KR20230008978A - 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법은, 도로를 주행하며 측정한 포장 표면까지의 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고, 생성한 형상정보에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정하는 단계와, 선정한 공동부 조사 구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하고, 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 단계, 그리고 측정한 처짐값에 기초하여 충격하중을 가한 포장 하부의 공동부 존재를 판단하는 단계를 포함한다. 이로 인해, 본 발명은 지중에 일정 이상의 습기가 존재할 때에도 공동부를 정확하게 탐지할 수 있으며, 전체 도로 구간을 대상으로 효율적인 공동부 탐지를 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포장에 충격하중을 가하였을 때 발생하는 포장 표면의 처짐값을 이용하여 종래의 GPR 방식의 공동 탐지 방식으로는 공동부를 탐지하지 못하였던 표면에 수분이 존재하는 포장에서도 공동부를 정확하게 탐지할 수 있고, 또한, 도로를 주행하며 측정한 표면까지의 거리값을 이용하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고 생성한 형상정보에 기초하여 공동부의 발생 가능성이 높은 공동부 조사 구간을 선정하며, 선정한 공동부 조사 구간을 대상으로 공동부 탐지를 수행함으로써 전체 도로 구간을 대상으로 효율적인 공동부 탐지를 수행할 수 있는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법에 관한 것이다.
도로의 포장 하부에 발생한 공동부는 도로 한가운데가 갑자기 무너져 내리는 싱크홀 등을 발생시킬 수 있다. 따라서, 싱크홀로 인한 차량 사고를 예방하기 위해서는 포장 하부의 공동부를 조기에 발견하여 대비하는 것이 중요하다.
이를 위해, 도로 유지담당 기관은 관리하는 전체 구간 도로에 대해서 포장 하부의 공동부 탐지를 수행해야 하지만, 이는 효율적이지 못할 뿐만 아니라 인력 및 장비 부족 등의 이유로 전체 구간 도로에 대한 포장 하부의 공동부 탐지는 불가능에 가깝다.
한편, 종래의 공동부 탐지 방법으로는 주로 GPR(지반탐사 레이다)를 이용한 포장 하부 공동부 탐지가 이루어지고 있다. GPR은 100 ~ 3,000MHz의 전파를 포장하부로 발사하고 포장 하부의 각층의 재료 경계면에서 되돌아와서 수신되는 전파의 시간차이와 위상을 이용하여 공동부를 탐지하는 방법이다.
그런데 GPR은 수분에 의해 전파 왜곡이 크게 발생한다. 따라서, GPR을 이용한 공동부 탐지 방법은 강우 조건에서 정확한 공동부 탐지가 불가능하며, 포장표면과 도로포장 재료의 함수율도 왜곡된 결과가 나타난다. 즉, GPR을 이용한 종래의 공동부 탐지 방법은 포장표면이나 하부 지중에 습기가 있다면 실질적으로 공동부 탐지가 불가능하다.
더욱이, 포장 하부의 공동부 발생 주요 원인 중 하나는 수분이다. 일례로 포장 하부의 매설 관로(상·하수도관)에서 이음매 노후화 등의 이유로 관수가 누수되어 노반재료가 쓸려나가 공동이 서서히 진행될 수 있다. 그런데 이와 같이 수분에 의해 공동이 진행되어 포장 하부에 공동부가 발생한 경우, 지중의 잔여 수분으로 인해 GPR을 이용한 공동부 탐지가 불가능 하다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 위에서 언급한 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은, 포장에 충격하중을 가하였을 때 발생하는 포장 표면의 처짐값을 이용하여 종래의 GPR 방식의 공동 탐지 방식으로는 공동부를 탐지하지 못하였던 습기가 존재하는 포장에서도 공동부를 정확하게 탐지하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은, 도로를 주행하며 측정한 표면까지의 거리값을 이용하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고 생성한 형상정보에 기초하여 공동부의 발생 가능성이 높은 공동부 조사 구간을 선정하고 선정한 조사 구간을 대상으로 공동부 탐지를 수행하여, 전체 도로 구간을 대상으로 효율적인 공동부 탐지가 가능한 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법은, 도로를 주행하며 측정한 포장 표면까지의 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고, 생성한 형상정보에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정하는 단계와, 선정한 공동부 조사 구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하고, 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 단계, 그리고 측정한 처짐값에 기초하여 충격하중을 가한 포장 하부의 공동부 존재를 판단하는 단계를 포함한다.
이때, 공동부 조사 구간을 선정하는 단계는 동일 높이에서 도로를 횡단하는 방향으로 하나의 열을 이뤄 배치되는 하나 이상의 거리 측정 센서를 이용하여 포장 표면까지의 거리값을 측정하는 단계와, 측정한 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하는 단계와, 생성한 형상정보와 거리값에 부가된 위치값에 기초하여 함몰형상이 나타나는 함몰위치를 판단하는 단계, 그리고 판단한 함몰위치의 과거 이력 정보에 기초하여 함몰위치와 주변을 공동부 조사 구간으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 공동부 조사 구간으로 결정하는 단계는 함몰위치의 소정 거리 이내에서 균열 또는 보수 이력이 있는지 검색하고, 검색한 결과 균열 또는 보수 이력이 존재하면 함몰위치와 주변 구간을 공동부 조사 구간으로 결정할 수 있다.
또한, 거리값을 측정하는 단계에는 거리값 측정시, 거리 측정 센서와 동일 높이에서 거리 측정 센서로부터 도로의 길이 방향으로 이격 배치되는 하나 이상의 레퍼런스 센서를 이용하여 포장 표면까지의 기준 거리값을 함께 측정하고, 포장 표면의 형상정보를 생성하는 단계는 하나 이상의 레퍼런스 센서에서 측정한 기준 거리값의 평균 거리값을 포장 표면의 기준 높이로 하여 포장 표면의 형상정보를 생성할 수 있다.
또한, 처짐값을 측정하는 단계는 선정한 공동부 조사 구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하는 단계와, 충격하중이 가해지는 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 처짐값을 측정하고 동시에, 중심부로부터 타측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 처짐값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 공동부의 존재 여부를 판단하는 단계는 서로 다른 포장 위치에서 측정한 중심부로부터 동일 방향 동일 이격 거리의 처짐값의, 평균 처짐값과 평균 처짐값에 대한 편차를 계산하고, 계산한 편차에 기초하여 공동부의 존재 여부와 위치를 판단할 수 있다.
또한, 공동 탐지 방법은 선정한 공동부 조사 구간에서 가하는 충격하중의 하중크기를 결정하는 단계를 더 포함하고, 하중크기를 결정하는 단계는 공동부가 없는 정상 포장에 제1 크기의 제1 테스트 충격하중을 가하고 제1 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제1 테스트 처짐값을 측정하는 단계와, 제1 테스트 충격하중을 가한 위치에 제1 크기보다 한 단계 강한 제2 크기의 제2 테스트 충격하중을 가하고 제2 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제2 테스트 처짐값을 측정하는 단계와, 한 단계 강한 크기로 충격하중을 가했을 때의 처짐값 증가율을 이격 거리별로 계산하는 단계와, 처짐값 증가율을 계산하는 단계에서 계산한 처짐값 증가율이 모든 이격 거리에서 유사하게 계산되었다면, 제1 크기 또는 제2 크기를 충격하중의 하중크기로 결정하는 단계, 그리고 처짐값 증가율을 계산하는 단계에서 다른 처짐값 증가율에 비해 소정 크기 이상 차이를 보이는 처짐값 증가율이 계산되었다면, 제2 테스트 충격하중을 가한 위치에 제2 크기보다 한 단계 강한 제3 크기의 제3 테스트 충격하중을 가하고 제3 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에 이격 거리별 제3 테스트 처짐값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제1 테스트 처짐값을 측정하는 단계에서, 공동부가 없는 정상 포장은 선정한 공동부 조사 구간의 주변 구간일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템은 견인 차량에 연결되거나 또는 차량에 장착되어, 도로를 주행하며 포장 표면까지의 거리값을 측정하는 거리값 측정 장치와, 측정한 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고 생성한 형상정보에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정하는 서버, 그리고 선정한 공동부 조사구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하고, 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 공동부 탐지 장치를 포함하며, 서버는 측정한 처짐값에 기초하여 충격하중을 가한 포장 하부의 공동부 존재를 판단하는 공동부 판단부를 구비할 수 있다.
이때, 거리값 측정 장치는 포장 표면까지의 거리값을 측정하도록 동일 높이에서 도로를 횡단하는 방향으로 하나의 열을 이뤄 배치되는 하나 이상의 거리 측정 센서와, 포장 표면까지의 기준 거리값을 측정하도록 거리 측정 센서와 동일 높이에서 거리 측정 센서로부터 도로의 길이 방향으로 이격 배치되는 하나 이상의 레퍼런스 센서, 그리고 거리값 측정 시 위치값을 생성하여 거리값에 부가하는 GPS부를 포함할 수 있다.
또한, 서버는 거리 측정 장치로부터 위치값이 부가된 거리값을 제공받고, 제공받은 거리값 중 서로 다른 거리 측정 센서로부터 동일 시점에 측정된 하나 이상의 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하는 형상정보 생성부와, 생성한 형상정보 중 함몰형상을 판단하는 함몰형상 판단부와, 거리값에 부가된 위치값에 기초하여, 판단한 함몰형상에 대응하는 도로상의 함몰위치를 판단하는 함몰위치 판단부와, 포장의 위치별 균열 이력 정보와 보수 이력 정보를 저장하는 저장부, 그리고 판단한 함몰위치의 소정 거리 이내에서 기존에 균열 또는 보수 이력이 있는지 저장부를 통해 검색하고, 검색한 결과 균열 또는 보수 이력이 존재하면 함몰위치와 주변 구간을 공동부 조사 구간으로 결정하는 조사 구간 결정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 공동부 탐지 장치는 낙하충격을 발생시키는 하중재하 모듈과, 승강 배치 가능하며, 포장에 충격하중이 가해질 수 있도록 하강 배치된 상태에서 포장 표면에 접하는 하중판과, 하중판에 의해 포장에 충격하중이 가해질 수 있도록, 하중판 상측에 배치되고 하중재하 모듈로부 재하된 낙하충격을 하중판에 전달하는 완충고무와, 중심부 하측에 하중판이 배치되고 승강 가능하게 형성되며, 중심부로부터 두 방향 이상으로 지면과 수평하게 연장 형성되는 지지 프레임을 구비하는 지지대, 그리고 충격하중이 가해지는 포장의 처짐값을 측정하도록 지지대에 배치되는 하나 이상의 처짐 측정 센서를 포함할 수 있다.
또한, 처짐 측정 센서는 지지대의 중심부에서 포장의 처짐값을 측정하도록 배치되는 중심 측정 센서와, 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 거리에서 처짐값을 측정하도록, 일측 방향으로 연장 형성되는 지지 프레임을 따라 일정 간격마다 배치되는 하나 이상의 제1 주변 측정 센서, 그리고 중심부로부터 타측 방향으로 서로 다른 거리에서 처짐값을 측정하도록, 타측 방향으로 연장 형성되는 지지 프레임을 따라 일정 간격마다 배치되는 하나 이상의 제2 주변 측정 센서를 포함할 수 있다.
또한, 지지 프레임은 상향 접힘 가능하도록 힌지부를 구비할 수 있다.
또한, 지지 프레임은 지지대의 중심부로부터 전후좌우 4방향으로 연장 형성되고, 지지 프레임 중 전후방향으로 연장 형성되는 끝단에는 견인 차량과 연결 가능하도록 연결부가 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면 종래의 포장에 충격하중을 가하였을 때 발생하는 포장 표면의 처짐값을 이용하여 공동부를 탐지함으로써, 종래의 GPR 방식의 공동 탐지 방식으로는 공동부를 탐지하지 못하였던 습기가 존재하는 포장에서도 공동부를 정확하게 탐지할 수 있다.
또한, 본 발명은 도로를 주행하며 측정한 표면까지의 거리값을 이용하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고 생성한 형상정보에 기초하여 공동부의 발생 가능성이 높은 공동부 조사 구간을 선정하고 선정한 공동부 조사 구간을 대상으로 공동부 탐지를 수행함으로써, 전체 도로 구간을 대상으로 효율적인 공동부 탐지를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리값 측정 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 조사 구간 선정 과정을 도시한 순서도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치에서 지지대의 승강 배치 모습을 도시한 도면이다.
도 10의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치에서의 처짐값 측정 결과 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 크기 결정 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리값 측정 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 조사 구간 선정 과정을 도시한 순서도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치에서 지지대의 승강 배치 모습을 도시한 도면이다.
도 10의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치에서의 처짐값 측정 결과 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 크기 결정 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
본 발명은 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법에 관한 것으로, 종래의 GPR 방식의 공동 탐지 방식으로는 공동부를 탐지하지 못하였던 습기가 존재하는 포장에서도 공동부를 정확하게 탐지하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 도로를 주행하며 공동부의 발생 가능성이 높은 공동부 조사 구간을 선정하며 선정한 공동부 조사 구간을 대상으로 공동부 탐지를 수행함으로써 전체 도로 구간을 대상으로 효율적인 공동부 탐지를 수행하기 위한 것이다.
이를 위해 본 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템은 도로를 주행하며 포장 표면까지의 거리값을 측정하는 거리값 측정 장치(10)와, 측정한 거리값에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정하는 서버(30)와, 선장한 공동부 조사구간에서 공동부 탐지를 위해 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 공동부 탐지 장치(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
거리값 측정 장치(10)는 견인 차량에 연결되거나 또는 차량에 직접 장착되어, 도로를 주행하며 포장 표면까지의 거리값을 측정할 수 있다. 이때, 거리값 측정 장치는 도로를 주행하며 거리값을 측정하므로 상대적으로 짧은 시간 내에 긴 구간의 도로에 대하여 거리값 측정이 가능하며, 따라서, 거리값 측정의 대상 도로는 매우 광범위하게 설정될 수 있다. 여기서, 거리값은 도로를 가로지르는 방향으로 배치되는 다수개의 센서에 의해 측정되며, 측정된 거리값은 서버(30)로 제공될 수 있다.
서버(30)는 컴퓨터와 같은 연산 가능한 장치로 구현 가능하며, 노트북 또는 테블릿 PC와 같이 이동 가능한 것일 수 있다. 서버(30)는 거리값 측정 장치(10)로부터 제공받은 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성할 수 있다. 이때 서버(30)가 생성하는 형상 정보는 도로를 가로지르는 방향의 포장 표면 형상정보이다.
서버(30)는 거리값 측정 장치(10)로부터 거리값을 제공받기 위해 거리값 측정 장치(10)와 유선 또는 무선으로 통신 연결될 수 있으며, 거리값 측정 장치(10)와 통신 연결되지 않는 경우에는 별도의 이동식 저장 장치를 통해 거리값 측정 장치(10)로부터 간접적으로 거리값을 제공받을 수 있다.
서버(30)는 생성한 포장 표면의 형상정보 중 함몰형상이 나타나는지 판단하고, 함몰형상이 나타나면 함몰형상에 대응하는 실제 도로상의 함몰위치를 판단할 수 있다. 또한, 서버(30)는 판단된 함몰위치의 과거 이력에 기초하여 해당 함몰위치에 공동부의 존재 가능성을 판단할 수 있다. 그리고 서버(30)는 판단된 함몰위치 중 공동부의 존재 가능성이 높은 함몰위치와 그 주변 구간을 공동부 조사구간으로 결정할 수 있다.
공동부 탐지 장치(50)는 서버(30)에서 선정한 공동부 조사 구간에서 소정 거리마다 포장 하부의 공동부 탐지를 실시한다. 이때, 공동부 탐지 장치(50) 역시 이동이 용이하도록 견인 차량에 연결되거나 또는 차량에 장착될 수 있다.
공동부 탐지 장치(50)는 포장에 충격하중을 가하고, 가해진 충격하중에 의해 발생하는 포장 표면의 처짐값을 측정한다. 이때, 포장 표면의 처짐값은 충격하중이 가해진 지점을 포함하여 충격하중이 가해진 지점으로부터 이격 거리별로 측정될 수 있다.
공동부 탐지 장치(50)에서 측정된 처짐값은 서버(30)에 제공될 수 있다. 서버(30)는 공동부 탐지 장치(50)로부터 처짐값을 제공받기 위해 공동부 탐지 장치(50)와 유선 또는 무선으로 통신 연결될 수 있으며, 공동부 탐지 장치(50)와 통신 연결되지 않는 경우에는 별도의 이동식 저장 장치를 통해 공동부 탐지 장치(50)로부터 간접적으로 처짐값을 제공받을 수 있다.
공동부 탐지 장치(50)로부터 처짐값을 제공받은 서버(30)는 제공받은 이격 거리별 처짐값에 기초하여 충격하중을 가한 포장 하부의 공동부 존재를 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부의 공동 탐지 방법을 살펴보면, 거리값 측정 장치(10)가 도로를 주행하며 포장 표면까지의 거리값을 서버(30)로 제공하면, 서버(30)는 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고, 생성한 형상정보에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정할 수 있다(S10).
하나 이상의 공동부 조사 구간이 선정되면, 공동부 탐지를 위해 가해지는 충격하중에 대한 하중 크기를 결정할 수 있다(S30). 이때, 하중 크기는 공동부 탐지 장치(50)의 테스트 충격하중 재하에 의한 정상 포장에서의 테스트 처짐값을 통해 결정할 수 있으며, 하중 크기 결정을 위한 연산은 서버(30)를 통해 이루어질 수 있다.
결정되는 하중 크기는 하나 이상의 공동부 조사 구간에 대하여 동일하게 결정될 수 있지만, 하나 이상의 공동부 조사 구간별로 서로 상이하게 결정될 수도 있다.
하중 크기가 결정되었으면, 공동부 탐지 장치(50)를 공동부 조사 구간 내로 이동시켜, 공동부 조사 구간 내에서 일정 거리마다 공동부 탐지 장치(50)를 이용해 포장에 충격하중을 재하하고 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정할 수 있다(S50).
공동부 조사 구간에서 측정한 처짐값은 서버(30)에 제공되고, 서버(30)는 제공받은 처짐값에 기초하여 포장 하부의 공동부 존재 여부를 판단할 수 있다(S70). 이때, 공동부 존재 판단은 포장에 충격하중을 재하할 때마다 실시간으로 수행되거나 또는 공동부 조사 구간 내에서의 모든 처짐값 측정이 완료된 후 이루어질 수도 있다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리값 측정 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
이하에서는, 도 3과 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템의 거리값 측정 장치(10)를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
거리값 측정 장치(10)는 포장 표면까지의 거리값을 측정하는 하나 이상의 거리 측정 센서(11)와, 포장 표면까지의 기준 거리를 측정하는 하나 이상의 레퍼런스 센서(13)를 구비할 수 있다.
하나 이상의 거리 측정 센서(11)는 포장 표면까지의 거리값(a1)을 측정하도록 동일 높이에서 도로를 횡단하는 방향으로 하나의 열을 이뤄 배치될 수 있다. 이때, 거리 측정 센서(11)는 더 많은 수가 간격이 좁게 배치될수록, 서버(30)에서 측정된 거리값을 이용하여 더욱 정확한 형상정보를 생성할 수 있다.
하나 이상의 거리 측정 센서(11)에서 생성한 거리값(a1)에는 해당 거리값을 측정한 거리 측정 센서(11)의 식별정보와, 거리값이 측정된 시간정보가 부가될 수 있으며, 거리값 측정시 위치값이 부가될 수 있다. 여기서, 여기서 거리값 측정 장치(10)는 거리값에 위치값을 부가하기 위해, 거리값 측정시 위치값을 생성하여 거리값에 부가하는 GPS부를 더 포함할 수 있다.
레퍼런스 센서(13)는 포장 표면까지의 기준 거리값(a2)을 측정하도록 거리 측정 센서(11)와 동일 높이에서 거리 측정 센서(11)로부터 도로의 길이 방향으로 이격 배치될 수 있다. 이때, 레퍼런스 센서(13)에서 측정한 기준 거리값(a2)은 서버(30)가 거리값을 이용하여 형상정보를 생성할 때 차량의 상하방향 진동을 보상하기 위한 기준 높이로 사용될 수 있다.
하나 이상의 레퍼런스 센서(13)에서 생성한 기준 거리값(a2) 또한 거리값(a1)과 마찬가지로 해당 기준 거리값을 측정한 레퍼런스 센서(13)의 식별정보와, 시간정보, 그리고 측정시 위치값이 부가될 수 있다.
바람직하게, 레퍼런스 센서(13)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 거리 측정 센서(11)가 이루는 열의 양 끝단부과 중심부에 각각 배치될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 주행 방향을 기준으로 거리 측정 센서(11)보다 전방에서 소정거리 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 거리 측정 센서(11)가 함몰된 포장 포면의 거리값을 측정할 때 레퍼런스 센서(13)가 함께 함몰된 포장 표면을 대상으로 기준 거리값을 측정하지 않도록 레퍼런스 센서(13)는 거리 측정 센서(11)로부터 충분하게 이격 배치시키는 것이 바람직하다.
거리 측정 센서(11)와 레퍼런스 센서(13)는 컨버터에 연결될 수 있으며, 거리값 측정 장치(10)는 견인차량에 의해 견인 주행되거나 또는 스스로 주행 가능하도록 바퀴를 구비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 기능 블록도이다.
서버(30)는 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하는 형상정보 생성부(31)와, 생성한 형상정보에서 함몰형상을 판단하는 함몰형상 판단부(32)와, 함몰형상에 대응하는 도로상의 함몰위치를 판단하는 함몰위치 판단부(33)와, 포장별 과거 이력 정보를 저장하는 저장부(34)와, 조사 구간을 결정하는 조사 구간 결정부(35), 그리고 처짐값에 기초하여 포장 하부의 공동부 존재를 판단하는 공동부 판단부(36)를 포함하여 구성될 수 있다.
형상정보 생성부(31)는 거리값 측정 장치(10)로부터 거리값을 제공받고, 제공받은 거리값을 기초하여 형상정보를 생성할 수 있다. 이때 거리값 측정 장치(10)로부터 제공받은 거리값은 거리 측정 센서(11)의 식별정보, 시간정보, 위치값이 부가된 거리값일 수 있다.
형상정보 생성부(31)는 서로 다른 식별정보를 갖는 거리값 중 동일 시간정보를 갖는 거리값들을 추출하고, 추출한 거리값을 식별정보에 기초하여 거리 측정 센서(11)의 배치 순서에 따라 배치한 후 포장 표면의 형상정보를 생성할 수 있다.
이때, 형상정보 생성부(31)는 레퍼런스 센서(13)로부터 측정된 기준 거리값을 기준 높이로 하여 포장 표면의 형상정보를 생성할 수 있으며, 구체적으로는 하나 이상의 레퍼런스 센서(13)로부터 측정된 기준 거리값의 평균 거리값을 기준 높이로 하여 포장 표면의 형상정보를 생성할 수 있다.
함몰형상 판단부(32)는 시간에 따라 생성한 형상정보 중 함몰형상(하측으로 패인 형상)을 띄는 형상정보가 존재하는지 판단할 수 있다. 이때, 함몰형상 판단부(32)는 일 시점에서의 형상정보 자체에서 함몰형상이 나타나는지 판단할 수 있으며, 또한, 일 시점에서의 형상정보에서는 함몰형상이 나타나지 않더라도 시간에 따른 형상정보의 변화를 통해 함몰형상을 판단할 수 있다. 즉, 일 시점에서의 형상정보를 통해 도로를 가로지르는 방향으로 형성된 함몰형상을 판단하며, 시간에 따른 형상 정보의 변화를 통해 도로의 진행 방향으로 형성된 함몰형상을 판단할 수 있다.
함몰위치 판단부(33)는 함몰형상을 형성하는 거리값에 부가된 위치값을 기초하여, 함몰형상에 대응하는 실제 도로상의 함몰위치를 판단할 수 있다.
저장부(34)에는 포장의 위치별로 과거의 균열 발생 이력 정보와 보수 이력 정보 그리고 관로의 매설 정보 중 적어도 하나 이상의 정보가 저장될 수 있다.
조사 구간 결정부(35)는 함몰위치 판단부(33)에서 판단한 함몰위치의 소정 거리 이내에서 기존에 균열 또는 보수 이력이 있는지 저장부(34)를 통해 검색하고, 검색한 결과 균열 또는 보수 이력이 존재하면 함몰위치로부터 소정 거리 이내의 구간을 공동부 조사 구간으로 결정할 수 있다. 이는, 과거 균열 또는 보수 이력이 존재하는 포장 하부에 공동부 발생 가능성이 높기 때문이다.
또한, 조사 구간 결정부(35)는 함몰위치 판단부(33)에서 판단한 함몰위치의 소정 거리 이내에 매설 관로가 존재하면 함몰위치로부터 소정 거리 이내의 구간을 공동부 조사 구간으로 결정할 수 있다. 이는, 배경기술을 통해 설명한 바와 같이 포장 하부의 매설 관로에서 이음매 노후화 등의 이유로 관수가 누수되어 노반재료가 쓸려나감으로 인해 공동부가 발생할 수 있기 때문이다.
공동부 판단부(36)는 공동부 탐지 장치(50)로부터 제공받은 처짐값을 통해 공동부의 존재 여부를 판단하는데, 이에 관한 구체적인 설명은 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 조사 구간 선정 과정을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 공동부 조사 구간 선정 과정을 살펴보면, 우선 공동부 조사 구간 선정을 위해 거리값 측정 장치(10)가 도로를 주행하며 거리값 및 기준 거리값을 측정할 수 있다(S11).
서버의 형상정보 생성부(31)는 거리값 측정 장치(10)에서 측정한 거리값 및 기준 거리값을 제공받고, 제공받은 거리값 및 기준 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성할 수 있다(S12).
함몰형상 판단부(32)는 형상정보 생성부(31)에서 생성한 형상정보에서 함몰형상이 나타나는지 판단하고, 함몰위치 판단부(33)는 함몰형상이 나타나면 해당 함몰형상에 대응하는 실제 도로상의 함몰위치를 판단할 수 있다(S13).
조사 구간 결정부(35)는 함몰위치로 판단된 위치 또는 그 주변에서 과거 균열 또는 보수 이력이 있는지 검색할 수 있다(S14). 만약, 검색한 결과 균열 또는 보수 이력이 존재하면(S14-Y) 함몰위치와 그 주변 구간을 공동부 조사 구간으로 결정할 수 있다(S15). 반면에, 검색한 결과 균열 및 보수 이력이 존재하지 않으면(S14-N), 해당 함몰위치와 그 주변은 공동부 조사 구간에서 제외할 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치에서 지지대의 승강 배치 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 도 7 내지 도 8을 참조하여 공동부 탐지 장치(50)에 관하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
공동부 탐지 장치(50)는 바퀴를 구비하는 바퀴부(51)와, 낙하충격을 발생시키는 하중재하 모듈(52)과, 낙하충격에 의한 충격하중을 포장에 가하는 하중판(53)과, 낙하충격을 하중판(53)에 전달하는 완충 고무(54)와, 공동부 탐지 장치(50)의 다른 구성들이 배치되도록 공동부 탐지 장치(50)의 기본 몸체를 형성하는 지지대(55)와, 포장의 처짐값을 측정하는 처짐 측정 센서(56)를 포함하여 구성될 수 있다.
바퀴부(51)는 지지대(55)의 양측에 하나 이상 배치되며, 공동부 탐지 장치(50)가 견인차량에 의해 견인 주행되거나 또는 스스로 주행 가능하도록 바퀴를 구비할 수 있다.
바람직하게, 바퀴부(51)는 바퀴를 지지대(55)에 결합시키도록 일단부가 지지대(55)에 결합하고 타단부가 바퀴에 결합하는 결합 프레임을 구비하고, 결합 프레임은 바퀴의 배치 위치를 회동시켜 지지대(55)를 승강 배치시킬 수 있다.
도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면, 결합 프레임은 소정 길이를 갖고 일단부가 지지대(55) 측면에 회전 가능하게 결합하고 타단부가 바퀴에 결합하여, 일단부의 회전을 통해 바퀴의 배치 위치를 회동시켜 지지대(55)의 배치 위치를 상향 이동시키거나 또는 하향 이동시킬 수 있다. 즉, 관리자는 공동부 탐지 장치(50)의 주행 중에는 바퀴가 지지대(55) 지지하는 상태로 주행 가능하도록, 바퀴가 지지대(55) 및 하중판(53) 보다 하측에 배치되도록 지지 프레임을 조작하고, 공동부 탐지를 위해 지지대(55)의 배치 위치를 하향 이동시킬 때(하중판을 포장에 접촉시킬 때) 바퀴가 하중판(53) 보다 상측에 배치되도록 지지 프레임을 조작할 수 있다.
하중재하 모듈(52)은 완충 고무(54)를 통해 하중판(53)에 낙하충격을 재하하도록 질량제를 구비할 수 있다. 질량체는 소정 높이에서 완충 고무(54)를 향해 낙하하여 낙하충격을 발생시킨다. 이때, 하중재하 모듈(52)은 낙하충격 크기를 조절 가능하도록 질량체의 질량 또는 낙하 높이를 변경할 수 있다.
하중판(53)은 지지대(55) 중심부에서 하측으로 돌출 형성되며, 바닥면이 평평하게 형성될 수 있다. 하중판(53)은 지지대(55)가 하강 배치된 상태에서 포장 표면에 접하며, 하중재하 모듈(52)이 발생시킨 낙하충격을 완충 고무(54)를 통해 직접 또는 간접적으로 전달받도록 완충 고무(54)가 상측에 배치될 수 있다. 일례로, 완충 고무(54)는 하중판 상단에 적층 배치되어 하중재하 모듈(52)의 낙하충격을 하중판(53)에 직접 전달할 수 있다. 다른 예로 완충 고무(54)는 지지대(55) 상단에 적층 배치되고 하중판(53)은 지지대(55) 하단에 적층 배치되어 하중재하 모듈(52)의 낙하충격은 완충 고무(54)를 통해 지지대(55)로 전달되고 지지대(55)에서 하중판(53)으로 전달될 수 있다. 하중판(53)은 바닥면에 접한 상태에서 전달받은 낙하충격에 의해 포장에 충격하중을 가할 수 있다.
또한, 하중판(53)은 다수개 구비되고, 다수개의 하중판(53)은 지지대(55) 중심 하측에 빈 공간이 형성되도록 서로 간에 소정간격 이격될 수 있다. 이와 같은 빈 공간을 통해 지지대(55) 중심부 하단에 배치되는 처짐 측정 센서(56)가 충격하중이 가해진 중심부의 처짐값을 측정할 수 있다.
지지대(55)는 승강 가능하게 형성되며, 중심부로부터 두 방향 이상으로 지면과 수평하게 연장 형성되는 지지 프레임(551, 552, 553, 554)을 구비할 수 있다. 바람직하게, 지지대(55)는 중심부로부터 일측 방향으로 연장 형성되는 제1 지지 프레임(551)과, 중심부로부터 제1 지지 프레임(551)의 연장 방향과 반대 방향으로 연장 형성되는 제2 지지 프레임(552)과, 중심부로부터 제1 지지 프레임(551)의 연장 방향과 직각 방향으로 연장 형성되는 제3 지지 프레임(553), 그리고 중심부로부터 제3 지지 프레임(553)의 연장 방향과 반대 방향으로 연장 형성되는 제4 지지 프레임(554)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 내지 제4 지지 프레임(551, 552, 553, 554)은 상향 접힘 가능하도록 힌지부(551a, 552a, 553a, 554a)를 구비할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 공동부 탐지 장치(50)는 도로 주행 시 제1 내지 제4 지지 프레임(551, 552, 553, 554) 중 견인 차량과 직접적으로 연결되지 않는 지지 프레임을 상측 방향으로 접어, 도로 주행에 방해가되지 않도록 할 수 있다.
또한, 제1 지지 프레임(551)과 제2 지지 프레임(552)의 끝단에는 견인 차량과 연결 가능하도록 연결부(551b, 552b)가 배치될 수 있다. 따라서, 견인 차량의 방향을 반대로 전환할 때 일측 연결부(551b)의 연결을 해제하고 타측 연결부(552b)에 연결함으로써 공동부 탐지 장치(50)를 회차시키지 않고도 주행 방향을 전환할 수 있다.
연결부(551b, 552b)는 견인 차량의 후단에 배치되는 견인부에 연결될 수 있으며, 연결부(551b, 552b)는 견인 차량의 견인부와 상하방향으로 유동 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 하중판(53)이 포장에 접하도록 지지대(55)를 하향 이동시에 연결부(551b, 552b)와 견인부 간의 연결을 유지한 상태에서도 지지대(55)가 수평을 유지할 수 있다.
처짐 측정 센서(56)는 지지대(55)에서 포장을 향하도록 배치되어 충격하중에 의해 발생하는 포장의 처짐값을 측정할 수 있다. 처짐 측정 센서(56)는 지지대(55)의 중심부 하측에서 포장의 처짐값을 측정하는 중심 측정 센서(561)와, 제1 지지 프레임(551) 하측에서 중심 측정 센서(561)로부터 소정 간격마다 일렬을 이루며 배치되는 하나 이상의 제1 주변 측정 센서(562)와, 제2 지지 프레임(552) 하측에서 중심 측정 센서(561)로부터 소정 간격마다 일렬을 이루며 배치되는 하나 이상의 제2 주변 측정 센서(563)와, 제3 지지 프레임(553) 하측에서 중심 측정 센서(561)로부터 소정 간격마다 일렬을 이루며 배치되는 하나 이상의 제3 주변 측정 센서(564), 그리고 제4 지지 프레임(554) 하측에서 중심 측정 센서(561)로부터 소정 간격마다 일렬을 이루며 배치되는 하나 이상의 제4 주변 측정 센서(565)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 중심 측정 센서(561)와, 제1 내지 제4 주변 측정 센서(562, 563, 564, 565)는 포장에 재하된 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 센서로, 포장 표면에 접촉한 상태에서 포장 표면의 상하 이동을 측정하는 접촉식 센서가 적용되거나 또는 포장 표면으로부터 소정거리 이격된 상태에서 초음파, 레이저 등을 이용하여 포장 표면의 상하 이동을 측정하는 비접촉식 센서가 적용될 수 있다.
중심 측정 센서(561)는 지지대(55)의 중심부 하측에서 충격하중이 재하된 포장 중심부의 처짐값을 측정하며, 제1 내지 제4 주변 측정 센서(562, 563, 564, 565)는 충격하중이 재하된 포장 중심부로부터 4방향으로의 이격 거리별 처짐값을 측정할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 공동부 탐지 장치(50)는 충격하중에 대하여 일방향으로만 처짐값을 측정 가능하던 종래의 장치에 비해, 보다 정확하게 포장 하부의 공동부를 탐지할 수 있다.
제1 내지 제4 주변 측정 센서(562, 563, 564, 565)는 각각 4개 내지 6개 구비될 수 있으며, 서로 간에 약 30cm의 간격을 두고 배치될 수 있다. 만약, 제1 주변 측정 센서(562)가 6개 구비되었다면 중심 측정 센서(561)에서 측정한 처짐값을 포함하여 충격하중이 재하된 지점으로부터 일 방향으로의 처짐값을 7개 획득할 수 있다.
중심 측정 센서(561)와 제1 내지 제4 주변 측정 센서(562, 563, 564, 565)에서 각각 측정한 처짐값은 서버의 공동부 판단부(36)로 제공될 수 있다. 이때, 공동부 판단부(36)로 제공되는 처짐값에는 각 센서의 식별 정보와, 측정 시간 정보, 위치값이 부가된 상태로 공동부 판단부(36)로 제공될 수 있다.
도 10의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동부 탐지 장치에서의 처짐값 측정 결과 일례를 도시한 도면이다.
이하에서는 도 10의 (a), (b), (c)를 참조하여 공동부 판단부(36)의 거리별 처짐값에 기초한 공동부 판단에 관하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다. 이때, 충격하중의 중심부로부터 4방향의 거리별 처짐값에 대한 공동부 판단은 동일한 방법으로 이루어지므로 일 방향의 거리별 처짐값에 대한 공동부 판단에 대해서만 설명하기로 한다. 또한, 설명의 편의를 위해 충격하중이 가해진 중심부를 D1, 중심부로부터 일 방향으로의 이격 거리에 따라 순차적으로 D2, D3, D4, D5, D6, D7으로 칭하여 설명하기로 한다.
공동부 판단부(36)는 서로 다른 포장 위치에서 측정하였거나 또는 서로 다른 시간에 측정한 중심부로부터 동일 방향 동일 이격 거리의 처짐값의, 평균 처짐값과 평균 처짐값에 대한 편차를 계산하고, 계산한 편차에 기초하여 공동부의 존재 여부와 위치를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 공동부 판단부(36)는 서로 다른 포장 위치에서 측정한 D1에서의 평균 처짐값을 계산하고, 이와 마찬가지로 D2~D7까지의 평균 처짐값을 각각 계산하여, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 이격 거리별 평균 처짐값 그래프를 생성할 수 있다. 이후, 공동부 판단부(36)는 제공받은 처짐값 각각에 대해서 동일 이격 거리에서의 평균 처짐값에 대한 편자를 계산한다. 그리고 공동부 판단부(36)는 평균 처짐값과의 편차가 소정 크기 이상인 처짐값을 추출하고, 편차가 소정 크기 이상인 처짐값이 측정된 포장 하부에 공동부가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어 도 10의 (b)에 도시된 처짐값 그래프는 D6, D7의 편차가 소정 크기 이상이므로 포장 하부에 공동부가 존재하는 것으로 판단하고, 도 10의 (c)에 도시된 처짐값 그래프는 D3, D7의 편차가 소정 크기 이상이므로 포장 하부에 공동부가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 처짐값이 소정 크기 이상의 편차를 보이는 이격 거리에 따라 공동부가 발생한 깊이(포장 층)를 판단할 수 있으며, 구체적으로는 더 깊은 포장 층에서 공동부가 존재할 수록 중심부로부터 먼 위치에서 처짐값 편차가 발생하게 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 크기 결정 과정을 도시한 순서도이다.
이하에서는, 도 11을 참조하여 본 실시예에 따른 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법에서, 공동부 탐지를 위해 하중재하 모듈(52)이 재하할 하중 크기를 결정하는 과정을 살펴보기로 한다.
상기한 바와 같이 하중재하 모듈(52)은 재하할 하중 크기를 조절 가능하다. 이때, 너무 작은 크기의 충격하중을 재하하면 공동부 탐지에 실패할 수 있으며, 너무 큰 크기의 충격하중을 재하하면 포장이 파손될 수 있으므로, 적절한 크기의 하중 크기를 재하하도록 결정해야한다.
공동부 탐지를 위해 하중재하 모듈(52)이 재하할 하중 크기를 결정하기 위해, 우선, 공동부 탐지 장치(50)를 공동부가 없는 정상 포장으로 이동시킨 후, 정상 포장에 제1 크기의 제1 테스트 충격하중을 가하고 제1 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제1 테스트 처짐값을 측정할 수 있다(S31). 이때, 제1 크기는 하중재하 모듈(52)이 재하하는 하중 크기 단계중 최소 크기를 의미한다.
바람직하게, 공동부 탐지 장치(50)를 공동부가 없는 정상 포장으로 이동시킬 시, 공동부 조사가 수행될 공동부 조사 구간의 주변 구간을 정상 포장으로 판단하여 공동부 조사 구간의 주변 구간의 포장에서 테스트 충격하중을 가할 수 있다. 이는, 공동부 조사 구간의 주변 구간의 포장은 공동부 조사 구간 선정 단계에서 공동부가 존재하지 않는 곳으로 판단된 포장이며, 또한, 공동부 조사 구간의 주변 구간의 포장은 공동부 조사 구간의 포장과 유사한 환경 조건(포장 층 조건)을 갖기 때문이다.
공동부 탐지 장치(50) 통해 제1 테스트 충격하중을 가한 위치에 제1 크기보다 한 단계 강한 제2 크기의 제2 테스트 충격하중을 가하고 제2 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제2 테스트 처짐값을 측정할 수 있다(S32).
측정한 제1 테스트 처짐값과 제2 테스트 처짐값은 서버(30)로 제공되고, 서버(30)는 한 단계 강한 크기로 충격하중을 가했을 때의 처짐값 증가율을 이격 거리별로 계산할 수 있다(S33). 즉. 서버(30)는 충격하중이 한 단계 증가하였을 때의 이격 거리별 처짐값 증가율을 계산한다.
서버(30)는 계산한 이격 거리별 처짐값 증가율 중에서, 처짐값 증가율이 모든 이격 거리에서 유사하게 계산되었는지 판단할 수 있다(S34).
만약, 다른 이격 거리의 처짐값 증가율에 비해 소정 크기 이상 차이를 보이는 처짐값 증가율이 계산되었다면(S34-Y), 제2 크기보다 한 단계 증가한 크기인 제3 크기의 제3 테스트 충격하중을 가하고 제3 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제3 테스트 처짐값을 측정할 수 있다(S36).
제3 테스트 처짐값을 측정하였다면, 제2 테스트 처짐값에서 제3 테스트 처짐값으로의 이격 거리별 처짐값 증가율을 계산하고, 계산한 이격 거리별 처짐값 증가율 중 다른 처짐값 증가율과 차이를 보이는 처짐값 증가율이 있는지 다시 판단한다(S34). 만약, 소정 크기 이상의 차이를 보이는 처짐값 증가율이 계산된다면, 이처람 테스트 충격하중의 크기를 한 단계씩 증가시키며 처짐값 증가율 비교를 수행할 수 있다.
반면에, 처짐값 증가율이 모든 이격 거리에서 유사하게 계산되었다면(S34-N) 재하한 두 단계의 하중크기 중에서 더 강한 크기의 하중크기를 공동부 탐지를 위한 충격하중의 하중크기로 결정할 수 있다(S35). 이때, 제1 크기와 제2 크기에 대한 처짐값 증가율 비교시 소정 크기 이상의 처짐값 증가율 차이가 없었다면, 제1 크기를 충격하중의 하중크기로 결정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 거리값 측정 장치
11: 거리 측정 센서
13: 레퍼런스 센서
30: 서버
31: 형상정보 생성부
32: 함몰형상 판단부
33: 함몰위치 판단부
34: 저장부
35: 조사 구간 결정부
36: 공동부 판단부
50: 공동부 탐지 장치
51: 바퀴부
52: 하중재하 모듈
53: 하중판
54: 완충 고무
55: 지지대
551, 552, 553, 554; 지지 프레임
551a, 552a, 553a, 554a: 힌지부
551b, 552b: 연결부
56: 처짐 측정 센서
561: 중심 측정 센서
562: 제1 주변 측정 센서
563: 제2 주변 측정 센서
564: 제3 주변 측정 센서
565: 제4 주변 측정 센서
11: 거리 측정 센서
13: 레퍼런스 센서
30: 서버
31: 형상정보 생성부
32: 함몰형상 판단부
33: 함몰위치 판단부
34: 저장부
35: 조사 구간 결정부
36: 공동부 판단부
50: 공동부 탐지 장치
51: 바퀴부
52: 하중재하 모듈
53: 하중판
54: 완충 고무
55: 지지대
551, 552, 553, 554; 지지 프레임
551a, 552a, 553a, 554a: 힌지부
551b, 552b: 연결부
56: 처짐 측정 센서
561: 중심 측정 센서
562: 제1 주변 측정 센서
563: 제2 주변 측정 센서
564: 제3 주변 측정 센서
565: 제4 주변 측정 센서
Claims (15)
- 도로를 주행하며 측정한 포장 표면까지의 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고, 생성한 상기 형상정보에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정하는 단계;
선정한 상기 공동부 조사 구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하고, 상기 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 단계; 및
측정한 상기 처짐값에 기초하여 상기 충격하중을 가한 포장 하부의 공동부 존재를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공동부 조사 구간을 선정하는 단계는
동일 높이에서 도로를 횡단하는 방향으로 하나의 열을 이뤄 배치되는 하나 이상의 거리 측정 센서를 이용하여 포장 표면까지의 거리값을 측정하는 단계;
측정한 상기 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하는 단계;
생성한 형상정보와 상기 거리값에 부가된 위치값에 기초하여 함몰형상이 나타나는 함몰위치를 판단하는 단계; 및
판단한 상기 함몰위치의 과거 이력 정보에 기초하여 상기 함몰위치와 주변을 공동부 조사 구간으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 공동부 조사 구간으로 결정하는 단계는
상기 함몰위치의 소정 거리 이내에서 균열 또는 보수 이력이 있는지 검색하고, 검색한 결과 균열 또는 보수 이력이 존재하면 상기 함몰위치와 주변 구간을 상기 공동부 조사 구간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 거리값을 측정하는 단계에는 상기 거리값 측정시, 상기 거리 측정 센서와 동일 높이에서 상기 거리 측정 센서로부터 상기 도로의 길이 방향으로 이격 배치되는 하나 이상의 레퍼런스 센서를 이용하여 포장 표면까지의 기준 거리값을 함께 측정하고,
상기 포장 표면의 형상정보를 생성하는 단계는 하나 이상의 상기 레퍼런스 센서에서 측정한 기준 거리값의 평균 거리값을 포장 표면의 기준 높이로 하여 포장 표면의 형상정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 처짐값을 측정하는 단계는
선정한 상기 공동부 조사 구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하는 단계; 및
상기 충격하중이 가해지는 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 처짐값을 측정하고 동시에, 상기 중심부로부터 타측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 처짐값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 공동부의 존재 여부를 판단하는 단계는
서로 다른 포장 위치에서 측정한 상기 중심부로부터 동일 방향 동일 이격 거리의 처짐값의, 평균 처짐값과 상기 평균 처짐값에 대한 편차를 계산하고, 계산한 상기 편차에 기초하여 공동부의 존재 여부와 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 공동 탐지 방법은
선정한 상기 공동부 조사 구간에서 가하는 충격하중의 하중크기를 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 하중크기를 결정하는 단계는
공동부가 없는 정상 포장에 제1 크기의 제1 테스트 충격하중을 가하고 제1 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제1 테스트 처짐값을 측정하는 단계;
상기 제1 테스트 충격하중을 가한 위치에 상기 제1 크기보다 한 단계 강한 제2 크기의 제2 테스트 충격하중을 가하고 제2 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에서 제2 테스트 처짐값을 측정하는 단계;
한 단계 강한 크기로 충격하중을 가했을 때의 처짐값 증가율을 이격 거리별로 계산하는 단계;
상기 처짐값 증가율을 계산하는 단계에서 계산한 처짐값 증가율이 모든 이격 거리에서 유사하게 계산되었다면, 상기 제1 크기 또는 제2 크기를 상기 충격하중의 하중크기로 결정하는 단계; 및
상기 처짐값 증가율을 계산하는 단계에서 다른 처짐값 증가율에 비해 소정 크기 이상 차이를 보이는 처짐값 증가율이 계산되었다면, 상기 제2 테스트 충격하중을 가한 위치에 상기 제2 크기보다 한 단계 강한 제3 크기의 제3 테스트 충격하중을 가하고 제3 테스트 충격하중을 가한 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 이격 거리에 이격 거리별 제3 테스트 처짐값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제1 테스트 처짐값을 측정하는 단계에서, 공동부가 없는 정상 포장은 선정한 상기 공동부 조사 구간의 주변 구간인 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 방법.
- 견인 차량에 연결되거나 또는 차량에 장착되어, 도로를 주행하며 포장 표면까지의 거리값을 측정하는 거리값 측정 장치;
측정한 상기 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하고 생성한 형상정보에 기초하여 공동부 조사 구간을 선정하는 서버; 및
선정한 상기 공동부 조사구간에서 소정 거리마다 포장에 충격하중을 가하고, 상기 충격하중에 의한 포장 표면의 처짐값을 측정하는 공동부 탐지 장치를 포함하며,
상기 서버는 측정한 상기 처짐값에 기초하여 상기 충격하중을 가한 포장 하부의 공동부 존재를 판단하는 공동부 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 거리값 측정 장치는
포장 표면까지의 거리값을 측정하도록 동일 높이에서 도로를 횡단하는 방향으로 하나의 열을 이뤄 배치되는 하나 이상의 거리 측정 센서;
포장 표면까지의 기준 거리값을 측정하도록 상기 거리 측정 센서와 동일 높이에서 상기 거리 측정 센서로부터 상기 도로의 길이 방향으로 이격 배치되는 하나 이상의 레퍼런스 센서; 및
상기 거리값 측정 시 위치값을 생성하여 상기 거리값에 부가하는 GPS부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
- 제 10 항에 있어서, 상기 서버는
상기 거리 측정 장치로부터 상기 위치값이 부가된 거리값을 제공받고, 제공받은 거리값 중 서로 다른 상기 거리 측정 센서로부터 동일 시점에 측정된 하나 이상의 거리값에 기초하여 포장 표면의 형상정보를 생성하는 형상정보 생성부;
생성한 상기 형상정보 중 함몰형상을 판단하는 함몰형상 판단부;
거리값에 부가된 위치값에 기초하여, 판단한 상기 함몰형상에 대응하는 도로상의 함몰위치를 판단하는 함몰위치 판단부;
포장의 위치별 균열 이력 정보와 보수 이력 정보를 저장하는 저장부; 및
판단한 상기 함몰위치의 소정 거리 이내에서 기존에 균열 또는 보수 이력이 있는지 상기 저장부를 통해 검색하고, 검색한 결과 균열 또는 보수 이력이 존재하면 상기 함몰위치와 주변 구간을 상기 공동부 조사 구간으로 결정하는 조사 구간 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 공동부 탐지 장치는
낙하충격을 발생시키는 하중재하 모듈;
승강 배치 가능하며, 포장에 충격하중이 가해질 수 있도록 하강 배치된 상태에서 포장 표면에 접하는 하중판;
상기 하중판에 의해 포장에 충격하중이 가해질 수 있도록, 상기 하중판 상측에 배치되고 상기 하중재하 모듈로부 재하된 낙하충격을 하중판에 전달하는 완충고무;
중심부 하측에 상기 하중판이 배치되고 승강 가능하게 형성되며, 상기 중심부로부터 두 방향 이상으로 지면과 수평하게 연장 형성되는 지지 프레임을 구비하는 지지대; 및
상기 충격하중이 가해지는 포장의 처짐값을 측정하도록 상기 지지대에 배치되는 하나 이상의 처짐 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
- 제 12 항에 있어서, 상기 처짐 측정 센서는
상기 지지대의 중심부에서 포장의 처짐값을 측정하도록 배치되는 중심 측정 센서;
상기 중심부로부터 일측 방향으로 서로 다른 거리에서 처짐값을 측정하도록, 일측 방향으로 연장 형성되는 지지 프레임을 따라 일정 간격마다 배치되는 하나 이상의 제1 주변 측정 센서; 및
상기 중심부로부터 타측 방향으로 서로 다른 거리에서 처짐값을 측정하도록, 타측 방향으로 연장 형성되는 지지 프레임을 따라 일정 간격마다 배치되는 하나 이상의 제2 주변 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 지지 프레임은 상향 접힘 가능하도록 힌지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 지지 프레임은 상기 지지대의 중심부로부터 전후좌우 4방향으로 연장 형성되고, 상기 지지 프레임 중 전후방향으로 연장 형성되는 끝단에는 견인 차량과 연결 가능하도록 연결부가 배치되는 것을 특징으로 하는 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020210089436A KR102513557B1 (ko) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법 |
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| KR1020210089436A KR102513557B1 (ko) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법 |
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| KR1020210089436A KR102513557B1 (ko) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 아스팔트 포장 하부 공동 탐지 시스템 및 이를 이용한 공동 탐지 방법 |
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|---|
| ‘FWD 처짐량 기반 도로 공동 및 함몰 위험도 평가 기초 연구’, 김태우 등, 한국도로학회논문집, 19(5), 59-68, 2017* * |
| High-speed non-destructive testing equipment for performance evaluation of the lower part of pavement’, Yu Tae-seok et al., Korea Road Paving Society Technical Information, 4(1), 67-72, 2002 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102513557B1 (ko) | 2023-03-24 |
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