管理人のイエイリです。
山岳トンネル工事で、掘削最前面となる「切羽」を発破した後、岩盤を破砕した「ずり」を運び出します。
ホイールローダーでずりをすくい取り、後方で待機するダンプトラックに積み込むのが一般的ですが、発破1回当たり切羽とダンプの間を40～60回も往復する必要があります。
発破直後の切羽でずりをすくい取るホイールローダー（以下の写真、資料：鹿島）
バック運転でダンプトラックまでずりを運ぶ
ダンプトラックに積み込むための荷降ろし作業。バケットをチルトさせて側面から土砂を下ろす
発破直後の切羽は崩れやすく、トンネル現場の路面は凸凹なので振動が大きく、しかもバック運転のため、ホイールローダーのオペレーターにとって、ずり出し作業は心身ともに負担が大きいのが課題でした。
そこで鹿島は、ずり出しに使うホイールローダーを、
ナ、ナ、ナ、ナント、
自動運転で無人化
する実証工事に成功したのです。（鹿島のプレスリリースはこちら）
この実証工事は、鹿島が山岳トンネル工事の無人化を目指す「A4CSEL for Tunnel」の技術開発の一部として、岐阜県飛騨市内にある神岡試験坑道で行われたものです。
上の写真が無人化されたホイールローダーで、よく見ると運転席にはオペレーターがいないことが分かります。
ずり出し作業自動化の機械構成と作業エリア。切羽付近は無人エリアとなっている
「A4CSEL for Tunnel」のうち、今回は（3）のずり出し部分を開発した
自動化されたずり出し作業の手順は次の通りです。
- 発破によって切羽付近に飛散したずりを、自動ホイールローダーで切羽側に集積しながらすくい取る。
- 自動ホイールローダーは、切羽から40～60m後方に配置したホッパーフィーダーまで後進し、ずりを投入。ずりはホッパーフィーダーのベルトコンベヤーでダンプトラックに自動的に積み込まれる。
トンネル内では、衛星測位システム（GNSS）が使えません。
そこで、ホイールローダーに周囲の形状を計測する「LiDAR」センサーを搭載し、その計測データから坑内の地図を作成しつつ、機体位置をリアルタイムで推定する「SLAM」技術を活用しています。
これによって、発破のたびに内壁の形が変化するトンネル坑内でも、計画経路とのズレを30cm以内の精度で自動運転できる技術を確立しました。
LiDARの計測データとSLAM技術によって推定したホイールローダーのトンネル内位置
遠隔操作室のホイールローダー監視画面
ホイールローダーにはずりの重量を量るセンサーが付いており、ずりの残量を推定します。残量が一定量以下になった時は、
遠隔操作のバックホー
で散乱したずりをかき集め、ホイールローダーがすくい取りやすくします。
ずりの残量が少なくなると、遠隔操作のバックホーでずりのかき集め、すくい取りやすくする
神岡試験坑道での実証の結果、ずり出し時の切羽付近を無人化することで、安全性が飛躍的に向上し、オペレーターも心身の大きな負担から解放できることを確認しました。
今後は、ずり出しのさらなる効率化や、より多くの工事・工種に展開できるよう技術開発を進めていくとのことです。山岳トンネル工事の無人化技術は、ほぼ完成に近づいていると言っても過言ではなさそうです。
