JP4096091B2

JP4096091B2 - 道路診断方法

Info

Publication number: JP4096091B2
Application number: JP2002273165A
Authority: JP
Inventors: 陽三藤野; 雅人阿部; 整河野; 博植木; 望平林; 豪齋藤
Original assignee: 陽三藤野; 首都高速道路公団; 財団法人首都高速道路技術センター
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP2004108988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路の路面状態、例えば段差や凹凸の状態を、車両を走行させて診断する路面診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの高速道路は全長の大部分が高架構造であり、特に建設初期の高架構造物は独立した２０〜３０メートル程度の単純桁構造であるため、伸縮継目部が多数存在している。このような道路では、大型貨物トラック等の超重量車両の度重なる通過によって伸縮継手部が損傷して段差が発生したり、舗装面のひび割れやわだち掘れが発生したりして路面に凹凸を生じ、道路としての性能が低下する懸念があった。このような性能の低下は、騒音や車両の走行安定性を悪化させるばかりでなく、高架構造物自体の劣化という深刻な事態にも繋がりかねない。そこで、路面の段差や凹凸の状態を適時定量的に診断しかつデータベースとして蓄積できるシステムの確立が従来から望まれていた。
【０００３】
従来は、巡回監視員が路面を車両によって低速で走行し、目視及び体感によって路面状況の点検を日常的に行なっていた。
【０００４】
また、レーザ発振器等のファンビーム光源から路面にファンビーム光を照射し、この光源から照射された光線の軌跡をカメラで撮影して、撮影された光線の軌跡から路面の凹凸状態を測定する装置が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−３２７０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、巡回監視員による日常点検では、監視員の経験に頼らざるを得ず、到底定量的な診断は行なえなかった。また、データベースとして診断結果を蓄積するようなこともできなかった。
【０００７】
一方、レーザ光等のファンビーム光を利用した従来の測定装置では、雨天時のように路面が濡れているときにはファンビーム光が乱反射を起こすため正確な測定ができず、適時定量的な診断を行なえるとは言い難かった。また、走行中にファンビーム光源を路面に投射しその光線の軌跡をカメラで撮影しなければならないため特別仕様車を用いなければならず、設備費が高い上、その維持コストもかかっていた。しかも、測定に費用が嵩むので、せいぜい年１〜２回程度の定期点検でしか使用することができず、日常的な点検には不向きであった。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、路面の状態を日常的にかつ定量的に低コストで診断できる上、車両として特別仕様車を必要とせず設備費，維持費などのコストもかからない路面診断方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係る発明は、予め計測車両のモデル化に用いる諸元データが記憶部に登録されたコントローラを該計測車両に搭載し、この計測車両を、路面凹凸状態を診断する道路を走行させて該計測車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を時系列的に計測し、コントローラは、時系列的に計測された車両本体床部の鉛直方向振動データと、記憶部に登録された計測車両のモデル化に用いる諸元データとから、数値解析により計測車両のタイヤと路面とが接する部分の変位をリアルタイムに算出して、車両本体床部の鉛直方向振動データを道路の路面変位データに変換し、この変換された路面変位データに基づいて道路の路面凹凸状態を、計測車両を走行させながら診断するようにした路面診断方法である。
【００１０】
本願請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発明の路面診断方法に、道路を走行している車両の位置を時系列的に計測する位置計測ステップと、この時系列的に計測された車両の位置データと振動計測ステップにより時系列的に計測された車両本体床部の鉛直方向振動データとを測定時刻を元に同定する同定ステップとを付加したものである。
【００１１】
本願請求項３に係る発明は、上記請求項１又は２に係る路面診断方法に、振動計測ステップにより時系列的に計測された車両本体床部の鉛直方向振動データから車両自身の固有振動数を除去する振動除去ステップを付加し、変換ステップは、振動除去ステップにより車両自身の固有振動数が除去された鉛直方向振動データを道路の路面変位データに変換するようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は本実施の形態における路面診断装置の要部構成を示すブロック図である。この路面診断装置は、道路を走行している計測車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を時系列的に計測する振動計測手段としての振動計測器１と、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの電波を受信し、その電波が到達するのに要した時間から、道路を走行している前記計測車両の位置を時系列的に計測する位置計測手段としてのＧＰＳ受信機２と、振動計測器１からの振動計測データ及びＧＰＳ受信機２からの位置計測データをそれぞれ収集し解析して、計測車両が走行した道路の路面凹凸状態を診断し、路面凹凸状態異常部とその位置を出力するコントローラ３とによって構成されている。振動計測器１とコントローラ３及びＧＰＳ受信機２とコントローラ３とは、それぞれ専用の通信ケーブル４，５によって着脱自在に接続されている。
【００１９】
振動計測器１は、計測車両本体の床面鉛直方向に対する振動加速度を計測する加速度センサ１１と、この加速度センサ１１からのアナログ信号を増幅する増幅器１２と、この増幅器１２によって増幅されたアナログ信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１３とによって構成されている。そして、Ａ／Ｄ変換器１３によってディジタル化された振動加速度データが、通信ケーブル４を通ってコントローラ３に供給されるようになっている。
【００２０】
ＧＰＳ受信機２は、３つ以上のＧＰＳ衛星から発信されている電波を受信し、これらの電波が到達するのに要した時間から各衛星までの距離を算出して、この距離データを元に車両位置（緯度，経度），移動方向，移動速度を計測するもので、これらの計測データは計測日時データとともに通信ケーブル５を通ってコントローラ３に供給されるようになっている。
【００２１】
コントローラ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等を主体に構成された制御部３１と、操作部としてのキーボード３２と、表示部としてのディスプレイ３３と、日時を計時する時計部３４と、プリンタを接続可能なプリンタインタフェース３５と、入力ポート３６と、ＧＰＳドライバ３７と、記憶部３８とから構成されている。そして、入力ポート３６に前記通信ケーブル４が接続され、この入力ポート３６を介して前記振動計測器１から制御部３１に振動加速度データが与えられる。また、ＧＰＳドライバ３７に前記通信ケーブル５が接続されて、ＧＰＳ受信機２からＧＰＳドライバ３７に計測データ及び計測日時データが与えられる。
【００２２】
記憶部３８は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）装置によって構成されており、諸元データファイル３８Ａ，振動データファイル３８Ｂ，地図データファイル３８Ｃ及び位置データファイル３８Ｄ等の各種データファイルが記憶保持される。
【００２３】
諸元データファイル３８Ａは、計測車両の車両長，重量，サスペンションばね定数，タイヤばね定数，サスペンション減衰定数，タイヤ減衰定数等の車両諸元値を記憶するものである。これらの車両諸元値は、計測車両のカタログ等から事前に調べられるもので、キーボード３２の操作によって手入力することで、当該計測車両の諸元データファイル３８Ａを記憶部３８に設定することができる。
【００２４】
振動データファイル３８Ｂは、振動計測器１によって計測された振動加速度データをテキスト形式で時系列的に記憶するもので、図２に示すように、１行目に計測開始日時（年月日時分秒）が記憶され、２行目以降に振動加速度データが測定順に記憶される。
【００２５】
地図データファイル３８Ｃは、路面凹凸状態を診断する道路が掲載された電子地図データを記憶するもので、ＧＰＳ対応の市販のものを使用できる。
【００２６】
位置データファイル３８Ｄは、ＧＰＳ受信機２から受信した車両位置（緯度，経度），移動方向，速度の各計測データを計測日時データとともにテキスト形式で時系列的に記憶するもので、図３に示すように、日付，時刻，緯度，経度，移動方向及び移動速度の各項目を１行として測定順に記憶される。
【００２７】
ここに、コントローラ３は、ＣＰＵを実装し、キーボード，ディスプレイ，ＨＤＤ装置，各種の通信インタフェース等を備えた携帯可能なパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する）を適用することができる。
【００２８】
かかる構成の路面診断装置は、路面凹凸状態を診断する道路を走行中の車両の本体床部における鉛直方向の振動と当該車両の位置とをそれぞれ時系列的に計測する測定モードと、これらの計測結果を解析して道路の路面凹凸状態を診断する解析モードとを有している。そして、測定モードを実行する際には、振動計測器１、ＧＰＳ受信機２及びパソコンからなるコントローラ３をすべて計測車両に搭載する。
【００２９】
図４は本実施の形態で使用する計測車両６の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図である。本実施の形態では、セダンタイプの乗用車を計測車両６として使用している。そして、この計測車両本体６０の運転席６１と助手席６２との間の床面６３に前記振動計測器１を例えば粘着テープを用いて取り付け、後部シート６４後方のダッシュボード上に前記ＧＰＳ受信機２を設置する。また、後部シート６４の上に前記コントローラ３を置き、振動計測器１とコントローラ３及びＧＰＳ受信機２とコントローラ３を、それぞれ通信ケーブル４，５で接続する。
【００３０】
この状態で、調査担当者は、路面凹凸状態診断対象の道路を計測車両６で実際に走行するとともに、コントローラ３のキーボード３２を操作してコントローラ３に測定モードの実行コマンドを入力する。そうすると、制御部３１は、図５の流れ図に示す手順で各部を制御するようになっている。
【００３１】
先ず、制御部３１は、測定開始コマンドが入力されるのを待機する（Ｓ１）。そして、キーボード３２の操作により測定開始コマンドが入力されたならば、制御部３１は、時計部３４にて計時されている日時データを読込み、この日時データを測定開始時刻として振動データファイル３８Ｂの１行目に記録する（Ｓ２）。また制御部３１は、ＧＰＳドライバ３７を起動する（Ｓ３）。
【００３２】
しかる後、制御部３１は、予め設定されている振動計測のサンプリングレート（例えば２０回／秒）に従い、振動計測器１から入力ポート３６を介して供給されている振動加速度データを連続的にサンプリングし、テキスト（数値）データに変換して振動データファイル３８Ｂの２行目以降に順次記録する（Ｓ４，Ｓ５）。
【００３３】
制御部３１は、測定終了コマンドが入力されるまで、振動加速度データのサンプリングと記録とを繰り返す。そして、キーボード３２の操作により測定終了コマンドが入力されたならば（Ｓ６）、制御部３１は、ＧＰＳドライバ３７を停止する（Ｓ７）。また制御部３１は、振動データファイル３８Ｂを記憶部３８に保存する（ＳＴ８）。以上で、制御部３１は、計測モード実行時の制御を終了する。
【００３４】
なお、この計測モードにおいて、制御部３１は、振動計測器１からの出力信号をディスプレイ３３にリアルタイムにチャート表示させる。こうすることにより、調査担当者は、計測中に振動計測器１が正常に作動していることを確認できる。
【００３５】
一方、ＧＰＳドライバ３７は、制御部３１の制御により起動すると、予め設定されているサンプリングレート（例えば０．５回／秒）の間隔で、ＧＰＳ受信機２から車両位置（緯度，経度），移動方向及び移動速度の各計測データと計測日時データとを入力し、その都度、日付，時刻，緯度，経度，移動方向及び移動速度の各項目を１行としてテキスト形式で位置データファイル３８Ｄに順次記録する処理を繰り返す。そして、制御部３１の制御により停止すると、位置データファイル３８Ｄを記憶部３８に保存する。
【００３６】
このように、振動計測器１、ＧＰＳ受信機２及びコントローラ３を搭載した計測車両６で路面凹凸状態診断対象の道路を実際に走行することによって、この道路を走行中の計測車両６の車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データが時系列的に計測され、コントローラ３に振動データファイル３８Ｂとして記録保存されるとともに、当該計測車両６のＧＰＳ位置データが時系列的に計測され、同じくコントローラ３に位置データファイル３８Ｄとして記録保存される。
【００３７】
さて、路面凹凸状態診断対象の道路を走破して振動加速度データとＧＰＳ位置データとの計測を終えると、調査担当者は、キーボード３２を操作してコントローラ３に解析モードの実行コマンドを入力する。そうすると、制御部３１は、図６の流れ図に示す手順で各部を制御するものとなっている。
【００３８】
先ず、制御部３１は、記憶部３８に当該計測車両６の諸元データファイル３８Ａが保存されているか否かを判断する（Ｓ１１）。諸元データファイル３８Ａが保存されていない場合には、計測結果を解析できないので、制御部３１は、解析モードの実行をエラーとして、この制御を終了する。
【００３９】
当該計測車両６の諸元データファイル３８Ａが保存されていた場合には、制御部３１は、前記測定モードの実行により記憶部３８に保存された振動データファイル３８Ｂの２行目から振動加速度データを１データずつ順次取得する（Ｓ１２）。そして制御部３１は、同振動データファイル３８Ｂに記録されている測定開始時刻と、予め設定されている振動計測のサンプリングレートとから、取得した振動加速度データの測定時刻ｔを算出する（Ｓ１３）。また制御部３１は、当該振動加速度データを諸元データファイル３８Ａに設定されている計測車両６の諸元データに基づいて道路の路面変位量ｒに変換し［データ変換手段］（Ｓ１４）、路面変位量ｒを測定時刻ｔに対応させて記憶する（ＳＴ１５）。
【００４０】
ここで、振動加速度データから路面変位量ｒへの変換は、計測車両６を図７に示す４自由度系からなるモデルとしてとらえ、各質点の釣り合い式を用いて数値解析により車両のタイヤと路面とが接する部分の変位を算出して行なう。
【００４１】
図７において、ｍ_Ｓは車両本体６の全質量（kgf）、ｍ_ＴＦは車両本体６の前部質量（kgf）、ｍ_ＴＲは車両本体６の後部質量（kgf）、ｚ_Ｓは車両本体６の床面鉛直方向の変位量（cm）、ｚ_ＴＦは車両本体６の前部床面鉛直方向の変位量（cm）、ｚ_ＴＲは車両本体６の後部床面鉛直方向の変位量（cm）、λ_Ｆは車両本体６の前部車両長（cm）、λ_Ｒは車両本体６の後部車両長（cm）、ｋ_ＳＦは前部サスペンションのばね定数（kgf/cm）、ｋ_ＳＲは後部サスペンションのばね定数（kgf/cm）、ｋ_ＴＦは前部タイヤのばね定数（kgf/cm）、ｋ_ＴＲは後部タイヤのばね定数（kgf/cm）、ｃ_ＳＦは前部サスペンションの減衰率（kgfs/cm）、ｃ_ＳＲは後部サスペンションの減衰率（kgfs/cm）、ｃ_ＴＦは前部タイヤの減衰率（kgfs/cm）、ｃ_ＴＲは後部タイヤの減衰率（kgfs/cm）、ｒ_Ｆは前部タイヤと路面とが接する部分の変位量（cm）、ｒ_Ｒは後部タイヤと路面とが接する部分の変位量（cm）である。これらの値のうち、各質量ｍ_Ｓ，ｍ_ＴＦ，ｍ_ＴＲ、各車両長λ_Ｆ，λ_Ｒ、各サスペンションのばね定数ｋ_ＳＦ，ｋ_ＳＲ、各タイヤのばね定数ｋ_ＴＦ，ｋ_ＴＲ、各サスペンションの減衰率ｃ_ＳＦ，ｃ_ＳＲ、各タイヤの減衰率ｃ_ＴＦ，ｃ_ＴＲ、は、予め計測車両６の諸元データとして求めることが可能であり、解析モードを実行するにあたり諸元データファイル３８Ａに設定されている。
【００４２】
各質点系の釣り合い式を求めると、次の（１）〜（４）式となる。
【００４３】
ｍ_Ｓｚ_Ｓ″＋ｃ_ＳＦ（ｚ_Ｓ′−ｚ_ＴＦ′）＋ｋ_ＳＦ（ｚ_Ｓ−ｚ_ＴＦ）＋ｃ_ＳＲ（ｚ_Ｓ′−ｚ_ＴＲ′）＋ｋ_ＳＲ（ｚ_Ｓ−ｚ_ＴＲ）＝０ …（１）
ｍ_ＴＦｚ_ＴＦ″＋ｃ_ＳＦ（ｚ_ＴＦ′−ｚ_Ｓ′）＋ｋ_ＳＦ（ｚ_ＴＦ−ｚ_Ｓ）＋ｃ_ＴＦ（ｚ_ＴＦ′−ｒ_Ｆ′）＋ｋ_ＴＦ（ｚ_ＴＦ−ｒ_Ｆ）＝０ …（２）
ｍ_ＴＲｚ_ＴＲ″＋ｃ_ＳＲ（ｚ_ＴＲ′−ｚ_Ｓ′）＋ｋ_ＳＲ（ｚ_ＴＲ−ｚ_Ｓ）＋ｃ_ＴＲ（ｚ_ＴＲ′−ｒ_Ｒ′）＋ｋ_ＴＲ（ｚ_ＴＲ−ｒ_Ｒ）＝０ …（３）
λ_Ｆ｛ｃ_ＳＦ（ｚ_Ｓ′−ｚ_ＴＦ′）ｋ_ＳＦ（ｚ_Ｓ−ｚ_ＴＦ）｝−λ_Ｒ｛ｃ_ＳＲ（ｚ_Ｓ′−ｚ_ＴＲ′）＋ｋ_ＳＲ（ｚ_Ｓ−ｚ_ＴＲ）｝＝０ …（４）
なお、ｚ_Ｓ″＝ｄ^２ｚ_Ｓ／ｄｔ^２、
ｚ_Ｓ′＝ｄｚ_Ｓ／ｄｔ、
ｚ_ＴＦ′＝ｄｚ_ＴＦ／ｄｔ、
ｚ_ＴＲ′＝ｄｚ_ＴＲ／ｄｔ、
ｒ_Ｆ′＝ｄｒ_Ｆ／ｄｔ、
ｒ_Ｒ′＝ｄｒ_Ｒ／ｄｔ。
【００４４】
（１）〜（４）式において、車両本体６の床面鉛直方向の変位量ｚ_Ｓは、振動加速度データｚ_Ｓ″から求められるので、未知数はｒ_Ｆ，ｒ_Ｒ，ｚ_ＴＦ，ｚ_ＴＲの４つである。そこで、（１）〜（４）式に変位量ｚ_Ｓと、諸元データファイル３８Ａに設定されている計測車両６の諸元データとを代入することによって、上記未知数ｒ_Ｆ，ｒ_Ｒ，ｚ_ＴＦ，ｚ_ＴＲを求めることができる。その結果、路面変位量ｒ_Ｆ，ｒ_Ｒが得られる。路面変位量ｒ_Ｆは前部タイヤと路面とが接する部分の変位量であり、路面変位量ｒ_Ｒは後部タイヤと路面とが接する部分の変位量である。そこで、路面変位量ｒ_Ｆと路面変位量ｒ_Ｒの平均値を求めて、測定時刻ｔに対応した路面変位量ｒとするか、いずれか一方の変位量を選択して測定時刻ｔに対応した路面変位量ｒとする。
【００４５】
制御部３１は、振動データファイル３８Ｂに記録されている各振動加速度データについて、上記の処理を繰り返す。そして、振動データファイル３８Ｂに記録されている最後の振動加速度データについて上記の処理を実行し、次の振動加速度データが振動データファイル３８Ｂに記録されていないことを確認すると（ＳＴ１６）、制御部３１は、測定時刻ｔに対応した路面変位量ｒのデータを解析して路面凹凸状態の異常部を検出する（ＳＴ１７）。具体的には、路面変位量ｒが予め設定されたしきい値を超えると、その時刻に計測車両６が走行した路面に凹凸状態の異常個所があると制御部３１は判断する［異常部検出手段］。
【００４６】
測定時刻ｔに対応した路面変位量ｒの一例を図８に示す。この例では、路面変位量ｒが正方向及び負方向にそれぞれ設定されたしきい値Ｓ，−Ｓを超えた時刻ｔ１，ｔ２に計測車両６が走行した路面が凹凸状態異常部であると判断する。
【００４７】
さて、測定時刻ｔに対応した路面変位量ｒのデータを解析した結果、路面凹凸状態の異常部有りと判断すると（ＳＴ１８）、制御部３１は、位置データファイル３８Ｄに時系列的に記録されている位置記録データを参照して、異常部と判定された路面変位量ｒに対応した測定時刻ｔとほぼ同時刻に測定された計測車両６の位置記録データを選択し、この位置記録データにより路面凹凸状態異常部の位置を特定する［異常部位置特定手段］。
【００４８】
ここで、前述したように振動記録データのサンプリングレートは２０回／秒（１秒間に２０回、つまりは０．０５秒に１回）であり、位置記録データのサンプリングレートは０．５回／秒（２秒間に１回）なので、路面変位量ｒに対応した測定時刻ｔと同時刻の位置記録データが保存されているとは限らない。そこで、振動記録データと位置記録データとを測定時刻を元に同定することによって、測定時刻ｔとほぼ同時刻の位置記録データを求める必要がある。具体的には、あるタイミングで位置記録データを測定してから次のタイミングで位置記録データを測定するまでの間に、振動記録データは４０回測定されるので、位置記録データに関して直前のデータとの差を４０等分しそれぞれの時刻における位置記録データとする。そして、測定時刻ｔに最も近い時刻の位置記録データを、測定時刻ｔとほぼ同時刻の位置記録データとする。
【００４９】
こうして、測定時刻ｔとほぼ同時刻の位置記録データを求めたならば、制御部３１は、図９に示すように、地図データファイル３８Ｃに記憶されている電子地図データをディスプレイ３３に表示させる。そして、測定時刻ｔとほぼ同時刻の位置記録データが示す電子地図データ上の位置に路面凹凸異常部を知らせるマーク（図ではＸ印）を表示させて［異常位置出力手段］、解析モードの処理を終了する。
【００５０】
したがって、調査担当者は、ディスプレイ３３の表示内容を一瞥するだけで路面凹凸状態の異常個所を知ることができる。
【００５１】
ところで、本実施の形態では、振動計測器１を車両本体の床面上部に取り付けて、車両本体床部における鉛直方向の振動加速度を測定しているが、この値には伸縮継手部の段差や、舗装面のひび割れ，わだち掘れ等による路面の凹凸形状に伴う振動の他に、計測車両自身のエンジンに起因する振動も含まれている。また、高速道路などのように高架構造を有する道路においては、橋桁の振動も含まれる。
【００５２】
そこで、車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データから、計測車両自身の振動データや橋桁の振動データを除去するために、計測車両から起因する振動の固有振動数と、橋桁から起因する振動の固有振動数とを求める。例えば、計測車両のエンジンをかけたまま地面に停車した状態で振動を測定することにより、計測車両から起因する振動の固有振動数を求める。また、高架橋にエンジンを切って停止した状態で振動を測定することにより、橋桁から起因する振動の固有振動数を求める。そして、車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データから、上記固有振動数付近の周波数帯をフィルター処理により除去する［振動除去手段］。こうすることにより、生の振動計測波形から車両に起因する振動の振動成分及び橋桁に起因する振動の振動成分を排除し、外部からの加振のみによる振動計測波形を得られるので、この振動計測波形のデータを路面変位データに変換して解析することによって、より正確に路面の凹凸状態を診断することができる。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、車両本体の床面６３の上部に振動計測器１が取り付けられるとともに、携帯型パソコンからなるコントローラ３とＧＰＳ受信機２とが搭載され、コントローラ３と振動計測器１及びコントローラ３とＧＰＳ受信機２とがそれぞれ通信ケーブル４，５で接続された計測車両６を、路面凹凸状態診断対象の道路を走行させるだけで、路面の凹凸状態を定量的に診断することができる。
【００５４】
この場合において、振動計測器１は車内床面６３の上部に粘着テープなどで貼り付けて固定すればよく、取り付けが容易である上、コントローラ３とＧＰＳ受信機２も車内に持ち込めばよいので、計測車両として特別な仕様車を用意する必要はなく、車両の諸元データさえわかっていれば、一般の乗用車を計測時にのみ計測車両として使用することができる。しかも、昨今ではＧＰＳ受信機２を標準装備している乗用車が増えているばかりか、コントローラ３として適用可能なパソコンも広く普及しているので、設備費を低く抑えることができる上、特別仕様車の維持コストも不要となるので、従来と比較してコストを大幅に低減できる。その結果、定期的な点検のみならず、日常的な点検にも大いに使用できるようになる。
【００５５】
また、本実施の形態では、データ解析時にはコントローラ３が振動計測器１やＧＰＳ受信機２に接続されている必要はないので、コントローラ３を計測車両６から持ち出してオフィス等でデータを解析することが可能であり、解析作業を効率的に行なうことができる利点もある。
【００５６】
また、本実施の形態では、振動計測器１、ＧＰＳ受信機２及びコントローラ３を搭載した計測車両６で路面凹凸状態診断対象の道路を実際に走行することによって、この道路を走行中の計測車両６の車両本体床部における鉛直方向の振動加速度データが時系列的に計測され、コントローラ３に振動データファイル３８Ｂとして記録保存されるとともに、当該計測車両６のＧＰＳ位置データが時系列的に計測され、同じくコントローラ３に位置データファイル３８Ｄとして記録保存されるので、振動データファイル３８Ｂに保存された鉛直方向の振動加速度データと、位置データファイル３８Ｄに保存された当該計測車両６のＧＰＳ位置データとを、診断を終了しても例えばハードディスクに残すことによって、日常的な路面診断の結果をデータベース化することができる。これにより、経年劣化に対する診断も容易に行なえるようになる。
【００５７】
なお、前記一実施の形態では、電子地図データをディスプレイ３３に表示させ、この電子地図上に路面凹凸異常部を知らせるマークを表示させて、路面凹凸異常部の位置を表示するようにしたが、振動記録データから変換された路面変位量ｒのグラフ（図８を参照）をディスプレイ３３に表示させ（データ出力手段）、このグラフを見て調査担当者が路面の凹凸状態を診断するように構成してもよい。このような構成を採用することにより、予め計測車両６の車両長，重量，サスペンションばね定数，タイヤばね定数，サスペンション減衰定数，タイヤ減衰定数等の車両諸元データを設定した諸元データファイル３８Ａをコントローラの記憶部３８に登録しておくことによって、計測車両６を走行させながらリアルタイムに路面の凹凸状態を診断することが可能となる。また、この場合には位置記録データがなくても路面凹凸異常部を調査担当者が認識できるので、ＧＰＳ受信機２を搭載していない車両も計測車両６として使用できる利点がある。
【００５８】
また前記一実施の形態では、道路を走行している車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を振動加速度波形から求めたが、振動速度センサを用いることにより、振動速度波形から車両本体床部における鉛直方向の振動を求めても同様な効果を奏することができる。
【００５９】
また前記一実施の形態では、セダンタイプの乗用車を計測車両６として使用したが、計測車両６の車種は特に限定されるものではない。また、前記一実施の形態では、振動計測器１を計測車両本体６０の運転席６１と助手席６２との間の床面６３に取り付けたが、振動計測器１の取り付け位置はこの場所に限定されるものではなく、例えば助手席の床面上部等であってもよい。要は、計測車両６の床面鉛直方向の振動データを精度よく計測できる場所であれば何処でもよい。
【００６０】
この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願請求項１乃至３に係る各発明によれば、路面の状態を日常的にかつ定量的に低コストで診断できる上、車両として特別仕様車を必要とせず設備費、維持費などのコストもかからない路面診断方法を提供できる。また、車両本体床部における鉛直方向振動データから数値解析によって路面変位データを得ることができ、コンピュータを有効に活用できる効果を奏する。また、車両の諸元データを車両走行前に設定しておくことで、車両を走行させながらのリアルタイムな診断も行なえるようになる。
【００６２】
特に、請求項２に係る発明によれば、路面の状態に異常がある道路の位置までも容易に特定できる効果を奏する。
【００６３】
また、請求項３に係る発明によれば、路面の状態をより正確に診断できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における路面診断装置の要部構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態における振動データファイルのデータ構造を示す模式図。
【図３】同実施の形態における位置データファイルのデータ構造を示す模式図。
【図４】同実施の形態における計測車両と各構成要素の取り付け状態を示す側面図及び上面図。
【図５】同実施の形態におけるコントローラの測定モード実行時の要部処理手順を示す流れ図。
【図６】同実施の形態におけるコントローラの解析モード実行時の要部処理手順を示す流れ図。
【図７】同実施の形態においてコントローラが振動加速度データを路面変位量ｒに変換する際に用いる４自由度系モデルを示す模式図。
【図８】同実施の形態において測定時刻ｔに対応した路面変位量ｒの一例を示す波形図。
【図９】同実施の形態において路面凹凸異常部の一出力例を示す模式図。
【符号の説明】
１…振動計測器
２…ＧＰＳ受信機
３…コントローラ
４，５…通信ケーブル
６…計測車両
１１…加速度センサ
３１…制御部
３８Ａ…諸元データファイル
３８Ｂ…振動データファイル
３８Ｃ…地図データファイル
３８Ｄ…位置データファイル
６０…車両本体

Claims

予め計測車両のモデル化に用いる諸元データが記憶部に登録されたコントローラを前記計測車両に搭載し、この計測車両を、路面凹凸状態を診断する道路を走行させて該計測車両の車両本体床部における鉛直方向の振動を時系列的に計測し、
前記コントローラは、
前記時系列的に計測された前記車両本体床部の鉛直方向振動データと、前記記憶部に登録された計測車両のモデル化に用いる諸元データとから、数値解析により前記計測車両のタイヤと路面とが接する部分の変位をリアルタイムに算出して、前記車両本体床部の鉛直方向振動データを前記道路の路面変位データに変換し、この変換された路面変位データに基づいて前記道路の路面凹凸状態を、前記計測車両を走行させながら診断するようにしたことを特徴とする路面診断方法。
前記コントローラは、
道路を走行している前記計測車両の位置を時系列的に計測する位置計測ステップと、
この位置計測ステップにより時系列的に計測された前記計測車両の位置データと前記時系列的に計測された前記車両本体床部の鉛直方向振動データとを測定時刻を元に同定する同定ステップを含むことを特徴とする請求項１記載の路面診断方法。
前記コントローラは、
前記時系列的に計測された前記車両本体床部の鉛直方向振動データから前記計測車両自身の固有振動数を除去する振動除去ステップを含み、
この振動除去ステップにより前記計測車両自身の固有振動数が除去された鉛直方向振動データを道路の路面変位データに変換することを特徴とする請求項１又は２記載の路面診断方法。