Drive-by Sensing for multiple vehicles and multiple bridges

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02220
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Yamamoto Kyosuke 筑波大学, システム情報系, 助教 (80635392)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 幸彦 筑波大学, システム情報系, 教授 (80432053) ; 善甫 啓一 筑波大学, システム情報系, 助教 (70725712) ; フン・ドック トゥアン 筑波大学, システム情報系, 准教授 (20633465)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 車両振動モニタリング / 橋梁点検 / 橋梁スクリーニング / 車両-橋梁相互作用系

Outline of Final Research Achievements

In this research, we devised a method to simultaneously estimate the mass, damping, and stiffness of vehicle and bridge systems, bridge vibration, and road surface irregularities only from vehicle vibration and position data. This method is realized by performing vehicle input estimation and bridge dynamic response simulation while randomly changing vehicle and bridge parameters, estimating road unevenness, and searching for parameters that minimize the residual error of the estimated road unevenness. Numerical simulation confirmed that this method works well. The simulation result suggests that the Nelder-Mead method and the Monte-Carlo Markov chain method are effective in parameter search. However, the estimation results are easily affected by noise, and multiple vehicles and multiple runs are effective to improve the accuracy.

Free Research Field

土木-構造力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本技術は、車載振動センサを用いた橋梁診断技術を提案するもので、橋梁点検の低コスト化と省力化に繋がると期待される。つまり、本研究によって、橋梁スクリーニングの実現可能性が高まったことで、優先順位に基づく合理的かつ戦略的な橋梁維持管理が構想でき、持続可能な道路インフラの実現に近付いたと言える。また、車両は多体系、橋梁は連続体系でモデル化されており、多体系と連続体系によって構成される非線形力学系を、一部の情報から再構成した例と捉えることができ、学術的価値も高い。本研究で開発されたGPS時刻同期型振動センサは、これまで困難であった車両-橋梁同時振動計測を実現しており、工学的な価値も高い。