建設機械施工 Vol.67

86No.6June

2015

CMI 報告災害対策用照明装置の開発

加藤弘志
より輸送し，現地近辺でクローラキャリアに搭載する。

1．はじめに照明灯具は，広域を照らす LED 照明灯と斜面崩壊災害が発生した場合，夜間における現場の状況監視や地すべり等の変状を遠方より監視するためのキセノや救助・復旧活動のために照明が必要になることがあン探照灯を装備している。これらの灯具を一体化してる。

旋回・俯仰台と組み合わせて，伸張時には 5m の高さ

災害の内容によっては既存の照明装置で対応可能なケースもあるが，河道閉塞の場合や大地震直後の余震になる伸縮柱の先端に取り付けている。また，動力源としてディーゼル発電機を搭載する。

が続く中で人員や機械が災害現場に接近できないよう照明灯具の操作は，有線または無線による遠隔操作なケースでは，遠方からの照明となり，現状で対応でが可能となっている。無線による遠隔操作は，100 mきる照明装置はない。また，照明車が進入できないよの距離から伸縮装置及び旋回・俯仰台の操作，照明灯うな不整地に対しても，十分な明るさを持って自走で具の点灯・消灯が可能である。

きる照明装置はない。
このような背景から，当研究所では国土交通省九州技術事務所の委託を受けて，二次災害が危惧される災（2）照明装置の主な仕様
本照明装置の主な仕様は表─ 1 のとおりである。

害現場や，照明車の搬入ができない災害現場等において，夜間の監視及び復旧作業を迅速に行うことを目的と

3．光源の検討して，遠距離照射能力と不整地走行可能な機動性を兼ね備えた災害対策用照明装置（図─ 1）の開発を行った。
本稿は，平成 23 ～ 25 年度の 3 ヶ年で開発を行った
上記の照明装置について紹介するものである。

（1）光源の選定
多種多様な光源の中から，明るさ（全光束），ランプ効率，大きさ等の面で優れるキセノンランプ，水銀ランプ，蛍光水銀ランプ，メタルハライドランプ，白色 LED を抽出して詳細検討を行った。

2．災害対策用照明装置の概要

これらのうちキセノンランプは，省エネルギー効果（1）概要や寿命の評価は低いが，照射距離が長く探照灯用光源

本照明装置は，それ自身では移動の手段を持たず，として使用実績があるため，照明装置の光源の一つ（探災害発生時の出動要請を受けて現地までトラック等に図─ 1照灯用）に選定した。

照明装置の活用イメージ

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No.6 June表─ 1872015

照明装置の主な仕様

表─ 2

試験用光源

1．照明灯具（1）LED 照明灯

2灯

出力1,600 W ／灯

電圧

100 V

（2）キセノン探照灯

1灯

出力1,000 W

電圧

100 V

2．伸縮装置
駆動方式

油圧式

最伸長長さ

5 m 以上（旋回・俯仰台軸心位置まで）（3）照射試験結果

昇降速度

4 m/min 程度

各地点の光軸中心の照度及び 30 m 地点の水平方向

3．旋回・俯仰台の照度分布は，配光図の計算結果とほぼ一致しており，駆動方式

電動式

連続旋回角度

360 度程度

以下の検討では 30m 地点以外の照度分布は配光図に最大俯仰角度

LED 照明灯± 90 度程度

キセノン探照灯± 30 度程度

4．傾斜修正装置
方式

手動スクリュージャッキ

最大修正角度

10 度程度操作項目

図─ 2 は，白色 LED1,600 W × 2，白色 LED450 W
× 2， メ タ ル ハ ラ イ ド ラ ン プ 600 W × 4 の 30 m，50 m，80 m 地点における 50 lx 以上の照度範囲である。
なお，50 lx という照度は，工事現場並びに排水管の取付け，運搬，補助作業及び収納作業に必要とされる

5．操作制御ユニット
操作方式

より計算した値を使用している。

有線・無線リモコン式
照明灯具

点灯・消灯

伸縮装置

伸長・縮小・自動収納

旋回・俯仰台

回転・俯仰

6．寸法及び質量
長さ1.55 m

幅1.39 m

高さ（運搬）

2.16 m

高さ（作業）

5.13 m（運搬車両の荷台高さ除く）

質量

約 1,250 kg照度（JIS Z 9126 屋外作業場の照明基準）である。
白色 LED1,600 W × 2 以外の光源は，80 m 地点で50 lx 以上の範囲はほぼなくなっている。一方，キセノンランプは，照射範囲は狭いが遠距離まで照射することが可能であり，500 m 地点の 50 lx 以上の範囲は直径で約 6 m（計算値）である。

キセノンランプを除く 4 種について，光源の明るさ（全光束），ランプ効率，色温度，定格寿命のバランスを比較した。この結果，近年の進歩が著しく，特性バランスも良く堅牢で省エネルギー効果も期待される白色 LED と，これに次いで特性バランスが良く既存の照明装置の標準光源であるメタルハライドランプに絞り込んだ。
（2）照射試験
照明装置の諸元を検討するため，上記 3 種の光源（表─ 2）について照射試験を行った。
試験は，当研究所テストコース内の長さ 315 m の平
坦な芝生上で，地上 4 m の高さから水平に照射し，光源から 10 m，20 m，30 m，40 m，80 m，160 m，315 mの地点における光軸中心の照度，及び 30 m 地点における水平方向照度分布を測定した。

図─ 250 lx 以上の照度範囲

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2015（2）主な検証試験結果（4）照明装置の光源
上記試験結果から，照明装置の光源としてメタルハライドランプ 600 W × 4 は白色 LED450 W × 2 に比べて出力に対する照度が低く優位性はない。

試 験 結 果 の う ち， 照 度 分 布 の 評 価 は 必 要 照 度 を50 lx とした。
LED 照明灯の拡散レンズ無しの場合，50 lx が得ら一方，白色 LED は高出力の 1,600 W × 2 が遠方にれる範囲は，幅 16 m，奥行き 52 m であり，土砂災害おいても高い照度を保持できることから投光器としての現場や河川災害のブロック投入作業の支援等にも活適している。また，キセノンランプ 1,000 W は 500 m用が期待できる（図─ 3）。の遠距離においても実用上十分な照度が得られることから，探照灯用光源として適している。
以上より，最終的に光源として次の 2 種を選定した。
①キセノンランプ（1,000 W）②白色 LED（1,600 W × 2）

4．試作機による機能検証（1）機能検証試験
上記の検討に基づき，照明装置を試作した。この試作機の性能把握，機能確認，不具合の抽出と改良提案を目的として，九州技術事務所構内で機能検証試験（表─ 3）を行った。
図─ 3
表─ 3

試験項目

実施条件

操作性

操作要素 9 種を対象

各部消費電力モータ 3 種及び照明灯 2 種を対象

機能性

風荷重に対する 試作機単体の重心高さ（JIS A8915 を安定性参照する）の算出
LED 照 明 温 度 温度上昇と照度の関係を把握
特性
耐振性

LED 照明灯（拡散レンズ無し）の照度分布試験項目と実施条件

また，キセノン探照灯の照射距離 112 m における最小光柱角の中心照度は 1,475 lx で，中心から 1.5 m離れた地点では 1/10 に低下する（図─ 4）。なお，中心照度が 50 lx 以下となるのは計算上 600 m 以遠となるので，十分な遠距離照射機能を備えている。

走行速度 3 条件にて試作機の振動を測定LED 照 明 灯 の 拡散レンズ有・無 2 条件を実施
照度分布
キセノン探照灯 光柱角 3 条件を実施の照度分布
照射性能

LED と キ セ ノ LED 照明灯の拡散レンズ無の条件とン両方点灯時照 キセノン探照灯光柱角 1.5 度を両方点度分布灯
相関色温度

LED 照明灯
キセノン探照灯

燃料消費量

LED 照明灯・キセノン探照灯の照度分布試験時に 4 時間程度連続運転して測定

出動時
歩車両への搭載掛図─ 4キセノン探照灯の照度分布

5．試作機の改良

工場出荷時で代替（1）傾斜地における運用

移動式クレーンでクローラキャリアに搭載時を対象

災害現場は水平な場所とは限らず，本照明装置を搭載したクローラキャリアが傾斜地に駐車して照明作業を行う場合も考えられる。照明作業は伸縮柱を伸ばして行うが，伸縮柱の傾斜が鉛直に対して 5 度を超えると滑らかな伸縮動作が阻害される。このため，傾斜地

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表─ 4

試験項目と試験内容

試験項目

試験内容

搭載性（歩掛）定置試 験スクリュージャッキによる傾斜修正機構

伸縮柱の傾斜を 5 度以下に修正する機構を追加した

計算に駐車した場合は，スクリュージャッキを使用して，走行試験

図─ 5積載形トラッククレーンでクローラキャリアに搭載時を対象

メインテナンス
性

発電機への給油及び発電機のメインテ
ナンスを対象傾斜修正

傾斜修正角度，スクリュージャッキ操作力，回転数を対象

運行試験

走行速度 2 条件，走行路 3 条件にてキセノン探照灯の振動を測定

総合運転

LED 照明灯の拡散レンズ有・無，キセノン探照灯最小光柱角の条件にて照度を測定

安定性

照明装置の重心高さ（JIS A8915）の算出（図─ 5）。
照明装置を搭載したクローラキャリアの駐車する場所は，通常はほぼ水平で，場所によってはやや傾斜しるために，九州技術事務所構内で機能検証試験を行った（表─ 4）。ている程度と考えられるので，傾斜修正の範囲は 10度未満とした。

（2）主な検証試験結果（a）定置試験（2）2.5 t 積みクローラキャリアへの搭載性
本照明装置は，災害現場近辺でレンタル等の手段により手配した 2.5 t 積みクローラキャリア（三方開き

傾斜修正機構について，スクリュージャッキによって照明装置を容易に水平に修正できることを確認した（写真─ 1）。

タイプは除く）への搭載を想定している。
九州地方整備局管内において，型式によらずにレンタル可能な 2.5 t 積みクローラキャリアへの照明装置の搭載を可能とするため，各型式の荷台内法の最小寸法を調査した。照明装置の架台（ジャッキベース）の設計は，本調査結果をもとに行った。
（3）搭載用金具の設置
本照明装置をクローラキャリアに搭載し固縛するための金具を追加した。
（4）発電機給油時の作業性の改善
試作機は発電機の給油口上の空間が照明装置天板で

写真─ 1

傾斜修正試験

制限されており，給油口を目視して給油する作業が困難であった。そこで，天板に広い開口部を設けた。

また，照明装置を格納庫から搬出して積載形トラッククレーンに搭載するまでの所要時間は約 27 分，災（5）照明運転時間計の設置

害現場到着からクローラキャリアに搭載するまでの所

キセノン探照灯は電球の寿命が短い（約 1,000 時間）

要時間は約 24 分であった。

ので，積算点灯時間管理用の運転時間計を設置した。

（b）運行試験
照明装置は，高さ 600 mm の架台を取付けた状態で6．改良機による機能検証

クローラキャリアに搭載して災害現場を走行することになる。そこで，キセノン探照灯が走行時に有害な振（1）機能検証試験

動に暴露されていないかどうかを把握するため，探照試作機に上記の改良を施し，その改良効果を検証す

灯本体の振動加速度を測定して周波数分析を行った。

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探照灯本体の最大加速度（走行速度 4.2 km/h）は，アスファルト舗装路で 5.62 m/s2（12.8 Hz），不整地で5.32 m/s2（12.8 Hz）であり，メーカ社内振動試験の最大加速度 10.78 m/s2（複振幅 0.5 mm，33.3 Hz）の50％程度で，一般的に耐久性に問題のない加速度であった。
（c）総合運転クローラキャリアに搭載した照明装置を水平に修正した上で伸縮柱を延ばし，LED 照明灯及びキセノン探照灯が異常なく点灯することを確認した。
また，光源の照度の再現性を確認するため，LED照明灯から 40 m 地点における水平面照度と直射照度

図─ 6及びキセノン探照灯から 110 m 地点における直射照

照明作業時の安定度と風速度を測定した（表─ 5）。

7．照明装置の活用表─ 5光源の種類

距離（m）

照射試験結果

本照明装置は，以下の優位性を持つため，災害現場照度（lx）
水平面（h ＝ 0.05 m）

直射（h ＝ 1.5 m）

LED 照明灯（拡散レンズ無）

40130587

LED 照明灯（拡散レンズ有）4055

203－1,717（h ＝ 5 m）

キセノン探照灯（最小光柱角）110での活用が見込まれる。
①小型・軽量で機動性に富む。
② LED 照明灯で 50 m 程度，キセノン探照灯で 500 m程度の遠距離照射が可能である。
③不整地走行性に優れる。
④省電力機器で構成し，燃料補給間隔が長い。

8．おわりに（d）安定性試験①走行姿勢時の左右傾斜限界角

試作機及び改良機による機能検証試験の結果から，総合重心高さと代表的なクローラキャリアの履帯中

本照明装置は，実際の災害現場において実用に供する心間距離（1.2 m）の関係から，左右傾斜限界角は 28

十分な機能及び性能を有していることが確認された。

度となる。

これまで，災害発生初期の不整地等では，夜間の監②照明作業時の安定度

視や応急復旧作業のために現有の照明車では対応でき伸縮柱を最大に伸ばした状態における左右傾斜限界なかった。しかし，本照明装置の活用により，早い段角は，走行姿勢時に比べて全体の重心が高くなるため階から照明の提供が可能となるので，災害対応の迅速25 度となる。

性及び安全性の向上が期待される。

③風荷重と安定度

今後は，河川災害や土砂災害等の現場に投入して，クローラキャリアに搭載した照明作業時の安定度

照明性能や各機能についてさらなる改良点の抽出を行を，風速を変数として 40 m/s まで計算した結果を図うとともに，現場作業員の意見等を取り入れていくこ─ 6 に示す。図中に，直線で許容安定度 1.3 と伸縮柱とで，より良い照明装置となるように改良を進めていの許容風速（これ以上の風荷重を受けると伸縮柱が破くことが望まれる。

損する）34 m/s を併記している。なお，運用上の安定度の基準は，高所作業車の構造規格を参考として 1.3以上としている。
図─ 6 によれば，左右傾斜角が 10 度までの範囲では，風荷重による転倒に至る前に伸縮柱が破損することを示し，10 度傾斜では伸縮柱の許容風速 34 m/s において安定度が 1.3 となる。

［筆者紹介］
加藤 弘志（かとう ひろゆき）（一社）日本建設機械施工協会
施工技術総合研究所 研究第四部主任研究員