2016 Fiscal Year Research-status Report
車両走行により自然発生する路面凹凸パターン：安全性向上に向けた科学的形成機構解明
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16K01278
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
蟹江 俊仁 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10332470)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 太裕 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00344482)
島 弘幸 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40312392)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | そろばん道路 / 乾燥砂 / 積雪凍結路面 / 路面凹凸 / 再現実験 / 生成条件 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初計画に従い、理論・実験・観測の３つのアプローチで、研究を実施した。理論面での研究としては、実験や観測で確認された現象と環境条件をもとに、数理モデルに必要と思われる基礎的なデータ収集のための基礎実験を行い、その結果を反映したモデルの開発を試みた。特に、振動子の形状や材質の差異が、路面への貫入抵抗に与える影響について繰り返し実験を行い、その成果を取りまとめるとともに、数理モデルに適用して数値的シミュレーションを実行中である。
実験については、路面不陸生成装置を用いた室内再現実験を実施し、路面の材質と環境条件の影響について研究を行った。適用した材料としては、乾燥砂を基本に含水量を変化させたもの、人工雪、さらには採取した天然雪などを適用した。人工雪や天然雪を使った場合は、含まれる水分量と実験時の温度が重要な条件となるため、さまざまな実験条件を適用して、周期性凹凸の生成に与える影響を分析した。これら一連の実験を通して、それぞれの材料のもとで、周期性の凹凸生成が再現できるまでに至った。
また観測は、実験計画に従って二台の定点観測カメラを設置し、12月から3月までの路面状況を観察するとともに、気象条件との組み合わせによる生成・成長の程度を検証した。その結果、積雪量の変化と気温などに強い相関性があることが確認され、周期性凹凸の発生予測を試験的に行うところまで到達した。今後はその妥当性について検証を行う予定である。
これら理論・実験・観測による研究成果を元に、初年度は国内学会での発表を４件行うとともに、ジャーナル（英語）への投稿論文を現在執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理論・実験・観測ともに、当初計画通りに実施し、概ね期待される成果が得られたと考える。理論面では、さまざまなモデルが考えられるため、多面的な検討が必要であり、今後も引き続き検討を加えていく予定である。実験については乾燥砂による基礎実験は初年度で概ね完了し、雪や氷といった素材を用いた実験に入っているが、温度や含水量など扱うパラメータも多いため、精力的な研究が必要となる。観測は予定通りに実施したものの、自然条件の影響により、期待したほどは生成されず、当初予定したほどには観測できなかった。しかし、これまでの成果を受けて、発生の予測を行うなど新しい試みを行っており、その検証が今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
理論面でのモデルの多様性を担保するために、さまざまな仮定や条件に基づく複数のモデルを提案し、その適用性について検討を進めていく方針である。特に、応用物理の専門家の参加など、研究チームをあげての体制で臨みたい。
実験については、夏場に人工雪を使ったケースを行う予定であり、含水量の変化や実験時の気温などを、低温恒温室内で変化させながら、体系的に進めていく予定である。また、振動子そのものも、形状効果や表面の材質、吸水性などに配慮しながら、周期性凹凸生成への影響を評価していきたい。
観測は前年度と同じ場所で観察をすることを考えているが、今後は「よりできやすい場所」を探して、効率的かつ効果的な観察ができるようにするとともに、現地において生成された凹凸の計測にも取り組んでみたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
研究分担者への研究分担金であり、当該研究者の都合により未使用となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の研究打合せのための旅費等に使用予定である。
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