阪神高速道路株式会社
技報第 26 号 2008

阪神高速の橋梁マネジメントシステム(H-BMS)の開発
保全施設部保全企画グループ
保全施設部保全企画グループ
大阪建設部工事企画グループ

西林
西岡
丸山

素彦
敬治
悟

………………………………………………………………………………
要

旨

構造物の高齢化に伴い，構造物の維持管理費の増大が懸念される一方，昨今の厳しい経済情勢等の中，構造物の維持管理費は近年減少傾向にある．今後，適切な構造物の維持管理をより合理的，効率的かつ計画的に行っていく必要があることから，阪神高速道路の橋梁マネジメントシステム（H-BMS）の構築に向けた検討を進めている．本稿では，これまで検討したH-BMSの概要について報告するとともに，システムの概要について紹介する．
キーワード : 維持管理計画，橋梁マネジメントシステム，H-BMS，ライフサイクルコストして，補修等の費用の最適化を図ることができる

はじめに阪神高速道路の橋梁マネジメントシステム（略称：H-BMS）の構築に向けた検討を行っている．

阪神高速道路は，約9割が高架構造物（橋梁）

本稿は，これまで検討したH-BMSの概要についてで構成されているが，平成16年現在，経年30年以報告するとともに，検討対象の6工種（舗装・塗上の区間が全延長の約36%（83.3km），20年以上装・伸縮継手・床版・鋼構造物・コンクリート構の区間が約53%（124.1km）を占め，構造物の高造物）のうち，先行して開発中である舗装を対象

齢化に伴い，今後構造物の維持管理費が増大するとしたシステムの概要について紹介するものであことが懸念されている．

る．

一方，構造物の維持管理費は近年減少傾向にあり，将来を見通した長期的な観点からも，今後，

１．H-BMS の概要

適切な構造物の維持管理を，より合理的，効率的かつ計画的に行っていく必要がある．また，利用者等への維持管理の必要性や意義に対する理解を得ることの重要性も高まっている．

1-1 目的・特徴
H-BMS は，主に，①構造物を適切な水準に長期的に維持するために必要な費用（年間必要額）をこれらの課題に対処するため，保全施設部では，算出する，②補修の優先順位を算出し，具体的な平成14年度より，阪神高速道路の橋梁を対象とし維持管理計画を立案・実施するための参考資料をて，短期的な補修計画のみならず，長期的に適切提供する，③長期的な機能水準（健全度）や費用な維持管理を実施していくための支援システムとの推移，補修の優先順位を示すことによって，根拠を明確にし，説明責任（アカウンタビリティ）を果たすことなどを目的としている．

このように，H-BMS は維持管理計画を構築するための支援システムとして活用するものである．

H-BMS は，保全情報管理システムに蓄積されているデータに基づいている．このデータは構造物

1-3 活用対象のイメージの諸元だけでなく，過去の点検，補修の細かな履

H-BMSを活用することによって，管理する橋梁歴が構造物単位（径間，橋脚）毎にまとめられて群を適切な水準で維持するために必要な費用（年おり，これを統計的に用いれば，阪神高速道路の間必要額）や補修の優先順位を算出することがで構造物の実際の状態やその変化が明らかになり，きる．これらの算出結果は，意思決定の支援や外実態を反映させたより説得力がある結果を得るこ部への説明資料として活用することができる．とができる．

H-BMSの活用方法として下記のものが考えられる．

1-2 H-BMS を導入した新しい維持管理手順
H-BMSの活用を想定した阪神高速の管理手順（マネジメントルーチン）を図-1に示す．
H-BMSでは，保全情報管理システムに蓄積されa)総括部門
・現状を踏まえた管理部門からの要望とH-BMS
によって算出された必要額をもとに年度予算を決める．

たデータ（資産，点検，補修）を基に，構造物の・管理部門からの要望とH-BMSによって算出さ状態の把握及び劣化予測を行い，これに基づいてれた優先順位をもとに，管理部門への予算配分機能を継続的に維持するための維持補修費の必要を決定する．

額（A）を算出し，それを参考に年度予算を決定

・H-BMSによって算出された客観的な結果を示する．決定された予算は当該年度の補修に費やさすことによって，説明責任（アカウンタビリテ

れ（B），実際に費やされた維持補修費（B）とィ）を果たす．

H-BMSによって算出された維持管理費の必要額b)管理部門（A）を比較する（A-B）ことによって橋梁が適・現場の状況を踏まえて，対象橋梁を適切な水切な水準に維持されているかどうかを把握する．

準に維持するための必要額をH-BMSを用い

そして，この過不足を管理会計情報として記録すて算出し，総括部門に予算要求する．

るとともに，この結果を参考に今後の維持管理計・総括部門から配分された予算を踏まえて，
H-BMSによって算出された優先順位と現場画を立案する．の状況をもとに予算の執行計画を立てる．

構造物の状態
資産の状態状態の把握

計画の立案・見直し

資産データ
点検データ

H-BMS では，通常劣化に対する維持修繕を対象機能水準の推移予測
維持補修の必要額の把握

過不足の記録管理会計情報の作成

1-4 対象構造物

管理水準
劣化モデル

マネジメント

データベース
（保全情報管理ｼｽﾃﾑ）

維持補修費の必要額の算出・要求（A）とし，橋梁の部位（工種）については，舗装，塗装，伸縮継手，床版，鋼構造物，コンクリート構造物の６工種を検討対象とする．
平成 18 年８月段
階では，このうち舗装，塗装，伸縮継手を網羅し必要額との比較
（A-B）

予算決定

補修データ過不足の認識

た version1.0 が完成している．
今後随時残りの部
位も組み込み，システムを更新していく予定であ

維持補修の実施（B）（実際の維持補修費）

補修優先順位の提案：H-BMS が活用できる範囲

図-1 H-BMSの活用を想定した維持管理手順

る．

1-5 計算方法・条件ている．今後のデータの蓄積を待って再評価する．

(1) 評価指標

同様に，塗装の場合は塗料種別，塗装箇所（端舗装の劣化指標には，旧建設省土木研究所より0.3

0.7

提案されている MCI（ = 10-1.51C -0.3D

C：

ひびわれ率（％），D:わだち掘れ量（mm））を用い
１)部，中央部）を考慮して劣化モデルを設定した．
また，伸縮継手は継手種別，点検種別（路上点検，はり上点検）を考慮している．

る ．この際，出来形管理における不陸の許容値劣化モデルを設定するにあたっては，データ数を勘案し，舗装補修時には，ひびわれ率 0％，わに限りがあるため，やみくもに劣化モデルを細分だち掘れ量 2.0mm として MCI=9.5 と設定する．

化するのは得策ではない．統計的に有意で，実際舗装以外の部位に関しては，５段階の点検判定
区分を 0～10 の間で２ずつ均等に分布させ，それの傾向と大きく食い違わない範囲にとどめておくべきである．

ぞれの中央値を指標とした．
(2) 劣化モデル

舗装の劣化モデル（環状線、床版別）
10及び補修結果を基に，直線回帰して求めていた．

9

しかし，一律な劣化速度は，理論的な劣化パターンと適合せず，その妥当性に疑問が残る．特に舗装においては，初期段階で圧密の効果で劣化が速く，その後落ち着いてくることが知られている．

機能水準（MCI）

劣化予測に用いる劣化曲線は，当初過去の点検

RC床版
鋼床版土工
RC床版
鋼床版
土工

87654010

また，データにばらつきが多く，回帰分析上の相2030
経年数405060

図-2 要素別劣化モデルの一例

関性は大きくなかった．
そこで時間の経過により劣化が進展する過程を（実線：マルコフ推移確率，点線：直線回帰）

ハザードモデルで表現し，一定期間を隔てた時点間における健全度の推移関係を表すマルコフ推移2)(3) ライフサイクルコストの定義

確率を，指数ハザード関数を用いて推定した ．

構造物の機能を継続的に維持するために必要なこれにより，一定の劣化速度ではなく，劣化の進費用は，ライフサイクルコスト（LCC）によって評展状況に応じて変化する状況を再現することがで価する．LCC において考慮する費用は，会社からき，理論値との整合性を取りやすくなる．また，直接支出される直接費用（修繕費用，維持費用）

その推定を劣化進展の違いを支配すると考えられの他，利用者が不利益を被ることで負担する外部る要素ごとに行うことで，劣化モデルを細かに設費用（車両走行費用，渋滞損失費用）を考慮する定することが可能になる．

こととし，今後 100 年間における直接費用と外部一例として図-2に床版種別，路線別毎の舗装の費用を，割引率により現在価値として評価したも劣化モデルを示す．当初の直線回帰と比較していのの和を LCC として定義する．この LCC が最小とるが，マルコフ推移確率を用いるほうが経験的になるときの機能水準を最適管理水準とする．LCC得られている劣化の推移状況をより忠実に再現しを構成する費用の考え方は以下のとおりである．ている．さらに床版別に劣化速度に違いがあるこ①修繕費用：補修工事に伴う工事費用に，交通規とも，実際の状況と一致している．路線別にする制に伴う規制費用を加えたもの．

ことは，舗装の劣化に影響すると思われる大型車②維持費用：舗装の劣化に伴い，ポットホール補

交通量や線形等の要素を総合的に表現していると修や段差修正などの日常的な維持費用も増加す考える．その他舗装種別等も検討したが，明確なると考えられるため，MCI に応じて維持費用を違いが分析上でなかったので，現段階では省略し考慮したもの．

③車両走行費用：車両の走行に伴う燃費や車体のなお本計算においては，既存の文献５)より，時減価償却等，MCI の低下に応じて利用者が余分間評価価値を73.9円/台・分としている．なお，こに負担する費用を考慮したもの．の時間評価価値には加重平均により大型車の混入④渋滞損失費用：工事規制に伴う渋滞に対して発生する利用者の損失費用を考慮したもの．
(4) ＬＣＣの検討期間も考慮されている．
この結果，損失費用は交通量の少ない地点では規制を行っても渋滞が生じないので０円，逆に環対象構造物を継続的に維持するための必要額と状線や環状線近傍の放射線下り方向では，交通量優先順位を算出するという条件に適した期間を設の比較的少ない時間帯でも渋滞が生じるので，１定する必要があるため，耐用年数が比較的短い舗～２億円と，地点によって大きく異なることにな

装，塗装，伸縮継手では 100 年間，耐用年数の長った．これは，実際の渋滞状況や時間損失具合のい床版，鋼構造物，コンクリート構造物では無限感覚と適合しているものと考える．

期間を検討期間として設定している．

(6) 最適補修タイミングの算定(5) 外部費用の推定方法

図-3 は，補修を行う機能水準を変えて LCC を計a) 車両走行費用算し，図にまとめたものである．これによると，

３)既往の研究 において，車両の走行に伴う燃料LCC が最小になる補修タイミング（この舗装の事費や車体の減価償却等を考慮した車両走行費用が例の場合，MCI=6.5）が明らかになる．この計算を提案されているが，本稿においては，舗装の劣化管理単位毎に計算して，全体で統計処理を行うこによる費用損失の評価が目的となることから，健とになる．

全な状態と劣化した状態とでの差額を車両走行費用とすることとする．

ＬＣＣ
渋滞損失費用
修繕費用
維持費用
車両走行費用

渋滞損失費用は，基本的には工事の有無で比較した所要時間の差に工事中の通過交通量及び単位時間あたりの評価値を乗じることにより計算される．しかし，工事規制に伴う時間ロスは，規制区間での通過の際に生じるだけでなく，そこでライフサイクルコストb) 渋滞損失費用

最適管理水準：6.5の速度低下に起因する手前の渋滞によってもも887766655444332221100たらされる．従って，その２つの要因をできるだ
け忠実に表現するために，当システムでは交通管制システムの交通流シミュレーション機能

機能水準（HEROINE）を用いることにした．HEROINEは，

図-3 最適管理タイミングの考え方

同システムに蓄積されている交通量データを入力値として，規制地点での交通容量の低下とそれに伴う利用者の迂回行動等の変化を考慮して，所４)(7) 補修優先順位の設定
予算制約を考慮する場合には，全ての区間で最要時間の変化や渋滞状況を再現する ．シミュレ

適管理水準での補修が出来るとは限らないため，ーションを工事規制の有無で行えば，損失時間量補修の優先順位をつける必要があるが，H-BMS で（損失時間×交通量）が自動的に算出される．こは，最適管理水準における補修時期から補修を遅の計算を阪神高速ネットワーク内の代表地点で，らせることによって生じる LCC の増加分（D：遅延実際に工事が行われる時間帯で行い，損失費用をコスト）と最適管理水準で補修を行った場合の修算出した．

繕費用（C）との比「補修効率（D/C）
」の大きい箇所から優先的に補修を行うこととする（図-4）．補修効率が大きい場所ということは，補修を遅らせることのデメリット（LCC の増加）が相対的に大きいことを意味しており，その損失を抑えるため標準のＬＣＣ曲線には，そこは他よりも早く補修すべき場所であることになる．
LCC
ライフサイクルコスト
車両走行費用
渋滞損失費用
補修費用
維持費用

LCCの差＝Ｄ（遅延コスト）

低い

補修時MCI

高い

長い

補修周期

短い

予算制約などで補修を遅らせた
ときの管理水準

LCC最小となる管理水準（最適管理水準）
補修費用＝Ｃ

修繕効率＝Ｄ/Ｃ

渋滞損失が大きい場合
補修候補区間のうちＤ/Ｃの大きいものから補修を行う。

図-4 最適管理タイミングの考え方

２．計算結果2-1 最適管理水準
図-5 は，ある区間における機能水準と LCC との関係を示したものである．上段の区間では，図-5 最適管理水準の算出
2-2 直接費用の推移
これ以下では，舗装補修を代表としてシステムの出力結果を示す．

MCI=6.5 で補修を実施していけば LCC が最小とな修繕費用に異なる予算制約を設けて各区間を補り，この時の MCI をこの区間の最適管理水準と定修した場合に，今後 100 年間に発生する直接費用義する．の推移の一例を図-6 に示す．上段の予算水準であ

下段は，工事規制により大きな渋滞が発生する

ると，長期に渡り予算額を満額費やしており，しと予測される区間の LCC であり，この場合渋滞損

かも舗装状態の悪化により，連動する維持費用が失費用が支配的になり，LCC 曲線は左肩下がりに増加していくことが分かる．

なる．その結果，なるべく渋滞を起こさないよう上段より少し予算を増やした下段の場合，修繕に，機能水準の低くなるまで補修を行わないこと

費用は時間が経つにつれ余裕ができ，予算範囲内が LCC 上有利であることを示している．
ここでは，で納まってきており，予防保全のための十分な予許容できる最低の機能水準をどのように設定する算確保の効果が出てきているのがわかる．また，かがポイントになる．

維持費用は，期間中ほぼ一定である．

図-6 直接費用の推移グラフ（予算制約：上段＜下段）

図-7 機能水準の推移グラフ（予算制約：上段＜下段）

2-3 機能水準の推移

2-4 最適補修間隔の分布

2-2 と同じ予算制約を設けた場合の今後 100 年

図-8 に最適補修間隔の分布図を示す．これは，間の機能水準の推移を図-7 に示す．ここでも上段

対象構造物の阪神高速全体における平均的な寿命では，約 30 年後から機能水準が急激に悪化し，こを考察する上で重要な資料になる．事後評価等にの予算では，長期的に適切な水準を維持出来ない使用することを想定した出力例である．

ことが分かる．一方下段では，現状の機能水準をほぼ維持できていることがわかる．
2-2 及び 2-3 の結果を基に，予算制約値の妥当性を評価できるが，100 年間という非常に長期に渡り機能を維持するという目標のためには，下段の予算値を確保しなければならないと判断できる．
これは，評価の一例であり，機能水準の維持すべき期間の設定等の与えられた目標の違いにより，異なる判断をすることは可能である．
図-8 最適補修間隔の分布図

2-5 補修優先順位の推定ことで H-BMS の短期間での開発が可能になった．

図-9に補修優先順位の出力例を示す．上段は径データに基づく状態把握や劣化予測は技術者の間毎の細かな順位と計算結果を表形式にまとめた経験則や理論的アプローチと比べても実際の状況ものである．このデータをマップ表示システムにをより正確に捉えており，信頼性の面からも計算入力すると，優先順位の高い区間の分布状況を与出力に対して説得力がある．このことは，維持管えてくれ，路線や区間毎の集中の度合いが視覚的理業務での定期的なデータの取得やそれらの効率に明らかになる．

的な蓄積，参照を可能にするデータベースシステ

実際は，優先順位の高いものから個々に工事をムの開発が，IT を駆使した BMS につながっていくするのではなく，ある程度まとめ，規制の制約条

これからのアセットマネジメントにおいて最重要件等を考慮して工区（路線全体，ランプ間等）を課題であることを物語っている．

設定するので，細かな順位よりもその分布状況を把握することが，この出力の主目的となる．

H-BMS は現在関係部門での試行を行っており，その操作性や出力の妥当性を検証している．そして，既にいくつかのフィードバックがあり，それを基にシステムの改良が加えられている．このよ
うに，システムは実際に使用に供することで徐々に改善されていくものであり，とにかく利用してもらうことが大事であることを示唆している．
本稿は H-BMS の全体概要を述べており，計算方法の細かな内容や，それまでの検討経緯，またシステムそのものの内容（インターフェイスや操作方法等）は紙面の都合上割愛している．
詳しくは，保全施設部保全企画グループに問合わせされたい．
最後に，本検討内容は技術審議会道路資産管理システム分科会（主査：古田関大教授）で審議していただいている．ここに謝意を表します．
参考文献
1) 舗装の管理水準と維持修繕工法に関する総合的研究，
昭和64年度，第41回建設省技術発表会
2)

津田尚胤･貝戸清之・青木一也・小林潔司：橋梁劣化予測のためのマルコフ推移確率の推定，土木学会論文
集 No.801/Ⅰ-73,69-82,2005.10

図-9 補修優先順位の出力イメージ3)

安崎裕・片倉弘美・伊佐真秋：舗装の供用性と車両走行費用に関する検討，第18回日本道路会議一般論文（上段：表形式，下段：マップ形式）

集，pp710-711，1989

3．まとめ

4)

石井康裕，田名部淳：阪神高速における交通流シミ
ュレーションの開発と運用，第25回日本道路会議論
文集 05039

H-BMS は保全情報管理システムの充実したデータベースに依存することを前提として開発されたシステムである．このデータベースが既にある

5)

費用便益分析マニュアル（案）平成10年6月 建設省
道路局・都市局

THE DEVELOPMENT OF PRACTICAL BRIDGE MANAGEMENT SYSTEMBASED ON THE FULL UTILIZATION OF EXISTING DATABASE
Motohiko NISHIBAYASHI, Takaharu NISHIOKA, Osamu MARUYAMA
H-BMS (Hanshin expressway Bridge Management System) was developed with the help of the active
database of inspection and repair. Its main objective is providing a systematical tool of building a morerational and efficient maintenance scheme of bridge structures. H-BMS estimates maintenance, repair andother related costs optimized on a long-term basis with the concept of life cycle cost minimization. With
the same concept, repair work prioritization by each structural element is determined for constructing ayearly repair planning. The both outputs accompany with explicit information on calculation process,which satisfies the raising demand of accountability on public projects. Thus it is recognized as asupporting tool for rational decision-making process.

西林 素彦

阪神高速道路株式会社
保全施設部保全企画ｸﾞﾙｰﾌﾟ
Motohiko Nishibayashi

西岡 敬治

丸山 悟

阪神高速道路株式会社
阪神高速道路株式会社
保全施設部保全企画ｸﾞﾙｰﾌﾟ 大阪建設部工事企画ｸﾞﾙｰﾌﾟ
Keiji NIshioka
Satoru Maruyama