「車両造らない鉄道メーカー」三菱電機の現在地　鉄道技術大国ドイツを超えた？600m先まで検知「自動運転の眼」に世界が注目

　カラフルな4両編成の車体に大きく描かれた「Automated Train(自動化列車)」の文字。アルストム製のシュツットガルト都市近郊鉄道(S バーン)向け車両「クラス430」の車両に、自動運転に必要な設備が搭載されている。列車の前で説明をしていた担当者は「過去半年にわたって走行試験を行い、データを収集してきた」と話す。 　日本と同じく、欧州でも既存の鉄道路線を自動運転化する取り組みが進んでいるのだ。ドイツ、ベルリンで9月22〜25日にかけて開催された世界最大の鉄道見本市「イノトランス」でお披露目された。

　カラフルな4両編成の車体に大きく描かれた「Automated Train(自動化列車)」の文字。アルストム製のシュツットガルト都市近郊鉄道(S バーン)向け車両「クラス430」の車両に、自動運転に必要な設備が搭載されている。列車の前で説明をしていた担当者は「過去半年にわたって走行試験を行い、データを収集してきた」と話す。 　日本と同じく、欧州でも既存の鉄道路線を自動運転化する取り組みが進んでいるのだ。ドイツ、ベルリンで9月22〜25日にかけて開催された世界最大の鉄道見本市「イノトランス」でお披露目された。

■派手なデザインの自動運転列車 　自動運転システムはドイツ鉄道、シーメンス、ボッシュ、ドレスデン工科大学などが参加するコンソーシアムが開発し、先頭部分の側面にメンバーの名前が記されている。日本で自動運転の実証実験に使われる列車は一般の列車と見かけ上の違いがないというのが通例だが、試験車両にこのくらい派手な宣伝をしたら、沿線利用者への理解も進むだろう。 【写真を見る】列車の前に人形が立つ姿はドイツも日本もそっくり？　鉄道の自動運転技術に欠かせない「障害物検知装置」の試験の様子。600m先の障害物を検知できる新型の装置も

　自動運転列車はこの1編成だけではない。コンソーシアムはシーメンス製の車両「ミレオ」を使って、もう1編成の自動運転列車を開発。「現在、イノトランス会場近くの路線を走行している。会場と現地の間をシャトルバスが走っているので、体験乗車して自動運転している様子を確認できる」と、担当者が説明した。 　自動運転には運転士が乗務し一部の操作を行う場合、運転士以外の係員が乗務する場合、完全無人運転といったさまざまなレベルがある。

　無人運転に不可欠な技術の1つが前方障害物検知システムである。2つのレンズで物体を立体的に識別するステレオカメラ、1秒間に数万〜数百万回のレーザー光を照射し、レーザーの反射光が戻ってくるまでの時間や反射光の強さから、対象物までの距離と形を点群データで取得するLiDAR(ライダー)など、複数のセンサーを組み合わせることで検知精度を高めている。この列車に搭載されているシステムは、300〜500m先の視界をカバーできるという。

■JR東日本の試験とそっくり？　 　担当者によれば、「このシステムのハードウェアはクラス430とミレアで同じものを使っているが、ソフトウェアは2種類あり、クラス430向けはボッシュが、ミレア向けはシーメンスが開発した」とのこと。2つのソフトウェアを比較することで、どちらが優れているかを検証しているのだ。 　試験車両の前にはダミーの人形、ショッピングカート、さらに猪の模型が置かれていた。前方障害物検知システムを使って、これらが障害物であることを検知する試験を行うためのものだ。

　これと同じものを以前、日本で見たことがあった。JR東日本が2022年12月、京浜東北線のE233系の運転台にステレオカメラを搭載して、走行しながら前方のマネキンを撮影、画像解析して障害物として検知し、注意喚起を行うという試験の様子を公開していた。JR東日本とドイツ鉄道は1992年から鉄道に関する技術交流を続けているので、両者が似ていても不思議はない。 　障害物検知システムの現在の状況について、JR東日本は「試験を行っている段階であり、乗務員の運転支援や将来のドライバレス運転に適用することを目指して開発を進めている」と説明している。このほかにも日立製作所が東武鉄道、東芝が長野電鉄と組んで同システムの実証実験を行うなど、日本でも複数のプロジェクトが進んでいる。

　会場では日本の企業も前方障害物検知システムに必要な技術を紹介していた。総合電機の大手メーカー、三菱電機である。 　同社が手がける鉄道関連の製品はモーター、インバーター、ブレーキ制御装置、空調装置、自動列車運転装置(ATO)、運行管理システム、さらには車内のドアにあるトレインビジョンなど多岐にわたる。近年は鉄道関連の売上高を公表していないが、2014年には「約2000億円」と説明していた。大手車両メーカーの売上高に匹敵する規模であり、鉄道関係者の間で、三菱電機は「車両を造らない鉄道メーカー」と評されている。海外でもロンドン地下鉄向けに空調装置を製造するなど、その存在感は大きい。

■600m先の障害物を検知 　イノトランスで三菱電機が発表したのはライダーに関する技術である。国土交通省は在来線列車が非常ブレーキをかけて停止するまでの距離(制動距離)は600m以内を標準とするよう定めている。これに従えば、ライダーは600m先の人や障害物を検知できなければいけないということになるが、ライダーは距離が増すにつれて、取得できる点群の密度が低くなり、検知精度が低下するという欠点がある。そのため、従来のライダーは、制動距離を600m必要とする鉄道車両への適用は困難とされてきた。

　三菱電機が開発した新型のライダーは、600m先の線路上の人や物体の検知を可能とした。物体検出AIにより、点群データでは特定しづらい20cm程度の小さな物体も高精度で識別できるという。また、大型のトラックや構造物であれば900m先でも検知可能だ。この技術は昨年11月に幕張メッセで開催された鉄道技術展でも披露され、来場者の注目を集めた。担当者によれば、「今回イノトランスに出展した技術は基本コンセプトに大きな変更はないが、製品化に向けて量産部品の見直し、組み立て、試験工程の確立を進めている」という。

　「2027年の製品化を目指している」と担当者は話す。製品化後は、PoC(概念実証)を行い、実現可能性を検証する方針だ。 　三菱電機がイノトランスでライダーの技術を紹介したということは、海外での展開も見据えているのだろうか。ドイツ鉄道グループの開発する前方検知システムが300〜500m先の人や障害物を検知するのに対し、三菱電機のライダーは600m先の人や障害物を検知できるだけに、この「千里眼」ライダーの技術は大きなアドバンテージとなりうる。

　担当者は海外展開について「何年にサービスを開始するといった明確な計画があるわけではない」としたうえで、こう話す。 　「各地域・各国の鉄道保安基準を確認するとともに、海外展開に必要となる鉄道分野の国際規格への対応についても確認を進めている。欧州についても、障害物検知に関する標準化・規格化の動向を確認しながら地域ごとの要件に応じた海外展開の可能性を検討していく方針だ」。 　今回の展示によって三菱電機の技術に関心を示す企業があるか、まずは成り行きを見守りたい。

　三菱電機が開発する自動化技術は車両の運転に関するものだけではない。例えば、駅務員のシフト作成を省力化する「デジタル作業ダイヤ」がその1つ。イノトランスでは展示されなかったが、現場で役立ちそうな技術である。 ■駅員シフト作成に悩む現場 　鉄道事業者の駅務員の勤務体系は夜間宿泊を含む24時間体制の泊まり勤務や早番、遅番など多岐にわたる。泊まり勤務後は非番となるといった勤務ルールもある。従来は駅長などの担当者が駅務員一人ひとりのシフト希望を聞きながら、エクセルなどのツールを使って手作業で複雑なシフトを作成していた。

　急な欠勤者が出た場合にはシフトを作成し直す必要があり、これらの業務には多くの時間を必要とする。汎用品のシフト作成ツールは駅務員の勤務体系やルールに対応しきれず、シフト作成の自動化・省力化が課題となっていた。 　そこで、三菱電機はAI技術も活用しながら、駅務員のシフト作成・管理・調整を実現するデジタル作業ダイヤのプロトタイプを開発。2027年までのサービス提供開始を目指す。 　開発を担当した三菱電機モビリティインフラシステム事業部の橋本勝嗣氏と山田哲太郎氏に話を聞いた。開発のきっかけは、電機品などの部品の営業活動を通じて、鉄道事業者の多くがシフト作成における悩みを抱えていることに気づいたからだという。しかも、駅務の現場では人手不足が進行しており、従来よりも少ない人員数でシフトを作るとなると、これまでの経験に基づくノウハウも通用しなくなる。そこで、AIなどのデジタル技術を活用したシフト自動作成の開発に着手したという。

　デジタル作業ダイヤでは、諸条件を入力すればAIが自動的にシフトを作成するほか、急な欠勤時のシフト調整でもAIが代替要員を提案するといった機能もある。 　沖縄都市モノレール、西日本鉄道などの協力を得て駅事務所などで実証実験を行い、有効性を確認した。これまで手作業で何十時間もかかっていた作業が、5分の1程度に短縮されたという。AIなら瞬時に答えが出るのではないかと思ったが、「結果を確認して手直しするという作業も含めて5分の1程度」とのことだった。現在はPoCを進めている段階。「ここが使いやすい」「こんなことができればいい」といった現場の声を受け、製品化に向け開発中という。

【写真をもっと見る】列車の前に人形が立つ姿はドイツも日本もそっくり？　鉄道の自動運転技術に欠かせない「障害物検知装置」の試験の様子。600m先の障害物を検知できる新型の装置や「イノトランス」での三菱電機ブースの様子も ■鉄道業界の課題にデジタル技術 　南海電鉄と日立製作所は疑似量子コンピュータ技術を活用して、鉄道の乗務員運用計画や車両運用計画を自動作成するシステムの開発に着手した。三菱電機のデジタル作業ダイヤもこうした作業ができるか確認したところ、乗務員の運用計画は前提条件が多く作成時間も駅務員シフトとは比較にならないほど長くかかるという。デジタル作業ダイヤは駅務員向けに特化させることで、良好に機能しているようだ。

　一方で、鉄道だけでなく、「同様の悩みを抱えるバス、タクシー、空港、さらに駅周辺のホテル、警備などにもサービスを展開していきたい」としていた。 　車両の前方障害物検知システムから駅務の業務効率化まで、鉄道業界が抱える課題に対し、三菱電機は独自のデジタル技術で多角的にアプローチしている。「車両を造らない鉄道メーカー」として培ってきた現場への深い理解と柔軟なソリューション提案力は、国内にとどまらず、人手不足や安全対策に悩む世界の鉄道市場でも強固な存在感を示す武器となりそうだ。