こんにちは。土木工事におけるトンネルの工事は常に危険と隣り合わせの現場です。特に堀削工事に関しては、変化に富んだ地形や地質そのものが複雑である場合が多いということがあります。
また、労働人口の減少で特にこの業界ではその問題の解消のために、ICTなどのテクノロジーを使った施工の省人化や無人化などを早急に進めていくことが課題となっています。
今回はそんなトンネル工事における安全性の向上と、作業の無人化をおこなうことができるというシステムをご紹介。
山岳トンネル工事におけるホイールローダーの遠隔操作システム
そのシステムは山岳トンネルの堀削時に切羽近傍のずり運搬に使用するホイールローダーを遠隔操作するというもので、「西松建設株式会社」が「株式会社カナモト」「ジオマシンエンジニアリング株式会社」と共同で開発したシステムとなります。
「Tunnel RemOS-WL（トンネルリモス-WL）」と名付けられたそのシステムですが、ホイールローダーの走行やパケット操作といった坑内のずり運搬作業に必要な運転動作を、車体に設置した複数カメラの映像を確認しながら無線で遠隔操作ができるというものです。
出典：西松建設
ホイールローダー
岩石や土砂をダンプやベルトコンベア等の運搬機械に積み込む車両系建設機械。トンネルの堀削では発破等により切羽で発生した堀削ずりを切羽から坑外搬出機械までの比較的短距離の運搬作業に使用される。
開発背景
国内の労働人口の減少の流れは今後さらに加速していくとされており、とくに建設業における施工の省人化や無人化への取り組みは今や喫緊の課題です。
そのような状況の中、狭隘空間において複数の特殊重機による複雑な作業が必要な山岳トンネル工事においても自動化や無人化技術の開発を推進していく必要があります。
同社では、トンネル施工の各作業における無人化（遠隔操作）・自動化施工に関する要素技術の開発を進めており、今回のホイールローダーの遠隔操作システムもその一連の取り組みの一つ。
システム概要
このホイールローダー遠隔操作システムは「遠隔操作システム」「映像・操作信号通信システム」および「安全走行システム」で構成されています。
出典：西松建設
①遠隔操作システム
運転操作に必要な装置で構成。ホイールローダーには、ハンドルやペダル操作等を無線受信により機械的に作動させる遠隔操作装置が外付けで装着されています。
出典：西松建設
また、遠隔操作室には実機と同じ仕様の操作コクピット、および９画面のモニターが配置されており、画面を見なが遠隔操作を行います。また、運転時の実機振動や作動音もコックピットに伝わるようにしており、実機運転とほぼ同じ環境下での遠隔運転が可能となっています。
②映像・操作信号通信システム
ホイールローダーには７台のHDカメラが設置されており、それらの映像データは無線で遠隔操作室に伝送され、操作信号は遠隔操作室からホイールローダーに伝送。
出典：西松建設
同時に走行速度や走路、バケット稼働圧等の運転データも遠隔操作室に伝送され、それら情報の一部はコクピットモニターに表示されるとともに、専用PCに運転データとして蓄積されます。
③安全走行システム
遠隔操作時の安全走行確保のため、ホイールローダーの運転操作を自動的に緊急停止させるシステムを装備。緊急停止はホイールローダーへの人の異常接近をAIが認識した場合や、無線にトラブルが発生した際に自動的に作動する他、コクピットからも強制的に作動可能とのこと。
ホイールローダー周辺の安全状況や坑内設備との接近は、遠隔操作室に設置された全周囲モニターによって確認できるそうです。
模擬トンネルでの操作実験
屋外ヤードに整備した以下の模擬トンネルで、この遠隔操作システムの実験を実施
出典：西松建設
実験ヤードにおいて、実際のずり運搬を模擬した実験実施の結果、遠隔操作上問題となるような映像や操作の遅れもなく、実機運転に近い遠隔操作が可能であることを確認することができたそうです。
出典：西松建設
まとめ
このシステムですが、国交省北海道開発局の小樽開発建設部発注の「一般国道５号線 仁木町外 新稲穂トンネルR側仁木工区工事」において６月より試験運用が開始されるとのことです。
出典：西松建設
システムの細かい部分でどんなテクノロジーが使われてるのかは定かではないですが、５G無くカメラの映像を見ながら遅延なく遠隔操作ができるというのはかなり実用性がありそうですね。
今回はホイールローダーということになっていますが、他の重機などに関しても普通に応用ができそうな技術であるので、今後の展開次第で現場の多くの部分での無人化施工がより現実的なものになってきそうです。
