インフラ老朽化問題の現状と事故事例

インフラ長寿命化計画

「インフラ長寿命化計画」は国土交通省が2014年5月にとりまとめた行動計画で、インフラのライフサイクルを延長するための各種行動計画が盛り込まれています。2021年6月には第2次のインフラ長寿命化計画が策定され、ライフサイクルの延長に留まらず、将来にわたりインフラを維持するための継続的な取り組みについて取りまとめられています。

第2次インフラ長寿命化計画の概要資料によると、「防災・減災、国土強靱化のための5か年加速化対策などによる予防保全への本格転換の加速化や、メンテナンスの生産性向上の加速化、インフラストック適正化の推進などにより、 持続可能なインフラメンテナンスの実現を目指す」とあり、第1次から発展した内容となっていることがわかります。

第1次インフラ長寿命化計画で積み残された課題として「将来にかかる維持管理・更新費の抑制」などが挙げられており、新技術や官民連携手法の促進によりインフラメンテナンスの生産性向上を目指すことが明言されています。

参考）
国土交通省インフラ長寿命化計画（行動計画）
第1次 インフラ長寿命化計画　/　第2次 インフラ長寿命化計画

インフラメンテナンス国民会議

「インフラメンテナンス国民会議」は、以下の５つを目的として、企業や研究機関、施設管理者、市民団体などの連携を促すプラットフォームです。各種フォーラムやシンポジウムなどを開いてインフラメンテナンスに取り組む機運を高めるための活動をサポートしています。

•  革新的技術の発掘と社会実装
•  企業などの連携の促進
•  地方自治体への支援
•  インフラメンテナンスの理念の普及
•  インフラメンテナンスへの市民参画の推進

参考）インフラメンテナンス国民会議

インフラDX 総合推進室などの発足

「インフラDX 総合推進室」は、2021年4月に国土交通省が発足させたインフラDXのための体制です。国土交通省・国総研などの研究所・地方整備局などが一体となり、インフラDXの推進に向けた環境や実験フィールドの整備、新技術の開発や導入促進、人材育成などを行っています。

インフラDX ルームでは、デジタルツインなどの仮想空間を活用した新たな技術でイノベーションを起こすべく、民間の先端技術を取り入れる取り組みなども進めています。

参考）
インフラDX 本格始動！～インフラDX ルーム･建設DX 実験フィールド開所式の開催～ | 国土交通省

最新技術を使ったメンテナンスの効率化

これらの国土交通省などによる体制強化と並行して、上記デジタルツインのような最新技術を活用したメンテナンスの効率化も進められています。公共事業費を抑える必要がある今、多くの人員や予算を確保することは困難なため、低コスト・少人数で質の高いメンテナンスが実現できる最新技術に注目が集まっています。

例えば、従来は専門家が現地まで足を運んで行っていた橋梁の定期点検は、今ではドローンの遠隔操作とAIの画像診断で省力的に実行することができるようになりました。RTK測位や5Gのリアルタイム通信なども使えば、ドローン操作すらも基地からリモートで行うことができるため、ドローンを運ぶための少数の人員が現場に向かうだけで事足りるようにもなるでしょう。

このように、最新技術を使ったメンテナンスは従来の方法と比べて生産性が高く、限られた予算で多くのインフラを長寿化させていくために有効な方法と言えます。次章では、これらの最新技術を活用したインフラ点検について個別に解説します

インフラの老朽化を把握するために役立つ技術     

ドローン

ドローンを活用したインフラ老朽化の点検は、高所の点検などを中心に、安全かつ安価に行えるため活用が進んでいます。電柱や鉄塔、送電線などの高所から、橋梁、トンネル、ダム、線路、風力発電、メガソーラー施設、施設や建物の外壁や屋根など、ドローンは多くのインフラ点検で活躍しており、現場の労働力不足を補う重要な技術となっています。特に高所の点検では足場を組む必要がなくなるため、作業にかかる予算や人員、時間を縮小できることは大きなメリットです。また、AIの画像分析の精度が上がることで、高精度な点検を安全・安価に行えるようになるため、今後のインフラの定期メンテナンスには欠かせない存在だと言えます。

空港周辺や住宅地など、ドローンが飛行不可能なエリアもあるため、必ずしも万能な方法とまでは言えないものの、2021年9月24日に行われた航空法改正により一部エリアについてドローン飛行の規制が緩和されるなど、今後はさらにドローン点検の活躍の場が広がっていくことが予想されます。

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【総解説】ドローン点検の強みと活用事例

RTK（Real Time Kinematic）測位

RTKとは、Real Time Kinematicの略で、「相対測位」と呼ばれる測定方法のひとつです。RTKは衛星を活用して高精度の位置情報の取得を実現する技術であり、正確な位置情報を必要とするドローンの自動航行やMaaS、農業機械の自動運転などに活用されています。

例えば、従来のGPSでは誤差が生じて予定のルートからずれてしまったり、建物と衝突してしまったりといったリスクが発生していたドローンの運用においても、RTK即位を活用すれば高精度でより安定した低リスクの飛行が可能となるため、ドローンの技術とあわせてインフラ老朽化対策として注目を集めています。

なお、ソフトバンクでも「ichimill」というRTK測位のサービスを提供しており、誤差数センチメートルの高精度な測位を実現しています。

遠隔操作・遠隔制御

遠隔操作・遠隔制御の技術はインフラ老朽化問題の解決に向けた重要な技術となり得ます。現場にドローンや建機などを搬入して遠隔地から点検・修繕できれば、少人数でのインフラの維持管理が可能です。ドローンや建機を操作する専門家は中央の基地に集約でき、個別の現場に出向く必要がなくなるなどメリットは計り知れません。

こうした遠隔操作・遠隔制御の取り組みはまだ技術的課題は多く残っているものの、総務省の情報通信白書 令和2年版の「インフラ・建設分野」でも技術水準の向上が目覚ましいことに触れられており、近い将来実用化されていくことが予想されています。

AI

AI (人工知能) による画像診断もインフラ老朽化問題を解決するために役立つ技術です。近年のAIによる画像診断の精度向上は著しく、正確性が求められる医療用の画像診断でも専門の画像診断医に勝るとも劣らないほどの精度となっています。

インフラ老朽化に対する定期点検の分野では、人間の専門家が日々膨大な数の画像から劣化の有無を確認していくことは人員と予算の両面から困難であることから、AIを活用した省力的な診断が不可欠になってきます。AIの画像診断をドローンの遠隔操作と組みあわせれば、インフラの点検を従来よりも遥かに素早く省コストで実施できるため、AIは今後のインフラ点検に欠かせない技術だと言えるでしょう。

5G

ドローンなどの技術と組み合わせることで、5Gもインフラ老朽化問題に役立つ技術となります。ドローンや点検車両などから得られた映像を5Gの超高速・超低遅延の回線で送信することで、リアルタイムの監視が可能です。従来の通信技術では困難だった高解像度の映像のリアルタイムな伝送は、AIによる画像診断とあわせることで高精度な監視の実現に寄与しています。

とりわけドローンの遠隔操作をする際には、わずかな遅延が致命的な事故につながる可能性があるため、より安全に安定したドローン点検を実現するためにも5Gは重要な役割を担っていると言えます。

エッジコンピューティング

エッジコンピューティングとは、IoT端末などを利用する際、端末から物理的に近い場所に設置されたサーバでデータ処理をする分散コンピューティングの概念です。物理的に遠いクラウドサーバにデータを送信するよりも素早く処理ができることはエッジコンピューティングの強みです。

ドローンで撮影した高解像度の映像をリアルタイムに解析するとき、5Gとエッジコンピューティングを組み合わせることで、さらにリアルタイムに検知やフィードバックをすることができるようになります。

インフラ老朽化が原因で起こった事故事例

事例１：和歌山県 水管橋崩落

2021年10月、和歌山県 和歌山市の紀の川にかかる水道橋の一部が崩落し、紀の川の北側の地域6万世帯138,000人が1週間にわたり断水しました。和歌山市は水道橋に並走する橋を通行止めにし、仮の水道管を橋の上に通すことで断水を解消させましたが、崩落した水道橋そのものの架け替えには8ヵ月かかる見通しだと言います。

崩落の原因は水道橋の腐食による破断です。定期的な点検が十分にできていれば、橋の老朽化を事前に検知でき、修繕することで事故を未然に防げていた可能性が高いでしょう。和歌山市では毎月1回、目視により隣の橋から老朽化がないか点検していたものの、見落としていたと言います。この事故事例には人の目による点検の限界が表れていると言えます。

現在では、AIによる映像解析を活用して水道管の劣化診断を行っている自治体もあり、破断などのリスクが高い箇所の検出が可能となっています。和歌山県の水道橋崩落事故のような大きな事故を未然に防ぐためのひとつの対策として、先端技術の活用は有効だと言えます。

事例２： 西日本豪雨による広島県 砂防ダム決壊

2018年6月28日から7月8日にかけて発生し多くの被害をもたらした西日本豪雨では、広島県の砂防ダムが決壊して多数の死者が出てしまいました。幅50メートルの壁がほぼ全てなくなる異例の大規模決壊でした。決壊した砂防ダムは1947年に石積みで作られてから70年以上が経過しており、老朽化を懸念する声も周辺住民から上がっていたと言います。広島県はこうした声を受けて2020年の完成予定でコンクリート製の砂防ダムを建設中でしたが、2014年に発生した広島土砂災害の復旧に予算が回されたことで作業は遅れてしまっていたと言います。

古く強度の足りない砂防ダムは全国に多数存在していますが、どの自治体も予算と人員が足りず、十分な修繕や対応ができていないのが現状です。このような事故を繰り返さないためにも、インフラの老朽化対策の生産性が向上し、ひとつでも多くの施設のリスクを減らせるようになることを願います。

事例３：東京都 水道管破損事故

2018年7月、東京都 北区で地下に埋設された水道管が破裂して道路が陥没する事故が発生しました。周辺の住宅20戸以上で浸水し、周辺では断水が起きました。破裂した水道管は1968年に敷設されたもので、老朽化が進んでいたため2018年度内の交換が予定されていたと言います。

都内の水道管を全てつなぎあわせると全長は27,000km（地球2/3周の距離）にも及びますが、１年間で交換できるのは約500kmとされており、全ての交換には50年以上が必要な計算です。つまり、老朽化が進んだ水道管が常にどこかにある状態が続いてしまうのです。こうした水道管の漏えい事故は東京都内だけでも毎年10件以上発生しており、残念ながら根本的な解決の糸口は見えていません。インフラ老朽化の事故は遠くで起こるのではないと感じる事例です。

事例４：神奈川県 十文字橋 橋脚の洗掘

2007年9月に発生した台風9号の影響で、神奈川県 足柄上郡松田町の橋脚が洗堀により沈下する事故が発生しました。橋脚が沈下したことで橋は折れて全面通行止めとなり、完全な復旧には1年3ヵ月がかかりました。1913年に竣工した古い橋であった十文字橋はかねてより老朽化が指摘されており、台風当日も重点的なパトロールと通行止めがされていたため、人的被害は発生しませんでした。

国土交通省の資料によると、建設後50年を経過した橋梁の割合は2025年には42%にも及び、橋梁の建設が1970年代～1980年代に集中していたことを加味すれば、今後さらに増えていくことが予想されます。橋の崩落は人命に関わります。大きな事故につながる前に適切な修繕が行われることを期待します。

事例５：三重県 木曽川大橋 トラス斜材破断

2007年6月、三重県の木曽川大橋でH形鋼のトラス斜材の破断が見つかりました。橋の崩落につながる危険性があったため、通行規制が行われ、緊急的に補強工事が行われました。その後の調査で腐食している斜材がほかにもあることがわかり、橋全体にわたり緊急対応工事が行われています。木曽川大橋は1963年竣工の橋で、2007年時点では44年が経過していました。

橋梁の点検に当たった専門家は、現場の高水敷にコンクリート片が無数落ちていることを確認しており、トラス部材が破断して橋本体が上下に15cmほど揺れているのを見たと言います。事前に腐食を検知して補修していなければ大事故につながっていた可能性があり、インフラ点検の重要性が示されている事例だと言えます。

事例６：大阪府 学校校舎の天井の一部が落下

2021年5月、大阪府 大阪市の立瓜破小学校の天井ボードが落下する事故が発生しました。幸いにも始業前であったため教室に児童数も多くはなく、被害は落下した天井ボードが一人の児童の左腕をかすめるに留まりましたが、落下した天井ボードは45cm×90cmで約2.6kg。もしも天井ボードが直撃していたら児童は大けがを免れなかったでしょう。

この前後に、同じく大阪市内の学校でも同様の天井ボードの落下事故が発生しており、どちらも雨による天井内の漏水で天井ボードが重たくなっていたことが原因とされています。

文部科学省の資料によると、学校施設の老朽化は大きな問題となっており、雨漏りだけでなく、コンクリート片の落下や外壁などのモルタルの落下、窓の落下、手すりの落下など、危険な事故が相次いでいると言います。学校や公共施設なども子供や市民の生活に関わる重要なインフラです。十分な点検と修繕が求められます。

事例７：中央自動車道 笹子トンネル 天井板崩落事故

2012年12月、中央自動車道の笹子トンネルで天井板崩落事故が発生。天井板のコンクリート板が130mに渡り落下し、走行中の複数台の車両が巻き込まれ、９人が亡くなった痛ましい事故としてメディアでも大々的に報道されました。国内の高速道路での事故としては、過去最大の死者数の事故でした。

事故後、国は５年に１度のトンネルや橋の定期点検を義務付けましたが、現場の人員不足と予算不足からメンテナンスは十分には進んでいないのが現状です。国土交通省の「２．老朽化対策　トンネル補修」のページに老朽化対策の現状や実施状況について詳しくまとめられていますが、全国にある道路ストックの総点検とメンテナンスは容易ではないことがわかります。

近年では東京メトロが非GPS環境下のトンネル検査でドローンを運用することを発表するなど、トンネルの点検作業への先端技術の活用も模索されています。同じような事故を繰り返さないためにも、効率的なインフラ点検が期待されます。

インフラ老朽化対策に活用できるソフトバンクのサービス     

高精度測位サービス「ichimill」

「ichimill（イチミル）」は、準天頂衛星みちびきなどのGNSSから受信した信号を利用してRTK測位を行うことで、誤差数センチメートルの測位を可能にするサービスです。ソフトバンクの基地局を活用することで、RTK測位に必要な独自基準点を全国3,300ヵ所以上設置しており、広域な移動でも安定した測位を可能としています。

また、独自基準点が受信した信号を基に補正情報を生成し、ソフトバンクのモバイルネットワークを通してGNSS受信機へ補正情報を配信。この補正情報とGNSS受信機が受信した信号を活用してRTK測位を行うことで、誤差数センチメートルの高精度なリアルタイム測位が可能です。

高精度でリアルタイムな測位は、ドローン遠隔制御によるインフラ老朽化への対策など、多くの社会課題の解決に貢献できる技術として高い評価を受けています。

ソフトバンクのドローンサービス

「ソフトバンクのドローンサービス」は、目視点検の確認作業をドローンで自動化し、点検作業の効率化を実現するサービスです。ドローンをビジネスで活用するために必要な機材から、管理用アプリケーション、導入や運用のサポート、飛行の申請、取得したデータのAI分析、レポート管理まで、ソフトバンクがワンパッケージで提供することで、簡単かつスピーディにドローン活用ができるサービスとなっています。「ichimill」との連携による高精度な安定飛行も備えている点も特長です。また、ご要望に応じてお客さまの代わりにドローンを飛行しデータを取得するサービスも実施しております。

すでに導入実績として、鉄道の線路や駅舎の点検、製鉄所における大規模施設の点検などの業務でご活用いただいています。ソフトバンクによる手厚いサポートでドローン点検を効率的に実施したい場合などに最適のサービスと言えるでしょう。

次世代水インフラソリューション

ソフトバンクは、AIやIoTを活用した水の再生処理技術を持つ企業であるWOTAと資本業務提携をしており、WOTAとともに自治体の水インフラにおける課題解決を進めています。
参考記事）～災害対策でも活躍、新たな水インフラの可能性～

大きな地震などの災害時には、老朽化したインフラが一気に寸断されてしまうことがあります。どれだけ定期的なメンテナンスを行っていても、こうした突発的な事態をゼロにすることは難しく、とりわけ水インフラの寸断は人の生命に関わる重大な問題となり得ます。

こうした被災時のひとつの対策として、WOTAの水循環再生技術を小型実用化した、屋外シャワーキット「WOTA BOX」や手洗いスタンド「WOSH」が、ご活用いただけます。
2023年7月の記録的大雨で浄水場が浸水し、約3,500世帯で断水が発生した秋田県の五城目町では、実際に「WOTA BOX」が活用され、被災者の衛生面の改善とともに、不安な夜を過ごす人々の心理的負担も大きく和らげることができました。

また、東京都利島村では、WOTAが開発を進める「小規模分散型水循環システム」を用いて、オフグリッド化された水と住環境の実証実験を進めています。（詳細はこちら）
周囲を海に囲まれた利島村は、高額な給水原価に伴う水道事業の財政圧迫、淡水化装置の故障による断水、川や大型貯水施設がなく限られた取水源への依存による渇水リスクおよび施設の管理者不足など、水に関するさまざまな課題を抱えています。
本実証実験により、利島村が抱える水課題の解決を実現するとともに、同様の課題を抱える全国各地の過疎地や離島をはじめとした地域にとってのモデルケースの構築を目指しています。

次世代水インフラソリューションに関するお問い合わせ先はフォームから

まとめ

インフラ老朽化はすでに大きな社会課題として表出してきてしまっています。その数は今後さらに増えていくことが予想されている一方、人員や財政の面から、従来の点検方法では立ち行かないことは明白です。すでに身の回りで老朽化が原因のインフラの事故は起こりつつあり、私たち生活者としても他人事ではありません。限られた財政の中で最大の成果を生む必要があるなかで技術革新によりインフラ老朽化問題が解決に向かうことを願っています。