JP2023048188A - 安全管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】重機や車両と人との混同作業を伴うトンネル施工における安全性の向上を図るためのトンネル施工に伴う安全管理システムを提案する。【解決手段】切羽Ｋを有する工事中のトンネルＴにおける安全管理システムであって、切羽Ｋに面する領域である第一エリア１と、第一エリア１の坑口側に隣接する領域である第二エリア２とに区分されている区分トンネルと、区分トンネル内に存在する複数の重機または車両とを備えており、第一エリア１と第二エリア２との境界には、第一エリア１への重機または車両の進入を抑止する重機車両用遮断機１３と、第一エリア１への人員の進入を抑止する人員用扉１２とが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル施工に伴う安全管理システムに関する。

トンネル工事では、トンネル坑内において、重機の稼働、車両や人員の通行、各種作業が行われる。このように重機・車両と人とが混在する場所では、重機・車両と人との距離を十分に確保することが望ましいが、限られた空間内で作業を行うトンネル坑内では、重機・車両から十分に距離を確保できない場合がある。そのため、トンネル坑内では、接触事故などに対して細心の注意を図り、安全性を確保する必要があり、従来より、人と重機・車両等との接触を防止するための設備が多数使用されている。
例えば、特許文献１には、車両の前部および後部に車外から人の手により操作される車外スイッチを配置し、車外スイッチが操作されたときに作動する車両が開示されている。かかる車両によれば、運転者などが、いったん車外に出て、車外スイッチを操作しない限り車両が作動しないため、車両の周囲の安全を確認したうえで車両を作動させることになる。
一方、重機・車両と人とが混在する場所では、重機等を始動する際に周囲の安全性を確認した場合であっても、稼働中の重機・車両の近くに人や他の重機・車両等が進入する恐れや、作業中の人に重機や車両等が近づく恐れがある。
そのため、トンネル施工においてより高い安全性を確保することができる安全管理システムが求められている。

特開２００４－１９７６４５号公報

このような観点から、本発明は、重機や車両と人との混同作業を伴うトンネル施工における安全性の向上を図るためのトンネル施工に伴う安全管理システムを提案することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明は、切羽を有する工事中のトンネルにおける安全管理システムであって、前記切羽に面する領域である第一エリアと、前記第一エリアの坑口側に隣接する領域である第二エリアとに区分されている区分トンネルと、前記区分トンネル内に存在する複数の重機または車両とを備えており、前記第一エリアと前記第二エリアとの境界には、前記第一エリアへの前記重機または前記車両の進入を抑止する重機車両用遮断機と、前記第一エリアへの人員の進入を抑止する人員用扉とが設けられている。
かかるトンネル施工に伴う安全管理システムによれば、トンネルの掘削作業が行われる第一エリアへの重機・車両や人員の進入を制御するため、トンネル坑内における安全性の向上を図ることができる。例えば、重機や車両の作業中に、人員用扉により人が第一エリアに入り込むことを抑止すれば、稼働中の重機等の近くに人員が近づくことがない。また、第一エリアにおいて人員が作業中のときに、重機車両用遮断機により重機や車両が第一エリアに進入することを抑止すれば、作業中の人に重機や車両が近づくことがない。
なお、安全管理システムは、前記重機車両用遮断機および前記人員用扉を制御する制御装置を備えているのが望ましい。この制御装置は、複数の前記重機または前記車両のうち、予め登録された登録重機または登録車両であるときに前記重機車両用遮断機を開く制御を実行し、予め登録された人員であるときに前記人員用扉を開く制御を実行する。こうすることで、予定外の人員、重機・車両が第一エリアに進入することを防止し、安全性の向上を図ることができる。

また、複数の前記重機または前記車両のうちの少なくとも一台の重機または車両は、運転席にスターターと補助スイッチとが設けられており、前記スターターと前記補助スイッチとの両方を操作することにより始動するように構成されているのが望ましい。また、複数の前記重機または前記車両のうちの少なくとも一台の重機または車両には、ドアが開いた状態では始動不能とする制御手段が設けられているのがより望ましい。このようにすることで、重機の誤作動や車両の誤発進を防止できる。
また、複数の前記重機のうちの少なくとも一台の重機が、当該重機の稼働範囲を明示する照明手段を備えていれば、重機の死角への進入を防止できる。
さらに、前記区分トンネルは、前記区分トンネルの路盤面または壁面にメッセージを投影する投影機を備えていれば、注意喚起により安全意識の向上を図ることができる。

本発明のトンネル施工に伴う安全管理システムによれば、重機や車両と人との混同作業を伴うトンネル施工における安全性の向上を図ることが可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネル安全管理システムの配置を示す平面図である。 重機を後方から望む斜視図である。

本発明の実施形態では、トンネル工事において、坑内での安全性の向上を図るための安全管理システムについて説明する。図１に安全管理システムが装備されたトンネル（区分トンネル）Ｔを示す。
安全管理システムでは、トンネル坑内を複数のエリアに区分して、エリア毎に作業内容に適した安全管理を行う。本実施形態では、切羽Ｋに面する所定の範囲（例えば、切羽Ｋから４０～６０ｍの区間）を第一エリア１とし、第一エリア１の坑口側に隣接する所定の範囲（第一エリア１の坑口側端部から１００～２００ｍの区間）を第二エリア２とし、さらに第二エリア２の坑口側端部から坑口までの区間を第三エリア３とする。
第一エリア１は、切羽Ｋに面していて、掘削作業が行われる領域である。第一エリア１では、人員による作業の他に、トンネル掘削に使用する重機（例えば、ドリルジャンボ、吹付けロボット、バックホウ等）が稼働する。また、掘削に伴って発生した土砂の搬出（ズリ出し）や、掘削作業に使用する資材などの搬入に使用する輸送手段（例えば、ダンプトラック等の車両等）が往来する。また、第一エリア１の後端部（坑口側端部）には、車両等が転回するための転回場４が設けられている。第一エリア１に進入した車両等は、転回場４において向きを変更することができる。
第二エリア２には、ズリ出しや資材搬入を行う車両等の待機場所が設けられている。第二エリア２では、重機や車両が頻繁に入れ替わる。また、第二エリア２には、重機稼働中の第一エリア１から退避した作業員の退避場所５も設けられている。また、第二エリア２には、第一エリア１の換気を行う集塵機６が設けられている。
第三エリア３には、資材置き場などが設けられている。また、第三エリア３では、インバートや覆工コンクリートの施工を行う。

トンネル坑内には、坑口Ｅから第一エリア１の後端（坑口Ｅ側の端部）に至る安全通路７が設けられている。すなわち、第二エリア２と第三エリア３は、車両や重機等が走行する機械車両通路８と、人員が使用する安全通路７とに区分されている。安全通路７は、トンネルＴの左右いずれか一方の側部に設けるものとする。第二エリア２では、安全通路７と機械車両通路８との境界に、フェンス９を連続的に設置して、安全通路７と機械車両通路８の境界を明示するとともに、人員が機械車両通路８に出ることを防止する。また、第三エリア３では、安全通路７と機械車両通路８との境界に、チェーン１０やトラロープ等を連続的に設置して、安全通路７と機械車両通路８との境界を明示する。安全通路７には、照明を設置する。本実施形態では、安全通路７の照明として、トンネルＴの軸方向に沿ってトンネル壁面にＬＥＤテープライトを設置する。
なお、重機や車両が離合する拡幅部等、安全通路を設けることができない場所がある場合には、当該領域に、回転灯、スピーカーおよびセンサを設けてもよい。このセンサには、例えば、人員が携帯するＩＣタグを検知するＩＣタグリーダを使用する。センサが人員を検知した際には、回転灯が点灯するとともに、スピーカーによる警報が発報されて、重機や車両の運転者に人がいることを知らせることが可能となる。

トンネル坑内に入る人員は、ヘルメットに固定するなどして、常にＩＣタグを携帯（装備）する。
トンネルＴの坑口Ｅには、タグ感知型の入坑管理システム１１が設けられている。入坑管理システム１１がＩＣタグを検知すると、自動的に入坑または退坑を判断し、入坑管理システム１１に連動された表示手段（図示せず）に表示する。
入坑管理システム１１は、各エリアの境界（第一エリア１と第二エリア２との境界、第二エリア２と第三エリア３との境界）にそれぞれ設けておき、エリア毎の人の出入りを管理する。
また、入坑管理システム１１は、重機や車両に取り付けたＩＣタグを検知することで、重機または車両の入坑または退坑を検知する。

第一エリア１と第二エリア２との境界には、人員用扉１２が設置されていて、第一エリア１への人員の進入を抑止する。第一エリア１内において重機の作業が停止している場合に、人員用扉１２を開いて人員の第一エリア１への進入を可能とし、第一エリア１内において重機が稼働している場合は、人員用扉１２を閉じて人員の進入を抑止する。重機が稼働している間に第一エリア１から退避した人員は、人員用扉１２の第二エリア２側に設けられた退避場所５において、待機する。退避場所５は、屋根や壁により囲まれた空間とすることで、飛来物等からの安全性を確保するのが望ましい。
本実施形態では、人員用扉１２の開閉を手動（人力）により行うが、人員用扉１２の開閉は、制御装置（図示せず）により制御してもよい。制御装置は、第一エリア１内における重機の作業が停止している場合において、予め登録された人員であるときに人員用扉１２を開く制御を実行する。登録された人員の識別は、ＩＣタグを制御装置が検知することにより行う。一方、第一エリア１内において重機が稼働している場合は、人員用扉を閉じる制御を実行する。

第一エリア１と第二エリア２との境界には、重機車両用遮断機１３が設置されていて、第一エリア１への重機または車両の進入を抑止する。重機車両用遮断機１３は、第一エリア１内から作業に関係ない人員が退避したこと確認してから開くものとし、人員が第一エリア１内に残っている場合には、当該人員が退避するまで閉じておく。重機車両用遮断機１３が、閉まっている間は、重機や車両は、第二エリア２の待機スペース（停車スペース）に停車させておく。
本実施形態では、重機車両用遮断機１３の開閉を手動（人力）により行うが、重機車両用遮断機１３の開閉は、制御装置により制御してもよい。制御装置は、第一エリア１内に作業に関係ない人員が入場しているか否か（退避しているか否か）を判定する機能を備えている。そして、制御装置において第一エリア１内から作業に関係ない人員が退避したと判定された後、第二エリア２側から重機または車両が重機車両用遮断機１３に接近すると、制御手段は、予め登録された重機（登録重機）または車両（登録車両）であるか否かを判定し、登録重機または登録車両であるときに重機車両用遮断機１３を開く制御を実行する。一方、制御装置において第一エリア１内で作業に関係のない人員が入場していると判定された場合、制御装置は、重機車両用遮断機１３を閉じておく制御を実行する。登録重機又は登録車両の検知は、重機や車両に取り付けられたＩＣタグを制御装置が検知することにより行う。

また、第一エリア１と第二エリア２との境界部には、回転灯１４または信号機が設けられている。こうすることで、第一エリア１への進入の可否を視認できるようになるため、重機車両用遮断機１３が閉じていることを見落として、車両等が進入することが防止される。なお、当該回転灯１４または信号機は、安全通路７と機械車両通路８とにそれぞれ設けておくのが望ましい。

トンネル坑内で使用する重機および車両の運転席には、スターターと、補助スイッチとの二つのスイッチが設けられている。これらの重機および車両は、スターターと補助スイッチとの両方を操作することによりエンジンまたはモーターが作動（始動）するように構成されている。スターターと補助スイッチは、運転者が運転席に座った状態でないと操作できない位置に設けられている。このようにすると、トンネル坑内で使用する重機や車両の運転席に運転者が座った状態でスターターと補助スイッチを操作しないと重機や車両が始動しないため、車外からのスイッチ操作に起因する誤作動を防止できる。
また、トンネル坑内で使用する重機および車両には、ドアが開いた状態では始動不能とする制御手段を設けるとよい。このようにすると、車外からの操作をより確実に防止できる。
また、重機Ｍには、重機Ｍの稼働範囲１７を明示する照明手段（ホロライト）が設けられている。重機Ｍの周囲に稼働範囲が明示されていることで、人が誤って重機Ｍの稼働範囲１７に進入することを防止する。照明手段は、少なくともオペレータの死角になる領域（稼働範囲１７）を明示する。
また、重機Ｍや車両には、全方位カメラと、周囲を平面的に映し出すモニターや後方を映し出すモニターを搭載しておくことで、死角を減らすものとする。また、重機Ｍや車両にドライブレコーダーを搭載することが好ましい。
また、重機Ｍの運転席には、周囲に重機Ｍの稼働を知らせるマイクが設けられていることが好ましい。このようにすると、重機Ｍを始動する際に、車外に設けられたスピーカーから周囲にアナウンスできるので、稼働前の重機Ｍの周囲から人を遠ざけて、重機Ｍと人との接触を防止できる。
また、重機Ｍには、人員が携帯するＩＣタグを検知する装置を設けておき、人が稼働中の重機Ｍに近づいた際に、重機Ｍの稼働を停止させるようにすることが好ましい。
また、吹付け機には、車外に吹付け量を表示するモニターが設けられていて、吹付け量を確認できるようにする。ポンプのリミットスイッチに配線を接続し、ポンプの動いた回数で吹付け量を換算する。
重機Ｍおよび車両には、車体にエンジンまたはモーターと連動したＬＥＤテープライト１８が貼着されている。重機Ｍ・車両が稼働中にＬＥＤテープライト１８を点灯させれば、重機Ｍおよび車両が稼働中であることを周囲に知らせることができる。

切羽Ｋの照明は、緊急事態であることをオペレータに知らせるように構成されている。具体的に、切羽Ｋの照明は、照明光（白色光）だけでなく、有色光（例えば赤色光）を発光可能である。緊急時に赤色光を発光し、第一エリア１全体を赤く照らすことで、重機Ｍが作動中で音が聞こえづらいオペレータに緊急事態であることを知らせる。オペレータは、照明が赤くなったことを確認したときに、重機Ｍを停止する。緊急事態とは、例えば、切羽近傍において重機が作動中に、不用意に作業員が近づいた場合等、人と重機Ｍの接触の危険が生じた場合である。
本実施形態では、掘削作業中における切羽から５ｍ以内の範囲への人の立ち入りを禁止し、切羽から５ｍの位置に看板とテープを設置することで、不用意に人が立ち入ることを防止する。

第二エリア２と第三エリア３との境界部には、回転灯１４や信号機等が設けられている。重機や車両等の運転手は、回転灯１４や信号機により、坑内の作業状況を確認し、第二エリア２への進入または第三エリア３での待機を行う。例えば、ズリ出し中による立ち入り禁止を回転灯１４により示すようにするとよい。
インバートコンクリート打設時等、ブームを有する重機や車両（コンクリートポンプ車）等の近傍で作業員が作業を行う場合には、ブームの位置を確認しやすくするために、ブームからチェーンやロープなどを吊り下げる。作業員は、頭上で揺れるチェーンなどを視認することで、ブームとの位置関係を確認できる。

また、坑口Ｅには、信号機１５を設けておき、トンネル坑内への車両等の進入の可否を表示するものとする。すなわち、トンネル坑内への車両の進入を制限することで、トンネル坑内で過密になることを防止するとともに、通行の安全性を確保する。
また、坑口には、アプリ連動型の電光掲示板１６を設けておく。電光掲示板１６には、例えば切羽監視員がタブレット端末により入力したメッセージを表示する。このようにすると、トンネル坑内に入坑する者が、切羽Ｋの作業状況を確認できる。また、切羽監視員が入力したデータを保存することで、サイクルタイムのデータ管理に使用できる。
また、トンネル坑内には、トンネルの路盤面または壁面にメッセージを投影する投影機が設けられている。投影機は、坑内の制限速度、立ち入り制限の表示、切羽Ｋの作業状況、駐車スペースや資材置き場の位置等を表示することで、運転者に注意を促す。

本実施形態の安全管理システムによれば、作業員や重機の往来が最も多い領域（第一エリア１）を区分して、当該領域への不用意な進入を制限することで、重機と人との接触リスクを低減できる。
重機車両用遮断機１３および人員用扉１２によりトンネルＴの掘削作業が行われる第一エリア１への重機・車両や人の進入を制御するため、トンネル坑内における安全性の向上を図ることができる。例えば、重機Ｍや車両の作業中に、人員用扉１２により人が第一エリア１に入り込むことを抑止すれば、作業に関係ない人員が稼働中の重機Ｍ等の近くに近づくことがない。また、第一エリア１において人が作業中のときに、重機車両用遮断機１３により重機や車両が第一エリアに進入することを抑止すれば、作業中の人に重機Ｍや車両が近づくことがない。
また、制御装置を備えている場合には、重機車両用遮断機１３が予め登録された重機Ｍまたは車両であるときに重機車両用遮断機１３を開く制御を実行し、人員用扉１２が予め登録された人員であるときに人員用扉１２を開く制御を実行するように制御できるため、予定外の人員、重機Ｍ・車両が第一エリア１に進入することが防止され、安全性の向上を図ることができる。
また、重機Ｍまたは車両は、運転席に設けられたスターターと補助スイッチとの両方を操作しないと始動しないため、乗り込途中に運転手が誤ってスターターを作動させることを防ぐことができ、ひいては、誤発進を防止できる。すなわち、トンネル坑内に車両を駐車することが多い現場であっても、誤発進による事故を防ぐことができる。

また、重機Ｍまたは車両は、ドアが開いた状態では始動不能とする制御手段が設けられているため、重機Ｍの誤作動や車両の誤発進が二重に防止されている。また、オペレータがドアを開けた状態で身を乗り出して運転することもできないため、身を乗り出そうとした際に衣服が操作レバーに接触して誤作動を起こすこともない。
また、重機Ｍの稼働範囲１７（運転者の死角）を明示する照明手段（ホロライト）を備えているため、重機Ｍの死角への人の進入を防止できる。
さらに、トンネルＴの路盤面または壁面にメッセージを投影する投影機を備えているため、注意喚起により安全意識の向上を図ることができる。ＳＬ看板のように転倒することもなく、注意喚起の効果が低減することもない。また、状況に応じたメッセージを表示することで、注意喚起の効果が向上する。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、トンネル坑内を３つのエリアに区画するものとしたが、トンネル坑内のエリア数は限定されるものではなく、トンネル坑内で同時進行する作業内容に応じて適宜決定すればよい。例えば、覆工コンクリートを施工するエリア等を別途設けてもよい。
また、人員用扉１２および重機車両用遮断機１３は、各エリアの境界にそれぞれ設けてもよい。
また、補助スイッチ、ドアが開いた状態では始動不能とする制御手段、稼働範囲１７を明示する照明手段、ＬＥＤテープライト１８等の重機または車両が装備する安全設備は、必ずしもすべての重機および車両が装備する必要はなく、安全性が高い場所のみで稼働する重機や車両は必ずしも備えている必要はない。また、重機または車両の使用場所によっては、一部の安全設備を省略してもよい。

１ 第一エリア
２ 第二エリア
３ 第三エリア
１２ 人員用扉
１３ 重機車両用遮断機
１７ 稼働範囲

Claims (6)

1. 切羽を有する工事中のトンネルにおける安全管理システムであって、
   前記切羽に面する領域である第一エリアと、前記第一エリアの坑口側に隣接する領域である第二エリアとに区分されている区分トンネルと、
   前記区分トンネル内に存在する複数の重機または車両と、を備えており、
   前記第一エリアと前記第二エリアとの境界には、前記第一エリアへの前記重機または前記車両の進入を抑止する重機車両用遮断機と、前記第一エリアへの人員の進入を抑止する人員用扉と、が設けられていることを特徴とする、安全管理システム。
2. 前記重機車両用遮断機および前記人員用扉を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、複数の前記重機または前記車両のうち、予め登録された登録重機または登録車両であるときに前記重機車両用遮断機を開く制御を実行し、予め登録された人員であるときに前記人員用扉を開く制御を実行することを特徴とする、請求項１に記載の安全管理システム。
3. 複数の前記重機または前記車両のうちの少なくとも一台の重機または車両は、運転席にスターターと補助スイッチとが設けられており、前記スターターと前記補助スイッチとの両方を操作することにより始動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の安全管理システム。
4. 複数の前記重機または前記車両のうちの少なくとも一台の重機または車両には、ドアが開いた状態では始動不能とする制御手段が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の安全管理システム。
5. 複数の前記重機のうちの少なくとも一台の重機は、稼働範囲を明示する照明手段を備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の安全管理システム。
6. 前記区分トンネルは、前記区分トンネルの路盤面または壁面にメッセージを投影する投影機を備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の安全管理システム。

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