首都高速道路株式会社様向けITS道路インフラへの取組み

首 都 高 速 道 路 株 式 会 社 様 向 け ITS 道 路 インフラへの 取 組 み Action Plan for Metropolitan Expressway Co., Ltd. あらまし 首 都 高 速 道 路 の 維 持 運 営 において, 道 路 上 に 設 置 された 情 報 板, 非 常 電 話, 交 通 量 計 測 設 備 やITS 設 備 であるETCなど 常 時 連 続 稼 働 する 設 備 を 監 視 することが 不 可 欠 である この 社 会 的 設 備 の 監 視 を 支 えるネットワークインフラは 非 常 に 重 要 であり, 設 備 の 高 度 化 による 急 速 なデータ 量 の 増 加 などに 対 応 するために, 新 たな 技 術 を 取 り 入 れたネットワークインフ ラの 高 速 化 高 信 頼 化 が 求 められている 本 稿 では, 道 路 維 持 管 理 の 運 用 性, 将 来 性,コスト 面 などでの 課 題 を 抽 出 し, 従 来 技 術 と 新 たな 技 術 の 融 合, 運 用 コストの 低 減,および 道 路 監 視 でのサービスレベルの 維 持 向 上, さらには 新 たなITSに 柔 軟 に 対 応 できるネットワークインフラ 構 築 の 取 組 みを 紹 介 する Abstract It is essential for the maintenance administration of metropolitan expressways to constantly monitor facilities that operate on a 24/7 basis, such as information boards, emergency roadside telephones, traffic congestion measuring devices, and electronic toll collection (ETC). Since the network infrastructure that supports the monitoring of these socially important facilities is obviously essential, there are growing demands for a faster, more reliable network infrastructure in response to the increased amounts of data resulting from advances made in new technology. We extracted the objects of operation, prospects, and costs of road management, and then introduced our action plan for a network infrastructure that fuses existing technology with new technology, reduces operating costs, improves the service level of road monitoring, and can flexibly cope with new types of Intelligent Transport Systems (ITS). 石 川 文 夫 (いしかわ ふみお) 現 在, 高 速 道 路 のIPネットワークイ ンフラのSI 業 務 に 従 事 高 橋 誠 司 (たかはし せいじ) 現 在, 高 速 道 路 のネットワークイン フラのSI 業 務 に 従 事 鈴 木 新 也 (すずき しんや) 現 在, 高 速 道 路 のネットワークイン フラのSI 業 務 に 従 事 FUJITSU.59, 4, p.433-437 (07,2008) 433

ま え が き 富 士 通 では, 首 都 高 速 道 路 株 式 会 社 様 ( 以 下, 首 都 高 様 )のITS(Intelligent Transport Systems: 高 度 道 路 交 通 システム) 構 築 を 支 えるネットワーク インフラを 長 年 にわたり 提 供 してきた しかし, 最 近 ではITSの 高 度 化 が 進 みつつありネットワークイ ンフラに 求 められる 要 求 も 様 々に 増 加 してきた 近 年 のネットワーク 技 術 は,インターネットの 目 覚 し い 技 術 発 展 もありIP(Internet Protocol) 技 術 も 選 択 肢 と 考 えられ, 次 期 ITSに 向 けたインフラ 整 備 に 向 けて 既 存 技 術 とIP 技 術 を 融 合 したネットワーク インフラが 重 要 となっている 本 稿 では,まず 現 状 のネットワークインフラを 紹 介 し,つぎに 道 路 維 持 に 向 けた 課 題 とその 課 題 解 決 の 技 術, 最 後 に 道 路 維 持 に 求 められるインフラ 技 術 について 紹 介 する 首 都 高 速 道 路 を 取 り 巻 く 環 境 とインフラ 首 都 高 速 道 路 の 交 通 網 は, 首 都 圏 内 の 交 通 だけで なく, 首 都 高 速 道 路 に 接 続 された 高 速 道 路 間 の 乗 換 えにも 利 用 されており, 路 線 総 延 長 は 約 300 km, 毎 日 115 万 台 200 万 人 が 利 用 している (1) 首 都 高 様 では, 首 都 圏 の 大 動 脈 である 高 速 道 路 の 安 全 円 滑 快 適 化 を 目 指 し, 事 故 発 生 状 況 や 交 通 流 を24 時 間 365 日 体 制 で 監 視 すると 同 時 に, 運 用 設 備 の 改 良 を 続 けている 道 路 監 視 システムの 概 要 を 図 -1に 示 す 道 路 を 維 持 運 用 する 上 で, 事 故 情 報 や 渋 滞 情 報 などを 表 示 する 情 報 板 や 道 路 状 況 を 監 視 するカメ ラなど 各 設 備 の 役 割 は 重 要 なものとなっている また 最 近 の 首 都 高 速 道 路 建 設 の 特 徴 として, 2007 年 12 月 に 開 通 した 山 手 トンネルや 現 在 建 設 中 の 中 央 環 状 品 川 線 のように 全 線 トンネルで 造 られる 路 線 が 増 えている トンネル 内 の 安 全 確 保 には, 火 災 などの 災 害 時 に 迅 速 な 対 応 をするための 換 気 設 備 防 災 設 備 が 重 要 である さらに,2008 年 10 月 には,これまでの 均 一 通 行 料 金 から 距 離 別 料 金 へ 変 更 予 定 であり, 新 たな ETC(Electronic Toll Collection system:ノンス トップ 自 動 料 金 支 払 いシステム) 設 備 の 設 置 が 増 加 するなど, 従 来 の 道 路 監 視 設 備 だけではなく 新 しい 運 用 設 備 の 監 視 対 応 が 必 要 となっている こうした 道 路 監 視 設 備 や 料 金 設 備 などには,トンネル 画 像 を 画 像 処 理 して 自 動 的 に 異 常 を 検 出 する 装 置 やVICS (Vehicle Information and Communication System: 道 路 交 通 情 報 通 信 システム)による 情 報 配 信 設 備 な ど 新 旧 混 在 した 設 備 構 成 があり, 同 時 にデータ 量 も 大 小 様 々である 気 象 観 測 設 備 情 報 表 示 板 設 備 ハイウェイラジオ 設 備 トンネル 内 防 災 設 備 交 通 管 制 室 業 務 / 非 常 電 話 設 備 パトロールカー 施 設 制 御 室 交 通 量 計 測 設 備 カメラ 設 備 可 変 式 速 度 規 制 標 識 設 備 図 -1 道 路 監 視 システムの 概 要 Fig.1-Road monitor system. 434 FUJITSU.59, 4, (07,2008)

これらの 情 報 は, 図 -2のようにネットワークイン フラを 利 用 し 中 央 設 備 で 監 視 運 用 制 御 している そして, 既 設 設 備 あるいは 新 たに 増 大 する 設 備 の データなどを 道 路 維 持 運 用 に 活 用 する 上 で, 現 行 の ネットワークインフラに 求 める 大 きな 要 件 として 高 信 頼 性, 次 期 ITSに 向 けた 新 たな 設 備 へ 対 応 できる ことが 挙 げられる 現 状 ネットワークインフラ 首 都 高 様 にとってネットワークインフラの 停 止 は 道 路 運 用 を 停 止 することになり, 社 会 インフラに 与 える 影 響 は 多 大 である 現 在 運 用 中 のネットワーク インフラは, 主 にNTTなどの 通 信 事 業 者 でも 採 用 さ れているSDH(Synchronous Digital Hierarchy) 技 術 を 使 用 した 装 置 で 構 築 されており, 信 頼 性 の 高 いデータ 伝 送 を 実 現 している 監 視 設 備 などの 高 信 頼 性 対 応 として,SDH 伝 送 装 置 では 基 本 部 電 源 部 の 冗 長 化 や 通 信 経 路 ( 光 ファイバ)で 経 路 冗 長 化 を 行 い, 障 害 時 も 停 止 時 間 がほとんど 発 生 しないネットワークを 実 現 している また, 時 分 割 多 重 技 術 を 用 いることで 各 設 備 のデー タを 帯 域 ごとに 分 離 し, 他 設 備 に 影 響 のない 安 定 し た 通 信 を 提 供 している SDH 伝 送 装 置 では 監 視 設 備 の 様 々なデータ 回 線 があり, 設 備 用 途 に 応 じた 回 線 ボードで 構 成 している このような 伝 送 装 置 は, 空 調 設 備 を 完 備 した 通 信 機 械 室 に 設 置 されるのが 一 般 的 であるが, 首 都 高 速 道 路 は 都 心 の 限 られた 場 所 に 道 路 建 設 されることからその 確 保 が 難 しく, 大 部 分 は 高 速 道 路 上 や 高 速 道 路 高 架 下 に 約 1 kmごとに 設 置 された 変 電 塔 と 呼 ばれる 屋 外 環 境 の 場 所 に 設 置 され 情 報 の 受 渡 しを 行 っている とくに 高 速 道 路 上 の 変 電 塔 は, 直 射 日 光 照 返 し 振 動 排 気 ガス 湾 岸 部 の 潮 風 など 過 酷 な 環 境 条 件 下 での 安 定 稼 働 が 必 要 であり,それに 対 応 している 変 電 塔 の 一 例 と して 屋 外 設 置 例 を 図 -3に 示 す 道 路 維 持 に 向 けた 課 題 これまで 記 載 した 首 都 高 様 の 様 々なネットワーク インフラへの 要 求 はSDH 技 術 で 実 現 してきたが, 近 年 のネットワーク 技 術 はIP 化 へと 急 速 に 変 化 し ている これにより 首 都 高 様 でも 設 備 更 新, 次 期 VICSやETCに 代 表 されるITS 設 備 への 対 応 を 行 う 上 でIPによるネットワークインフラ 整 備 が 不 可 欠 と 考 え 検 討 を 進 めており, 以 下 の 課 題 が 挙 げられて いた (1) 課 題 1 IP 装 置 による 基 本 部 電 源 部 の 冗 長 化 を 従 来 と 同 等 にするには 高 価 な 装 置 構 成 になる (2) 課 題 2 IPネットワークに 対 応 するためには 既 設 路 上 設 備 をIP 系 設 備 に 更 新 する 必 要 があるが,すべての 設 備 の 更 新 には 費 用 が 大 きい (3) 課 題 3 IPネットワークはSDHのような 帯 域 分 離 ではな いため, 高 品 質 の 通 信 回 線 の 確 保 が 困 難 である (4) 課 題 4 厳 しい 設 置 環 境 条 件 を 克 服 する 必 要 がある 交 通 管 制 中 央 装 置 施 設 管 制 中 央 装 置 料 金 中 央 装 置 ネットワークインフラ 交 通 量 計 測 情 報 板 非 常 電 話 カメラ トンネル 換 気 ETC 風 向 風 速 計 VICS 照 明 制 御 図 -2 道 路 監 視 とインフラのかかわり Fig.2-Road monitor and relation of infrastructure. FUJITSU.59, 4, (07,2008) 435

課 題 解 決 の 技 術 富 士 通 では, 前 章 で 述 べた 課 題 に 対 し, 新 規 開 発 した 製 品 と 汎 用 製 品 を 組 み 合 わせ, 実 機 を 使 用 した 技 術 検 証 試 験 を 行 い, 解 決 を 図 った 課 題 1の 冗 長 化 の 解 決 には, 光 ファイバ 切 断 時 に ネットワーク 障 害 が 波 及 しないRPR(Resilient Packet Ring) 技 術 を 採 用 することとし, 富 士 通 の 光 IP 装 置 FLASHWAVE2740A2( 以 下,) を1 局 あたり2 台 ずつ 設 置 し, 光 の2 重 ループを 構 成 し,2 台 の 配 下 に 変 電 塔 との 伝 送 用 にレイ ヤ3スイッチ( 以 下,)を 接 続 して 上 位 と 下 位 に 分 離 した とは 別 の 光 ネットワークを 構 築 することで, 情 報 の 効 率 的 な 伝 送 と 上 位 の 多 重 障 害 にも 対 応 できる3 重 ループネットワークを 構 築 した( 図 -4) またのパラメタをチューニン 変 電 塔 図 -3 変 電 塔 設 置 例 ( 屋 外 ) Fig.3-Outdoor Substation. グすることでが1 台 ダウンした 場 合 でも 瞬 時 に 回 線 の 切 替 えを 可 能 とした 回 線 の 切 替 えは, 首 都 高 様 と 既 存 設 備 の 要 件 を 整 理 し 監 視 設 備 の 条 件 とIP 機 器 の 性 能, 構 築 コストから 妥 当 な 時 間 を 設 定 した 課 題 2である 既 存 設 備 の 取 込 方 法 として, 既 設 の 路 上 設 備 を 更 新 することなくIPネットワークに 対 応 するために 既 存 インタフェース( 低 速 モデム, 音 声, 電 話,シリアルデータなど)を 上 位 レイヤプロ トコルに 依 存 せずにIP 化 する 装 置 が 必 要 であった 富 士 通 では, 新 規 に 様 々な 既 存 インタフェースに 対 応 可 能 なIP 変 換 装 置 を 開 発 した 図 -5に 示 すIP 変 換 装 置 は,IPネットワークで 発 生 する 遅 延 揺 ら ぎに 対 応 する 機 能 や 非 同 期 であるIPネットワーク でも 同 期 データを 伝 送 するための 機 能 を 搭 載 するこ とで 既 存 の 監 視 設 備 との 通 信 を 実 現 している 課 題 3の 高 品 質 の 通 信 回 線 を 確 保 する 方 法 として, 首 都 高 様 のデータ 種 類 を 最 重 要 ( 防 災 設 備 データ など) 重 要 ( 多 少 のパケットロスは 許 可 されるカ メラ 画 像 など) 再 送 処 理 を 持 つリアルタイム 性 を 必 要 としない 端 末 データ に3 分 類 し,データを で3 段 階 の 帯 域 制 御 を 設 定 し,で 優 先 制 御 することで 回 線 品 質 を 確 保 している 課 題 4の 厳 しい 設 置 環 境 としては, 一 般 的 なIP 装 置 に 比 べて 温 度 環 境 が±20 耐 環 境 である やIP 変 換 装 置 を 適 用 した また 装 置 を 搭 載 光 ループ 光 ループ 図 -4 ネットワーク 概 念 Fig.4-Network conception diagram. 436 FUJITSU.59, 4, (07,2008)

ラック 型 (15ch 実 装 ) 卓 上 型 (2ch 実 装 ) (a)ip 変 換 装 置 既 存 端 末 既 存 端 末 音 声 など 音 声 など (b) 運 用 形 態 図 -5 IP 変 換 装 置 の 運 用 形 態 Fig.5-IP converter and operative form. する 筐 体 は,クーラによって 装 置 内 を35 に 維 持 し, 停 電 時 でも3 時 間 電 源 バックアップできるよう バッテリを 搭 載 した 筐 体 を 新 設 計 した こうしたこ とにより, 過 酷 な 条 件 に 耐 えることを 可 能 とした このように 課 題 を 解 決 することにより, 既 存 設 備 とIP 設 備 が 混 在 する 首 都 高 様 のネットワークイン フラの 整 備 を 進 めている 道 路 維 持 に 求 められるインフラ 技 術 SDH 装 置 によるネットワークでは, 中 央 設 備 と 路 上 設 備 はPoint to Pointの 固 定 接 続 が 基 本 であり, 路 上 設 備 の 構 築 には 制 約 を 受 ける 場 合 があったが, IPネットワークを 整 備 することでPoint to Multipointの 自 由 な 接 続 が 可 能 となり, 路 上 などを 含 む 監 視 設 備 の 自 由 なシステム 構 築 が 可 能 になる 今 回 はIPネットワーク 装 置 とIP 変 換 装 置 により 既 設 路 上 設 備 を 更 新 することなくIPネットワークインフ ラを 実 現 した 今 後 は 路 上 設 備 のIP 化 あるいは ETC 機 器 の 機 能 拡 張, 次 期 VICSの 導 入 など 次 期 ITSに 向 けて 様 々なサービスの 充 実 とともにデータ 量 の 増 加 と 高 信 頼 ネットワークが 求 められる 今 回 採 用 したは, 帯 域 2.4 Gbps 伝 送 が 可 能 であ り,データ 容 量 が 増 大 しても 耐 え 得 るネットワーク となっている 将 来, 車 は 更 にインテリジェンスを 持 ち, 車 と 車 間 の 通 信, 車 と 路 上 設 備 間 の 通 信 形 態 も 考 えられ,DSRC ( Dedicated Short Range Communication: 専 用 狭 域 通 信 )や 路 上 アクセス でのWireless MAN ( 無 線 MAN : Wireless Metropolitan Area Network)による 路 上 末 端 まで をIP 化 するネットワークインフラが 必 要 になると 予 想 される む す び 本 稿 で 紹 介 したネットワークインフラは, 既 存 技 術 とIPの 融 合 を 実 現 したものである 今 まで 別 々 に 監 視 していた 交 通 管 制 と 施 設 防 災 をIP 化 するこ とで, 設 備 間 の 連 携 がスムーズとなり, 新 規 開 通 し た 山 手 トンネルでは, 交 通 管 制 と 施 設 防 災 の 運 用 連 携 強 化 が 図 られている 今 後 も, 様 々な 社 会 経 済 効 果 を 生 み 出 す 高 速 道 路 の 適 正 かつ 効 率 的 な 維 持 管 理 を 進 める 首 都 高 様 の 運 用 性 向 上 を 支 えるネットワークインフラを 提 供 し ていきたいと 考 える 参 考 文 献 (1) 首 都 高 速 道 路 株 式 会 社 : 会 社 案 内 (2008). http://www.shutoko.jp/company/info/document/ corporateprofile2008j.pdf FUJITSU.59, 4, (07,2008) 437