西松建設ら3社、重機「ホイールローダ」と「バックホウ」の自動施工システムを開発し実証に成功

今回の開発によって、重機の高度な操作技術が要求される一次ずり搬出作業の、自動運転・自動施工が可能となる。これにより、当該施工の大幅な省力化・省人化を実現し、生産性向上が期待されるという。

開発の概要

西松建設は、山岳トンネル無人化・自動化施工システム「Tunnel RemOS（トンネルリモス）」の開発を進めている。これまで、オペレータが重機に搭乗せずに遠隔操作する技術（=遠隔施工）の開発を中心に進め、作業従事者の切羽への立ち入りを排除することで、切羽作業を無人化し、現場の安全性を向上させてきた。

今回、開発した自動化施工技術は、これまでの遠隔施工技術をベースとした、ホイールローダとバックホウの運転とずりのすくい上げといった一連のずり出し作業における動作の自動化になる。

これにより、オペレータの削減による省人化、およびオペレータの操作技量に左右されない安定した施工が可能となる。

また、これらの自動化施工技術は、作業状況に応じて自動化施工モードと遠隔施工モードを柔軟に切り替えることが可能となっており、それぞれの技術特性を最大限に活用した実用的な施工が可能だ。

なお、これら自動化施工技術は、西松建設の山岳トンネル技術開発拠点「N-フィールド」（栃木県那須塩原市） にて、ずりやクラッシャーをリアルに再現した模擬トンネルを用いて、様々な実証試験を実施した。

ホイールローダ自動施工技術の概要

自動化したホイールローダでは、ずり出しにおける一連の走行動作・バケット動作を自動で行うことが可能だ。すくい上げるずりの対象は、予め制御プログラム上で設定した走行レーン（例えば、切羽の左側・中央・右側）によって管理され、遠隔コクピットに配置した制御プログラム操作端末（タブレット等）で任意に指定できる。

これによって、オペレータはすくい上げるずりの位置に応じて走行レーンを選択するのみで、そのあとは、オペレータが操作することなくホイールローダが指令に応じた走行レーンにおけるずり出しの一連動作を自動で実施する。

バックホウ自動施工技術の概要

バックホウの動作に関しては、駐機場所から切羽までの走行と、切羽でのずり集積作業を自動化した。走行の自動化においては、機体に搭載した複数のセンサを用いてSLAM 等により周囲の環境（壁面・障害物）の検知を行っており、側壁との距離を一定に保ちながら駐機場所と切羽の間を自動運転します。

切羽でのずり集積作業の自動化においては、ずりの形状を認識しながら、機体のブーム・アーム・バケットの各関節の角度を制御することでずりをすくい上げ、ホイールローダがすくい易い位置まで旋回してずりを集積する。

また、作業中にホイールローダの接近を検知した場合には旋回範囲を制限することで衝突を防止する機能を搭載しており、両重機による狭隘な切羽での同時作業において、安全性を確保した自動化施工が可能になっている。

今後の展開

今後は、ホイールローダとバックホウの自動化施工技術の高度化を目指し、さらなる改良・調整を継続するとともに、ずり出しと同時にコソク・あたり取り作業に用いられるブレーカについても自動化施工技術の構築・適用を進めることで、いっそうの省力化・省人化による生産性向上を図るという。

また、山岳トンネルの施工で使用する重機全般に関しても自動化施工技術を開発・適用して「Tunnel RemOS」の構築を進めることで、切羽作業の完全無人化の実現を目指した取り組みを続けるとしている。

▶︎西松建設