東急建設、「シールドマシンＡＩ掘進システム」を実証

東急建設株式会社（本社:東京都渋谷区、社長:寺田光宏、以下当社）は、Automagi株式会社（本社:東京都新宿区、社長:櫻井将彦）、協立電機株式会社（本社:静岡県静岡市、社長:西信之）と共同で、トンネル工事に使用するシールドマシンの操作をAIで支援するツール「シールドマシンAI掘進システム」（以下、「本システム」とする）を開発し、都内で施工中のトンネル工事における実証実験で、その有効性を確認しました。

シールドマシンを使用したトンネル工事では、トンネルの最先端（切羽）における地盤の圧力（土圧や水圧）が大きい場合には、切羽直上の地表面に隆起が生じ、圧力が小さい場合には逆に沈下が生じる恐れがあり、切羽掘削面の圧力を適切な値に維持しながら掘り進める必要があります。また、計画通りにトンネルを構築するためには、シールドマシンの精緻な方向制御が要求されます。これまで、掘削する地盤の条件やシールドマシンの位置・姿勢などに応じた掘進制御は、オペレーター個人の経験と技能に依存しており、その技術をいかに継承し、安全と品質を安定的に維持するかが喫緊の課題となっています。

本システムは、シールドマシンの掘進制御において特に重要な切羽の圧力調整と機体の方向制御に着目し、AIによってこれらの制御の支援および自動化を目指しています。本システムは、シールドマシン掘進時に得られる様々な計測データを取り込み・学習することで、最適な制御量を予測する「AI予測システム」と、予測した制御データをグラフ等に可視化し、かつシールドマシンに伝送する「AIアシストツール」によって構成されています。これらのデータを確認しながらオペレーターが操作する「制御支援モード」と、オペレーターでなくAIが自ら制御を行う「自動制御モード」の2つのモードを搭載しています。実証の結果、高い予測精度が確認でき、今後の実装に向け大きく前進しました。