2022年度

土木学会関西支部技術賞候補発表会

列車運行の安全確保のための渓流危険度評価に関する技術開発

西日本旅客鉄道株式会社

森泰樹

杉山友康

立命館大学

里深好文

株式会社レールテック

藤井昌隆

1降雨形態の変化に伴う土砂流入・土石流の増加
1300地点あたりの発生回数 (回)(回)1300地点あたりの発生回数

45
40

増加傾向

35

線路

3025

渓流

2015
10
50
1975

1980

1985

1990

2000

1995

2005

2010

2015

2020

土砂流入・土石流の増加

年
年

1時間雨量80mm/h以上の年間発生回数の経年変化（1976～2018年）
引用文献）気象庁：気候変動監視レポート2018【西日本旅客鉄道株式会社（以下，JR西日本という）における災害の割合】
1996～
2002年度

5％

2012～
その他

落石・岩石崩壊21%30%

1996～2002
切土崩壊・
年度

16％

変状

5%
土砂流入・
土石流

2018年度

道床・盛土崩壊・
線路流出
変状
線路浸水
13%

14%

17%

約15年で11％増加

落石・
岩石崩壊

20%

その他

32%2012～2018 切土崩壊・変状 11%
年度
土砂流入・土石流

16%

盛土10%
崩壊・道床・線路流出
変状 11%
線路浸水

2

鉄道における土砂流入・土石流の規模（1）新しい技術（①独創性）

線路を押し流すような大規模な土砂流入・土石流は少ない．
土砂等が線路の一部を埋没させる程度の小規模な土砂流入・土石流が多い．

渓流

線路渓流
線路

小規模な土砂流入・土石流であっても重大な事故が発生する
危険度は高い. ⇒ 小規模な土砂流入・土石流に着目※ 以下，小規模な土砂流入・土石流を「土砂流入」という．

3

技術開発を行うきっかけとなった災害の概要（3）成し遂げた技術（③使命感の程度）
渓床勾配はやや緩やか

発生日：2016年7月14日
発生場所：広島県三次市
芸備線 西三次駅～志和地駅間
土砂流入に伴う列車脱線事故の発生
渓床堆積物の多量の分布

わずかな土砂等の流入であっても重大な事故が発生する可能性がある．

湧水

土砂等の流下縦下水の閉塞写真②
渓床堆積物が特に集中している範囲(0.1～0.3m程度の大きさのものが多い)(延長約50m，渓床勾配約25°)

写真②

写真①
写真①

渓流
トンネル坑口縦下水の呑み口に土砂等が堆積

トンネル坑口
起点方
縦下水

終点方

土砂流入箇所

土砂流入
道路

河川

わずかな土砂等の流入

開渠 (土砂等の堆積)
伏び (呑み口付近の土砂等の堆積)

平面スケッチ鉄道の安全・安定輸送の実現のために，いち早く評価手法を開発したいという強い使命感があった．4

鉄道における土工等設備の検査・調査（斜面防災カルテ）
位置情報，調査日等

平面スケッチ

断面スケッチ

評価結果

区間概要(地形，地質等)検査時の着眼点

調査結果(評価の理由等)

想定災害形態

特記事項(災害履歴等)

日常の検査に加えて，斜面防災カルテ（以下,カルテという）を整備し，個々の土工等設備だけでなく，地形や地質，立地条件等も含めた斜面全体の状態を把握している．
5

渓流の危険度を評価する上での課題[課題1]
線路沿線には，膨大な数の渓流が存在し，それらの流域は鉄道管理用地外におよぶ場合もあるため，危険度評価には多くの時間や労力を要する．

渓流

[課題2]
渓流には，地形，地質，渓床や渓岸斜面の荒廃状態等の様々な要因が混在するため，調査者の危険度判断能力による評価のバラツキが生じる可能性がある．

鉄道管理用地境界

線路

膨大な数・広域分布

目的：効率的かつ効果的な渓流の危険度評価手法の提案
線路近傍の渓流の状態や，線路と渓流の交差部の構造等の簡易な調査により，現場技術者でも効率的かつ効果的に渓流の危険度を評価できる手法を開発する．
6

土工等設備（渓流）に対する危険度評価
渓流からの土砂等流出の危険度評価

JR西日本（カルテ作成・更新時）

高い

低い

土工等設備の変状および不安定性の評価(渓流からの土砂等流出の危険度評価)

大きい
列車運行への影響度
評価

列影車
響
運度
行評
へ
価の1aaabcs

AA

A

B

CS2AB

B

C

S

3B

B

C

C

S

渓流の危険度評価

小さい[土工等設備の変状および不安定性 (渓流からの土砂等流出の危険度)評価の区分]
aa：きわめて不安定，a：不安定，b：やや不安定，c(s)：安定[対策工等の効果を考慮した列車運行への影響度評価の区分]
1：影響大，2：影響中，3：影響小【渓流の危険度評価】
渓流からの土砂等流出の危険度と，土砂等が流出した場合の列車運行への影響度との組み合わせにより行う．

7

鉄道の検査や調査の体系に合わせた渓流評価のための流域区分（1）新しい技術（①独創性 ②独自性）

上流域
上流域

カルテ作成・更新時の調査範囲（カルテ範囲）※線路から最大で約100mの範囲
カルテ範囲

線路近傍範囲（通常全般検査の範囲）

線路近傍範囲通常全般検査：定期的に実施する検査

渓流

渓流

線路
線路
カルテのさらなる利活用の促進

渓流の流域を鉄道の検査や調査の体系に合わせて３つに区分し,危険度を評価する．

8

渓流からの土砂等流出の危険度評価（線路近傍範囲）の例（1）新しい技術（②独自性）（2）使える技術（①汎用性）

通常全般検査は，現場技術者が線路付近を移動しながら行う検査であるため比較的容易に使用できるものが望ましい．
⇒事例写真やビジュアルを利用して評価する手法

aランクの例
渓岸斜面の崩壊

bランクの例

侵食が渓床の一部に分布している

渓岸斜面の崩壊

不安定な状態の程度が小さい
線路
線路

渓床堆積物が少ない
渓床の中心
渓岸斜面の崩壊（渓床も一部含む）

・不安定な渓床堆積物の分布・著しい荒廃・崩壊土砂等による閉塞・線路付近への土砂等流下

cランクの例
危険度が小さく問題とならない

9

採点表を開発するためのデータ整備（カルテ範囲）（1）新しい技術（②独自性）（3）成し遂げた技術（①努力度）

数量化Ⅱ類解析⇒採点表（渓流からの土砂等流出の危険度）
災害渓流（52箇所）未災害渓流（49箇所）
JR西日本管内 1976～2016年度【目的変数】土砂流入の発生の有無【説明変数】地形，地質，環境および渓床や渓岸斜面の荒廃状態等のデータ
適用性の検討・調査結果の分析（43条件⇒13条件，カテゴリー分類）
条件

地形
地質

環境

荒廃

カテゴリー分類

渓床の平均勾配 (度)θ r ＜10°10°≦θ r ＜25°25°≦θ r

渓岸斜面の平均勾配 (度)θ s ＜40°40°≦θ s-

流域面積 (km )S b ＜0.050.05≦S b-

渓流の横断形状

U型

V型

-

地質

火成岩

堆積岩

変成岩

流水の有無

なし

あり

-

渓床の植生量少ない,なし

多い,普通

-

渓床堆積物の平均厚さ (m)H s ＜1.01.0≦H s-

渓床の平均侵食断面積 (m2)S r ＜0.250.25≦S r-

なし

あり

-

S s ＜100

100≦S s

-

低い

同じ

高い

L ＜1010≦L-

2

渓床の崩壊の有無
渓岸斜面の崩壊面積 (m2)

列車運行 線路と渓床との高さ関係(線路を基準とした渓床高さ)への影響度 線路上流側平坦地の線路直角方向長さ (m)・過去の災害記録等を参考にして基礎データの整備を進めた．
・全箇所を踏査し，データの統一化を図った．
・短期間で現地調査とデータ分析を行った．

10

渓流からの土砂等流出の危険度を評価する採点表の開発（カルテ範囲）（1）新しい技術（②独自性）（2）使える技術（①汎用性 ②発展性）（3）成し遂げた技術（②困難の克服度）
8つの条件の点数の採点表
条件

渓床の平均勾配 (度)地形
地質

渓岸斜面の平均勾配 (度)
流域面積 (km2)

地質環境

渓床の植生量
渓床堆積物の平均厚さ (m)荒廃2

渓床の平均侵食断面積 (m )2

渓岸斜面の崩壊面積 (m )

カテゴリー
分類

データ数

点数

θ r ＜10°15-0.4710°≦θ r ＜25°

41-0.0925°≦θ r220.48

θ s ＜40°30-0.3540°≦θ s

480.22S b ＜0.05

54-0.120.05≦S b240.27

火成岩

500.10堆積岩

20-0.12変成岩

8-0.30少ない，なし470.20多い，普通H s ＜1.031-0.31

50-0.05

1.0≦H s280.09S r ＜0.25

26-0.360.25≦S r

520.18S s ＜10042-0.19

100≦S s360.22

合計値から渓流からの点数の範囲(最大値と最小値の差分)

順位

0.95

1

土砂等流出の危険度を評価する．

P = ∑Pi
0.57

20.39

70.40

60.51

40.14

80.07≦P⇒

aランク-1.41≦P＜0.07 ⇒bランク

P＜-1.41 ⇒ cランク
ここで，

Pi : 採点表による各条件の点数0.5430.415

P : 採点表により算出した
判別点数

・数量化Ⅱ類解析の結果を重視しつつ，現場技術者が活用することを意識して作成した.
・データの蓄積により評価精度の向上も可能である．

11列車運行への影響度評価フロー
線路と渓床との高さ関係（2）使える技術（①汎用性）

START

渓床が高い

線路と渓床との高さ関係概ね同じ，渓床が低い

線路と渓床との高低差
線路と渓床との高低差 (H)
渓床が低い(H=5m以上)

・概ね同じ
・渓床が低い (H=2m未満)
・渓床が低い (H=2m以上5m未満)※※HRFを有する渓流，または判別点数が1.33以上の渓流が排水管等で横断している
HRF：High Risk Factor
著しく不安定な要因

渓床が低い(H=2m以上5m未満)※以外

L=20m以上あり（1）新しい技術（②独自性）

防護設備の対策効果

なし

線路上流側平坦地の線路直角方向長さ (L)L=20m未満線路より上流側の平坦地の延長あり

防護設備の対策効果なし
3 (影響度:小)2 (影響度:中)

防護設備の対策効果

1 (影響度:大)END「3」 影響度：小「2」 影響度：中「1」 影響度：大12

渓流の危険度評価フロー（カルテ範囲） （1）新しい技術（②独自性）
START（2）使える技術（①汎用性）

HRF：High Risk Factor
渓流からの土砂等流出の 著しく不安定な要因
HRFを有する
危険度評価

Yes

No採点表

0.07≦PP＜-1.41
採点表による判別点数P-1.41≦P＜0.07
cランク

列車運行への影響度評価
渓流の危険度
評価

bランク

aランク

a:不安定 b:やや不安定 c:安定
列車運行への影響度評価 (1，2，3)
1:影響大 2:影響中 3:影響小渓流の危険度評価 (A，B，Cランク)
A:不安定 B:やや不安定 C:安定END※非常に危険な状態があるAA(aa)ランク ，危険な状態が全くないS(s)ランクは別途評価する．

13

（1）新しい技術（②独自性
数値標高モデル（DEM）を活用
した危険度評価の検討（上流域）
上流域の危険度は高い
上流域の危険度は高い③先駆性）

上流域の影響を受け，カルテ範囲の危険度が高まる．
⇒土砂流入の危険度が高まる．

上流域の危険度の評価が必要

カルテ範囲の危険度は低い
カルテ範囲の危険度は低い

課題：広範囲の上流域を踏査することは困難
航空レーザ計測の技術の進展

線路
線路

渓流の存在

地表面や地物に対する高密度な3次元座標データを取得できるようになった．

全ての地物を取り除いた地表面のメッシュデータ（数値標高モデル：Digital Elevation Model：DEM）を活用
斜面崩壊(推定)

採点表
数値立体地図の例⇒

DEM-採点表を作成
14

DEM-採点表の開発（上流域）（1）新しい技術（②独自性 ③先駆性）（2）使える技術（①汎用性 ②発展性 ③応用性）（3）成し遂げた技術（②困難の克服度）

DEM-採点表
条件

渓床の平均勾配 (度)地形
地質

渓岸斜面の平均勾配 (度)
流域面積 (km2)

地質環境

渓床の植生量

採点表の渓床堆積物の最大厚さ (m)条件から変更
渓床のガリ侵食の有無
荒廃
渓岸斜面の崩壊面積 (m2)

評価基準は採点表と同じ

カテゴリー
分類

データ数

点数

θ r ＜10°15-0.4710°≦θ r ＜25°

41-0.0925°≦θ r

220.48θ s ＜40°30-0.3540°≦θ s480.22S b ＜0.05

54-0.120.05≦S b

240.27

火成岩

500.10堆積岩

20-0.12変成岩

8-0.30少ない，なし

470.20多い，普通

31-0.31

H s ＜1.050-0.05

1.0≦H s280.09

なし

26-0.36あり

520.18S s ＜10042-0.19

100≦S s

36

0.22

点数の範囲
(最大値と最小値の差分)

順位

0.95

10.57

20.39

70.40

60.51

40.14

80.54

30.415【斜面調査の専門技術者の評価との比較】

PD = ∑ PDi

0.07≦PDのとき，aランク-1.41≦PD＜0.07 のとき，bランク
PD＜-1.41 のとき，cランク

PDi :DEM-採点表による各条件の点数
PD：DEM-採点表により算出した判別
点数

・数値標高モデルの活用方法を繰り返して検討した．
・数値標高モデルの精度向上に合わせてDEM-採点表の精度も向上できる．
・斜面や岩塊等の危険度評価手法の開発にも応用できる．

DEM-採点表の方が安全側の評価をしたものも含めると，一致した割合は90％⇒ DEM-採点表による評価の精度は，比較的高い．

15

上流域における渓流からの土砂等流出の危険度評価フロー（1）新しい技術（②独自性）

START

線路近傍範囲・カルテ範囲の調査
による評価
渓流の危険度評価(線 路近傍範囲)(カ ルテ範囲)

B，CランクB， Cラ ンク (危険度：中・低)

上 流域における渓流からの土砂等流出の 危険度評価
P D ＜ -1.41

上流域を対象とした
DEM-採点表による
評価

Aラ ンク

DEM-採 点表による
判 別点数 P D-1.41≦ P D ＜ 0.07

cランク

bラ ンク

0.07≦ PDaランク
（危険度：高）aラ ンク

検査・調査の着眼点への追加等(維 持管理への反映)

対策の検討

END

検査・調査の着眼点への追加等（維持管理への反映）

16

鉄道の安全・安定輸送の実現と地域への貢献（2）使える技術（①汎用性）（4）喜ばれる技術（①地域への貢献度）

学識経験者を含む斜面防災委員会（委員長：沖村孝 神戸大学名誉教授）において本技術を検討し，JR西日本全社に展開すべきとの提案をいただいた．

＜JR西日本への技術展開＞
・2021年より新幹線に展開
・2022年より在来線に展開
渓流の危険度評価のための現地調査
・維持管理への技術展開
・斜面防災対策への大きな貢献
・市町村，道路，林野等への周知と連携

鉄道の安全・安定輸送の実現と地域への貢献※ 本技術は，鉄道以外の分野（他交通機関や住宅等)においても適用できる．
17

技術開発を進めるにあたり，多くの方々に多大なるご指導，ご協力をいただきました．
深く，感謝しております．
ご清聴ありがとうございました．

18