JP7422065B2 - 路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムに関する。
路面平坦性を評価する指標として、国際ラフネス指数が知られている。特許文献１は、国際ラフネス指数を算出する路面平坦性計測装置の一例を開示している。この路面平坦性計測装置は、例えば、試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度を検出するセンサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する処理手段を備える。処理手段は、センサによって検出される加速度に基づいて、運動方程式を用いたクォーターカーシミュレーションの逆算によって路面プロファイルを算出し、算出した路面プロファイルを用いて、基準車におけるクォーターカーシミュレーションを実行することによって、国際ラフネス指数を算出する。
上記路面平坦性計測装置では、試験車が同じ路面を走行した場合であっても、試験車の車速によって、算出される国際ラフネス指数が異なること、より詳細には、試験車の車速が低いほど、算出される国際ラフネス指数が高くなる傾向が確認された。このため、上記路面平坦性計測装置では、国際ラフネス指数を再現性高く算出する点について、なお、改善の余地がある。
本発明は、国際ラフネス指数を再現性高く算出できる路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムを提供することを目的とする。
本発明の第１観点に係る路面平坦性計測装置は、試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する路面平坦性計測装置であって、前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、を実行する。
本願発明者は、従来の路面平坦性計測装置において、上述した課題が発生する要因の１つとして、次の理由を見出した。試験車が同じ路面を走行した場合であっても、試験車の車速が異なる場合、ばね下変位のサンプル時間の間隔を等しくしても、試験車の車速が高速の場合と低速の場合とでは、ばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が一定とはならない。このため、試験車の車速が低い場合、試験車の車速が高い場合よりもばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が短くなり、結果として、路面の起伏がより詳細に表現されてしまう。このため、上述したように、試験車の車速が低いほど、算出される国際ラフネス指数が高くなる傾向であると考えられる。
上記路面平坦性計測装置によれば、リサンプリング処理を実行するため、ばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が一定となる。試験車の車速依存性を排除した路面プロファイルを再現性高く算出できる。このため、算出された路面プロファイルに基づいてクォーターカーシミュレーションを実行することによって、国際ラフネス指数を再現性高く算出できる。
本発明の第２観点に係る路面平坦性計測装置は、第１観点に係る路面平坦性計測装置であって、前記変位算出処理よりも前に、前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方にローパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する周波数帯よりも高い周波数成分を除去するローパスフィルタ処理を実行する。
上記路面平坦性計測装置によれば、例えば、エンジンのクランクシャフトの回転に起因する試験車の振動、および、電気的なノイズ、ならびに、電子回路における情報処理の電気的なノイズを除去できる。
本発明の第３観点に係る路面平坦性計測装置は、第１観点または第２観点に係る路面平坦性計測装置であって、前記変位算出処理において、算出したばね下加速度、ばね下速度、および、ばね下変位の少なくとも１つに対して、ハイパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する周波数帯よりも低い低周波成分を除去する。
上記路面平坦性計測装置によれば、バイアス成分および温度ドリフトを除去できるため、路面プロファイルを再現性高く算出できる。
本発明の第４観点に係る路面平坦性計測装置は、第１観点～第３観点のいずれか１つに係る路面平坦性計測装置であって、前記リサンプリング処理よりも前または後に、前記上下方向と直交する左右方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する左右方向センサの検出結果に基づいて、前記左右方向のばね下変位を除去する横力成分除去処理を実行する。
上下方向センサの感度軸が上下方向に対してロール角方向に傾いている場合、上下方向センサが左右方向の加速度等を検出するおそれがある。上記路面平坦性計測装置によれば、横力成分除去処理を実行するため、上下方向センサの感度軸が上下方向に対してロール角方向に傾いている場合であっても、路面プロファイルを再現性高く算出できる。
本発明の第５観点に係る路面平坦性計測装置は、第１観点～第４観点のいずれか１つに係る路面平坦性計測装置であって、前記リサンプリング処理よりも後に、前記等間隔距離軸上にリサンプリングされた前記ばね下変位に対して、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する空間周波数帯以外の空間周波数成分を除去するバンドパスフィルタ処理を実行する。
上記路面平坦性計測装置によれば、路面プロファイルを再現性高く算出できる。
上記路面平坦性計測装置によれば、路面プロファイルを再現性高く算出できる。
本発明の第６観点に係る路面平坦性計測システムは、第１観点～第５観点のいずれか１つに係る路面平坦性計測装置を含む。
上記路面平坦性計測システムによれば、第１観点～第５観点のいずれか１つに係る路面平坦性計測装置と同様の効果が得られる。
本発明の第７観点に係る方法は、試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する方法であって、前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出ステップと、前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成する距離データ作成ステップと、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリングステップと、を含む。
上記方法によれば、第１観点に係る路面平坦性計測装置と同様の効果が得られる。
上記方法によれば、第１観点に係る路面平坦性計測装置と同様の効果が得られる。
本発明の第８観点に係るプログラムは、試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出するプログラムであって、前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出ステップと、前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成する距離データ作成ステップと、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリングステップと、をコンピュータに実行させる。
上記プログラムによれば、第１観点に係る路面平坦性計測装置と同様の効果が得られる。
上記プログラムによれば、第１観点に係る路面平坦性計測装置と同様の効果が得られる。
本発明に関する路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムによれば、国際ラフネス指数を再現性高く算出できる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る路面平坦性計測装置、および、これを備える路面平坦性計測システムについて説明する。
＜１－１．路面平坦性計測システムの全体構成＞
図１は、路面平坦性計測システム１０（以下では、「システム１０」という）の概略構成図である。システム１０は、クォーターカーシミュレーションに基づいて、国際ラフネス指数（以下では、ＩＲＩ（International Roughness Index）という）を再現性高く算出できるように構成されるシステムである。より詳細には、システム１０は、クォーターカーシミュレーションに用いる路面プロファイルを再現性高く算出できるように構成されるシステムである。路面プロファイルは、道路上のある仮想線に沿って路面を切断した場合の２次元の表面形状であり、一定距離毎の路面の高さに関するデータである。システム１０を構成する主な要素は、上下方向センサ２０、左右方向センサ３０、車速パルス発生装置４０、取得装置５０、および、路面平坦性計測装置６０である。システム１０の一部または全部は、計測対象の路面を走行する試験車１００に搭載される。計測対象の路面は、例えば、舗装された公道における補修を検討している区間の路面、舗装された公道における任意の区間の路面、または、舗装された私有地の路面を含む。
図１は、路面平坦性計測システム１０（以下では、「システム１０」という）の概略構成図である。システム１０は、クォーターカーシミュレーションに基づいて、国際ラフネス指数（以下では、ＩＲＩ（International Roughness Index）という）を再現性高く算出できるように構成されるシステムである。より詳細には、システム１０は、クォーターカーシミュレーションに用いる路面プロファイルを再現性高く算出できるように構成されるシステムである。路面プロファイルは、道路上のある仮想線に沿って路面を切断した場合の２次元の表面形状であり、一定距離毎の路面の高さに関するデータである。システム１０を構成する主な要素は、上下方向センサ２０、左右方向センサ３０、車速パルス発生装置４０、取得装置５０、および、路面平坦性計測装置６０である。システム１０の一部または全部は、計測対象の路面を走行する試験車１００に搭載される。計測対象の路面は、例えば、舗装された公道における補修を検討している区間の路面、舗装された公道における任意の区間の路面、または、舗装された私有地の路面を含む。
＜１－２．上下方向センサ＞
上下方向センサ２０は、試験車１００の車軸またはサスペンション１２０（図６参照）の下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する。本実施形態では、上下方向センサ２０は、試験車１００の左側前輪１１０（図６参照）のサスペンション１２０の下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度を検出する加速度センサである。上下方向センサ２０は、試験車１００の右側前輪のサスペンション、左側後輪のサスペンション、または、右側後輪のサスペンションに取り付けられてもよい。上下方向センサ２０は、試験車１００の左側前輪の車軸、右側前輪の車軸、左側後輪の車軸、または、右側後輪の車軸に取り付けられてもよい。また、上下方向センサ２０は、車軸方向に対して直交する上下方向の速度を検出する速度センサであってもよい。上下方向センサ２０は、検出した加速度に関する信号を取得装置５０に出力する。
上下方向センサ２０は、試験車１００の車軸またはサスペンション１２０（図６参照）の下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する。本実施形態では、上下方向センサ２０は、試験車１００の左側前輪１１０（図６参照）のサスペンション１２０の下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度を検出する加速度センサである。上下方向センサ２０は、試験車１００の右側前輪のサスペンション、左側後輪のサスペンション、または、右側後輪のサスペンションに取り付けられてもよい。上下方向センサ２０は、試験車１００の左側前輪の車軸、右側前輪の車軸、左側後輪の車軸、または、右側後輪の車軸に取り付けられてもよい。また、上下方向センサ２０は、車軸方向に対して直交する上下方向の速度を検出する速度センサであってもよい。上下方向センサ２０は、検出した加速度に関する信号を取得装置５０に出力する。
＜１－３．左右方向センサ＞
左右方向センサ３０は、試験車１００の車軸またはサスペンション１２０（図６参照）の下部に取り付けられ、上下方向と直交する左右方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する。本実施形態では、左右方向センサ３０は、試験車１００の左側前輪１１０のサスペンション１２０の下部に取り付けられ、上下方向に対して直交する左右方向の加速度を検出する加速度センサである。左右方向センサ３０は、上下方向センサ２０と隣接して配置される。左右方向センサ３０は、上下方向に対して直交する左右方向の速度を検出する速度センサであってもよい。左右方向センサ３０は、検出した加速度に関する信号を取得装置５０に出力する。
左右方向センサ３０は、試験車１００の車軸またはサスペンション１２０（図６参照）の下部に取り付けられ、上下方向と直交する左右方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する。本実施形態では、左右方向センサ３０は、試験車１００の左側前輪１１０のサスペンション１２０の下部に取り付けられ、上下方向に対して直交する左右方向の加速度を検出する加速度センサである。左右方向センサ３０は、上下方向センサ２０と隣接して配置される。左右方向センサ３０は、上下方向に対して直交する左右方向の速度を検出する速度センサであってもよい。左右方向センサ３０は、検出した加速度に関する信号を取得装置５０に出力する。
＜１－４．車速パルス発生装置＞
車速パルス発生装置４０は、例えば、試験車１００の速度メーター（図示略）の背面に配置され、試験車１００の車軸の回転数に比例したパルス信号を発生させる。車速パルス発生装置４０は、パルス信号を取得装置５０、および、試験車１００のエンジンを制御する制御装置(図示略)に出力する。
車速パルス発生装置４０は、例えば、試験車１００の速度メーター（図示略）の背面に配置され、試験車１００の車軸の回転数に比例したパルス信号を発生させる。車速パルス発生装置４０は、パルス信号を取得装置５０、および、試験車１００のエンジンを制御する制御装置(図示略)に出力する。
＜１－５．取得装置＞
取得装置５０は、上下方向センサ２０から出力された上下方向の加速度に関する信号、左右方向センサ３０から出力された左右方向の加速度に関する信号、および、車速パルス発生装置４０が出力したパルス信号を取得し、これらの信号を路面平坦性計測装置６０に出力する。
取得装置５０は、上下方向センサ２０から出力された上下方向の加速度に関する信号、左右方向センサ３０から出力された左右方向の加速度に関する信号、および、車速パルス発生装置４０が出力したパルス信号を取得し、これらの信号を路面平坦性計測装置６０に出力する。
＜１－６．路面平坦性計測装置のハード構成＞
路面平坦性計測装置６０は、取得装置５０と有線通信または無線通信できるように接続される。路面平坦性計測装置６０は、本体６１、入力装置６２、および、出力装置６３を有する。
路面平坦性計測装置６０は、取得装置５０と有線通信または無線通信できるように接続される。路面平坦性計測装置６０は、本体６１、入力装置６２、および、出力装置６３を有する。
本体６１は、記憶部６１Ａおよび制御部６１Ｂを有する。記憶部６１Ａおよび制御部６１Ｂは、バス６４を介して通信できるように接続される。記憶部６１Ａは、例えば、ハードディスクまたはソリッドステートドライブである。記憶部６１Ａは、路面プロファイルの算出に関する１または複数のアプリケーションソフトウェア（以下では、「路面プロファイル算出ソフト」という）を記憶する。
制御部６１Ｂは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)等を含み、後述する機能を実行する。制御部６１Ｂは、入力装置６２からの要求に応じて記憶部６１Ａに記憶されている路面プロファイル算出ソフトを実行する。制御部６１Ｂが路面プロファイル算出ソフトを実行することによって、路面平坦性計測装置６０には、１または複数の機能ブロックが構築される。
入力装置６２は、例えばキーボードであり、本体６１と接続される。出力装置６３は、例えば、液晶ディスプレイであり、本体６１から出力された信号を受信できるように、本体６１と接続される。なお、本体６１、入力装置６２、および、出力装置６３は、ノート型パーソナルコンピュータのように、一体的に構成されてもよい。
＜１－７．路面平坦性計測装置のソフト構成＞
制御部６１Ｂが記憶部６１Ａに記憶されている路面プロファイル算出ソフトを実行することによって構成される機能ブロックは、例えば、路面プロファイル算出部７０を含む。路面プロファイル算出部７０は、上下方向センサ２０および左右方向センサ３０によって検出される加速度に基づいて、路面プロファイル算出処理を実行する。路面プロファイル算出処理は、ローパスフィルタ処理、変位算出処理、リサンプリング処理、横力成分除去処理、および、バンドパスフィルタ処理を含む。以下では、各処理の詳細について説明する。
制御部６１Ｂが記憶部６１Ａに記憶されている路面プロファイル算出ソフトを実行することによって構成される機能ブロックは、例えば、路面プロファイル算出部７０を含む。路面プロファイル算出部７０は、上下方向センサ２０および左右方向センサ３０によって検出される加速度に基づいて、路面プロファイル算出処理を実行する。路面プロファイル算出処理は、ローパスフィルタ処理、変位算出処理、リサンプリング処理、横力成分除去処理、および、バンドパスフィルタ処理を含む。以下では、各処理の詳細について説明する。
＜１－８．ローパスフィルタ処理＞
ローパスフィルタ処理は、変位算出処理、リサンプリング処理、横力成分除去処理、および、バンドパスフィルタ処理よりも前に実行される処理である。路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理において、上下方向センサ２０によって検出された加速度、および、左右方向センサ３０によって検出された加速度に双方向のローパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する周波数帯よりも高い周波数成分を除去する。路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する周波数帯よりも高い周波数成分は、例えば、３００Ｈｚ以上の周波数成分である。
ローパスフィルタ処理は、変位算出処理、リサンプリング処理、横力成分除去処理、および、バンドパスフィルタ処理よりも前に実行される処理である。路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理において、上下方向センサ２０によって検出された加速度、および、左右方向センサ３０によって検出された加速度に双方向のローパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する周波数帯よりも高い周波数成分を除去する。路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する周波数帯よりも高い周波数成分は、例えば、３００Ｈｚ以上の周波数成分である。
＜１－９．変位算出処理＞
変位算出処理は、ローパスフィルタ処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前に実行される処理である。路面プロファイル算出部７０は、変位算出処理において、上下方向センサ２０によって検出される加速度（以下では、「ばね下加速度」という）を積分することによって、サスペンション１２０の上下方向の速度（以下では、「ばね下速度」という）を算出し、ばね下速度を積分することによって、サスペンション１２０の上下方向の変位（以下では、「ばね下変位」という）を算出する。
変位算出処理は、ローパスフィルタ処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前に実行される処理である。路面プロファイル算出部７０は、変位算出処理において、上下方向センサ２０によって検出される加速度（以下では、「ばね下加速度」という）を積分することによって、サスペンション１２０の上下方向の速度（以下では、「ばね下速度」という）を算出し、ばね下速度を積分することによって、サスペンション１２０の上下方向の変位（以下では、「ばね下変位」という）を算出する。
ばね下加速度、ばね下速度、および、ばね下変位は、以下の式（１）～（３）で表される。
ばね下加速度 ｆ（ｔ）＝Ｘ’’（ｔ）・・・（１）
ばね下速度 ∫ｆ（ｔ）ｄｔ＝Ｘ’（ｔ）＋Ｃ１・・・（２）
ばね下変位 ∫∫ｆ（ｔ）ｄｔｄｔ＝Ｘ（ｔ）＋Ｃ１・ｔ＋Ｃ２・・・（３）
ばね下加速度 ｆ（ｔ）＝Ｘ’’（ｔ）・・・（１）
ばね下速度 ∫ｆ（ｔ）ｄｔ＝Ｘ’（ｔ）＋Ｃ１・・・（２）
ばね下変位 ∫∫ｆ（ｔ）ｄｔｄｔ＝Ｘ（ｔ）＋Ｃ１・ｔ＋Ｃ２・・・（３）
ばね下加速度を２回積分することによって得られるばね下変位には、周知のとおり、積分誤差が含まれる。すなわち、積分定数Ｃ１項に時間ｔがかかるため、時間とともに、登る坂道、または、下る坂道のような路面プロファイルとして算出される。仮に、ばね下加速度の波形に直流バイアスＡが存在する場合、ばね下加速度を２回積分したばね下変位における積分誤差は、Ａ／２・ｔ２＋Ｃ１・ｔ＋Ｃ２のような２次曲線となる。さらには、直流成分ではなく、温度ドリフト等の時間変化成分が存在する場合、さらに大きな積分誤差が生じるおそれがある。このため、本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、変位算出処理において、ばね下加速度、ばね下速度、および、ばね下変位に対して、双方向のハイパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する周波数帯よりも低い低周波成分を除去する。
図２は、変位算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。変位算出処理は、ローパスフィルタ処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前の任意のタイミングで開始される。
ステップＳ１１では、路面プロファイル算出部７０は、ばね下加速度に双方向のハイパスフィルタを施す。このため、ばね下加速度に関して、バイアス成分および温度ドリフトが除去される。ステップＳ１２では、路面プロファイル算出部７０は、ばね下加速度を積分することによって、ばね下速度を算出する。ステップＳ１３では、路面プロファイル算出部７０は、ばね下速度に双方向のハイパスフィルタを施す。このため、ステップＳ１２における積分定数に関するバイアスが除去される。ステップＳ１４では、路面プロファイル算出部７０は、ばね下速度を積分してばね下変位を算出する。ステップＳ１５では、路面プロファイル算出部７０は、ばね下変位に双方向のハイパスフィルタを施す。このため、ステップＳ１４における積分定数に関するバイアスが除去される。
＜１－１０．リサンプリング処理＞
リサンプリング処理は、変位算出処理よりも後に実行される処理である。試験車１００が同じ路面を走行した場合であっても、試験車１００の車速が異なる場合、ばね下変位のサンプルポイントの時間間隔を等しくしても、試験車１００の車速が高速の場合と低速の場合とでは、ばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が一定とはならない。このため、試験車１００の車速が低い場合、試験車１００の車速が高い場合よりもばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が短くなり、結果として、路面の起伏がより詳細に表現されてしまう。このため、従来技術では、試験車１００の車速が低いほど、算出される国際ラフネス指数が高くなるものと考えられる。本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理において、試験車１００の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出したばね下変位を等間隔距離データの等間隔距離軸と対応付ける。
リサンプリング処理は、変位算出処理よりも後に実行される処理である。試験車１００が同じ路面を走行した場合であっても、試験車１００の車速が異なる場合、ばね下変位のサンプルポイントの時間間隔を等しくしても、試験車１００の車速が高速の場合と低速の場合とでは、ばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が一定とはならない。このため、試験車１００の車速が低い場合、試験車１００の車速が高い場合よりもばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が短くなり、結果として、路面の起伏がより詳細に表現されてしまう。このため、従来技術では、試験車１００の車速が低いほど、算出される国際ラフネス指数が高くなるものと考えられる。本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理において、試験車１００の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出したばね下変位を等間隔距離データの等間隔距離軸と対応付ける。
図３は、リサンプリング処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。リサンプリング処理は、変位算出処理よりも後の任意のタイミングで開始される。
ステップＳ２１では、路面プロファイル算出部７０は、車速パルス発生装置４０から車速パルスの信号、および、車速パルス係数を取得する。車速パルス係数は、車速パルスの１エッジあたりの距離である。なお、車速パルス係数は、予め記憶部６１Ａに記憶されていてもよい。
ステップＳ２２では、路面プロファイル算出部７０は、車速パルスの信号に基づいて、車速パルスエッジを検出する。
ステップＳ２３では、路面プロファイル算出部７０は、車速パルスエッジおよび車速パルス係数に基づいて、試験車１００の累積移動距離を算出する。ステップＳ２３では路面プロファイル算出部７０は、車速パルスエッジの累積値と車速パルス係数とを乗算することによって、試験車１００の累積移動距離を算出する。なお、車速パルスエッジの累積値と車速パルス係数とを乗算しただけでは、時間軸上で、同じ距離の値が複数サンプリングされる場合があるため、路面プロファイル算出部７０は、車速パルスエッジの累積値と車速パルス係数とを乗算したデータを直線補間した単一増加傾向のデータを用いて、試験車１００の累積移動距離を算出する。
ステップＳ２４では、路面プロファイル算出部７０は、算出したばね下変位を等間隔距離データの等間隔距離軸と対応付ける。
図４は、ばね下変位に関するデータ（以下では、「ばね下変位データ」という）と、試験車１００の累積移動距離に関するデータ（以下では、「距離データ」という）との関係を示すグラフの一例である。ステップＳ２４では、路面プロファイル算出部７０は、ステップＳ２３で算出した試験車１００の累積移動距離に基づいて、図５に示される等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出したばね下変位を等間隔距離データの等間隔距離軸と対応付ける。図５に示される例では、路面プロファイル算出部７０は、等間隔距離軸における距離値「２」毎にばね下変位が対応付けられる。
ステップＳ２４において、等間隔距離軸を有する等間隔距離データの距離データと対応するばね下変位データが存在しない場合がある。その場合、路面プロファイル算出部７０は、存在しないばね下変位データの直前および直後の値に基づいて、直線補間することによって、存在しないばね下変位データ（以下では、「補間データ」という）を生成する。図４および図５に示される例では、距離値「２」の場合のばね下変位データが存在しないため、路面プロファイル算出部７０は、距離値「１」および距離値「３」のときのばね下変位データを直線補間することによって、距離値「２」の場合の補間データを生成する。同様に、距離値「６」の場合のばね下変位データが存在しないため、路面プロファイル算出部７０は、距離値「５」および距離値「７」のときのばね下変位データを直線補間することによって、距離値「６」の場合の補間データを生成する。距離値「８」の場合のばね下変位データが存在しないため、路面プロファイル算出部７０は、距離値「７」および距離値「９」のときのばね下変位データを直線補間することによって、距離値「８」の場合の補間データを生成する。距離値「１２」の場合のばね下変位データが存在しないため、路面プロファイル算出部７０は、距離値「１１」および距離値「１３」のときのばね下変位データを直線補間することによって、距離値「１２」の場合の補間データを生成する。
＜１－１２．横力成分除去処理＞
横力成分除去処理は、変位算出処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前または後に実行される処理である。従来の路面平坦性計測システムでは、路面に凹凸が存在しなくても、試験車１００が右折、左折、または、車線変更を実施した場合に、ＩＲＩが高く算出される傾向にあった。本願発明者は、このような課題が発生する要因の１つとして、上下方向センサ２０の感度軸が鉛直方向に対してロール角方向に傾いていることを見出した。一般的に用いられる試験車１００の構造上、上下方向センサ２０は、サスペンション１２０の下部、より詳細には、ショックアブソーバのロアブラケット付近に配置される。このため、キングピン角が上下方向センサ２０の感度軸のずれの原因となり、上下方向センサ２０の上下方向の加速度の検出精度が低下し、さらには、上下方向センサ２０が、左右方向の加速度も検出する状態となる。このため、本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、横力成分除去処理を実施することによって、左右方向センサ３０によって検出される左右方向の加速度に基づいて、上下方向センサ２０によって検出される加速度を補正している。
横力成分除去処理は、変位算出処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前または後に実行される処理である。従来の路面平坦性計測システムでは、路面に凹凸が存在しなくても、試験車１００が右折、左折、または、車線変更を実施した場合に、ＩＲＩが高く算出される傾向にあった。本願発明者は、このような課題が発生する要因の１つとして、上下方向センサ２０の感度軸が鉛直方向に対してロール角方向に傾いていることを見出した。一般的に用いられる試験車１００の構造上、上下方向センサ２０は、サスペンション１２０の下部、より詳細には、ショックアブソーバのロアブラケット付近に配置される。このため、キングピン角が上下方向センサ２０の感度軸のずれの原因となり、上下方向センサ２０の上下方向の加速度の検出精度が低下し、さらには、上下方向センサ２０が、左右方向の加速度も検出する状態となる。このため、本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、横力成分除去処理を実施することによって、左右方向センサ３０によって検出される左右方向の加速度に基づいて、上下方向センサ２０によって検出される加速度を補正している。
図６に示されるように、上下方向センサ２０の感度軸ＸＡと、左右方向センサ３０の感度軸ＸＢとのなす角θＡが９０°であり、キングピン角θＢの場合、路面入力による上下加速度Ａｚ、および、旋回等による左右加速度Ａｙは、上下方向センサ２０によって検出される加速度ａｚ、および、左右方向センサ３０によって検出される加速度ａｙに基づいて、以下の式（４）、（５）によって、算出される。
Ａｚ＝ａｚ・ｃоｓθＢ－ａｙ・ｓｉｎθＢ・・・（４）
Ａｙ＝ａｚ・ｓｉｎθＢ＋ａｙ・ｃоｓθＢ・・・（５）
Ａｙ＝ａｚ・ｓｉｎθＢ＋ａｙ・ｃоｓθＢ・・・（５）
また、平坦な路面における旋回では、上下加速度Ａｚは、実質的に０とみなすことができるため、上下方向センサ２０によって検出される加速度ａｚ、および、左右方向センサ３０によって検出される加速度ａｙに基づいて、キングピン角θＢは、以下のように算出できる。
ａｚ・ｃоｓθＢ－ａｙ・ｓｉｎθＢ＝０・・・（６）
ａｚ／ａｙ＝ｔａｎθＢ・・・（７）
θＢ＝ｔａｎ－１（ａｚ／ａｙ）・・・（８）
ａｚ／ａｙ＝ｔａｎθＢ・・・（７）
θＢ＝ｔａｎ－１（ａｚ／ａｙ）・・・（８）
また、市街地等の舗装路を試験車１００が走行している場合、サスペンション１２０の動きは、主に、ばねおよびダンパーの直動であるため、キングピン角θＢは、ほとんど変化せず、キングピン角θＢを一定値としてみなすことができる。このため、上記式（４）、（５）の三角関数も定数とみなすことができ、路面変位Ｄは、計測値ｄに基づいて、以下の式（９）、（１０）によって算出できる。
Ｄｚ＝ｄｚ・ｃоｓθＢ－ｄｙ・ｓｉｎθＢ・・・（９）
θＢ＝ｔａｎ－１（ｄｚ／ｄｙ）・・・（１０）
θＢ＝ｔａｎ－１（ｄｚ／ｄｙ）・・・（１０）
このため、変位算出処理において算出されたばね下変位、および、左右方向センサ３０によって検出された加速度を２回積分して算出された変位に基づいて、キングピン角θＢ、および、横力成分を除去したばね下変位を算出できる。
＜１－１３．バンドパスフィルタ処理＞
バンドパスフィルタ処理は、リサンプリング処理よりも後に実行される処理である。路面プロファイル算出部７０は、バンドパスフィルタ処理において、算出したばね下変位に双方向のバンドパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する空間周波数帯よりも高い空間周波数成分、および、低い空間周波数成分を除去する。路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する空間周波数帯よりも高い空間周波数成分は、例えば、１０ｃｙｃｌｅ／ｍ以上の空間周波数成分である。路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する空間周波数帯よりも低い空間周波数成分は、例えば、０．０１ｃｙｃｌｅ／ｍ以下の空間周波数成分である。
バンドパスフィルタ処理は、リサンプリング処理よりも後に実行される処理である。路面プロファイル算出部７０は、バンドパスフィルタ処理において、算出したばね下変位に双方向のバンドパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する空間周波数帯よりも高い空間周波数成分、および、低い空間周波数成分を除去する。路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する空間周波数帯よりも高い空間周波数成分は、例えば、１０ｃｙｃｌｅ／ｍ以上の空間周波数成分である。路面凹凸に起因する試験車１００の振動成分に関する空間周波数帯よりも低い空間周波数成分は、例えば、０．０１ｃｙｃｌｅ／ｍ以下の空間周波数成分である。
＜１－１４．路面プロファイル算出処理＞
図７を参照して、路面プロファイル算出処理の処理手順の一例について説明する。
路面プロファイル算出部７０は、例えば、試験車１００の走行が開始されたことに基づいて路面プロファイル算出処理を開始する。別の例では、路面プロファイル算出部７０は、試験車１００の走行が終了し、かつ、入力装置６２から入力される要求に基づいて、路面プロファイル算出処理を開始する。
図７を参照して、路面プロファイル算出処理の処理手順の一例について説明する。
路面プロファイル算出部７０は、例えば、試験車１００の走行が開始されたことに基づいて路面プロファイル算出処理を開始する。別の例では、路面プロファイル算出部７０は、試験車１００の走行が終了し、かつ、入力装置６２から入力される要求に基づいて、路面プロファイル算出処理を開始する。
ステップＳ３１では、路面プロファイル算出部７０は、取得装置５０から計測データを取得する。計測データは、上下方向センサ２０から出力される加速度、左右方向センサ３０から出力される加速度、および、車速パルス発生装置４０から出力される車速パルスを含む。記憶部６１Ａに車速パルス係数が記憶されていない場合、ステップＳ３１において、路面プロファイル算出部７０は、試験車１００の制御装置から車速パルス係数を取得してもよい。
ステップＳ３２では、路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理を実行する。ステップＳ３３では、路面プロファイル算出部７０は、変位算出処理を実行する。ステップＳ３４では、路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理を実行する。ステップＳ３５では、路面プロファイル算出部７０は、横力成分除去処理を実行する。ステップＳ３６では、路面プロファイル算出部７０は、バンドパス処理を実行する。ステップＳ３６が終了することによって、路面プロファイルが算出される。路面プロファイル算出部７０は、算出した路面プロファイルに基づいて、公知のクォーターカーシミュレーションを実行することによって、ＩＲＩを算出する。
＜２．本実施形態の効果＞
以上のように構成されたシステム１０によれば、次の効果を得ることができる。
以上のように構成されたシステム１０によれば、次の効果を得ることができる。
＜２－１＞
試験車１００が路面凹凸を乗り越えたとき、いわゆる「１／ｆゆらぎ」に類似する動揺現象が発生していると考えられる。このため、例えば、ばね上加速度には、試験車１００の計測輪、および、その他の全ての車輪を介した路面からの入力波形と、試験車１００の動揺および固有振動に関する波形とが重畳される。このため、路面プロファイルの算出にばね上加速度を用いた場合、再現性の高い路面プロファイルを算出できないおそれがある。本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、ばね上加速度を用いず、ばね下加速度に基づいて路面プロファイルを算出するため、再現性の高い路面プロファイルを算出できる。
試験車１００が路面凹凸を乗り越えたとき、いわゆる「１／ｆゆらぎ」に類似する動揺現象が発生していると考えられる。このため、例えば、ばね上加速度には、試験車１００の計測輪、および、その他の全ての車輪を介した路面からの入力波形と、試験車１００の動揺および固有振動に関する波形とが重畳される。このため、路面プロファイルの算出にばね上加速度を用いた場合、再現性の高い路面プロファイルを算出できないおそれがある。本実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、ばね上加速度を用いず、ばね下加速度に基づいて路面プロファイルを算出するため、再現性の高い路面プロファイルを算出できる。
＜２－２＞
路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理を実行するため、ばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が一定となる。試験車１００の車速依存性を排除した再現性の高い路面プロファイルを算出できる。このため、算出された路面プロファイルに基づいてクォーターカーシミュレーションを実行することによって、ＩＲＩを再現性高く算出できる。
路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理を実行するため、ばね下変位のサンプルポイントの距離間隔が一定となる。試験車１００の車速依存性を排除した再現性の高い路面プロファイルを算出できる。このため、算出された路面プロファイルに基づいてクォーターカーシミュレーションを実行することによって、ＩＲＩを再現性高く算出できる。
＜２－３＞
路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理を実行するため、例えば、エンジンのクランクシャフトの回転に起因する試験車１００の振動、および、電気的なノイズ、ならびに、電子回路における情報処理の電気的なノイズを除去できる。
路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理を実行するため、例えば、エンジンのクランクシャフトの回転に起因する試験車１００の振動、および、電気的なノイズ、ならびに、電子回路における情報処理の電気的なノイズを除去できる。
＜２－４＞
路面プロファイル算出部７０は、ハイパスフィルタ処理を実行するため、バイアス成分温度ドリフト、および、積分定数に関するバイアスを除去できる。このため、路面プロファイルを再現性高く算出できる。
路面プロファイル算出部７０は、ハイパスフィルタ処理を実行するため、バイアス成分温度ドリフト、および、積分定数に関するバイアスを除去できる。このため、路面プロファイルを再現性高く算出できる。
＜２－５＞
路面プロファイル算出部７０は、横力成分除去処理を実行するため、上下方向センサの感度軸ＸＡが上下方向に対してロール角方向に傾いている場合であっても、路面プロファイルを再現性高く算出できる。また、例えば、試験車１００が、右折、左折、または、車線変更等を実施した場合であっても、路面プロファイルを再現性高く算出できるため、試験車１００の走行条件が従来よりも緩和される。このため、従来では計測できなかった路面での計測、および、交通状況に応じた自然な走行に基づいて、路面プロファイルを算出できる。
路面プロファイル算出部７０は、横力成分除去処理を実行するため、上下方向センサの感度軸ＸＡが上下方向に対してロール角方向に傾いている場合であっても、路面プロファイルを再現性高く算出できる。また、例えば、試験車１００が、右折、左折、または、車線変更等を実施した場合であっても、路面プロファイルを再現性高く算出できるため、試験車１００の走行条件が従来よりも緩和される。このため、従来では計測できなかった路面での計測、および、交通状況に応じた自然な走行に基づいて、路面プロファイルを算出できる。
＜２－６＞
路面プロファイル算出部７０は、ばね上加速度を用いず、ばね下加速度に基づいて路面プロファイルを算出するため、路面プロファイルの算出に関して、サスペンション特性の影響を受けない。このため、試験車１００として選択できる車種が多い。
路面プロファイル算出部７０は、ばね上加速度を用いず、ばね下加速度に基づいて路面プロファイルを算出するため、路面プロファイルの算出に関して、サスペンション特性の影響を受けない。このため、試験車１００として選択できる車種が多い。
＜２－７＞
路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理において、双方向のフィルタ処理を施すため、時間軸上におけるばね下加速度の位相ずれを補正できる。
路面プロファイル算出部７０は、ローパスフィルタ処理において、双方向のフィルタ処理を施すため、時間軸上におけるばね下加速度の位相ずれを補正できる。
＜２－８＞
路面プロファイル算出部７０は、変位算出処理において、双方向のフィルタ処理を施すため、時間軸上におけるばね下加速度、ばね下速度、および、ばね下変位の位相ずれを補正できる。
路面プロファイル算出部７０は、変位算出処理において、双方向のフィルタ処理を施すため、時間軸上におけるばね下加速度、ばね下速度、および、ばね下変位の位相ずれを補正できる。
＜２－９＞
路面プロファイル算出部７０は、バンドパスフィルタ処理において、双方向のフィルタ処理を施すため、距離軸上におけるばね下変位の位相ずれを補正できる。
路面プロファイル算出部７０は、バンドパスフィルタ処理において、双方向のフィルタ処理を施すため、距離軸上におけるばね下変位の位相ずれを補正できる。
＜３．本実施形態の路面平坦性計測システムの計測結果＞
図８～図２４を参照して、従来の路面平坦性計測システムによるＩＲＩの算出結果、および、本実施形態の路面平坦性計測システムによるＩＲＩの算出結果について説明する。なお、図８～図１７、図１９、図２０、図２２、図２３において、横軸は、試験車１００の走行距離、縦軸は、ＩＲＩを示している。図１８、図２１において、横軸は、試験車１００の走行距離、縦軸は、試験車１００の速度を示している。図２４において、横軸は、試験車１００の走行距離、縦軸は、試験車１００の車体ヨー角速度を示している。従来の路面平坦性計測システムは、例えば、特許第５２２６４３７号公報に開示されるシステムである。
図８～図２４を参照して、従来の路面平坦性計測システムによるＩＲＩの算出結果、および、本実施形態の路面平坦性計測システムによるＩＲＩの算出結果について説明する。なお、図８～図１７、図１９、図２０、図２２、図２３において、横軸は、試験車１００の走行距離、縦軸は、ＩＲＩを示している。図１８、図２１において、横軸は、試験車１００の走行距離、縦軸は、試験車１００の速度を示している。図２４において、横軸は、試験車１００の走行距離、縦軸は、試験車１００の車体ヨー角速度を示している。従来の路面平坦性計測システムは、例えば、特許第５２２６４３７号公報に開示されるシステムである。
＜３－１．第１試験の結果＞
図８～図１１は、第１試験として、試験車１００が試験路Ａを走行した場合の試験結果である。図８、図１０は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図９、図１１は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。試験路Ａは、４００ｍ～５００ｍ区間に舗装継ぎ目およびパッチングを有する。第１試験では、試験車１００は、３０ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、または、６０ｋｍ／ｈで試験路Ａを走行した。図８および図９におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。図１０および図１１は、ＩＲＩのばらつきの程度を評価するために、ＩＲＩのグラフが収まるバンド幅を示したグラフである。図１０および図１１では、偶発的な特徴点を排除するため、ＩＲＩ区間長は、２５ｍであり、９５パーセンタイルでバンド幅を評価している。なお、図１０および図１１に示されるバンド幅の値は、一例である。
図８～図１１は、第１試験として、試験車１００が試験路Ａを走行した場合の試験結果である。図８、図１０は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図９、図１１は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。試験路Ａは、４００ｍ～５００ｍ区間に舗装継ぎ目およびパッチングを有する。第１試験では、試験車１００は、３０ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、または、６０ｋｍ／ｈで試験路Ａを走行した。図８および図９におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。図１０および図１１は、ＩＲＩのばらつきの程度を評価するために、ＩＲＩのグラフが収まるバンド幅を示したグラフである。図１０および図１１では、偶発的な特徴点を排除するため、ＩＲＩ区間長は、２５ｍであり、９５パーセンタイルでバンド幅を評価している。なお、図１０および図１１に示されるバンド幅の値は、一例である。
図８および図９に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、試験車１００の車速が異なっていても、算出されるＩＲＩのばらつきが小さいことが確認された。
図１０および図１１に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合よりも、バンド幅が小さくなることが確認された。
＜３－２．第２試験の結果＞
図１２～図１５は、第２試験として、試験車１００が試験路Ｂを走行した場合の試験結果である。図１２、図１４は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図１３、図１５は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。試験路Ｂは、１００ｍ地点および２１０ｍ地点に隆起を有する。試験路Ｂは、３２０ｍ地点に障害物を有する。このため、試験車１００は、３２０ｍ地点において、障害物を避けるように転舵する。第２試験では、試験車１００は、２０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、８０ｋｍ／ｈで試験路Ｂを走行した。ただし、従来の路面平坦性計測システムでは、試験車１００の速度が２０ｋｍ／ｈの場合、ＩＲＩの算出の再現性が低くなるため、計測していない。図１２および図１３におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。図１４および図１５は、ＩＲＩのばらつきの程度を評価するために、ＩＲＩのグラフが収まるバンド幅を示したグラフである。図１４および図１５では、偶発的な特徴点を排除するため、ＩＲＩ区間長は、２５ｍであり、９５パーセンタイルでバンド幅を評価している。なお、図１４および図１５に示されるバンド幅の値は、一例である。
図１２～図１５は、第２試験として、試験車１００が試験路Ｂを走行した場合の試験結果である。図１２、図１４は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図１３、図１５は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。試験路Ｂは、１００ｍ地点および２１０ｍ地点に隆起を有する。試験路Ｂは、３２０ｍ地点に障害物を有する。このため、試験車１００は、３２０ｍ地点において、障害物を避けるように転舵する。第２試験では、試験車１００は、２０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、８０ｋｍ／ｈで試験路Ｂを走行した。ただし、従来の路面平坦性計測システムでは、試験車１００の速度が２０ｋｍ／ｈの場合、ＩＲＩの算出の再現性が低くなるため、計測していない。図１２および図１３におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。図１４および図１５は、ＩＲＩのばらつきの程度を評価するために、ＩＲＩのグラフが収まるバンド幅を示したグラフである。図１４および図１５では、偶発的な特徴点を排除するため、ＩＲＩ区間長は、２５ｍであり、９５パーセンタイルでバンド幅を評価している。なお、図１４および図１５に示されるバンド幅の値は、一例である。
図１２および図１３に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、試験車１００の車速が異なっていても、算出されるＩＲＩのばらつきが小さいことが確認された。
図１４および図１５に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合よりも、バンド幅が小さくなることが確認された。
＜３－３．第３試験の結果＞
図１６～図１８は、第３試験として、試験車１００が試験路Ａを走行した場合の試験結果である。図１６は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図１７は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図１８は、試験車１００の走行距離と車速との関係を示す図である。第３試験では、試験車１００は、３０ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、加減速しながら試験路Ａを走行した。図１６および図１７におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。
図１６～図１８は、第３試験として、試験車１００が試験路Ａを走行した場合の試験結果である。図１６は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図１７は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図１８は、試験車１００の走行距離と車速との関係を示す図である。第３試験では、試験車１００は、３０ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、加減速しながら試験路Ａを走行した。図１６および図１７におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。
図１６に示されるように、従来の路面平坦性計測システムでは、減速から加速へ切り替わるように、加速度変化が大きいポイントで、ＩＲＩが増加する傾向にある。一方、図１７に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、試験車１００の車速が異なっていても、また、試験車１００が加減速しても、算出されるＩＲＩのばらつきが小さいことが確認された。
＜３－４．第４試験の結果＞
図１９～図２１は、第４試験として、試験車１００が試験路Ｂを走行した場合の試験結果である。図１９は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２０は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２１は、試験車１００の走行距離と車速との関係を示す図である。第４試験では、試験車１００は、３０ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、加減速しながら試験路Ｂを走行した。図１９および図２０におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。
図１９～図２１は、第４試験として、試験車１００が試験路Ｂを走行した場合の試験結果である。図１９は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２０は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２１は、試験車１００の走行距離と車速との関係を示す図である。第４試験では、試験車１００は、３０ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、加減速しながら試験路Ｂを走行した。図１９および図２０におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。
図１９に示されるように、従来の路面平坦性計測システムでは、減速から加速へ切り替わるように、加速度変化が大きいポイントで、ＩＲＩが増加する傾向にある。一方、図２０に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、試験車１００の車速が異なっていても、また、試験車１００が加減速しても、算出されるＩＲＩのばらつきが小さいことが確認された。
＜３－５．第５試験の結果＞
図２２～図２４は、第５試験として、試験車１００が試験路Ｂを走行した場合の試験結果である。図２２は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２３は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２４は、試験車１００の走行距離と車体ヨー角速度との関係を示す図である。第５試験では、試験車１００は、２０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、４０ｋｍ／ｈで蛇行しながら試験路Ｂを走行した。図２２および図２３におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。
図２２～図２４は、第５試験として、試験車１００が試験路Ｂを走行した場合の試験結果である。図２２は、従来の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２３は、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合の試験結果である。図２４は、試験車１００の走行距離と車体ヨー角速度との関係を示す図である。第５試験では、試験車１００は、２０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、または、４０ｋｍ／ｈで蛇行しながら試験路Ｂを走行した。図２２および図２３におけるＩＲＩ評価区間長は、５ｍである。
図２２に示されるように、従来の路面平坦性計測システムでは、試験車１００が転舵するポイントで、ＩＲＩが増加する傾向にある。一方、図２３に示されるように、本実施形態の路面平坦性計測システムを用いた場合、試験車１００の車速が異なっていても、また、試験車１００が転舵しても、算出されるＩＲＩのばらつきが小さいことが確認された。
＜４．変形例＞
上記実施形態は本発明に関する路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムは、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。
上記実施形態は本発明に関する路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラムは、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。
＜４－１＞
路面プロファイル算出処理の内容は、任意に変更可能である。例えば、図７に示される路面プロファイル算出処理において、ローパスフィルタ処理、横力成分除去処理、および、バンドパスフィルタ処理の少なくとも１つを省略できる。また、横力成分除去処理を変位算出処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前に実行してもよい。
路面プロファイル算出処理の内容は、任意に変更可能である。例えば、図７に示される路面プロファイル算出処理において、ローパスフィルタ処理、横力成分除去処理、および、バンドパスフィルタ処理の少なくとも１つを省略できる。また、横力成分除去処理を変位算出処理よりも後、かつ、リサンプリング処理よりも前に実行してもよい。
＜４－２＞
上記実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理において、車速パルスに基づいて試験車１００の移動の累積距離を算出したが、試験車１００の車速に基づいて、試験車１００の移動の累積距離を算出してもよい。ただし、本実施形態のように車速パルスに基づいて試験車１００の移動の累積距離を算出する場合よりも、累積距離の算出精度は、試験車１００の車速が変化する場合は、特に低くなる傾向にある。
上記実施形態では、路面プロファイル算出部７０は、リサンプリング処理において、車速パルスに基づいて試験車１００の移動の累積距離を算出したが、試験車１００の車速に基づいて、試験車１００の移動の累積距離を算出してもよい。ただし、本実施形態のように車速パルスに基づいて試験車１００の移動の累積距離を算出する場合よりも、累積距離の算出精度は、試験車１００の車速が変化する場合は、特に低くなる傾向にある。
＜４－３＞
上記実施形態では、車速パルス係数は、記憶部６１Ａに予め記憶されていたが、例えば、計測対象の路面の長さが予め把握できている場合、路面プロファイル算出部７０は、計測対象の路面の長さを試験車１００が計測対象の路面を走行している間に得られる車速パルスエッジの累積値で除算することによって、車速パルス係数を算出してもよい。また、路面プロファイル算出部７０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて計測された試験車１００の車速を車速パルス周波数で除算することによって、車速パルス係数を算出してもよい。路面プロファイル算出部７０は、車速パルス周波数の算出において、例えば、任意の車速パルスエッジと次の車速パルスエッジとの間隔時間ＴＸを求め、間隔時間ＴＸの逆数１／ＴＸをその間隔の平均周波数として算出する。路面プロファイル算出部７０は、好ましい例では、算出された複数の平均周波数にローパスフィルタを施して平滑化することによって、車速パルス周波数を算出する。
上記実施形態では、車速パルス係数は、記憶部６１Ａに予め記憶されていたが、例えば、計測対象の路面の長さが予め把握できている場合、路面プロファイル算出部７０は、計測対象の路面の長さを試験車１００が計測対象の路面を走行している間に得られる車速パルスエッジの累積値で除算することによって、車速パルス係数を算出してもよい。また、路面プロファイル算出部７０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて計測された試験車１００の車速を車速パルス周波数で除算することによって、車速パルス係数を算出してもよい。路面プロファイル算出部７０は、車速パルス周波数の算出において、例えば、任意の車速パルスエッジと次の車速パルスエッジとの間隔時間ＴＸを求め、間隔時間ＴＸの逆数１／ＴＸをその間隔の平均周波数として算出する。路面プロファイル算出部７０は、好ましい例では、算出された複数の平均周波数にローパスフィルタを施して平滑化することによって、車速パルス周波数を算出する。
＜４－４＞
上記実施形態では、路面平坦性計測装置６０は、取得装置５０と有線通信または無線通信できるように接続されていたが、路面平坦性計測装置６０と取得装置５０とは、通信可能に接続されていなくてもよい。この場合、取得装置５０によって取得された計測データ等の情報は、例えば、ＵＳＢフラッシュメモリまたはＳＤメモリカード等の補助記憶装置に保存される。路面平坦性計測装置６０は、補助記憶装置から計測データ等の情報を取得することによって、路面プロファイルを算出する。
上記実施形態では、路面平坦性計測装置６０は、取得装置５０と有線通信または無線通信できるように接続されていたが、路面平坦性計測装置６０と取得装置５０とは、通信可能に接続されていなくてもよい。この場合、取得装置５０によって取得された計測データ等の情報は、例えば、ＵＳＢフラッシュメモリまたはＳＤメモリカード等の補助記憶装置に保存される。路面平坦性計測装置６０は、補助記憶装置から計測データ等の情報を取得することによって、路面プロファイルを算出する。
１０ ：路面平坦性計測システム
２０ ：上下方向センサ
３０ ：左右方向センサ
６０ ：路面平坦性計測装置
１００：試験車
１１０：車輪
１２０：サスペンション
２０ ：上下方向センサ
３０ ：左右方向センサ
６０ ：路面平坦性計測装置
１００：試験車
１１０：車輪
１２０：サスペンション
Claims (9)
- 試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する路面平坦性計測装置であって、
前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、
前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、
前記リサンプリング処理よりも前または後に、前記上下方向と直交する左右方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する左右方向センサの検出結果に基づいて、前記左右方向のばね下変位を除去する横力成分除去処理と、を実行する
路面平坦性計測装置。 - 試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する路面平坦性計測装置であって、
前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、
前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、
前記リサンプリング処理よりも後に、前記等間隔距離軸上にリサンプリングされた前記ばね下変位に対して、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する空間周波数帯以外の空間周波数成分を除去するバンドパスフィルタ処理と、を実行する
路面平坦性計測装置。 - 前記変位算出処理よりも前に、前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方にローパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する周波数帯よりも高い周波数成分を除去するローパスフィルタ処理を実行する
請求項１または２に記載の路面平坦性計測装置。 - 前記変位算出処理において、算出したばね下加速度、ばね下速度、および、ばね下変位の少なくとも１つに対して、ハイパスフィルタを施すことによって、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する周波数帯よりも低い低周波成分を除去する
請求項１～３のいずれか一項に記載の路面平坦性計測装置。 - 請求項１～４のいずれか一項に記載の路面平坦性計測装置を含む
路面平坦性計測システム。 - 試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する方法であって、
前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、
前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、
前記リサンプリング処理よりも前または後に、前記上下方向と直交する左右方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する左右方向センサの検出結果に基づいて、前記左右方向のばね下変位を除去する横力成分除去処理と、を含む
方法。 - 試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出する方法であって、
前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、
前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、
前記リサンプリング処理よりも後に実行される処理であって、前記等間隔距離軸上にリサンプリングされた前記ばね下変位に対して、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する空間周波数帯以外の空間周波数成分を除去するバンドパスフィルタ処理と、を含む
方法。 - 試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出するプログラムであって、
前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に
基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、
前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、
前記リサンプリング処理よりも前または後に実行される処理であって、前記上下方向と直交する左右方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する左右方向センサの検出結果に基づいて、前記左右方向のばね下変位を除去する横力成分除去処理と、をコンピュータに実行させる
プログラム。 - 試験車の車軸またはサスペンションの下部に取り付けられ、車軸方向に対して直交する上下方向の加速度および速度の少なくとも一方を検出する上下方向センサの検出結果に基づいて、国際ラフネス指数を算出するプログラムであって、
前記上下方向センサによって検出された前記加速度および前記速度の少なくとも一方に
基づいて、前記試験車の車輪のばね下変位を算出する変位算出処理と、
前記試験車の累積移動距離に基づいて、等間隔距離軸を有する等間隔距離データを作成し、算出した前記ばね下変位を前記等間隔距離データの前記等間隔距離軸と対応付けるリサンプリング処理と、
前記リサンプリング処理よりも後に実行される処理であって、前記等間隔距離軸上にリサンプリングされた前記ばね下変位に対して、路面凹凸に起因する前記試験車の振動成分に関する空間周波数帯以外の空間周波数成分を除去するバンドパスフィルタ処理と、をコンピュータに実行させる
プログラム。
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| JP2020217219A JP7422065B2 (ja) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラム |
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| JP2000233739A (ja) | 1999-02-18 | 2000-08-29 | Unisia Jecs Corp | 悪路判定装置およびこの悪路判定装置を用いたブレーキ制御装置 |
| JP2010066040A (ja) | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Kitami Institute Of Technology | 路面平坦性測定装置 |
| JP2015028456A (ja) | 2013-07-31 | 2015-02-12 | 国立大学法人 東京大学 | 路面評価装置及び方法 |
| JP2016200397A (ja) | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 株式会社ネクスコ・エンジニアリング北海道 | 路面プロファイル補正プログラムおよび路面プロファイル補正装置 |
| JP2017040486A (ja) | 2015-08-17 | 2017-02-23 | 国立大学法人 東京大学 | 自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置並びに測定方法 |
-
2020
- 2020-12-25 JP JP2020217219A patent/JP7422065B2/ja active Active
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