JPH09503061A - ウォーキングプロフィロメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 前足部材および後足部材（５２、５４）に旋回軸的に連結された梁（５０）を含む梁配置システム（１０）を有するプロフィロメータを提供する。足部材（５２、５４）は、梁（５０）の長さに沿って間隔をあけられ、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る。梁配置システム（５０）はまた、プロファイルが測定されようとしてい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、前記前足部材（５２）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（５４）か位置決めされるように、前記前足部材および後足部材（５２、５４）を再位置決めするための手段と、前足部材および後足部材（５２、５４）間の梁（５０）の勾配（６０）を測定するための手段とを含む。

Description

【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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．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、前記足部材は 梁の長さに沿って間隔をあけられ、各前記足部材は舗装道路または他の表面のセ クション上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、前記前 足部材によって先に占有された舗装道路のセクション上に後足部材が位置決めさ れ得るように、前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。 ２．梁は一時停止段階の間、プロフィロメータが舗装道路上で順方向に走行し 続けている間に、舗装道路上で静止したままの状態になるように配列されている 、請求項１に記載のプロフィロメータ。 ３．梁の勾配を測定するための手段は一時停止段階の間に活性化される、請求 項２に記載のプロフィロメータ。 ４．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、請求 項１に記載のプロフィロメータ。 ５．周期的一時停止機構は、一時停止段階、上昇および順方向加速段階、名目 上一定速度の順方向走行段階、なら びに下降およびゼロ速度までの減速段階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る、請求項４に記載のプロフィロメータ。 ６．補助機構は、周期的一時停止機構の一時停止段階の間に機械的に梁から分 離されるように配列される、請求項５に記載のプロフィロメータ。 ７．測定動作の開始から前記前足部材の各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、請求項１に記載のプロフィロメータ。 ８．梁は捩じった状態で関節接合された梁である、請求項１に記載のプロフィ ロメータ。 ９．周期的一時停止機構は、１列に並んで取付けられ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、請求項４に記載のプロフィロメータ。 １０．１対の車輪は、実質的に同一の円周を有する、請求項９に記載のプロフ ィロメータ。 １１．梁の勾配を測定する測定手段を始動するために前記１対の車輪のうちの １つまたは前記梁配置システムの一部分に関連のトリガ手段をさらに備える、請 求項９に記載のプロフィロメータ。 １２．勾配測定手段は、梁の長手の軸に沿った方向の分重力を示すように取付 けられるサーボ加速度計を備える、請求項１に記載のプロフィロメータ。 １３．前足部材と後足部材との間の高さの増分を加速度計信号から計算する手 段と、高さ増分を累積して記録動作の開始に対する任意の前足配置に関する真の 高さを与える手段と、記録の開始から任意の前足配置までの全距離を計算する手 段と、この情報から舗装道路プロファイルを形成する手段とをさらに備える、請 求項１２に記載のプロフィロメータ。 １４．前記梁配置システムに連結された車輪付きキャリッジをさらに備える、 請求項１に記載のプロフィロメータ。 １５．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、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と の接触を外され持ち上げられる、請求項１４に記載のプロフィロメータ。