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社会インフラ工学コース
交通基盤工学
第1回
ガイダンス
交通基盤工学の概要
担当:社会環境系 富山和也
2024年4月15日
Milan
Photo by Kazuya Tomiyama/KIT
担当教員
富山 和也
Kazuya TOMIYAMA, Dr. Eng.
准教授 博士(工学)
国立大学法人北海道国立大学機構
北見工業大学 工学部 社会環境系
交通工学研究室 主/インフラ・副/防災
経歴
2017年3月 北見工業大学大学院博士前期課程 修了 修士(工)
2010年3月 北見工業大学大学院博士後期課程 修了 博士(工)
2010年4月-2012年9月 北見工業大学 工学部 非常勤研究員
2012年10月-2018年3月 北見工業大学 工学部 助教
2018年4月- 2019年3月 北見工業大学 工学部 准教授
2019年4月- 現職
社会活動
土木学会
舗装工学委員会論文編集小委員会 幹事
舗装工学委員会路面性状小委員会 委員
インフラ健康診断小委員会 幹事
ICPT Int'l Steering Committee
NPO法人 舗装診断研究会
企画運営委員会 委員
路面性状評価委員会 委員長
日本道路協会
舗装委員会 舗装性能評価小委員会
北海道土木技術会 舗装研究委員会
JICA専門家 インドネシア地方道路
インドネシア パジャジャラン大学 非常勤教授
専門分野
- 舗装工学
- 交通工学
- 土木情報学
- 路面情報処理
https://linktr.ee/transp.kit
主な研究テーマ
- 生理心理に基づくインフラ評価
- 路面の調査・分析・情報処理
- 路面と車の相互作用
- 舗装マネジメント
- 道路アセットマネジメント
3
4
研究室の概要
(工学部社会環境系)
研究パートナー (2024年4月現在 ;順不同)
大林道路株式会社
大成ロテック株式会社
東亜道路工業株式会社
東日本高速道路株式会社
土木研究所寒地土木研究所
都市・交通計画研究室(髙橋 清 先生)
静岡大学・千葉工業大学・東京大学他(CREST)
University of Padova(イタリア)
交通工学研究室
メンバー (2024年4月現在)
博士後期課程 1名 (内留学生1名)
博士前期課程 7名 (内留学生4名)
学部4年生 7名
事務補佐員 1名
2023年度研究室
!"#$%&
5
研究室の概要
Interests
寿命が短い (サイクルが短い)
→ 結果がわかる
→ 技術開発が促進されやすい
施工が速(早)い
→ 様々な現場に関われる
人々にとって最も身近
→ 仕上がりを見続けられる
→ 地域に貢献できる
舗装 = インフラの化粧
6
Activities
Activities
・道内
札幌
名寄
釧路
斜里
・茨城
・群馬
・埼玉
・東京
・千葉
・長野
・京都
・大阪
・兵庫
・広島
インドネシア
・ジャカルタ
・スカブミ
・ティビンティンギ
・ラブハンバジョ
・バンドン
・パガンダラン
インド
・チェンナイ
ギリシャ
・アテネ
イタリア
・ミラノ
ポルトガル
・ギマランイス
アメリカ
・シカゴ
アメリカ
・ジョージア
・アラバマ
学生PJ
その他
2022.4〜2024.2
Intʼl
Conference
7
8
Activities
Intʼl
Workshop
PDRG Workshop 2023 in Georgia Tech Atlanta
9
Activities
Intʼl
Exchange
International Summer Program FPIK 2023
Universitas of Padjadjaran
Activities
Achievement
土木学会
舗装工学講演会
優秀講演者賞
土木学会
全国大会
優秀講演者賞
土木学会論文集特集号
論文奨励賞
土木学会
舗装工学講演会
優秀講演者賞
PFDM
Presentation
Award
AARC2023
Best Paper Award
土木学会
全国大会
優秀講演者賞
日本道路会議
奨励賞
R5卒研ベストプレゼンター R5修論ベストプレゼンター
10
学生表彰(研究・地域貢献)
Activities
Lab
Life
Int’l Food Exchange
Cultural Visit
Technical Tour
Winter Activity
Great Memories
'
担当教員: 社会環境系 富山和也(Kazuya TOMIYAMA)
対象学年: 学部3年
開講時期: 前期
科目区分: 選択II/必修
入学年度で異なります
単位数: 2単位
キーワード: 道路の構造設計,交通流,交通容量,交通統計
12
Syllabus
講義概要
その他の担当・関連科目:
交通環境工学(学部3年後期)
計画数理学(学部3年前期)
空間地理情報実習(学部3年前期)
社会資本マネジメント工学(学部3年後期)
13
Syllabus
達成目標
社会基盤としての道路が人々の社会・経済活動に密接に関係していることを理解し,交
通問題を工学的に把握し,解決できる能力を身に付ける.
1)交通基盤に関する基本的な工学的専門用語の意味を理解できる
2)人々の社会・経済活動に果たす交通基盤の具体的役割とそれに伴う問題点を説明でき
る
3)車と人の運動特性を理解し,道路の幾何学的設計ができる
4)交通流の特性を理解し,それを分析するためのモデル化手法を説明できる
5)道路の交通処理能力を理解し,交通容量の算定ができる
6)交通が,人間・車・道路環境特性と関連していることを理解し,総合的見地から問題
解決に取り組むことができる
14
Syllabus
授業内容
第1回:交通とは(ガイダンス・概要)
第2回:交通とは(交通史・交通統計)
第3回:交通とは(乗り物と交通)
第4回:道路の構造設計(幾何構造)
第5回:道路の構造設計(設計理論)
第6回:道路の構造設計(線形設計)
第7回:交通流現象(基礎)
第8回:交通流現象(実際)
第9回:交通流現象(交通と人間工学)
第10回:交通の管理と運用(交通管理の考え方)
第11回:交通の管理と運用(単路部の交通容量)
第12回:交通の管理と運用(交差点の交通容量)
第13回:道路と交通(交通事故と交通安全)
第14回:道路と交通(道路と交通環境)
第15回:道路と交通(将来の交通課題)
I. 交通の基礎
II. 幾何構造設計
III. 交通特性
IV. 交通管理と運用
V. 道路交通問題
15
Syllabus
授業形式・受講方法
原則対面で実施
(事前にCoursePowerで案内)
資料・教材はCoursePowerに掲載
CoursePowerダウン時にはCampusSquareの掲示板で連絡
講義に即した演習,小テスト,レポートを実施
ラップトップ,タブレット等を持ち込んで構いません
受講上の注意点
出欠は授業中に確認します
原則15回の出席が必要です
ノート・メモを取りましょう
不測の事態が生じたら速やか(当日中)に連絡してください
16
Syllabus
教科書・参考書
教科書:特になし
指定参考書:福田 正 編:新版 交通工学,朝倉書店,2011.
その他
(一社)交通工学研究会:道路交通技術必携2018,
交通工学研究会,2018.
(公社)日本道路協会:道路構造令の解説と運用(令
和3年3月版),丸善,2021.
国土交通省:国土交通白書.
内閣府:交通安全白書.
17
Syllabus
成績評価および評価基準
適宜実施するレポートおよび小テストと定期試験の結果を考慮して評価
各課題において合計点数の60%以上を取ったものが合格
その他注意事項
出席点はありません.15回の出席が必要です.
(1単位あたり15時間の時間内学習が必要)
公欠の場合は学務課で承認を得てください.
予習復習が必要です.
配布教材の再配布(知人友人への転送含む)は行わ
ないでください.
18
Syllabus
連絡先・オフィスアワー
予定を変更して実施することがあります(随時CoursePowerを確認).
メールやCoursePowerでの質問登録も活用してください.
(メールの送り方に注意;タイトルなし,送り主・宛先不明とならないように)
オフィスアワーは随時受付ています(事前に連絡すると確実).
リモートでの質問も歓迎します(要予約)
連絡先:tomiyama@mail.kitami-it.ac.jp
授業へは積極的に参加,わからないことはすぐに解決
(聞かないで後悔するくらいなら恥をかいてでも聞く)
どこで学ぶか・何を学ぶか → いかに学ぶか
「交通」とは
広義の交通と
工学的な視点
Brisbane
Photo by Kazuya Tomiyama/KIT
交通基盤工学の概要
All Photos by Kazuya Tomiyama/KIT
地域と交通
All Photos by Kazuya Tomiyama/KIT
地域と交通
22
交通とは
広義の交通
交流に伴う人・物・情報の往来
=「交通」という行為であり現象
■広い意味での「交通」 Communication
methods of sending information, especially telephones, radio,
computers, etc. or roads and railways (OALD8)
* 遠距離通信 = telecommunication
遠い,遠距離の
23
交通とは
工学的な視点
人・物・情報が,人の意思によって,ある交通施設(道路,鉄
道,港湾,空港)を利用して行われる移動現象
■何かを移動する= Transport
a system for carrying people or goods from one place to another using
vehicles, roads, etc (OALD8)
■車の行き交う状態= Traffic
the vehicles that are on a road at a particular time (OALD8)
Transportation Engineering:各種交通手段を含んだ広義の交通工学
Traffic Engineering:一般に道路交通工学
24
交通の要素
交通の要素
自動車/自転車
ハード面
交通手段
ソフト面
運用手段
交通システムの
構成要素
交通具
航空機
船 舶
鉄道
車両
道路
道路橋
空港
滑走路
港 湾
駅
線路
交通インフラ
信号
制御
航空
管制
運行
管理 ダイヤ
高速道路
会社
航空
会社
水運
会社
鉄道
会社
運行制御 営業システム
25
交通の要素
交通機関の特徴
基幹的な交通システ
ム.他の交通システム
を補完.
自由度の高い移動が
可能.制御が困難.
道路交通
道路交通に比し輸送
力が大きく定時性が
高い.
ダイヤ運行の制約があ
り,道路交通システム
による補完が必要
鉄道交通
超高速で国土の時間
距離短縮.鮮度の問
われる食品等の輸
送.
輸送コストが高価で
自由度が低い.
航空交通 水上交通
輸送コストが低廉で
大量輸送が可能.
運行速度が遅く自由
度が低い
26
交通の要素
運行速度とエネルギー消費量
遅 速
速 度
〜100 km/h 〜1000 km/h
少
多
単位エネルギー
消費量
速度の上昇とともにエネル
ギー消費量が増加
移動速度や輸送内容と量に
応じた最適な手段を選択
単位エネルギー消費量
= エネルギー消費量/(距離 重量)
「家田編:それは足からはじまった-モビ
リティの科学,技報堂出版,2000」をも
とに作成
道路交通
鉄道交通
航空交通
水上交通
27
交通の要素
主な道路交通手段
〜 3 km/h 〜 6 km/h 〜 20 km/h 〜 120 km/h
遅 速
移動速度
短
長
移動距離
歩行者
電動車いす/
車いす
ハンドル型
電動車いす
普通自転車
自動車/自動二輪車
歩行補助用具
歩 道 路 肩 車 道
運転免許不要
諸外国では(レンタ)電動キックスクータ
ーも身近な移動手段として普及してい
る.日本では原動機付自転車扱い(特例
あり).改正道交法閣議決定(R4.3) → 特
定小型原動機付自転車
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Virginia
Photo by Kazuya Tomiyama/KIT
交通の本質とは何か?
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道路インフラ評価
29
交通と生理心理
入電
入電帳票の確認
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生理反応
車両挙動 前方映像 路面診断
ジャイロセンサ
- 加速度および角速度
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モバイルプロフィロメータ
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GoPro MAX
- Surface Image
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診断区分 損傷程度
1
1.5
2
2.5
3
Low
Moderate
High
→ 損傷形態の分類
→ 被験者評価試験に資する区間の選定 実道調査
調査状況
利用者意識に基づく実道調査
✓ 入電箇所の路面性状・車両挙動の把握
✓ 入電につながる路面損傷の分類と診断
✓ 実運転でのドライバの生理心理反応評価
30
交通と生理心理
ウェーブレット解析によるストレス路面の可視化
リラックス
緊張
ドライビングシミュレータを用いた生理反応評価
31
交通と生理心理
入電発生のメカニズム
QCモデルの応答および速度80 km/h時の人の上下振動感受性
路面波長4~8m
人体振動における上下振動の高感度域:4〜8Hz
→ 時速80km時で波長2.8~5.6m
4~8Hz対応波長
入電発生の路面・生理学的メカニズム
(1) 波長4~8mの局部変状はIRIの低感度域にある
一方で,時速80kmにおいて人の感受性の高い車
両振動を引き起こす.
(2) 下位5%の被験者(道路利用者)において,
波長4~8mの局部変状に対しストレス反応が発現
する.
(3) IRIでは評価が困難な路面変状がある閾値を超
え,ストレス反応が有意に変化する箇所で苦情が
発生する.
32
空間情報処理
~ 3 km/h ~ 6 km/h ~ 20 km/h ~ 120 km/h
遅い 早い
速度
短い/面的
長い/線的
移動距離/動線
歩行者
シニアカー
自転車
自動車/自動二輪車
電動スクーター
(電動) 車椅子
IRI (International Roughness Index)
従来の対象波長
1.2-30 m
歩 道 路 肩 車 道
これまでの路面管理対象
社会的需要の高まり
道路の利用形態
歩行者および
各種モビリティに
対応した路面管理
33
空間情報処理
プロファイル
シミュレーション
振動台を用いた
応答試験
振動モデルの開発と
検証
路面評価指標の
開発
開発指標の適用
Bicycle Model for Isolation of Vibration
路面評価のための二自由度振動モデル
路面のラフネスに起因する振動
フレームのたわみ
タイヤバネ
ラフネス (路面凹凸)
自転車の乗り心地解析
34
空間情報処理
自転車の乗り心地解析
Shaking Table
Acc. 1
Acc. 2
Acc. 3
サンプリング間隔:1000 Hz (1 msec)
Acc. 1, 2: 車体,車軸加速度
Acc. 3: 入力加速度
35
空間情報処理
自転車の乗り心地解析
自転車チャイルドシート
2.3 kg
76 cm
8.5 kg
みちお
前輪車軸 ハンドル サドル
チャイル
ドシート
乗員
加速度計測結果
チャイルドシート乗員は
前輪車軸度同様の振動を受けている…
36
空間情報処理
空間情報に基づく一元管理
三次元空間情報
37
地域と環境
海外の道路 "
38
地域と環境
海外の道路 #
39
地域と環境
心理反応によるポットホールの評価
Source: Lijalem YALEW,Gatot VIRGIANTO,Marei INAGI and Kazuya TOMIYAMA:Relationship Between the Degree of Pothole and
International Roughness Index for Pavement Maintenance Prioritization,The Asia Australasia Road Conference 2023 (AARC2023).
Response
Time(Sec)
0
0.3
0.6
0.9
1.2
Depth of Pothole(mm)
smooth section d25 d50 d75 d100
smooth section
width= 200mm
width = 500mm
width = 750mm
100
75 Key
50
25
200 500 750
Depth
of
pothole
(mm)
gives some time
needs
Width of pothole (mm)
Maintenance priority for Addis Ababa city
ポットホール補修の優先順位付けの検討
40
地域と環境
心理反応を応用したアセットマネジメント
Source: Gatot Virgianto, Lijalem Yalew, Marei Inagi, and Kazuya Tomiyama:Developing Road Asset Management using Pavement
Management, the Trip-Based Model and User Satisfaction, The Asia Australasia Road Conference 2023 (AARC2023).
ラフネス(IRI)の管理基準の検討
Conclusion:
- The Optimum value of needs of
pavement management with
satisfaction is at the value of IRI
5.2 mm/m
- It is still considered tolerable
repair at IRI value 6.0 mm/m
41
地域と環境
冬期路面管理
冬期路面状況
気象環境を考慮した路面評価
42
道路交通に関する研究テーマ
Discussion 物理指標
心理指標 生理指標
裏付け
顕
在
意
識
安
全
性
・
快
適
性
潜
在
意
識
(
ス
ト
レ
ス
・
疲
労
)
インフラ管理 産業・観光
社会福祉
車両乗り心地
研究の枠組み
協調領域
人・乗り物・道路の相互作用
✓空間計測
✓路面解析・評価
✓生理心理計測・評価
✓モビリティ走行データ解析
43
Beverly Hills
Photo by Kazuya Tomiyama/KIT
https://linktr.ee/transp.kit

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