山岳トンネルに用いるドリルジャンボによる一連の施工動作を無人化する『Tunnel RemOS-Jumbo』を開発
お知らせ2022年07月27日
－山岳トンネル无人化施工に向けて着実に前进－
当社は、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）、株式会社カナモト（北海道札幌市、社長：金本哲男）、古河ロックドリル株式会社（東京都千代田区、社長：荻野正浩）と共同で、山岳トンネルの施工に用いるドリルジャンボによる一連の施工動作を無人化する『Tunnel RemOS-Jumbo（トンネルリモスジャンボ）』を開発しました。
当社では、かねてより山岳トンネル施工重機の遠隔操作技术?自動化技术を組み合わせた山岳トンネル無人化施工システム『Tunnel RemOS（トンネルリモス）』の開発を進めています。今回開発したドリルジャンボ遠隔操作システム「Tunnel RemOS–Jumbo」は、『Tunnel RemOS』の取り組みの一つで、「Tunnel RemOS-WL」、「Tunnel RemOS-Meas.」、「Tunnel RemOS-Lining」、「TunnelRemOS–RH」に続き５つ目の要素技术となります。
山岳トンネル無人化施工システム『Tunnel RemOS』の構想
■ 開発の背景
建設業では、ベテラン技术者の引退や若手入職者の減少によって、将来的に施工品質の低下や労働力の不足が懸念されます。また、山岳トンネル工事では切羽における肌落ち災害がたびたび発生しており、作業員が切羽に立ち入る機会の削減、さらには切羽作業の無人化が課題となっています。
このような背景から、当社ではトンネル施工重機を対象とした無人化施工技术の開発に取り組んでいます。今回実証確認を行ったドリルジャンボは爆薬装填のための削孔、ロックボルト工、削孔検層等の多くの場面で用いられることから、無人化による安全性や施工品質の向上、省人化等の効果が大いに期待されます。
■ システムの概要
今回開発したドリルジャンボ遠隔操作システム『Tunnel RemOS-Jumbo』により、ドリルジャンボの走行から削孔までの坑内での一連の施工動作（①～③）を無線で遠隔操作することが可能です。
切羽から离れた位置に配置された远隔操作室には、走行のためのレバーやペダル、削孔のための操作盘を备えたコクピットや、映像を映すためのモニタが设置されており、切羽近傍の作业状况动画、音、振动を体感することができるため、実机に搭乗している状态に近い感覚でドリルジャンボを远隔操作することができます。また、切羽作业に合わせて远隔操作室内の设定を切り替えることで、共通の设备を用いて他の重机も远隔操作することが可能です。
ドリルジャンボには、遠隔操作室からの操作信号に基づいて機体を制御するための機体制御盤や、機体の周囲や切羽を映すための複数のフルHD カメラを搭載しています。また、遠隔操作室からの操作信号やドリルジャンボ側で取得された各種データは、坑内と機体に設置した無線通信設備によって伝送されるため、無線での遠隔操作に加え、地山評価のための削孔データや将来の自律施工に向けた施工データの取得が可能となっています。
なお、本システムは古河ロックドリル社製の全自動ドリルジャンボ『J32RX-Hi ROBOROCK?』をベースに開発を進めており、同社独自の遠隔削孔技术『遠隔穿孔操作システム』と当社の『Tunnel RemOS』を融合させることでドリルジャンボによる一連の施工動作を遠隔操作可能としました。
远隔操作室におけるドリルジャンボの远隔操作
ドリルジャンボ遠隔操作システム『Tunnel RemOS-Jumbo』の構成
①走行?设置
坑内电源と接続してから切羽までの往復移动、作业位置での停止、アウトリガの张り出しや収纳といった走行?设置に関する全ての动作を远隔で行うことが可能です。また、远隔走行时の安全性を确保するために、后进时に机体后方のデプスカメラで人が検知された际や紧急停止スイッチが押された际には机体が自动停止する仕组みとしています。
②削孔作业
レバー操作で手動削孔を行う“遠隔マニュアル削孔機能”または事前の設定通りに自動で削孔を行う“遠隔フルオート削孔機能”を遠隔操作室内の操作盤で制御することによって、3つのブームを1～2 名で遠隔操作可能です。
③ガイダンス
削孔の位置や角度、ブームの现在位置を远隔操作室内のモニタでリアルタイムに确认できるため、远隔操作时においても高精度な削孔が可能です。また、削孔の进捗や削岩机の稼働データといった削孔データが自动的に収集?解析され、トンネル周辺地山の岩盘强度等の评価结果も即座に可视化されるため、客観的な地山评価や危険箇所の早期把握が可能です。
削孔データ表示例
削孔データに基づくリアルタイム地山评価の例
■ 実証試験の状況と今後の展開
鉄道建设?运输施设整备支援机构北海道新干线建设局発注の「北海道新干线、磐石トンネル（北）他工事」にて実証试験を行った结果、施工に影响を及ぼす通信上の不具合は生じず、ドリルジャンボによる一连の施工动作を无线で远隔操作可能であることを确认しました。今后は、削孔后の爆薬の装填やロックボルトの挿入、长尺削孔时のロッドの継ぎ足し等も远隔操作で実施可能とするためにシステムの改良を进めていきます。
当社は、山岳トンネル施工に使用する各重機の遠隔無人化?自動化技术を効果的に組み合わせた“山岳トンネル無人化施工システム（Tunnel RemOS）”の開発に関する取り組みを続け、2023 年度までに各技术の実証試験を完了し、2027年度までの実用化を目指します。
※補足：2022 年1月31日 リアルタイムな地山評価により山岳トンネルのさらなる安全性向上や合理的施工を実現