JP6632657B2 - 溝評価装置，溝評価システムおよび溝評価方法 - Google Patents

Description

本発明は舗装技術に関し、特に縦溝を有する舗装の評価に関する。

グルービング舗装では、舗装面に幅6〜9mm、深さ4〜6mmの溝を40〜60mm間隔で設けるものが一般的である。グルービング舗装には車両の進行方向に沿って設置する縦型（縦溝）と、横断方向に設置する横型（横溝）がある。

縦型のグルービングは、主に横方向のすべり抵抗値を増大させる必要のあるカーブの多い路面に用いられる。横型のグルービングは、主に車両の制動距離を短縮することに優れた効果があり、坂道や交差点の手前などに用いられる。また、横型のグルービングは走行時に発生する音と振動により、ドライバーに合図や居眠り運転、速度超過などの警告を行なうことができる。

すべり抵抗を増大させる以外にも、排水を促進し、早く路面を乾燥させ、雨天時のスリップを防止する。特にハイドロプレーニング抑制効果を発揮する。

さらに、寒冷地域においてはスリップ防止効果が顕著となるのに加えて、凍結防止効果、積雪防止効果、融雪効果を発揮する。グルービング舗装は、路面が凹凸となって表面積が増大するとともに溝空間が形成される。また、凍結防止剤として塩化カルシウム等の薬剤を散布した場合、車両通過時も薬剤の一部が溝に残留するため、融雪効果が持続する。また、路面上の水が凍ってブラックアイスバーンが発生した場合でも、通行車両のタイヤとの接触により、ブラックアイスバーン破断促進効果を発揮する。

アスファルト舗装におけるグルービング工法は、専用機械による切削が主流である。一般の舗装と同様に施工したのち、切削工程を行う。そのため、一般の舗装と比べて、施工費用が高くなる、施工期間が長くなるという課題がある。

さらに、切削工程では粉塵処理工程が必要となり、この点でも、施工費用と施工期間に係る課題がある。

一方、コンクリート舗装におけるグルービング工法の一つにタイングルービング工法がある。コンクリート舗設時に道路横断方向にピアノ線等を用いて舗装面に溝をつける。しかしながら、タイングルービング工法は、横溝形成に適しているが、縦溝形成に適していない。また、排水効果も不十分である。

上記課題に対し、本願出願人は施工容易な縦溝形成技術を提案している（特許文献１）。

特許文献１に係る技術では、スクリード装置下面に、該スクリード装置進行方向を軸方向として、並列に配設された複数のビーム部材からなる舗装用縦溝形成器具を用いる。

該スクリードにより舗装面を均す際に、該ビーム部材が均し面に押し込まれ、該ビーム部材が均し面に押し込まれた状態で、該ビーム部材がスクリード装置進行方向に従動し、縦溝が形成される。

当該技術によれば、切削工法やタイングルービング工法に比べて、縦溝形成が容易である。その結果、施工費用及び施工期間を削減できる。

特許5913753号公報

本願出願人は当該技術を本施工に適用している。２０１７年度末までの施工実績は３０万平方メートルと、着実に実績を積んでいる。なお、２０１８年度の施工見込は１０万平方メートルである。

また、当該技術による縦溝舗装がすべり抵抗性向上、排水性向上、騒音低減等の効果があることも検証している。

しかしながら、上記検証試験は、専門の技術者が所定の装置を用いて行なうものである。施工直後においては、作業者または現場監督が外観目視により、施工の良否を評価している。すなわち、客観的な評価手法がなかった。

本発明は上記課題を解決するものであり、縦溝を有する舗装の施工直後において施工の良否を評価する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、溝が形成された舗装の溝を評価する溝評価装置であって、制御部を有し、前記制御部は、溝の測定情報を入力する入力制御部と、前記測定情報に基づいて判断指標を演算する指標演算部と、判断指標と評価項目との相関関係についてデータベースを参照する参照部と、指標演算部で演算された判断指標と、前記参照部にて参照された相関関係とに基づいて、測定対象である溝の評価をおこなう評価部と、を備える。

本発明によれば、施工直後において、客観的な施工の良否の評価を作業者または現場監督に示すことができる。

上記発明において好ましくは、前記測定情報は、溝幅方向毎の深さ情報である。

上記発明において好ましくは、前記判断指標は、溝の断面積に基づいて演算される。

これにより客観的な指標を得ることができる。

上記発明において好ましくは、前記判断指標は、深さに基づいて重み付け補正される。

上記発明において好ましくは、前記判断指標は、溝形状分類に基づいて重み付け補正される。

これ等の補正により評価精度が向上する。

上記発明において好ましくは、前記評価部は、キメ深さ、すべり抵抗値、透水水量、騒音低減量の評価項目のうち少なくともいずれか１つの評価項目について、評価する。

これにより指標に物理的な意義付けを与えることができる。

上記課題を解決する本発明は、溝の情報を測定する溝測定手段と、前記判断指標と評価項目との相関関係について記憶されているデータベースと、上記記載の制御部と、前記評価部の評価結果を表示する表示手段とを備える。

上記発明において好ましくは、前記溝の測定情報と判断指標と評価結果を記録する記録手段を備える。

これにより施工実績が増える度、相関関係の精度が向上し、評価精度が向上する。

上記課題を解決する本発明の評価方法は、溝を有する舗装体が形成され、前記溝に対向するように溝測定装置が設置され、前記溝測定装置は、測定情報として、溝幅方向ごとの深さを測定し、溝評価装置は、前記溝の測定情報を入力し、前記測定情報に基づいて判断指標を演算し、判断指標と評価項目との相関関係についてデータベースを参照し、前記測定情報に基づいて演算された判断指標と、前記参照部にて参照された相関関係とに基づいて、測定対象である溝の評価をおこない、評価結果を出力する。

本発明によれば、縦溝を有する舗装の施工直後に、施工の良否を客観的に評価できる。

縦溝形成装置概略（アスファルトフィニッシャ） 縦溝形成概略（スクリード） 縦溝形成舗装 装置使用例 溝測定例 装置構成図 機能ブロック図 制御フロー図 相関関係の例 断面形状変形例 参考例 本願に拠らない評価方法 参考例 型取ゲージによる測定例

＜縦溝舗装＞
本願出願人が提案している縦溝を有する舗装について簡単に説明する。

舗装に用いられるアスファルトフィニッシャは、走行のためのクローラと、オペレータが運転作業するための運転席と、該運転席の前方に設けられ、アスファルト混合物がダンプトラックから投入されるホッパと、投入されたアスファルト混合物を後方に搬送するバーフィーダと、該運転席の後方に設けられ、アスファルト混合物を舗装幅に均一に広げるためのスクリュースプレッダと、スクリュースプレッダの後方に設けられ、アスファルト混合物を締め固めるタンパと、アスファルト混合物を敷き均す本体スクリードおよび伸縮スクリード等の各種の部材装置から構成されている。クローラに変えてホイールを用いてもよい。

図１にアスファルトフィニッシャの概略図を示す。図２にスクリードを示す。

さらに、特徴的構成として、スクリードのベースプレート下面には、縦溝形成器具１１１が設けられている（図２参照）。

縦溝形成器具１１１は複数のビーム部材１１２からなる。ビーム部材１１２はスクリード進行方向を軸方向として、並列に配設される。

ビーム部材１１２の断面幅は２ｍｍ〜３０ｍｍであり、断面高は５ｍｍ〜３０ｍｍである。好ましくは、ビーム部材１１２の断面幅は５ｍｍ〜２０ｍｍであり、断面高は５ｍｍ〜２０ｍｍである。ビーム部材１１２の長さは、スクリード底面長の５０〜１１０％である。ビーム部材１１２中心は２０ｍｍ〜１００ｍｍ間隔で配設される。好ましくは、ビーム部材１１２中心は２０ｍｍ〜５０ｍｍ間隔で配設される。

ビーム部材１１２は、スクリードのベースプレート下面に溶接されていても良いし、機械接合されていてもよい。たとえば、螺子式とすると、交換が容易であり、ビーム部材の断面形状や大きさを選択することができる。

縦溝形成には、縦溝形成器具１１１を用いる。

アスファルト混合物は合材工場で製造され、ダンプトラックにより施工箇所まで搬送され、ダンプトラックからホッパに投入される。ホッパに一時的に貯蔵されたアスファルト混合物はバーフィーダにより搬送され、スクリュースプレッダにより広げられ、本体スクリードおよび伸縮スクリードにより敷き均される。

アスファルトフィニッシャは、クローラ（またはホイール）を備え、舗装の平坦性を維持するため、敷き均しながら道路長手方向に一定速度でゆっくりと進行する。このとき、敷く動作と均す動作が連続して繰り返し行われる。

アスファルト混合物敷き均しき均し作業終了後、アスファルト舗装表面を、ローラにより転圧して締め固める。

特徴的な動作として、舗装面を均す際に、ビーム部材１１２が均し面に押圧され、押圧された状態で均し進行方向に移動し、縦溝１２０が形成される。

ビーム部材１１２はスクリードのベースプレート下面に設けられている。スクリードの自重が作用し、押圧力によりビーム部材１１２は均し面に押し込まれる。

アスファルトフィニッシャが進行すると、ビーム部材１１２は均し面に押し込まれた状態を維持しながら従動する。ビーム部材１１２の進行による軌跡に対応して、縦溝２０が形成される。

縦溝１２０の延長はビーム部材１１２の進行距離に対応する。隣り合う縦溝１２０の中心間隔はビーム部材１１２の中心間隔に対応する。

なお、ローラ転圧により、縦溝１２０の断面幅はビーム部材１１２の断面幅より狭くなり、縦溝１２０の深さはビーム部材１１２の断面高より浅くなる傾向がある。すなわち、縦溝１２０の断面形状はビーム部材１１２の断面形状におおよそ対応するが、必ずしも一致しない。これにより施工の良否が発生する。また温度管理の適否によっても施工の良否が発生する。したがって施工の良否を判断する必要がある。

＜溝評価システムおよび溝評価装置＞
図４に、溝評価システムおよび溝評価装置の使用例を示す。

溝評価システムは、溝測定手段１と装置本体１０とから構成される。

溝測定手段１は例えば、レーザ測定器である。図示の例ではレーザ測定器本体２とバー３と駆動機構４と接地部５とから構成される。

溝測定手段１は、接地部５，５を介して、複数の溝１２０を跨ぐように、バー３が溝方向と直交するように設置される。

駆動手段４により、レーザ測定器本体２がバー３上を移動する。レーザ測定器本体２はレーザ光発信手段とレーザ光受信手段を有し、レーザ光の反射により距離を測定できる。これにより、溝幅方向毎の深さ情報が得られる。

図５に実際の測定を示す。ストローク長は９００ｍｍである。ストローク方向（溝幅方向）の分解能は１ｍｍである。深さ方向の分解能は０．０１ｍｍである。

レーザ測定器本体２は舗装面より１５０ｍｍ上の位置に設定される。幅１２ｍｍ、深さ１２ｍｍ、溝間隔４０ｍｍの縦溝を有する舗装を測定した。

図６に、装置本体１０の構成を記載する。装置本体１０は、入力部１１と制御部１２と記憶部１３とデータベース１４と表示部１５と記録部１６とを有する。

入力部１１は溝測定手段１からの測定情報を入力するインターフェースである。例えばレーザ測定器本体２とケーブル接続される。

制御部１２はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えて構成され、装置１０の制御を行う。詳細は機能ブロック図を介して説明する。

記憶部１３は、ハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成され、装置１０を制御するための種々の制御プログラムなどが格納されると共に、制御部１２に対してワーキングエリアを提供する。

データベース１４は記憶部１３とは別に記憶されていているが、記憶部１３に記憶されていてもよい。

表示部１５は、例えば液晶ディスプレイなどにより構成され、ユーザに対して文字や画像などを表示する。表示部１５はタッチパネルを備えるように構成してユーザーインターフェースとしてもよい。

記録部１６は、溝の測定情報と判断指標と評価結果を記録する。たとえば、フラッシュメモリ、ハードディスクやメモリーカードなどである。

図７に、制御部１２の機能ブロックを記載する。制御部１２は、入力制御部２１と指標演算部２２と参照部２３と評価部２４と表示制御部２５と記録制御部２６とから構成される。

図８に制御フローを示し、制御部１２の動作について説明する。

入力制御部２１は、溝測定手段１から溝幅方向毎の深さ情報（測定値）を入力する（ステップS1）。

指標演算部２２は、測定情報に基づいて判断指標を演算する。暫定的に判断指標に溝の断面積を用いる（ステップS2）。具体的に単位平面ごとに複数の判断指標を取得し平均値を求める。

データベース１４には判断指標と評価項目との相関関係について記憶されている。

図９に相関関係の一例を示す。縦溝舗装がすべり抵抗性向上、排水性向上、騒音低減等の効果があることも検証している。たとえば、浸透水量（排水性）は、判断指標と正比例の関係にあるが、所定値以上になると一定になる。一方、騒音は判断指標と負の比例の関係にある。過去の実験結果に基づき相関式を算出できる。

参照部２３はデータベース１４にアクセスし、評価項目毎に相関式を取得する（ステップS3）。

評価部２４は、ステップS2で演算した判断指標と評価項目毎に相関式とに基づいて各評価項目の推測値を演算する（ステップS4）。たとえば、全ての評価項目で最適範囲にある場合はA判定、ほとんどの評価項目で最適範囲にあるが、一部許容範囲にある場合はB判定、ほとんどの評価項目で許容範囲にある場合（たとえば４つのうち３つ）はC判定、一つでも不適範囲にある場合はD判定とする。

表示制御部２５は、表示部１５に評価結果を表示出力する（ステップS5）。記録制御部２６は記録部１６に溝の測定情報と判断指標と評価結果を記録（出力）する。記録部１６のデータは整理され、データベースに転送される。データベース１４は更新される。

＜評価項目＞
縦溝に係る指標は、キメ深さ、すべり抵抗値、透水水量、騒音低減量などと相関関係があることが過去の検証試験から分かっている。

路面のキメ深さ（ＭＰＤ）は、路面の粗さの目安である。きめ深さ測定では、回転式きめ深さ測定装置（ＣＴメータ）を用いて測定する。砂を用いて舗装路面のきめ深さ測定することもある。試験方法の詳細は、「舗装調査試験法便覧（社団法人日本道路協会）II章２節S022」に記載されている。

浸透水量は、雨水を道路の路面下に円滑に浸透させることができる舗装構造における指標である。直径１５ｃｍの円形の舗装路面の路面下に１５秒間に浸透する水の量である。表層の厚さおよび材質が同一である区間ごとに定められる。試験方法の詳細は、「舗装調査試験法便覧（社団法人日本道路協会）II章２節S025」に記載されている。

すべり抵抗値は、車両や人のすべりに抵抗する性能である。振り子式スキッドレジスタンステスタ（ＢＰＮ）を用いて舗装路面のすべり抵抗を測定するものと、回転式の円盤を用いたすべり抵抗測定器（ＤＦテスタ）で路面の摩擦係数を測定するものとがある。試験方法の詳細は、「舗装調査試験法便覧（社団法人日本道路協会）II章２節S021」に記載されている。

騒音低減は、自動車タイヤとの接触による音の発生を抑制し、あるいは、路面に衝突する音を吸収することで騒音の発生を低減することである。試験方法の詳細は、「舗装調査試験法便覧（社団法人日本道路協会）II章２節S027」に記載されている。

＜指標補正＞
本願出願人は、新しい縦溝形成方法および舗装工法を提案し、縦溝の効果について種々の検討を行なっている。また、アスファルト舗装だけでなく、コンクリート床版への適用も検討している。

図１０に、縦溝を有するコンクリート床版に係る評価試験結果の一例を示す。たとえば、断面形状（矩形、逆三角形、馬蹄形等）の相違により結果に微差が生じる可能性ことを示唆している。

本システムでは膨大なデータを容易に取得することができる。今後、膨大なデータを反映させることにより、相関式の精度が向上する。

たとえば、本システムは幅方向０．０２〜２ｍｍ（図５の例では１ｍｍ）の走査分解能を有し、容易に形状把握及び分類が可能である。上記では暫定的に判断指標に溝の断面積を用いているが、形状部類に基づいて適宜判断指標を補正してもよい。たとえば、馬蹄形や幅より深さ方向に長い矩形状において騒音低減効果が高いことがわかれば、騒音低減に係る評価では、形状分類に基づいて上方補正してもよい。

また、騒音低減効果について、深さによる影響が大きいことがわかれば、深さに基づいて上方補正を行なってもよい。一方、すべり抵抗値について、深さによる影響が小さいことがわかれば、深さに基づいて下方補正を行なってもよい。

＜変形例＞
上記に、溝評価システムおよび溝評価装置の一例を示した。本願発明はこれに限定されず、本願技術思想の範囲で種々の変形が可能である。

装置本体１０は通信部を有していてもよい。通信機能を有することにより、制御部１２の指標演算部２２、参照部２３、評価部２４やデータベース１４や記録手段１６等の構成は、本社サーバが有することができる。

本社サーバがデータベース１４を有することにより、全国の施工データが即日蓄積され、膨大なデータを反映させることにより、相関式の精度が向上する。

また、本社サーバが制御部１２の主要機能を有することにより、装置本体１０を簡素化できる。例えば、スマートフォンやタブレットに専用アプリをインストールすることにより、代替できる。市販のスマートフォンやタブレットは、外部インターフェース、ユーザROM、RAM、表示画面、ユーザーインターフェース等を標準として備えている。

ところで、近年、画像解析技術の進歩が著しい。画像解析により縦溝の深さ情報を得ることができる。一方で、市販のスマートフォンやタブレットは、カメラを標準として備えている。

施工現場にて縦溝の画像を取得し、本社サーバに送信する。本社サーバは画像解析を行い、画像情報に基づいて評価を行ない、評価結果を施工現場のスマートフォンやタブレットに送信する。作業者または現場監督は、スマートフォンやタブレットの表示画面を介して、評価結果を確認する。

さらに、市販のスマートフォンやタブレットは、ＧＰＳ装置を標準として備えている。位置情報を付加し面的な評価をおこなうことができる。

例えば、施工開始時に比べて施工量が増えるにつれて、評価が悪くなる傾向にある場合は、ビーム部材の摩耗を考慮し、交換時期を検討する。進行方向左側に比べて、進行方向右側の方が評価が悪くなる傾向にあれば、縦溝形成器具の設定を再調整する。また、全エリアにおいて評価が悪い場合は、温度管理等を抜本的に見直す。

＜効果＞
本システムによれば、施工直後において、物理指標に基づく客観的な施工の良否の評価を作業者または現場監督に示すことができる。

本システムによれば、施工実績が増えるほど、膨大なデータが反映され、評価精度が向上する。

現時点では、本システムによる簡易評価と併せて、各評価項目における検証試験をおこなっているが、本システムの評価精度向上に伴い、検証試験を減らし、将来的には簡易評価に基づき施工の良否を判断することができる。

＜参考例＞
本願出願人は、新しい縦溝形成方法および舗装工法を提案し、その評価方法についても検討している。本願の参考例を示して、本発明に至る過程について説明する。

ローラ転圧後の縦溝の断面寸法（幅×高）を複数測定した。図１１に測定メモの一例を添付する。便宜上、縦溝形状を上下逆として示す。断面を略三角形として、概略断面積を算定した。断面寸法の測定には、型取りゲージを用いた。図１２に型取りゲージによる測定例について示す。

使用するビーム部材の規格を一に定めれば、転圧後の縦溝断面積自体を指標としてもよい（後述のようにビーム部材有効断面積と比較しない）。施工の良否の指標として「鮮明度」と呼ぶ。たとえば、鮮明度６５超は「無転圧」、鮮明度６５〜３５超は「深溝」、鮮明度３５〜３０超は「くっきり」、鮮明度３０〜２５超は「標準」、鮮明度２５〜１５超は「薄い」、鮮明度１５以下は「超薄」と規定する。

図１１の例では、測定により得られた縦溝断面積の平均値は、３１ｍｍ^２であり、鮮明度は３１となり、施工結果「くっきり」と評価する。

なお、温度管理範囲から逸脱した場合、施工結果「薄い」「超薄」となることが多かった。すなわち、充分な鮮明度が得られなかった。

さらに、測定により得られた縦溝断面積とビーム部材有効断面積の比（百分率）を施工結果の良否の指標（鮮明度）としてもよい。これによれば、ビーム部材の規格を統一しなくても、客観的な評価が可能となる。

たとえば、ビーム部材有効断面積は、１４２．５ｍｍ^２（＝（１６＋３）＊１５／２）である場合、鮮明度４６超は「無転圧」、鮮明度４６〜２５超は「深溝」、鮮明度２５〜２１超は「くっきり」、鮮明度２１〜１８超は「標準」、鮮明度１８〜１１超は「薄い」、鮮明度１１以下は「超薄」と規定する。

図１１の例では、測定により得られた縦溝断面積の平均値は、３１ｍｍ^２であり、ビーム部材有効断面積と比較すると鮮明度は２１．７となり、施工結果「くっきり」と評価する。

本願発明者は、上記参考例に係る方法で、縦溝の施工の良否を評価することを考えた。しかしながら、参考例に係る方法では、大量に測定することは不可能であり、何処を測点とするか、測定者の主観が混じる。また、上記鮮明度と他の物理指標の関係が不明確である。さらに、判断指標を演算する際に簡略化するため、精度が充分でない等の課題があった。

本願出願人が提案する縦溝形成方法および舗装工法の有用性が認められ、着実に施工実績を積んでいる。今後施工量が飛躍的に増えることが予測され、参考例に係る方法では対応できないし、データの有効活用も充分でない。

上記経緯により本願発明は完成されるに至った。

なお、本願に係る評価方法は、本願出願人が提案する新しい縦溝形成方法および舗装工法に対応して提案されるものであるが、従来型縦溝形成方法（例えば切削工法など）により形成される縦溝を評価してもよい。また、横溝を評価してもよい。

１ 溝測定手段
２ レーザ測定器本体
３ バー
４ 駆動機構
５ 接地部
１０ 装置本体（溝評価装置）
１１ 入力部
１２ 制御部
１３ 記憶部
１４ データベース
１５ 表示部
１６ 記録部
２１ 入力制御部
２２ 指標演算部
２３ 参照部
２４ 評価部
２５ 表示制御部
２６ 記録制御部
１１１ 縦溝形成器具
１１２ ビーム部材
１２０ 縦溝

Claims (6)

1. グルービング形状の溝が形成された舗装の溝を評価する溝評価装置であって、制御部を有し、
   前記制御部は、
   溝幅方向毎の溝の深さ情報である測定情報を入力する入力制御部と、
   前記測定情報に基づいて溝の断面積に基づく判断指標を演算する指標演算部と、
   判断指標と評価項目との相関関係についてデータベースを参照する参照部と、
   指標演算部で演算された判断指標と、前記参照部にて参照された相関関係とに基づいて、測定対象である舗装のキメ深さ、すべり抵抗値、透水水量、騒音低減量の評価項目のうち少なくともいずれか１つの評価項目について、推測値を演算し、推測値が所定範囲にあるか否かに基づき施工の良否の評価をおこなう評価部と、
   を備える
   ことを特徴とする溝評価装置。
2. 前記判断指標は、深さに基づいて重み付け補正される
   ことを特徴とする請求項１記載の溝評価装置。
3. 前記判断指標は、溝形状分類に基づいて重み付け補正される
   ことを特徴とする請求項１記載の溝評価装置。
4. 溝の情報を測定する溝測定手段と、
   前記判断指標と評価項目との相関関係について記憶されているデータベースと、
   請求項１〜３いずれか記載の制御部と、
   前記評価部の評価結果を表示する表示手段と
   を備えることを特徴とする溝評価システム。
5. 前記溝の測定情報と判断指標と評価結果を記録する記録手段
   を備えることを特徴とする請求項４記載の溝評価システム。
6. グルービング形状の溝を有する舗装体が形成され、
   前記溝に対向するように溝測定装置が設置され、
   前記溝測定装置は、測定情報として、溝幅方向ごとの深さを測定し、
   溝評価装置は、
   溝幅方向毎の溝の深さ情報である測定情報を入力し、
   前記測定情報に基づいて溝の断面積に基づく判断指標を演算し、
   判断指標と評価項目との相関関係についてデータベースを参照し、
   前記測定情報に基づいて演算された判断指標と、前記参照部にて参照された相関関係とに基づいて、測定対象である舗装のキメ深さ、すべり抵抗値、透水水量、騒音低減量の評価項目のうち少なくともいずれか１つの評価項目について、推測値を演算し、推測値が所定範囲にあるか否かに基づき施工の良否の評価をおこない、
   評価結果を出力する
   ことを特徴とする溝評価方法。