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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-04
(45)【発行日】2024-03-12
(54)【発明の名称】計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
(51)【国際特許分類】
G01G 19/03 20060101AFI20240305BHJP
E01D 2/00 20060101ALI20240305BHJP
E01D 19/02 20060101ALI20240305BHJP
G08G 1/015 20060101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
G01G19/03
E01D2/00
E01D19/02
G08G1/015 A
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020047136
(22)【出願日】2020-03-18
(65)【公開番号】P2021148524
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2023-02-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100148323
【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 通
(74)【代理人】
【識別番号】100168860
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 充史
(72)【発明者】
【氏名】小林 祥宏
【審査官】公文代 康祐
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０７５８２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２２８４８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０８４４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３１６４２６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｇ １９／０３
Ｇ０８Ｇ １／０１５
Ｅ０１Ｄ ２／００
Ｅ０１Ｄ １９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得ステップと、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得ステップで取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得ステップで取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出ステップと、を含み、
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、変位である、計測方法。
【請求項2】
前記移動体とは異なる既知の移動体が単独で前記構造物を移動したときの前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得し、前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記関数ｙｉｊの係数の値を算出する係数値算出ステップを含む、請求項１に記載の計測方法。
【請求項3】
前記関数ｙｉｊは、前記作用ｘｊの多項式関数である、請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項4】
前記構造物は、前記移動体が移動し得る第１～第Ｎの経路を有し、前記第１～第Ｎの観測点は、前記第１～第Ｎの経路と対応付けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項5】
前記観測装置は、加速度センサーである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項6】
前記観測装置は、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器又は光ファイバーによる変位計測機器である、請求項１乃至４
のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項7】
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、前記第１方向及び前記第２方向とそれぞれ交差する第３方向の前記物理量である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項8】
前記移動体は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項9】
前記構造物は、橋梁の上部構造であって、前記上部構造は、隣り合う橋台と橋脚、隣り合う２つの橋台、又は、隣り合う２つの橋脚のいずれか１つに渡された構造であり、
前記上部構造の両端部は、前記隣り合う橋台と橋脚の位置、前記隣り合う２つの橋台の位置、又は、前記隣り合う２つの橋脚の位置にあり、
前記橋梁は、道路橋又は鉄道橋である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項10】
前記構造物は、ＢＷＩＭ（Bridge Weigh in Motion）が機能する構造である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の計測方法。
【請求項11】
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得部と、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得部が取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得部が取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出部と、を含み、
前記物理量取得部が取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、変位である、計測装置。
【請求項12】
請求項１１に記載の計測装置と、前記観測装置と、を備えた、計測システム。
【請求項13】
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得ステップと、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得ステップで取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得ステップで取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出ステップと、をコンピューターに実行させ、
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、変位である、計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、橋梁の維持管理をする上で、橋梁を通過する大型車両の車軸重量が、橋梁の損傷を予測するために重要な情報であって、この軸重測定ため、橋梁の主桁に設置したひずみ計から車両通過時のひずみ値を連続測定し、軸重を算出する手法Weight In Motionが提案されており、橋梁の主桁に配置されたひずみ計で計測したひずみ波形に基づいて、橋梁を通過する車両の車重を計測する橋梁通過車両監視システムが記載されている。詳細には、橋梁通過車両監視システムは、ひずみ計を配置して、ひずみ計で計測したひずみ波形から車軸の通過タイミングを検出して車両の軸間比率を算出し、算出した軸間比率と軸間距離データベースに登録された軸間距離から算出される軸間比率とを比較し、車両の軸間距離、車速および車種を特定する。また、橋梁通過車両監視システムは、車軸の通過タイミングに合わせて、基準軸重ひずみ波形を時間軸上に配置したひずみ波形を生成し、基準軸重ひずみ波形とひずみ計で計測したひずみ波形とを比較して各軸の軸重を算出する。そして、橋梁通過車両監視システムは、各軸の軸重を合計することにより車重を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－２３７８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車両が橋梁を走行すると、橋床は、車両の走行方向に沈降変位すると同時に、幅員方向に変位し傾く。これは、車両が観測点を通過すると、当該観測点に作用が生じるだけでなく、他の観測点にも作用が生じることを意味する。各観測点の作用は、橋梁を走行する車両の数、各車両の重量、各車両が走行する車線等の状況に応じて変わるため、精度の良い計測を行うためには、車両が各観測点を通過する時の当該観測点の作用を他の作用から分離して算出することが求められる。特許文献１に記載のシステムでは、車両の車重を計測することはできるが、車両等の移動体が橋梁等の構造物の各観測点を通過する時の当該観測点の作用を他の作用から分離して算出することはできない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る計測方法の一態様は、
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得ステップと、
１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得ステップで取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得ステップで取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出ステップと、を含む。
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得ステップと、
１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得ステップで取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得ステップで取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出ステップと、を含む。
【0006】
前記計測方法の一態様は、
前記移動体とは異なる既知の移動体が単独で前記構造物を移動したときの前記第１～第
Ｎの観測点の物理量を取得し、前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記関数ｙｉｊの係数の値を算出する係数値算出ステップを含んでもよい。
前記移動体とは異なる既知の移動体が単独で前記構造物を移動したときの前記第１～第
Ｎの観測点の物理量を取得し、前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記関数ｙｉｊの係数の値を算出する係数値算出ステップを含んでもよい。
【0007】
前記計測方法の一態様において、
前記関数ｙｉｊは、前記作用ｘｊの多項式関数であってもよい。
前記関数ｙｉｊは、前記作用ｘｊの多項式関数であってもよい。
【0008】
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、前記移動体が移動し得る第１～第Ｎの経路を有し、
前記第１～第Ｎの観測点は、前記第１～第Ｎの経路と対応付けられてもよい。
前記構造物は、前記移動体が移動し得る第１～第Ｎの経路を有し、
前記第１～第Ｎの観測点は、前記第１～第Ｎの経路と対応付けられてもよい。
【0009】
前記計測方法の一態様において、
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、変位、又は前記移動体による荷重であってもよい。
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、変位、又は前記移動体による荷重であってもよい。
【0010】
前記計測方法の一態様において、
前記観測装置は、加速度センサーであってもよい。
前記観測装置は、加速度センサーであってもよい。
【0011】
前記計測方法の一態様において、
前記観測装置は、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器又は光ファイバーによる変位計測機器であってもよい。
前記観測装置は、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器又は光ファイバーによる変位計測機器であってもよい。
【0012】
前記計測方法の一態様において、
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、前記第１方向及び前記第２方向とそれぞれ交差する第３方向の前記物理量であってもよい。
前記物理量取得ステップで取得する前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量は、前記第１方向及び前記第２方向とそれぞれ交差する第３方向の前記物理量であってもよい。
【0013】
前記計測方法の一態様において、
前記移動体は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両であってもよい。
前記移動体は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両であってもよい。
【0014】
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、橋梁の上部構造であって、
前記上部構造は、隣り合う橋台と橋脚、隣り合う２つの橋台、又は、隣り合う２つの橋脚のいずれか１つに渡された構造であり、
前記上部構造の両端部は、前記隣り合う橋台と橋脚の位置、前記隣り合う２つの橋台の位置、又は、前記隣り合う２つの橋脚の位置にあり、
前記橋梁は、道路橋又は鉄道橋であってもよい。
前記構造物は、橋梁の上部構造であって、
前記上部構造は、隣り合う橋台と橋脚、隣り合う２つの橋台、又は、隣り合う２つの橋脚のいずれか１つに渡された構造であり、
前記上部構造の両端部は、前記隣り合う橋台と橋脚の位置、前記隣り合う２つの橋台の位置、又は、前記隣り合う２つの橋脚の位置にあり、
前記橋梁は、道路橋又は鉄道橋であってもよい。
【0015】
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、ＢＷＩＭ（Bridge Weigh in Motion）が機能する構造であってもよい。
前記構造物は、ＢＷＩＭ（Bridge Weigh in Motion）が機能する構造であってもよい。
【0016】
本発明に係る計測装置の一態様は、
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得部と、
１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得部が取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得部が取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出部と、を含む。
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得部と、
１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得部が取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得部が取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出部と、を含む。
【0017】
本発明に係る計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
前記観測装置と、を備える。
前記計測装置の一態様と、
前記観測装置と、を備える。
【0018】
本発明に係る計測プログラムの一態様は、
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得ステップと、
１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得ステップで取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得ステップで取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出ステップと、をコンピューターに実行させる。
２以上の整数Ｎに対して、移動体が構造物を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ前記構造物の第１～第Ｎの観測点を観測する少なくとも１つの観測装置による観測情報に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の物理量を取得する物理量取得ステップと、
１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ及び１以上Ｎ以下の任意の整数ｊに対して、前記第ｊの観測点の作用ｘｊと、前記作用ｘｊが前記第ｉの観測点に及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、前記物理量取得ステップで取得した前記第ｉの観測点の前記物理量が、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、前記物理量取得ステップで取得した前記第１～第Ｎの観測点の前記物理量に基づいて、前記第１～第Ｎの観測点の前記作用ｘ１～ｘＮを算出する作用算出ステップと、をコンピューターに実行させる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】計測システムの構成例を示す図。
【図2】センサー及び観測点の配置例を示す図。
【図3】センサー及び観測点の配置例を示す図。
【図4】加速度センサーが検出する加速度の説明図。
【図5】センサー及び観測点の配置例を示す図。
【図6】センサー及び観測点の配置例を示す図。
【図7】各センサーが検出する加速度の一例を示す図。
【図8】観測点Ｒ１の作用ｘ１と作用ｘ１が観測点Ｒ２に及ぼす作用との相関の一例を示す図。
【図9】車両が単独で走行した場合における観測点の変位の一例を示す図。
【図11】２台の車両が並走した場合における観測点の変位の一例を示す図。
【図13】第１実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図。
【図14】係数値算出ステップの手順の一例を示すフローチャート図。
【図15】計測装置の構成例を示す図。
【図16】第２実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0021】
１．第１実施形態
１－１．計測システム
以下では、構造物が橋梁の上部構造であり、移動体が車両である場合を例に挙げ、本実施形態の計測方法を実現するための計測システムについて説明する。本実施形態に係る橋梁を通過する車両は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両等の重量が大きく、ＢＷＩＭ（Bridge Weigh in Motion）で計測可能な車両である。ＢＷＩＭは、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通行する車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通行する車両の重量を解析可能な橋梁の上部構造は、ＢＷＩＭが機能する構造物であり、橋梁の上部構造への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するＢＷＩＭシステムが通行する車両の重量の計測
を可能にする。
１－１．計測システム
以下では、構造物が橋梁の上部構造であり、移動体が車両である場合を例に挙げ、本実施形態の計測方法を実現するための計測システムについて説明する。本実施形態に係る橋梁を通過する車両は、鉄道車両、自動車、路面電車、建設車両、又は軍用車両等の重量が大きく、ＢＷＩＭ（Bridge Weigh in Motion）で計測可能な車両である。ＢＷＩＭは、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通行する車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通行する車両の重量を解析可能な橋梁の上部構造は、ＢＷＩＭが機能する構造物であり、橋梁の上部構造への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するＢＷＩＭシステムが通行する車両の重量の計測
を可能にする。
【0022】
図１は、本実施形態に係る計測システムの一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る計測システム１０は、計測装置１と、橋梁５の上部構造７に設けられる複数のセンサー２３と、を有している。また、計測システム１０は、サーバー２を有してもよい。
【0023】
橋梁５は上部構造７と下部構造８からなり、上部構造７は、床板Ｆ、主桁Ｇ、不図示の横桁等からなる橋床７ａと、支承７ｂと、を含む。下部構造８は、橋脚８ａと、橋台８ｂと、を含む。上部構造７は、隣り合う橋台８ｂと橋脚８ａ、隣り合う２つの橋台８ｂ、又は、隣り合う２つの橋脚８ａのいずれか１つに渡された構造である。上部構造７の両端部は、隣り合う橋台８ｂと橋脚８ａの位置、隣り合う２つの橋台８ｂの位置、又は、隣り合う２つの橋脚８ａの位置にある。
【0024】
計測装置１と各センサー２３とは、例えば、不図示のケーブルで接続され、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信ネットワークを介して通信を行う。あるいは、計測装置１と各センサー２３とは、無線ネットワークを介して通信を行ってもよい。
【0025】
例えば、各センサー２３は、移動体である車両６の移動による上部構造７の変位を算出するためのデータを出力する。本実施形態では、各センサー２３は加速度センサーであり、例えば、水晶加速度センサーであってもよいし、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical
Systems）加速度センサーであってもよい。
Systems）加速度センサーであってもよい。
【0026】
本実施形態では、各センサー２３は上部構造７の長手方向の中央部に設置されている。ただし、各センサー２３は、上部構造７の変位を算出するための加速度を検出することができればよく、その設置位置は上部構造７の中央部に限定されない。
【0027】
上部構造７の床板Ｆや主桁Ｇ等は、上部構造７を走行する車両６による荷重によって、垂直方向下方に撓む。各センサー２３は、上部構造７を走行する車両６の荷重による床板Ｆや主桁Ｇの撓みの加速度を検出する。
【0028】
計測装置１は、各センサー２３から出力される加速度データに基づいて、車両６の走行による上部構造７の撓みの変位を算出する。また、計測装置１は、算出した変位から、上部構造７を走行する車両６による荷重を算出する。
【0029】
計測装置１とサーバー２とは、例えば、携帯電話の無線ネットワーク及びインターネット等の通信ネットワーク４を介して、通信を行うことができる。計測装置１は、車両６が上部構造７を走行した時刻や車両６の走行による上部構造７の変位等の情報をサーバー２に送信する。サーバー２は、当該情報を不図示の記憶装置に記憶し、例えば、当該情報に基づいて過積載の車両の監視や上部構造７の異常判定等の処理を行ってもよい。
【0030】
なお、本実施形態では、橋梁５は、道路橋であり、例えば、鋼橋や桁橋、ＲＣ（Reinforced-Concrete）橋等である。
【0031】
【0032】
図２及び図３に示すように、上部構造７は、移動体である車両６が移動し得る第１～第Ｎの経路としてのＮ個のレーンＬ１～ＬＮ、及びＫ個の主桁Ｇ１～ＧＫを有している。こ
こで、Ｎは２以上の整数であり、Ｋは１以上の整数である。なお、図２及び図３の例では、主桁Ｇ１～ＧＫの各位置がレーンＬ１～ＬＮの各境界の位置と一致しており、Ｎ＝Ｋ－１であるが、主桁Ｇ１～ＧＫの各位置がレーンＬ１～ＬＮの各境界の位置と一致している必要はなく、Ｎ≠Ｋ－１であってもよい。
こで、Ｎは２以上の整数であり、Ｋは１以上の整数である。なお、図２及び図３の例では、主桁Ｇ１～ＧＫの各位置がレーンＬ１～ＬＮの各境界の位置と一致しており、Ｎ＝Ｋ－１であるが、主桁Ｇ１～ＧＫの各位置がレーンＬ１～ＬＮの各境界の位置と一致している必要はなく、Ｎ≠Ｋ－１であってもよい。
【0033】
図２及び図３の例では、上部構造７の長手方向の中央部ＣＡにおいて、主桁Ｇ１～ＧＫ－１のそれぞれにセンサー２３が設けられている。図２及び図３の例では、Ｎ＝Ｋ－１であり、主桁ＧＫにセンサー２３が設けられていないが、主桁ＧＫにセンサー２３が設けられ、主桁Ｇ１～ＧＫ－１のいずれか１つにセンサー２３が設けられていなくてもよい。あるいは、Ｎ＝Ｋであり、主桁Ｇ１～ＧＫのそれぞれにセンサー２３が設けられていてもよい。
【0034】
なお、各センサー２３を上部構造７の床板Ｆに設けると、走行車両によって破壊するおそれがあり、また橋床７ａの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図２及び図３の例では、各センサー２３は上部構造７の主桁Ｇ１～ＧＫ－１に設けられている。
【0035】
本実施形態では、Ｎ個のセンサー２３に対応付けてＮ個の観測点Ｒ１～ＲＮがそれぞれ設定されている。観測点Ｒ１～ＲＮは、車両６が上部構造７を移動する第１方向と交差する第２方向に沿って並ぶ上部構造７のＮ個の観測点である。図２及び図３の例では、１以上Ｎ以下の各整数ｊに対して、観測点Ｒｊは、中央部ＣＡにおいて、主桁Ｇｊに設けられたセンサー２３の鉛直上方向にある床板Ｆの表面の位置に設定されている。すなわち、主桁Ｇｊに設けられたセンサー２３は、観測点Ｒｊを観測する観測装置である。観測点Ｒｊを観測するセンサー２３は、車両６の走行により観測点Ｒｊに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Ｒｊに近い位置に設けられることが望ましい。このように、観測点Ｒ１～ＲＮはＮ個のセンサー２３と１対１の関係にある。
【0036】
本実施形態では、Ｎ個の観測点Ｒ１～ＲＮは、それぞれレーンＬ１～ＬＮに対応付けられている。図２及び図３の例では、第１方向は、上部構造７のレーンＬ１～ＬＮに沿うＸ方向、すなわち、上部構造７の長手方向である。また、第２方向は、車両６が走行する上部構造７の面内においてＸ方向と直交するＹ方向、すなわち、上部構造７の幅員方向である。ただし、第２方向は、第１方向と直交していなくてもよい。例えば、上部構造７の一方の端から観測点Ｒ１～ＲＮまでの距離が異なっていてもよい。なお、観測点Ｒ１～ＲＮは、それぞれ「第１の観測点」～「第Ｎの観測点」の一例である。
【0037】
【0038】
計測装置１は、各センサー２３から出力される加速度データに基づいて、第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向とそれぞれ交差する第３方向の加速度を取得する。観測点Ｒ１～ＲＮは、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向に撓むので、計測装置１は、撓みの加速度の大きさを正確に算出するために、Ｘ方向及びＹ方向と直交する第３方向、すなわち、床板Ｆの法線方向の加速度を取得するのが望ましい。
【0039】
図４は、センサー２３が検出する加速度を説明する図である。センサー２３は、互いに直交する３軸の各軸方向に生じる加速度を検出する加速度センサーである。
【0040】
車両６の走行による観測点Ｒ１～ＲＮの撓みの加速度を検出するために、各センサー２３は、３つの検出軸であるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のうち、１軸が第１方向及び第２方向と交差する方向となるように設置される。図２及び図３の例では、第１方向はＸ方向であり、第
２方向はＹ方向であるから、各センサー２３は、１軸がＸ方向及びＹ方向と交差する方向となるように設置される。観測点Ｒ１～ＲＮは、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向に撓むので、撓みの加速度を正確に検出するために、理想的には、各センサー２３は、１軸をＸ方向及びＹ方向と直交する方向、すなわち、床板Ｆの法線方向に合わせて設置される。
２方向はＹ方向であるから、各センサー２３は、１軸がＸ方向及びＹ方向と交差する方向となるように設置される。観測点Ｒ１～ＲＮは、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向に撓むので、撓みの加速度を正確に検出するために、理想的には、各センサー２３は、１軸をＸ方向及びＹ方向と直交する方向、すなわち、床板Ｆの法線方向に合わせて設置される。
【0041】
ただし、各センサー２３を上部構造７に設置する場合、設置場所が傾いている場合もある。計測装置１は、各センサー２３の３つの検出軸の１軸が、床板Ｆの法線方向に合わせて設置されなくても、概ね法線方向に向いていることで誤差は小さく無視できる。また、計測装置１は、各センサー２３の３つの検出軸の１軸が、床板Ｆの法線方向に合わせて設置されなくても、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の加速度を合成した３軸合成加速度によって、各センサー２３の傾斜による検出誤差の補正を行うことができる。また、各センサー２３は、少なくとも鉛直方向にほぼ平行な方向に生ずる加速度、あるいは、床板Ｆの法線方向の加速度を検出する１軸加速度センサーであってもよい。
【0042】
以下、計測装置１が実行する本実施形態の計測方法の詳細について説明する。
【0043】
１－２．作用の算出
車両６がレーンＬ１を走行した時、車両６による荷重により、観測点Ｒ１に作用ｘ１が生じる。そのため、観測点Ｒ１は作用ｘ１によって変位する。この時、車両６が単独で上部構造７を走行していれば、レーンＬ２～ＬＮを走行する車両による荷重によって観測点Ｒ２～ＲＮに生じる作用はゼロである。しかしながら、作用ｘ１が観測点Ｒ２～ＲＮに及ぼす作用が生じるため、各観測点Ｒ２～ＲＮも変位することになる。そのため、観測点Ｒ１を観測するセンサー２３だけでなく、観測点Ｒ２～ＲＮをそれぞれ観測するＮ－１個のセンサー２３も、レーンＬ１を走行した車両によって生じる加速度を検出することになる。
車両６がレーンＬ１を走行した時、車両６による荷重により、観測点Ｒ１に作用ｘ１が生じる。そのため、観測点Ｒ１は作用ｘ１によって変位する。この時、車両６が単独で上部構造７を走行していれば、レーンＬ２～ＬＮを走行する車両による荷重によって観測点Ｒ２～ＲＮに生じる作用はゼロである。しかしながら、作用ｘ１が観測点Ｒ２～ＲＮに及ぼす作用が生じるため、各観測点Ｒ２～ＲＮも変位することになる。そのため、観測点Ｒ１を観測するセンサー２３だけでなく、観測点Ｒ２～ＲＮをそれぞれ観測するＮ－１個のセンサー２３も、レーンＬ１を走行した車両によって生じる加速度を検出することになる。
【0044】
【0045】
図５は、上部構造７をその上方から見た図であり、図６は、図５をＡ－Ａ線で切断した断面図である。図５及び図６の例では、２個のセンサー２３が、上部構造７の中央部ＣＡにおいて主桁Ｇ１，Ｇ３にそれぞれ設けられている。また、レーンＬ１に対応する観測点Ｒ１が、主桁Ｇ１に設けられたセンサー２３の鉛直上方向にある床板Ｆの表面の位置に設定され、レーンＬ２に対応する観測点Ｒ２が、主桁Ｇ３に設けられたセンサー２３の鉛直上方向にある床板Ｆの表面の位置に設定されている。主桁Ｇ１に設けられたセンサー２３は観測点Ｒ１を観測し、主桁Ｇ３に設けられたセンサー２３は観測点Ｒ２を観測する。
【0046】
図７は、車両６がレーンＬ１を単独で走行した場合に各センサー２３から出力される加速度データの一例を示す図である。なお、図７の各波形は、ピークを明瞭化するために各加速度データに対してフィルター処理を施した波形である。
【0047】
観測点Ｒ１を観測するセンサー２３から出力される加速度データのピークＰＫ１は、車両６の車軸の通過を示している。
【0048】
観測点Ｒ１を観測するセンサー２３から出力される加速度データのピークＰＫ１は、車両６による観測点Ｒ１の作用ｘ１に対応する。一方、観測点Ｒ２を観測するセンサー２３から出力される加速度データのピークＰＫ２は、車両６による観測点Ｒ１の作用ｘ１が観測点Ｒ２に及ぼす作用に対応する。車両６がレーンＬ１を単独で走行するので、ピークＰＫ１は、ピークＰＫ２よりも大きい。
【0049】
仮に、車両６がレーンＬ１を走行する時に他の車両６がレーンＬ２を並走した場合、観測点Ｒ１を観測するセンサー２３は、レーンＬ１を走行する車両６による観測点Ｒ１の作用ｘ１と、レーンＬ２を走行する他の車両６による観測点Ｒ２の作用ｘ２が観測点Ｒ１に及ぼす作用との和に対応する加速度を検出することになる。同様に、観測点Ｒ２を観測するセンサー２３は、レーンＬ２を走行する他の車両６による観測点Ｒ２の作用ｘ２と、レーンＬ１を走行する車両６による観測点Ｒ１の作用ｘ１が観測点Ｒ２に及ぼす作用との和に対応する加速度を検出することになる。そのため、２台の車両６が並走する場合は、図７の例に対して、ピークＰＫ１，ＰＫ２はすべて大きくなるが、ピークＰＫ１とピークＰＫ２の大小関係が変わらない場合もある。しかも、車両６の重量によってピークＰＫ１，ＰＫ２の大きさが変わるため、ピークＰＫ１とピークＰＫ２を単純に比較しただけでは、１台の車両６が単独で走行したのか２台の車両６が並走したのかを区別することができない。
【0050】
一方、図７の例のように車両６が単独で走行する場合、各センサー２３が検出する加速度の波形は互いにピークが異なるものの近似している。すなわち、１以上Ｎ以下の任意の整数ｊ，ｉに対して、車両６がレーンＬｊを走行した時の観測点Ｒｊの作用ｘｊと、作用ｘｊが観測点Ｒｉに及ぼす作用との間には相関がある。そこで、本実施形態では、計測装置１は、この相関を利用して、作用ｘ１～ｘＮを算出し、作用ｘ１～ｘＮによる上部構造７の変位や、レーンＬ１～ＬＮを走行した車両６による荷重を算出する。
【0051】
まず、車両６がレーンＬｊを走行した時の観測点Ｒｊの作用ｘｊと、観測点Ｒｊの作用ｘｊが観測点Ｒｉに及ぼす作用との相関を示す関数ｙｉｊを、式（１）のように定義する。ｊ，ｉは、それぞれ、１以上Ｎ以下の任意の整数である。式（１）において、ａｉｊは１次係数であり、ｂｉｊは０次係数である。式（１）に示すように、関数ｙｉｊは、作用ｘｊの多項式関数であり、具体的には１次多項式関数である。
【0052】
例えば、一例として、図５及び図６に示した配置例のように、Ｎ＝２の場合を例に挙げる。車両６がレーンＬ１を走行した時、レーンＬ１の観測点Ｒｊに作用ｘ１が作用して観測された物理量とレーンＬ１の作用ｘ１がレーンＬ２の観測点Ｒ２に作用して観測された物理量との相関は図８のように１次多項式関数で示される。
【0053】
【数1】
【0054】
一例として、観測点Ｒ１の作用ｘ１と、作用ｘ１が観測点Ｒｉに及ぼす作用との相関を示す関数ｙｉ１は式（２）のように定義される。
【0055】
【数2】
【0056】
より具体的には、作用ｘ１と、作用ｘ１が観測点Ｒ１～ＲＮに及ぼす作用との相関を示す関数ｙ１１～ｙＮ１はそれぞれ式（３）のようになる。
【0057】
【数3】
【0058】
次に、式（４）に示すように、観測点Ｒｉの変位ｇｉは、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとする。
【0059】
【数4】
【0060】
このとき、式（１）及び式（４）より、観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｇ１～ｇＮを要素とする変位ベクトルｇは、式（５）のように表される。
【0061】
【数5】
【0062】
式（５）において、ベクトルＹの各要素ｙｋは式（６）のように定義される。ｋは１以上Ｎ以下の任意の整数である。
【0063】
【数6】
【0064】
実際に観測される観測点Ｒ１～ＲＮのそれぞれの変位ｕ１～ｕＮを要素とする変位ベクトルｕが、変位ベクトルｇと等しいものとすると、式（７）が得られる。変位ｕ１～ｕＮは、例えば、観測点Ｒ１～ＲＮに対応するＮ個のセンサー２３が検出する加速度をそれぞれ２回積分することによって得られる。
【0065】
【数7】
【0066】
式（７）を変形し、式（８）が得られる。
【0067】
【数8】
【0068】
１次係数行列Ａ及び０次係数行列Ｂが既知であれば、観測によって得られる変位ベクトルｕを式（８）に代入することにより、未知である作用ｘ１～ｘＮを要素とする作用ベクトルＸが算出される。
【0069】
【0070】
【数9】
【0071】
式（９）を変形し、式（１０）が得られる。
【0072】
【数10】
【0073】
式（１０）より、作用ｘ１，ｘ２は、それぞれ式（１１）及び式（１２）のように計算される。
【0074】
【数11】
【0075】
【数12】
【0076】
図９に、図５及び図６に示した配置例の場合に、車両６が単独でレーンＬ１を走行した場合に観測される観測点Ｒ１，Ｒ２の変位の一例を示す。また、図１０に、図９に示す観測点Ｒ１，Ｒ２の変位に対して式（１１）及び式（１２）によって得られる作用ｘ１，ｘ
２から計算される観測点Ｒ１，Ｒ２の変位の一例を示す。図９及び図１０において、横軸は時間であり、縦軸は変位である。実線は観測点Ｒ１の変位を示し、破線は観測点Ｒ２の変位を示す。
２から計算される観測点Ｒ１，Ｒ２の変位の一例を示す。図９及び図１０において、横軸は時間であり、縦軸は変位である。実線は観測点Ｒ１の変位を示し、破線は観測点Ｒ２の変位を示す。
【0077】
図９に示すように、車両６が単独でレーンＬ１を走行するため、観測点Ｒ１の変位は観測点Ｒ２の変位よりも大きい。また、レーンＬ２を走行する車両は存在しないが、作用ｘ１が観測点Ｒ２に及ぼす作用のために、観測点Ｒ２の変位はゼロになっていない。そして、観測点Ｒ１の変位が最大となる時間と観測点Ｒ２の変位が最大となる時間が一致している。これに対して、図１０に示すように、作用ｘ１から計算される観測点Ｒ１の変位は、図９に示す観測点Ｒ１の変位とほぼ同じであり、作用ｘ２から計算される観測点Ｒ２の変位はゼロである。そして、図１０に示す観測点Ｒ１の変位がピークを持つ一方、観測点Ｒ２の変位はピークを持たないので、車両６が単独でレーンＬ１を走行したことが特定されるとともに、作用ｘ１による観測点Ｒ１の変位から車両６による荷重を算出することができる。
【0078】
これに対して、図１１に、図５及び図６に示した配置例の場合に、２台の異なる車両６がレーンＬ１，Ｌ２を並走した場合に観測される観測点Ｒ１，Ｒ２の変位の一例を示す。また、図１２に、図１１に示す観測点Ｒ１，Ｒ２の変位から式（１１）及び式（１２）によって得られる作用ｘ１，ｘ２から計算される観測点Ｒ１，Ｒ２の変位の一例を示す。図１１及び図１２において、横軸は時間であり、縦軸は変位である。実線は観測点Ｒ１の変位を示し、破線は観測点Ｒ２の変位を示す。
【0079】
図１１に示すように、２台の車両６がレーンＬ１，Ｌ２を並走するため、観測点Ｒ１の変位は、レーンＬ１を走行する一方の車両６の荷重によって生じる作用ｘ１と、レーンＬ２を走行する他方の車両６の荷重によって生じる作用ｘ２が観測点Ｒ１に及ぼす作用との和に応じた変位となる。同様に、観測点Ｒ２の変位は、作用ｘ２と、作用ｘ１が観測点Ｒ２に及ぼす作用との和に応じた変位となる。そして、２台の車両６がレーンＬ１，Ｌ２をそれぞれ走行する時間が異なるため、観測点Ｒ１の変位が最大となる時間と観測点Ｒ２の変位が最大となる時間が一致していない。これに対して、図１２に示すように、作用ｘ１から計算される観測点Ｒ１の変位の最大値は、図１１に示す観測点Ｒ１の変位の最大値よりも小さく、作用ｘ２から計算される観測点Ｒ２の変位の最大値は、図１１に示す観測点Ｒ２の変位の最大値よりも小さくなっている。そして、図１２に示す観測点Ｒ１，Ｒ２の変位がともにピークを持つので、２台の車両６がレーンＬ１，Ｌ２を並走したことが特定されるとともに、観測点Ｒ１，Ｒ２の変位から、レーンＬ１を走行した車両６によるレーンＬ１への荷重や、レーンＬ２を走行した車両６によるレーンＬ２への荷重を算出することができる。
【0080】
【0081】
図１３に示すように、まず、計測装置１は、車両が単独で上部構造７を走行したときの観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ１～ｕＮを取得し、変位ｕ１～ｕＮに基づいて、関数ｙｉｊの係数ａｉｊ，ｂｉｊの値を算出する（ステップＳ１）。ｉ，ｊは１以上Ｎ以下の任意の整数である。車両は、未知の移動体である車両６とは異なる既知の移動体である。既知の移動体とは、荷重、寸法、軸数等の情報がわかっている移動体であり、未知の移動体とは当該情報がわかっていない移動体である。具体的には、計測装置１は、前述の式（８）に含まれる１次係数行列Ａの逆行列Ａ－１及び０次係数行列Ｂを算出する。このステップＳ１は係数値算出ステップである。
【0082】
次に、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、車両６が上部構造７を移動するときの観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として変位ｕ１～ｕＮを取得する（ステップＳ２）。前述の通り、Ｎ個のセンサー２３はそれぞれ加速度センサーであり、Ｎ個のセンサー２３による観測情報は、観測点Ｒ１～ＲＮに生じた加速度の検出情報である。そして、この加速度は、第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向とそれぞれ交差する第３方向の加速度である。計測装置１は、Ｎ個のセンサー２３がそれぞれ検出した第３方向の加速度を２回積分して前述の式（８）に含まれる変位ベクトルｕを算出する。したがって、物理量取得ステップで計測装置１が取得する観測点Ｒ１～ＲＮの物理量としての変位ｕ１～ｕＮは、Ｘ方向及びＹ方向とそれぞれ交差する第３方向の変位、例えば、Ｘ方向及びＹ方向とそれぞれ直交する第３方向の変位である。このステップＳ２は物理量取得ステップである。
【0083】
次に、計測装置１は、観測点Ｒｉの変位ｕｉが関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、ステップＳ２で取得した変位ｕ１～ｕＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する（ステップＳ３）。ｉは１以上Ｎ以下の任意の整数である。具体的には、計測装置１は、前述の式（８）に、ステップＳ１で算出した１次係数行列Ａの逆行列Ａ－１及び０次係数行列Ｂ及びステップＳ２で算出した変位ベクトルｕを代入して作用ベクトルＸを算出する。このステップＳ３は作用算出ステップである。
【0084】
次に、計測装置１は、ステップＳ３で算出した作用ｘ１～ｘＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ’１～ｕ’Ｎを算出する（ステップＳ４）。例えば、１以上Ｎ以下の各整数ｊに対して、前述の式（５）の右辺において、作用ｘ１～ｘＮのうちの作用ｘｊを除くすべての作用をゼロとして算出される変位ｇｊを変位ｕ’ｊとする。このステップＳ４は変位算出ステップである。
【0085】
次に、計測装置１は、ステップＳ４で算出した変位ｕ’１～ｕ’Ｎに基づいて、レーンＬ１～ＬＮのそれぞれを走行した車両６による荷重を算出する（ステップＳ５）。１以上Ｎ以下の各整数ｊに対して、変位ｕ’ｊとレーンＬｊを走行した車両６による荷重との間には相関があるので、あらかじめ車両による荷重試験において、この相関式の係数を算出しておく。計測装置１は、当該相関式に変位ｕ’ｊを代入してレーンＬｊを走行した車両６による荷重を算出することができる。このステップＳ５は荷重算出ステップである。
【0086】
次に、計測装置１は、ステップＳ５で算出したレーンＬ１～ＬＮを走行した車両６の荷重をサーバー２に出力する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、出力ステップである。
【0087】
計測装置１は、計測を終了するまで（ステップＳ７のＮ）、ステップＳ２～Ｓ６の処理を繰り返し行う。
【0088】
【0089】
図１４に示すように、まず、計測装置１は、整数ｊを１に設定し（ステップＳ１１）、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３が、車両が単独でレーンＬｊを走行した時に検出した加速度を取得する（ステップＳ１２）。
【0090】
次に、計測装置１は、ステップＳ１２で取得した観測点Ｒｊの加速度と観測点Ｒ１～ＲＮのそれぞれの加速度との相関を１次近似し、１次係数ａ１ｊ～ａＮｊの値及び０次係数ｂ１ｊ～ｂＮｊの値を算出する（ステップＳ１３）。
【0091】
計測装置１は、整数ｊがＮでない場合は（ステップＳ１４のＮ）、整数ｊに１を加算し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理を繰り返し行う。
【0092】
そして、整数ｊがＮになると（ステップＳ１４のＹ）、計測装置１は、ステップＳ１３で算出した１次係数ａ１１～ａＮＮを要素とする１次係数行列Ａ及びステップＳ１３で算出した０次係数ｂ１１～ｂＮＮを要素とする０次係数行列Ｂを生成する（ステップＳ１６）。１次係数行列Ａ及び０次係数行列Ｂは前述の式（５）に含まれる各行列である。
【0093】
最後に、計測装置１は、１次係数行列Ａの逆行列Ａ－１を生成し（ステップＳ１７）、係数値算出ステップの処理を終了する。
【0094】
１－４．計測装置の構成
図１５は、本実施形態における計測装置１の構成例を示す図である。図１５に示すように、計測装置１は、制御部１１０と、第１通信部１２０と、記憶部１３０と、第２通信部１４０と、操作部１５０と、を有している。
図１５は、本実施形態における計測装置１の構成例を示す図である。図１５に示すように、計測装置１は、制御部１１０と、第１通信部１２０と、記憶部１３０と、第２通信部１４０と、操作部１５０と、を有している。
【0095】
制御部１１０は、上部構造７に設置された各センサー２３から出力される加速度データに基づいて、上部構造７の変位等を算出する。
【0096】
第１通信部１２０は、各センサー２３から、加速度データを受信する。各センサー２３から出力される加速度データは、例えば、デジタル信号である。第１通信部１２０は、各センサー２３から受信した加速度データを制御部１１０に出力する。
【0097】
記憶部１３０は、制御部１１０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するメモリーである。また、記憶部１３０は、制御部１１０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。記憶部１３０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。
【0098】
記憶部１３０は、コンピューターにより読み取り可能な装置や媒体である不揮発性の情報記憶装置を含み、各種のプログラムやデータ等は当該情報記憶装置に記憶されていてもよい。情報記憶装置は、光ディスクＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスク、ハードディスクドライブ、或いはカード型メモリーやＲＯＭ等の各種のメモリー等であってもよい。また、制御部１１０が通信ネットワーク４を介して各種のプログラムやデータ等を受信して記憶部１３０に記憶させてもよい。
【0099】
第２通信部１４０は、通信ネットワーク４を介して、制御部１１０の計算結果等の情報をサーバー２に送信する。
【0100】
操作部１５０は、ユーザーからの操作データを取得し、制御部１１０に送信する処理を行う。
【0101】
制御部１１０は、物理量取得部１１１と、作用算出部１１２と、変位算出部１１３と、荷重算出部１１４と、係数値算出部１１５と、出力処理部１１６と、を備えている。
【0102】
物理量取得部１１１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、車両６が上部構造７を移動するときの観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として変位ｕ１～ｕＮを取得する。すなわち、物理量取得部１１１は、図１３における物理量取得ステップの処理を行う。物理量取得部１１１が取得した変位ｕ１～ｕＮは、記憶部１３０
に記憶される。
に記憶される。
【0103】
作用算出部１１２は、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉに対して、観測点Ｒｉの変位ｕｉが関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、物理量取得部１１１が取得した変位ｕ１～ｕＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する。すなわち、作用算出部１１２は、図１３における作用算出ステップの処理を行う。作用算出部１１２が算出した作用ｘ１～ｘＮは、記憶部１３０に記憶される。
【0104】
変位算出部１１３は、作用算出部１１２が算出した作用ｘ１～ｘＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ’１～ｕ’Ｎを算出する。すなわち、変位算出部１１３は、図１３における変位算出ステップの処理を行う。変位算出部１１３が算出した変位ｕ’１～ｕ’Ｎは、記憶部１３０に記憶される。
【0105】
荷重算出部１１４は、変位算出部１１３が算出した変位ｕ’１～ｕ’Ｎに基づいて、レーンＬ１～ＬＮのそれぞれを走行した車両６による荷重を算出する。すなわち、荷重算出部１１４は、図１３における荷重算出ステップの処理を行う。荷重算出部１１４が算出したレーンＬ１～ＬＮのそれぞれを走行した車両６による荷重は、記憶部１３０に記憶される。
【0106】
係数値算出部１１５は、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ，ｊに対して、車両が単独で上部構造７を走行したときの観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ１～ｕＮを取得し、変位ｕ１～ｕＮに基づいて、関数ｙｉｊの係数ａｉｊ，ｂｉｊの値を算出する。すなわち、係数値算出部１１５は、図１３における係数値算出ステップの処理を行う。係数値算出部１１５が算出した１次係数ａ１１～ａＮＮの値及び０次係数ｂ１１～ｂＮＮの値は、記憶部１３０に記憶される。
【0107】
出力処理部１１６は、荷重算出部１１４が算出したレーンＬ１～ＬＮを走行した車両６の荷重を、第２通信部１４０を介してサーバー２に出力する処理を行う。すなわち、出力処理部１１６は、図１３における出力ステップの処理を行う。
【0108】
例えば、制御部１１０は、操作部１５０からの操作データに基づいて、未知の車両６による上部構造７の変位等を算出する第１モードと、１次係数ａ１１～ａＮＮ及び０次係数ｂ１１～ｂＮＮを算出する第２モードとを切り替える。例えば、Ｎ個のセンサー２３が上部構造７に設置された後、制御部１１０が第２モードに設定された状態で複数の車両による荷重試験が行われ、荷重試験の終了後、制御部１１０は第１モードに設定される。
【0109】
本実施形態では、制御部１１０は、記憶部１３０に記憶された各種のプログラムを実行するプロセッサーであり、記憶部１３０に記憶された計測プログラム１３１を実行することにより、物理量取得部１１１、作用算出部１１２、変位算出部１１３、荷重算出部１１４、係数値算出部１１５、出力処理部１１６の各機能を実現する。換言すれば、計測プログラム１３１は、図１３に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置１に実行させるプログラムである。
【0110】
プロセッサーは、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサーはハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。プロセッサーは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であってもよい。ただし、制御部１１０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのカスタムＩＣ（Integrated Circuit）として構成され
、各部の機能を実現してもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣとによって各部の機能を実現してもよい。
、各部の機能を実現してもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣとによって各部の機能を実現してもよい。
【0111】
なお、制御部１１０は荷重算出部１１４を含まなくてもよい。また、制御部１１０は係数値算出部１１５を含まなくてもよい。例えば、サーバー２あるいは他の装置が、１次係数ａ１１～ａＮＮの値及び０次係数ｂ１１～ｂＮＮの値を算出する処理を行い、これらの値を計測装置１の記憶部１３０に記憶させてもよい。
【0112】
１－５．作用効果
以上に説明した第１実施形態の計測方法では、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として変位ｕ１～ｕＮを取得する。そして、観測点Ｒｊの作用ｘｊと、作用ｘｊが観測点Ｒｉに及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、計測装置１は、変位ｕｉが、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、式（８）により、変位ｕ１～ｕＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する。したがって、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、移動体である車両６が構造物である上部構造７の観測点Ｒｊを通過する時の作用ｘｊを他の作用から分離して算出することができる。例えば、複数の車両６が複数のレーンを並走する場合でも、計測装置１は、レーンＬｉを走行する車両６による観測点Ｒｉの作用ｘｉが観測点Ｒｊに及ぼす作用の影響を排除して、レーンＬｊを走行する車両６による観測点Ｒｊの作用ｘｊを算出することができる。
以上に説明した第１実施形態の計測方法では、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として変位ｕ１～ｕＮを取得する。そして、観測点Ｒｊの作用ｘｊと、作用ｘｊが観測点Ｒｉに及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、計測装置１は、変位ｕｉが、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、式（８）により、変位ｕ１～ｕＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する。したがって、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、移動体である車両６が構造物である上部構造７の観測点Ｒｊを通過する時の作用ｘｊを他の作用から分離して算出することができる。例えば、複数の車両６が複数のレーンを並走する場合でも、計測装置１は、レーンＬｉを走行する車両６による観測点Ｒｉの作用ｘｉが観測点Ｒｊに及ぼす作用の影響を排除して、レーンＬｊを走行する車両６による観測点Ｒｊの作用ｘｊを算出することができる。
【0113】
また、第１実施形態の計測方法では、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ’１～ｕ’Ｎを算出し、変位ｕ’１～ｕ’Ｎに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重を算出する。したがって、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、他の作用から分離して算出された観測点Ｒｊの作用ｘｊに基づいて、車両６の走行による観測点Ｒｊの変位や荷重を精度良く算出することができる。例えば、複数の車両６が複数のレーンを並走する場合でも、計測装置１は、レーンＬｊを移動した車両６によるレーンＬｊの変位や荷重を精度良く算出することができる。この変位や荷重の情報により、例えば、計測装置１あるいはサーバー２は、過積載の車両の監視や上部構造７の異常判定等の処理を精度良く行うことができる。
【0114】
また、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、上部構造７を通過する車両６の車軸重量による上部構造７の変位や車両６の荷重を算出することができるため、上部構造７の損傷を予測するための橋梁５の維持管理のために十分な情報を提供することができる。
【0115】
２．第２実施形態
第１実施形態の計測方法では、物理量取得ステップにおいて、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ１～ｕＮを取得する。これに対して、第２実施形態の計測方法では、物理量取得ステップにおいて、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重ｗ１～ｗＮを取得する。以下、第２実施形態について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態と異なる内容について説明する。
第１実施形態の計測方法では、物理量取得ステップにおいて、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として観測点Ｒ１～ＲＮの変位ｕ１～ｕＮを取得する。これに対して、第２実施形態の計測方法では、物理量取得ステップにおいて、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重ｗ１～ｗＮを取得する。以下、第２実施形態について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態と異なる内容について説明する。
【0116】
式（１３）に示すように、観測点Ｒｉの車両６による荷重ｆｉは、前述の関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとする。
【0117】
【数13】
【0118】
このとき、前述の式（１）及び式（１３）より、観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重ｆ１～ｆＮを要素とする荷重ベクトルｆは、式（１４）のように表される。
【0119】
【数14】
【0120】
式（１４）において、ベクトルＹの各要素ｙｋは式（１５）のように定義される。ｋは１以上Ｎ以下の任意の整数である。
【0121】
【数15】
【0122】
実際に観測される観測点Ｒ１～ＲＮのそれぞれの車両６による荷重ｗ１～ｗＮを要素とする荷重ベクトルｗが、荷重ベクトルｆと等しいものとすると、式（１６）が得られる。
【0123】
【数16】
【0124】
式（１６）を変形し、式（１７）が得られる。
【0125】
【数17】
【0126】
１次係数行列Ａ及び０次係数行列Ｂが既知であれば、観測によって得られる荷重ベクトルｗを式（１７）に代入することにより、未知である作用ｘ１～ｘＮを要素とする作用ベクトルＸが算出される。
【0127】
【0128】
【数18】
【0129】
式（１８）を変形し、式（１９）が得られる。
【0130】
【数19】
【0131】
式（１９）より、作用ｘ１，ｘ２は、それぞれ式（２０）及び式（２１）のように計算される。
【0132】
【数20】
【0133】
【数21】
【0134】
【0135】
図１６に示すように、まず、計測装置１は、車両が単独で上部構造７を走行したときの観測点Ｒ１～ＲＮの車両による荷重ｗ１～ｗＮを取得し、荷重ｗ１～ｗＮに基づいて、関数ｙｉｊの係数ａｉｊ，ｂｉｊの値を算出する（ステップＳ１０１）。ｉは１以上Ｎ以下の任意の整数であり、ｊは１以上Ｎ以下の任意の整数である。車両は、未知の移動体である車両６とは異なる既知の移動体である。具体的には、計測装置１は、式（１７）に含まれる１次係数行列Ａの逆行列Ａ－１及び０次係数行列Ｂを算出する。このステップＳ１０１は係数値算出ステップである。
【0136】
次に、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、車両６が上部構造７を移動するときの観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として車両６による荷重ｗ１～ｗＮを取得する（ステップＳ１０２）。前述の通り、Ｎ個のセンサー２３はそれぞれ加速度センサーであり、Ｎ個のセンサー２３による観測情報は、観測点Ｒ１～ＲＮに生じた加速度の検出情報である。そして、この加速度は、第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向とそれぞれ交差する第３方向の加速度である。計測装置１は、Ｎ個のセンサー２３がそれぞれ検出した第３方向の加速度に基づいて式（１７）に含まれる荷重ベクトルｗを算出する。したがって、物理量取得ステップで計測装置１が取得する観測点Ｒ１～ＲＮの物理量としての荷重ｗ１～ｗＮは、Ｘ方向及びＹ方向とそれぞれ交差する第３方向の荷重、例えば、Ｘ方向及びＹ方向とそれぞれ直交する第３方向の荷重である。このステップＳ１０２は物理量取得ステップである。
【0137】
次に、計測装置１は、観測点Ｒｉの車両６による荷重ｗｉが関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、ステップＳ１０２で取得した荷重ｗ１～ｗＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する（ステップＳ１０３）。ｉは１以上Ｎ以下の任意の整数である。具体的には、計測装置１は、式（１７）に、ステップＳ１０１で算出した１次係数行列Ａの逆行列Ａ－１及び０次係数行列Ｂ及びステップＳ１０２で算出した荷重ベクトルｗを代入して作用ベクトルＸを算出する。このステップＳ１０３は作用算出ステップである。
【0138】
次に、計測装置１は、ステップＳ１０３で算出した作用ｘ１～ｘＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重ｗ’１～ｗ’Ｎを算出する（ステップＳ１０４）。例えば、１以上Ｎ以下の各整数ｊに対して、式（１４）の右辺において、作用ｘ１～ｘＮのうちの作用ｘｊを除くすべての作用をゼロとして算出される荷重ｆｊを荷重ｗ’ｊとする。このステップＳ１０４は荷重算出ステップである。
【0139】
次に、計測装置１は、ステップＳ１０４で算出した荷重ｗ’１～ｗ’Ｎに基づいて、車両６の走行によるレーンＬ１～ＬＮのそれぞれの変位を算出する（ステップＳ１０５）。１以上Ｎ以下の各整数ｊに対して、荷重ｗ’ｊとレーンＬｊの変位との間には相関があるので、あらかじめ車両による荷重試験において、この相関式の係数を算出しておく。計測装置１は、当該相関式に荷重ｗ’ｊを代入してレーンＬｊの変位を算出することができる。このステップＳ１０５は変位算出ステップである。
【0140】
次に、計測装置１は、ステップＳ１０５で算出したレーンＬ１～ＬＮの変位をサーバー２に出力する（ステップＳ１０６）。このステップＳ１０６は、出力ステップである。
【0141】
計測装置１は、計測を終了するまで（ステップＳ１０７のＮ）、ステップＳ１０２～Ｓ１０６の処理を繰り返し行う。
【0142】
第２実施形態における計測装置１の構成は、図１５と同様であるため、その図示を省略する。第１実施形態と同様、計測装置１は、制御部１１０と、第１通信部１２０と、記憶部１３０と、第２通信部１４０と、操作部１５０と、を有している。
【0143】
第１通信部１２０、記憶部１３０、第２通信部１４０及び操作部１５０がそれぞれ行う処理は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0144】
制御部１１０は、上部構造７に設置された各センサー２３から出力される加速度データに基づいて、車両６による荷重等を算出する。第１実施形態と同様、制御部１１０は、物理量取得部１１１と、作用算出部１１２と、変位算出部１１３と、荷重算出部１１４と、係数値算出部１１５と、出力処理部１１６と、を備えている。
【0145】
物理量取得部１１１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、車両６が上部構造７を移動するときの観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として車両６による荷重ｗ１～ｗＮを取得する。すなわち、物理量取得部１１１は、図１６における物理量取得ステップの処理を行う。物理量取得部１１１が取得した荷重ｗ１～ｗＮは、記憶部１３０に記憶される。
【0146】
作用算出部１１２は、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉに対して、観測点Ｒｉの車両６による荷重ｗｉが関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、物理量取得部１１１が取得した荷重ｗ１～ｗＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する。すなわち、作用算出部１１２は、図１６における作用算出ステップの処理を行う。作用算出部１１２が算出した作用ｘ１～ｘＮは、記憶部１３０に記憶される。
【0147】
変位算出部１１３は、荷重算出部１１４が算出した荷重ｗ’１～ｗ’Ｎに基づいて、車両６の走行によるレーンＬ１～ＬＮのそれぞれの変位を算出する。すなわち、変位算出部１１３は、図１６における変位算出ステップの処理を行う。変位算出部１１３が算出した車両６の走行によるレーンＬ１～ＬＮのそれぞれの変位は、記憶部１３０に記憶される。
【0148】
荷重算出部１１４は、作用算出部１１２が算出した作用ｘ１～ｘＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重ｗ’１～ｗ’Ｎを算出する。すなわち、荷重算出部１１４は、図１６における荷重算出ステップの処理を行う。荷重算出部１１４が算出した荷重ｗ’１～ｗ’Ｎは、記憶部１３０に記憶される。
【0149】
係数値算出部１１５は、１以上Ｎ以下の任意の整数ｉ，ｊに対して、車両が単独で上部構造７を走行したときの観測点Ｒ１～ＲＮの車両による荷重ｗ１～ｗＮを取得し、荷重ｗ１～ｗＮに基づいて、関数ｙｉｊの係数ａｉｊ，ｂｉｊの値を算出する。すなわち、係数値算出部１１５は、図１６における係数値算出ステップの処理を行う。係数値算出部１１５が算出した１次係数ａ１１～ａＮＮの値及び０次係数ｂ１１～ｂＮＮの値は、記憶部１３０に記憶される。
【0150】
出力処理部１１６は、変位算出部１１３が算出したレーンＬ１～ＬＮの変位を、第２通信部１４０を介してサーバー２に出力する処理を行う。すなわち、出力処理部１１６は、図１６における出力ステップの処理を行う。
【0151】
例えば、制御部１１０は、操作部１５０からの操作データに基づいて、未知の車両６による荷重等を算出する第１モードと、１次係数ａ１１～ａＮＮ及び０次係数ｂ１１～ｂＮＮを算出する第２モードとを切り替える。例えば、Ｎ個のセンサー２３が上部構造７に設置された後、制御部１１０が第２モードに設定された状態で複数の車両による荷重試験が行われ、荷重試験の終了後、制御部１１０は第１モードに設定される。
【0152】
第１実施形態と同様、制御部１１０は、記憶部１３０に記憶された各種のプログラムを実行するプロセッサーであり、記憶部１３０に記憶された計測プログラム１３１を実行することにより、物理量取得部１１１、作用算出部１１２、変位算出部１１３、荷重算出部１１４、係数値算出部１１５、出力処理部１１６の各機能を実現する。換言すれば、計測プログラム１３１は、図１６に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置１に実行させるプログラムである。ただし、制御部１１０は、ＡＳＩＣなどのカスタムＩＣとして構成され、各部の機能を実現してもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣとによって各部の機能を実現してもよい。
【0153】
なお、制御部１１０は変位算出部１１３を含まなくてもよい。また、制御部１１０は係数値算出部１１５を含まなくてもよい。例えば、サーバー２あるいは他の装置が、１次係数ａ１１～ａＮＮの値及び０次係数ｂ１１～ｂＮＮの値を算出する処理を行い、これらの値を計測装置１の記憶部１３０に記憶させてもよい。
【0154】
以上に説明した第２実施形態の計測方法では、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮを観測するＮ個のセンサー２３による観測情報に基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量として車両６による荷重ｗ１～ｗＮを取得する。そして、観測点Ｒｊの作用ｘｊと、作用ｘｊが観測点Ｒｉに及ぼす作用との相関を示す関数をｙｉｊとしたとき、計測装置１は、荷重ｗｉが、関数ｙｉ１～ｙｉＮの値の和に等しいものとして、式（１７）により、荷重ｗ１～ｗＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮを算出する。したがって、第２実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、移動体である車両６が構造物である上部構造７の観測点Ｒｊを通過する時の作用ｘｊを他の作用から分離して算出することができる。例え
ば、複数の車両６が複数のレーンを並走する場合でも、計測装置１は、レーンＬｉを走行する車両６による観測点Ｒｉの作用ｘｉが観測点Ｒｊに及ぼす作用の影響を排除して、レーンＬｊを走行する車両６による観測点Ｒｊの作用ｘｊを算出することができる。
ば、複数の車両６が複数のレーンを並走する場合でも、計測装置１は、レーンＬｉを走行する車両６による観測点Ｒｉの作用ｘｉが観測点Ｒｊに及ぼす作用の影響を排除して、レーンＬｊを走行する車両６による観測点Ｒｊの作用ｘｊを算出することができる。
【0155】
また、第２実施形態の計測方法では、計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの作用ｘ１～ｘＮに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの車両６による荷重ｗ’１～ｗ’Ｎを算出し、荷重ｗ’１～ｗ’Ｎに基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの変位を算出する。したがって、第２実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、他の作用から分離して算出された観測点Ｒｊの作用ｘｊに基づいて、車両６の走行による観測点Ｒｊの荷重や変位を精度良く算出することができる。例えば、複数の車両６が複数のレーンを並走する場合でも、計測装置１は、レーンＬｊを移動した車両６によるレーンＬｊの荷重や変位を精度良く算出することができる。この荷重や変位の情報により、例えば、計測装置１あるいはサーバー２は、過積載の車両の監視や上部構造７の異常判定等の処理を精度良く行うことができる。
【0156】
３．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0157】
上記の各実施形態では、車両６がレーンＬｊを走行した時の観測点Ｒｊの作用ｘｊと、観測点Ｒｊの作用ｘｊが観測点Ｒｉに及ぼす作用との相関を示す関数ｙｉｊは、式（１）に示す１次多項式関数であるものとしたが、相関が直線でない場合は、関数ｙｉｊは、式（２２）に示すようなｍ次多項式関数であってもよい。
【0158】
【数22】
【0159】
また、上記の各実施形態では、観測点Ｒ１～ＲＮを観測する観測装置は、それぞれ加速度センサーであるが、これに限られず、例えば、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器又は光ファイバーによる変位計測機器であってもよい。観測装置と観測点が１対１に対応している必要はなく、１つの観測装置が観測点Ｒ１～ＲＮの一部又は全部を観測してもよい。
【0160】
接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、画像処理による変位計測機器、光ファイバーによる変位計測機器は、車両６の観測点Ｒ１～ＲＮの作用に対する応答として変位を計測する。計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの変位に基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量としての変位又は車両６による荷重を算出する。感圧センサーは、車両６の観測点Ｒ１～ＲＮへの作用に対する応答として応力変化を検出する。計測装置１は、観測点Ｒ１～ＲＮの応力変化に基づいて、観測点Ｒ１～ＲＮの物理量としての変位又は車両６による荷重を算出する。
【0161】
また、上記の各実施形態では、車両６がレーンＬ１～ＬＮを走行する方向はすべて同じであるが、レーンＬ１～ＬＮのうちの少なくとも１つのレーンと他のレーンとは車両６の走行方向が異なっていてもよい。
【0162】
また、上記の各実施形態では、各センサー２３は、それぞれ上部構造７の主桁Ｇに設けられているが、上部構造７の表面や内部、床板Ｆの下面、橋脚８ａ等に設けられていてもよい。また、上記の各実施形態では、橋梁５として道路橋を例に挙げたが、これに限られず、例えば、橋梁５は鉄道橋であってもよい。また、上記の各実施形態では、構造物として橋梁の上部構造を例に挙げたが、これに限られず、構造物は移動体の移動によって変形
するものであればよい。
するものであればよい。
【0163】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【0164】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0165】
１…計測装置、２…サーバー、４…通信ネットワーク、５…橋梁、６…車両、７…上部構造、７ａ…橋床、７ｂ…支承、Ｇ…主桁、Ｆ…床板、８…下部構造、８ａ…橋脚、８ｂ…橋台、１０…計測システム、２３…センサー、１１０…制御部、１１１…物理量取得部、１１２…作用算出部、１１３…変位算出部、１１４…荷重算出部、１１５…係数値算出部、１１６…出力処理部、１２０…第１通信部、１３０…記憶部、１３１…計測プログラム、１４０…第２通信部、１５０…操作部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】