雪氷研究大会（2011･長岡）2011.9.19-9.23

凍結防止剤散布作業時のすべり抵抗値計測実験- Slip Resistance Measurement Experiment When Spreading Anti-icing Agent –(独)土木研究 所
寒地土木研究所○岸 寛人・牧野 正敏・小宮山 一重
Norihito KISHI, Masatoshi MAKINO, Kazushige KOMIYAMA
１．はじめに積雪寒冷地では冬期の凍結路面対策として，凍結防止剤散布車等を用いた凍結防止剤と防滑材の散布が行われている。
散布の実施形態には，凍結箇所を事前に予測して散布する「事前散布」と，凍結が発生している箇所に散布する「事後散布」がある。このうち，事後散布の実施判断は，道路巡回や凍結防止剤散布車オペレータの目視による路面状態判別に基づいているが，凍結の判別が難しい路面状態や個人差があるため，凍結箇所の見落としや凍結していない箇所への過剰散布の可能性がある。また，道路巡回等による路面状態判別から出動，散布までに時間を要するため，すべりやすい路面状態が続くことがある。このため凍結路面を的確に判別し，迅速かつ効率的に対策を講じる散布技術が必要とされている。
本稿では、これらの課題を解決する手法として導入の検討を行っている「連続路面すべり抵抗値測定装置」を用いて、実際の散布作業中の路面のすべり抵抗値を計測した実験結果について報告する。

図-1 凍結防止剤散布状況

２．装置概要

４．すべり抵抗値と目視判別による散布位置の比較

路面のすべりやすさを判別する方法として，北海道開発局保有の凍結防止剤散 布車に「 連 続路面 すべり 抵抗値 測定装 置 （ CFT-UT ： ContinuousFriction Tester – Under Truck）」を搭載し（図-2），走行中の路面のすべり抵抗値の計測を行っている。
CFT-UT本体の測定輪は，車両の進行方向に対して1～2°の傾きをもたせて取り付けられているため，走行時には測定輪に横力が発生する。この
横 力 を 計 測 し ， 換 算 し た も の が す べ り 抵 抗 値 （ HFN ： Halliday FrictionNumber）であり，凍結防止剤散布車の運転席に設置したCFT-UT制御・表示部に表示される。

平成23年3月4日～28日の期間に計測したデータを早朝と夕方のデータに分け，HFNと目視判別により凍結防止剤を散布した位置について，図-5および表-3の手法で比較を行った。

CFT-UT主要仕様

114

寸法

(長さ)1.2m×(幅)1.3m×(高さ)1.2m

重量約230kg(油圧ユニット約30kg)

測定タイヤ
測定可能
温度範囲

70

50

約30km
至留萌
一般国道
対象凍結防止剤散布車の作業工区と解析に用い
233号
た地図範囲および格子化イメージ
約20km

至旭川

45

HT

至札幌

205/65R15

進行方向-54℃～121℃

傾き1～2ﾟ

制御・表示部

出力データ

計測開始からの走行距離,
すべり抵抗値, ステアリング角, 速度データ
出力間隔0.1s, 1s, 2s, 5s, 10sから選択

深川の道の駅一般国道12号

19●●●● ●●● ●●● ●●● ●●● ●●● ●●● ●●● ●●● ●

測定輪

横力

呼称と色パターン

ﾊﾟﾀｰﾝ1

HFN≧55 かつ 散布しているﾊﾟﾀｰﾝ2

HFN≧55 かつ 散布していないﾊﾟﾀｰﾝ345≦HFN＜55

ﾊﾟﾀｰﾝ4

HFN＜45 かつ 散布しているﾊﾟﾀｰﾝ5

HFN＜45 かつ 散布していない
散布指定箇所

図-3は乾燥→氷膜→乾燥と変化する路面での計測結果であり，すべり抵抗値の変化が確認できる。図-4は，人工的に5種類の路面を作成し，HFNを計測した結果であり，乾燥，湿潤のすべりにくい路面と圧雪，氷膜，氷板のすべりやすい路面がHFN=50付近を境に区別できる可能性がある。

[% ]

乾燥

湿潤

乾燥

橋梁①やカーブ区間③はほぼ毎回散布され，逆に平坦な直線路②は散布されることがない

指定されていない箇所

至留萌
④ ⑤
②

①
橋梁

氷膜

早朝(4時～9時頃)

一般国道233号

図-2 CFT-UTの概要とCFT-UTを搭載した凍結防止剤散布車

乾燥表-3 すべり抵抗値と目視判別による散布箇所の比較のためのパターン分類（左）試験概要で述べた結果から，すべりやすい路面とすべりにくい路面の閾値をHFN=50と考えたが，図-3のようにHFNは小刻みに変動（10Hzで計測）するため，HFNデータの10個毎の移 動 平均 を取 り平 滑化 した。 ま た， HFNの 閾値に 下限値（HFN＝45）と上限値（HFN＝55）を設け，その間は本比較の対象外とした。これらの閾値を用いて，左のようにデータを5つのパターンに分類した。パターン1には過剰散布，パターン5には散布不足の可能性が含まれる。

計測原理

測定輪

CFT-UTを搭載した凍結防止剤散布車

地図：Googleマップ

図-5 凍結防止剤散布車の担当工区と解析に用いた地図範囲および格子化イメージ（左）（凍結防止剤散布車の走行位置は毎回少しずつ異なるため，地図上の範囲を格子状に区切り，各格子内の中心座標（緯度・経度）をその格子の位置座標として与え，同一格子内に含まれるデータは同一位置のデータとして扱った。本解析では，地図の経度方向距離を約30km，緯度方向距離を約20km，格子幅を40mに設定した）75ﾊﾟｰｾﾝﾀｲﾙ③至旭川⑥

平坦な直線路⑦ ⑧カーブ

夕方の出動の方が早朝より，HFN＞55出現率が高い。
→夜間凍結対策としての事前散布的な作業

×

中央値
25ﾊﾟｰｾﾝﾀｲﾙ

速度

圧雪

ｽﾃｱﾘﾝｸﾞ角

HFN

緯度[deg]一般国道12号

氷膜

至札幌

氷板

経度[deg]

図-3 試験道路でのHFN計測例

図-4 人工的に作成した5種類の路面状態におけるすべり抵抗値（HFN）

３．試験・調査概要
路面のすべりやすさと散布作業の関係の実態調査を行うことを目的として，北海道深川市の一般国道12号（往復約34km）と233号（往復約40km）で実際の凍結防止剤散布作業を行う凍結防止剤散布車にCFT-UTを取り付け，平成23年1月～3月にすべり抵抗値計測試験を行った。凍結防止剤
散布車のオペレータは，HFNとは無関係に通常の散布作業を行い，その内，散布スイッチON/OFF信号等を記録装置に記録した。
また，当該工区の凍結防止剤の散布作業は，道路管理者により指定された区間に散布する「スポット散布」という手法で行われている。この散布指定箇所を前述の計測試験結果に取り入れるためには，散布KPに対応する緯度・経度情報を与える必要がある。そこでGPSデータロガーとマーキングスイッチを用いて，散布箇所を特定する現地調査を実施した。
表-1 計測項目
計測項目
位置座標

検出方法
GPSによるすべり抵抗値(HFN) CFTによる散布スイッチ
オペレータが散布スイッチを押したタイミン
ON/OFF信号
グを検出
散布剤放出部に取り付けた光電センサに散布材放出信号 より、散布材がセンサ前を通過したタイミ
ングを検出
路面温度
路面温度計による

表-2 凍結防止剤・防滑材散布記録用紙
No

散布箇所名

1
2
…

道の駅
○○横断歩道…

散布KP(km)
起点
終点
0.01
0.11
0.53
0.69
…
…

延長m
100160…

…
…
…
…

深川の道の駅
夕方(16時～21時頃)[% ]緯度[deg]④ ⑤
至留萌 ①④⑤⑥⑧のような指定されていない箇所で，散布の頻度が高く，パターン1，4，5が含まれている箇所→ CFT-UTによりHFNを常時オペレータに提供し，散布作業時の判断材料として活用するこ とで ，より適切な散布作業を行える可能性がある②

一般国道233号

③

至旭川
⑥

⑦ ⑧

市街地の信号がある箇所

×

一般国道12号

深川の道の駅
至札幌
経度[deg]図-6

HFNと目視判別による散布位置の比較（一般国道12号を旭川方向に，233号を留萌方向に走行した場合の，表-3の各パターンの出現率を工区上に百分率で表示．水色の線は出現率50%ライン.なお，一般国道12号の右端の×印の箇所は，散布指定箇所調査時の計測ミスにより大きなずれが生じた箇所であり，考察には含めていない）

５．まとめ
凍結防止剤散布の実作業中にHFNを計測し，オペレータの目視判別に基づく散布作業との比較・集計を行い，全体像を把握した。CFT-UTを用いることで，オペレータの判断を支援し，より適切な散布作業を行える可能性があるほか、アカウンタビリティの向上にも寄与できると考える。また、除雪期間を通してHFNを集計することで，すべりやすい箇所の抽出や散布箇所の再検討にも活用できると考える。

独立行政法人土木研究所 寒地土木研究所
技術開発調整監付 寒地機械技術チーム
TEL:011-590-4049 URL:http://kikai.ceri.go.jp/