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公開番号2025014756
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117567
出願日2023-07-19
発明の名称構造物評価システム、構造物評価方法及び構造物評価装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G01N 29/14 20060101AFI20250123BHJP(測定;試験)
要約【課題】弾性波源の位置標定を行わずに構造物の劣化状態を評価することができる構造物評価システム、構造物評価方法及び構造物評価装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の構造物評価システムは、複数のセンサと、車両数推定部と、評価部とを持つ。複数のセンサは、構造物の内部で発生した弾性波を検出する。車両数推定部は、前記複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記構造物を通過した車両数を推定する。評価部は、前記車両数推定部により推定された前記車両数に関する車両情報を用いて前記構造物の劣化状態を評価する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
構造物の内部で発生した弾性波を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記構造物を通過した車両数を推定する車両数推定部と、
前記車両数推定部により推定された前記車両数に関する車両情報を用いて前記構造物の劣化状態を評価する評価部と、
を備える構造物評価システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記車両数推定部は、同一車両を検出したセンサ数を同時ヒットセンサ数として算出し、
前記評価部は、前記同時ヒットセンサ数に対する推定車両数のヒストグラムの分布形状又はピーク位置に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する、
請求項１に記載の構造物評価システム。
【請求項３】
前記評価部は、前記ヒストグラムの分布形状が、前記同時ヒットセンサ数が前記複数のセンサの総数に近い位置で前記推定車両数が最も多い形状である場合、又は、前記ヒストグラムのピーク位置が、前記同時ヒットセンサ数が前記複数のセンサの総数に近い位置である場合に前記構造物が健全であると評価し、それ以外の場合に前記構造物が劣化していると評価する、
請求項２に記載の構造物評価システム。
【請求項４】
前記車両数推定部は、同一車両を検出したセンサ数を同時ヒットセンサ数として算出し、
算出した前記同時ヒットセンサ数が閾値以上の推定車両数を積算した値を最終的な通過車両数の推定結果として算出し、
前記評価部は、前記推定結果と、参照値とを比較して最も近くなる閾値に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する、
請求項１に記載の構造物評価システム。
【請求項５】
前記評価部は、前記車両数推定部による推定車両数と、参照値とを比較して、乖離度合に応じて前記構造物の劣化状態を評価する、
請求項１に記載の構造物評価システム。
【請求項６】
前記参照値は、磁気センサを用いて計測した推定車両数、通常時の統計的な平均交通量、トラフィックカウンタにより得られる値、又は、通過車両数実測値のいずれかである、
請求項５に記載の構造物評価システム。
【請求項７】
前記評価部は、センサ設置位置と車両通過位置との相対位置関係に基づいて、評価基準を変更する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の構造物評価システム。
【請求項８】
前記評価部は、設置された複数のセンサのうち、検出される通過車両数が相対的に少ないセンサが存在する場合、通過車両数が相対的に少ないセンサの設置位置周辺の領域を劣化が生じている領域と判定する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の構造物評価システム。
【請求項９】
構造物の内部で発生した弾性波を検出する複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記構造物を通過した車両数を推定し、
推定した前記車両数に関する車両情報を用いて前記構造物の劣化状態を評価する、
構造物評価方法。
【請求項１０】
構造物の内部で発生した弾性波を検出する複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記構造物を通過した車両数を推定する車両数推定部と、
推定した前記車両数に関する車両情報を用いて前記構造物の劣化状態を評価する評価部と、
を備える構造物評価装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、構造物評価システム、構造物評価方法及び構造物評価装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
橋梁のような構造物の表面にセンサを設置することで、構造物内部で発生する弾性波を検出することができる。さらに、複数のセンサを構造物の表面に設置することで、各センサで検出した弾性波の到達時刻の差に基づいて、弾性波の発生源（以下「弾性波源」という）の位置を標定することができる。外部から構造物の表面に衝撃を与えた場合にも構造物内部で弾性波が発生する。このような場合にも各センサで検出した弾性波の到達時刻の差に基づいて弾性波源の位置を標定することができる。
【０００３】
構造物内部における弾性波の伝搬経路に損傷がある場合、弾性波の伝搬が妨げられる。構造物内部の損傷により弾性波の伝搬が妨げられると、一部のセンサで弾性波を検出することができない。その結果、弾性波源の標定結果の精度が低下してしまう。降雨時の雨滴による路面への衝突のように空間的に一様に付与される衝撃を構造物の表面に与えて対面に設置された各センサによって弾性波を検出した場合、内部に損傷を有する領域では弾性波源の密度が低下して観測される。このような特性を利用して、構造物の劣化状態（構造物内部の損傷有無）を評価することができる。特に、路面を走行する車両によって発生する弾性波を用いて、構造物内部の損傷を検知することができる。
【０００４】
しかしながら、上記の手法による評価を行う場合には、弾性波源の位置を標定することが必要になる。位置標定の演算により、計測データが増加するほど処理の負荷が増大する。また、位置標定の演算手法は一意に定まるものではないため、計算条件などにより結果の変動を生じ得る。そこで、弾性波源の位置標定を行わずに構造物の劣化状態を評価することができる評価手法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１７／２１７０３４号
国際公開第２０２０／１９４４９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、弾性波源の位置標定を行わずに構造物の劣化状態を評価することができる構造物評価システム、構造物評価方法及び構造物評価装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の構造物評価システムは、複数のセンサと、車両数推定部と、評価部とを持つ。複数のセンサは、構造物の内部で発生した弾性波を検出する。車両数推定部は、前記複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記構造物を通過した車両数を推定する。評価部は、前記車両数推定部により推定された前記車両数に関する車両情報を用いて前記構造物の劣化状態を評価する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態における構造物評価システムの構成を示す図
第１の実施形態における信号処理部の構成例を示す図。
第１の実施形態における複数のセンサの配置例を示す図。
第１の実施形態における通過車両の台数を推定する処理を説明するための図。
健全な構造物に基づいて得られるヒストグラムを表す図。
ある程度劣化の進んだ構造物に基づいて得られるヒストグラムを表す図。
ある程度劣化の進んだ構造物に基づいて得られるヒストグラムを表す図。
第１の実施形態における構造物評価システムによる劣化状態の評価処理の流れを示すシーケンス図。
健全な構造物に基づいて得られる累積車両数のヒストグラムを表す図。
ある程度劣化の進んだ構造物に基づいて得られる累積車両数のヒストグラムを表す図。
ある程度劣化の進んだ構造物に基づいて得られる累積車両数のヒストグラムを表す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の構造物評価システム、構造物評価方法及び構造物評価装置を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における構造物評価システム１００の構成を示す図である。構造物評価システム１００は、構造物５０の健全性の評価に用いられる。以下の説明において、評価とは、ある基準に基づいて構造物５０の健全性の度合い、すなわち構造物５０の劣化状態を決定することを意味する。
【００１０】
以下の説明では、構造物５０が橋梁である場合を例に説明するが、構造物５０は橋梁に限定される必要はない。構造物５０は、亀裂の発生または進展、あるいは外的衝撃（例えば雨、人工雨など）に伴い弾性波１１が発生する構造物であればどのようなものであってもよい。なお、橋梁は、河川や渓谷等の上に架設される構造物に限らず、地面よりも上方に設けられる種々の構造物（例えば高速道路の高架橋）なども含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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