3.

インフラスマートマネジメントの基本及び計画素案・要素技術の検討（令和３年度）3.1

東京国際空港道路施設インフラスマートマネジメント中長期計画（原案）
インフラスマートマネジメント中長期計画策定の前提条件（１） 東京国際空港を取り巻く社会背景〇東京国際空港（以降、羽田空港）は、首都東京の空の玄関として、また今後も高まる交通・物流需要に継続的に対応していく及び首都圏空港としての機能強化を図るための必要性からより積極的なインフラ整備によってストック効果を発揮させなければならない。

〇さらに、今後発生が予測される首都直下地震及び東南海地震等への対応として、管理施設の耐震対策を適切に行うことで、大地震発災時においても空港機能を確実に維持し、緊急物資の輸送や経済活動の維持を確実に行えるよう対応が求められている。

〇羽田空港は、現状において、首都圏の交通利便性を向上させ、ヒト、モノの活性化の基盤となる重要拠点として種々な機能強化を図ることが求められることから、道路施設もその一翼を担わなければならない。

〇国内外の社会状況の変化から、我が国の重要拠点でもある羽田空港管内の道路施設を対象としたインフラマネジメントには、ICT（デジタル技術、IoT 等含む）、DＸ、最新の技術や材料を使った効率的・効果的でカーボンニュートラルとなるスマートマネジメントによって、最先端の戦略的メンテナンスを進めることが求められている。

〇また、羽田空港と首都圏との交通機能強化の目的で空港アクセス鉄道の基盤施設整備に着手するほか、駐機場の整備や大地震発災時後の航空ネットワークの機能確保を目的とした滑走路等の耐震性強化が図られている。加えて、防災・減災、国土強靱化
3 か年緊急対策として多摩川沿い護岸の整備等を進めている。

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（２） インフラスマートマネジメントで解決を図るべき課題〇羽田空港管内の道路施設に求められている種々な機能を継続的かつ確実に発揮するには、そのために必要な耐荷性能、耐久性能、維持管理性能等を確保することが求められる。必要な各性能を確保するためには、 ヒト・モノ・カネの 3 要素を枯渇させることなく、ICT、DX、最新技術や材料等を活用した効率的・効果的なインフラスマートマネジメントを実践していくことが必要不可欠である。

〇一般的な道路施設の耐用年数は 100 年以上であるが、羽田空港の置かれている重要度と継続性を考慮すると 200 年を超える耐用年数の確保が求められる。長期的な視点に立ち、道路施設を最適な道路管理を継続的に行うには、道路管理の最適化とトータルライフサイクルコストの最小化を図るインフラスマートマネジメントとそれを実行できる人材が必要となる。しかし、施設管理のための人材は、他のインフラと同様に今後担い手が不足し、適切な技術の継承が困難になると想定される。このため、マネジメントに関連する技術が急速に進歩している中、如何に統一的に最適な道路管理を進めるかなどの課題がある。

〇羽田空港道施設の現状から想定される課題を解決するには、施設の現状把握と劣化予測、大地震等自然災害発災時の構造物に発生する損傷の予測を的確に行い、通常時及び緊急時に発生する変状について ICT や AI 等を使って性能や機能を短時間に適切に判断し、被災を最小化する種々な措置を効率的・効果的に行うインフラスマートマ
ネジメントが必要となる。今回策定する東京国際空港道路施設インフラスマートマネ
ジメントには、施設管理者の人材、組織、予算等を考慮し、最新の技術や材料を積極的に導入するなどの対応が必要である。また、現在予定され、進行している空港アクセス線整備工事等による影響や関係施設改変を組み込むことも必要である。現時点で想定する課題解決の方法は以下である。

① 点検、診断の品質確保、その他の維持管理業務の円滑化に関わる対応② ケーブル損傷など、早急に対応が必要な変状、TLCC の縮減への対応③ 大規模地震発災時における橋梁基礎部等の挙動を踏まえた対応④ インフラスマートマネジメントを進める ICT、DX、最新技術や材料の調査と導入

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インフラスマートマネジメントの計画素案
3.1.1 で示した課題に対する解決策の方向性について、整理を行った結果を示す。種々の要素技術に対する導入の方向性については、委員会における審議及び現場ヒアリングを踏まえるものとした。

（１） 点検、診断の品質確保、及び維持管理業務の円滑化に関わる対応

図-3.1 に点検・診断及び維持管理に関する現状の課題と短期的解決策と中長期の未来像として解決へのアプローチを示す。また、図-3.2 に最新の ICT 活用した課題解決策についての新たな提案として「東京国際空港道路施設先進的マネジメント４Ｓ（案）」について示した。図-3.3 に点検・診断及び維持管理に関する短期の実施案解決策の提案、図3.4 及び図-3.5 に中長期に関する未来像を示す。いずれも、現時点の最新技術、材料等を先取りした提案となっている。今回は、点検ツールとして急速に進化している機械系、ロボットや簡易航空機（ドローン）については記載していないが、近い将来、人の点検・診断作業を補助するツールから、人に変わって点検主体となる可能性が社会情勢や開発進展速度等から極めて高く、今後は、デジタル及び赤外線カメラ、AI や GNSS を搭載した点検機器の活用を視野に入れた試行が望ましい。ただし、羽田空港の場合は、空港であり周囲に高層建築物や山岳がないことから測位精度から GNSS と GPS を比較して優位な衛星測位システムを選択することが好ましい。

（２） ケーブル損傷など、早急に対応が必要な変状、TLCC の縮減への対応

羽田スカイアーチなどの斜張橋ケーブルの変状）損傷について、図-3.6 に課題解決へのアプローチ、図-3.7 に短期解決策の提案、図-3.8 に中長期の未来像を示す。

（３） 大規模地震発災時における橋梁基礎部等の挙動を踏まえた対応

大規模地震発災の確立が高まる現状において、図-3.9 に課題解決へのアプローチ、図3.10 に短期解決策の提案、図-3.11 における中長期の未来像を示す。

ここ示す（１）、（２）、（３）は、従来の定性的判断を主とする維持管理から、最新の技術や材料、ICT、IoT、ＡＩ、DX、マイニングスキル等を活用し、カーボンニュートラルにも寄与する定量的な判断に基づくインフラスマートマネジメントへ転換する基本となる。

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図-3.1

点検、診断の品質確保、及び維持管理業務の円滑化に関わる対応 課題解決へのアプローチ53

図-3.2

最新の ICT 活用した課題解決策についての提案「東京国際空港道路施設先進的マネジメント４Ｓ（案）」54図-3.3

点検、診断の品質確保、及び維持管理業務の円滑化に関わる対応 短期解決策の提案
55

図-3.4

点検、診断の品質確保、及び維持管理業務の円滑化に関わる対応に関する中長期の未来像
56

図-3.5

点検、診断の品質確保、及び維持管理業務の円滑化に関わる対応に関する中長期の未来像
東京国際空港道路施設先進的マネジメント４Ｓ（案）57

図-3.6

ケーブル損傷など、早急に対応が必要な変状、TLCC の縮減への対応 課題解決へのアプローチ58

図-3.7

ケーブル損傷など、早急に対応が必要な変状、TLCC の縮減への対応 短期解決策の提案
59

図-3.8

ケーブル損傷など、早急に対応が必要な変状、TLCC の縮減への対応 中長期の未来像
60

図-3.9大規模地震発災時における橋梁基礎部等の挙動を踏まえた対応 課題解決へのアプローチ61

図-3.10

大規模地震発災時における橋梁基礎部等の挙動を踏まえた対応 短期解決策の提案
62

図-3.11

大規模地震発災時における橋梁基礎部等の挙動を踏まえた対応 中長期の未来像
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3.2

インフラスマートマネジメント中長期計画（原案）及び計画素案に対する委員からの意見

3.1.1 及び 3.1.2 に対する委員からの意見を集約した結果を、以下に示す。

〇先端技術によるメンテナンスの高度化は大賛成である。どのデータを何で測定するのかが重要な課題。変化のないデータを取っても意味がない。

〇図面のデジタル化にあたっては、将来の BIM/CIM 導入を踏まえ、属性情報が付与できるものとすることが望ましい。

〇自然災害発災時とは、台風、集中豪雨、大地震等があるが、何を想定し、どのような対応が可能なのかを示し、それらに対応する機能を明らかにし、現場作業の負担がどの程度減るのかなどを示すことが必要。

〇短期戦略は、 1～3 年程度で実施するとなっているが、次年度何を行い、次年度委員会に何が見える化でき、具体的に審議するのかを明らかにする必要がある。

〇今回のマネジメント中長期計画には関連し、他の施設の耐震性強化の取り組みにも貢献できる可能性があるのか。例えば、滑走路の地震直後の状況をモニタリングで把握するなどを想定されるか、対象範囲を明確にする必要がある。

〇「通常時及び緊急時に発生する変状を最小化する対策」、そのために必要な補強もマネジメントに含まれている。これは現状把握や損傷予測に基づいて、必要な対策として補強も加えていくことも含めてマネジメントプランとしてよいかどうか。

〇「円滑な維持管理業務の課題」に記述されている課題をどのように解決できる対策案
なのかの相関図もしくは関連性の整理を進める必要があるように感じた。個別技術の導入でどの程度課題が改善するのかという点について、難しい点だが、技術導入のプライオリティーを決めるうえで重要である。

〇「インフラマネジメントに慣れ親しめる環境」はどのような環境か、イメージできると今後実現すべき方向性がより見えやすくなる。

〇次年度以降、空港アクセス線工事などの他の関連工事が予定されているようであるが、インフラマネジメント中長期計画との関係、整備事業サイドへの注文事項等を整理する必要がある項目を明確にする。
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3.3

東京国際空港橋梁スマートマネジメントの提言

3.1、3.2 を踏まえ、「東京国際空港橋梁スマートマネジメント」（三木委員長からの提言）を示す。
東京国際空港橋梁スマートマネジメントの概要

東京国際空港道路施設スマートマネジメント
東京国際空港管内の橋梁を中心とする道路施設スマートマネジメントは、以下のように構成される（図-3.12 参照）。
現時点で使える最新のツール、技術、知見を導入することにより、スマート化を図る。

図-3.12

インフラスマートマネジメントシステムの構成

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（１） 日常巡回点検

パトロール車（東京航空局所有車両）による簡易点検・診断ツールを使った巡回点検
・構造物の外形、外観、計測データ等から対象物に発生している変状を検知する。

（２） 定期点検

5 年間隔で実施する法定定期点検のステップアップ
・近接目視あるいはそれと同等の方法、例えば、ロボットやドローン等の点検機器や簡易システムを使って対象物の変状を検知し、診断する。定期点検においては、新たに作成する点検手引書（案）を使った効率的な点検を行い、変状発生、進展の見逃し、見誤りを抑止する。

（３） モニタリング

最新のセンサー類を使ったモニタリングシステムによって継続的なデータを取得し、対象施設の状態を監視し、その結果を使ってリアルタイム処理し、必要なデータを蓄積し、安全性、使用性及び快適性を定量的に診断し、処理する。

（４） 詳細調査

何らかの変状あるいはその兆候を検知した際に実施する調査
・自然災害発災時（大地震、台風など）の非破壊検査を含む。

（５） 健全度診断

日常巡回点検とモニタリングをベースとした日常的な健全度診断
定期点検、詳細調査、健全度診断をベースとした定期的な健全度診断
・健全度診断は、日常点検、定期点検及び緊急点検で得られたデータを蓄積し、羽田空港管内環境の特性を考慮した分析が行えるようにする。

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日常点検、定期点検、緊急点検、モニタリング、詳細調査を DX で連結することにより、新しいインフラマネジメントシステム（インフラスマートマネジメントシステム）が実現される。

日常点検は、従来はインフラ施設の機能の確認的な役割を果してきた。
近年の DX 技術を適用することにより、点検車による巡回を省力化するとともに、構造物の変状検知をも可能とする点検に変えることが可能である。

特に、レーダを用いた 3D スキャニング技術、高精度の 3D 写真技術、画像処理技術、それらに対する AI の活用は、インフラ点検のスマート化のキーとなる。

日常点検の高度化、スマート化から得られ結果は、インフラ施設の定期点検での重点的な点検箇所を特定するなど、インフラスマートマネジメントに有用な情報を提供する。
さらに、定期点検の精度の向上、簡素化にもつながる。

モニタリングは、風、地震、降雨、気温などの気象、それに対する構造物の応答、変状の発生などに対して継続的に実施する。
発生する可能性がある現象や変状を予測して構築する「シナリオベースのモニタリング」がスマート化と言える。
地震時のモニタリングは、リアルタイムで判断が可能となり、ヒトへの負荷も縮減が可能となることから、発災後のインフラ施設のサービス規制を判断するうえで極めて有効である。

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日常巡回点検のスマート化

日常（巡回）点検とは、週 1 回程度の点検車（黄パト）による巡視を意味する。
この日常点検を DX によりスマート化し、道路インフラに対するマネジメントの合理化をはかる。

点検車に取り付けたカメラによる画像（3D 点群データあるいは写真画像）と、加速度センサーから得られる加速度、変位、速度、路面下レーダ探査によるデータと GPS から得られる位置データを組み合わせることによって位置を確定した路面の変状を検知するシステムを構築する。図-3.13 にスマート点検車両による日常点検実施イメージを示す。

近接施工される開削トンネル工事、構造物築造や地盤改良等による地盤や構造物への影響の継続的モニタリングの一部とする、面に生じるひび割れなどの変状のほか周辺の照明柱、護壁などの移動や沈下が検知できる。

（１） 対象① 桁橋：路面、床版、支承、伸縮装置② 斜張橋：ケーブル、主塔③ 空港全体：照明柱、信号柱、標識板、標識柱、防護柵など（２） 取得データとその処理① 画像
画像から変状を読み取る技術 AI 活用
動画―＞静止画―＞ひずみ補正―＞変状判定② 加速度
3D の加速度、速度（1 回積分値）、変位（2 回積分値）と路面状態の関係を検討する。路面状態と車両の動きを関係付けるシステム。

（３） 変状判定システム

位置データを介して、画像からの情報と加速度からの情報を連結することにより、対象物の健全度の状態、変状を評価するシステム。

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（４） システム構築にあたって調査、効果確認、実用性等確認が必要な技術、システム

現状において、本計画に参考となるシステム、関連機器は以下である。

〇iDREAMs＆Infra₋Doctor：首都高速道路株式会社〇走行型３D トンネル点検システム（MIMM-R）SIP 採択：パシフィックコンサルタツ株式会社〇ドライブレコーダ： NEC＋オリエンタルコンサルタンツ株式会社〇GLOCAL-EYEZ 及び路面凹凸調査：スマートシティ技術研究所・ニチレキ

図-3.13 スマート点検車を用いた日常点検

69定期点検のスマート化（１） 点検の実施
羽田空港管内の多くの鋼道路橋の主桁は全溶接構造であり、しかも下フランジとウェブの接合は、下フランジを曲げ上げてウェブと完全溶け込み溶接で接合している。したがって、主桁の点検にはこの構造的特徴を活かすことから、効率化を図ることができる。点検箇所の絞り込み全ての点検結果はパソコン上に構築された、詳細な点検シートにしたがって実施される。点検シートはその点検部位に生じる可能性のある変状のデータベースと紐づけられており、必要に応じて参照される。

〇点検シート（すべての点検位置と想定損傷情報を含む）に従う。
〇各構造物について、すべての点検箇所毎の点検シートを用意する。所見＋写真＋スケッチで構成。限定された構造物であることから実現が可能。
〇点検結果はデータベースを参照してリアルタイムで評価。
〇点検箇所毎の点検シートについては、三木らの点検技術者育成ソフト（土木学会論文集）を参照のこと。

（２） 点検のポイント① 支承部〇支承部は経年により機能が劣化する可能性が高く、重点点検箇所となる。
〇容易にアクセスできるため、近接目視によって行う。
〇機能の劣化については、継続的なモニタリングにより確認する。

② 主桁外面
〇点検対象個所はフランジとウェブ間の水平溶接、桁ブロック間の突き合わせ溶接に限定される。溶接の施工性と欠陥の出現可能性から、両溶接線の交差部が重点点検箇所となる。
〇添接板や高力ボルトがないため、点検は外観検査で容易に実施できる。溶接の交差部については全箇所について写真撮影を行う。

ここで、下面、側面からの撮影画像で判定する。首都高速及び周辺からの写真で対応できるかどうかが課題。SIP ではいろいろなカメラや画像処理技術が提案されている。

③ 桁内面〇主桁外面から検査した溶接部について、桁内面から検査する。すべて近接目視によって行う。
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〇桁に取り付けられたラテラルガセット、中間ダイアフラム取り付け部、垂直補剛材上端部は、すべて桁内部からの近接目視点検で可能となる。

④ 鋼床版〇自動車の通過位置に沿った溶接線、縦リブ、横リブの交差部について、重点的に検査する。近接目視によって行う。

⑤ 鉄筋コンクリート床版の点検〇下面からの写真撮影によって行う。

⑥ 斜張橋のステイケーブル〇桁側及び塔側の定着部について目視点検を行う。変状の可能性があるのは、桁側である。

（３） 点検結果の評価
新たに構築するインフラ健全度診断フローに従う。

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健全度モニタリング

対象構造物の健全度モニタリングとしては、構造物に対する外乱、構造物の応答、構造物の変状に分けて考えられる。健全度モニタリングの外乱と応答、変状の関係を図-3.14 に示す。

図-3.14

健全度モニタリング（外乱と応答、変状の関係）（１） 外乱系
① 地震
② 風
③ 降雨
④ 温度
⑤ 湿度
⑥ 降雪
⑦ 自動車荷重72

（２） 応答系
変状につながる応答、変状の検知につながる応答に限定してモニタリングする。

① 支承部の変位（2 方向）：地震、温度、自動車荷重との相関で健全度判定② 伸縮装置の間隔：同上③ 主桁のたわみ④ 斜張橋のケーブル：画像で連続観察、異常な挙動を通知。

（３） 変状疲労亀裂の発生、コンクリートのひび割れ、移動などの変状の発生と進行をモニタリングする。

（４） 構造物の状態監視、シナリオベースのモニタリング
過去の変状、数値解析などにより、生じうる変状とその進行を想定して、モニタリングを行う。

① 地震時の変状〇桁の移動と支承からの逸脱：最も起きやすい変状
支承部の変位挙動、伸縮装置の移動、落橋防止の変形など〇端補剛材の局部座屈〇ラテラルの局部座屈、破断② 基礎の移動（地盤沈下、側方移動など）：極めて遅い現象〇桁端部‐支承部の変位挙動③ 疲労亀裂の発生と進展：鋼床版のみ可能性がある。定期点検のみで十分な可能性あり〇亀裂発生の可能性の高い位置を焦点とするセンサーを配置する。
〇交通荷重が橋梁に与える影響については、BWIM（Bridge Weigh in Motion）の手法を用いることが有効で、5 年に 1 回の頻度で実施するなどにより、将来にわたっての損傷度の予測が行える。

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（５） センサー、データ伝送、データ処理① センサー：精度、耐久性、経済性等で比較する。
② 伝送：有線、無線方式について検討が必要である。
③ 処理系：ハード、クラウド活用等について検討が必要である。

土木施設等を対象とした健全度モニタリング、特に道路橋を対象とした場合の適用イメ
ージを図-3。15 に示す。

図-3.15

健全度モニタリング

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適用イメージ3.4

まとめ

スマートインフラを進めるインフラスマートマネジメントの計画原案及び種々の要素技術の提案については、費用と効果の関係、研究・開発の現状、機器類の耐久性、実装の実現性、継続性などを踏まえ、羽田空港管内の道路施設管理・運営体制を十分考慮し、予算や投資効果を勘案して導入の方向性や具体的プランを決定する必要がある。
特に、ICT を活用したインフラスマートマネジメントの要素技術は日進月歩であり、引き続き、最新の技術動向の調査と、東京国際空港道路施設スマートマネジメントへの適用性や外部公表の効果等を確認しながら、試験的導入・運用を行い、効果の評価を行うものとする。
また、マネジメントシステムやデータベースの開発、運用に関しては、他の関連するデータベースシステム、今後運用が本格化される PRISM の国交プラットフォームや、既に運用されている空港施設 CALS などに対して、API※を通じた連携を視野におく必要がある。

※API： Application Programming Interface の略。ソフトウェアやプログラムや Webサービスの間をつなぐインターフェースのこと

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