鹿島がLiDAR活用のバックホウ衝突防止システムを開発。狭隘空間での既設構造物接触を自動停止で回避

鹿島は、鉄道やトンネル工事など狭隘な施工環境でのバックホウ作業において、重機の接触や衝突による既設構造物等の損壊を回避する衝突防止システムを開発した。

横浜高速鉄道と西武鉄道の実工事に導入し、安全性向上効果を確認している。

2次元LiDARセンサと傾斜センサで検知範囲を設定。切梁や電線ケーブル接近時に強制停止

開発された衝突防止システムは、バックホウに取り付けた2次元LiDARセンサの検知範囲内に既設の切梁や電線ケーブル等が入ると、作業中のバックホウを自動的に強制停止させ、それを警告ランプとブザー音によってオペレータに通知する仕組みとなっている。

狭隘な空間でのバックホウによる掘削作業は難度が高く、ブーム・アームが上下・旋回動作時に既設の切梁や電線ケーブルなどに接触・衝突し、それらを損傷させる恐れがあることが課題となっていた。

これまでは優れた技能を有する熟練オペレータが作業を担い、さらに接触・衝突する前にオペレータに危険を知らせる誘導員や監視員の配置を必要とする場合もあった。

しかし今後、熟練オペレータが高齢化等により減少していくことが避けられないため、オペレータの技量や誘導・監視員の指示に依存せず、経験が浅いオペレータでも安全に作業できるような接触・衝突防止策が求められていた。


本システムは、物体を検知するための2次元LiDARセンサ2台、バックホウのブーム・アームの位置と機体傾斜を検知するための傾斜センサ3台、検知範囲を設定し物体を検知したことを認識するコンピュータ1台等で構成されている。

バックホウの上方に位置する既設物への接触・衝突防止を主な目的として、一般的な中型サイズのバックホウ（0.25・0.45m3級）に本システムを装着している。

バックホウ作業中に切梁や電線ケーブル等の既設物が、事前に設定した検知範囲の中に入ると、バックホウを強制的に自動停止させ、同時にキャビン（運転席）内のモニターと警告ランプが点灯し、ブザー音でオペレータに知らせることができる。



検知範囲は施工条件を考慮し、モニター上で任意に設定することが可能な設計となっている。

同社は本システムを装着したバックホウを、横浜高速鉄道が発注する「みなとみらい21線車両留置場建設工事」のトンネル工事における土砂積込み作業と、西武鉄道が発注する「新宿線中井～野方駅間連続立体交差事業に伴う土木工事第1工区（その24）」の鉄道工事における軌道下の地下掘削作業の2工事に導入した。

その結果、オペレータが目視で確認できない高さの既設物に対する接触・衝突の防止、絶対に傷つけたくない構造物に対する接触・衝突の防止、経験の浅いオペレータによるバックホウ作業の操作支援、オペレータの不注意による接触・衝突の防止という4つの効果を確認している。