中国の技術者たちは、人工知能を搭載した建設ロボットを使い、前例のないペースで鉄道を開発している。
武漢近郊には高速鉄道が走っている。写真：新華社
世界最大規模の中国高速鉄道網が、さらに拡大しようとしています。今年後半には、福州・厦門線（277km）、広州・汕頭線（203km）、上海・南京線（278km）など、複数の新路線が中国の広大な電化鉄道網に加わります。サウスチャイナ・モーニングソン紙によると、これらの新路線は開通するとドイツの高速鉄道網全体の2倍以上の長さとなり、各路線の最高速度は時速350kmに達する見込みです。
しかし、最新の鉄道は、専用に設計されたロボットによって建設されるという点で、既存のほとんどの鉄道とは異なります。中国鉄道建設電化局のチーフエンジニアである王培雄氏によると、この自動化された建設方法は、今後の高速鉄道プロジェクトでの使用が試験され、承認されています。大規模な電化高架鉄道建設にロボットを導入することは、業界にとって画期的な出来事であり、高速鉄道建設を含む労働集約的な作業の多くを機械が担えることを証明しています。
鉄道建設には、掘削、整地、線路敷設、橋梁やトンネルの建設、信号・通信システムの設置など、多岐にわたる作業が含まれます。鉄道建設は、多くの肉体労働者と、資格と技能を持つ専門家を必要とする、費用のかかるインフラです。かつての鉄道プロジェクトは非常に危険を伴っていました。例えば、アメリカのシエラネバダ山脈を走る鉄道は、1万人以上の建設労働者を必要としました。
今日では、ロボットなどの先進技術が鉄道建設における骨の折れる作業の多くを担っています。例えば、中国は2018年に、1日1.5キロメートルの速度で高速鉄道を敷設できる自動機械を導入しました。2021年には、精度の向上と24時間365日稼働の能力向上により、この自動鉄道建設機械は1日2キロメートルの線路を敷設できるようになりました。近い将来、ロボットはレール敷設以外にも能力を拡大し、溶接、塗装、検査などを行うようになります。さらに、トンネル掘削やコンクリート打設といった作業も自動化されるでしょう。
しかし、王氏らによると、ロボットが高速鉄道の架空電化構造物を建設できるようになったのはごく最近のことであり、かつては機械には複雑すぎると考えられていた作業だとされている。列車に電力を供給するための電気配線、鉄塔、支柱、電柱は、架空電線（OCS）と呼ばれる。高速鉄道のOCSネットワークの構築には、鉄塔とケーブルの事前組み立て、建設現場への資材輸送、鉄塔と支柱の設置といった複雑なプロセスが伴う。
鉄塔とケーブルの設置は、加圧された高所作業が必要となるため、特に危険な作業です。例えば、電力系統のブームを支柱に設置するには、作業員が支柱の先端に滑車を取り付け、ロープでブームを地面に結び付けて引き上げる必要があると、王氏のチームのエンジニアである江哲華氏は言います。
この工程では、地上の複数の作業員が支柱の作業員と連携して作業を行う必要があります。万が一、作業に問題が生じた場合、命に関わる事態になりかねません。こうした危険性と作業の性質上、OCSネットワークの組み立ては高速鉄道プロジェクトの中で最も労働集約的な作業となります。
この問題を解決するため、鉄道技術者たちは、デジタルデータ管理プラットフォームとインテリジェントシステムを活用し、保管、事前組み立て、輸送、そして建設までを自動化する建設技術を開発しています。自動化されたセンサーが建設現場からリアルタイムデータを収集し、スマート倉庫に送信します。スマート倉庫では、自動保管・回収システムが鉄塔、電柱、ハンガーなどの部品を組み立てるために必要な資材を識別・工場へ搬送し、それらを持ち上げて適切な場所に設置します。
しかし、エンジニアリングチームによると、OCSの構築においてロボットは課題にも直面しています。作業の最も複雑な側面の一つは、多数のケーブル、支柱、ブーム、その他多くの部品を正確かつ同期して設置する必要があることです。建設現場には、起伏のある地形、自然障害物、悪天候など、設置プロセスを妨げる可能性のある様々な要因が存在します。ロボットは障害物を避けたり、環境の変化に適応したりすることが困難な場合があります。OCSの設置には、作業を完了するためにシームレスに連携する一連のロボットシステムも必要です。
これらの課題に対する解決策は人工知能です。科学者たちは、画像認識アルゴリズムと対象物の特徴抽出を用いて、1mm以内の精度で電柱設置の最適な工程を計画するロボットを建設現場に導入しています。AIは、ロボットが悪天候下でも作業し、隣り合って作業することも可能にします。AIの助けにより、ロボットはより柔軟になり、作業ステーション間を移動し、ネジを調整・締め付けた後、基準点に戻って次の指示を待つといった作業が可能になります。
王氏のチームのエンジニア、高奇氏によると、倉庫ではスマートフォークリフトなどのAI機器が資材のピックアップと運搬を行っている。これらのスマートマシンは自己メンテナンス機能を備え、24時間稼働し、様々な作業を高精度にこなす。倉庫の品質管理機能も向上している。保管された資材は仕分けされ、暗室でスキャンされた後、搬送される。30種類の資材を学習させた専用のニューラルネットワークモデルは、使用前に資材の欠陥を検知できる。この技術により倉庫の効率が向上し、従来の倉庫に比べて10倍の速度で作業が行える。
ロボットは、正確さを損なうことなく、休みなく一日中働くことができるだけでなく、熟練労働者が不足している、または人件費が高すぎる分野でも重要な役割を果たすことができます。
アン・カン（ SCMPによると）
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