JP7384731B2 - 評価装置、水門システムおよび評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、水門開閉装置において駆動部と扉体とを連結する連結媒体の劣化状態を評価する技術、および、当該技術を利用した水門システムに関する。

特許文献１では、ワイヤロープ式の水門開閉装置における各種機器の劣化度合いを診断する装置が開示されている。当該装置では、ワイヤロープ張力に基づいて複数の滑車の抵抗に起因する組滑車効率が算出される。そして、組滑車効率を経年的に監視して、各種機器の劣化度合いが診断される。

なお、特許文献２では、エレベーター用の主ロープの寿命を診断する主ロープ診断装置が開示されている。当該装置では、各ロープ位置がシーブおよびそらせプーリを通過する回数から各ロープ位置における曲げ回数が求められ、最も劣化する位置が求められる。

特許第５８２７０７５号公報 特開２００６－２７８８８号公報

ところで、特許文献１の診断装置では、ワイヤロープの一部が没水する場合に水から受ける影響について考慮されていないため、ワイヤロープの劣化状態を適切に評価することができない場合がある。したがって、ワイヤロープ等の連結媒体の劣化状態を適切に評価することが可能な新規な手法が求められている。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、連結媒体の劣化状態を適切に評価することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、水門開閉装置において駆動部と扉体とを連結する連結媒体の劣化状態を評価する評価装置であって、時間算出部と、劣化状態評価部とを備え、水面の上下近傍である水面近傍領域、前記水面近傍領域よりも下方の水中領域、および、前記水面近傍領域よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出部は、連結媒体において、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、前記水面から下方の水中領域、および、前記水面よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出部は、前記連結媒体において、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、前記劣化状態評価部は、前記部位に対して、前記時間算出部により算出された結果を用いて、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間に依存する評価値を求め、前記連結媒体の劣化状態を評価する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の評価装置であって、前記時間算出部が、前記連結媒体における前記部位に対して、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間を算出する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の評価装置であって、前記時間算出部が、前記連結媒体における前記部位に対して、前記少なくとも１つの領域に連続して位置する連続時間を順次算出し、前記劣化状態評価部が、前記時間算出部により算出された複数の連続時間に対して、それぞれの長さに応じた係数を乗じて得た値の和を求めることにより、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間に依存する前記評価値を求める。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の評価装置であって、前記時間算出部が、前記連結媒体における前記部位に対して、前記水面近傍領域に位置する第１累積時間と、前記水面近傍領域よりも下方の前記水中領域に位置する第２累積時間とを算出し、前記劣化状態評価部が、前記部位に対して、前記第１累積時間および前記第２累積時間を用いて前記劣化状態を評価する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の評価装置であって、ロープである前記連結媒体における前記部位が、所定の曲げ位置に配置される回数を曲げ回数として取得する曲げ回数取得部をさらに備え、前記劣化状態評価部が、前記部位に対して、前記曲げ回数を用いて前記劣化状態を評価する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の評価装置であって、前記位置情報が、扉体の開度を測定する開度計、および、前記水面の高さを測定する水位計の出力に基づいて取得される。

請求項７に記載の発明は、水門システムであって、扉体と、駆動部、および、前記駆動部と前記扉体とを連結する連結媒体を有する水門開閉装置と、前記連結媒体の劣化状態を評価する、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の評価装置とを備える。

請求項８に記載の発明は、水門開閉装置において駆動部と扉体とを連結する連結媒体の劣化状態を評価する評価方法であって、時間算出工程と、劣化状態評価工程とを備え、水面の上下近傍である水面近傍領域、前記水面近傍領域よりも下方の水中領域、および、前記水面近傍領域よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出工程は、連結媒体において、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、前記水面から下方の水中領域、および、前記水面よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出工程は、前記連結媒体において、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、前記劣化状態評価工程は、前記部位に対して、前記時間算出工程において算出された結果を用いて、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間に依存する評価値を求め、前記連結媒体の劣化状態を評価する。

本発明によれば、連結媒体の劣化状態を適切に評価することができる。

水門システムの構成を示す図である。 評価装置の機能構成を示すブロック図である。 ワイヤロープの劣化状態を評価する処理の流れを示す図である。 ドラムおよびワイヤロープの組合せを示す図である。 ワイヤロープの各部位が位置する領域を説明するための図である。 ドラムおよびワイヤロープの組合せを示す図である。 ワイヤロープの劣化状態を評価する処理の流れの一部を示す図である。 ワイヤロープの一の部位が位置する領域の変化を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る水門システム１の構成を示す図である。水門システム１は、扉体２と、水門開閉装置３と、コンピュータ４とを備える。扉体２は、水路を横断するように設けられる略板状であり、例えば金属により形成される。扉体２の上面には、滑車（シーブ）２１が設けられる。滑車２１は、扉体２と共に昇降する動滑車であり、以下、「扉体滑車２１」という。図１の例では、複数の扉体滑車２１が扉体に取り付けられる。扉体２の構造は任意に変更されてよく、例えば、扉体２が上段扉および下段扉を有し、両者が連動して、または、個別に昇降するものであってもよい。

水門開閉装置３は、例えば、ワイヤロープウィンチ式であり、扉体２を昇降させて水路の開閉を行う。水門開閉装置３は、駆動部３１と、２本の金属製のワイヤロープ３６とを備える。駆動部３１は、電動機３１１と、ブレーキ装置３１２と、減速機３１３と、シャフト３１４と、２つのピニオン３１５と、２つのドラム３１６とを備える。電動機３１１は、ブレーキ装置３１２および減速機３１３を介してシャフト３１４を回転する。電動機３１１では、シャフト３１４の回転方向を正転および逆転で切り替えることが可能である。２つのピニオン３１５は、シャフト３１４に設けられる。２つのドラム３１６には、ドラムギア３１７が設けられ、２つのピニオン３１５とそれぞれ歯合する。シャフト３１４が回転することにより、２つのドラム３１６が正転または逆転する。

各ドラム３１６には、連結媒体であるワイヤロープ３６の一端が固定されるとともに、ワイヤロープ３６の一部が巻かれている。各ワイヤロープ３６においてドラム３１６に巻かれていない部分は、扉体２に設けられた２つの扉体滑車２１に掛けられるとともに、当該２つの扉体滑車２１の間にて滑車３２１に掛けられる。ワイヤロープ３６の他端は、保持部３２２により保持される。滑車３２１および保持部３２２は堤体に対して固定される。以下、滑車３２１を「固定滑車３２１」という。ドラム３１６が正転することにより、ワイヤロープ３６がドラム３１６に巻き取られ、扉体２が上昇する。ドラム３１６が逆転することにより、ワイヤロープ３６がドラム３１６から送り出され、扉体２が下降する。

なお、ドラム３１６の正転および逆転は、便宜的なものであり、ワイヤロープ３６の巻き取りがドラム３１６の逆転と捉えられ、ワイヤロープ３６の送り出しがドラム３１６の正転と捉えられてもよい。水門開閉装置３では、ドラム３１６およびワイヤロープ３６が複数設けられてもよいが、ドラム３１６およびワイヤロープ３６の１つの組合せのみが設けられてもよい。また、ドラム３１６やワイヤロープ３６の数は必ずしも一致していなくてもよい。それぞれが１つであってもよく、３つ以上の複数であってもよい。また、ワイヤロープ３６以外のロープや、チェーン等の他の索状部材が用いられてもよい。水門開閉装置３は、連結媒体としてラックを用いるラック式の開閉装置や、連結媒体としてスピンドルを用いるスピンドル式の開閉装置等であってもよい。駆動部３１における駆動源は、回転運動を行う油圧モータ等であってもよく、直線運動を行う油圧シリンダ等であってもよい。油圧シリンダ等を駆動源として用いる場合に、当該駆動源の動作を扉体２に伝達するリンク機構等が、連結媒体として捉えられてもよい。

水門開閉装置３は、開度計３３と、水位計３４とをさらに備える。開度計３３は、例えばシャフト３１４の回転量を検出することにより、扉体２の開度を測定する。図１の例では、扉体２の開度は、所定位置を基準とする扉体２の高さ（鉛直方向の位置）である。ここでの所定位置の一例としては水底である。開度計３３は、扉体２に別途取り付けられたワイヤを利用して扉体２の開度を検出するものや、磁気センサ、リードスイッチまたは圧力センサ等を利用して扉体２の開度を検出するものであってもよい。水位計３４は、例えばフロート式水位計であり、水面に浮かべられたフロートの位置を検出することにより、水位を測定する。図１の例では、水位は、所定位置を基準とする水面の高さである。水位計３４は、フロートを用いることなく水位を測定する、音波式、超音波式または圧力式水位計等であってもよい。

図２は、評価装置４０の機能構成を示すブロック図である。評価装置４０の機能は、コンピュータ４のＣＰＵ等が、所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより（すなわち、コンピュータがプログラムを実行することにより）実現される。評価装置４０の機能は専用の電気回路により実現されてもよく、部分的に専用の電気回路が用いられてもよい。図２では、開度計３３および水位計３４もブロックにて示す。

評価装置４０は、ワイヤロープ３６の劣化状態を評価するものであり、時間算出部４１と、劣化状態評価部４３とを備える。時間算出部４１は、ワイヤロープ３６の各部位に対して後述の第１累積時間および第２累積時間を算出する。劣化状態評価部４３は、ワイヤロープ３６の各部位に対して、第１累積時間および第２累積時間を用いて劣化状態を評価する。なお、図２中に破線で示す曲げ回数取得部４２は、後述の他の処理例にて用いられる。以下、評価装置４０の処理について詳細に説明する。

図３は、評価装置４０がワイヤロープ３６の劣化状態を評価する処理の流れを示す図である。図３中に破線で示すステップＳ１３ａは、後述の他の処理例にて行われる処理である。図４は、ドラム３１６およびワイヤロープ３６の一方の組合せを示す図である。図４では、ワイヤロープ３６が掛けられる２つの扉体滑車のうち、保持部３２２と固定滑車３２１との間に配置される扉体滑車（以下、「第１扉体滑車」という。）に符号２１ａを付し、固定滑車３２１とドラム３１６との間に配置される扉体滑車（以下、「第２扉体滑車」という。）に符号２１ｂを付す。以下の説明では、ドラム３１６およびワイヤロープ３６の一方の組合せのみに注目するが、ドラム３１６およびワイヤロープ３６の他方の組合せに対しても同様の処理が行われる。

図１に示す水門システム１では、開度計３３により扉体２の開度が常時測定され、時間算出部４１に入力される。なお、扉体２の開度は、扉体２の移動時等の所定のタイミングにおいてのみ測定されてもよい。また、水位計３４により水位が常時測定され、時間算出部４１に入力される。さらに、評価装置４０では、図４に示すワイヤロープ３６を長手方向に複数（多数）に区分することにより、ワイヤロープ３６において複数の部位が予め設定される（ステップＳ１１）。当該複数の部位の長さは同じであることが好ましいが異なっていてもよい。例えば、各部位の長さは、０．１ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。

時間算出部４１では、開度計３３および水位計３４の出力に基づいて、ワイヤロープ３６の各部位の水面Ｗ１に対する位置情報が取得される。具体的には、開度計３３から入力される扉体２の開度を用いて、ワイヤロープ３６においてドラム３１６に巻かれていない部分が特定されるとともに、当該部分に含まれる各部位の鉛直方向（図４の上下方向）における高さが取得される。ここで、扉体２の開度は、ワイヤロープ３６においてドラム３１６に巻かれていない部分の長さに依存する。換言すると、扉体２の開度からワイヤロープ３６の当該部分の長さが得られる。また、ドラム３１６、固定滑車３２１および保持部３２２の位置は不変である。したがって、ワイヤロープ３６の各部位の高さは、扉体２の開度に基づいて容易に取得可能である。ワイヤロープ３６の各部位の高さは、水位計３４から入力される水位と組み合わせることにより、各部位の水面Ｗ１に対する位置情報として捉えられる。

続いて、時間算出部４１では、水位計３４から入力される水位を用いて、鉛直方向において水面Ｗ１の上下近傍である水面近傍領域（図４中に符号Ｒ１を付す矢印にて示す領域）が特定される。水面近傍領域Ｒ１は、例えばワイヤロープ３６が水しぶきを受けやすい領域である。水面近傍領域Ｒ１の上限位置は、水面Ｗ１から上方に第１設定距離だけ離れた位置であり、水面近傍領域Ｒ１の下限位置は、水面Ｗ１から下方に第２設定距離だけ離れた位置である。第１設定距離および第２設定距離は、予め設定される。第１設定距離は、例えば０～７０ｃｍであり、好ましくは３～５０ｃｍである。第２設定距離は、例えば０～７０ｃｍであり、好ましくは３～５０ｃｍである。第１設定距離および第２設定距離は、互いに異なっていてもよく、水面近傍領域Ｒ１には、水面Ｗ１から上方の領域、または、水面Ｗ１から下方の領域の一方のみが含まれてもよい。

水面近傍領域Ｒ１が特定されると、時間算出部４１では、現在のワイヤロープ３６の各部位が、水面近傍領域Ｒ１、水面近傍領域Ｒ１よりも上方の領域（以下、「上方領域」という。）、および、水面近傍領域Ｒ１よりも下方の領域Ｒ２（以下、「下方領域Ｒ２」という。）のいずれに配置されているかが判定される（ステップＳ１２）。水面近傍領域Ｒ１を設定する本処理例では、上方領域および下方領域Ｒ２は、それぞれ気中領域および水中領域と捉えることが可能である。

図５は、ワイヤロープ３６の各部位が位置する領域を説明するための図である。図５の上段および下段における横軸は、保持部３２２に保持される基準部位を０として、ワイヤロープ３６の長手方向に沿った位置（すなわち、基準部位からの長さ）を示す。図５の下段は、ワイヤロープ３６の各位置の部位が水面近傍領域Ｒ１、上方領域および下方領域Ｒ２のいずれに位置するかを示す。図５の上段は、後述の他の処理例にて参照する。

図４の例では、ワイヤロープ３６においてドラム３１６に巻かれていない部分は、第１扉体滑車２１ａ、固定滑車３２１および第２扉体滑車２１ｂにて鉛直方向に折り返されるため、ワイヤロープ３６の４個の部位が水面Ｗ１に位置する。図５では、ワイヤロープ３６において水面Ｗ１と交差する位置を、水面Ｗ１と同じ符号を付す破線にて示し、ドラム３１６に巻かれている部分を、ドラム３１６と同じ符号を付す矢印にて示す。また、図５の下段では、水面近傍領域Ｒ１に位置するワイヤロープ３６の範囲を、水面近傍領域Ｒ１と同じ符号を付す矢印にて示し、下方領域Ｒ２に位置するワイヤロープ３６の範囲を、下方領域Ｒ２と同じ符号を付す矢印にて示す。

図５の下段では、基準部位（０の位置）と、基準部位から右側に向かって１番目の水面近傍領域Ｒ１との間が上方領域に位置する。１番目の水面近傍領域Ｒ１と２番目の水面近傍領域Ｒ１との間が下方領域Ｒ２に位置し、２番目の水面近傍領域Ｒ１と３番目の水面近傍領域Ｒ１との間が上方領域に位置する。３番目の水面近傍領域Ｒ１と４番目の水面近傍領域Ｒ１との間が下方領域Ｒ２に位置し、４番目の水面近傍領域Ｒ１から右側が上方領域に位置する。ドラム３１６に巻かれている部分は、上方領域に位置する。水位の変動および扉体２の昇降により、図５の下段における各領域の範囲は移動する。すなわち、ワイヤロープ３６の各部位が位置する領域が変動する。

時間算出部４１では、ワイヤロープ３６の交換時や、水門システム１の稼働開始時等の評価開始時から現在までの間において、ワイヤロープ３６の各部位が、水面近傍領域Ｒ１に位置する累積時間が第１累積時間として算出され、下方領域Ｒ２に位置する累積時間が第２累積時間として算出される（ステップＳ１３）。

劣化状態評価部４３では、ワイヤロープ３６の各部位に対して、現在の第１累積時間および第２累積時間を用いて劣化状態が評価される。例えば、ワイヤロープ３６の各部位の第１累積時間に係数を乗じて得た値と、当該部位の第２累積時間に他の係数を乗じて得た値とを足すことにより、判定評価値が求められる（ステップＳ１４）。なお、判定評価値の上記演算は一例に過ぎず、他の演算により判定評価値が求められてもよい。

各部位の判定評価値は所定の判定閾値と比較され、判定評価値が判定閾値よりも大きい場合に、当該部位の点検が必要であると判定される。この場合、コンピュータ４のディスプレイ等に、当該部位の位置情報と共に、当該部位の点検を促す表示を行ってもよい。点検を促す報知は、ライトの点灯や、ブザーの鳴動、電子メール等を用いた情報通信端末への通知等により行われてもよい。いずれの判定評価値も判定閾値以下である場合には、点検を促す報知は行われない。このようにして、劣化状態評価部４３では、ワイヤロープ３６の各部位に対して、第１累積時間および第２累積時間を用いて劣化状態が評価される（ステップＳ１５）。

評価装置４０では、上記ステップＳ１２～Ｓ１５の処理が繰り返し行われる。なお、評価装置４０では、劣化状態の評価において第１累積時間のみが用いられてもよい。また、判定評価値が判定閾値よりも大きい場合に、ワイヤロープ３６の交換等、他の処置を促す報知が行われてもよい。判定評価値の算出方法は適宜変更されてよいため、判定評価値と判定閾値との比較では、判定評価値が判定閾値よりも小さい場合に、点検が必要である等と判定されてもよい。

以上に説明したように、評価装置４０の時間算出部４１では、ワイヤロープ３６の各部位の水面Ｗ１に対する位置情報に基づいて、当該部位が水面近傍領域Ｒ１に位置する累積時間が算出される。劣化状態評価部４３では、当該部位に対して累積時間に依存する判定評価値が求められ、劣化状態が評価される。水門設備では、経験上、ワイヤロープにおいて水面近傍に位置する部位が損傷しやすくなるため、評価装置４０では、水面近傍領域Ｒ１に位置する累積時間に基づいて、ワイヤロープ３６の各部位の劣化状態を適切に評価することができる。また、ワイヤロープ３６の寿命を正確に予測することも可能である。

また、時間算出部４１では、ワイヤロープ３６の各部位に対して、水面近傍領域Ｒ１以外の水中（下方領域Ｒ２）に位置する第２累積時間についても算出される。劣化状態評価部４３では、当該部位に対して第１累積時間および第２累積時間を用いて劣化状態が評価される。ここで、ワイヤロープにおいて没水時間が長い部位では、ロープグリースが水に流される（水の流れにより除去される）等の理由により、常時気中に存在する部位に比べて、損傷が生じやすくなると考えられる。また、水しぶきを浴びる水面近傍領域Ｒ１では、ロープグリースがより流されやすい場合もある。さらに、水面近傍領域Ｒ１の方が、水面近傍領域Ｒ１以外の水中（下方領域Ｒ２）に比べ酸素濃度が高くなり錆びやすいと考えられる。もちろん、下方領域Ｒ２においても、錆びが進行するため、各部位が水面近傍領域Ｒ１に位置する第１累積時間と、水面近傍領域Ｒ１以外の水中に位置する第２累積時間とを用いる評価装置４０では、ワイヤロープ３６の劣化状態をより適切に評価することができる。なお、評価装置４０の設計によっては、劣化状態の評価において第２累積時間のみが用いられてもよい。また、劣化状態の評価において第１累積時間のみが用いられてもよい。

ワイヤロープ３６の各部位の水面Ｗ１に対する位置情報が、扉体２の開度を測定する開度計３３、および、水面Ｗ１の高さを測定する水位計３４の出力に基づいて取得される。水門設備では、通常、開度計および水位計が設けられているため、評価装置４０では、既存の機器を利用して、ワイヤロープ３６の各部位の位置情報を容易に取得することが可能である。なお、水位が安定している場合には、開度計３３の出力のみを用いてワイヤロープ３６の各部位の水面Ｗ１に対する位置情報が取得されてもよい。また、評価装置４０の設計によっては、既存の開度計および水位計とは別に、扉体２そのものに水面Ｗ１に対する位置情報を取得するためのセンサを設置するなど、上記位置情報を取得する専用の測定部が設けられてもよい。

時間算出部４１では、図６に示すように、水面近傍範囲Ｒ１を設定することなく、水面Ｗ１から下方の水中領域Ｒ３と、水面Ｗ１よりも上方の気中領域Ｒ４とが設定されてもよく、また、第１累積時間および第２累積時間以外の累積時間が算出されてもよい。例えば、没水時間（没水状態）に注目する場合には、水面Ｗ１から下方の水中領域Ｒ３に位置する第３累積時間が、ワイヤロープ３６の各部位に対して算出されてもよい。この場合、ロープグリースが水に流されること等が原因として生じる劣化の状態を、第３累積時間を用いて適切に評価することができる。また、水門開閉装置３の周囲の環境によっては、ワイヤロープ３６の各部位が、気中領域Ｒ４（または上記上方領域）に位置する累積時間が算出され、ワイヤロープ３６の劣化状態の評価に利用されてもよい。

以上のように、評価装置４０では、ワイヤロープ３６における各部位に対して、水面近傍領域Ｒ１、下方領域Ｒ２、および、上方領域の少なくとも１つの領域、または、（水面近傍領域Ｒ１を設定しない場合）水中領域Ｒ３および気中領域Ｒ４の少なくとも１つの領域のそれぞれに位置する累積時間が、時間算出部４１により算出される。そして、当該部位に対して、時間算出部４１により算出された結果を用いて、当該少なくとも１つの領域のそれぞれに位置する累積時間に依存する判定評価値が求められ、劣化状態が評価される。これにより、ワイヤロープ３６の劣化状態を適切に評価することが実現される。

次に、評価装置４０による他の評価処理について説明する。当該他の評価処理では、図２の曲げ回数取得部４２が用いられるとともに、図３中に破線で示すステップＳ１３ａが行われる。

曲げ回数取得部４２では、時間算出部４１と同様に、開度計３３から入力される扉体２の開度を用いて、ワイヤロープ３６の各部位の鉛直方向における高さが取得される。なお、時間算出部４１により取得されたワイヤロープ３６の各部位の高さが、曲げ回数取得部４２においてそのまま利用されてもよい。

また、ワイヤロープ３６におけるドラム３１６に巻かれていない部分において、局所的な最下点（極小点）が特定され、当該最下点から両側に所定長さの範囲が、曲げ位置に位置する部分として特定される。図４の例では、第１扉体滑車２１ａおよび第２扉体滑車２１ｂにそれぞれ対応する２個の局所的な最下点が存在するため、２個の曲げ位置に位置する部分が特定される。一方の曲げ位置では、ワイヤロープ３６が第１扉体滑車２１ａに接触し、他方の曲げ位置では、ワイヤロープ３６が第２扉体滑車２１ｂに接触する。なお、第１扉体滑車２１ａの曲げ位置に位置するワイヤロープ３６の長さは、例えば、第１扉体滑車２１ａの円周の半分である。第２扉体滑車２１ｂの曲げ位置、および、固定滑車３２１の後述の曲げ位置において同様である。

図５の上段は、ワイヤロープ３６の各位置の部位が、曲げ位置に位置するか否かを示す。図５の上段では、第１扉体滑車２１ａの曲げ位置に位置するワイヤロープ３６の範囲を、第１扉体滑車２１ａと同じ符号を付す矢印にて示し、第２扉体滑車２１ｂの曲げ位置に位置するワイヤロープ３６の範囲を、第２扉体滑車２１ｂと同じ符号を付す矢印にて示す。

さらに、ワイヤロープ３６において、互いに隣接する２個の局所的な最下点の間における局所的な最上点（極大点）が特定され、当該最上点から両側に所定長さの範囲が、曲げ位置に位置する部分として特定される。図４の例では、固定滑車３２１に対応する１個の局所的な最上点が存在し、１個の曲げ位置に位置する部分が特定される。当該曲げ位置では、ワイヤロープ３６が固定滑車３２１に接触する。図５の上段では、固定滑車３２１の曲げ位置に位置するワイヤロープ３６の範囲を、固定滑車３２１と同じ符号を付す矢印にて示す。ワイヤロープ３６のドラム３１６に巻かれていない部分において、第１扉体滑車２１ａの曲げ位置、固定滑車３２１の曲げ位置、および、第２扉体滑車２１ｂの曲げ位置以外に位置する部分は、いずれの滑車にも接触していない。扉体２の昇降により、図５の上段における各曲げ位置の範囲は変動する。

図３の評価処理では、ワイヤロープ３６を複数の部位に区分した後（ステップＳ１１）、時間算出部４１により第１累積時間および第２累積時間が取得される（ステップＳ１２，Ｓ１３）。続いて、曲げ回数取得部４２では、評価開始時から現在までの間において、ワイヤロープ３６の各部位が、第１扉体滑車２１ａの曲げ位置、固定滑車３２１の曲げ位置、および、第２扉体滑車２１ｂの曲げ位置のいずれかに配置される回数が曲げ回数として取得される（ステップＳ１３ａ）。このとき、ワイヤロープ３６の一の部位が、継続して同じ曲げ位置に位置する場合（すなわち、継続して同じ滑車に接触している場合）には、曲げ回数は増加しない。すなわち、ワイヤロープ３６の各部位が、いずれかの曲げ位置に配置された直後においてのみ、曲げ回数が増加する。なお、第１扉体滑車２１ａの曲げ位置、固定滑車３２１の曲げ位置、および、第２扉体滑車２１ｂの曲げ位置に対して個別に曲げ回数が取得されてもよい。

劣化状態評価部４３では、ワイヤロープ３６の各部位に対して、現在の第１累積時間、第２累積時間および曲げ回数を用いて劣化状態が評価される。例えば、ワイヤロープ３６の各部位ｊの第１累積時間に係数を乗じて得た値と、当該部位ｊの第２累積時間に他の係数を乗じて得た値とを足すことにより、第１評価値Ｘ１（ｊ）が求められる。第１評価値Ｘ１（ｊ）は、当該部位ｊの水面近傍領域Ｒ１および下方領域Ｒ２（水中）との位置関係に基づく劣化状態の評価値である。また、当該部位ｊの曲げ回数に係数を乗じて得た値が、第２評価値Ｘ２（ｊ）として求められる。第２評価値Ｘ２（ｊ）は、当該部位ｊの曲げ回数に基づく劣化状態の評価値である。そして、第１評価値Ｘ１（ｊ）および第２評価値Ｘ２（ｊ）に対する重み付け係数をそれぞれαおよびβとして、劣化状態の判定評価値Ｘ（ｊ）が数１により求められる（ステップＳ１４）。

（数１）
Ｘ（ｊ）＝α・Ｘ１（ｊ）＋β・Ｘ２（ｊ）
各部位ｊの判定評価値Ｘ（ｊ）は所定の判定閾値と比較される。判定評価値Ｘ（ｊ）が判定閾値よりも大きい場合に、当該部位ｊの点検が必要であると判定され、点検を促す報知等が行われる。いずれの判定評価値Ｘ（ｊ）も判定閾値以下である場合には、点検を促す報知は行われない。このようにして、劣化状態評価部４３では、ワイヤロープ３６の各部位ｊに対して、第１累積時間、第２累積時間および曲げ回数を用いて劣化状態が評価される（ステップＳ１５）。

評価装置４０では、上記ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１３ａ，Ｓ１４，Ｓ１５の処理が繰り返し行われる。なお、第１評価値Ｘ１（ｊ）、第２評価値Ｘ２（ｊ）および判定評価値Ｘ（ｊ）は、他の演算により求められてもよい。

以上に説明したように、評価装置４０の曲げ回数取得部４２では、ワイヤロープ３６の各部位が所定の曲げ位置に配置される回数が、曲げ回数として取得される。劣化状態評価部４３では、各部位に対して、上記累積時間のみならず、曲げ回数も用いて劣化状態が評価される。これにより、ワイヤロープ３６の損傷の原因となりやすい曲げ疲労も考慮して、ワイヤロープ３６の劣化状態を精度よく評価することが可能となる。曲げ回数は、第１累積時間および第２累積時間以外の累積時間と組み合わせて利用されてもよい。

上記処理例では、ワイヤロープ３６の各部位が一の領域に位置する累積時間を用いて判定評価値が求められるが、各部位が一の領域に連続して位置する連続時間の長さを考慮して、累積時間に依存する判定評価値を求めてもよい。図７は、評価装置４０がワイヤロープ３６の劣化状態を評価する処理の流れの一部を示す図であり、図３中のステップＳ１２とステップＳ１５との間に行われる処理を示している。以下の説明では、水面近傍領域Ｒ１を設定せず、水中領域Ｒ３および気中領域Ｒ４のみを設定するものとするが、水面近傍領域Ｒ１を設定する場合も同様である。なお、以下の処理では、ステップＳ１３ａは行われないが、上述の処理と同様に、ステップＳ１３ａが行われてもよい。

時間算出部４１では、ワイヤロープ３６の各部位がいずれの領域に属するかが判定された後（ステップＳ１２）、当該部位に対して現在の領域に連続して位置する連続時間（以下、単に、「現在の領域での連続時間」という。）が算出される（ステップＳ２３）。例えば、図８に示すように、ワイヤロープ３６の一の部位が、点Ｃにて示す現在において気中領域Ｒ４に位置する場合、水中領域Ｒ３から気中領域Ｒ４へと最後に移動してから気中領域Ｒ４に連続して位置する時間（経過時間）ｔ２３が、上記連続時間として算出される。

劣化状態評価部４３では、ワイヤロープ３６の各部位に対して、現在の領域での連続時間に基づいて判定評価値が求められる（ステップＳ２４）。例えば、評価開始時から現在までの間において、ワイヤロープ３６の一の部位が、図８に示すように、水中領域Ｒ３と気中領域Ｒ４との間を複数回移動している場合、判定評価値は、水中領域Ｒ３に位置する連続時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３、および、気中領域Ｒ４に位置する連続時間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３を用いて求められる。

ここで、劣化状態評価部４３では、水中領域Ｒ３および気中領域Ｒ４のそれぞれに対して、係数のテーブルが予め準備される。当該テーブルでは、連続時間に関する複数の範囲（区間）が定められており、当該複数の範囲のそれぞれに対して個別に係数が設定されている。したがって、判定評価値の算出では、水中領域Ｒ３での各連続時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３に対して、その長さが属する範囲（当該テーブルにおける連続時間の区間）が特定され、当該範囲の係数ａ１，ａ２，ａ３が当該連続時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３に乗じられる。水中領域Ｒ３では、水と接触する期間（経過時間）に応じて腐食（湿食）が進行する。なお、係数のテーブルに代えて、連続時間を変数とする関数を用いて、係数が特定されてもよい（以下同様）。

同様に、気中領域Ｒ４での各連続時間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３に対して、その長さが属する範囲が特定され、当該範囲の係数ｂ１，ｂ２，ｂ３が当該連続時間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３に乗じられる。ワイヤロープ３６の各部位は、水中領域Ｒ３から気中領域Ｒ４へと移動した後、当該部位が乾くまでの間、湿食が進行し、乾いた後においても、表面に残留する塩分と大気中の水分により腐食（乾食）が進行する。

そして、上記演算により得られた値の和、すなわち、（ａ１・ｔ１１＋ａ２・ｔ１２＋ａ３・ｔ１３＋ｂ１・ｔ２１＋ｂ２・ｔ２２＋ｂ３・ｔ２３）が、判定評価値として求められる。ここで、（ａ１・ｔ１１＋ａ２・ｔ１２＋ａ３・ｔ１３）は、水中領域Ｒ３に位置する累積時間に依存する値であり、（ｂ１・ｔ２１＋ｂ２・ｔ２２＋ｂ３・ｔ２３）は、気中領域Ｒ４に位置する累積時間に依存する値である。

実際には、現在の領域での連続時間ｔ２３以外の連続時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ２１，ｔ２２については、既に確定した時間である。劣化状態評価部４３では、連続時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ２１，ｔ２２に係数ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２を乗じて得た値の和が記憶されており、ステップＳ２４の処理では、当該和の値に、現在の領域での連続時間ｔ２３に係数ｂ３を乗じて得た値が加算される。このようにして、ワイヤロープ３６の各部位に対して、現在の領域での連続時間に基づいて判定評価値が求められる。その後、既述の処理と同様にして、判定評価値が所定の判定閾値と比較され、ワイヤロープ３６の各部位の劣化状態が評価される（ステップＳ１５）。

評価装置４０では、上記ステップＳ１２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ１５の処理が繰り返し行われる。なお、判定評価値の上記演算は一例に過ぎず、他の演算により判定評価値が求められてもよい。また、水中領域Ｒ３または気中領域Ｒ４の一方の領域のみに対して連続時間を算出し、当該一方の領域に位置する累積時間に依存する判定評価値が求められてもよい。

ワイヤロープ３６の各部位の曲げ回数を求めるステップＳ１３ａが行われる場合には、ステップＳ２４において、既述の数１と同様に、曲げ回数を考慮して判定評価値が求められる。ワイヤロープ３６の一の部位に注目した上述の例では、（ａ１・ｔ１１＋ａ２・ｔ１２＋ａ３・ｔ１３＋ｂ１・ｔ２１＋ｂ２・ｔ２２＋ｂ３・ｔ２３）が、第３評価値Ｘ３として求められる。また、当該部位の曲げ回数に係数を乗じて得た値が、第４評価値Ｘ４として求められる。そして、第３評価値Ｘ３および第４評価値Ｘ４に対する重み付け係数をそれぞれγおよびδとして、判定評価値Ｘが数２により求められる。

（数２）
Ｘ＝γ・Ｘ３＋δ・Ｘ４
ワイヤロープ３６の他の部位についても同様にして、判定評価値が求められる。各部位の判定評価値は所定の判定閾値と比較される。このようにして、ワイヤロープ３６の各部位に対して、水中領域Ｒ３に位置する連続時間、気中領域Ｒ４に位置する連続時間、および、曲げ回数に基づいて劣化状態が評価される。もちろん、水面近傍領域Ｒ１を設定する場合に、曲げ回数を考慮して判定評価値が求められてもよい。

以上に説明したように、評価装置４０では、ワイヤロープ３６における各部位に対して、水中領域Ｒ３および気中領域Ｒ４の少なくとも１つの領域（水面近傍領域Ｒ１を設定する場合は、水面近傍領域Ｒ１、下方領域Ｒ２、および、上方領域の少なくとも１つの領域）のそれぞれに連続して位置する連続時間が、時間算出部４１により順次算出される。そして、劣化状態評価部４３により、時間算出部４１により算出された複数の連続時間のそれぞれに対して、当該連続時間の長さに基づく演算を行いつつ、当該少なくとも１つの領域のそれぞれに位置する累積時間に依存する判定評価値が求められる。これにより、ワイヤロープ３６の劣化状態を適切に評価することが実現される。

ところで、一定間隔で開閉動作を繰り返す環境など、水門開閉装置３における運転状況がほとんど同一のパターンである場合には、ワイヤロープ３６の各部位に対して、水面Ｗ１の通過回数を取得することにより、簡易的に判定評価値が求められてもよい。水面Ｗ１の通過回数は、ワイヤロープ３６の各部位の位置が、水面Ｗ１から下方の水中領域Ｒ３と、水面Ｗ１よりも上方の気中領域Ｒ４との間で切り替わる回数、すなわち、乾湿交番回数である。

上記処理例では、各連続時間の長さのみに基づいて当該連続時間に対する係数が特定されるが、係数の特定では、連続時間の長さに加えて他のパラメータが用いられてもよい。この場合、例えば、連続時間と同様に、当該他のパラメータのそれぞれに対して、複数の範囲（区分）が設定される。そして、連続時間および当該他のパラメータの値を用いて、係数を特定することが可能なテーブルが準備される。当該他のパラメータとして、気温、湿度、風量、降雨の有無、結露等による濡れの有無、所定の大気汚染物質の量、太陽光線の強度等が例示される。このように他のパラメータも用いて係数を決定する場合、連続時間の範囲が同じであっても係数の値が変化するため、判定評価値は積分値として算出される。

ところで、水門設備では、ワイヤロープの表面に付着した水分が乾く直前ほど、塩分濃度が高くなりやすく、塩分濃縮されることで急速に腐食が進行する。したがって、好ましい評価装置４０では、上記他のパラメータとして水路における水の塩分濃度が用いられる。通常のダム・発電用ゲートは中性河川水である淡水に接しているが、特に、防潮ゲートでは海水に、河口堰では下流側は海水または塩分濃度の高い水に接しており、塩分濃縮による腐食の影響を受けやすい。同様に、特定の化学成分濃度が用いられてもよい。

上記評価装置４０および評価方法では様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、ワイヤロープ３６を長手方向に区分して得られる複数の部位の全てに対して劣化状態が評価されるが、例えば、劣化が生じやすいと想定される特定の部位のみに対して劣化状態が評価されてもよい。すなわち、評価装置４０では、ワイヤロープ３６における所定の部位に対して、劣化状態が評価されていればよい。一方、ワイヤロープ３６の劣化状態をより適切に評価するには、ワイヤロープ３６の複数の部位に対して劣化状態を評価することが好ましい。この場合に、区分して得られる複数の部位のうち、例えば、所定数置きの部位のみに対して劣化状態が評価されてもよく、任意の２以上の部位のみが評価されてもよい。ワイヤロープ３６における劣化状態の評価対象は、所定の複数の部位であってよい。

ワイヤロープ３６の各部位が水面近傍領域Ｒ１に位置する累積時間が算出される場合において、水面近傍領域Ｒ１における水面Ｗ１から上方の領域と水面Ｗ１から下方の領域とを区別して、累積時間が算出されてもよい。

曲げ回数取得部４２では、ドラム３１６に接触する位置が曲げ位置として扱われ、ワイヤロープ３６の各部位が、ドラム３１６の曲げ位置、および、各滑車の曲げ位置のいずれかに配置される回数が、曲げ回数として取得されてもよい。また、滑車の曲げ位置およびドラム３１６の曲げ位置に対して個別に曲げ回数が取得されてもよい。

水門開閉装置３において駆動部３１と扉体２とを連結する連結媒体は、既述のようにワイヤロープ３６以外であってもよく、評価装置４０では、一部が没水する様々な連結媒体の劣化状態を評価することが可能である。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 水門システム
２ 扉体
３ 水門開閉装置
３１ 駆動部
３３ 開度計
３４ 水位計
３６ ワイヤロープ
４０ 評価装置
４１ 時間算出部
４２ 曲げ回数取得部
４３ 劣化状態評価部
Ｒ１ 水面近傍領域
Ｒ２ 下方領域
Ｒ３ 水中領域
Ｒ４ 気中領域
Ｓ１１～Ｓ１５，Ｓ１３ａ，Ｓ２３，Ｓ２４ ステップ
Ｗ１ 水面

Claims (8)

1. 水門開閉装置において駆動部と扉体とを連結する連結媒体の劣化状態を評価する評価装置であって、
   時間算出部と、
   劣化状態評価部と、
   を備え、
   水面の上下近傍である水面近傍領域、前記水面近傍領域よりも下方の水中領域、および、前記水面近傍領域よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出部は、連結媒体において、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、
   前記水面から下方の水中領域、および、前記水面よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出部は、前記連結媒体において、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、
   前記劣化状態評価部は、前記部位に対して、前記時間算出部により算出された結果を用いて、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間に依存する評価値を求め、前記連結媒体の劣化状態を評価することを特徴とする評価装置。
2. 請求項１に記載の評価装置であって、
   前記時間算出部が、前記連結媒体における前記部位に対して、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間を算出することを特徴とする評価装置。
3. 請求項１に記載の評価装置であって、
   前記時間算出部が、前記連結媒体における前記部位に対して、前記少なくとも１つの領域に連続して位置する連続時間を順次算出し、
   前記劣化状態評価部が、前記時間算出部により算出された複数の連続時間に対して、それぞれの長さに応じた係数を乗じて得た値の和を求めることにより、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間に依存する前記評価値を求めることを特徴とする評価装置。
4. 請求項２に記載の評価装置であって、
   前記時間算出部が、前記連結媒体における前記部位に対して、前記水面近傍領域に位置する第１累積時間と、前記水面近傍領域よりも下方の前記水中領域に位置する第２累積時間とを算出し、
   前記劣化状態評価部が、前記部位に対して、前記第１累積時間および前記第２累積時間を用いて前記劣化状態を評価することを特徴とする評価装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の評価装置であって、
   ロープである前記連結媒体における前記部位が、所定の曲げ位置に配置される回数を曲げ回数として取得する曲げ回数取得部をさらに備え、
   前記劣化状態評価部が、前記部位に対して、前記曲げ回数を用いて前記劣化状態を評価することを特徴とする評価装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の評価装置であって、
   前記位置情報が、扉体の開度を測定する開度計、および、前記水面の高さを測定する水位計の出力に基づいて取得されることを特徴とする評価装置。
7. 水門システムであって、
   扉体と、
   駆動部、および、前記駆動部と前記扉体とを連結する連結媒体を有する水門開閉装置と、
   前記連結媒体の劣化状態を評価する、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の評価装置と、
   を備えることを特徴とする水門システム。
8. 水門開閉装置において駆動部と扉体とを連結する連結媒体の劣化状態を評価する評価方法であって、
   時間算出工程と、
   劣化状態評価工程と、
   を備え、
   水面の上下近傍である水面近傍領域、前記水面近傍領域よりも下方の水中領域、および、前記水面近傍領域よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出工程は、連結媒体において、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水面近傍領域、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、
   前記水面から下方の水中領域、および、前記水面よりも上方の気中領域が設定される場合に、前記時間算出工程は、前記連結媒体において、前記水中領域、および、前記気中領域の間を移動する所定の部位に対して、前記水面に対する位置情報に基づいて、前記水中領域、および、前記気中領域の少なくとも１つの領域に位置する時間を算出し、
   前記劣化状態評価工程は、前記部位に対して、前記時間算出工程において算出された結果を用いて、前記少なくとも１つの領域に位置する累積時間に依存する評価値を求め、前記連結媒体の劣化状態を評価することを特徴とする評価方法。

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