ISO 13473-4:2024 表面プロファイルを使用した舗装テクスチャの特性評価 | ページ 6

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

3 用語と定義

この文書の目的としては、ISO 13473-2 および以下に示されている用語と定義が適用されます。

ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。

3.1

ドロップアウト

測定されたプロファイルのデータがセンサーによって無効であると示されました

3.2

中退率

評価長さ (3.3) 内で無効であると識別された測定点の割合 (%)

3.3

評価長さ

l

分析された、または分析されるプロファイルの部分の長さ

注記 1:評価長さは、 プロファイル測定長さ (3.5) に等しい場合もあれば、等しくない場合もあります (ただし、それより大きくなることはありません)

注記 2:評価長さは、通常、メートル (m) またはミリメートル (mm) で表されます。

3.4

測定速度

v

表面形状計 (3.6) センサーが測定対象の表面を横切る速度

注記 1:測定速度は通常、時速キロメートル (km/h) または秒当たりメートル (m/s) で表されます。

3.5

プロファイル測定長さ

l p

連続したプロファイル測定の長さ

注記 1:プロファイル測定の長さは、通常、メートル (m) またはミリメートル (mm) で表されます。

3.6

表面形状計

舗装表面の二次元(2D)プロファイルを測定するために使用される装置

注記 1:特定の分析目的に対して ISO 13473-3 の要件が満たされている場合、任意の設計の形状計を使用できます。

注記 2:形状測定器は、固定式、モバイル低速デバイス、またはモバイル高速デバイスに分類できます。

3.7

パワースペクトル密度

PSD

周波数または波長の関数として、単位周波数または単位波長ごとに信号に含まれるパワーを表す量

注記 1:サンプリングされた信号の離散フーリエ変換の場合、PSD は、フーリエ級数の成分の 2 乗の大きさをフーリエ スペクトルの (狭い) 帯域の実効帯域幅で割ったものとして定義できます ( C.4を参照)

注記 2:舗装表面プロファイルのスペクトル解析の場合、信号は時間の関数ではなく、評価長さl の関数です。パワースペクトル密度は、空間周波数または(テクスチャ)波長の関数として与えられ、それぞれ単位 m 2/m -1 = m 3または単位 m 2/mm で表されます。

注記 3:この指定における「電力」という言葉は、信号where 実際の電力が組み込まれ、振幅の 2 乗がこの電力の尺度とwhere 電気信号および音響信号の用語に由来しています。

3.8

サンプリング間隔

X

表面プロファイルの 2 つの隣接するデータ点間の距離。測定速度をセンサーのサンプリング周波数で割ったものに等しい。

注記 1:サンプリング間隔は通常、ミリメートル (mm) で表されます。

3.9

空間周波数

f sp

単位長さあたりの正弦波サイクル数

注記 1:空間周波数は通常、メートルの逆数 (m −1 ) で表されます。 3.12, グレード 3 も参照。

注記 2: 時間領域で使用される「周波数」という用語は、空間領域では「空間周波数」に対応します。

3.10

表面形状

テクスチャプロファイル

Z ( X )

舗装の垂直断面の上部輪郭

注記 1:テクスチャプロファイルは表面プロファイルに似ていますが、テクスチャ範囲に限定されます。

注記 2:表面のプロファイルは 2 つの座標によって記述されます。1 つは距離 (横座標) と呼ばれる表面平面内で、もう 1 つは垂直変位 (縦座標) と呼ばれる表面平面に垂直な方向の座標です。この距離は、舗装上の進行方向に対して縦方向または横方向(横方向)、または円またはこれらの両端の間の任意の方向であり得る。

3.11

表面プロファイルスペクトル

テクスチャスペクトル

さまざまな 波長 (3.12) または 空間周波数 (3.9) でのスペクトル成分の大きさを決定するために、デジタル フィルタリングまたはデジタル フーリエ変換 (DFT) 技術のいずれかによってプロファイル曲線が分析されたときに得られるスペクトル。

注記 1: 0.5 mm から 500 mm までの波長はテクスチャ スペクトルに属し、0.5 m から 50 m までは凹凸スペクトルに属します[ 12]

注記 2:テクスチャスペクトルは、各スペクトル成分の大きさをテクスチャ波長または空間周波数の関数として表します。

3.12

テクスチャ波長

λ

表面プロファイルの振幅変動の水平方向の寸法を表す量 (3.10)

注記 1: (テクスチャ) 波長は、通常、メートル (m) またはミリメートル (mm) で表されます。

注記 2:波長は、電気技術用語および信号処理用語で一般的に使用され、受け入れられている量です。このドキュメントのユーザーの多くは、舗装用途で波長という用語を使用することに慣れていない可能性があり、路面プロファイルの解析では電気信号がよく使用されるため、混乱を招く可能性があります。したがって、他の用途との関係を明確に区別するために、ここでは「テクスチャ波長」という表現が好まれます。

注記 3: ISO 13473 におけるテクスチャ波長は空間周波数の逆数であり、単位は逆メートル (1 メートルあたりのサイクルに相当) です。 3.9 を参照してください。

注記 4:波長は、プロファイルの周期的に繰り返される部分のさまざまな長さとして物理的に表されます。

3.13

テクスチャプロファイルレベル

L λ

表面プロファイル曲線Z ( X ) の振幅表現の対数変換。後者は二乗平均平方根値として表されます。

例:

L tx,80 は、中心波長 80 mm の 1/3 オクターブ バンドのテクスチャ プロファイル レベルを示します。ISO 13473-2:2002, 表 1 を参照してください。

注記 1:オクターブバンドおよび 1/3 オクターブバンドのフィルターは、ISO 13473-2:2002, 4.4 で規定されています。

注記 2:フィルタリングの有無にかかわらず、二乗平均平方根値として表されるテクスチャ振幅は、いくつかの大きさの範囲を持つことがあり、通常は 10 -5 m から 10 -2 m です。信号のスペクトル特性評価は、信号の研究で頻繁に使用されます。音響、振動、電気工学。これらすべての分野では、対数振幅スケールを使用するのが最も一般的です。この文書でも同じアプローチが推奨されます。

注記 3:実際の舗装工学におけるテクスチャプロファイルレベルは、通常、これらの定義で 20 dB から 80 dB の範囲にあります。

参考文献

1ISO 266, 音響 - 優先周波数
2ISO 13473-1, 表面プロファイルの使用による舗装テクスチャーの特性評価 — Part 1: 平均プロファイル深さの決定
3ISO 13473-5, 表面プロファイルの使用による舗装テクスチャの特性評価 — Part 5: メガテクスチャの決定
4Bendat J, S, および Piersol A, G, 「ランダム データ:分析および測定手順」 、第 2 版: John Wiley, ニューヨーク (ISBN 0-471-04000-2)、1986 年
5オッペンハイム A, V, およびウィルスキー A, S, 『信号とシステム』 、イングルウッド クリフスのプレンティス ホール (ISBN 0-13-809731-3)、1983 年
6Goubert L, Katicha S, 2018)、テクスチャ プロファイルからのスパイク除去: 2 つのアプローチの比較
7アノン。アンチエイリアシング フィルタとその使用法の説明、National Instruments, 2009 ( https://www,ni,com/sv-se/innovations/white-papers/18/anti-aliasing-filters-and-their-usage-explained, html )
8Harris F, J, 「離散フーリエ変換による高調波解析のためのウィンドウの使用について」、IEEE 論文集、Vol, 66, No, 1, 1978 年 1 月
9Lawrence Marple S, アプリケーションを使用したデジタル スペクトル分析、プレンティス ホール、イングルウッド クリフス (ISBN 0‑13-214149-3)、1987 年
10Goubert L.、平均プロファイル深さと第 3 オクターブ テクスチャ スペクトルの計算における光学プロフィロメータで測定された道路テクスチャ プロファイルの無効な読み取り値の影響、道路および空港の舗装表面特性に関する第 5 回国際シンポジウム議事録 (SURF 2004)、 2004 年 6 月 6 ~ 10 日、カナダ、オンタリオ州、トロント
11Schwanen W. 他、表面組織のスペクトル分析における不確実性の評価、M+P レポート M+PX-TEXT.21.01.1
12EN 13036-5, 道路および飛行場の表面特性 — 試験方法 — Part 5: 縦方向の凹凸指数の決定

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13473-2 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

drop-out

data in the measured profile indicated by the sensor as invalid

3.2

drop-out rate

percentage (%) of measured points within the evaluation length (3.3) which are identified as being invalid

3.3

evaluation length

l

length of a portion of a profile which has been or is to be analysed

Note 1 to entry: The evaluation length may or may not be equal to the profile measurement length (3.5) (but never greater).

Note 2 to entry: Evaluation length is normally expressed in metres (m) or millimetres (mm).

3.4

measurement speed

v

speed at which the profilometer (3.6) sensor traverses the surface to be measured

Note 1 to entry: Measurement speed is normally expressed in kilometres per hour (km/h) or metres per second (m/s).

3.5

profile measurement length

lp

length of an uninterrupted profile measurement

Note 1 to entry: Profile measurement length is normally expressed in metres (m) or millimetres (mm).

3.6

profilometer

device used for measuring the two-dimensional (2D) profile of a pavement surface

Note 1 to entry: Any design of profilometer could be used if the requirements in ISO 13473-3 is fulfilled for the specific purpose of the analysis.

Note 2 to entry: Profilometers can be divided into stationary, mobile low speed or mobile high speed devices.

3.7

power spectral density

PSD

quantity expressing the power contained in a signal per unit frequency or per unit wavelength as a function of frequency or wavelength

Note 1 to entry: In the case of a discrete Fourier transform of a sampled signal, the PSD may be defined as the squared magnitude of the components of the Fourier series divided by the effective bandwidth of the (narrow) bands of the Fourier spectrum (see C.4).

Note 2 to entry: In the case of spectral analysis of a pavement surface profile, the signal is not a function of time but of evaluation length l. The Power Spectral Density may then be given as a function of the spatial frequency or the (texture) wavelength and will be expressed in the unit m2/m−1 = m3 or in the unit m2/mm, respectively.

Note 3 to entry: The word “Power” in this designation originates from electric and acoustic signal terminology where signals incorporate actual power and where the squared amplitude is a measure of this power.

3.8

sampling interval

ΔX

distance between two adjacent data points of the surface profile, which is equal to the measurement speed divided by the sampling frequency of the sensor

Note 1 to entry: Sampling interval is normally expressed in millimetres (mm).

3.9

spatial frequency

fsp

number of sinusoidal cycles per unit length

Note 1 to entry: Spatial frequency is normally expressed in reciprocal metres (m−1); see also 3.12, Note 3.

Note 2 to entry: The term “frequency” used in the time domain, corresponds to “spatial frequency” in the space domain.

3.10

surface profile

texture profile

Z(X)

upper contour of a vertical cross-section through a pavement

Note 1 to entry: Texture profile is similar to surface profile but limited to the texture range.

Note 2 to entry: The profile of the surface is described by two coordinates: one in the surface plane, called distance (the abscissa), and the other in the direction normal to the surface plane, called vertical displacement (the ordinate). The distance may be in the longitudinal or lateral (transverse) directions in relation to the travel direction on a pavement, or in a circle or any other direction between these extremes.

3.11

surface profile spectrum

texture spectrum

spectrum obtained when a profile curve has been analysed by either digital filtering or Digital Fourier Transform (DFT) techniques to determine the magnitude of its spectral components at different wavelengths (3.12) or s patial frequencies (3.9)

Note 1 to entry: Wavelengths between 0,5 mm and 500 mm belongs to the texture spectrum and 0,5 m to 50 m belongs to the unevenness spectrum[12].

Note 2 to entry: A texture spectrum presents the magnitude of each spectral component as a function of either texture wavelength or spatial frequency.

3.12

texture wavelength

λ

quantity describing the horizontal dimension of the amplitude variations of a surface profile (3.10)

Note 1 to entry: (Texture) wavelength is normally expressed in metres (m) or millimetres (mm).

Note 2 to entry: Wavelength is a quantity commonly used and accepted in electrotechnical and signal processing vocabularies. Since many users of this document might not be accustomed to use the term wavelength in pavement applications, and because electrical signals are often used in the analyses of road surface profiles, there is a possibility of confusion. Hence, the expression “texture wavelength” is preferred here to make a clear distinction in relation to other applications.

Note 3 to entry: Texture wavelength in ISO 13473 is the reciprocal of the spatial frequency, the unit of which is reciprocal metre (equivalent to cycles per metre). See also 3.9.

Note 4 to entry: Wavelengths are represented physically as the various lengths of periodically repeated parts of the profile.

3.13

texture profile level

Ltx,λ

logarithmic transformation of an amplitude representation of a surface profile curve Z(X), the latter expressed as a root mean square value

EXAMPLE:

Ltx,80 denotes the texture profile level for the one-third-octave band having a centre wavelength of 80 mm, see ISO 13473-2:2002, Table 1.

Note 1 to entry: Octave-band and one-third-octave-band filters are specified in ISO 13473-2:2002, 4.4.

Note 2 to entry: Texture amplitudes expressed as root-mean-square values, whether filtered or not, may have a range of several magnitudes, typically 10‑5 m to 10‑2 m. Spectral characterization of signals is used frequently in studies of acoustics, vibrations and electrotechnical engineering. In all those fields, it is most common to use logarithmic amplitude scales. The same approach is preferred in this document.

Note 3 to entry: Texture profile levels in practical pavement engineering typically range from 20 dB to 80 dB with these definitions.

Bibliography

1ISO 266, Acoustics — Preferred frequencies
2ISO 13473-1, Characterization of pavement texture by use of surface profiles — Part 1: Determination of mean profile depth
3ISO 13473-5, Characterization of pavement texture by use of surface profiles — Part 5: Determination of megatexture
4Bendat J, S, and Piersol A,G, Random Data: Analysis and measurement procedures, 2nd edition: John Wiley, New York (ISBN 0-471-04000-2), 1986
5Oppenheim A, V, and Willsky A,S, Signals and Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs (ISBN 0‑13‑809731‑3), 1983
6Goubert L, Katicha S, 2018), Spike removal from texture profiles: a comparison of two approaches,
7Anon. Anti-Aliasing Filters and Their Usage Explained, National Instruments, 2009 ( https://www,ni,com/sv-se/innovations/white-papers/18/anti-aliasing-filters-and-their-usage-explained,html )
8Harris F, J, On the use of windows for harmonic analysis with the Discrete Fourier Transform, Proceedings of the IEEE, Vol, 66, No, 1, January 1978
9Lawrence Marple S, Digital spectral analysis with applications, Prentice Hall, Englewood Cliffs (ISBN 0‑13-214149-3), 1987
10Goubert L., Influence of invalid readings in road texture profiles measured with optical profilometers on the calculation of the Mean profile Depth and the third octave texture spectrum, Proceedings of the 5th International Symposium on Pavement Surface Characteristics of Roads and Airports (SURF 2004), June 6-10, 2004, Toronto, Ontario, Canada
11Schwanen W. et al., Evaluation of uncertainty in spectral analysis of surface texture, M+P report M+P.X-TEXT.21.01.1
12EN 13036-5, Road and airfield surface characteristics — Test methods — Part 5: Determination of longitudinal unevenness indices