JPH02485B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は道路、滑走路、鉄道等の路面縦断変位
測定方法に関する。

「従来の技術」 従来より、第１図に示すように、固定軸５０上
に３ｍ離間した車輪５１，５２を取り付け、その
中間に固定軸直角方向の変位計５４を設けた、い
わゆる３ｍプロフイルメータを用いて、車輪５
１，５２の接地面を結ぶ基準面Hoよりの凹凸量
d_iを直接道路縦断方向に連続測定を行ない、その
1.5ｍ毎の凹凸量と測定数ｎにより測定区間の路
面凹凸のバラツキとして標準偏差値を計算し、そ
の値をもつて路面の良否の判定を行なう方法が存
在する。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながらこのような統計的測定・評価法で
は、路線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偏差値も大きくな
つてしまう。

又その逆にその計測路線が大きな周期の凹凸量
である場合には、小さな値として評価されてしま
う場合がある。

従つて前記のような車輪５１，５２の接地面を
結ぶ基準面Hoよりの凹凸量d_iを測定し、その値
を標準偏差に基づき評価する統計的評価・測定方
法では一定路線間の路面の良否の判定には有効で
あるが、実際の路面に段差が存在してもその量や
形状を知ることはほとんど不可能であつた。

この為実際に道路補修等を行う為に計測路線の
各部位における凹凸量を前もつて把握し補修に必
要なアスフアルトやその他の材料を前もつて確保
する場合にも前記凹凸量の絶対値が必要であり、
又飛行場等の滑走路のように極めて平坦な路面を
得る為にも前記凹凸形状を精度よく知る必要があ
る。

一方、第２図に及び下記第１式に示すように
不々約２ｍ離間した位置の固定軸５０より路面間
との距離ha、hb、hcの３点測定と共に、計測始
点a₁と計測次位点b₁の２点の地上点標高Ya、Yb
を求め、該２点の標高Ya、Ybと前記路面間との
距離ha、hb、hcの３点測定値とにより残る測定
点の標高Ycを測定する方法が存在する。

Yc＝2Yb−Ya−（ha−2hb＋hc） ……(1) ∴｛（Yb＋hb）−（Ya＋ha）｝／lo＝ ｛（Yc＋hc）−（Ya＋ha）｝／2lo ……(2) このような測定法は確かに各測定点毎の路面標
高を測定し得るが、僅か２ｍ離れた位置の標高を
既知の測定図面から求める事は不可能であり、従
つて路面縦断変位の測定の前に実際に水準測定を
しなけばならないという欠点を有す。

又かかる測定方法では前記水準測定の差異に微
細な誤差を有していても、前記多数の縦断変位測
定を行なう内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、精度よい測定が不
可能である。

更に、一定距離を有する測線間の路面は水平で
はなく必ず傾斜部を有する為、水平基準線におけ
る前記測定ピツチは微小に変化している。従つて
前記測定方法を用いても各測定点間における水平
距離を求める事は全く不可能であつた。

等の欠点を有しており、実用上種々の問題を有し
ていた。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、効果的
に配設した３つの路面間距離計測手段を用いるこ
とにより、従来の３ｍプロフイールメータと同様
な凹凸量及びそれによる標準偏差が求められると
共に、簡単且つ正確に正規の水準座標に基づく各
測定点における路面高さ変位（H_i）と水平距離
（D_i）を求める事の出来る路面縦断変位測定方法
を提供する事を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 而して本発明は下記乃至の記載の要件から
なる事を特徴とする路面縦断変位測定方法を提案
する。

同一の変位計測定ピツチ（l₀）の間隔で離間
する直線位置に配設された３点（a′、b′、c′）
における路面との間の距離計測定手段の５，
６，７内、両端に配設した一対の測定手段５，
７を結ぶ線（a′−c′）と、該一対の測定手段
５，７により測定される地上点間を結ぶ線（a_i
−c_i）とがほぼ平行なる如く構成した測定手段
５，６，７を使用する点 前記測定ピツチ（l₀）毎に順次、該測定ピツ
チ（l₀）間隔離間する３点の計測位置と路面間
との距離（Ai、Bi、Ci）の距離の同時計測を
行なう点 前記同時計測後、該各３点の計測データ（A_i
B_iC_i）を基に、計測始点（a₁）と測定始点
（b₁）を結ぶ座標軸（a₁−b₁）を仮水準座標と
する各測定点における仮路面高さ変位（Y_i）と
各測定点と一つ前の測定点間の仮水平距離
（X_i）を求める点、 次に前記各測定点の任意の２点の既知の標高
及び前記仮路面高さ変位（Y_i）と仮水平距離
（X_i）から前記仮水準座標を正規の水準座標に
座標変換して、各測定点における路面高さ変位
（H_i）と水平距離（D_i）を求める点。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
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特定的な記載がない限りは、
この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。

第３図は本発明の測定方法に用いる測定車両装
置１０を示し、同一直径を有する車輪１，２を支
持する基台３上に且つその配設位置がいずれも車
輪１，２近傍に位置するよう、３つの非接触形光
学変位計５，６，７を地上より30cm程度離して
1.5ｍ間隔で直角に配設している。

そしてかかる測定車両装置１０は走行距離計４
と対応させて、一定間隔毎に順次基台３より路面
間との距離の３点の同時測定を行ない、その計測
データ（A_iB_iC_i）を演算回路９を介して車両装置
１０内に搭載された記憶装置８に入力するよう構
成されている。

又前記記憶装置８に入力する計測データ（A_iB_i
C_i）は、路面上にピンホール等がある場合におけ
る測定誤差を吸収する為、前記変位計５，６，７
はそのスポツト径が１cm程度になるようにしてあ
り、計測ピツチも計算ステツプの1.5ｍ毎ではな
く、計算ステツプ間を微小間隔例えば1/15（10
cm）間隔で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
データの算術又は加重平均値を各測定点における
計測データ（A_iB_iC_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量を除去
し、精度の向上を図ることが可能である。

次にかかる測定車両装置により計測されたデー
タを用いた路面縦断変位の解析方法について説明
する。

（STEP1） 先づ路面凹凸量d_iから下記式によりφ_i、l_iを求
めることが出来る。

φ_i＝tan^-1（d_i／l₀） ……(3) l_i＝（l₀ ²＋d_i ²）^1/2 ……(4) 次にφ_iとl_iとから計測開始始点即ち計測始点a_i
測定始点b₁を結ぶ線a₁−b₁を計測仮水準線として
設定し、各測定点における該水準線a₁−b₁よりの
仮路面高さ変位Y_iと、前記計測始点a_iの地上点a₁
を原点とする前記水準線a₁−b₁上の各測定点にお
ける計測始点a_iよりの仮水平距離X_iを下記式によ
り計算する。

先づ各測定点と次位の測定点間の路面高さy_i仮
水平距離x_iは下記式より求められる。

y_i＝l_i・sin（θ_i-1＋２・φ_i） ……(5) x_i＝l_i・cos（θ_i-1＋２・φ_i） ……(6) 各測定点における仮路面高さ変位Y_iと仮水平距
離X_iは下記式より求められる。

Y_i＝Y_i-1＋y_i ……(7) X_i＝X_i-1＋x_i ……(8) 尚、前記地上点a₁及びb₁の仮路面高さ変位と、
地上点a₁の仮水平距離及び初期値θoは当然に０で
ある。

（STEP2） 先づ第４図に示したように、同時計測された計
測データ（A_iB_iC_i）にもとづいて各測定点（各B_i
点の地上点ｂ）の路面凹凸量を下記第３式により
計算すると、３ｍプロフイルメータで計る量とほ
ぼ同じ結果を得ることが出来る。

d′_i＝B_i−（A_i＋C_i）／２ ……(9) この場合、各B_i点の地上点ｂが凹んでいる場合
は、d′_i＞０となり、前記地上点ｂが隆起してい
る場合はd′_i＜０となる。

尚、前記基台３上のa′、c′点に取り付けた各変
位計５，７はいずれも同一直径を有する車輪１，
２近傍に配設してある為、前記各変位計５，７を
結ぶa′−c′線と、地上点a_i−c_i点を結ぶ線は実用
上ほぼ平行とみてよく、一方前記第３の計算式で
求めたd′_iは、計測車両装置１０の揺れや、1.5ｍ
毎の計測ラツプのずれから生じる測定誤差を加味
した数値ではあり、地上点a_i−c_iを結ぶ線上の中
点より地上点b_i点に向け直角に垂下させた現実の
路面凹凸量d_iではないが、その揺れ角（車両等は
路面平行軸に対し普通２〜３度である。）に対し
各A_iB_iC_iの計測にあらわれる影響は路面に直角に
計つた場合に対しその余弦でしか影響せず、２〜
３度の揺れは実用的に無視することができ、且つ
揺れによるラツプ位置のずれも僅小であり、正確
な距離計でコントロールすることによつて変位計
のスポツト径内のずれを押えることができる。

従つて前記計算上の数値d′_iと現実の路面凹凸
量d_iは同一として処理しても問題ない。

（STEP3） 次に前記式で求めた各測定点における仮路面高
さ変位Y_iと仮水平距離X_iは計測仮水準線a₁−b₁を
座標軸とする仮座標であるから、これを座標変換
して正規の水準座標系Ｈ−Ｏ−Ｄに変換すればよ
い。

即ち測定図面等より既知である、前記計測始点
ａ又は中間点ｂから測定終点ｃまでの任意の２
点、たとえば中間点ｂと測定終点ｃの標高（Hb、
Hc）又は比高（Hb−Hc）を用いて下記計算式
により計測始点ａよりの各測定点における路面高
さ変位H_iと水平距離D_iを求める事が出来る。

従つて第５図において計測水準座標系Ｙ−Ｏ−
Ｘを角度θだけ回転させると、正規の水準座標系
Ｈ−Ｏ−Ｄで表わすことができる。

又、θを求めるには、 Db−Da＝ （Xb−Xa）cosθ−（Yb−Ya）sinθ ……(10) Ha−Hb＝ （Xb−Xa）cosθ＋（Yb−Ya）sinθ ……(11) の関係より、cosθ、sinθを求める事が出来る。

そして上記式より求めたsinθ、cosθを下記式に
入れる事により、各測定点における路面高さ変位
H_iと水平距離D_iを求める事が出来る。

D_i＝X_icosθ＋Y_isinθ ……(12) H_i＝Y_icosθ−X_isinθ ……(13) 「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、簡単且つ容
易に正規の水準座標における各測定点の座標位置
が測定且つ解析可能であるからして前記した従来
技術の欠点を一挙に解決する事が出来る。

即ち本発明は、第１図に示す従来技術のように
統計的測定・評価法ではなく正規の水準座標にお
ける各測定点の座標位置を測定するものである為
に、計測路線の一部に大きな凹凸量がある場合や
計測路線が大きな周期の凹凸量である場合におい
てもその量や形状を精度よく把握可能であり、こ
の為実際に道路補修等を行う為に計測路線の各部
位における凹凸量を前もつて把握し補修に必要な
アスフアルトやその他の材料を前もつて確保する
場合や、又飛行場等の滑走路のように極めて平坦
な路面を得る為にも前記凹凸形状を精度よく知る
必要がある場合に極めて有効である。

又前記実施例においては前記測定手段を車両内
に搭載して構成したが、車両と独立に前記計測装
置を構成し、車両により牽引する事も可能であ
り、又人力を用いて牽引するように構成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図はいずれも公知の路面縦断変
位測定方法を示す概略図である。第３図は本発明
の測定方法に用いる測定車両装置を示す概略図、
第４図乃至第５図はいずれも本発明の測定手順を
示す作用図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一の変位計測定ピツチ（l₀）の間隔で離間
   する直線位置に配設された３点（a′、b′、c′）に
   おける路面との間の距離測定手段の内、両端に配
   設した一対の測定手段を結ぶ線（a′−c′）と、該
   一対の測定手段により測定される地上点間を結ぶ
   線（a_i−c_i）とがほぼ平行なる如く構成した測定
   手段を使用して、測定ピツチ（l₀）毎に順次、該
   測定ピツチ（l₀）間隔離間する３点の計測位置と
   路面間との距離（Ai、Bi、Ci）の同時計測を行
   なつた後、該各３点の計測データを基に、計測始
   点（a₁）と測定始点（b₁）を結ぶ座標軸を仮水準
   座標とする各測定点における仮路面高さ変位
   （Y_i）と各測定点と一つ前の測定点間の仮水平距
   離（X_i）を求めた後、前記仮水準座標を正規の水
   準座標に座標変換して、各測定点における路面高
   さ変位（H_i）と水平距離（D_i）を求める事を特徴
   とする路面縦断変位測定方法。