2018 Fiscal Year Annual Research Report
Spontaneous Corrugation on Road Surface due to Moving Vehicles: Scientific Study on the Formation Mechanism for Safety
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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, 大学院総合研究部, 准教授 (40312392)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 路面凹凸 / 走行車両 / 自然発生 / 振動 / 周波数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、理論・実験・実地観測という３つのアプローチによる理論と立証の繰返しにより、凹凸パターンの静的分布形態や動的成長過程を含めた形成機構の科学的解明を目指すものである。
まず実験においては、接地圧を制御しながら固有振動数を変化させられる振動子を開発し、路面との接触部分の形状効果やタイヤの回転による影響を実験的に検証した。一方、路面材料については、基本となる粒状砂のほか、人工雪や自然雪、ガラスビーズなど異なる素材も用い、含水量や温度の違いが生成過程に与える影響についての評価も行なった。これらの研究により、波状凹凸が発生し始める臨界速度や生成される波状凹凸の周波数特性、ならびに生成過程の違いなどが明らかとなった。また、様々な路面材料に対する接触子の静的および動的貫入試験も合わせて実施し、数理モデル構築に必要なデータを得ることに成功した。
理論の面からは、現象を再現するために提案した数理モデルを用いて時系列解析を行い、実際に室内実験で生成された波状凹凸の生成過程や周波数特性と比較してその妥当性を検証した。これまでのところ、数理モデルによる数値シミュレーション結果は、粒状体の路面材料において実験結果を概ね再現しているものと考えられ、近く論文としてまとめる予定である。
実地観測では、積雪凍結路面における波状凹凸の観測を２シーズンにわたってタイムラプスカメラで観測し、降雪量、積雪量、気温などの自然条件に加え、通過交通量などの社会条件も加味して生成条件の解明を試みた。その結果、基本となる環境条件が概ね明らかとなり、３シーズン目は発生予報を試み、5割を超える確率での予報が可能となった。
本研究の結果、砂や砂利などの粒状体における生成メカニズムと特徴は概ね明らかになったと考えるが、積雪凍結路面における発生メカニズムの解明には、数理的なモデルの構築と合わせてさらなる研究が必要と考えている。
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Research Products
(1 results)
