車内騒音に関連するマイクロサーフェーシング舗装の表面テクスチャ波長・勾配スペクトル密度分布の研究

道路の音が重要な理由

新しく処理された路面を走行していて車内に耳障りな「ブーン」という音に気づいたことがあるなら、舗装が私たちの日常的な快適さに影響を与えることを体感しているはずです。本研究は、施工が速く費用対効果が高く環境負荷が低いことで評価されるマイクロサーフェーシングという舗装補修手法に着目しますが、しばしば車内騒音を増すという問題も伴います。研究者たちは、こうした舗装の微小な凹凸がどのようにして車内騒音を増幅するのかを明らかにし、安全性を損なわずに路面を静かにするために設計をどう改善できるかを探りました。

荒い路面の“皮膚”から車内騒音へ

路面は平滑ではなく、さまざまなサイズ（波長）のピークと谷からなるテクスチャを持っています。これらのテクスチャはタイヤのグリップや排水に寄与しますが、タイヤが走行する際に発生する騒音にも影響します。マイクロサーフェーシングは既存舗装の上に薄い石とアスファルトの層を敷く手法で、重いスチールローラーで締め固めないため、SMA-13のような標準的なアスファルトと比べて表面がより不規則になりがちです。ドライバーはしばしばこれらの路面が車内でより大きな音に感じられると報告しますが、どのテクスチャ成分が原因なのかについての精密な情報はこれまでほとんどありませんでした。

路面を3次元で走査する

この問題に取り組むために、チームは2種類の測定を組み合わせました。まず高解像度の3次元レーザースキャナーを用いてマイクロサーフェーシング区間の表面をマッピングし、極めて小さな領域でのテクスチャ高さを取得しました。次にこれらの高さマップを「勾配スペクトル」に変換し、各テクスチャ波長における表面の上下変動の強さを示しました。この指標は勾配スペクトル密度（SSD）と呼ばれ、異なるスケールで路面がどれほど粗いかを定量化します。次に、試験車両を時速100 kmでマイクロサーフェーシング区間と隣接するSMA‑13区間上で走行させ、車内の音圧レベルと詳細な周波数スペクトルを敏感な機器で記録しました。それぞれの騒がしい走行に対応するテクスチャデータを結び付けることで、路面の見た目と乗員が聞く音との直接的な関連を探りました。

騒音を生むテクスチャパターンの特定

解析の結果、マイクロサーフェーシングは一貫してSMA‑13より車内騒音が高く、平均で約4 dB(A)高いことが示されました。差はおおむね50～800 Hzの低〜中周波数帯で最も顕著で、特に約100 Hz付近で強く現れました。これらの周波数は車体パネルの振動が乗員に最も感じられやすく、強く疲労感をもたらす“ブズ”として知覚されます。研究者がSSD曲線を調べると、テクスチャスペクトルの全体形状は特定のベル状の数学関数に非常によく適合し、粗さが規則的なパターンに従っていることが分かりました。重要なのは、特に波長が10〜20ミリメートルの領域が車内音圧と強く線形に関連していたことです。

測定を設計規則に変える

著者らは次に、この知見を静かな路面の設計にどう活かせるかを検討しました。単純な粗さの指標だけに頼るのではなく、SSD曲線全体の“面積”のうち異なる波長帯がどれだけ寄与しているかを解析しました。この面積比は、ある特定のテクスチャサイズが表面全体の凹凸に占める割合を示します。解析の結果、波長周辺が約10ミリメートルの成分の寄与割合が高いと車内騒音も高く、逆にその割合が低いと車内騒音は下がることが分かりました。この関係を基に、一般的なマイクロサーフェーシング混合物であるMS‑IIIについて、10ミリメートルより長い波長からのSSD面積比が50％を超えないことを設計目標として提案しました。

静かな配合の設計と試験

この規則が実際に機能するかを確かめるため、チームはマイクロサーフェーシングの混合物に含まれる小粒径・中粒径・大粒径の石の配合比を調整しました。あるサイズを増やし別のサイズを減らすことで複数の試験配合を作り、そのテクスチャを走査しました。最適化されたある配合は、10ミリメートル周辺の面積比を50％未満に抑えることに成功しました。この最適化表面を試験道路に施工し実交通で馴染ませたところ、車内騒音の測定では高速走行時に典型的なマイクロサーフェーシング混合物より約2.8 dB(A)静かになりました。改善は再び人間の知覚を支配する低〜中周波数帯で最も顕著であり、乗員は車内をより穏やかで疲れにくく感じる可能性が高いことを示しています。

日常の移動にとっての意味

専門外の方にとっての要点は、車の快適さは車両自体だけで決まるのではなく、路面の細かな“皮膚”にも左右されるということです。本研究は、マイクロサーフェーシング舗装のテクスチャに含まれる特に1センチ前後の微小波長を慎重に計測・制御することで、効率的で持続可能な補修手法を維持しつつ車内のブーンという音を低減できることを示しています。本成果は、将来のマイクロサーフェーシング計画を設計する際に道路管理者が使える明確で数値に基づく指針を提供し、耐久性と安全性に加えて車内で明確に静かな道路づくりに寄与します。

引用: Lin, J., Liang, H., Wang, H. et al. Study of surface texture wavelength slope spectra density distribution of micro-surfacing pavement related to vehicle interior noise. Sci Rep 16, 6915 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38065-x

キーワード: 道路交通騒音, マイクロサーフェーシング舗装, 舗装テクスチャ, 車内騒音, 静かな道路設計