【発明の詳細な説明】
ウォーキングプロフィロメータ
この発明は、道路または他の表面の長手のプロファイルを測定するためのプロ
フィロメータに関する。特に、この発明は、1人の歩行操作者によって表面上で
押し動かされ得るプロフィロメータに関する。
道路表面の凸凹を測定するために、これまでに多くの装置が開発されてきた。
これらの装置から得られた測定は、車両道路表面の質を評価する手段を提供する
。道路建設および整備の委任機関により、道路表面の劣化をモニタしかつ道路表
面上での運転の際の運転者の快適さおよび安全性を確実にするような情報が必要
とされる。
道路表面の品質を評価するために用いられた最初の機械のうちの1つは、典型
的な速度で道路表面に沿って自動車の運転が行なわれるとき特定の自動車の1本
の車軸とシャーシとの間の相対的垂直移動を測定した。このタイプの機械の大き
な欠点として、道路表面の本当の特徴が示されるのではなく道路表面に対する特
定の自動車の応答の特徴が示されるということがある。ゆえに、その結果は、自
動車の動作速度、荷重、停止、さらにはそれに用いられるタイヤのタイプにも大
きく依存する。明らかに、これらの特徴のすべては自動車によって大きく異なっ
ている。道路表面の品質を測定するときこれらのばらつきを最小限にするために
、ある自動車だけを道路表面の品質測定に用いることが昔も、そして今も行なわ
れている。
これらの初期の機械が直面した問題が認識されて、自動車によって引っ張られ
かつ理想的なサスペンションシステム(suspension system)を有し得る一輪車基
準トレイラーを開発する試みが行なわれた。理想的には、トレイラーは、一定で
かつ十分に範囲規定された速度の線形ばね、質量が正確に規定された静的および
動的エレメント、垂直速度と減衰力との間の線形関係が一定にかつ十分に規定さ
れたサスペンションダンパ、および同心のレベルが保証された規定されたタイプ
のタイヤを有するであろう。これらのトレイラーで得られた結果は、自動車ベー
スのユニットを用いて得られたものよりも整合性はあるが、それらもまた制御不
可能な可変性のために比較的信用できないものとして考えられている。またこれ
らのトレイラーには細密な整備が必要であり、自動車ベースのユニットよりもさ
らに使いにくい。
道路表面の不完全性に関する包括的な情報を得ることの必要性に応じて、特別
な測定器具が開発された。その器具は、自動車の後ろで通常の交通速度で引っ張
られる、慣性によって安定した高さ基準プラットホームを含む。高さ基準プラッ
トホームは、道路表面の平均高さにゆっくりと追従するように配列される。道路
表面の高さが詳細に連続的に測定され基準プラットホームの高さに対して記録さ
れる。結果として得られた記録は道路表面の長手のプロファイルと呼ばれる。こ
の器具の利点として、引っ張る自動車の運
転特性から独立して実際の道路表面における差異の真の測定が行なわれるという
ことがある。この器具によって、道路表面の凹凸を測定するための多くの高度技
術システムが開発されている。これらの器具は、長手のハイウェイプロフィロメ
ータまたはより簡単にはプロフィロメータとして既知になっている。
現代のプロフィロメータは大抵、特別な改造車に取付けられ、応答の速い高精
度の非接触変位変換器を用いて道路表面のさまざまなポイントと自動車シャーシ
との間の距離を測定する。慣性高さ基準は大抵、自動車シャーシの垂直動的加速
度を表わす加速度計信号から算出される。得られた測定値は蓄積され、道路表面
のプロファイルが生成され得る。プロファイルから通常得られた概要統計は、国
際粗さインデックス(International Roughness Index(I.R.I))、2乗平
均垂直加速度(R.M.S.V.A.)、および国立オーストラリア州道路協会
粗さモニタリング自動車によって生み出されるであろう値に対応するシミュレー
トされた出力を含む。
上述のタイプのプロフィロメータによって正確な結果を与えることができるが
、製造コストが非常に高くつきそれらを正しく使用するには熟練した操作者が必
要になる。これらの形態のプロフィロメータは、比較的壊れやすい装置であるた
め、連続的整備が必要であり、それらが用いられるとき特別な配慮がなされなけ
ればならない。この種類の
プロフィロメータはまた、システムを動作速度に立上げるには加速するための道
路の距離が不十分であるまたは安全な停車を可能にするには減速するための道路
の距離が不十分であるような道路の短いセクションをテストすることには適して
いない。これはしばしば小規模な道路工事に当てはまる。また、ホスト自動車の
重さのために、これらのタイプのプロフィロメータは、注入されたばかりのコン
クリートの表面のテストには用いられ得ない。これらの形態のプロフィロメータ
は通常、船橋楼甲板のテストには用いられ得ない。なぜなら甲板は大抵、連絡道
路が建設される前にできあがるからである。
これらの条件下にあるプロファイル測定はこれまで2人の操作者のチームによ
って光学測量器具を用いて行なわれてきた。自動車道路の表面の品質を確立する
ために十分な配慮がなされ十分に多くの数のポイントにおいて高さ測定が行なわ
れれば、これは非常に遅いプロセスとなる。
舗装道路の連続的な長手の勾配の増分を測定するために他の器具も考案されて
いるが、それらは、光学測量方法よりもかなり早く行なわれるにもかかわらず、
面倒なものであり、適切な品質記録を得るためには操作者の技術をかなり要する
。
先行技術の低速度プロフィロメータはハイウェイスピードプロフィロメータが
用いられ得ないところで使用することを意図されたのに対して、この発明は、高
品質プロファ
イルを記録する速度をかなり増大し、かつ操作者技術に対する依存性を低減する
ことを求めている。
この発明の第1の局面に従えば、前足部材および後足部材に旋回軸的に連結さ
れた梁を含み、その足部材は梁の長さに沿って間隔をあけられて、各々の上記足
部材は舗装道路のセクションに位置決めされるように配列され、さらに、プロフ
ァイルが測定されようとする舗装道路に沿ってプロフィロメータが順方向に移動
するとき、上記前足部材によって先に占有された舗装道路のセクションに後足部
材が位置決めされる得るように、上記前足部材および後足部材を再位置決めする
ための手段と、前足部材と後足部材との間の梁の勾配を測定するための手段とを
含む梁配置システムを備えるプロフィロメータが提供される。
好ましくは、梁は一時停止段階の間、プロフィロメータが舗装道路上を順方向
に走行し続けている間に、舗装道路上で静止したままであるように配列される。
梁の勾配を測定するための手段は、好ましくはその一時停止段階の間に活性化さ
れる。
好ましくは、プロフィロメータは、測定動作の開始から上記前足部材の各々の
特定の配置までの全距離を決定するための手段をさらに備える。
好ましくは、再位置決め手段は、周期的一時停止機構と補助機構とを備え、梁
は補助機構によって周期的一時停止機構に間接的に連結されるように配列される
。
好ましい実施例において、周期的一時停止機構は、一時停止段階と、上昇およ
び順方向加速段階と、名目上(nominally)一定速度の順方向走行段階と、下降お
よびゼロ速度への減速段階とによって規定される周期的な動きを出力するように
配列されている。補助機構は、周期的一時停止機構の一時停止段階の間に梁から
機械的に分離されるように配列されている。好ましくは、周期的一時停止機構は
、1列に並んで取付けられるようにかつプロフィロメータが順方向に駆動される
とき同期した態様で回転するように配列される1対の車輪の受動的回転から動力
を供給される。
好ましくは、前記車輪の1つまたは梁配置システムの一部と関連のトリガ手段
が、梁の勾配を測定する測定手段を始動するために提供される。梁の勾配は、梁
の長手の軸に沿った方向でかつ真の局部的水平方向に対して絶対勾配の正弦に比
例する分重力を示すように取付けられるサーボ加速度計によって測定され得る。
梁の任意の特定の配置に関する前足部材と後足部材との間の高さ増分は、前足部
材と後足部材との間の距離に勾配角度の正弦を乗算したものに等しい。高さ増分
を記録しかつ舗装道路プロファイルを決定するための手段が好ましくは提供され
る。舗装道路のプロファイルは好ましくは、足部材の配置ごとの高さ増分を加算
しかつそれらを水平尺度に与えることによって構成され、ここで走行距離は原則
として、動作の開始からの配置の数に、足ごとの間隔を乗算したものである。
好ましくは、プロフィロメータは、前記梁配置システムに連結された車輪付き
のキャリッジをさらに備える。キャリッジは、プロファイル測定を行なうための
横断方向および長手方向に安定した基準と、速歩きの速度においてプロフィロメ
ータを自由に機動するための手段とを提供するように配列され、梁配置機構はプ
ロフィロメータが上を走行している表面から接触を外されて持ち上げられる。
この発明の実施例は、添付図面を参照して例として説明される。
図1は、この発明の実施例に従ったプロフィロメータの重複した周期的一時停
止機構の簡単な側面図である。測定システムシャーシは、簡潔にするために図示
されていない。シャーシには、開始装置および停止装置と正確に同調されかつ車
輪付きキャリッジに結合する、軸受、車軸、ならびにガイドトラック、ベルト、
および遅延張力設備などの関連の部品が取付けられる。
図2は、図1に示された周期的一時停止機構の上に置かれかつそれに結合され
た、この発明の実施例に従ったプロフィロメータの梁配置機構および測定梁の概
略的側面図である。
この発明の実施例に従ったプロフィロメータは、車輪付きキャリッジ(図示せ
ず)に結合されかつそれによって支持されている、図1および図2に示されたよ
うな梁配置システムを備える。車輪付きキャリッジによって、梁配置シ
ステムの車輪がプロファイル測定を行なう間に表面と連続的に接触することが確
実になり、かつそれに関する横方向および長手方向に安定した基準が与えられる
。車輪付きキャリッジは、舗装道路の長さに沿って歩行操作者によって押し動か
されプロファイル記録を行なう。
車輪付きキャリッジは、プロフィロメータの正しい機能に必要とされるすべて
の補助的電子部品を支持する。そのような部品は、データ獲得、ディスプレイ、
および結果の処理に用いられるポータブルコンピュータを含む。キャリッジはま
た、全梁配置機構を、プロファイルが測定されている表面との接触を外して持ち
上げる手段を含み、プロフィロメータがプロファイル測定を行なうようには使用
されないときに容易に機動されることを可能にする。
正確な円周がわかっている無負荷の車輪がさらにキャリッジに取り付けられ得
ることがあり、それはそれ自体の車軸を中心としたその角移動がちょうどプロフ
ィロメータの走行距離に関連するように取付けられ得る。この車輪には、一連の
電気パルスを生成するエンコーダが設けられていてもよく、各パルスはプロフィ
ロメータの長手の移動の正確で小さな増分を表わす。梁の長さに配置の数を乗算
したものに基づいた長手の走行表示が十分に正確でない状況においては、これら
のパルスは長手走行の非常に正確な表示を与えるために電子的にカウントされ得
る。
キャリッジはまた、ばねによって活性化されるブレーキ
を含むことがあり、これは、プロフィロメータを機動させるかまたはプロファイ
ル記録を行なうかいずれかのとき、押しハンドルに取付けられたラッチされてい
ないレバーを用いて操作者によってリリースされた状態に手動で保持されなけれ
ばならない。
車輪付きキャリッジは、それ自体と梁配置機構との間の結合を行なうさまざま
な手段を伴う多様な形態をとり得る。それもまた、梁配置機構を持ち上げて表面
接触を外すさまざまな手段、およびその車輪にブレーキを与えるさまざまな手段
を利用し得る。
図1に示されているように、梁配置システムの第1の構成要素は、重複した周
期的一時停止機構10である。周期的一時停止機構10を二分した部分のそれぞ
れは、本質的に同様であり、車輪12と、1対の同一の前スプロケットおよび後
スプロケット16、18に取付けられた小さなピッチチェーン14とを含む。後
チェーンループの前スプロケット16および前チェーンループの後スプロケット
18は、ドライブスプロケット22、24に取付けられる歯付きベルト20によ
って駆動される。次にスプロケット22、24は、直接車輪12によって駆動さ
れる。ドライブスプロケット22、24間の比は4:1である。周期的一時停止
機構10を二分した部分の各々の車輪12の円周は、チェーン14のループの長
さのちょうど2倍に等しい。周期的一時停止機構10を二分した部分2つの間に
は僅かに違
いがあるが、これは単に寸法的制限に対処するものである。
周期的一時停止機構10を二分した部分の各々の車輪12は、1対の同一のス
プロケット28、30に取付けられる歯付きベルト26からなる絶対単位比ドラ
イブと同期する。スプロケット30は車輪12に、それらの間で無限に相対的角
調節がなされる装置によって結合され、2つのチェーンループ接合リンク80の
移動の正確な同期を可能にする。車輪12の車軸には、1方向クラッチまたはブ
レーキ(図示せず)が設けられ、損傷を与える恐れがある周期的一時停止機構の
逆回転を阻止する。
各チェーン14は、0.250インチピッチの38個のリンクを備え、9.5
0インチの全長を有する。前スプロケットおよび後スプロケット16、18の各
々は、19個の歯を有し、このため各チェーン14は、スプロケット16、18
が2回転するごとに前スプロケットおよび後スプロケット16、18のまわりを
1回りする。車輪12とチェーンループの駆動しているそれぞれのスプロケット
16、18との間の歯付きベルト20およびドライブスプロケット22、24は
、ちょうど4:1のステップアップ比を有し、したがって、各チェーンループ1
4は車輪12のちょうど半回転ごとにその対応のスプロケット16、18のまわ
りを1回転する。
車輪12のタイヤは、チェーンループの長さに等しいちょうど9.50インチ
の円周の半分を有するようになって
いる。ゆえに、プロフィロメータが梁配置機構に沿って、プロファイルがとられ
ている表面と接触して押されるとき、車輪がプロフィロメータの9.50インチ
の走行ごとにちょうど半回転する。
チェーン14は、上部無支持セクション14aと下部無支持セクション14b
とに分けられ得る。下部無支持セクション14bは、プロフィロメータが順方向
に押される速度とちょうど同じ速度で駆動され、このためプロフィロメータが舗
装道路に沿って押し動かされるとき、チェーンの無支持セクション14bにおけ
るリンクは舗装道路の上方で静止しているように見える。チェーン14の各リン
クが後スプロケット18のまわりを走行するとき、リンクはまた順方向に加速さ
れ、その結果リンクが後スプロケット18の頂部を離れて上部無支持セクション
14bにおいて走行するまでに、リンクはプロフィロメータの順方向速度の2倍
に等しい順方向速度に到達している。チェーン14の各リンクが前スプロケット
16のまわりを下降するとき、リンクは順方向に減速され、その結果リンクが前
スプロケット16の底部を離れてチェーンの下部無支持セクション14bにおい
て走行するまでに、リンクはプロフィロメータの走行速度に無関係にゼロ順方向
速度に達している。ゆえに、チェーン14のリンクに結合されたいかなるものも
、以下によって規定された周期的な動きに支配される。つまり、
(1) リンクが舗装道路の上方の低高度において静止する一時停止段階(「
段階1」)と、
(2) 上昇して高度が増大する長手方向の加速(「段階2」)と、
(3) 増大した高度におけるプロフィロメータ速度の2倍に等しい速度の順
方向走行段階(「段階3」)と、
(4) 次の一時停止段階の準備をする高度低下およびゼロ順方向速度への減
速(「段階4」)とがある。
重複した周期的一時停止機構10は、動作上、図2に示された梁50に連結さ
れる。梁と周期的一時停止機構10との間の動作連結は、以下で詳細に議論され
る。
梁50は、旋回軸的に前足および後足52、54に連結される。各足52、5
4の旋回軸的連結の間にある梁50の長さは、9.50インチである。前足52
と後足54との間の梁50の長さは、チェーン14の長さに等しい。梁50は、
捩じった状態で中間ポイント56において関節接合される。
各足52、54は、3つのコムパッド58によって舗装道路と接触するように
配列される。各足52と54との中央が、そのそれぞれの足52、54が位置づ
けられている舗装道路のセクションの平均高さを表わすように、ゴムパッド58
が配列されている。捩じった状態で関節接合された梁50と一緒になったこのタ
イプの足52、54を用いることによって、梁50はいかなる舗装道路にもしっ
かり
と固定され、梁50が2本の足52、54間の勾配に適合することが確実になる
。このようにして、梁は、2本の足52、54間の舗装道路のセクションの勾配
を正確に表わす。
梁50の勾配は、細長い軽量のプレート62に取付けられるサーボ加速度計6
0によって測定される。プレート62は、2個の耐久性のある弾性の軟質フォー
ム合成ゴム64、66によって各端部において梁50に結合されている。加速度
計60のこの配列により、過渡現象は迅速に落ちつき、梁50の前足および後足
52、54間の実効勾配は正確に表示される。フォームゴムサスペンション64
、66もまた、プロフィロメータが一時停止段階にない間の危険な過渡現象的な
加速から加速度計60を保護する。
舗装道路のプロファイルを測定するために、梁50は舗装道路に沿って前進さ
せなければならない。梁50のこの前進移動は、梁50と周期的一時停止機構1
0との結合によって達成される。しかしながら、加速度計60が重力の作用を受
ける勾配を測定するように用いられる間に何らかの移動または振動を受けないこ
とが重要であるので、梁50は周期的一時停止機構10のチェーン14に直接結
合されない。代わりに、梁50は、補助機構によって間接的にチェーン14に結
合される。図2に最も良く示されている補助機構は、梁50がプロフィロメータ
の一時停止段階の間に周期的一時停止機構10およびキャリッジから分離さ
れることを可能にするように配列される。
補助機構は、周期的一時停止機構の二等分部分の各々に取付けられる。補助機
構は、チェーン14のリンクとして形成される接合リンク80(図1)を含む。
各接合リンク80は、シャフト82(図2)によって回転出力を与えるように配
列され、シャフトは、梁50を連続的に捕獲しかつそれをプロフィロメータから
リリースする介在機構に、リンク80(図1)のさまざまな配向を伝える。重複
した周期的一時停止機構10の2つの接合リンク80は、両方がちょうど同じ段
階の移動を同時に行なうように配列される。2つの接合リンク出力シャフト82
は、大きな軽量の梁配置プレート84に取付けられる軸受(図示せず)に結合さ
れており、プレート84全体は、車輪12の車軸を支える副シャーシ(図示せず
)に対して水平方向および垂直方向の周期的な動きをするようになっている。梁
配置プレート84の水平方向および垂直方向の周期的動きは、接合リンク80の
動きと同一である。梁配置プレート84の動きは、図2に示されたループ200
によって描かれている。
梁配置プレート84は、梁配置のすべての段階にわたって、付加的な駆動され
ない双リンク安定化装置によって垂直方向に維持される。一時停止段階の間の梁
配置プレート84の重さ、ならびに順方向走行段階の間のプレート84および梁
50の重さは、水平方向のガイド上でロールするカムローラによって支えられる
ため、チェーン14aおよ
び14bの無支持部分は負荷に耐える必要はない。図を明瞭にするために、これ
らの部品のどれも示されていない。
2つの接合リンク出力シャフト82は、「下降および減速」段階(段階4)の
間に180°だけ時計回りに回転し、「上昇および順方向加速」段階(段階2)
の間にさらに180°だけ時計回りに回転する。それらは、「一時停止」段階(
段階1)の間または「2倍速度の順方向走行」段階(段階3)の間には回転しな
い。
各出力シャフト82の回転は、カム88およびカム従動節90によって周期的
水平方向の動きに変換される。カム従動節90は、上部ガイドおよび下部ガイド
92、94として図示された機構によって水平方向に動く。各カム従動節90は
、リンク96によって梁捕獲アーム98に連結されるようになる。各梁捕獲アー
ム98は、旋回軸的に梁配置プレート84の頂部に連結され、それに対して平行
にスイングするように配列される。各梁捕獲アーム98の自由端部には、横方向
に分離している1対のピックアップコーン100が取付けられており、そのうち
の近い方だけが図2に示されている。各対のピックアップコーン100は、梁5
0の隣接端部に取付けられているプレート104に形成された対応の形状のアパ
チャ102に係合するように配列されている。梁ピックアップアーム98は、圧
縮ばね106によって強くバイアスされてプレート104から離れる。
図2は、「一時停止」段階(段階1)における機構を示す。この段階では、梁
捕獲アーム98は、プレート104のアパチャ102から大きく離れている。接
合リンク80が一時停止段階(段階1)の終わりに達してカム88が180°回
転を開始する「上昇および順方向加速」段階(段階2)を始めるまで、ピックア
ップアーム98は、離れたままである。そして1対の梁捕獲アーム98は、互い
の方に駆動され、ピックアップコーン100はアパチャ102に入りかつ梁50
を捕獲する。梁50を捕獲するというこのプロセスは、梁配置プレート84およ
びカム88がプロフィロメータの「上昇および順方向加速」段階(段階2)の頂
点に達するまでに完了する。カム88はプロフィロメータの「順方向走行」段階
(段階3)の間には回転しないので、勾配測定梁50は、この段階の間は捕獲さ
れたままになり、次の梁配置の準備をして順方向に舗装道路よりかなり上に移さ
れる。接合リンク80およびカム88が「下降および減速」段階(段階4)を開
始するとき、カム88はそれらの次の180°時計回り回転を開始する。しかし
ながら、カム88が次のほぼ180°の回転に関して一定の半径を有するとき、
勾配測定梁50は、この段階のほとんどすべてにわたって梁捕獲アーム98とコ
ーン100とによって捕獲されたままになる。したがって、段階4の間、プロフ
ィロメータが着実に順方向に動いているとしても、梁50は減速されほとんど停
止した状態になる。段階4の
間、梁50はまた、舗装道路の数ミリメートルの範囲内まで下降する。このとき
、カム88は突然不連続に動くようになる。それによってカム従動節90は、外
向きにスナップすることを引き起こされ、梁捕獲アーム98はばね106のバイ
アスを受けて互いに離れて動く。そして梁50は舗装道路までのあと数ミリメー
タだけ下がり、このためプロフィロメータとの連結が外される。この位置におい
て、ピックアップコーン100は少なくとも6mmだけどの方向にもアパチャ1
02から離れる。コーン100には好ましくは、伸長ピン(図示せず)が設けら
れ、この伸長ピンは、梁50の捕獲およびリリースの動作を行なうことはないが
、梁50が通常動作の間に完全にプロフィロメータから切り離され得ないことを
確実にする。アームが外向きにスナップするとき機構への衝撃を最小限にするた
めに、小さな空気減衰シリンダ(図示せず)が2つの梁捕獲アーム98間に結合
されてもよい。
勾配測定梁50が舗装道路に着地するとき、後足54は前足52によって先に
占有された舗装道路のちょうどそのセクションに位置づけられる。両足52、5
4は迅速に3つのこのパッド58上で定まる。梁50の長手方向の傾きは、各足
52、54に梁50を連結する旋回軸的な連結によって可能となる。横断方向の
傾きは、梁50の中間ポイント56において与えられた捩じった状態の関節接合
によって可能となる。
現在、梁50は一時停止段階(段階1)にある。段階1において、梁50は舗
装道路に定着し、梁の足52、54両方における梁50の配置および加速度計6
0から結果として生じる過渡現象はなくなる。梁50は厳密には静止しているが
、プロフィロメータは順方向に連続的に動くことを記憶すべきである。。一時停
止段階(段階1)の終わる直前に、車輪12の一方のマーカ−カム(marker cam)
(図示せず)に関連の非接触位置検出器(図示せず)は、トリガ信号を生成し、
この特定の梁配置に関する加速度計60からの示された勾配をデータ自記計(lo
gger)が読取ることを引き起こす。勾配が読取られた後、接合リンク80および
カム88は「上昇および順方向加 速」段階(段階 2)に動く。段階2の間、
梁50は、舗装道路と接触したその位置から持ち上げられて、順方向にプロフィ
ロメータの順方向速度の2倍の速度まで加速される。そして梁50は、プロフィ
ロメータの前方に動かされ、その足52、54は舗装道路から十分離れ(段階3
)、それによって梁50が静止したままであった一時停止段階(段階1)の間に
失った時間を補償する。
梁配置間の順方向移動は、実効梁長にちょうど等しい。これは、梁の長さとチ
ェーン14の長さとが等しいからである。これは、連続的一連の長手方向の増分
からの真のプロファイルの数学的構成を得ることができ、その傾きの長さは、す
べて同一であり、実効梁長に等しく、足ごとのそ
の高さの変化は、真の水平方向に対する勾配角度の正弦に実効梁長を乗算したも
のである。
説明されたプロフィロメータは、250mmより小さい距離だけ離れている連
続ポイント間の絶対高さ変化さえ測定することができ、その精度はおよそ+また
は−0.2mm/mの範囲内にある。これにより、プロフィロメータは十分に一
級クラスのプロフィロメータ精度の範疇に入る。
説明されたプロフィロメータは好ましくは、最初の舗装道路のプロファイルの
オンライン構成および表示ができる、オンボードデータログ用システムおよびコ
ンピュータを組入れる。プロフィロメータコンピュータは好ましくは、オフライ
ンデータ低減を行なって任意の特定の測定動作に関して多くのプロファイル概括
統計を生成する全ソフトウェアを含む。これらの統計は、国際粗さインデックス
、等価N.A.A.S.R.A.粗さ、等価メイのインデックス(Equivalent M
ay's Index)、2乗平均垂直加速度、等価カリフォルニアプロフィログラフイン
デックス(Equivalent California Profilograph Index)、さまざまなタイプの
波長および振幅スペクトルを含む。
説明されたプロフィロメータは、連続的に動作しかつ1時間につきゼロからお
よそ1kmまでの任意の速度において有効データを記録することができるが、今
後の改良によっては、さらに高い速度の動作が可能となり得る。キャリッジ速度
が動作限度にいつ近づいているかを示すために、
簡単な可聴モニタリングトーンが設けられる。
代替的には、最大速度を明白に制限するために、機械的または電気機械的調速
機(govenor)がキャリッジの車輪に与えられ得る。
同じ測定原理内にあるさらなる代替案として、キャリッジは、表面のタイプま
たは勾配に無関係な一定の最適な速度において動作する電気モータまたは燃料モ
ータによって動力を供給され得る。それは、軽量リードまたは適切な「ワイヤレ
ス」手段のいずれかによる遠隔制御によって開始、停止、進行が行なわれ得る。
各測定のサイクルの期間が短いために、梁の足が正しい位置にあって真の勾配
を示すとき、梁の勾配を測定すべく、高速動作重力傾斜センサが用いられること
が勧められる。説明された実施例はこの目的のためにサーボ加速度計を用いるが
、この装置に対して多くの他の起こり得る代替案がある。これらは主に、重力勾
配を測定する装置または他の形態のインライン加速度計を含み、高速動作の受動
的タイプかまたは力平衡タイプのいずれかである。別の可能性として、ケージ(
cage)/リリース能力を有し目的によって特定されるサーボクリノメータを開発
することがあり、これは梁配置の 「一時停止」段階以外のすべての段階の間ケ
ージ状態にされて、配置の間の衝撃損傷の可能性を低減する。
説明された実施例において、各足52、54は、3つの
ゴムパッド58によって舗装道路に接触するように配列されている。多くの他の
配列もこの目的のために用いられ得ることが考察される。たとえば、ばね状の剛
毛ブラシ、柔らかいが耐性のあるフォームポリマシート材料、または液体で湿ら
せられたパッドが用いられ得る。
また、2つの車輪12がベルト26以外の多くの異なる機構によって一緒に結
合され得ることも注目されるべきである。必要な絶対結合を与えるために、たと
えば、各端部におけるかさ歯車、歯車列、またはループ状のローラチェーンを備
える長手のシャフトが用いられ得る。
説明された実施例において、車輪12の円周は、チェーン14の長さのちょう
ど2倍であり、これは、車輪12の1回転につき梁配置/勾配測定サイクルがち
ょうど2回あることを意味する。これにより、車輪12の各連続的180°の回
転につき1回だけ、一時停止段階の終わりに適切にタイミングをとられた電気パ
ルスを得る容易な手段が与えられ、各特定の梁配置に対する勾配の記録が制御さ
れる。
それにもかかわらず、プロフィロメータが順方向に動く速度とちょうど同じ速
度でチェーン14bの下部無支持部分が逆方向に駆動されるような車輪の直径お
よび結合比となっていれば、プロフィロメータ車輪回転と梁配置サイクルとの間
に何らかの特定の比を有することは基本的に必要でない。結合比が整数値でなけ
れば、正しくタイミングをとられた電気パルスを与えて勾配の記録を制御するた
めに、
車輪の車軸から駆動されるカム以外のいくつかの手段が必要になる。
1980年代初期において、世界銀行はハイウェイプロフィロメトリに対する
一連の国際規格を確立した。1等級と呼ばれる最も厳しい規格では、精度が長手
の1mにつき1mmより小さい範囲にある、長手の間隔が250mmよりも大き
くないハイウェイの連続的ポイントの相対的高さの測定が必要とされる。
この実施例のウォーキングプロフィロメータは1等級の要件よりもより微細な
高さ測定精度を有するが、特定のアプリケーションに関してできるだけ長い梁長
を有することが一般的に望ましい。したがって、説明された実施例は、足ごとの
実効間隔が9.50インチ(241.3mm)である梁を用いる大きさとなって
おり、これは、250mmより小さい最大実用サイズであり、ループ14用にア
メリカ規格チェーンを用いる上で基本となり得る。これにより、ユニットは1等
級の規格に対してプロファイルを測定することができる。アメリカ規格のチェー
ンは、リンク80の機能を高めるそのより大きな結合ピンのためにメートルチェ
ーンよりも優れているとして選択された。
多くの代替的なさまざまなプロフィロメータ車輪直径、チェーンタイプ、リン
クサイズ、リンクの数、およびスプロケットサイズが用いられて、航空機滑走路
、歩道、舗装運動場の評価などの、世界銀行ハイウェイプロフィロメト
リ規格(World Bank highway profilometry standards)に従う必要のない状況に
あわせて、システムの実用的実施例を生みだし得る。それにもかかわらず、梁の
長手の足ごとの実効距離がチェーンの各々の長さにちょうど等しいということは
必要である。
説明された実施例は、梁50を捕獲しかつリリースするために横方向に対にな
ったピックアップコーン100を利用する。しかしながら、この目的のために多
くの他の装置も使用され得る。たとえば、横方向に活性化されたツインシュー(t
win shoe)、回転収縮機構、梁の各端部における矩形のホールに作用する単一の
ピラミッド、電磁石、または圧縮空気動作つめもすべて適切であろう。
説明された実施例では、周期的一時停止機構10は、梁配置の配列を簡単にす
るためにユニットの各端部において重複している。しかしながら、この原理に基
づいたシステムは、1つの車輪からの1つのチェーンループおよび1つのステッ
プアップドライブだけを用いて組立てられることもあり、端から端までの機能的
重複は他の手段によって行なわれ得る。
多数要素結合(multi-element linkage)、スライドなどを用いた代替的機構が
用いられることもあり、「上昇、順方向走行、降下、リリース、一時停止、捕獲
」などの繰返しのサイクルを生成し、連続的に勾配測定梁を配置し得る。
実施例は例としてだけ説明されており、修正はこの発明
の範囲内で可能である。
明細書および以下の請求の範囲を通して、状況により他のものを示さない限り
、「備える」またはその変形の「含む」という言葉は、記載された整数または整
数の群を含むことを意味するが、何らかの他の整数または整数の群を除外するも
のではないように理解されるであろう。
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ),AM,
AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C
N,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE
,HU,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,
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