平成27年度

冬期歩道上に形成される雪氷路面の機械処理
国立研究開発法人

土木研究所寒地土木研究所

寒地機械技術チーム

○三浦 豪
高本 敏志
幸田 勝

積雪寒冷地の冬期歩道では、歩行者の通行や気温変化により、不陸のある滑りやすい雪氷路面が形成される。そのため、歩行者の転倒事故が多く発生し、社会問題となっている。交通バ
リアフリーの観点からも高齢者や移動制約者等に対して、安心・安全に通行できる快適な歩行空間を確保する技術が求められている。本稿では雪氷路面処理装置を試作し、歩道上の雪氷路面処理における有用性を確認したので報告する。
キーワード：歩道、冬期路面、雪氷処理

1. 背景と目的
積雪寒冷地の冬期歩道では、朝晩の温度変化による積雪の凍結、融解の繰り返しや歩行者の通行による踏み固めなどにより、硬く滑りやすい雪氷路面（写真-1）が形成される。さらに、不陸が多く発生するため、足を取られやすくなり、歩行者の転倒事故が多発する要因となっている。
また、場所によっては雪氷路面が形成された歩道よりも機械により除排雪された車道の方が平坦性が高く通行しやすい場合があり、歩行者が通行しにくい歩道を避けて車道を歩くことで、通行車両との接触事故の危険性を高めている状況も発生している。

時的な効果しかなく、防滑材の散布量が多くなれば、比例して効果も増大する可能性は高いが、それに伴い、春先の堆積土処理量も増大する（写真-2）。
そこで、防滑材散布のみによらない歩道の雪氷路面処理方法について検討を行った。

写真-2 春先の堆積土処理状況

2. 雪氷路面処理装置の開発

写真-1 歩道に形成された滑りやすい雪氷路面

冬期歩道上に形成された雪氷路面の処理技術として機械施工により雪氷路面を破砕処理する、雪氷路面処理装置の試作及び改良を行った。また、冬期歩道部における当該技術の適応性について試験を行った。

道路管理者は雪氷路面対策として主に防滑材の散布を行っている。また、病院や学校、駅等の公共施設近傍や歩行者の通行が多い交差点などには砂箱を設置し、一般市民や各管理者が必要に応じて防滑材を撒けるようにしている。しかし、防滑材散布によるすべり止め対策は一(1) 雪氷路面処理装置の概要
雪氷路面処理装置（以降、装置という）は歩道上に形成された雪氷路面を破砕処理することで、滑りやすい雪氷路面を排除して不陸部の平坦性を高め、通行しやすい路面状態にすることを目的に開発した。

Miura Go, Takamoto Satoshi, Koda Masaru

装置は破砕部と排雪部で構成される。歩道除雪で使用される小形除雪車に装着することとし（写真-3）、装置の幅については小形除雪車の全幅(1,500mm)とほぼ同じ1,520mmとすることで、歩道での施工を可能としている。
小形除雪車の作業装置用アタッチメントを使用することにより、小形除雪車本体を改造することなく、既存の装置と付け替えることで装着が可能である。また、アタッチメントを変更することで各種建設機械への装着が可能となるため、装置の汎用性は高い。

破砕深さ制御機能

図-1 破砕深さ制御機能の全体図

写真-3 装置の全景（小形除雪車装着）
写真-5 巻き込み防止ガード(2) 破砕部及び排雪部の特徴
破砕部は、丸鋼の先端を斜めに切断した複数個の刃を溶着した回転体を、1本の中心軸のみでケースに装着し破砕部による施工で発生する雪氷片は歩行路面に残り、ている。
足を取られて歩きにくい状況となる。
それを装置の自重で雪氷路面に押し付け、車両の推進排雪部は、この雪氷片を歩行路面から排除するもので力により回転体が自然回転し、雪氷路面を連続的に破砕ある。
処理するものである（写真-4）。また、装置の上下動を排雪部は主に鋼製のブレードにより構成され、リンク自由にすることで不陸に追従可能とした。
機構を用いて、破砕部と独立して自由に上下動させる構
過年度の試験において厚さが１cm程度の薄い雪氷路面造とすることで、不陸追従を可能とした。
を施工する場合は破砕刃が雪氷を突き抜けて、舗装路面ブレードは破砕した雪氷片を左右に流すため、進行方に影響を与える可能性が確認されたため、雪氷の厚さの向に対して中心から左右に72°の推進角を付けた。また、違いに対応可能な破砕深さ制御機能を装備した（図-1）。 推進角90°の網状の鋼板を最下部に取り付け、均一にブ
これは破砕部のフレーム左右側面に、リンク機構によるレードを路面に接地させることで、不陸追従性を向上させた（写真-6）。
手動で高さ調整が可能なソリを設置することで破砕深さを制御するものである。また、巻き込み防止ガードを装着することで施工時の安全対策を施した（写真-5）。

写真-6 雪氷路面処理装置の排雪部
写真-4 雪氷路面処理装置の破砕部

Miura Go, Takamoto Satoshi, Koda Masaru

装置の施工によって、施工前よりも静摩擦係数値が大きくなることを確認した（図-2）。

3. 雪氷路面施工試験
装置の処理能力把握、適応性の確認のため、寒地土木研究所構内に雪氷路面（幅2m×延長35m×厚さ0.1m）を製作し（写真-7）、施工試験を行った。
試験は2日間（1月28日、2月2日）行い、装置の施工性、路面追従性、破砕深さ制御状態,雪氷路面処理能力、施工後の路面状態の確認、及び各種計測（気温、路面温度、雪密度、雪硬度）を実施した。雪氷路面データを表-1に示す。

写真-8 施工後の雪氷路面（破砕部の施工のみ）

写真-7 雪氷路面製作状況

表-1 雪氷路面のデータ
試験月日

雪氷路面
気温平均 路温平均(℃)(℃)
硬度(kg/cm2) 密度(kg/m3)

厚さ(mm)

路面状態

1月28日

-7.0

-7.2

46.2～62.9

569～687

187～210

圧雪

2月2日

-3.3

-3.0

57.7～121.1

510～712180～210

圧雪

写真-9 施工後の雪氷路面（破砕部と排雪部の併用施工）

試験の結果，破砕刃が雪氷路面に刺さり、さらに回転運動による掘り起こし動作が加わることで破砕刃間の雪氷路面にクラックが発生し、破砕を行うことがわかり、破砕深さは平均 15mm 程度であることを確認した。
また、不陸が多い雪氷路面を施工することで平坦性が向上することを確認した。
破砕処理によって発生する雪氷片は 5×5cm 程度（写真-8）であり、排雪部を併用施工することで歩行路面から雪氷片を排除できることを確認した（写真-9）。また、不陸路面に対しても、リンク機構により、雪氷片をほとんど取りこぼさず排除することを確認した。
破砕深さ制御機能により、破砕深さを 5mm と 10mm に設定した場合、実測の平均値がそれぞれ 5.7mm、9.7mmと、ほぼ設定どおりの深さとなり、良好に作用していることを確認した。
さらに、雪氷路面の滑りやすさの指標として、アメリカンスリップメータ（ASM）を使用し、施工前後の静摩擦係数値を計測した（写真-10）。
Miura Go, Takamoto Satoshi, Koda Masaru

写真-10 静摩擦計測値の計測（ASM使用）

図-2 施工前後の静摩擦係数値

4. 舗装供試体試験
装置の施工において、破砕刃が舗装に接触した場合の舗装への影響を確認するため、歩道舗装供試体(300×150×30mm)、及び破砕刃の模型(1/1)を装着し、破砕部回転体を模した形状のアダプタ(4本用)を用いて、試験を行った（写真-11、12）。
試験では破砕刃の模型を油圧により舗装供試体に押し付け、破砕荷重により舗装供試体についた傷の大きさを計測した（図-3）。

図-3 舗装供試体に付く傷の計測箇所

写真-12 舗装供試体の傷の計測装置の自重と同等の1,960Nを上限とした破砕荷重では、破砕刃による傷の深さが最大で2.4mmになることを確認した（表-2）。
これらから、装置の自重による施工時に刃が直接、舗装に接触した場合には、破砕刃1個当たり深さ約2mm程度の傷が付くことがわかった。
表-2 破砕荷重による舗装に対する影響

5. まとめ試作した装置は、冬期歩道に形成される、すべりやすく不陸の多い雪氷路面を破砕処理することで滑りにくくし、また、平坦性を高めることで通行しやすい歩行路面にすることが可能であり、雪氷路面処理技術としての有効性は高いといえる。
今後、多様な路面で試験を実施し、最終仕様をとりまとめ提案したい。

写真-11 舗装供試体試験状況

Miura Go, Takamoto Satoshi, Koda Masaru