山岳トンネル工事におけるホイールローダー远隔操作システムを开発 －トンネル切羽近傍の掘削ずり运搬作业を无人化－
お知らせ2020年04月17日
当社は、株式会社カナモト（北海道札幌市中央区 社長：金本哲男）とジオマシンエンジニアリング株式会社（東京都荒川区 社長：塚田純一）と共同で、山岳トンネル掘削時に切羽近傍のずり運搬に使用されるホイールローダー※1の遠隔操作システム「Tunnel RemOS - WL（トンネルリモス-WL）」を開発し、実際のずり運搬を模擬した遠隔操作実験により無人運転時の動作や操作性?安全性に問題ないことを確認しました。
このシステムでは、ホイールローダーの走行やバケット操作といった坑内のずり运搬作业に必要な运転动作を、车体に设置した复数のカメラ映像を见ながらほぼ遅れなく无线で远隔操作することができます。
このような遠隔操作技术はトンネル掘削に使用する他の重機にも応用が可能であり、今回の開発を足掛かりにトンネル工事の無人化施工の実現に向けて取り組みを加速させていきます。
■背景
我が国における労働人口の減少の流れは今後さらに加速するとされており、とくに建設業における施工の省人化?無人化への取組みは喫緊の課題となっています。このような状況の中、狭隘な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?無人化技术の開発を推進していく必要がありました。
このような背景から、红桃视频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术の開発を進めており、今回開発した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となっています。
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※1：ホイールローダー（Wheel Loader：WL）
岩石や土砂をダンプカーやベルトコンベア等の运搬机械（设备）に积み込む车両系建设机械です。トンネル掘削では、発破等により切羽で発生した掘削ずりを切羽から坑外搬出机械（设备）までの比较的短距离（最大100尘程度）の运搬作业に使用されます。
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■概要
ホイールローダー远隔操作システムは、『远隔操作システム』、『映像?操作信号通信システム』および『安全走行システム』で构成されます（図１）。
①远隔操作システム
本システムは運転操作に必要な装置で構成されています。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されています（写真１）。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モニター（9画面）が配置されており、この画面を見ながら操作コクピットから遠隔操作を行います（写真２）。また、運転時の実機振動や作動音もコクピットに伝わるようにしており、実機運転とほぼ同じ环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台の贬顿カメラが设置されており（写真３）、それらの映像データは无线で远隔操作室に伝送され、操作信号は远隔操作室からホイールローダーに伝送されます。同时に、走行速度や走路、バケット稼働圧等の运転データも远隔操作室に伝送され、その情报の一部はコクピットモニターに表示されるとともに、専用笔颁に运転データとして蓄积されます。
③安全走行システム
远隔操作时の安全走行を确保するため、ホイールローダーの运転操作を自动的に紧急停止（ブレーキ作动?エンジン停止）させるシステムを备えています。紧急停止は、ホイールローダーへの人の异常接近を础滨が认识した场合や无线にトラブルが発生した际に自动的に作动しますが、コクピットからも强制的に作动させることができます。また、ホイールローダー周辺の安全状况や坑内设备との接近は、远隔操作室に设置された全周囲モニターによって确认することができます。
■模拟トンネルにおける远隔操作実験
屋外ヤードに整备した模拟トンネルにおいて、开発システムを使用してホイールローダーの远隔操作実験を実施しました（写真４）。
実験では、掘削ずりの运搬走路を约50尘确保し、ずり投入位置にはクラッシャーを模拟した10迟ダンプを配置しました。実施工のずり投入时には、狭隘な空间において复雑な车体?バケット操作が必要であることから、今回の実験では断面积约50尘2のトンネル形状および内空侧に风管を配置した模拟トンネルを投入位置周辺に设営し、実作业に近い车体?バケット操作を再现できる空间を整备しました（写真５）。
上记実験ヤードにおいて実际のずり运搬を模拟した远隔操作実験を実施した结果、远隔操作上问题となるような映像や操作の遅れもなく、実机运転に近い远隔操作が可能であることを确认することができました。
■今后の展开
開発したシステムは、国土交通省 北海道開発局 小樽開発建設部発注の『一般国道5号 仁木町外 新稲穂トンネルR側仁木工区工事』において６月より試験運用を開始する予定です。実施工での試験運用を通して更なる改良を加え、システムの早期実用化を目指します。
また红桃视频では、本システムをはじめとした施工に使用する各重機の無人化技术を組み合わせた“トンネル掘削全般にわたる自動化?無人化施工技术「Tunnel RemOS（トンネルリモス）」”の構築を急ピッチで進めており（図２）、トンネル掘削作業の完全無人化の早期実現を目指して取組みを続けていきます。
図１ システムの概要
写真１ 遠隔操作システム（WL操作装置）
写真２ 遠隔操作システム（遠隔操作室?運転コクピット）
写真３ 映像?操作信号通信システム（WL搭載装置）
写真４ 遠隔操作実験状況（全景）
写真５ 遠隔操作実験状況（模擬トンネル）
図２ 红桃视频の山岳トンネル遠隔施工システム構想