林 道 の 構 造 要 素 の 評 価
山 本
(農学部 林業工学研究室)
誠
Evaluation of Geometrical
Design Factors of Forest Roads
Makoto Yamamoto
Ｆａｃｕltｙ ｏｆ Ａｇｒic ｢tｕｒｅ、Ｌａｂｏｒａtｏｒ､ｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓt Ｅｎｇｉｎｅｅｒiｎｇ
Abstract : In designing forest roads, there are many factors that contribute to determine the geometrical design of forest roads but each factor is essentiallyin functional relation with the speed of vehicles.
It is, therefore, most ideal if each such factor contributes to the overall design of the forest road to an equal degree. However, this does not seem to be the case in many of the existing forest roads.
Some factors significantlycontribute to the forest road design while others do not.
As the specifications of forest road design in terms of trafRc is determined by their most critical factor, it would be useless to build a road in which one of such factors in designing is considered far more important than other factors.
A study was made here to analyze, through partial confounding of factorial experiment, as to which design factors affect the speed of the traffic, and to what extent they contribute to the design of forest roads.
The results of the analyses are provided for in Table ４ and Table ６.
緒 言 林道といわず全ての道路上を走行する車両の速度は，その車両の走行性能と道路性能の如何んに よって，そのほとんどが決定される。そしてその残余の決定因子として道路と車両の媒介たる運転 者の人為的要因が存在する。 本報告では，これら要因のうち道路性能に関する要素を対象に，如何なる要素が如何なる比重で 車両速度決定に関与･しているかを明らかにする。 各構造要素の評価法には，車両走行に対する各種走行抵抗値を自動車性能諸元を基に算出し，そ の値の全走行抵抗に対する比率で表現する方法が一般的な理論解としてある。しかしながら構造の 偏差が大きい林道に，この方法を適用するのは必ずしも実用的でない。そこで筆者は各々の構造要 素が同時に作用している一般交通車両の走行速度測定値について実験計画法を使って分析する方法 をとった。 調査および分析 調査 調査は供用中の林道から無作為に63路線区を抽出し，その区間における幾何構造ならびに 路面状況の調査と，一般交通車両（運材車）の走行速度を測定した。車両速度の測定は，測定区間 内の短距離区間の通過所要時間をもとに算出した。 分析 車両速度の実測値をもとに要因分析すれば複雑に組合さっている諸要素の影響を分離し て，各因子の主効果および交互作用の速度変化に及ぼす比重を明らかにし得よう，こ｀ゝでは部分混 同要因配置法?を応用して分析する。
28 高知大学学術研究報告 第24巻∇'農 学 第５号 車両の速度変化に影響をおよぽす幾何構造の要素72個をA, B, C,…………,Ｎであらわし，速 度の実測値をｙ，各因子の状態をヱ1,J2,‥･‥･ヱ。であ｡らわせば，第ぞ番目の実測値は，つぎのよ うにあらわし得る。 Vx,xに3…ら,＝771十Åぶ1十召ヱ2十………十Ｎ心 十(Ａ召)a;iX2十(AC)xぱ3十･･………十{AN)x,x。 十(BC)X2X3十………十{BN)x2Xn十………･十{MN)x。-lｚ。 十(ＡＢＣ):cia;2:C3十…｡7･…･十(ＡＢＣＥ))ヵX2X3Xi十……… ダ｣十(ＡＢＣ…N)xiX2X3---X。 十'Z,x＼x%･･'‥゜ヱフli ， I こ丿こ，ｍ：算術平均値 。 ･Ａ,召,…,ｙ：主効果成分 ・ (Å召),(ＡＣ),…(ＭＮ)：２因子交互作用成分 (Ａ召C),(ＡＢＬ))………：３因子交互作用成分 Zx＼X2……ｚ。z:誤差項 ，ト いま，水準数２，因子数77の場合を考えると主効果と交互作用はつぎのようにあらわされる。 Ａ＝≠(α−1)(み＋1)(じ＋1)… Ａ召＝ １ ･･（ｱ2＋1）・ (ａ−1)(&−1)(ご＋1)………･‥･ｊ…･(7z卦1) yμ(Jj ２ −Ｃ Ｔ Ｊ ハノ ｙ ∼ ｊΣ⋮ ｙΣ⋮ ２ r2”￣1 1 AＢＣ…ｙ＝ こｰ;-(α−1)(&−1)(ε−1)(ｊ＋1)･･.………(7z＋1) こ丿こｒは繰返し数 この場合，実験の場は因子組合せが実験目的に適合する路線の各短区間であるが，実験の場の均 衡性保持と実測の簡易化のために，部分混同配置のＺ”(Ｚ”４)〔ｒ〕の･モデルを適用することゝした。 すなわち多数の短区間を，高規格の幹線的林道ないし公道的林道と標準ないし低規格の施業林道の ２種のブロックに分類し，各ブロック内でｒ回反復して実測七た。その実測値はつぎのようにあ らわし得る。 ｀ ｙ,ｙ)(実測値)＝777(算術平均値)十らa>r要因効果)十八(反復効果)十久(jJ十Ｚ,ｉ(j)(誤差項) ここに ９：ブロックの大きさ1,2,……,夕 ん：反復番号1,2.……,ｒ ｊ：ブ・ツク番号1,2 実測値から主効果および交互作用をもとめ，分散分析により有意差を検定し各因子の効果を平均 効果で表現すれば，速度変化におよぽす幾何構造の諸因子の影響を定量的に表現できる。 分散分析のための平方和の分解は， フ ‘･ (1)総平方和 。 ２ ｒ 夕 Ｓ＝ΣΣΣ j-ik-1 5-1 r’2 Ｃ．Ｔ＝
（2）反微開平方和 Ｓｇ＝
2 〕2 -C.T (3)反復内ブ。ツク間平方和 jj]治(ｙ／)〕2 訓:ま2￡(ｙ,ぎ)〕2 ｓ。＝ f=lt･･j ヅ ー七-1 r (4):処理間平方和 ， 〔Ａ〕2 〔召〕２ Ｓａ＝５ｊｉ一一， Ｓｓ＝−7jF,‥‥‥‥‥‥ St ―Sa十S79十……十ＳＪ。十……十ＳＪ。ｃ十……十ぶAnc.・・｡2ｙ (5)誤差平方和 S jg;= S ―(ｓ≪。十Ｓ７)＝Ｓ−(Ｓ。十Ｓ。十Ｓｒ) s=s,,十Ｓｗ（Ｂｎ ｓ≪･z＝斗l十み。Ｓ。(Bti―Sr十Ok 以下，一般交通車両のうち，辺材用大型トラック(実車)の速度について要因配置実験計画 24(8)〔4〕を応用して上述の幅員，曲率，縦断勾配，路面の４因子について分析する。
Tabχｅ χ. Ｆａｃtｏｒｓ ａｎｄ theiｒ leて■ｊｅlａ
29 Factors w Width R Radius Ｇ Gradient S Surface
High-class forest road Levels ＞4.5m＞ ＞35m＞ く４％く Smooth, Rough Blocks
Low-class forest road
Levels ＞3.5m＞ ＞21m＞ ＜7％く Smooth Rough 要因ならびに水準はTable l.に示すごとく，林道規程を基準にして優れているもの，と劣って いるものとの２水準に分類し，上山(Ｉ)，下山(Ｈ)をもってｒ＝2回の繰返しとみなし，低規 格路線区αと高規格路線βをもって２個のブロックと考える。 Table 2. に実測値ｙ，減速値■Ｖ,処理合計Ｊ７ｊを示す。表中戸は対象値として，全因子優良 区をあらわし，他は不良の因子組合せをあらわす。 車両速度は，各構造要素により構成された10∼40mの短区間を通過するに要した時間をもとに算 出した速度をkm/hrに換算したものである。測定値の数はいずれも50個に調整した。 速度低下に及ぼす影響を定量的に表現するため対象値の速度を1），基準速度を40 km/hr とし て，減速値ﾌﾉ(km/hr)＝40−実測値の平均値ｙにより各因子組合せに対する減速値りを求め要因 効果表を作るとTable 3. を得る。
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ざここごＩ二心ご
高知大学学術研究報告 第24巻 農 学 第５号 - -Table l. Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖalｕｅ ｖ， ｄｅｌａｙｅｄ ｓｐｅｅｄ ｔ， ａｎｄ ｓｕｍ tｏａｉａｌ ΣＶ − 12 一 一 19 28 一 一 21 30 一 一 10 一 一 15 − 15 25 − 25 26 一 14 一 * ） J I − 205 べkm/hr)＝40-Ｖ 7 8 4 − − 4 4 1 9 0 0 一 一 L O I Ｕ -3 Ｍ Ｄ ２ 一 ２ ７ 一 ＼ O ^ O ' O 5303 24 28 一 一 2228一27一 一26 16 − 16 12 256 − 256 144 − − 17 一 一 15 12 I 一 15 − 一2444一 ３１ 一1812一 13 一 一 69 一 一 １ 14 196 101 1489 16 14 − 一 一 ０ ４ ３ ２ ２ 一 ２ − 529 − 3 0 29 一 一 − ５４一２８ ６７ ５８一２２ − 25 − 2426一 625 − 576 676 − 195 4791 8 8 3 3 33 一 一 35 一一 ０ 一 一 ６ 一 10 11 ２２一７一 一15 53 36 − 0021一 １１ -４４一 49 一 一 225 -539 22 51 26 3 6 8 0 4 0 2 4 5 2 1 1 ｒ a 20 49 52 29 一 一≒ぶ。コヅコ帽コ四
wags 29 十 一 一 十 一 十十 ＋十 一 十 一 一 十 ags 52 wgs 49 十 一 十十 一 一 -＋＋ ＋＋＋＋ -十 一 一 十 一 十 -十 一 十十 十 一 gs 20 − ＋ ＋＋＋ 一 一 -十十十 十 ＴａＷｅ ３. Tfie tａｂｌｅ ｏｆ ｆａｃtｏｒialりｆｅｃtｓ was as ws s wag ag we g wg ａ 5 0 − ＋ 一 一 14 − ＋ ＋ − 一 十十 一 一 十十 一 一 十 -＋＋ -2 0 − ＋ − 十 一 十 一 十 ＋ 58 ＋＋＋十十十十十 -一 一 一 十 十十 十 一 十 一 十 十 十十 一 46 − ＋ 十 一 十十 一 十 -十 一 十十 -23 ＋十 一 一 一 一 ＋＋＋＋ -＋ ＋ 26 − ＋ 51 − ＋ ＋＋十 一 十 一 -十 一 十 ＋ − ＋ − ＋ ＋ 22 − ＋ 5 0 − ＋ 十 一 一 一 ＋＋ 一 一 ＋＋＋＋ 一 一 ＋十 一 -＋十 一 − ＋ Ｐ Ｏ Ｗ 44 十 一 十 一 十 一 十 十十 一 十十 一 -＋十 一 ＋ − 十 一 十 十 十 ＋十十十十十十十十十十十十十十 十 I = 554 （十）（−） 253-301= -48 238-306= -68 276-278= −2 228-316= -88 272-282= -10 272-282= -10 280-274 = ＋6 262-292 30 272-282= -10 256-288= -32 244-300= -56 256-288= -32 254-290 36 236-308= -72 144-400=-256林道の構造要素の評価 （山本）
-Table 4. ＴｈｅはＷｅ ｏｆｆａｃtｏｒｓａｎａりｓiｓ ｏｆ ･ｕａｒiａｎｃｅ
Factor
d. f. s. s. m. s. Ｆ Repeat １ 10.53 10.53 2.39 Block ２ 193.65 96.83 22.01*** Sw Sa Sg Ss １ １ １ １ 72.00 144.50 242. 00 28.13 72.00 144.50 242.00 28.13 16. 36** 32. 84*** 55. 00*** 6.39 Sw Sa Sg Ss １ １ １ １ 72.00 144.50 242. 00 28.13 72.00 144.50 242.00 28.13 16. 36** 32. 84*** 55. 00*** 6.39 Swa Swg Sag Sws Sas Sgs １ １ １ １ １ １ 0.13 3.13 3.13 3.13 32.00 32.00 0.13 3.13 3.13 3.13 32.00 32.00 0.03 0.71 0.71 0.71 7.27 7.27 Swag Swas Swgs Sags １ １ １ １ 1.13 98.00 40.50 162.00 1.13 98.00 40.50 162.00 0.26 22. 27*** 9. 20** 36. 82*** Swag Swas Swgs Sags １ １ １ １ 1.13 98.00 40.50 162.00 1.13 98.00 40.50 162.00 0.26 22. 27*** 9. 20** 36. 82*** Se 14 61.60 4.40 Fn (0.001) = 17.14 Fn(O. 01) = 8.86 51 考 察 Table 4.の有意差検定により調査対象路線区の林道の構造要素の車両速度変化に対する寄与は 主効果，特に曲率と勾配要素による影響が判然とあらわれた。 ２因子交互作用はその寄与率，有意 差が低く論じ難いが３因子交互作用においては，曲率×勾配×路面の効果，幅員×曲率×路面の効 果が明りょうになった。主効果の有意差が高いことについては，それぞれの要素かある範囲内にお いて独立に効果し，交互作用の存在する範囲が狭く，そしてその寄与率も小さいであろうことは予 測されていた2）。たゞし，この実測値データには留意しなければならない。 このデータは幾何構造 要素の評価を実験目的とする速度測定であったことから，路面状態の影響が当初から大きく表われ 他を緩衝するのを避けるよう計画したものであった。すなわち測定区の路面状態はもともと平滑な 区間のみを選定してあったので，水準間の差が僅少であった。そのため路面要素の主効果ならびに 有意差も小さな値となったわけである。 米谷び）は道路の良好度の判定のため，国道９号線，24号線を対象にして走行実験ならびに要因･ 分析をしている。車両速度，交通量等，条件を異にしているが，路面状態に関する要素の与える影， 響がTable 5. の如く最大値を示している。そこでこの点について，ごく一般的な条件の林道にお ける現象を明らかにすべく既設林道において追試実験を試みた。 供試路線は林道台帳（高知県民有林・国有林高知・本山営林署管内）および竣工図から９路線54 測定区を選び走行実験＊）をし，その測定値を路面状態，勾配，曲率，幅員の４要因についてSPSS ＊）実験車は25分タコメータを取付けたダットサソV 5105 : ブルーパード1300バソ型車の実車（車体重量 925 kg十積載物重a 575 kg十乗員121 kg),実験時馬力当り重量は32 kg/ps であった。この条件で種々の 構造の短区間の測定区で走行実験を１測定区あて５回以上繰返してその最頻値をもって，その区間走行速度 とした。 ●52
Table 5.
高知大学学術研究報告 第24巻 農 学 第５号
The ｒａtｉｏ ｏｆ tｈｅ ｆａｃt ０７･ｓ ｏｎ ｇｅｏｍｅtｒｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｕｒal highｗａｙｓ
(Ｂｙ ＹＯＮＥＴＡＮＩ ＆ ＦＵＫＡＩ)
Width
(W) (A)Curvature (G)Gradient (S)Surface
Effects of de】ayed
(km/hr) −2.8 -2.5 -3.4 -9.6
Ratio 1.12 1.00 1.36 3.84
Each ratio set on the basis of curvature （Ａ）
Table 6. Tｈｅ ｅｊμｃｔ ｒａtio of tｈｅ ｆａｃtｏｒｓ ０７１ ｇｅｏｍｅtｒｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ
（!ｆ ｍｏｕｎtａｉｎｏｕｓ foｒｅｓｔ ｒｏａｄｓ
Route Items Width
(W) (A)Curvature (G)Gradient (S)Surface
Ｉ Speed of reductions Ratio -4.5 0.50 −9.0 1.00 -15.1 1.68 -1.8 0.20 Ⅱ Sreed of reductions Ratio -3.7 0.47 −7.9 1.00 -11.3 1.56 -21.6 2.73 Route Route
I : Well maintenanced forest roads.
ｎ : By the data of most general forest roads (contained rough surfaces).
京大版V, Rao's canonical factors analysisによって要因分析した。その因子得点の結果をTable 5.と同様に比重で示すとTable 6. の値を得る。 この３つのヶ−スの構造要素による速度低下は，米谷らの実験対象路線が最小で，次いで維持管 理の良好な調査路線，そして最も劣るのが追試実験をした一般的な状態の林道という結果を得た ヵ≒これが直ちに道路構造の優劣の指標とはならない。こゝで注目せねばならないのは各要素の速 度に対する規格のバラツ牛が無であれば，それは最も無駄のない効率的な構造設計となろうが，こ ゝでは各構造要素の速度低下におよぽす比重に大きな偏差があるごとである。ちなみに，米谷らの 実験路線では0 = 1.17,調査路線では'' = 0.56,追試路線では0 = 0.84である。 更に，これらは 車両の速度如何んによっても変化する性質のものである。 車道幅員の影響は金子4'の式で知り得るように速度の上昇とともに顕著にあらわれる。従って， 車両速度の比較的高い米谷らのヶ−スでは幅員の要素が効いている。しかし林道では車両速度が低 いため，その影響を大きく受けるに至っていない。 路面のおうとつによる影響も車両速度の上昇にともなって大きくなる性質のものなので，既に他 因子によって低速走行を余儀なくされている林道の場合は，比較的小さい結果となる。すなわち路 面状態が速度低下に及ぼす影響度の比重は上級なものゝ方が大きく，またもし同一条件の路面で速 度低下の実験をすれば当然のことながら，上級なものゝ速度低下の絶体値も大きくなろう。 要 約 幾何構造要素間の影響度の釣合いがとれて居れば無駄のない設計と言えようから，既設の林道の うち，より標準的な林道を選び，その構造要素の各々か車両速度にどのような影響をおよぽしてい るかを部分混同要因配置法を応用して分析してみた。1分析の結果，要素の影響度間にバラツ牛が認
林道の構造要素の評価 （山本） 弱 められた。特に勾配の影響が大きく，そのような条件下での線形等の良否は論ずるに価しないだろ う。 引 用 文 献 1）北川敏男，三留三千男，実験計画要因配置表, p. 144-150,培風館，東京(1653) 2）山本誠，林道における交通需要の形態，84回日林講, 444-446 (1973) 3）米谷栄二，深井俊英，道路の良好度に対する実験計画法の適用について，日道路論集, No. 4, 83-88 (1957) 4）金子柾，自動車の速度に及ぼす車線幅の影響に関する実験，ならびにこれに基く舗装幅員の決定につい て，土木試報. No. 41, 1-12, (1938)
