建設の施工企画 ’11. 363

本稿では，開発機のベース車両である北陸技術事務

CMI 報告所所有のハンドガイド式草刈機に遠隔操縦機能を付加するにあたって採用した安全対策を紹介する。

無人・有人対応型草刈機の安全対策

2．開発機の主な仕様
開発機の主な仕様は以下のとおりである。
①諸元
外形寸法

：L 3,225 mm × W 1,740 mm × H
1,335 mm加藤弘志

質量：1,718 kg②エンジン
形式：水冷ディーゼル

排 気 量：1,642 cc

定格出力：26.5 kW（36 PS）/2,950 min − 1③走行装置

1．はじめに形式駆動方式
河川堤防の維持作業の一つに除草作業がある。これ：ゴムクローラ：油圧無段変速左右独立駆動方式④作業機（カッタ）には堤防法面の勾配に応じてハンドガイド式，遠隔操形

縦式等，各種の除草機械が使い分けられている（図─

回転方向：アッパカット1 参照）。

有効刈幅：1,525 mm

ハンドガイド式等の搭乗式は作業場所の状況に即応式：ハンマナイフ式⑤運転操作できるという点で優れているが，法面等で転倒した場合

方式：ハンドガイド運転または遠隔操縦にオペレータや第三者が機械の下敷きになる恐れがあ

遠隔操縦方式：特定小電力無線局る。一方，遠隔操縦式は転倒時にオペレータが被災す⑥性能る可能性は低いものの，作業場所の状況を把握しにくい

最大走行速度：6.5 km/h 以上

ため，出来形や効率の点で若干劣る部分が見られる。
このような背景から，当研究所では国土交通省北陸技術事務所の委託を受けて，それぞれの長所を取り入れて，急斜面では転倒時に人的被害を回避するため遠隔操縦による運転（無人運転）を行い，緩斜面では緻密で効率の高い作業が可能なハンドガイド運転（有人運転）が行える，無人・有人対応型草刈機（以下，開写真─１

開発機の外観発機という）を開発した。

3．遠隔操縦技術（1）無線方式
現行の大型遠隔操縦式草刈機は，遠隔操縦にラジコン用微弱無線局を使用している。
この電波は使用するに際して免許は不要であるが，出力が低いため電波到達距離が短い。また，周波数帯が低いため高密なデータの高速伝送が難しい。
そこで開発機については，ラジコン用微弱無線局に比べ出力が高く周波数帯も高いため高密なデータの高図─ 1

各種草刈機の適用勾配（国土交通省土木工事積算基準より）速伝送が可能な特定小電力無線を使用することとし

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た。特定小電力無線は，建設機械の遠隔操縦で多くの’11. 3

5．飛石の防止実績を持つ。ただし，無線機の技術適合証明の取得が必要である。
また，遠隔操縦技術の検討において，JIS A 8340
-1：2004（土工機械−安全−第 1 部：一般要求事項）
付属書 3 を参考にした。

（1）作業方法
ハンマナイフ式草刈機のカッタ回転方向には，ダウンカットとアッパカットがある（図─ 2 参照）。
一般には，アッパカットの方が除草作業の出来形が良好とされており，大型遠隔操縦式以外の草刈機では（2）送信機アッパカットが採用されている。一方，作業機（カッ遠隔操縦時にオペレータが転倒したり，送信機を落タ）の前方は草を取り込むために大きく開いているのとしたりしても開発機が暴走しないよう，送信機内部で，小石，空き缶等が刈刃に当たり，アッパカットでに傾斜センサを取付け，異常角度を検出した場合にはは前方の開口部より飛散することがある。

オペレータ側に異常事態が発生したと判断し，開発機これに対して，ダウンカットでは前方に飛散する可のエンジンを停止するフェールセーフ機能を付加した。

能性が低く飛石防止の面で優れているため，大型遠隔操縦式で採用されている。しかし，その結果，刈残し4．リスクアセスメントが発生し，同じ箇所を前後進で二度刈りすることもあり，それが作業効率の低下を招いている。

遠隔操縦時に予想される危険を評価し，その危険に対する対策を検討した。この結果を基に，開発機に織開発機においては，出来形及び作業効率を重視し，アッパカットを採用した。

り込んだフールプルーフ及びフェールセーフ対策の抜粋を以下に示す。
①フールプルーフ対策【ハンドガイド運転時】・走行レバーが中立ではない場合，エンジン始動ができない。
・送信機からの操作は受け付けない。
・エンジン稼働中に切替スイッチで遠隔モードに切替えると，エンジンが停止する。
【遠隔操縦時】

図─ 2

作業方法

・送信機の作業機クラッチが IN の場合，エンジン始動ができない。
・ハンドガイド／遠隔切替スイッチがハンドガイドの場合，エンジン始動ができない。
・機側の操作パネルからの操作は，緊急停止を除いて受け付けない。

（2）飛石防止対策
アッパカットを採用した開発機の飛石対策について
は，作業機のフローティング化（倣い機能の付加）と飛石防止装置の取付けを行った。
①作業機のフローティング化

・エンジン稼働中に切替スイッチでハンドガイド

遠隔操縦の場合，法面状況に応じたきめ細かい作業モードに切替えると，エンジンが停止する。

機の上下操作が難しくなるので，それを補うために作【緊急脱出時】
・エンジン稼働中に切替スイッチで遠隔モードに切替えると，エンジンが停止する。
②フェールセーフ対策

業機を地面に預ける倣い機能を採用した。
作業機がフローティング化されていない場合，地面の不陸の形状によってはカッタが地面に食い込んで小石等を跳ね飛ばし（図─ 3 参照），逆に作業機が浮き・2 秒以上通信が途絶えるとエンジンが停止する。

上がって隙間が生じ，その瞬間に石等が飛び出すこと・混信やノイズが入った場合，走行出力を停止する。

がある。これは，作業機をフローティング化し，作業・コントローラ電源が断線すると，車両にブレーキ機と地面との離隔距離をほぼ一定に保持することによがかかり停止する。

り，ある程度防止できると思われる。
②飛石防止装置
作業機に飛石防止装置を二重に設けるものとした。

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図─ 365

不陸通過時の作業機先端位置

まず，カッタ直前部に，耐久性に優れたチェーンを縄のれん状に配置した。さらにその前方には，のれん状のゴム板（2 枚千鳥配列）を配置し，飛石を防止するものとした。この形状は，チェーン，ゴム板，鋼製波板型の比較試験を河川堤防の除草作業現場で行って選定したものである。
図─ 4

写真─ 2

試験状況概略図（平面図）

飛石防止装置（3）飛石防止装置効果確認試験
開発機の飛石防止効果について，現行の堤防除草で使用されている主な草刈機（ハンドガイド式及び大型遠隔操縦式）と比較するために当研究所構内において図─ 5

実際に刈刃で石（再生クラッシャラン）を飛ばす試験

飛石の飛散方向別割合を行い，飛石防止効果を評価した。
表─ 1 に示した 6 条件の試験を行った結果を，前置なし）では作業装置のカッタ前面が開口してい方飛散率の多い順に図─ 5 に示す。ここで，①〜④るため，前方飛散率は 7 〜 14％となり，大型遠の各飛散方向を図─ 4 に示す。

隔操縦式や開発機と比較してかなり多い（試験番

この結果，以下のことがいえる。

号 B-1，B-2）。開口部を覆う縄のれん状のチェー

・現行のハンドガイド式は，標準仕様（飛石防止装ン（オプション）を装着した場合も，前方飛散率

表─ 1

試験条件

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建設の施工企画’11. 3は 3％であり，飛石防止効果は高いとはいえない

時に操作する走行レバーとは別の緊急脱出用走行レ（試験番号 B-3）。

バーを設けた。

・大型遠隔操縦式は，前方飛散率はダウンカットで1.4％（試験番号 C-1）
，アッパカットで 1.1％（試7．おわりに験番号 C-2）となり，ハンドガイド式（チェーン付）の 3％に比べてかなり少ない。しかし，ダウンカッ開発機は，平成 17 年度から平成 21 年度までの 5 ヵ

トの場合は側方及び後方の飛散率が多くなる（試年で開発され，平成 22 年度に北陸地方整備局管内の験番号 C-1）。

河川事務所に 7 台が配備され，これから漸次導入が計・開発機は，前方飛散率 0.1％及び側方飛散率 0.4％画されている。

となり飛石が極めて少ない（試験番号 A-1）。大型遠隔操縦式（試験番号 C-2）よりもさらに少な
く，飛石は試験に供した草刈機 3 種類の中では最も少ない。

6．その他の安全対策
有人運転（1）傾斜警報機能

写真─３

無人運転
現地性能確認試験状況

開発機のハンドガイド運転時にオペレータが転倒事故に巻き込まれることを防止するためには，法面勾配

今後，安全性が高く作業効率の高い草刈機として広がハンドガイド運転には危険な角度になった場合にオく普及し，堤防除草作業のコスト縮減に寄与することペレータに遠隔操縦へ切替えるよう注意喚起することを期待する。

が望ましい。また，遠隔操縦時も開発機の転倒の危険性が増大したときにはオペレータに警告することが必要である。このため，開発機に傾斜計を取付け，各運転モードの危険角度になった場合にはブザーまたはホーンにより警報を出すものとした。
（2）緊急脱出機能
コントローラ故障時に緊急脱出を行うため，開発機本体に緊急脱出モードスイッチと，ハンドガイド運転［筆者紹介］
加藤 弘志（かとう ひろゆき）㈳日本建設機械化協会
施工技術総合研究所 研究第四部主任研究員