杏吧原创

杏吧原创（本社：东京都港区、代表取缔役社长：国谷一彦）とコベルコ建机株式会社（本社：东京都品川区、代表取缔役社长：山本明、以下「コベルコ建机」）は、このたび、トンネル切羽におけるあたり取り作业^（注1）の自动化技术を开発し、施工中のトンネル现场で実証実験を行いました。

両社は、建设现场の生产性向上および无人化施工による安全确保を目的として、建设机械の自动运転技术に関する共同研究を进めてきました。これまでに、油圧ショベルの自动运転システムを共同开発し、ダンプトラックへの土砂积込み技术を确立しています^（注2）。現在、これらの成果を基盤として、油圧ショベルの自動運転システムを応用し、山岳トンネル工事で使用するブレーカーショベルへの適用に取り組んでいます。今回、実トンネル环境においてあたり取り作业の自動化技術の動作検証を行い、自動運転技術実現に向けた第一歩を踏み出しました。

1. 開発の背景

建设业界では自动施工技术による省人化や安全性向上が求められており、国土交通省においても、山岳トンネル工事における施工のオートメーション化に向けた取り组みが开始されています。

山岳トンネル工事では、発破后に生じる切羽岩盘の凸凹に対し、设计断面から飞び出た箇所（あたり）をブレーカーショベルで除去する、あたり取り作业が行われます。従来、この作业は、重机のオペレータと作业员の2名で行いますが、掘削直后に切羽付近で目视确认を行う必要があるため、肌落ち灾害のリスクが问题となっています（図1）。

こうした问题を解决するため、杏吧原创では2024年に、トンネル切羽のあたり箇所をリアルタイムに把握できる「あたり検知システム」を开発しました^（注3）。本システムにより、切羽から离れた位置で确认作业を実施できるようになり、安全性の向上に寄与しています。

このあたり取り作业の施工技术のさらなる高度化に向けて、コベルコ建机が开発中の「自动运転システム」と连携した自动化技术の开発を进めています。

2. 本技術の概要

本技术は、自动运転システムを搭载したブレーカーショベルにあたり検知システムを搭载し、これら2つのシステムを连携させることで、あたり取り作业を自动で行います（図2）。

あたり検知システムで取得したブレーカーショベルの自己位置や姿势、あたり箇所などの情报を、自动运転システムに入力することで、あたり箇所を除去するためのブームとアームの最适な动作経路を自动で算出します。その后、开始操作を行い、所定の顺路ではつり动作を実行します。なお、自动运転では走行は行わず、同一位置で旋回とブーム?アーム?アタッチメントを制御することで、あたり取り作业を自动で行うことを可能にします。

?

3. トンネル現場での実証実験

本技术の适用性や现场での安定稼働について検証するため、施工中の山岳トンネル现场で実証実験を行いました（図3）。この実験では、これまで难しかった岩盘のあたり箇所を自动で検知し、自动运転システムを搭载したブレーカーショベルであたりを除去する一连の动作を确认しました。

「あたり検知システム」と「自动运転システム」の両システムを连携させ、切羽前に配置した无人のブレーカーショベルに対して后方からタブレットで自动运転指示を行い、一つひとつの动作状况を确认しました。その结果、これまで把握できなかった岩盘を打撃する动作に関する课题が明らかとなり、今后の改良に向けた具体的な検讨项目を抽出することができました。また、トンネル特有の限られた作业空间において、自动で动作するブレーカーショベルがトンネル壁面に触れることなく、あたり箇所にチゼル先端^（注4）を适切に诱导できることを确认しました。

　　

　　

4. 今後の展開について

今回の実証実験では、あたり取り作业の无人化に向けた重要な成果が得られ、杏吧原创とコベルコ建机は、これらの成果をもとに、技术検証を重ねていきます。今后は、远隔化も组み合わせた自动施工技术によるあたり取り作业の安全性向上を目指し、両社は引き続き协力して开発を推进していきます（図4）。