JPH04309860A - アスファルト舗装道路の固り具合測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波の伝搬特性を利
用して舗装工事終了後のアスファルト固り具合を測定す
るアスファルト舗装道路の固り具合測定方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アスファルト舗装は、セメントコンクリ
ート舗装と比較して施工後短時間のうちに交通開放がで
きる。しかしながら、幹線道路や都市部においては、ア
スファルト舗装道路の維持修繕のための工事に伴う交通
渋滞が発生しており、工事施工後、より速かに道路開放
することが望まれる。

【０００３】従来、工事のため遮断していた道路の交通
開放の判断方法としては舗装路面の表面温度を測定して
判断する方法が知られている。即ち、交通開放可能な表
面温度は４０〜５０℃として知られていることから、例
えば４５℃以下となった時に交通開放の指示を出してい
る。また路面の一部を機械的に加圧し、路面のへこみ量
から交通開放の可否を判断する方法も用いられている。

【０００４】しかしながら、舗装路面の表面温度から交
通開放の可否を判断する方法にあっては、舗装道路の表
面温度と内部温度とは異なっており、この温度差は使用
したアスファルトの種類、混合する砕石の種類と混合量
、外気温、湿度、路面冷却方法等の環境条件に大きく依
存し、表面温度が一定温度、例えば４５℃以下になった
としても、深部が高温でアスファルトが十分硬化してい
ない場合があり、表面温度により一義的に判断してしま
うと、交通開放後に路面が変形してしまう恐れがある。

【０００５】また路面の一部を機械的に加圧してへこみ
量から判断する方法にあっては、検査後に路面に傷が残
り、補修を必要とする問題があった。そこで本願発明者
等にあっては、超音波を利用して簡単且つ確実にアスフ
ァルト舗装道路の固り具合を判断できるようにしたアス
ファルト舗装道路の固り具合測定方法及び装置を提案し
ている。

【０００６】この固り具合測定方法にあっては、次の手
順で測定する。 （１）アスファルト舗装工事の施工完了後の道路表面に
、送信用超音波トランスジューサと受信用超音波トラン
スジューサを所定の距離を隔てて配置する。 （２）送信用超音波トランスジューサから発射された超
音波がアスファルト舗装部分を伝搬して受信用超音波ト
ランスジューサに到達する時の受信電圧を計測すると共
に該受信電圧計測時のアスファルト舗装の表面温度を測
定する。

【０００７】（３）アスファルト舗装の表面温度と超音
波の伝搬時間と受信電圧で決まる特性曲線に肩特性が現
われたときに交通開放可能な固り状態への到達を判定す
る。即ち、従来方法では、現在のアスファルト舗装道路
の表面温度Ｔ１と受信電圧Ｖ１が測定された際に、既に
得られている表面温度が一定温度ΔＴだけ高かかった状
態、即ち、Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴの時の受信電圧Ｖ２を使用
し、受信電圧の表面温度に対する変化率を、変化率＝（
Ｖ１−Ｖ２）／（Ｔ１−Ｔ２）として計算する。

【０００８】この変化率が一定のスレシッショルド・レ
ベル以下となったときに、特性曲線の肩特性が現われた
ものと認識し、交通開放の指示を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアスファルト舗装道路の固り具合測定方法では、道
路の表面温度が冷却条件や日照条件によって一時的に変
動すると、縦軸を受信波レベルにとり横軸を表面温度に
とった特性曲線が表面温度の変動により乱れ、特性曲線
に表われる肩特性の判定が不可能となる。

【００１０】即ち、表面温度が一時的に変動しても、道
路は熱容量が大きく、道路の粘弾性的な性質までも一時
的に変化することはなく、超音波の受信レベルは表面温
度の一時的な変動に影響なく連続性を保ちながら変化し
ており、表面温度の変動がそのまま特性曲線に外乱とし
て現われ、肩特性の判定が不可能になる。本発明は、こ
のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、冷却条
件や日照条件に影響されることなく受信波レベルの時間
変化に現れる肩特性を正確に認識して安定した交通開放
指示ができるアスファルト舗装道路の固り具合測定方法
及び及び装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。まず本発明のアスファル
ト舗装道路の固り具合測定方法は次の手順で行われる。 （１）アスファルト舗装工事の施工完了後に道路表面に
送信用超音波トランスジューサと受信用超音波トランス
ジューサを所定の距離を隔てて配置する。 （２）一定時間Δｔ経過する毎に、送信用超音波トラン
スジューサから発射された超音波がアスファルト舗装部
分を伝搬して受信用超音波トランスジューサに到達する
受信波のレベルを計測し、この計測結果から現在の受信
波レベルＶｌと、現在より一定時間Δｔ前の受信波レベ
ルＶｕとの時間的な増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）を計算する。 （３）受信レベルの増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）が予め定めた
閾値（スレッショルド・レベル）ＴＨ以下となった時に
交通可能な固り状態への到達を判定する。

【００１２】本願発明者等の実験によると、１分間経過
する前後の受信レベルの増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）がスレッ
ショルド・レベルＴＨ＝１．０１５以下となった時に交
通開放可能な固り状態への到達を判定すればよいことが
確認されている。一方、この測定方法を実現するための
装置としては、アスファルト舗装工事の施工が完了した
道路表面に配置される温度センサと；アスファルト舗装
工事の施工が完了した道路表面に所定の距離を隔て配置
される送信用超音波トランスジューサ及び受信用超音波
トランスジューサと；送信用超音波トランスジューサを
駆動してアスファルト舗装部分に超音波を発射させる送
信回路と；受信用超音波トランスジューサの受信信号を
増幅出力する受信回路と；送信用超音波トランスジュー
サから発射された超音波がアスファルト舗装部分を伝搬
して前記受信用トランスジューサに到達する時の前記受
信用超音波トランスジューサによる受信波の受信波レベ
ルを計測する受信波レベル計測回路と；一定時間経過す
る毎に、現在の受信波レベルと現在より一定時間前の受
信波レベルとの増大比を計算し、該受信波レベルの増大
比が予め定めた閾値以下となった時に交通開放可能な固
り状態への到達を判定する演算処理回路と；を備える。

【００１３】ここで、受信波レベルの増大比（Ｖｌ／Ｖ
ｕ）の算出に使用する受信波レベルＶは、一定時間毎の
計測値の移動平均として算出するスムージング処理を行
ってノイズや外乱の影響を抑える。また受信波レベルの
増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）から通行可能な固り状態を判定し
た時に、表示装置にアスファルト舗装工事のために遮断
していた交通の開放を表示させる。

【００１４】

【作用】このような構成を備えた本発明のアスファルト
舗装道路の固り具合測定方法及び装置によれば、アスフ
ァルト舗装道路の施工後の冷却過程で、一定時間、例え
ば１分経過する毎に、一定時間前の受信波レベルと現在
時刻の受信波レベルの増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）がスレッシ
ョルド・レベルＴＨ、例えばＴＨ＝１．０１５を下回る
か否かで、表面温度と受信電圧で決まる特性曲線に通行
可能な固り状態への到達を示す肩特性が現れたか否かを
検出する。

【００１５】このため表面温度とは無関係に超音波の受
信波レベルの増大比の時間的な変化から、従来の受信波
レベルと表面温度の特性曲線に表われる肩特性に相当す
る変化を認識して、正確にアスファルト舗装道路の固り
具合を判定して安定した交通開放の指示を行うことがで
きる。また表面温度を計測する必要がないため、装置構
成を簡単にし、安価にできる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図１において、１０は縦波超音波の送信用超
音波トランスジューサであり、送信用超音波プローブ４
４内に組込まれている。１２は縦波超音波の受信用超音
波トランスジューサであり、受信用超音波プローブ４６
内に組込まれている。

【００１７】送信用及び受信用超音波プローブ４４，４
６はプローブ支持機構４８内に組込まれ、例えば両端の
加圧機構５０により押圧された状態でアスファルト舗装
３０の路面３２に所定距離、例えば１０ｃｍ程度隔てて
配置される。送信用超音波トランスジューサ１０に対し
ては、測定装置１００内に設けた送信回路１４より超音
波駆動信号が与えられ、アスファルト舗装３０に対し縦
波超音波を発射する。

【００１８】アスファルト舗装３０内に発射された超音
波は底部３４側で反射する縦波超音波伝搬経路３６を通
って受信用超音波トランスジューサ１２で受信され、電
気信号に変換された後、測定装置１００内に設けられた
受信回路１６で増幅される。受信回路１６の出力はピー
クホールド回路１８に与えられ、受信波形データのピー
ク振幅値をホールドする。ピークホールド回路１８のホ
ールド出力はＡ／Ｄ変換器２０でデジタルデータに変換
され、受信波レベルデータとして制御回路２２に与えら
れ記憶される。

【００１９】制御回路２２は、送信回路１４に対し送信
タイミングを制御すると共に、送信後の受信タイミング
で受信波レベルデータＶをＡ／Ｄ変換器２０から取込ん
で記憶する。また制御回路２２は一定時間Δｔ、例えば
Δｔ＝１分経過する毎に、現在時点の受信波レベルデー
タＶｌと１分前の受信波レベルデータＶｕとの時間的な
増大比Ｈを Ｈ＝Ｖｌ／Ｖｕ として求める。この増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）は予め定めた
スレッショルド・レベルＴＨと比較されており、ＴＨ以
下になった時に従来の表面温度Ｔｓと受信波レベルＶと
で決まる特性曲線における肩特性が現われてアスファル
ト舗装３０が通行可能な固り状態に達したことを認識す
る。

【００２０】この判定結果が得られると、制御回路２２
は、例えば表示駆動回路３８に判定出力を生じ、表示装
置４０にアスファルト舗装工事のために遮断していた交
通の開放を表示させる。尚、４２は電源回路であり、各
回路部に電源を供給する。図２（ａ）はアスファルト舗
装後の時間経過に対する超音波の受信波レベル（ピーク
振幅）Ｖの関係を示す。

【００２１】図２において、アスファルト舗装後の自然
冷却により温度が低下する過程において、通常、６０分
から１２０分の間に、それまで一定の割合で増加してい
た受信波レベルの増加割合が一時的に低下して再び元の
増加割合に戻る変化を生ずる。この部分が従来の表面温
度と受信波レベルの特性曲線において肩特性となって現
われる部分である。

【００２２】このような図２（ａ）の時間経過に対する
受信波レベルＶの変化に対し、本発明にあっては、一定
時間毎に受信波レベルの増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）を算出し
ており、図２（ａ）について増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）を求
めてみると、図２（ｂ）のようになる。この図２（ｂ）
の経過時間に対する受信波レベルの増大比（Ｖｌ／Ｖｕ
）により肩特性を判定するためのスレッショルド・レベ
ルＴＨは、本願発明者による複数回の実験によりＴＨ＝
１．０１５となることが確認されている。

【００２３】その結果、受信波レベルの増大比（Ｖｌ／
Ｖｕ）が一定のスレッショルド・レベルＴＨ＝１．０１
５以下になるか否かを監視し、スレッショルド・レベル
ＴＨ＝１．０１５を下回った時点で、肩特性が始ったと
認識することができる。また、その後に受信電圧の増大
比（Ｖｌ／Ｖｕ）がスレッショルド・レベルＴＨ＝１．
０１５以上に復帰した時点で、肩特性が終了したものと
認識することができる。

【００２４】アスファルト舗装を施工した後、自然冷却
を行った場合には、受信電圧の増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）が
始めてスレッショルド・レベルＴＨ＝１．０１５を切っ
た時点で温度は５５〜６０度Ｃの範囲にあり、これは一
般道路の交通開放を指示する際の判定温度に対応する。 また受信電圧の増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）がスレッショルド
・レベルＴＨ＝１．０１５以上に復帰した時点の温度Ｔ
ｓは、４０度Ｃ程度であり、これは高速道路の交通開放
を指示する際の判定温度に対応する。

【００２５】従って、受信電圧の増大比（Ｖｌ／Ｖｕ）
がスレッショルド・レベルＴＨ＝１．０１５を切った時
点で交通開放指示を行うか、受信電圧の増大比（Ｖｌ／
Ｖｕ）がスレッショルド・レベルＴＨ＝１．０１５以上
に復帰した時点で交通開放指示を行うかは、用途によっ
て使い分ければよい。図３、図４及び図５は図１の制御
回路２２による測定処理のアルゴリズムを示したフロー
チャートである。

【００２６】図３において、測定を開始すると、まずス
テップＳ１で設定時間６０秒の計測タイマをスタートす
る。続いてステップＳ２で計測タイマが２０秒、４０秒
、６０秒のいずれかを経過したか否かチェックし、最初
は２０秒経過を判別するとステップＳ３に進んで送信回
路１４に超音波の送信動作を行わせ、続いてステップＳ
４で受信回路１６及びピークホールド回路１８に受信動
作を行わせる。

【００２７】次にステップＳ５でＡ／Ｄ変換器２０のデ
ータを読み込むことで受信波レベルＶを計測して記憶す
る。次にステップＳ６で計測タイマがタイムアップした
か否かチェックし、タイムアップしていなければステッ
プＳ２に戻り、４０秒経過を待ってステップＳ３〜ステ
ップＳ５の超音波の送受信動作及び受信波レベルＶの計
測処理を繰り返す。６０秒経過時についても同様にして
ステップＳ３〜ステップＳ５の処理を繰り返す。

【００２８】この結果、ステップＳ６で計測タイマのタ
イムアップが判定された際には、計測開始から２０秒、
４０秒及び６０秒経過毎の３回分の受信波レベルＶが計
測記憶された状態となる。次にステップＳ７でタイマ時
間２０秒、４０秒、６０秒における各受信波レベルＶの
データの平均値Ｖａを計算する。

【００２９】続いて図４のステップＳ８に進み、計測開
始からの測定データ数がスムージング処理、即ち移動平
均の計算処理に必要なデータ数に達したか否か判定し、
達していなければ図３のステップＳ１〜Ｓ７の計測処理
を繰り返す。計測データ数がスムジングに必要なデータ
数に達すると、その後はステップＳ７の平均計算が済む
毎にステップＳ９以降の処理に進む。

【００３０】ステップＳ９ではセンサ設置から現在まで
の経過時間ｔを記憶し、次のステップＳ１０でステップ
Ｓ７の平均計算で求めた受信波レベルデータＶａのスム
ージング処理、即ち移動平均の計算処理を行う。続いて
ステップＳ１１で現在の受信波レベルＶａのスムージン
グデータを変数Ｖ１に代入し、またステップＳ１２で現
在より一定時間、例えば１分前の受信波レベルＶａのス
ムージングデータを変数Ｖｕに代入する。

【００３１】次にステップＳ１３で受信波レベルの増大
比Ｈを Ｈ＝Ｖｌ／Ｖｕ として計算し、ステップＳ１４で経過間ｔが計測開始か
ら例えば６０分を経過したか否か判定する。６０分未満
であれば、Ｓ２に戻って同じ処理を繰り返している。

【００３２】Ｓ１４で計測開始から例えば６０分の経過
が判別されると、図５のステップＳ１５に進んで受信波
レベルの増大比Ｈがスレシッショルド・レベルＴＨ＝１
．０１５を切ったか否か判定する。即ち、ステップＳ１
５で肩特性の始まりの有無を判定する。ステップＳ１５
で肩特性の始まりが判定されるとステップＳ１６に進ん
で例えば第１段階の交通開放指示を行う。即ち、一般道
路であれば、この第１段階の交通開放指示により車の通
行を再開させる。

【００３３】続いてステップＳ１７で増大比Ｈが回復し
てスレッショルト・レベルＴＨ＝１．０１５を越えたか
否かチェックする。即ち、肩特性終了を判定する。ステ
ップＳ１７で肩特性の終了が判定されると、ステップＳ
１８に進んで第２段階の交通開放指示を行わせる。即ち
、高速道路であればステップＳ１８の第２段階の交通開
放指示で車の通行を再開させる。

【００３４】また交通開放指示の他の手法としては、ス
テップＳ１６の第１段階の交通開放指示に基づき、通行
停止を指示していた信号機の赤の信号灯を消灯して黄色
の信号灯の点灯に切換え、更にステップＳ１８の第２段
階の交通開放指示に基づき信号機の黄色の信号灯を消灯
して青の信号灯の点灯に切換えるようにしてもよい。 尚、上記の実施例は、アスファルト舗装部分を伝搬する
超音波として縦波超音波を使用した方式を例にとるもの
であったが、これ以外に表面波を使用する方式、横波超
音波を使用する方式、板波を使用する方式、更にそれ以
外の各種の弾性波動を使用する方式についても全く同様
に本発明を適用することができる。また図３〜図５の処
理にあっては、受信波レベルＶのデータの移動平均を計
算してスムージング処理を行っているが、図４のステッ
プＳ１３で算出した受信波レベルの増大比のスムージン
グ処理を行ってもよい。

【００３５】また受信レベルの増大比を監視する時間間
隔は、１分毎でなく任意の時間間隔毎の電圧増大比で判
定する場合も本発明に含まれる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
スファルト舗装道路の冷却過程で一定時間経過する毎に
超音波の受信波レベルの増大比を監視することで、表面
温度とは無関係に受信波レベルの増大比がスレッショル
ド・レベル１．０１５以下になっていることで、交通開
放可能な固り具合の目安となる表面温度と受信波レベル
の特性曲線における肩特性を判定でき、信頼性が高く且
つ安定した交通開放指示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構成図

【図２】本発明における表面温度に対する受信波レベル
の特性と受信波レベル増大比の特性を対比して示した説
明図

【図３】本発明の計測処理のアルゴリズムを示したフロ
ーチャート

【図４】本発明の計測処理のアルゴリズムを示したフロ
ーチャート（続き）

【図５】本発明の計測処理のアルゴリズムを示したフロ
ーチャート（続き）

【符号の説明】

１０：送信用超音波トランジューサ １２：受信用超音波トランジューサ １４：送信回路 １６：受信回路 １８：ピークホールド回路 ２０：Ａ／Ｄ変換器 ２２：制御回路 ３０：アスファルト舗装 ３２：表面 ３４：底面 ３８：表示装置駆動回路 ４０：表示装置 ４２：電源回路 ４４：送信用超音波プローブ ４６：受信用超音波プローブ ４８：プローブ指示機構 ５０：加圧機構 ６０：肩特性 １００：測定装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アスファルト舗装工事の施工完了後に道路
   表面に送信用超音波トランスジューサと受信用超音波ト
   ランスジューサを所定の距離を隔てて配置し、前記送信
   用超音波トランスジューサから発射された超音波がアス
   ファルト舗装部分を伝搬して前記受信用超音波トランス
   ジューサに到達する時の受信波レベルを計測し、一定時
   間経過する毎に、現在の受信波レベルと一定時間前の受
   信レベルとの時間的な増大比を計算し、該受信レベルの
   増大比が予め定めた閾値以下となった時に交通可能な固
   り状態への到達を判定することを特徴とするアスファル
   ト路面の固り具合検出測定方法。
2. 【請求項２】アスファルト舗装工事の施工が完了した道
   路表面に配置される温度センサと；アスファルト舗装工
   事の施工が完了した道路表面に所定の距離を隔て配置さ
   れる送信用超音波トランスジューサ及び受信用超音波ト
   ランスジューサと；前記送信用超音波トランスジューサ
   を駆動してアスファルト舗装部分に超音波を発射させる
   送信回路と；前記受信用超音波トランスジューサの受信
   信号を増幅出力する受信回路と；前記送信用超音波トラ
   ンスジューサから発射された超音波がアスファルト舗装
   部分を伝搬して前記受信用トランスジューサに到達する
   時の前記受信用超音波トランスジューサによる受信波の
   受信波レベルを計測する受信波レベル計測回路と；一定
   時間経過する毎に、現在の受信レベルと現在より一定時
   間前の受信レベルとの時間的な増大比を計算し、該受信
   波レベルの増大比が予め定めた閾値以下となった時に交
   通可能な固り状態への到達を判定する演算処理回路と；
   を備えたことを特徴とするアスファルト舗装道路の固り
   具合測定装置。
3. 【請求項３】請求項１及び２記載のアスファルト舗装路
   面の固り具合測定方法及び装置に於いて、１分間経過す
   る前後の前記該受信レベルの増大比が１．０１５以下と
   なった時に交通可能な固り状態への到達を判定すること
   を特徴とするアスファルト路面の固り具合検出測定方法
   。
4. 【請求項４】請求項１及び２記載のアスファルト舗装路
   面の固り具合測定方法及び装置に於いて、前記受信レベ
   ルの増大比の算出に使用する受信レベルは、一定時間毎
   の計測値の移動平均として算出することを特徴とするア
   スファルト路面の固り具合検出測定方法。
5. 【請求項５】請求項１及び２記載のアスファルト舗装路
   面の固り具合測定方法及び装置に於いて、前記受信波レ
   ベルの増大比から通行可能な固り状態を判定した時に、
   表示装置にアスファルト舗装工事のために遮断していた
   交通の開放を表示させることを特徴とするアスファルト
   舗装路面の固り具合測定方法及び装置。