シールドトンネル最先端技術紹介 Shield Tunnel Technology

シールド工事の自動化による省人化・省力化を実現

シールド自動化システム「OGENTS®︎(オージェンツ)」

1 シールド自動測量OGENTS/SURVEY

坑内自動測量システム

自動視準機能を有するトータルステーションをタブレット端末で遠隔操作し、シールド機やセグメントの掘進管理測量を自動で行います。
※ 図1・図2参照
高所や狭い場所での測量作業を回避できます。

タブレット端末を使用した
遠隔操作による省人化・省力化

ターゲットの視準が不要なため、1人での測量作業が可能となります。
ターゲットの視準、測量、計算を自動で行い、測量と同時に結果を確認することが可能であるため、作業時間を3分の1に短縮できます。

図1 坑内自動測量システム概要図

図1 坑内自動測量システム概要図

01. シールド坑内自動測量運用状況
01. シールド坑内自動測量運用状況
02. タブレット端末
02. タブレット端末
03. 自動測量(トータルステーション)
03. 自動測量(トータルステーション)

図2 坑内自動測量システムの運用状況

2 シールド自動運転OGENTS/DRIVE

シールドAI自動方向制御システム

熟練オペレーターによる方向制御の操作をAIに学習させることで、シールドの方向制御を自動で行います。熟練オペレーターの学習モデルを使用することで、精度の良い方向制御が可能です。
※ 図3・4参照

AIを活用した方向制御による省人化と線形品質の向上

AIが指示する力点に従い、自動でジャッキ操作するため、オペレーターの判断や操作によらず、高い線形品質を確保できます。

図3 シールドAI自動方向制御システム概要図

図3 シールドAI自動方向制御システム概要図

シールドAI自動方向制御システム画面
シールドAI自動方向制御システム画面
自動運転状況
自動運転状況

図4 シールドAI自動方向制御システム画面と自動運転状況

添加材自動制御システム

熟練技能者による添加材注入率設定や、土砂性状(粘度)、掘進データをAIに学習させることで、最適な注入率の設定と切羽への注入操作を自動で行います。熟練技能者の学習モデルにより、地盤に最適な添加材注入率を算出することで、土砂性状を適切に保つことができ、切羽の安定につながります。
※ 図5参照

AIを活用した添加材自動注入による省人化と安全性の向上

AIが指示する添加材注入率に従い、添加材注入を自動で行うため、技術者の判断やオペレーターの操作が不要です。また、掘削土砂の性状が保持され、噴発・閉塞(へいそく)の発生を防止します。

図5 添加材自動制御システム概要図

図5 添加材自動制御システム概要図

切羽土圧自動制御システム

スクリューコンベヤーの回転速度を自動で調整し、設定した切羽土圧となるように自動で制御します。エアコンの温度制御などに用いられるフィードバック制御を採用することで、人為操作では難しい細かな調整が可能なため、切羽土圧の変動を抑制した安定的な掘進が可能です。
※ 図6参照

切羽土圧の自動制御による省人化と安全性の向上

フィードバック制御による指令値に従い、スクリューコンベヤーの回転速度を自動調整するため、オペレーターの判断や操作が不要です。また、切羽土圧の安定保持により地盤変状リスクを回避します。

図6 切羽土圧自動制御システム概要図

図6 切羽土圧自動制御システム概要図

3 掘削土砂自動搬出OGENTS/SOIL

掘削土砂連続評価システム

ハイパースペクトルカメラによる含水比計測、プロファイル測定器による土砂性状の画像解析、土砂画像のAI判定により、土砂性状を連続評価します。また、プロファイル測定器では土砂体積も連続計測し、土砂重量および含水比計測結果と連携することで、乾砂量を管理できます。
※ 図7・8・9・10参照

掘削土砂の連続自動計測による省力化と安全性の向上

掘削土砂の物性(含水比、体積、硬軟)を高精度に1秒1点連続自動計測するため、従来、技術者が行っていた排土量管理、物性確認試験にかかわる作業を軽減します。また、土砂性状の変化を見逃さず、緻密な排出土砂管理ができるため、過剰な土砂排出を防止できます。

図6 計測機器設置状況

図7 計測機器設置状況

図8 赤外線反射率から含水比推定

図8 赤外線反射率から含水比推定

図9 土砂性状推定コンター画像取得結果

図9 土砂性状推定コンター画像取得結果

図10 画像AIによる土砂推定

図10 画像AIによる土砂推定

4 裏込め自動注入OGENTS/GROUT

裏込め材漏出検知システム

裏込め材の注入圧力、流量、積算注入量、裏込め注入率をリアルタイムにモニタリングするとともに、テールから機内への裏込め材漏出をカメラ画像により検知し注入管理に反映することで、テールボイドへ裏込め材を確実に充てんします。
※ 図11参照

裏込め材モニタリングによる省力化

裏込め材の注入状況を自動でモニタリングできるため、従来、技術者が行っていた裏込め注入、充てん管理にかかわる作業を軽減します。

>図11 裏込め材漏出検知システム

図11 裏込め材漏出検知システム

5 シールド設備自動化OGENTS/EQUIPMENT

故障予測システム

AI異常検出モデルにより、カッターやスクリューコンベヤーなどのシールド機主要設備の不具合を予測し、異常の兆しがあれば、アラートを発報します。異常の兆候段階で対処する予防保全が可能となり、トラブルを未然に防止します。
※ 図12参照

シールド設備の不具合予測による省人化・省力化

AIがシールド設備の不具合を予測できるため、作業員のシールド設備点検作業の負担を軽減することができます。

図12 故障予測システム画面

図12 故障予測システム画面

6 セグメント自動組立OGENTS/SEGMENT

セグメント遠隔組立システム

エレクターに取り付けた光学カメラと3Dスキャナにより、セグメント同士の接合面の位置関係をモニターで確認しながら、セグメントを遠隔操作で組み立てます。セグメント組立位置や高所に人が立ち入らないため、転落や挟まれ災害を防止できます。
※ 図13参照

セグメントの遠隔組立による省人化・省力化と覆工品質の向上

センサーにより接合面の位置関係を確認できるため、遠隔操作するオペレーター1人で組み立てができます。センサーによる高精度な組み立てにより、覆工品質が向上します。

図13 セグメント遠隔組立システム

図13 セグメント遠隔組立システム