2021 Fiscal Year Annual Research Report
社会便益を考慮した高速道路施設の維持管理高度化に関する研究
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19H00777
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
桑原 雅夫 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任教授 (50183322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水谷 大二郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (30813414)
川崎 洋輔 日本大学, 工学部, 講師 (90751793)
佐津川 功季 東北大学, 情報科学研究科, 助教 (40867347)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 維持管理 / 利用者損失 / 生存確率 / 道路施設 / 部品配置 / 現場技術者アンケート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）生存確率の推定手法の提案：計測データには生存開始時刻（運用開始時期），故障時刻，観測期間が不明のデータが含まれており，これらの打切りデータも含めて生存確率を推定する手法を提案した．既往手法および提案手法の数学的な類似性，計測方法による推定手法の選択について考察を行うとともに，ETC機器，トンネル照明取付金具の生存確率の推定を行った．
（２）故障原因別，環境要因別の生存確率の推定：故障原因別に生存確率を推定する手法の提案を行い，ETC機器の故障原因別の生存確率を推定した．また，ETC機器とトンネル照明機器について，生存確率が環境要因（凍結防止剤，海による塩害，利用交通量）によって，どのような影響を受けるのかを分析した．
（３）点検戦略の評価：推定した生存確率に基づいて，点検戦略（頻度，間隔）の評価を行った．具体的には，生存確率に従う生存期間シミュレーションを用いて，現在の点検方法および新たな点検戦略について，故障件数，点検回数，補修回数について評価を行い，点検戦略の見直しの可能性について知見を得た．
（４）故障時や定期点検時に必要な交換部品の配備計画：故障時に必要な予備品について，利用者損失を考慮した社会的損失を最小化するような備蓄拠点と予備品の配置パターンの最適化問題を定式化した．数値計算を行った結果，空間的な拠点の配置，予備品の配置数だけでなく，時間的な配置が重要となりうることが示唆された．
（５）維持管理施策改善のためのスクリーニング手法：現場技術者へのアンケート調査により設備の特性を把握し，設備の種類ごとに適切な維持管理施策を決定するための方法論を提案した．NEXCO関西支社管内の41種類の装置機器について調査を実施し，個々の装置機器に対して，故障時の利用者への影響，故障の予兆の有無を把握することにより，適切な維持管理施策が決定できることを確認した．
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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
摩耗劣化以外の原因（製造不良，事故など）と環境要因別の故障過程に関する分析，故障過程に基づく定期点検の効率化，故障時や定期点検時に必要な交換部品の配備計画について，当初の予定通り実施した．あわせて，生存確率に基づいて点検戦略の見直しに着手するとともに，利用者影響・故障特性を考慮した維持管理施策改善のためのスクリーニング手法を提案した．
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）生存確率が，気象，地域特性などの環境によってどのように変化するのかを継続分析する．特に，地域性，環境要因の追加，機器の材質などについて分析を深化させる．
（２）ETC設備は，多様な装置・機器から構成されており，設備の故障が発生してレーン閉鎖による利用者損失が生じるのは，故障する機器の組み合わせに依存する．このことをFault Treeを用いて明らかにするとともに，個々の機器の生存確率に基づいたETC設備の故障確率の評価を行う．
（３）ETC設備，トンネル照明設備について，（１），（２）に基づいた点検間隔，更新間隔のの効率化について分析する．
（４）予備品の拠点，配備計画について分析を深化させ，実務への提言を行う．
（５）最終的な研究全体のとりまとめを行う．
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