JP6853605B1 - 評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】樹木の倒壊リスクを評価することを可能とするシステムを提供する。【解決手段】評価対象樹木Ａ１の破壊リスクを評価する評価システムであって、前記評価対象樹木に取り付けられる荷重ロープＲ１と、前記荷重ロープに設置される第１荷重測定手段Ｌ１と、前記荷重ロープに所定値以上の荷重をかける荷重手段Ｗと、前記第１荷重測定手段により測定された第１測定データを受信する受信手段と、前記測定データに基づいて、前記評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価手段とを備える、評価システムである。樹木の破壊リスクを評価することができるので、樹木を使った作用の安全性を格段に向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、樹木を使った作業における評価システムに関し、特に、樹木に係る荷重を測定することによって当該樹木の破壊リスクを評価し、安全に作業を行うことを可能とするシステムに関する。

従来、作業するスペースの限られた、森林等の立地における樹木の剪定・伐採作業ならびに、伐採した樹木の搬送は、人手による方法か、運搬車両による方法に限られていた。しかしながら、人手による剪定・伐採・搬送作業は、人件費を要するほか、危険を伴う。

運搬車両による運搬方法として、例えば、樹木を伐採し、伐採した樹木を運搬する自走式の樹木伐採機が開示されている。（例えば、特許文献１）

特許２０１１−０１０６０４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の伐採機は、依然としてスペースの限られた地上を走行しなければならず、地上には別の作業者もいるため、危険が伴う。

そこで、ロープを使って樹木を剪定・伐採・搬送する新しい方法が検討されているが、作業に用いるアンカー樹木の破壊リスクを十分に評価する方法は存在せず、作業者の経験に頼らざるを得ない状況があった。

そこで本発明は、樹木の破壊リスクを評価することのできるこれまでにない評価システムを提供することを一つの目的とする。

本発明の一の実施形態は、評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価システムであって、前記評価対象樹木に取り付けられる荷重ロープと、前記荷重ロープに設置される第１荷重測定手段と、前記荷重ロープに所定値以上の荷重をかける荷重手段と、前記第１荷重測定手段により測定された第１測定データを受信する受信手段と、前記測定データに基づいて、前記評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価手段とを備える評価システムである。

本発明によれば、樹木の破壊リスクを評価することができるので、樹木を使った作業の安全性を格段に向上させることができる。また、現存する樹木の評価を行い倒木の危険度調査精度を格段に向上させる。

本発明の評価システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例による評価システムの構成例を示す図である。 本発明の第１の実施例による端末画面の一例を示す図である。 本発明の第２の実施例の構成例を示す図である。 本発明の第１、第２実施例の処理フロー図である。 本発明の第３の実施例の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施例を説明する図である。 本発明の第４の実施例の構成例を示す図である。

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による評価システムは以下のとおりである。
［項目１］
評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価システムであって、
前記評価対象樹木に取り付けられる荷重ロープと、
前記荷重ロープに設置される第１荷重測定手段と、
前記荷重ロープに所定値以上の荷重をかける荷重手段と、
前記第１荷重測定手段により測定された第１測定データを受信する受信手段と、
前記測定データに基づいて、前記評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価手段とを備える、評価システム。
［項目２］
前記評価対象樹木に取り付けられるガイラインロープと、
前記ガイラインロープに設置される第２荷重測定手段をさらに備え、
前記受信手段は前記第２荷重測定手段により測定された第２測定データをさらに受信し、
前記評価手段は、前記第１測定データ及び第２測定データを比較することによって前記破壊リスクを評価する、項目１に記載の評価システム。
［項目３］
前記ガイラインロープは、前記評価対象樹木に対して前記荷重ロープとは反対側に設けられ、
前記評価手段は、前記第１測定データと前記第２測定データにおいて、
互いに反対方向である水平成分の差が所定範囲内であることを確認する、項目２に記載の評価システム。
［項目４］
前記荷重ロープ及び前記ガイラインロープの少なくともいずれかに、ロープの角度を測定する角度測定手段を備えることを特徴とする、項目２または３のいずれかに記載の評価システム。
［項目５］
前記評価対象樹木の水平方向の変位を測定する変位測定手段をさらに備え、
前記受信手段は、前記変位測定手段が測定した変位データをさらに受信し、
前記評価部は、前記変位データに基づいて前記破壊リスクを評価する、項目１〜４のいずれかに記載の評価システム。
［項目６］
前記評価対象樹木に取り付けられる荷重分散ロープと、
前記荷重分散ロープに設置される第３荷重測定手段とをさらに備え、
前記受信手段は前記第３荷重測定手段により測定された第３測定データをさらに受信し、
前記評価手段は、前記第１測定データ及び第３測定データを比較することによって前記破壊リスクを評価する、項目１に記載の評価システム。
［項目７］
前記荷重手段は前記荷重ロープを直接的又は間接的に巻き取る巻取手段であり、
前記評価手段は、
前記荷重ロープを巻き取るときの巻取長さと前記第１測定データとの関係を表す傾きα１と、
前記荷重ロープを巻き戻すときの巻戻長さと前記第１測定データとの関係を表す傾きα２とを計算し、
前記α１と前記α２との差が所定値以下であることを確認する、項目１に記載の評価システム。
［項目８］
前記α１と前記α２との差が、前記荷重ロープの伸び率以下であることを確認する、項目７に記載の評価システム。
［項目９］
前記α１と前記α２とが一致することを確認する、項目７に記載の評価システム。

以下、図面を用いて本発明の第１の実施形態による評価システムについて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による評価システムの構成の一例を示す図である。

図１において、まず、評価システムは、なんらかの作業に使用するための樹木であって、一定の荷重がかかることが想定される樹木について、作業の前にあらかじめ破壊リスクを評価する場合に特に有用である。所定の作業とは、例えば図１のように、伐採樹木等の搬送対象となる荷物Ｗの搬送である。樹木Ａ１は、他の樹木の伐採を実施する森林に所在する既存の樹木などである。また、作業は、荷物の搬送に限らず、作業者の登攀や剪定など、樹木に荷重がかかる作業であればこれらに限定されない。以下、一例として、荷物Ｗの搬送のアンカー樹木として使用される樹木Ａ１を評価対象とした場合を例に説明する。

評価対象樹木Ａ１には、荷重をかけるための荷重ロープと、当該荷重ロープを介して樹木Ａ１に荷重をかける荷重手段と、荷重ロープに係る荷重を測定可能な第１荷重測定手段とが設置される。図１の例において、荷重ロープとしては評価対象樹木に直接結びつけられる第１ロープＲ１と、第１ロープＲ１と滑車Ｐ１で結合された第２ロープＲ２とを備える。第１ロープＲ１の設置高さは特に限定はないが、荷物Ｗの運搬などの作業のしやすい高さであることが好ましい。ロープとしては、任意の種類及び特性を有するロープを使用することが可能だが、引っ張り力に対応可能な強度を有するもの（例えば、化学繊維やワイヤからなるロープなど）が好ましい。第２ロープＲ２には、例えば滑車Ｐ２等を介して荷重手段としての荷物Ｗが吊り下げられる。第２ロープＲ２は、評価対象樹木Ａ１の根元若しくは適当な位置の地面などに一端を固定され、滑車Ｐ１及び滑車Ｐ２等を通って他端が他の構造物（例えば樹木）に結び付けられる。滑車Ｐ２は水平方向に延びる第２ロープＲ２を通し、かつ垂直方向下側に荷物Ｗを吊下げ可能である。滑車Ｐ２は、第２ロープＲ２に対して水平方向に移動可能であってもよい。また、滑車Ｐ１は、第１ロープＲ１に結合し、滑車部分で第２ロープＲ２を通すことができる。

なお、上記ロープの構成は一例であり、第１ロープＲ１及び第２ロープＲ２からなる例に限られない。第１ロープに直接荷重手段（荷物Ｗ）が結合されていてもよい。

荷重ロープには、荷重ロープに係る荷重を測定可能な第１荷重測定手段が設けられる。図１の例においては、第１ロープＲ１に、第１ロープＲ１にかかる荷重（荷物Ｗによる荷重）を計測するための第１荷重測定手段Ｌ１が備えられる。第１荷重測定手段Ｌ１は例えばロードセルである。

また、本発明の実施の形態における評価システム１は、制御装置１５を有する。制御装置１５は、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット端末等の情報処理装置とすることができるが、スマートフォンや携帯電話、ＰＤＡ等により構成しても良い。制御装置１５は、制御部１６、記憶部１７及び送受信部１８を少なくとも有する。

制御部１５は、システム全体の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えば制御部１６はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、記憶部１７に展開されたプログラム等を実行して各情報処理を実施する。

記憶部１７は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶と、フラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶と、を含む。記憶部１７は、制御部１６のワークエリア等として使用され、また、各種設定情報等を格納する。

また、図示しないが、制御装置１５は、ストレージを有することもできる。ストレージは、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベース（図示せず）がストレージに構築されていてもよい。

送受信部１８は、制御装置１５をインターネット等のネットワークに接続する。なお、送受信部１８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）の近距離通信インターフェースを備えていてもよい。送受信部１８は、荷重測定手段などの各計測器によって計測される荷重に関する情報を、ネットワークを介して受信し、評価結果やその他必要な制御信号等を、ネットワークを介して送信する。また、各測定器から無線などで中継機へデータを送信し、中継機から制御装置１５へ送信することとしてもよい。

また、図示しないが、制御装置１５は、入出力部を備えることもできる。入出力装置は、例えば、作業員が荷物を搬送するために、システムを操作する指示を入力するキーボード・マウス類、タッチパネル等の情報入力機器、及びディスプレイ等の出力機器である。

また、図示しないが、制御装置１５は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達するバスを備えることができる。

なお、本実施形態において、作業の構成は図１に示したものに限らず、ロープの本数や滑車の数、位置、使い方は作業の内容に応じて適宜変更することができる。

本システムは、図１のように荷物Ｗを吊るすなどの作業によって樹木Ａ１に荷重をかけたときの樹木Ａ１の破壊リスクを、作業の前に事前検証する場合に有用である。以下に、具体的な実施例を説明する。

（実施例１）
図２は、第一の実施例の概要を説明する図である。本実施例１にかかるシステムは、樹木Ａ１を評価対象樹木とし、樹木Ａ１が、荷重物を吊り下げられたときに破壊されないことを確認することを目的とする。構成の一例として、図１と同様に樹木Ａ１に荷重ロープ第１ロープＲ１、第２ロープＲ２を介して荷重手段Ｗ（荷物など）が吊り下げられる。本実施例においては、樹木Ａ１から、荷重手段の吊り下げのための第１ロープＲ１、Ｒ２とは異なる方向にいわゆるガイライン第３ロープＲ３を設けている。ガイライン第３ロープＲ３は第１ロープＲ１、Ｒ２とは樹木Ａ１を中心として略反対側に設けられることが好ましく、第１ロープＲ１、Ｒ２の設置方向とは９０°以上、好ましくは１２０°以上異なる方向に設けられることが好ましい。ガイライン第３ロープＲ３の他端は、適当な場所に位置する樹木Ａ１とは別の樹木Ａ２に結合される。なお、別の樹木Ａ２以外に、ロープが固定できれば他の構造物であってもよい。

ここで、荷重手段Ｗは、実際に作業の対象である荷物等に限らず、作業予定の荷物等の重量（以下、予定荷重という）以上の重さを有する荷重物であってもよいし、当該予定荷重以上の荷重を荷重ロープにかけることのできる別の手段であってもよい。例えば、第２ロープＲ２を巻き取る巻き取り手段（例えば、ポータラップやボラード等。以後「巻き取り機」という。）であってもよい。荷重の大きさは、予定荷重以上であり、予定荷重より大きいことがより好ましい。また、予定荷重に所定の安全荷重を加算した荷重であってもよい。安全荷重とは、例えば予定荷重に所定の係数をかけた数値であってもよい。

第１ロープＲ１には第１ロープＲ１にかかる荷重を計測可能な第１荷重測定手段Ｌ１が備えられる。また、ガイライン第３ロープＲ３には、ガイライン第３ロープＲ３にかかる荷重を計測可能な第２荷重測定手段Ｌ２が備えられる。荷重測定手段Ｌ１、Ｌ２の設置位置は図２に図示するものに限らず、それぞれのロープにかかる荷重を測定可能であればよい。例えば、第１荷重測定手段Ｌ１は、樹木Ａ１に結合部分の付近に限らず、第２ロープＲ２上に設けられてもよい。

第１荷重測定手段Ｌ１及び第２荷重測定手段Ｌ２は、それぞれ第１ロープＲ１、ガイライン第３ロープＲ３にかかる荷重データを測定し、制御装置１５に送信する。制御装置１５は、第１荷重測定手段Ｌ１が測定した荷重データ（第1荷重データ）及び第２荷重測定手段Ｌ２が測定した荷重データ（第２荷重データ）を比較して、評価対象樹木Ａ１の破壊リスクを評価する。すなわち、ガイライン第３ロープＲ３に係る荷重（第２荷重データ）と、第１ロープＲ１に係る荷重（第１荷重データ）との差が所定範囲である場合、評価対象樹木Ａ１が荷物Ｗによって倒れるおそれがないと評価することができる。第２荷重データと第１荷重データの差に応じて、安全と判断する閾値を設定してもよいし、安全度に関する指標を算出してもよい。例えば、第２荷重データが第１荷重データよりも十分に大きく、第２荷重データと第１荷重データとの差異が所定値以上ある場合に安全と評価し、第２荷重データと第１荷重データとの差異が所定値以下である場合や、第１荷重データが第２荷重データよりも大きい場合に安全性が低いと評価することができる。安全度に関する指標を出力する場合は、各安全度に対応する閾値を任意で設定することができる。

また、第一の実施例においては、第１荷重データ及び第２荷重データのそれぞれの水平成分を算出し、比較することが好ましい。水平成分は、それぞれ第１ロープＲ１、第３ロープＲ３の樹木Ａ１に対する角度をそれぞれθ１、θ２とすると、第１荷重データＴ１×ｓｉｎθ１、及び第２荷重データＴ２×ｓｉｎθ２で算出することができる。また、第１ロープＲ１、第３ロープＲ３の樹木Ａ１に対する角度を計測するための角度計測手段をそれぞれ設けてもよい。角度計測手段は既知の角度センサを用いることができ、評価対象樹木Ａ１に対する角度又は垂直・水平方向に対する角度を計測可能であれば種別に制限はない。角度計測手段を用いる場合、制御装置１５はそれぞれの角度計測手段が計測した角度データ（θ１、θ２）を受信することによって把握してもよいし、作業者によって角度データの入力を受付けてもよい。角度計測手段を設けることによって、第１ロープＲ１、第３ロープＲ３の角度が互いに異なっていても水平成分の比較をすることができる。また、第１ロープＲ１及びガイライン第３ロープの樹木Ａ１に結合する高さが異なる場合は、高さの違いを考慮して前記第１荷重データ及び第２荷重データの比較を行う。

制御装置１５は、評価結果を必要に応じて端末画面に表示したり、音を発生させたりして作業者に知らせる。また、制御装置１５とは別の作業者端末等に結果を送信してもよい。図３は、端末画面の画面構成例である。図３（ａ）は、評価結果が５段階中５だったことを知らせる画面の例であり、安全に作業できる旨のメッセージが表示されている。図３（ｂ）は、評価結果が５段階中１だったことを知らせる画面の例であり、危険である旨、また別のアンカーを使うべきである旨のメッセージが表示されている。画面の表示はあくまで一例であり、適宜変更可能である。

（実施例２）
図４は、第二の実施例の概要を説明する図である。実施例１では、第１ロープＲ１、Ｒ２にかかる荷重を比較することによって、樹木Ａ１にかかる荷重バランスが適切な範囲であることを確かめた。しかしながら、水平方向のバランスが適当であっても、垂直方向の軸力がかかることによる座屈のリスクを把握することができていない。樹木は多くの場合不定形であり、軸力により座屈が発生する前に樹木が曲がり始めて崩壊するリスクが高まる。本実施例２においては、軸力による樹木の屈曲を計測し、座屈に対するリスクを評価するものである。

図４においては、図２のシステムに加えて、樹木Ａ１の所定の部分の水平方向の変位を測定可能な変位測定装置を備える点が特徴である。変位測定装置は、樹木Ａ１の所定の高さ部分が、左右に変位した場合に変位の大きさを検知することができれば、光学的、電気的などの既存の手段を用いることができる。変位測定装置は、一か所以上の部分の変位を計測可能なように設置することができ、樹木Ａ１の高さに応じて測定箇所を設定する。または、樹木Ａ１の全体を計測可能なように設置する。図４では、変位測定装置Ｄ１、及びＤ２の２つの変位測定装置を設置した場合を図示している。変位測定装置を２つ以上設ける場合、互いに高さ位置が異なることが好ましい。また、測定可能な変位の方向が異なると好ましい。変位測定装置Ｄ１、Ｄ２は、樹木Ａ１が水平方向に屈曲した場合にその屈曲による変位を検知することができる。

変位測定装置Ｄ１、Ｄ２は、測定結果を制御装置１５に送信する。制御装置１５は、受信した変位データに基づいて、座屈による破壊リスクを評価する。例えば、安全と判断する場合の変位の閾値を設定してもよいし、安全度の指標を算出してもよい。閾値を設定する場合は、変位が所定数以下であること、などと設定することができる。また、安全度を算出する場合は、例えば変位が０であれば安全度５、変位が０より大きく２ｃｍ以下であれば安全度４、・・・といったように安全度の基準を任意に設定することができる。複数の変位測定装置を設ける場合は、複数の変位データのうち最も変位が大きかった数値に基づいて評価してもよいし、複数の変位データの平均値や中間値等に基づいて評価してもよい。また、変位測定装置が設置される高さとの関係によって所定の係数をかけたうえで総合的な判定を行ってもよい。

制御装置１５は、評価結果を必要に応じて端末画面に表示したり、音を発生させたりして作業者に知らせる。また、制御装置１５とは別の作業者端末等に結果を送信してもよい。

また、実施例１と実施例２を組合せて樹木Ａ１の評価を行うこととするとより好適である。すなわち、実施例１によって、ガイライン第３ロープＲ３による荷重バランスの適性を評価したうえで、実施例２によって軸力による座屈リスクの有無を評価することによって、より確実に作業の安全性を担保することが可能となる。

図５は、実施例１と実施例２を実施することによって評価対象樹木Ａ１の破壊リスクを評価する場合のフローの一例を示す図である。

まず、作業者は、作業に使用する樹木Ａ１を選定する（Ｓ１０１）。また、作業にかかる予定荷重に基づいて、試験荷重Ｗを設定する（Ｓ１０２）。次に、作業者は第１ロープＲ１及びガイライン第３ロープＲ３を樹木Ａ１に結び付けるなどして、樹木Ａ１に対して荷重手段を設置する（Ｓ１０３）。

制御装置１５は、通信手段により第１荷重測定手段Ｌ１及び第２荷重測定手段Ｌ２から、第１荷重データおよび第２荷重データをそれぞれ取得する。そして、第１荷重データおよび第２荷重データを比較することによって、荷重バランスを評価する（Ｓ１０５）。制御装置１５は、荷重バランスの評価の結果、安全に関する一定の基準を満たした場合（Ｓ１０６＝Ｙｅｓ）、Ｓ１０７以降の工程を実施する。一方、荷重バランスが基準を満たさない場合（Ｓ１０６＝Ｎｏ）、結果を所定の端末に出力し（Ｓ１０９）、処理を終了する。

次に、Ｓ１０７以降で変位を観測することによって座屈リスクを評価する。制御装置１５は、変位測定装置から、変位データを取得する（Ｓ１０７）。そして、取得した変位データに基づいて、座屈リスクを評価する（Ｓ１０８）。制御装置１５は、荷重バランスに関する評価結果と、座屈リスクの評価結果を踏まえて、最終的な破壊リスクを評価し、結果を端末に出力する（Ｓ１０９）。

実施例１及び２に係る発明によれば、樹木Ａ１の破壊リスクを確認することができる。特に、作業開始前に、実際の予定荷重以上の荷重で樹木Ａ１を評価することによって、安全な作業設計が可能である。また、本システムを実際の作業中において使用することで、作業が現在安全に行われていることを確認しながら作業することができる。

（実施例３）
実施例３では、樹木Ａ１の断面欠損の有無を評価するためのものである。樹木は枯損、虫害等によって断面欠損を生じていることがあるが、外観のみからでは判断できない場合がある。本実施例では、作業に使用する樹木Ａ１について、作業前に断面欠損による耐力の減滅を確認することができる。図６は、実施例３の模式図である。評価対象樹木Ａ１には、荷重ロープとして第１ロープＲ１及び第４ロープＲ４が結び付けられ、第１ロープＲ１には、第１荷重測定手段Ｌ１が設けられる。本実施例３においては、第１ロープＲ１は樹木Ａ１に結合され、第１ロープＲ１に対して滑車Ｐ１によって第４ロープＲ４が結合されている。第４ロープＲ４は、一端を樹木Ａ１、他端を樹木Ａ１とは異なる構造物（例えば樹木Ａ３）に固定される。第４ロープＲ４は両端を樹木Ａ１以外の構造物（例えば樹木Ａ３）に固定してもよい。なお、構造物は樹木でなくてもよく、第４ロープＲ４を固定可能であれば地面やコンクリートなど他の構造物であってよい。

本実施例３においては、荷重ロープに荷重をかける荷重手段としてロープの巻取り手段を備える。図６の構成例では、第４ロープＲ４の樹木Ａ３の結合部付近において、荷重手段として巻取り機が設けられる。第４ロープＲ４を巻き取る巻取り手段が設けられ、第４ロープを巻き取ることによって第１ロープＲ１が引っ張られ、樹木Ａ１に荷重をかける。なお、当該ロープの構成は一例であり、樹木Ａ１に結び付けた第１ロープＲ１を直接的に巻き取る構成としてもよい。巻き取り機は、ロープの巻き取り及び送り出しを手動で行うものでもよいし、自動で制御するものでもよい。自動による制御の場合、ロープ巻き取り機に電動モータや速度計を備えることが好ましい。また、第４ロープＲ４には、ロープの巻き取り／送り出し量をカウントするカウンタが備えられることが望ましい。

本実施例３によれば、第１ロープＲ１に結合した第４ロープＲ４を所定長さ巻取ることによって樹木Ａ１に荷重をかけ、つづいて、巻き取った第４ロープＲ４を巻き戻して前記荷重を軽減したときの、第１荷重測定装置Ｌ１の荷重データに基づいて、樹木Ａ１の欠損の有無を評価することできる。

図７は、横軸にロープの巻取り長さＬ、縦軸に第１荷重測定装置Ｌ１の荷重データＷを取ったときの、長さＬと荷重Ｗの関係を表すグラフである。細い曲線は、健康な樹木の場合の傾向を示しており、一定の長さまでは、ＬとＷは直線的に比例関係にあるが、一定長さ以上巻き取ると樹木が降伏点に到達し、Ｗは急降下する。図７のグラフにおいて、黒い実線が巻取り時、グレーの矢印が巻き戻し時を表している。すなわち、ロープを巻き取るときは、巻き取ったロープの長さＬが大きくなるにしたがって、荷重Ｗは比例して大きくなっていく（黒い実線）。そして、ロープを巻き戻すときは、巻き取ったロープの長さＬが短くなるにしたがって、荷重Ｗは小さくなっていく。そして、樹木Ａ１が十分な強度を持っている場合は、巻き取るときと巻き戻すときのＬとＷの関係は同じ傾きを示すので、巻取り時のグラフ（黒い実線）と巻き戻し時のグラフ（グレーの矢印）は一致する。したがって、原点（例えばＬ＝０かつ荷重Ｗ＝０）から巻取りを始めて、さらに完全に巻き戻したとき（再びＬ＝０）には、荷重Ｗも０になり、再び原点に戻ることになる。しかし、図７（ａ）のように、巻き戻した時（Ｌが再び０になったとき）の荷重Ｗの値が０でない場合というのは、第４ロープＲ４を引っ張っていないのにも関わらず荷重測定手段Ｌ１に荷重がかかっていることになる。これは、第４ロープＲ４を巻き取って樹木Ａ１に引っ張り荷重をかけたときに樹木Ａ１に断面欠損が生じ、第４ロープＲ４で引っ張った方向とは逆方向に樹木Ａ１が傾いてしまった可能性を示している。

また、図７（ｂ）のように、第４ロープＲ４を完全に巻き戻すより前（Ｌが０でないとき）に、荷重Ｗが０（初期値）になっている場合は、第４ロープＲ４を巻き取って樹木Ａ１に引っ張り荷重をかけたときに樹木Ａ１が同じく断面欠損を生じ、第４ロープＲ４で引っ張った方向と同じ方向に傾いてしまった可能性を示している。

制御装置１５は、ロープの巻取り長さ（巻戻し長さ）Ｌと、荷重測定手段Ｌ１の荷重データＷを時系列で取得する。そして、巻き取った長さと同じ長さだけ巻き戻したときの荷重Ｗが巻き取る前と一致していること、及び／又は、巻き戻したときの荷重Ｗが巻き取る前と一致する時点において、ロープの巻取り長さが０であることを確認することによって、安全性を評価する。一例として、制御装置１５は、ロープを巻き取るときの巻取長さＬと荷重Ｗとの関係を関数で表したときの傾きα１と、ロープを巻き戻すときの巻戻長さＬと荷重Ｗとの関係を関数で表したときの傾きα２とを計算する。そして、α１とα２との差が基準を満たしているかを判定し、安全性を評価することができる。例えば、α１とα２との差が所定値以下である場合に、安全であると評価してもよい。また、α１とα２との差がロープの伸び率を許容した範囲内である場合に安全であると評価してもよい。α１とα２との差が０である場合に安全であると判断してもよい。

ロープを最大長さＬ_max巻き取ったときの荷重Ｗ_maxは、作業に係る予定荷重と同じかそれ以上の荷重になるように設定し、それに応じて巻取りの最大長さＬ_maxを設定してもよい。その場合、ロープを巻取りながら荷重Ｗを監視し、所定の荷重Ｗに到達したらロープの巻取りを停止して巻き戻しを開始することができる。

本実施例に係るシステムによれば、特に作業開始前に実際の予定荷重以上の荷重で樹木Ａ１を評価することによって、安全な作業設計が可能である。

（実施例４）
実施例４では、荷重分散を利用することによって、樹木Ａ１に係る荷重を小さくした場合に、荷重が樹木Ａ１の耐荷重よりも十分小さいことを確認するためのものである。作業に使用する樹木Ａ１の強度が不足する場合には、そのまま樹木Ａ１に荷重をかけることはできないが、図８のように他の枝や他の樹木に荷重分散ロープをかけることによって荷重を分散させ、樹木Ａ１に係る荷重を低減することができる。

図８では、木を構成するある枝を作業対象とし（評価対象樹木Ａ１）、評価する例を示している。また、荷重分散第５ロープＲ５をかけるのは、図８のように同じ木の他の枝であってもよいし、隣接する他の木の枝などの構造物であってもよい。荷重分散第５ロープは、樹木Ａ１において、荷重ロープによりかかる荷重を相殺する方向に設けられる。したがって、図８の構成例において荷重ロープ（第１ロープＲ１）は重力方向に設置され、荷重分散第５ロープＲ５はそれとは反対の略上向きに固定される。樹木Ａ１には、荷重ロープである第１ロープＲ１及び第２ロープＲ２が固定される。また、滑車等を介して第２ロープＲ２により荷重手段Ｗが設けられる。荷重手段Ｗは、実際に作業の対象である荷物でもよいし、作業予定の荷物等の重量（以下、予定荷重という）以上の重さを有する荷重物であってもよい。また、当該予定荷重以上の荷重を第１ロープＲ１にかけることのできる別の手段であってもよい。例えば、第２ロープＲ２や第１ロープＲ１を巻き取る巻き取り手段（例えば、ポータラップやボラード等。以後「巻き取り機」という。）であってもよい。荷重の大きさは、予定荷重以上であり、予定荷重より大きいことがより好ましい。また、予定荷重に所定の安全荷重量を加算した荷重であることが好ましい。

荷重分散第５ロープＲ５は、荷重分散に使う所定数の他の枝（図７においてＡ２〜Ａ５）に掛けられることによって、それぞれの枝に荷重をかける。そして、荷重分散第５ロープＲ５の他端は、木の幹などに固定することができる。荷重分散第５ロープＲ５の構成はこれに限らず、樹木Ａ１から他の構造物を経由して固定されればよく、樹木Ａ１とは異なる木の枝や、枝以外の構造物に掛けられてもよい。また、荷重分散に使う枝の数は特に制限はない。また、他端部は木の幹でなくても、第５ロープＲ５を固定可能な構造物であってもよい。荷重分散第５ロープＲ５には、第３荷重測定手段Ｌ３が設けられる。第３荷重測定装置Ｌ３は、荷重分散第５ロープＲ５にかかる引っ張り荷重を測定することができる。荷重分散第５ロープＲ５は、荷重ロープとは逆向きに設置されるので、他端が固定されたことによって荷重分散第５ロープＲ５に発生する力は、荷重手段Ｗによって樹木Ａ１に係る荷重と相殺することができる。

制御手段１５は、荷重測定手段Ｌ１及びＬ３から荷重データを受信する。そして、第３荷重測定手段Ｌ３の荷重データ（第３荷重データ）と第１荷重測定手段Ｌ１の荷重データ（第１荷重データ）との関係が所定の基準を満たすことを確認する。例えば、荷重測定手段Ｌ３の荷重データ（第３荷重データ）が、荷重測定手段Ｌ１の荷重データ（第１荷重データ）よりも十分大きい場合（例えば２倍以上）である場合に、安全であると評価してもよい。また、各々の枝に発生する曲げ応力の状況を枝の挙動により監視することが好ましい。

なお、第３荷重測定手段Ｌ３は、図８に示したように樹木Ａ１に直接固定されたロープ上（Ａ１とＡ２の間）に設置することが好ましいが、荷重分散された他の枝間や、樹木Ａ１に固定される端部とは逆の端部が幹などの構造物に結合される付近（枝Ａ５と幹の間）において設置されてもよい。また、第１荷重測定手段Ｌ１は、図８に示した場所以外に、滑車と巻き取り機の間のロープ上や、滑車と荷重手段Ｗの間のロープ上など、荷重手段Ｗによって樹木Ａ１にかかる荷重が直接的または間接的に測定できる位置に設置することができる。

制御装置１５は、評価結果を必要に応じて端末画面に表示したり、音を発生させたりして作業者に知らせる。また、制御装置１５とは別の作業者端末等に結果を送信してもよい。本実施例５によれば、樹木Ａ１の耐荷重が不足する場合でも、荷重分散を行うことによって安全に作業できることを確認することができる。特に、作業開始前に、実際の予定荷重以上の荷重で樹木Ａ１を評価することによって、安全な作業設計が可能である。また、本システムを実際の作業中において使用することで、作業が現在安全に行われていることを確認しながら作業することができる。

以上、本発明の評価システムによれば、従来作業者の感覚に頼って行われてきた作業において、データに裏付けられた安全性の担保が可能となる。特に、道路鉄道のライフラインや建築物・工作物等に近接する樹木の伐採・搬送を行う際に安全を担保して作業を行う際に適している。

上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。

Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５ 樹木
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 荷重測定手段
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ ロープ
Ｐ１、Ｐ２ 滑車
Ｗ 荷重手段
Ｄ１、Ｄ２ 変位測定手段

Claims (10)

1. 作業前に評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価システムであって、
   前記評価対象樹木に取り付けられる荷重ロープと、
   前記荷重ロープに設置される第１荷重測定手段と、
   前記荷重ロープに前記作業に係る予定荷重より大きい荷重をかける荷重手段と、
   前記第１荷重測定手段により測定された第１測定データを受信する受信手段と、
   前記測定データに基づいて、前記評価対象樹木の破壊リスクを評価する評価手段とを備える、評価システム。
2. 前記評価対象樹木に取り付けられるガイラインロープと、
   前記ガイラインロープに設置される第２荷重測定手段をさらに備え、
   前記受信手段は前記第２荷重測定手段により測定された第２測定データをさらに受信し、
   前記評価手段は、前記第１測定データ及び第２測定データを比較することによって前記破壊リスクを評価する、請求項１に記載の評価システム。
3. 前記ガイラインロープは、前記評価対象樹木に対して前記荷重ロープとは反対側に設けられ、
   前記評価手段は、前記第１測定データと前記第２測定データにおいて、
   互いに反対方向である水平成分の差が所定範囲内であることを確認する、請求項２に記載の評価システム。
4. 前記荷重ロープ及び前記ガイラインロープの少なくともいずれかに、ロープの角度を測定する角度測定手段を備えることを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載の評価システム。
5. 前記評価対象樹木の水平方向の変位を測定する変位測定手段をさらに備え、
   前記受信手段は、前記変位測定手段が測定した変位データをさらに受信し、
   前記評価部は、前記変位データに基づいて前記破壊リスクを評価する、請求項１〜４のいずれかに記載の評価システム。
6. 前記評価対象樹木に取り付けられる荷重分散ロープと、
   前記荷重分散ロープに設置される第３荷重測定手段とをさらに備え、
   前記受信手段は前記第３荷重測定手段により測定された第３測定データをさらに受信し、
   前記評価手段は、前記第１測定データ及び第３測定データを比較することによって前記破壊リスクを評価する、請求項１に記載の評価システム。
7. 前記荷重手段は前記荷重ロープを直接的又は間接的に巻き取る巻取手段であり、
   前記評価手段は、
   前記荷重ロープを巻き取るときの巻取長さと前記第１測定データとの関係を表す傾きα１と、
   前記荷重ロープを巻き戻すときの巻戻長さと前記第１測定データとの関係を表す傾きα２とを計算し、
   前記α１と前記α２との差が所定値以下であることを確認する、請求項１に記載の評価システム。
8. 前記α１と前記α２との差が、前記荷重ロープの伸び率以下であることを確認する、請求項７に記載の評価システム。
9. 前記α１と前記α２とが一致することを確認する、請求項７に記載の評価システム。
10. 作業前に評価対象樹木の破壊リスクを評価するための評価方法であって、
    前記評価対象樹木に取り付けられた荷重ロープに前記作業に係る予定荷重より大きい荷重をかける第１のステップと、
    前記荷重ロープに取り付けられた第１荷重測定手段により測定された第１測定データを受信する第２のステップと、
    前記測定データに基づいて、前記評価対象樹木の破壊リスクを評価する第３のステップとを有する、評価方法。
    

Images