技術資料

排水ポンプ設置支援装置の開発
今滝ˍȅ͉̲͛ͅ茂樹＊ 堀田歩＊＊ 牧野正敏＊＊＊

発局において保有台数調査を行った。଎Ƚˍに示すとおり、排水ポンプ車に搭載されている排水ポンプの規

近年、北海道では冬期でも降雨があり、河川周囲の雪を融かすため、雨量以上の洪水被害となる場合があ

格は、7.5m3/min が一番多く、平成22年４月現在では、124基中80基と全体数の65％を占めている。

る。特に低温積雪条件下では、凍結により排水機場などの施設が使用できない場合は、排水ポンプ車での対応に頼らざるを得ないが、冬期間は除雪の必要性や現場状況の悪化等、作業を遅延させる要因が増える。
また、北海道は広域分散型の地域構造であるため、それぞれの地域で着実に災害対策を行わなければならない。
本開発は、平成19年１月の爆弾低気圧の影響による7.5m3/min

浦幌町十勝太での内水排除等、多様化する現場の状況

ߘߩઁ（ৢ૯Ƚˍ）を踏まえて、既存の排水ポンプを利用し、汎用性を持たせた設置支援装置を製作するものであ଎Ƚˍȁෳକεϋί༗ခరତり、柔軟な現場対応と共に、水際での人力作業等を減少させ、排水ポンプの安全かつ効率的な設置・回収を図ることを目的としている。

そのため、排水ポンプの対象を北海道開発局で最も多く導入されている規格である7.5m3/min とし、ポン

本論文では、新たな設置支援装置の実用化として試プ本体の開発、改造を新たに行わずに、装置自体に汎作機の製作を行い、実環境下における各性能を検証す用性を持たせることとした。これにより、広域的かつるために実施した試験施工の概要、ならびに導入効果効率的な運用の実現、及び購入台数を低減させることとして既存装置との経済比較について述べる。

で導入コストの縮減を図ることが可能である。
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本開発において主対象とする7.5m3/min 排水ポンプの仕様について下記に示す（ৢ૯Ƚˎ，ນȽˍ）。

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排水ポンプ設置支援装置の適応性検討にあたり、北海道で最も多く排水ポンプ車を保有している北海道開寒地土木研究所月報№687

2010年８月

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を所有しているが、本体装置が大型であるため使用状᳓ਛࡕ࡯࠲㚟േࡐࡦࡊญ ᓘOOో 㐳OOో 㜞

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（ৢ૯Ƚˏ，ນȽˎ）は15m3/min 級のポンプ自走装置

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況が限られている。
そこで基本条件を、小型構造とするが、排水能力及び走行性能を既存装置と同程度に保ち、排水ポンプの着脱を容易にすることで、災害対策車を保有している北海道開発局など、各地に配置されている排水ポンプ

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M9車に転用ができ、より多くの状況で災害対応支援が可㔚 ࿶

8能となる装置構造とすることとした。

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排水ポンプ車の過去の災害出動実績、排水作業訓練
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視察及び聞き取り調査より、排水ポンプ車の運用実態を把握し、それらを踏まえ、排水ポンプ設置支援装置

ນȽˎȁεϋίু௢௡౾੨ࡓの検討を行った。
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排水ポンプ車の運用実態を調査した結果、排水ポンプ車による排水作業の効率を高める上で、排水ピットとそれにともなう作業ヤードが必要とされていること、及びクレーン装置の届く範囲内では、排水ポンプの設置・回収は比較的円滑に行われていることがわかった。そのため、検討範囲はクレーンの届かない箇所、

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現状、災害時に排水ポンプ車が進入できない状況は自走式の設置支援装置（以下「自走装置」と略記）の限られるが、新潟県中越地震に代表される大規模災害仕様については、既存のポンプ自走装置と同等程度のの発生時や積雪時における未除雪現場では、被災地へ能力を発揮し、各種コストを抑えることを踏まえ、前の移動、作業ヤードの確保等が困難な場合がある。

述の排水ポンプを使用することを前提に検討を行っ

よって、悪条件下でも排水作業が可能となるよう、た。

排水ポンプを設置地点まで搬送し、設置する手段とし開発目標は以下のとおりとする。て自走式の設置支援装置は有効と考える。

a） 汎用の排水ポンプ（7.5m3/min）を搭載して使用すːȅˎȁ‫࠯ૄུܖ‬
災害現場では迅速な対応が求められるため、ポンプの設置に時間をかけることはできない。また、故障等による時間の損失を減らすため、複雑な機構などを用いない簡易な構造が望ましい。現在、北海道開発局で40る装置とする。
b） 車載クレーンを使用せずに排水ポンプを設置・回収出来る装置とする。
c） 自走装置へのポンプの搭載は現地での作業性を考慮して、単純かつ簡潔な構造とする。
寒地土木研究所月報№687

2010年８月

d） 作業現場までは運搬車両による移動を前提とするため、積み込み、取り降ろしが容易な構造とする。
e） 夏期、冬期及び路面状況を問わず可能な限り走破性を高める。
f） 装置本体の寸法は可能な限り、小型・軽量化を図ឃ᳓䊘䊮䊒る。
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４．３の開発目標を踏まえたうえで、自走装置の各構成の概略構想を以下にまとめる。

଎Ƚˏȁߐ൲௡౾‫͍ݞ‬ෳକεϋί෻౾a） 走行装置はクローラ駆動とし、可能な限り汎用品を使用して導入コストの縮減を図る。

ːȅˑȁদै‫͈ܥ‬ୋैb） 排水ポンプの着脱は、フロートを前後分割式とし、これまでの検討結果をもとに平成20年度に開発機械特殊な工具を必要としない構造とすることで、現を試作した。製作した試作機の全景をৢ૯Ƚː〜ˑ、地作業の簡素化を図る。

仕様をນȽˏに示す。

c） 搭載する排水ポンプは２台とし、自走装置中央の可能な限り低い位置に搭載することで、重量バランスの向上及び低水深の現場に対応する。
d） 自走装置の最低地上高は、悪路走破性を考慮した高さを確保する。
e） 駆動装置は、可能な限り自走装置全体がコンパクトな形状にまとまるよう配慮する。
f） スライドベースの底面は網状の部材を使用し、排水作業時の支障とならない構造とする。
上記をまとめた概略構想のイメージを଎Ƚˎに示す。

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前述のとおり、排水ポンプを搭載するスペースを装排水ポンプの搭載、ホースの接続時には後部のフロ置本体の下部に確保するため、上部に駆動用モータ等ートを外す必要があるが、フロートは左右２本のロンを配置し、減速機を介して動力をクローラ側に出力すグピンで固定する簡易な構造とすることで、現場でのる構造とした。駆動装置は、設計の自由度と構造の簡脱着作業を容易に行えるものとした。

潔さを優先し、クラッチ機構等を設けず駆動用モータ１基に対して減速機を１基とし、それを左右に１組ずつという構造を採用した（଎Ƚˏ）
。

寒地土木研究所月報№687

2010年８月41ນȽˏȁদै‫৽ܥ‬ါ੨ࡓၮᧄᕈ⢻㚟േⵝ⟎㧔㔚േᯏ㧕 ⿛ⴕㅦᐲMOJ ቯᩰ಴ജM9 ᦨᄢ⊓ဈⷺq 6CPǰ  㔚 ࿶8 ធ࿾࿶

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排水ポンプは縦660mm ×横1,000mm のスライドベースに搭載する。ポンプの種類に合わせた台座に取り替えることにより多様なポンプへの対応が可能である。また、スライドベースの中央部には仕切り板を設けて、排水時に２台のポンプが干渉しない構造とした（ৢ૯Ƚ˒）。

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平成21年度に夏期における排水試験及び走行試験をৢ૯Ƚ˒ȁεϋί൏शဥΑρͼΡαȜΑ

実施した（ৢ૯Ƚ˔〜 22）。

本体下部のポンプ搭載スペース（ ଎ Ƚ ˏ）は 幅 約950mm、高さ約400mm であり、この寸法に収まる排水ポンプであれば搭載が可能である。
ːȅ˒ȁൃ‫ܢ‬௢࣐দࡑ
平成20年度に試作機の冬期における走行試験を実施した。積雪深30cm 程度の新雪、凍結路面等の条件において走行速度、制動距離、及び登坂能力等を測定し、走行性能について検証を行った。
その結果、前後の重量バランス、フロート形状の一部に改良が必要であると判断したが、積雪条件下においても良好な走行性能を発揮した（ৢ૯Ƚ˓）。
ৢ૯Ƚ˔ȁদै‫ૺܥ‬କે‫ޙ‬
42寒地土木研究所月報№687

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本試作機は半没水構造であり、水深約100cm 以上登坂走行試験は、勾配20 〜 25度において実施した。

では完全に本体が浮いた状態となる。浮いた状態では排水ポンプを搭載していない状態では重心位置が高く推進力はなく、排水時にホースが伸びる力で僅かに動不安定な場面が見られたが、排水ポンプを搭載した状く程度であり、設置位置を細かく調整する場合はロー態では重心位置も下がり、接地圧も向上するため、概プを渡しておく必要があるが、本体が浮くほどの水深

ね20 〜 25度の勾配であれば乾燥した草地、濡れた状があれば十分に排水が可能である。

態の草地のどちらにも問題なく登坂、降坂ができるこ

排水作業により水深が下がり、自走装置のクローラとが確認できた。ただし、路面状況によって安定したが接地することで、再度深い水深へと移動して排水が走行が可能な角度は変化するので運用時には注意が必可能となる。以上の一連を運用の基本と考える（ৢ૯要である（ৢ૯Ƚ22）。

Ƚ˕）。

ৢ૯Ƚ˕ȁদै‫ܥ‬ෳକે‫ޙ‬
次に、排水可能な最低水深の確認を行った。水深ৢ૯Ƚ22ȁদै‫ܥ‬ഴाે‫ޙ‬100cm 程度から排水を開始し、70cm 程度の水深まで排水可能であることが確認できた。既存ポンプ自走装ˑȅ٨ၻ࠿൦

置の排水可能な最低水深は140cm 程度のため、本試作機は、より低水深な災害現場への対応が可能である。
草などの漂流物の吸い込みについては、ポンプ位置の調整及びフレームの隙間に防護網を設置することで冬期及び夏期の試験で分かった主な改良点は以下のとおりである。
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大方の異物は防ぐ事ができたが、僅かではあるがフレ試験の結果から法面等を登坂、降坂する際に、前側ーム等に引っかかるケースを確認した。しかし、排水フロートの下方が地面に接触してしまうことによる挙性能を妨げる程ではなく問題はないと考えられ、排水動の不安定さが見受けられた（ৢ૯Ƚ23）。また、進水試験においても良好な結果であったといえる（ৢ૯Ƚ時に前側フロートの浮力が大きすぎたため、水平姿勢21）。

を維持できなかった。
これらの問題点はフロート形状の変更で改善できるものと判断した。それにより挙動等は更に安定するものと思われる。

ৢ૯Ƚ21ȁ։໤‫ޙે͙ࣺ̞ݟ‬寒地土木研究所月報№687

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ৢ૯Ƚ23ȁஜ௰έυȜΠ‫ئ‬໐43ˑȅˎȁഩ൲‫ॽ͈ܥ‬အ་ࢵ

して導入する際には、詳細な市場調査による実勢価格

現在の仕様では走行速度は時速８km/h 程度となっを再度検討する必要があるが、購入費、維持管理費にているが、全速力で走行する必要性は少なく、特に登ついて耐用年数（10年）で総合的に比較した結果を଎Ƚ

坂時などは定格出力の半分（時速４km/h）以下であːに示す。

る。そのことを踏まえ、最高速度を落とし減速比を大ここで、管理費は【購入費×３％×耐用年数（10年）】きくすることで現在の電動機よりも出力の小さな物をと仮定し、修理費は【購入費×10％】と仮定して算出選定できる。また、電動機の小型化は試作機全体の軽した。購入費は既存機械が12,669千円に対し試作機で量化、小型となった電動機を中心に寄せることで、装は9,975千円とコストが下がるため、それに関連して置本体のバランスが向上し挙動の安定化を図れる。

維持管理費についてもコスト縮減が見込まれる。このまた、それにともない電源ケーブルを細くでき、取結果、耐用年数期間内においては約21％の縮減効果がり回しを更に軽快に行うことが可能となる。

期待できる。なお、既存機械は北海道開発局保有のポˑȅˏȁഩ࡙ΉȜήσ൝͈ൡ֚

ンプ自走装置とし、購入費は排水ポンプの価格を除い本試作機は、傾斜地等でも停止できる構造を考慮し、たものとする。

電気式のブレーキ装置を採用している。
現在は各ブレーキ機構を個別に制御しているが、一න૏䋺ජ౞㩷

括制御方式に変更することにより、制御用の心線数が㪈㪏㪇㪇㪇減らせるため、２本のケーブルを１本にまとめること㪈㪍㪇㪇㪇ができ、ケーブルの取り回し作業の時間短縮が可能である。
以上の検討項目を基に、平成21年度にフロートの形

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状変更、電動機の仕様変更及び電源ケーブル等の統一㪈㪇㪇㪇㪇を行った（ৢ૯Ƚ24）。

㪏㪇㪇㪇21%ᷫ㪍㪇㪇㪇㪋㪇㪇㪇㪉㪇㪇㪇㪇⾼౉⾌

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出動経費について、出動を年１回、現場までの距離を片道50km 程度と仮定して、既存機械はラフターク
ৢ૯Ƚ24ȁদै‫ܥ‬Ȫ٨ၻࢃȫ

レーンを貸借して排水ポンプを設置する場合の輸送時の運転経費、本試作機はクレーン装置付トラックで自˒ȅ൵ව࢘‫ض‬

走装置を輸送する場合で比較した。既存機械の出動経費はラフタークレーンの貸借費（人件費込み）が大きな本試作機を導入運用した場合の経済効果について、割合を占めており、本試作機ではその経費が削減され既存の排水ポンプ設置方法との比較検討を行った。

る。出動経費は既存機械が453千円に対し試作機ではa） 開発機械の購入費、維持管理費（点検費等の固定200千円となり、約56% のコスト縮減が期待できる。

的な管理費、変動的な修理費）
b） 開発機械の組み合わせによる出動経費（機械経費、また、今回はクレーン装置付トラックで自走装置を輸送することを想定したが、排水ポンプ車搭載のクレーオペレータ人件費）ンを使用できる場合、輸送は普通トラックで可能とな˒ȅˍȁࣔව๯Ȇ֋঵‫ۯ‬ၑ๯り、コスト縮減率も増加する。出動経費を଎Ƚˑに示購入費については、試作機の価格であり、実用機と44す。
寒地土木研究所月報№687

2010年８月

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㪋㪇㪇

試作機による走行試験及び排水試験の結果、概ね良好な結果が得られた。

㪊㪌㪇今後は試験フィールドだけではなく、実際の現場で㪊㪇㪇試験及びデータ収集を実施し、適応性及び改良点の調56%ᷫ

㪉㪌㪇査を行うことを予定している。その結果を踏まえ、更㪉㪇㪇なる試作機の改良、運用方法の検討を行い、災害対応

㪈㪌㪇の迅速化及び効率化に貢献していきたい。

㪈㪇㪇㪌㪇㪇ੱઙ⾌Άᢱ⾌⸘଎Ƚˑȁ੄൲ࠐ๯͈๤‫ڛ‬

今滝 茂樹＊
Shigeki IMATAKI堀田 歩＊＊
Ayumi HORITA

牧野 正敏＊＊＊
Masatoshi MAKINO寒地土木研究所
技術開発調整監付寒地機械技術チーム
研究員

北海道開発局
函館開発建設部今金河川事務所
美利河ダム管理支所
開発専門職（前寒地機械技術チーム研究員）

寒地土木研究所
技術開発調整監付寒地機械技術チーム
主任研究員

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2010年８月

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