平成30年度

除雪用機械の遠隔状態監視技術の検討
北海道開発局 事業振興部 機械課○飯田 和彦岸寛人

北海道開発局が管理する国道の除雪用機械は、近年の厳しい予算推移等から更新が先送りされ老朽化が進行している。そのため、故障の発生割合が増加するとともに、重大故障により作業不稼働日数も増加している。
このことから、日々オペレータが判断している機械の状態監視をシステム化し、早期に異常を把握することにより、重大故障を未然に防ぎ、不稼働日数及び修理費の低減を図ることを目的として検討を行ったので報告する。
キーワード：除雪機械、遠隔状態監視、異常把握、重大故障

1.はじめに北海道は、近畿・中国・四国地方の合計面積に匹敵する広大な地域であり、札幌を中心とした広域分散型社会が形成されている。
北海道開発局では地域間を結ぶ国道など経済・社会活動の基盤としてのインフラを整備しているが、道路ネットワークは非常に重要であり、道路が有する機能を発揮させるため、年間を通じて維持管理を行っているところである。
特に冬期の交通については、安全で円滑な交通の確保を図り、通行止めが生じないよう、新雪除雪や運搬排雪などの除雪作業が行われている。
北海道では、全ての国道を北海道開発局が管理しており、平成30年度の除雪延長は、約6,800㎞であり、除雪事業は、出先機関である34箇所の道路事務所と117箇所の除雪ステ

図-1 H30 除雪概要図

ーションに配置された1,049台の除雪用機械により除雪を実施（図-1）しており、除雪用機械には高い信頼性が求められている。

2.遠隔状態監視技術の検討

一方で、除雪用機械は近年の厳しい予算状況から、使用年数の長期化、老朽化による故障発生の増大、部品調達が除雪用機械は厳しい予算状況から更新遅れが原因で老朽困難になるなど除雪作業ができない日数（以下、不稼働日化が進行し、近年は故障の発生割合が増加するとともに、数という。）の増加といった支障が生じている。

故障による不稼働日数も増加している。

本稿は、重大故障を未然に防ぎ、修理費の低減を図るた

このことから、日々オペレータが判断している機械の状め、早期に異常を把握する手法として除雪用機械の遠隔状態監視をシステム化し、早期に異常を把握することにより、態監視技術の検討を行ったので報告するものである。

重大故障を未然に防ぎ、不稼働日数及び修理費の低減を図ることを目的として平成28,29年度の2ヶ年で検討を行った。
(1)監視項目の検討
遠隔状態監視を行う項目については、実際に発生した故
障データ、オペレータの経験に基づく故障多発箇所、機械

Kazuhiko Iida, Norihito Kishi

がセンサーなどを用いた自己診断を行っている既存監視項

電気装置、除雪装置及び油圧装置の故障が多く、全体目の3つの視点から選定した。の約50％を占めていることが分かった。（図-2）＜故障データ調査＞

また、機械別の故障件数は、故障件数の約50％が除

過去6年間（H22～27）に行われた故障報告より、故雪トラックでの発生であることが分かった。これは、障データの収集と抽出をし、監視項目の検討を行った。

当局での除雪トラック保有台数が多いことに起因して故障データの抽出件数は、点検・調整、タイヤ交換いる。など故障修理ではないものなどを除いた3,043件のデ機械1台当たりの発生件数は、小形除雪車＞ロータータとなった。

リ除雪車＞凍結防止剤散布車＞除雪トラック＞除雪ド抽出された故障データから全体の傾向は、エンジン、ーザ＞除雪グレーダの順であることが分かった。

1511件(49.6%)400350350

N=3043件
334
285

故障件数（件）

300

275

267

250
200
155
150

143

131 127
87

10087

8483

66

60

5958585654

46

1715

11

粗面形成装置29

除雪装置(M)

29

除雪装置(SM)

31

標識装置

46

Rｱｸｽﾙ･ｻｽ

50
0装置電装

暖冷房装置

ﾌﾟﾛﾍﾟﾗｼｬﾌﾄ

除雪装置(S)

燃料装置

動力分配機･TM

Fｱｸｽﾙ･ｻｽ

冷却装置

その他装置

ｽﾃｱﾘﾝｸﾞ計器

ﾌﾚｰﾑ･ﾎﾞﾃﾞｰ

除雪装置(I)

ｸﾗｯﾁ

ﾌﾞﾚｰｷ

付属装置

灯火装置

散布装置

油圧装置

除雪装置(G)

除雪装置(R)

電気装置

ｴﾝｼﾞﾝ

図-2 故障件数＜オペレータによる故障発見箇所調査＞
オペレータの経験に基づく故障発見箇所については、点検作業を行っている者が感じる故障多発箇所（作業実感）をヒアリングにより抽出した。
調査した結果、ボルトの折損、緩みや油漏れなど目視点検で把握できる項目が多い状況であった。
＜既存監視項目調査＞
除雪用機械には、メーカが設定している既存の監視項目（メータ類、ウォーニング類）がある。これらの情報を取得することができれば遠隔監視が可能となることから、機械メーカへヒアリングを行った。
近年の除雪用機械は多くのセンサを取り付け、車載コンピュータで処理しており、必要に応じインストゥルメントパネルの警告灯に表示している状況であった。
＜監視項目の選定＞
これら3つの視点による検討を踏まえ、監視対象とKazuhiko Iida, Norihito Kishi

する項目を選定し「点検により対応する項目」と「センサ等により監視する項目」に区分した。
「点検により対応する項目」はセンサ等による監視が困難なもの、経年劣化に伴う破損や発錆といった外観目視での状態把握が可能な項目とし日常点検で行うこととした。
「センサ等により監視する項目」は既存監視項目や新たなセンサ等の設置により状態把握が可能となる項目とし遠隔監視を行うこととした。
それぞれの監視項目の一例は表-1のとおりである。

表-1 監視項目例（除雪トラック）
監視項目抽出箇所

エキゾーストパイプ・マフラー

油圧装置
車体フレーム
電気装置
ブレーキ
アスクル・サス警告●

Vベルト（アイドルプーリ、ベアリング）●

インジェクタ

●

オイルパン

●

アドブルー

●

点検対応 遠隔監視

●
●

●

●

●

ピストン

●

●

エンジンオイル

●

●

冷却水

●

●

燃料フィルター●●

ポテンショメータ

●

ブレード

●

油圧シリンダ●エッジ簡易脱着

●

●

●

●

●

●

●
●

シャーピンレス

●

油圧機器

●

シャーシボルト破損●

充電（チャージ）ABS
ハブボルト破損

●

●

●

●
●

●
●

職員PC

尿素水の残量警告情報の収集※一部車両は噴射異常警告あり
エンジン回転数異常警告情報の収集
エンジンオイルの油圧、残量警告情報の収集

点検結果・稼働情報(警告のみ)
点検結果

点検支援システム

インターネット

データ収集
装置

過去の損傷事例等

稼働情報(警告のみ)DB

CRG回線

燃料フィルター水溜り警告情報の収集
エンジン異常、CAN通信異常警告情報の収集

除雪機械等
情報管理
システム

・点検結果
・稼働情報

冷却水位警告情報の収集

・タブレット・スマートフォン等の現場端末

センサー異常警告情報収集

稼働情報
・OBD2(故障診断コード)
・作業装置
・油圧
データ収集装置への稼働情報送信経路は要検討

稼働情報(警告のみ)

状態監視システム

除雪機械等情報管理システム
車載端末
稼働情報

油圧計、油温計設置、情報収集

図-3 遠隔状態監視システム構成イメージ

簡易脱着警告情報収集
シャーピン稼動回数収集（一定回数以上監視）
油圧、センサー異常警告情報収集
定期点検時における検査●●

点検時におけるベルトの磨耗、ゆるみ、ベアリングのガタ等の点検
エンジン異常警告情報の収集

点検時における外観確認●●の全体構成イメージを図-3に示す。

点検時における油漏れの確認●●

遠隔監視の方法
点検時における外観確認、音による確認●

全般
除雪装置(G)検討による除雪用機械を遠隔で状態監視するシステム

構成部品
故障履歴 ヒアリング

エンジン監視項目案することが可能となる機能を有するものとした。

充電回路異常警告情報の収集
ABS異常警告情報の収集
点検時における外観確認(3)システム検討の試行と評価(2)システム構成の検討結果を踏まえ、それぞれのシステムを構築し実機への実装を行い試行を行った。
＜点検支援システム＞
点検支援システムは、除雪機械毎に用意されてい(2)システム構成の検討(1)監視項目の検討結果を踏まえ、状態監視システムに求められる機能の検討を行った。

る記録表の点検箇所・点検項目を網羅する必要があ
る（表-2）。
また、点検作業は屋外で行われることから端末に「点検により対応する項目」は「点検支援システム」

求められる性能を「低温環境下でも利用可能」「作とし、現在、オペレータにより紙へ記入している運行前、業用手袋装着時でも操作可能」な端末（スマートフ

運行後点検記録をタブレット端末等で入力、点検結果のォン、タブレット）により試行した。

データを収集する装置へ送信することができる機能を有するシステムとした。
システム化することより、点検結果が電子化され管理が容易になるとともに情報の共有が図られ、異常の早期

また、多くの端末機種での利用ができるよう、スマートフォンやタブレットのOSやバージョンに依存しないWebアプリケーションによるシステム方式を採用し試行を行った。

把握や見落としの予防を図ることができ、重大な故障が試行の結果、「端末を片手で持った状況での点検発生する前に予防整備などの対策を行うことが可能とな作業は目視に限定されてしまい、両手を利用するよる。

うな点検作業ができず非効率」、「作業用手袋を装また、点検結果の入力方法にあたっては、オペレータ着しての点検結果入力は違う箇所をタップすることの負担とならないよう入力作業を必要最小限とすることがある」など、スマートフォンやタブレットを利用とした。

した点検作業の実施は利用しにくいとの評価であっ「センサ等により監視する項目」は「状態監視システム」とし、既存監視項目の有効活用と故障に繋がる予兆を判断するうえで必要となる箇所へセンサを設置することで機械の状態把握を行うこととした。
また、車両に設ける車載端末によりセンサなどから取得した稼働データを既存の除雪機械等情報管理システムへ送信することができる機能を有するものとした。
「データ収集装置」は点検支援システムと状態監視システムから送信されるデータを蓄積、管理するもので、蓄積したデータをインターネット等を通じて職員が閲覧
Kazuhiko Iida, Norihito Kishi

た。

データ収集装置は、点検支援システムに関する入表-2 運行前点検記録表例（除雪トラック）
運行前点検記録表（除雪トラック）
管理番号

力処理や表示に必要な画面表示処理をWebサーバで行○○－○○○○

２０XX

年

い、状態監視システムから送信されるデータ収集を[ ]の点検は、当該機械の走行距離、運転時間、運行時の状態等から判断した適切な時期に行うこと。
運行後に各部の摩耗・損傷やボルト等の欠損の確認は最低限行うとともに、運行中に異変を感じた場合も点検を行うこと。

点検箇所
12345

エンジン
ラジエータ
ファンベルト
燃料系統、アドブルー
クラッチ系統6リーフスプリング

両

7

タイヤ

本

89

エア系統
主ブレーキ

1011121314151617

駐車ブレーキステアリング
バッテリー
灯火器類、反射器
ワイパー
クラクション、バックブザー
油タンク、油圧ユニット
油圧ポンプ、駆動軸

18

油圧配管、ホース、カップリング、シリンダロッド
センサ類
サブフレーム連結ボルト
プラウ
エッジ、ボルト、シュー(そり)懸架プレートボルト
ブレード、シャッターブレード
エッジ、ボルト、エンドビット

車体全般////

DBサーバで行う構成とした。

/損傷、変形
緩み、脱落
損傷、変形、亀裂
除
摩耗、緩み、損傷、高さ調整(シュー)雪[緩み]、[脱落]
装機能、損傷、亀裂
置G
摩耗、緩み、損傷機能(エッジワンタッチ)
26 シャーピンレス装置
緩み、損傷
27 ウイング
損傷、変形、亀裂
28 エッジ、ボルト摩耗、緩み、損傷
S・
29 チルトワイヤ
損傷、劣化M
30 調整管損傷、変形、亀裂、シャーピン
31 ウイングロック
損傷、変形、亀裂
粗面
32 装置外観、タイン
摩耗、損傷、緩み
33 スクリュ、アジテータ
異音散34 水溶液タンク、配管系統
変形、損傷、漏れ布
35 散布ヘッド
円盤・軸の振れ、損傷、安全ピン
36 電動シリンダ
損傷
装[錆]置
37 後部フラップ
取付状態、損傷、変形各装置動作確認
車 両 ・ 装 置 全 般
損傷、ボルトの緩み、脱落[各部給脂]、[腐食]前日の点検による異常箇所は修復されているか（修復済「レ」、未修復「×」）
洗車実施（運行後に実施した場合は「レ」を記入してください）
グリスアップ実施（洗車後に実施した場合は「レ」を記入してください）プラウ

19202122232425

点検項目[油量]、[異音]、[かかり具合]、[低速及び加速の状態][水量][緩み]、[損傷][ドレーン排出]機能[油量]、[踏み代]取付部の状態[ピン給脂(高圧洗車後)]
空気圧(外観)、損傷、亀裂、異常摩耗、
ディスク・ホィール取付状態[溝の深さ]
エアタンク凝水
踏み代、きき具合、液量、空気圧力上がり具合、
ブレーキバルブ排気音
引き代
[油漏れ]
[液量]、[比重]機能、損傷、汚れ［機能]、[ウォッシャ液量]、[払拭状態］
機能(音の確認)
作動油量、油漏れ
油漏れ、振動、異音[損傷]、[ガタ]
油漏れ、損傷それぞれのシステムの試行（検討）及び評価結果は
表-3のとおりである。
表-3 試行(検討)及び評価結果

成 果

貸－６～１

Ｎｏ

点検結果を「レ」「×」で記入
点検月日

整備担当者サイン※点検時において、高所作業（高さが２ｍ以上の箇所での作業）や、滑落のおそれがある場合などには必ず転落防止措置を行うこと。
備

レ

異常なし

×

異常あり

／該当なし

状態監視システム

データ収集装置

要件定義書
画面仕様書
帳票仕様書

車載端末仕様書

機器仕様書
データベース仕様書
画面仕様書

・ トラック系の故障情報の取得
・ 整備用手袋等をつけての作は出来なかった業は操作しにくい・ 建設機械系も同様に故障情・ サーバ設置方法の検討
報の取得が出来ない
試行(検討) ・ 端末を保持した状態での入・ サーバ仕様の検討
力は片手が塞がり不便
結果
・ 作業装置の油圧系は油圧及・ ソフトウェア仕様の検討
・ 出動は一斉であるので、除雪
び油温の異常値を検出する
機械全台数分の端末が必要ことは可能だが、異常に至らない値は検出不可

課 題

点検や故障情報データを収集し点検作業に支障を与えない新た メーカからの故障診断の解析に 遠隔監視による状態把握はできな支援ツールが必要
必要な情報の提供が必要
るが、重大故障全てを未然に防ぐことはできない(4)実用化に向けて(3)システム検討・試行と評価結果を踏まえ、それぞれのシステム仕様書の作成を行った。

点検者サイン

チェック凡例

点検支援システム

考 （点検結果で異状があった場合、詳細を記入してください）

作成した仕様書と実用化に向けた整理、解決するべき事項は次のとおりである。
＜点検支援システム＞
点検支援に必要な各仕様書などの作成を行ったが、試行で使用した端末（スマートフォン、タブレッ＜状態監視システム＞

ト）では点検作業に支障を与えることが判明したた

既存監視項目については、CAN(Controller Area

め、実用化にあたっては両手を塞がずに点検作業にNetwork)通信からのデータ取得を実施した。併せて、従事できる新たな支援ツールの開発が必要となる。

除雪装置を動かす作動油の油圧及び油温の情報を取得するため、新たにセンサを設置してデータの取得を行った。

＜状態監視システム＞
車両からの状態データや作業装置からの油圧データなどを取得し、データ収集装置へ送信する「車載試行の結果、CANデータについては、メーカで行わ端末仕様書」の作成を行ったが、取得できるデータれている既存監視項目の診断コード取得用コマンドが限定的であり、実用化にあたっては状態データのなどの情報がなければ監視できない状況であった。

解析に必要なコード情報の取得と作業装置の油圧及新たにセンサを設置した作業装置の油圧及び油温については、データの取得は、基準上限を超える異常は値としての検出や異常の把握が可能であるが、び油温などの閾値（しきいち）についての検討が必要である。
＜データ収集装置＞

上限を超えることがない正常な範囲内での値の急な点検支援システム及び状態監視システムから送信

上下動は異常如何の把握が困難であり、故障判断がされたデータを収集するのに必要な機器についてできない結果となった。

「機器仕様書」などの作成を行った。

＜データ収集装置＞
機器の設置方法・仕様及びソフトウェアについて検討を行った。
Kazuhiko Iida, Norihito Kishi

本装置により点検や故障情報データを収集し遠隔監視による状態把握は可能となるが、点検支援システム及び状態監視システムとの連携が必須であり、前述のとおり各システムには実用化に向けて解決するべき課題が分かった。

3.まとめ
点検支援システム及び状態監視システムを試行し、各システムの仕様書を作成したところであるが、実用化に向けて以下のことが明らかとなった。
1) 点検支援システムには、点検作業に支障を与えない新たな支援ツールとして、音声による点検結果の入力などの開発が望まれる。
2) 状態監視システムには、状態データの解析に必要なコード情報が取得できる体制が望まれることと、作業装置の油圧及び油温などの閾値（しきいち）についての検討が必要である。
これらに対する技術動向を継続的に確認し、課題解決が確認された後に本検討内容を含め再検討する必要がある。
謝辞：本稿をとりまとめるに当たり調査にご協力いただ
いた北海道開発局各開発建設部、維持除雪工事受注社及び除雪機械メーカの皆様にこの場を借りて深謝申し上げます。

Kazuhiko Iida, Norihito Kishi