JP2018004469A - Structure changed state detection system, structure changed state detection method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造体変状検知システム、構造体変状検知方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a structure deformation detection system, a structure deformation detection method, and a program.
従来、路面等の平坦性を測定するために、車両に搭載された加速度計やＧＰＳレシーバによりデータを収集して、ＰＣにより路面の平坦性を演算する路面平坦性測定装置が知られている。
このような路面平坦性測定装置においては、ＧＰＳレシーバにより試験車の走行速度を測定していた。
Conventionally, in order to measure the flatness of a road surface or the like, a road surface flatness measuring device that collects data with an accelerometer or a GPS receiver mounted on a vehicle and calculates the flatness of the road surface with a PC is known.
In such a road surface flatness measuring apparatus, the traveling speed of the test vehicle is measured by a GPS receiver.
このような従来の構造体変状検知システムの一例として、特許文献１が知られている。
特許文献１には、より精度の高い測定を可能にする路面平坦性測定装置を提供する目的を有しており、ＩＲＩ（国際ラフネス指数）算出において、予め定められた測定区間長内で試験車の走行速度が変化してもそれに対応することを容易にすると共に、時々刻々の速度変化毎に速度補正ができるようにして、より精度の良い測定を可能にする技術が開示されている。
詳しくは、試験車が、サスペンションの減衰定数が周波数に依存して変化するような非線形特性を有するものであっても、より精度の高い測定を可能にする路面平坦性測定装置を提供することができる。このため、構成が簡略化されると共に、ＩＲＩ算出において、予め定められた測定区間長内で試験車の走行速度が変化してもそれに対応することが可能となり、且つ時々刻々の速度変化毎に速度補正を行うことも可能となるので、より精度の高い平坦性の測定を可能にすることができるという利点を有している。
Specifically, it is possible to provide a road surface flatness measuring device that enables more accurate measurement even when the test vehicle has a nonlinear characteristic in which the damping constant of the suspension changes depending on the frequency. it can. As a result, the configuration is simplified, and in the IRI calculation, even if the traveling speed of the test vehicle changes within a predetermined measurement section length, it is possible to cope with it, and every time the speed changes Since speed correction can also be performed, there is an advantage that it is possible to measure flatness with higher accuracy.
しかしながら、特許文献１にあっては、試験車の走行速度を測定するためにＧＰＳレシーバが受信した位置情報を使用しているため、測定精度はＧＰＳレシーバが取得した位置情報の精度に制約されてしまい、精度の高い測定ができないといった問題があった。
ところで、道路橋の橋桁間の遊間（隙間）をつなぎ、橋桁の温度変化による伸縮や地震の揺れに追従させるための伸縮装置として、ジョイント部が設置されている。
そこで、ジョイント部のような非平坦部の段差等の変状を高精度で、且つ高速走行に対応した変状検知システムの開発が切望されていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、高速走行する試験車により測定した場合でも、非平坦部の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定できることにある。
However, in
By the way, a joint portion is installed as an expansion / contraction device for connecting a gap (gap) between bridge girders of a road bridge to follow expansion / contraction due to a temperature change of the bridge girder and shaking of an earthquake.
Accordingly, there has been a strong demand for the development of a deformation detection system that is capable of accurately deforming a step or the like of a non-flat portion such as a joint portion and that is compatible with high-speed traveling.
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to be able to accurately and efficiently measure the position of the non-flat portion and the step amount even when measured by a test vehicle that runs at high speed. .
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、車体と、該車体の進行方向に沿った前後位置関係で離間配置された少なくとも２組の車輪対を備えた車両と、前記各車輪の車軸の振動を検知する車軸振動センサと、最前部の前記車輪対の車軸の前方に相当する前記車体前部、前後の各車輪対の車軸間に相当する前記車体中間部、及び最後部の前記車輪対の車軸の後方に相当する前記車体後部のうちの何れか二箇所において前記移動方向に沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する少なくとも２つの変位検知センサと、前記路面上を前記車両が通過する際に、前記車軸振動センサ、及び前記変位検知センサにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から取得した前記振動データ、及び前記変位データに基づいて前記路面の非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記非平坦部を検知した変位データに基づいて当該車両の速度を推定することにより前記非平坦部に係る前記振動データを特定し、該特定データに基づいて前記非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出することを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention according to
本発明によれば、高速走行する試験車により測定した場合でも、非平坦部の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定できることにある。 According to the present invention, the position of the non-flat portion and the level difference can be measured with high accuracy and efficiency even when measured with a test vehicle running at high speed.
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
＜構造体変状検知システムの全体構成＞
本発明は、高速走行する試験車により測定した場合でも、非平坦部の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の構造体変状検知システムは、車体と、車体の進行方向に沿った前後位置関係で離間配置された少なくとも２組の車輪対を備えた車両と、各車輪の車軸の振動を検知する車軸振動センサと、最前部の車輪対の車軸の前方に相当する車体前部、前後の各車輪対の車軸間に相当する車体中間部、及び最後部の車輪対の車軸の後方に相当する車体後部のうちの何れか二箇所において移動方向に沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する少なくとも２つの変位検知センサと、路面上を車両が通過する際に、車軸振動センサ、及び変位検知センサにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する記憶手段と、記憶手段から取得した振動データ、及び変位データに基づいて路面の非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出する制御手段と、を備え、制御手段は、非平坦部を検知した変位データに基づいて当該車両の速度を推定することにより非平坦部に係る振動データを特定し、特定データに基づいて非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出することを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、高速走行する試験車により測定した場合でも、非平坦部の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定できる。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
<Overall structure of structural deformation detection system>
The present invention has the following configuration in order to measure the position and level difference of the non-flat portion with high accuracy and efficiency even when measured with a test vehicle that travels at high speed.
That is, the structural deformation detection system of the present invention is configured to detect vibrations of a vehicle body, a vehicle including at least two sets of wheel pairs that are spaced apart from each other in a front-rear positional relationship along the traveling direction of the vehicle body, and the axles of the wheels. Axle vibration sensor to be detected, front of the vehicle body corresponding to the front of the axle of the frontmost wheel pair, middle part of the vehicle body corresponding to the front and rear of each wheel pair, and rear of the axle of the rearmost wheel pair At least two displacement detection sensors arranged in a straight line along the movement direction at any two of the rear parts of the vehicle body to detect the displacement of the road surface, an axle vibration sensor when the vehicle passes on the road surface, Further, the vibration data detected by the displacement detection sensor, the storage means for storing the displacement data, the vibration data acquired from the storage means, and the flatness and the step amount related to the non-flat portion of the road surface are calculated based on the displacement data. Control means for determining vibration data relating to the non-flat portion by estimating the speed of the vehicle based on the displacement data in which the non-flat portion is detected, and non-flat based on the specific data. The flatness and the level difference of the part are calculated.
By providing the above configuration, the position of the non-flat portion and the level difference can be measured with high accuracy and efficiency even when measured with a test vehicle that runs at high speed.
Hereinafter, the features of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
＜構造体変状検知システム＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る構造体変状検知システムのブロック図である。
構造体変状検知システム２０は、加速度センサ２ａ、２ｂ、レーザ変位計４ａ、４ｂ、４Ａ、４Ｂ、ＧＰＳレシーバ６、外部メモリ８、データロガー１０ａ、１０ｂ、ＰＣ１２等を搭載している。
この構造体変状検知システム２０においては、車両２４の進行方向Ｚに対して左側に加速度センサ２ａ、レーザ変位計４ａ、４ｂを備え、右側に加速度センサ２ｂ、レーザ変位計４Ａ、４Ｂを備えている。また、データロガー１０ａは左側の加速度センサ２ａ、レーザ変位計４ａ、４ｂのアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、データロガー１０ｂは右側の加速度センサ２ｂ、レーザ変位計４Ａ、４Ｂのアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。
上述したデータロガー１０ａ、１０ｂは、加速度センサ２ａ、２ｂが出力したアナログ信号を例えば１０ｋＨｚのサンプリングクロックによりサンプリングして時系列のデジタル信号に変換してＰＣ１２に出力し、外部メモリに記憶させる。また、データロガー１０ａ、１０ｂは、レーザ変位計４ａ、４ｂ、４Ａ、４Ｂが出力したアナログ信号を例えば３０００Ｈｚのサンプリングクロックによりサンプリングして時系列のデジタル信号に変換してＰＣ１２に出力し、外部メモリに記憶させる。
また、位置情報を取得するＧＰＳレシーバ６を更に備え、ＰＣ１２は、ＧＰＳ６レシーバにより取得された位置情報が、予め設定した被測定ジョイント部２７の位置情報に接近した場合、外部メモリ８の記憶動作を開始する。これにより、予め設定した被測定ジョイント部２７に係る振動データを特定して記憶するので、外部メモリ８の記憶容量を節約することができると共に、自動的に記憶動作を開始することができる。
上述したＧＰＳレシーバ６は、例えば５Ｈｚのサンプリングクロックによりサンプリングされた時系列の位置情報を出力する。
また、ＰＣ１２は、内部にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）を有し、ＨＤＤからオペレーティングシステムＯＳを読み出してＲＡＭ上に展開してＯＳを起動し、ＯＳ管理下において、ＨＤＤからプログラム（後述する各種フローチャートで示されるプログラム）を読み出し、各種処理を実行する。
なお、本実施形態では、道路橋の橋桁間の遊間（隙間）をつなぎ、橋桁の温度変化による伸縮や地震の揺れに追従させるための伸縮装置であるジョイント部２７を非平坦部として想定しているが、非平坦部は道路面から下方向に段差を有する凹所であればよく、この場合でもレーザ変位計を用いてその変位量を測定することが可能になる。
<First Embodiment>
<Structural deformation detection system>
FIG. 1 is a block diagram of a structural body deformation detection system according to the first embodiment of the present invention.
The structure
The structure
The
In addition, the
The
The
In the present embodiment, it is assumed that the
＜構造体変状検知システムの機器構成＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る構造体変状検知システムの機器構成を示す図である。
本実施形態では、構造体変状検知システムは、車体１６と、この車体１６の進行方向Ｚに沿った前後位置関係で離間配置された２組の車輪対１８ａ、１８ｃ、及び１８ｂ、１８ｄを備えた車両２４と、各車輪１８ａ、１８ｃ、及び１８ｂ、１８ｄの車軸２２ａ、２２ｂの振動を検知する加速度センサ２ａ、２ｂ（車軸振動センサ）と、を備えている。
また、構造体変状検知システムは、最前部の車輪対１８ａ、１８ｃの車軸２２ａの前方に相当する車体前部１７、前後の各車輪対１８ａ、１８ｃ、及び１８ｂ、１８ｄの車軸２２ａ、２２ｂ間に相当する車体中間部１９、及び最後部の車輪対１８ｂ、１８ｄの車軸２２ｂの後方に相当する車体後部２１のうち、車体中間部１９と車体後部２１の二箇所において移動方向に沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する２つのレーザ変位計４ａ、４Ａ及び４ｂ、４Ｂ（変位検知センサ）と、を備えている。
<Equipment configuration of structural deformation detection system>
FIG. 2 is a diagram showing a device configuration of the structural body deformation detection system according to the first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the structural deformation detection system includes a
Further, the structural deformation detection system includes a vehicle
さらに、構造体変状検知システムは、路面上を車両２４が通過する際に、加速度センサ２ａ、２ｂ、及びレーザ変位計４ａ、４Ａ及び４ｂ、４Ｂにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する外部メモリ８（記憶手段）と、外部メモリ８から取得した振動データ、及び変位データに基づいて路面のジョイント部２７（非平坦部）に係る平坦性及び段差量を算出するＰＣ１２（制御手段）と、を備えている。
ＰＣ１２は、ジョイント部２７を検知するための変位データに基づいて、当該車両２４の速度を推定することによりジョイント部２７に係る振動データを特定し、この特定データに基づいてジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出する。
なお、ＰＣ１２は、車両１６が走行中には上述した振動データ及び変位データの収集に特化した処理を行い、収集後の振動データ及び変位データに対して、速度推定や平坦性及び段差量を算出する処理を行う。
Further, the structural deformation detection system uses vibration data and displacement data detected by the
The
Note that the
＜動作説明＞
図３は、本発明の第１実施形態に係る構造体変状検知システムの動作を説明するための概略構成とその時の各センサの波形を示すグラフ図であり、（ａ）は車両と各センサの配置を示す図であり、（ｂ）は車両がジョイント部２７を通過する直前の図であり、（ｃ）はその時の各波形を示すグラフ図であり、（ｄ）は前方のレーザ変位センサがジョイント部２７を検知したことを示す図であり、（ｅ）はその時の各センサの波形を示すグラフ図であり、（ｆ）は後方のレーザ変位センサがジョイント部２７を検知したことを示す図であり、（ｇ）はその時の各センサの波形を示すグラフ図である。
図３では説明を簡略化するために、図３（ａ）に示すようにレーザ変位計をＬ１、Ｌ２、加速度センサをＡとして説明する。この図では路面を２５、路面２５のジョイント部を２７とし、同じ構成要件には同じ符号を付して説明する。
<Description of operation>
FIG. 3 is a graph showing a schematic configuration for explaining the operation of the structural body deformation detection system according to the first embodiment of the present invention and the waveforms of the sensors at that time. FIG. 3A shows the vehicle and the sensors. (B) is a view immediately before the vehicle passes through the
In FIG. 3, in order to simplify the description, the laser displacement meters are described as L1 and L2 and the acceleration sensor is A as shown in FIG. In this figure, the road surface is 25, the joint portion of the
図３（ａ）は、車両２４が矢印の進行方向に進行したときにＬ１、Ｌ２がジョイント部２７を検知しない場合を表している。
図３（ｂ）は、車両２４がジョイント部２７を通過する直前の図であり、この時は各レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２はジョイント部２７を検知していないため、図３（ｃ）に示す通り、各レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２からは路面２５の小さな変位のみを検知している波形信号が出力される。また、加速度センサＡは路面の振動信号を出力する。これらの信号はデータロガー１０ａ、１０ｂにより上述したサンプリングクロックでＡ／Ｄ変換され、ＰＣ１２によりタイムスタンプが付与され外部メモリ８に順次記憶される。
FIG. 3A shows a case where L1 and L2 do not detect the
FIG. 3 (b) is a view immediately before the
図３（ｄ）は、前方のレーザ変位計Ｌ１がジョイント部２７を検知したことを示す図であり、図３（ｅ）に示す通り、レーザ変位計Ｌ１からはジョイント部２７の変位により信号Ｘが検知される。また、レーザ変位計Ｌ２は路面２５の小さな変位のみを検知し、加速度センサＡは路面の振動信号を出力する。
図３（ｆ）は、後方のレーザ変位計Ｌ２がジョイント部２７を検知したことを示す図であり、図３（ｇ）に示す通り、この時はレーザ変位計Ｌ２からはジョイント部２７の変位により信号Ｙが検知される。また、レーザ変位計Ｌ１は路面２５の小さな変位のみを検知し、加速度センサＡは路面の振動信号を出力する。
ここで、外部メモリ８に記憶された各データは、データ収集後に読み出されて分析される。一つの方法として第１実施形態では、レーザ変位計Ｌ１に係る変位データＸとＬ２の変位データＹに挟まれた検知範囲２９に存在する加速度センサＡに係るデータを路面２５の変位データと特定して段差量及び平坦性が分析される。
FIG. 3D is a diagram showing that the front laser displacement meter L1 has detected the
FIG. 3F is a diagram showing that the rear laser displacement meter L2 has detected the
Here, each data stored in the external memory 8 is read and analyzed after data collection. As one method, in the first embodiment, the data related to the acceleration sensor A existing in the
図４は、本発明の第１実施形態に係る構造体変状検知システムにおいて、ジョイント部２７の振動データ位置を特定する動作を説明するための図であり、（ａ）は車両と各センサの位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の各センサの波形を示すグラフ図である。
本発明の第１実施形態に係る構造体変状検知システムは、図４（ａ）に示す通り、２つのレーザ変位計Ｌ１、Ｌ２は、車両２４の進行方向Ｚの前方に配置され第１変位信号を検知する第１レーザ変位計Ｌ１と、レーザ変位計Ｌ１よりも進行方向Ｚの後方で、且つ車軸２２ｂの後方に配置され第２変位信号を検知するレーザ変位計Ｌ２と、を備えている。
ＰＣ１２は、図４（ｂ）に示す通り、外部メモリ８から第１変位データ及び第２変位データを取得し、第１変位データからジョイント部２７の変位Ｘが発生した第１時刻ｔ１を特定し、第２変位データからジョイント部２７の変位Ｙが発生した第２時刻ｔ２を特定し、第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間２９に存在する振動データＡＤをジョイント部２７の振動を表すデータであると判断する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of specifying the vibration data position of the
In the structural deformation detection system according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4A, the two laser displacement meters L1 and L2 are arranged in front of the traveling direction Z of the
As shown in FIG. 4B, the
＜ジョイント部が健全か否かを判定するシステム＞
図５（ａ）は走行時の計測によって得られた車両側の振動データの抽出方法と分析方法を説明するための図であり、（ｂ）は健全時と損傷時におけるＦＦＴ処理後の比較データを示すグラフ図であり、（ｃ）は健全時に対する損傷時のスペクトル変化率を示すグラフ図である。
図５（ａ）に示すＰＣ１２は、外部メモリ８から第１変位データ（Ｌ１）及び第２変位データ（Ｌ２）を取得して車両２４の速度を推定して、ジョイント部２７に係る振動データを取得する取得回路（取得手段）３６と、振動データ４２を高速フーリエ変換するＦＦＴ（高速フーリエ変換手段）３０と、ＦＦＴ３０により生成された周波数毎のレベルデータのうち、所定の周波数帯域の第１レベルデータを抽出する抽出回路（抽出手段）３２と、全体を制御する制御部３４と、を備えている。
ＰＣ１２は、ジョイント部２７に係る健全時の所定の周波数帯域の第２レベルデータ３７と第１レベルデータ３８とを比較して変化率を計算し、この変化率の傾向が特定の傾向を示した場合に、ジョイント部２７が損傷していることと判定する（更に詳しい判定フローを図６に示す）。
<System for judging whether the joint is healthy>
FIG. 5A is a diagram for explaining a method for extracting and analyzing vehicle-side vibration data obtained by measurement during traveling, and FIG. 5B is comparison data after FFT processing in a healthy state and a damaged state. (C) is a graph which shows the spectrum change rate at the time of damage with respect to the healthy time.
The
The
図５（ｂ）は健全時と損傷時におけるＦＦＴ処理後の比較データを示す図である。ＰＣ１２は、計測された振動データ４２からジョイント部２７の直上通過時の１２８データ（０．０１２８秒）分を抽出し、ＦＦＴ処理の後、健全ジョイントの第２レベルデータ３７、第１レベルデータ（損傷ジョイントデータ）３８のそれぞれで平均を採って比較する。
ここで、図５（ｂ）で示した傾向のうち、健全ジョイントの第２レベルデータ３７では、特徴的なピークの確認が難しい。一方、第１レベルデータ３８では損傷によって１６００Ｈｚ（Ｅ点）付近の低減と、７００Ｈｚ（Ｃ点）と１２００Ｈｚ（Ｄ点）へ分散してピークが現れる傾向を示す。
図５（ｃ）に健全時に対する損傷時のフーリエスペクトルの比（以下、変化率）を示した。変化率には１６００Ｈｚ付近（Ｈ点）の低減と７００Ｈｚ（Ｆ点）と１２００Ｈｚ（Ｇ点）へ分散してピークが現れるという特定の傾向がより明確に現れている。
FIG. 5B is a diagram showing comparison data after the FFT processing in a healthy state and a damaged state. The
Here, among the trends shown in FIG. 5B, it is difficult to confirm a characteristic peak in the
FIG. 5C shows the ratio (hereinafter referred to as the change rate) of the Fourier spectrum at the time of damage to that at the time of soundness. In the rate of change, a specific tendency that a peak appears with a reduction near 1600 Hz (point H) and dispersion at 700 Hz (point F) and 1200 Hz (point G) appears more clearly.
＜ジョイント損傷判定フロー＞
図６は、ジョイント部の損傷判定を説明するためのフローチャートである。
まず、抽出回路３２は、計測された振動データ４２からジョイント部２７の直上を通過した時の所定時間分を抽出する（Ｓ１１）。
次に、ＦＦＴ３０は、抽出した振動データ４２をＦＦＴ３０によりＦＦＴ処理する（Ｓ１３）。
次に、制御部３４は、健全ジョイントと損傷ジョイント（被測定ジョイント）の平均値を比較する（図５（ｂ）により第２レベルデータ３７と第１レベルデータ３８を周波数毎に比較する）（Ｓ１５）。
次に、制御部３４は、ステップＳ１５により比較した結果から健全時に対する損傷時のフーリエスペクトルの比（変化率）を求める（図５（ｃ））（Ｓ１７）。
次に、制御部３４は、ステップＳ１７で求めた変化率の傾向が特定の傾向を持つか否かを判断して（Ｓ１９）、特定の傾向を持てば（Ｓ１９でＮｏ）健全ジョイントであると判断し（Ｓ２１）、特定の傾向を持たなければ（Ｓ１９でＹｅｓ）損傷ジョイントであると判断する（Ｓ２３）。
ここで、図５（ｃ）に示すように、特定の傾向として、健全時に対する損傷時のフーリエスペクトルの比（変化率）が、１４００〜１６００Ｈｚ付近（Ｈ点）、７００Ｈｚ付近（Ｆ点）、１２００Ｈｚ付近（Ｇ点）が、ジョイント損傷の状況に応じて、変化している場合に、ジョイント部２７に損傷があることと判断してもよい。
<Joint damage judgment flow>
FIG. 6 is a flowchart for explaining the joint damage determination.
First, the
Next, the
Next, the
Next, the
Next, the
Here, as shown in FIG. 5 (c), as a specific tendency, the ratio (change rate) of the Fourier spectrum at the time of damage to the healthy time is around 1400-1600 Hz (H point), around 700 Hz (F point), When the vicinity of 1200 Hz (point G) changes according to the joint damage status, it may be determined that the
＜段差量及び平坦性の評価フロー＞
図７は、本発明の構造体変状検知システムによるジョイント部の段差量及び平坦性の評価を説明するためのサブルーチンのフローチャートである。
本発明の構造体変状検知システムにおいて、ＰＣ１２は、大きく分けて４つのサブルーチンを実行する。即ち、サブルーチンは、速度の推定（Ｓ３１）、振動データの特定（Ｓ３３）、平坦性の算出（Ｓ３５）、及び段差量の算出（Ｓ３７）である。そして夫々のサブルーチンの詳細は後述する。
更に詳しくは、ＰＣ１２は、ジョイント部２７を検知した変位データに基づいて当該車両２４の速度を推定する速度推定ステップ（Ｓ３１）と、この速度推定ステップ（Ｓ３１）によりジョイント部２７に係る振動データを特定する振動データ特定ステップ（Ｓ３３）と、振動データ特定ステップ（Ｓ３３）により特定された特定データに基づいてジョイント部２７に係る平坦性を算出する平坦性算出ステップ（Ｓ３５）と、特定データに基づいてジョイント部２７に係る段差量を算出する段差量算出ステップ（Ｓ３７）とを実行する。
<Evaluation flow of level difference and flatness>
FIG. 7 is a flowchart of a subroutine for explaining the evaluation of the level difference and flatness of the joint portion by the structural body deformation detection system of the present invention.
In the structure deformation detection system of the present invention, the
More specifically, the
＜速度の推定フロー＞
図８（ａ）は図７の速度推定のサブルーチン動作を説明するためのフローチャートであり、（ｂ）は車両の前後に配置したレーザ変位計に係るデータの差の二乗平方根和を算出する方法を説明するグラフ図であり、（ｃ）は差の二乗平方根和から速度を推定する方法を説明するグラフ図である。ここでは、図２に示した車両２４を参照して説明する。
まず、ＰＣ１２は、車両２４の進行方向Ｚに対して車軸２２ｂの前方に配置したレーザ変位計４Ａ（４ａ）に係る変位データと、車軸２２ｂの後方に配置したレーザ変位計４Ｂ（４ｂ）に係る変位データとを取得する（Ｓ５１）。
<Speed estimation flow>
FIG. 8A is a flowchart for explaining the speed estimation subroutine of FIG. 7, and FIG. 8B is a method for calculating the sum of square roots of the difference in data related to the laser displacement meters arranged before and after the vehicle. It is a graph figure to explain, (c) is a graph figure explaining the method of estimating speed from the square root sum of a difference. Here, description will be given with reference to the
First, the
次に、ＰＣ１２は、図８（ｂ）に示すように、前方のレーザ変位計４Ａ（４ａ）に係るデータ値を０．０００１秒ずつずらしながら、後方のレーザ変位計４Ｂ（４ｂ）との差の二乗平方根和を算出する（Ｓ５３）。算出の方法は（式１）に基づいて行う。尚、図８（ｂ）は横軸に時間（ｓ）を表し、縦軸に変位データから読み取られた距離ｄ（ｍｍ）を表す。
Next, as shown in FIG. 8 (b), the
詳しくは、ＰＣ１２は、ずらし時間ｔ、計測データ配列変数ｎ、比較データ個数Ｎ、前方のレーザ変位計に係る変位データから読み取られた距離ｄ１、後方のレーザ変位計に係る変位データから読み取られた距離ｄ２に基づいて、（式１）に従って差の二乗平方根和Ｆ（ｔ）を算出する。
Specifically, the
次に、ＰＣ１２は、ずらし時間ｔに対応する差の二乗平方根和を内部ＲＡＭに記憶する（Ｓ５５）。
次に、ＰＣ１２は、図８（ｃ）に示すように差の二乗平方根和が最小になったずらし時間ｔを検出する（Ｓ５７）。尚、図８（ｃ）の横軸にずらし時間ｔを表し、縦軸に差の二乗平方根和ｆ（ｔ）を表す。
次に、ＰＣ１２は、検出したずらし時間ｔに基づいて速度を推定する（Ｓ５９）。例えば、レーザ変位計４Ａ（４ａ）とレーザ変位計４Ｂ（４ｂ）の間隔を０．７ｍとした場合、秒速１９．８３ｍとなり時速で７１．３９ｋｍと推測できる。
Next, the
Next, the
Next, the
即ち、図２を参照して説明する。レーザ変位計は、車体前部１７、又は車体中間部１９（本実施形態では車体中間部１９）に配置されて第１変位データを検知するレーザ変位計４Ａ（４ａ）と、車体中間部１９、又は車体後部２１に配置されて第２変位データを検知するレーザ変位計４Ｂ（４ｂ）と、を備えている。
ＰＣ１２は、外部メモリ８から第１変位データ及び第２変位データを取得し、第１変位データを時間軸に対して所定量ずつずらしながら第２変位データとの差の二乗平方根和ｆ（ｔ）を算出し、この差の二乗平方根和ｆ（ｔ）が最小になった場合（相関性が最も高い場合）に係るずらし時間ｔに基づいて車両２４の速度を推定するものである。
That is, a description will be given with reference to FIG. The laser displacement meter is arranged at the vehicle
The
＜平坦性の算出フロー＞
図９（ａ）は平坦性算定方法の概要を示すグラフ図であり、（ｂ）は平坦性の算出を説明するためのフローチャートであり、（ｃ）段差量の算出を説明するためのフローチャートである。
ＰＣ１２は、外部メモリ８から取得した複数のレーザ変位計に係る変位データ及び加速度センサに係る振動データに基づいて、等間隔（ここでは１５ｍ間隔）の３点の測定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を抽出することにより、（式２）に従って当該区間の路面における平坦性を算出する。
即ち、図９（ｂ）を参照して説明する。まず、ＰＣ１２は、プロファイルと加速度センサに係るデータから、等間隔の３点の測定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を抽出する（Ｓ７１）。
<Flatness calculation flow>
FIG. 9A is a graph showing an outline of the flatness calculation method, FIG. 9B is a flowchart for explaining the calculation of flatness, and FIG. 9C is a flowchart for explaining the calculation of the step amount. is there.
The
That is, a description will be given with reference to FIG. First, the
次に、ＰＣ１２は、当該区間の平坦性σを式２より計算する（Ｓ７３）。
Next, the
詳しくは、ＰＣ１２は３点の距離ｄ、計測データ配列変数ｎに基づいて、（式２）に従って平坦性σを算出する。
Specifically, the
＜段差量の算出フロー＞
図１０（ａ）は段差量算定方法の概要を示すグラフ図であり、（ｂ）はジョイント部２７の段差量を説明するための図である。
まず、ＰＣ１２は、プロファイルと加速度センサ２に係るデータから図１０（ｂ）で示す２ｍ間（Ｗ１）での位置Ｄを計算する（Ｓ８１）。
次に、ＰＣ１２は、位置Ｄを作成する（Ｓ８３）。
次に、ＰＣ１２は、最大値を当該区間（Ｗ１）の段差とする（Ｓ８５）。
<Step calculation flow>
FIG. 10A is a graph showing an outline of the step amount calculation method, and FIG. 10B is a diagram for explaining the step amount of the
First, the
Next, the
Next, the
次に、ＰＣ１２は、プロファイルと加速度センサ２に係るデータに基づいて、図１０（ｂ）に示す１５ｍ間（Ｗ２）での位置Ｄを計算する（Ｓ８７）。
次に、ＰＣ１２は、位置Ｄを作成する（Ｓ８９）。
次に、ＰＣ１２は、最大値を当該区間（Ｗ１）の段差とする（Ｓ９１）。
このようにＰＣ１２は、複数のレーザ変位計及び加速度センサに係る測定データに基づいて、所定の移動距離内での鉛直方向の最大距離Ｄを算出することにより当該区間の路面における段差量を求める。
これにより、高速走行する試験車により測定した場合でも、ジョイント部２７の段差量を高精度で、且つ効率的に測定することができる。
Next, the
Next, the
Next, the
As described above, the
Thereby, even when measured with a test vehicle running at high speed, the level difference of the
＜第２実施形態＞
図１１は、本発明の第２実施形態に係る構造体変状検知システムにおいて、ジョイント部２７に係る振動データ位置を特定する動作を説明するための図であり、（ａ）は車両と各センサの位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の各センサの波形を示すグラフ図である。
本発明の第２実施形態に係る構造体変状検知システムは、図１１（ａ）に示す通り、第１の実施形態に係る構造体変状検知システムと異なり、前後の車軸２２ａ、２２ｂに夫々加速度センサＢ、Ａを備え、２つのレーザ変位計Ｌ１、Ｌ２を、加速度センサＢを備えた車軸２２ａの前後に備えていることを特徴点とする。
図１１（ｂ）に示す通り、この構成では加速度センサＢによりジョイント部２７の振動データを特定する場合は、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知された範囲Ｗ３の加速度センサＢに係る振動データをジョイント部２７に係るデータとして特定することができる。
Second Embodiment
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of specifying the vibration data position related to the
The structure deformation detection system according to the second embodiment of the present invention is different from the structure deformation detection system according to the first embodiment, as shown in FIG. 11A, respectively, on the front and
As shown in FIG. 11B, in this configuration, when the vibration data of the
また、加速度センサＡによりジョイント部２７に係るデータを特定する場合は、図１１（ｂ）に示す通り、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知されたデータに基づいて、図８で説明した方法により車両２４の速度を推定して、例えばレーザ変位計Ｌ１又はＬ２と加速度センサＡの距離Ｗ４は予め分かっているので、車両２４の速度から加速度センサＡに係る振動データがジョイント部２７の直上に来る時間を割り出し、その時間軸のデータをジョイント部２７に係るデータと特定することができる。
これにより、同じジョイント部２７に係る振動データを加速度センサＡ、Ｂにより取得することができるため、例えば加速度センサＡ、Ｂに係るデータを比較して一致性があった場合に正式なデータと見做すことにより、データの信頼性を高めることができる。また、どちらかの加速度センサが故障した場合でも、故障していない他方の加速度センサに係るデータを採用することにより、再測定の必要がなくなり測定の効率を高めることができる。
Further, when the data relating to the
As a result, the vibration data related to the same
＜第３実施形態＞
図１２は、本発明の第３実施形態に係る構造体変状検知システムにおいて、ジョイント部２７に係る振動データの位置を特定する動作を説明するための図であり、（ａ）は車両と各センサの位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の各センサの波形を示すグラフ図である。
本発明の第３実施形態に係る構造体変状検知システムは、図１２（ａ）に示す通り、第１の実施形態に係る構造体変状検知システムと異なり、前後の車軸２２ａ、２２ｂに夫々加速度センサＢ、Ａを備え、２つのレーザ変位計Ｌ１、Ｌ２を、加速度センサＢを備えた車軸２２ａと加速度センサＡを備えた車軸２２ｂとの間に備えていることを特徴点とする。
<Third Embodiment>
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of specifying the position of vibration data related to the
The structure deformation detection system according to the third embodiment of the present invention is different from the structure deformation detection system according to the first embodiment, as shown in FIG. 12 (a), respectively, on the front and
図１１（ｂ）に示す通り、この構成では加速度センサＡによりジョイント部２７に係る振動データを特定する場合は、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知されたデータ間隔（Ｗ５）に基づいて、図８で説明した方法により車両２４の速度を推定して、例えばレーザ変位計Ｌ２と加速度センサＡの距離（Ｗ６）は予め分かっているので、車両２４の速度から加速度センサＡに係る振動データがジョイント部２７の直上に来る時間を割り出し、その時間軸のデータをジョイント部２７に係るデータと特定することができる。
As shown in FIG. 11B, in this configuration, when vibration data relating to the
また、加速度センサＢに係るデータによりジョイント部２７に係るデータを特定する場合は、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知されたデータ間隔（Ｗ５）に基づいて、図８で説明した方法により車両２４の速度を推定して、例えばレーザ変位計Ｌ１又はＬ２と加速度センサＢの距離（Ｗ７）は予め分かっているので、車両２４の速度から加速度センサＢに係る振動データがジョイント部２７の直上に来る時間を割り出し、その時間軸のデータをジョイント部２７に係るデータと特定することができる。
これにより、同じジョイント部２７の振動データを加速度センサＡ、Ｂにより取得することができるため、例えば加速度センサＡ、Ｂに係るデータを比較して一致性があった場合に正式なデータと見做すことにより、データの信頼性を高めることができる。また、どちらかの加速度センサが故障した場合でも、故障していない他方の加速度センサに係るデータを採用することにより、再測定の必要がなくなり測定の効率を高めることができる。
Further, in the case where the data related to the
As a result, vibration data of the same
＜第４実施形態＞
図１３は、本発明の第４実施形態に係る構造体変状検知システムにおいて、ジョイント部２７に係る振動データ位置を特定する動作を説明するための図であり、（ａ）は車両と各センサの位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の各センサの波形信号を示すグラフ図である。
本発明の第４実施形態に係る構造体変状検知システムは、図１３（ａ）に示す通り、第１の実施形態に係る構造体変状検知システムと異なり、前後の車軸２２ａ、２２ｂに夫々加速度センサＢ、Ａを備え、レーザ変位計Ｌ１を車軸２２ａの前方に備え、レーザ変位計Ｌ２を車軸２２ｂの後方に備えていることを特徴点とする。
この構成では、加速度センサＢに係るデータによりジョイント部２７に係る振動データを特定する場合は、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知された範囲（Ｗ８）の加速度センサＢに係る振動データをジョイント部２７に係るデータとして特定することができる。
<Fourth embodiment>
FIG. 13 is a view for explaining the operation of specifying the vibration data position related to the
The structure deformation detection system according to the fourth embodiment of the present invention is different from the structure deformation detection system according to the first embodiment, as shown in FIG. 13 (a), respectively, on the front and
In this configuration, when the vibration data related to the
また、加速度センサＡに係るデータによりジョイント部２７に係る振動データを特定する場合も同様にして、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知された範囲（Ｗ８）の加速度センサＡに係る振動データをジョイント部２７に係るデータとして特定することができる。
また他の方法として、加速度センサＢに係るデータによりジョイント部２７に係る振動データを特定する場合は、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知されたデータに基づいて、図８で説明した方法により車両２４の速度を推定して、例えばレーザ変位計Ｌ１又はＬ２と加速度センサＢの距離は予め分かっているので、車両２４の速度から加速度センサＢに係る振動データがジョイント部２７の直上に来る時間を割り出し、その時間軸のデータをジョイント部２７に係るデータと特定することができる。
Similarly, when the vibration data related to the
As another method, when the vibration data related to the
また、加速度センサＡに係るデータによりジョイント部２７に係るデータを特定する場合も、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知されたデータに基づいて、図８で説明した方法により車両２４の速度を推定して、例えばレーザ変位計Ｌ１又はＬ２と加速度センサＡの距離は予め分かっているので、車両２４の速度から加速度センサＡに係る振動データがジョイント部２７の直上に来る時間を割り出し、その時間軸のデータをジョイント部２７に係るデータと特定することができる。
これにより、同じジョイント部２７に係る振動データを加速度センサＡとＢにより取得することができるため、例えば加速度センサＡ、Ｂに係るデータを比較して一致性があった場合に正式なデータと見做すことにより、データの信頼性を高めることができる。また、どちらかの加速度センサが故障した場合でも、故障していない他方の加速度センサに係るデータを採用することにより、再測定の必要がなくなり測定の効率を高めることができる。
Further, when the data relating to the
As a result, vibration data related to the same
＜第５実施形態＞
図１４は、本発明の第５実施形態に係る構造体変状検知システムにおいて、ジョイント部の振動データ位置を特定する動作を説明するための図である。
本発明の第５実施形態に係る構造体変状検知システムは、車輪対を３つ備えた大型車両、例えばバスやトラックに本発明を採用した場合である。
第５実施形態に係る構造体変状検知システムは、第１の実施形態に係る構造体変状検知システムと異なり、最後部の車軸２２ｂに加速度センサＡを備え、２つのレーザ変位計Ｌ１、Ｌ２を、車輪対１８Ａと１８Ｂの間に備えていることを特徴点とする。
この構成では、加速度センサＡに係るデータによりジョイント部２７に係る振動データを特定する場合は、レーザ変位計Ｌ１、Ｌ２によりジョイント部２７の変位が検知されたデータに基づいて、図８で説明した方法により車両２４ａの速度を推定して、例えばレーザ変位計Ｌ１又はＬ２と加速度センサＡの距離は予め分かっているので、車両２４ａの速度から加速度センサＡに係る振動データがジョイント部２７の直上に来る時間を割り出し、その時間軸のデータをジョイント部２７に係るデータと特定することができる。
これにより、車軸が３つの車長が長い大型車でも、第１実施形態〜第４実施形態と同じように、レーザ変位計に係るデータに基づいて加速度データを測定することができる。尚、図１４では加速度センサを車軸２２ｂの１か所に備えた場合について説明したが、他の車軸に複数備えても構わない。
<Fifth Embodiment>
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of specifying the vibration data position of the joint portion in the structural body deformation detection system according to the fifth embodiment of the present invention.
The structure deformation detection system according to the fifth embodiment of the present invention is a case where the present invention is applied to a large vehicle having three wheel pairs, such as a bus or a truck.
Unlike the structural body deformation detection system according to the first embodiment, the structural body deformation detection system according to the fifth embodiment includes an acceleration sensor A on the
In this configuration, when the vibration data related to the
As a result, even in a large vehicle having three axles and a long vehicle length, acceleration data can be measured based on data relating to the laser displacement meter, as in the first to fourth embodiments. In addition, although FIG. 14 demonstrated the case where the acceleration sensor was provided in one place of the
＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様の構造体変状検知システム２０は、車体１６と、この車体１６の進行方向Ｚに沿った前後位置関係で離間配置された少なくとも２組の車輪対１８ａ、１８ｂを備えた車両２４と、各車輪１８ａ〜１８ｄの車軸２２ａ、２２ｂの振動を検知する加速度センサ２ａ、２ｂと、最前部の車輪対１８ａ、１８ｂの車軸２２ａの前方に相当する車体前部１７、前後の各車輪対の車軸間に相当する車体中間部１９、及び最後部の車輪対の車軸の後方に相当する車体後部２１のうち何れか二箇所において移動方向Ｚに沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する少なくとも２つのレーザ変位計４Ａ、４Ｂと、路面上を車両２４が通過する際に、加速度センサ２ａ、２ｂ、及びレーザ変位計４Ａ、４Ｂにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する外部メモリ８と、外部メモリ８から取得した振動データ、及び変位データに基づいて路面のジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出するＰＣ１２と、を備え、ＰＣ１２は、ジョイント部２７を検知した変位データに基づいて当該車両２４の速度を推定することによりジョイント部２７に係る振動データを特定し、この特定データに基づいてジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出することを特徴とする。
本態様によれば、ＰＣ１２は、ジョイント部２７を検知した変位データに基づいて当該車両２４の速度を推定することによりジョイント部２７に係る振動データを特定し、この特定データに基づいてジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出する。
これにより、高速走行する試験車により測定した場合でも、ジョイント部の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定することができる。
<Configuration, operation and effect of exemplary embodiment of the present invention>
<First aspect>
The structure
According to this aspect, the
Thereby, even when it measures with the test vehicle which drive | works at high speed, the position and level | step difference amount of a joint part can be measured with high precision and efficiently.
＜第２態様＞
本態様のレーザ変位計は、車体前部１７、又は車体中間部１９に配置されて第１変位データを検知するレーザ変位計４Ａと、車体中間部１７、又は車体後部２１に配置されて第２変位データを検知するレーザ変位計４Ｂと、を備え、ＰＣ１２は、外部メモリ８から第１変位データ及び第２変位データを取得し、第１変位データを時間軸ｔに対して所定量ずらしながら第２変位データとの差の二乗平方根和を算出し、この差の二乗平方根和が最小になった場合に係るずらし時間に基づいて車両２４の速度を推定することを特徴とする。
本態様によれば、短い離間距離に配置されたレーザ変位計４Ａと４Ｂにより検知された第１変位データと第２変位データの差の二乗平方根和に基づいて車両２４の速度を推定するため、非常に高い精度で速度を推定することができる。
これにより、車両２４がジョイント部２７の直上にある時の振動データの位置を正確に特定することができる。
<Second aspect>
The laser displacement meter according to this aspect is disposed in the vehicle
According to this aspect, in order to estimate the speed of the
Thereby, the position of the vibration data when the
＜第３態様＞
本態様のＰＣ１２は、外部メモリ８から複数の変位検知センサに係る変位データ及び加速度センサに係る振動データに基づいて、等間隔の３点の測定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を抽出することにより当該区間の路面における平坦性を算出することを特徴とする。
本態様によれば、等間隔の３点の測定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に基づいて平坦性を算出するため、路面の平坦性を定量的に把握することができる。
<Third aspect>
The
According to this aspect, since the flatness is calculated based on the measurement values X1, X2, and X3 at three equally spaced points, the flatness of the road surface can be quantitatively grasped.
＜第４態様＞
本態様のＰＣ１２は、複数のレーザ変位計及び加速度センサに係るデータから所定の移動距離内での鉛直方向の最大距離Ｄを算出することにより当該区間の路面における段差量を求めることを特徴とする。
本態様によれば、高速走行する試験車により測定した場合でも、ジョイント部２７の段差量を高精度で、且つ効率的に測定することができる。
<4th aspect>
The
According to this aspect, even when measured with a test vehicle that travels at high speed, the level difference of the
＜第５態様＞
本態様のＰＣ１２は、外部メモリ８から第１変位データ及び第２変位データを取得し、第１変位データからジョイント部２７の変位が発生した第１時刻ｔ１を特定し、第２変位データからジョイント部２７の変位が発生した第２時刻ｔ２を特定し、第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間に存在する振動データをジョイント部２７の振動を表すデータであると判断することを特徴とする。
本態様によれば、第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間に存在する振動データをジョイント部２７の振動を表すデータであると判断するので、簡単な構造で確実にジョイント部２７直上の振動データを特定することができる。
<5th aspect>
The
According to this aspect, since it is determined that the vibration data existing between the first time t1 and the second time t2 is data representing the vibration of the
＜第６態様＞
本態様のＰＣ１２は、外部メモリ８から第１変位データ及び第２変位データを取得して車両２４の速度を推定して、ジョイント部２７に係る振動データを取得する取得回路３６と、振動データを高速フーリエ変換するＦＦＴ３０と、ＦＦＴ３０により生成されたレベルデータのうち、所定の周波数帯域の第１レベルデータを抽出する抽出回路３２と、を備え、ジョイント部２７に係る健全時の所定の周波数帯域の第２レベルデータと第１レベルデータとを比較して変化率を計算し、この変化率の傾向が特定の傾向を示した場合にジョイント部２７が損傷していることと判定することを特徴とする。
本態様によれば、健全なジョイント部２７に係る振動データのスペクトルと被測定ジョイント部２７に係る振動データのスペクトルとを比較して変化率を計算するので、健全データに対する損傷データの変化率が明確に判定できると共に、この変化率の傾向を明白に判断することができる。
<Sixth aspect>
The
According to this aspect, since the change rate is calculated by comparing the spectrum of the vibration data related to the healthy
＜第７態様＞
本態様の構造体変状検知システム２０は、位置情報を取得するＧＰＳレシーバ６を更に備え、ＰＣ１２は、ＧＰＳレシーバ６により取得された位置情報が、予め設定した被測定ジョイント部２７の位置情報に接近した場合、外部メモリ８の記憶動作を開始することを特徴とする。
本態様によれば、予め設定した被測定ジョイント部２７に係る振動データを特定して記憶するので、外部メモリ８の記憶容量を節約することができると共に、自動的に記憶動作を開始することができる。
<Seventh aspect>
The structure
According to this aspect, since vibration data related to the preset
＜第８態様＞
本態様の車軸振動センサは、速度の変化を計測する加速度センサであり、変位検知センサは物体がある位置から他の位置へ移動したときにその移動量を測定するレーザ変位計であることを特徴とする。
本態様によれば、汎用の計測器を使用することができるので、システム構成が安価に構成できる。
<Eighth aspect>
The axle vibration sensor of this aspect is an acceleration sensor that measures a change in speed, and the displacement detection sensor is a laser displacement meter that measures the amount of movement when an object moves from one position to another position. And
According to this aspect, since a general-purpose measuring instrument can be used, the system configuration can be configured at low cost.
＜第９態様＞
本態様の構造体変状検知方法は、車体１６と、この車体１６の進行方向Ｚに沿った前後位置関係で離間配置された少なくとも２組の車輪対１８ａ、１８ｂを備えた車両２４と、各車輪１８ａ〜１８ｄの車軸２２ａ、２２ｂの振動を検知する加速度センサ２ａ、２ｂと、最前部の車輪対１８ａ、１８ｂの車軸２２ａの前方に相当する車体前部１７、前後の各車輪対の車軸間に相当する車体中間部１９、及び最後部の車輪対の車軸の後方に相当する車体後部２１のうちの何れか二箇所において移動方向Ｚに沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する少なくとも２つのレーザ変位計４Ａ、４Ｂと、路面上を車両２４が通過する際に、加速度センサ２ａ、２ｂ、及びレーザ変位計４Ａ、４Ｂにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する外部メモリ８と、外部メモリ８から取得した振動データ、及び変位データに基づいて路面のジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出するＰＣ１２と、を備えた構造体変状検知方法であって、ＰＣ１２が、ジョイント部２７を検知した変位データに基づいて当該車両２４の速度を推定する速度推定ステップと、この速度推定ステップによりジョイント部２７に係る振動データを特定する振動データ特定ステップと、この振動データ特定ステップにより特定された特定データに基づいてジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出する算出ステップと、を実行することを特徴とする。
本態様によれば、ＰＣ１２が、ジョイント部２７を検知した変位データに基づいて当該車両２４の速度を推定し、ジョイント部２７に係る振動データを特定し、特定された特定データに基づいてジョイント部２７に係る平坦性及び段差量を算出する。
これにより、高速走行する試験車により測定した場合でも、ジョイント部２７の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定することができる。
<Ninth aspect>
The structure deformation detection method according to this aspect includes a
According to this aspect, the
Thereby, even when it measures with the test vehicle which drive | works at high speed, the position and level | step difference amount of the
＜第１０態様＞
本態様のプログラムは、請求項９に記載された構造体変状検知方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする。
本態様によれば、各ステップをプロセッサに実行させることができる。このため、高速走行する試験車により測定した場合でも、ジョイント部２７の位置と段差量を高精度で、且つ効率的に測定することができる。
<10th aspect>
The program according to this aspect is characterized by causing a processor to execute each step in the structure deformation detection method according to claim 9.
According to this aspect, each step can be executed by the processor. For this reason, even when measured with a test vehicle running at high speed, the position of the
２…加速度センサ、４…レーザ変位計、６…ＧＰＳレシーバ、８…外部メモリ、１０…データロガー、１２…ＰＣ、１６…車体、１８…車輪、２０…構造体変状検知システム、２２…車軸、２４…車両、２７…ジョイント部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記各車輪の車軸の振動を検知する車軸振動センサと、
最前部の前記車輪対の車軸の前方に相当する前記車体前部、前後の各車輪対の車軸間に相当する前記車体中間部、及び最後部の前記車輪対の車軸の後方に相当する前記車体後部のうちの何れか二箇所において前記移動方向に沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する少なくとも２つの変位検知センサと、
前記路面上を前記車両が通過する際に、前記車軸振動センサ、及び前記変位検知センサにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した前記振動データ、及び前記変位データに基づいて前記路面の非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記非平坦部を検知した変位データに基づいて当該車両の速度を推定することにより前記非平坦部に係る前記振動データを特定し、該特定データに基づいて前記非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出することを特徴とする構造体変状検知システム。 A vehicle including a vehicle body and at least two wheel pairs spaced apart in a front-rear positional relationship along the traveling direction of the vehicle body;
An axle vibration sensor for detecting the vibration of the axle of each wheel;
The vehicle body corresponding to the front of the front axle of the wheel pair, the vehicle body intermediate corresponding to the front and rear wheel pairs, and the rear of the rear wheel pair axle. At least two displacement detection sensors that are arranged in a straight line along the moving direction at any two positions in the rear portion and detect displacement of the road surface;
Storage means for storing vibration data and displacement data detected by the axle vibration sensor and the displacement detection sensor, respectively, when the vehicle passes on the road surface;
Control means for calculating the flatness and the step amount related to the non-flat portion of the road surface based on the vibration data acquired from the storage means and the displacement data,
The control means specifies the vibration data related to the non-flat portion by estimating the speed of the vehicle based on displacement data that has detected the non-flat portion, and determines the non-flat portion based on the specific data. A structure deformation detection system characterized by calculating the flatness and the level difference.
前記制御手段は、前記記憶手段から前記第１変位データ及び前記第２変位データを取得し、前記第１変位データを時間軸に対して所定量ずらしながら前記第２変位データとの差の二乗平方根和を算出し、該差の二乗平方根和が最小になった場合に係るずらし時間に基づいて前記車両の速度を推定することを特徴とする請求項１に記載の構造体変状検知システム。 The displacement detection sensor is disposed at the front portion of the vehicle body or the middle portion of the vehicle body and detects a first displacement data, and is disposed at the middle portion of the vehicle body or the rear portion of the vehicle body to be displaced second. A second displacement detection sensor for detecting data,
The control means acquires the first displacement data and the second displacement data from the storage means, and squares the square root of the difference from the second displacement data while shifting the first displacement data by a predetermined amount with respect to the time axis. 2. The structural deformation detection system according to claim 1, wherein a sum is calculated and the speed of the vehicle is estimated based on a shift time when the sum of square roots of the difference is minimized.
前記振動データを高速フーリエ変換する高速フーリエ変換手段と、
前記高速フーリエ変換手段により生成されたレベルデータのうち、所定の周波数帯域の第１レベルデータを抽出する抽出手段と、を備え、
前記非平坦部に係る健全時の前記所定の周波数帯域の第２レベルデータと前記第１レベルデータとを比較して変化率を計算し、該変化率の傾向が特定の傾向を示した場合に前記非平坦部が損傷していることと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体変状検知システム。 The control means acquires the first displacement data and the second displacement data from the storage means, estimates the speed of the vehicle, and acquires the vibration data related to the non-flat portion;
Fast Fourier transform means for fast Fourier transforming the vibration data;
Extracting means for extracting first level data in a predetermined frequency band from the level data generated by the fast Fourier transform means;
When the change rate is calculated by comparing the first level data with the second level data of the predetermined frequency band at the time of sound related to the non-flat part, and the tendency of the change rate shows a specific tendency The structure deformation detection system according to claim 1, wherein the non-flat portion is determined to be damaged.
前記制御手段は、前記位置情報計測手段により取得された位置情報が、予め設定した前記構造体の位置情報に接近した場合、前記記憶手段の記憶動作を開始することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の構造体変状検知システム。 It further comprises position information measuring means for acquiring position information,
The control unit starts a storage operation of the storage unit when the position information acquired by the position information measurement unit approaches the preset position information of the structure. The structure deformation detection system according to claim 6.
前記各車輪の車軸の振動を検知する車軸振動センサと、
最前部の前記車輪対の車軸の前方に相当する前記車体前部、前後の各車輪対の車軸間に相当する前記車体中間部、及び最後部の前記車輪対の車軸の後方に相当する前記車体後部のうちの何れか二箇所において前記移動方向に沿った直線状に配置されて路面の変位を検知する少なくとも２つの変位検知センサと、
前記路面上を前記車両が通過する際に、前記車軸振動センサ、及び前記変位検知センサにより夫々検知された振動データ、及び変位データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した前記振動データ、及び前記変位データに基づいて前記路面の非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出する制御手段と、を備えた構造体変状検知方法であって、
前記制御手段が、前記非平坦部を検知した変位データに基づいて当該車両の速度を推定する速度推定ステップと、該速度推定ステップにより前記非平坦部に係る前記振動データを特定する振動データ特定ステップと、該振動データ特定ステップにより特定された特定データに基づいて前記非平坦部に係る平坦性及び段差量を算出する算出ステップと、を実行することを特徴とする構造体変状検知方法。 A vehicle including a vehicle body and at least two wheel pairs spaced apart in a front-rear positional relationship along the traveling direction of the vehicle body;
An axle vibration sensor for detecting the vibration of the axle of each wheel;
The vehicle body corresponding to the front of the front axle of the wheel pair, the vehicle body intermediate corresponding to the front and rear wheel pairs, and the rear of the rear wheel pair axle. At least two displacement detection sensors that are arranged in a straight line along the moving direction at any two positions in the rear portion and detect displacement of the road surface;
Storage means for storing vibration data and displacement data detected by the axle vibration sensor and the displacement detection sensor, respectively, when the vehicle passes on the road surface;
A control means for calculating flatness and a step amount relating to a non-flat portion of the road surface based on the vibration data acquired from the storage means and the displacement data, and a structure deformation detection method comprising:
A speed estimation step in which the control means estimates the speed of the vehicle based on displacement data in which the non-flat portion is detected, and a vibration data specification step in which the vibration data relating to the non-flat portion is specified by the speed estimation step. And a calculation step of calculating flatness and a step amount related to the non-flat portion based on the specific data specified in the vibration data specifying step.
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