JP6996397B2 - 橋梁監視システム - Google Patents

Description

本発明は、橋梁監視システムに関する。

近年、多くの社会インフラの老朽化が進んでおり、それらの健全性を担保するための対策が急務である。その中で道路インフラも例外ではなく、橋梁についても補修や改修のみならず、状態診断を行う方法にも、注目が集められている。例えば特許文献１には、車両が橋梁を通過する際の歪みを測定して、橋梁の損傷を予測することができる橋梁通過車両監視システムが開示されている。また、特許文献２には、対象物を測定するセンサを複数の目的で効率的に利用することが可能なセンサ制御装置、センサシステム、および橋梁監視システムが開示されている。

特開２００９－２３７８０５号公報 特開２０１７－０５３１６５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術においては、監視の対象となる車両が大型車両に限定されており、全ての車両が対象とはなっていない。そのため、特許文献１に記載の技術においては、橋梁の損傷を予測するうえで、必ずしも正確とは言えなかった。また、特許文献２に記載の技術においては、橋梁に設置したセンサ装置によって、橋の状態診断および交通情報の取得などの複数の目的を監視している。ところが、特許文献２には、具体的な処理方法や交通状態については何ら開示されていない。さらに、終日にわたって複数の目的のために使用できず、橋の状態診断を行っている間は交通情報を取得することができないなど、１つの目的のために継続的に橋梁の監視を行うことが困難であるという課題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、橋梁の歪みの情報を継続的に取得することができ、取得した歪みの情報を複数の目的に使用可能な橋梁監視システムを提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の状態を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備え、前記データ生成部と前記管理部とが、ネットワークを介して前記歪波形データを送受信可能に構成されることを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、上記の発明において、前記橋梁の状態は、前記橋梁の損傷の状態および前記橋梁を通過する前記車両の交通流の状態の少なくとも一方であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、上記の発明において、前記歪波形監視手段は、前記歪波形データの値と前記橋梁に前記車両が通過していない状態での歪量の基準値との差分について、所定時間を積分区間とした時間積分値を導出し、前記橋梁状態判定手段は、前記時間積分値が所定の積分閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、上記の発明において、前記歪波形監視手段は、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えた時間を積算し、前記橋梁状態判定手段は、前記歪閾値を超えた時間が所定の時間閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、上記の発明において、前記歪波形監視手段は、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えた時間を積算して前記所定時間に対する割合を導出し、前記橋梁状態判定手段は、前記所定時間に対する前記歪閾値を超えた時間の割合が、所定の時間割合閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、上記の発明において、前記歪波形監視手段は、所定の時間間隔によって標本化された前記歪波形データに対して、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えたデータ数をカウントし、前記橋梁状態判定手段は、前記歪閾値を超えたデータ数が所定のデータ数閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視システムは、上記の発明において、前記歪波形監視手段は、所定の時間間隔によって標本化された前記歪波形データに対して、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えたデータ数をカウントして前記所定時間内の全データ数に対する割合を導出し、前記橋梁状態判定手段は、前記所定時間内の全データ数に対する前記歪閾値を超えたデータ数の割合が、所定のデータ数割合閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視装置は、橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪みを計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の状態を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁監視方法は、橋梁に設置された歪検知手段を有する歪計測手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪みを計測する歪計測ステップと、前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成ステップと、前記歪波形生成ステップにおいて生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視ステップと、前記歪波形監視ステップにおいて分析された結果に基づいて、前記橋梁の状態を判定する橋梁状態判定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係る橋梁は、橋梁に設置可能な歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段と、前記橋梁を通過する車両によって生じ、前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段と、前記歪波形データを分析し前記橋梁を監視する管理部に、ネットワークを介して前記歪波形データを送信するデータ転送手段と、を備えることを特徴とする。

本発明による橋梁監視システムによれば、橋梁の変位の情報を継続的に取得することができ、取得した情報を複数の目的に使用することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムを示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムにおける第１実施例による歪センサの設置例を示す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムにおける第２実施例による歪センサの設置例を示す模式図である。 図４は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムにおける第３実施例による歪センサの設置例を示す模式図である。 図５は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムにおける第４実施例による歪センサの設置例を示す模式図である。 図６は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムにおける第５実施例による歪センサの設置例を示す模式図である。 図７は、本発明の一実施形態による橋梁監視システムによる渋滞状況の判定の原理を説明するための歪波形データのグラフである。 図８は、第６実施例による渋滞判定方法を説明するための（ａ）渋滞がない場合および（ｂ）渋滞が発生した場合のそれぞれの歪波形データを示すグラフである。 図９は、第７実施例および第８実施例による渋滞判定方法を説明するための（ａ）渋滞がない場合および（ｂ）渋滞が発生した場合のそれぞれの歪波形データを示すグラフである。 図１０は、第９実施例および第１０実施例による渋滞判定方法を説明するための（ａ）渋滞がない場合および（ｂ）渋滞が発生した場合のそれぞれの歪波形データを示すグラフである。 図１１は、本発明の一実施形態による橋梁監視方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態による橋梁監視システムについて説明する。図１は、本発明の一実施形態による橋梁監視システム１を示すブロック図である。図１に示すように、一実施形態による橋梁監視システム１は、管理部１０、および橋梁３０に設けられるデータ生成部２０を備えて構成される。橋梁３０は、車両が通行可能に構成される。ネットワーク４０は、管理部１０およびデータ生成部２０の間で通信可能なインターネット回線網や携帯電話回線網などから構成される。すなわち、一実施形態による橋梁監視システム１においては、管理部１０およびデータ生成部２０が、ネットワーク４０を介して相互に通信可能で、互いにデータを送受信可能に接続されている。さらに、管理部１０は、ネットワーク４０を介して各種の情報センタ５０との間で通信可能に接続されている。

一実施形態による橋梁監視システム１は、データ生成部２０によって橋梁３０の歪みを計測するとともに、管理部１０がネットワーク４０を介して送受信される歪みに関する情報、具体的には歪波形データを分析して、橋梁の状態を監視および分析するシステムである。

管理部１０は、歪波形監視部１１、橋梁状態判定部１２、および記憶部１３を少なくとも備えて構成される。管理部１０はさらに、情報データなどを表示する表示部１４、および情報データを外部から入力するための入力部１５を備える。

歪波形監視部１１および橋梁状態判定部１２は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などからなるマイクロコンピュータを主要構成部品として構成される。歪波形監視手段としての歪波形監視部１１は、歪みに関する情報データとして、データ生成部２０から供給された歪波形データを、ネットワーク４０を介して取得して監視および分析する。歪波形監視部１１は、ネットワーク４０を介して取得した歪波形データに対して分析を行うことによって、橋梁３０の損傷状態および通過する車両の状態を監視する。詳細は後述するが、歪波形データに基づいて分析可能な情報としては、橋梁３０の部分的な亀裂や歪みなどの損傷の情報、および車両の混雑状況（渋滞状況）などである。橋梁状態判定手段としての橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１によって分析された結果に基づいて、橋梁３０を通過する車両の交通流である通行状況や渋滞状況、および橋梁３０の損傷状態などを判定可能に構成される。

記憶部１３は、データ生成部２０から供給された歪波形データをデータベース１３ａとして記憶可能に構成されたハードディスクや半導体メモリなどの記録媒体、およびこれらの記録媒体のドライブ装置を有して構成される。記憶部１３はさらに、歪波形データ以外の情報データである各種プログラムおよび各種データが書き込みおよび読み出し可能に格納される。表示部１４は、管理部１０に供給された各種情報データを表示可能に構成される。管理部１０においては、管理側表示手段としての表示部１４に情報データを表示することによって、各種情報を外部に報知可能に構成される。

データ生成部２０は、歪センサ２１ａを有する歪計測部２１、データ処理部２２、データ転送部２３、および表示部２４を備えて構成される。歪計測手段としての歪計測部２１は、車両が橋梁３０を通過する際の橋梁３０の歪量を、橋梁３０に設置可能に構成された歪検知手段としての歪センサ２１ａによって計測可能に構成される。歪センサ２１ａは、計測した橋梁３０の歪みに関する歪み量の情報データ（歪データ）を出力する。なお、歪センサ２１ａは、歪計測部２１に内蔵されて歪計測部２１の一部として構成しても、歪計測部２１と別体に構成してもよい。歪センサ２１ａが歪計測部２１と別体に構成される場合、歪センサ２１ａが出力した歪データは、無線通信または有線通信によって歪計測部２１に供給される。歪計測部２１は、歪センサ２１ａから供給された歪データをアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して歪信号として出力する。

歪波形生成手段としてのデータ処理部２２は、歪計測部２１から出力された歪信号に対して所定のデータ処理を行うことにより、歪波形データを生成して、データ転送部２３に出力する。データ転送手段としてのデータ転送部２３は、データ処理部２２から供給された歪波形データを、ネットワーク４０を介して管理部１０に送信する。一方、データ転送部２３は、ネットワーク４０を介して、他の橋梁３０に設置されたデータ生成部２０からの歪波形データや、管理部１０からの情報データや、情報センタ５０からの渋滞情報といった交通情報などの外部からの情報データを受信する。橋梁側表示手段としての表示部２４は、データ転送部２３が送受信した情報を表示可能に構成される。

データ生成部２０は、歪計測部２１、データ処理部２２、およびデータ転送部２３の全てを一体で構成しても、それぞれを別体で構成してもよい。いずれの場合においても、データ生成部２０のうちの少なくとも歪センサ２１ａは、橋梁３０の部分に設置される。橋梁３０は、鋼、木、石、またはコンクリートなどからなる構造物である。歪センサ２１ａは、歪をあらかじめ計測した結果に基づいて、歪みの計測に好適な位置に設置される。具体的には、橋梁３０において、車両の走行による歪が発生しやすい部分や、轍の下方や、振動が小さく雑データを取得しにくい部分などに設けられる。次に、歪センサ２１ａの設置例について具体的に説明する。

（第１実施例）
図２は、上述した橋梁監視システム１における第１実施例による歪センサ２１ａの設置例を示す模式図である。図２に示すように、橋梁３０は、互いに直交して設けられた縦リブ３１および横リブ３２と、床版３３と、アスファルト３４とを有して構成される。橋梁３０上には、各種の車両６１，６２，６３が通行可能である。第１実施例においては、歪センサ２１ａは横リブ３２の下部の一部に少なくとも１つ設置される。歪センサ２１ａによって、橋梁３０における車両６１～６３の通行に連動して、横リブ３２において発生する歪みが計測される。歪センサ２１ａによって計測された歪データは、歪計測部２１に供給されてＡ／Ｄ変換された後、データ処理部２２に供給されて歪波形データが生成される。歪波形データはデータ転送部２３に供給されて、ネットワーク４０を介して管理部１０に送信される。

（第２実施例）
図３は、橋梁監視システム１における第２実施例による歪センサ２１ａの設置例を示す模式図である。図３に示すように、第２実施例において、歪センサ２１ａは床版３３の下部に少なくとも１つ設置される。歪センサ２１ａは、車両６１～６３の通行に連動して床版３３において発生する歪みを計測する。歪センサ２１ａによって計測された歪データは、第１実施例と同様にしてデータ処理されて管理部１０に送信される。

（第３実施例）
図４は、橋梁監視システム１における第３実施例による歪センサ２１ａの設置例を示す模式図である。図４に示すように、第３実施例において、歪センサ２１ａは縦リブ３１の下部に少なくとも１つ設置される。歪センサ２１ａは、車両６１～６３の通行に連動して縦リブ３１において発生する歪みを計測する。歪センサ２１ａによって計測された歪データは、第１実施例と同様にしてデータ処理されて管理部１０に送信される。

（第４実施例）
図５は、橋梁監視システム１における第４実施例による歪センサ２１ａの設置例を示す模式図である。図５に示すように、第４実施例において、歪センサ２１ａはアスファルト３４内に埋め込まれた状態で、路面内に少なくとも１つ設置される。歪センサ２１ａは、車両６１～６３の通行に連動してアスファルト３４において発生する歪みを計測する。歪センサ２１ａによって計測された歪データは、第１実施例と同様にしてデータ処理されて管理部１０に送信される。

（第５実施例）
図６は、橋梁監視システム１における第５実施例による歪センサ２１ａの設置例を示す模式図である。図６に示すように、第５実施例において、歪センサ２１ａは横リブ３２の下部における橋梁３０の幅方向に沿った略中央部分に少なくとも１つ設置される。歪センサ２１ａは、第１実施例と同様にして横リブ３２に発生する歪を計測する。なお、歪センサ２１ａは、横リブ３２の下部における橋梁３０の幅方向に沿って、アスファルト３４に轍が生じやすい部分の下方に設けてもよい。

（歪波形データ）
次に、以上のように設置された歪センサ２１ａにより計測され、データ処理部２２によって生成される歪波形データに対する分析処理について説明する。図７は、一実施形態による橋梁監視システム１におけるデータ生成部２０から供給される歪波形データの例を、橋梁３０を通過する車両の速度の大きさごとに示したグラフである。図７（ａ）、図７（ｂ）、および図７（ｃ）はそれぞれ、車両６１の速度が大きい高速の場合、速度が中程度の場合、および速度が小さい低速の場合の歪波形データを示す。

図７（ａ）に示すように、橋梁３０上を車両６１が高速で走行した場合、歪センサ２１ａによって計測される歪みに基づいた歪波形データは、車両６１の車輪の数に対応して複数のピークを有し、速度に対応して急峻なピークを有する。図７（ｂ）に示すように、車両６１の速度が中程度の場合、歪波形データは、図７（ａ）に示す場合に比して時間軸に沿って幅広の（以下、ブロードと言う）歪波形データになる。さらに、図７（ｃ）に示すように、車両６１が低速の場合、歪波形データは、図７（ｂ）に示す場合に比して時間軸に沿ってさらにブロードした形状となる。すなわち、橋梁３０上を通過する車両６１の速度が低速であるほど、計測された歪みの歪波形データは時間軸に沿ってブロードした形状になる。これにより、歪波形データを分析することによって、橋梁３０を通過する車両６１の速度を推定することが可能になる。

（渋滞判定方法）
橋梁監視システム１における管理部１０は、以上の原理に基づいて、取得した歪波形データから橋梁３０における交通状況を分析し、橋梁３０における交通流、特に渋滞状況を監視する。次に、管理部１０によって実行される、一実施形態による渋滞判定方法について説明する。

図１に示すように、データ生成部２０から歪波形データが供給された管理部１０においては、供給された歪波形データを記憶部１３に、データベース１３ａとして格納する。記憶部１３に格納された歪波形データは、歪波形監視部１１によってデータ処理された後、橋梁状態判定部１２によって、橋梁３０上を走行する車両６１～６３の渋滞状況や橋梁３０の損傷状態が判定される。歪波形監視部１１によるデータ処理および橋梁状態判定部１２による判定処理について、以下に具体的に説明する。なお、以下の実施例における歪ベースラインとは、温度変化による伸縮で生じる歪などに起因する、橋梁３０を車両６１～６３などが走行していない状態での歪センサ２１ａが計測する歪データの基準値である。

（第６実施例）
図８は、一実施形態の管理部１０によって行われる第６実施例による渋滞判定方法および損傷判定方法を説明するための歪波形を示すグラフである。図８（ａ）および図８（ｂ）はそれぞれ、渋滞がない場合および渋滞が発生した場合の歪波形データの一例を示す。

図８に示すように、第６実施例において歪波形監視部１１は、供給された歪波形データに基づいて、歪波形データと歪ベースラインとの差分について、所定時間Δｔの範囲を積分区間とした時間積分値を導出する。すなわち、歪波形監視部１１は、所定時間Δｔ内での歪波形データと歪ベースラインとによって囲まれた部分の積分値（図８中、ハッチング部分）を導出する。

ここで、所定時間Δｔの設定方法の一例について説明する。所定時間Δｔは、車両６１～６３が渋滞であると判定できるような車両６１～６３の速度に基づいて決定される。具体的には、渋滞であると判定する速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］と、対象とする車両６１～６３の平均的な車軸間隔Ｌ［ｍ］とから、以下の（１）式に基づいて所定時間Δｔを決定する。なお、以下に説明する実施例における所定時間Δｔは、第６実施例と同様に決定される。
Δｔ＝Ｌ／Ｖ×３６００ …（１）

例えば、渋滞であると判定できる速度Ｖが５ｋｍ／ｈであり、主に対象とする車両６１～６３における平均的な車軸間隔Ｌが７ｍであった場合、所定時間Δｔは、（７／５０００×３６００≒）５ｓになる。なお、これらの数値はあくまでも一例であり、渋滞と判定できる速度Ｖ、および対象とする車両６１～６３の平均的な車軸間隔Ｌは、対象となる橋梁３０ごとにあらかじめ実験やシミュレーションなどによって種々の好適な値に設定できる。

さて、図７（ａ），（ｂ）および図８（ａ）に示すように、橋梁３０を通過する車両６１の速度が中程度の速度から高速（以下、中高速）の範囲であると、歪波形データは急峻なピークを有する。これに対し、図７（ｃ）および図８（ｂ）に示すように、橋梁３０を通過する車両６１の速度が低速になると、歪波形データはブロードされた状態になる。これらの場合、所定時間Δｔにおいて歪波形データと歪ベースラインとによって囲まれた部分の積分値は、車両６１の速度が中高速の場合に比して、低速の場合の方が大きくなる。橋梁状態判定部１２は、時間積分値に対して所定の閾値（以下、積分閾値）を設定する。橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１によって導出された時間積分値が積分閾値以上になった場合に、「渋滞が発生した」と判定する。

一方で歪波形監視部１１は、データ生成部２０から供給された歪波形データに対して、橋梁３０に異常がない状態での基本となる歪波形データ（基本歪波形データ）との比較を行う。基本歪波形データは、橋梁３０の建造時や歪センサ２１ａの取り付け時などの所定の時点において、あらかじめ計測やシミュレーションなどによって取得したり生成したりして、記憶部１３に格納しておく。歪波形監視部１１は、比較を行った結果を橋梁状態判定部１２に供給する。橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１から供給された歪波形データが、基本歪波形データに対して所定以上にずれていた場合に、「異常が発生した」と判定する。

ここで、計測された歪波形データが基本歪波形データに対して、所定以上ずれているとは、例えば次のような場合である。すなわち、車両６１～６３の走行によって歪みが変化している可能性が極めて高いにもかかわらず、歪波形データが歪ベースラインのまま、または高い値で一定状態が継続したままであったり、歪波形データにおいて異常振動や減衰振動の波形が生じたりする場合などである。これらの場合は、橋梁３０に何かしらの異常が発生している可能性が高い。橋梁状態判定部１２は、歪波形データに基づいた橋梁３０の損傷判定によって、橋梁３０における異常の発生を判定する。なお、歪波形データに基づいた橋梁３０の損傷判定については、従来公知の種々の方法を採用することができ、必ずしも上述した場合に限定されない。

（第７実施例）
図９は、一実施形態の管理部１０によって行われる第７実施例および第８実施例による渋滞判定方法および損傷判定方法を説明するための歪波形を示すグラフである。図９（ａ）および図９（ｂ）はそれぞれ、渋滞がない場合および渋滞が発生した場合の歪波形データの一例を示す。

図９に示すように、第７実施例において歪波形監視部１１は、供給された歪波形データに基づいて、所定時間Δｔ内で歪量の大きさが所定の閾値（以下、歪閾値）を超えている時間を積算する。

具体的に、図９（ａ）に示す例においては、歪閾値を超えている時間は、（Δｔ₁＋Δｔ₂）である。これに対し、図９（ｂ）に示す例においては、歪閾値を超えている時間はΔｔ₃である。ここで、橋梁３０を通過する車両６１の速度が中高速の場合、歪波形データは急峻なピークを有し、速度が低速になるとブロードされる。これらの場合、所定時間Δｔ内において歪量が歪閾値を超えている時間は、速度が中高速の場合（Δｔ₁＋Δｔ₂）に比して、低速の場合（Δｔ₃）の方が長くなる（Δｔ₁＋Δｔ₂＜Δｔ₃）。橋梁状態判定部１２は、歪量が歪閾値を超えている時間に対して所定の閾値（以下、時間閾値）を設定する。橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１によって積算された時間が時間閾値以上になった場合に、「渋滞が発生した」と判定する。一方で橋梁状態判定部１２は、第６実施例と同様にして損傷判定を実行して、歪波形データに異常が生じた場合に、「異常が発生した」と判定する。

（第８実施例）
また、第８実施例において歪波形監視部１１は、第７実施例と同様にして、供給された歪波形データに基づいて、所定時間Δｔ内で歪量が歪閾値を超えている時間を積算する。その後、第７実施例と異なり、歪波形監視部１１は、所定時間Δｔに対する、歪量が歪閾値を超えている時間の割合を導出する。

具体的に、図９（ａ）に示す例においては、歪閾値を超えている時間の割合は、（Δｔ₁＋Δｔ₂）／Δｔである。これに対し、図９（ｂ）に示す例においては、歪閾値を超えている時間の割合はΔｔ₃／Δｔである。ここで、所定時間Δｔ内に歪量が歪閾値を超えている時間の割合は、速度が中高速の場合（Δｔ₁＋Δｔ₂）／Δｔに比して、低速の場合（Δｔ₃／Δｔ）の方が長くなる（（Δｔ₁＋Δｔ₂）／Δｔ＜Δｔ₃／Δｔ）。橋梁状態判定部１２は、歪量が歪閾値を超えている時間の割合に対して所定の閾値（以下、時間割合閾値）を設定する。橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１によって導出された時間の割合が時間割合閾値以上になった場合に、「渋滞が発生した」と判定する。一方で橋梁状態判定部１２は、第６実施例と同様にして損傷判定を実行して、歪波形データに異常が生じた場合に、「異常が発生した」と判定する。

（第９実施例）
図１０は、一実施形態の管理部１０によって行われる第９実施例および第１０実施例による渋滞判定方法および損傷判定方法を説明するための歪波形を示すグラフである。図１０（ａ）および図１０（ｂ）はそれぞれ、渋滞がない場合および渋滞が発生した場合の歪波形データの一例を示す。

図１０に示すように、第９実施例において歪波形監視部１１は、供給された歪波形データに基づいて、所定時間Δｔ内で歪量が歪閾値を超えている数をカウントする。すなわち、データ生成部２０から供給される歪波形データは、Ａ／Ｄ変換によってデジタル化され、歪データに対して標本化および量子化が行われて生成されている。歪波形監視部１１は、歪データに対して所定の時間間隔によって標本化された歪波形データに基づいて、歪波形データにおいて歪閾値を超えたデータ数をカウントする。

具体的に、図１０（ａ）に示す例においては、歪閾値を超えているデータ数は１０データである。これに対し、図１０（ｂ）に示す例においては、歪閾値を超えているデータ数は２９データである。ここで、図１０に示す例においては、所定時間Δｔおよびサンプリング間隔から導出される所定時間Δｔ内の全データ数は、３７データである。すなわち、所定時間Δｔ内において歪量が歪閾値を超えている歪波形データの数は、車両６１の速度が中高速の場合に比して、低速の場合は多くなる。橋梁状態判定部１２は、歪量が歪閾値を超えたデータの数に対して所定の閾値（以下、データ数閾値）を設定する。橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１によってカウントされたデータ数がデータ数閾値以上になった場合に、「渋滞が発生した」と判定する。例えば、データ数閾値を２５データとした場合、橋梁状態判定部１２は、カウントされたデータ数が２５データを超えた段階で、渋滞が発生したと判定する。一方で橋梁状態判定部１２は、第６実施例と同様にして損傷判定を実行して、歪波形データに異常が生じた場合に、「異常が発生した」と判定する。

（第１０実施例）
また、第１０実施例において歪波形監視部１１は、第９実施例と同様にして、供給された歪波形データに基づいて、歪波形データにおける所定時間Δｔ内で歪量が歪閾値を超えているデータ数をカウントする。その後、第９実施例と異なり、歪波形監視部１１は、所定時間Δｔにおける全データ数に対する、歪閾値を超えているデータ数の割合を導出する。なお、図１０に示す例において、所定時間Δｔ内の全データ数は３７データである。そのため、歪閾値を超えているデータ数の割合は、図１０（ａ）に示す例においては（１０／３７≒）０．２７であるのに対し、図１０（ｂ）に示す例においては（２９／３７≒）０．７８である。ここで、所定時間Δｔ内に歪量が歪閾値を超えているデータ数の割合は、車両６１の速度が中高速の場合に比して、低速の場合の方が多くなる。橋梁状態判定部１２は、歪量が歪閾値を超えているデータ数の割合に対して所定の閾値（以下、データ数割合閾値）を設定する。橋梁状態判定部１２は、歪波形監視部１１によって導出されたデータ数の割合がデータ数割合閾値以上になった場合に、「渋滞が発生した」と判定する。一方で橋梁状態判定部１２は、第６実施例と同様にして損傷判定を実行して、歪波形データに異常が生じた場合に、「異常が発生した」と判定する。

以上のようにして、管理部１０によって、橋梁３０の損傷状態が監視されるとともに、橋梁３０を通過する車両６１～６３の交通流の状態が監視される。

（橋梁監視方法）
次に、上述した橋梁監視システム１における橋梁監視方法について説明する。図１１は、一実施形態による橋梁監視方法を説明するためのフローチャートである。なお、図１１に示すフローチャートは、橋梁監視システム１において繰り返し実行される。

図１１に示すように、まず、ステップＳＴ１において車両６１が橋梁３０上を通過する。続いて、ステップＳＴ２においては、歪計測ステップおよび歪波形生成ステップが実行される。すなわち、データ生成部２０において、歪センサ２１ａによって橋梁３０の歪みが計測されて、計測された歪データに基づいて歪波形データが生成される。その後、生成された歪波形データは、データ生成部２０からネットワーク４０を介して管理部１０に送信される。

その後、ステップＳＴ３においては、歪波形監視ステップが実行される。すなわち、供給された歪波形データが、管理部１０において分析されて監視される。具体的には、管理部１０が、上述した第６～第１０実施例による渋滞監視方法および損傷監視方法を実行することによって、橋梁３０の損傷状態が監視されるとともに、通行状況や渋滞状況などの交通流の監視が行われる。

その後、ステップＳＴ４に移行して、橋梁状態判定ステップが実行される。すなわち、橋梁状態判定部１２によって、橋梁３０に異常が発生しているか否か、または橋梁３０に渋滞が発生しているか否かの判定が行われる。なお、ステップＳＴ１～ＳＴ３を所定の複数回繰り返し実行することによって歪波形データを記憶部１３に蓄積した後に、ステップＳＴ４に移行することも可能である。この場合、ステップＳＴ４において橋梁状態判定部１２は、蓄積した歪波形データに基づいて、橋梁３０の異常の発生、または橋梁３０の渋滞の発生を判定することも可能である。その後、ステップＳＴ４において橋梁状態判定部１２が、橋梁３０に異常が発生している、または橋梁３０に渋滞が発生していると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ５に移行する。

ステップＳＴ５においては、報知ステップが実行される。すなわち、管理部１０は、表示部１４に異常の発生または渋滞の発生といった、橋梁３０において発生した異常の内容を表示することによって、橋梁３０の損傷状態や交通流の状態を外部に報知する。

一方、ステップＳＴ４において橋梁状態判定部１２が、橋梁３０において異常が発生していない、かつ橋梁３０において渋滞も発生していないと判定した場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、ステップＳＴ５の処理は省略される。以上の処理を順次繰り返すことによって、橋梁監視が実行される。

以上説明した、一実施形態によれば、橋梁３０の歪みの情報を継続的に取得することによって、取得した歪波形データから、橋梁３０の損傷状態を判定して監視できるとともに、橋梁３０における車両６１の渋滞状況を判定して監視することが可能になる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値や、管理部およびデータ生成部の構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値や、管理部およびデータ生成部の構成を用いてもよく、本発明は、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により限定されることはない。

上述した一実施形態においては、管理部１０とデータ生成部２０とネットワーク４０を介して別体に構成するとともに、データ生成部２０を橋梁３０の周辺に設置してデータ生成部２０の少なくとも歪センサ２１ａを橋梁３０に設置しているが、管理部１０とデータ生成部２０とを一体に構成して橋梁監視装置を構成することも可能である。この場合、表示部１４，２４を同一の表示部としてもよい。

上述した一実施形態においては、歪波形データの分析によって、歪データの値の大きさから、橋梁３０を通過する車両６１の重量を算出して、分析することも可能である。この場合、歪波形監視部１１によって、橋梁３０を通過した全ての車両６１～６３の重量を合計するなどして、橋梁３０に掛かる負荷を導出することで、橋梁状態判定部１２による橋梁３０の損傷状態を判定することも可能となる。

１ 橋梁監視システム
１０ 管理部
１１ 歪波形監視部
１２ 橋梁状態判定部
１３ 記憶部
１４，２４ 表示部
２０ データ生成部
２１ 歪計測部
２１ａ 歪センサ
２２ データ処理部
２３ データ転送部
３０ 橋梁
３１ 縦リブ
３２ 横リブ
３３ 床版
３４ アスファルト
４０ ネットワーク

Claims (5)

1. 橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、
   前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の損傷の状態および前記橋梁を通過する前記車両の交通流の状態の少なくとも一方を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備え、
   前記データ生成部と前記管理部とが、ネットワークを介して前記歪波形データを送受信可能に構成され、
   前記歪波形監視手段は、前記歪波形データの値と前記橋梁を前記車両が通過していない状態での歪量の基準値との差分について、所定時間を積分区間とした時間積分値を導出し、前記橋梁状態判定手段は、前記時間積分値が所定の積分閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定する
   ことを特徴とする橋梁監視システム。
2. 橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、
   前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の損傷の状態および前記橋梁を通過する前記車両の交通流の状態の少なくとも一方を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備え、
   前記データ生成部と前記管理部とが、ネットワークを介して前記歪波形データを送受信可能に構成され、
   前記歪波形監視手段は、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えた時間を積算し、前記橋梁状態判定手段は、前記歪閾値を超えた時間が所定の時間閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定する
   ことを特徴とする橋梁監視システム。
3. 橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、
   前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の損傷の状態および前記橋梁を通過する前記車両の交通流の状態の少なくとも一方を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備え、
   前記データ生成部と前記管理部とが、ネットワークを介して前記歪波形データを送受信可能に構成され、
   前記歪波形監視手段は、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えた時間を積算して前記所定時間に対する割合を導出し、前記橋梁状態判定手段は、前記所定時間に対する前記歪閾値を超えた時間の割合が、所定の時間割合閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定する
   ことを特徴とする橋梁監視システム。
4. 橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、
   前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の損傷の状態および前記橋梁を通過する前記車両の交通流の状態の少なくとも一方を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備え、
   前記データ生成部と前記管理部とが、ネットワークを介して前記歪波形データを送受信可能に構成され、
   前記歪波形監視手段は、所定の時間間隔によって標本化された前記歪波形データに対して、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えたデータ数をカウントし、前記橋梁状態判定手段は、前記歪閾値を超えたデータ数が所定のデータ数閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定する
   ことを特徴とする橋梁監視システム。
5. 橋梁に設置される歪検知手段によって前記橋梁を通過する車両による前記橋梁の歪量を計測可能に構成された歪計測手段、および前記歪計測手段によって計測された歪量に基づいて歪波形データを生成する歪波形生成手段を有するデータ生成部と、
   前記歪波形生成手段によって生成された前記歪波形データを分析し監視する歪波形監視
   手段、および前記歪波形監視手段によって分析された結果に基づいて、前記橋梁の損傷の状態および前記橋梁を通過する前記車両の交通流の状態の少なくとも一方を判定可能に構成された橋梁状態判定手段を有する管理部と、を備え、
   前記データ生成部と前記管理部とが、ネットワークを介して前記歪波形データを送受信可能に構成され、
   前記歪波形監視手段は、所定の時間間隔によって標本化された前記歪波形データに対して、所定時間内において前記歪波形データの値が所定の歪閾値を超えたデータ数をカウントして前記所定時間内の全データ数に対する割合を導出し、前記橋梁状態判定手段は、前記所定時間内の全データ数に対する前記歪閾値を超えたデータ数の割合が、所定のデータ
   数割合閾値以上の場合に、前記橋梁に渋滞が発生していると判定する
   ことを特徴とする橋梁監視システム。

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