人間工学ジャーナル
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概要

車両排出ガスと公衆衛生への影響に基づく舗装粗さのクラスタリング

Qing Li、Fengxiang Qiao、Lei Yu

目的:この研究は、舗装の粗さと自動車の排出量の相関関係を調査し、自動車の排出量と公衆衛生への影響に基づいて舗装の粗さを分類することを目的としています。
方法:ポータブル排出測定システム (PEMS) で自動車の排出量を測定し、スマートフォン アプリケーションで対応する舗装の粗さを収集するために、路上テストを実施しました。テキサス州の 325 km のテスト ルートで合計 19,038 のデータ ペアが収集されました。排出量と国際粗さ指数 ​​(IRI) の相関関係が分析され、3 つのパターン認識アルゴリズムによって粗さがクラスターに分類されました。
 結果:舗装の粗さは、排出係数のクラスター化機能に基づいて 4 つのカテゴリに分類できました。正規化排出係数 (ANEF) の平均は、IRI レベルが 0+ ～ 1.99 m/km (カテゴリ A) のときに 0.051 から始まり、IRI が 1.99 ～ 3.21 m/km (カテゴリ B) のときに 0.032 に低下し、その後、IRI が 3.21 ～ 6 m/km (カテゴリ C) のときに 0.030 にわずかに低下しました。IRI が 6 m/km を超えると (カテゴリ D)、ANEF は 0.039 に増加しました。C および D に分類される舗装道路を運転すると、車内騒音が大きくなり、運転者の心拍数が上昇することでわかるように、運転ストレスが増加する可能性があります。結論: 舗装道路の粗さと車両排出量の関係は非線形です。さらに滑らかな路面 (カテゴリ A) やさらに粗い路面 (カテゴリ D) でも、車両排出量が増加する可能性があります。テキサス州の舗装の粗さの分類案には、環境と公衆衛生への影響が組み込まれています。ANEF を最小限に抑えるには、舗装設計にはカテゴリー B と C (IRI: 2-6 m/km) の粗さが最適です。車内の騒音とドライバーの心拍数への影響が補足要因として考慮される場合は、カテゴリー B (IRI: 1.99-3.21 m/km) が最適です。舗装をカテゴリー A から B に切り替えると、車両排出量と燃料消費量を最大 34% 削減できます。この分類は、高速道路の舗装の設計、保守、評価に使用できるほか、クラスターをさらに調整して粗さを地域ごとに分類することで、他の州や国にも適用できます。