JP6655244B2 - 道路劣化判定システムおよび道路劣化判定プログラム - Google Patents
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Description
以下、図を参照して道路劣化判定システム1の実施形態について説明する。初めに図1を参照して、道路劣化判定システム1の構成の概要について説明する。
図1は、本実施形態における、道路劣化判定システム1の構成の概要を示す模式図である。ここでは、道路劣化判定システム1が、ある道路に適応される場合を一例にして説明する。以下、道路劣化判定システム1が舗装の劣化の状態を判定する道路を、判定対象道路RDと称する。
道路劣化判定システム1は、道路劣化判定装置100と、検出部200とを備える。以下、検出部200について説明する。
検出部200は、接触型マイクなどの振動センサを備えている。この振動センサは、例えば、ピエゾ素子と、このピエゾ素子に接する検知突起を備えている(いずれも不図示)。この場合、振動センサは、検知突起に入力される振動をピエゾ素子によって電圧に変換して、変換した電圧を検出結果として出力する。検出部200は、判定対象道路RDに上述の検知突起を接触させることにより、振動源から判定対象道路RDに与えられる振動を、電圧変化として検出する。すなわち、検出部200は、空気の振動を介さずに判定対象道路RDの振動を検出する。
検出部200は、検出した振動を道路劣化判定装置100へ出力する。ここで、検出部200は、検出した振動を示す電圧信号をそのまま出力してもよく、この電圧信号を変換した情報を出力してもよい。以下においては、検出部200は、検出した加振点Pにおける振動を示す電圧信号を、検出振動情報IWPに変換して出力する場合について説明する。ここで、検出振動情報IWPには、検出部200が検出した振動の周波数毎の強度を示す情報が含まれる。この一例では、検出振動情報IWPが、振動の周波数毎の強さと、基準値との比を対数によって表現した値である場合について説明する。また、この一例では、この基準値が0dBである場合について説明する。また、この一例では、検出振動情報IWPとは、振動の周波数毎の強さを示す特性の情報である。
検出部200は、判定対象道路RDの表層APに接して設置される。また、検出部200は、判定対象道路RDの舗装SSFに埋設される。また、検出部200は、判定対象道路RDの路床(不図示)に埋設される。この一例では、検出部200が判定対象道路RDの表層APに接して設置されている場合について説明する。
次に、道路劣化判定装置100について説明する。検出部200と、道路劣化判定装置100とは、通信線L1と、通信線L2と、ネットワークNによって接続される。道路劣化判定装置100は、検出部200からネットワークNを介して検出振動情報IWPを取得する。道路劣化判定装置100は、検出部200から取得した検出振動情報IWPに基づいて、判定対象道路RDの舗装の劣化の状態を判定する。
道路劣化判定装置100は、制御部110と、記憶部120とを備える。
記憶部120には、振動情報表TBLwpと、振動基準情報表TBLstdと、種類特性情報表TBLtypとが記憶される。
また、図4に示す通り、車両Vが判定対象道路RDを走行する場合について説明する。ここで、図4に示すxy直交座標系のうち、y軸は、判定対象道路RDと平行する方向を示す。また、x軸は、y軸と直交する方向であって、判定対象道路RDを横断する方向を示す。検出位置LP1とは、判定対象道路RDのある位置であって、x軸と平行する位置である。これにより、検出部200は、検出位置LP1に振動源である車両Vが到達した場合、判定対象道路RD上の加振点P1に与えられる振動を検出する。検出部200が検出した加振点P1に与えられる振動を示す検出振動情報IWPを、検出振動情報IWP1と称する。
この一例では、加振点P1に与えられる振動を示す検出振動情報IWP1のうち、取得日時情報DT1の加振点P1の振動を示す検出振動情報IWP1を振動情報WP11と称する。また、加振点P1に与えられる振動を示す検出振動情報IWP1のうち、取得日時情報DT2の加振点P1の振動を示す検出振動情報IWP1を振動情報WP12と称する。また、加振点P1に与えられる振動を示す検出振動情報IWP1のうち、取得日時情報DT3の加振点P1の振動を示す検出振動情報IWP1を振動情報WP13と称する。
振動情報表TBLwpには、取得日時情報DTと、振動情報WPとが記憶される。また、取得日時情報DTと、振動情報WPとには、識別番号IDが関連付けられる。
この一例の場合、取得日時情報DT1と、振動情報WP11とには、識別番号ID1が関連付けられる。また、取得日時情報DT2と、振動情報WP12とには、識別番号ID2が関連付けられる。また、取得日時情報DT3と、振動情報WP13とには、識別番号ID3が関連付けられる。すなわち、この一例では、振動情報表TBLwpには、識別番号ID1として、取得日時情報DT1と、振動情報WP11とが記憶される。また、振動情報表TBLwpには、識別番号ID2として取得日時情報DT2と、振動情報WP12とが記憶される。また、振動情報表TBLwpには、識別番号ID3として取得日時情報DT3と、振動情報WP13とが記憶される。
また、振動基準情報表TBLstdには、判定対象道路RDと同一の構造の舗装された道路において検出された振動を示す情報が含まれる。具体的には、判定対象道路RDと同一の構造である舗装された道路である基準道路SR上の、ある点を振動源として加振する。この加振による振動を、振動を検出する装置によって検出する。この振動を検出する装置とは、検出部200と同一のものであってもよく、検出部200と同等の結果を検出できるものであればいずれの装置であってもよい。ここで、振動を検出する装置が検出した基準道路SRに与えられる振動を示す情報を基準道路振動情報SRDと称する。すなわち、振動基準情報表TBLstdには、基準道路振動情報SRDが記憶される。この振動基準情報表TBLstdに記憶される振動基準情報STDと、基準道路振動情報SRDとには、それぞれ識別番号IDが関連付けられる。
種類特性情報表TBLtypには、上述の方法によって得られた複数の種類特性情報TYPが記憶される。また、複数の種類特性情報TYPには、種類特性情報TYP毎に識別番号IDが関連付けられる。
また、ここでは種類特性情報TYPが、基準道路振動情報SRDの振動の特性を示す情報と、各種劣化が生じた基準道路SRにおいて検出された振動の特性を示す情報との差を示す情報である場合について説明したがこれに限られない。種類特性情報TYPは、劣化程度が異なる基準道路SRにおいて検出された振動の特性を示す情報同士の差を示す情報であってもよい。また、種類特性情報表TBLtypは、劣化の程度が軽い場合の種類特性情報TYPと、劣化の程度が重い場合の種類特性情報TYPとを記憶してもよい。
制御部110は、その機能部としての状態判定部111と、種類判定部112とを備える。
状態判定部111は、記憶部120に記憶されている振動情報表TBLwpと、振動基準情報表TBLstdとに基づいて、判定対象道路RDの舗装SSF内部の劣化の状態を判定する。劣化の状態とは、劣化の有無、及び劣化の程度である。この劣化の程度とは、例えば、空洞の大きさや、ひび割れの長さ等である。以下、状態判定部111が、判定対象道路RDの舗装SSF内部の劣化の状態を判定する例について説明する。
状態判定部111は、記憶部120から振動情報表TBLwpを読み出す。状態判定部111は、振動情報表TBLwpに記憶される振動情報WPのうち、ある日時の振動情報WPと、ある日時より過去の振動情報WPと比較する。これにより、状態判定部111は、過去からある日時までの検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化の状態を判定する。以下、図5と、図6と、図7とを参照して状態判定部111の判定について説明する。
図5は、取得日時情報DT2における振動情報WP12を示すグラフである。図5において、振動情報WP12は、波形WWP12によって示される。図5のグラフにおいて、横軸は周波数を示す。また、縦軸は、周波数毎の振動レベルを示す。図5に示す通り、振動情報WP12は、30Hz付近において−110dB程度の振動レベルである。また、振動情報WP12は、30Hz付近から90Hz付近まで振動レベルが−70dB程度まで上昇する。また、振動情報WP11は、90Hz付近から800Hz付近までの間、振動レベルが−70dB程度で安定する。また、振動情報WP11は、800Hz付近から900Hz付近まで振動レベルが−50dB程度まで上昇する。また、振動情報WP11は、900Hz付近から1200Hz付近までの間、振動レベルが−80dB程度まで減少する。
状態判定部111は、差分値dvが所定のしきい値より大きい場合、検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化があると判定する。
なお、ここでは差分値dvが振動情報WP11から振動情報WP12を引いた場合について説明したが、これに限られない。差分値dvは、振動情報WP12から振動情報WP11を引いた値でもよい。
状態判定部111は、記憶部120から振動情報表TBLwpと、振動基準情報表TBLstdとを読み出す。状態判定部111は、振動情報表TBLwpに記憶される振動情報WPのうち、ある日時の振動情報WPと、振動基準情報表TBLstdに記憶される振動基準情報STDとを比較する。これにより、状態判定部111は、検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化の状態を判定する。具体的には、状態判定部111は、振動情報WPから振動基準情報STDを引いた値が所定のしきい値より大きい場合、検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化があると判定する。
なお、ここでは状態判定部111が振動情報WPから振動基準情報STDを引いた値に基づいて舗装SSF内部の劣化の状態を判定する場合について説明したが、これに限られない。状態判定部111は、振動基準情報STDから振動情報WPを引いた値に基づいて過去からある日時までの検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化の状態を判定してもよい。
状態判定部111は、記憶部120から振動情報表TBLwpと、振動基準情報表TBLstdとを読み出す。状態判定部111は、振動情報表TBLwpに記憶される振動情報WPのうち、ある日時の振動情報WPと、振動基準情報表TBLstdに記憶される基準道路振動情報SRDとを比較する。これにより、状態判定部111は、過去からある日時までの検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化の状態を判定する。具体的には、状態判定部111は、振動情報WPから基準道路振動情報SRDを引いた値が所定のしきい値より大きい場合、検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化があると判定する。
なお、ここでは、状態判定部111が、振動情報WPから基準道路振動情報SRDを引いた値に基づいて検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化の状態を判定する場合について説明したが、これに限られない。状態判定部111は、振動基準情報STDから振動情報WPを引いた値に基づいて検出位置LP1における舗装SSF内部の劣化の状態を判定してもよい。
種類判定部112は、ひび割れの種類特性情報TYPと、差分情報dIとの差の大きさに基づいてひび割れの程度を判定する。具体的には、種類判定部112は、ひび割れの種類特性情報TYPに含まれる情報のうち、特定の周波数帯域である20Hz〜100Hz、および1000Hz以上の帯域における種類特性情報TYPと、差分情報dIとの差が大きい場合には、ひび割れが顕著である判定をする。ひび割れが顕著であるとは、判定対象道路RDに存在するひび割れが長い、又は複数あることを示す。
種類判定部112は、空洞の種類特性情報TYPと、差分情報dIとの差の大きさに基づいて空洞の程度を判定する。具体的には、種類判定部112は、空洞の種類特性情報TYPに含まれる情報のうち、特定の周波数帯域である100Hzから1000Hzまでの帯域における特性と、差分情報dIとの差が大きい場合には空洞が顕著である判定をする。より具体的には、種類判定部112は、空洞の種類特性情報TYPに含まれる情報のうち、特に100Hzから500Hzまでの帯域における種類特性情報TYPと、差分情報dIとの差が大きい場合には、空洞があると判定する。また、種類判定部112は、空洞の特定の周波数帯域のうち、特に500Hzから1000Hzまでの帯域における種類特性情報TYPと、差分情報dIとの差が大きい場合には、空洞が顕著であると判定する。空洞が顕著であるとは、判定対象道路RDに存在する空洞の径が大きい、又は複数あることを示す。
ここで、特定の周波数帯域である20Hz〜100Hz、および1000Hz以上の帯域を第1特定周波数範囲と称する。また、特定の周波数帯域である100Hzから1000Hzまでの帯域を第2特定周波数範囲と称する。種類判定部112は、ひび割れの種類特性情報TYPに含まれる情報のうち、特に第1特定周波数範囲に基づいて判定対象道路RDの舗装SSF内部の劣化の種類を判定する。また、種類判定部112は、空洞の種類特性情報TYPに含まれる情報のうち、特に第2特定周波数範囲に基づいて判定対象道路RDの舗装SSF内部の劣化の種類を判定する。
種類判定部112は、種類特性情報表TBLtypに記憶される種類特性情報TYPのうち、空洞の種類特性情報TYPを読み出す(ステップS175)。種類判定部112は、差分情報dIと、空洞の種類特性情報TYPとを比較する(ステップS180)。種類判定部112は、差分情報dIと、空洞の種類特性情報TYPとの差が所定のしきい値よりも大きいと判定した場合(ステップS180;YES)には、判定対象道路RDに生じている劣化の状態が空洞である判定をする(ステップS200)。一方、種類判定部112は、差分情報dIと、空洞の種類特性情報TYPとの差が所定のしきい値よりも小さいと判定した場合(ステップS180;NO)には、判定対象道路RDが劣化している判定をする(ステップS190)。
検出部200は、判定対象道路RDの舗装面SFに接して、または判定対象道路RDの舗装SSF内において、判定対象道路RDの振動を検出する。また、状態判定部111は、検出部200がある日時において検出した判定対象道路RDの振動を示す振動情報WPと、ある日時よりも過去の振動情報である振動情報WP、振動基準情報STD、または基準道路振動情報SRDとを比較することにより、判定対象道路RDの劣化の状態を判定する。これにより、本実施形態の道路劣化判定システム1は、判定対象道路RDのある日時における状態と、ある日時より過去の振動情報とを比較することにより、判定対象道路RDの劣化の状態を判定することができる。つまり、本実施形態の道路劣化判定システム1は、判定対象道路RDの劣化の状態を判定することができる。
具体的には、振動センサは、判定対象道路RDにおいて、ある間隔において複数設置されている。例えば、判定対象道路RDの全長が1kmである場合であって、かつ100個の振動センサを等間隔に設置する場合には、これらの振動センサは、10m間隔で設置される。これらの振動センサは、設置された位置の判定対象道路RDの振動を検出する。
なお、上述した振動センサとは、振動検出装置の一例である。
つまり、検出部200は、判定対象道路RDのうち、舗装面から路盤までの舗装の構造が同一である範囲について、判定対象道路RDの振動を検出する複数の振動検出装置のうち、選択された特定の振動検出装置であってもよい。同一の舗装の構造とは、例えば、路盤RBと、表層APとが、同一の材料、かつ同一の厚さで積層されている舗装の構造である。
本実施形態の道路劣化判定システム1によれば、判定対象道路RDの劣化の判定を精度高く行うに際して複数の振動センサから、適当な振動センサを選定することができる。つまり、本実施形態の道路劣化判定システム1によれば、判定対象道路RDのうち、適切な場所を選定して劣化の判定を行う場合の時間と、費用とを低減することができる。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
Claims (7)
- 判定対象の道路の舗装面に接して、または前記判定対象の道路の舗装内において、前記判定対象の道路の振動を検出する検出部と、
前記検出部が第1の時期において検出した前記判定対象の道路の振動を示す第1の振動情報と、前記第1の時期よりも過去の第2の時期において予め取得されている道路の振動を示す第2の振動情報とを比較することにより、前記判定対象の道路の劣化の状態を判定する状態判定部と、
道路の劣化の種類毎に、前記劣化の種類に対応する振動の周波数範囲を示す周波数情報を記憶する記憶部と、
前記状態判定部により前記判定対象の道路に劣化があると判定された場合に、前記状態判定部が前記第1の振動情報と前記第2の振動情報との差分のピーク周波数が、前記記憶部に記憶されている前記周波数情報が示す前記劣化の種類に対応する周波数範囲のいずれに属するかにより、前記判定対象の道路の前記劣化の種類を判定する種類判定部と、
を備えることを特徴とする道路劣化判定システム。 - 前記状態判定部は、
前記判定対象の道路の舗装内部の前記劣化の状態を判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の道路劣化判定システム。 - 前記第2の振動情報とは、
前記第2の時期において前記検出部によって検出された前記判定対象の道路の振動を示す過去の振動情報であり、
前記状態判定部は、
前記第1の振動情報と、前記過去の振動情報とを比較することにより、前記判定対象の道路の劣化の状態を判定する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の道路劣化判定システム。 - 前記第2の振動情報とは、
前記判定対象の道路の舗装の構造と同一の舗装構造を有し、劣化が生じていない基準道路の振動を示す基準振動情報であり、
前記状態判定部は、
前記第1の振動情報と、前記基準振動情報とを比較することにより、前記判定対象の道路の劣化の状態を判定する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の道路劣化判定システム。 - 前記劣化の種類には、
ひび割れと、空洞とが含まれ、
前記周波数情報には、
前記劣化の種類がひび割れである場合、前記劣化の程度が軽い場合の周波数特性と、前記劣化の程度が重い場合の周波数特性との変化が大きい第1の周波数範囲と、
前記劣化の種類が空洞である場合、前記劣化の程度が軽い場合の周波数特性と、前記劣化の程度が重い場合の周波数特性との変化が大きい第2の周波数範囲とが含まれ、
前記種類判定部は、
前記記憶部に記憶されている前記周波数情報それぞれに含まれる前記第1の周波数範囲、及び前記第2の周波数範囲に基づいて、前記判定対象の道路の劣化の種類を判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の道路劣化判定システム。 - 前記検出部とは、
前記判定対象の道路のうち、舗装面から路盤までの舗装の構造が同一である範囲について、前記範囲の舗装面に接して、または前記範囲の舗装内において、前記範囲の道路の振動を検出する複数の振動検出装置のうちから選択された特定の振動検出装置である
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の道路劣化判定システム。 - コンピュータに、
判定対象の道路の舗装面に接して、または前記判定対象の道路の舗装内において、前記判定対象の道路の振動を検出する検出ステップと、
前記検出ステップが第1の時期において検出した前記判定対象の道路の振動を示す第1の振動情報と、前記第1の時期よりも過去の第2の時期において予め取得されている道路の振動を示す第2の振動情報とを比較することにより、前記判定対象の道路の劣化の状態を判定する状態判定ステップと、
前記状態判定ステップにより前記判定対象の道路に劣化があると判定された場合に、前記状態判定ステップが前記第1の振動情報と前記第2の振動情報との差分のピーク周波数が、記憶部に記憶されている周波数情報が示す前記劣化の種類に対応する周波数範囲のいずれに属するかにより、前記判定対象の道路の前記劣化の種類を判定する種類判定ステップと、
を実行させるための道路劣化判定プログラム。
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