路面 路面 路面

路面 路面 路面

路面プロファイル プロファイル プロファイル プロファイルに着目した に着目した に着目した に着目した道路交通振動 道路交通振動 道路交通振動の評価法に関する検討 道路交通振動 の評価法に関する検討 の評価法に関する検討 の評価法に関する検討

A study on the evaluation method of the road traffic vibration focus on pavement surface profile

土木工学専攻 12 号 因泥 健一 INDEI Kenichi

1.

1.

1. 1. はじめに はじめに はじめに はじめに

現行の道路交通振動に対する規制は昭和 51 年 6 月 10 日に制定(最終改正：平成 16 年 6 月 9 日)された振動 規制法に基づいており，これを要請限度(表 表 表 表- -- -1 11 1.1 .1 .1 .1

)という．

この要請限度は振動公害を規制するに際しての，要請 措置をとる基準となる値として定められており，道路交通 振動に関しては，JIS Z 8753 に基づく評価法により累積 度数曲線の上端 10%値 L

[dB]によって評価する．表 表 表 表 -

--

-1. 1. 1. 1.2 22 2 に示す指定地域内の道路交通振動に係る措置等 の状況

において，平成 20 年度の苦情件数 191 件のう ち，測定を行ったものは 82 件だが，要請限度を超えた 事例は無い．しかしながら，振動規制法に基づかない措 置を公安委員会及び道路管理者へ要請したものは 95 件に及ぶ．措置は道路管理者が行う道路交通振動防止 のための舗装，維持又は修繕，公安委員会による道路 交通法に基づく規制等が挙げられるが，近年は道路管 理者への要請が大部分である．道路管理者が行う措置 は，原因の明らかな段差や施工ジョイントの開き，路面 の粗れ等への補修に対し，原因の不明な場合について は，路面を平滑にするためのオーバーレイ等でしか対応 できないのが現状である．この様な現状を踏まえ，本研 究では実際に道路交通振動による苦情の発生している 路面において，振動発生の現状を把握し，路面性状の 面から振動発生の原因を明確にするための評価方法を 提言することを目的とする．

表 表 表

表- -- -1 11 1.1 .1 .1 道路交通振動の要請限度 .1 道路交通振動の要請限度 道路交通振動の要請限度 道路交通振動の要請限度

表 表

表 表- -- -1.2 1.2 1.2 1.2 指定地域内の道路交通振動に係る措置等の状況 指定地域内の道路交通振動に係る措置等の状況 指定地域内の道路交通振動に係る措置等の状況 指定地域内の道路交通振動に係る措置等の状況

2.

2.

2. 2. 調査対象路線 調査対象路線 調査対象路線 調査対象路線

本研究の対象路線は，一般的な 2 車線の県道で，実

際に沿道住民から道路交通振動による苦情が寄せられ ているものの振動の原因が明らかでなく，具体的な原因 の究明が求められている 2 路線である．現場の状況を図 図 図 図 -

--

-2. 2. 2.1 2. 11 1，2.2 2.2 2.2 2.2 に示す．

図 図 図

図- -- -2 22 2.1 .1 .1 .1 対象路線 対象路線 対象路線 対象路線 A A A A

図 図 図

図- -- -2 22 2.2 .2 .2 .2 対象路線 対象路線 対象路線 対象路線 B B B B 3

33 3.... 振動調査 振動調査 振動調査 振動調査

振動規制法では，道路交通振動に対する評価を振動 レベル L

で定める要請限度としていることから，対象路 線について振動レベル L

による評価を行った

．その 結果を踏まえ走行車両毎の振動レベルの測定を行うこと で対象路線における道路交通振動の現状を把握した．

3.1.

3.1. 3.1.

3.1. 振動レベル 振動レベル 振動レベル 振動レベル LL L L

の測定 の測定 の測定 の測定

振動レベルは振動加速度に対して振動感覚補正を施 した量で，式(1)によって求めることができる．

0

log

20 a

L

= a [dB] (1)

ここで， a

= 10

[ m/s

] _， ^{a =} ( ∑ ^a

^⋅ 10

)

^，

a

： 周 波 数 n [Hz] に お ける 加 速 度 [m/s

] ， c

： 周 波 数 n [Hz]補正値とする．

振動レベル L

は，それぞれの路線でサンプリング間 隔 10Hz で 10 分間とし，8 時，11 時，14 時及び 17 時の 4 回測定した．ここから得られた 5 秒間隔，100 個のデー タから累積度数曲線を描き，10%に対応する振動レベル L

を算出する．図 図 図 図- -- -3 33 3.1 .1 .1 .1 に示す各路線における L

の結 果から両路線とも各時間帯で第 1 種地域で定める要請 限度 65dB を下回っている．したがって振動規制法に基

区域の区分

昼間 夜間

第1種地域 65デシベル 60デシベル 第2種地域 70デシベル 65デシベル

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 224 228 230 232 240 282 277 288 292 225 191 測定 113 133 124 121 140 163 109 130 121 90 82 うち要請限度超 3 1 1 3 2 2 1 2 3 0 0 公安委員会への要請 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 道路管理者への要請 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 要請以外の公安委員会への措置依頼 85 85 75 89 92 101 17 25 5 4 6 要請以外の道路管理者への措置依頼 7 5 10 6 10 2 178 156 170 126 89 行

政 措 置 等

苦情件数 年度(平成)

づいた措置を道路管理者及び公安委員会に対して要 請することができない路線であることが確認できた．

図 図 図

図- -- -3.1 3.1 3.1 振動レベル 3.1 振動レベル 振動レベル 振動レベル L LL L

3.2.

3.2.

3.2.

3.2. 車両走行時の振動レベル測定 車両走行時の振動レベル測定 車両走行時の振動レベル測定 車両走行時の振動レベル測定

振動調査を行った結果，現行の道路交通振動に対す る規制では，行政側からの維持管理上問題がないことが 確認された．しかしながら，実際に道路交通振動に対す る苦情が寄せられていることを鑑みると，住民がどのよう な振動を感じているかを明らかにする必要がある．その ため，走行車両毎の振動レベルを測定することでその実 情の把握を試みる．

3.2.

3.2.

3.2.

3.2.1 11 1.... 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置

振動の評価に用いる振動レベル計は JIS C 1510:1995 に規定されているものを使用した．

測定は図 図 図 図- -- -3. 3. 3.2 3. 22 2，3. 3. 3. 3.3 33 3 に示すように振動レベル計を 4 か 所設置して行った．路線 A は，測点 No.1 を苦情が寄せ られている民家の玄関とし，民家前歩道端部，さらに近 傍舗装端部 2 か所に設置した．路線 B は，民家前歩道 端部 2 か所と民家側方，さらに施工ジョイント付近歩道端 部とした．

図 図 図

図- -- -3. 3. 3. 3.2 22 2 路線 路線 路線 路線 A A A 振動レベル計設置位置 A 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置

図 図 図

図- -- -3. 3. 3. 3.3 33 3 路線 路線 路線 路線 B B B 振動レベル計設置位置 B 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置 振動レベル計設置位置

3.2.

3.2. 3.2.

3.2.2 22 2.... 測定 測定 測定 測定状況 状況 状況 状況

測定は 2009 年 8 月 25 日(火)， 21:00～翌 3:00 に行 った．振動レベルは主に単独で走行する大型車を対象 に，路線 A は上り線のみで大型車 2 回，普通車 17 回，

路線 B は上下線で大型車 19 回，普通車 3 回の測定を 行った．

3.2.

3.2. 3.2.

3.2.3 33 3.... 測定結果 測定結果 測定結果 測定結果 図

図 図

図- -- -3. 3. 3. 3.4 44 4，3. 3. 3. 3.5 55 5 に各路線の振動レベル最大値を示す．

路線 A は，民家の玄関である測点 No.1 で大型車走 行時に，人間が感じることのできる振動の境界値である 振動感覚閾値を超えていることがわかる．民家前歩道端 部(No.2)の振動が民家の玄関(No.1)に伝播した際にも ほとんど減衰せず，実際に住民が振動を感じていること が確認できた．また，普通車が走行した場合では振動感 覚閾値を超えるような大きな振動はほとんど発生しいて いないことから，苦情の原因となるような振動が発生する 原因は，上り車線を大型車が走行することによるもので あると考えられる．

路線 B についても測点 No.1，2 において上り線を大型 車が走行した場合において振動感覚閾値を超えている ことが分かる．上り線の普通車走行時，及び下り線大型 車走行時には振動が小さなことから，主に上り線を大型 車が走行した際の振動が苦情の原因であることが考えら れる．

図 図 図

図- -- -3.4 3.4 3.4 3.4 路線 路線 路線 路線A A A振動レベル最大値 A 振動レベル最大値 振動レベル最大値 振動レベル最大値 図 図 図 図- -- -3. 3. 3.5 3. 55 5 路線 路線 路線 路線B B B B振動レベル最大値 振動レベル最大値 振動レベル最大値 振動レベル最大値 4.

4. 4.

4. 路面性状の評価 路面性状の評価 路面性状の評価 路面性状の評価

前章で道路交通振動調査の結果を述べ，実際に住 民が振動に曝されていることを確認したが，その原因が 路面にあると仮定した場合，その発生原因を明らかにし，

振動に係る評価方法を提案する．

4.1.

4.1. 4.1.

4.1. 評価方法 評価方法 評価方法 評価方法

我が国では現在，ひび割れ率(破壊)，わだち掘れ深 さ(横断凹凸量)，ラフネス(縦断凹凸量)のそれぞれに対 して管理上の閾値を設けるか，上記損傷 3 形態の重回 帰分析から得られる MCI (Maintenance Control Index)を

8:00 11:00 14:00 17:00

0 10 20 30 40 50 60 70

振動レベルL10

時間

路線A　 路線B

民家 7m 30m

歩道 マンホール

：振動レベル計設置箇所 下り車線

上り車線

ジョイント No.3

5m No.1

No.2 No.4

民家 下り車線

上り車線

：振動レベル計設置箇所 ジョイント マンホール

歩道 No.1 No.2

No.3

No.4

8.1m 33.8m

5.9m

No.1 No.2 No.3 No.4

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

振動レベル(dB)

測点

大型車(上り線)　 普通車(上り線)

No.1 No.2 No.3 No.4

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

振動レベル(dB)

測点 大型車(上り線)　 普通車(上り線) 大型車(下り線)

要請限度

振動感覚閾値 振動感覚閾値

路面の管理基準としている．一方，近年，国際的な指標 として世界銀行の開発した IRI (International Roughness Index)が普及してきている．これらの指標が道路交通振 動の原因となるような路面性状の評価に適応しうるかに ついて検討を行った．

4.2.

4.2.

4.2.

4.2. 路面性状測定 路面性状測定 路面性状測定 路面性状測定

従来までの路面性状測定においては，3m プロフィロメ ータ等を使用して，ある測線でのラフネスの測定を行うこ とが主であった．しかしながら，近年では測定技術の発 達により高速走行しながら路面性状を測定することので きる路面性状測定車が開発され，日本でも数台が稼働 している．本研究ではこの路面性状測定車を使用して各 路線の路面プロファイルを縦断方向に 25cm，横断方向 に 5cm の間隔で測定した．面的に道路の形状を表すこ とのできるこのプロファイルを 2 次元プロファイルとする．

2 次元プロファイルを使用して MCI ， IRI による評価を行 った．

4.

4.

4.

4.3 33 3.... MCI MCI MCI MCI による による による による路面 路面 路面評価 路面 評価 評価 評価

MCI は路面の供用性を 10 点法で採点し，ひび割れ 率，わだち掘れ深さ，ラフネスの各測定値の重回帰分析 によって算出される．本検討では，振動問題を取り扱う ため， MCI 算出の全 4 式のうちパラメータとしてラフネス を含む式(2)を採用した．

MCI =10-1.48 C

-0.29 D

-0.47 σ

(2) ここで， C ：ひび割れ率[%]， D ：わだち掘れ深さ[mm]，

σ ：ラフネス[mm]とする． MCI と道路補修の関係は以下の ようになる．

・ MCI ≧5 ： 望ましい管理水準(補修不要)

・ MCI ≦4 ： 補修の必要あり

・ MCI ≦3 ： 早急に補修の必要あり 表

表 表

表- -- -4.1 4.1 4.1 4.1 に示す路面性状と MCI の基準とを比較すると 路面 A の上り線では 6.20～8.72，下り線で 5.87～8.82 の範囲であり，路面 B では上り線 6.15～8.75，下り線

5.15～8.64 となり，維持修繕が必要とされる基準を上回

っていることから舗装として問題ない状態であると言える．

また，縦断方向の凹凸量を示すラフネスを見ると，路面 A の上り線で 5.09mm，路面 B の下り線で 6.99mm と大き な値を生じている．しかしながら，ラフネス算出のデータ サンプリング間隔が 1.5m と長く，振動の原因となる局所 的な不陸を抽出できていないと考えられることから無視 してよいレベルと言える．

表 表 表

表- -- -4 44 4.1 .1 .1 .1 路面性状 路面性状 路面性状 路面性状

4.

4. 4.

4.4 44 4.... IRI IRI IRI IRI による路面評価 による路面評価 による路面評価 による路面評価

MCI による評価では，道路交通振動を発生する路面 の不陸を確認することはできなかったが，測線毎に評価 可能で，振動の要因の一つである輪荷重と高い相関が あるとされる IRI を使用して道路交通振動の原因となる 輪荷重の発生について検討を行う．

道路網の評価を行う際， IRI は通常 200m 程度の区間 毎に算出する．しかしながら，この評価区間では道路交 通振動の原因となるような局所的な不陸を評価すること には適切ではないと考えられる．そこで， IRI の評価区間 を短くすることでより精度の高いラフネス評価の可能性を 検討した．評価は既往の研究で路面の局所的な不陸を 抽出することが可能とされている 5m で行った

．

5m ピッチで評価した場合の IRI を図 図 図 図- -- -4. 4. 4.1 4. 11 1，4. 4. 4.2 4. 22 2 に示す．

両路線ともわだち掘れ部での IRI が他部と比較して小さ く，またセンターライン付近，車線中央部及び路肩側で 大きなっていることがわかる．路線 A では苦情の寄せら れている民家付近(240m 地点)のセンターライン寄りで IRI が大きくなっており，この路面の不陸が振動の原因で ある可能性がある．しかし，路線 B では苦情が寄せられ ている民家付近(207m 地点)で特に IRI が大きくなってい る箇所は見られない．路線 B に関しては路面以外の要 因で道路交通振動が発生している可能性がある．

また通常， IRI が小さなわだち掘れ部を車両が走行し ていることが，大きな振動が発生せず要請限度での評価 ができない原因であると考えられる．

図 図 図

図- -- -4. 4. 4.1 4. 11 1 路 路 路 路線 線 線 線 A A A- A -- - IRI IRI IRI IRI

ひび割れ率 (%)

わだち掘れ深さ (mm)

ラフネス

(mm) MCI

平均値 0.73 4.08 2.85 7.57

最大値 4.30 5.30 5.09 8.72

最小値 0.00 3.30 1.44 6.20

平均値 3.62 5.41 2.35 7.25

最大値 15.20 6.70 3.53 8.82

最小値 0.00 4.20 1.22 5.87

平均値 1.04 5.87 2.43 8.09

最大値 5.90 8.10 4.00 8.75

最小値 0.00 3.40 0.72 6.15

平均値 1.29 5.57 2.78 6.96

最大値 7.10 9.50 6.99 8.64

最小値 0.00 3.90 0.61 5.15

上 り

下 り

上 り

下 り 路 面 A

路 面 B

図 図 図

図- -- -4. 4. 4. 4.2 22 2 路線 路線 路線 B 路線 B B B- -- - IRI IRI IRI IRI

また，路線 A の苦情が寄せられている箇所付近(235m

～245m 地点)のわだち掘れ部とセンターライン寄り部で の縦断プロファイルを図‐ 図‐ 図‐ 図‐4.3 4.3 4.3 4.3 に示す．ここからも，センタ ーライン寄りの路面プロファイルで凹凸が大きくなってい ることがわかる．

図‐

図‐ 図‐

図‐4.3 4.3 4.3 4.3 縦断プロファイル 縦断プロファイル 縦断プロファイル 縦断プロファイル((((局部 局部 局部)))) 局部 4.4.

4.4.

4.4.

4.4. 荷重解析 荷重解析 荷重解析 荷重解析

各路線の走行位置の違いによって IRI が異なっていること を確認したが，その IRI の違いが振動発生の原因であると考 え，車両が走行した際に生じる荷重についてシミュレーショ ンを行うことで IRI と振動の発生原因となる荷重の関係を評価 する．

4.4.1.

4.4.1.

4.4.1.

4.4.1. 解析方法 解析方法 解析方法 解析方法

シミュレーションには，汎用車両運動モデル TruckSim を使 用した．走行速度は 40，60，80km/h の 3 水準とし，走行位置 の違いによる輪荷重の影響を評価するため，センターライン

から 0.15mの位置から0.1mずつ路肩方向へずらしてシミュレ

ーションを行った．使用した車両モデルは ISUZU 製大型車 両及び中型車両で最大積載量の状態とした．表 表 表 表- -- -4.2 4.2 4.2 4.2 に車両 諸元を示す．

表 表 表

表- -- -4.2 4.2 4.2 4.2 車両諸元 車両諸元 車両諸元 車両諸元

4.4.2.

4.4.2. 4.4.2.

4.4.2. 解析結果 解析結果 解析結果 解析結果 図

図 図

図- -- -4. 4. 4. 4.4 44 4 に路線 A の上り線を大型車が 40km/h で走行 した際の IRI と輪荷重の関係を示す． IRI が大きくなって いるセンターライン寄りの 2.85m 地点を走行した場合，

IRI が小さくなっているわだち掘れ位置(0.35m 地点)を走 行した場合に比べて輪荷重が大きくなっていることがわ かる．中型車及び他の走行速度においても同様の傾向 が見られた．よって解析結果からも路線 A の上り車線の センターライン寄りを走行した事が原因で振動が発生し ている可能性があるということがわかる．

図 図 図

図- -- -4.5 4.5 4.5 4.5 IRI IRI IRI IRI と輪荷重の関係 と輪荷重の関係 と輪荷重の関係 と輪荷重の関係 5.

5. 5.

5. まとめ まとめ まとめ まとめ

振動調査・路面性状の評価によって得られた知見を 以下に示す．

・ 道路交通振動の評価は，要請限度ではなく，車両 毎の振動で行うことが重要である．

・ MCI による評価は，局所的な路面性状が振動の原 因となる路線には適用できない．

・ 道路交通振動に係る路面評価において 2 次元プロ ファイルを使用し，車両の走行位置の違いの影響を 考慮するという評価法を提案する．その際，国際的 な指標である IRI を評価区間 5m 程度で用いること が有用である．

参考文献参考文献参考文献 参考文献

1)新・公害防止の技術と法規 2008，社団法人産業環境管理協会

2)環境省 HP：振動規制法施行状況調査

3)2008 年 10 月 21 日世紀東急工業(株)による振動調査による

4)山脇宏成，因泥健一，姫野賢治：道路交通振動の発生している 路面プロファイルと輪荷重に関する一考察，土木学会第 64 回年 次学術講演会

5)金井利浩，冨澤健，遠藤哲雄：路面プロファイルと IRI の経年変

化に関する一検討，土木学会第 64 回年次学術講演会

236 238 240 242 244 -900

-895 -890 -885 -880 -875

高さ(mm)

縦断方向位置(m)

2.85m地点 0.35m地点

大型車 中型車

前 2065 1795

後 1850 1660

8440 3470 16300 4300 24850 7880 トレッド

寸法(mm) 重量(kg)

車両重量 最大積載量 車両総重量

0 10 20 30 40 50 60

0 2 4 6 8 10 12

20000 30000 40000 50000 60000

0 50 100 150 200 250 300

評価区間 評価区間 評価区間 評価区間(No.)

IRI(mm/m)

輪荷重輪荷重輪荷重輪荷重(N)

縦断方向距離 縦断方向距離 縦断方向距離 縦断方向距離(m)

輪荷重(2.85m地点) 輪荷重(0.35m地点) IRI(2.85m地点) IRI(0.35m地点)