JP4570064B2

JP4570064B2 - 電波吸収道路

Info

Publication number: JP4570064B2
Application number: JP2001068089A
Authority: JP
Inventors: 依早弥横田; 淳一平井; 克則山木; 正吉田; 剛行海老
Original assignee: Kajima Corp; West Nippon Expressway Co Ltd; Central Nippon Expressway Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; West Nippon Expressway Co Ltd; Central Nippon Expressway Co Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002266308A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電波吸収道路に関し、とくに道路・車両間又は車両・車両間の通信で使う電波の道路表面での反射に起因する伝送エラーを防ぐことができる電波吸収道路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最先端の情報通信技術等を用いて、人と道路と車両とを一体のシステムに含める高度道路交通システム（ITS、Intelligent Transport Systems）が構築されている。このITSは、移動体を含むので通信を無線によって行い、GHz帯から数十GHz帯の信号を使う。即ち、道路交通情報通信システムVICSで2.5GHz帯、自動料金収納システムETCで5.8GHz帯、路車間通信システムで36〜38GHz帯、車車間通信システムで60GHz帯、自動車用レーダシステムで76GHz帯等である。
【０００３】
このような１GHz帯以上の周波数では、電波が道路面（路面）で反射してマルチパス障害を起こし易いため、この路面反射を少なくする必要がある。
【０００４】
路面反射を防ぐ従来方法の一例が特公昭60-003106号公報に提案されている。この方法は、一方で、道路に必要な耐荷重性及び耐磨耗性をアスファルト舗装により確保し、他方で、電波反射を抑制するため、その舗装に使うアスファルト組成物をフェライト等の無機誘電体フィラー混入のものとしている。さらに表面より見たアスファルト舗装の妨害電波に対する規格化入力インピーダンスＺがほぼ１になるように調整している。この場合、空気の規格化入力インピーダンスが１に選ばれているので、空気からＺがほぼ１に調整されたアスファルト舗装ヘ入射する電波の反射率を、低く抑えることができる。
【０００５】
アスファルト舗装の入力インピーダンスＺを上記のように調整できるのは、次の理由による。すなわち、アスファルト舗装の規格化入力インピーダンスＺは下記式(1)で与えられるが、その複素比透磁率μ_rは１であるので、成分組成によって複素比誘電率ε_rを調整し且つその厚さｔを調節することにより特定波長の周波数に対するＺの値を１に近いものとすることができる。式(1)において、μ_rはアスファルト舗装の複素比透磁率、ε_rはその複素比誘電率、λは反射すべき電波の自由空間中での波長、ｔはアスファルト舗装の厚さである。
【０００６】
【数１】
Ｚ＝（μ_r/ε_r）tanh j{（2π/λ）ｔ（μ_r/ε_r）^1/2} ……………………(1)
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来方法には、電波の反射抑制に比較的高い限界があり、反射波を十分に弱くできないという問題点がある。
【０００８】
以上のアスファルト舗装の場合から予想されるように、道路表面での電波反射を小さくするには、道路表面の材質を、空気との界面での電波屈折率が１に近いものとする必要がある。この電波屈折率の面から望ましい材質は、空気を多く含む発泡体等であり、耐荷重性及び耐磨耗性が必要な道路には適用できない。耐荷重性及び耐磨耗性を有する高密度の無機質材料には、電波屈折率を１に近付ける上で限界があり、従って電波反射抑制効果について限界がある。
【０００９】
また、降雨や散水等により道路表面が水で被われると、電波を反射し易くなる。降雨時等の排水を良くし、路面が水で被われるのを防ぐことを、電波反射の抑制と同時に実現することが求められている。
【００１０】
そこで本発明の目的は、道路表面での電波反射を小さくすると共に反射波を散乱させて反射の影響を抑制した電波吸収道路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために道路表面に凹凸を設ければ、反射電波を散乱させて反射の影響を小さくし、同時に排水性を良くして降雨時や散水時等における電波反射を少なくできることに注目した。
【００１２】
図１を参照するに、本発明の電波吸収道路は、路盤３、基層２及び表層１を有する道路において、基層２に比し誘電率が小さく且つ耐荷重・耐磨耗性が高い素材で基層２上に排水性の表層１を設け、その表層１の表面に代表長さが被反射電波の波長の1/10以上であり且つ誘電率が小さい粒状材料４の締固め、接着、埋込み等により凹凸を形成し、表層１の表面からの反射電波をその凹凸により散乱させる。ここに粒状材料４の代表長さとは、球体相当径であり、例えば体積がＶである粒の球体相当径ｄはｄ＝（６Ｖ／π）^1/3であり、球状の粒状材料４の場合にはその直径ｄである。
【００１３】
凹凸形成用の粒状材料４の代表長さを被反射電波の波長の1/10以上とするのは、材料粒子がそれより小さい場合には、前記凹凸からの電波反射を抑制できないためである。（佐藤勝善、梁起碩、藤瀬雅行、「ミリ波帯における各種アスファルト路面の反射特性」、電子情報通信学会大会講演論文集、ソサイエティB1、10頁、1998年）。また、表層を排水性とすることにより、降雨時や散水時等に水溜り発生と水溜り水面からの電波反射とを防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の電波吸収道路の一実施例を示す。この実施例では、路盤３上に好ましくはアスファルト又はコンクリート舗装からなる基層２を設けている。更に、表層１の表面での電波反射を小さくするため、耐荷重性及び耐磨耗性が高く誘電率が小さい材質を敷き締固めて表層１を形成する。
【００１５】
また、表層１の表面に、代表長さが被反射電波の波長の1/10以上であり且つ誘電率が小さい粒状材料４を締固め、その締固め圧力を適宜に調整することにより表層１の表面に凹凸を形成する。また、粒状材料４による凹凸は接着、埋込み等で形成してもよいし、締固め、接着、埋込み等の方法を適切に組合せて形成してもよい。表層１の表面からの反射電波をこの凹凸によって散乱させ、反射の影響を小さくする。この粒状材料４としては、砕石や玉砂利等の骨材、人工又は天然の樹脂、ゴム等を用いることができる。
【００１６】
更に、降雨時や散水時等における表層１上での水溜り発生と水溜り水面からの電波反射を防止するため、表層１を排水性とすることができる。
【００１７】
こうして、本発明の目的、すなわち「道路表面での電波反射を小さくすると共に反射波を散乱させて反射の影響を抑制した電波吸収道路」の提供を達成することができる。
【００１８】
【実施例】
路盤３に鋼床板や鋼材の使用により意図的に又は偶発的に電波反射体が形成されている場合に、基層２をアスファルト又はコンクリート舗装とするときは、基層２のアスファルト又はコンクリートに、電波吸収性能を持たせるため、図２に示すように誘電率を高める材料（高誘電率材料）５を混入することができる。高誘電率材料５を使用する理由は、ITSで使用される電波が１GHz帯以上の高い周波数のものであり、道路表面からの電波反射防止がとくに必要であり、しかも基層２における高誘電率材料５による電波吸収効果が期待できるからである。
【００１９】
このための高誘電率材料５としては、金属又はその酸化物、酸化鉄又はそのダスト、カーボン、アルミナ焼結体等の無機物の粉末や粒子、及び炭素繊維若しくはカーボンを含む素材、例えばゴム等のカーボン含有物の粉末や粒子を挙げることができる。更に、カーボンを含むゴムである例えばタイヤは25％程度のカーボンを含んでいるので、これをチップ又は粉末にしてアスファルトに混入してもよい。廃タイヤを用いると省資源の点で好ましい。また、前記反射体での反射電波と表層１での反射電波との位相反転による相殺を利用して、道路表面での反射を小さくすることも期待できる。
【００２０】
図３は、電波吸収アスファルトからなる厚さ50mmの基層２の上に排水性アスファルトによって厚さ50mmの表層１を形成し、その表層１の表面に粒径20mmの砕石４により凹凸を設けた本発明の電波吸収道路構造の試験体を示す。表層１の排水性アスファルトには、粒径10〜15mmの骨材を使用した。また、基層２の電波吸収アスファルトとして、粒径10mm以下の骨材と共に、アスファルト舗装全量に対し重量比10％の酸化鉄ダストを高誘電率材料として混入したものを使用した。
【００２１】
図３の試験体を用いて，自動料金収納システムETCで使われる周波数5.8GHzの電波に対する反射減衰量を測定した。一般に、反射減衰量は、電波をほぼ完全に反射するアルミ板をレファレンスとし、このアルミ板の完全反射と比較して反射率がどの程度減衰したかによって表される。この測定では、測定対象体の表面に対して入射角及び反射角がともに５度である位置に、送受信ダブルリジットガイドアンテナを配置し、ネットワークアナライザにより入射波及び反射波の電界強度を測定して反射率を求めた。測定対象体を厚さ３mmのレファレンス・アルミ板とした時の反射率と、測定対象体を前記試験体とした時の反射率とを比較して反射減衰量を算出した。測定結果の一例を図４に示す。同図において、アルミ板の反射減衰量を０dB（基準値）としている。
【００２２】
同図に示すように、この試験体の周波数5.8GHzの電波に対する反射減衰量は約20dBであった。従来の一般のアスファルト舗装道路の周波数5.8GHzにおける反射減衰量は３〜４dBである。また、テレビ電波吸収壁の反射減衰量の一般的目標値は14dBとされている。アスファルト等の構造物に関するこれら従来の電波反射減衰量に較べると、図３の本発明の道路構造試験体がもつ周波数5.8GHzで約20dBの反射減衰量は、かなり大きく、反射電波によるマルチパス障害等に対する障害抑制に貢献するものと期待できる。なお、道路表面に水溜り水面ができると、上記の電波反射減衰量は０dBとなるので、降雨時等にも電波反射減衰を維持して反射電波障害を抑制するには、表層１を排水性とする必要がある。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電波吸収道路は、道路構造の表層を誘電率が小さく且つ耐荷重・耐磨耗性が高い素材で舗装等とし、その表層の表面に誘電率が小さい粒状材料の締固め等により凹凸を形成し、その凹凸により反射電波を散乱させて反射電波の影響を抑制するので、次の顕著な効果を奏する。
【００２４】
（イ）道路表面での電波反射を小さくすること、及び道路表面の凹凸により反射波を散乱させることの組合せにより反射の影響を効果的に抑制できる。
（ロ）道路表層を排水性とすることにより降雨時や散水時等に道路表面の排水を図り、水が溜るのを防ぎ、水溜り水面からの電波反射を防止することができる。
（ハ）道路表層での反射防止とその下の基層での電波吸収性能との組合せにより道路表面からの電波反射の影響を総合的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の一実施例の図式的断面図である。
【図２】は、本発明の他の実施例を示す図式的断面図である。
【図３】は、本発明による電波吸収道路構造の試験体の説明図である。
【図４】は、図３に示す試験体の反射減衰量の測定結果のグラフである。
【符号の説明】
１…表層２…基層
３…路盤４…粒状材料
５…高誘電率材料

Claims

路盤、基層及び表層を有する道路において、基層に比し誘電率が小さく且つ耐荷重・耐磨耗性が高い素材で基層上に排水性の表層を設けることにより表層からの電波反射を抑制し、該表層の表面に代表長さが被反射電波の波長の1/10以上であり且つ誘電率が小さい粒状材料により凹凸を形成してなる電波吸収道路。
請求項１の道路において、前記基層が電波吸収性能を有するアスファルト又はコンクリートからなる電波吸収道路。
請求項１又は２の道路において、前記凹凸形成用の粒状材料を、骨材、樹脂、及びゴムからなる群から選んだ一以上のものとしてなる電波吸収道路。
請求項２の道路において、基層のアスファルト又はコンクリートに無機物及び／又はカーボン含有物からなる粉末又は粒子を混入してなる電波吸収道路。
請求項２又は４の道路において、カーボンを含むゴムのチップ又は粉末を基層のアスファルト又はコンクリートに混入してなる電波吸収道路。
請求項１から５の何れかの道路において、前記路盤と基層との間に電波の反射体を設けてなる電波吸収道路。