共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 気象の時間変動と道路構造別冬期路面状態の予測に関する研究
新規・継続の別 継続（平成19年度から）
研究代表者／所属 （独）土木研究所寒地土木研究所
研究代表者／職名 上席研究員
研究代表者／氏名 浅野基樹

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 高橋尚人 （独）土木研究所寒地土木研究所 総括主任研究員

2

 徳永ロベルト （独）土木研究所寒地土木研究所 主任研究員

3

 舟橋誠 （独）土木研究所寒地土木研究所 研究員

4

 石川信敏 北大低温研

研究目的 本研究では、熱収支法等を用いた冬期の路面温度推定モデルを道路構造別に構築・検証し、一定の再現性を確認してきた。しかしながら、特定の時間帯や区間（特に、橋梁区間）においては、路面温度の実測値・推定値の間に差異が認められたため、推定モデルの改良が必要であった。そのため、本年度は橋梁区間における冬期路面温度推定モデルの精度向上を図るための調査・検討を行った。
図1　橋梁区間における熱収支の概略図　図2　橋梁部の熱伝導率に関する感度解析の結果　図3　橋梁部における路面温度実測値と推定値
研究内容・成果 　道路の冬期路面状況は、道路構造等（例えば、鋼床版橋梁、コンクリート橋梁、盛土・切土部等）によって変化することがある。特に、初冬期や晩冬期の夜間に放射冷却が発生した日は、橋梁上の路面だけが凍結する場合があることが確認されている。本研究では、熱収支法等を用いた道路構造別の路面温度推定モデルを構築し、これらのモデルの精度検証結果から、一定の再現性を確認することができた。しかし、橋梁区間においては、路面温度の実測値・推定値の間に差異が認められ、橋梁区間を対象とする推定モデルの改良が必要であった。そのため、本年度は橋梁区間における冬期路面温度推定モデルの精度向上を図るための検討を行った。
　本研究では、過年度に引き続き、道路気象に関するデータ（気温・湿度・日射・風速・降雪量・積雪量等・及び道路構造別の路面温度等のデータ（舗装体温度・橋梁床版温度・桁温度・橋梁体積・土工部土中温度等）を収集し、橋梁区間における熱収支のメカニズム（図1）を更に追求し、その結果である路面温度の推定手法の改良を試みた。
　これまでは、橋梁下面での熱収支を見込む際、橋梁下面の地面（または水面）の状態を雪氷として橋梁下面の地面（または水面）からの赤外放射量を推定してきたが、一般国道5・274号（札幌新道）の豊水大橋や蒼風橋のような一定規模以上の河川は冬期に殆ど凍結しないため、橋梁下の地面・水面からの赤外放射量を過少に推定していたとことが考えられた。また、これまではアスファルトの熱伝導率として1.1 W/mKを用いてきたが、アスファルトの熱伝導率を変化させて橋梁部の路温の計算を試みたところ、熱伝導率の値が大きくなるに従って誤差（RMSE）の値が単調に減少することが確認された（図2）。
　本研究に用いているモデルは冬期の路面を対象としており、氷の熱伝率が2.2W/mKであること、また、海外ではアスファルトの熱伝導率を2.0W/mKとしている研究例があることから、本年度はその平均である2.1W/mKを用いることとした。結果として、橋梁区間の推定路面温度はほぼ実況値に近づき、全期間のRMSEも1.0〜1.2℃に改善された（図3）。
図1　橋梁区間における熱収支の概略図　図2　橋梁部の熱伝導率に関する感度解析の結果　図3　橋梁部における路面温度実測値と推定値
成果となる論文・学会発表等 高橋尚人、徳永ロベルト、舟橋誠：冬期道路管理の安全性・効率性向上に資する技術開発（路面凍結予測と路面すべり抵抗モニタリングシステム）、日本雪工学会誌、Vol.24、No.4、（Ser.No.93）、Pp.298〜299、2008年10月