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山岳トンネル技術

GPS車両運行管理システム「スマートG-Safe®

工事車両のリアルタイム運行管理と出来高管理の自動化

GPS車両運行管理システム「スマートG-Safe」は、ダンプ等の工事車両の運転席横にスマートフォンもしくはタブレット端末を設置し、運行中の速度監視・注意喚起はもとより、工事車両の位置情報の把握や、運行管理者とドライバーの双方向通信が可能なシステムです。

これまで現場のニーズに合わせて随時機能向上を図り、狭隘な道路における大型車両同士のすれ違い管理や土砂等の輸送物管理、出来高管理の自動化機能も付加しています。

本システムは大型ダンプをはじめとする工事車両の安全な運行と作業効率の向上を実現しています。

特許登録済及び特許出願中

図版:車載タブレット

車載タブレット

図版:システム概念図

システム概念図

キーワード

車両、運行管理、安全管理、出来高管理、GPS
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特長・メリットココがポイント

運行状況のリアルタイムな把握とドライバーとの緊密な連携

工事車両の位置をGPSにより把握し、車両の現在位置を現場事務所の運行管理画面に地図表示し、ドライバー名や積荷を一覧表示できます。また、運行管理者からドライバーに運搬ルートや積み込み場所の変更等を直接指示することができるとともに、ドライバーからも渋滞情報や積荷の落下等の発見を画面タッチにより簡単に運行管理者に通報することができます。運行管理者とドライバーとの双方向通信を可能とすることで、道路状況や交通状況をいち早く把握し、渋滞解消やダンプの運行間隔が平準化され、作業の効率化と安全性向上を実現します。

図版:運行管理イメージ

運行管理イメージ

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狭隘区間で対向する工事車両のすれ違いを管理

「スマートG-Safe」では、運行管理画面と車載端末の両方に全車両の位置情報を更新間隔5秒で表示しています。対向する車両同士の位置をタイムラグ無く把握できるため、安全なすれ違い管理が可能となっています。積載物の有無判別(実車・空車)と仮想ゲート位置の工夫により、実車優先の管理ができます。

図版:狭隘区間でのすれ違い管理イメージ

狭隘区間でのすれ違い管理イメージ

運行支援

車載端末では指定された走行ルートの地図上表示、ナビゲーション及び走行注意箇所の警告を行います。万が一指定ルートを逸脱した場合には、車載端末でドライバーに音声警告されます。また、速度超過や急ブレーキ等の危険運転についても同様に音声警告されます。

警告は、運行管理者へ自動でメール通報されるため、違反者の特定と再教育ができます。

積載物の管理と出来高管理を実現

何を、いつ、どこから、どこへ、どのくらい運搬したかを自動記録し、集計できます。集計されたデータから出来高を迅速かつ確実に管理することが可能となり、運行管理日報も自動作成できます。

図版:運行管理日報イメージ

運行管理日報イメージ

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適用実績

図版:災害廃棄物処理事業(石巻ブロック)

災害廃棄物処理事業
(石巻ブロック)

場所:宮城県石巻市

工期:2011年9月~2014年9月

発注者:宮城県

規模:処理量 災害廃棄物232万t、
津波堆積物71万t、合計303万t、
対象区域(石巻市、東松島市、女川町)

図版:大分川ダム建設(一期・二期)工事

大分川ダム建設
(一期・二期)工事

場所:大分県大分市

工期:2013年9月~2019年3月

発注者:国土交通省九州地方整備局

規模:中央コア型ロックフィルダム
堤高91.6m、堤頂長496.2m、
堤体積378.1万m3

図版:中間貯蔵施設パイロット輸送工事

中間貯蔵施設
パイロット輸送工事

場所:福島県

工期:2015年10月~2016年3月

発注者:環境省

学会論文発表実績

  • 「タブレット型GPS端末を利用した車両運行管理システム『スマートG-SAFE』の開発と適用」,土木学会,第68回年次学術講演会,2013年9月
  • 「車両運行管理システムによる輸送・出来高管理の実現と安全性向上」,平成27年度建設施工と建設機械シンポジウム論文集・梗概集,2015年12月

重機周り作業員検知システム
「アラウンドウォッチャー®

重機と人との接触事故防止を目指したシステム

建設工事では、重機オペレータの死角に作業員が接近する可能性が高く、重機稼働時に重機と作業員が接触して事故を引き起こす恐れがあります。

これまでも重機と作業員の接触事故防止対策としては電波や超音波を利用したものがありましたが、乱反射による誤検知や、受信機と作業員の間に他の重機や機械が入った場合の検知漏れなどの問題があり、トンネルなどの狭い作業空間では十分に機能を果たすことは困難でした。これらの問題を解決するため、磁界を利用したICタグ方式を採用し、魚眼カメラ監視システムを組合せることにより、重機周辺の作業員の接近を適確に把握することを可能とした「アラウンドウォッチャー」を開発しました。

特許出願中

図版:狭隘なトンネル現場でのシステム稼働状況

狭隘なトンネル現場でのシステム稼働状況

キーワード

重機接触事故防止、ICタグ、魚眼カメラ監視システム、安全管理、RF-ID、安全装置
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システム動作フローと構成主要機器

①ICタグを身に着けた作業員が、重機に搭載した磁界発生装置から発せられる磁界内に侵入すると、ICタグから氏名、所属、IDナンバーなどの「タグ情報」と侵入した磁界に割り振られた「磁界番号」を発信します。

②タグ情報と磁界番号を、重機に搭載した受信アンテナが受けると警報を発します。

③警報表示は、重機に搭載したパトライトが回転し、オペレータ席モニターに誰が検知されたかを表示します。更にモニターには重機周囲全体の魚眼カメラにより重機周りの映像を表示します。

図版:アラウンドウォッチャー概念図

アラウンドウォッチャー概念図

図版:システム構成主要機器

システム構成主要機器

特長・メリットココがポイント

磁界発生装置が作業員を識別

  • 検知範囲を磁界で設定し、タグ情報と磁界番号を用いることで、電波や超音波方式のような乱反射による誤検知を防止しています。
  • 自機近傍のみに磁界を限定することができるので、複数の重機が輻輳した環境でも使用できます。
  • 運転手の持つICタグは、警報からは除外されるため、重機オペレータが頻繁に交代する作業環境でも有効に使用できます。
  • 作業員が障害物の陰となる位置に居ても検知できます。

図版:本方式動作範囲

本方式動作範囲

魚眼カメラシステムを併用

  • 重機の周囲360度を常にモニター画面で確認できます。
  • 重機とICタグで検知された作業員の位置関係を容易に確認できます。

図版:モニター表示画面

モニター表示画面

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適用実績

図版:新東名高速道路徳定トンネル

新東名高速道路徳定トンネル

場所:愛知県新城市

発注者:中日本高速道路

規模:上り線568m 下り線576m

切羽崩落予知システム「切羽ウォッチャー®

多点式高精度距離計を用いた
リアルタイム切羽安全監視システム

山岳トンネル工事では、作業員が切羽に近い位置で作業にあたるため、安全管理上、常に切羽の状況をモニタリングし、地山の目に見えない微妙な変位を監視することが非常に重要です。

高精度レーザ変位計を利用した切羽ウォッチャーは、あらゆる地山に対して、安全かつ高精度に切羽の状況をモニタリングできるシステムです。崩落前の計測結果から切羽崩落の可能性や崩落時刻を予測できるソフトも入れており、事務所でのモニタリング、坑内の避難警告システムを組み合わせることにより、24時間リアルタイムで切羽の安全性を監視することができます。

図版:切羽ウォッチャーシステム配置図

切羽ウォッチャーシステム配置図

キーワード

山岳トンネル、切羽安全監視システム、高精度レーザ距離計、岩盤崩落時刻予測、リアルタイム、多点計測
改ページ

切羽ウォッチャーのシステム概要

計測装置は「高精度レーザ距離計」と、それを水平方向に高精度で回転可能な「回転制御装置」からなります。そのため、レーザ距離計1台で任意の複数点における切羽押出し変位を高精度に計測することができます。さらに、東京大学大学院福井勝則准教授の提唱する「岩盤崩落予測時刻」を基に設定された管理基準値を用いることにより、切羽の崩壊の可能性や崩落予測時間をリアルタイムに予測することができます。この管理基準値は実際に鹿島の山岳トンネル現場における切羽押出し変位データを基に、その有効性を検証しています。これらの開発により、従来手法では予測が難しかった突発的な崩壊の可能性がある中硬岩地山や土砂地山も含め、あらゆる地山に対して、切羽の安全性をリアルタイムで評価することが可能となりました。また、レーザ距離計のターゲットの代わりに特殊スプレーを用いることで、計測作業の安全性・効率性を向上させることが可能となりました。

図版:装置外観と切羽ウォッチャーシステム概要図

装置外観と切羽ウォッチャーシステム概要図

特長・メリットココがポイント

突発的崩落の可能性のある
地山にも対応が可能

高精度レーザ距離計による常時計測により、従来では対応できなかった突発的な崩落の可能性がある地山にも対応が可能となりました。

  • 従来技術に比べ、約10分の1の誤差で計測可能です。(計測精度:約±0.3mm)
  • 回転制御装置、または複数台設置による多点監視が可能です。
  • 特殊スプレーの使用により、ノンターゲットの吹付面であっても、ターゲット使用時と同等の計測精度を実現し、効率性・安全性の向上を達成しました。

図版:従来手法との精度比較表

従来手法との精度比較表

図版:1日間での計測結果

1日間での計測結果

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リアルタイムに「岩盤崩落時刻」を算出

切羽の変位から変位速度・変位速度の逆数を評価することで、リアルタイムに「岩盤崩落時刻」を算出する手法を用いました。

  • 切羽崩落前の変位速度の加速度的上昇傾向に着目し、変位速度の逆数=「0」となる崩落時刻を算出します。
  • 実トンネルの崩落データで精度検証済みです。

図版:切羽変位および変位速度

切羽変位および変位速度

図版:切羽崩落時の様子

切羽崩落時の様子

図版:変位速度の逆数と崩落予測

変位速度の逆数と崩落予測

学会論文発表実績

  • 「多点式高精度レーザー距離計によるトンネル切羽変位計測」,第47回地盤工学研究発表会,2012年
  • 「突発的な切り羽崩落を高精度に予測」,日経コンストラクション,8月27日号,2012年

GPS速度監視システム「モバイル G-Safe®

GPSを搭載した携帯電話による工事車両の速度監視システム

「モバイルG-Safe」は、GPSを搭載した携帯電話による速度監視システムとして、2010年に業界に先駆けて自社開発しました。北陸地方の山岳トンネル現場に初めて導入し、土砂運搬管理に適用したのを皮切りに、これまで土木・建築合わせて13件の現場で延べ200台を超える実績を積んでいます(2012年11月現在)。本システムはこれまで、国土交通省を始めとした様々なプロジェクトに採用され、安全な工事車両運行に寄与しています。

また、都市部や山間部での適用実績を経て各種の課題を解決し、より使いやすいシステムへとバージョンアップを図ってきました。ローコストで導入しやすいことや自社開発のため個別現場ニーズへの適用性が高いことから、今後も、積極的に全国の現場に展開していく方針です。

特許出願中

図版:GPS携帯電話車載状況と動作イメージ

GPS携帯電話車載状況と動作イメージ

キーワード

モバイルG-Safe、GPS、携帯電話、速度監視システム、リアルタイム、自動警告、自動通報
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特長・メリットココがポイント

工事車両の速度情報をリアルタイムで管理

本システムの特徴は、以下のとおりです。

  • 工事車両の速度情報をリアルタイムで管理し、速度超過があれば、ドライバーに対して音声で自動警告するとともに、現場の安全管理者へメールで自動通報します。
  • 走行中、注意喚起エリア(通学路の接近、制限速度の変更、見通しの悪いカーブ等)に近づいた際にドライバーにアナウンスします。
  • 速度情報や自動通報した情報などはSDカードに保存されるため、パソコン上で簡単に報告書を作成します。

図版:GPS速度監視システムの概念図

GPS速度監視システムの概念図

適用実績

図版:宮古地区災害廃棄物破砕・選別等業務

宮古地区災害廃棄物
破砕・選別等業務

場所:岩手県宮古市

発注者:岩手県環境生活部

規模:15台

図版:国道253号八箇峠トンネル

国道253号八箇峠トンネル

場所:新潟県十日町市

発注者:国土交通省北陸地方整備局

規模:15台

セーフチャージャー®

火薬の遠隔装填により火薬装填作業の安全性向上

山岳トンネル工事における発破掘削工程の火薬装填作業は、作業員が切羽から込め棒によって火薬を押し込む手装填が主流です。しかし、手装填では作業員が切羽に密着するため、肌落ち、落石等による災害が発生する恐れがあります。このため、近年、装填作業における安全性の確保が重要視され、遠隔装填技術の開発が望まれていました。

鹿島が開発したセーフチャージャーは、切羽から2m程度離れた位置からの遠隔装填を可能とし、切羽から2m以内で多く発生すると言われる火薬装填作業における労働災害を防ぐものです。また安全性向上を実現するとともに、確実な薬量管理、込め物装填が可能であり、カートリッジ式含水爆薬に対応する小型で安価な遠隔装填システムを初めて確立しました。

特許登録済

図版:システムイメージ図

システムイメージ図

キーワード

火薬、装薬、機械装填、遠隔装填、切羽、安全、掘削、ドリルジャンボ
改ページ

施工手順・採用工事

現在、様々なタイプの火薬装填装置、粒状やペースト状などの爆薬を装填するシステムが提案されているものの、汎用化されるまでには至っていません。本システムは、ドリルジャンボなど現行の作業設備に適合しやすいものとし、操作方法を簡便にすることで汎用性の高いものとしました。火薬は、トンネル発破で汎用されているカートリッジ式含水爆薬を使用するため、確実な薬量管理が可能です。また、雷管を取り付けた爆薬をパイプ先端に取り付けて装薬孔に挿入した後、所定量の爆薬、爆破効果を高める込め物の同時装填を可能とすることで、現行法規制を遵守したものになっています。セーフチャージャーは、これまでに長崎県指方トンネル(長崎県)、北海道開発局音威子府トンネル(北海道)、京都府北大河原トンネル(京都府)、三重県矢頭峠トンネル(三重県)等で使用されており、今後も引き続き現場での採用が予定されています。

図版:トンネル上半の火薬装填状況

トンネル上半の火薬装填状況

図版:トンネル下半の火薬装填状況

トンネル下半の火薬装填状況

特長・メリットココがポイント

安全性が格段に向上

切羽から離れた遠隔装填によって切羽作業の安全性が格段に向上しました。

  • 一般的に、トンネル切羽近傍での労働災害の80%以上が切羽から2m以内で起こるといわれています。
    本システムでは、切羽から2m程度離れた位置から火薬の装填ができます。これにより、切羽に密着して行う作業の時間が60%低減し、安全性が格段に向上します。

低コストで取り扱いが容易

小型かつ簡易な装置により低コストで取り扱いが容易です。

  • 装填機本体は、重さ7kg、全長40cm程度と小型で、ドリルジャンボに簡単に取り付けることができます。
  • 操作が簡便なため、手装填に比べて作業者の負担が軽減できます。

図版:装填機本体

装填機本体

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適用実績

図版:北海道横断自動車道大夕張トンネル

北海道横断自動車道
大夕張トンネル

場所:北海道勇払郡

竣工年:2009年3月

発注者:東日本高速道路

規模:内空面積(代表値)83m2
延長2,097m

図版:北大河原トンネル

北大河原トンネル

場所:京都府相楽郡

発注者:京都府山城南土木事務所

規模:内空面積(代表値)52m2
延長1,512m

図版:指方トンネル

指方トンネル

場所:長崎県佐世保市

竣工年:2010年10月

発注者:長崎県

規模:内空面積(代表値)68m2
延長1,190m

図版:矢頭峠トンネル

矢頭峠トンネル

場所:三重県津市

発注者:三重県津建設事務所

規模:内空面積(代表値)45.5m2
延長1,637m

図版:音威子府トンネル

音威子府トンネル

場所:北海道中川郡

発注者:国土交通省北海道開発局

規模:内空面積(代表値)76m2
延長2,699m

学会論文発表実績

  • 「カートリッジ爆薬装填機の開発」,火薬学会2008年度春季研究発表会,2008年

山岳トンネル技術 インデックス

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