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なぜ、北海道開発局は除雪車の多機能化を推し進めるのか?~多機能除雪車の必要性と妥協点から学ぶ~

 講師:国土交通省 北海道開発局 室蘭開発建設部 苫小牧道路事務所 第1工務課 機電係長 佐藤裕樹

 以下の資料は、受講者の技術研鑽に役立つことを願い、講師のご厚意により提供いただいたものです。なお、オリジナルデータ(PPT)の提供は出来ません。


20151023公開

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みなさん、こんにちは。

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除雪機械の無かった時代、道路交通の主力は馬ソリであり、
除雪作業の大半は人力又は馬が木製三角プラウなどを引くなどして行われていた。

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1943年頃(昭和18年)から除雪機械の研究や機械による道路除雪が始められた。 アメリカ製のトラック(フォードトラック)にⅤ型のプラウを取り付けた除雪機械の試作機であり、これによって試験除雪を行っていた。 しかし、第二次世界大戦の状態が激化し、試験除雪の中止を余儀なくされた。 なお、日本内燃機(のちの日産工機)が滑走路除雪用として、車両を開発し、軍事目的として使用している。

除雪装置として記録されているのは、明治13年に札幌と小樽手宮間に鉄道が開通し、アメリカ人技師ジョセフクロフォード氏が、プラウ式雪払車を製作し使用したとあります。  一方、道路除雪では明治19年馬そりがロシアから輸入され、このそりに三角形に板を工夫して除雪に用いられるようになりました。明治末期に鉄道除雪用としてアメリカのラッセル・カー・アンド・スノープラウ社製の車輛を輸入して成果を納めました。いわゆる、ラッセル車と呼ばれ、除雪車輛の基本となったものです。大正7年に札幌に電車が開通して軌道内除雪機ササラ電車(ブルーム式除雪機)が開発されました。機械除雪としては昭和18年に北海道でVプラウ付除雪トラックが開発されました(日本初)。

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終戦の1945年(昭和20年)には米軍の命令により、 札幌~小樽間等の約55kmを除雪するようになった。 当時使用していた旧日本軍の飛行場滑走路用のロータリ除雪車である。 (全述の日本内燃機の機械であると推測される) 大変大きく重く、取り扱いの難しい除雪車 であったと言われている。
ロータリーの場合、米国の除雪専用車は147kwエンジン1台で、走行からローター駆動までを行うが、日本内燃機製はそれだけの高出力エンジンが調達できず、走行用1台、ローター駆動用2台、計3台の日産トラック用エンジンを搭載していた。そのため、非常に扱いが難しかったと思われる。 (余談だが、使用した車両は、海軍が4発大型爆撃機の専用飛行場として北海道に設営した「連山滑走路」のものである可能性がある。 )

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1951年(昭和26年)、北海道開発局の発足を契機に、都市部を中心とした「1,010km」の国道除雪が始まった。
なお、この頃は道路のほとんどが砂利道でしたので、 「道路維持用機械」としてモーターグレーダー、ダンプトラック等の車両はわずかに34台でして、 そのほとんどがVプラウなどを装着して、除雪作業にも使われた。
しかし、専用車は前ページのロータリ除雪車(除雪トラック)くらいで、 故障も多いうえに道路が砂利道で幅員や路肩、待避所も未整備な箇所が多く、 路上で故障した除雪車両が障害となり逆に除雪できない、なんてことがしばしばあった。
そこで除雪機械の研究・開発を目的とした「北海道開発局建設機械工作所」を設立、 平成13年に廃止されるまで除雪機械の最先端をいく車両を開発していった。
なお、当初は15t級ブルドーザを除雪用に改造、Vプラウと段きり拡幅用のサイドウイングを装着し、施工を行った。 ただし、キャビンがない車両で、オペレータは常に「しばれフェスティバル」状態であり過酷な作業状態であった。

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徐々に、道路の除雪が北海道の冬期間における社会経済活動、住民生活の安定上不可欠なものである といった社会的認識が深まった結果、 1956年(昭和31年)、「雪寒法」言われる「積雪寒冷特別地域における道路交通の確保に関する特別措置法」が制定された。 以来、計画的に除雪体制が整備され、今日のような道路除雪となっていった。
雪寒法とは
昭和31年に積雪寒冷特別地域における道路交通の確保に関する特別措置法(雪寒法)が制定されました。(雪寒法:2月の積雪最大値累年平均50cm以上 1月の平均気温の累年平均0℃以下の地域)地域内道路延長は、413,259kmにたっており、冬期道路交通の確保を目的とします。 積雪寒冷特別地域は国土面積の60%を占め、総人口の23%がこの地域に含まれます。北は北海道から南は山口県までの26県が指定を受けています。その他に高速道路や空港にも配備されています。
その結果、除雪車の台数は20年程度で35倍、国道の除雪率も20%程度だったのが10年で80%を超えるまでに充実していった。
また、車両の開発も進み、 1953年(昭和28年) 除雪ドーザ(ホイールローダ式) 開発 1955年(昭和30年) トラック系高速除雪車 開発 1959年(昭和34年) ロータリー除雪車 開発 1969年(昭和44年) 凍結防止剤散布装置 開発
様々な機械が開発され、導入していった。

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1960年(昭和35年)以降はモータリゼーションの時代に突入し、 家庭の自動車保有台数並びに除雪延長も急激に増加、 それに伴い除雪機械の専用機械化が進み、台数も急増した。

以前のトラックは、ダンプトラック・路面清掃車など「道路維持車両」との兼用車両がほとんどであった。 しかし、除雪延長の増加などにより、高速除雪車両の必要という観点から、 オペレータの後方視界の改善や高性能化を図るため、 除雪トラック専用車両の導入が進められた。

なお、昭和44年に完成された専用車両の導入が始まり、 昭和55年には全ての車両が専用車になり、兼用車両はなくなった。

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マックレー(M)の意味
マックレー作業あるいはマックレー型と呼ばれているのは大正15年に札幌鉄道局の羽島技師が除雪作業の研究の為、欧米出張時、カナデアン・パシフィック鉄道の技術長 ケー・ディー・マックレー氏が考案し研究中であったものを帰国後昭和2年から3年にかけて完成させた掻寄式雪掻車をマックレー式崩雪機械と呼んでいました。崩し拡げた雪をロータリー式雪掻車で路外に飛ばす除雪工法をマックレー作業と呼んだとされています。掻寄式雪掻車第1号は現在、小樽市手宮の鉄道記念館に陳列されております。

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フェアリングとは 補剛桁は側面に鋭角なフェアリングと呼ばれる飛行機の翼のような部材が取り付けられており、強風や着雪時でも安定した橋になるように対策を施している

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昭和30年頃までのロータリ除雪車は専用車ではなく、トラックやブルドーザにロータリ装置を取り付けたアタッチメント方式でした。
昭和31年に国産発のロータリ除雪車、出力88kw(120ps)が導入されたが、能力に問題があった。
昭和34年、鉄道用の除雪車両を製作し、評価を得ていた三和興業に所有していたロータリ除雪車の改造を依頼。 依頼を受けた三和興業は改造に着手しHTR型と名付けられた。1959年12月、開発局建設機械工作所で他メーカーの除雪車による性能試験でHTR型は他を圧倒し、性能の高さを裏付けた。
昭和37年、125kw(170ps)の出力をもった専用車を開発され、ようやくロータリ作業として性能を満たすようになった。
昭和41年から変速機の改良が進み、HSTが導入されます。
HSTとは(Hydro Dynamic Transmission)油圧ポンプと油圧モーターを組み合わせた形態。 油に運動エネルギを加えて、動力を伝えるトルクコンバータのようなものとなっています。
操舵方式についても、昭和44年、アーティキューレート方式(車体屈折式)を開発、小回りがきき、雪堤切込作業時の雪の抵抗が少なくなるなど性能が一段と向上していった。

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昭和41年294kw(400ps)、現在はありませんが昭和44年に515kw(700ps)と高出力機械の開発。
平成元年には、市街地運搬排雪時の交通障害緩和を目的に、一車線積込型ロータリ除雪車を導入した。
また、平成10年、国道334号知床横断道用に2段式ロータリ除雪車を導入、
テレビ放映もありましたが、ゴールデンウィークまでに開通するべく活躍しています。

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従来は滑り止め目的の使用であったが、様々な除雪工法が検討され、融雪工法として開発が始まった。
ドラム式とホッパ式の2種類が作られ、試験の結果、ホッパ式が現在も使われている。
ただし、雪氷路走行性能が高いスパイクタイヤ全盛であったため、昭和の時代では活躍の場は少なかった。

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しかし、平成2年(1990年)のスパイクタイヤ粉じんの発生の防止に関する法律が施工されたことにより状況は大きく変わりました。 スパイクタイヤが舗装を削ることによる粉じんによる健康被害が発端により、スパイクタイヤが使えなくなりました。
ところがスタッドレスタイヤは、その仕組みにより非常に滑りやすい路面を形成するきっかけになってしまい。 スリップ事故が多発、融雪工法は凍結防止工として確立、平成3年に凍結防止剤散布車が導入されました。 以後、路面管理に欠かせない車両として活躍しています。

スパイクタイヤ禁止
「この法律は、スパイクタイヤの使用を規制し、及びスパイクタイヤ粉じんの発生の防止に関する対策を実施すること等により、スパイクタイヤ粉じんの発生を防止し、もって国民の健康を保護するとともに、生活環境を保全することを目的とする。」(第1条)
なお、この法律は1990年6月27日に公布、即日施行されたが第7条の禁止条項は1991年4月1日から、第8条の罰則規定は1992年4月1日から施行された。

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①除雪グレーダ
初期の頃から活躍、市街地の圧雪処理の主力として長年活躍しています。 国産除雪グレーダ(除雪専用仕様)として登場したのは昭和30年で、写真のVプラウは新雪や吹きだまり突破用につけてましたが、今は自治体の一部でしかみることはないと思います。 ただ、最近は年々厳しくなる排ガス規制にメーカーが対応しきれず、空白の期間がありまして、 ようやく今年、1台札幌開建にて新型が配備されます。 ただし、1人乗りとなっており、今後検証を行い、仕様書などが変更されると思います。
➁除雪ドーザ(車輪式)
初期の履帯式よりもスピードアップを図るため、トラクターショベルをベースにした車輪式除雪ドーザの導入が進んだ。 しかし、作業の高速化により除雪トラックへとシフトした結果、現在のような交差点、バスベイ、中央分離帯短絡部などの特定箇所の除雪がメインと変わった。 昭和51年に、両側可変式ブレード(通称:Uブレード)を開発し、13t級車両に装着して活躍していきました。 近年はUブレードから、マルチブレードへ仕様が変わり、車両も11t級車両が更新の際に変更となります。 また、高規格道路対応として、高速型除雪ドーザも開発しましたが、現在は高規格道路においてもマルチブレード、11t級車両となっております。
➂小形除雪車(兼用式)
歩道除雪の要望が高まった昭和30年後半から、小形ブルドーザよって試験的に歩道の機械除雪を行った。 しかし、鋼製履帯だったこと、速度が遅い、舗装を痛めるなどの理由から、昭和46年にカナダのボンバルディア社製のゴム履帯式の小型ブルドーザを導入しました。 一方で、ロータリ除雪車の小型化も行っており、昭和43年に14kw(20ps)と29kw(40ps)の歩道除雪用ロータリを試作し、翌年、85kw(115ps)の出力をもつ車両を開発しました。 (除雪幅は現在の1.5m幅、時間600tの排出量でした) その後、通学時間帯までに実施することを考慮した速度重視のブレード作業と、日中に次の除雪に備えて歩道を広くするロータリ作業の除雪工法に対応するため 昭和51年に小形除雪車履帯式を開発、昭和61年に歩道延長の延伸により機動性のある3軸車輪式の74kw(100ps)級を導入、現在も使用されている。 後で触れますが、平成16年に草刈装置もアタッチメントとして追加されています。

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①除雪機械の購入台数の推移
1000台を超える除雪機械を保有し、平均気温が約-4℃となる過酷な条件の下、6,766kmの除雪を行っており、1シーズンの除雪延べ延長は660万kmを超え、地球160周以上を回れるほどのものとなっている。
その反面、除雪機械の購入台数は、平成13年度をピークに減少傾向となり、平成21年度より急激に減少、その後少しづつ上昇しつつあるがピーク時の購入台数には回復していない。

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➁更新が進まない現状
北海道開発局にて保有している台数は、平成27年度は1,040台であり、購入台数の最も多かった平成13年度より4%程度保有台数が増加している。保有台数は増えているが、購入台数が減っているため車両更新が進んでいない状況となっている。今後も現状と同じ予算規模で推移したと仮定した場合、1台の除雪車を20年近く使用する状況が予想される。

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➂維持車両機械の台数削減の波
道路維持管理基準の見直し(施工量減)により、機械の稼働も低下しているため、北海道の地域特性も考慮しつつ、施工形態や施工量に合わせた機種、台数に限定し保有することになった。
パトロールカー
職員による巡回等を主目的に最低限の保有とする。 (除く高規格、新直轄道路)
路面清掃車・散水車
春先の越冬土砂清掃を行うため、管内一巡するために必要な最小台数を保有。
作業車・標識車
20年経過車は処分、保有は行わない。 (除く高規格、新直轄道路)
しかし、保有は出来るが更新は別問題

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➃機械購入にもコスト縮減が押し寄せる
予算減、車両価格増、そして高規格道路延伸による車両増強。 厳しい財政状況を考慮すると、購入コストを削減し、1台でも多く更新する努力が必要。

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➄そして多機能型機械の導入
限られた予算の中で機能や必要台数を確保するため、道路除雪行政の高度成長化によって廃止された多機能型機械を再び導入。 多機能化によって、保有台数、維持管理コストを削減し、1台でも多くの車両の更新を実現するべく積極的に導入している。

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➅多機能型機械の導入効果
平成26年度までに北海道開発局では、127台の多機能型機械を導入しているが、多機能化によって購入15年経過車の解消に非常に効果を発揮している。

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多機能型機械の紹介

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①多機能型機械の種類(昔編)
昭和45年度から専用化が行われ、昭和55年度に多機能型機械が全て廃止される。


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②多機能型機械の種類(今編)
平成12年度より1台で2機種分の機能を備えた除雪機械、平成16年度より夏冬兼用の多機能型機械を導入し、平成26年度までに126台が配備されている。

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➂室蘭開発建設部の導入状況

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➃除雪トラック(10tIG散布装置付)
 平成12年導入新雪除雪と凍結防止剤散布作業の同時使用が概ねないことに着目、10tIGに凍結防止剤散布装置を搭載した。それぞれの作業形態での使用感があまり変わらないことから現在までにもっと導入が進んでいる車両であるが、除雪と散布作業は使用頻度が多くなる傾向があり、散布車ゆえに車体の腐食などが懸念されるため、使用にあたっては日常整備が重要である。

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➃除雪トラック(10tIG散布装置付) 平成12年導入

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④除雪トラック(10tIG散布装置付) 平成12年導入

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➄除雪トラック(10tIG散水装置付)
 平成25年導入道路維持機械の保有台数削減の問題及び購入コスト削減のため、「維持機械(散水車)+除雪機械(除雪トラック)」の兼用化機械として平成25年に約33年ぶりに復活した車両。 散水と除雪作業の切替は換装作業が必要となる。 全道には現在2台配備されている。

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➄除雪トラック(10tIG散水装置付) 平成25年導入

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➄除雪トラック(10tIG散水装置付)

平成25年導入導入を検討する場合 除雪トラックとして使う工区の稼働が、散水車としての稼働よりも多いことが望ましい
官側の問題にもなるが車両価格が散水車としては高額であるため、散水作業が多すぎると路面清掃費が上がり、逆にコスト増になる

4月に除雪作業が無い工区であること
除雪・散水仕様は同時に使えないため、除雪の必要がない時期になるまで使用できない。

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➅小形除雪車(兼用式、草刈装置)
 平成16年導入除雪車の夏期有効活用及び機械の小型化などを目的に平成16年度より導入。 「維持機械(草刈車)+除雪機械(小形除雪車)」の兼用化機械で、購入価格縮減及び小型化による安全性向上効果が評価され、草刈車を更新する場合はこの車両が導入される。平成24年規制排出ガス対策型(4次排対)対象機械であり、初期に比べ後方の形状が変わっている。

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➅小形除雪車(兼用式、草刈装置) 平成16年導入

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➅小形除雪車(兼用式、草刈装置) 平成16年導入

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➅小形除雪車(兼用式、草刈装置) 平成16年導入

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➆ロータリ除雪車(多機能型)
 平成16年導入小形除雪車(草刈装置)と同時期に開発された「ロータリ除雪車+除雪トラック」の多機能型機械。
開発背景は、2次除雪の主力機械であるロータリ除雪車は、稼働への天候の直接的な影響が少なく、晴天時の計画的な作業が多い。そこで、1次除雪で活躍する除雪トラックと違い出動が少ないことに着目し、同工区に配備されている除雪トラックと機能を兼用させることにより、コスト縮減と稼働率の向上を目的としている。

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➆ロータリ除雪車(多機能型) 平成16年導入

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➆ロータリ除雪車(多機能型) 平成16年導入

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➆ロータリ除雪車(多機能型) 平成16年導入
除雪トラックの機能としては、諸元上は大幅な違いはない。過去にオペレーターの方にヒアリングした結果があり、その時は6割の人が普通に使えていると回答を得ている。 後日、説明会の際に対象者に確認した所、更新前は「10t 6×6」を使っていた人が使うと不満、やや不満のようで、元々「10t 4×4」を使っていた人が使うと、普通、という回答をしていた模様。つまり「10t 4×4 IG」としては最低限の性能を満たしていると言える。

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➆ロータリ除雪車(多機能型) 平成16年導入

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➆ロータリ除雪車(多機能型) 平成16年導入

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⑧ロータリ除雪車(路面清掃装置付) 平成24年導入
ロータリ除雪車をベース車両とした兼用機械で、「維持機械(路面清掃車)+除雪機械(ロータリ除雪車)」の夏期有効活用を目的とした多機能型機械である。過去に使用していた兼用機械はトラックベースであったが、本機はロータリ除雪車のアタッチメントとして開発された。

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⑧ロータリ除雪車(路面清掃装置付) 平成24年導入

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⑧ロータリ除雪車(路面清掃装置付) 平成24年導入

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⑧ロータリ除雪車(路面清掃装置付) 平成24年導入
導入を検討する場合
ロータリ除雪車【多】、路面清掃車【少】の工区に導入メリットがある
年間標準運転時間が増えると、労務工数と機械損料額が減少するが路面清掃車の価格がロータリ除雪車より安いため、清掃費は増える
塵埃量が多すぎると施工日数が増える
塵埃量が多いと排出回数が増え効率が低下する 1.0m3の容量だと単純に倍の土砂排出処理が必要
ロータリ除雪車(多機能型)とのコスト比較が必要
同じベース車両で2種類の機械があるため、検討が必要
春先にロータリ作業が毎年ある場合は導入が難しい
散水装置付除雪トラック同様に路面清掃と除雪作業が同時には出来ないため

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まとめ

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複数の機能をもった車両は専用車と同じにはならない
北海道開発局の長い歴史を経て、高性能の専用車両を開発しているため、非常に高性能であった。
その車両と比べると兼用化した車両は何かしら劣る部分が出てくるのはやむを得ない。
ベース部分の能力は落とさないで、付加価値を高めた車両と理解していただきたい。

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しかし、メリットは存在します!
小形除雪車であればワンマン施工
ロータリ除雪車系であれば、大型特殊免許で運転が可能(大型免許いらず)
確保するオペレータ(助手)の総人数をおさえることができる(オペレータ確保問題)

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Win-Winの関係を目指して
多機能型機械の導入は、限られた予算の中で道路維持管理上必要な機械台数や機械の信頼性を確保するためには避けて通れないものです。
多機能型機械導入によるデメリットの存在は否定しませんが、官・業双方の創意工夫によりクリアできる問題も少なくありません。
今回の講習会が、現場や機械の状況を改めて見直し、多機能型機械導入検討の一助となれば幸いです。
Win-Win、双方が多機能型機械導入によって得する関係になることを願って、最後のまとめとさせていただきます。

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ご静聴ありがとうございました

参考文献
・積雪寒冷地 北海道の除雪機械(CD-ROM) 北海道開発局事業振興部防災技術センター,平成13年
・北海道における除雪機械の変遷,北海道開発局建設機械工作所,昭和55年3月
・道路除雪機械の変移 北海道開発局事業振興部機械課,平成24年3月
・長期使用に伴い老朽化した除雪機械の課題と取り組み 北海道開発局事業振興部機械課,平成25年2月
・道路維持除雪兼用機械の導入報告について 北海道開発局小樽開発建設部施設整備課,平成27年2月
・ロータリ除雪車(路面清掃装置)の実機導入・現場施工報告 北海道開発局札幌開発建設部滝川道路事務所,平成26年2月
・除雪機械の兼用化技術に対する現場評価について 北海道開発局帯広開発建設部帯広道路事務所,平成26年2月

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《関連情報》
https://www.nichijo.jp/product/rotary.html