ISSN

北海道開発土木研究所報告

第１１８号

吹雪による視程障害のリスクポテンシャルに関する研究

福 澤 義 文

◆

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◆

◆

◆

◆

平成１４年３月
独立行政法人北海道開発土木研究所

1336-9967

吹雪による視程障害のリスクポテンシャルに関する研究

福

澤

義

文

Study on Potential Risk of Poor Visibility
Caused by Blowing SnowbyYoshifumi Fukuzawa
福澤

義文**

Abstract
This study focuses on the potential risk associated with poor visibility
hindrance causedby blowing snow. Measures against poor visibility
hindrance and drifting snow onwinter roads include snow fences，snow break
forest and drift free cute.These fasilitie have been evaliated as highly
effective through a series of surveys on national highwaysand in light of thedecrease in the number of road closures due to blowing snow.Inrecent
years,however multi-vehicular collisions and road closure due to poor
visibility caused by blowing snow are increasing. Snowfall and blowing
snow are the causedpoor visibility,which is the main cause of multi-vehicularcollisions and road closure inwinter.Because effective measures to prevent
such poor visibility have not beenidentified to date,more effective
measures are required.
Such development required a better understanding of the principal
causes andfeatures of poor visibility. To that end, quantification of poor
visibility as seen from thedriver ’s viewpoint is necessary. However,few
studies have focused on the developmentof methods to measure visibility
during continuous driving at high speeds. Also few studies have been
made to identify places on winter road where the visibility is prone to suddenchange that might endanger dribers, or to identify safety measureseffective for*

本稿は北海道工業大学審査学位論文である。

** 独立行政法人 北海道開発土木研究所 道路部 防災雪氷研究室副室長

i

開発土木研究所報告 2002 年 3 月 No．118

such places.
In planning facilities to mitigate poor visibility, the quantity ofdrifting snow at such places is considered. Howeber date that quantify
drifting snow for all parts of Hokkaido are unavailable. To support
installation planning of snow protection facilities,we made investigations to
identify dangerous sections with poor visibility and measures effective forsuch sections. Necessary data including the occurrence of blowing snowthat obstructs traffic, an outline of places with poor visibility, and thefrequency of blowing snow were obtained from studies of the weather andconditions

on

and

aroundpotential

routes.

However,conventional

measures and methods for evaluation of blowing snow that causes poor
visibility are insufficient. Thus, new survey methods are required.
Given the state of measures against poor visibility, this study
clarifies the major causes of poor visibility by snowfall and blowing snow
and quantifies the present conditions to clearly outline them. In thisquantification, the characteristics of the poor visibility due to a sudden
desrease in the visible distance are first identified, and a new method for
determining measures is proposed
To accurately understand facilities effective in mitigating poor
visibility, a method is devised to calculate the amount of snowdrift with a
30-year exceeding probability for 1-km mesh, and a distribution map of
the amount of snowdrift for all Hokkaido is made. The sections requiring
measures against poor visibility and their levels of were identified bystudies to plan snow protection facilities. We propose a of measuresnecessary for each section.

This paper is divided as follows.

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ii

Chapter 1. Introduction
Describes the background and objectives of the study and thestructure of this paper.
Chapter 2. Standpoints of past studies and this study
Reviews past studies to highlight the original aspects of this study.
These aspects relate to causes and quantification of poor visibility,
effective new measures against poor visibility, and planning of suchmeasures including investigation and desigh.
Chapter 3. Causes of poor visibility
Categorizes the types of poor visibility on roads and their principal
causes, and discusses their interrelations, because factors causing poor
visibility are considered to vary with road topography, weather condetions
and surroundings.
Chapter 4. Quantification of poor visibility due to blowing snow
Clarifies the quantification method of poor visibility and presents
the configuration of quantification systems, the measurement examples
and the use of (1) newly developed sideways scattering vehicle-mounted
visibility meter, (2) ordinary transmission meter and (3) reflection meter.
These systems conduct measurements to identify plases where poor
visibility due to sudden reduction of visibility range occur, to identify
characteristics of such poor visibility, and to clarify factors causing thepoor visibility and the features of such factors.
In addition, the effect of measures is discussed in relation to the safe
driving of vehicles under poor visibility, which is important in examining
the snow prevention methods,iii

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Chapter 5.

Measures against poor visibility

Proposes countermeasures effestive for newly identified problems,
whose solitions are sequired as early as possible, after evaluation of
conventional measures for poor visibility and clarification of their features andproblems. Based on the data made available for the first time in Chapter
4 of this paper, countermeasures to sudden visibility reduction caused atbreak points of the road structure and edges of road facilities, and by
topographically complex roads were examined by using digital simulation
to find more effective countermeasures using a secondary snow fence. To
improve driver guidandce under poor visibility on road with snowy, icy surface,a method of installing delineators was studeied. Also, an advanced,
intelligent

delineatorthatautomaticallystartsilluminating

atappropriate brightness in response to visibility changes was developed.
The new delineator was tested on the national highway currently inservice, and was verified to be highly effective in guiding the driver. New
measures against poor visibility are proposed.
Chapter 6. Planning method of countermeasures to poor visibility
Proposes a new method of planning countermeasures to risks
according to their potential, such as poor visibility and snowdrift on
winter roads throughout Hokkaido. We studied the method of estimating
the amount of snowdrift around facilities, whish of necessary for designingfacilities of proper scale. The chapter discusses the mapping of the
distribution of snowdrift amount with a 30-year probability in 1-km meshfor all Hokkaido. A method of calculating and evaluating the risk potential ofpoor visibility is introduced to identify sites where danger is great during
poor visibility, and to outline the places where potential risk increased
due to poor visibility. We ranked areas of Hokkaido according to thesnowdrift estimation map and the potential risk map, and開発土木研究所報告

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proposed measures to correspond with those ranks. In doing so, weclarefied that the potential risk is a highly effective index in planningcountermeasures to poor visibility.
Chapter 7. Conclusions
Summarizes the method of quantifying the visibility hindrance on
winter roads toward effestive use in planning of countermeasures. New
measures against poor visibility at snowstorm and snowfall were
proposed.

v

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吹雪による視程障害のリスクポテンシャルに関する研究目

次論 ･･･････････････････････････････････････････････････････ １

第1章

序

１．１
１．２

･･･････････････････････････････････････ １
本研究の背景と目的
本論文の構成 ･････････････････････････････････････････････････ ３

参考文献
第2章

５

既往の研究と本研究の立場･･･････････････････････････････････ ７

視程障害の発生要因と定量化に関する研究 ･･･････････････････････ ７
2.1.1 視程障害の発生要因に関する研究
７
2.1.2 視程障害の定量化に関する研究 ････････････････････････････ ７
２．２ 視程障害対策と設計法に関する研究 ･･･････････････････････････ ９
2.2.1 視程障害対策に関する研究
９2.2.2 視程障害対策の設計法に関する研究
10･････････････････････････････････････････････････････
２．３ まとめ12

２．１

参考文献 ･･･････････････････････････････････････････････････････ 13第3章

視程障害の発生要因･････････････････････････････････････････ 17

はじめに ･･･････････････････････････････････････････････････ 17
吹雪・降雪による視程障害の発生形態 ･････････････････････････ 17
気象要因 ･･･････････････････････････････････････････････････ 21
3.3.1 風速・気温と視程障害
213.3.2 雪の移動量と視程障害
223.3.3 交通障害と気象
22･･･････････････････････････････････････････････････
３．４ 地形要因
26
3.4.1 平坦部道路での視程障害
26
3.4.2 急峻地形道路での視程障害
293.4.3 峠区間道路での視程障害
31
3.4.4 切土区間および地形の不連続区間で
の視程障害
32

３．１
３．２
３．３

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.4.5

吹雪の吹走距離と植生32
まとめ ･････････････････････････････････････････････････････ 35

３．５

参考文献

･････････････････････････････････････････････････････ 36

吹雪・降雪による視程障害の定量化 ･･･････････････････････････ 39
４．１ はじめに ･････････････････････････････････････････････････ 39

第4章

４．２

視程障害の観測手法･･･････････････････････････････････････ 39

4.2.1

個定点での視程の測定方法

39

4.2.2

走行状態での視程の測定方法

43

４．３

測定手法による視程障害の実測と有効性 ･･･････････････････････ 56

4.3.1

透過型視程計による測定例

56

4.3.2

反射型視程計による測定例 ････････････････････････････････ 56

4.3.3

側方散乱方式視程計と視程障害移動観測車
59による測定例と有効性
４．４

交通障害時の視程障害緩和に関する検討 ･････････････････････････ 62
4.4.1

62

交通障害と視程4.4.2
４．５

視程障害対策施設による視程障害緩和機能64
まとめ ･･･････････････････････････････････････････････････････ 64

参考文献 ･･･････････････････････････････････････････････････････ 65
第 5 章 視程障害防止対策 ･････････････････････････････････････････････ 67
５．２

はじめに ･････････････････････････････････････････････････････ 67
既存の視程障害対策の特徴と課題 ･･･････････････････････････････ 67

５．３

視程障害対策に関する新たな課題 ･･･････････････････････････････ 71

５．１

５．４

5.3.1

道路開口部，施設端部における視程の急変

71

5.3.2

視程障害対策としての視線誘導に関する課題

74

視程障害対策の課題に対する新たな対策手法の提案 ･･･････････････ 74
5.4.1

道路開口部，施設端部における視程障害対策

74

5.4.2

視程障害を考慮した視線誘導標による対策の検討

84

5.4.3
５．５

高機能自発光視線誘導標による対策と誘導効果
90
まとめ ･･･････････････････････････････････････････････････････ 95

参考文献 ･････････････････････････････････････････････････････････････ 96

vii

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第6章

視程障害対策の設計法 ･････････････････････････････････････････ 99

６．１

はじめに ･････････････････････････････････････････････････････ 99
北海道全域の吹きだまり量分布の推定 ･･･････････････････････････ 99

６．２

６．３

6.2.1

調査方法および調査資料

99

6.2.2

北海道における冬期の気候区分の検討

102

6.2.3

吹きだまり量と気象

109

6.2.4

吹きだまり量の lkm メッシュ値の算出

115

6.2.5

吹きだまり量分布の検証

119

視程障害リスクポテンシャルの提案 ･････････････････････････････ 120
6.3.1

視程推定値の算出手法

120

6.3.2

視程の推定算出手法の検証

123

6.3.3

リスクポテンシャル分布と未観測地点の推定

6.3.4

124

リスクポテンシャルの評価と視程障害対策手法の提案
128
６．４まとめ ･････････････････････････････････････････････････････････ 132
参考文献
第7章

結論 ･････････････････････････････････････････････････････････ 135
7.1 結論 ･･････････････････････････････････････････････････････ 135
7.2

課題と展望 ････････････････････････････････････････････････ 137

謝辞 ･････････････････････････････････････････････････････････ 139

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第１章
1 本研究の背景と目的
2 本論文の構成

序論･････････････････････････････････････ 1･･･････････････････････････････････････････ 3

参考文献･････････････････････････････････････････････････ 5

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第1章
１.１

序

論

本研究の背景と目的

北海道の冬の道路交通で最も大きな問題となっているのは，吹雪・降雪による視程障害と路面凍結による滑りである。とくに視程障害は，冬期道路における多重衝突事故や通行止めの主要因であり，その特徴の解明と防止対策が依然として大きな課題である。
従来から視程障害や吹きだまり対策は，竹内ら 1 ） の吹雪に関する調査研究成果などが反映された吹雪対策マニュアル(案) 2) ，防雪便覧 3） などを参考に一般国道などで整備されてきた。視程障害対策施設として最も多く活用されているのが防雪柵と道路防雪林である。北海道内の防雪柵の延べ整備延長は平成
10 年度現在で 197km に至っている。道路防雪林についても昭和 53 年の一般
国道 12 号岩見沢から整備が開始されてから，現在までの整備延長は 60 か所，
約 43km に及んでいる 4）。
道路防雪林による視程障害緩和効果について，視程計を搭載した移動観測車を用いて行った調査によると，一般国道の全道の整備区間で視程障害が大きく緩和され，冬期間の交通事故が大幅に減少していることが明らかになった。
これらの調査例から推測されるように，吹雪による通行規制件数が，視程障害対策施設の整備効果によりマクロ的には減少傾向 5） を示している。しかし最近は，札幌圏で猛吹雪時の同日に数か所で多重衝突事故の発生 7） 事例にみるように，全道的に視程障害時の交通事故が増加傾向にある｡そのうえ吹雪による視程障害が誘因となる通行規制が増加している｡加えて,地形･道路構造,それに対策施設が要因となる視程の急変箇所の存在と，車両の雪煙による視程障害の実態 9） が，筆者らの調査で初めて明らかになった。そのため，視程障害の特徴の把握や新たな視点での視程障害対策手法の検討が必要になり，視程障害対策の一層の充実が求められる現状にある。
視程障害対策の施設整備では，防雪機能を長時間に旦って効果的に維持でき
る適切な防雪柵の規模を始め，防雪林の林帯幅の検討にあたって，その地域の吹きだまり量を考慮して設計することになる。しかし，北海道全域を対象とし
た吹きだまり量に関する資料はつくられていない。さらに，視程障害による危
険個所の特定や対策手法の検討において，予定路線周辺の気象状況や環境調査

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を行い，交通障害をもたらす吹雪発生の有無，視程障害箇所の概略を吹雪発生
頻度 3） などを参考にして調査するが，その評価の具体的な目安や手法については十分なものとは言い難い。
吹雪・降雪による視程障害に関する研究においては，北海道開発局開発土木研究所が世界をリードしているが，国外における視程障害に関する研究では，
米国のワイオミング州，ミネソタ州，オレゴン州などで多く行われている。本
研究との関連では，①視程障害・吹き溜まり対策である防雪柵の設計基準の検討，②吹雪対策施設の費用便益，③防雪柵による吹雪量補足率に関する研究，④雪粒子の検知による視程測定手法と交通制御へ利用する手法の開発，⑤除雪
機械による作業中の視程改善方策に関する研究目 9.10.11.12） などであり，本研究が対象とする，視程の急変と発生要因，高速走行状態での視程障害の測定手法，
視程障害対策，視程障害対策の設計法に関する研究はほとんど行われていない。
ヨーロッパの積雪寒冷地域では，吹雪・降雪による視程障害に関する研究例は少ない。それは，日本のように降雪の多い地方は黒海周辺とノルウエーの大西洋側周辺であるが，ノルウエーの大西洋側は人口密度が低く冬期道路交通量が少なく，視程障害が誘因の多重衝突事故などが少いため余り問題になっていない。フィンランドやスウェーデンでも，日本に比べて降雪量が少ないため視程障害は，それほど大きな問題として取り上げられていないためである。
このように，国内・外の積雪寒冷地域において視程障害対策に関連した多くの困難な問題を抱えているのが現状であるが，今日これまで上述した視程障害対策に関する新たな課題に関わる研究は行われていない。本研究では，視程障害対策に関する設計資料の蓄積を目的に次の検討を行う。
1)吹雪・降雪による視程障害対策などが抱える課題の現状に鑑み，視程障
害の主たる発生要因について検討し，その実態を定量化して特徴を明らかにする。
2)視程障害の定量化の中で視程の急変による特徴を初めて明らかにし，これへの新たな視程障害対策手法について提案する。
3)視程障害対策の設計において適正規模や，路線ルート上の吹きだまり量の把握に必要となる，1km メッシュ 30 年確率吹きだまり量の算出手法と，北海道全域の吹きだまり量分布を示す。
4)視程障害対策に関する調査・設計において，対策を必要とする地域の特定とプライオリティーの検討，及び，各々の地域の対策レベルの把握が可能となる視程障害リスクポテンシャルについて提案し，評価して，それに対応す
る適切な対策手法について検討する。

2

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1.2 本論文の構成
第 1 章は序論であり，本研究の背景と目的，論文の構成について述べる。
第 2 章では吹雪による視程障害のリスクポテンシャルに関連する既往の研究を概観し，整理し，本研究の立場を明確にする。
そのために，
1）視程障害の発生要因と定量化に関する研究
2）視程障害対策と設計法に関する研究について既往の研究を本研究の立場と対比しながら論じ，本研究のオリジナリ
ティーを明らかにする。
第 3 章では，視程障害の発生が道路地形や気象条件，それに周辺環境の要因の違いによってそれぞれ異なるものと考えられることから，道路上の視程障害の発生形態とその支配的な発生要因について分類し，それらの関連と特徴について考察する。
第 4 章では，視程障害の定量化に関して，従来から使用している透過型・反射型視程計，新たに開発した高速走行で視程変動の測定が可能な側方散乱方式
車載型視程計のシステム構成，実測例，その活用について示す。このことから，これまで知られていなかった道路上の視程障害が急変する箇所の存在を実測によって調査し，対策・検討のためにその要因と特徴を明らかにする。
また，視程障害対策の検討において重要な対策施設の防雪機能と，視程障害時の安全走行との関連について考察する。
第 5 章では，第 4 章で明らかにした道路上の視程が急変する箇所の対策について，数値シミュレーションにより有効な対策手法について検討する。また，
視程障害時のドライバー誘導効果を一層高める目的で，視線誘導標の設置方法の検討と，新たに開発した高機能視線誘導標による対策と効果について検討するとともに，新たな視程障害対策手法について提案する。
第 6 章では，視程障害対策の適切な規模の設計に必要な，当該周辺の吹きだ
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先順位の把握が容易になる北海道全域の視程障害リスクポテンシャルの算出
手法を示す。さらにその評価手法について検討し評価ランクに対応した適切な対策手法について提案する。
第 7 章では，結論として本論文で展開した視程障害の発生要因と定量化手法，
及び，視程障害対策と視程障害対策の設計法について，とりまとめるものである。

4

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[第 1 章参考文献]

１) 竹内政夫，1980：吹雪時の視程に関する研究，土木試験所報告.74 号，1-29.
２) 北海道開発局・1990:道路吹雪対策マニュアル(案)防雪柵編.25pp.
３) 日本道路協会，1990・道路防雪便覧.l03-126.
４) 北海道開発局，1998 道路現況調査(平成 10 年度)，289pp.
５) 石本敬志，1987.吹雪頻度分布図について，土木試験所月報 Nｏ415，42-45.
６) 福澤義文，加治屋安彦，金子学，金田安弘，小林利章，1997:道路防雪林の整備効果について.第 13 回寒地技術シンポジウム，176-178.
７) 福澤義文，加治屋安彦，金子学，丹治和博，金田安弘，1998`吹雪時における多重衝突事故の発生要因とその対策について一平成 10 年 1 月 7 日における札幌圏の事故事例解析から」一第 14 回寒地技術シンポジウム'98，講演
論文集，49-57
８) 福澤義文 1993：車の雪煙による視程障害と側方散乱方式車載型視程計の開発.雪氷，55 巻 1 号，29-38.
９) Transportation Research Board, 1978：Driver visibility under varying
Adverse weather conditions. Transportaion Research Record No.193,
19pp10)Tabler ， R. D, 1974 ： New Engineering Criteria

For Snow Fence

Systems. Transportation Research Record No.506,65-78
11)Schmidt ，R.D， 1979：Measuring visibility in blowing snow. Transportatlon Research Board Special Report No.185,200-207
12)Roberts，A.W., 1986：Guideraill delineation. Transportation Research
Circular No.306,7-8.

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第 2 章 既往の研究と本研究の立場

2．l

視程障害の発生要因と定量化に関する研究 ------------------------------------ ７

2.1.1 視程障害の発生要因に関する研究-------------------------------------------- ７

2.1.2 視程障害の定量化に関する研究----------------------------------------------- ７

2．2

視程障害対策と設計法に関する研究------------------------------------------- ９

2.2.2 視程障害対策の設計法に関する研究----------------------------------------- 10

2．3

まとめ

参考文献

-------------------------------------------------------------------------------- 12--------------------------------------------------------------------------------------- 13

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第2章

既往の研究と本研究の立場

本研究の目的である，吹雪・降雪による視程障害の定量化手法の開発と新たな視点での視程障害対策，及び，視程障害対策の設計法について提案するにあたって，関連研究の変遷を理解しておくことは不可欠である。本章では，視程障害発生要因，定量化，視程障害対策，対策の調査計画における設計法に関する研究を概観し，本研究との関連を述べて本論文のオリジナリティーを明らかにする。
2.1 視程障害の発生要因と定量化に関する研究
2.1.1 視程障害の発生要因に関する研究
吹雪・降雪による視程障害の発生要因に関する研究は国内・外ともに，これまで余り行われていないが,おもに竹内の「吹雪時の視程に関する研究」1 ） によって行われている。竹内は地吹雪による視程障害の発生について降雪，風速，
気温の気象条件で示し，気温にもよるが風速 4〜5m/s で発生するとしている。
佐藤 2) は北海道において吹雪発生臨界風速を風速 3m/s(気温-10℃一定)を測定.
し，吹雪の発生条件について竹内と多少異なる結果を得ている。
また，竹内 1) は吹雪による視程障害が災害を大きくするように働くものを拡大要因として整理し，この中で高橋帥が環境，素因と分類したものも拡大要因に含めて，視程障害の構造と要因について示している。その要因を吹走距離，
路側雪堤，道路曲線部などをあげているが，急峻地形の影響による地形要因，
人為的要因などに関する研究は国外においてもほとんど行われていない。
視程障害対策に関する有効な対策手法の検討にあたっては，視程障害の実測データなどに基づいて広範な視点から，より具体的な視程障害の発生形態，支配的な発生要因を明らかにし，それらの特徴について検討する必要がある。第3 章ではこの問題について検討する。
2.1.2 視程障害の定量化に関する研究
吹雪・降雪による視程障害の実態を定量化するために，視程の測定手法の開発が必要になる。野原ら 4 ） は，目の細かい化学繊維のネットを用いて空気と飛雪を分離し,雪を融かして強い風雪時の吹雪強度,降雪強度の自動測定を行っ

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7た。木村ら 5 ） と西尾 6 ） まそれぞれ,レーザ･ビームにより，降雪を検知する装置を開発し,地吹雪の観測を行っている。重野ら 7 ） は，後方散乱光によって降雪を測定した。佐藤ら 8) は,SPC を新たに作成し青森県五所川原市などで吹雪観測を行っている。遠藤ら 9 ） は，3 次元ドップラーレーダを降雪用に開発し，石狩市などで降雪強度の観測を試みている。D ㎝ inic ら 10 ） は,音波を利用して地吹雪の発生を検知する装置を開発し除雪作業の管理に活用している。
このように吹雪発生の検知や吹雪量と降雪強度の測定装置を開発し，それによって吹雪観測が行われてきた。しかし，視程障害の実態・特徴の解明にあたっては視程の測定手法の開発が不可欠である。
視程の測定では Shmldt 11 ）が，光学系と受光素子を組み合わせた検知器により雪粒子をカウント(SPC)し，実験式から視程を求めるシステムを開発した。これは直径 3〜25 ㎜の非常に狭いエリアを通過する各雪片によるパルスをカウントして視程を求めるもので十分な測定精度を得るのは難しい。また，石本ら 12 ）は，ビデオカメラによる視程計測装置を開発したが，これは白黒のターゲット
によるコントラストの差から視程を求める仕組みになっている。これに類似した手法で Taek ら 13) も，ビデオカメラを用いて視程を求める装置の開発を行っている。ビデオカメラによる視程計測装置は，ターゲットを設置するなどの構成が大がかりになりやすく設置場所が限定されることもあり，道路上の視程を計測する場合に適用するのが難しい面もある。これらの問題解決にあたって反射型視程計による視程測定手法を初めて開発したので，これについては第 4 章で述べる。
上述の視程計測装置と手法は固定観測点におけるものであるが，最近は道央自動車道で発生した大規模な自動車事故 14 ） (1992 年 3 月)にみるように，視程障害時の多重衝突事故が増加し，その事故防止対策が急がれている。このため走行中のドライバーの目前で変動する視程障害の実態解明と特徴の把握が重要であるが・車両へ搭載可能な応答速度の速い小型視程計と，走行状態での視程測定手法が開発されていない。
また，視程障害時の安全走行と防雪対策の視程障害緩和機能に関する検討が極めて重要であるにも関わらず，これまで余り研究されていない。
これらの問題について第 4 章で検討する。

8

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2.2 視程障害対策と設計法に関する研究
2.2.1 視程障害対策に関する研究(1)

対策施設端部，道路開口部が誘因の視程障害対策

防雪対策に関する研究において小林ら 15 ）ま,吹きだめ柵の補足率と柵風下の吹雪量に関する調査を行い，柵の設置位置に関する提案と，吹雪量の補足率が2 月中旬に低下することを指摘している。村国ら固は，地吹雪対策を目的に吹きだめ柵を試験観測し，吹きだまりと視程障害緩和対策は，別々に検討する必要性を提案している。成瀬 17 ）は,吹きだめ柵の吹きだまりの層構造と防雪柵前
後の風の構造を調査した。大島ら 18 ）は,縦板型式の防雪柵による吹き払い効果について調査している。金田ら 19 ） は,有孔板型式防雪柵による吹きだまり効果
について調査し，冬期間を通して高い補足率を維持する結果を得ている。また，筆者らは，石狩において各種防雪柵の機能に関する同時観測を行い，視程障害
緩和や吹きだまり機能について明らかにした。石本ら鋤は，道路防雪林を初めて共用道路である一般国道 12 号岩見沢に整備し，比較的狭い道路防雪林でも雪提からの地吹雪の発生を抑制し，道路上の視程障害が大きく緩和されることを実測で示している。
上述のように防雪対策に関するおもな研究の変遷を述べたが，これまでの防雪対策の関連研究において，全く指摘されなかった新たな課題を筆者らの調査で初めて明らかにした。それは道路開ロ部，防雪対策施設端部，道路構造の変曲点(切土・盛土境など)の視程の急変箇所の存在である 21).22 ）。これらの調査・研究に基づき冬期交通の安全確保上の対策が急務であることを指摘した。これについて第 3 章でふれるが，第 5 章ではこの問題の対策について検討する。
(2)

視程障害を考慮した視線誘導対策に関する研究

視程障害時の視線誘導に関する研究について磯部ら 23 ）は,視線誘導標の吹雪時の視認性を石狩吹雪実験場と供用道路で観測し,視程障害時には 40m 離れた
視線誘導標の存在を全く視認できなかったとし，また，道路線形の確認には常に 2 個以上の視線誘導標を視認できることが望ましいとしている。石本ら 24）
は,自発光視線誘導標の視認性の観測を行った結果,点灯時には明らかに視認性が向上することを確認している。斉藤ら珂は除伐材を用いて視線誘導樹として,
視程障害時には視線誘導樹の方が自発光視線誘導標の 2 倍余り視認性の高い結果を得ている｡萩原ら 26） は,視線誘導標の適度な明るさを求めるモデルを提案
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2002 年 3 月 No．118

9し，吹雪時の視線誘導標の明るさ設定に応用できるアプリケーションの研究を行っている。Roberts 27 ） は，ガードレールによる視線誘導標の視程障害を考慮した設置場所，視認性の向上について検討し，また，Helmut 28.29 ） は，黄色いセンターラインの視認性や夜間，薄暮時の目標物の視認性について研究している。これら一連の研究を概観すると，視程障害時の視線誘導標の視認性の向上
策と誘導効果の評価が大きな課題となっている。この問題は第 5 章で検討する。
2.2.2 視程障害対策の設計法に関する研究
吹雪対策の設計においては，吹きだまり，及び，視程障害のリスクポテンシ
ャルについて検討する必要がある。
防雪対策の設計において決定する対策施設の規模は，吹きだまり量と最大積雪深の関係から，道路吹雪対策マニュアル(案) 30 ） に示す手順で決められる。
同マニュアルは竹内ら 31 ） と筆者ら 32 ） などの研究成果が参考にされている。
道路防雪林の林帯幅や防雪柵の規模を決定する場合，吹きだまり量を基準に考えるが，これに関する十分な資料は作られていない。吹きだまり量の推定について Tabler 33 ） はワイオミング州の南東部において測定した結果から，吹雪量係数，輸送距離，当該距離における降雪量との関係式から求める手法を研究している。しかし，北海道の気象条件への適合性などについて明らかにされていない。それに，対策施設の規模の設計において吹雪量の 30 年確率値が必要となるが，Tabler 33 ）の手法では北海道全域を対象とした 30 年確率吹きだまり量分布を求めることは難しいと思われる。第 5 章でこの問題について検討する
吹雪防止対策の調査計画 34）では，吹きだまりなどの多発個所の把握と対策手法を具体的に検討するため，周辺の気象状況や環境調査を行い，交通障害をもたらす吹雪発生の有無，障害箇所の概略を地形・周辺状況，吹雪発生頻度など
によって調査する。しかし，対策にあたって重要な要素である視程障害状況が考慮されていないうえ，これらの関連資料は作られていない。また，評価の具
体的な目安や手法について十分に示されているとはいい難く，視程障害対策に関する危険性 35 ） を考慮した新たな評価手法と，適切な対策手法についての検討が必要である。この問題について第 5 章で視程障害リスクポテンシャルについて検討する。
以上，吹雪による視程障害のリスクポテンシャルの研究に関して，冬期道路における視程障害対策，及び，その設計法に関する研究を概観したが，既往の研究と本研究の立場が理解しやすいように図 2.1.1 に本研究の範囲を示す。

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吹雪による視程障害のリスクポテンシャルに関する研究

2.1.1 本研究の範囲

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2.3 まとめ視程障害対策に関する現状の研究における問題点を要約すると次のようになる。
1)視程障害の主たる発生要因について，地形要因，人為的要因などに関する研究は国外も含めてほとんど行われていない。そのため視程障害に関する有効な対策手法の検討にあたって，視程障害の実測データに基づく広範な視点から，より具体的な視程障害の発生形態，支配的な発生要因と特徴を明らかにする必要がある。
2)視程障害時の多重衝突事故の防止対策を検討するために，ドライバーの目前で変動する視程障害の実態と特徴の把握が重要になる。しかし，車両への搭載可能な小型視程計と，高速走行時の測定手法が開発されていない。また，防雪対策の視程障害緩和機能に関する検討が重要であるが，これについても余り研究されていない。
3)これまでの視程障害の関連研究において，道路開口部，防雪対策施設端部，道路構造の変曲点(切土・盛土境)などにおける視程の急変箇所の存在が明らかにされていない。
4)吹雪対策としての道路防雪林の林帯幅や防雪柵の規模を決定する場合，吹きだまり量が考慮される。また，新ルート計画や除雪体制の検討において対象区間の詳細な吹きだまり量が不可欠になる。しかし，北海道全域を対象とした吹
きだまり量に関する十分な資料は作られていない。
5)視程障害対策の調査計画では，吹きだまりの多発個所の把握と視程障害対策
手法を具体的に検討するために各種の調査を行う。しかし，重要な要素である
視程障害状況が余り考慮されない。さらに評価の具体的な目安や手法について十分に示されているとはいい難く，視程障害対策に関する危険性を考慮した新
たな評価手法と，適切な対策手法の開発が求めらている。
以上のように上述した視程障害対策に関する諸問題の克服がなけれぱ，新たな課題に対する有効な対策の設計が極めて困難になる。その設計に関する資料などの充実を目的に本研究を行うものである。

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［第2章

参考文献］

1)竹内政夫，1980:吹雪時の視程に関する研究.士木試験所報告.74 号，1-29.
2)佐藤正一，1962'吹雪の路線警戒の限界.雪氷，24，p.53.
3)高橋浩一郎，1968:気象災害論地人書館，167pp.
4)野原多喜男，竹内政夫，福澤義文，1987:複数吹雪計の自動計量化.1987 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p.174.
5)木村忠志・1974」レーザー・ビームによる降雪の検出.1974 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p.84.
6)西尾文彦，1975:レーザー・ビームによる地吹雪の観測.1975 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p.264.
7)重野忠史，高田吉治，1974:後方散乱光による降雪の測定.1974 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p.81.
8)佐藤篤治，木村忠治，佐藤威，東浦将夫，1989:新庄型 SPC による吹雪観
測.1989 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p.10.
9)遠藤辰雄，山田知充，藤吉康志，坪木和久，若浜五郎，小西啓之，1986:レーダ
降雪計をめざした降雪強度測定法の研究.第 2 回寒地技術シンポジウム，
92-97.
10)Dominic F.,Florence N.B., Martln R.,Jacques J.,1998: Snow Drifting
Acoustic Detector. Xth PIARC International Winter Road

Congress，March 1998，p. 397.
11)Schmidt. R. D.，1979:Measurlng vlslblllty In blowing snow.Transportati
on Research Report No.506,200-207
12)石本敬志，1990:北海道の国道における吹雪対策とビデオカメラによる視程計測装置の開発.雪氷，195-202.
13) Taek M.K，1998：Automatic Visibility Measurement Methods Based on
Video Cameras. Xth PIARC International Winter Road Congress.March
1998，p.867
14)菊地勝弘,菊地理,金村直俊,藤井雅晴,!992:1992 年 3 月 17 日道央自動車道多重衝突事故時の気象特性・第 8 回寒地シンポジウム，494-498.
15)小林大二，油川英明，対馬勝年，木下誠一，1975:防雪柵の補足率と柵風下の吹雪量(序報)，1975 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p3.
16)村国誠，1978:防雪柵による地吹雪防止効果追跡調査.1978 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，p.308.
17)成瀬廉二,1987:防雪柵による吹きだまりと風速分布(2).1987 年度日本雪氷開発土木研究所報告

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学会全国大会講演予稿集，173.
18)大島俊之,高橋修平,谷口清一,岡田昭夫,1987:防雪柵の機能向上に関する研究.第 3 回寒地技術シンポジウム,417-421
119)金 田 安 弘 ,三 神 多 加 志 ,竹 内 政 夫 ,安 田 喜 世 史 ,1986:有 効 板 型 式 防 雪 柵 に よる
吹きだまりの発達過程,第 2 回寒地技術シンボジウム,301-306.
20)石本敬志,竹内政夫,福澤義文,野原多喜男,1977:道路防雪林による吹雪時の視程障害緩和効果,土木試験所月報,335,13-28.
21)福澤義文,石本敬志,後藤芳昭,1994:吹き止め柵による視程障害緩和効果.第38 回北海道開発局技術研究発表会論文集,151-159.
22)福澤義文,1993:車の雪煙による視程障害と側方散乱方式車載型視程計の開発,雪氷 55 巻 1 号,29-38.
23)磯部圭吾,竹内政夫,石本敬志,福澤義文,1989:吹雪時におけるデリニェータの視認性について,1989 年度日本雪氷学会全国大会予稿集,p.54.
24)石本敬志,奥谷智博,福澤義文,金田安弘,丹治和博,1992:吹雪時の道路上における視線誘導効果,第 8 回寒地技術シンポジウム,489-493.
25)斉藤新一郎,林敏雄,!993:防雪林の除伐材を用いた道央自動車道における視線誘導樹の試み.1993 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集,178.
26)萩原亮,加賀屋誠一,1927:吹雪時における視線誘導灯の視認性評価モデル.
第 14 回寒地技術シンポジウム,63-63.
27)Roberts,A.W.,1986:Guiderail dellneation.Transportation Research
Record No.306,7-8
28)Helmu T.Z.,Toru H.,and Thomas S.,1995:Visibillty of Obliteration.
Transportation Research Record.1495.
29)He1mut T.Z.,Thomas S.., 2000: Visal Target Detection Models for
Civil Twilight Driving Conditions. Transportation Research Record.
30)北海道開発技術センター,1990.道路吹雪対策マニュアル(案)防雪柵編.,31)竹内政夫,石本敬志,野原多喜男,福澤義文,1984:吹雪柵の研究,雪と道路.9632)福澤義文,竹内政夫,石本敬志,野原多喜男,1982:防雪柵の性能比較試験.第 2
5 回北海道開発局技術研究発表会論文集,210-215.
33)Tabler,R.D.,1974:New engineering criterla for snow fence systems,
Transportation Research Record No.506,65-78.
34)日本道路協会,1990:道路防雪便覧,103-126.

14

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35)福澤義文,加治屋安彦,金子学,丹治和博,金田安弘，1998：吹雪時にける多重衝突事故の発生要因とその対策について一平成 10 年 1 月 7 日における札幌圏の事故事例解析から一，第 14 回寒地技術シンポジウム

98，講演

論文集,49-55 .

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第3章

視程障害の発生要因--------------------------------------------------------------------------- １７

３．１

はじめに

３．２

吹雪・降雪による視程障害の発生形態

３．３

気象要因

------------------------------------- １７--------------------------------------------------------------------------- ２１

３．３．１

風速・気温と視程障害---------------------------------------------- ２１

３．３．２

雪の移動量と視程障害---------------------------------------------- ２２

３．３．３

交通障害と気象３．４

地形要因------------------------------------------------------- ２２--------------------------------------------------------------------------- ２６３．４．１

平坦部道路での視程障害------------------------------------------- ２６

３．４．２

急峻地形道路での視程障害---------------------------------------- ２９３．４．３

峠区間道路での視程障害------------------------------------------- ３１

３．４．４

切土区間および地形の不連続区間での視程障害

３．４．５

吹雪の吹走距離と植生

３．５
参考文献

まとめ

-------------- ３２---------------------------------------------- ３２------------------------------------------------------------------------------ ３５--------------------------------------------------------------------------------------- ３６

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第3章

視程障害の発生要因

3.1 はじめに吹雪による視程障害や吹きだまりの多発区間では，防雪柵，防雪林，防雪切土などによる各種の対策が行われる。吹雪対策の多くの整備区間では，視程障害の緩和や冬期交通事故が大幅に減少するなど，高い整備効果を有していることがこれまでの調査・研究で明らかである。しかしながら最近は，全道的にみると依然として吹雪・降雪による視程障害を誘因とする多重衝突事故や通行止めが行われるケースが多い。このような現状において，吹雪・降雪による視程障害の軽減・防止に関して先進技術の活用も取り込んだ，さらなる有効な視程障害対策手法の開発が求められている。
視程障害の発生は，気象条件，道路地形，周辺環境の違いにより，それぞれ発生要因が異なるものとみられる。視程障害対策の最適な手法の検討にあたって，その発生要因と特徴を明らかにする必要がある。視程障害の発生要因として，気象要因，地形要因，対策施設要因，人為的要因などをあげることができるが，これらの要因が複雑に関連し合って視程障害を発生するものと考えられる。
本章では，冬期道路における視程障害の発生形態について分類し，さらに視程障害の支配的な発生要因の特徴などを明らかにする
3.2 吹雪・降雪による視程障害の発生形態
吹雪・降雪による視程障害の発生要因を発生形態別に整理して示したのが表
3-2.1 である。視程障害の規模が広範囲に及ぶ場合の支配的な発生要因は気象である。このような視程障害は，強い西高東低の気圧配置や大型低気圧の通過に伴う暴風雪によって起こり，これが誘因となる多重衝突事故や交通障害が多発する例もある。しかし，低気圧や西高東低の気圧配置が弱い場合は小範囲な規模で視程障害が発生こともある。
一方，局所的範囲で発生する視程障害の支配的な発生要因は地形(周辺環境)である。とくに急峻地形道路の複雑地形では，尾根に沿って強風を吹き下ろす場所や，沢伝に吹き上げる飛雪によって視程障害が発生しやすい。このような場所では強風に伴う飛雪が，局所範囲で道路上に吹き出すケースがある。
類似ケースとして切土・盛土境による道路の不連続部分などがある。平坦部道

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路でも周囲に吹雪を遮る樹木や構造物の少ない環境下では強い視程障害が発生する。
道路施設が支配的な発生要因になることもあるが，その規模は局所範囲になる。この場合は周辺環境や気象条件が深く関わって現象が複雑になる。例えば防雪対策施設の端部で風が集束して強い視程障害が発生することもある。
除雪作業で形成される路側雪堤の影響や，車両の雪煙で追い越されるドライバーが一瞬ホワイトアウトの状態をもたらされることがあるが，これらの現象
は人為的要因といえる
局所範囲の視程障害についても気象状況が密接に係わるために，状況によって小範囲規模の視程障害となることもある。視程障害の発生形態は支配的な発生要因によって大きく異なる。
3.3 気象要因
3.3.1 風速・気温と視程障害
風で積雪表面から吹き上げられる現象が地吹雪であり，跳び出した雪粒子を飛雪と呼んでい乱飛雪の運動には，跳躍，転動，浮遊の三つがある。温度にもよるが，風速 4〜5m/s で発生する転動と跳躍だけの地吹雪は，飛雪が地表すれすれに跳ぶので低い地吹雪という。風速が 8m/s を超えるようになると，浮遊粒子が目の高さ以上に吹き上げられ視程を悪くするような場合は高い地吹雪という。
吹雪の発生について竹内ら 1 ） の研究によると,風速と温度の関係から低い地
吹雪，断続した高い地吹雪，連続した高い地吹雪が発生する気象条件が示されている。降雪を伴う低い地吹雪の発生臨界風速は，気温が−5〜−6℃以下で一定(4〜5m/s)となっているが，佐藤 2 ） が北海道で測定した結果では，吹雪発生臨
界風速は気温が約−10℃以下でほぼ一定し風速 3m/ s の値を得ていて,竹内ら
1 ） と多少異なる結果となっている。

吹雪が視程に直接影響するのは高い吹雪であって，風速が大きいと飛雪量が多くなり視程は大幅に低下する。吹雪が発生することで視程障害のすべてが冬期交通へ影響を与えるものではないが，問題となるのが走行中のドライバーの目の高さを超えて発生する視程障害である。その高さは普通乗車で約 1.2m である。それより低い吹雪であればそれほど問題にならない。しかし，道路の除雪作業などで形成される雪堤の高さによっては，低い地吹雪でも道路上の視程障害が増大する。

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3.3.2 雪の移動量と視程障害
降雪中の視程について斉藤 3 ）は，視程は降雪の強さと密接な関係を持つが，他の要素が影響するので，そのときの条件によって大きな違いを生ずるとしている。また，視程と風速の関係について竹内ら 4 ） は，光の消散係数は雪の空間濃度に比例するので 5 ），視程を空間濃度と関係づけようと，Mellor 6 ） は無風
時の降雪，斉藤 3) は季節風による降雪，Budd ら 7 ） は地吹雪，竹内ら 8 ） は吹雪
で，それぞれ研究してきている。観測した現象だけでは，視程は空間濃度に反比例するが，同じ空間濃度でも大きな違いがみられる。このことは雪粒子や残像が視程に影響していると考えて，視程を目の前を横切る雪の移動量として表すことで，視程が一つの曲線で表され，よく対応することをみいだしている。
視程障害が広範囲に及ぶときは，気象要因が支配的なときである。このような形で発生する視程障害は，降雪と強風が相まって雪の移動量が大きく，高い吹雪が広範囲に発生するためである。高い吹雪になり難い低い地吹雪でも，ドライバーの目の高さを超える雪堤では，雪堤頂から吹き出す濃度の高い飛雪が路上に吹き出し，ドライバーの視界を遮って視程障害が発生する。
3.3.3 交通障害と気象ドライバーは道路とその付帯施設，気象状況などの種々の情報を得て，情況変化に応じて車両を操縦する。しかし，視程障害の悪化にともない安全走行に必要な十分な情報が得難くなり，危険性が高まったり走行が困難となる。視程障害の悪化は最近，多発傾向にある多重衝突事故の最も大きな誘因とみられている。これらへの有効な対策・検討が急がれるが，これまで視程と交通事故・
交通障害の発生に関する調査・研究は余り行われていない白そこで気象状況と視程障害との関連を過去の事例から調査した。
(1)調査地点における冬期の走行環境と気象状況
調査はおもに 3 箇所で行った。一般国道 230 号中山峠は，標高 800m を越す峠区間道路であるため，周囲は風倒木地帯となっていて冬は植生が雪で埋もれる低木で覆われている。そのため吹雪を遮るものはなく，飛雪は量を増して道路に吹き込む形となり，視程障害を誘因とする交通障害の多発区間である。
一般国道 40 号の豊富〜稚内間は，冬期間は迂回路もなく旭川方面を結ぶ重要幹線道路である。調査箇所の更喜苫内は稚内市の近くに位置しており，強い吹雪の多発地帯である。周辺の一帯は広い牧草地であるため，吹雪を遮るものは全くなく,大量の飛雪が道路に直接吹き込む形になっている。このため,吹雪20

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による通行止めが頻発する区間である。
一般国道 275 号の江別市角山の観測地点は，吹雪・降雪による多重衝突事
故防止に関する観測地点である。ここは主要幹線道路の 4 車線で交通量が多く，緩いカープ区間である。周辺の主風向は NWで道路にほぽ直交する形になっている。風上側一帯は畑地で障害物がないことから視程障害の多発地帯である。
これによる通行規制件数は少ないが，同地点で視程障害を誘因とする多重衝突
事故が時々発生する区間である。
このように 3 調査地点ともに厳しい走行環境，気象状況であることから，これらの地点を調査の対象とした。
(2)調査方法
1)一般国道 230 号中山峠での調査では，峠の頂上周辺に各種の観測装置を設置
して吹雪観測を行っ七視程の測定は反射型視程計を用いた。視程計の設置高さ
は人の目の高さを考慮して雪面から 1.5m として測定した。各観測デ」タの 10
分平均値を電話回線を通して，開発土木研究所と倶知安道路維持事業所へ伝送
しデータを収集した。
2)一般国道 40 号更喜苫内での調査は，道路からおよそ 100m 離れた地点に，
吹雪観測装置を設置して観測を行った。ここでの視程測定は透過型視程計によって行い，光軸の高さを雪面上 1.5m で測定した。各観測要素のデータのサン
プリングは 1 秒間隔で収集し，観測所から約 5km 離れた稚内開発事務所に専用回線で伝送した。
3)一般国道 275 号江別市角山の多重衝突事故防止に関する調査地点では，吹雪による視程障害との関連性が深い視程，風速，降雪量，それに交通状況を把握するために，以下に示す観測項目を調査した。観測要素の収録間隔は 0.1 秒間隔の瞬時と，10 分間平均値をハードデスクに収録した。ビデオ画像について
は，4 秒/1 コマの撮影のほか・吹雪時に自動的に動画を収録した。
調査地点 3 箇所の調査項目と使用機器，性能などは表 3.2.2 に示す。
(3)交通障害と多重衝突事故時の気象
一般国道 40 号稚内において，視程障害が誘因の通行規制が行われた時の視程変動の記録例を図 3.3.1 に示す 9) 吹雪の発生で視程が急激に低下ており，その後，短時間に吹雪回復の見込みがたたないために通行止めが行われたものである。このときの風速は!6m/s 以上で，強い降雪を伴い視程が 35m 以下と大きく低下している。
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21

表 3.2.2

22

各調査地点での観測項目と使用機器

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図 3.3.1 吹雪による通行止時の視程変動の記録（一般国道 40 号稚内）
同様に視程障害で，一般国道 230 号中山峠で通行止めが行われた時の各気
象要素の変化を図 3.3.2 に示す 10 ）。まず，気圧の急降下があり低気圧の接近が知れるとともに風速が増大し 10m/ s にはね上がっている。風速の急な増大とともに降雪が加わり吹雪量が急激に増加した。それまで数百 m 台の視程が150m 以下と急減したため，非常に危険な走行状態と判断し通行止めが行われたものである。そして気温の急降下は低気圧の中心の通過を示している。低気
圧の吹き込みは強風雪となって，一時的に風速は 15m/s を超えて視程は最悪の 20m 以下に低下している。その後，低気圧の影響圏は抜けたが西高東低の気圧配置にあることを示している。
また，暴風雪による視程障害が主要因の多重衝突事故が，平成 10 年 1 月 7 日に札幌圏で多発した。低気圧が発達し上空に強い寒気が流れ込む冬型の気圧配置となり，北海道各地で暴風雪が発生したものである。このとき札幌の雲頂高度は 3,900m，
雲頂高度の気温は−39℃と大雪の条件を備えていて気圧傾度も大きく，総観場的には強風の条件も十分揃っていた｡降雪域は風向に沿って何本か

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23図３．３．２通行止めが行われた時の気象要素の変化（一般国道２３０号中山峠）の帯状に分布するとともに，狭い地域に強い降雪が集中しながら移動している
状況にあった。
図 3.3.3 には，この日の札幌周辺の降雪強度分布と多重衝突事故が発生した
1 地点を示す。事故地点での降雪強度が 18.5mm/h で非常に強い降雪があった
11 ） 現地で多重衝突事故時前後の視程と風速の観測データを図 3.3.4 でみると，

風速 10m/s，平均視程 100m 以下の強い視程障害の中で事故が発生している 12 ）。
札幌圏では強い降雪域の移動や変化に対応して，7 件の多重衝突事故が次々に発生している。総観場としては強い寒気と強風による広域的な暴風雪の条件にあるが，降雪強度の分布は場所によって大きく異なり，発達した雪雲通過時に広範囲に強い視程障害により多重衝突事故が発生したものである。
このように吹雪による通行規制や多重衝突事故発生時に観測した気象デー
タをみると，降雪強度を含む気象条件が複雑に関連しあって強い視程障害が発生するといえる。

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．３．３多重衝突事故発生時の降雪強度の水平分布

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図 3.3.4 多重衝突事故発生時の視程と風速の変動（一般国道 275 号角山）

3.4 地形要因

3.4.1 平坦部道路での視程障害
吹雪を遮る樹木などが少なく，周囲の開けた平坦部道路では，路上に吹き込
む飛雪が多く視程障害や吹きだまりが発生しやすい。そのような箇所で得られた視程と風速の測定結果を示したのが図 3.4.1 である。これは，第 4 章で述べる視程障害移動観測車により札幌周辺で観測した結果である。
札幌から 10KP 付近までと，11.3KP より遠い区間では視程 200〜100m と同程度の視程である。3 時間前に多重衝突事故が発生した 10.3KP 付近では，
風速が 10m/s と大きく視程が 70m と急激低下している。この地点は風向に対してほぼ直角であるばかりでなく，風上側は約 800m の畑地で広く開けており
地吹雪の発生しやすい地形条件である。この後も 2 度に旦って周辺の移動観測を行ったが・同地点で局所的な視程の低下を観測した 13 ）。このことは，この周辺において地形的特異点であることを示唆している。

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図 3.4.1 周囲の開けた平坦道路での視程変動（一般国道 275 号角山）

3.4-2 急峻地形道路での視程障害
急峻地形道路では一般に複雑な地形を有しており，それが主要因となる視程の急変に伴う障害が発生しやすい。このような箇所の視程障害の特徴を把握するために一般国道 230 号中山峠と，一般国道 273 号三国峠で調査を行った。
中山峠は，前項で述べたが標高 800m を越す峠区間道路であり，峠から喜茂別方向に約 2km 下った地点は急峻地形となっている。そのため吹雪の発生頻度が高く視程障害を誘因とする交通障害の多発区間である。周辺は，風倒木地帯のために植生は冬は雪に埋もれる低木と笹で覆われている。このため吹雪を遮るものはなく，飛雪は量を増して道路に吹き込むなど，道路環境としては悪条件が重なっている。また，近傍の切土区間では多量の飛雪の吹き込みによって視程障害の多発箇所もある 4 ）。
図 3.4-2 は,一般国道 273 号の三国峠近傍で測定した視程と風速の移動気象観
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図 3.4.2 急峻地形道路（複雑地形）での視程変動（一般国道 273 号三国峠）

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測の結果である 13 ）観測時は，冬型の気圧配置により西よりの風向であった。
三国峠を中心とした前後約 l0km の区問で，視程が 100m 以下に急変する地点
が幾つかみられる。路線上の風速も 2〜3m/s の微風程度の地点もあれば，三国大橋の中央で 20m/s を超える突風が観測されるなど，数 km の区間内で気象は大きく変化しており，急峻地形の要因による視程障害が場所により大幅に変動する様子を観測結果で明らかにした。
3.4.3 峠区間道路での視程障害峠・頂上周辺を走る道路は標高の高い区間が多い。そのような場所では気象条件が厳しく，樹木の生育に適さない環境のために低木で覆われている。低木は冬期には雪に埋もれるので吹雪を遮るものが少なくなる。それに沢伝いに吹き上がる強風と相まって吹雪の頻発区間になる。
峠区間道路である一般国道 274 号の日勝峠は道路の標高が約 1､000ｍで,頂上周辺は尾根を走る区間のため交通障害が多発する。ここで観測された視程と風速の気象データの一例が図 3.4.3 である。視程が大きく変動し平均的に低い視図 3.4.3 吹雪時の視程と風速の変動（一般国道 274 号日勝峠）
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程が継続している。同時に測定した風速は瞬間最大風速 35m/s を記録しており・強風を伴った強い視程障害が発生している。観測例のように峠区間の道路では強風を伴う視程障害が頻発し，しかも視程障害の継続時間が長くなる特徴がある。そのため車両の走行環境が非常に厳しい状況下におかれ，通行止めな
どの交通障害の発生頻度が高くなる。
峠区間道路で発生する視程障害は地形要因が支配的なものになる。しかし，場合によっては気象条件が大きく影響することもある。
3.4.4 切土区間および地形の不連続区間での視程障害
道路の切土区間において斜面上の風との関係で考えると,石本ら 14 ）,Ｃhang 15 ）によると境界剥離層によって渦ができるため，落下速度の小さい飛雪はこの渦に巻き込まれ空中に浮遊して視程障害を起こす。強風で乱れが強くなると剥離が起きにくくなり，剥離点は流の風下側に移動するようになるとしている。道路の視程障害多発箇所は，このような切土区問や高い雪堤が形成される道路で多発する。写真 3.4.1 は，深い切土区間で上部からの飛雪の吹き出しにより,強い視程障害が発生している状況である。
また，地形の不連続部分で大きく変わる吹雪時の視程変動を観測した。その結果を図 3.4.4 に示す。この例では約 1Km 離れた 2 つの箇所で視程が急減している様子がみられる 16 ）。いずれも切土から盛土へ移る地点で視程が大きく低下していることを観測データで確認し，その実態と特徴を実測で初めて明らかにした。
これらの要因で発生する視程障害は，路線区間が限定されるので局地的か小範囲な規模の視程障害となる。
3.4.5 吹雪の吹走距離と植生
吹雪の吹走距離は視程障害対策などの防雪計画にとって重要な量になる。吹
雪が発生してから飽和になるまでの距離ま，風速・降雪量・雪質・温度，ブッシュなど植生状態によっても異なる。竹内ら 17 ） の研究によると吹雪 量は，はじめの 200ｍまでの間に急速に増加し，その後の増加の割合は小さくなる。吹
雪量が飽和に達するような吹雪では，吹雪の発生地点から 350〜500m 程度で吹雪量が最大になると推定されている。

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写真 3.4.1 切土区間における強い視程障害の発生状況（一般国道 231 号）

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また，一般に吹走距離が長いものほど吹雪量が増すと考えられている。実際に石狩で調査した結果によると，視程障害によって交通事故が起きたり，道路が不通になったりした場所は，いずれも風上側の吹走距離が 500m 以上の田畑や原野を持つ平坦地であった。そのような開けた箇所の風上側に雑木林などが成育している場合は規模にもよるが，大きな視程障害緩和機能を有していることが，筆者ら 18 ） が行った調査から間接的に推測できる。

3.4.4 切土と盛土の境で急減する視程の変動（高速道路）

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3.5 まとめ冬期道路における視程障害の実態について調査し，視程障害の発生形態と発生要因について分析した。これにより，視程障害防止の検討に必要となる発生形態とその支配的な発生要因との形で整理することができた。その地域で発生する視程障害の支配的な発生要因の特徴を知ることにより，その後の対策が有効に行われることになる。
視程障害の支配的な発生要因が，気象要因の場合は大型低気圧の通過や，強い西高東低の気圧配置によって発生し広範囲な規模となる。西高東低の気圧配置が弱いと小範囲規模の視程障害になることもある。気象要因による視程障害の発生は，風速・気温，飛雪量，降雪強度などが複雑に関連しあって発生することが明らかになった。
地形が主たる発生要因の場合は区間が限定されるので局所範囲か，小範囲規模の視程障害になる。急峻地形道路は複雑地形によって視程の急変箇所が多発する。それに周囲の開けた道路では気象条件にもよるが，大量の飛雪が道路に吹き込んで視程障害が発生しやすいなど，地形の特徴毎に視程障害の発生形態が異なることを示した。
以上のように冬期道路交通に大きく影響する視程障害の支配的な発生要因
は，おもに気象要因と地形要因であることを明らかにした。

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[第 3 章参考文献]
１) 竹内政夫，石本敬志，野原多喜男，福澤義文，!986:降雪時の高い地吹雪の発生限界風速.昭和 61 年度日本雪氷学会予稿集・p・252・
２) 佐藤正一，1962:雪氷，24，P・53・
３) 斉藤博英，!971:降雪の強さと視程.国立防災科学技術センター研究報告，5，33-40.
４) 竹内政夫，1980:吹雪時の視程に関する研究.土木試験所報告，74 号，1-29.
５) Koschmiedr，H.，1924:Theorie der horizontelen sichtweite・Beitr.2，
Phys.d.froien Atm.，12，33-15.
６) Mello，M.，1966:Lijht scattering and particle aggrgation in snow storms.
J. Glaciol.，6，237-248.
７) Budd ， W.F. ， 1966:Thedrifting of nonuniform snow particles,A.G.u.
Antarct. Res. Ser.，9，59-70.
８) 竹内政夫，野原多喜男，福澤義文，1972:吹雪による視程障害について.土
木試験所月報，10 月号，9-16.
９) 福澤義文，竹内政夫，石本敬志，野原多喜男，1986:吹雪観測と交通管理への利用一一般国道 40 号稚内〜豊富一.土木試験所月報，M395，2-1610)福澤義文，竹内政夫，1979:中山峠における吹雪の特徴 .北海道開発局技術研究発表会論文集，208-335.
11)金田安弘，川上俊一，山本晃，加治屋安彦，福澤義文，金子学，金村直俊
1998:吹 雪 時 に お け る 多 重 衝 突 事 故 の 発 生 要 因 と そ の 対 策 に つ い て 一 平 成
10 年 1 月 7 日における札幌圏の暴風雪の気象特徴.第 14 回寒地技術シンポ
ジゥム'98 講演論文集，41-48.
12)福澤義文，加治屋安彦，金子学，丹治和博，金田安弘，1998:吹雪時における多重衝突事故の発生要因とその対策について一平成 10 年 1 月 7 日における札幌圏の事故事例解析から一.第 14 回寒地技術シンポジウム'98 講演論
文集，49-56.
13)金田安弘，丹治和博，福澤義文，加治屋安彦，1996:冬期道路での吹雪による視程の急変について.第 12 回寒地シンポジウム'96 講演論文集，324-329.
14)石本敬志，竹内政夫，福澤義文，野原多喜男，1981:切土区間の道路における防雪対策について.土木試験所月報，Na335，13-28.
15)Chang，P.L.，1976:Contro1 of f1ow separation, Hemisphere Pub.Corp.
1ondon.，523.

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16)福澤義文，1993:車の雪煙による視程障害と側方散乱方式車載型視程計の開発.雪氷，55，29-33.17)竹内政夫，1989:吹雪と吹きだまりの発生機構.鉄道
土 木 ，12，26-12.!8)千 葉 隆 広 ， 福 澤 義 文 ， 石 本 敬 志 ， 高 橋 勝 宏 ， 1994:林による防雪効果について.平成 6 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿集，65.

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第 4 章吹雪・降雪による視程障害の定量化

4.1 はじめに---------------------------------------------------------------------------------- 39

4.2 視程障害の観測手法------------------------------------------------------------------- 39

4.2.1 固定点での視程の測定方法----------------------------------------------- 39

4.2.2 走行状態での視程の測定方法-------------------------------------------- 43

4.3 測定手法による視程障害の実測と有効性----------------------------------------- 56

4.3.1 透過型視程計による測定例----------------------------------------------- 56

4.3.2 反射型視程計による測定例----------------------------------------------- 56

4.3.3 側方散乱方式視程計と視程障害移動観測車
による測定例と有効性 -------------------------------------------------------- 59
4.4 交通障害時の視程障害緩和に関する検討
4.4.1 交通障害と視程----------------------------------------- 62------------------------------------------------------------- 62

4.4.2 視程障害対策施設による視程障害緩和機能
4.5

まとめ

参考文献

-------------------------- 64----------------------------------------------------------------------------------- 64--------------------------------------------------------------------------------------- 65

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第4章

吹雪・降雪による視程障害の定量化

4.1 はじめに視程障害対策の検討にあたっては，視程障害の実態を定量化する測定手法の開発が必要になる。視程測定はこれまで透過型視程計 1 ） 視程計 1 ） などによって行われてきた。そのほか Schmidt 2 ） の開発した SPC，石本ら 3 ） や Taek4 ）らが開発したビデオカメラによる視程測定装置によって観測しているが，これらはいずれも固定点での観測手法である。しかし最近は，視程障害を誘因とす
る多重衝突事故が多発し増加傾向にある。その要因にヒューマン・ファクターが密接に係わっているとみられることから，ドライバーの目前で大きく変動す
る視程を走行状態で測定し，その障害実態と特徴を明らかにする必要がある。
また，危険個所の特定と視程障害対策の効果を検証する目的で，車両に搭載して高速走行で視程変動の測定が可能な小型視程計の開発が求められている。吹
雪による視程変動は非常に大きいのが特徴ある。そのため，その変動に十分追従し精度の高い測定装置が要求される。
本章では，視程障害の実態の定量化にあたって，従来から使用されている透過型視程計などによる観測例について示す。さらに，視程変動を高速走行で測定できる，新たに開発した側方散乱方式車載型視程計の構成，実測例とその有効性について述べるとともに，視程障害と安全走行との関連について考察し，視程障害対策に求められる防雪機能について検討する。
4.2 視程障害の観測手法
4.2.1 固定点での視程の測定方法(1)透過型視程計と反射型視程計による測定
透過型視程計は，吹雪・降雪によって透過光が減衰する性質を利用して視程を測定する装置である。視程に関する Koschmieder 5 ） の式と Bouger-Lamertの法則より導かれた式とから，透過率と視程の関係の (1)式を得て透過率から視程が求められる。透過型視程計による測定では視程理論が確立しており測定精度も高く，視程観測の標準計として利用される。写真 4.2.1 は，透過型視程計により吹雪時の視程観測を行っている状況である。

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反射型視程計は投受光器が一体につくられており， おもに透過型視程計の光軸ずれの問題を解決する目的で開発された。測定原理は，飛雪 1 個 1 個から反射された光を受光器で集光し,その反射光量の強さに比例した電圧,または電写真 4.2.1 透過型視程計による吹雪時の視程観測状況（石狩吹雪実験場）

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流を出力する仕組みである。しかし，このままでは視程値が得られないので，我々は図 4.2.1 の透過型視程計から求めた視程と，反射型視程計出力との相関関係 1 ） をもとに，視程を求める次の実験式(2)を導いた。反射型視程計は投受光器が一体型で取扱いや調整が容易なので吹雪の固定観測点で多く利用されている。

図 4.2.1 視程と反射型視程計出力電圧との関係

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392)ポール型視程計 6 ）ポール型視程計は，自発光視線誘導標の中に組み込んで，視程障害時に周囲の環境に対応して適当な輝度で発光部をコントロールするセンサーとして開発した。
測定原理は，図 4.2.2 に示すように高速変調された光ビームを空間に投射し，受光ビームを限定領域内にのみクロスさせて測定領域を設定している。この領域内に飛来する雪粒子により投光ビームが前方，または，前側方に散乱され，受光器で補捉され散乱光強度が受光器にて検出され乱受光信号は更に増幅回
路・信号弁別回路・出力判別回路にて処理された後，低い視程信号を発生する仕組みである。
ポール型視程計は 3 年間にわたる冬期間のフィールド実験などから，実用上は十分な測定精度を有していることを確認している。

図 4.2.2 ポール型視程計の測定原理と系統図
40

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4.2.2 走行状態での視程の測定方法(1)

側方散乱方式車載型視程計 6 ）視程障害時における道路交通の安全確保対策に関する検討や，走行状態のドライバーから見た視程障害の実態を明かにする目的で，側方散乱方式車載型視程計 (以下， 車載型視程計と略す)を開発した。車載型視程計を車両に搭載し道央道と一般国道において吹雪，雪煙による視程変動の観測を行った。
1）車載型視程計の動作原理
車載型視程計は一対の投受光器から成っている。投光器から一定光度を有す
る振幅変調された平行光線を測定対象空間に投射する。光線の通る大気中に雪・霧等の微小浮遊物が存在すると，光線は吸収・散乱をうける。散乱光のうちの側方散乱光を受光器にて集光し，光電変換した後その入射光に比例した直流
電圧を選別増幅し，信号出力を得る。微小浮遊物濃度と散乱光量とは相関関係があるので，入射光量を測定することで微小浮遊物濃度が知れる。図 4.2.3(a)，(b)に車載型視程計の外観と原理図，それに系統図を示す。
投光系の作動について系統図に基いて説明する。投光光源から，発信器により作り出された約 1k 出の矩形波によって輝度変調された光を出す。その光は光学系により平行光となって測定対象空問に投射される。平行光の一部はオプ
ティカルガイドにより基準用受光素子に導かれ光電変換された後，前置増幅，
同期検波，積分により直流電圧に変換される。いいかえると，平行光の強さと比例した直流電圧が得られることになる。
この電圧は比較増幅により基準電圧と比較され，積分，出力電圧(平行光線の強さと比例)と基準電圧がいつも等しくなるように投光光源輝度を調整する
ので，常に一定した強さの平行光が得られる。
投光器より投射され，飛雪，霧等の微小浮遊物により側方散乱されて受光器
光学系に到達した信号は，光学系により受光素子に集光され，光電変換される。
この信号電圧は前置増幅で増幅された後，同期検波により直流電圧に変換される。
同 期 検 波 回 路 は 同 期 信 号 と 同 じ 位 相 を 持った信号のみを 直 流 電 圧 と し て 出 力する回路で， 積分回路と組み合わせることにより S/N 比の大幅な改善がみられた。検波された信号は直流増幅で所定の電圧まで増幅される。出力増幅は電流出力を得るための回路で，負荷の抵抗値が変化しても常に指定の電流値を得ることができる。
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原理図

図 4.2.3（a）
42

車載型視程計の測定原理と系統図
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図 4.2.3(ｂ)車載型視程計の系統図

2)高精度で視程測定するための対策(a)

太陽や照明などによる外乱光の影響については，太陽光は直流光であり，受光器の前置増幅で直流部分がカットされるため，本質的に影響は与えない。また,車載型視程計の変調周波数は約 1kHz と充分に高くしてあるので，照明等の人工光の影響を受けることはほとんどない。したがって， 外光の影響は・それが極端に大きくない限り精度にほとんど影響しない。
（b）レンズ面の汚れは，投光光源の輝度低下とみなされるので，自動補正される仕組みになっている。また，投光器の補正は，投光器レンズ面，オプティカルガイド端面であるが，オプティカルガイド端面の汚れが受光器レン
ズ面の汚れを代表するので，受光器の光学系の汚れをも補正することにな
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43

る。
(c)外気温の変化については，基準用受光素子・受光素子が最も影響を受け易
いが，これも投光器にフィードバックすることにより解決している。また，
投光光源が温度の影響を受けるが， 投光器にフィードバックすることにより投光出力が一定になるように制御されているので，この影響も除くことができる。
(d)光学系への着雪については，高速走行状態で視程を測定する場合に問題になる。 車載型視程計の開発にあたり最も大きな課題の一つがこの着雪防止対策である。対策として， 薄く透明なクリアーフィルムを投受光筒先端部に貼り付け着雪防止を図ることにした。しかし， クリアーフィルムの光減
衰率が約 20%と高く，出力特性への影響が極めて大きいことから， 投光部の発光輝度および受光部増幅度を適当に調整し出力特性を補正した。
3)投受光軸角度と出力
視程測定には霧，降雪のいずれかの観測においても同一特性で測定することが必要である。このため，建設省土木研究所の屋内実験施設(

人工霧発生装置)に車載型視程計を搬入し出力の投受光軸角度( 図 4.2.3，(a)原理図のθ)による依存特性の実験を行った。
人工霧発生装置内の霧濃度の視程は，視程測定の基準計として用いられている透過型視程計により測定した。一方，吹雪による角度依存特性の実験は当研究所石狩吹雪観測所において実施した。ここでも基準となる視程変動の測定は透過型視程計を使い，投受光軸角度を変化させながら出力と視程の同地点，同時試験観測を行った。写真 4.2.2 にこの時の車載型視程計の設置状況を示し，実験結果を図 4.2.4 に示す。
雪，霧のいずれのときも約 10〜20m の低視程時と，約 500〜1000m の高視程時の投受光軸角度と車載型視程計の出力との関係を示している。投受光軸角度が大きいほど出力は増加し，また，高視程時と低視程時の出力差は大きくなる。このことは，投受光軸の角度を大きくすると視程測定精度が向上することを意味している。視程測定にあたっては，高視程〜低視程に渡って高精度で測定できることが望ましい。そのため低視程時にできるだけ高出力を得る必要がある。

44

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写真 4.2.2 車載型視程計の検証試験状況（石狩吹雪実験場）

図 4.2.4 側方散乱方式車載型視程計の投受光軸角度と出力の関係
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しかし，投受光軸角度が小さいと低視程時の出力は，投受光軸角度の大きい
場合からみてかなり小さくなり，比較的高精度で測定できる視程の範囲が狭くなる。一方，大きい角度では広い範囲の視程を精度良く測定できることがわかる。すなわち，この車載型視程計は投光器と受光器の投受光軸の角度によってもその出力特性を変化させることができる。
また，図の関係から知れるが，吹雪時の投受光軸角度対出力特性は，霧の場合の特性と多少異なるものの両出力特性が交わる角度が存在する。それは 130
度前後である。したがって， 車載型視程計の投受光軸角度を，およそ同角度( θ=130°)に設定することで吹雪，

霧によらずほぽ同出力を得ることができる。
4)吹雪時の視程測定精度の検討
車載型視程計の吹雪時の視程測定精度と計測装置全体の温度の影響などを検討する目的で，石狩吹雪観測所において試験観測を行った。基準とする視程の測定には透過型視程計で行い，車載型視程計と同時観測した。
吹雪時の車載型視程計と透過型視程計の出力記録例を図 4.2.5 に示す。これは平成 3 年 1 月 16 日の変動記録例で，強い降雪を伴ったいわゆる猛吹雪時の記録である。透過型視程計の視程出力と互いのピークが概ね合致しており，両方の視程計出力が良く対応している。車載型視程計出力は非常に小きざみに激し
く変動していて，視程を高い精度で測定できる可能性を示している。
図 4.2.6 に透過型視程計による視程と車載型視程計出力の関係を，グラフ上にプロットした。観測値は少ないが視程と出力電圧の関係は右下がりの直線で表され，両者が高い相関関係を有していることがわかる。
また，同図には中山峠，日勝峠などにおいて視程の連続観測に使用されていて，使用実績の高い反射型視程計出力との関係を比較した。車載型視程計は反射型視程計と類似した特性を有していて，道路交通へ大きく影響する視程 300
m〜200m 以下の吹雪を精度よく測定でき，吹雪測定用の視程計として十分に使用が可能である。
さらに，視程と出力の関係に対して図 4.2.6 に記した実験式を求めたので，
車載型視程計出力から直ちに視程値が得られる。車載型視程計の応答速度は0.3 秒と速く，透過型視程計のそれに比較して約 3 倍余の速さで視程変動現象を測定できる優れた特徴を有している。

46

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図 4.2.5 車載型視程計と透過型視程計出力との同時記録例

図 4.2.6 視程と車載型視程計出力との関係

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475)車載型視程計の試験観測
実用化に向けて，江別走行試験場や道央道などで吹雪時の試験観測を行ったが，当初，最も懸念した光学系への着雪はほとんどみられなかった。これは高速走行に伴い投受光筒先端部のクリアーフィルムに・雪粒子が鋭角であたり流線に沿って後方に流れるうえ，車体の適当な振動による相乗効果と考えられる。
さらに，大きなトラブルもなく車載型視程計の作動は終始安定した結果が得られた。
(2)視程障害移動観測車 7 ）視程障害状況を走行しながら測定ができる車載型視程計，風速・風向計，ア
イマークカメラなど，8 種類の観測装置を搭載した視程障害移動観測車(以下，
移動観測車と略す)を開発した。目的は，冬期道路における多重衝突事故の主要因の一つである，吹雪や雪煙による視程障害の実態の解明，施設による対策，
人間工学的な側面からの対策を検討するためである。
各種観測装置の構成ブロック図と系統概略図を図 4.2.7(a)，(b)に示す。写
真 4.2.3 は観測装置を搭載した移動観測車である。
走行状態の視程変動の測定は車載型視程計で行うが，その測定原理はすでに述べたの七ここでは実風速・風向の算出手法について述べる。
なお，実風速・実風向とは，風速・風向計を搭載した視程障害移動観測車により走行状態で測定した未加工の風速・風向データから，筆者らが開発した以
下に示す算出手法によって求めた風速・風向のことをいう。
1）実風速・風向の算出手法(ａ)算出手法 8 ）移動状態で観測した風速・風向計出力から，実風速・風向を求める算出手法
を図 4.2.8 にフローチャートで示す。実際に移動観測する場合はフローチャー
トの①②で，観測の開始前に磁気方位センサーの基準値を求め，その後，移動観測を開始する。③で，磁気方位センサーの出力基準値とその観測データから車輌の進行方向を求める。
磁気方位センサーは，地磁気の水平成分をお互いに直交する 2 つの成分に分けて検出し，そのベクトル量から方向角を求める方式のもので，地磁気の磁北を基準とした絶対方位角を求めることができる。
車の進行方向を求めるのに，地磁気センサー信号の X，Y 成分の出力条件により 8 条件を設定する。この設定条件に照らし合わせて真北からの時計回りで，

48

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図 4.2.7（ａ）視程障害移動観測装置の系統図

図 4.2.7（ｂ）視程障害移動観測装置の系統図
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49

写真 4.2.3 側方散乱方式車載型視程計を搭載した
視程障害移動観測車
50

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図 4.2.8 実風速・実風向を求めるフローチャート

進行方向角を求める。④で，観測データの風速・風向を物理量に変換する。このデータは電圧値で収録しているので，あらかじめ設定した計算式に基づいて物理量に変換する。ただし，この時点で観測された風速とは，車輌の走行によって引き起こされる風速と実際の風速が合成されたものである。
⑤⑥では，観測風速・風向等の違いにより，4 条件を設定し，計算手法を選択する。この条件にあてはめて，次に説明する算出原理の考え方で実風速・風向を求める。
図 4.2.9 に，実風速・風向を求める算出原理を示す。走行状態の観測風速は，合力として観測されるものであるから，車輌の走行によって引き起こされる風
速(車の速度ベクトル)と実際の風速は， 観測風速の分力である。従って，図のベクトル合成から理解できるように，平行四辺形の法則が成り立つ。これにより，観測風速ベクトル(OB)・車の速度ベクトル(OA)，および，その 2 辺に狭まれる角度が知れるので，実際の風速ベクトル(OC)を求めることができる。

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図 4.2.9 実風速・実風向の算出原理(b)実風速・風向の測定精度の検討 4 ）実風速・風向を算出手法の測定精度を検証する目的で， 開発土木研究所江別走行試験場においての風の試験観測を行った。 走行試験路の路側付近に吹雪観測車搭載の風速・風向計と同型・同性能の装置を設置し，移動観測と同時観測を実施した。同定点での観測データは，測定精度を求めるために比較の基準デー
タとした。また，高速道路においても試験を行った。図 4.2.10 は実風速算出
手法による風速と固定観測点での風速の検証結果である。江別走行試験場で測定したデータの一部にはばらつきがみられ，明確な相関関係を得ることはでき
ないが，強風時のデータも観測された高速道路での測定結果では，相関係数が0.93 で高い相関関係が得られた。

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図 4.2.10 実風速算出手法で求めた実風速と固定点で観測した風速との比較

実風速・風向の移動観測は，現在のところ吹雪や強風の多発地帯，道路構造の変曲点における風の収束個所の特定，それに強風時の視程障害を中心とする連続移動観測が主目的であるため，それほど高い測定精度を必要としない。これ
らを考慮すると実観測において十分な測定精度を有しているといえる。
図 4.2.11 は，防雪柵周辺での風の出力変動記録である。これは吹雪時の風の減衰効果を調査するために・試験的に移動観測を実施したものである。防雪
柵の端部効果とみられる風が，十数 m/s 余の強風に収束して道路上に吹き込んでいる様子が明瞭に観測された。この時，防雪柵近傍の固定観測地点の風速
値と，移動観測による実風速・風向が同程度であることを確認している。

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図 4.2.11 防雪柵周辺の移動観測による実風速変動記録（一般国道 12 号江別）

4.3 測定手法による視程障害の実測と有効性
4.3.1 透過型視程計による測定例
透過型視程計は，札幌近郊では一般国道 230 号中山峠などに設置している。
こ こ で の 観 測 デ ー タ はリアルタイムで札幌開発建設部札幌道路事務所に送出され，峠・周辺の冬期道路交通・維持管理に利用されている。
4.3.2 反射型視程計による測定例
防雪対策の検討と視程障害時の車両の走行挙動を調査する目的で，一般国道
12 号において，反射型視程計を中央分離帯に設置して観測を行った(写真 4.3.
1)。図 4.3.1 がその結果の一例だが，雪煙による視程障害発生の有無が明確で

54

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写真 4.3.1 反射視程計よるによる吹雪・雪煙による視程障害の観測状況（一般国道 12 号江別）

対照的な記録である。雪煙の発生が気温に大きく依存する様子が読みとれる。
また，同地点で観測された雪煙規模の大きな視程変動パターンをミクロに比較したのが図 4.3.2 である。数百メートル台の視程が，数十メートルに下がる
のに 1 秒かかっていない 9 ）。これに高速道路での視程変動パターンを比較すると視程の悪化度合いの大きいことが知れる。このことは，走行速度の高い雪煙の視程変動は一般国道でのそれより急激に悪化することを示唆している。吹雪と同様に速い視程変動が雪煙による視程障害の特徴である。
反射型視程計は，この例のように固定観測点で視程の観測に多く利用されるている。視程障害の多発区間である中山峠の頂上付近では，反射型視程計を用
いて視程の連続観測を行っている。観測データは，電話回線を通して中山峠除雪センター，倶知安道路維持事業所，開発土木研究所に伝送され，除雪作業を初めとした道路交通・維持管理に有効に活用されている。
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図 4.3.1 気象条件の異なる場合の雪煙による視程変動の比較（一般国道 12 号江別）

図 4.3.2 雪煙による視程変動パターンの比較（一般国道 12 号江別）
56

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4.3.3 側方散乱方式視程計と視程障害移動観測車による測定例と有効性
視程障害移動観測車に搭載した車載型視程計による測定例を図 4.3.3，図 4.3.
4 に示した。前者は高速走行状態で観測したもので，沿道地形の環境で大きく変わる吹雪時の視程変動であり，後者は吹き止柵の防雪機能の調査で得られた視程の記録である。吹き止め柵によって視程障害が大幅に改善している様子が伺える。
走 行 車 両 が 巻 き 上 げ る 雪 煙 に よ る 視 程 障 害 も 安 全 走 行 に とって大きな問題になる図 4.3.5 は移動動観測車で測定したもので，追い越し車の雪煙による視程の変動記録であ㍍それまで見通しの良い状態が続いていたが，瞬間的に30m 以下に視程が急減しホワイトアウトとなり，非常に危険な走行状態に陥ったときの記録であるロ写真 4.3.2 は同じ雪煙によるホワイトアウトの中でのドラ
イバーの視点挙動である白非常に速く大きく変動する視点挙動から，道路線形の確認と安全走行に必要な視覚情報を短時間に得ようとする様子が読みとれる。
また，視程が低下するとドライバーの視点から遠方の目標物が失われるので，
道路線形の確認のために路側の左側の雪堤やガードレールを追う様子が，写真
4.3.3 の視点挙動の比較から知れる。

図 4.3.3 沿道地形の不連続区間での指定変動（高速道路）
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図 4.3.4 防雪対策施設周辺の指定変動（一般国道 12 号江別）

図 4.3.5 追い越し車の雪円による視程変動記録例（高速道路）

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写真 4.3.2 追い越し車の雪煙によるホワイトアウトの中でのドライバーの視点挙動

写真 4.3.3 視程良好時（緑）と視程低下時（青）のドライバーの視点挙動の比較（一般国道 12 号豊幌）
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2002 年 3 月 No．11859これらの測定結果と活用例の他に，車載型視程計とそれを搭載した視程障害
移動観測車は，一般国道・高速道路における防雪対策手法の検討，防雪対策施設の整備効果の検証，それに視程障害時のヒューマン・ファクターに関する調査において，ドライバーの視点での視程変動の測定などに有効に活用されている。
4.4 交通障害時の視程障害緩和に関する検討
吹雪・降雪による視程障害対策を考える場合，走行する車両の安全走行が可能と考えられる視程の範囲と，視程障害対策に求められる視程障害緩和機能の検討が重要になる。
4.4.1 交通障害と視程吹雪発生時の視程と走行速度の関係 10 ） を図 4.4.1 に示す。視程が 200m 前後から速度のばらつきが小さくなり，ドライバーが視程障害の影響を強く受け始める様子が伺える。視程がさらに低下し 100m での速度は，晴天時の平均速度に比べて約 20%( 日中)と大きく減速走行している。同じ視程でも夜間は車両のライトの反射で視程障害の影響を，日中より強く受けるためにさらに低速走行するものと思われる。
吹雪による視程の低下が著しく短時間に気象状況の改善が見込めず，道路交通の安全性の確保が困難であると判断される場合は，道路管理者は通行止めを行うことがある。過去に通行止めが行われた時点の風速と視程の関係を図 4.4.
2 に示す 11)。
図に示す視程は，路側近傍に設置した観測施設において透過型視程計(投受
光間隔 30m)を角いて測定した。通行止めは概ね視程 200m〜150m 以下，平均
風速 10m 以上の気象条件の中で行われている。通行止めが行われる厳しい気象条件下では，視程の低下に伴って目標物の視認が難しい状況におかれるため，
車間距離を短くとり極めて危険な状態で走行するようになる。その視程の臨界値はおよそ 140〜100m の範囲とみられる結果を得ている。
また，1998 年 1 月 7 日に江別市角山で吹雪の中で 6 台が絡んだ多重衝突事故が発生したが，これは視程障害が誘因の一つである。この事故時の視程と風速の記録によると視程 100m 前後の視程障害がおよそ 6 時間に旦って継続した後に発生している 12 ）。
このように視程障害時の走行挙動や通行止め時の視程，それに多重衝突事故
発生時の気象状況などを総合的に勘案すると，視程が 150〜100m 以下の視程障

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害の中では極めて危険な走行状態に陥るものと推測される。

図 4.4.1 視程と走行速度の関係（一般国道 40 号，稚内）

図 4.4.2 吹雪による通行止時の視程と風速の関係(一般国道 40 号稚内)開発土木研究所報告

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4.4.2 視程障害対策施設による視程障害緩和機能
一般国道 12 号江別市越後村の吹き払い防雪柵は，視程障害時に発生する交通事故の軽減・防止を目的に整備されたものである。この防雪柵を対象に移動観
測車で，視程障害緩和効果の評価調査を行った 13 ）。その結果，多い年で十数件発生していた吹雪時の交通事故が，施設による対策後は 2〜3 件へと激減している。これは吹き止柵の視程障害緩和効果が 2 倍余あり，視程障害が大幅に緩和されたためである。このことから視程障害対策を検討する場合，対策区間の視程がおよそ 150m 以上を確保できる対策施設で整備するようにし，強い視程障害の中で，概ね 2 倍以上の視程障害緩和機能を有する施設で対応する必要性を示唆していると考えられる。
4.5 まとめ
冬期道路における視程障害対策を効果的に行うために・走行状態における視程障害の実態の把握が重要であることを強調し，高速走行で視程変動を測定できる車載型視程計を初めて開発した。その車載型視程計を車両に搭載してドラ
イバーの目前で変動する視程障害の連続測定に成功し，実態・特徴を明らかにした。さらに，吹雪対策施設の整備効果の評価や視程障害による危険個所の特定が短時間で可能になるなど，車載型視程計は視程障害の定量評価にあたって極めて有効であることを示した。
また，冬期道路の視程障害の実態調査から視程が 150〜100m 以下の状況下で走行する多くの車両が危険な走行状態に陥ることを示し，視程障害時の安全走行を確保するにあたって，視程 150m 以上の維持が可能な施設で対応する必要性を明らかにした。

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[第 4 章参考文献]

１)福澤義文，竹内政夫， 石本敬志， 野原多喜男，1985：吹雪観測用視程計．寒地技術シンポジウム，512-516．
2)Schmidt，R.D.1979：Measuring‐ portation

Research

visibility

Reportinblowing

snow.

Trans

No.506，200-207．

3)石本敬志，1990：北海道の国道における吹雪対策とビデオカメラによる視程計測装置の開発．雪氷，195-202．
4)Taek M.K.，1998;Automatic Visibility Measurement Methods Based on
Video Cameras. Xth PIARC International

Winter Road Congress ，March，1998，p.867.
5)Koshmied，Ｈ.，1924：Theorie der Horisontalen Sichtweite，Beitr.2.
Phys.d.freienAtm.12，3-15.
6)福澤義文，1993：車の雪煙による視程障害と側方散乱方式車載型視程計の開発.雪氷 55 巻 1 号，29-38.
7)福澤義文，1993:吹雪移動観測システムの研究・開発.ゆき，67-73.
8)阿部英樹，福沢義文，石本敬志，松沢勝，奥谷智博，1992：吹雪移動観測システ
ムについて.1992 年度日本雪氷学会全国大会講演集，p.93.
9)石本敬志，1990；北海道の国道における吹雪対策とビデオカメラによる視程計測装置の開発.雪氷 52 巻 3 号，195-202.
10)福澤義文，竹内政夫，石本敬志，磯部圭吾，1990：吹雪時の結氷路面における安全速度.雪氷，52 巻 3 号，171-178.
11)福澤義文，竹内政夫，石本敬志，野原多喜男，1986：吹雪観測と交通管理への利用.土木試験所月報，No.395，2-16.
12)福澤義文，加治屋安彦，金子学，丹治和博，金田安弘，1998：吹雪時における多重衝突事故の発生要因とその対策について一平成 10 年 1 月 7 日における札幌圏の事故事例解析から一.第 14 回寒地技術シンポジウム'98 講演論文集，
49-56.
13)福澤義文，石本敬志，後藤芳昭，1994；吹き止め柵による視程障害緩和効果.
第38回(平成6年度)北海道開発局技術研究発表会論文集，(道路・舗装)151-159.

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第 5 章視程障害防止対策
5.1 はじめに---------------------------------------------------------------------------------- 67

5.2 既存の視程障害対策の特徴と課題-------------------------------------------------- 67

5.3 視程障害対策に関する新たな課題-------------------------------------------------- 71

5.3.1 道路開口部施設端部における視程の急変----------------------------- 71

5.3.2 視程障害対策としての視線誘導に関する課題----------------------- 74

5.4 視程障害対策の課題に対する新たな対策手法の提案-------------------------- 74

5.4.1 道路開口部施設端部における視程障害対策-------------------------- 74

5.4.2 視程障害を考慮した視線誘導標による対策の検討------------------ 84

5.4.3 高機能自発光視線誘導標による対策と誘導効果--------------------- 90

5.5 まとめ------------------------------------------------------------------------------------- 95

参考文献--------------------------------------------------------------------------------------- 96

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第 5 章視程障害対策
5.1 はじめに第 4 章の視程障害の定量化手法により，冬期道路における視程障害の実態解明を可能にした。その手法に基づいて危険個所の特定，及び，対策施設による
視程障害緩和効果に関する検証などを行ってきた。
視程障害対策に関する一連の調査において，視程が急変する箇所の存在を初めて確認しその実態を明らかにした。そのような箇所は対策施設端部，複雑地形などであり，視程障害対策の新たな大きな課題となっている。これら課題への対策は従来の対策手法では対応が難しく，新たな有効な対策手法の開発が必要である。また，ソフト的な視程障害対策として視線誘導標を活用する事例も多い。これはドライバーに道路線形を知らしめ安全走行を支援するのがおもな目的である。しかし，気象状況により，①発光輝度が不十分，②晴天時の夜間は眩しすぎる，③視線誘導効果が明確でない，などの課題が存在し視線誘導標の設置や発光輝度などに関する検討が求められている。
視線誘導施設の効果に関する研究では，Roberts 1 ）がガードレールによる視線
誘導標の視認性向上に関する検討，Helmut 2 ） が黄色いセンターラインの視認性の研究などを行っているが，上述の自発光視線誘導標による効果の検証や視認性の向上策に関する研究は行われていない。
本章では，視程の急変に対する新しい対策手法として，数値シミュレーショ
ンで検討した副防雪柵による対策を提案する。また，視程障害を考慮した視線
誘導標の設置間隔の適正値について検討するとともに，新たに開発した高機能
視線誘導標による対策とその効果について明らかにする。
なお，副防雪柵とは施設の端部効果などによる視程の急変現象を防止するた
めに，防雪柵端部側に連結させて道路に直交する方向に設置する防雪柵のことをいう。
5.2 既存の視程障害対策の特徴と課題
視程障害対策は，一般的にその施設面から①防雪柵 (吹きだめ防雪柵，吹き止防雪柵，吹き払い防雪柵，翼型防雪板の活用による吹き払い柵 3) )，②防雪林，防雪切土，防雪盛り土，③視線誘導施設などがある，これらは実際に多くの箇所で道路上の視程障害対策，吹きだまり対策として活用され，大きな整備

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効果を発揮している。しかし，一方でいくつかの課題が存在し，その解決手法の開発が急がれている。おもな課題と特徴，評価について整理したのが表 5.2.
1(a)，(b)である。
1)吹き止め柵は，下部間隙と柵の空隙率を小さくして風速を減速させ， 柵の前後に雪を堆雪させて道路上の視程障害，吹きだまりの発生を防止する。道路の路側直近への設置が可能なので視程障害緩和効果が大きく，道路用地を十分とれない箇所に設置できる利点がある。課題は，気象条件によって吹き止め柵
端部で風の収東による大量の飛雪が道路上に吹き出し，局所的に視程障害が発生することもある。
2)吹きだめ柵は，下部間隙を開けて風を絞ることで，柵の前後に柵から離して雪を堆雪させる。柵が埋雪しないので柵の防雪機能の寿命が長く，積雪の沈降力による柵の破壊が少ないが用地幅を広くとる必要がある。また，吹き止め柵と同様に，気象条件によって防雪柵端部で飛雪の吹き出しによる局所的な視程障害が発生することもある。
3)吹き払い柵は，風上側に傾斜して下部を開けて柵を立て，風を強く絞ることにより道路上の雪を吹き払う。地吹雪を低い位置に集めて通過させるため，
ドライバーの目の高さを越える視程障害を軽減できる。下部間隙が雪で埋まると吹き払い機能を失うこともある。
最近は，翼型の防雪板により気流を有効利用して路上の雪を吹き払うタイプを設置している箇所もある。このタイプは道路上の雪を吹き払う効果や視程障害緩和効果は従来のタイプに比べて大きい。しかし，道路が主風向に直行する
場所で効果が高くなるなど設置箇所が限定される。
4)道路防雪林は，風を減速して林の風上，林の中に雪を堆雪させて道路上の視程障害の発生を防止する。吹雪の多発箇所に適しており林帯幅が広いほど効
果が大きく景観上も好ましい。また，樹高が高くなると視程障害緩和効果が大きくなる。しかし，防雪効果が現れるまでに時間がかかることや広い用地が必要となる課題もある。
5)視線誘導による対策では，視程障害時に道路線形や道路中央の位置の確認が容易になり安全走行に役立つが，強い視程障害時の視認性について十分とは言えない。それは， 視線誘導標の設置手法 4 ） が降雪・吹雪による視程障害に関して余り考慮されていないためと思われる。
6)防雪切土は，切土区間の法面勾配を緩くしその法面上に雪をためる方法で，視程障害や道路上の吹きだまりを大幅に軽減するものである。課題として切土
斜面長を長くとるので，広い道路用地が必要になる。

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開発土木研究所報告2002 年 3 月 No．118

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以上，既存の視程障害対策における評価・特徴と課題について述べたが，これらの課題解決へ向けた対策が求められている。とくに急務なのが①対策施設
端部と道路開口部，地形の影響による視程の急変箇所への対策，②視線誘導対策として視認性向上策に関する検討である。次に対策手法について検討する。
5.3 視程障害対策に関する新たな課題
5.3.1 道路開口部，施設端部における視程の急変
最近，冬期道路において突発的かつ局所的な視程急変の危険性が強く指摘されている。その要因は，取り付け道路開口部，防雪対策施設端部による視程の急変である。実際に視程障害移動観測車で測定した例を図 5.3.1 に示す。一般
般国道 12 号で観測したもので，吹き止め柵の視程障害緩和効果を明らかにする
調査での観測記録である。無対策区間に比べて吹き止柵の設置区間では上・下車線のいづれも視程障害が大幅に緩和されていが，視程記録の中で大きく急激に低下する箇所がある。これは対策施設端部の影響で風が収束し大量の飛雪を道路上に吹き出しているためである。
また，図 5.3.2 は，図 5.3.3 に示す周辺環境を有する道路上での視程変動の観測例である。図の A，B，C の地点で視程が大幅に低下している。B 地点は道路
開口部と防雪柵端部であり，A が橋梁部取付部である。このような箇所では，風が収束し大量の飛雪が路上に吹き出すことで，それまでの良好な視程が数十m まで急低下する例が多い。このような状況に遭遇した場合，一瞬の視程低下に伴う急ハンドルや急ブレーキによる多重衝突事故の発生が想定され，冬期間の安全走行を確保する上で，視程の急変箇所への対策が急がれる。

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図 5.3.1 防雪対策施設端部周辺の指定変動の測定例（一般国道 12 号江別）

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図 5.3.2 道路上の視程変動の測定例（一般国道 12 号）

図 5.3.3 視程変動測定時の防雪柵設置位置，
道路開口部の位置（一般国道 12 号江別）開発土木研究所報告

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71

5.3.2 視程障害対策としての視線誘導に関する課題
視線誘導標などによって道路線形・自車の走行位置を知らしめドライバー誘導を行うことで冬道走行の安全性を一層高めることができる。この場合，高い誘導効果が期待できる視線誘導標の設置方法が重要になる。視線誘導施設の設置に関しては「視線誘導標設置基準・同解説」4 ） に技術的なことが示されている。しかし，この基準は全国一律のもで，吹雪・降雪による視程障害に関しては余り考慮されておらず，視程障害時の有効性に不安が残る。
このため，冬道での視程障害の発生を考慮し，厳しい走行環境下において効果的にドライバー誘導が行える視線誘導標などの設置手法の確立と視線誘導標の高度化による対策が必要になる。
5.4 視程障害対策の課題に対する新たな対策手法の提案
5.4.1 道路開口部，施設端部における視程障害対策
道路開口部，施設端部などにおける視程の急変箇所の解消に向けて，新たな対策手法を開発するために数値モデルを用いて副防雪柵について検討する。
(1)

数値シミュレーションによる副防雪柵の検討 3 ）1）数値モデル数値計算には，Uematsu6）らによる吹雪の 3 次元数値モデルを用いた。数値
モデルは大きく 2 つの計算過程に大別され，第 1 の領域は初期条件に風向風速を入力したのち流体の運動方程式によって 3 次元の気流場を計算する。第 2の領域は，気流場が計算された後，初期条件に降水量を与え雪粒子の浮遊運動と跳躍運動が考慮された方程式系により飛雪空間濃度を計算する。これら 2つの領域において定常値が定まるまで繰り返し計算することによって吹雪を発生させることができる。
図 5.4.1 に数値モデルの計算フローを示す。

72

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図 5.4.1 数値モデルの計算フロー

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732)気流の計算
本気流モデルは，Arisawa 7 ） のモデルを用いており，この 3 次元モデルの気流
場計算手続きは Patanker 8）による方法を用いている。これによる 2 次元モデル
は Arisawa ら 7 ） により大気汚染質の長距離輸送の計算に，また，道路周辺の流れ，拡散の計算にも用いられていて，その有効性が確かめられている。
3)飛雪空間濃度の計算
Kobayashi 9 ） の観測によれば，雪粒子の輸送形態としては，跳躍の方が浮遊よ
り多いと結論されている。このため，数値モデルでは雪粒子が高い位置から飛び出し，跳躍から浮遊に移るように浮遊を考慮する必要がある。以下に，気流と飛雪空間濃度を計算する方程式系を示す。
4)基礎方程式
空気の運動方程式および連続の式は次のように現せる。

ここでρ：空気の密度，ｕ（ｕ，ｖ，ｗ）：桐生ベクトル，Ｋ ｍ：運動量の拡散係数，
P：気圧，ｇ：重力加速度である。
飛雪空間濃度φの依存式は次のようになる。

ここでｕS：飛雪空間濃度の移動ベクトル，ＫS：φの渦拡散係数である。上式の74

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左辺第 1 項は飛雪空間濃度の時間変化，第 2 項は移流，右辺が渦拡散を表しており，この式により上述の浮遊が計算できる。

となる。W f は飛雪粒子の落下速度であり，-0.5m/s 程度の値である。この(6)式は上述の(1)，(2)，(3)式と数学的に同じ形をしている。従って，これらは同一のアルゴリズムで計算でき，プログラム上非常に有利である。
渦拡散係数 K S は K ｍ と等しいと仮定し，混合距離理論を用いて

5)境界条件
上述したように地表面近くでの飛雪は跳躍状態であるから，(5)式だけでは計算できない。そこで特別な定式化が必要となる。
Iveren 10 ） は，充分に雪が供給される平坦な場所において，単位長さあたりの跳躍による吹雪輸送量Ｑは次式のように表現されることを示した。

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75ここで h：跳躍層の高さ，c：実験定数，u ＊ ：摩擦速度，ｕ ＊ t ：臨界摩擦速度である。
いま，跳躍層内の平均風速をｕｈ，平均飛雪濃度をφｈ，跳躍層から地表面への沈着速度を D，地表面から侵食速度を E(雪が上向きに輸送される場合を正とする。したがって，(D＜O，E＞O)とするととなる。さらに定常状態を仮定すると，となり，(8)，(9)，(10)，(ll)式よりとなる。この E を，雪の供給が充分あるときの最大侵食速度(Emax)と考え，非定常の場合にはとなる。これを差分表示で表せば

76

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である。
このようにして求めた(10)，(11)式を前節の気流，飛雪空間濃度の計算の地
表面での境界条件式として用いれば，飛雪空間濃度とともに吹きだまり量が計算できる。なお，h は一般に 10〜30cm 程度と言われているので，ここでは h=25cm とし，気流飛雪濃度計算における地表面直上の層の厚さも 25 ㎝とした。
また，その層内では風速の対数分布を仮定して，計算された風速から u ＊ を求めた。ｃ，ｕ＊ｔは雪質によって変わるべきものであるが，ここでは Schmid 11 ）による c=1.0，ｕ＊ｔ=0.15m/s を用いた。
計算領域の上の境界では降雪強度 P re を与えた。計算領域の高さを，飛雪空間
濃度の鉛直傾度がほぼゼロとなる高度(一般的には数 m)以上にとれば，降雪
強度を与えるということは，上の境界で一定濃度を与えるという事と同等である。

P re =1mm/hr=0.278g/㎡・sec の降雪強度はφh=0.43g/hm3 に相当する。
これまでに本数値モデルでは，2 次元フェンス周辺の気流の流れと吹きだまり
分布や角柱形状建物周辺の吹きだまり分布などに関し，屋外観測結果との良い一致が確認され，その有効性が認められている。

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776)解析方法
数値計算に用いた初期条件値および計算ケースを，表 5.4.1 と図 5.4.2 に示す。
風速は，吹雪発生時の強風を想定した一般的な代表風速 10m/s，風向は防雪柵に直角な風向と 45°傾けた 2 方向を対象とした。計算ケースは，柵端部に対策工を設けない標準タイプと柵端部に直角に防雪柵(以下，副防雪柵という)を設けた 2 タイプの構造を対象とし，副防雪柵の長さは 3，5，10m の 3 段階に変化させた。なお，計算に取り込んだ防雪柵の形状は，柵高 5m，空隙率 0%とした。
7)解析結果図 5.4.3 に，風向 45°における「標準柵」と「標準柵+副防雪柵 5m」での柵開口部周辺の飛雪空間濃度分布を比較して示す。なお，以下の図中に示す飛雪空間濃度は，一般乗用車のドライバーの目線の高さの目安となる 1.25m 高の計算結果である。「標準柵」をみると，柵開ロ部からの吹雪の流入により，大きな飛雪空間濃度の領域が本線上にのびているが，これは柵開口部付近での局所的な視程障害の発生を意味している。「標準柵+副防雪柵 5m」をみると，「標準柵」でみられた本線上での空間濃度の大きい領域はほぽなくなり，副防雪柵の設置によって，柵開口部から本線上への吹雪の流入が抑えられていることがわかる。
図 5.4.4 に，風向ぴにおける道路縦断方向の飛雪空間濃度分布を示す。柵端部に副防雪柵を設けない標準柵は，柵開口部の中心で局所的に空間濃度が大きくなる。しかし，柵端部に副防雪柵を設置すると，柵開口部内の飛雪空間濃度は一様となり，標準柵でみられた局所的な増加はみられない。同じ風向 0°のときの道路横断方向の飛雪空間濃度分布を図 5.4.5 にみると。標準では柵から 7〜18m の範囲に大きな空間濃度が広がっているが，副防雪柵を設置することにより全体的に空間濃度は 0.02〜0.05g/㎡小さくなる。
数値シミュレーションによる評価から，道路開ロ部，施設端部の局所的な視程障害は，主防雪柵に直交する副防雪柵を設けることにより解消できることが明らかになった。

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表５．４．１

数値計算に用いた初期条件値

図 5.4.2 計算ケース

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図５．４．３80

水平方向の飛雪空間濃度分布

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開発土木研究所報告

図 5.4.4

縦断方向の飛雪空間濃度分布

図 5.4.5

横断方向の飛雪空間濃度分布

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5.4.2 視程障害を考慮した視線誘導標による対策の検討 12 、 13 ）視程障害時の走行車両は視覚情報として前走車を頼りにし,大幅に接近して短い車間距離で走行し,極めて危険な状態に陥ることが多い 14 、15 ）。走行位置の確認のために前走車に代わる視覚情報やドライバー誘導策が重要になる。そこ
で,優れた視認性を有する自発光視線誘導標を有効活用することで,視程障害時の走行の安全性を一層高めるものと考えられる。このため,視線誘導標の設置にあたって視程障害を考慮した適切な設置手法や,新しいシステムである高機
能視線誘導標について検討する。
（1） 視線誘導標の設置間隔を検討するための視程条件と走行維持の条件
1）視程障害時の視程条件
視程障害状況を考慮した視線誘導標の設置に関する適正値の検討にあたって,上述した冬期の走行環境などを勘案して,視程条件などを次のように提案する。
① 視程 100m 以下では自発光視線誘導標による対策を考える。
② 走行維持のために視覚情報を支援する前提として平均視程の最悪条件を,・ 一般道路で 70m〜50m 程度と設定する。
・ 高速道路で 100m〜70m 程度と設定する。
③ 走行維持の速度の目安として,以下が適当である。
・ 一般道路……35〜40 ㎞/h→40 ㎞/h 以下(想定平均視程 70m〜50m)
・ 高速道路……50 ㎞/h 以下(想定平均視程 100m〜70m)
2）視程障害時の走行維持の条件(a) 想定平均視程の距離内で停止ができる
条件 a-1

一般道路：走行速度４０㎞/h 以下での制動停止距離が,想定平均
視程の小さい値５０ m 程度と同程度か,それを下回る。

条件 a-2

高速道路：走行速度５０㎞/h 以下での制動停止距離が,想定平均
視程の小さい値７０m 程度と同程度か,それを下回る。

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(b) 路外逸脱することなく運転ができる
路外逸脱を防止するために,視線誘導標設置問隔の条件を整理する。
条件 b-1

一般道路：走行速度４０㎞/h 以下において,制動停止距離以内で常にドライバーの視野に 2〜3 個の視線誘導標が見えていることが望ましい。

条件 b-2

高速道路：走行速度５０㎞/h 以下において,制動停止距離以内で常にドライバーの視野に 2〜3 個の視線誘導標が見えていること望ましい。

条件 b-3

一般道路：特に吹雪による視程障害の影響が大きい区間では,前方３０ｍ以内で常にドライバーの視野に最低１個の視線誘導標が見えることが望ましい。

(3)

視線誘導標設置間隔の適正値の検討

1)

制動停止距離の検討
視線誘導標の設置間隔の検討にあたって走行速度に対応する制動停止距離 16)を求めた。ここで用いた滑り摩擦係数は新雪も含む積雪路面として f：0.25 として算出すると次の値を得る。
① 一般道路：V=４０㎞/h での制動停止距離→５５m② 高速道路：V=５０㎞/h での制動停止距離→７５m
こ の 結 果 か ら ,制 動 停 止 距 離 の 程 度 ま で 視 線 誘 導 標 が 見 え る こ と が 必 要 であるうえ,想定平均視程のそれぞれ小さい方の値と概ね一致している。
2)

直線区間における設置間隔の検討
設置間隔に関する上記の 3 条件(条件 b-1〜3)ついて,理解しやすいように
一般道路と高速道路の場合について検討する。
(a)

一般道路の場合

前記の条件 b-1 を図解で検討すると,図 5.4.6 に示すようになる。
これらの結果から,設置間隔の適正値は 20m〜35m となる。
(b)

高速道路の場合

高速道路についても条件 b-2 をで検討すると,図 5.4.7 に示すようになり,
設置問隔の適正値として 25m〜50m となる。
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図 5.4.一般道路で常に 3〜2 個が常に見えてる場合（視程 50ｍ〜70ｍ程度）

図 5.4.7 高速道路で常に 3〜2 個が見えてる場合（視程 70ｍ〜100ｍ程度）
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（3） 曲線区間における設置間隔の検討
曲線区間における自発光デリニェータの設置間隔については,基本的に直線区間と同様の設置間隔とする。具体的には,次式 11 ） に基づいて反射型視線誘導標の設置間隔を求め,それらを補足するために,前記の直線区間で求めた設置間隔に近いものを自発光式に変更する方法が合理的であると考えられる。ただし,その設定で常に 3 個 17 ）がドライバーの視界内にあることを十分考慮する必要がある。

表 5.4.2 一般道路（曲線区間部）における冬期視程障害対策としての視線誘導標の標準設置間隔

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851） 一般道路の曲線区間
一 般 道 路 を 想 定 し た 場 合 , 設 計 速 度 60km/h に お け る 最 小 曲 率 半 径 はR=150m 以上であるから,表 5.4.2 より視線誘導標相互の標準最大設置間隔は12-5m 以上である。この間隔にある視線誘導標を一つ置きに自発光式に換えると,その間隔は 25m となり,一般道路の設置間隔である 20m ピッチ.40m ピッチに大きく外れていないことから,常に 3 個がドライバーの視界内にある状態であれば,設置間隔は一つ置きの 25m ピッチでも問題はないであろう。しかし,このピッチで常に 3 個がドライバーの視界内に入ることが難しい状況ならば 12.5m とすべきである。同様に,最小曲率半径が 181〜320m においても同様の考えで,一つ置きか連続かを設定するとよいであろう。まとめると,一般道路においては次の 3 条件を満足するように,表 5.4.2 の設置間隔を 1〜3 個おきに自発光デリニェータの設置間隔とするのが適当である。
① 20m ピッチ,または 40ｍピッチに近い設置間隔とする② 常時 3 個がドライバーの視界に入っている状態での設置間隔とする③ 吹雪による視程障害の多発区間では,最大間隔を 20m 程度とする

表 5.4.3 高速道路（曲線区間）における視程障害対策としての視線誘導標の標準設置間隔

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2)高速道路の曲線区間
高規格道路を含めた高速道路では,設計速度が最低でも 80km/h 以上であるから,最小曲率半径は 280m 以上必要である。表 5.4.3 により,視線誘導標相互の標準最大設置間隔は 17.5m である。これを一般道路の場合と同様に下記の条件を満たしながら,曲線半径が 346m〜650m においては,表 5.4.3 に示す設置
間隔か一つ置きのピッチを自発光式デリニェータの設置間隔として選択すればよい。
① 25 皿ピッチ,または 50m ピッチに近い設置間隔とする② 常時 3 個がドライバーの視界に入っている状態での設置間隔とする③ 吹雪による視程障害の多発区間では,最大間隔を 25m 程度とする。
最小曲率半径が 651m 以上の場合には,②③の条件下で表 5.4.3 に示す設置間隔とするのが適当である。
(4)視線誘導標発光部の高さの検討
吹雪による飛雪濃度の鉛直分布は高さにより大きく異なる,このことは視程障害度合いも高さの違いで変化することを意味していて,視線誘導標高さに関する適正値の検討は極めて重要である。
ドライバーが視線誘導標として確認できるためには,吹雪の中でその発光部を十分視認できる必要がある。しかも,その発光部が飛雪濃度の最も高い範囲の上に出ていることが望ましい。吹雪時の走行車両が走行位置の確認のために,
視覚情報として前走車を頼りにして走行する視程の臨界値はおよそ 100ｍ前後であるから,その視程値での飛雪量は 10〜20g/m・s となる 18 ）。この飛雪量に相当する吹雪の高さの位置は,雪面から 10〜20c 皿である 19 ）。
このことは,路側の雪堤上面からの高さが.10〜20cm 程度の範囲が最も大きく視程低下が生じることを意味しており,少なくともこの高さより視線誘導標
発光部が高いことが望ましい。それに防護柵の高さは約 90cm であるから,除雪による雪堤は概ね 90〜100cm の高さに形成されることが多い。また,乗用車のドライバーの目の高さはおよそ 120 ㎝であるため除雪・路面管理において
路側雪堤の高さを 120 ㎝以下に抑制している区間がなり多い。

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87このため,雪堤の高さを概ね 90〜120 ㎝と想定すると,吹雪時に視程が最も低下部分の高さは以下のように,100〜140 ㎝となる。
したがって,視線誘導標の自発光部の最小高さの目安は(90〜120cm)十(10〜20 ㎝)=100〜140 ㎝となる。
また,車両の走行に伴う雪煙の高さ 2〜3m を考慮すると自発光視線誘導標発
光部の高さを,北海道においては 1.5m〜3.0m の値を標準として考えるべきである。
5.4.3 高機能自発光視線誘導標による対策と誘導効果 20,21 ）視程障害時の走行支援として高機能自発光視線誘導標により道路線形,自車の走行位置を知らしめることで,走行の安全性を高めることができると考えられる。そのためドライバーからのアンケート調査や視線挙動特徴から視程障害時の誘導効果を検証する。
(1)高機能自発光視線誘導標の設置と調査方法
一般国道 12 号江別区間は,交通量が約!6,000 台ノ日の主要幹線道路であるがしばしば猛吹雪に襲われ,視程障害時には多重衝突事故が発生する区間である。
視程障害対策として吹き止め柵と複合する形で高機能自発光視線誘導標(以下,視線誘導標と略す)で対応することになった。
当該区間は曲線区間で半径が 350m である。視線誘導標は 20m 間隔で設置
し全長 700m に渡って中央分離帯に設置した。この設置間隔は上記で提案した視程障害を考慮した一般道路における曲線区間(表 5-4-2)とほぼ同間隔である。
視線誘導標の設置状況を写真 5.4.1 に示す。
1)視線誘導標の概要と調査方法
視程障害状況を的確に感知するために曲線部の両端部と中間部に,2 基 1 組
で計 3 組のポール型視程計を組み込んだ自発光視線誘導標を配置した。ポール型視程計により視程障害状況を把握し,その度合いに応じた輝度で発光して視線誘導効果を確保するようにした。図 5.4.8 は視程障害状況に応じた発光形態を判定する手順をフローチャートに示したものである。

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写真 5.4.1 高機能視線誘導標の設置状況

図 5.4.8 視程障害状況に対応した発光量の自動判定フロー
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まず,①日中と夜間を区別し,②吹雪発生の有無を判定する。③視程の程度(高・中・低)を判定し,自発光視線誘導標にそれぞれの視程状況に応じて発光輝度を変化させる。視線誘導効果の検証は,自発光視線誘導標の設置区間で側方散乱方式視程計 22 ） を搭載した視程障害移動観測車 23 ） とアイカメラ装置などを用いて行った。
(2)視程障害時の視線誘導効果
１) 視線挙動からみた視程障害時の視線誘導標の効果
吹雪時の視程障害度合いの異なる場合の結果を写真 5.4.2 に比較して示す。
同 じ 右 カ ー ブ 区 間 で の 観 測 結 果 で あ り,(a)は 降 雪 で 視 程 が 660m,(b)は 吹 雪 により視程が 160m にまで低下した時のものである。視程が比較的良好な場合は,視線が視線誘導標に促されて前方の道路線形に沿っている。また,この時は視線が視線誘導標に誘導されているが,発光部に直接視点をおいていない。一方,
視程が著しく悪化した場合は,視線は視界内にある視線誘導標の発光部にしたがって道路線形を追い,視点も高機能自発光視線誘導標の点灯部分を直接見ている。これは,激しい視程障害時ではドライバーの視的目標物がきわめて乏し
いため,視線誘導標の発光がドライバーの視覚情報を補助するものではなく,唯一の視的目標物であることを示している。また,視程障害時では,ドライバーは
道路線形を追いかけるだけでなく,前方の視線誘導標から得る視覚情報により,
道路上の自車の走行位置を認識しているとみられる。

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(ａ)視程良好時（視程：660ｍ，右カーブ区間）(ｂ)視程障害時（視程：160ｍ，右カーブ区間）
写真 5.4.2 視程障害状況の違いによるドライバーの視線挙動の比較
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91２) アンケートによる視線誘導標の効果
視線誘導標の効果に関するアンケート調査を行った。アンケート内容は,降雪・吹雪時の視程障時の誘導効果について,①有効だ,②有効でない,③どちらとも言えない,である。対象者はおもに周辺を走行するタクシー,バス,トラックな
どのプロのドライバーと住民の道路利用者で,150 名に調査票を配布し回答が得られたのは 80 名であった。アンケート調査結果と属性を図 5.4.9 に示す。
視程障害時の視線誘導標の効果については.71〜74%の多くのドライバーから
日中・夜間のいずれも有効であると高く評価された。
視線誘導標の効果についてドライバーの視線挙動の特徴とアンケート調査から,視程障害時の視線誘導標が大きな効果を有していることが明らかになった。

図 5.4.9 高機能視線誘導標の視程障害時の誘導効果に関するアンケート調査結果
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5.5 まとめ
視程が急激に変化する箇所の存在を実測で初めて明らかにした。そのような箇所は道路構造の不連続区間,対策施設端部や道路開口部,複雑地形であり,対策が急務であることを指摘した。これらへの対策はこれまでの手法による対応では難しいことから,数値シミュレーションによって新しい対策手法を検討した結果,副防雪柵で対応するのが有効であることを示した。また,視程障害時の対策手法である視線誘導標による誘導効果を一層高めるために,視程障害を 考 慮 し た 適 正 な 設 置 方 法 (間 隔 及 び 高 さ)に つ て 提 案 す る と と も に ,周 辺 の 視程障害状況に対応して適正な輝度で自動的に発光する視線誘導標を新たに開発し,上述の設置方法と同様に整備し誘導効果について検証した。結果は高い誘導効果を有しており,視線誘導標による対策は視程障害時の極めて有効な対策であることを明らかにした。

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[第 5 章参考文献]
1)Roberts, A.W.. 1986: Guiderail delineation, Transportation ResearohRepord No,306.7-8.
2)Helmu T.Z., ToruH., and Thomas S., 1995:Visibi11ty of Obliteration
Transportation Researoh Rocord. 1495.
3)五十嵐祐一,村上正幸,伊藤和彦,坂本弘志.1998:翼型防雪板を有する新型防雪柵の開発とその性能評価試験,第 11 回寒地環境工学合同シンポジウム講演論
文集.45-5.
4)日本道路協会.1984;視線誘導標設置基準・同解説,pp.45.
5)福澤義文,加治屋安彦,金子学,川上俊一,金田安弘.1997:防雪柵端部での視程の急変とその対策一数値シミュレーションによる検討一,日本雪氷学会北海
道の雪氷,No16.41-43.
6)Uematsu, T.,Nakata, T., Takeuchi, K., Arisawa, Y., and Kaneda, Y.
(1991): Three-dimensional numerical simulation of snowdrift. Cold
Regions Science and Technology.20(1).65-73.
7)Arisawa, Y., 1987. Two-dimensiona1 numerical experiments on themechanism of longrange transport of air pollution. Ph.M. Thesis.
University of Tsukuba.
8)Patanker, S.V., 1980: Numerical heat transfer and fluid flow.
Mcgraw-Hill, PP,197.
9)Kobayashi, D.. 1972: Studies of snow transport in low-1evel driftingsnow. Contrib.Inst. Low Temp. Sci. Hokkaido Univ., Ser. A, 29.
10)Iversen, J. D., Greeley, R., White, B. R. and Po11ack, J. B., 1980:
Eolian erosion of the Martian surface, Part l; Erosion rate similitude.
Icarus, 26, 321-331.
11)Sohmidt, R. A., 1982: Properties of blowing snow. Rev. Geophys. Space
Phys., 20, 39-44.
12)福澤義文,加治屋安彦,熊澤義舜,森隆広.1996:冬期視程障害対策としての視線誘導標の設置手法に関する考察一設置間隔の適正値の検討一,第!6 回交通工学研究発表会論文報告集.49-52.
13)福澤義文,加治屋安彦,森隆広.1966;視程障害時の視線誘導に関する考察,土木学会北海道支部,平成 7 年度論文報告集,第 52 号(B),438-443.
14)福澤義文,石本敬志,丹治和博,金田安弘 1994;吹雪時の視程と車間距離につ94

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いて,第 10 回日本雪工学大会論文報告集.47-50.
15)竹内政夫.1986;道路管理のための気象観測とその利用,雪と道,No7.41-48.
16)日本道路協会.1983:道路構造令の解説と運用,254-257.
17)Federal Highway Administration ; Roadway Delineation Practices
Handbook, Publication NO. FHWA-SA-93-001,pp,137.
18)竹内政夫.1980:吹雪時の視程に関する研究.土木試験所報告.No.74.pp31
19)Takeuchi maso, 1975; Vertical profile and horizonta1 increase ofdriftsnow tramsport, J.Glacio. 26,(94),481-492.
20)福澤義文,加治屋安彦,金田安弘,丹治和博.1997:吹雪時における自発光視線
誘導標による誘導効果について.1997 年度日本雪氷学会全国大会講演予稿
集.P105.
21)福澤義文.加治屋安彦.1996:インテリジェント・デリニエータ・システムの開発について.第 38 回北海道開発局技術研究発表会概要集(道路・舗装部
門).61-68.
22)福澤義文,竹内政夫.1992:移動観測用視程計の開発について,土木試験所月報 464 号.12-18.
23)福澤義文.1993:車の雪煙による視程障害と側方散乱方式車載型視程計の開発,雪氷.55 巻 1 号.29-38.

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第 6 章視程障害対策の設計法
6.1 はじめに---------------------------------------------------------------------------------- 99

6.2 北海道全域の吹きだまり量分布の推定6.2.1 調査方法および調査資料-------------------------------------------- 99----------------------------------------------------------- 99

6.2.2 北海道における冬期の気候区分の検討
6.2.3 吹きだまり量と気象-------------------------------------------------------- 109

6.2.4 吹きだまり量の 1 ㎞メッシュ値の算出
6.2.5 吹きだまり量分布の検証-------------------------------- 115-------------------------------------------------- 119

6.3 視程障害リスクポテンシャルの提案
6.3.1 視程推定値の算出手法-------------------------------- 102----------------------------------------------- 120----------------------------------------------------- 120

6.3.2 視程の推定算出手法の検証----------------------------------------------- 123

6.3.3 リスクポテンシャル分布と未観測地点の推定----------------------- 124

6.3.4 リスクポテンシャルの評価と視程障害対策手法の提案------------ 128

6.4 まとめ------------------------------------------------------------------------------------- 132

参考文献--------------------------------------------------------------------------------------- 133

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第 6 章視程障害対策の設計法
6.1 はじめに視程障害と吹きだまりは新路線計画,及び,適切な対策手法とその規模を考える場合に極めて重要な要素になる。そのため,北海道全域を対象とした冬期道路における視程障害,吹きだまりに 対応する対策の設計法について検討する必要がある。防雪対策である防雪柵,防雪林,防雪切土などの適切な規模は,当該地域の吹きだまり量を考慮して設計 1) する。しかしながら現状では,北海道全域を対象とする吹きだまり量分布に関する詳細な資料はつくられていない。
吹雪防止対策の路線調査においても,視程障害や吹きだまりの多発個所の把握と対策手法を具体的に検討するため,周辺の気象状況や環境を調査し,交通障
害をもたらす吹雪発生の有無,障害箇所の概略を吹雪発生頻度 2) などで調査する 3) 。しかし,評価の具体的な目安や手法について十分に示されているとはい
い難く,視程障害対策に関して危険性を考慮した新たな評価手法が求められている。
本章では,視程障害対策の適切な規模の設計に不可欠な,当該地域の 1km メ
ッシュ吹きだまり量の算出手法と北海道全域の 30 年確率吹きだまり量分布を求める。また,視程障害対策に関する計画・調査で視程障害多発箇所の特定に活用できる,30 年確率視程障害リスクポテンシャルの算出と評価手法について検討し,評価ランクに対応する適切な対策手法について提案する。
6・2 北海道全域の吹きだまり量分布の推定 4)6.2.1 調査方法及び調査資料(1)調査方法
北海道全域の 1km メッシュ吹きだまり量の推定算出は図 6.2.1 に示す手法で行った。
1)北海道の気候区分の検討
冬期間の北海道の気象は,地域毎に多種多様で吹きだまり量に影響を与える
気象因子も異なることが想定される。そのため,北海道全域の気象資料を用いて主成分分析による北海道の気候区分を行う。

開発土木研究所報告

2002 年 3 月 No．118972)相関の検討
過去に実施した吹きだまり量観測データや観測地点近傍の気象観測所の気象資料により,吹きだまりに大きく影響する気象因子を抽出する。
3)重回帰式の作成｢相関の検討」で抽出した気象因子と吹きだまり量の重回帰式を作成する。
4)気象因子のメッシュ値の算出得られた「重回帰式」に含まれる気象因子について北海道全域の 1km のメ
ッシュ値を算出する。方法は気象庁のメッシュ気候値算出手法と同様の多変量解析の一手法であるステップワイズ法によって行う。
5)吹きだまり量の推定
気象因子の 1km メッシュ値と重回帰式により,北海道全域の吹きだまり量の1km メッシュ値を推定する。

図 6.2.1 北海道全域の 1km メッシュ吹きだまり量分布の算出フロー

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（2） 調査資料
調査に使用した吹きだまり観測資料,及び,気象資料は次のものを用いた。
図 6.22 は吹きだまりの観測地点を示す。
1)吹きだまり量観測資料① 昭和 62 年度:観測箇所 32 地点 5 ）② 平成 8〜lO 年度:観測箇所 33 地点③ 文献調査による観測箇所 6 地点 6 ， 7 ， 8 ， 9 ）2)気象資料①全道のアメダスデータ
収集期間は 12 月〜3 月で,毎時の気温・風速,及び,9 時の積雪深②北海道開発局道路気象観測データである。

図 6.2.2 吹きだまり観測地点

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6.2.2 北海道における冬期の気候区分の検討
冬期の北海道の気象は太平洋側と日本海側,それに内陸部と海岸部で大きく異なることから,同じ吹きだまり量でも,寄与する降雪量や強風日数,気温な
どの気象が異なるものと推測される。そのため,北海道を気象的にほぽ同一とみなせるブロックに分割し,各ブロック毎に吹きだまり量を推定する重回帰式を算出する必要がある。
(1)北海道の気候
気候区分については, 福井 (1933 ) 10 ）,関口 ( 1959 ) 11), 鈴木 ( 1966 ) 12 ）などの区分があり,それぞれ特色があって比較的よく利用されてき七北海道の気候区は周囲を取り囲む海洋と地形の関係から一般的に次のように分類されている。
天塩山地から大雪山系,

日高山脈を南北に連ねた脊梁山脈によって,北海道を南北のラインで東西に分割する。さらに,知床山系から阿寒山系,大雪山系をほぼ東西に結ぶラインで南北に分ける。このように北海道の気候区を図 6．2．
3 のように,日本海側,オホーツク海側,太平洋側東部,太平洋側西部に分け

図 6.2.3
100

北海道の気候区分
北海道の気候区分（堀口 13 ））開発土木研究所報告 2002 年 3 月 No．118

て用いられることが多い 13 ）。この気候区分は経験的に行った区分であり,おもに気温や降水量を年平均(合計)の観点から分類した結果が多い。
し か し , 吹きだまりは風で運ばれる飛雪が堆積する現象であり ,一般的に飛雪雪粒子の付着力は温度が高くなるほど大きいことから,吹きだまり量は冬期の風速や気温に大きく影響されるものと考えられる。これまでの気候区分では
冬期の気象をあまり考慮していないため,降積雪や風速を考慮した気候区分を検討する必要がある。
(2)北海道の冬期気候特性の把握
冬期の気候特性の把握を統計解析手法の一つである主成分析 14) によって行う。
主成分分析に用いた気象データは 12 月〜3 月の月平均気温,最大風速,累計降雪深の 1981 年〜1997 の累年平均値である。
主成分分析の結果を図 6.2.4, 図 6.2.5,てみると, 寄与率が 54.3%,
温, 最大風速が正,

表 6.2.1 に示す。第 1 主成分につい固有値が 1.6%である。各主成分の係数は平均気

累計降雪深が負で絶対値が大きいのは平均気温,最大風速である。このことは, 気温が高く,

風速が大きく,降雪量が少ない地域ほど主成分得点が正で, 絶対値が大きいことを示している。
図 6.2.4 の各地点の主成分得点をみると海岸地域は正で,とくに風速が大きい岬や半島部で主成分得点が 1 以上になっている。また,内陸地域の主成分得点は負で,その絶対値は累計降雪深が 200cm 以上,気温が−6℃以下と積雪が多く, 気温は低いが風速は 10m/s 以下の地域で大きくなっている。このことは第1 主成分は,海岸域と内陸域の気候特性を示していると考えられる。
第 2 主成分は寄与率が 29.9%,第 1 主成分と併せた累積寄与率が 84.1%となり，気候特性の約 84%が第 2 主成分までで表現できることを意味している｡第 1 主成分に比べると寄与率は約 1/2 で固有値も小さい｡各主成分の係数は全て正である が ,変 量 の中で累計降雪深の寄与が大きく , 平均気温や風速の寄与が小さい
ことが特徴である。
図 6.2.5 に示す主成分得点では,日本海側が正で太平洋側が負である。主成

分得点は累計降雪深が 300cm を越える道北の内陸部で大きく, 100〜150cm 以下の道東地方で小さくなっていることから,

第 2 主成分は太平洋側と日本海側の気候特性を表現していると考えられる。

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表 6.2.1 主成分分析結果の比較(3)北海道の冬期の気候区分
北海道における冬期の気候区分については,これまでの気候区分と前項の主成分分析結果などを考慮して図 6.2.6 で示すように 3 領域に分類した。
主成分分析結果による第 1 主成分は,海岸域と内陸域の気候特性を示している。海岸域の中でも日本海側地域は吹きだまり量の多い地域であることから,
第 1 主成分の 0 ラインを基本にして領域Ⅰを設定した。道南及び太平洋側領域
は第一主成分の領域に入る。また,第 2 主成分の 0 ライン胆振地方を通っている。これらの 領域の中で道南地方は気温が高く,道東の太平洋側は気温が低く
降雪も少ない地域であり,吹きだまり量に影響を与える気温や降雪量に違いのあることが図 6.2.7 からわかる。そこで,第 2 成分の結果を考慮して,この領域
を 2 つに分割した。道東の太平洋側を含めた残りの領域は,オホーツク海側・及び 1 道東地方の 2 つへ分類することも検討したが,第 1 主成分,第 2 主成分の結果などを考慮して一つの領域として, 領域Ⅲとした。

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図 6.2.7 太平洋側アメダス地点の気温と累計降雪深の関係を道南，道東地域での比較

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6.2.3 吹きだまり量と気象
吹 き だ まり量と気象の関係を検討するために ,昨年度までの解析結果 15'曲
から, 気象統計値（冬期間の最大平均風速,

平均気温）を採用する。気温や風

速 の 出 現 回 数 (毎 時 値 )が 吹 き だ ま り 量 に 影 響 を 及 ぽ す こ と が 明 ら か で あ る ことから,ここでは,気温と風の出現回数に着目する。
な お, 本論文で対象とする吹きだまり量は ,吹きだめ柵, または,吹き止

め柵（柵高 5 . 0 m 〜 3 . 5 m ）を設置した場合, その周囲に形成される吹きだまりで,防雪柵に直交方向の幅 1m の吹きだまり量のことである。

(1)吹きだまり量と気温の関係
毎 時 の 気温が− 10℃以下の一冬の出現回数 ( 以下, 出現回数と略す )と吹きだまり量の関係を示したのが図 6.2.8 である。領域を考慮しなければ,出現回数の増加に伴って吹きだまり量の減少傾向が見受けられるが,両者に明瞭な傾向を見いだすことができない。

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図 6.2.8 吹きだまりを観測した年の冬期間で，毎時の気温が−10℃以下の出現回数と吹きだまり量の関係
また ,気温が 0℃以下と ,−5℃以下の出現回数と吹きだまり量の関係では同様の傾向を示している。
領 域 別 でみると , Ⅰ,Ⅲ領域は出現回数が増えると吹きだまり量の減少傾向が伺えるが,Ⅱ領域について明瞭な関係がみられない。同じ吹きだまり量でもⅠ・Ⅱ領域は,Ⅲ領域に比べて少ない出現回数で同程度の吹きだまり量になっている。このことは気温以外の要因も関与していることが示唆される。
(2)吹きだまり量と風速の関係
風速が 5m/s 以上の出現回数と吹きだまり量の関係を図 6.2.9 にみると,出現回数の増加に伴い吹きだまり量も増加するが,い。しかし,

Ⅰ,Ⅱ領域の明確な区別は難し

Ⅲ領域は他の領域に比べ出現回数が少ないにもかかわらず, 吹き

だまり量はⅠ領域と同程度である。Ⅲ領域は気温の低い領域で・雪粒子の付着
力 が Ⅰ, Ⅱ領域に比べ小さいために ,弱い風速でも雪粒子が移動するために吹
きだまり量が多くなることを示している。
図 6.2.10 は,最大風速と吹きだまり量の関係を示したものである。この結果
からも風速が大きくなると吹きだまり量も増加する傾向がみられるものの,各領域毎の特徴をみいだすことは難しい。

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図 6.2.9 吹きだまりを観測した冬期間で，風速が 5m/s 以上の出現回数と吹きだまり量との関係

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図 6.2.10 吹きだまりを観測した冬期間で，最大風速と吹きだまり量の関係
吹きだまり量推定式の検討
上述の 6 . 2 . 3 (1),(2)項で気温,風速と吹きだまり量の関係について調べた

結果, 気温は風速に比べて明瞭な関係をみいだせなかった。しかし,

弱い風速

でも気温の低下にともなって吹雪量が多くなり, また,気温が 0℃以上の高い気象条件でも風速が大きければ吹雪が発生するという観測結果 17)が報告されている。そこで竹内ら 17 ）の研究による地吹雪発生条件の気温と風速の関係から,
気温と風速を表 6.2.2 のように組み合わせて吹きだまり量との関係を求めた。
表 6.2.2 の条件を満たす回数を求め,

吹きだまり量との関係を図 6.2.11 に,

また表 6.2.3 に一時回帰式と相関式と相関係数を示す。
各領域で算出した相関係数はⅡ領域で最も良く,一次回帰式の傾きはⅢ領域が大きい。Ⅲ領域は冬期間の気温が他の領域に比べて低く,雪粒子の焼結現象が起こりにくいために,風速の弱い場合でも吹きだまりが発生しやすいことを示している。また,

Ⅱ領域は 3 領域の中でも傾きが最も小さく,Ⅲ領域とは反対 に 気 温 が 比 較 的 高 い た め に 雪粒子の焼結や昇華などの現象が発生するためと考えられる。

表 6.2.2 吹きだまり量との関係を求める風速と気温の組み合わせ

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吹きだまりは降・積雪現象が伴って発生するために,累計降雪深との相関川を求めたところ良い結果が得られたことから, 表 6.2.2 に示した出現回数と累
計 降 雪 深,そ れ に 吹 き だ ま り 量 の 関 係 に つ い て 重 回 帰 分 析 を 行 っ て 表 6.2.4に結果を示した。
得られた重回帰式の相関係数は, 表 6.2.3 の結果に比べて各領域ともに相関係数が良くなっていることから,表 6.2.4 の 3 つの重回帰式を用いて北海道全域の 1 ㎞メッシュ吹きだまり量分布を推定する。

図 6.2.11

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表 6.2.2 の気象条件を満たす出現回数と吹きだまり量の関係

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表 6.2.3 吹きだまり量と気象（表 6.2.2 の組み合わせ）との関係による領域の一次回帰式と相関係数

表 6.2.4

吹きだまり量と累計降雪量を考慮した気象との関係による
領域別の重回帰分析結果

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6.2.4 吹きだまり量の 1k 皿メッシュ値の算出(1)気候値の算出
気候値の算出は,各年度の資料が正規分布すると仮定した標準正規分布の確率密度関数に基づいて,正規確率から対応する値を求めて気候値とした。気候値として表 6 . 2 . 5 に示す 7 つ の 気候値を設定した。表には気象庁で採用している解説用階級区分との対応を示す。この表に基づいて観測地点の気候値 X1,X2
90%値(10 年に一度発生する値)， 97%値(30 年に 1 度の割合で発の平年値,

生する値)を求めた。

表 6.2.5 気候指標値とその意味づけ（気象庁）

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(2)吹きだまり量の 1km メッシュ値の算出
気象要素が周辺地形の影響を強く受けることに着目して,観測地点の気候値(X1,

X2)を目的変数とし,

国土数値情報(気象庁 ) 18) の地形に関するメッシュデータから作成した様々な地形因子を説明変数とする重 回 帰 式 ( 1 ) 式 を
多変量解析( ス テ ッ プ・ワ イ ズ 法 ) により求め, この式により任意未観測地点の気候値(X1,X2)を推定した 19)

表 6.2.4 の吹きだまり量を求める重回帰式と累計降雪深と風と気温の出現回数の 1kmメッシュ値を用いて,北海道全域の lkm の吹きだまりメッシュ値を算出した。さらに,ランダムに散らばった吹きだまり量分布を変分法 20,21) を用いて補正を行い, 30 年確率 1km メッシュの全道吹きだまり量分布を求めた(図 6.2.1
2)。
30 年確率 1km メッシュ吹きだまり量とは,1km 四方内のある地点に吹きだめ
柵,または,吹き止め柵(柵高 5.0m〜3.5m)を設置した場合,その周囲に形成される吹きだまりで,防雪柵に直交方向の幅1m の30 年確率推定吹きだまり量のことである。得られた 30 年確率 1km メッシュ吹きだまり量は,吹雪対策マニュア
ル(案) 22 ） に示される手順にしたがい, その地点の 30 年確率最大積雪深との関係から,吹きだめ柵,吹き止め柵の適正規模(柵高)が決められる。

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6.2.5 吹きだまり量分布の検証推定算出した 1km メッシュ吹きだまり量を検証するために,現地で観測した吹きだまり量との関係を図 6.2.13 に比較した。
気候区分の領域を考慮しないで,推定 lkm メッシュ吹きだまり量と観測値の相関をみると係数は 0.89，1 次回帰式の傾きは 1.13 で両者は良く一致している。とくに観測値が 20m 3 以上での相関係数が 0.94,一次回帰式の傾きが 1.19の結果が得られ,推定吹きだまり量は現地の結果をよく反映していることを示している。
北海道全域の 1km メッシュ 30 年確率吹きだまり量の推定値から,視程障害対策施設の規模の決定や,道路維持・管理のうえで重要となる路線上の 1km 単
位の吹きだまり量の把握が可能となった。つぎに,視程障害対策施設を整備していくための優先順位と,その地域に適切な視程障害対策の検討が重要になるが，その手法について次に検討する。

図 6.2.13 吹きだまり量の実測値と推定 1ｋｍメッシュ
吹きだまり量との比較
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6.3 視程障害リスクポテンシャルの提案
視程障害リスクポテンシャルとは,吹雪の視程障害による交通障害などの危
険性度合を言う。第 4 章で明らかにしたように,視程がおよそ 150m 以下の気象条件下で通行規制が行われる頻度が高くなる。また, 同じ気象条件では,

道

路付帯施設の視認が極めて困難な状況に陥ることが多い。このため車間距離を狭めて前走車に接近する車両が多くなり,多重衝突事故の危険性が高まるなど
極めて危険な走行状態に陥ることが明らかになっている。このため 150m 以下の視程障害時には視程障害リスクポテンシャル(

以下, リスクポテンシャルと 略 す)が急激に高まるものと考えられることから, この視程値以下の冬期間の出現日数を次の手法で推定算出した。
6.3.1 視程推定値の算出手法 23)
竹内 24) は,視程 Vis と飛雪流量 Mf の関係を求め次式に示した。

飛雪流量 Mf は風速と飛雪空間濃度の積であるが,飛雪空間濃度をアメダス観
測要素から推定できれば,視程の推算も可能になる。以下に推定方法を述べる。
(1)飛雪空間濃度の推定
松澤ら 25)は,飛雪の落下速度を一定とした竹内ら 26)の浮遊層における飛雪空
間濃度を求める式を改良し,降雪粒子の落下速度を w f,地吹雪粒子の落下速度をw b として,浮遊層における降雪を伴う吹雪時の飛雪空間濃度を次式で示した。

ここで，Z：高さ，N：飛雪空間濃度, P：降雪強度,N t ： 跳躍層上端での飛雪空
間濃度, Z t ：跳躍層の高さ(=0.1m),κ:カルマン定数,U ＊ ：摩擦風速である。

116

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一方,吹雪量をＱとし,吹雪量のうち浮遊層が占める割合を A とすると,P=0 の場合について以下の式が成り立つ。

ここで,U：風速,Z top ：浮遊層の高さ(=0.lm)である。
U(z)の分布に以下の対数分布を用いる。

ここで,Z 0 ：粗度(雪面=0.0001m)である。
(3)〜(5)式において,未知の変数は N t , ｚ 0 , z t ,では z 0 =0.0001， z t =0.1m,

w f =0.4m/s,

w, A,

Ｑ, z top ,であるが,ここw ｂ =0.2m/s とした。吹雪量Ｑに

つ い て は , 風 速 か ら 推 定 す る い く つ か の 経 験 式 が 示 さ れ て い る が ,こ こ で はTakeuchi 27) のＱ=0.2u2.7 (z top =2.0m,u 1 は地上 lm 風速)を用いた。A については
竹内 28 ） が吹雪量のうち浮遊層が占める割合の最大値を風速の一次式で示しているが,安全側の配慮からここでは A=1.0 とした。
以上から,(4)式を解くことにより N†が求まり,さらに(3)式から飛雪空間濃度を求めることができる。なお,跳躍層の飛雪空間濃度は層内で一様とし,
Ｑ／(0.1Ｕ z=0.1 )とした。
なお,跳躍層上端での飛雪空間濃度 N t は表 6.3.1 の地吹雪発生条件 29) を満たす場合にのみ計算し,満たさなかった場合 N t =0 とした。また気温 0℃以上の場
合,降水量の観測値に関わらず降雪強度は 0 とした。

118

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表 6.3.1 採用した地吹雪発生条件（雪氷調査法 29 ） による）

(2)雪堤の影響
道路上は完全に除雪されているものと仮定し,ドライバーの視線の高さを 1.
2m とする。雪堤の発達による視程悪化の影響を考慮するため,ドライバーの視線は雪堤の高さだけ雪面に近づくのと同様であると仮定した。また,視線が跳
躍層の高さ以下である場合,視線上の飛雪空間濃度は跳躍層のものを用いた。
た だ し , 跳躍層内では飛雪空間濃度が一定であるとし ,安全側の配慮から視線が浮遊層内にある場合は全吹雪粒子は浮遊層内にあるとした。雪堤の高さは
積雪深 SD と等しいとすると,ドライバーの視線での飛雪流量は以下のように表される。

(3)統計方法
以上の方法によって,全道のアメダス観測点のうち,有線ロボット積雪深計を有する全 77 点について,毎時の風速･降水量・積雪深から毎時の視程を推定した｡
さらに 1 日 24 時間のデータに視程 150m 以下の値が存在する日を抽出し,1 寒候期あたりの視程障害発生日数とした｡12 月〜3 月までの 121 日のうち欠測が 1割以上を占める年を除き,視程 150m 以下の出現平均日数と 30 年確率出現日
開発土木研究所報告

2002 年 3 月 No．118119

数を求めた。
30 年確率出現日数については,視程 150m 以下の出現日数は正規分布に従う
ものと仮定し,観測点毎の出現日数の平均値と標準偏差から作られた正規分布から 1/30 確率値を算出することで求めた。つまり,以下の(7)式を満たす t を 30
年確率出現日数とした。

ただし,σ, μは視程 150m 以下出現日数の分散および平均値である。

以上の手順で算出された年間出現日数および 30 年確率出現日数を 121 日で割ることで,

視程 150m 以下の出現確率を求めた。

6.3.2 視程の推定算出手法の検証
視程の推定算出手法を検証する目的で,実測視程と推定視程の関係を示したのが図 6.3.1 である。観測データは, 石狩吹雪実験場の試験道路の中央分離帯に設置した透過型視程計による観測結果である。
視程は l0 分平均値で比較した。 互いの相関はリスクポテンシャルが急激に高まる視程 150m 以下の相関係数は 0.68 である。全体で 0.72 と良い相関関係が得られており, 視程算出手法の妥当性を検証できた。

120

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図 6.3.1 視程の実測地と推定値の比較

6.3.3 リスクポテンシャル分布と未観測地点の推定
図 6.3.2,図 6.3.3 は,上述の算出手法で求めた 30 年確率値と平年確率値のリスクポテンシャル分布である。北海道のアメダス全 77 地点のデータに基づいて推定算出した全道分布である。石狩湾周辺や留萌周辺を含む日本海側,道北地域で出現率の高い値が目立ち,視程障害対策の実施にあたって優先度の高 い地域であることが伺える。視程障害対策の設計において,高規格道路や主要幹線道路で高いレベルの吹雪対策が求められることから 30 年確率値の結果を参考にし, その他の一般道路に対しては,平年確率値か,10 年確率値によって設計に関する検討を行うことが適当と考えられる。

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122

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開発土木研究所報告2002 年 3 月 No．118123これらの検討にあたっては,より狭い地域毎のリスクポテンシャル値が必要になる。そこで,前項で推定したアメダス観測地点の 1km メッシュ吹きだまり量( 30 年確率 )と, リスクポテンシャル( 30 年確率 )の関係を示したのが図 6.3.
4 であるロ吹きだまり量の少ない範囲ではバラツキが大きく相関はみられないが,吹きだまり量の多い範囲では多少バラつくが比較的良い相関関係がみられる。この関係によって未観測地点のリスクポテンシャル値を,1km メッシュ 30
年確率吹きだまり量からほぼ推定することができる。ただ,リスクポテンシャ
ル値の高い範囲に限定される。

図 6.3.4124

1ｋｍメッシュ 30 年確率吹きだまり量と 30 年確率リスクポテンシャルの関係

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6.3.4 リスクポテンシャルの評価と視程障害対策手法の提案
視程障害リスクポテンシャルの評価と,それに対応する対策手法は現時点で確立されていないことから次のように評価す。
(1)リスクポテンシャルの評価
吹雪による視程障害や交通障害の多発地帯は,吹雪対策の施設整備を充実させるために施設の設置箇所数とその延べ延長率が,他の地域に比較して大きな値を示し,リスクポテンシャル値も増大するものと考えられる。
リスクポテンシャルを評価するために, まず,各建設部管内毎の防雪柵,防雪林による対策施設の整備延長を求めた。しかし,各建設部が管理する一般国
道の総延長が異なるので,このままでは比較・評価ができない。そこで各々の施設整備延長率鋤を計算し,これと各建設部管内のリスクポテンシャル平均値との関係を求めて図 6.3.5 に示した。
両者の相関傾向が明確である。冬期気象条件の厳しい道北地方,日本海側地方で施設整備率の高いのが目立ち,しかも,リスクポテンシャルも高い値を示している。この関係を考慮してリスクポテンシャル値を表 6.3.2 のように評価した。
リスクポテンシャル値の高い地域では概ね 40(%)以上の範囲にプロットされているので,これ以上の地域を極めて高い地域として A ランクとした。道南・
道 東 の 太 平 洋 側 で は リ ス ク ポ テ ン シ ャ ル 値 が 2"%)以 下 で あ る こ と か ら,中程
度・低い地域として C ランクとした。その中間の 21〜39(%)の範囲を高い地域とし,B ランクとして全体を 3 ランクに区分した。これにより地域毎のランク差が容易に理解できるように図 6.3.2,図 6.3.3 にそれぞれ青色の濃淡差で違いを示し,全道分布を示した。

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125

図 6.3.5 防雪対策施設の整備延長率と視程障害リスクポテンシャルとの関係（各建設部管内，30 年確率値）
表 6.3.2126

視程障害リスクポテンシャルの評価

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（2）視程障害対策手法の提案
リスクポテンシャル値の評価ランクに対応した視程障害対策手法を表 6･3･3に具体的に提案した。
1)A ランクでは,強い視程障害が多発し吹雪量も増大するため防雪機能の大きい施設で対応する必要がある。そのため，① 2 連防雪柵か高い防雪柵，②広林
帯防雪林,③防雪柵と高機能視線誘導標の複合化,による対策を検討する。この場合の視線誘導標は吹雪・降雪による視程障害を考慮した設置間隔とする。
2）B ランクでは,一般的に A ランク相当の対策規模は必要はないが,それに準じる対策手法を検討する。冬期間の吹雪量は比較的少ないので,①一般的な防雪 柵 ,② 中 林 帯防雪林 , ③視程障害を考慮した設置間隔による高機能視線誘導
標,による対策を考える。しかし, 地形や気象条件,沿道環境によっては A ランクと同等の対策を検討する。
３) C ランクでは,強い視程障害の発生頻度は小さいものの, 基本的な対策は

Ａ・B ランクと同様とする。対策は,①低い防雪柵, ②狭林帯防雪林・③

高機能機能視線誘導標を基本に検討する。高機能視線誘導標の設置間隔は
吹 雪 ・ 降 雪 に よ る 視 程 障 害 を 考 慮 す る 必 要 は な く ,全 国 一 律 で 定 め て い る「視線誘導標設置基準・同解説」に示す間隔での設置を基本とする。また,その地域の評価が C ランクであっても地形や気象条件,沿道環境によって局所的に A ランク,B ランク相当の対策を検討する必要がある。

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表 6.3.3 視程障害リスクポテンシャルを考慮した
視程障害対策手法の提案

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6.4 まとめ視程障害と吹きだまりは,新路線計画などにおける検討項目として極めて重要な要素である。このため 1km メッシュ吹きだまり量をアメダスデータを用いて算出し,北海道全域の 1 ㎞メッシュ 30 年確率吹きだま量分布を求めた。
また,新たに視程障害多発箇所の特定が可能となるリスクポテンシャルを求めて 3 ランクに評価し,それに対応た適切と考えられる対策手法について提案した。リスクポテンシャが視程障害対策の検討において極めて重要な指標であることを示した。
北海道全域を対象に推定した吹きだまり量は,1km 四方の地形をもとに算出したものである。実際の地形は lkm より小さい起伏や構造物が存在し,味きだ
まり量の算出条件とは必ずしも一致しない場合もあり,推定吹きだまり量は 1
km 四方の平均的な地形条件を満たす吹きだまり量であることを考慮する必要がある。リスクポテンシャルについても,アメダス観測地点の少ないデータにもとづいて北海道全域を平均的に推定したため,リスクポテンシャルの評価ラン
クの低い地域で地形・周辺環境,

気象条件によって, リスクポテンシャルが局所的に高い値を示す箇所の存在も考えられる。この点を十分考慮して視程障害対策に関する調査・設計を行う必要がある。

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[第 6 章参考文献]
1)北海道開発局.1998r 道路吹雪対策マニュアル(案),防雪柵編」.3-53.
2)石本敬志.1987:吹雪頻度分布図について.土木試験所月報,No415.42-45.
3)(社) 日本道路協会.1990:道路防雪便覧.99-144.
4)福澤義文,加治屋安彦,小林利章,苫米地司,2.00:北海道全域の吹きだまり
量分布の推定.雪氷,62,291-300.
5)北海道開発局.1987:「吹きだまり調査報告書」.
6)小林大二,油川英明,対馬勝年,木下誠一，1980：雪の堆積論Ⅲ.低温科学,
第 39 号，91-99.
7)福澤義文,竹内政夫,石本敬志,野原多喜男，1981；防雪柵の性能比較試験．第25 回北海道開発局技術研究発表会論文集.39-44.
8)開発土木研究所，1990：北海道における吹雪災害の実態と障害予測・対策予
測に関する研究報告.
9)福澤義文 ,石本敬志,後藤芳昭，1995：吹き止め防雪柵による視程障害緩和効果．第 37 回北海道開発局技術研究発表会論文集,151-158．
10)福井英一郎，1933：「日本の気候区第 2 報,地理学評論」．1−300．
11)関口武，1959：「日本の気候区分」．東京教育大地理学研究報告,(3)，65-78．
12)鈴木秀雄他，1966：「日本の気候と気候区,世界地理第 2 巻,日本」．古今書院,
41-62．
13)堀ロ郁夫，1992：「北海道農業における気象情報と先端的利用」,日本農業気象学会北海道支部，28-29．
14)田中豊・脇本和昌，1991：「多変量統計解析法」現代数学社，54-99．
15)開発土木研究所，1997：「平成 8 年度視程障害観測解析業務報告書」,84pp.
16)開発土木研究所，1998：「平成 9 年度視程障害観測解析業務報告書」,91pp.
17)竹内政夫，石木敬志,野原多喜男,福澤義文 ，1989：降雪時の高い地吹雪の発生限
界風速,雪氷学会予稿集,252pp.
18)気象庁，1988：「気候値メッシュファイル作成調査報告書」．
19)正務章，1989：「気象研究ノート」,第 166 号,日本気象学会,1-3.
20)Ninomiya， K．and．T, Akiyama， 1978：Objective analysis
rainfalls based on radar and gauge mesurements

of

heavy

Ｊ Ｍ eteor Soc．

Jepen，56,206-210．
21)二宮洗三・秋山孝子，1979：「豪雨監視のためのレーダーおよび雨量計観測網に基づく雨量分布と雨域移動の客観解析」．天気,26.19-26

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22)北海道開発局，1990：「道路吹雪対策マニュアル(案),防雪柵編」,3-53.
23)開発土木研究所，2000：平成 11 年度「吹雪対策調査解析業務報告書」,平成 12
年 3 月,1-185.
24)竹内政夫，1980：吹雪の視程に関する研究.土木試験所報告，No．74.1-31.
25)松澤勝・竹内政夫(1998)：降雪強度と風速から視程を推定する手法に関する研

究(2),日本雪氷学会全国大会予稿集，11pp．
26)内政夫・松澤勝，1991：吹雪粒子の運動と垂直分布．雪氷,vol．53,309-315.
27)M . T a k e u c h i ( 1 9 8 0 ) ：Ve r t i c a 1 p r o f i l e a n d
o f d r i f t snow transport ，Journalofhorizonta1 increase

Glaciology，Vol．26，481−492．

28)竹内政夫，1995：吹雪の構造と発生機構．ゆき,Ｎｏ．20,69-74.
29)日本雪氷学会北海道支部，1991：雪氷調査法,1-224.
30)北海道開発局，1999：道路現況調書.1-289.

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第 7 章結論

7.1 結論---------------------------------------------------------------------------------------- 135

7.2 課題と展望

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第 7 章結論
7.1 結論
吹雪・降雪による視程障害は,冬期道路交通・維持管理のうえで依然として大きな課題である。そのため,さらなる有効な対策が求められている現状におい て , 視 程が急変する箇所の存在を実測で確認できたほか ,対策施設の規模の決 定 ,危 険 個 所の特定に関わる調 査計画に課題がみられるなど , 現状における視程障害対策に関しては十分なものとはいい難い。このため,効果的な視程障害対策手法,及び,危険個所の特定をいかにすべきかを新たな視点から検討しておく必要がある。
このような立場で, 第 1 章では，吹雪・降雪による視程障害の実態,

及び,対策の一層の必要性を示した。第 2 章では,これに関連する既往の研究を整理し現在まで対応しなかった課題,すなわち走行状態における視程障害の定量化,
視程の急変箇所への対策,その対策における適切な規模と手法の課題に本研究の焦点を定めた理由を示し,本論文のオリジナリティーを明確にした。
第 3 章では,視程障害の発生形態と発生要因について分析し, 支配的な発生要因の形で整理した。
視程障害の支配的な発生要因が気象に起因する場合は,大型低気圧の通過や,強い西高東低の気圧配置によって発生し,その規模が広範囲になりやすい。気象を要因とする視程障害は風速, 気温, 飛雪量, 降雪強度などが複雑に関連しあって視程障害が発生する。一方,

地形が支配的な発生要因の場合は, 発生区間が限定されるので局所範囲か小範囲な規模になる。また,道路の複雑地形や周囲の開けた道路では,大量の飛雪が道路に吹きだし視程障害の多発がみられるなど,地形の特徴によって視程障害の発生形態が異なることを示した。これらのことから,冬期道路交通・維持管理に大きく影響する視程障害の支配的な発生要因は,おもに気象要因と地形要因であることを明らかにした。
第4 章では,第 3 章で明らかにした支配的な発生要因による視程障害の定量化
手法について検討した。とくに,高速走行状態で視程変動の計測が可能になる
側方散乱方式車載型視程計を世界で初めて開発し,システム構成,実測例と活開発土木研究所報告

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用例,視程障害の特徴について示した。
具体的には,高速走行するドライバーの目前で大きく変動する視程の連続測定に初めて成功し,その実態の特徴を明確にしたほか,視程の急変に関する発生要因を実測から明らかにした。また,危険な走行状態を招くことが想定される視程は 150〜100m 以下であるとの考えを示し,視程障害時の安全走行を確保するには,視程 150m 以上の確保が維持できる,視程障害対策施設の必要性を示した。
第 5 章では, 従来から行われてきた視程障害対策手法を評価し,特徴と課題を整理し,対策が急がれる新たな課題に対して有効な対策手法を提案した。その課題は, 第 4 章でも明らかにしたが,①対策施設端部, 道路開口部,

複雑地形による視程の急変箇所への対策,②視線誘導対策の高度化である。
具体的には,視程急変箇所などには数値シミュレーションによる新しい対策手法を検討し,副防雪柵での対応が効果的であることを示した。また, 視線誘導標による効果を一層高める方策として,①視程障害を考慮した適正な設置方
法 の 提 案, ②新たな高機能視線誘導標の開発 ,を行い高機能視線誘導標を共用
道路に上述の設置手法と同様に設置し,ドライバーの視線挙動とアンケート調
査による検証結果から,視程障害時の高い誘導効果を明らかにした。
以 上 の ように , 視程障害の新た な課題への対策が急務であることを指摘し ,効果的な新たな対策手法について提案した。
第 6 章では,北海道全域の冬期道路における視程障害や吹きだまりのリスク
ポテンシャルに対応する対策の設計法に関して検討した。
吹きだまり対策や視程障害対策の適正規模の決定にあたって不可欠となる,
吹きだまり量分布の推定手法を検討し,北海道全域の lkm メッシュ 30 年確率
吹きだまり量分布を示した。具体的には,北海道の冬期の気候を主成分分析によって 3 領域に区分し,それぞれの領域について吹きだまり量と気候の関係を表す重回帰式を求めて,北海道全域の lkm メッシュ吹きだまり量を推定算出した。
その結果は実用レベルの精度を有していることを検証によって明らかにした。
また,新たに視程障害多発箇所の特定と対策のプライオリティーの検討を容易に す る.30 年確率視程障害リスクポテンシャルの評価手法について示し ,リ
スクポテンシャルを従来の視程障害対策の規模を参考に評価し,3 ランクに区分した。さらに北海道全域の分布を求めて各々のランクに対応した適切な対策
手法について提案した。さらに,リスクポテンシャルは,視程障害対策の検討

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にあたって極めて重要な指標であることも示した。
7.2 課題と展望
第 6 章の推定 1km メッシュ吹きだまり量は,実際の地形では 1km より小さい
起伏や構造物があり算出条件とは必ずしも一致しないこともある。また,1km
四 方 の 平 均的な地 形 条 件 を み た す 吹きだまり量であることを考慮する必要がある。検証により実用レベルの精度を有しているが,吹きだまり量は地形, 周辺環境に大きく影響される。このため 1km メッシュより狭い 250m 以下のメッシュ分
布の算出について検討し,吹きだまり量の観測データを増やし精度を一層高めた吹きだまり量分布の算出が強く望まれる。
冬期道路交通の大きな障害となる吹雪による視程障害について,リスクポテ
ンシャルとして評価し,それによる危険個所の特定と対策手法について提案した。リスクポテンシャルは,アメダス観測地点の 77 箇所の観測データに基づいて 全 道 分 布を算出したが , 今後 ,全道に整備している北海道開発局道路気象テ
レメータ・データなどを組み入れて,リスクポテンシャルの算出精度をさらに高める必要がある。評価ランクに対応する対策手法では,その周辺の評価が C
ランクであっても,

地形,気象条件しだいで局所的に A ランクに相当する箇所が存在する可能性もある。評価ランクに対応した視程障害対策の検討にあたって,この点を十分考慮しなければならない。
新たに提案した視程障害対策手法についても,暴風雪などによる強い視程障
害が対策施設の設計を越えて発生 する場合は,それによる効果が十分に期待できない可能性もある。このような場合を想定した視程障害対策手法を早急に検討しなけれぱならない。その一手法として,強い視程障害や発生している路線
区間の通行を一時的に規制する力㍉必要な情報を道路利用者へ提供し,その区間の迂回を促すシステムで対応することが効果的と考えられる。このため路面・気象情報の予測を含む道路・気象情報収集・提供システムの研究開発に積極的に取り組む必要がある。
ま た,筆 者らは現在 , 先進技術を 活用した視程障害時の安全走行を支援するシステムの研究開発に取り組んでいる。例えば,ミリ波レーダ技術を活用したインテリジェント・デリニエータ・システムである。このシステムは視程障害時の道路上に停止している車両や障害物が存在するとこれを自動検知して,情報表示板による表示や高機能視線誘導標の発光などにより,後続車にリアルタイムで知らしめ危険を回避するシステムである。現在,開発土木研究所石狩吹雪実験場や国道などの供用道路において,実用化に向けた検証試験を行ってい
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る。本システムは価格などの面で課題はあるが,視程障害時の多重衝突事故の防止・軽減が期待される。
以上,

本研究は,吹雪による視程障害の定量化と対策に関する問題点の存在を明らかにするとともに,この新たな課題に対する対策手法と視程障害対策の設計法に関して検討し,提案したものである。
なお,第 3 章の研究成果である側方散乱方式車載型視程計と走行状態における視程障害の定量化手法は, 北海道内,

及び,東北地方の吹雪対策調査に関して有効に活用されている。第 5 章の高機能視線誘導システムは一般国道 12 号の視程障害多発区間における視線誘導対策として採用されている。また,第 6章の北海道全域の 1km メッシュ吹きだまり量分布は,北海道開発局「吹雪対策マニュアル」の関連資料として, さらに, 「高規格幹線道路設計要領」に取り入れられ,実際の道路付帯施設の設計に有効に活用されていることを付記する。

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謝辞

本 研 究 は ,筆 者 が 開 発 土 木 研 究 所 に 勤 務 以 来 継 続 し て 行 わ れ て き た も の で ある。この間,数多くの方々にご指導,ご助言をいただいた。
本 論 文 の 最 終 と り ま と め に あ た り ,ご 高 配 と 懇 切 な る ご 指 導 を 賜 り ま し た 北
海道工業大学苫米地司教授に対し深甚なる謝意を表する次第です。
北海道工業大学笠原篤教授, 藤野和夫教授,の審査を賜り,

伊 東 敏 幸 助 教 授 には, 本論文

貴重なご教示とご指導をいただきました。ここに,厚くお礼を申し上げます。
日 本 気 象 協 会 北 海 道 支 社 技 師 長 (元 開 発 土 木 研 究 所 道 路 部 長 )竹 内 政 夫 博 士 ,北 海 道 開 発 技 術 セ ン タ ー 常 任 参 与 (前 開 発 土 木 研 究 所 構 造 部 長 )石 本 敬 志 博 士
からは,吹雪・降雪による視程障害, 吹きだまりに関する調査や対策手法,それに本論文のとりまとめにおいて,多大なるご指導とご助言をいただいた。また,

開発土木研究所防災雪氷研究室長加治屋安彦氏には,本研究を進めるにあたり特段のご配慮と貴重なご助言をいただいたことに対し,深く感謝申し上げます。
本 研 究 を進めるにあたり , 視程障害の定量化において ,側方散乱方式車載型
視程計と,高機能視線誘導システムの開発において多大なご協力をいただいた
元明星電気株式会杜守谷工場石川直樹氏,

視程障害対策に関連する現地調査などでご協力とご助言を頂いた日本気象協会北海道支社,専任主任技師金田安弘 氏 , 道 路調査課長小林利章氏 ,同課長代理丹治和博氏に心からお礼を申し上げます。
北海道開発局開発土木研 究 所 防災雪氷研究室主任研究員松沢勝氏をはじめ皆様から,本研究の実施,及び,本論文の執筆に際して多大なご協力をいただいたことに対し,心からお礼を申し上げます。

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委
委

員

編

集

長

高

木

秀

貴

員

小長井

宣

生

委

員

加治屋

安

会

彦

ExecutiveEditorialBoard
Editor-in-Chief：HidekiTAKAGI
EditorNobuloKONAAGAl

YiasuhikoKAJIKA

平成 14 年 3 月 29 日発行
北海道開発土木研究所〒062-8602
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