[go: up one dir, main page]

JP6627501B2 - 計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム - Google Patents

計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム Download PDF

Info

Publication number
JP6627501B2
JP6627501B2 JP2015256335A JP2015256335A JP6627501B2 JP 6627501 B2 JP6627501 B2 JP 6627501B2 JP 2015256335 A JP2015256335 A JP 2015256335A JP 2015256335 A JP2015256335 A JP 2015256335A JP 6627501 B2 JP6627501 B2 JP 6627501B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
floor slab
distance
unit
moving body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015256335A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017120208A5 (ja
JP2017120208A (ja
Inventor
祥宏 小林
祥宏 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015256335A priority Critical patent/JP6627501B2/ja
Priority to US15/381,547 priority patent/US10768145B2/en
Publication of JP2017120208A publication Critical patent/JP2017120208A/ja
Publication of JP2017120208A5 publication Critical patent/JP2017120208A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6627501B2 publication Critical patent/JP6627501B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/04—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of vibrations which are transverse to direction of propagation
    • G01H1/06—Frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0008—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
    • G01N29/4418—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a model, e.g. best-fit, regression analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4472—Mathematical theories or simulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/02—Devices characterised by the use of mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015—Attenuation, scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システムに関する。
特許文献１には、橋梁通過車両の重量計測手段において、走行路に沿って複数の速度検知用センサーを設置して通過車両の走行速度を検出するとともに、走行路に車軸検知用センサーを設置して通過車両の車軸位置および車軸数を検出し、走行速度と車軸位置により通過車両の車両認識を行い、橋梁に変形量計測手段を設置して橋梁の変形量を設定された計測時間内に複数回、かつ少なくとも車両認識された通過車両の車軸に対応して計測し、車両認識データと車軸に対応した変形量の計測データに基づき前記通過車両の重量を算出することが記載されている。
特開２００５−３０７８６号公報
床版の減衰係数等の減衰特性を求めることは、床版の状態を調べる上で重要である。そのため、床版の減衰特性を容易に取得できることが望まれる。
なお、特許文献１には、橋梁通過車両の重量計測手段について開示されているが、構造物の減衰特性を算出することは開示されていない。
そこで本発明は、構造物の減衰特性を容易に得ることができることを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、構造物に設けられた振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する変換部と、前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する減衰特性算出部と、を有することを特徴とする計測装置である。第一の態様によれば、構造物の減衰特性を容易に得ることができる。
前記構造物上を移動する移動体の速度を算出する速度算出部、をさらに有し、前記変換部は、前記振動検出装置から出力される前記信号情報の時間変化を、前記移動体の速度を用いて前記距離に対する変化に変換する、ことを特徴としてもよい。これにより、振動検出装置の信号情報の時間変化を、距離に対する変化に変換でき、構造物の減衰特性を容易に得ることができる。
前記振動検出装置は、前記移動体の移動方向を規制する移動方向規制手段の規制方向に沿って延在する前記構造物の側端部であって、前記側端部の前記規制方向に沿う方向の中央部に設けられる、ことを特徴としてもよい。これにより、構造物の適切な減衰特性を容易に得ることができる。
前記信号情報は、前記構造物の前記移動体が移動する面の垂直方向加速度情報または幅員方向加速度情報である、ことを特徴としてもよい。これにより、構造物の適切な減衰特性を容易に得ることができる。
前記変換部は、前記構造物が有する固有共振の周波数成分および前記移動体の荷重によって生じる前記構造物の撓みによる周波数成分以外の所定の周波数成分の前記信号情報を、前記距離に対する変化に変換する、ことを特徴としてもよい。これにより、構造物の適切な減衰特性を容易に得ることができる。
前記減衰特性算出部は、前記信号情報の距離に対する波形情報と、前記構造物の減衰モデルで示される距離に対して減衰する波形情報とに基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する、ことを特徴としてもよい。これにより、構造物の適切な減衰特性を算出することができる。
前記減衰特性に基づいて、前記構造物の異常発生を推定する推定部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、構造物に異常が発生したか否か検査することができる。
前記異常発生の結果を出力する出力部、をさらに有することを特徴としてもよい。これにより、推定した構造物の異常発生を知らせることができる。
前記変換部は、検出装置によって検出された前記移動体の前記構造物への進入および退出に基づいて、前記移動体が前記構造物上を移動しているときの前記信号情報を抽出し、前記距離に対する変化に変換する、ことを特徴としてもよい。これにより、構造物の適切な減衰特性を算出することができる。
上記の課題を解決するための本発明の第二の態様は、構造物に設けられた振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する手順と、前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する手順と、を含むことを特徴とする減衰特性算出方法である。第二の態様によれば、構造物の減衰特性を容易に得ることができる。
上記の課題を解決するための本発明の第三の態様は、構造物に設けられた振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する手順と、前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する手順と、をコンピューターに実行させることを特徴とするプログラムである。第三の態様によれば、構造物の減衰特性を容易に得ることができる。
上記の課題を解決するための本発明の第四の態様は、構造物に設けられた振動検出装置と、前記振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する変換部と、前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する減衰特性算出部と、を有する計測装置と、を有することを特徴とする計測システムである。第四の態様によれば、構造物の減衰特性を容易に得ることができる。
本発明の実施形態に係る計測システムの構成例を示した図である。 加速度センサーの設置方法の一例を説明する図である。 床版の変形の仕方の一例を説明する図である。 計測装置の機能ブロックの構成例を示した図である。 床版上を走行する車両と加速度センサーとの間の距離の関係の例を説明する図のその１である。 床版上を走行する車両と加速度センサーとの間の距離の関係の例を説明する図のその２である。 車両が床版上を走行したときの加速度の周波数特性の例を示した図である。 車両の速度算出例を説明する図である。 車両の走行車線判定の例を説明する図のその１である。 車両の走行車線判定の例を説明する図のその２である。 変換部に入力される垂直方向加速度の例を説明する図である。 車両と加速度センサーとの距離に対する垂直方向加速度の包絡線の変化例を示した図である。 減衰係数の算出の例を説明する図である。 計測装置１の動作例を示したフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る計測システムの構成例を示した図である。図１に示すように、計測システムは、計測装置１と、加速度センサー２（本発明の振動検出装置に相当する）とを有している。また、図１には、橋梁４が示してある。
橋梁４は、橋梁４の略中央部に位置する橋脚４ａと、両端に位置する２つの橋台４ｂ，４ｃと、橋台４ｂから橋脚４ａまでの上を渡される床版４ｄ（本発明の構造物に相当する）と、橋台４ｃから橋脚４ａまでの上を渡される床版４ｅとを有している。橋脚４ａと橋台４ｂ，４ｃはそれぞれ、地盤に施設された基礎（図示せず）の上に固定される。
加速度センサー２は、床版４ｄの側面に設置される。加速度センサー２は、例えば、車両５（本発明の移動体に相当する）の床版４ｄ上の走行（移動）によって生じる、床版４ｄの加速度を周期的に計測し、その加速度データを出力する。加速度センサー２が出力する加速度データは、例えば、デジタル信号である。計測装置１と加速度センサー２は、通信ネットワーク３を介して通信可能に接続されており、加速度センサー２は、計測した加速度データを、通信ネットワーク３を介して、計測装置１に送信する。加速度センサー２には、加速度および角速度を出力する慣性センサーも含まれる。以下では、加速度センサー２から出力される加速度データを単に加速度と表現する場合がある。
なお、加速度センサー２は、例えば無線通信インターフェイスを有し、あるいは無線通信インターフェイスに接続され、当該無線通信インターフェイスを介して通信ネットワーク３に接続される。
車両５は、床版４ｄ上を走行しているとき、タイヤによって床版４ｄを叩きながら（インパクトを与えながら）走行しているといえる。加速度センサー２は、車両５が与えるインパクトによって生じる床版４ｄの加速度（振動加速度）を検出し、計測装置１は、加速度センサー２が検出したインパクトによる加速度を用いて、床版４ｄの減衰係数（本発明の減衰特性に相当する）を算出する。これにより、床版４ｄの減衰係数を容易に得ることができる。例えば、特別な装置や人等によって、床版４ｄにインパクトを与えなくても、車両５の走行によって生じるインパクトを利用して、床版４ｄの減衰係数を容易に得ることができる。
図２は、加速度センサー２の設置方法の一例を説明する図である。図２には、図１に示した床版４ｄ，４ｅの斜視図が示してある。
図２には、主桁４ｆ〜４ｉ（図１に図示していない）が示してある。主桁４ｆ〜４ｉは、橋脚４ａと橋台４ｂ，４ｃの上部に掛けられ、床版４ｄ，４ｅは、主桁４ｆ〜４ｉの上部に設置される。以下では、説明を分かり易くするため、床版４ｄの路面は水平であるものとし、路面の垂直方向は鉛直方向に一致するものとする。
加速度センサー２は、車両５の移動方向を規制する移動方向規制手段の規制方向に沿って延在する橋梁４の側端部であって、側端部の規制方向に沿う方向の中央部に設けられる。例えば、加速度センサー２は、床版４ｄに設けられている、車両５の移動方向規制手段（例えば、車線や縁石、欄干等）の規制方向と平行（略平行を含む）な側面４ｄａ（本発明の端部に相当する）の、規制方向の中央部（略中央部を含む）に取り付けられる。加速度センサー２は、互いに直交する３軸の各軸方向に生じる加速度を計測可能である。加速度センサー２は、例えば、３つの検出軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）のうち、１軸（例えばｘ軸）を床版４ｄの路面の垂直方向に合わせ、他の１軸（例えばｚ軸）を床版４ｄの路面の幅員方向に合わせて、床版４ｄの側面４ｄａに設置される。加速度センサー２は、例えば設定されたサンプリング周波数で３軸の加速度を検知し、検知した加速度を、通信ネットワーク３を介して計測装置１に送信する。なお、ｙ軸およびｚ軸の加速度は、床版４ｄの傾きによる重力成分である。
図３は、床版４ｄの変形の仕方の一例を説明する図である。図３には、図２の床版４ｄの、加速度センサー２の部分で切断した斜視図が示してある。
図３に示すように、床版４ｄは、その上を車両５が走行した場合、車両５の荷重ＬＤにより、下方向に撓むように変形する。加速度センサー２の取り付け位置Ｐ１は、床版４ｄの規制方向に沿った側面４ｄａの中央部であり、橋脚４ａと橋台４ｂから最も離れた位置であるため、床版４ｄの垂直方向の位置（ｘ軸上の位置）の変化が他の位置と比べて大きく現れやすい。また、加速度センサー２の取り付け位置Ｐ１は、床版４ｄの側面４ｄａであるため、床版４ｄの水平方向に対する傾き（ｚ軸の傾き）が、他の位置と比べて大きく現れやすい。従って、加速度センサー２は、床版４ｄの取り付け位置Ｐ１に取り付けられると、車両５の荷重ＬＤによって生じる、床版４ｄの垂直方向の加速度や幅員方向の加速度を明瞭に検出できる。
図４は、計測装置１の機能ブロックの構成例を示した図である。図４に示すように、計測装置１は、制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、出力部１４と、操作部１５とを有している。
制御部１１は、以下で詳述するが、床版４ｄの減衰係数を算出する。
通信部１２は、通信ネットワーク３を介して、加速度センサー２から、加速度を受信する。通信部１２は、加速度センサー２から受信した加速度を記憶部１３に記憶する。
記憶部１３は、制御部１１が計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部１３は、制御部１１が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。各種のプログラムやデータ等は、あらかじめ不揮発性の記録媒体に記憶されていてもよいし、制御部１１が通信ネットワーク３を介してサーバーから受信して記憶部１３に記憶させてもよい。記憶部１３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。
また、記憶部１３には、通信部１２によって受信された加速度センサー２の加速度が記憶される。
また、記憶部１３には、床版４ｄ上を走行する車両５と、床版４ｄに設けられた加速度センサー２との間の距離の関係が予め記憶される。
図５は、床版４ｄ上を走行する車両５と加速度センサー２との間の距離の関係の例を説明する図のその１である。図５には、床版４ｄと、加速度センサー２とが示してある。図５に示す走行線Ｌ１は、加速度センサー２から遠い車線を走行する車両５の走行軌跡を示している。走行線Ｌ２は、加速度センサー２から近い車線を走行する車両５の走行軌跡を示している。
加速度センサー２から遠い車線を走行する車両５と、加速度センサー２との距離「Ｄ」を求める。図５に示すように、加速度センサー２から走行線Ｌ１に下した垂線の長さを「ｌ」とする。走行線Ｌ１上の車両５の位置（前述の垂線の足と車両５との距離）を「ｘ」とする。この場合、距離「Ｄ」は、次の式（１）によって求まる。
Figure 0006627501
加速度センサー２から近い車線を走行する車両５と、加速度センサー２との距離も、式（１）の「ｌ」の値が異なるだけで、式（１）を用いて求まる。
図６は、床版４ｄ上を走行する車両５と加速度センサー２との間の距離の関係の例を説明する図のその２である。図６に示すグラフＧ１の横軸は、走行線Ｌ１，Ｌ２上の車両５の位置「ｘ」を示している。縦軸は、車両５と加速度センサー２との距離「Ｄ」を示している。
グラフＧ１の波形Ｗ１ａは、式（１）によって求めた、加速度センサー２から遠い車線（走行線Ｌ１）を走行する車両５と、加速度センサー２との距離の関係を示している。波形Ｗ１ｂは、式（１）によって求めた、加速度センサー２から近い車線（走行線Ｌ２）を走行する車両５と、加速度センサー２との距離の関係を示している。
なお、グラフＧ１では、床版４ｄの長さを「３０ｍ」とし、加速度センサー２の位置を「ｘ＝０」としている。また、波形Ｗ１ａは、「ｌ＝４．６ｍ」における車両５の位置と、加速度センサー２との距離の関係を示し、波形Ｗ１ｂは、「ｌ＝２ｍ」における車両５の位置と、加速度センサー２との距離の関係を示している。
記憶部１３には、加速度センサー２から遠い車線（走行線Ｌ１）を走行する車両５と、床版４ｄに設けられた加速度センサー２との間の距離の関係が記憶される。例えば、記憶部１３には、波形Ｗ１ａに示す「ｘ」と「Ｄ」との関係を示す情報が記憶される。
また、記憶部１３には、加速度センサー２から近い車線（走行線Ｌ２）を走行する車両５と、床版４ｄに設けられた加速度センサー２との間の距離の関係が記憶される。例えば、記憶部１３には、波形Ｗ１ｂに示す「ｘ」と「Ｄ」との関係を示す情報が記憶される。
図４の説明に戻る。出力部１４は、制御部１１の制御結果等を表示装置に出力する。操作部１５は、ユーザーからの操作データを取得し、制御部１１に送る処理を行う。
制御部１１について説明する。制御部１１は、フィルター部２１と、速度算出部２２と、車線判定部２３と、変換部２４と、減衰係数算出部（本発明の減衰特性算出部に相当する）２５と、推定部２６とを有している。制御部１１の各部は、例えば、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）によって、その機能が実現される。なお、制御部１１の各部は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit）などのカスタムＩＣ（Integrated Circuit）によってその機能を実現してもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣとによって、その機能を実現してもよい。
フィルター部２１は、記憶部１３に記憶されている、加速度センサー２の加速度を取得する。フィルター部２１は、取得した加速度のフィルタリング処理を行う。
図７は、車両５が床版４ｄ上を走行したときの加速度の周波数特性の例を示した図である。図７に示すグラフＧ２の横軸は周波数を示し、縦軸はパワースペクトル密度を示す。加速度の周波数特性を測定した床版４ｄの長さは「３０ｍ」である。
グラフＧ２に示す波形Ｗ２ａは、加速度センサー２のｘ軸方向（図２参照）の加速度の周波数特性を示している。波形Ｗ２ｂは、加速度センサー２のｙ軸方向の加速度の周波数特性を示している。波形Ｗ２ｃは、加速度センサー２のｚ軸方向の加速度の周波数特性を示している。
グラフＧ２に示すように、各軸の加速度は、「１０Ｈｚ」周辺にピークを有している。この「１０Ｈｚ」周辺のピークは、床版４ｄの固有共振によるものと考えられる。
グラフＧ２に示す「０．１Ｈｚ〜１Ｈｚ」の加速度は、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる加速度である。
「０．１Ｈｚ」より低い周波数成分は、温度等の環境変化による、床版４ｄの長期的変動や環境振動、センサーのノイズなどによるものと考えられる。
以下で説明する速度算出部２２は、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる垂直方向加速度（ｘ軸方向の加速度）に基づいて、車両５の床版４ｄ上の速度を算出する。また、車線判定部２３は、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる幅員方向加速度（ｚ軸方向の加速度）に基づいて、車両５が走行している床版４ｄの車線を判定する。従って、速度算出部２２および車線判定部２３において必要な加速度の周波数成分は、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる加速度の周波数成分であり、床版４ｄの固有共振加速度の周波数成分は不要（ノイズ）である。そこで、フィルター部２１は、床版４ｄの固有共振による加速度の周波数成分を抑制し、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる加速度の周波数成分を通過させる。
例えば、フィルター部２１は、カットオフ周波数が「１Ｈｚ」のＬＰＦ（Low Pass Filter）によって、「０．１Ｈｚ〜１Ｈｚ」の周波数を含む加速度を通過させる。そして、フィルター部２１は、通過させた「０．１Ｈｚ〜１Ｈｚ」の周波数を含む加速度を、速度算出部２２および車線判定部２３に出力する。
また、以下で説明する変換部２４は、車両５の床版４ｄへのインパクトによる垂直方向加速度を、時間軸の信号から距離の軸の信号に変換する。減衰係数算出部２５は、変換部２４によって変換された垂直方向加速度に基づいて、床版４ｄの減衰係数を算出する。従って、床版４ｄの減衰係数の算出に必要な垂直方向加速度の周波数成分は、インパクト以外による周波数成分が抑制された垂直方向加速度であり、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる加速度の周波数成分や、床版４ｄの固有共振による加速度の周波数成分は不要（ノイズ）である。また、環境振動や音響ノイズ（橋近傍で大きな音を発生させている場合）、タイヤのトレッド形状による固有周波数成分も不要（ノイズ）である。そこで、フィルター部２１は、これらのインパクト以外による加速度の周波数成分を抑制し、変換部２４に出力する。
例えば、フィルター部２１は、床版４ｄの固有共振による加速度の周波数より大きい周波数（例えば、１５Ｈｚ）から、数ｋＨｚまでの間の狭帯域の周波数を通過させる。具体的には、フィルター部２１は、ＢＰＦ（Band Pass Filter）によって、中心周波数が「４０Ｈｚ」で、通過帯域幅が「２Ｈｚ」の加速度を通過させる。そして、フィルター部２１は、通過させた中心周波数が「４０Ｈｚ」で、通過帯域幅が「２Ｈｚ」の加速度を変換部２４に出力する。例えば、フィルター部２１は床版４ｄの固有共振による加速度の周波数より大きい周波数において、前述の不要ノイズである固有周波数の影響のない周波数域で中心周波数を選択し、通過帯域幅を必要に応じてノイズの影響にかんがみて選択する。フィルター部２１を通過する信号強度が十分な場合は帯域幅を狭く選択する。
以下では、インパクト以外による周波数成分が抑制された垂直方向加速度を、「インパクトによる垂直方向加速度」と呼ぶことがある。
図４の説明に戻る。速度算出部２２には、フィルター部２１から出力される、床版４ｄの固有共振周波数成分が抑制された垂直方向加速度が入力される。速度算出部２２は、入力された垂直方向加速度から、床版４ｄの垂直方向変位（ｘ軸方向変位）を算出する。例えば、速度算出部２２は、垂直方向加速度を２回積分して、床版４ｄの垂直方向変位を算出する。そして、速度算出部２２は、算出した垂直方向変位から、車両５の床版４ｄ上を走行する速度を算出する。
図８は、車両５の速度算出例を説明する図である。図８に示すグラフＧ３の横軸は時間を示し、縦軸は床版４ｄの垂直方向の変位を示す。グラフＧ３の波形Ｗ３は、車両５の床版４ｄ上の走行によって生じる床版４ｄの垂直方向変位を示している。
車両５が、床版４ｄに進入し、中央部（加速度センサー２が取り付けられている位置）に向かって走行すると、床版４ｄの垂直方向変位の絶対値は車両５の荷重により徐々に大きくなる。そして、車両５が、床版４ｄの中央部を通過したときに、床版４ｄの垂直方向変位の絶対値は最大となる。車両５が、中央部から離れていくと、床版４ｄの垂直方向変位の絶対値は徐々に小さくなる。
従って、速度算出部２２は、矢印Ａ１に示す垂直方向変位の波幅から、床版４ｄを通過する車両５の通過時間を推定することができる。例えば、速度算出部２２は、垂直方向加速度が「０」から負になったときの時刻ｔ１と、負から「０」になったときの時刻ｔ２との差から、車両５の通過時間を推定することができる。具体的には、速度算出部２２は、「ｔ２−ｔ１」より、車両５の通過時間を推定することができる。なお、時刻ｔ１は、車両５が床版４ｄに進入した時刻であり、時刻ｔ２は、車両５が床版４ｄを退出した時刻である。
車両５の通過時間が分かれば、床版４ｄ上を走行する車両５の速度を求めることができる。速度算出部２２は、車両５の通過時間を、床版４ｄの長さ（例えば、３０ｍ）で除算することにより、車両５の速度を算出できる。
図４の説明に戻る。車線判定部２３には、フィルター部２１から出力される、床版４ｄの固有共振周波数成分が抑制された幅員方向加速度が入力される。車線判定部２３は、入力された幅員方向加速度から、床版４ｄ上の車両５が走行する車線を判定する。
図９は、車両５の走行車線判定の例を説明する図のその１である。図９には、図２に示した床版４ｄと、主桁４ｆ〜４ｉとの断面が示してある。また、図９には、床版４ｄに取り付けられた加速度センサー２が示してある。
図９に示す一点鎖線のモデルＭ１は、車両５が床版４ｄ上を走行していないときの床版４ｄの位置を示している。実線のモデルＭ２は、車両５が床版４ｄ上の矢印Ａ２ａに示す車線（加速度センサー２から遠い車線）を走行したときの床版４ｄの位置を示している。
車両５が、床版４ｄ上の矢印Ａ２ａに示す車線を走行すると、床版４ｄは、車両５の荷重によって、モデルＭ２に示すように、図中右側の端が左側の端より鉛直上方に傾く。そのため、床版４ｄに取り付けられた加速度センサー２のｚ軸は、点線矢印Ａ２ｂに示すように、水平方向から、上方に傾く。
図１０は、車両５の走行車線判定の例を説明する図のその２である。図１０において、図９と同じものには同じ符号が付してある。
図１０に示す一点鎖線のモデルＭ３は、車両５が床版４ｄ上を走行していないときの床版４ｄの位置を示している。実線のモデルＭ４は、車両５が床版４ｄ上の矢印Ａ３ａに示す車線（加速度センサー２から近い車線）を走行したときの床版４ｄの位置を示している。
車両５が、床版４ｄ上の矢印Ａ３ａに示す車線を走行すると、床版４ｄは、車両５の荷重によって、モデルＭ４に示すように、図中右側の端が左側の端より鉛直下方に傾く。そのため、床版４ｄに取り付けられた加速度センサー２のｚ軸は、点線矢印Ａ３ｂに示すように、水平方向から、下方に傾く。
加速度センサー２のｚ軸は、図９の点線矢印Ａ２ｂおよび図１０の点線矢印Ａ３ｂに示すように、車両５が走行する車線によって、水平方向に対し、上方および下方のどちらか一方を向く。従って、車線判定部２３は、加速度センサー２から出力される幅員方向加速度の符号に基づいて、車両５が走行している車線を判定できる。
図４の説明に戻る。変換部２４には、フィルター部２１から出力される、車両５のインパクトによる垂直方向加速度が入力される。変換部２４は、入力された垂直方向加速度の包絡線の時間変化を、車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換する。
図１１は、変換部２４に入力される垂直方向加速度の例を説明する図である。図１１に示すグラフＧ４の横軸は時間を示し、縦軸は加速度を示す。グラフＧ４の波形Ｗ４ａは、変換部２４に入力される、車両５のインパクトによる垂直方向加速度を示している。図１１に示す時刻ｔ１は、車両５が床版４ｄに進入した時刻を示し、時刻ｔ２は、車両５が床版４ｄを退出した時刻を示している。
変換部２４は、入力された垂直方向加速度（波形Ｗ４ａ）の包絡線を算出する。例えば、変換部２４は、入力された垂直方向加速度の絶対値を算出し、その絶対値の包絡線を算出する。グラフＧ４の波形Ｗ４ｂは、入力された垂直方向加速度の包絡線を示している。
グラフＧ４の横軸は時間である。従って、波形Ｗ４ｂは、垂直方向加速度の包絡線の時間に対する変化を示している。変換部２４は、この垂直方向加速度の包絡線の時間に対する変化を、記憶部１３に記憶されている車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換する。例えば、変換部２４は、速度算出部２２によって算出された車両５の速度を用いて、垂直方向加速度の包絡線の時間に対する変化を、記憶部１３に記憶されている車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換する。
より具体的には、速度算出部２２によって算出された車両５の速度は、床版４ｄ上の走行線Ｌ１，Ｌ２（図５参照）を走行する車両５の単位時間あたりの移動距離を示している。従って、時々刻々における車両５の走行線Ｌ１，Ｌ２上の位置（ｘ）が分かり、時々刻々における車両５と加速度センサー２との距離（Ｄ）が分かるため、変換部２４は、垂直方向加速度の包絡線の時間（時々刻々）に対する変化を、車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換できる。
なお、図６の波形Ｗ１ａ，Ｗ１ｂに示したように、車両５と加速度センサー２との距離の関係は、車両５が走行する車線によって異なる。変換部２４は、車線判定部２３によって判定された車線に基づいて、参照すべき記憶部１３の車両５と加速度センサー２との距離の関係を切替える。例えば、変換部２４は、車線判定部２３によって、車両５が加速度センサー２から遠い車線を走行していると判定された場合、図６の波形Ｗ１ａを参照して、垂直方向加速度の包絡線の時間に対する変化を、車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換する。
図１２は、車両５と加速度センサー２との距離に対する垂直方向加速度の包絡線の変化例を示した図である。図１１に示すグラフＧ５の横軸は、床版４ｄ上の車線を走行する車両５と加速度センサー２との距離を示し、縦軸は、垂直方向加速度の包絡線の振幅を示している。
波形Ｗ５は、床版４ｄ上の車線を走行する車両５と加速度センサー２との距離に対する、垂直方向加速度の包絡線の変化を示している。すなわち、波形Ｗ５は、図１１に示した波形Ｗ４ｂの時間軸を、車両５と加速度センサー２との距離に変換したときの垂直方向加速度の包絡線の変化を示している。
なお、図１２では、橋の長さを「３０ｍ」とし、車両５が走行線Ｌ１を走行している場合の包絡線の変化を示している（−１５ｍ≦ｘ≦１５ｍ、ｌ＝４．６ｍ）。従って、グラフＧ５の横軸は式（１）より、１５．７（≒（１５２＋４．６２）１／２）…４．６…１５．７と変化している（図６の縦軸を参照）。
上記したように車両５は、床版４ｄ上を走行しているとき、床版４ｄにインパクトを与えながら走行しているといえる。従って、床版４ｄに与えられるインパクトの位置は、時々刻々と変化している。例えば、床版４ｄに与えられるインパクトの位置は、図５に示した走行線Ｌ１，Ｌ２上において、時々刻々と変化している。なお、床版４ｄに与えられるインパクトの位置は、走行線Ｌ１，Ｌ２上において、一定に変化する。速度算出部２２によって算出される車両５の速度（車両５の単位時間あたりの移動距離）は、床版４ｄ上を走行する車両５の平均速度だからである。
以上より、グラフＧ５の波形Ｗ５は、走行線Ｌ１，Ｌ２上のある位置において与えられたインパクトが、加速度センサー２に到達したときの振幅を示しているといえる。言い換えれば、波形Ｗ５は、加速度センサー２からある距離離れた位置で与えられたインパクトの、加速度センサー２の位置における振幅を示しているといえる。従って、波形Ｗ５から、床版４ｄの減衰係数を求めることができる。例えば、波形Ｗ５と減衰モデルが示す波形とを比較することにより、床版４ｄの減衰係数を求めることができる。
図４の説明に戻る。減衰係数算出部２５は、変換部２４によって距離に対する変化に変換された、インパクトによる垂直方向加速度の包絡線に基づいて、床版４ｄの減衰係数を算出する。
図１３は、減衰係数の算出の例を説明する図である。図１３に示すグラフＧ６の横軸は、床版４ｄ上を走行する車両５と加速度センサー２との距離を示し、縦軸は、垂直方向加速度の包絡線の振幅を示している。
減衰係数算出部２５は、距離に対する変化に変換されたインパクトによる垂直方向加速度の包絡線を、その中央部で折り返す。例えば、減衰係数算出部２５は、図１２に示した波形Ｗ５の左半分を、その中央部（例えば、「距離＝４．６」）において折り返す。図１３に示す波形Ｗ６ａは、図１２の波形Ｗ５の左半分を中央部で折り返した波形を示し、波形Ｗ６ｂは、図１２の波形Ｗ５の右半分の波形を示している。
減衰係数算出部２５は、減衰モデルの波形を、変換部２４によって変換された垂直方向加速度の包絡線の半分の波形と、もう半分の折り返した波形とに最も近くなるように調整（フィッティング）する。減衰モデルは、例えば、ボルニッツ式であり、次の式（２）で示される。
Figure 0006627501
例えば、グラフＧ６の波形Ｗ６ｃは、ボルニッツ式の波形を示している。減衰係数算出部２５は、ボルニッツ式の波形Ｗ６ｃが、２つの波形Ｗ６ａ，Ｗ６ｂと最も近くなるように、式（２）の「β」および「α」を調整する。
ボルニッツ式の指数項「α」は、構造物の減衰係数を示している。従って、減衰係数算出部２５は、２つの波形Ｗ６ａ，Ｗ６ｂに最も近くなった波形Ｗ６ｃの指数項「α」から、床版４ｄの減衰係数を算出（取得）できる。
なお、減衰係数算出部２５は、インパクトによる垂直方向加速度の包絡線を、その中央部で折り返さなくてもよい。例えば、減衰係数算出部２５は、波形Ｗ５の左半分および右半分の一方の波形に、減衰モデルの波形をフィッティングさせてもよい。
また、上記では、グラフＧ６の横軸を、床版４ｄ上を走行する車両５と加速度センサー２との距離としたが、床版４ｄ上の加速度センサー２の距離をゼロとした車線上の距離をグラフＧ６の横軸としてもよい。
図４の説明に戻る。推定部２６は、減衰係数算出部２５によって算出された床版４ｄの減衰係数に基づいて、床版４ｄの異常発生を推定する。例えば、推定部２６は、減衰係数算出部２５によって算出された床版４ｄの減衰係数を時系列に取得する。そして、推定部２６は、減衰係数の時系列における値が、所定期間内において、所定量を超えてシフトした場合、床版４ｄに異常が発生したと判定する。
推定部２６は、このように床版４ｄの異常発生を推定することにより、外環境による減衰係数の変化と、床版４ｄの亀裂等の異常による減衰係数の変化とを区別することができる。例えば、床版４ｄの減衰係数は、温度、降雪、降雨、風などの外環境によって変動する。
一方、過積載の車両５が床版４ｄ上を通過し、床版４ｄにダメージが生じたとする。こ
の場合、減衰係数の時系列における値は、所定期間内において、所定量を超えてシフトする
。推定部２６は、減衰係数の時系列における値が、所定期間内において所定量を超えてシ
フトした場合に、床版４ｄに異常が発生したと推定するので、ストレス等による床版４ｄ
の異常発生を適切に推定できる。
なお、出力部１４は、推定部２６によって推定された異常発生の結果を、表示装置に出力する。
図１４は、計測装置１の動作例を示したフローチャートである。計測装置１は、例えば、所定の周期において、図１４のフローチャートの処理を実行する。なお、記憶部１３には、車両５の走行線Ｌ１，Ｌ２ごとにおける、車両５と加速度センサー２との間の距離の関係が記憶されているとする。また、通信部１２は、加速度センサー２から受信した加速度を記憶部１３に記憶しているとする。
まず、フィルター部２１は、記憶部１３に記憶されている加速度センサー２の加速度を取得し、取得した加速度のフィルタリング処理を行う（ステップＳ１）。例えば、フィルター部２１は、ＬＰＦによって、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる周波数成分の垂直方向加速度および幅員方向加速度を通過させる。また、フィルター部２１は、ＢＰＦによって、車両５のインパクトによる周波数成分の垂直方向加速度を通過させる。
次に、速度算出部２２は、ステップＳ１にてフィルタリング処理された、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる垂直方向加速度に基づいて、床版４ｄを通過する車両５の通過速度を算出する（ステップＳ２）。
次に、車線判定部２３は、ステップＳ１にてフィルタリング処理された、車両５の荷重によって生じる、床版４ｄの撓みによる幅員方向加速度に基づいて、車両５が走行している床版４ｄの車線を判定する（ステップＳ３）。
次に、変換部２４は、ステップＳ１にてフィルタリング処理された、車両５のインパクトによる垂直方向加速度の包絡線を算出する（ステップＳ４）。例えば、変換部２４は、図１１に示す波形Ｗ４ｂを算出する。
次に、変換部２４は、ステップＳ２にて算出された車両５の速度を用いて、ステップＳ４にて算出された包絡線の時間に対する変化を、記憶部１３に記憶されている車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換する（ステップＳ５）。このとき、変換部２４は、ステップＳ３にて判定された車線に基づいて、記憶部１３に記憶されている、走行線Ｌ１，Ｌ２ごとにおける車両５と加速度センサー２との距離の関係を選択する。これにより、ステップＳ４にて算出された包絡線（図１１の波形Ｗ４ｂ）の時間軸は、図１２の波形Ｗ５に示すように、車両５と加速度センサー２との距離の軸に変換される。
次に、減衰係数算出部２５は、ステップＳ５にて距離の軸に変換された、インパクトによる垂直方向加速度の包絡線に、減衰モデルが示す波形をフィッティングさせる（ステップＳ６）。
次に、減衰係数算出部２５は、ステップＳ６にてフィッティングさせた減衰モデルの波形の式の指数項から、床版４ｄの減衰係数を算出する（ステップＳ７）。
次に、推定部２６は、ステップＳ７にて算出された減衰係数の時系列における値が、所定の期間内において、所定量を超えてシフトしたか否か判定する（ステップＳ８）。推定部２６は、減衰係数の時系列における値が、所定の期間内において、所定量を超えてシフトしたと判定した場合（Ｓ８の「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ９に移行する。推定部２６は、減衰係数の時系列における値が、所定の期間内において、所定量を超えてシフトしていないと判定した場合（Ｓ８の「Ｎｏ」）、当該フローチャートの処理を終了する。
推定部２６は、ステップＳ８にて、減衰係数の時系列における値が、所定の期間内において、所定量を超えてシフトしていると判定した場合（Ｓ８の「Ｙｅｓ」）、床版４ｄに異常が発生したと推定する（ステップＳ９）。
次に、出力部１４は、ステップＳ９にて推定された異常発生を表示装置に出力する（ステップＳ１０）。そして、出力部１４は、当該フローチャートの処理を終了する。
なお、上記フローチャートでは、計測装置１は、所定の周期において、図１４のフローチャートの処理を実行するとしたが、通信部１２が加速度センサー２から加速度を受信したときに、図１４のフローチャートの処理を実行してもよい。
また、ステップＳ２の処理とステップＳ３の処理は、順序が逆になってもよい。
このように、計測装置１の変換部２４は、加速度センサー２の信号の時間変化を、床版４ｄ上を走行する車両５と加速度センサー２との距離に対する変化に変換する。そして、減衰係数算出部２５は、変換部２４によって距離に対する変化に変換された信号に基づいて、床版４ｄの減衰係数を算出する。これにより、計測装置１は、車両５の床版４ｄ上の走行から、床版４ｄの減衰係数を容易に得ることができる。
なお、上記では、加速度センサー２を床版４ｄに設置し、床版４ｄの振動を加速度として検出したが、床版４ｄに振動センサーやマイクロフォン等を設置してもよい。そして、計測装置１は、振動センサーやマイクロフォンから得られる信号から、床版４ｄの減衰係数を算出してもよい。すなわち、計測装置１は、床版４ｄを伝わる振動の振幅信号または音信号から、床版４ｄの減衰係数を算出してもよい。
また、変換部２４は、車両のインパクトによる垂直方向加速度の包絡線を算出したが、車両のインパクトによる幅員方向加速度の包絡線を算出してもよい。そして、減衰係数算出部２５は、車両５のインパクトによる幅員方向加速度の包絡線に基づいて、減衰係数を算出してもよい。なお、垂直方向加速度の方が、幅員方向加速度より大きく変化するので、変換部２４は、垂直方向加速度の包絡線を算出するのが望ましい。
また、減衰係数算出部２５は、床版４ｄの減衰係数を算出するとしたが、減衰率や対数減衰率を算出してもよい。減衰係数算出部２５は、次の式によって、床版４ｄの減衰率ζおよび対数減衰率δを算出できる。
ζ＝（−ｒ／ω）
δ＝２πζ
上記式の「ｒ」は、減衰係数である。「ω」は、フィルター部２１から出力される、インパクトによる垂直方向加速度の周波数（例えば、４０Ｈｚ）である。
また、記憶部１３には、３車線以上における車両５と加速度センサー２との距離の関係を記憶してもよい。これにより、計測装置１は、床版４ｄが３以上の車線を有する場合でも、減衰係数を算出できる。なお、この場合、車線判定部２３は、幅員方向加速度の符号に加え、幅員方向加速度の大きさに基づいて、車両５がどの車線を走行しているか判定する。
また、計測装置１は、算出した減衰係数とともに、床版４ｄ上を走行する車両５の運動解析結果を出力部１４に出力してもよい。例えば、速度算出部２２は、算出した車両５の速度を出力部１４に出力してもよい。また、速度算出部２２は、図８に示した垂直方向変位の大きさから、車両５の重量を算出し、出力部１４に出力してもよい。また、車線判定部２３は、判定した車両５の走行車線を出力部１４に出力してもよい。
また、上記では、変換部２４は、記憶部１３に記憶されている車線を走行する車両５と、床版４ｄに設けられた加速度センサー２との間の距離の関係を用いて、加速度センサー２から出力される加速度を、時間軸の信号から距離の軸の信号に変換したがこれに限られない。例えば、変換部２４は、走行線が不明の場合、車両５に搭載されたＧＰＳ（慣性航法システム）から車両５の位置情報を取得し、加速度の時間軸の信号を距離の軸に変換してもよい。また、車両５の位置情報は、走行線が円軌道を描く場合、回転方位角から取得されることもできる。また、移動体の軌道が固定されている場合（例えば、ジェットコースター等のレール）、移動体の位置情報は、軌道情報を用いて取得されることもできる。また、移動体の位置が制御される場合（例えば、大型プリンターのヘッド等）、移動体の位置情報は、移動体の位置を制御する制御器から取得されることもできる。また、移動体の位置情報は、撮像装置から取得されることもできる。
また、減衰係数を算出する構造物および構造物上を移動する移動体は、橋梁４および車両５に限られない。駐車場、ジェットコースター等の遊戯施設、または大型プリンターなどの大型機械装置にも適用することができる。
［変形例］床版４ｄに車両５が進入する前、または床版４ｄから車両５が退出した後においても、床版４ｄに加速度が生じている場合がある。例えば、車両５が床版４ｄに近づくとき、または床版４ｄから遠ざかるとき、車両５の振動が、橋脚４ａや橋台４ｂ、隣接する床版４ｅを介して、床版４ｄに伝達する場合がある。
このような場合、加速度センサー２は、車両５が床版４ｄ上を走行していないときの加速度も検出する。そのため、変換部２４は、床版４ｄ上における、車両５のインパクトによる包絡線を適切に算出できない。例えば、床版４ｄに伝達する振動によって、図１１に示した時刻ｔ１の前および時刻ｔ２の後においても、垂直方向加速度が検出される。そのため、変換部２４は、床版４ｄ上を走行していないときの包絡線も、車両５のインパクトによる垂直方向加速度の包絡線として算出してしまう。
そこで、車両５の床版４ｄへの進入および退出を検出する検出装置を橋梁４に設置する。例えば、赤外線センサー等の車両５の通過を検出する検出装置を、床版４ｄの車両５が入退出する位置に設置する。
変換部２４は、検出装置による、車両５の床版４ｄへの進入および退出の検出タイミングに応じて、車両５の床版４ｄへの進入時刻および退出時刻を取得する。そして、変換部２４は、フィルター部２１から出力される垂直方向加速度に対し、車両５の床版４ｄへの進入時刻から退出時刻までを切り出す（抽出する）。これにより、変換部２４は、床版４ｄ上を走行する車両５のインパクトによる垂直方向加速度を適切に取得でき、その包絡線を適切に算出できる。
同様に、速度算出部２２も、床版４ｄに伝達する振動によって、速度を適切に算出できない場合がある。例えば、床版４ｄに伝達する振動によって、図８に示した時刻ｔ１の前および時刻ｔ２の後においても、垂直方向変位が出現した場合、速度算出部２２は、床版４ｄ上を通過する車両５の速度を適切に算出できない。
そこで、速度算出部２２は、検出装置による、車両５の床版４ｄへの進入および退出の検出タイミングに応じて、車両５の床版４ｄへの進入時刻および退出時刻を取得する。速度算出部２２は、取得した進入時刻および退出時刻から、適切に床版４ｄ上を走行する車両５の速度を算出することができる。
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、計測装置１の機能構成は、計測装置１の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。計測装置１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
また、上述したフローチャートの各処理単位は、計測装置１の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。計測装置１の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。
また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、本発明は、計測装置１の減衰係数算出方法、および計測装置１の減衰係数算出方法を実現するプログラム、および当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。
１…計測装置、２…加速度センサー、３…通信ネットワーク、４…橋梁、４ａ…橋脚、４ｂ，４ｃ…橋台、４ｄ，４ｅ…床版、４ｄａ…側面、５…車両、４ｆ〜４ｉ…主桁、１１…制御部、１２…通信部、１３…記憶部、１４…出力部、１５…操作部、２１…フィルター部、２２…速度算出部、２３…車線判定部、２４…変換部、２５…減衰係数算出部、２６…推定部。

Claims (11)

  1. 構造物に設けられた振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記移動体の速度を算出する速度算出部と、前記振動検出装置から出力される前記信号情報の時間変化を前記移動体の速度を用いて前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する変換部と、
    前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する減衰特性算出部と、
    を有することを特徴とする計測装置。
  2. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記振動検出装置は、前記移動体の移動方向を規制する移動方向規制手段の規制方向に沿って延在する前記構造物の側端部であって、前記側端部の前記規制方向に沿う方向の中央部に設けられる、
    ことを特徴とする計測装置。
  3. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記信号情報は、前記構造物の前記移動体が移動する面の垂直方向加速度情報または幅員方向加速度情報である、
    ことを特徴とする計測装置。
  4. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記変換部は、前記構造物が有する固有共振の周波数成分および前記移動体の荷重によって生じる前記構造物の撓みによる周波数成分以外の所定の周波数成分の前記信号情報を、前記距離に対する変化に変換する、
    ことを特徴とする計測装置。
  5. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記減衰特性算出部は、前記信号情報の距離に対する波形情報と、前記構造物の減衰モデルで示される距離に対して減衰する波形情報とに基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する、
    ことを特徴とする計測装置。
  6. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記減衰特性に基づいて、前記構造物の異常発生を推定する推定部、
    をさらに有することを特徴とする計測装置。
  7. 請求項６に記載の計測装置であって、
    前記異常発生の結果を出力する出力部、
    をさらに有することを特徴とする計測装置。
  8. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記変換部は、検出装置によって検出された前記移動体の前記構造物への進入および退出に基づいて、前記移動体が前記構造物上を移動しているときの前記信号情報を抽出し、前記距離に対する変化に変換する、
    ことを特徴とする計測装置。
  9. 構造物に設けられた振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記移動体の速度を算出する手順と、前記信号情報の時間変化を前記移動体の速度を用いて前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する手順と、
    前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する手順と、を含む
    ことを特徴とする減衰特性算出方法。
  10. 構造物に設けられた振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記移動体の速度を算出する手順と、前記信号情報の時間変化を前記移動体の速度を用いて前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する手順と、
    前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する手順と、
    をコンピューターに実行させることを特徴とするプログラム。
  11. 構造物に設けられた振動検出装置と、
    前記振動検出装置から出力される信号情報の時間変化を、前記構造物上を移動する移動体と、前記移動体の速度を算出する速度算出部と、前記振動検出装置から出力される前記信号情報の時間変化を前記移動体の速度を用いて前記振動検出装置との間の距離に対する変化に変換する変換部と、前記距離に対する変化に変換された前記信号情報に基づいて、前記構造物の減衰特性を算出する減衰特性算出部と、を有する計測装置と、
    を有することを特徴とする計測システム。
JP2015256335A 2015-12-28 2015-12-28 計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム Active JP6627501B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015256335A JP6627501B2 (ja) 2015-12-28 2015-12-28 計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム
US15/381,547 US10768145B2 (en) 2015-12-28 2016-12-16 Measurement apparatus, attenuation characteristic calculation method, program, and measurement system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015256335A JP6627501B2 (ja) 2015-12-28 2015-12-28 計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017120208A JP2017120208A (ja) 2017-07-06
JP2017120208A5 JP2017120208A5 (ja) 2019-01-24
JP6627501B2 true JP6627501B2 (ja) 2020-01-08

Family

ID=59087154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015256335A Active JP6627501B2 (ja) 2015-12-28 2015-12-28 計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10768145B2 (ja)
JP (1) JP6627501B2 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2533817A (en) 2015-01-05 2016-07-06 Bae Systems Plc Mobile bridge module
GB2533818B (en) * 2015-01-05 2021-03-03 Bae Systems Plc Mobile bridge apparatus
JP6604200B2 (ja) 2015-12-28 2019-11-13 セイコーエプソン株式会社 加速度センサー、計測システム、および計測装置
JP6587194B2 (ja) * 2016-02-15 2019-10-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 応力分布測定方法及び応力分布測定システム
JP2019215203A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 セイコーエプソン株式会社 表示装置、表示方法、プログラム、記録媒体、および構造物監視システム
CN109357822B (zh) * 2018-08-13 2021-06-01 东南大学 一种基于车桥耦合系统时变动力特征改变的桥梁快速测试与评估方法
JP7396139B2 (ja) 2020-03-18 2023-12-12 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP2021147819A (ja) 2020-03-18 2021-09-27 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7400566B2 (ja) 2020-03-18 2023-12-19 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7447586B2 (ja) * 2020-03-18 2024-03-12 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP2021148537A (ja) 2020-03-18 2021-09-27 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7375637B2 (ja) 2020-03-18 2023-11-08 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
FR3115177B1 (fr) * 2020-10-12 2023-02-24 Sercel Rech Const Elect Système et procédé de génération et de collecte de données vibratoires en vue de la surveillance d’une structure
AT524382B1 (de) * 2020-10-16 2022-07-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren und System zur Ermittlung einer Erschütterungsübertragung im Bereich eines Gleises
JP7600901B2 (ja) 2021-06-30 2024-12-17 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7647395B2 (ja) 2021-06-30 2025-03-18 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7647396B2 (ja) 2021-06-30 2025-03-18 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7635654B2 (ja) 2021-06-30 2025-02-26 セイコーエプソン株式会社 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
JP7643210B2 (ja) * 2021-06-30 2025-03-11 セイコーエプソン株式会社 導出方法、導出装置、導出システム、プログラム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2987411B2 (ja) * 1989-11-29 1999-12-06 清水建設株式会社 伝導・伝播現象計測解析法及びシステム
EP1197726A1 (en) * 2000-10-04 2002-04-17 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Multipurpose Sensor and cantilever for it
JP3837099B2 (ja) * 2002-08-08 2006-10-25 ヤマト設計株式会社 構造物の損傷推定システムおよびプログラム
JP2005030786A (ja) 2003-07-07 2005-02-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 橋梁通過車両の車軸荷重及び重量計測方法並びにその装置
US7802475B2 (en) * 2006-10-13 2010-09-28 Seiko Epson Corporation Acceleration sensor
JP5375624B2 (ja) * 2010-01-18 2013-12-25 セイコーエプソン株式会社 加速度センサー、及び加速度検出装置
WO2012040043A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-29 Sand9, Inc. Resonant sensing using extensional modes of a plate
US8990032B2 (en) * 2010-12-30 2015-03-24 Sensys Networks, Inc. In-pavement wireless vibration sensor nodes, networks and systems
JP5678741B2 (ja) * 2011-03-11 2015-03-04 セイコーエプソン株式会社 加速度検出器、加速度検出デバイス及び電子機器
JP5824876B2 (ja) * 2011-05-30 2015-12-02 セイコーエプソン株式会社 物理量検出器の製造方法
JP2013050321A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Seiko Epson Corp 物理量検出器及び電子機器
JP5896114B2 (ja) * 2011-10-31 2016-03-30 セイコーエプソン株式会社 物理量検出デバイス、物理量検出器、および電子機器
JP2013122375A (ja) * 2011-11-07 2013-06-20 Seiko Epson Corp 物理量検出デバイス、物理量検出器、および電子機器
US9285281B1 (en) * 2012-07-10 2016-03-15 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Army Deflection plate for mobile dynamometer
JP2015098686A (ja) * 2013-11-18 2015-05-28 彬 小林 構造物の予防保全モニタリングシステム
JP6432308B2 (ja) * 2014-11-25 2018-12-05 日本電気株式会社 計測装置及び計測レンジ切換方法
JP6604200B2 (ja) 2015-12-28 2019-11-13 セイコーエプソン株式会社 加速度センサー、計測システム、および計測装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10768145B2 (en) 2020-09-08
JP2017120208A (ja) 2017-07-06
US20170184550A1 (en) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6627501B2 (ja) 計測装置、減衰特性算出方法、プログラム、および計測システム
US10877061B2 (en) Measurement instrument, measurement method, measurement system, and program
JP6775213B2 (ja) 計測装置、計測システム、プログラム及び計測方法
US10198640B2 (en) Measuring device, measuring system, measuring method, and program
JP6645102B2 (ja) 計測装置、計測システム、計測方法、及びプログラム
US20150336546A1 (en) Method and system for vehicle to sense roadblock
JP6421033B2 (ja) 構造物の損傷状態を推定する方法、プログラム及びシステム
CN102519651A (zh) 一种振动方法测试斜拉桥索力时确定拉索基本频率的方法
US20220291078A1 (en) Measurement Method, Measurement Device, Measurement System, And Measurement Program
CN111521247A (zh) 测量装置、测量系统及测量方法
JP6551121B2 (ja) 計測装置、計測方法、計測システム、およびプログラム
US10203350B2 (en) Measurement instrument, measurement method, measurement system, and program
US20230054215A1 (en) Abnormality estimation apparatus, abnormality estimation method, and computer-readable recording medium
CN111323106B (zh) 计量装置以及计量系统
JP6686354B2 (ja) 計測装置、計測方法、計測システム、およびプログラム
Jeon et al. Development of displacement estimation method of girder bridges using measured strain signal induced by vehicular loads
WO2012026517A1 (ja) 通過時刻推定装置、車速算出方法、及びプログラム
CN103587529A (zh) 一种直道路段换道过程越线时刻预测系统及预测方法
JP4972211B2 (ja) ナビゲーション装置及び速度推定方法
JP2021147820A (ja) 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
KR101372406B1 (ko) 회전축 분석 장치
US11982595B2 (en) Determining abnormalities in the superstructure of a bridge based on acceleration data
JP2023084856A (ja) 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
US11921012B2 (en) Abnormality determination for bridge superstructure based on acceleration data
JP7294444B2 (ja) 車両重量推定装置、車両重量推定方法、及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20181207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181210

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181210

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190522

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190801

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6627501

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150