WO2019117098A1 - 施工装置 - Google Patents

Abstract

車両側の運転支援制御を実現するために磁気マーカを道路に敷設するための施工台車（２）は、磁気マーカの敷設位置となる収容穴（１０８）を路面（１００Ｓ）に穿設する穿孔ドリル（２１）を車体（２Ｂ）の前後に有しており、いずれかの位置に停車した状態で移動することなく所定間隔の２箇所に収容穴（１０８）を穿設可能であり、敷設位置をなすこの２箇所の収容穴（１０８）の間隔の精度を高めるために施工台車（２）の位置合わせ等を実行する必要がなく効率的な敷設作業を実施できる。

Description

施工装置

　本発明は、道路に磁気マーカを敷設するための施工装置に関する。

　従来、車両に取り付けた磁気センサにより道路に敷設された磁気マーカを検出する車両用のマーカ検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなマーカ検出システムによれば、例えば車線に沿って敷設された磁気マーカを利用する自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転などの各種の運転支援を実現できる。

特開２００５－２０２４７８号公報

　しかしながら、前記従来の磁気マーカについては、次のような問題がある。例えば車線逸脱警報等の運転支援を実現するためには比較的短い間隔で多数の磁気マーカを位置精度高く敷設する必要があるため、施工コストが上昇し易いという問題がある。

　本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、効率的な施工により施工コストを抑制できる磁気マーカの施工装置を提供しようとするものである。

　本発明は、道路に磁気マーカを敷設するための施工装置であって、
　磁気マーカの敷設位置を設ける作業ユニットを備え、
　移動することなく所定の相対的な位置関係を呈する複数箇所に磁気マーカの敷設位置を設けることが可能である施工装置にある。

　本発明の施工装置は、移動することなく複数箇所に磁気マーカの敷設位置を設けることが可能である。いずれかの位置に施工装置を設置したまま設けられる複数箇所の磁気マーカの敷設位置については、その相対的な位置関係の精度を比較的容易に確保できる。この複数箇所の磁気マーカの敷設位置を設けるに当たって、施工装置の位置合わせは一度だけで良い。したがって、本発明の施工装置によれば、効率良く磁気マーカの敷設位置を設けることができ、施工コストの抑制が可能である。

　このように本発明の施工装置は、効率的な施工により施工コストを抑制できる有用な装置である。

実施例１における、施工台車による敷設作業の説明図。 実施例１における、磁気マーカを示す図。 実施例１における、施工台車の上面図。 実施例１における、慣性航法を実現するための電気的な構成を示すブロック図。 実施例１における、磁気マーカの敷設仕様の説明図。 実施例１における、敷設位置の特定方法の説明図。 実施例２における、施工台車の上面図。

　本発明において磁気マーカを道路に敷設するための施工装置としては、磁気マーカを道路に配置する装置のほか、例えば磁気マーカの収容穴を穿設したり、敷設位置を特定するための印を路面に設ける等、磁気マーカを敷設する際の準備作業などを担う装置であっても良い。磁気マーカを道路に敷設するための施工装置が、磁気マーカの敷設を完了することは必須ではない。例えば、磁気マーカの敷設が完了しなくても収容穴を穿設する作業を実施すれば、その収容穴の位置が磁気マーカの敷設位置として確定する。

　本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
　本例は、磁気マーカ１０を道路に敷設するための作業を実施する施工装置に関する例である。この内容について、図１～図６を用いて説明する。

　図１の施工台車２は、道路に磁気マーカ１０（図２）の敷設位置を設ける施工装置である。この施工台車２は、磁気マーカ１０を収容するための収容穴１０８を路面１００Ｓに穿設することにより磁気マーカ１０の敷設位置を確定させる。施工台車２は、収容穴１０８を穿設するための穿孔ドリル（作業ユニットの一例）２１を車体２Ｂの前後に１基ずつ備えている。この施工台車２によれば、移動することなく２箇所の収容穴１０８（敷設位置）を設けることが可能である。

　ここで、施工対象の磁気マーカ１０は、図２のごとく、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの柱状をなす小型のマーカである。磁気マーカ１０をなす磁石は、磁性材料である酸化鉄の磁粉を基材である高分子材料中に分散させた等方性フェライトプラスチックマグネットであり、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ^３という特性を備えている。

　磁気マーカ１０の磁石は、表面の磁束密度が４５ｍＴ（ミリテスラ）であって、表面からの高さ２５０ｍｍに到達する磁束密度が８μＴ程度の磁石である。等方性フェライトプラスチックマグネットである磁石は磁性材料が酸化鉄であるため腐食に強く、金属製のケース等に収容する必要がない。磁気マーカ１０は、例えば直径２５～３０ｍｍ、深さ３５～４０ｍｍ程度の比較的小さい収容穴１０８（図１）に直接、収容して敷設可能である。

　施工台車２は、図１のごとく、車体２Ｂの前側に左右２輪の駆動輪２８１、後ろ側に左右２輪の自在車輪２８２を備える４輪車である。前側の左右の駆動輪２８１は、個別に駆動可能であり、回転差に応じて施工台車２の向きを変更できる。後ろ側の左右の自在車輪２８２は、施工台車２の向きに応じて車輪の方向を自在に変更可能である。なお、施工台車２の車輪の構成としては、３輪の構成であっても良く、６輪の構成であっても良い。

　施工台車２の車体２Ｂの後部には、後ろ側の穿孔ドリル２１を越えて後方に延びる手押しハンドル２０が設けられている。作業員は、手押しハンドル２０を押しながら歩くことで施工台車２を移動できる。手押しハンドル２０は、作業員の両手の操作力を感知するための図示しないセンサを備える操作ユニット２０１により片持ちで支持されている。この手押しハンドル２０に作用する操作力に応じて駆動輪２８１が回転駆動され、これにより適度なアシスト力が発生する。そのため、作業員は比較的軽い力で施工台車２を移動できる。操作ユニット２０１には、作業員が目視できるように表示パネル（図示略）が取り付けられ、施工台車２の移動距離などの情報が表示される。

　車体２Ｂの前側には、ガイドローラ２８０が取り付けられている。このガイドローラ２８０を利用すれば、例えば目標とするラインに車体２Ｂが沿っているか否かの目視確認が容易になる。車体２Ｂの後ろ側には、移動距離を計測するためのロードカウンターローラ２８５が取り付けられている。

　施工台車２は、図１のごとく、上記の前後の穿孔ドリル２１のほか、軽油を燃料とする発電機２５１、穿孔ドリル２１を鉛直方向に駆動する駆動シリンダ２１１、穿孔屑等を集塵する吸引クリーナ２５２等を備えている。穿孔ドリル２１は、駆動シリンダ２１１により駆動されて鉛直方向に進退する一方、車体２Ｂに相対して水平方向に変位することはない。つまり、路面１００Ｓに沿う水平面内における穿孔ドリル２１の位置は、車体２Ｂに相対して一定に保持されている。前後の穿孔ドリル２１は、車体２Ｂの中心線ＣＬ（図３参照。）上に位置している。前後の穿孔ドリル２１は、車体２Ｂの中心ＣＰから１ｍずつ中心線ＣＬに沿って前後方向に離れて位置している（スパンＤ１、Ｄ２が共に１ｍ）。したがって、施工台車２における前後の穿孔ドリル２１の間隔はスパンＤ＝２ｍとなっている。

　なお、車体２Ｂの中心ＣＰに対する前後の穿孔ドリル２１の相対的な位置関係は、前側の穿孔ドリル２１が車体２Ｂの中心ＣＰの１ｍ前方であると共に、後ろ側の穿孔ドリル２１が車体２Ｂの中心ＣＰの１ｍ後方となっている。この相対的な位置関係を表すオフセット量（図１及び図３中のＯＦ１、ＯＦ２）は、車体２Ｂの中心ＣＰに対する穿孔ドリル２１の相対位置を表すパラメータとして、位置情報取得ユニットの一例をなす演算ユニット３０（後述）に予め設定されている。

　施工台車２は、図４のごとく、車体２Ｂの中心線ＣＬの方位（向き）を計測するジャイロコンパスユニット（方位情報取得ユニット）３６、上記のロードカウンターローラ２８５の回転量を検出するエンコーダ３７、磁気マーカ１０の敷設位置となる収容穴１０８の穿設位置を求める演算ユニット３０を備えている。

　ジャイロコンパスユニット３６は、基準方位となる真北に対して計測対象の方位を計測する計測装置である。このジャイロコンパスユニット３６は、自転する地球の表面で水平に保持されたジャイロスコープの回転軸が南北に沿うというジャイロ効果を利用して上記の計測を実現する。施工台車２では、計測対象の方位が車体の中心線ＣＬに沿うようにジャイロコンパスユニット３６が設置されている。ジャイロコンパスユニット３６は、基準方位としての真北に対して車体２Ｂの中心線ＣＬの方位を計測し、その方位を表す方位情報を演算ユニット３０に入力する。

　演算ユニット３０（図４）は、計算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）や、パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）・ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む電子回路（図示略）を備えている。演算ユニット３０は、慣性航法を利用して敷設作業中の施工台車２の位置（絶対位置）を特定し、これにより、敷設位置となる収容穴１０８の穿設位置を特定するための演算処理を実行する。敷設位置の位置情報は、データベース３１に格納されて磁気マーカ１０の敷設情報として蓄積される。

　演算ユニット３０は、エンコーダ３７から入力された回転量や、ジャイロコンパスユニット３６から入力された中心線ＣＬの方位等に基づき、施工台車２の移動距離や相対位置を演算する。移動距離は、エンコーダ３７が検出する回転量の積算値に対してロードカウンターローラ２８５の直径等を乗じて演算される。相対位置は、予め絶対位置を特定済みの基準位置から移動を開始した後、瞬間的な変位量（移動距離）をジャイロコンパスユニット３６が計測する中心線ＣＬの方位に沿って積算することで演算できる。なお、本例では、車体２Ｂの中心ＣＰに測位箇所を設定し、この位置を施工台車２の位置として取り扱っている。

　ここで、磁気マーカ１０の敷設作業は、収容穴１０８を穿設する図１の施工台車２のほか、収容穴１０８に１個ずつ磁気マーカ１０を配置する施工台車（図示略）や、磁気マーカ１０の配置後に路面１００Ｓの仕上げを行う施工台車（図示略）等を利用して実施される。配置用の施工台車は、収容穴１０８に磁気マーカ１０を配置し、接着材としての舗装材料を供給するための施工装置である。路面仕上げ用の施工台車は、収容穴１０８に供給された舗装材料が硬化した後、周囲から盛り上がる余分な舗装材料を削り取って路面１００Ｓを平滑にする作業を実施する施工装置である。

　次に、以上のような構成の施工台車２による磁気マーカ１０の敷設作業の内容を説明する。
　磁気マーカ１０の敷設作業を実施するに当たっては、準備として、磁気マーカ１０を敷設する目標ラインであるマーキングラインＭＬ（図５参照。）を路面１００Ｓに形成する。マーキングラインＭＬは、例えば、マーキング用のインクやペンキ等の滴下装置を装備する車両等により形成できる。施工対象の車線などの走行路に沿ってこの車両を走行させれば、磁気マーカ１０を敷設する目標ラインであるマーキングラインＭＬを形成できる。

　上記のマーキングラインＭＬに沿わせて作業員が施工台車２を手押し操作することで、磁気マーカ１０の敷設位置となる収容穴１０８を穿設する作業を実施できる。例えば前記表示パネルが表示する移動距離が１０ｍ増える毎に施工台車２を停止させると良い。停止させる毎に穿孔ドリル２１や駆動シリンダ２１１を動作させれば、図５のように、マーキングラインＭＬに沿ってスパンＳ２＝１０ｍの間隔で敷設箇所１０Ｇを設けることができる。このとき、施工台車２の停止中に前後の穿孔ドリル２１等をそれぞれ動作させると良い。この場合には、施工台車２を移動することなく、穿孔ドリル２１のスパンＤと一致するスパンＳ１＝２ｍで隣り合う収容穴１０８（敷設位置１０Ｆ）を２箇所ずつ、各敷設箇所１０Ｇに穿設できる。

　道路に沿って敷設箇所１０Ｇを設けるために施工台車２の移動を開始する際、基準位置となる施工台車２の初期位置を予め特定しておく必要がある。この基準位置の特定方法としては、例えば予め全地球測位システム（ＧＰＳ、Global Positioning System）を利用して絶対位置を測位するＧＰＳ装置（図示略）を利用する方法がある。ＧＰＳ電波を受信可能な環境であれば、車体２Ｂの中心ＣＰにＧＰＳアンテナをセットすることで車体２Ｂの中心ＣＰ（図１、図３）の絶対位置を測位でき、この絶対位置を基準位置として特定できる。また例えば、絶対位置が特定済みの２箇所に設置された測量装置（図示略）を利用する三角測量により車体２Ｂの中心ＣＰの絶対位置を測量して基準位置を特定することも良い。

　施工台車２の移動中では、上記のように絶対位置が特定された初期位置を基準位置として、相対位置の演算が繰り返し実行される。演算ユニット３０は、ジャイロコンパスユニット３６から入力された車体２Ｂの中心線ＣＬの時々刻々の方位に沿って、エンコーダ３７が検出する回転量に基づく時々刻々の変位量を積算することで、基準位置に対する施工台車２の相対位置を演算する。

　図６では、何れかの敷設箇所１０Ｇについて施工台車２が敷設作業を実施する際に演算ユニット３０が算出する相対位置を、矢印Ｖにより示している。演算ユニット３０は、この矢印Ｖで表される相対位置を基準位置に足し合わせることで、敷設作業を実施中の施工台車２について中心ＣＰの絶対位置を特定する。

　上記の通り、演算ユニット３０には、車体２Ｂの中心ＣＰに対する穿孔ドリル２１のオフセット量（図６中のＯＦ１＝１ｍ、ＯＦ２＝１ｍ）など穿孔ドリル２１の配置を表すパラメータが予め設定されている。演算ユニット３０は、このオフセット量の分だけ、図６のごとく、ジャイロコンパスユニット３６が計測した車体２Ｂの中心線ＣＬの方位に沿って位置をずらす演算を実行する。この演算によれば、車体２Ｂの中心ＣＰの位置を基準として、前後の穿孔ドリル２１の絶対位置を特定できる。各穿孔ドリル２１の絶対位置を特定できれば、２箇所の収容穴１０８の絶対位置、すなわち敷設位置１０Ｆの絶対位置の特定が可能になる。そして、このように特定された敷設位置１０Ｆの位置情報は、演算ユニット３０に接続されたデータベース３１に格納されて磁気マーカ１０の敷設情報として蓄積される。

　以上のように、本例の施工台車２は、移動することなく２箇所に磁気マーカ１０の敷設位置１０Ｆを設けることが可能である。この２箇所の敷設位置１０Ｆの相対的な位置関係をなす間隔は、前後の穿孔ドリル２１のスパンＤ＝２ｍに精度高く一致しており、敷設箇所１０Ｇ毎に変動するおそれが少なくなっている。

　施工台車２によれば、各敷設箇所１０Ｇにおいて、２ｍ間隔で隣り合う２箇所の敷設位置１０Ｆを効率良く設けることができる。２ｍ間隔で隣り合う２箇所の敷設位置１０Ｆを設けるに当たって、２ｍの間隔を精度高く実現するための施工台車２の位置合わせや測量等を実施する必要がない。したがって、施工台車２を利用すれば、各敷設箇所１０Ｇにおいて、効率良く２箇所の敷設位置１０Ｆを精度高く設けることができ、施工コストを抑制できる。

　また本例では、作業員による目視等により１０ｍ毎の敷設箇所１０Ｇを設けている一方、敷設作業を実施中の施工台車２の位置を測位することで敷設位置１０Ｆの絶対位置を特定している。このような施工によれば、位置を高精度に測量したり所定の位置に施工台車２を精度高く位置合わせする等の手間がかからないので、極めて効率良く敷設作業を実施できる。一方、敷設作業を実施中に施工台車２の位置を測位するので、各敷設位置１０Ｆについて精度の高い位置情報を取得できる。

　本例の施工台車２は、ＧＰＳによる測位を前提としないので、ＧＰＳ電波を受信できないトンネル内などの環境にも対応可能である。例えばトンネルの場合であれば、ＧＰＳによる絶対位置の測位が可能な出入口で施工台車２の絶対位置を測位することにより上記の基準位置を設定すると良い。

　前後に穿孔ドリル２１を備え、移動することなく２箇所の収容穴１０８を穿設できる施工台車２を例示したが、穿孔ドリル２１が１基のみの施工台車であっても良い。この場合には、路面１００Ｓに沿う水平面内で穿孔ドリル２１を移動させることで複数の収容穴１０８を穿設可能とすると良い。また、穿孔ドリル２１を３基以上備える施工台車であっても良い。この場合、各穿孔ドリル２１が一直線上に配列されていなくても良い。例えば三角形が形成されるように３基の穿孔ドリル２１を設けることも良い。この場合には、車体２Ｂの中心線ＣＬの方位の特定により、この３基の穿孔ドリル２１が穿設する３つの敷設位置の配置形状をなす三角形の向きを特定できる。三角形の向きは、例えば三角形のいずれかの辺、あるいはいずれかの頂点の角度を等分する２等分線などについて、基準となる方位に対するずれ角により表現できる。

　本例では、各敷設位置１０Ｆの絶対位置を表す位置情報をデータベース３１に格納し、磁気マーカ１０の敷設情報として蓄積する構成を例示している。各敷設位置１０Ｆの位置情報に加えて、各敷設箇所１０Ｇにおける２箇所の敷設位置１０Ｆを結ぶ線分（配置形状の一例）の向きを表す方位情報を併せて格納しても良い。この線分の方位は、敷設作業を実施中の施工台車２（車体２Ｂ）の中心線ＣＬの方位と所定の関係を呈するため（本例では一致している。）、ジャイロコンパスユニット３６が計測する中心線ＣＬの方位に基づいて容易に特定できる。磁気マーカ１０が敷設された道路の運用において、２箇所の敷設位置１０Ｆを結ぶ線分の方位（向き）が分かっていれば、この２箇所の敷設位置１０Ｆを通過する車両の進行方向等を精度高く検出できる。

（実施例２）
　本例は、実施例１の施工台車について、位置情報取得ユニットの一例をなすＧＰＳユニットを追加した例である。この内容について、図７を参照して説明する。
　ＧＰＳユニット３８は、図７のごとく、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して絶対位置を測位するユニットである。このＧＰＳユニット３８は、ＲＴＫ（RealTime Kinematic）－ＧＰＳによる測位に対応している。ＧＰＳユニット３８は、絶対位置が特定された固定局が受信した信号を利用する基線解析を実行し、これにより固定局からＧＰＳユニット３８に至る基線ベクトルを特定して高精度に絶対位置を測位可能である。

　本例の施工台車２は、絶対位置を測位するＧＰＳユニット３８を１台備えている一方、このＧＰＳユニット３８にはＧＰＳアンテナ３８１が２つ接続されている。ＧＰＳユニット３８は、各ＧＰＳアンテナ３８１の設置箇所の絶対位置を測位する。本例では、前後の穿孔ドリル２１の真上にそれぞれＧＰＳアンテナ３８１を取り付けてあるため、各穿孔ドリル２１の位置が測位箇所となる。この施工台車２は、ＧＰＳユニット３８が測位する２箇所の絶対位置が、収容穴１０８の穿設位置であり磁気マーカ１０の敷設位置１０Ｆとなる。

　本例の施工台車２であれば、ＧＰＳ電波が受信できる状況ではＧＰＳを利用して磁気マーカ１０の敷設位置１０Ｆを特定でき、ＧＰＳ電波の受信状況が不十分な状況では実施例１のように慣性航法を利用して磁気マーカ１０の敷設位置１０Ｆを特定できる。このように敷設位置の特定方法を使い分ければ、状況によらず、磁気マーカ１０の敷設情報の生成を含む磁気マーカ１０の敷設作業を一層効率良く実施できる。

　なお、実施例２では、２基の穿孔ドリル２１のそれぞれ真上にＧＰＳアンテナ３８１を取り付けた例を例示したが、どちらか一方の穿孔ドリル２１の真上にのみＧＰＳアンテナ３８１が取り付けられていても良い。この場合、ＧＰＳが測位した一方の穿孔ドリル２１の絶対位置に基づき、他方の穿孔ドリル２１の絶対位置を特定可能である。例えば、ジャイロコンパスユニットが計測する車体２Ｂの中心線ＣＬの方位に沿って位置をずらすことで、一方の穿孔ドリル２１の絶対位置に基づいて他方の穿孔ドリル２１の絶対位置を特定することも良い。
　なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。

　以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して上記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

　１０　磁気マーカ
　１０Ｆ　敷設位置
　１０Ｇ　敷設箇所
　１０８　収容穴
　２　施工台車（施工装置）
　２Ｂ　車体
　２０　手押しハンドル
　２１　穿孔ドリル（作業ユニット）
　２８５　ロードカウンターローラ
　３０　演算ユニット（位置情報取得ユニット）
　３１　データベース
　３６　ジャイロコンパスユニット（方位情報取得ユニット）
　３７　エンコーダ
　３８　ＧＰＳユニット（位置情報取得ユニット）
　３８１　ＧＰＳアンテナ

Claims (4)

1. 　道路に磁気マーカを敷設するための施工装置であって、
   　磁気マーカの敷設位置を設ける作業ユニットを備え、
   　移動することなく所定の相対的な位置関係を呈する複数箇所に磁気マーカの敷設位置を設けることが可能である施工装置。
2. 　請求項１において、前記施工装置は、前記作業ユニットを複数備えており、該施工装置では、前記複数箇所の磁気マーカの敷設位置毎に前記作業ユニットが配置されている施工装置。
3. 　請求項１又は２において、前記施工装置には、前記作業ユニットとの相対的な位置関係が特定されている測位箇所が設けられており、該測位箇所の位置情報を取得するための位置情報取得ユニットを備える施工装置。
4. 　請求項１～３のいずれか１項において、前記複数箇所の磁気マーカの敷設位置の配置形状の向きを特定するための方位情報を取得する方位情報取得ユニットを含む施工装置。

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