「自動運転」を水陸両用バスで実現し、離島の交通・物流インフラ課題への改善へ~自動運転社会の実現に向けた水陸両用バスの自動化への取り組み(前編)

INTERVIEW

ITbookホールディングス株式会社
経営企画室
室長 大久保 達間

埼玉工業大学 工学部情報システム学科
教授 渡部 大志

自動運転社会の実現に向けて、高速道路の一定の条件であればハンドルやブレーキなど運転操作をシステムに任せられる「レベル3」が法改正で解禁され、関連車両も販売されています。一方、離島に荷物や人を運ぶための交通・物流インフラ不足により、離島生活の不便さから島の過疎化、高齢化が進んでいます。もし、技術進歩が進んでいる自動運転を、離島への交通・物流インフラに応用することができれば、人々の生活にどのように変わるでしょうか。今回は、水陸両用バスの自動運転化に取り組んでいるコンソーシアムに、「水陸両用」ならではの必要な自動運転技術と課題についてお話を伺いました。

昨今、テレビCMなどで頻繁に耳にするようになった「自動運転」。一般乗用車の自動運転技術に関しては自動車メーカー各社が開発を進めており、すでにレベル2の「車間距離を保って安全に走行する」アクセル・ブレーキ操作や、「車線をはみ出さない」、「障害物を避ける」ハンドル操作といった先進運転支援システム「ADAS(Advanced driver-assistance systems)」機能を搭載した自動車は市場に出回っています。ただし、レベル2は運転主体がドライバーであり、ドライバーが運転席で前方を確認しながらハンドルに手を添えている必要があります。

そして現在、日本では高速道路の一定の条件のもとであればハンドルやブレーキなどの運転操作をシステムに任せられる「レベル3」の自動運転が法改正で解禁され、ホンダが世界初のレベル3の自動運転機能を搭載した新型車「レジェンド」を発売しました。レベル3の自動運転モード中は、運転主体がコンピューターであり、ドライバーは完全に手を離し、テレビを見たりスマートフォンを操作することも可能です。ただし緊急時にはいつでも運転を代われる状態でいる必要があります。

自動運転関係者が将来的に目指しているのは、コンピューターが完全自動制御によって運転を行い、ドライバーが不要になる完全自動運転化です。自家用車であれば、運転免許を持っている人が乗っていなくてもドライブが可能になり、タクシーやバス、トラックなどの商用車では運転手が不要になります(レベル4またはレベル5)。

そうした便利な社会の実現を目指し年々、技術開発が進んでいく自動運転の技術を水陸両用バスに応用したら、モビリティとしてどんな可能性があるのでしょうか。今回は自動運転水陸両用バスの実現をめざすプロジェクトについて紹介します。


離島における交通・物流インフラの課題、水陸両用バスの自動運転化への構想に

現在は日本に十数台しかなく、主に観光目的に使われている水陸両用バスですが、「水陸両用バスの自動運転が実用化されれば、新たな交通、物流インフラを構築することができると思っています」と語るのは、ITbookホールディングス 経営企画室 室長の大久保達真(おおくぼ・たつま)氏です。新たな交通、物流インフラとは、何なのでしょうか。

日本ではコロナ禍による在宅時間の増加も相まって、EC(Electronic Commerce、電子商取引)市場が拡大。運送業者の業務量は増加の一途をたどっています。その一方で交通(バスやタクシー)や物流(トラック)のドライバーは長時間労働など仕事の過酷さから、若者が減少しており、年々高齢化も進んでいます。数年前から運送業界ではドライバー不足が顕著な課題として取り沙汰されています。

そうした課題を解決すべく、運送会社とIT企業などが手を組み、自動運転技術を活用したバスやタクシーの実証実験や、無人宅配・配送システムの開発および実証実験などが首都圏などを中心に行われています。そうした中、ITbookホールディングスが目をつけたのは、「離島輸送」への活用でした。

日本国内には約7,000島近くの離島がありますが、離島に荷物を運ぶための物流インフラは整備されているとは言えません。例えば、本土から離島に荷物を運ぶ際、物流倉庫から出たトラックは港に到着すると、一旦荷物を降ろして船に積み替えます。そして海上を船で移動した後、到着した港でまた船から港に荷物を下ろし、トラックに荷物を積み替える必要があります。

この積み替え作業は非常に大変です。大型の荷物であればクレーンなどで吊り上げて移動させる必要があり、小型の荷物であれば人が持って荷上げ荷下ろしをする必要があります。離島に荷物を運ぶ工数は多く、人件費が多くかかってしまっています。そのため、離島への輸送は、別料金がかかることがほとんどで、また便数も少ないのが現状です。そのような離島の生活は不便であり、不便であるが故に、人は島を離れてしまい、島の過疎化、高齢化が進んでいます。

「自動運転技術を水陸両用バスに応用し、陸から海、海から陸への移動をシームレスに行うことができれば、まず、ドライバー(船舶操縦士及びバス・トラックの運転士)の人件費を削減できるとともに、港の荷上げ荷下ろしの人員も不要になります。離島に荷物を運ぶための新たな物流インフラを構築できるのではないか、と考えました」(大久保氏)

ITbookホールディングスは、地方自治体をはじめとする行政機関に対して、DX(Digital Transformation)化推進のコンサルティング事業を展開する企業。これまでに約200の地方自治体に向けて、DXのコンサルティングを行ってきています。そんな同社がこの事業を行うきっかけは、2020年に運用を開始した群馬県の利根川水系の八ッ場ダムの観光水陸両用バスの活用について検討している時にありました。

「八ッ場ダムがある群馬県長野原町の町長と話をしているときに、町長から『水陸両用バスの自動運転化をやってみませんか?』と提案されました。船の自動運転化は遅れており、そこの自動化に取り組めるのは新規性がある。また、水陸両用バスの自動運転を実現できれば離島における新たな物流インフラの構築にも貢献できると思い、取り組むことになりました」(大久保氏)


実用中の「自動運転バス(レベル2)」の乗車体験、その技術を水陸両用バスの自動化に

ITbookホールディングスが水陸両用バスの自動運転化のプロジェクトを進めていくにあたり、声をかけたのが、自動運転技術の研究開発では第一人者として知られている埼玉工業大学工学部情報システム学科の渡部大志(わたべ・だいし)教授でした。

埼玉工業大学は、2016年に創立40周年を迎えたことを機に、「ものづくり研究センター」を新築し、次世代自動車プロジェクトとして、自動運転に関する研究開発を行ってきています。2017年10月からは私立大学として唯一内閣府のSIP(Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program、戦略的イノベーション創造プログラム)に参加。お台場にて公道による自動運転の実証実験を行っています。

また、埼玉工業大学は私立大学初の自動運転専門の研究組織として、2019年4月に「自動運転技術開発センター」を設立。同センターの2020年度における自動運転バスの研究・開発において、埼玉工業大学構内および周囲や、近隣の駅と大学を往復する送迎バス、循環観光バスなどで、年間合計約3,000㎞におよぶ自動運転での走行実験を実施。この走行距離は、東京・大阪間を3往復した距離に相当し、国内の大学で開発する自動運転バスとしてトップクラスの走行実績です。

埼玉工業大学が開発した自動運転AIを搭載した大型バスは、業務用の緑ナンバーを取得し、埼玉県深谷市出身の名士であり、NHK大河ドラマ「青天を衝け」の主人公である渋沢栄一翁ゆかりの地を巡る循環バス「渋沢栄一『論語の里』循環バス」として、自動運転レベル2で営業運行しています。深谷大河ドラマ館をはじめ渋沢栄一記念館、旧渋沢邸・中の家、道の駅おかべなどを巡っています。

埼玉工業大学はハンドルやブレーキ、シフトの切り替えなどをコンピューター制御できるよう改造したバスを活用。そこにレーザー光によって対象物との距離や形状まで正確に検知できるセンサー「LiDAR(Light Detection And Ranging)」、画像データをディープラーニングによりリアルタイムに解析した結果や自動運転AIの仕組みが分かる各種情報が表示されるディスプレイを搭載することで、マイクロバスの自動運転化に取り組んでいます。

自動運転車は3D地図を備えており、LiDAR、RTK(Real Time Kinematic)-GPS、ジャイロ、オドメトリーなどから得られた情報をもとに、現在の自車や障害物の位置、進行方向、速度などを測定。障害物の種類の判定はカメラの画像を深層学習で行い、範囲が比較的小さなものであれば自動運転車両に搭載してあるLiDARやRTK-GPSがつくりますが、広範囲の3D地図は専用に設計された「Mobile Mapping System」を利用し、地図会社に作成してもらいます。

2021年7月4日、筆者は、「渋沢栄一『論語の里』循環バス」に乗車しました。深谷駅を出発したバスは市街地を抜けるあたりまではドライバーによる手動運転でしたが、途中で自動運転モードに切り替わりました。ドライバーは運転席に座ったままで、ハンドルに手を添えていますが、ハンドル操作、アクセル、ブレーキ操作は行っていません。右左折の際には、ハンドルが自動でクルクルと回ります。信号や一時停止など交通ルールを守り、停留所には左側に寄せて止まり、安全を確認して出発。前の車とは安全な距離を保って走行します。

高速道路や、整備されたスマートタウンの道路などを自動運転するケースと大きく違うと感じたのは、バスの通行する道路が、さまざまな道路整備環境の中を走っているということでした。バスは市街地から住宅地を抜けて、田んぼや畑の中を通る道や、林の中、農家の集落の中などを進んでいきます。その道路脇は、歩道がなかったり、ガードレールや縁石などもなく草が生えているだけだったり、白線もところどころ消えていたりと、いい道路環境とは言えません。また、信号のない交差点や、道幅が狭く中央線もない道路もありました。


「渋沢栄一『論語の里』循環バス」の自動運転バスに乗車。大型バスに自動運転AIシステムを後付けで実装している。(撮影:嶺竜一)
「渋沢栄一『論語の里』循環バス」の自動運転バスに乗車。大型バスに自動運転AIシステムを後付けで実装している。(撮影:嶺竜一)


そのような整備環境の道を、自動運転バスは進んでいきます。停車してある車があったり、歩行者や自転車がいれば、避けて進みます。そうした際に対向車があれば、一旦止まって待ち、対向車を行かせてから進む、信号のない交差点では、一旦停車して左右を確認してから進むなど、通常の人間がやるのと同じように、さまざまな判断をしながら進んでいくのです。

「きちんと整備された環境の中でだけ自動運転ができるというのでは、将来のレベル4以上の自動運転車の実用化は難しいですよね。あえてこうした複雑な環境の中を走る路線を選んで自動運転バスを走らせているんです。ここでいろんなシチュエーションを経験して学習を繰り返しています」と渡部氏は話します。このようにして路上で蓄積し、開発した技術を生かして、水陸両用バスの開発を行うことになったのです。

「私たちはこれまでに自動車の自動運転オープンソース「Autoware(R)」をカスタマイズし、それを応用する形で自動運転バスの実用化に向けた研究を行ってきました。自動運転技術開発センターが目指しているのは、ひとりでも多くの人に移動の自由が提供できるような機能を持った車両を開発すること。そして、ひとりでも多くの人が孤立することなく、きちんと移動できたり、荷物を届いたりする状況をつくることです。それらを実現する上で、水陸両用バスの無人運転化は非常に有意義な取り組みだと思いました」(渡部氏)

そんな渡部氏の思いに強く共感したのが、ITbookホールディングスの大久保氏でした。

「水陸両用バスの自動化の取り組みを進めていくにあたって、埼玉工業大学にアプローチしたときに『公共のためにやる』という同じ思いを持っていました。最終的には自動運転の技術をオープンソースにし、社会に還元していきたいと。渡部先生は私たちと同じ考えを持っており、なおかつバスだけでなく船にもチャレンジしてみたいとのことだったので、自動運転技術の部分に関しては埼玉工業大学にお願いすることにしました」(大久保氏)


「水陸両用」ならではの課題、「自動運転」と「遠隔操作」を組み合わせた運転に

群馬県長野原町の八ッ場ダムの湖を航行する水陸両用バス。自動運転バスは2021年秋の運行開始を目指している。(提供:埼玉工業大学)
群馬県長野原町の八ッ場ダムの湖を航行する水陸両用バス。自動運転バスは2021年秋の運行開始を目指している。(提供:埼玉工業大学)


水陸両用バスを自動化する──埼玉工業大学が持つ自動運転バスの技術をベースにすれば、特別に難しいことではないように思えるかもしれませんが、「水陸両用ならではの課題がある」と大久保氏は言います。

陸地の走行に関しては埼玉工業大学の自動運転バスの技術が使えますし、船の自動運転は海の上を目的の港に向かって航行するだけなので自動運転はそこまで難しいものではありません。しかし、水陸両用バスは、舗装されたスロープを下りながら陸地から水に入ったり(入水)、水から陸地に上がったりする(出水)ため、予期せぬトラブルが起きる場合があります。そこで、自動運転と遠隔操作を組み合わせて運転を行います。

「水から陸地に上がるのが最も難しいですね。他の船やロープなど何か障害があったり、滑ったりなど、予期せぬことがあったりした際に、遠隔操作し、上陸できるようにしなければなりません。その際の低遅延のリアルタイムな通信も、技術的な課題になってくるだろう、と考えました」(大久保氏)

プロジェクトの目指すべき方向性としては「自動運転」をメインに据えつつも、状況によっては一部「遠隔操作」を取り入れる。その際に必要な技術として、大久保氏と渡部氏が着目したのが「ローカル5G」でした。プロジェクトを進めるにあたり、5G やLTE、LPWA、PHSなど無線通信方式を利用した通信端末の開発メーカーである株式会社エイビット(ABIT)に声をかけ、同社が開発したローカル5G検証機「AU-500シリーズ」を活用しています。

そのような流れで、ITbookホールディングス、埼玉工業大学、株式会社エイビット、そして日本水陸両用車協会、長野原町の5つの事業者で無人運航船の実証実験を行うコンソーシアムを形成。そして、日本財団が「無人運航船の実証実験にかかる技術開発共同プログラム」として、無人運航船の実証実験を行う5つのコンソーシアムを支援するひとつとして、「水陸両用無人運転技術の開発 ~八ッ場スマートモビリティ~」が採択され、実証実験が進んでいきます。

後編では、ローカル5Gの可能性、そしてローカル5Gと組み合わせた自動運転のあり方について紹介します。


文/新國翔大
写真/嶺竜一



参考情報
・Autowareは、一般社団法人The Autoware Foundationの登録商標です。


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