第65回(2021年度)

北海道開発技術研究発表会論文

融雪期の路面冠水による被害軽減に資する
道路管理に関する研究について―路面冠水実験路の新設と対策に関する基礎検討―
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地交通チーム 〇倉田 和幸
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地交通チーム
布施 浩司
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地交通チーム
畠山乃

近年、国内各地で集中豪雨や台風による路面冠水被害が増加しているが、北海道では融雪時期における同被害も散見される。寒地土木研究所は、令和 3 年度に苫小牧寒地試験道路内に路面冠水実験路を新設し、冠水時の道路状態を再現し、車両走行実験を行うことが可能になった。本報告は、路面冠水実験路における基礎実験について報告する。
キーワード：防災、道路管理、路面冠水、危機管理工の検討、路面冠水検知技術の検証などの実施を想定している。
道路規格は第 3 種 2 級相当、延長 L=300.0m、車道幅
近年、国内各地で集中豪雨や台風による路面冠水被害
W=3.5m、路肩幅 W=1.5m、幅 W=10.0m の 2 車線道路である。
が増加しているが、北海道では融雪時期における同被害縦断の中心部を凹ませ、路体外盛土と法面に防水シートも散見される。
小島氏は、ゲリラ豪雨によるアンダーパス冠水時の二を設置して、試験の際には、排水桝を閉じて路面上を冠次災害防止のため、自動(遠隔操作)遮断機の導入による水させる構造とした。
事例と運用方法の検討した3)。脇坂氏は、鉄道立体交差実験を行うため、水を必要とするが、水道管設置ののアンダーパスで異常が発生したときのメール通知監視
他に自然水も利用するよう貯水池を設けた。貯水池は、システムの導入と期待する効果についての報告をした4)。
延長L=85.0m、幅W=7.0m、満水時V=275.0m3と、路面冠水試
松田氏、三森氏は、H24・25の融雪期に道路冠水による験で水深H=50cmになる水量を確保でき、水道水は、貯水通行止め発生、早急な再発防止対策と恒久対策に向けた池の水量が足りない場合の補填時に使用するよう計画し調査・解析、設計施工の成果を報告した5)。
た。貯水池の水を実験路に汲み上げるための水中ポンプ
苫小牧寒地試験道路は、平成11年に整備され、全長2台、水中ポンプを起動させるための発動発電機、実験
L=1300.0m、直線区間は、一般国道対応2車線道路と、高路面上の水位を観測する水位計3箇所、映像記録用の観規格幹線道路対応4車線道路がL=1200.0m、曲線区間は測カメラを整備した。今年度の10月末に工事及び設備・R=50.0mの単曲線L=160.0m、1周の延長L=2720.0mの試験計測器・配電設置が全て完了した。
走行の研究を行うコースがある。令和2から3年度にかけ

1．はじめにて試験路の舗装修繕、路面冠水実験路を新設した。同実
験施設を用いて、路面冠水の走行実験を行ったので報告する。

2．路面冠水実験路
北海道において近年多発する融雪期の降雨による路面冠水や全国でみられる異常気象(ゲリラ豪雨・降雹等)に伴う路面冠水などによる車両水没事故や、交通遮断による障害が頻発している。当該実験施設は、路面冠水状態における車両や運転に与える影響についての解明と、被害軽減に資するための道路管理の改善事項の整理、対策
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図-1 平面図・断面図

写真-1 路面冠水実験路（冠水時）
写真-3 実験車両（三菱ランサー）

3．路面冠水に関する基礎実験
被験者は実験車両を運転して冠水路面を通過し、実験車両に搭載したドライブレコーダーにより、運転挙動を記録した。走行実験の終了毎に、運転行動に関するアンケートを記入した。
(1) 被験者による実走行実験
実験ケースは、水深 10cm・20cm・30cm、走行速度 20・30・40km/h の 3 条件とし、計 9 項目の走行ケースとした。
(表-1)
また、実験当日は湛水確認、気象等観測機器の確認、走行試験の実施前には実験手順、ＫＹ活動、コロナ対策の除菌作業を行い、実験準備を行った。

写真-4 ドライブレコーダー・水圧計
走行データは、位置・速度・画像・加速度のデータ取得を目的に、フロントガラス中央付近にドライブレコーダ(CASTRADE 社製 CJ-DR450)を装着、データ取得した。
冠水路面走行時の自動車フロント部にかかる水圧データを取得するため、圧力式水位計(光進電気工業(株)：ATM1ST)を車両の前面下部、地上 15cm の位置に設置し、各走行ケースにおける冠水路面入水時の水圧データ（kN/m2：静水圧換算）を計測した。

表-1 実験日程
実験日
11月 16日
11月 17日
11月 18日

実験項目＝水深：走行速度
10cm-20km/h・ 30km/h・40km/h,20cm-20km/h
20cm-30km/h・ 40km/h,30cm-20km/h・ 30km/h
30cm-40km/h， 管 理 水 準 ：10%・ 50%・ 80%の 排 水 時 間

天候

気 温 (℃ )

晴れ

6.1

晴れ

7.3

曇り

8.6

(3) 被験者構成
走行実験の被験者は、運転経験者の 20 代から 70 代、
男性 7 名、女性 3 名の 10 名に参加して貰った。(表-3)
表-3 被験者構成
年代別

男性

女性

合計

20代

31430代10140代11250代01160代

10170代

101

合計

7310

写真-2 KY 活動状況・コロナ対策の除菌作業(2) 実験車両(4) 被験者の走行グラフ

走行実験は以下の車両を用いた。
表-2 実験車両
メーカー

車種名

三菱ランサー

初度登録年月
平成18年4月
乗車定員5人
前バンパー高20.0cm

長さ
幅
高さ
453cm
169cm
143cm
定格出力
車両重量 車両総重量1.46kw
1210kg1485kg
後バンパー高 後輪軸高 ﾏﾌﾗｰ最下部
24.0cm28.5cm24.0cm

実験ケースの被験者別に走行実験の開始時刻、終了時刻を野帳に記載し、実験時刻表を作成した。
各被験者走行データは、実験時刻表を基に、取得データから該当時刻データを抽出し、グラフを作成した。

図-2 被験者の水深別走行グラフ
KURATA Kazuyuki, FUSE Kohji, HATAKEYAMA Osamu- 438 -

写真-5 走行実験状況(2) アンケート調査
図-4 水深別・速度別走行速度散布図
アンケートの内容は、実験ケースごとに走行終了後に以下の項目について評価を行った。(表-4)走行速度の違いにより、運転行動の認知・判断・操作がどのような変動するのか調査した。以下の項目について 7 段階評価で回答して貰い、主観評価として数値化を行った。
表-4 アンケート調査項目
番号
Ｑ 01
Ｑ 02
Ｑ 03
Ｑ 04
Ｑ 05
Ｑ 06
Ｑ 07
Ｑ 08
Ｑ 09
Ｑ 10
Ｑ 11
Ｑ 12
Ｑ 13
Ｑ 14

調査項目
認知判断
ペダル操作
冠水進入時判断
最深部速度認知最深部走行判断
最深部ペダル操作
最深部ハンドル操作
脱出時の心理状況
冠水状態経験知対策必要性の有無
支払い意思額運転技術の変動その他

主観評価
水面を認知した距離(自分で感じた距離=○○m)「７」: とても不安⇔ 「１」: 絶対大丈夫「７」: 何もできなかった⇔ 「１」: 強く踏んだ「７」: とても不安⇔ 「１」: 絶対大丈夫
実際の走行速度を記載「７」: とても不安⇔ 「１」: 絶対大丈夫「７」: 何もできなかった⇔ 「１」: 強く踏んだ「７」: 手を離した⇔ 「１」: かなり強く握った「７」: とても怖かった⇔ 「１」: 全く怖くなかった「７」: 経験なし⇔ 「１」: 経験あり
「７」: 要対策⇔ 「１」: 対策不要
支払い可能金額10～10,000円を選択「７」: 下手⇔ 「１」: 上手
路面冠水状態に関する要望・意見等の直接記載

図-4 の横軸は冠水部入水時速度、縦軸は冠水部走行時最低速度を示しており、水深 10cm の場合は、傾きが45°近く、入水速度と最低速度の差があまりないことを示している。これは、水深による影響が小さく、冠水状態での走行への影響は小さいものといえる。
一方、水深30cmを40km/hで走行した場合の冠水部走行速度の低下は著しく、入水速度が40km/hの場合で入水後最低速度は15km/hに低下している。この25km/hの減速は水圧によるものなのか、運転者が走行できる速度まで低下させたのかということになる。

図-5 水深別の入水速度と冠水部走行最低速度の傾向
図-5 は水深別に入水速度と冠水部走行時の最低速度を散布させたものである。直線近似により相関式と相関係数を求めた結果は次のとおりである。
走行条件として、冠水路面に進入する際の走行速度
水深 10cm については直線の傾きが 0.90 と 1.0 に近い20・30・40km/h とした。また、対策の必要性については、 値を示しており、相関係数も 0.91 と強い相関性を示し
一般道路の冠水状況下で、自分の車を運転するときの冠ている。これは、水深 10cm 程度であれば車両走行に与水対策支払い意思額を選択した。
える影響は少ないものと考えられる。
水深 20cm では直線の傾きは 0.45 と入水時速度の 45%程度の速度に低下するが 20km/h は確保できており、走4．走行実験の解析
行車線はフロントバンパーの地上高(20cm)より水面は14cm と低い。また相関係数も 0.67 を示しており相関性(1) 走行実験データ解析は認められる。
1) 水深別・速度別の傾向
一方で水深30cmの場合は、直線の傾きが-0.028、相関係数が0.02と相関性が認められず、フロントバンパーの地上高(20cm)よりも水深が高い(車道中心部で24cm)ため、走行実験におけるデータ解析は各水深（10cm・20cm・30cm）の走行速度別(20km/h・30km/h・40km/h)に冠水路水圧やアクセル操作により影響を及ぼしているものと考に進入したデータを集計した。
えられる。
図-3 アンケート調査内容（一部抜粋）

2) 水深別・速度別の走行データについて
KURATA Kazuyuki, FUSE Kohji, HATAKEYAMA Osamu- 439 -アンケートの13項目を集計し解析を行った。
集計結果に差が見られない項目については省略する。

水深別・走行速度別の路面冠水状態での入水速度と入水時最低速度の速度差についての傾向を示したグラフを
図-6 に示す。

Q2．路面冠水状態を確認した時の感想についてお聞かせ下さい。
(1=絶対大丈夫,4=どちらとも言えない,7=とても不安)

図-6 冠水路面走行時速度差の傾向グラフ
図-7 冠水路面確認時の傾向
横軸は実験時の水深と走行速度を示しており、縦軸は冠水路面走行時の最高・最低速度の速度差についてのバラツキを示したものである。
水深 20cm に 30km/h では速度差の 5～12km/h のバラツキがみられるが、それ以外は 5km/h 以内のバラツキとなる。
例えば、水深 20cm に 30km/h で路面冠水状態に進入した場合、冠水状態でのペダル操作や水圧抵抗により 5～12km/h 減速されることにより、走行速度が 18～25km/hに減速されるため、冠水状態でのペダル操作に個人差が生じていることにより、車両運転に影響を与えている傾向が読み取れる。
また、水深 20cm に 40km/h で進入しても 15km/h の速度低下で走行速度は 25km/h は維持できており、冠水状態での判断で迷いが生じず思い切りアクセルを踏んでいるため速度差が少ないことも考えられる。
他方、水深 30cm の場合は、20km/h・30km/h・40km/h で進入しても、各々5km/h・15km/h・25km/h の減速し、冠水路面の走行速度は 15km/h となる。
各被験者の冠水状態でのペダル操作よりも、水圧抵抗による速度への影響が考えられる。
以上のことから、水深 20cm までは路面冠水状態による走行速度への減速による車両運転への影響は少なく、
水深 30cm では、水圧抵抗による車両運転への影響が大きいと考えられるため、アンケート調査を含めた解析により結果を導くこととする。

路面冠水状態を確認した時点での水深 10cm・20cm では恐怖心による不安感はないとみえるが、水深 30cm となると主観評価が 4 以上と不安感を覚える運転者が存在する傾向となった。また、その時点でペダルを強く踏む傾向はなく、冠水状態に入水するまでの運転操作は大きく変わらないといえる。
Q4．冠水状態の道路に進入したときの感想をお聞かせ下さい。
(1=絶対大丈夫,4=どちらとも言えない,7=とても不安)

図-8 冠水路面進入時の心理状態の傾向
水深 30cm となると主観評価が 4 以上と不安感を覚える運転者が存在する傾向となった。その傾向は特に水深30cm-40km/h の走行時に顕著となる。Q2 の主観評価に対する相対比較では若干、進入時の平均値が高い傾向を示した。
Q6．冠水状態の最深部にさし掛かったときの感想をお聞かせ下さい。
(1=絶対大丈夫,4=どちらとも言えない,7=とても不安)

5．アンケート調査結果
各走行条件で走行実験終了後、アンケート調査を行い数値化することにより運転行動と心理状況を把握することとした。
(1) アンケート調査の傾向把握

図-9 最深部走行判断の傾向
KURATA Kazuyuki, FUSE Kohji, HATAKEYAMA Osamu- 440 -Q7．冠水状態の最深部にさし掛かったときの状態で、ペダル操作についてお聞かせ下さい。
(1=かなり強く踏む,4=維持した,7=何も出来なかった)

図-12 対策する場合の支払い意思額傾向
路面冠水に関する対策について水深別では、水深10cm の場合、対策を必要としない傾向がみられた。水図-10 最深部ペダル操作の傾向
深 20cm では 4 以上で必要であるとの傾向であった。これには維持工事の排水工清掃作業が含まれているため、最深部での認知では速度の低下がどれくらいか確認でその傾向が強い。しかし、水深 30cm では対策を必要ときており、水深 20cm までは走行速度に応じた減速とみする傾向がみられ、支払い意思額についても水深 20cmえるが、水深 30cm では 15km/h 程度と認識され、その後とは倍以上の金額となる傾向がみられ、水深 30cm の場のペダル操作では、強く踏み込んだと回答した方がほと合は、路面冠水対策に関する要望は強いものと判断されんどだった。Q6 は Q4 と同様の傾向を示しているが、平均値は 20cm-40km/h 以降、さらに高い傾向を示している。 る。
Q11．一般道路でこのような状態のとき、交通対策でどのようなことを望みますか？
(1=対策不要,4=自分で判断,7=要対策)

6．路面冠水走行実験のまとめ(1)走行実験結果とアンケート調査の関連性について
路面冠水状態における走行実験の走行データ(客観データ)とアンケート調査(主観データ)の関連性について検証した。但し、アンケート調査では冠水路面に進入後の最深部での内容について客観データと対策工の必要性について行った。
1)Q6 最深部走行判断

図-11 路面冠水対策の必要性の傾向
ここで着目すべきは水深 30cm」での最低値でも 4 であるため、対策工の必要性が確認される。
Q12.対策をするとしたらどのくらいのお金を支払うことができますか？
(1=10 円,2=100,3=500 円,4=1000 円,5=3000 円,6=5000 円,7=10000 円)

表-5 Q12 対策する場合の支払い意思額(単位:円)

図-13 最深部の走行判断の傾向
最深部走行判断では水深 30cm あるいは速度差 15km/hの速度を感じると不安感が出てくる傾向が伺える。これは水深 30cm を走行した経験がないことと水面を見たときの不安が出てくるものと思われる。

被験者合計金額

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7．おわりに
今後は、今回取得した基礎データを基に、路面冠水対策検討表を整理していくこと、道内の路面冠水発生実態に関する聞き取り調査の整理、適切に冠水を感知できる技術や具体的な対策手法や注意喚起に及ぶ総合的な対策をシステム化するとともに、冠水しない道路メンテナン
写真-6 進入時・最深部走行時の状態ス手法の構築も検討する必要がある。筆者らは、路面冠水対策について、引き続き走行実験及び対策検討を継続
写真-6 のように最深部に差し掛かるとフロントバンパー付近まで浸水し走行が困難になる傾向が確認できる。 する予定である。
参考文献

2)Q11 路面冠水対策の必要性

図-14 路面冠水対策の必要性の傾向
路面冠水対策の必要性については Q11 と冠水路面走行時速度差より自分で判断できるの 4 以下は対策不要と判断し、4～5 は排水対策や維持管理、6 程度では通行止など強制的な措置が必要と判断される。

1) 北海道開発局：道路設計要領（令和 2 年度）
2) 公益社団法人 日本道路協会：道路構造令の解説と運用（平成 27 年 6 月）
3) 関東地方整備局 大宮国道事務所：アンダーパスの冠水時の通行規制対応について（自動(遠隔操作)遮断機の導入に向けての検討）
4) 滋賀県 長浜土木事務所：アンダーパスにおける冠水監視システムの導入について
5) 釧路開発建設部 根室道路事務所：一般国道44号の融雪期冠水被害への迅速な対応(人流・物流の大動脈を通行止めから守る)

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