高速道路における融雪対策の効率化について関口和史＊1 １．はじめに石垣正人＊2 ンストップ自動料金収受システム）などの料金収受設備を高速道路の除雪は、除雪車、トラクターショベル等による機械除雪を原則としている。しかし、トンネル坑口、イ設置しているトールゲート周りにおいて除雪作業が困難であるため、融雪設備を配置している（写真３）。ンターチェンジ、サービスエリア、パーキングエリア（以下「ＩＣ」、「ＳＡ」、「ＰＡ」という）など、機械による除雪作業が困難な場所に融雪設備を配置している。融雪設備は、散水方式、電熱線方式など設置場所の特性に応じて採用している。今回は散水方式の融雪設備に関し、間欠運用による散水量の縮減、融雪制御用の降雪検知器について融雪制御以外への利活用、そして道路以外の散水融雪設備設置による人的負担軽減対策について報告する。２．融雪設備の配置まず、新潟県内の高速道路における主な融雪設備の配置について説明する。写真２トンネルへの雪の持込み (1) トンネル坑口高速道路本線の除雪作業は、一般的に除雪車３台１編成により、追越車線の積雪を走行車線へ、走行車線の雪を路肩へ排除するいわゆる「梯団除雪」により行う（写真１）。図１トンネル坑口における融雪設備の配置写真１梯団除雪梯団除雪によって追越車線の雪が路肩へ排除されるまでの距離は、概ね 100m である。このため、路肩がないトンネル内にも雪が持ち込まれてしまい、車線が狭くなってしまうことから走行安全性が損なわれてしまう（写真２）。この持込み雪を軽減するため、トンネル坑口に融雪設備を配置：散水融雪敷設箇所している（図１）。 (2) ＩＣ写真３ＩＣにおける融雪設備の配置ＩＣでは、通行券の発券機、料金収受ブース、ＥＴＣ（ノ＊1 東日本高速道路株式会社新潟支社施設課＊2 東日本高速道路株式会社新潟支社長岡管理事務所 (3) ＳＡ・ＰＡ 3.2 節水対策の検討ＳＡ・ＰＡにおける除雪は、主にトラクターショベル降（積）雪強度は、時々刻々変化するものである。そにより行っている。駐車マスについては、お客さまが駐のため、降雪強度に応じて散水量を調節することができ車している間作業を行うことができないため、駐車マスれば散水融雪設備における節水を果たすことができる。の一部に融雪設備を配置している。また、トイレや売店現在、散水融雪装置における散水量の調節は、主に「イへの人の動線となる場所にも配置している。ンバータ制御方式」と「間欠制御方式」とがある。 (4) その他「インバータ制御方式」は、井戸ポンプの回転数を可前述した(1)から(3)のほか、ジャンクション（以下「Ｊ変すること、つまり散水量に強弱をつけるものである。ＣＴ」という）における本線を跨ぐオーバーブリッジや、一方、「間欠制御方式」は、一定時間井戸ポンプの運転をＥＴＣ専用のスマートＩＣなど道路構造に応じて融雪設停止し、その時間を調整するものである。備を配置している。両方式を比較した場合、「インバータ制御方式」は散水量が少ない場合において、必要範囲の融雪効果に懸念が３．散水融雪設備あったこと、また、投資コストを比較した際に「間欠制 3.1 散水融雪設備の現状御方式」が有利であったことから後者を採用することと散水融雪設備の単位面積当たりの散水量q〔ℓ/㎡･min〕は、次式により決定される。 = した。 3.3 間欠制御方式 h ∙ ρ(334 + 2.1|t | + 4.2 ∙ t ) 6 × 4.2 ∙ α ∙ κ(t − t − t ) h ：時間降雪深〔cm/h〕 ρ ：降雪の密度〔g/㎤〕間欠制御方式を実現するシステムは、降雪と気温を検知する降雪検知器と、降雪信号により井戸ポンプの運転を間欠制御する制御部とからなり、既設のポンプ盤に組み込むことができる（写真４）。 t ：降雪の温度〔℃〕（絶対値とする） t ：噴水するときの水温〔℃〕 t ：散水された水が側溝に流れ落ちるときの水温〔℃〕 κ ：融解係数（海岸・平野部：0.7、山間部：0.8） α ：通行車両による攪拌効果係数（交通量 100 台/h、路面露出率 100％の値で 1.3 程度） t ：通行車両による水温低下〔℃〕従って、気象条件にもよるが設計時間降雪量の融雪に必要な一定量を散水した場合、それ以下の降雪時には、必要以上の散水を行っていることになる（図２）。例えば、時間降雪量 5〔cm/h〕の融雪能力を持つ散水量の融雪設写真４間欠制御システム（降雪検知器(左)と制御部）備の場合、時間降雪量 1〔cm/h〕の降雪時には、20%の水降雪検知器は、降雪々片に光を当て、その反射光によ量で融雪可能ということになる。積雪深〔cm/h〕 ↑ り雪の量を計測する「雪片カウント式」で、従来品に比べ落ち葉や鳥の糞による不具合が少ない。但し、投受光部前面１ｍ弱において検知するため、その範囲の降雪が ▽融雪可能積雪深遮られないよう建物や樹木などとの位置関係に配慮しな 5.0 ：降雪量（積雪深） 4.0 ：過剰散水量ければならない。制御部は、気温 3.0℃以下になると降雪検知信号を「弱」「中」「強」の 3 段階で認識し、それぞれ次のとおり井戸 3.0 ポンプを運転する。「弱」： 5 分運転 10 分停止、 2.0 「中」： 10 分運転 5 分停止、 1.0 「強」：連続運転「弱」「中」「強」それぞれの降雪強度〔cm/h〕は、任意 → 時間図２設計時間降雪量と実際の降雪に設定することができるため、設置場所ごとの散水融雪設備の融雪能力に応じた間欠運用が可能である。 3.4 試験運用４．建物屋根積雪対策北陸道大積ＰＡ及び関越道山谷ＰＡにおいて、間欠制御システムを組み込み試験運用を実施した。 5〔cm/h〕の融雪能力を有する山谷ＰＡを例にとると、建物は、決められた積雪荷重に耐えうる構造を有している。それを超える積雪に至った場合には人力による雪おろし・除雪作業を行う必要がある。特に多くのお客さ制御部で識別する降雪強度〔cm/h〕は、「弱＝0.7」中＝まにご利用いただく休憩施設の建物は、雪おろし作業が 2.5」「強＝3.5」に設定した。3.1 で触れたとおり融雪能必要となる前に、雪庇処理を行う必要があるなど、人的力が降雪強度以外にも影響すること、散水配管、ノズル負担が大きい。の老朽化による散水量低下が懸念されたため、試験運用そこで、関越道山谷ＰＡ下り喫煙所においてお客様のとしての設定値は余裕を持たせたものとしている。この動線を考慮し、落雪屋根形状を入口と反対側建物後方へ運用イメージを図３に示す。片勾配として南魚沼地域で良く見られる屋根上部に散水配管を設置した（写真７）。また、屋根上の融雪をした積雪深〔cm/h〕 ↑ 5.0 水により建物周りの積雪を融雪できないかと考え、建物間欠運用による散水量の低減：降雪量（積雪深）を経由して行われるようにした。：過剰散水量 4.0 周りを写真８のとおり、屋根の融雪水の排水が建物周り屋根からの雪おろし作業と共に、建物周りの除雪も不要とすることができた。 3.0 2.0 1.0 → 時間図３間欠運用イメージ写真５に試験運用状況を示すが、試験前と同様に融雪を行うことができ、間欠時間に凍結することもなく、融雪性能に問題が生じていないことが確認できた。今回の試験運用における効果は、表１のとおり、両ＰＡ共２割程度の運転時間の削減ができた。写真７喫煙所屋根への融雪用散水配管の設置写真５山谷ＰＡ散水融雪状況表１散水融雪間欠試行運用の削減効果降雪時間散水時間削減率〔ｈ〕〔ｈ〕〔％〕大積ＰＡ 514.4 392.8 △23.6 山谷ＰＡ 666.1 545.3 △18.1 写真８建物周りの融雪状況５．降雪検知器の活用間欠制御システムの導入に伴い降雪検知器の検知方式が「雪片カウント式」となり、3.3 に述べたとおり従来品に比べ誤動作等不具合が少なくなった。そこで、融雪制削減を目指した（図４）。御用の降雪検知信号を別の用途に活用できないか検討した。 5.1 簡易ＬＥＤ表示板への連動高速道路本線の道路情報板は、主にＩＣ、ＪＣＴ、トンネルの手前に設置し、交通規制などの道路情報を提供している。冬期間においては、それを補うため簡易ＬＥＤ表示板を設置しており、その表示内容の操作は管理事務所の雪氷対策室の操作用パソコンで人の手により行っ降雪信号ている（写真９）。図４道路情報板への降雪信号の転送これは平成２４年７月に開通した北陸道栄スマートＩＣに試験導入し、検証を重ねた結果着雪を防ぐ機能に問題無いことを確認している。６．まとめ散水融雪設備の間欠運用は、運用コストの削減ばかりでなく、近年地下水の汲み上げ過ぎによる地盤沈下が社会問題となっていることから、順次導入を進めている。一方これまで人力に頼っていた建物屋根の除雪作業など写真９簡易表示板の設置（右下：操作ＰＣ）トンネルは、入口と出口において気象状況がまったくことなる場合があり、トンネル入口では降雪がなくても出口には降雪のある場合がある。特に長いトンネルにおいては、積雪のないトンネル内を走行するスピードでトンネルから出た場合、そこが積雪していると非常に危険である。このため、トンネル手前で出口側における降雪情報をお客さまに提供することにより、トンネル出口における車速を抑制していただけるよう注意を促したいと考えた。トンネル坑口には２．(1)に紹介したとおり、融雪設備が設置されており、長いトンネルの場合、両坑口にそれぞれ井戸ポンプと融雪制御システムを有している。その制御用降雪検知信号を降雪検知器とは反対側の坑口に設置している簡易表示板に転送するようにした。降雪検知信号をうけた簡易表示板は、自動で「トンネル出口積雪注意」を表示する。これにより降雪のタイミングを逃すことなくお客さまへの情報提供を実施することができた。 5.2 道路情報板盤面ヒータ制御への活用道路情報板は、降雪により表示面に着雪しないようヒータを搭載している。その制御は、温度センサにより行っており、設定温度以下になると降雪の有無にかかわらず動作する仕組みになっている。そこで、降雪検知器の降雪信号を道路情報板に転送し、降雪時にだけヒータが動作することにより使用電力量のについは、昨今の作業者不足などの情勢を踏まえ、屋根形状の見直しや散水融雪配管の配置などを推進し、安全・安心な高速道路空間を確保するよう努めていきたい。