国際 ラ フネ ス指 数 の 計測 方法 に関 す る研 究
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(2) 表‑1IRIの. さ れ る.プ. 算 出 方 法3). ロ フ ァ イ ル 方 式 は,路. 面 の縦 断方 向 の. 凹 凸 や 起 伏 の 形 状 を 実 測 す る も の で あ り,標. 尺を 図‑1ク. 用 い 人 力 で 行 う水 準 測 量 か ら 通 常 の 車 両 走 行 速 度. ォ ー タ ー カ ー モ デル. と 同 程 度 の速 度 で 測 定 可 能 な 自動 計 測 車 ま で 各 種 の 装 置 が あ る.ま. た,レ. ス ポ ン ス 方 式 は,車. が路. 面 か ら受 け る 動 的 応 答 を 主 と して 加 速 度 の 形 で 測 定 す る も の で あ り,装 法,測. 定 時 期,天. 置 装 着 車 の タ イ プ,走. 行方. 候 な ど に よ り測 定 デ ー タ が 異 な. る と い う特 徴 を 持 つ.. (3)IRIの a)算. 算出. 出方法. IRIの. 算 出 方 法 に は 表‑1に 示 す4種. れ ら の う ち 最 も 実 用 的 な の は,任. 類 が あ る.こ 図‑2IRIに. 意 の測 定装 置 で. よ る ラ フ ネ ス 尺 度2). 路 面 の 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 し,ク オ ー タ ー カ ー(Quarter Car ,以 下,QCと い う)シ ミ ュ レ ー シ. で あ り,路. ョ ン に よ っ てIRIを. うな 力 学 系 で 表 現 さ れ る.IRIは,こ. 算 出 す る ク ラ ス2の. 方法 で あ. る.. 面 上 を 走 行 す るQCは,図‑1に. 示す よ のQCを. 一定. の 速 度 で 路 面 上 を 走 行 させ た と き の 車 が 受 け る 上. b)算. 出手 順. 下 方 向 の 運 動 変 位 の 累 積 値(mm)と. ク ラ ス1,2のQCシ IRIを. ミュ レー シ ョ ン を用 い て. 算 出 す る 方 法 は,文. 献3)に よ る と 以 下 の と お. (m)と. の 比 で あ る.す. な わ ち,QCシ. 走行距離 ミ ュ レー シ. ョ ン に よ っ て 算 出 さ れ るIRIは,式(2)で. りで あ る.. (2). ① 調 査 箇 所 の 縦 断 方 向 に1本. の 測 線 を 設 定 し,. 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 す る.測 mm未. 表 せ る.. 定 間 隔 は300. こ こ で,zs:ば. 満 と す る.. ね 上 質 量 の 高 さ(mm). Zu:ば. ② 測 点 間 の 勾 配 は 一 定 と み な し,プ. ロ フ ァイ ル. Zs,Zu:Zs,Zuの. を 平 滑 化 す る. ③ 平 滑 化 し た プ ロ フ ァ イ ル にQCシ. ね 下 質 量 の 高 さ(mm) 時 間 の 導 関 数(m/s). 行 距 離(m). V:走. 行 速 度(22.2m/s=80km/h). t:時. 間(s). ミュ レー シ. L:走. ョ ン を 適 用 す る. ④ シ ミュ レー シ ョ ン に よ る車 体 懸 架 装 置 の 上 下 運 動 を 加 算 し,プ. ロ フ ァイ ル の延 長 で 除 して. IRIを 算 出 す る. c)QCシ. IRIの. ミ ュ レー シ ョ ン. QCは,通 の1輪. 常 用 い ら れ て い る2軸4輪. (4)IRIの. 評価 ラ フ ネ ス 尺 度 を 図‑2に 示 す.IRIを. こ と で,全 の乗 用 車. だ け を 取 り出 し抽 象 化 した 仮 想 車 両 モ デ ル. ―10―. 用い る. く維 持 作 業 が 行 わ れ て い な い 未 舗 装 道. 路 か ら非 常 に 高 い 平 坦 性 が 要 求 され る滑 走 路 ま で の 縦 断 方 向 の ラ フ ネ ス を 同 一 尺 度 で 表 現 で き る..
(3) 3.我. が国 にお ける平坦性測 定手 法の検討. (1)IRIの. 導 入方法 の検討. 我 が 国 に お け る ラ フ ネ ス は,一. 般 に. 「平 坦 性 」. と 呼 ば れ て い る.こ の 平 坦 性 は3mプ ロフィル メ ー タ に よ り測 定 され ,路 面 の 凹 凸 量 を 一 定 間 隔 で 読 み 取 り 標 準 偏 差 を 求 め る も の で あ る(単 mm,以. 下,こ. の 平 坦性 を. の 測 定 方 法 は,2.(2)で 該 当 す る が,こ. 「σ3m」. 位:. と い う).こ. あ げたプ ロファイル形 式 に 図‑3逐. の 方 法 に よ る プ ロ フ ァ イ ル は,プ. 次2点 真 直 度 測 定法 に よ る測 定 車 の概 要. ロ フ ィ ル メ ー タ の 車 輪 間 の 相 対 プ ロ フ ァイ ル で あ り,相. 対 プ ロ フ ァ イ ル の ま まQCシ. ン に よ りIRIを. ミ ュ レー シ ョ. 算 出 す る こ と は 難 し い.. 現 在,IRIを. 算 出 す る た め の 方 法 と し て は,以. 下 の 方 法 が 考 え られ る. ① 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 しQCシ ョ ン に よ りIRIを. ミュ レー シ. 算 出す る方 法. ・縦 断 プ ロ フ ァ イ ル(水. 準 測 量 ,自 動 計 測) ・疑 似 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル(σ3m測 定 機) ② 相 関 式 に よ りIRIを. 図‑4逐 次2点 真直度測定法の原理. 変 換 す る方 法 ン サ ー は 常 に 鉛 直 方 向 に 向 く よ う光 フ ァイ バ ー ジ. ・ σ3m. ① の 方 法 で 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 す る 場 合,測. ャ イ ロ を 搭 載 し,車. 定 間 隔 を250mmと. ヨ ー イ ン グ の 影 響 を 消 去 す る よ う に し て あ る.こ. す る 必 要 が あ る.こ. 準 測 量 を 実 施 す る に は,膨. の間隔で水. 大 な 時 間 を 要 し,測. 定. の ピ ッ チ ン グ ・ロ ー リ ン グ や. の 測 定 結 果 よ り以 下 の 関 係 式 を 導 く こ と が で き る.. (3). 中 の 一 般 車 両 の 規 制 等 実 用 的 で な い 部 分 が 多 く, 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル の 自 動 計 測 が 望 ま し い.疑. 断 プ ロ フ ァイ ル に つ い て は 既 に 一 部 で 研 究 が 進 め ら れ て い る5)が実 用 化 に は 至 っ て い な い.ま. (4). 似縦 こ こ で, k:XとYの. た,②. 間 に 関連 す る延 長 方 向 の位 置. 関係. Xk:kに. お け る計 測 車 の 上 下動 の 量. れ らの関係 を明 らか に. Yk:kに. お け る路 面 の 凹 凸 量. 存. Dk,A:kに. お け る セ ン サ ーAの. 測定値. の 自動 計 測 車6)を 用 い て 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 す. Dk,B:kに. お け る セ ン サ ーBの. 測定値. の 方 法 でIRIを. 算 出 す る に は,σ3mとIRIの. が 明 確 に さ れ て お らず,そ す る 必 要 が あ る.そ. こ で,①. る こ と が 可 能 で あ る か,ま σ3mとIRIの. の 方 法 と し て,既. た,②. の 方 法 と して. 関係 を 明 らか にす る こ と を 目的 に 調. 査 を 実 施 し た.. す な わ ち,逐 こ と で,計. 次2点. 真 直度 測 定法 の原理 を用 い る. 測 車 の 上 下 方 向 の 変 動 と路 面 の 凹 凸 量. を 分 離 で き,縦. 断 プ ロ フ ァ イル を計 測 す る こ とが. で き る よ う に な る. (2)縦. 断 プ ロ ファ イ ル 自 動 計 測 車. b)GPSの. 調 査 に 用 い た 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル 自 動 計 測 車 は, 逐 次2点. 真 直 度 測 定 法 の 理 論6)を 応 用 し ニ チ レ キ(株). が 開 発 し た 測 定 車 で あ る.そ. の測定 の原 理 を以 下. に 示 す. a)逐. 次2点. 逐 次2点. 組み 込み. 逐 次2点. 真 直 度 測 定 法 に よ る縦 断 プ ロ フ ァ イル. 測 定 は,短. 区 間 の 縦 断 プ ロ フ ァイ ル を測 定 す る こ. と は 可 能 で あ る が,長 測 定 す る に は,測. 真直度 測定法. 車 輪 位 置 にA,B2対. の セ ン サ ー を10cm間. 置 し(図‑3参. の 設 置 間 隔 で 測 定 を行 う こ. 照),そ. 定 機 の 持 つ 誤 差 が 累 積 し大 き な. ゆ が み が 生 じ る.そ. 真 直 度 測 定 法 は 自動 計 測 車 の 外 側 走 行 隔 で設. 区間の縦 断 プ ロフ ァイル を. の た め,自. 動計 測 車単独 では. 長 区 間 の 測 定 を す る こ と は 難 し い.そ 計 測 車 にGPSを イ ル を 測 定 し(垂. 組 み 込 み,長. こ で,自. 動. 区間の縦 断プ ロ ファ. 直 方 向 の 測 定 精 度 ±2cm),短. とで 測 定 車 の 上 下 方 向 の 変 動 量 と路 面 の 凹 凸 量 を. 区 間 と 長 区 間 の デ ー タ を 合 成 す る こ と で,短. 測 定 す る 方 法 で あ る(測. 成 分 と長 区 間 成 分 を含 めた 絶 対 的 な プ ロ フ ァ イ ル. 定 精 度 ±1.2mm).こ. の. 原 理 を 模 型 的 に 示 し た の が 図‑4で あ る.2対. のセ. ―11―. デ ー タ を 収 集 す る こ と が 可 能 と な る.こ. 区間. のGPSの.
(4) 測 定 概 要 を 図‑5に 示 す. c)絶. 対 プ ロ ファ イ ル の 測 定 結 果. 逐 次2点. 真 直 度 測 定 デ ー タ とGPSデ. ー タ と を組. み 合 わ せ て 得 られ る 絶 対 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル の 概 要 を 図‑6に 示 す.路. 面 の 縦 断 プ ロ フ ァイ ル を 波 形 と. し て と ら え,GPSデ 波 形 を,ま (2))に. ー タ(図‑6(1))よ. た 逐 次2点. り長 区 間 の. 真 直 度 測 定 法 デ ー タ(図‑6. よ り 短 区 間 の 波 形 を 測 定 し,こ. れ ら2つ. の. デ ー タ を合 成 す る こ と に よ り長 距 離 に わ た る絶 対 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル の 測 定 を 可 能 と し た(図‑6(3)). 図‑5GPS測 (3)縦 a)調. 断 プ ロ ファ イ ル の 自 動 計 測 方 法 の 検 討. (1)GPS測. 査方 法. 定 シ ステ ム の概 要 図. 定 に よ るプ ロ フ ァイ ル. 水 準 測 量 と 自動 計 測 に よ り縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 250mm間. 隔 で 測 定 し た.ま. は30km/h程. 度 と し,GPSの. 秒 間 隔)と. し た.調. た,測. 定 車の走行 速度. 測 定 間 隔 は 約8m(1. 査 箇 所 に は,道. 路 の縦 断勾 配. の 有 無 に よ り 結 果 に 違 い が 出 る 可 能 性 を 考 慮 し, 「平 坦 」,「 m/箇. 上 り 坂 」,「. 所)を. 下 り坂 」 の3箇. 選 定 し た(表‑2に. 示 す 箇 所A〜C).. こ の 結 果 を も と にIRIを. 算 出 し,水. 計 測 の 相 関 を 求 め た.な. お,水. の 相 関 は,評 め,箇. 所(300 (2)逐 次2点. 真 直 度測 定 に よ る プ ロ フ ァイ ル. 準 測 量 と 自動. 準 測 量 と 自動 計 測. 価す る単位延 長 に よって変化 す るた. 所Aの. デ ー タ を 用 い て,相. 関 を求 め るた め. に 適 当 な 評 価 延 長 の 検 討 も あ わ せ て 行 っ た. b)調. 査結 果 (3)合 成 プ ロ フ ァ イ ル. 水 準 測 量 と 自動 計 測 の 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル 測 定 結 果 の 一 例 を 図‑7に 示 す.ま. た,箇. 所Aに. つ いて縦. 断 プ ロ フ ァイ ル の 相 関 係 数 と評 価 延 長 の 関 係 を 調 査 し た 結 果 を 図‑8に 示 す.評 合,相. 価 延 長 を 長 く した 場. 関 係 数 は 大 き く な り,評. 価 延 長 を 長 くす る. に つ れ 一 定 の 値 に 収 束 し て い く こ と が わ か っ た. こ の 図 よ り判 断 す る と,精. 度 の よい 縦 断 プ ロ フ ァ. イ ル の 測 定 値 を 得 る た め に は,評. 価 延 長 を100m. 以 上 と す る こ と が 必 要 で あ る と い え る.そ 評 価 単 位 延 長 を100mと. し て,各. 図‑6GPS測 定 と逐 次2点 真 直 度 測 定 結 果 を合 成 した 絶 対 縦 断 プ ロ フ ァイ ル. こ で,. 調 査 箇 所 の100m. ご と に縦 断 プ ロ フ ァ イ ル の 水 準 測 量 と 自動 計 測 の 相 関 を 求 め た.そ. の 結 果 を 表‑3に 示 す.坂. あ る 箇 所B,Cで. は か な り 高 い 相 関 を 示 し,平. 部 で あ る 箇 所Aに. お い て も1区. 高 い 傾 向 に あ っ た.相. 表‑2調. 道部で 坦. 間 を除いて相 関が. 関 の 低 い 区 間 に つ い て は,. わ だ ち 掘 れ が 大 き く(約40mm),水. 準測 量 と 自. 動 計 測 の 測 線 が ず れ る こ とで 測 定 値 に 大 き な 差 が 生 じ た も の と 考 え ら れ る. 次 に,水 IRIを. 準 測 量 と 自動 計 測 結 果 よ り算 出 し た. 比 較 し た 結 果 を 表‑4に 示 す.こ. 100,150,300mご 出単位 を. と に 算 出 し た(以. 「評 価 単 位 」 と い う).こ. こ で,IRIは 下,こ. の算. れ を見 る とデ. ―12―. 査 箇 所 と測 定 項 目.
(5) 図‑7縦. 図‑8水 表‑3水. 断 プ ロフ ァイル 測 定 結 果(箇 所C). 準 測 量 と 自動 計 測 の 相 関 と評 価 延 長. 図‑9水. 準 測 量 と 自動 計 測 の 縦 断 プ ロ フ ァイ ル の 相 関係数. (300m/箇. 準 測 量 と 自動 計測 のIRIの 比較. 所)選. 定 し(表‑2に. 自 動 計 測 に よ りIRIと を 用 い て,IRIと IRIは. 示 す 箇 所A〜G),. σ3mを 測 定 し た.こ. の結 果. σ3mの 回 帰 分 析 を 行 っ た.な. お,. 図‑7に 示 す よ う な 絶 対 プ ロ フ ァ イ ル か ら,. σ3mは1.5m間 隔で 車両側 面 に配 置 した半 導体 レ ー ザ ・光 点 変 位 計 に よ っ て 測 定 さ れ た 変 位 量 か ら 算 出 し た. b)調. ー タ数 は少 ないが相 関は非 常 に高 くなって い る. ま た,建. て い る が,図‑9に. 精 度 を ±30%以. 示 す よ う にIRIは. 内とし. そ の 精 度 を満. 以 上 よ り,自. 動 計 測 に よ り水 準 測 量 に 代 わ っ て. 測 定 す る こ と は 可 能 で あ る が,そ. 評 価 単 位 を100m以. σ3mの 回 帰 分 析 の 結 果 を. 表‑4に 示 す.こ. こ で,評. mを. れ を 見 る と,ど. 用 い た.こ. 価 単 位 に は100,150,300 の評価 単位 にお い. て も 比 較 的 相 関 が 高 い こ と が わ か る.ま. た し て い る こ と が わ か る.. IRIを. 自 動 計 測 に よ るIRIと. 設 省 技 術 評 価 制 度 に お け る 自動 計 測 車 の. 性 能 確 認 試 験 で は,σ3mの. 査結果. の 場 合,. 上 とす る必 要 が あ る こ と が わ. 係 数 か ら 相 関 式 の 適 合 性 を 判 断 す る と,σ3mを 定 し相 関 式 に よ り実 用 的 な 精 度 でIRIに こ と は 可 能 で あ る と考 え ら れ る.た. 数 に 近 い 形 状 が 連 続 す る と,IRIの (4)σ3mを a)調. る が,一. 用 い たIR量 の 換 算 式 の 検 討. 調 査 箇 所 に 加 え て,別. 測. 定対. 共振 周波. 値 は大 き くな. 般 の 路 面 に は そ の よ うな 規 則 性 が な い こ. と を 前 提 と して い る.. 査 方法. 3.(3)の. 定. 変換す る. だ し,測. 象 の プ ロ フ ァ イ ル に つ い て 、 偶 然QCの. か っ た.. た,決. の 箇 所 を4箇. 次 に,評. 所. ― 13―. 価 単 位 に よ り相 関 式 が 異 な る の は 非 実.
(6) 表‑4IRIと. σ3mの 回 帰 分 析 結 果(評. 表‑5IRIと. 価 単 位 別). σ3mの 回 帰 分 析 結 果. め に は 有 効 で あ る が,舗. 装 の 管 理 に 用 い る に は 局. 用 的 で あ る た め,100〜300m評 価 単位 の全 て のデ ー タ を 用 い て 回 帰 分 析 を 再 度 行 っ た.そ の 結 果 を. 所 的 な 評 価 が で き ず 適 当 で は な い.今. 表‑5に 示 す.相. の 平 坦 性 評 価 方 法 に つ い て も検 討 し て い く必 要 が. 関 係 数,決. 定 係 数 と も評 価 単 位 ご. 回 の 調 査 結 果 で あ る σ3mとIRIの. と し て,表‑6に. PIARC(常. 換算 式 謝 辞:本. 示 す 暫 定 式 を 提 案 す る.. な お,1998年7月. チ レキ 株 式 会 社 面 を 借. り て 感 謝 の 意 を 表 す.. 設 国 際 道 路 会 議 協 会 の 略 称,現WRA). σ3mが 測 定 さ れ て い る.こ. 論 文 の 執 筆 に 当 た り,ニ. 秋 本 隆 氏 に は 多 大 な る ご 協 力 を 頂 い た.紙. に 北 海 道 内 の15区 間 に お い て. 路 面 性 状 国 際 共 通 試 験 が 開 催 さ れ た.こ IRIや. 区 間. あ る.. と に 解 析 し た 場 合 と ほ と ん ど 変 わ っ て い な い.そ こ で,今. 後,短. の 中で. の結果 とあわせ. 参 考 文 献 1) 飯 島 尚,. て 今 後 暫 定 式 の 精 度 を 高 め て い き た い.. 今 井 博,. 性 能 の 評 価,. 猪 股 和 義:. MCIに. 土 木 技 術 資 料,. よ る舗 装 の 供 用. 第23巻11号,. pp. 15‑20,. 1981.. 4.お. わ りに. 2). 笠 原 篤,. 加 藤 昌 太 郎:. 26巻7号, 3) マ イ ケ ルW.. 今 回 の 調 査 結 果 か ら,. ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ りIRIを. ② σ3mを 測 定 し,相 の2方. に な り,IRIを. 算 出 す る.. 関 式 に よ りIRIに. 法 に よ り,IRIが. 出(上), 4). 変 換 す る.. 舗 装 の 供 用 性 能 評 価 の1要. て 導 入 す る こ と が 可 能 と なっ た.今. マ イ ケ ルW.. 出(下),. 原 篤,. 舗 装,. 第. 関 口 幹 夫,. 第31巻7号,. pp. 21‑27, (訳)笠. 原篤. 第31巻8号,. 荻 原 哲 夫:. pp. 12‑17,. 算. 1996. 関 口 幹 夫,. 道 路 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル か ら のIRIの. 元 手 法 の 開 発,. 後そ の評 価 方. (訳)笠. セ ヤ ー ズ,. 5) 加 藤 昌 太 郎,. 素 とし. 舗 装,. 道 路 縦 断 プ ロ フ ァ イ ル か ら のIRIの. 舗 装,. 加 藤 昌 太 郎:. 算 出 で き る こ と が 明 らか. 国 際 ラ フ ネ ス 指 数, 1991.. セ ヤ ー ズ,. 加 藤 昌 太 郎:. ① 自 動 計 測 に よ り縦 断 プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 し, QCシ. pp. 24‑26,. 算. 1996.. IRI評 価 の た め の 縦 断 形 状 復. 日 本 道 路 会 議,. 第18回,. pp. 548‑549,. 1989.. 法 に つ い て 検 討 す る 必 要 が あ る. ま た,IRIの. 研 究 に 使 用 さ れ て い る 評 価 単 位 は,. 現 在 は320m(0.2マ が 主 流 で あ る.こ. METHOD. イ ル),160m(0.1マ れ は,あ. FOR. 6) Akimoto T., Kawamura A., Himeno K., Kasahara A. and Hachiya Y.: CHRACTERISTICS OF PAVEMENT. イ ル). SURFACE PROFILE ON AIRPORT RUNWAYS, The 3rd Surfacings Symposium, PIARC, 1996.. る路 線 の傾 向 を見 るた. EVALUATION. Takuya. OF INTERNATIONAL. IKEDA,. Naoko. ROUGHNESS. INDEX. HIGASHIJIMA. International Roughness Index(IRI) was developed by the World Bank as a common index to convert roughness measured by various devices and methods. However, in Japan, the study on IRI is still at beginning stage. This paper studies two methods for IRI evaluation in order to introduce IRI to pavement evaluation. 1) Method by quarter car simulation based on road profile data obtained by an automatic measuring vehicle 2) Method to calculate IRI by a regression formula using data given by 3m profilometer. ―14―.
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