JPH09126748A - 路面形状の計測方法 - Google Patents

路面形状の計測方法

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JPH09126748A
JPH09126748A JP28081795A JP28081795A JPH09126748A JP H09126748 A JPH09126748 A JP H09126748A JP 28081795 A JP28081795 A JP 28081795A JP 28081795 A JP28081795 A JP 28081795A JP H09126748 A JPH09126748 A JP H09126748A
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JP
Japan
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road surface
vehicle
measuring
measured
surface shape
Prior art date
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Application number
JP28081795A
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English (en)
Inventor
Katsuji Fukazawa
勝司 深沢
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 天候の影響をうけることがなく、また、車両
特性の影響をうけることなく、長距離の路面全体の凹凸
を連続的に精度よく、計測する。 【解決手段】 実路面の走行による路面形状の計測時以
外のときに、路面形状を計測する車両の伝達特性を計測
する。室内において、計測車両のばね下に加速度計4を
設置し、マウンド型路面2を設けたドラム1を回転さ
せ、ばね下の上下方向加速度(A0 )を計測すると共に
レーザー変位計5によりマウンド型路面変位(X0 )を
計測する。計測車両の伝達特性は、マウンド型路面変位
(X0 )/ばね下の上下方向加速度(A0 )により算出
される。一方、この計測車両の実路面走行時には、加速
度計4によりばね下の上下方向加速度(A1 )が計測さ
れる。実路面の凹凸(路面変位)は、ばね下の上下方向
加速度(A1 )×伝達特性(X 0 /A0 )により算出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は路面形状の計測方法
に係り、特に車両走行時の乗心地に影響する道路の縦断
方向の凹凸の程度を計測するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の走行中に発生する荷重に最も大
きな影響を与える外的条件には、「路面」、「積載条
件」、「走行車速度」がある。「路面」は外から自動車
に与えられる条件であり、この路面の形状は車両走行時
の乗心地に影響する。路面の形状のうち、ひび割れ、わ
だち掘れ、平坦性等は、特に車両走行時の乗心地に影響
しやすいため、従来より路面形状を測定し、路面の施工
の品質管理、検査および維持修繕計画の立案、また試験
舗装等を目的に従来より路面形状を計測する種々の方法
が実施され、また提案されている。
【0003】これらの方法には、(1)路面形状測定車
による方法、(2)3mプロフィルメーターによる方
法、(3)3m直線定規による方法がある。(1)の路
面形状測定車による方法には、レーザ変位計を用いて走
行しながら、路面形状を連続的に計測する方法がある。
この方法は、レーザー部によって測定車の床面と路面と
の距離を示す縦断波形を測定し、測定車の進行に伴って
その底面に生じる上下動の波形をも測定し、それをレー
ザー部によって測定される波形から差し引き、これらの
波形信号と路面凹凸の波形を得ると共に測定車の走行距
離ごとに距離計に送られてくる信号とを演算して走行距
離に対応して路面形状が得られるようになっている。さ
らに路面形状測定車による方法には、条線投影機により
路面に対してθの角度で投影した直線の暗影像をパルス
カメラに記録し、路面形状に応じた歪曲した線像を得る
方法がある。
【0004】また、(2)3mプロフィルメーターによ
る方法は、測定開始点と測定終了点との間を、通常の歩
行速度でプロフィルメーターを牽引し、路面の凹凸を記
録する方法である。さらに(3)3m直線定規による方
法は、測定開始点と測定終了点との間を直線定規を移動
させながら、1.5mの間隔で路面と定規との間隔を測
定する方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(1)
〜(3)の方法には、次のような問題点がある。すなわ
ち、(1)路面形状測定車による方法においては、レー
ザーによる変位計を利用する方法や条線投影機を用いる
方法であるため、天候の影響を受けやすく特に雨天の場
合には路面形状の測定を行うことが困難となり、また測
定時に測定車自体の車両特性の影響が入り、車両特性の
要素を相殺することが困難であるため、精度のよい測定
ができないと共に計器類が複雑で車両に対する計器類の
取り付けにやや難がある。(2)3mプロフィルメータ
ーによる方法および(3)3m直線定規による方法にお
いては、予め定められた長さの治具を用いるため、長距
離の路面全体を測定するには時間を要する等の問題があ
る。
【0006】本発明の目的は、天候の影響や車両特性の
影響をうけることなく精度の良い計測が可能であり、し
かも長距離の路面の形状を連続的に計測することができ
る路面形状の計測方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の路面形状の計測方法は、実路面の走行に
よる路面形状の計測時以外のときに路面形状を計測する
車両の伝達特性を計測し、路面形状を計測するための実
路面走行時の計測車両のばね下の上下方向加速度を計測
し、この上下方向加速度と前記伝達特性から実路面の路
面変位を算出することを特徴とするものである。
【0008】路面形状を計測するための実路面走行時に
は、計測車両のばね下の上下方向加速度を計測するもの
であるから、天候の影響を受けることがない。計測車両
の伝達特性は路面形状を計測するための実路面走行時に
計測することなく、実路面の走行による路面形状の計測
時以外のときに計測され、室内等の天候の影響をうけな
い環境下で測定されるため、レーザー変位計等の光学系
の計測器が使用可能である。そして、実車走行時のばね
下の上下方向加速度と伝達特性とから路面変位が求めら
れ、路面形状が把握される。
【0009】路面形状の計測時に最も影響する計測車両
の特性は計測車両の伝達特性である。したがって、この
計測車両の伝達特性を計測車両の実路面形状計測のため
の走行時以外の時、すなわち走行時の事前又は事後に測
定する。
【0010】この伝達特性は、計測車両の計測用タイヤ
の部位に設置されるばね下に設けられた加速度計により
上下方向の加速度を測定し、このばね下の上下方向加速
度と計測車両の入力路面変位から、計測車両の伝達特性
=入力路面変位/ばね下の上下方向加速度で表される。
一方、実車走行による路面形状測定時に実車走行でのば
ね下の上下方向加速度を計測し、実路面の形状(実路面
変位)=実車走行でのばね下の上下方向加速度×計測車
両の伝達特性から算出される。
【0011】上記で求められた路面変位をISO(Inte
rnational Organization for Standardization :国際標
準化機構)の路面入力基準案の表示に対応した空間周波
数域に直し、路面形状を把握する。空間周波数域は路面
の凹凸の程度が段階的に分類され、路面の凹凸の状態を
精度よく把握することができる。
【0012】
【発明の実施の態様】図1は、計測車両特性の伝達特性
を測定する方法を示す説明図であり、図1(A)はその
概略的構成図、図1(B)は要部詳細図である。図1
(A)において、室内に設置されたドラム1は直径2m
の表面が平滑な面を有し、その表面の一部にマウンド型
路面2が形成され、回転可能となっている。このマウン
ド型路面2は、長さ400mm、高さ6〜8mmのマウ
ンドがすべり止め部材(セーフティウォーク:住友3M
社製、厚約0.6mm)によってドラム1の表面に固着
されている。
【0013】計測車両の被駆動部のタイヤ3のサスペン
ションが線形なコイル支持方式からなり、ばね下に上下
方向を測定する加速度計4が設置されている。また、ド
ラム1に隣接して車両と所定の間隔をおいてレーザー変
位計5が設置されており、マウンド路面変位を計測する
ようになっている。
【0014】この伝達特性測定手段では、被駆動部のタ
イヤ3がドラム1の表面に接触した状態でドラム1が回
転する。ドラム1の回転に伴い、タイヤ3はマウンド型
路面2の部分で周期的に上下動する。このとき加速度計
4によりばね下の上下方向加速度A0 が計測される。ま
た、レーザー変位計5によりマウンド型路面変位X0
計測される。
【0015】このように求められたばね下の上下方向加
速度A0 とマウンド型路面変位X0から、計測車両の伝
達特性は、X0 /A0 で求められる。伝達特性測定手段
は室内に設置されており、この伝達特性測定手段では、
マウンド型路面変位X0 の測定に、天候の影響,特に雨
天の影響を受けることがないので、光学系のレーザー光
を利用することができ、マウンド型路面変位X0 を精度
よく測定可能である。このように測定される伝達特性
は、各々の計測車両に固有の特性であり、測定は実路面
の形状測定の事前又は事後のいずれでもよい。
【0016】次に図1(C)に示すように、被駆動部の
タイヤ3のサスペンションが線形なコイル支持方式から
なり、ばね下に上下方向を測定する加速度計4が設置さ
れ、伝達特性が既に測定され、またはその後測定する予
定の計測車両自体が実車走行により加速度計4を介して
実車走行でのばね下加速度A1 が計測される。実車走行
でのばね下加速度A1 の計測は、目的の路面を少なくと
も2回以上走行して行うことが好ましい。
【0017】実車走行のばね下の上下方向加速度
(A1 )×伝達特性(X0 /A0 )から、路面変位(路
面スペクトル)が求められる。したがって、この式で算
出される路面変位(路面スペクトル)は、計測車両の固
有の要素が相殺され、計測車両の影響が入ることなく、
精度のよいものとなる。
【0018】なお、車両の伝達特性には、サス剛性、タ
イヤ剛性、タイヤ重量等が含まれており、それらが線形
域内であれば、路面入力に対する車両の伝達特性が一定
になると考えられる。図2は、車両とタイヤが異なる4
種(a〜d)の例において、図2(A)に示すように、
車両の伝達特性によって、車両の要素がほぼ相殺された
ことにより図2(B)に示すように、比較的粗い路面
(うねり路)において車両・タイヤが変化しても路面デ
ータ(路面スペクトル)はほぼ一定となっている。逆に
一定の速度で走る分には、車両挙動(ピッチング、バウ
ンシング等)の影響は少ない。
【0019】次に、一般に路面の凹凸は、不規則である
ことが多いため、その性質を記述する方法としてパワー
スペクトル密度が用いられる。このパワースペクトル密
度S(n)と空間周波数(単位長さ当たりの波数)nと
の関係が両対数グラフ上で直線的になっていることが多
い。前記ISOの路面入力基準案では、路面の凹凸の程
度を数段階に分類した折れ線で表している。したがっ
て、実測の路面変位(路面スペクトル)を空間周波数
(単位長さ当たりの波数)nに対するパワースペクトル
密度S(n)で表すことによって路面の凹凸の程度を簡
便に把握することができる。
【0020】なお、レーザー変位計は、ばね上基準点の
上下変位量等を考慮すると、測定範囲が±10mm以
上,出力クラス3B以上のものが好ましく、加速度計が
設置される計測用タイヤは、その車両の被駆動部のタイ
ヤであって、できるだけ小径(接地長が小さい)で荷重
−たわみ直線が線型に近いものが好ましい。
【0021】
【実施例】図3は実測データによる路面スペクトルの分
析例を示している。図3中、(A)は、図1(A)によ
る伝達特性手段によりばね下の上下方向加速度(A0
を示すパワースペクトル密度を示すグラフ、図3中、
(B)は、図1(B)による伝達特性手段において、出
力周期60Hz以上の容量を有するレーザー変位計によ
り出力周期60Hzで測定したマウンド型路面変位(X
0 )を示すパワースペクトル密度を示すグラフである。
図3中、(C)は、マウンド型路面変位(X0)を示す
パワースペクトル密度/ばね下加速度(A0 )により算
出された計測車両の伝達特性のパワースペクトル密度を
示すグラフである。
【0022】図3中、(D)は、図1(C)において、
車速(60km/h)でばね下の上下方向加速度
(A1 )を示すパワースペクトル密度を示すグラフであ
り、図3中、(E)は伝達特性(X0 /A0 )×ばね下
加速度(A1 )により算出される路面スペクトルを示す
パワースペクトル密度である。
【0023】図4は、図3に示す分析例から求められる
パワースペクトル密度を空間周波数で表したパワースペ
クトル密度に変換したグラフである。空間周波数n(c
ycle/m)の路面を車速Vで走行すると、路面入力
の周波数f(Hz)はf=nVで与えられ、空間周波数
n=f/Vとなる。図4は、空間周波数n=f60/V
60 のときの空間周波数で表したパワースペクトル密度
である。これらのスペクトル線を前記ISOの路面入力
基準案のデータに重ね合わせると、各分類に分けられた
路面の凹凸の程度を把握することができた。図4中に表
示されたA、B、C、D、E、F、G、H、I、Jはそ
れぞれ前記ISOの路面入力基準案の路面の凹凸の程度
を段階的に示すものであり、Aが最も凹凸が少ない路面
を意味し、順次凹凸が多くなり、Jは最も凹凸が多い路
面であることを意味している。
【0024】したがって、路面の凹凸の程度がA〜Jの
いずれかに応じて路面の施工の品質管理、検査および維
持修繕計画の立案、また試験舗装等に供することができ
た。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、計測車両
の伝達特性を実車走行時の以外の時に計測するものであ
るため、計測車両の伝達特性を室内等の天候の影響をう
けない環境下で計測できる。したがって、この伝達特性
をレーザー等の光学系の変位計を用いて計測でき、精度
よく計測できる。また、実車走行時には、計測車両に装
着した加速度計により加速度を計測するのみでたり、天
候の影響をうけることなく、長距離の路面を連続的に短
時間で計測することができる。さらに路面変位は計測車
両の伝達特性と実車走行時の加速度とから算出されるか
ら、天候の影響をうけることなく、長距離の路面を連続
的に短時間で路面形状を計測できると共に計測車両の要
素が相殺されるため、計測車両により路面形状の評価が
一致しない路面の形状を正確に把握することによってタ
イヤ性能等の乗り心地の性能の予測評価を正確に行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の路面形状の計測方法を示し、(A)は
計測車両の伝達特性を測定する方法を示す概略的構成
図、(B)はその要部詳細図、(C)は実車走行でのば
ね下加速度の測定方法を示す説明図である。
【図2】車両とタイヤが異なる4種の例における車両伝
達特性と路面スペクトルを示すグラフである。
【図3】本発明の路面形状の計測による分析結果を実測
データを基に示すグラフである。
【図4】本発明の路面形状の計測による路面スペクトル
を空間周波数で表したパワースペクトル密度を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 ドラム 2 マウンド型路面 3 タイヤ 4 加速度計 5 レーザー変位計

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実路面の走行による路面形状の計測時以
    外のときに路面形状を計測する車両の伝達特性を計測
    し、路面形状を計測するための実路面走行時の計測車両
    のばね下の上下方向加速度を計測し、この上下方向加速
    度と前記伝達特性から実路面の路面変位を算出すること
    を特徴とする路面形状の計測方法。
  2. 【請求項2】 上記伝達特性を、室内に設置された平滑
    なドラム面に形成されたマウンド型路面上で計測する請
    求項1に記載の路面形状の計測方法。
  3. 【請求項3】 上記マウンド型路面上でマウンド型路面
    変位を計測すると共に計測車両のばね下の上下方向加速
    度を計測し、マウンド型路面変位/ばね下の上下方向加
    速度から伝達特性を算出する請求項2に記載の路面形状
    の計測方法。
JP28081795A 1995-10-27 1995-10-27 路面形状の計測方法 Pending JPH09126748A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506097A (ja) * 2004-07-06 2008-02-28 エス.エヌ.エール.ルールマン 速度の空間高調波分析により走行状態を判定するための方法
JP2014062356A (ja) * 2012-02-29 2014-04-10 Kitami Institute Of Technology 舗装体のダメージ評価方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506097A (ja) * 2004-07-06 2008-02-28 エス.エヌ.エール.ルールマン 速度の空間高調波分析により走行状態を判定するための方法
JP4777347B2 (ja) * 2004-07-06 2011-09-21 エヌテエヌ−エス.エヌ.エール.ルルモン 速度の空間高調波分析により走行状態を判定するための方法
JP2014062356A (ja) * 2012-02-29 2014-04-10 Kitami Institute Of Technology 舗装体のダメージ評価方法

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