道路構造物を可視化する　分布型光ファイバセンシング技術｜分析・予測システム｜鹿島建設株式会社

熱海ビーチライン

ケーブル状の光ファイバセンサ設置状況

概要

近年、社会インフラの劣化の進行に対して、点検・保全を担う人材は不足しつつある。
特に物流や国土保全の要である道路インフラの重要度は増しており、自動運転車などの社会実装を目指す上で「道路機能の拡張」も期待される。
そこで鹿島は、光ファイバセンサを道路舗装内に敷設することで、舗装構造のひずみや温度、車両走行で生じる振動などを連続的に計測する分布型光ファイバセンシング技術を開発した。

本システムは、数十㎞を超える範囲の舗装の状態を網羅的に把握することができ、得られたデータから走行車両の位置や状況なども可視化することができる。
その結果、路面状態の全線でのリアルタイム把握に加えて、舗装の損傷箇所や劣化傾向を早期に検知し、補修のタイミングや範囲の定量的判断も可能となる。
これにより、従来の巡回点検や監視に依存しない、効率的かつ計画的な道路管理とアセットマネジメントを提供することができる。
さらには、交通流の監視や自動運転車に対する路車協調サービスの提供も期待される技術である。

特長

分布型光ファイバセンシング技術のうち、レイリー計測手法の特長を以下に示す。

高精度かつ高分解能：数㎞にわたる光ファイバ線上のひずみ・温度・振動の分布を、最小で数㎝の分解能で、±１μの精度で計測することができ、また、全長の分布データをリアルタイムで取得することができる。
長寿命：光ファイバは石英ガラス製などであり、耐腐食性で製品寿命が非常に長い。
そのため、光ファイバケーブルを一度設置すれば、同一のケーブルを利用して、数十年の長期にわたり経時変化を計測することができる。
長距離伝送：光ファイバケーブルは光損失が小さく、長距離伝送能力に優れ㎞オーダの分布データを得ることが可能である。
耐電磁ノイズ性：センサ（光ファイバケーブル）への給電が不要であり、雷他の電磁誘導の影響を受けない。

適用実績と効果

2024年４月より自動車専用道路（熱海ビーチライン：６㎞）での適用を開始した。
舗装に埋設した光ファイバセンサで車両の走行状況を可視化し、交通流の管理に活用している。
また、車両の走行に伴う振動から、交通規制なく道路構造物の健全性を監視するなども試行している。
さらに、降雨や凍結などの路面状態も分かるため、通行リスクの確実な排除にも寄与している。

鹿島は、道路構造物への光ファイバを使った神経網を実装する技術を磨き、維持管理に加えて、自動運転や自動物流などの新たな道路の価値創出に貢献していく。