支持 力を考慮 に入れた舗 装の維持修繕 計画の最適化
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(2) た だ し,新 基準 調 査 にお い て は4種 類 の ひ び割 れ を軽度,中 度,重 度 の3段 階 に 分割 して い る ことか ら,式(2)を 用 いて 調 査 結 果 を ひび 割 れ 率(C)に. 変. 換 した.. (2). こ こ で, m:調. 査 し た 車 線 の 幅(m). n:調. 査 区 間 の 距 離(m). 網 状 ひ び 割 れ(m2)軽. 度a,中. 度b,重. 度c. 角 型 ひ び 割 れ(m2)軽. 度d,中. 度e,重. 度f. 縦 断 ひ び 割 れ(m)軽. 度g,中. 度h,重. 度i. 横 断 ひ び 割 れ(本)軽. 度j,中. 度k,重. 度l. また,わ だ ち掘 れ と平 坦 性 に つ い て は 内 側 わ だ ち 部 と外側 わ だ ち 部 の2箇. 所 で 測 定 され て い る が,本. 研 究 で は この うち,測 定 値 の大 き い方 を用 いた.. 3.舗 装 の パ フ オ ー マ ン ス. 式(1)で算 出 され たMCIと. 大 型 車 交 通 量Wか. ら,. 各 路線 に お け る舗 装 のパ フ ォー マ ン ス を 求 め る.建 設 省土 木 研 究 所 で は,新 基 準 調 査 以 前 に お こな わ れ た 基 準 調 査 デ ー タ か らパ フ ォ ー マ ンス カ ー ブ を 式 (3)の よ う な 指 数 関 数 で 近 似 し,比 較 的 良 い 結 果 を 得 て い る こ とか ら1),本 研 究 にお い て も式(3)を 用 い, 各路 線 にお け る パ フ ォー マ ンス カ ー ブ を求 め た.. (3) 図‑1解. 析の流れ. こ こで, W:累. 積 大 型 車 交 通 量(万. MCI0:MCIの A,B:パ. た だ し,供. 初 期 値(=9.5). 道 路,903:国. ラ メー タ. 用 開 始 時 に お け るMCI(MCI0)は. て の 路 線 に お い て,9.5と B=1と. 新 基 準 調 査 か ら得 ら れ た パ フ ォ ー マ ン ス カ ー ブ の 一 例(901:国 道3号 岡 垣BP ,902:国 道10号 椎田. 台). 4.FWDた. 示 す.. わ み と舗 装 の パ フ ォ ー マ ン ス の 関係. 舗 装体 の支 持 力 を取 り入 れ た パ フ ォー マ ンス モデ. た,A=200. 範 囲 で 変 動 させ た とき の パ フ. ォ ー マ ン ス カ ー ブ を 図‑3に. 図‑4に. 範 囲 で 変 動 させ た と. き の パ フ ォ ー マ ン ス カ ー ブ を 図‑2に,ま と し,Bを0.6〜4.0の. 東 多 久BP)を. すべ. 仮 定 した.. し,Aを100〜400の. 道203号. 示 す.パ. パ フ ォー マ ン ス カ ー ブ の 形 状 に,パ フ ォ ー マ ン ス カ ー ブ の 横 軸(大. ラ メー タA,Bと,FWD測. ラ メ ー タBは ラ メ ー タAは. 型 車 交 通 量)方. ル を構 築 す るた め に,上 述 した解 析 か ら得 られ たパ. パ 向へ. 定 か ら得 られ た た わ み 量. と の関 係 を求 め た. FWD測. 定 時 にお け る舗 装 表 面 温 度 は 各 路 線 に よ. って 異 な る こ とか ら,最 初 に,た わ み の温 度 補 正 を. の 拡 大 率 に 影 響 を 与 え て い る.. ―18―.
(3) お こ な っ た.本. 研 究 で は,測. る 手 法 で は な く,一 を お こ な い,得. 旦,測. 定 た わ み を直 接 補 正 す. 定 たわ み を用 いて 逆 解 析. られ た ア ス フ ァル ト混 合 物 層 の 逆 解. 析 弾 性 係 数 を 山 本 ら の 方 法6)に よ っ て 基 準 温 度 (25℃)に. お け る 弾 性 係 数 に 変 換 し,そ. の 後,多. 層. 弾 性 論 に よ っ て 表 面 た わ み を 算 出 し た. 阿 部 らの 研 究7)に よ り,FWDの D1500の 差(D0‑D1500)とTAの. 測 定 た わ みD0と 間 に は相 関 が あ る こ. と が 明 らか に な っ て い る こ と か ら,本. 研究では舗装. 体 の 支 持 力 を 表 す 指 標 と し て た わ み 差D0‑D1500を 用 い る こ と に した. 各 路 線 に お い て 得 ら れ た パ ラ メ ー タA,Bと,温 度 補 正 さ れ た た わ み 差(D0‑D1500)と ぞ れ 図‑5,図‑6に. 示 す.両. っ て 近 似 し た と こ ろ,式(4)お な 関 係 が 得 ら れ た.こ な か っ た が,本. 図‑2パ. の 関係 をそ れ. 者 の 関係 を指 数 関 数 によ. ラ メ ー タAと. パ フ ォー マ ン ス カー ブ の関 係. (パ ラ メ ー タB=1). よ び 式(5)に 示 す よ う. れ らの 間 に高 い相 関 は 見 られ. 研 究 で は,舗. 装 マ ネ ジ メ ン トシス テ. ム に 基 づ く維 持 修 繕 計 画 の フ レー ム ワ ー ク を 構 築 す る こ と を 主 な 目的 と して い る こ と か ら,こ に よ っ てFWDた. れ らの 式. わ み か らパ フ ォー マ ンス を 予測 す. る こ と と し た.. (4) (5). た わ み差D0‑D1500)を けるMCIと. パ ラ メー タ と した とき に お. 累積 大 型 車 交 通 量 の 関係 を 図‑7に 示 す.. この 図 か ら,た わ み 差 が 小 さ い と き に は舗 装 体 の支 持 力 が 大 き い た め,MCIは. 図‑3パ. ほ と ん ど低 下 しな いが,. た わ み 差 が大 き くな る に つ れMCIの. ラ メ ー タBと. パ フ ォー マ ン ス カー ブの 関 係. (パ ラ メ ー タA=200). 低 下 が著 し くな. る こ とが 分 か る.. 5.国 道12号. の修 繕 計 画 の 最 適 化. 本研 究 で 構 築 した支 持 力 を考 慮 に入 れ たパ フ ォー マ ンス モデ ル を用 いて 舗 装 の修 繕 計 画 の最 適 化 をお こな っ た.国 道12号 か ら最 適 化 す る区 間(平 均 区 間長:100m,区. 間 数:30)を. 年 度 のMCIとFWDた. 選 定 し,測 定 され た初. わ み,お よ び 交 通 量 デ ー タ か. ら区間 内 にお け る パ フ ォー マ ンス を予 測 した.予 測 され たMCIを. 基 に解 析 期 間 内 に必 要 とな る トー タル. コス トを算 出 し,こ れ を最 小 とす る修 繕 計 画 を決 定 した.た だ し,解 析 期 間 は20年,修 オ ー バ レイ,修 繕 後 のMCIは9.5に. 図‑4パ. 繕 方法は切削 回復 す る もの と. した.ま た,修 繕 の 前後 にお い て,パ フ ォー マ ンス カー ブ の 形 状 に は変 化 が な い もの と仮 定 した.. ―19―. フ ォー マ ン ス カ ー ブ.
(4) 図‑5パ. 図‑7た. ラ メー タAと. わ み 差D0‑D1500と. た わ み 差D0‑D1500の 関 係. 図‑6パ. パ フ ォー マ ンス カ ー ブ の 関 係. (1)ト ー タ ル コ ス トの 算 出. 図‑8修. た わ み 差D0‑D1500の 関 係. 繕 面 積 と修繕 単価 の関 係. 1m2当 た りの 修繕 単価 は,修 繕 面 積 の 関数 で あ り,. 各 区 間 に お い て 測 定 さ れ たFWDた (5)に よ っ て パ ラ メ ー タA,Bを. わ み か ら 式(4),. 決 定 し,各. 区間 内 の. 大 型 車 交 通 量 デ ー タ を も と に,式(3)に. よ って 各 年. 度 のMCIを. ら式(6)に. 算 出 した.得. ラ メ ー タBと. られ たMCIか. 修繕 面 積 が 大 き い ほ ど単 価 が 安 くな る こ とか ら,修 繕 費 用 の算 出 に は式(7)で 表 され る ロ ジ ステ ィ ッ ク 曲 線 を用 い た.修 繕 面 積 と修 繕 単 価 の 関 係 を図‑8に. よ. 示 す.. っ て 解 析 期 間 内 に 必 要 と な る トー タ ル コ ス トを 算 出 し た8).. (7) (6) こ こ で, s:修. こ こ で,. tpwcn:ト. ー タ ル コ ス ト(評. pwfn=1/(1＋i)n,i:割 OC:修 繕費用 MC:維. 持費用. UC:利. 用 者 費 用(車. 繕 面 積(×103m2). 価 関 数) 道 路 管 理 者 に よ る 維 持 管 理 費 用(MC)とMCIの. 引 率(8%). 関 係 は,建 る9). 両 走 行 費). ― 20―. 設 省 に よ っ て 式(8)の よ う に 報 告 さ れ て い.
(5) (8) ま た,利. 用 者 費 用 と し て は,車. 象 と し た.車. 両 走 行 費 の み を対. 両 走 行 費(UC)とMCIの. 関 係 は安 崎. ら10)が 報 告 し て い る 式(9)を 用 い た.. (9) こ こ で,. n:車. 両走行台数. l:区. 間長. (2)遺伝 的 ア ル ゴ リズ ム の適 用 解析 年 数20年,区. 間 数30の 場 合,修 繕 をお こな. うか 否か の組 み 合 わ せ は220×30通りに も達 し,従 来 の最 適化 手法 で は多 大 な 計 算 時 間 を要 して し ま う こ とか ら,本 研 究 で は最 適 化 手 法 と してGAを た.GAは. 採用し. 図‑9遺. 伝 的 ア ル ゴ リ ズム の 流 れ. 生 物 集 団 の 進化 過 程 に 着 想 を 得 た,確 率. 的探 索 方 法 で あ り,本 問 題 の よ うな 莫大 な組 み 合 わ せ とな る場 合 で も,短 時 間 で 最 適解 近傍 に到 達 で き る とい う特 徴 を有 して い る.GAに. よ る修繕 計 画 の. 最適 化 の流 れ を図‑9に 示す. (3)最適化 され た修 繕 計 画 GAに. よ っ て 最 適 化 さ れ た 修 繕 計 画 に お け るMCI. の 推 移 を 図‑10に. 示 す.こ. の 図 か らMCIは. の 増 加 と と も に 低 下 し,MCIが. 約4以. 供用年数. 下 にな る と修. 繕 が 必 要 と な る こ と が 分 か る. 次 に,MCIが. あ る値 以 下 にな った と き にオ ー バ レ. イ を お こな う も の と し,解. 析 期 間 内 にお いて 必 要 と. な る トー タ ル コ ス トを 算 出 し た.MCIの 〜6と 変 動 さ せ,下. 図‑10GAに. よ って 最 適 化 され た 修 繕 計 画. 下 限 値 を1. 限値 に 到 達 した とき に修 繕 をお. こ な っ た 場 合 に 必 要 と な る トー タ ル コ ス ト とGAに 表‑1ト. よ っ て 得 られ た 修 繕 計 画 に 要 す る トー タ ル コ ス ト を 表‑1に MCIの. 示 す. 下 限 値 を1‑6に. 変 動 さ せ た 場 合,ト. ル コ ス トが 最 小 と な るMCIは4で. あ り,こ. ータ. の値よ り. MCIが 大 き く な っ て も,あ る い は 小 さ く な っ て も ト ー タ ル コ ス ト は 増 大 す る .一 方,GAに よ って 最 適 化 さ れ た 維 持 修 繕 計 画 の トー タ ル コ ス トは,MCIの 下 限 値 を4と. し た 場 合 に 必 要 と な る トー タ ル コ ス ト. と ほ と ん ど変 わ ら な い こ と か ら,維 も 経 済 的 と な るMCI,す る か 否 か の 基 準 値 をGAに. 持修 繕 計画 が 最. な わ ち オ ー バ レイ を実 施 す よ っ て 決 定 す る こ とが で. き る.. ― 21―. ー タ ル コ ス トの 比 較.
(6) 6.結 論. Level. of. Pavement. Algorithms.. 本 研 究 で 得 られ た 結 果 を 要約 す る と以 下 の よ う に. Conference. な る. ・. 2,. 新 基 準 調 査 に よ っ て 得 られ た デ ー タか ら,調. 3). 査 路 線 にお け る舗 装 の パ フ ォー マ ンス を求 め. 係 を 求 め,舗. よ. Proceeding Road. 674•`pp.. &. 682,. 中 村 、 伊 佐:. of Airfield. the. using. Second. Pavement. Genetic. International Technology. , Vol.. 1995.. 新 基 準 調 査 結 果 報 告 初 期 調 査 編(そ. (そ の2),. 土 木 研 究 所 資 料 第3157号,. の. 1993 . 4. Optimization, and Machine Learning, Addison-Wesley. の関. Publishing Company, Inc., 1989.. 装 の 支 持 力 に 基 づ くパ フ ォ ー マ. 5). ン ス モ デ ル を 構 築 し た.. ル を用 い て,国. 建 設 省 道 路 局 国 道 第1課,. 土 木 研 究 所:. 繕 の 計 画 に 関 す る 調 査 研 究,. 本 手 法 によ っ て 得 られ た パ フ ォー マ ンス モ デ FWDデ. Systems. 4) Gordberg, D. E.: Genetic Algorithms in Search ,. 得 ら れ た パ フ ォ ー マ ン ス カ ー ブ とFWDに っ て 測 定 さ れ た た わ み 量(D0‑D1500)と. ・. pp.. on. 1),. た. ・. ",. Management. 報 告,. 道12号 にお い て 測 定 さ れ た. 6). ー タ か ら舗 装 の パ フ ォ ー マ ン ス を 予. 第35回 建 設 省 技 術 研 究 会. 昭 和54年.. 山 本 富 業,. 松 尾 憲 政:. FWDに. よ る ア ス フ ァ ル ト混 合. 物 層 の 推 定 弾 性 係 数 に 関 す る 検 討,. 測 し,解 析 期 間 内 に 必 要 とな る トー タル コ ス. 会 議 論 文 集,. トが最 小 とな る修 繕 計 画 を遺 伝 的 アル ゴ リズ. 7). ム に よ って 求 め た.. 舗 装の維持修. pp. 368‑369,. 阿 部 長 門, 丸 山 暉 彦,. pp. 41‑48,. 日本 道路. 1995.. 姫 野 賢 治,. 指 標 に 基 づ く 舗 装 の 構 造 評 価, 460/V‑18,. 第20回. 林 正 則:. た わ み評 価. 土 木 学 会 論 文 集No. .. 1993. 2.. 8) R. Hass, W. R. Hudson and J. Zaniewski: Modern. 参考文献. pavement management, Krieger publishing company, Florida, 1994.. 1) 建 設 省 土 木 研 究 所 資 料: ア ス フ ァル ト舗 装 の構造 設 計 に 関す る検 討 検 討 報 告 書, 土 木 研 究 所 資 料 第3041号. ,. 9). 1991.. 2) Ishitani, M. , Kameyama, S. , Himeno, K., Kasahara, A. : " Maintenance and Rehabilitation St rategy at Network. OPTIMIZATION REHABILITATION. OF PAVEMENT. STRATEGY. 建 設 省:. 舗 装 の管 理 水 準 と維 持 修 繕 工 法 に関 す る総 合. 的 研 究,. 第41回. 10) 安 崎 裕,. 建 設 省 技 術 研 究 会 報 告,. 片 倉 弘 美,. 伊 佐 真 秋:. 行 費 用 に 関 す る 検 討,. 舗 装,. MAINTENANCE. CONSIDERING. 1987.. 舗 装 の 供 用 性 と車 両 走. Vol. 25,. No . 3,. 1990.. AND. ITS BEARING. CAPACITY. Kenji HIMENO , Fujio YUGE, Masahiko ISHITANI, Shuichi KAMEYAMA and Atsushi KASAHARA Pavement performance is evaluated based on " New Investigation on national highways " carri ed out by Japanese Ministry of Construction since 1989 related to pavement structures and surface conditions . Combining the performance curves and the measured FWD deflections, a new performance model is proposed taking pavement structural adequacy into consideration. The proposed model is applied on Japanese National Highway No.12, and an attempt is made to optimize pavement rehabilitation strategy using Genetic Algorithm (GA) through FWD deflecti on measurements and performance prediction in terms of Maintenance Control Index (MCI) .. ―22―.
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