この記事でわかること
- 道床取替工事で人手が必要になりやすい工程
- 発生したバラスト・砕石の集積・運搬を省力化する考え方
- 一輪車による反復運搬を空気搬送へ置き換える方法
- ジェクターによる発生砕石の吸引・搬送方法
- JR東海による道床取替工事での実地検証事例
- 従来8人工から新工法5人工となった検証結果
- 「人を減らす」だけではなく「工程を減らす」という考え方
- 道床取替工事へ導入する前に確認したい条件
- 実際のバラスト・砕石による搬送テストの重要性
はじめに
鉄道の道床取替工事では、既設のバラストを撤去し、新しい砕石へ入れ替える必要があります。
そのため、
道床を掘削する
↓
発生した砕石をかき出す
↓
砕石を集積する
↓
一輪車等へ積み込む
↓
搬出場所まで運ぶ
↓
新しい砕石を投入する
など、複数の工程が発生します。
この中でも、
発生砕石の集積・積み込み・運搬
は、人手が必要になりやすい工程の一つです。
特に人力中心の現場では、
スコップで集める
↓
一輪車へ積む
↓
搬出場所まで運ぶ
↓
戻る
↓
再び積み込む
という作業を繰り返すことがあります。
そこで道床取替工事の省人化を考えるときに重要なのが、
「今の作業を少ない人数で頑張る」のではなく、「人が行っている工程そのものを機械へ置き換えられないか」
という視点です。
その方法の一つとして検討できるのが、空気搬送機「ジェクター」による発生砕石の吸引・搬送です。
ジェクターを利用すれば、
発生砕石
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
搬出場所
と、砕石の回収と運搬を一連の工程として行える可能性があります。
実際にJR東海では、東海道本線の道床取替工事においてジェクターを使用した新しい工法が検討・実地検証され、雑誌『新線路』2022年4月号でその結果が報告されています。
本記事では、
道床取替工事の「発生砕石を人が集めて運ぶ工程」をどのように省力化できるのか
という視点から解説します。
鉄道保線では省力化・省人化が重要なテーマ
鉄道の保線作業では、
- 軌道の検査
- レール交換
- まくらぎ交換
- 道床整備
- 道床取替
など、さまざまな作業が行われています。
一方で、こうした作業を担う人員の確保は重要な課題になっています。
そのため鉄道保線では、
人を増やす
だけではなく、
機械化によって必要な作業量そのものを減らす
という考え方が重要になります。
道床取替工事も機械化・省力化が進められている
道床取替工事では、大型の道床交換機やバックホウ、保守用車などを利用した施工も行われています。
しかし、すべての施工場所で同じ設備・工法が使用できるとは限りません。
施工条件によっては、人力作業が残る場合があります。
そこで、
「現在、人が行っている作業のどこを機械へ置き換えられるか」
を工程ごとに考えることが重要です。
まず道床取替工事を工程ごとに分けて考える
省人化を検討するときには、
「道床取替を省人化したい」
だけでは範囲が広すぎます。
まず現在の施工を工程ごとに分解します。
例えば、
①道床を掘削する
②既設バラストをかき出す
③発生砕石を集積する
④一輪車等へ積み込む
⑤搬出場所まで運搬する
⑥発生砕石を排出する
⑦新しい砕石を運ぶ
⑧新しい砕石を投入する
というように整理します。
どの工程に多くの人工が必要なのか？
次に、それぞれの工程へ何人配置しているかを確認します。
例えば、
掘削
↓
2人
発生砕石の集積
↓
2人
一輪車運搬
↓
2人
新砕石投入
↓
2人
とします。
※上記人数は工程分析を説明するための例です。
この場合、
発生砕石の集積
＋
運搬
だけで4人を配置しています。
ここを機械化できれば、工事全体の人工を見直せる可能性があります。
特に注目したいのが「発生砕石の集積・運搬」
道床から掘り出した砕石は、そのまま消えるわけではありません。
施工場所から搬出する必要があります。
人力で行う場合、
砕石をかき出す
↓
集める
↓
一輪車へ積む
↓
運ぶ
↓
降ろす
という工程が必要になります。
同じ砕石を何度も動かしている
ここで注目したいのが、
同じ砕石を何回取り扱っているか
です。
例えば、
道床
↓
かき出す
1回目。
集積場所
↓
一輪車へ積む
2回目。
一輪車
↓
搬出場所へ運ぶ
3回目。
搬出場所
↓
排出
4回目。
このように、人力施工では同じ対象物を複数回取り扱っている場合があります。
省人化では「作業員」ではなく「工程」を減らす
例えば、
4人で行っている作業
↓
3人で行う
だけでも省人化です。
しかし、それでは1人あたりの負担が増える可能性があります。
そこで、
4人で行っている作業
↓
工程そのものを機械化
↓
必要人数を減らす
という方法を考えます。
発生砕石の集積・運搬を一つの工程へ
例えば、
従来：
砕石を集積
↓
一輪車へ積み込み
↓
運搬
↓
排出
としていたものを、
改善案：
砕石をかき出す
↓
吸引
↓
ホース搬送
↓
排出
とします。
この方法であれば、
集積・積み込み・反復運搬といった中間工程を減らせる可能性があります。
空気搬送機「ジェクター」を利用する
このような工程改善に利用できるのが、空気搬送機「ジェクター」です。
ジェクターは、
お手持ちのコンプレッサー（圧縮空気）と接続するだけで、吸引・搬送・投入・排出（散布）を1台で行える空気搬送機
です。
本体内部はシンプルなストレート構造で、モーターや回転羽根などの駆動部を持ちません。
道床取替工事での基本的な使い方
例えば、
道床
↓
既設バラストを掘削・かき出す
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
発生砕石の搬出場所
という構成です。
「一輪車を機械にする」のではない
重要なのは、
一輪車
↓
別の運搬車両
へ変更するだけではないことです。
空気搬送では、
人や車両が砕石を持って移動する工程そのものを、ホース内の搬送へ変更します。
作業員は吸引場所を中心に作業
例えば、
作業員
↓
砕石をかき出す
別の作業員
↓
吸引ホースを操作
ジェクター
↓
砕石を搬送
という役割分担を検討できます。
搬出場所まで何度も往復する必要を減らせる可能性
一輪車の場合、
施工場所
↓
搬出場所
↓
施工場所
↓
搬出場所
と、人が往復します。
空気搬送なら、
施工場所
↓
搬送ホース
↓
搬出場所
とつなぐことで、砕石をホース内部で移動させられます。
JR東海でも発生砕石搬送の省人化を実地検証
このような考え方は、実際の鉄道工事でも検証されています。
雑誌『新線路』2022年4月号掲載のJR東海
「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」
では、東海道本線の道床取替工事において、新しい工法の検討・実地検証が報告されています。
従来工程には発生砕石の集積・一輪車運搬があった
同記事で紹介されている従来工法では、
- 道床掘削
- 発生砕石の集積
- 一輪車による発生砕石運搬
- バックホウ等による砕石積み込み
- 新砕石の運搬・投入
などの工程がありました。
そこで、発生砕石の取り扱いを含む工程の省力化が検討されています。
発生砕石をジェクターで直接搬送
新しい工法では、
発生砕石
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
搬出側
という方法が検討されています。
つまり、
発生砕石を人が集積する
↓
一輪車へ積む
↓
運ぶ
という工程の一部を、
ジェクターによる吸引・搬送へ置き換える
考え方です。
実地検証ではJT125を使用
『新線路』2022年4月号の記事で報告された実地検証では、
ジェクター「JT125」
が使用されています。
また、その前段階では粒径約20〜60mmの砕石を使用した試験も行われています。
搬送側ホース延長30mで検証
実地検証では、
搬送側ホース延長30m
での使用が報告されています。
これは、
施工箇所
↓
ジェクター
↓
30mの搬送ホース
↓
搬出側
という構成で、発生砕石を搬送した事例です。
従来8人工から新工法5人工へ
同記事で報告された実地検証では、
従来工法：8人工
新工法：5人工
となり、
3人工削減
という結果が報告されています。
約37.5％の人工削減に相当
単純に人工数だけを比較すると、
3人工 ÷ 8人工 × 100
＝37.5％
となります。
つまり、同記事で報告された特定の実地検証では、
従来工法と比較して人工数が37.5％少ない結果
となっています。
ただし「37.5％省人化できる装置」という意味ではない
ここは非常に重要です。
この数字は、
ジェクターを使用すればどの現場でも37.5％省人化できる
という性能値ではありません。
あくまで、
『新線路』2022年4月号に掲載されたJR東海の特定の道床取替工事における検証結果
です。
省人化効果は施工工程全体で決まる
例えば、
現在の作業人数
施工範囲
発生砕石量
搬送距離
施工時間
機械配置
ホースルート
などが違えば、必要人数も変わります。
そのため、
「ジェクター＝3人工削減」
ではなく、
「発生砕石の集積・運搬工程を空気搬送へ置き換えることで、施工全体の人工を見直せる可能性がある」
と考えることが重要です。
なぜ人工削減につながる可能性があるのか？
ポイントは、
ジェクターそのものが人の代わりになる
というより、
人が行っていた複数工程を一つの搬送工程へまとめられる可能性があること
です。
従来
発生砕石
↓
集積
↓
積み込み
↓
一輪車
↓
運搬
↓
排出
空気搬送
発生砕石
↓
吸引
↓
ジェクター
↓
搬送
↓
排出
中間作業を減らす
この違いによって、
- 集積
- 一輪車への積み込み
- 一輪車による往復
- 搬出側での荷下ろし
などの一部を削減できる可能性があります。
「一輪車を押す人」を減らすだけではない
例えば一輪車運搬を、
2人
↓
1人
へ減らした場合、その1人の負担が増える可能性があります。
一方、
一輪車による運搬
↓
ホース搬送
へ変更できれば、
反復運搬という作業そのものを減らせる可能性
があります。
作業員の身体的負担軽減にもつながる可能性
バラストは重量のある砕石です。
そのため、
スコップで持ち上げる
↓
一輪車へ積む
↓
一輪車を押す
↓
降ろす
という作業を繰り返せば、身体的な負担も大きくなります。
人は「施工」に集中する
例えば、
作業員
↓
道床掘削
作業員
↓
砕石を吸引しやすい位置へかき出す
作業員
↓
吸引ホースを操作
ジェクター
↓
砕石の搬送
という役割分担です。
「運ぶ」という反復作業を機械へ
人が必要な判断や細かな施工は人が行い、
重量のある砕石を施工場所から搬出場所まで何度も運ぶ
という作業を機械へ任せます。
これが、ジェクターによる省力化の基本的な考え方です。
施工時間が限られる鉄道工事では「時間」も重要
鉄道保線では、施工可能な時間が限られる現場があります。
その場合、
何人必要か
だけではなく、
限られた時間内で必要な作業を完了できるか
も重要になります。
搬出待ちが発生していないか？
例えば、
道床掘削
↓
完了
発生砕石
↓
大量に残っている
一輪車
↓
搬出中
となれば、砕石搬出が工程のボトルネックになる可能性があります。
回収しながら搬出する
ジェクターなら、
砕石をかき出す
↓
吸引
↓
そのまま搬送
という流れを検討できます。
これによって、
掘削
↓
集積
↓
後からまとめて搬出
とは異なる施工方法を考えることができます。
搬出距離が長いほど運搬人工を確認
例えば、
施工場所
↓
5m
↓
搬出場所
と、
施工場所
↓
30m
↓
搬出場所
では、一輪車による1往復の時間が変わります。
人力運搬では距離がそのまま移動時間になる
搬出距離が長くなれば、
運ぶ
↓
戻る
ための時間も増えます。
ホース搬送なら施工場所と搬出場所を直接つなげられる
ジェクターでは、
施工場所
↓
搬送ホース
↓
搬出場所
とつなぎます。
人が砕石と一緒に移動する必要を減らせる可能性があります。
現在の作業を「人工」で見える化する
ジェクター導入を検討するときには、現在の作業を一度数値化することをおすすめします。
例えば、
| 工程 | 人数 | 作業時間 |
|---|---|---|
| 道床掘削 | 2人 | 60分 |
| 発生砕石集積 | 2人 | 60分 |
| 一輪車運搬 | 2人 | 60分 |
| 新砕石投入 | 2人 | 60分 |
※上記は説明用の例です。
人数だけでなく「人時」で考える
例えば、
2人
×
60分
なら、
2人時
です。
集積＋運搬で4人時
上記の例なら、
発生砕石集積
↓
2人時
一輪車運搬
↓
2人時
合計
↓
4人時
となります。
この4人時のどこまで機械化できるか？
例えばジェクターによって、
集積
＋
一輪車運搬
の一部を、
吸引
＋
搬送
へ変更できれば、必要人時を減らせる可能性があります。
省人化効果は「削減人数」だけで判断しない
例えば、
施工時間短縮
身体的負担軽減
一輪車往復回数削減
重量物取り扱い回数削減
なども改善効果です。
人手不足時には「同じ人数で施工量を増やす」という考え方もある
省人化というと、
8人
↓
5人
のように人数を減らすイメージがあります。
しかし、
現在8人
↓
8人のまま
↓
より多く施工
という考え方もあります。
人員を別工程へ配置できる可能性
例えば、
砕石運搬に配置していた人員
↓
別の保線作業へ
とできれば、限られた人員を有効に配置できます。
「人工削減」と「生産性向上」の両方を見る
そのためジェクター導入では、
何人減らせるか
だけではなく、
同じ人数でどの程度施工量を増やせるか
という視点でも検討できます。
ただしバラストなら必ず搬送できるわけではない
JR東海による実地検証事例があるからといって、
鉄道バラストならすべて搬送できる
とは判断できません。
実際の搬送可否・能力は、
- 粒径
- 最大粒径
- 形状
- 重量・嵩密度
- 含水状態
- 混入物
- 必要搬送量
- ホース径
- 搬送距離
- 高低差
- 曲がり
- コンプレッサー能力
などによって変わります。
砕石の摩耗にも注意
バラストのような硬い砕石を搬送する場合には、摩耗対策も重要です。
ジェクターで摩耗性の高い対象物を搬送する場合、
排出部が最も摩耗しやすい
部分になります。
そのため、
排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホース
などを使用して摩耗対策を行う方法があります。
粉じん・砕石の飛散も確認
実際の道床には、
砕石
＋
細かな粒子
＋
土砂分
などが含まれる場合があります。
そのため、
吸引
搬送
排出
まで含め、粉じんや砕石の飛散についても現場ごとに確認する必要があります。
コンプレッサー能力も重要
ジェクターは圧縮空気を利用します。
そのため、
ジェクターだけを選定すればよい
わけではありません。
搬送システム全体で考える
ジェクター
＋
コンプレッサー
＋
吸引ホース
＋
搬送ホース
＋
搬送ルート
＋
対象となる砕石
を一つのシステムとして検討します。
まず実際の砕石で搬送テスト
道床取替工事への導入を検討する場合には、
実際の現場で発生するバラスト・砕石を使用した搬送テスト
をおすすめします。
テストで確認したいポイント
- 安定して吸引できるか
- 最大粒径が通過できるか
- 必要搬送量を確保できるか
- ホース内部で閉塞しないか
- 必要距離を搬送できるか
- 高低差に対応できるか
- 曲がりによる影響
- ホース・排出部の摩耗
- 必要なコンプレッサー能力
- 排出側での飛散状態
などです。
さらに「何人工減らせそうか」まで検討する
搬送できることが確認できたら、
次に現在の施工工程と比較します。
現在
道床掘削
↓
砕石集積
↓
一輪車積み込み
↓
運搬
↓
排出
ジェクター導入案
道床掘削
↓
砕石かき出し
↓
吸引
↓
搬送
↓
排出
工程ごとの人数を比較
そのうえで、
現在何人
↓
導入後何人
になる可能性があるかを検討します。
「搬送テスト＋施工工程分析」が重要
単純に、
砕石が吸えた
だけでは、省人化できるかは分かりません。
逆に、
施工工程だけ考えても、必要な搬送能力を確保できなければ実用化できません。
そのため、
実物による搬送テスト
＋
現在の施工工程・人工の分析
をセットで行うことが重要です。
問い合わせ時にあると検討しやすい情報
バラスト・砕石
実際に搬送したい対象物。
最大粒径
平均粒径だけでなく最大サイズ。
含水状態
乾燥・湿潤など。
発生量
施工区間または時間あたりの発生量。
現在の施工工程
どのように掘削・集積・運搬しているか。
現在の人工
特に発生砕石の集積・運搬へ何人配置しているか。
作業時間
それぞれの工程にどの程度時間を使っているか。
搬送距離
施工場所から搬出場所まで。
高低差
上り・下りの有無。
ホースルート
曲がり・障害物など。
コンプレッサー
使用可能なコンプレッサーの圧力・空気量。
「発生砕石の運搬に何人も使っている」という段階からご相談ください
例えば、
「道床取替工事の人工を減らしたい」
「発生砕石の集積に複数人必要」
「一輪車運搬に人員を取られている」
「搬出場所まで距離がある」
「砕石運搬の身体的負担を軽減したい」
「現在の施工工程のどこを機械化できるか検討したい」
「実際のバラストをJT125で搬送できるか試したい」
といった段階からでも構いません。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの構造・機種・搬送能力・活用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の詳細はこちら
まとめ
道床取替工事の省人化を考えるときには、
「今の作業を少ない人数で行う」
だけではなく、
「人が行っている工程そのものを機械へ置き換えられないか」
という視点が重要です。
特に、
発生砕石を集積する
↓
一輪車へ積み込む
↓
搬出場所まで運ぶ
↓
降ろす
という工程では、重量のあるバラストを人が繰り返し取り扱うことになります。
空気搬送機「ジェクター」を使用すれば、
発生砕石
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
搬出場所
と、
砕石の回収と運搬を一連の工程として行う
方法を検討できます。
実際に、雑誌『新線路』2022年4月号掲載のJR東海「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」では、JT125を使用した発生砕石の吸引・搬送が実地検証されています。
同記事では、
従来工法：8人工
新工法：5人工
となり、
3人工削減
という結果が報告されています。
従来工法と比較すると、人工数は37.5％少ない結果です。
また、搬送側ホース延長30mでの使用も報告されています。
ただし、これらは同記事で紹介された特定の施工条件における結果であり、
ジェクターを使用すれば必ず3人工削減できる
必ず37.5％省人化できる
30mならどのバラストでも搬送できる
という意味ではありません。
実際の効果は、
- 現在の施工方法
- 作業人数
- 発生砕石量
- 粒径・形状
- 含水状態
- 搬送距離
- 高低差
- ホースルート
- コンプレッサー能力
- 必要施工能力
などによって変わります。
そのためエコ・ワークでは、
実際のバラスト・砕石による搬送テスト
をおすすめしています。
さらに、
現在何人で施工しているか
どの工程に何人必要か
一輪車運搬にどの程度時間を使っているか
まで整理することで、
ジェクターによってどの工程を省力化できる可能性があるのか
を具体的に検討できます。
「道床取替工事の人工を減らしたい」
「発生砕石の集積・運搬を機械化したい」
「一輪車による反復運搬を減らしたい」
「実際のバラストでジェクターを試したい」
という場合には、お気軽にエコ・ワークまでお問い合わせください。
実際のバラスト・砕石、現在の施工工程、作業人数、発生量、搬送距離、施工環境、コンプレッサー等を確認し、必要に応じて実物による搬送テストを行いながら、ジェクターを活用した道床取替工事の省力化方法をご提案いたします。
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参考資料
紺林慶太「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」『新線路』2022年4月号
※本記事では、上記資料で公開されている実地検証結果・技術的事実を参考情報として紹介しています。雑誌記事の本文・写真・図・グラフ・表等の転載は行っていません。