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三井住友建設(東京都中央区)
クレーンのブームの動きを3Dで可視化

 高圧電線や高架橋に近い場所でクレーン作業を行うとき、気を付けなければいけないのは、クレーンのブーム(腕の部分)が電線や構造物に接触しないようにすることだ。

 これまでは、ブームの回転、上下、伸縮の動きに伴って時々刻々と移動するブーム先端の位置を確認するのに、安全監視員による目視確認やクレーンのリミッター機能(荷重に応じてブームの角度を制限する機能)、2次元レーザーなどを使ってきた。

鉄道の営業線近接作業でのクレーン作業。ブームが動ける範囲はごくわずかだ。守谷車両基地にて(写真:三井住友建設)
鉄道の営業線近接作業でのクレーン作業。ブームが動ける範囲はごくわずかだ。守谷車両基地にて(写真:三井住友建設)

 しかし、制限エリアの形が曲線だったり、3次元的に複雑だったりすると安全側にエリア設定を行うため、本来なら作業できる空間を活用しきれていなかった。

 そこで三井住友建設は、3次元でクレーンの作業エリアを監視する「3Dクレーンブーム位置監視システム」を開発した。

 GPSでブーム位置をリアルタイムに計測し、制限エリアに接近した場合には警報を出してくれるシステムだ。

クレーンのブーム先端に取り付けられたGPSアンテナ(写真:三井住友建設)
クレーンのブーム先端に取り付けられたGPSアンテナ(写真:三井住友建設)

「3Dクレーンブーム位置監視システム」のイメージ図(資料:三井住友建設)
「3Dクレーンブーム位置監視システム」のイメージ図(資料:三井住友建設)

 現場にGPS(全地球衛星測位システム)の基地局を置き、クレーンのブーム先端には無線LAN搭載のGPS受信アンテナを取り付ける。

 ワイヤレスなのでブームが伸縮したり屈伸したりしても大丈夫だ。複数のクレーンを同じシステムで統合的に監視できるので、クレーン同士が接近して作業するときも相互の位置関係がはっきりと分かる。

 また、制限エリアの設定にはGPS座標を使うため、一度設定すればクレーンが移動しても再設定することなく作業が続けられる。

 クレーン先端の位置は、現場のタブレット端末やパソコンの画面上で、3D空間で様々な視点から見られる。例えば、制限エリアの真横などから見ると、地上からでは見えづらかった構造物との離隔距離が手にとるように分かるのだ。

タブレット端末で視点を変えながらブーム先端位置を確認できる(資料:三井住友建設)
タブレット端末で視点を変えながらブーム先端位置を確認できる(資料:三井住友建設)

iPadでのブーム先端位置の監視(左)。現場事務所のパソコンによる監視(右)(写真:三井住友建設)
iPadでのブーム先端位置の監視(左)。現場事務所のパソコンによる監視(右)(写真:三井住友建設)

 三井住友建設は国土交通省中部地方整備局発注の「平成25年度 東海環状上切高架橋PC上部工事」などでこのシステムを開発し、今回、鉄道施設・運輸施設整備支援機構発注の「つくばエクスプレス線、守谷車両基地入出庫線複線化工事」に導入した。

 制限エリアの空間を設定するためのポイント数には上限がない。そのため、複雑な形状でも多面体で無駄なく作業空間を設定できる。

 同社はBIMやCIMの地形や構造物の3Dモデルと、3Dクレーンブーム位置監視システムの連携も視野に入れている。

 BIMソフトで建物の設計を行うとき、斜線規制などをクリアできる空間を“鳥かご”のように設定し、その中に納まるように作業を進めていくことがある。

 クレーン作業の安全管理も同様に、バーチャルな鳥かごを設定しておき、その中で作業するというやり方が一般的になるかもしれない。