(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023123203
(43)【公開日】2023-09-05
(54)【発明の名称】層間剥離検出システム、及び、層間剥離検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 22/00 20060101AFI20230829BHJP
G01S 13/88 20060101ALI20230829BHJP
G01S 13/87 20060101ALI20230829BHJP
G01V 3/12 20060101ALI20230829BHJP
【ＦＩ】
G01N22/00 S
G01S13/88 200
G01S13/87
G01N22/00 X
G01V3/12 B
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022027137
(22)【出願日】2022-02-24
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-09-27
(71)【出願人】
【識別番号】000201515
【氏名又は名称】前田道路株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】浅川 眞二
(72)【発明者】
【氏名】小池 克明
(72)【発明者】
【氏名】久保 大樹
【テーマコード（参考）】
2G105
5J070
【Ｆターム（参考）】
2G105AA02
2G105BB14
2G105CC01
2G105DD04
2G105EE01
2G105GG03
2G105LL03
5J070AC03
5J070AD02
5J070AE07
5J070AE11
5J070AF03
5J070BD01
(57)【要約】
【課題】非破壊的な方法で道路の内部の層間剥離部を検出できる層間剥離検出システム、及び、層間剥離検出方法を提供する。
【解決手段】層間剥離検出システム１００は、道路Ｒを移動する移動体１と、移動体１に搭載され、道路Ｒに対して電磁波Ｗ１を発信し、電磁波Ｗ１の反射波Ｗ２を受信する電磁波受発信装置２と、反射波Ｗ２に基づいて層間剥離部Ｘ’を検出する反射波解析装置４とを備え、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２が、道路Ｒの内部で反射した反射波Ｗ２を受信した場合に、電磁波Ｗ１の発信から反射波Ｗ２の受信までにかかった受発信時間Ｔ１に基づいて、電磁波Ｗ１の反射箇所Ｘの深度Ｄを推定し、反射箇所Ｘの深度Ｄが、第１層と第２層との境界面Ｂの深度Ｄを含む所定の深度範囲Ｄａに含まれる場合に、反射箇所Ｘを層間剥離部Ｘ’として抽出する。
【選択図】 図１
【解決手段】層間剥離検出システム１００は、道路Ｒを移動する移動体１と、移動体１に搭載され、道路Ｒに対して電磁波Ｗ１を発信し、電磁波Ｗ１の反射波Ｗ２を受信する電磁波受発信装置２と、反射波Ｗ２に基づいて層間剥離部Ｘ’を検出する反射波解析装置４とを備え、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２が、道路Ｒの内部で反射した反射波Ｗ２を受信した場合に、電磁波Ｗ１の発信から反射波Ｗ２の受信までにかかった受発信時間Ｔ１に基づいて、電磁波Ｗ１の反射箇所Ｘの深度Ｄを推定し、反射箇所Ｘの深度Ｄが、第１層と第２層との境界面Ｂの深度Ｄを含む所定の深度範囲Ｄａに含まれる場合に、反射箇所Ｘを層間剥離部Ｘ’として抽出する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１層と前記第１層の下側の第２層とを有する道路において、前記第１層と前記第２層との間の層間剥離部を検出する層間剥離検出システムであって、
前記道路を移動する移動体と、
前記移動体に搭載され、前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信する電磁波受発信装置と、
前記電磁波受発信装置が受信した前記反射波に基づいて、前記層間剥離部を検出する反射波解析装置とを備え、
前記反射波解析装置は、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出システム。
前記道路を移動する移動体と、
前記移動体に搭載され、前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信する電磁波受発信装置と、
前記電磁波受発信装置が受信した前記反射波に基づいて、前記層間剥離部を検出する反射波解析装置とを備え、
前記反射波解析装置は、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出システム。
【請求項2】
請求項１に記載の層間剥離検出システムであって、
前記電磁波受発信装置と前記道路の路面との間の空気層厚を取得する空気層厚取得装置をさらに備え、
前記反射波解析装置は、前記受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて前記反射箇所の深度を推定する、層間剥離検出システム。
前記電磁波受発信装置と前記道路の路面との間の空気層厚を取得する空気層厚取得装置をさらに備え、
前記反射波解析装置は、前記受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて前記反射箇所の深度を推定する、層間剥離検出システム。
【請求項3】
請求項２に記載の層間剥離検出システムであって、
前記空気層厚取得装置は、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を前記空気層厚として取得する、層間剥離検出システム。
前記空気層厚取得装置は、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を前記空気層厚として取得する、層間剥離検出システム。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか一項に記載の層間剥離検出システムであって、
前記移動体の位置を測定する位置測定装置と、
前記位置測定装置が測定した位置情報に基づいて、前記反射波解析装置が前記層間剥離部を検出した位置を記録する記録装置とをさらに備える、層間剥離検出システム。
前記移動体の位置を測定する位置測定装置と、
前記位置測定装置が測定した位置情報に基づいて、前記反射波解析装置が前記層間剥離部を検出した位置を記録する記録装置とをさらに備える、層間剥離検出システム。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか一項に記載の層間剥離検出システムであって、
前記電磁波受発信装置は１ＧＨｚ以上の周波数の前記電磁波を発信する、層間剥離検出システム。
前記電磁波受発信装置は１ＧＨｚ以上の周波数の前記電磁波を発信する、層間剥離検出システム。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の層間剥離検出システムであって、
前記第１層は、アスファルト混合物により形成された表層であり、
前記第２層は、アスファルト混合物により形成された基層である、層間剥離検出システム。
前記第１層は、アスファルト混合物により形成された表層であり、
前記第２層は、アスファルト混合物により形成された基層である、層間剥離検出システム。
【請求項7】
第１層と前記第１層の下側の第２層とを有する道路において、層間剥離検出システムを用いて、前記第１層と前記第２層との間の層間剥離部を検出する層間剥離検出方法であって、
前記層間剥離検出システムは、
前記道路を移動する移動体に搭載された電磁波受発信装置を用いて前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信し、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出方法。
前記層間剥離検出システムは、
前記道路を移動する移動体に搭載された電磁波受発信装置を用いて前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信し、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、層間剥離検出システム、及び、層間剥離検出方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
アスファルト混合物等で形成された道路は、表層、基層、路盤層等の複数の層により構成されているが、経年劣化等で層と層との間の付着力が低下し、層間剥離が発生する場合がある。層間剥離が発生すると、剥離箇所への水の侵入、道路の舗装剥離、ブリスタリング等の路面の損傷等が発生するおそれがある。そのため、道路の内部の層間剥離を非破壊的な方法で早期に発見する必要がある。ここで、特許文献１には、電磁波を用いて、道路の内部の空洞又は埋設物の有無を検出する検出方法が記載されている（特許文献１の段落［００６７］～［００７８］、及び、図２２，２４，２６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－２８６６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載の検出方法では、道路の内部の空洞又は異物の有無を検出することができるが、検出した空洞又は異物が層間剥離に起因するもの（層間剥離部）であるか否かを判断することができない。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、非破壊的な方法で道路の内部の層間剥離部を検出できる層間剥離検出システム、及び、層間剥離検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
［１］上記課題を解決するために、本発明に係る層間剥離検出システムは、第１層と前記第１層の下側の第２層とを有する道路において、前記第１層と前記第２層との間の層間剥離部を検出する層間剥離検出システムであって、前記道路を移動する移動体と、前記移動体に搭載され、前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信する電磁波受発信装置と、前記電磁波受発信装置が受信した前記反射波に基づいて、前記層間剥離部を検出する反射波解析装置とを備え、前記反射波解析装置は、前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出システムである。
【0007】
［２］上記発明において、層間剥離検出システムは、前記電磁波受発信装置と前記道路の路面との間の空気層厚を取得する空気層厚取得装置をさらに備え、前記反射波解析装置は、前記受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて前記反射箇所の深度を推定してもよい。
【0008】
［３］上記発明において、空気層厚取得装置は、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を前記空気層厚として取得してもよい。
【0009】
［４］上記発明において、層間剥離検出システムは、前記移動体の位置を測定する位置測定装置と、前記位置測定装置が測定した位置情報に基づいて、前記反射波解析装置が前記層間剥離部を検出した位置を記録する記録装置とをさらに備えてもよい。
【0010】
［５］上記発明において、電磁波受発信装置は１ＧＨｚ以上の周波数の前記電磁波を発信してもよい。
【0011】
［６］上記発明において、前記第１層は、アスファルト混合物により形成された表層であり、前記第２層は、アスファルト混合物により形成された基層であってもよい。
【0012】
［７］また、本発明に係る層間剥離検出方法は、第１層と前記第１層の下側の第２層とを有する道路において、層間剥離検出システムを用いて、前記第１層と前記第２層との間の層間剥離部を検出する層間剥離検出方法であって、前記層間剥離検出システムは、前記道路を移動する移動体に搭載された電磁波受発信装置を用いて前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信し、前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出方法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、電磁波の反射箇所の深度が、第１層と第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、当該反射箇所を層間剥離部として抽出するので、電磁波を用いた非破壊的な方法で道路の内部の層間剥離部を検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態に係る層間剥離検出システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
層間剥離検出システム１００は、表層Ｌ１、表層Ｌ１の下側の基層Ｌ２、及び、基層Ｌ２の下側のアスファルト安定処理層Ｌ３を有する道路Ｒにおいて、表層Ｌ１と基層Ｌ２との間の層間剥離部Ｘ’を検出する。なお、本実施形態において、道路Ｒはアスファルト混合物により形成されたアスファルト舗装道路である。また、表層Ｌ１、及び、基層Ｌ２は、アスファルト混合物により形成されている。本実施形態において、表層Ｌ１は第１層を構成し、基層Ｌ２は第２層を構成するが、これに限定されない。すなわち、基層Ｌ２が第１層を構成し、基層Ｌ２の下側のアスファルト安定処理層Ｌ３が第２層を構成し、層間剥離検出システム１００は、基層Ｌ２とアスファルト安定処理層Ｌ３との間の層間剥離部Ｘ’を検出してもよい。また、アスファルト安定処理層Ｌ３が第１層を構成し、アスファルト安定処理層Ｌ３の下側の路盤層（図示せず）が第２層を構成してもよい。すなわち、第１層、及び、第２層は、略上下方向に互いに隣接して積層し、道路Ｒを構成する２つの任意の層であればよい。
なお、「層間剥離」とは、アスファルト舗装道路等の道路Ｒを構成する表層・基層・アスファルト安定処理層・路盤層などの境界において適切な付着力が維持されず層同士の一体性が失われる現象である。また、「層間剥離部」とは、層間剥離によって道路Ｒの内部に発生した空洞である。なお、層間剥離部Ｘ’には水等が浸入している場合もある。
層間剥離検出システム１００は、表層Ｌ１、表層Ｌ１の下側の基層Ｌ２、及び、基層Ｌ２の下側のアスファルト安定処理層Ｌ３を有する道路Ｒにおいて、表層Ｌ１と基層Ｌ２との間の層間剥離部Ｘ’を検出する。なお、本実施形態において、道路Ｒはアスファルト混合物により形成されたアスファルト舗装道路である。また、表層Ｌ１、及び、基層Ｌ２は、アスファルト混合物により形成されている。本実施形態において、表層Ｌ１は第１層を構成し、基層Ｌ２は第２層を構成するが、これに限定されない。すなわち、基層Ｌ２が第１層を構成し、基層Ｌ２の下側のアスファルト安定処理層Ｌ３が第２層を構成し、層間剥離検出システム１００は、基層Ｌ２とアスファルト安定処理層Ｌ３との間の層間剥離部Ｘ’を検出してもよい。また、アスファルト安定処理層Ｌ３が第１層を構成し、アスファルト安定処理層Ｌ３の下側の路盤層（図示せず）が第２層を構成してもよい。すなわち、第１層、及び、第２層は、略上下方向に互いに隣接して積層し、道路Ｒを構成する２つの任意の層であればよい。
なお、「層間剥離」とは、アスファルト舗装道路等の道路Ｒを構成する表層・基層・アスファルト安定処理層・路盤層などの境界において適切な付着力が維持されず層同士の一体性が失われる現象である。また、「層間剥離部」とは、層間剥離によって道路Ｒの内部に発生した空洞である。なお、層間剥離部Ｘ’には水等が浸入している場合もある。
【0016】
図１に示すように、層間剥離検出システム１００は、移動体１、電磁波受発信装置２、空気層厚取得装置３、反射波解析装置４、位置測定装置５、及び、記録装置６を備える。移動体１は、例えば、車両であり、道路Ｒを３０～８０ｋｍ／ｈで走行することが可能である。また、移動体１は搭乗者が運転するものであってもよく、自動運転によって走行する無人車両であってもよい。電磁波受発信装置２、空気層厚取得装置３、反射波解析装置４、位置測定装置５、及び、記録装置６は、移動体１に搭載されている。なお、反射波解析装置４、及び、記録装置６は、プロセッサを備えたコンピュータにより構成されており、例えば、記録装置６に格納されたプログラムを実行することにより、反射波解析装置４の機能が実現されてもよい。また、反射波解析装置４、及び、記録装置６は、移動体１に搭載されずに、移動体１とは異なる位置に設置されていてもよい。また、反射波解析装置４、及び、記録装置６は、クラウドサーバであってもよい。
【0017】
電磁波受発信装置２は、発信部２ａ及び受信部２ｂを有する。発信部２ａは道路Ｒに対して電磁波Ｗ１を発信する。また、受信部２ｂは、電磁波Ｗ１の反射波Ｗ２を受信する。電磁波受発信装置２は、移動体１の下部に、道路Ｒに対向するように設けられる。なお、電磁波受発信装置２の発信部２ａ、及び、受信部２ｂは、好ましくは、ホーンアンテナであるが、これに限定されず、電磁波Ｗ１を発信し、かつ、反射波Ｗ２を正確に取得できる形状／大きさであればよい。また、発信部２ａが発信する電磁波Ｗ１の周波数は、１ＧＨｚ以上であり、好ましくは、２ＧＨｚ以上である。なお、層間剥離検出システム１００は、各々異なる周波数の電磁波Ｗ１を発信する複数の電磁波受発信装置２を備え、検出対象の深度範囲に応じて最適な波長・周波数の電磁波Ｗ１を発信できるように、利用する電磁波受発信装置２を適宜切り替えてもよい。
【0018】
空気層厚取得装置３は、移動体１の下部に設けられたレーダ測距計である。空気層厚取得装置３は、電磁波受発信装置２と同じ高さに設けられる。これにより、空気層厚取得装置３は、空気層厚取得装置３と道路Ｒの路面Ｒａとの間の距離、すなわち、電磁波受発信装置２と道路Ｒの路面Ｒａとの間に存在する空気層の厚さ（空気層厚Ａ）を測定することができる。すなわち、空気層厚取得装置３は、道路Ｒの路面Ｒａと電磁波受発信装置２との距離を電磁波を用いて計測し、道路Ｒの路面Ｒａと電磁波受発信装置２との距離を空気層厚Ａとして取得する。また、空気層厚取得装置３は、空気層厚Ａをリアルタイムに測定する装置に限定されず、予め設定／入力された空気層厚Ａを取得する装置であってもよい。この場合には、空気層厚Ａは、特に図示しない入力装置を介して入力され、特に図示しない記録装置に予め記憶されている。空気層厚取得装置３が予め設定／入力された空気層厚Ａを取得する場合は、空気層厚Ａは、移動体１の底面１ａの高さに応じて設定される。また、空気層厚取得装置３が、予め設定／入力された空気層厚Ａを取得する装置である場合は、空気層厚取得装置３は移動体１に搭載されずに、移動体１とは異なる位置に設置されていてもよい。また、空気層厚取得装置３が、予め設定／入力された空気層厚Ａを取得する装置である場合は、空気層厚取得装置３はプロセッサを備えたコンピュータにより構成され、プロセッサのプログラムを実行することにより機能的に実現されるものであってもよい。また、空気層厚取得装置３は、クラウドサーバであってもよい。
【0019】
反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信した反射波Ｗ２に基づいて、層間剥離部Ｘ’を検出する。なお、反射波解析装置４が移動体１に搭載されずに、移動体１とは異なる位置に設置されている場合は、既知の通信手段を介して、反射波解析装置４は電磁波受発信装置２から反射波Ｗ２の情報を取得してもよい。
【0020】
具体的には、電磁波受発信装置２が道路Ｒの内部で反射した反射波Ｗ２を受信した場合に、反射波解析装置４は、電磁波Ｗ１の発信から反射波Ｗ２の受信までにかかった受発信時間Ｔ１に基づいて、反射箇所Ｘ１の深度Ｄ１を推定する。深度Ｄ１は、道路Ｒの路面Ｒａから反射箇所Ｘ１までの距離である。
【0021】
ここで、電磁波Ｗ１は、道路Ｒの内部に存在する物質の境界（反射箇所Ｘ）で反射する。また、電磁波Ｗ１は、道路Ｒの路面Ｒａでも反射する（反射波Ｗ０）。このため、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２が道路Ｒの路面Ｒａからの反射波Ｗ０以外の反射波、又は、路面Ｒａ上の物体からの反射波以外の反射波を受信したと判断した場合に、電磁波受発信装置２が反射波Ｗ２を受信したと判定する。具体的には、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２が電磁波Ｗ１を発信してから道路Ｒの路面Ｒａで反射した反射波Ｗ０を受信するまでの路面反射時間Ｔ０を算出する。そして、反射波解析装置４は、路面反射時間Ｔ０と受発信時間Ｔ１と比較して、受発信時間Ｔ１が路面反射時間Ｔ０よりも長い場合に、電磁波受発信装置２が道路Ｒの内部で反射した反射波Ｗ２を受信したと判断する。
【0022】
なお、反射波解析装置４は、図２に示すように、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信した電磁波（反射波Ｗ０，Ｗ２を含む電磁波）の波形の特徴に基づいて、受発信時間Ｔ１を取得する。すなわち、図２に示すグラフの破線で囲まれた部分が、電磁波受発信装置２が反射波Ｗ２を受信したことを示している。特に限定されないが、こうした波形の特徴としては、例えば、振幅の大きさや波形の傾き等を例示することができる。なお、図２に示すグラフは、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信した電磁波の電圧値の経時的変化を示す波形グラフである。反射波解析装置４は、反射波Ｗ２を含む電磁波の波形パターンを学習した学習済みモデルを用いて受発信時間Ｔ１を取得してもよい。
【0023】
また、反射波解析装置４は、下記の式（１）を用いて、空気層厚取得装置３が取得した空気層厚Ａに基づいて、路面反射時間Ｔ０を算出する。下記の式（１）において比誘電率εｒ＝１（空気の比誘電率）である。
なお、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信した電磁波の電圧値の波形の特徴に基づいて、路面からの反射波Ｗ０に対応する路面反射時間Ｔ０を取得してもよい。
なお、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信した電磁波の電圧値の波形の特徴に基づいて、路面からの反射波Ｗ０に対応する路面反射時間Ｔ０を取得してもよい。
【数1】
【0024】
そして、反射波解析装置４は、電磁波受発信装置２が道路Ｒの内部で反射した反射波Ｗ２を受信したと判断した場合は、路面反射時間Ｔ０と受発信時間Ｔ１との時間差ｄＴ（＝Ｔ１－Ｔ０）を算出する。なお、時間差ｄＴは、電磁波Ｗ１及び反射波Ｗ２が道路Ｒの内部を通過した時間である。反射波解析装置４は、下記の式（２）を用いて、時間差ｄＴに基づき、反射箇所Ｘの深度Ｄを算出する。なお、下記の式（２）において比誘電率εｒはアスファルト混合物の比誘電率である。反射波解析装置４は、下記の式（２）におけるアスファルト混合物の比誘電率εｒを、天候や道路Ｒの状態（例えば、道路Ｒが湿っているか乾いているか等）に応じて適宜設定してもよい。具体的には、乾燥時のアスファルト混合物の比誘電率εｒは２～４であり、湿潤時のアスファルト混合物の比誘電率εｒは６～１２である。
【数2】
【0025】
上記の式（１），（２）により、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１、及び、空気層厚Ａに基づいて反射箇所Ｘの深度Ｄを推定している。
【0026】
さらに、反射波解析装置４は、反射箇所Ｘの深度Ｄが、表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂの深度を含む所定の深度範囲Ｄａに含まれる場合に、反射箇所Ｘを層間剥離部Ｘ’として抽出（検出）する。具体的には、図１に示す反射箇所Ｘ１の深度Ｄ１は深度範囲Ｄａに含まれるため、反射波解析装置４は、反射箇所Ｘ１を層間剥離部Ｘ’として抽出（検出）する。一方、反射箇所Ｘ２の深度Ｄ２は深度範囲Ｄａに含まれないため、反射波解析装置４は、反射箇所Ｘ２を層間剥離部Ｘ’として検出しない。
なお、深度範囲Ｄａは、例えば、表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂに対して上下に各々５ｃｍ程度の幅を取った範囲であるが、これに限定されない。一例を挙げれば、表層Ｌ１と基層Ｌ２との間の深度が１０ｃｍである場合には、この深度範囲Ｄａは、５ｃｍ～１５ｃｍに設定される（５ｃｍ≦Ｄａ≦１５ｃｍ）。また、より好ましくは、深度範囲Ｄａは、表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂに対して上下に各々２．５ｃｍ程度の幅を取った範囲であり、この場合には、深度範囲Ｄａは、７．５ｃｍ～１２．５ｃｍに設定される（７．５ｃｍ≦Ｄａ≦１２．５ｃｍ）。
なお、深度範囲Ｄａは、例えば、表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂに対して上下に各々５ｃｍ程度の幅を取った範囲であるが、これに限定されない。一例を挙げれば、表層Ｌ１と基層Ｌ２との間の深度が１０ｃｍである場合には、この深度範囲Ｄａは、５ｃｍ～１５ｃｍに設定される（５ｃｍ≦Ｄａ≦１５ｃｍ）。また、より好ましくは、深度範囲Ｄａは、表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂに対して上下に各々２．５ｃｍ程度の幅を取った範囲であり、この場合には、深度範囲Ｄａは、７．５ｃｍ～１２．５ｃｍに設定される（７．５ｃｍ≦Ｄａ≦１２．５ｃｍ）。
【0027】
なお、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信する電磁波には、路面Ｒａからの反射波Ｗ０、又は、層間剥離部Ｘ’からの反射波Ｗ２以外にも、層同士の境界面（例えば、表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂ、及び／又は、基層Ｌ２とアスファルト安定処理層Ｌ３との境界面）からの反射波も含まれる。そこで、反射波解析装置４は、反射波の反射強度ＲＩに基づいて、層同士の境界面を検出対象から除外する。具体的には、反射波解析装置４は、上層側の比誘電率をεr1，下層側の比誘電率をεr2としたときに、下記の式（３）によって反射強度ＲＩを算出する。
【数3】
【0028】
すなわち、道路Ｒの内部の各々の層は比誘電率の差が小さいため、層同士の境界面からの反射波の反射強度ＲＩは、アスファルト混合物と空洞内の空気、又は、水との間で反射が起きる層間剥離部Ｘ’からの反射強度ＲＩと比較して、小さくなる。そのため、反射波解析装置４は、深度範囲Ｄａにおいて複数の反射箇所Ｘを検出した場合であっても、反射波の反射強度ＲＩ（波形グラフにおけるピークの大きさ）が所定値以下である反射箇所Ｘについては層間剥離部Ｘ’ではないと判断し、検出対象から除外することができる。
【0029】
また、位置測定装置５は、移動体１の現在位置を測定するＧＮＳＳ（衛星測位システム）である。すなわち、位置測定装置は、複数の衛星通信から送信される電波を検出し、移動体１の位置情報を周期的に取得する。
【0030】
また、記録装置６は、位置測定装置５が測定した位置情報に基づいて、反射波解析装置４が層間剥離部Ｘ’を検出した位置を記録する。具体的には、記録装置６は、道路情報を含む地図データベースを有しており、層間剥離部Ｘ’の検出位置を地図上に記録する。なお、記録装置６が移動体１に搭載されずに、移動体１とは異なる位置に設置されている場合は、既知の通信手段を介して、記録装置６は位置測定装置５から移動体１の位置情報を取得してもよい。
【0031】
次に、図３のフローチャートを用いて、層間剥離検出システム１００による層間剥離検出方法の手順を説明する。
まず、ステップＳ１において、電磁波受発信装置２の発信部２ａが電磁波Ｗ１を発信する。
次に、ステップＳ２において、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが反射波Ｗ２を受信する。
さらに、ステップＳ３において、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１を取得する。
さらに次に、ステップＳ４において、空気層厚取得装置３は空気層厚Ａを取得する。
そして、ステップＳ５において、反射波解析装置４は、路面反射時間Ｔ０を算出する。
まず、ステップＳ１において、電磁波受発信装置２の発信部２ａが電磁波Ｗ１を発信する。
次に、ステップＳ２において、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが反射波Ｗ２を受信する。
さらに、ステップＳ３において、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１を取得する。
さらに次に、ステップＳ４において、空気層厚取得装置３は空気層厚Ａを取得する。
そして、ステップＳ５において、反射波解析装置４は、路面反射時間Ｔ０を算出する。
【0032】
次に、ステップＳ６において、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１に基づいて、反射箇所Ｘが道路の内部に存在するか否かを判定する。具体的には、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１が路面反射時間Ｔ０よりも長い場合に、反射箇所Ｘが道路Ｒの内部に存在すると判定する。一方、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１が路面反射時間Ｔ０以下である場合に、反射箇所Ｘが道路の内部に存在しないと判定する。反射箇所Ｘが道路Ｒ０の内部に存在しない場合は、処理は終了する。
【0033】
一方、ステップＳ６において、反射箇所Ｘが道路の内部に存在すると判定された場合は、ステップＳ７において、反射波解析装置４は、受発信時間Ｔ１と路面反射時間Ｔ０との時間差ｄＴを算出する。
次に、ステップＳ８において、反射波解析装置４は、時間差ｄＴに基づいて反射箇所Ｘの深度Ｄを推定する。
次に、ステップＳ８において、反射波解析装置４は、時間差ｄＴに基づいて反射箇所Ｘの深度Ｄを推定する。
【0034】
次に、ステップＳ９において、反射波解析装置４は、反射箇所Ｘの深度Ｄが所定の深度範囲Ｄａに含まれるか否かを判定する。反射箇所Ｘの深度Ｄが所定の深度範囲Ｄａに含まれない場合は、処理は終了する。
【0035】
ステップＳ９において、反射箇所Ｘの深度Ｄが所定の深度範囲Ｄａに含まれると判定された場合は、ステップＳ１０において、反射波解析装置４は、反射箇所Ｘを層間剥離部Ｘ’として抽出（検出）する。
【0036】
次に、ステップＳ１１において、記録装置６は、位置測定装置５が測定した移動体１の位置情報に基づいて、反射波解析装置４が層間剥離部Ｘ’を検出した位置を記録する。
【0037】
なお、図３に示すフローチャートにおいて、層間剥離検出システム１００は、ステップＳ１～Ｓ３に示す処理とステップＳ４，Ｓ５に示す処理とを同時に実行してもよい。また、層間剥離検出システム１００は、ステップＳ４，Ｓ５に示す処理の実行後に、ステップＳ１～Ｓ３に示す処理を実行してもよい。本実施形態では、移動体１が３０ｋｍ／ｈ以上の車速で走行しながら、層間剥離検出システム１００は、少なくともステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４の計測ステップを実行しており、ステップＳ１～Ｓ３とステップＳ４，Ｓ５とを同時に実行している。このように、ステップＳ１～Ｓ３とステップＳ４，Ｓ５とを同時に実行することで、移動体が３０ｋｍ／ｈ以上の車速で移動している場合であっても、層間剥離部Ｘ’の検出の精度を上げることができる。
【0038】
以上より、本実施形態に係る層間剥離検出システム１００は、電磁波受発信装置２が道路Ｒの内部で反射した反射波Ｗ２を受信した場合に、反射箇所Ｘの深度Ｄが、表層Ｌ１と基層Ｌ２の境界面Ｂの深度を含む所定の深度範囲Ｄａに含まれる場合に、その反射箇所Ｘを層間剥離部Ｘ’として抽出する。これにより、層間剥離検出システム１００は、道路Ｒの内部に存在する反射箇所Ｘのうち、層間剥離が発生している可能性が高い反射箇所Ｘ１を層間剥離部Ｘ’として、非破壊的・非接触的な方法で効率よく検出することができる。また、電磁波受発信装置２は一般的に小型かつ軽量であるため、層間剥離検出システム１００は、電磁波受発信装置２を移動体１に搭載した状態で、迅速に層間剥離部Ｘ’の検出を行うことができる。また、従来は、層間剥離部Ｘ’を検出するために打音調査や熱赤外センサによる道路Ｒの昼夜の温度差測定等の方法が用いられてきたが、層間剥離検出システム１００は、移動体１に搭載した電磁波受発信装置２を利用することにより、従来の方法に比べて、層間剥離部Ｘ’の検出にかかる時間的コスト及び費用的コストを大幅に低減させることができる。
【0039】
また、層間剥離検出システム１００は、電磁波Ｗ１の受発信時間Ｔ１、及び、空気層厚Ａに基づいて反射箇所Ｘの深度Ｄを推定する。これにより、層間剥離検出システム１００は、移動体１に搭載された電磁波受発信装置２と道路Ｒの路面Ｒａとの間に存在する空気層の厚さ（空気層厚Ａ）に基づいて、より正確に反射箇所Ｘの深度Ｄを推定する。また、層間剥離検出システム１００は、反射箇所Ｘの深度Ｄを推定するために空気層厚Ａ及び空気の比誘電率εｒ＝１に基づいて路面反射時間Ｔ０を算出することにより、電磁波受発信装置２の受信部２ｂが受信した電磁波の波形グラフに基づいて路面反射時間Ｔ０を取得する方法よりも正確に路面反射時間Ｔ０を取得することができる。
【0040】
また、層間剥離検出システム１００の空気層厚取得装置３は、道路Ｒの路面Ｒａと電磁波受発信装置２との距離を電磁波を用いて計測し、道路Ｒの路面Ｒａと電磁波受発信装置２との距離を空気層厚Ａとして取得する。これにより、層間剥離検出システム１００はリアルタイムで空気層厚Ａを計測して取得することができる。また、特に移動体１が６０ｋｍ／ｈ以上の高速で移動している場合には、移動体１の振動が激しく、空気層厚Ａ（路面Ｒａと電磁波受発信装置２との距離）が変化しやすくなるが、このような状況であっても、層間剥離検出システム１００は、正確な空気層厚Ａに基づいて反射箇所Ｘの深度Ｄを推定することができる。
【0041】
また、層間剥離検出システム１００は、移動体１の位置を測定する位置測定装置５と、位置測定装置５が測定した位置情報に基づいて、反射波解析装置４が層間剥離部Ｘ’（反射箇所Ｘ１）を検出した位置を記録する記録装置６とをさらに備える。これにより、層間剥離検出システム１００は、層間剥離が発生している可能性が高い位置を記録することができる。よって、記録装置６の記録情報に基づいて、事業者が道路Ｒの修繕計画等を効率よく立案することができる、
【0042】
また、層間剥離検出システム１００の電磁波受発信装置２は１ＧＨｚ以上の周波数の電磁波Ｗ１を発信する。これにより、層間剥離検出システム１００は、５ｃｍ～１ｍ程度の深度Ｄの反射箇所Ｘを検出することができる。
【0043】
また、層間剥離検出システム１００の検出対象の道路Ｒにおいて、第１層は、アスファルト混合物により形成された表層Ｌ１であり、第２層は、アスファルト混合物により形成された基層Ｌ２である。これにより、層間剥離検出システム１００は、アスファルト舗装の道路Ｒの表層Ｌ１と基層Ｌ２との境界面Ｂに発生する層間剥離部Ｘ’を検出することができる。なお、層間剥離検出システム１００は、基層Ｌ２とアスファルト安定処理層Ｌ３との境界面Ｂに発生する層間剥離部を検出してもよい。
【符号の説明】
【0044】
１００…層間剥離検出システム
１…移動体
２…電磁波受発信装置
３…空気層厚取得装置
４…反射波解析装置
５…位置測定装置
６…記録装置
Ａ…空気層厚
Ｒ…道路
Ｌ１…表層
Ｌ２…基層
Ｂ…境界面
Ｔ１…受発信時間
Ｗ１…電磁波
Ｗ２…反射波
Ｘ…反射箇所
Ｘ’…層間剥離部
Ｄ…反射箇所の深度
１…移動体
２…電磁波受発信装置
３…空気層厚取得装置
４…反射波解析装置
５…位置測定装置
６…記録装置
Ａ…空気層厚
Ｒ…道路
Ｌ１…表層
Ｌ２…基層
Ｂ…境界面
Ｔ１…受発信時間
Ｗ１…電磁波
Ｗ２…反射波
Ｘ…反射箇所
Ｘ’…層間剥離部
Ｄ…反射箇所の深度
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2022-06-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１層と前記第１層の下側の第２層とを有する道路において、前記第１層と前記第２層との間の層間剥離部を検出する層間剥離検出システムであって、
前記道路を移動する移動体と、
前記移動体に搭載され、前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信する電磁波受発信装置と、
前記電磁波受発信装置が受信した前記反射波に基づいて、前記層間剥離部を検出する反射波解析装置と、
前記移動体に搭載され、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との間の空気層厚として取得する空気層厚取得装置と、を備え、
前記反射波解析装置は、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出システム。
前記道路を移動する移動体と、
前記移動体に搭載され、前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信する電磁波受発信装置と、
前記電磁波受発信装置が受信した前記反射波に基づいて、前記層間剥離部を検出する反射波解析装置と、
前記移動体に搭載され、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との間の空気層厚として取得する空気層厚取得装置と、を備え、
前記反射波解析装置は、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出システム。
【請求項2】
請求項１に記載の層間剥離検出システムであって、
前記移動体の位置を測定する位置測定装置と、
前記位置測定装置が測定した位置情報に基づいて、前記反射波解析装置が前記層間剥離部を検出した位置を記録する記録装置とをさらに備える、層間剥離検出システム。
前記移動体の位置を測定する位置測定装置と、
前記位置測定装置が測定した位置情報に基づいて、前記反射波解析装置が前記層間剥離部を検出した位置を記録する記録装置とをさらに備える、層間剥離検出システム。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の層間剥離検出システムであって、
前記電磁波受発信装置は１ＧＨｚ以上の周波数の前記電磁波を発信する、層間剥離検出システム。
前記電磁波受発信装置は１ＧＨｚ以上の周波数の前記電磁波を発信する、層間剥離検出システム。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか一項に記載の層間剥離検出システムであって、
前記第１層は、アスファルト混合物により形成された表層であり、
前記第２層は、アスファルト混合物により形成された基層である、層間剥離検出システム。
前記第１層は、アスファルト混合物により形成された表層であり、
前記第２層は、アスファルト混合物により形成された基層である、層間剥離検出システム。
【請求項5】
第１層と前記第１層の下側の第２層とを有する道路において、層間剥離検出システムを用いて、前記第１層と前記第２層との間の層間剥離部を検出する層間剥離検出方法であって、
前記層間剥離検出システムは、
前記道路を移動する移動体に搭載された電磁波受発信装置を用いて前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信し、
前記移動体に搭載された空気層厚取得装置によって、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、
前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との間の空気層厚として取得し、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出方法。
前記層間剥離検出システムは、
前記道路を移動する移動体に搭載された電磁波受発信装置を用いて前記道路に対して電磁波を発信し、前記電磁波の反射波を受信し、
前記移動体に搭載された空気層厚取得装置によって、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を電磁波を用いて計測し、
前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との距離を、前記道路の路面と前記電磁波受発信装置との間の空気層厚として取得し、
前記電磁波受発信装置が、前記道路の内部で反射した前記反射波を受信した場合に、前記電磁波の発信から前記反射波の受信までにかかった受発信時間、及び、前記空気層厚に基づいて、前記電磁波の反射箇所の深度を推定し、
前記反射箇所の深度が、前記第１層と前記第２層との境界面の深度を含む所定の深度範囲に含まれる場合に、前記反射箇所を前記層間剥離部として抽出する、層間剥離検出方法。