WO1985005675A1 - Vehicle for evaluating properties of road surfaces - Google Patents

Description

明 細 書 路面性状計測車両装置

「技術分野」 ，

末発明は、 路面性状を制定する各種計測装置と そ の 測定データ を処理する装置を塔載した計制車両装置に 係 り 、 特に路面のひび割れ、 わだち掘れ （自動車の車 輪に よ り 形成 される凹凸形状） 、 縵断形状 （縱断方向 のプ α フ ィ ル） が前記計測車両の一回の走行に よ り 自 動的に測定 し得る路面性状計翻車両装置に関する。

「背景技術」

従来よ リ 路面性状を翻定する計濂装置を塔載した計 測車両は既に公知であ り 、 これらの計測車両において は路面のひびわれ及びわだち掘れを自動的に ϋ定する 手段を有 しているが、 静止した路面を移動する走行車 両上か ら測定を行う為に、 その妥当性については疑問 がぁ リ 、 又縱断形状については自動化に対応 し得る濺 定原理が存在せず、 専ら人力による実測作業に頼っ て いたのが現状であ り 、 いずれに しても前記各路面性状 を一回の計測車両の走行で全て確実に精度よ く 測定す る技術は存在 しない。 即ち、 これらの問題点を下記に 詳細に説明するに、

A ) わだち搌れ等における 自動計 ¾手段の問題点

従来よ り 路面のわだち掘れ澳定手段と し て、 扇状に 拡開 したス ク リ ー ン ビーム光を投光する装置 と 、 該投 光器に よ り 路面上に現出 した帯状又は線状の舞線を撮 像する装置等を走行車両に塔載し、 路面上に現出 した 輝線を光切断法によ り 走行速度に応 じた露光時間を有 する シ ャ ッ タ ー機構を介して断铳且つ瞬時的に撮像す る こ と に よ り 、 各測線毎の横断プロフ ィ ルを測定 し、 該測定されたデータを 2値化して処理する も の （ 日本 国公開特許 57-80510号） が存在する。

この種の従来技衛においては、 撮像器又は投光器に 組み込んだシ ャ ツ タ機能等を利用 して路面上に照射さ れた輝鎳を椟めて短い間だけ露光掾影する こ と に よ リ 、 走行車両に塔載された涎定系からみて相対的に移 動 している路面を擬似的な静止画面と して捉えて、 路 面上の任意の横断位置の凹凸プロ フ ィ ルを断-練的に抽 出する ものである為に、 高速道路のように制定系 （走 行車両） と被測定系 （路面） との相対速度が大き く な る と 、 該相対速度に逆比例させて露光時間を極めて小 さ く し なければならず、 その結果と して、 輝度 X露光. 時間で規定される露光量は小さ く なリ 、 路面上に現出 した輝線の搔像検知が接めて困蒙になる。

例えば撮影ブレを実質的に無視出来る路_面移動幅を 10cmと する と、 濂定系と被 Si定系との相対速度が秒速 10m ( 速約 40ka) の時には搔影ブレを実質的に無視 出来る露光時間の上隄は 1/100 秒であ り 、 従っ て高速 道路で前記計酒車を時速 80 で走行させる には約 1/20 0 秒まで露光時間を短縮しなければならないが、 こ の よ う な極めて短い露光時間内の受光量を撮像可能な程 度の量に保ち、 且つ所定の最大計測走行速度および単 位廷長当り の最大測線数を維持する為には、 光源の強 さ を露光時間 に逆比例 させて増大させなければな ら ず、 車両に塔載可能な発電機や投光器の能力も あつ て、 実際上は不可能でぁ リ 、 従って前記従来技術に よ る横断プロ フ ィ ルの測定は時速 20 k層以下の低速走行に よ り 撮像 しなければならず、 この結果、 交通の大き な 妨げに な り 、 測定作業の実旌可能な時期が極め て限定 されていた。

又、 前記従来技術によれば、 仮り に 速走行に よ り 撮像可能であ るに しても光源の強度と露光時間と の稜 を、 澍定系 と被滴定系との相対速度の増減に対応させ て自動的に一定に保つのは、 技術的に困難である。

更に前記制定方法における も う一つの問題は、 該測 定方法に よ り 油出は路面上に現出 した輝線を露光 した 一横新濂線についてのプロフ ィ ルのみであ る と い う点 にあ る。

即ち路面の横断ブ o フ ィ ルの測定においては横断位 置の近傍を代表する一般的な横新プロ フ ィ ルを油出す るのでなければならないが、 前記润定方法に よ っ て抽 出 される横断プ π フ ィ ルは横断位置の近傍で抽出でき る多 く のプロ フ ィ ルの内、 極めて局所的且つ個別的な 一つの サ ン プルであ る に過ぎない。

従っ て該澍線上にボッ ト ホールやコ ン ク リ 一 ト 目地 等の局所的な凹凸を有する場合は、 こ う した局所的な 凹凸を含んだ横断プロフ ィ ルを癍定データ と して取 り 込んで しま う確率が高 く 、 横断位置を代表する一般的 な横断 プ ロ フ ィ ル が制定 されてい な い可能性が大き い ·

特に この よ うな自動制定の場合であって も前記路面 性状の滴定 と ¾理に要する労力と時間は極めて大なる ものがあ るが、 前記のよ うな局所的な凹凸を含んだ翻 定デー タ が多 く 存在する場合は再润定を余儀な く さ れ、 測定と処理のための現地作業が徒労に終わる よ う な場合も多 々発生する a

B ) ¾断形状の測定の阇題点

—方、 断形状の測定は前記のような自動測定手段 は存在せず、 一般に第 図に示すよう ^:、 固定轴 50上 の 3 m鎗間 した位置に車輪 5 1 , 52 を取り付け、 その中 間に固定轴直角方向の変位計 54を設けた、 いわゆる 3 111プロ フ ィ ル メ ータを用いて、 車輪 5 1 , 52 の接地面を 結ぶ基準面 H oよ り の縱断凹凸畺 d t (下記 （ 1 )式） d i = ( h ί-ι + h ι₊ι ) / 2 - h ι C 1 )

を路面 ¾断方向における違铳澳定によ り直接記録 し、 その 1 . 5 m毎の凹凸量とデータ数 IIによリ 酒定区間の 縦断凹凸量のパラ ツ ギを与える指標と して標準偏差を 箕出 し、 その値をも って路面の良否の判定を行な う方 法であ るが、 このよ う な評価法では、 路面全体が平坦 であ つ ても その一部に大きな凹凸量がある場合には前 記標準儡差も大き く なつて しまい、 又その逆にその路 面に周期の大きい凹凸がある場合には、 小さな値と し て評価されて しま うこと となる。 更にいずれに しても この よ う な車輪 5 1 , 52 の接地面'を結ぶ基準面 H oよ リ の 縦断凹凸畺 d t を酒定し、 その値を標準偏差に基ずき 評価する測定方法では一定区間の路面の良否の 定に は有効であ るが、 実際の路面のどこに欠陥があるかを ' 見つける こ と は縱断凹凸量 の連練 ¾定記録を観察 して も ほ とんど不可能であ り 、 従って目視 と兼用 して 測定 しなければならず、 自動化には不向きであ っ た

10

かかる従来技衛の欠点を解消する為、 第 ΐ 図及び下 記第 （ 2 ) 式 Yc= 2Yb - Ya- (ha 一 2hb + he) ( 2 )

に示すよ う に夫々約 2 ni| 間 した 3点における固定铀 50か ら路面ま で距鎗 ha,lib,hcの 3 'fi 定値と共に、 測定 開始点 a 1 と第一測点 b 1 の 2点の路面標高 Ya , Yb を 求め、 該 2 点の標高 Ya,Yb と前記 3点におけ る路面間 距鎗 ha, hb, heの 3制定値と によ り 第 2滴点の標高 Ycを 求める方法が存在する。

こ の よ ラ な測定方法は理論的には各 ·»点毎の路面瘵 高を与える こ とが出来るが、 僅か 2 m程度 しか離れて いない測定開始点と第 1 翻点の標高を既存の脚定図面 から求める事は不可能であ り 、 従って縱断形状の酒定 の前に実際に水準測定を しなければならなず、 やは り 自動化には不向きである。

又かかる測定方法では前記水準 ¾定の際に微細な誤 差を有 していても、 前記多数回の路面高 ¾定を行な う 間に累積誤差が大き く なるが、 この累積誤差を補正す る事が出来ず、 精度よい澍定が不可能であ る *

更に、 測定対象となる路面は水平ではな く 必ず傾斜 を有する為、 水平基準線における前記濺定 ビ ツ チは微 小に変化 している。 従っ て前記制定方法を用いて も各 測点間における水平钜離を求める事は不可能であ り 、 いずれに して も精度よぃ濂定が困黢であ り 、 結果 と し て自動化には不向きである。

本発明の主旨は、 かかる従来技術の欠点並びに道路 交通の過密化 · 高速化の現状に鑑み、 路面のひび割 れ、 わだち掘れ、 縱断形状の全てが、 前記計測車両の 一回の走行に よ り 自動的に且つ確実に澳定 し得る と共 に、 前記 3 特性値の測定を単一の走行速度兼钜離計で S 制御 し、 整合性のある涎定データ を出力する こ とが出 来る路面性状計測車両装置を提供する こ と にある。

「発明の開示」

*癸钥は、 入射光によ り結像面にマ ト リ ッ ク ス状の 電荷分布が形成される CCD カメ ラ と該 (; CD カ メ ラ の光 軸に対 し て所定の角度をなす方向に扇状に拡開 した レーザ ビー ム を照射する レーザ発振器とからなる わだ ち掘れ制定手段と、 垂直方向に撮影可能に配 したフ ィ ルム カメ ラ と該フ イ ルムカメ ラの光轴に対 して所定の 角度をなす方向で路面を照射する投光器よ り なるひび 割れ猙定手段 と を、 夫々車両の後部及び前部に配設 し、 一方、 路面に対して平行関係を保持する車两基台 上に、 走行方向に沿って直列且つ等間隔に配置された 3 台の光学式変位計よ り なる縱断形状 ¾定手段を塔載 した計測車両装置であって、 前記わだち掘れ滴定手段 と、 ひび割れ ¾定手段、 又縱新形状 »定手段の 定間 隔を、 単一の走行速度兼钜雜計よ り の信号に基づいて 夫々計測制御する こ と によ り 整合性のある測定デー タ を出力する こ とが可能になる。

又、 前記わだち掘れ稱定手段は、 走行速度兼钜敫計 よ り の信号に よ リー定時間に つて積分露光 して撮像 して得られるマ ト リ ッ ク ス状の電荷分布を、 凹凸方向 に沿っ て走査する こ と によ り 、 各走査線毎に露光量の ビー ク値を示す横断プロフ ィ ルが抽出でき、 一方、 前 記縦断形状滴定手段に用いる 3連装変位計を縱断形状 の評価に常用 されている SI定ビツチ （ £ ο ) に对応さ せて夫 々等間隔に雜間配置する と共に、 前記測定ビ ッ チ （ ϋ 0 ) 毎に 3連 1 組の測定データを取得でき る よ う構成 した為に、 測定系 （計測車両） と被測定系 （路 面） 間に相対速度を有していても、 これと無関係に常 にそ の路面性状に関する特性値を確実に捕捉する事が 可能 と な り 、 計測車両の高速および可変速走行に当然 に対応 し得、 この結果、 交通障害その他が生 じる こ と な く 且つ時期的制約が生 じ る こ と も な く 適用出来 る。

特に前記わだち掘れの測定手段と して、 撮像画面の 縦方向の各走査線毎に露光量の ビーク値を求める よ う 構成 した為に、 出力の比較的小さいレーザ ビー ム でも 十分対応可能となった。

又 、 前記 CCD カ メ ラ 及びス リ ッ ト カ メ ラ の受光面 に 、 光切断用光源と同色の光学フ ィ ルタを装着する こ と に よ り ト ン ネ ル内の照明等の外部光源に よ る猙定障 害を排除する事が出来る。

更に前記光学式変位計の路面照射ス ボ ッ ト 径を、 少 な く 共路面上に多々存在する ビ ンホールよ り 大なる所 定直径に形^;する こ と によ り 、 ビ ンホールか ら生ずる 縦断形状の滴定誤差因子を も铼除出来る。

尚、 縱新形状の解析手段と し て、 前記 3 連装変位計 の う ち両端部の一対の変位計を結ぶ線 （a'— c ' ) と 、 該一対の変位計の直下の地上点間を結ぶ線 （ ai -ci ) とがほぼ平行なる如 く 構成し、 測定 ピ ッ チ （ £ 0 ) 毎に順次、 該測定ピッ チ （ Α ο ) 雜隔する 3 点の 同時測定を行ない、 該各 3点の測定データ を基に、 測 定開始点 （ a 1 ) と第 1 制点 （ b 1 ) を結ぶ座瘵轴を 仮座標 とする各 ¾点における仮路面高 （ Y l ) と仮水 平距維 CX L ) を求め、 次に前記各測点の内、 任意の 2点の既知の標高と前記仮路面高 （Υ ί ) と仮水平距 雞 （Χ ι ：) から前記仮座瘵を水準座瘵に変換 して、 各 測点における路面高 （H t ) と水平钜離 （ D い） が得 られる よラ構成する事によリ従来の手法に基づ く 各種 誤差因子を珠除出来、 縦断形状を棲準 ½差ではな く 実 際の形状と対応する縱断プロ フ ィ ルと して把握する こ とが可能と なる。

「図面の簡単な説明 J

第 1 図及び第 2 図は本発明の実旌例に係る計涵車两 装置の内部構成を示す正面図と平面図であ る。

第 3 図はわだち搪れの計 ¾ · ¾理プロセ ス を示すフ ロ ー図、 第 4 図はその説明図である。

第 5 図及び第 6 a , 6 b図は «断形状の計 Siな らび に処理のプロセスを示すフ 一図と説 K図である。

第 7 図はひび割れの計 ϋ · 処理プロ セ スを示すフ 口一図、 第 8 図は前記夫々のプロセスをまと め、 計澍 車 と解析ステー シ ョ ン と の関係を示すフ ロ ー図であ る。

第 9 図及び第 1 0図は夫々従来の縱断形状の酒定原 理を示す説明図である。

「癸明を実旌する為の最良の形態 j 以下、 図面を参照して太癸明の好適な実施例を例示 的に詳 し く 説明する。 ただしこの実 ¾例に記載されて いる構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配置など は特に記載 しない限り は、 この発明の範囲をそれのみ に限定する趣旨ではな く 、 単なる説明钧に過ぎない。

第 1 図及び第 2図は太癸明の実施例に係る計測車両 に塔載させた各種装置の配置状態を示す， 計測車 1 は少な く共 80Kii/h以上の走行速度を有 し、 且つ走行時における捩動の吸収が可能なよ ラ に独立懸 架方式を採用 したものを'用い、 第 1 図に示すよ う に、 ひび割れ測定に使用される ス リ ッ ト カ メ -ラ 2 、 ハ 口 ゲ ンラ ンプ列 3 、 及び路肩情報を記録する TVカ メ ラ 4 を 車両 1 前部に、 又わだち掘れ測定に使用される レーザ 発振器 5 と CCD カメ ラ 6 を車両 1 後部に、 更に縦断形 状を測定する光学式 3連装変位計 7a, 7b, 7cと走行速度 兼距離計 8 は車両 1 の基台 10の僳方下部に夫々配置 さ れている。

又、 車両 1 内部には、 第 2 図に示す如 く 、 前記各種 計測装置を遠隔操作する リ モー ト コ ン ト ロ ー ラ 11、 路 肩情報、 わだ ち掘れ測定状況等を モ ニ タ 一する CBT 12、 路肩情報を画像記録する VTR 装置 13、 前記計濺装 置の計測制铟 と そ の 出力情報を処理する制铒用コ ソ ビュ ー タ 14、 該コ ン ピュータ Uよ り の出力信号を記録 する磁気記録装置 15等を塔載し、 ひび割れ ϋ定、 路肩 情報記録、 わだち掘れ釉定、 及び «断形状制定の各 デー タ が走行速度兼距 S 計 8 よ り の信号に基づいて整 合性を失わずに処理できる よ う構成してあ る。

次に各部装置について夫 々の構成と制定方法を詳細 に説明する。

A.横断プ ο フ ィ ル （わだち掘れ） の計測と 処理

レ ーザ発振器 5 には、 定格出力 50 の He · Keレ ーザ 発振器 5 を用い、 第 1 図に示すよ うに路面 A 上を任意 の速度で走行 し てい る 計 ¾車 3 の後部か ら路面 A に 向 っ て扇状の フ ァ ン ビー ム光 B を路面 A と横断方向で 交わ る よ う に且つ路面 A に対し所定の傾斜角度 （ 90— θ ) を以つ て照射可能に構成する。

CCD カ メ ラ 8 と しては面素数 430VX 384Hの ものを用 い、 前記計酒車両 1 の天蓋後部に固設した走行方向に ¾つ て伸缩可能な部材 18の先端に取リ付け、 且つ光軸 方向が路面 A と直交するよう塔載している。

この結果、 レーザ癸振器 5 のフ ァ ンビー ム面と カ メ ラ 8 の光轴は路面 A上で角度 ø で交わる こ と とな り 、 従っ て前記 レーザ発擴器 5 の照射によって路面 A に現 出 した輝線 C を光切断法によって接像する事が可能と なる。 而も前記受光方向は垂直受光の為に 定デー タ の補正が容易になる。

尚、 CCD カ メ ラ 8 の受光面には、 例えば レーザ光源 と同色の光学フ ィ ルタを装着するこ とによ り ネ オ ン 、 街路灯、 ト ン ネ ル内の内部照明その他の各種光 «から 生ずる润定障害を防止する こ とが出来る *

第 3 図は前記レーザ発捩器 5 と CCD カメ ラ 8 及び後 記する制藓系により構成されるわだち.掘れ »定シ ステ ムを示 し、 同図に基ずいてその計測 理プロ セ スを 順を追って説 ¾する。

CCD カ メ ラ 8 は、 前記レーザビームに ょ リ 形成され る路面 A上の舞線を、 画面を構成する 430 V X 384Hの 画素マ ト リ ッ ク ス の各画素 G毎の電荷脣号 （蠆淡情 報） と して掾像し、 これを走行速度兼钜離計 8 と連動 して作動する シ ャ ツ タ機能を介して、 一定钜離 （最小 5a〜最大 20a ) 走行每に酉像転送し、 これを後記する 探索手段に よ り信号処理器 20で処理し、 最適横断プ π フ ィ ル N を探索した後、 制铒コ ンピュータ Uを介 して デジ タ ル信号に変換し、 磁気記録装置 15に順次記録す 1 J る。 尚、 1 3は制御コ ンピュータ 1 4を操作する制御板、 1 8は CC D カ メ ラ 8 の制御部である。

—方、 記録.されたデータ には、 地点位置を示す走行 速度兼距離計 8 からのデジタル信号 D も記録されてい るから、 走行計稱後いつで も必要な時にオ フ ラ イ ン処 理 し、 C R T ブ リ ンター 1 7及び X— Y プロ ッ タ 1 8等に指 定地点の横断ブロ フ ィ ルを出力表示させる こ と が で き る。

次に、 前記信号処理器内で処理される横断プロ フ ィ ル N 画像の探索方法について説明する。 先ず、 一般に 任意の速度で移動する被写体を撮影する場合、 カ メ ラ 6 に取得される情報は一つの測線の輝線画像 h i では な く 、 前記露光時間に亘つて撮像された一定走行区間 内の建統 した輝線画像 h i の集積である為、 前記電荷 信号は撮像区間 に現出された全ての輝線画像 h i の 重ね合わせ と して撮像される。

そ し て横断形状 H が路面 A の廷長方向に関 して変化 がなければ前記画像 G は一末の細い線に集約される が、 一般には路面にはボッ ト ホールその他の多 く の不 親則な凹凸が存在するから撮像範囲内の横断形状 N を 反映 し て、 第 4図のよ うにある幅 I を持った曲線 H に な り 、 こ の曲線 H を任意の位置 J - K で凹凸方向に沿 つ て切新する と 、 曲線 H の幅 I の範囲内で露光畺の分布 ' を知る こ と が出来る *

従っ て所定の幅 I を持ったこ の画像 G を凹凸方向 に ¾つ て微小間隔毎に切断して切断面毎に最大露光点の 位置 M を探索すればこれらの点の集合が撮像位置すな わち測定地点を代表する横断プロ フ ィ ル N と し て ¾出 される。

前記探索の手段は既に公知の為詳細な説明は省略す る が、 例えば前記電荷信号を内部メ モ リ ー に記憶さ せ、 公知の方法で信号処理器内で凹凸方向に沿っ てス キャ ンする こ とによ り簡単に最大露光点 M を探索する こ と が出来る。

B ) 断形状の計澍と処理

第 5 図において、 光学式 3連装変位計 7a,7b，7cは、 車轴を保持する車两基台 10上に且つその配設位置がい ずれも車軸近傍に位置する よ う、 地上より 30c雇程度雜 して測定ピ ッ チ （ £ o ) と対応させて 1.5« 間隔で路 面に向け垂直に配設してある， （第 1 図参照）

そ してかかる光学式 3連装変位計 7a, 7b， 7cは走行速 度兼钜離計 8 と対応させて、 一'定間隔每に順次車两 1 墓台 10から路面までの钜 について 3点同時瀏定を行 ない、 その澍定データ （A i B I C I ) を唇号処理器 21、 制御用コ ンピュータ 14を介して磁気記録装置 15に 入力する よ う構成されている。

又磁気記録装置 15に入力する酒定データ （ A t B i C ι ) は、 路面上にビンホール等がある場合における 測定誤差を铢除する為、 前記変位計 7a, 7b, 7cはその路 面照射スボ ッ ト径が lc重 程度になるよ う に してあ り 、 測定ピ ッ チは従来の評価方法において使用 される »定 ピ ッ チ （ 殳 0 ) の 1.5 m毎ではな く 、 該測定ピ ッ チ ( A 0 ) 間を微小間隔例えば 1/15 分割 （ 10ca間隔） で複数のデー タを取り込むよ う に してある。

そ して必要があればこの微小間隔で多数点測定 した デー タ の箕衛又は加重平均値を各酒点における润定 デー タ （ Α ι B i C i ) と して入力する こ と に よ り 路 面上の砂礫その他の不必要な路面凹凸を除去 し、 確度 の向上を図る こ とが可能である。

次にかかる計測車両 1 装置によ リ濂定されたデー タ を用いた縦断形状の解析方法について fe 6 a 図及び第

6 b 図に基づいて説明する，

( STEP1 )

先づ路面凹凸量 d l から下記式によ り * l 、 SL i を求め る こ と が出来る。

Φ i = tan "^l ( d i / £ o ) - ( 4 )

£ _{i =} ( ii ₀ 2 ₊ d i 2 ) ¾ ... C 5 )

次に と l l とから計箕開始点即ち翻定開始点 a L と第 1 測点 b 1 を結ぶ線 a 1 - b 1 を仮座檫と し て 設定 し、 各制点における該扳座標 a 1 — b 1 よ り の仮 路面高 Y I と 、 前記润定開始点 a t の地上点 a i を原 点と する前記仮座標 a 1 - b 1 上の各制点における ¾ 定開始点 a L よ り の仮水.平钜離 Χ ι を下記式に よ.り 計 算する。

先づ各測点と次位の測点間の路面高 y i 扳水平钜離 X I は下記式よ り求められる。

y i = J2. ι · sin C θ i-ι + 2 · i ) - C 6 )

x i = A i · cos ( 0 ι-ι + 2 · i ) - ( 7 )

各測点における仮路面高 Y ί と扳水平钜離 は下 記式よ り 求め られる。

Y i = Y i-i + y ί ··· ( 8 )

X ι = X i-i + x t … （ 9 )

尚、 前記地上点 a i 及び b i の仮路面高と 、 地上点 a 1 の仮水平距饑及び初期値 0 0 は当然に 0 である · (STEP 2 )

次に第 6 a 図に示したよ うに、 同時剷定されたデー タ （ A ί Β ι C _t ) にも とづいて各測点 （各 Β ί 点の 地上点 b ) の凹凸畺を下記第 3式によ リ計箕する と 、 3aプロ フ ィ ル N メ ータ で計る量とほぼ！ ½ じ結果を得る こ とが $来る。

d' i = Β ι 一 （ A i + C L ) / 2 ( 3 )

こ の場合、 各 Β ι 点の路面 b が沈下している場合 は、 d' i 〉 0 と なり 、 前記路面 b が隆起している場合 は (Γ ί < 0 と なる。

尚、 前記車两基台 10上の a'、 c'点に取リ 付けた各変 位計 7a,7b,7c5,7 はいずれも車轴 傍に配設 してある 為、 前記各変位計 7a，7b,7c5，7 を結ぶ a'— c'線と 、 ¾ 上点 at -ci 点を結ぶ線は実用上ほぼ平行とみてよ く 、 一方前記第 3 の計箕式で求めた d' は、 計 ¾車両 1 装置 10の動揺 、 1.5 a毎の酒定ビツ チのずれから生 じる润定誤差を加味した数値でぁ リ 、 路面 at -ci 点 を結ぶ線上の中点よ り路面 b i 点に向け直角に垂下さ せた現実の ¾断凹 &量 d i ではないが、 その揺れ角 (車両 1 等は路面平行轴に対し普通 2 〜3 。 ) に対 し 各 Α ι B ί C ι の澍定にあらわれる影蕃は路面に直角 に測 っ た場合に対しその余弦でしか影饗せず、 2 〜 3 度の揺れでは実用的に無視する こ とができ、 且つ揺れ に よ る測定 ピッ チのずれも僅小でぁ リ 、 正確な走行速 度兼鉅孃計 8 でコ ン ト π—ルするこ と によ っ て変位計 7a， 7b， 7cの路面照射スボッ ト径内のずれを抑える こ と ができ る。

従っ て前記計箕上の数値 d' t と現実の縦断凹凸量 は同一と して処理 しても問題ない。

(STEP 3 )

次に前記式で求めた各測点における扳路面高 Y l と 仮水平距戆 X l は基準線 a 1 - b 1 を座標軸 とする扳 座瘵であるか ら、 これを座標変換して水準座瘵系 H-0- D に変換すればよい。

即ち測定図面等よ り既知である、 前記瀏定開始点 a 又は中間点 b から最終翻点 c までの任意の 2 点、 た と えば中間点 b と最終測点 c の標高 （ H b , H e ) 又は 比高 （ H b — H e ) を用いて下記計箕式に よ り 润定開 始点 a よ リ の各測点における路面高 H i と水平距離 D I を求める事が出来る。

従っ て第 6 図において仮座標系 Y-0-X を角度 ø だけ 回転させる と 、 水準座標系 H-0-D で表わすこ とができ る。

又、 0 を求めるには、

D b - D a =

( X b - X a ) cos Θ - ( Y b - Y a ) sin Θ

…… （ 1 1 )

H a - H b =

( X b - X a ) cos Θ + ( Y b - Y a ) sin θ

…… （ 1 2 )

の 関係 よ リ 、 cos θ , s in ø を求め る 事が出来 る。

そ し て上記式よ り求めた sin Θ , cos ø を下記式に 代入する事に よ り 、 各測点における路面高 H i と水平 距離 D i を求める事が出来る。

D I = X i cos θ + Y t sin θ ( 1 3 ) Η ι = Y ι cos θ - X ι sin Θ ( 1 4 )

この よ う な解析処理は制撢用コンピュー タ 14内で自 動的になされ.、 その解析データが磁気記録装置 15内に 記録される。

C)ひび割れの計弒と処理

第 7 図においてハロゲンラ ンプ列 3 は、 計測車两 1 の前端に横一列状に配設され、 路面 A と横断方向に向 け路面 A に封 し所定の煩斜角度 （90— 0 ) を以つ て照 射し、 その最大照射光量が 8 , 000 ルッ ク ス程度になる よ う構成する。 尚、 28はス リ ツ ト カメ ラ 2 の制街部、 23はデー タ ポ ッ ク スである。

ス リ ッ ト カ メ ラ 2 は前記計 ¾車両 1 の天羞前部に固 設した走行方向に沿って伸縮可能な部材 13の先端に取 リ 付け られており 、 且つ光轴が路面 A と直交する よ う 塔載 し てあ る。 そ して該ス リ ッ ト カ メ ラ 2 は走行速度 兼钜建計 8 よ り の信号に基づいて、 車速に応 じたフ ィ ルム送 リ速度で路面情報を連铙的に撮影でき る よ う構 成され、 ハロゲンラ ンプ列 3 の照射によ り 路面上に現 ifi したひび割れその他の損傷状況の影像を 35 a邐フ ィ ル ム に縮尺 1/200 で擓影する。

次に、 現像 ¾理した前記 35薦層フ ィ ル ムを解析ス テ ー シ ヨ ン 30内の フ ィ ル ム解析装置 31を用いて、 公知の手 段で路面損傷状況を検出 した後、 汎用コ ン ピ ュータ 32 ' を用いてひび割れ、 バッ チングその他の性状を面積比 の形で算出 し、 磁気記録装置 33に記録し、 必要に応 じ て X- Y プ ロ ッ タ 34、 ラ イ ン プ リ ン タ等に 出力さ せ る _β

D)総合的解折 第 8 図は計 S車両 1 内と解析ステー シ ョ ン 30内の夫 々 の計 処理を示す流れ図で、 上述のよ う に、 わだ ち据れ （ A ) 及び緵断形状 （ B ) の各 ¾定データ は走 行速度兼钜 J*計 8 よ リ の唇号に基づいて制御用コ ン ビュ タ に よ リ処理された後に磁気記鈕装置 15に記録 され、 一方、 TVカ メ ラ による路肩情報 （ D ) は VTR 装 置 13に、 又ひび割れ （ C ) の映像は走行速度兼钜鎵計 8 よ り の信号に基づいてフ ィ ル ム 27上に連練撮影され る。 そ して フ イ ル ム 27は解圻ステーシ ₃ ン 30内の フ ィ ル ム解析装置 31で解析され、 そのデータ をパ ソ コ ン 37 を介 して汎用コ ン ピ ュータ 32内に記億させる _β

又、 VTR 装置 13に収録された路肩情報において も再 生装置 34を介 し て汎用 コ ン ビュー タ 32内に記憶され る。

そ し て計測車 1 で収集記録されたこれらのデー タ及 び情報 を汎用 コ ン ピ ュ ー タ 32で各区間每のマ ス タ ー フ ァ イ ルに統合し、 各種の評価と分析を行い、 必要に 応 じて Χ-Υ プ ロ ッ タ 35やプリ ンタ 38よ リ ア ゥ ト プ ッ ト する こ とが出来る，

「産業上の利用性」

以上記載 した如 く *発明によれば、 わだち掘れ、 縱 断形状、 ひび割れ等の各種路面性状を、 計翻車の一回 の走行に よ り 自動的に且つ確実に酒定出来、 特に翻定 系 （計澳車） と被制定系 （路面） 間に相対速度を有 し ていて も、 これと無関係に測定する こ とが可能であ る 為に、 高速道路において も場所的時間的制約を大き く 受ける こ と な く 測定可能である。 「特許請求の範囲 J

1 )入射光に よ リ結像面にマ ト リ ツ ク ス状の電荷分布が 形成される CCD カメ ラ と該 CCD 力メ ラ の光轴に対 して 所定角度をなす方向に扇状に拡開したレーザビー ム を 照射する レーザ発振器とからなるわだ 据れ測定手段 と、 垂直方向に撮影可能に配したフ ィ ルムカ メ ラ と該 フ ィ ル ム カ メ ラ の光軸に対して所定角度をなす方向に 面を照射する投光器より なるひび割れ ¾定手段と を、 夫々車両の後部及び前部に 設し、 一方路面に対 し平 行関係を保持する車両基合上には、 走行方向に沿って 直列に且つ等間隔で S置された 3台の光学ま変位計よ リ なる縱断形妆 f定手段を車両の倒方下部に配設 し、 前記わだち握れ涎定手段とひび割れ滴定手段及び縱断 形状' 定手段が、 単一の走行速度兼钜離計よ リ の信号 に基づいて夫 々澍定可能に構成する と共に、 少な く 共、 前記わだち握れ 定手段が、 走行速度兼钜繳計よ り の曾号に よ リ一定時間に亙って積分露光 して撮像 し て得られたマ ト リ ッ クス状の電荷分布を、 凹凸方向に ¾ つ て走査する こ と に よ り 、 各走査線每に露光畺の ビー ク値を示す横断プロ フ ィ ルが抽出可能に構成 し、 一方、 前記縱断形状 ¾定手段に用いる 3違装変位計を 縱断形状の評価に常用されている測定ピッ チ （ JI 0 ) と対応させて夫々等間隔に離間配置する と共に、 前記 測定 ピッ チ （ A 0 ) 每に 3連 1組の滴定データ を揉 リ 入れ、 該澍定データから箕出 した縱断凹凸量を使用 し て ¾断形状を箕定し得る よう構成した事を特徵とする 路面性妆計滴車両装置

2 )前記 CCD カ メ ラ の受光面に、 光切断用光源と同色の i s 光学フ ィ ル タ を装着した特許請求の範囲第 1 項記載の 路面性状計滴車両装置

3)前記光学変位計の路面照射ス ポ ッ ト径を、 少な く 共 路面上に現出する ビ ンホールよ り大なる所定直径に形

'成 した特許請求の範囲第 1 項記載の路 ¾性状計酒車两 装置

4)縱断形状の解析手段と して、 前記 3連装変位計を構 成する左右一対の変位計を結ぶ線 '— c ' ) と 、 該 一対の変位計の直下の ¾上点間を結ぶ線 （ at -ct ) とがほぼ平行なる如 く構成し、 酒定ビツ チ （ £ ο ) 毎 に順次、 該酒定ビツ チ （ Α ο ) 離隔する 3 点における 路面間钜離の同時 »定を行ない、 該各 3点の润定デ一 タ を基に、 滴定開始点 （ a 1 ) と第 1滴点 （ b 1 ) を 結ぶ直線を仮座標とする各润点における仮路面高 （ Y i ) と扳水平 ffi離 ( i ) を求め、 次に前記各 a点の 内、 任意の 2 点の既知の標高と前記扳路面高 （ Y t ) と仮水平钜離 （Χ ι ) から前記仮座標を水準座標に変 換 し て 、 各 ¾点.に おけ る路面高 （ H t ) と水平钜雜 ( D i ) が得られる よ う構成した事を特徴 と する特許 請求の範囲 1 項記載の路面性状計 S車両装置

Claims

2 o

補正された請求の範囲

1985年 10月 14日 （14. 10. 85) 国際事務局受理；請求の範囲 2及び 3 は取り下げられた ； 請求の範囲 1は補正され、 請求の範囲 4は変更なし（2貞） ]

1 ) (補正後） 扇状に拡開 したレーザビー ムを照射する レーザ発振器と該ビー ム轴に対して所定角度をなす方 向に配置 した結像面にマ ト リ ッ ク ス状 電荷分布が形 成される C CD カメ ラ とからなるわだち据れ測定手段と 、 垂直方向 に搔影可能に S したフ ィ ル ムカ メ ラ と該 フ イ ル ム カメ ラ の光轴に対して所定角度をなす方向に面 を照射する投光器よリ なるひび割れ測定手段と を、 夫 々車両の後部及び前部に g設し、 走行方向に沿って直 列に且つ等間隔で g置された 3合の光学式変-位計よ リ なる縦断形状測定手段を路面に対'し平行関係を保持す る車両基台上に 設した路面性状計測車両装置におい て、 前記わだち搌れ測定手段とひび割れ測定手段及び ¾新形状測定手段が、 単一の走行速度兼鉅簾計よ り の 信号に基づいて夫々測定可能に構成する と共に、 受光 面に光切新用光源と同色の光学フ ィ ルタ を装着した CC D カ メ ラ を用いて、 走行速度兼钜肇計よ り の信号-に よ リ ー定時間に亙って積分露光して撮像して得られたマ ト リ ッ ク ス状の電荷分布を、 凹凸方向に沿っ て走査す る こ と によ り 、 各-走査線每に露光畺のビー ク値を示す 横断プ π フ ィ ルが抽出可能に構成し、 更に、 前記縱断 形状測定手段に用いる 3達装変位計を縱断形状の評価 . に常用 されている測定ピッ チ （ J o ) と対応させて夫 々等間隔に雜間 S置する と共に、 該光学変位計の路面 照射スボッ ト 径を、 少な く共路面上に現出する ビ ンホ ー ルょ リ 大なる直径に形成した事を特徴とする路面性 状計測車两装置 2) (削除）

3) (削除）

4)縱断形状の解析手段と して、 前記 3連装変位計を構 成する左右一対の変位計を結ぶ線 （a'— c ' ) と 、 該 一対の変位計の直下の地上点間を結ぶ線 （ at -ci ) と がほぼ平行なる如 く 構成 し、 測定ピ ッ チ （ £ ο ) 毎 に順次、 該測定 ピッ チ （ A 0 ) 齄隔する 3 点におけ る 路面間距離の同時測定を行ない、 該各 3点の測定デー タ を基に、 測定開始点 （ a 1 ) と第 1 測点 （ b 1 ) を 結ぶ直線を仮座檫とする各測点における仮路面高 （ Y i ) と 仮水平距離 (X i ) を求め、 次に前記各測点の 内、 任意の 2 点の既知の棲高 と前記仮路面高 （ Y t ) と仮水平距離 (X i ) から前記仮座標を水準座標に変 换 し て、 各測点における路面高 （ H ί ) と 水平距離 （ D t ) が得 られる よ う構成 した事を特徴と す る特許請 求の範囲 1 項記載の路面性状計測車両装置