JP6592827B2 - 交通路を走行する車両の重量を特定するための装置、方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、交通路を走行する車両の重量を特定するための技術に関する。

道路や線路等の交通路に対する交通荷重を継続的に測定することができれば、交通路を構成する構造物（以下、「交通路構造物」という）の劣化の程度が推定され、交通路構造物の維持管理のための資源の配分や交通路構造物の補強等を合理的に行うことができる。

交通荷重を継続的に測定する手法として、車両が交通路の所定区間を通過する際に生じる交通路構造物の部材の歪みを計測し、計測した歪みに基づき通過した車両の重量を算出するＷ．Ｉ．Ｍ．(Weigh-In-Motion)と呼ばれる手法がある。

Ｗ．Ｉ．Ｍ．を用いて交通荷重を継続的に測定する技術を開示した文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、鈑桁橋梁の下フランジ、鋼床版箱桁橋梁の横リブ下フランジ等に配置された重量算出用ひずみセンサと、鈑桁橋梁の鉛直スティフナの上フランジ側、鋼床版箱桁橋梁のトラフリブの頂部等の、複数の車線の各々に応じた位置に配置された軸検知用ひずみセンサとにより計測される歪みに基づき、各車線を走行する車両の軸重を算出するシステムが記載されている。

特開２００６−０８４４０４号公報

特許文献１に記載の発明によれば、Ｗ．Ｉ．Ｍ．を用いた交通荷重の継続的な計測において、複数の車線を走行する車両の各々の重量を特定することができる。

本発明は、特許文献１に記載の発明とは異なるアプローチにより、交通路の複数の車線の各々を同時に走行した車両の各々の車重を特定する手段を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得する関係データ取得手段と、前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得
する計測データ取得手段と、前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定する重量特定手段とを備える車重特定装置を提供する。

好ましい態様において、前記関係データ取得手段は、前記第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、当該車両の重量と前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みに応じて当該非走行車線に関する前記第１の関係に従い特定される車両の重量との関係とを示す前記関係データを取得する、という構成が採用されてもよい。

また、本発明は、交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、装置が、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得するステップと、前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記装置が、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得するステップと、前記装置が、前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定するステップとを備える車重を特定する方法を提供する。

また、本発明は、コンピュータに、交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得する処理と、前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得する処理と、前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定する処理とを実行させるためのプログラムを提供する。

また、本発明は、コンピュータに、交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車
両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得する処理と、前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得する処理と、前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定する処理とを実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

本発明によれば、交通路の複数の車線の各々を同時に走行した車両の各々の重量が特定される。

一実施形態にかかる車重特定システムの全体構成を示した図。 一実施形態にかかる車重特定システムの全体構成を示した図。 一実施形態にかかる車軸検知用の歪み計が計測する歪み計測値の経時変化を例示したグラフ。 一実施形態にかかる車軸検知用の歪み計が計測する歪み計測値の経時変化を例示したグラフ。 一実施形態にかかる車重特定用の歪み計が計測する歪み計測値の経時変化を例示したグラフ。 一実施形態にかかる車重特定用の歪み計が、複数の車線の各々を車両が同時に走行した場合に計測した歪み計測値の経時変化を例示したグラフ。 一実施形態にかかる車重特定用の歪み計が、複数の車線の各々を車両が同時に走行した場合に計測した歪み計測値の経時変化を例示したグラフ。 一実施形態にかかる車重特定装置のハードウェアとして用いられるコンピュータの基本構成を示した図。 一実施形態にかかる車重特定装置の機能構成を示した図。 一実施形態にかかる車重特定装置に記憶されている試験結果テーブルのデータ構成を例示した図。 一実施形態にかかる車重特定装置に記憶されている試験結果テーブルのデータ構成を例示した図。

以下に本発明の一実施形態に係る車重特定システム１を説明する。車重特定システム１は、複数の車線を持つ道路の所定区間において、複数の車線の各々を同時に走行する車両の車重を個別に特定するシステムである。

図１および図２は、車重特定システム１の全体構成を示した図である。図１および図２に例示の車重特定システム１は、道路９の上を走行する車両の重量を特定する。図１は道路９を側方から見た図であり、図２は道路９を上から見た図である。図１に示されるように、道路９は複数の橋脚９１と、複数の橋脚９１の上に配置された橋桁９２と、橋桁９２の上に配置された床版９３と、床版９３の上に配置された舗装９４を備える。橋桁９２は隣接する橋脚９１同士を橋渡しするように配置された板状体である下フランジ９２１、下フランジ９２１の上に配置された上方に延伸する複数の板状体であるウェブ９２２、ウェ
ブ９２２の上に配置された板状体である上フランジ９２３を備える。図２に示すように、道路９は片側２車線の道路である。例えば、図２に示される車線９５１と車線９５２は上り車線であり、車線９５３と車線９５４は下り車線である。

車重特定システム１は、まず、道路９の歪みを継続的に計測する複数の歪み計を備える。具体的には、車重特定システム１は、道路９のうち計測事業者等により選択された隣接する２つの橋脚９１の間の区間（以下、「歪み計設置区間」という）の上フランジ９２３に設置された歪み計１１−１〜１１−４（以下、「歪み計１１」と総称する）および歪み計１２−１〜１２−４（以下、「歪み計１２」と総称する）と、歪み計設置区間の下フランジ９２１に設置された歪み計１３−１〜１３−４（以下、「歪み計１３」と総称する）を備える。

歪み計１１および歪み計１２は道路９の歪み計設置区間を走行する車両の車軸を検出するために用いられる。歪み計１１−１〜１１−４は各々、車線９５１〜車線９５４に対応している。同様に、歪み計１２−１〜１２−４は各々、車線９５１〜車線９５４に対応している。歪み計１１と歪み計１２の各々は、道路９の横断方向（車両の進行方向に対する左右方向）において、対応する車線の、例えば左側の車輪が通常通過する位置に配置されている。また、同じ車線に対応する歪み計１１と歪み計１２は、歪み計１１が車両の進行方向の後側、歪み計１２が車両の進行方向の前側となるように、所定の間隔をあけて配置されている。

歪み計１３は道路９の歪み計設置区間を走行する車両の重量を特定するために用いられる。歪み計１３−１〜１３−４は各々、車線９５１〜車線９５４に対応している。歪み計１３の各々は、車両の進行方向において、歪み計設置区間の概ね中央位置に配置されている。また、歪み計１３の各々は、道路９の横断方向（車両の進行方向に対する左右方向）において、対応する車線の概ね中央位置に配置されている。

図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、歪み計設置区間の車線９５１のみを或る車両が通過した際に、歪み計１１−１、歪み計１２−１および歪み計１３−１が計測する歪み計測値の経時変化をそれぞれ例示したグラフである。図３Ａのグラフに現れている３つのピークは各々、歪み計１１−１の位置を車両の車軸が通過したときに上フランジ９２３に生じた歪みを示している。同様に、図３Ｂのグラフに現れている３つのピークは各々、歪み計１２−１の位置を車両の車軸が通過したときに上フランジ９２３に生じた歪みを示している。従って、例えば図３Ａのグラフの最初のピークの出現タイミングから、図３Ｂのグラフの最初のピークの出現タイミングまでの時間Ｔは、歪み計１１−１と歪み計１２−１の間の距離Ｌを車両が走行するために要した時間を示す。従って、距離Ｌを時間Ｔで除算することにより、車両の速度Ｖが特定される。

歪み計１３−１は部材の影響線長が長いため、図３Ｃに示されるグラフには、車両の車軸の各々に応じたピークが明確に現れることはない。図３Ｃに示されるグラフは、車両の重量を特定するために用いられる。具体的には、図３Ｃに示されるグラフとＸ軸との間の面積、すなわち、歪み計１３−１により計測された歪み計測値の時間積分値に対し、車両の速度Ｖを乗じた値は、車両の重量Ｗに応じた値を示す。以下、歪み計１３により計測された歪み計測値の時間積分値に対し、車両の速度Ｖを乗じた値を「車重指標値」と呼ぶ。

例えば、重量が１０トンの試験車両を５０ｋｍ／時の速度で車線９５１を走行させた際の歪み計１３−１の歪み計測値の時間積分値が３５．０であったとする。この場合、重量が未知の車両が通過した際に歪み計１１−１、歪み計１２−１および歪み計１３−１により計測された歪み計測値が示す車重指標値が１７５０という値であれば、通過した車両の重量は１０トンである、と特定されることになる。重量が異なる複数の試験車両を用いて
同様の試験計測を行い、それらの計測結果から得られる車重指標値と車両の重量との関係を、例えば多項式近似等により求めた関係式または対応表として記録しておく。その後、未知の重量の車両が歪み計設置区間の車線９５１を通過した際、歪み計１１−１、歪み計１２−１および歪み計１３−１により計測された歪み計測値が示す重量指標値に応じた重量を、予め記録しておいた関係式または対応表に従い特定することで、通過した車両の重量を特定することができる。

図３Ａ〜図３Ｃを用いて車線９５１に関し上述した車両の重量を特定する方法は、車線９５１以外の車線に関しても同様に用いられる。

図３Ｃは、上述したように、車線９５１のみを或る車両が通過した際に、歪み計１３−１が計測する歪み計測値の経時変化を例示したグラフである。実際には、同時期に、歪み計設置区間の複数の車線の各々を異なる重量の車両が走行する場合も生じる。図４Ａは、例として、同時期に、歪み計設置区間の車線９５１と車線９５２の各々を異なる重量の車両が走行した場合に歪み計１１−１が計測した歪み計測値の経時変化を例示したグラフである。また、図４Ｂは、図４Ａに示される歪みが車線９５１に応じた歪み計１３−１により計測される間に、車線９５２に応じた歪み計１３−２が計測した歪み計測値の経時変化を例示したグラフである。なお、図４Ａに示される歪みが歪み計１３−１により計測される間に歪み計１１−１および歪み計１２−１が計測した歪み計測値に基づき、車線９５１を走行した車両Ａの速度Ｖ_Aは特定されている。同様に、図４Ｂに示される歪みが歪み計１３−２により計測される間に歪み計１１−２および歪み計１２−２が計測した歪み計測値に基づき、車線９５２を走行した車両Ｂの速度Ｖ_Bは特定されている。

図４Ａにおいて、歪み計１３−１が計測した歪み計測値の経時変化は、曲線Ｏ_(1,A+B)により示される。曲線Ｏ_(1,A+B)により示される歪み計測値の経時変化は、図４Ａにおいて曲線Ｔ_(1,A)で示される、車線９５１を車両Ａが速度Ｖ_Aで走行した際に歪み計１３−１が計測する歪み計測値の経時変化と、図４Ａにおいて曲線Ｆ_(1,B)で示される、車線９５２を車両Ｂが速度Ｖ_Bで走行した際に歪み計１３−１が計測する歪み計測値の経時変化とを合算したものである。従って、この場合、歪み計１３−１に示される歪み計測値の時間積分値に対し、車線９５１を走行した車両Ａの速度Ｖ_Aを乗じて得られる車重指標値は、車両Ａの重量に応じた値とはならない。

同様に、図４Ｂにおいて、歪み計１３−２が計測した歪み計測値の経時変化は、曲線Ｏ_(2,A+B)により示される。曲線Ｏ_(2,A+B)により示される歪み計測値の経時変化は、図４Ａにおいて曲線Ｔ_(2,B)で示される、車線９５２を車両Ｂが速度Ｖ_Bで走行した際に歪み計１３−２が計測する歪み計測値の経時変化と、図４Ｂにおいて曲線Ｆ₍₂、_A)で示される、車線９５１を車両Ａが速度Ｖ_Aで走行した際に歪み計１３−２が計測する歪み計測値の経時変化とを合算したものである。従って、この場合、歪み計１３−２に示される歪み計測値の時間積分値に対し、車線９５２を走行した車両Ｂの速度Ｖ_Bを乗じて得られる車重指標値は、車両Ｂの重量に応じた値とはならない。

車重特定システム１は、図４Ａおよび図４Ｂに例示される複数の歪み計１３の各々が計測した歪み計測値を用いて、歪み計設置区間の複数の車線の各々を同時期に車両が走行した場合でも、それらの個々の車線を走行した車両の重量を特定する車重特定装置１４を備える。車重特定装置１４は、有線または無線により歪み計１１〜歪み計１３の各々と接続されており、歪み計１１〜歪み計１３の各々から出力される歪み計測値を示すデータ（以下、歪み計測値の経時変化を示すデータを「歪みデータ」という）を取得して、車両の重量の特定に用いる。

図５は、車重特定装置１４のハードウェアとして用いられるコンピュータ１０の基本構
成を示した図である。コンピュータ１０は、各種データを記憶するメモリ１０１、メモリ１０１に記憶されているプログラムに従う各種データ処理を行うプロセッサ１０２、歪み計１１〜歪み計１３の各々との間でデータ通信を行うＩＦ（Interface）である通信ＩＦ１０３、ユーザに対し画像を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置１０４、ユーザの操作を受け付けるキーボード等の操作装置１０５を備える。なお、コンピュータ１０に内蔵される表示装置１０４に代えて、もしくは加えて、コンピュータ１０に接続される外付けの表示装置が用いられてもよい。また、コンピュータ１０に内蔵される操作装置１０５に代えて、もしくは加えて、コンピュータ１０に接続される外付けの操作装置が用いられてもよい。

図６は、車重特定装置１４の機能構成を示した図である。すなわち、コンピュータ１０はメモリ１０１に記憶されている車重特定装置１４用のアプリケーションプログラムに従う各種データ処理を行うことにより、図６に示される構成部に応じた機能を備えた車重特定装置１４として動作する。以下に図６に示される車重特定装置１４の構成部を説明する。

記憶手段１４１は各種データを記憶する。記憶手段１４１に記憶されているデータには、車線９５１〜車線９５４の各々に関し、試験車両の走行（試験走行）に伴い歪み計１１〜歪み計１３により計測された歪み計測値に基づき特定された車両の速度等を格納している試験結果テーブルＨ１〜Ｈ４（以下、「試験結果テーブルＨ」と総称する）が含まれる。なお、試験走行においては、１台の試験車両が車線９５１〜車線９５４のいずれかを走行し、同時に複数の試験車両が走行することはない。

図７Ａおよび図７Ｂは、記憶手段１４１に記憶されている試験結果テーブルＨ１および試験結果テーブルＨ２のデータ構成を例示した図である。試験結果テーブルＨ１は車線９５１を用いた試験走行の各々に応じたレコードの集まりである。試験結果テーブルＨ１の各レコードは以下のフィールドを含んでいる。
［車重］：試験車両の重量を格納する。
［車速］：試験走行の速度を格納する。
［歪み積分値（第１車線）］：歪み計１３−１の歪み計測値の時間積分値を格納する。
［車重指標値（第１車線）］：［車速］の値と［歪み積分値（第１車線）］の値の積を格納する。
［歪み積分値（第２車線）］：歪み計１３−２の歪み計測値の時間積分値を格納する。
［車重指標値（第２車線）］：［車速］の値と［歪み積分値（第２車線）］の値の積を格納する。

試験結果テーブルＨ２は車線９５２を用いた試験走行の各々に応じたレコードの集まりである。試験結果テーブルＨ２の各レコードは以下のフィールドを含んでいる。
［車重］：試験車両の重量を格納する。
［車速］：試験走行の速度を格納する。
［歪み積分値（第２車線）］：歪み計１３−２の歪み計測値の時間積分値を格納する。
［車重指標値（第２車線）］：［車速］の値と［歪み積分値（第２車線）］の値の積を格納する。
［歪み積分値（第１車線）］：歪み計１３−１の歪み計測値の時間積分値を格納する。
［車重指標値（第１車線）］：［車速］の値と［歪み積分値（第１車線）］の値の積を格納する。
［歪み積分値（第３車線）］：歪み計１３−３の歪み計測値の時間積分値を格納する。
［車重指標値（第３車線）］：［車速］の値と［歪み積分値（第３車線）］の値の積を格納する。

図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、試験結果テーブルＨは対応する車線に応じた歪み計１３の歪み計測値の時間積分値と当該時間積分値に車速を乗じて得られる車重指標値に加え、隣接する車線に応じた歪み計１３の歪み計測値の時間積分値と当該時間積分値に車速を乗じて得られる車重指標値を格納する。車線９５３および車線９５４に応じた試験結果テーブルＨ３および試験結果テーブルＨ４も、試験結果テーブルＨ１および試験結果テーブルＨ２と同様のデータ構成を備える。

記憶手段１４１には、試験結果テーブルＨに格納されているデータに基づき予め特定された以下の関係式を示す関係データが格納されている。

式１は、車線９５１のみを重量が未知の車両が走行した場合、歪み計１３−１の歪み計測値の経時変化を示す曲線Ｄ₁と、当該車両の速度Ｖ₁に基づき、当該車両の重量Ｗ₁を導出する関数式である。式２〜式４は車線９５２〜車線９５４に応じた同様の関数式である。

また、記憶手段１４１には、試験結果テーブルＨに格納されているデータに基づき予め特定された以下の関係式を示す関係データも格納されている。

式５は、車線９５２のみを重量Ｗ₂の車両が走行した場合、歪み計１３−１が計測する歪み計測値に応じた重量Ｗ₁を、重量Ｗ₂に基づき導出する関数式である。すなわち、式５は、車線９５２のみを重量Ｗ₂の車両が走行した場合に歪み計１３−１が計測する歪み計測値は、車線９５１のみを重量Ｗ₁の車両が走行した場合に歪み計１３−１が計測する歪み計測値と同じである、という関係を示している。言い換えれば、式５は、車両の走行により歪み計１３−２の計測位置において道路９に加えられた力が歪み計１３−１の計測位置へと伝達する間にどれだけ減衰するかを表している。

式５に示される関係は、試験結果テーブルＨ１（図７Ａ）と試験結果テーブルＨ２（図７Ｂ）から以下のように特定される。例えば、図７Ｂに例示される試験結果テーブルＨ２の第１のレコードは、車線９５２のみを車重が１０トン（Ｗ₂の一例）の車両が５０ｋｍ／時の車速で走行した場合、走行車線である車線９５２とは異なる車線（非走行車線）である車線９５１に応じた歪み計１３−１の歪み計測値の時間積分値が１０．２であり、当
該時間積分値に車速５０ｋｍ／時を乗じた車重指標値が５１０であることを示している。試験結果テーブルＨ１（図７Ａ）から特定された式１に示される関係に従い、車重指標値が５１０である場合の、車重（Ｗ₁の一例）が特定される。このように、試験結果テーブルＨ２の第１のレコードに示される車重（Ｗ₂の一例）に応じた、車線９５１（非走行車線）に関する車重（Ｗ₁の一例）が特定される。多数のレコードの各々に関し、同様に当該レコードに示される車重（Ｗ₂の一例）に応じた、車線９５１（非走行車線）に関する車重（Ｗ₁の一例）が特定される。このように特定される多数のＷ₂とＷ₁の組み合わせに基づき、例えば多項式近似等の既知の手法により、式５が特定される。

同様に、式６は車線９５１のみを重量Ｗ₁の車両が走行した場合、歪み計１３−２が計測する歪み計測値に応じた重量Ｗ₂を、重量Ｗ₁に基づき導出する関数式である。
また、式７は車線９５３のみを重量Ｗ₃の車両が走行した場合、歪み計１３−２が計測する歪み計測値に応じた重量Ｗ₂を、重量Ｗ₃に基づき導出する関数式である。
また、式８は車線９５２のみを重量Ｗ₂の車両が走行した場合、歪み計１３−３が計測する歪み計測値に応じた重量Ｗ₃を、重量Ｗ₂に基づき導出する関数式である。
また、式９は車線９５４のみを重量Ｗ₄の車両が走行した場合、歪み計１３−３が計測する歪み計測値に応じた重量Ｗ₃を、重量Ｗ₄に基づき導出する関数式である。
また、式１０は車線９５３のみを重量Ｗ₃の車両が走行した場合、歪み計１３−４が計測する歪み計測値に応じた重量Ｗ₄を、重量Ｗ₃に基づき導出する関数式である。

なお、本実施形態において、例えば車線９５２を車両が走行した場合、当該車両の走行は、隣接する車線９５１および車線９５３に応じた歪み計１３−１および歪み計１３−３により計測される歪み計測値に影響を与えるが、隣接しない車線９５４に応じた歪み計１３−４により計測される歪み計測値には影響を与えない（または、無視できる程度の小さい影響しか与えない）ことが仮定されている。

図６に戻り、車重特定装置１４の構成部の説明を続ける。関係データ取得部１４２は、記憶手段１４１から式１〜式１０を示す関係データを読み出すことにより取得する。

計測データ取得部１４３は、歪み計１１〜歪み計１３の各々から継続的に歪み計測値を取得する。計測データ取得部１４３は取得した歪み計測値を示すデータを時系列に並べて記憶する。計測データ取得部１４３により記憶されるデータは、歪み計測値の経時変化を示す歪みデータである。計測データ取得部１４３は歪みデータに基づき車両の速度を特定する速度特定手段１４３１を備える。速度特定手段１４３１は、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明した方法により、歪み計設置区間の各車線を通過した車両の速度を特定する。

計測データ取得部１４３は、歪み計１３の各々により計測された歪み計測値の経時変化が示す山なりの形状の曲線を切り出し、切り出した曲線に応じた期間に、切り出した曲線に応じた車線および当該車線に隣接する車線を通過した車両の有無を判定する。計測データ取得部１４３は、車両の通過が有った、と判定した車線に関し、当該車線を通過した車両の速度を特定する。

例えば、歪み計設置区間の車線９５１と車線９５２の各々を同じ時期に車両が通過し、車線９５３と車線９５４には車両の通過がなかったとする。この場合、歪み計１３−１により計測された歪み計測値の経時変化は、図４Ａにおいて曲線Ｏ_(1,A+B)で示されるような山なりの形状を示す。また、歪み計１３−２により計測された歪み計測値の経時変化は、図４Ｂにおいて曲線Ｏ_(2,A+B)で示されるような山なりの形状を示す。計測データ取得部１４３はこれらの山なりの形状の曲線を切り出す。

続いて、計測データ取得部１４３は曲線Ｏ_(1,A+B)に応じた車線９５１（または、曲線
Ｏ_(2,A+B)に応じた車線９５２に隣接する車線９５１）と、曲線Ｏ_(2,A+B)に応じた車線９５２（または、曲線Ｏ_(1,A+B)に応じた車線９５１に隣接する車線９５２）と、曲線Ｏ_(2,A+B)に応じた車線９５２に隣接する車線９５３の各々に関し、曲線Ｏ_(1,A+B)および曲線Ｏ_(2,A+B)に応じた期間において、歪み計１１−１〜１１−３および歪み計１２−１〜１２−３により計測された歪み計測値の経時変化に車軸の通過を示すピークが現れているか否かに基づき、これらの車線を通過した車両の有無を特定する。この場合、車線９５１と車線９５２においては車両の通過が有り、車線９５３においては車両の通過が無い、と判定される。

計測データ取得部１４３は、車両の通過が有った、と判定した車線９５１と車線９５２に関し、速度特定手段１４３１により、これらの車線を通過した車両の各々の速度を特定する。この場合、計測データ取得部１４３は車線９５１を通過した車両の速度Ｖ_Aと、車線９５２を通過した車両の速度Ｖ_Bを特定する。

計測データ取得部１４３は、上記のように切り出した曲線を示す歪みデータと、上記のように特定した車両の速度を示す速度データとを以下に説明する重量特定手段１４４に引き渡す。

重量特定手段１４４は、計測データ取得部１４３から歪みデータと速度データを受け取ると、受け取った歪みデータと速度データに基づき、歪み計設置区間を通過した車両の重量を特定する。

重量特定手段１４４は、いずれか１つの車線に関する歪みデータと、当該車線を通過した車両の速度を示す速度データを計測データ取得部１４３から受け取った場合、式１〜式４のいずれかに従い、当該車両の重量を特定する。例えば、重量特定手段１４４が車線９５１に関する歪みデータと、車線９５１を通過した車両の速度を示す速度データとを計測データ取得部１４３から受け取った場合、式１に従い車線９５１を通過した車両の重量を特定する。

重量特定手段１４４は、複数の車線の各々に関する歪みデータと、これらの複数の車線およびそれらの車線に隣接する車線の各々を通過した車両の速度を示す速度データを計測データ取得部１４３から受け取った場合、式１〜式１０のうち、車両の通過のあった車線に関する式を用いて、それらの車両の重量を特定する。

例えば、同時期に車線９５１と車線９５２を車両が通過し、車線９５３と車線９５４には車両の通過がなかった場合、重量特定手段１４４は計測データ取得部１４３から、歪み計１３−１により計測された歪み計測値の経時変化である曲線Ｏ_(1,A+B)を示す歪みデータと、歪み計１３−２により計測された歪み計測値の経時変化である曲線Ｏ_(2,A+B)を示す歪みデータと、車線９５１を通過した車両Ａの速度Ｖ_Aを示す速度データと、車線９５２を通過した車両Ｂの速度Ｖ_Bを示す速度データを受け取る。

この場合、重量特定手段１４４は以下の式１１に示される方程式を解くことにより、車両Ａの重量Ｗ₁（Ｔ_(1,A)，Ｖ_A）を特定する。

また、重量特定手段１４４は以下の式１２に示される方程式を解くことにより、車両Ｂの重量Ｗ₂（Ｔ_(2,B)，Ｖ_B）を特定する。

以下に、式１１および式１２が成り立つ理由を説明する。まず、歪み計１３−１により計測された歪み計測値が示す曲線Ｏ_(1,A+B)について、車線９５１を単独で車両が速度Ｖ_Aで通過した際に得られた曲線であるとみなした場合の当該車両の重量Ｗ₁（Ｏ_(1,A+B)，Ｖ_A）は以下の式１３のように、車線９５１を通過した車両の影響を示す成分と車線９５２を通過した車両の影響を示す成分とに分けて表現することができる。

式１３の重量Ｗ₁（Ｆ_(1,B)，Ｖ_A）は、本当は車線９５２を通過した車両による歪み計測値の経時変化を、車線９５１を通過した車両による歪み計測値の経時変化とみなした場合の当該車両の重量である。

同様に、歪み計１３−２により計測された歪み計測値が示す曲線Ｏ_(2,A+B)について、車線９５２を単独で車両が速度Ｖ_Bで通過した際に得られた曲線であるとみなした場合の当該車両の重量Ｗ₂（Ｏ_(2,A+B)，Ｖ_B）は以下の式１４のように、車線９５２を通過した車両の影響を示す成分と車線９５１を通過した車両の影響を示す成分とに分けて表現することができる。

式１４の重量Ｗ₂（Ｆ_(2,A)，Ｖ_B）は、本当は車線９５１を通過した車両による歪み計測値の経時変化を、車線９５２を通過した車両による歪み計測値の経時変化とみなした場合の当該車両の重量である。

一般的に、以下の式１５および式１６に示される等式が成立する。

式１５を式１３に代入すると、以下の式１７となる。また、式１６を式１４に代入すると、以下の式１８となる。

上述した式５、式１および式２から、以下の式１９が導かれる。また、上述した式６、式２および式１から、以下の式２０が導かれる。

式２０を式１７に代入すると、以下の式２１となる。また、式１９を式１８に代入すると、以下の式２２となる。

式２２は以下の式２３に変形できる。また、式２１は以下の式２４に変形できる。

式２３を式２１に代入すると、上述した式１１が得られる。また、式２４を式２２に代入すると、上述した式１２が得られる。以上が、式１１および式１２が成り立つ理由の説
明である。

例えば、式１９および式２０が、以下の式２５および式２６のように単純である場合を考える。ただし、αは０＜α＜１を満たす定数、βは０＜β＜１を満たす定数である。

この場合、式２３および式２４は以下の式２７で表現することができる。

車両Ａの重量Ｗ₁（Ｔ_(1,A)，Ｖ_A）および車両Ｂの重量Ｗ₂（Ｔ_(2,B)，Ｖ_B）が式２７のように単純な数式で表される場合、重量特定手段１４４は直接的にこれらの重量を算出することができる。

一方、式１９および式２０が複雑な関係を示す場合、重量特定手段１４４は式１１および式１２を、例えば数値解析的な手順で解くことにより、車両Ａおよび車両Ｂの重量を特定する。すなわち、重量特定手段１４４は、重量Ｗ₁（Ｔ_(1,A)，Ｖ_A）の推定値を式１１に代入し、等式が成立するか否かを判定し、等式が成立しない場合は重量Ｗ₁（Ｔ_(1,A)，Ｖ_A）の推定値を所定の規則に従い変化させた後、式１１に代入して、等式が成立するか否かを判定する、という処理を、等式が成立するまで繰り返す。重量特定手段１４４は式１２に関しても同様の処理を行う。

重量特定手段１４４は、式１１および式１２に従い特定した車両Ａの重量および車両Ｂの重量を示す重量データを、例えば記憶手段１４１に記憶させる。記憶手段１４１に記憶された重量データは、例えば表示装置１０４に表示されてユーザに通知される。また、重量特定手段１４４により生成された重量データが、通信ＩＦ１０３を介して外部の装置に送信されて、外部の装置において利用されてもよい。

以上説明したように、車重特定システム１によれば、歪み計設置区間の複数の車線の各々を同じ期間に車両が通過した場合であっても、通過した車両の個々の重量が特定される。

［変形例］
上述した実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で様々に変形することができる。以下にそれらの変形の例を示す。なお、以下の２以上の変形例が組み合わされてもよい。

（１）上述した実施形態において、車重特定システム１により交通荷重の計測が行われる道路として例示した道路９の構造は、上述した構造に限られない。また、歪み計１１〜歪み計１３の設置位置も、上述した位置に限られない。

（２）上述した実施形態において、車重特定システム１は橋梁の上に車両の走行面を有する道路における交通荷重の計測に用いられる。車重特定システム１が用いられる道路は橋梁を伴う道路に限られない。例えば、高架橋上に走行面を有する道路における交通荷重が車重特定システム１により測定されてもよい。

（３）上述した実施形態において、走行する車両は自動車であるものとしたが、走行する車両は自動車に限られず、鉄道車両等であってもよい。

（４）上述した実施形態において、式１〜式１０で表される関係は、予め特定されて関係データとして記憶手段１４１に記憶されており、関係データ取得部１４２は記憶手段１４１から式１〜式１０を表す関係データを読み出して重量特定手段１４４に引き渡す。これに代えて、関係データ取得部１４２が試験結果テーブルＨに格納されているデータを関係データとして読み出して重量特定手段１４４に引き渡し、重量特定手段１４４が式１〜式１０の特定を行って用いる構成が採用されてもよい。

（５）上述した実施形態において、式１〜式１０で表される数値間の関係は、対応表の形式で表されてもよい。

（６）上述した実施形態の説明においては、２つの隣接する車線の各々を同じ期間に車両が走行した場合を例として、重量特定手段１４４がこれらの車両の重量を個別に特定する方法を説明した。３以上の車線の各々を同じ期間に車両が走行する場合も、２つの車線の各々を同じ期間に車両が走行する場合と同様に、車両の重量を個別に算出するための式を特定することができる。従って、重量特定手段１４４は、そのように特定された式に従い、３以上の車線の各々を同じ期間に走行する車両の重量を個別に算出することもできる。

例えば、車線９５１、車線９５２、車線９５３の３本の車線の各々を同じ期間に１台ずつ車両が走行した場合、重量特定手段１４４は、当該期間に歪み計１３−１、１３−２および１３−３に計測された歪み計測値と、これらの車両の各々の車速と、上述した式１〜式３および式５〜式８とに基づき、これらの車両の各々の車重を特定する。

なお、上述した実施形態においては、隣接しない車線における車両の走行は歪み計１３の歪み計測値に影響を与えない（または無視できる程度の小さい影響しか与えない）ことが仮定されている。この仮定は便宜的な仮定であって、車重特定システム１において、隣接しない車線における車両の走行の影響が考慮されてもよい。この場合、試験結果テーブルＨ（図７Ａおよび図７Ｂに例示）は、隣接する車線に関する歪み積分値および歪み指標値に加え、隣接しない車線に関する歪み積分値および歪み指標値を格納するように構成される。また、記憶手段１４１には、上述した式５〜式１０に加え、以下の関係式を示す関係データも格納される。

そして、例えば、車線９５１、車線９５２、車線９５４の３本の車線の各々を同じ期間に１台ずつ車両が走行した場合、重量特定手段１４４は、当該期間に歪み計１３−１、１３−２および１３−４に計測された歪み計測値と、これらの車両の各々の車速と、上述した式１、式２、式４、式５、式６、式２９、式３０、式３２、式３３とに基づき、これらの車両の各々の車重を特定する。

なお、上記の式２８〜式３３の左辺が０である場合、上述した実施形態となる。

（７）上述した実施形態において、車重特定装置１４は一般的なコンピュータがプログラムに従った処理を実行することにより実現される。これに代えて、車重特定装置１４が、いわゆる専用装置として構成されてもよい。

（８）上述した実施形態において、コンピュータ１０が車重特定装置１４を実現するために実行するプログラムは、例えばインターネット等のネットワークを介してコンピュータ１０にダウンロードされてもよいし、記録媒体に持続的に記録されて配布され、当該記録媒体からコンピュータ１０に読み取られてもよい。

１…車重特定システム、９…道路、１０…コンピュータ、１１…歪み計、１２…歪み計、１３…歪み計、１４…車重特定装置、９１…橋脚、９２…橋桁、９３…床版、９４…舗装、１０１…メモリ、１０２…プロセッサ、１０３…通信ＩＦ、１０４…表示装置、１０５…操作装置、１４１…記憶手段、１４２…関係データ取得部、１４３…計測データ取得部、１４４…重量特定手段、９２１…下フランジ、９２２…ウェブ、９２３…上フランジ、９５１…車線、９５２…車線、９５３…車線、９５４…車線、１４３１…速度特定手段

Claims (5)

1. 交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得する関係データ取得手段と、
   前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得する計測データ取得手段と、
   前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定する重量特定手段と
   を備える車重特定装置。
2. 前記関係データ取得手段は、前記第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、当該車両の重量と前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みに応じて当該非走行車線に関する前記第１の関係に従い特定される車両の重量との関係とを示す前記関係データを取得する
   請求項１に記載の車重特定装置。
3. 交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、装置が、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得するステップと、
   前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記装置が、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得するステップと、
   前記装置が、前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定するステップと
   を備える車重を特定する方法。
4. コンピュータに、
   交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の
   １以上の車線を非走行車線とするとき、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得する処理と、
   前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得する処理と、
   前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定する処理と
   を実行させるためのプログラム。
5. コンピュータに、
   交通路が有するｎ本（ｎは２≦ｎを満たす自然数）の車線のうち第ｉ番目の車線（ｉは１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）を走行車線とし、前記ｎ本の車線のうち前記走行車線以外の１以上の車線を非走行車線とするとき、各々のｉに関し、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記交通路を構成する構造物の歪みと当該車両の速度と当該車両の重量との関係である第１の関係と、前記交通路の或る区間において前記走行車線のみを車両が走行する場合の、前記走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みと前記１以上の非走行車線の各々に関し当該非走行車線に応じた位置における前記構造物の歪みとの関係である第２の関係とを示す関係データ、または前記第１の関係および前記第２の関係に基づき導き出される関係を示す関係データを取得する処理と、
   前記交通路の前記或る区間において、同じ期間に、前記ｎ本の車線のうち任意に選択されたｍ本の車線（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）の各々を１台ずつ車両が走行した場合に、前記ｍ本の車線の各々に応じた位置において計測された前記構造物の歪みを示す歪みデータと、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の速度の計測値を示す速度データとを取得する処理と、
   前記関係データ、前記歪みデータおよび前記速度データに基づき、前記ｍ本の車線の各々を走行した車両の重量を特定する処理と
   を実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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