直方向変位との間に相関関係があると判定した場合（Ｓ４の「Ｙｅｓ」）、ステップＳ５に処理を移行する。相関判定部２４は、幅員方向加速度と垂直方向変位との間に相関関係がないと判定した場合（Ｓ４の「Ｎｏ」）、フローチャートの処理を終了する。そして、計測装置１は、加速度センサー２が加速度を出力するタイミングで、再びステップＳ１の処理を実行する。

ステップＳ４にて、幅員方向加速度と垂直方向変位との間に相関関係があると判定された場合（Ｓ４の「Ｙｅｓ」）、イベント検出部２５は、イベントを検出する（ステップＳ５）。

次に、解析部２６は、ステップＳ５のイベント検出に応じて、車両５の床版４ｄ上の運動を解析する（ステップＳ６）。例えば、解析部２６は、イベント検出による解析区間で幅員方向加速度の波形解析を行って、床版４ｄ上を走行した車両５の走行車線を判定する。また、解析部２６は、イベントによって発生した垂直方向変位の波形解析を行って、床版４ｄ上を走行した車両５の走行時間および車重を推定する。計測装置１は、ステップＳ６の処理が終了すると、当該フローチャートの処理を終了し、加速度センサー２が加速度を出力するタイミングで、再びステップＳ１の処理を実行する。

このように、計測装置１の取得部２１は、加速度センサー２から、床版４ｄの幅員方向加速度と垂直方向変位とを取得し、変位算出部２３は、垂直方向加速度に基づいて、床版４ｄの垂直方向変位を算出する。そして、相関判定部２４は、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定し、イベント検出部２５は、相関関係に基づいて、イベントを検出する。これにより、計測装置１は、多種のセンサーを用いなくても、加速度センサー２が出力する加速度からイベントを検出することができ、コスト低減を図ることができる。また、計測装置１は、少なくとも１個の加速度センサー２からイベントを検出でき、センサーの床版４ｄへの設置の手間が低減される。

また、解析部２６は、イベント検出部２５のイベント検出に応じて、車両５の運動を解析することができる。これにより、解析部２６は、処理負荷を低減することができる。

また、フィルター部２２は、幅員方向加速度と垂直方向加速度とに含まれる、車両５の運動の解析に関係しない床版４ｄの固有共振周波数を抑制する。これにより、イベント検出部２５は、適切にイベントを検出できる。また、解析部２６は、適切に車両５の運動を解析できる。

なお、上記では、解析部２６は、幅員方向加速度および垂直方向変位の波形解析を行ったが、少なくとも一方の波形解析を行ってもよい。例えば、解析部２６は、幅員方向加速度の波形解析だけを行って、車両５の走行車線を判定してもよいし、垂直方向変位の波形解析だけを行って、車両５の車重および通過時間を推定してもよい。

また、イベント検出部２５は、イベントを検出した場合、イベントによって発生した幅員方向加速度と垂直方向加速度とを記憶部１３に記憶してもよい。そして、解析部２６は、記憶部に記憶された幅員方向加速度と垂直方向加速度とに基づいて、車両５の運動を解析してもよい。この場合、解析部２６は、図１０のステップＳ６にて、車両５の運動を解析しなくてよい。例えば、解析部２６は、ユーザーからの要求に応じて、記憶部１３を参照し、車両５の運動を解析してもよい。この場合、イベントにはタグを付与する。要求に応じて記憶部１３を参照するためである。例えば、システムは、基準時刻部を追加し時刻情報を付加する。

また、上記では、相関判定部２４は、幅員方向加速度と、垂直方向変位との相関関係を判定したが、幅員方向加速度と、垂直方向加速度との相関関係を判定してもよい。この場合、垂直方向加速度から、垂直方向変位を算出する変位算出部２３は、不要となる。

また、相関判定部２４は、幅員方向変位と、垂直方向変位との相関関係を判定してもよい。この場合、変位算出部２３は、幅員方向加速度を２回積分して、幅員方向変位も算出する。

また、相関判定部２４は、幅員方向変位と、垂直方向加速度との相関関係を判定してもよい。

また、表示部１４は、イベント検出部２５が検出したイベント検出の結果や、解析部２６が解析した車両５の運動の解析結果等を表示装置に出力してもよい。これにより、ユーザーは、例えば、床版４ｄ上を通過した車両５の通過台数や、走行車線、車重等を知ることができる。

また、解析部２６は、幅員方向加速度の波高値および波幅から、床版４ｄ上を走行した車両５の走行時間および車重を推定してもよい。なお、垂直方向変位の方が、幅員方向加速度よりも車両５の通過による変化量が大きいため、垂直方向変位を用いて、車両５の走行時間および車重を推定するのが望ましい。

また、イベント検出部２５は、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係と、幅員方向加速度と垂直方向加速度との相関関係とに基づいて、イベントを検出してもよい。例えば、イベント検出部２５は、幅員方向加速度と垂直方向変位とに相関関係があり、かつ幅員方向加速度と垂直方向加速度とに相関関係がある場合に、イベントを検出してもよい。

また、取得部２１は、進行方向加速度（ｙ軸方向加速度）を取得してもよい。そして、相関判定部２４は、幅員方向加速度と進行方向加速度との相関関係を判定してもよい。

また、イベント検出部２５は、相関関係の共分散が閾値を超えたか否かによってイベントを検出してもよい。イベント検出部２５は、共分散の値から解析する時間区間を特定する。イベント検出部２５は、共分散のピーク時間幅よりも前後に広い時間区間を解析区間として特定する。この時間区間を広げる程度は、記憶部１３に記憶される。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、イベントが発生したときの幅員方向加速度と垂直方向変位との保存（記憶）について説明する。

図１１は、第２の実施の形態に係る計測装置１の機能ブロックの例を示した図である。図１１において、図４と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図１１に示すように、計測装置１は、加速度波形取得部３１と、変位波形取得部３２とを有している。

加速度波形取得部３１は、イベント検出部２５によってイベントが検出された場合、イベントによって発生した幅員方向加速度の波形の特徴情報を取得する。特徴情報は、以下で詳述するが、例えば、幅員方向加速度の波高値、波幅、波形係数、および車両５が加速度センサー２を通過した時刻である。加速度波形取得部３１は、取得した幅員方向加速度の特徴情報を記憶部１３に記憶する。

イベントによって発生する幅員方向加速度の波形は、概ね台形状である。従って、イベントによって発生した幅員方向加速度の全てのデータを記憶部１３に記憶しなくても、前記の特徴情報を記憶部１３に記憶することにより、幅員方向加速度の波形を、台形として近似復元することができる。すなわち、解析部２６は、記憶部１３に記憶された特徴情報から、台形の幅員方向加速度を復元でき、例えば、後からでも、ユーザーの要求等に応じて、車両５の運動を解析することができる。

図１２は、幅員方向加速度の特徴情報およびその特徴情報からの幅員方向加速度の復元を説明する図である。図１２に示すグラフＧ１１，Ｇ１２の横軸は時間を示し、縦軸は加速度を示す。

グラフＧ１１に示す波形Ｗ１１は、イベントによって発生した幅員方向加速度を示す。グラフＧ１２に示す波形Ｗ１２は、記憶部１３に記憶された特徴情報から復元した幅員方向加速度を示す。

加速度波形取得部３１は、波形Ｗ１１の特徴情報を取得する。例えば、加速度波形取得部３１は、グラフＧ１１の矢印Ａ１１ａに示す波高値と、矢印Ａ１１ｂに示す波幅とを取得する。また、加速度波形取得部３１は、矢印Ａ１１ｃに示す波形係数（幅員方向加速度の立上り時の傾き）と、矢印Ａ１１ｄに示す波形係数（幅員方向加速度の立下り時の傾き）とを取得する。また、加速度波形取得部３１は、車両５が加速度センサー２を通過した時刻ｔ_０を取得する。

幅員方向加速度の波高値は、例えば、イベント前の幅員方向加速度の値がほぼ一定のときの値ｈ_１１と、イベント時の幅員方向加速度の値がほぼ一定のときの値ｈ_１２との差とし、次の式で示される。

波高値＝ｈ_１２−ｈ_１１

なお、値ｈ_１１は、「０」としてもよい。

波幅は、例えば、幅員方向加速度の値が上昇し始めた時刻ｔ_１１と、幅員方向加速度の値が下降し終えた時刻ｔ_１４との差とし、次の式で示される。

波幅＝ｔ_１４−ｔ_１１

立上り時の波形係数は、例えば、幅員方向加速度の値が上昇し始めた時刻ｔ_１１と、幅員方向加速度が値ｈ_１２となった時の時刻ｔ_１２と、波高値とから求まる幅員方向加速度の傾きとし、次の式で示される。

波形係数＝（ｈ_１２−ｈ_１１）／（ｔ_１２−ｔ_１１）

立下り時の波形係数は、例えば、イベント時の幅員方向加速度の値が下降し始めた時刻ｔ_１３と、幅員方向加速度が値ｈ_１１となった時の時刻ｔ_１４と、波高値とから求まる幅員方向加速度の傾きとし、次の式で示される。

波形係数＝（ｈ_１１−ｈ_１２）／（ｔ_１４−ｔ_１３）

車両５が加速度センサー２を通過した時刻ｔ_０は、例えば、垂直方向変位の値が最大となった時の時刻とする（例えば、図９の時刻ｔ_０参照）。

なお、各特徴情報の定義は、上記に限定されない。例えば、波高値は、イベントによって発生した幅員方向加速度の値の最大値を波高値としてもよい。また、波幅は、イベントによって発生した幅員方向加速度の値が、所定の閾値ｈ_１３を超えた時刻と、所定の閾値ｈ_１３を下回った時刻との差を波幅としてもよい。また、上記では幅員方向加速度が正の場合について説明したが、負の場合も幅員方向加速度の特徴情報およびその特徴情報からの幅員方向加速度の復元できる。

加速度波形取得部３１は、取得したこれらの特徴情報を、記憶部１３に記憶する。これにより、解析部２６は、記憶部１３に記憶された特徴情報から、イベントによって発生した幅員方向加速度を、波形Ｗ１２に示すような台形波形で復元することができる。例えば、解析部２６は、時刻ｔ_０から、波幅の半分の時間遡った時刻ｔ_１１を出発点として、幅員方向加速度を立上り時の波形係数で、波高値「ｈ_１２−ｈ_１１」まで上昇させる。また、解析部２６は、時刻ｔ_０から、波幅の半分の時間経過した時刻ｔ_１４を出発点として、幅員方向加速度を時間が遡るように立下り時の波形係数で、波高値「ｈ_１２−ｈ_１１」まで上昇させる。そして、解析部２６は、波高値まで上昇させた２つの幅員方向加速度の２点間を結び、イベントによって発生した幅員方向加速度を復元する。

図１１の説明に戻る。変位波形取得部３２は、イベント検出部２５によってイベントが検出された場合、イベントによって発生した垂直方向変位の波形の特徴情報を取得する。特徴情報は、以下で詳述するが、例えば、垂直方向変位の波高値、波幅、および車両５が加速度センサー２を通過した時刻である。変位波形取得部３２は、取得した垂直方向変位の特徴情報を記憶部１３に記憶する。

イベントによって発生した垂直方向変位の波形は、次の式（２）で近似する。

式（２）の「ｈ_ｕ」は、垂直方向変位の波高値であり、「ｗ_ｕ」は、垂直方向変位の波幅である。「ｔ_０」は、車両５が加速度センサー２を通過した時刻であり、例えば、イベント時の垂直方向変位が最小値となったときの時刻である。「ａ」は、波形係数であり、床版４ｄによって決まる定数である。なお、波形は、「ｔ_０」を境に式（２）で近似してもよい（波形の右側と左側を別々に近似してもよい）。

従って、イベントによって発生した垂直方向変位の全てのデータを記憶部１３に記憶しなくても、前記の特徴情報を記憶部１３に記憶することにより、垂直方向変位の波形を、式（２）から算出することができる。すなわち、解析部２６は、記憶部１３に記憶された特徴情報から、垂直方向変位を復元でき、例えば、後からでも、ユーザーの要求等に応じて、車両５の運動を解析することができる。

図１３は、垂直方向変位の特徴情報およびその特徴情報からの垂直方向変位の復元を説明する図である。図１３に示すグラフＧ１３，Ｇ１４の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。

グラフＧ１３に示す波形Ｗ１３は、イベントによって発生した垂直方向変位を示す。グラフＧ１４に示す波形Ｗ１４は、記憶部１３に記憶された特徴情報から復元した垂直方向変位を示す。

変位波形取得部３２は、波形Ｗ１３の特徴情報を取得する。例えば、変位波形取得部３２は、グラフＧ１３の矢印Ａ１３ａに示す波高値と、矢印Ａ１３ｂに示す波幅とを取得する。また、変位波形取得部３２は、車両５が加速度センサー２を通過した時刻ｔ_０を取得する。垂直方向変位における波高値および波幅は、図９で説明した波高値および波幅と同様であり、その説明を省略する。

変位波形取得部３２は、取得したこれらの特徴情報を、記憶部１３に記憶する。これにより、解析部２６は、記憶部１３に記憶された特徴情報と式（２）とを用いて、イベントによって発生した垂直方向変位を、波形Ｗ１４に示すような波形で復元することができる。例えば、解析部２６は、記憶部１３に記憶された波高値「ｈ_ｕ」、波幅「ｗ_ｕ」、および車両５が加速度センサー２を通過した時刻「ｔ_０」を、上記の式（２）に代入する。これにより、解析部２６は、イベントによって発生した垂直方向変位を復元でき、例えば、後からでも、ユーザーの要求等に応じて、車両５の運動を解析することができる。

なお、式（２）の波形係数「ａ」は、床版４ｄごとにおいて予め算出する。例えば、垂直方向変位の波高値、波幅、および車両５が加速度センサー２を通過した時刻の実測値を式（２）に代入する。そして、式（２）によって示される波形と、実測値を取得したときの実際の垂直方向変位の波形とを比較し、式（２）の波形が、実際の垂直方向変位の波形に対し、最も一致するように、波形係数「ａ」を予め算出する。

第２の実施の形態に係る計測装置１のフローチャートは、図１０と同様になる。ただし、ステップＳ５またはステップＳ６の処理の後に、加速度波形取得部３１および変位波形取得部３２による、波形の特徴情報の記憶処理が実行される。

第２の実施の形態に係る計測装置１では、ステップＳ６の車両運動解析の処理は省略されてもよい。車両運動解析の処理は、例えば、ユーザーからの要求等に応じて、実行されてもよい。例えば、解析部２６は、ユーザーから解析要求があると、記憶部１３に記憶された特徴情報を取得し、取得した特徴情報から、イベントによって発生した水平方向加速度および垂直方向変位を復元する。そして、解析部２６は、復元した水平方向加速度および垂直方向変位から、車両５が床版４ｄ上を走行した車線や、車重、走行時間、速度を推定してもよい。

このように、加速度波形取得部３１は、イベント検出部２５によってイベントが検出された場合、イベントによって発生した幅員方向加速度の波形の特徴情報を取得する。また、変位波形取得部３２は、イベント検出部２５によってイベントが検出された場合、イベントによって発生した垂直方向変位の波形の特徴情報を取得する。これにより、記憶部１３は、記憶容量を低減することができる。

また、解析部２６は、記憶部１３に記憶された特徴情報から、幅員方向加速度または垂直方向変位を復元できるので、例えば、後からでも、ユーザーの要求等に応じて、床版４ｄ上での車両５の運動を解析することができる。

なお、加速度波形取得部３１は、加速度センサー２から出力される幅員方向加速度の特徴情報を取得して、記憶部１３に記憶してもよいし、フィルター部２２によってフィルタリング処理された幅員方向加速度の特徴情報を取得して、記憶部１３に記憶してもよい。また、加速度波形取得部３１は、前記の２つの幅員方向加速度の特徴情報を取得して、記憶部１３に記憶してもよい。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、垂直方向加速度の包絡線を算出し、算出した包絡線から、床版の振動を検出する。そして、床版の振動が検出された場合に、相関判定部は、相関関係を判定する。

図１４は、第３の実施の形態に係る計測装置１の機能ブロックの例を示した図である。図１４において、図４と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図１４に示すように、計測装置１は、包絡線算出部４１と、振動検出部４２とを有している。

包絡線算出部４１には、取得部２１が取得した垂直方向加速度が入力される。包絡線算出部４１は、入力された垂直方向加速度の絶対値を算出し、算出した絶対値の包絡線（信号）を算出する。

図１５は、包絡線の例を示した図である。図１５に示すグラフＧ２１の横軸は時間を示し、縦軸は加速度を示す。

グラフＧ２１に示す波形Ｗ２１ａは、包絡線算出部４１に入力される垂直方向加速度を示している。点線で示す波形Ｗ２１ｂは、包絡線算出部４１によって絶対値計算がされた垂直方向加速度を示している。すなわち、波形Ｗ２１ｂは、波形Ｗ２１ａの負の部分を正にしたものである。波形Ｗ２１ｃは、包絡線算出部４１によって算出された包絡線を示している。

床版４ｄの振動は、車両５の通過によって発生する他、様々な環境要因によっても発生する。包絡線算出部４１には、フィルター部２２を介さずに、取得部２１が取得した垂直方向加速度が入力され、包絡線算出部４１は、その垂直方向加速度の包絡線を算出する。従って、包絡線算出部４１は、様々な要因によって発生した、床版４ｄの垂直方向加速度の包絡線を算出する。

図１４の説明に戻る。振動検出部４２は、包絡線算出部４１によって算出された垂直方向加速度の包絡線に基づいて、床版４ｄの振動を検出する。例えば、振動検出部４２は、垂直方向加速度の包絡線の振幅が所定の閾値を超えた場合に、床版４ｄが振動していると検出する。

上記したように、包絡線算出部４１は、様々な要因によって発生した、床版４ｄの垂直方向加速度の包絡線を算出する。従って、振動検出部４２は、様々な要因によって発生した床版４ｄの振動を検出する。つまり、振動検出部４２は、車両５の通過や、環境振動によって生じた床版４ｄの振動を検出する。

相関判定部４３は、図４で説明した相関判定部２４と同様にして、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定する。ただし、図１４の相関判定部４３は、振動検出部４２によって、床版４ｄの振動が検出された場合に、前記の相関関係を算出するところが異なる。

図４の相関判定部２４は、常時、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定する。一方、図１４の相関判定部４３は、振動検出部４２によって、床版４ｄの振動が検出された場合に、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定する。つまり、相関判定部４３は、車両５の通過や、環境振動によって床版４ｄが振動した場合に、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定する。これにより、相関判定部４３の処理負荷を低減することができる。

なお、床版４ｄは、車両５が通過した場合、その荷重によって、下方に撓む。一方、環境振動の場合、床版４ｄには、車両５のような荷重はかからないので、車両５が通過したときのような大きな下方の撓みは生じない。そのため、環境振動によって発生した幅員方向加速度と垂直方向変位との間の相関関係は、車両５の通過によって発生する幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係のような、大きな相関関係はみられない。

図１６は、計測装置１の動作例を示したフローチャートである。図１６のフローチャートにおいて、図１０と同じ処理には同じ符号が付し、その説明を省略する。

図１６のステップＳ１１において、包絡線算出部４１は、ステップＳ１にて取得部２１が取得した垂直方向加速度の絶対値の包絡線を算出する。

次に、振動検出部４２は、ステップＳ１１にて算出された包絡線に基づいて、床版４ｄの振動を検出する（ステップＳ１２）。例えば、振動検出部４２は、ステップＳ１１にて算出された包絡線が所定の閾値を超えた場合、床版４ｄが振動したと検出する。振動検出部４２は、床版４ｄの振動を検出しなかった場合（Ｓ１２の「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１へ移行する。振動検出部４２は、床版４ｄの振動を検出した場合（Ｓ１２の「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ４へ移行する。すなわち、床版４ｄに振動が発生した場合、相関判定部２４による幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係の判定処理が行われる。

なお、上記フローチャートでは、床版４ｄに振動が生じなくてもステップＳ１〜Ｓ３の処理が実行されるが、床版４ｄに振動が生じた場合に、ステップＳ１〜Ｓ３の処理を実行するようにしてもよい。例えば、図１６のステップＳ１の処理の前に、ステップＳ１１，Ｓ１２の処理を実行するようにしてもよい。

このように、包絡線算出部４１は、垂直方向加速度の包絡線を算出し、振動検出部４２は、包絡線算出部４１によって算出された包絡線に基づいて、床版４ｄの振動を検出する。そして、相関判定部２４は、振動検出部４２によって床版４ｄの振動が検出された場合に、幅員方向加速度と垂直方向変位との相関関係を判定する。これにより、相関判定部２４は、床版４ｄが振動したときに判定処理を行うので、処理負荷を低減することができる。

また、相関判定部２４は、振動検出部４２によって、床版４ｄの振動が検出されてから、イベントを検知するので、イベント検知の確度を向上することができる。

また、包絡線算出部４１は、幅員方向加速度の包絡線を算出し、振動検出部４２は、幅員方向加速度の包絡線に基づいて、床版４ｄの振動を検出してもよい。なお、垂直方向加速度の方が、幅員方向加速度よりも車両５の通過による変化量が大きいため、垂直方向加速度の包絡線を用いて、床版４ｄの振動を検出するのが望ましい。

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、計測装置の機能構成は、計測装置の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。計測装置の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

また、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。例えば、第２の実施の形態に、第３の実施の形態で説明した振動検出を追加してもよい。また、そのような変更又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、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、本発明は、計測方法、計測装置のプログラム、当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。また、計測装置と加速度センサーが一つの筐体に収納されたデバイスであって、このデバイスから計測装置による解析結果が通信ネットワークに通信される構成でもよい。

１…計測装置、２…加速度センサー、３…通信ネットワーク、４…橋梁、４ａ…橋脚、４ｂ，４ｃ…橋台、４ｄ，４ｅ…床版、４ｄａ…側面、５…車両、４ｆ〜４ｉ…主桁、１１…制御部、１２…通信部、１３…記憶部、１４…表示部、１５…操作部、２１…取得部、２２…フィルター部、２３…変位算出部、２４…相関判定部、２５…イベント検出部、２６…解析部、３１…加速度波形取得部、３２…変位波形取得部、４１…包絡線算出部、４２…振動検出部、４３…相関判定部。

Claims

移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得部と、
前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出部と、
前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を判定する相関判定部と、
前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出部と、
を有することを特徴とする計測装置。
請求項１に記載の計測装置であって、
前記加速度センサーは、前記構造物に設けられた前記移動体の移動方向規制手段の規制方向と平行な前記構造物の端部であって、前記端部の前記規制方向の中央部に設けられている、
ことを特徴とする計測装置。
請求項１または２に記載の計測装置であって、
前記幅員方向加速度と前記垂直方向加速度とに含まれる、前記構造物が有する固有共振周波数成分を抑制するフィルター部、
をさらに有することを特徴とする計測装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記移動体の前記構造物上の移動の検出結果に応じて、前記移動体の前記構造物上における運動を解析する解析部、
をさらに有することを特徴とする計測装置。
請求項４に記載の計測装置であって、
前記解析部は、前記移動体の前記構造物上の移動が検出された場合、前記幅員方向加速度および前記垂直方向変位の少なくとも一方に基づいて、前記移動体の前記構造物上における運動を解析する、
ことを特徴とする計測装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記移動体の前記構造物上の移動が検出された場合、前記幅員方向加速度の波形の特徴情報を取得して記憶する加速度波形取得部、
をさらに有することを特徴とする計測装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記移動体の前記構造物上の移動が検出された場合、前記垂直方向変位の波形の特徴情報を取得して記憶する変位波形取得部、
をさらに有することを特徴とする計測装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記垂直方向加速度の包絡線を算出する包絡線算出部と、
前記包絡線に基づいて、前記構造物の振動を検出する振動検出部と、
をさらに有することを特徴とする計測装置。
請求項８に記載の計測装置であって、
前記相関判定部は、前記構造物の振動が検出された場合、前記相関関係を判定する、
ことを特徴とする計測装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記移動体の移動の検出結果を出力する出力部、
をさらに有することを特徴とする計測装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の計測装置であって、
前記構造物は、橋梁である、
ことを特徴とする計測装置。
移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得ステップと、
前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出ステップと、
前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を算出する相関判定ステップと、
前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出ステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。
移動体が移動する構造物に設けられ、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを出力する加速度センサーと、
前記幅員方向加速度と前記垂直方向加速度とを取得する取得部と、前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出部と、前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を判定する相関判定部と、前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出部と、を有する計測装置と、
を有することを特徴とする計測システム。
移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得ステップと、
前記垂直方向加速度に基づいて、前記構造物の垂直方向変位を算出する変位算出ステップと、
前記幅員方向加速度と前記垂直方向変位との相関関係を判定する相関判定ステップと、
前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出ステップと、
をコンピューターに実行させることを特徴とするプログラム。
移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、前記構造物の前記移動体が移動する面の幅員方向加速度と垂直方向加速度とを取得する取得部と、
前記幅員方向加速度と前記垂直方向加速度との相関関係を判定する相関判定部と、
前記相関関係に基づいて、前記移動体の前記構造物上の移動を検出する移動検出部と、
を有することを特徴とする計測装置。