CSXトランスポーテーション 同社は北米における重要なインフラプロバイダーとして、1ガロンの燃料で1トンの貨物を500マイル以上輸送できる列車を用いて、効率的な貨物輸送を実現している。同社の鉄道網はアメリカ人口の約3分の2をカバーしており、国のサプライチェーンにおいて不可欠な要素となっている。
NestGen '25のセッションの一つで、CSX TransportationのGISサービス技術ディレクターであるパトリック・バーネット氏と、シニアGISエンジニアであるアンソニー・フォイジー氏にお話を伺いました。CSX Transportationは、米国東部を拠点とする大手貨物鉄道会社で、26州、ワシントンDC、カナダの一部にまたがる2万ルートマイルの広大なネットワークを誇ります。鉄道リスクを軽減するための自律型ドローン運用の導入について、お二人の見解をご紹介します👇
課題
「CSXトランスポーテーションにとって、安全は最優先事項です。従業員、一般市民、そしてすべての人々が、出勤時と同じように無事に帰宅できることを願っています。」 - パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション社 GISサービス技術ディレクター
CSXは、広範な鉄道インフラの維持管理において、いくつかの重大な課題に直面していた。
- 人員に対する安全上のリスク従来の鉄道検査方法では、作業員が線路、分岐器、継ぎ目などを実際に目視で検査する必要があり、稼働中の鉄道操車場内で潜在的な危険にさらされる可能性があった。
- 検査精度要件鉄道部品には、非常に精密な測定が求められます。例えば、1/8インチ（クレジットカードの幅程度）を超える分岐器の隙間や、2インチを超えるレールの隙間を検出するなどです。こうした部品では、わずかな欠陥でも壊滅的な脱線事故につながる可能性があります。
- 業務の中断従来の検査方法では、鉄道運行が中断されることが多く、運行スケジュールの衝突を引き起こし、ネットワーク全体の効率を低下させていた。
- 一貫性の限界人間の目視検査は、欠陥検出に必然的にばらつきをもたらし、安全性や業務に支障をきたす可能性のある重大な問題を見落とす可能性がある。
CSXにとって、事態は特に深刻だった。線路の欠陥が発見されないまま放置されると、脱線事故につながり、機器の損傷、運行の中断、環境への危険、そして最も重大な人命の安全への脅威といった深刻な結果を招く可能性があったからだ。
解決策
CSXは、最先端のハードウェア、専用ソフトウェア、機械学習機能を組み合わせた包括的な自律型ドローン検査システムを導入し、鉄道検査プロセスを変革した。
ソリューションのハードウェア基盤には、DJI Matrice 350 RTKドローンが搭載されています。 フェーズ1 80mmレンズを搭載したP3 IXM 100カメラ。この組み合わせにより、線路から100フィートの正確な高度で飛行しながら、非常に精度の高いジオタグ付き画像が得られます。ドローンは ヘクストロニクス・アトラス ドローン用ドックは、シェルター機能と自動バッテリー交換機能を備え、連続運用を可能にする。
「FlytBaseチームは、高度な編集機能の開発に非常に長けており、データをインポートして、ドローンがコース上の必要な場所を正確に飛行するようにし、基本的な写真測量の原理を使用して写真を撮影し、それらの事前にプログラムされたミッションをすべて保存することができます。「- アンソニー・フォイジー、CSXトランスポーテーション社 上級GISエンジニア
システムアーキテクチャには以下が含まれます。
- 飛行制御FlytBase自律型ソフトウェアは、トラック上を直接、正確な飛行経路で管理します。
- 検知・回避技術: カシアG システムが人間の視覚観察者を置き換える
- エンタープライズ統合カスタムワークフローは、CSXのエンタープライズGISデータおよび運用システムと連携します。
- エッジ処理機械学習モデルはローカルで実行され、欠陥を特定します。
この統合的なアプローチにより、CSXは鉄道運行を妨げることなく検査を自動化できるだけでなく、目視外の運行に関する特別に取得した免除措置を通じてFAA（連邦航空局）の規制遵守も維持できる。
仕組み
自律検査のワークフローは、綿密に計画された手順に従います。
ミッション計画CSXのGISチームは、企業全体の線路データをFlytBaseにインポートし、各操車場に50～80個の事前プログラムされたミッションを作成します。各ミッションには、最大70個の個別のウェイポイントが含まれます。
自律飛行検査可能なコースが利用可能になると、システムはMicrosoft AzureとFlytBase Linksを通じて通知を受け取ります。ドローンは自動的にドックから離陸し、事前に設定されたルートに沿って高度100フィートでコース上を飛行し、高解像度の画像を撮影します。
データ転送任務完了後、ドローンはアトラス社のドックに戻り、そこでフェーズワン社のカメラから鉄道操車場の安全なバンガローに設置されたエッジコンピューティングデバイスに画像が無線で転送される。
欠陥検出機械学習アルゴリズムは、以下のような重大な欠陥を検出するために画像を処理し、
- スイッチ接点のギャップが1/8インチ以上
- ジョイントバーの不具合（ボルトの欠落／緩み、亀裂）
- レールの隙間が2インチを超える
- 線路の軌間問題
結果とアラート検出された不具合は、保守担当者がタブレット端末からアクセスできるダッシュボードに表示され、点検や修理が必要な正確な場所を指示します。
バッテリー交換と再起動データ転送中、アトラス・ドックはドローンのバッテリーを自動的に交換するため、ドローンは数分以内に次のミッションに向けて離陸できる。
このシステムには、運用上の安全性を維持するための複数のフェイルセーフ機能が組み込まれており、信号喪失やその他の不測の事態に対処するための自動化された手順も含まれている。
実装
CSXの導入プロセスは、規制当局、特に連邦航空局（FAA）との緊密な連携を伴った。チームは数年をかけて規制当局との関係を構築し、目視外飛行（BVLOS）運航の安全性に関する説得力のある根拠を策定した。
「私たちは数年前から米国連邦航空局と協力する機会に恵まれ、フロリダ州ジャクソンビルにある本社に遠隔運用センターを設置するまでに事業を拡大してきました。「- アンソニー・フォイジー、CSXトランスポーテーション社 上級GISエンジニア
この導入戦略では、鉄道操車場の物理的インフラを活用し、高架照明柱を自然の障壁として利用することで、「インフラ隠蔽」という論拠を提示し、FAA（連邦航空局）の免除申請を裏付けました。このアプローチは、 FlytBaseシステムの包括的なフェイルセーフ機構とCASIA Gの衝突回避技術と組み合わせることで、規制当局の承認を得るための基盤となりました。
CSXは、現場に常駐する主操縦士（RPIC）と、フロリダ州ジャクソンビルにあるリモートオペレーションセンター（ROC）にFlytBaseインターフェースを介して実際の飛行制御を行う副操縦士を配置するハイブリッド運用モデルを確立しました。この体制により、規制遵守を維持しながら運用効率を最大限に高めています。
結果
自律型ドローンによる点検システムは、CSXの事業運営の様々な側面において、大きなメリットをもたらしている。
安全性の向上
このシステムは、線路脇の点検作業から人員を排除することで、職場における危険を大幅に軽減します。従業員は、点検のために稼働中の鉄道操車場の危険な区域に物理的に立ち入る必要がなくなり、CSXの「誰もが出勤時と同じように無事に帰宅できる」という基本理念に完全に合致しています。
欠陥検出機能の向上
高解像度画像と機械学習アルゴリズムの組み合わせにより、わずか1/8インチという極めて小さな欠陥も、高い精度で検出することが可能になります。この精度は、特に混雑した鉄道操車場にある多数の分岐器を検査する場合など、人間の検査員が確実に達成できるレベルをはるかに凌駕します。
「100フィート以上離れた場所から時速7マイルでクレジットカードの幅を測るのは大変な作業です。ですから、私たちはまず最も難しいことから始め、その後の作業が楽になるようにしたかったのです。- パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション社 GISサービス技術ディレクター
事業継続性
ドローンによる検査は線路上ではなく上空で行われるため、検査中も鉄道運行を中断することなく継続できます。これにより、従来の手動検査で発生していた運行上の問題が解消され、CSXのネットワーク全体における円滑な運行維持に役立ちます。
不具合への迅速な対応
このシステムは問題を検出するだけでなく、直感的なダッシュボードインターフェースを通じて、保守担当者を問題箇所に即座に誘導します。この効率化されたワークフローにより、不具合の検出から修復までの時間が大幅に短縮され、小さな問題が大きな問題に発展するのを防ぎます。
今後の展望
CSXは2025年に自律型ドローン運用の大幅な拡大を予定しており、ネットワーク全体にわたる多数の拠点でシステムを稼働させる計画だ。同社は既にこの技術の活用事例を約30件特定しており、そのうち8件は既に導入済みで、さらに多くの事例が開発中である。
「今年は、当社のネットワーク全体、特に鉄道操車場内の多数の場所でこのシステムを稼働させる年です。」 - パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション社 GISサービス技術ディレクター
将来の応用例としては、線路の検査機能の拡張が挙げられます。例えば、線路の段差の測定や、高温時の熱膨張によって生じるレールの変形（サンキンク）の検出などです。また、チームは検査範囲を鉄道操車場だけでなく、全長2万マイルに及ぶ鉄道網全体の監視に役立つ「線路沿い」での検査にも拡大することを構想しています。
さらに、CSXはエンジニアリング用途にとどまらず、輸送部門や機械部門と協力して、自律型ドローン技術を事業全体で活用するための新たな機会を模索している。
結論
CSXによる自律型ドローン運用の導入は、安全性を最優先しながら運用効率を高める、鉄道インフラ点検における革新的なアプローチです。高精度なハードウェア、自律飛行機能、そして高度な機械学習を組み合わせることで、CSXは脱線事故につながる可能性のあるごくわずかなレールの欠陥さえも検知できるシステムを構築しました。
「これは、テクノロジーオペレーション部門、エンジニアリング部門、連邦政府、そしてすべてのテクノロジーパートナーとの大規模な協力の賜物です。安全性が高まれば高まるほど、最終的には従業員、地域社会、株主、そしてすべてのパートナーといったすべての人にとって良い結果となるでしょう。」 - パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション社 GISサービス技術ディレクター
導入
NestGen 2025のセッションの一つで、CSX TransportationのGISサービス技術ディレクターであるパトリック・バーネット氏と、シニアGISエンジニアであるアンソニー・フォイジー氏にお話を伺いました。CSX Transportationは、米国東部を拠点とする一流の貨物鉄道会社で、26州、ワシントンDC、カナダの一部にまたがる2万ルートマイルの広大なネットワークを有しています。
CSXトランスポーテーションは北米の重要なインフラプロバイダーとして、1ガロンの燃料で1トンの貨物を500マイル以上輸送できる列車で効率的に貨物を輸送しています。同社の鉄道網はアメリカ人口の約3分の2をカバーしており、国のサプライチェーンに不可欠な要素となっています。鉄道リスクを軽減するための自律型ドローン運用の導入について、同社は次のように述べています。
課題
「CSXトランスポーテーションにとって、安全は最優先事項です。従業員、一般市民、そしてすべての人々が、出勤時と同じように無事に帰宅できることを願っています。」 - パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション、GISサービス技術ディレクター
CSXは、広範な鉄道インフラの維持管理において、いくつかの重大な課題に直面していた。
- 人員に対する安全上のリスク従来の鉄道検査方法では、作業員が線路、分岐器、継ぎ目などを実際に目視で検査する必要があり、稼働中の鉄道操車場内で潜在的な危険にさらされる可能性があった。
- 検査精度要件鉄道部品には、非常に精密な測定が求められます。例えば、1/8インチ（クレジットカードの幅程度）を超える分岐器の隙間や、2インチを超えるレールの隙間を検出するなどです。こうした部品では、わずかな欠陥でも壊滅的な脱線事故につながる可能性があります。
- 業務の中断従来の検査方法では、鉄道運行が中断されることが多く、運行スケジュールの衝突を引き起こし、ネットワーク全体の効率を低下させていた。
- 一貫性の限界人間の目視検査は、欠陥検出に必然的にばらつきをもたらし、安全性や業務に支障をきたす可能性のある重大な問題を見落とす可能性がある。
CSXにとって、事態は特に深刻だった。線路の欠陥が発見されないまま放置されると、脱線事故につながり、機器の損傷、運行の中断、環境への危険、そして最も重大な人命の安全への脅威といった深刻な結果を招く可能性があったからだ。
解決策
CSXは、最先端のハードウェア、専用ソフトウェア、機械学習機能を組み合わせた包括的な自律型ドローン検査システムを導入し、鉄道検査プロセスを変革した。
このソリューションのハードウェア基盤は、80mmレンズを搭載したPhase One IXM 100カメラを装備したDJI Matrice 350 RTKドローンです。この組み合わせにより、線路から100フィート（約30メートル）の正確な高度で飛行しながら、高精度な位置情報付き画像を取得できます。ドローンは、シェルターと自動バッテリー交換機能を備えたHextronics Atlasドローンドックから運用され、継続的な運用を可能にします。
「 FlytBaseチームは、高度な編集機能の開発に非常に長けており、データをインポートして、ドローンが線路上の必要な場所を正確に飛行し、基本的な写真測量の原理を使用して写真を撮影し、それらの事前にプログラムされたミッションをすべて保存できるようにしてくれました。」 - アンソニー・フォイジー、CSXトランスポーテーション社シニアGISエンジニア
システムアーキテクチャには以下が含まれます。
- 飛行制御FlytBase自律型ソフトウェアは、トラック上を直接、正確な飛行経路で管理します。
- 検知・回避技術CASIA Gシステムは人間の視覚観察者を置き換える
- エンタープライズ統合カスタムワークフローは、CSXのエンタープライズGISデータおよび運用システムと連携します。
- エッジ処理機械学習モデルはローカルで実行され、欠陥を特定します。
この統合的なアプローチにより、CSXは鉄道運行を妨げることなく検査を自動化できるだけでなく、目視外の運行に関する特別に取得した免除措置を通じてFAA（連邦航空局）の規制遵守も維持できる。
仕組み
自律検査のワークフローは、綿密に計画された手順に従います。
- ミッション計画CSXのGISチームは、企業全体の線路データをFlytBaseにインポートし、各操車場に50～80個の事前プログラムされたミッションを作成します。各ミッションには、最大70個の個別のウェイポイントが含まれます。
- 自律飛行検査可能なコースが利用可能になると、システムはMicrosoft AzureとFlytBase Linksを通じて通知を受け取ります。ドローンは自動的にドックから離陸し、事前に設定されたルートに沿って高度100フィートでコース上を飛行し、高解像度の画像を撮影します。
- データ転送任務完了後、ドローンはアトラス社のドックに戻り、そこでフェーズワン社のカメラから鉄道操車場の安全なバンガローに設置されたエッジコンピューティングデバイスに画像が無線で転送される。
- 欠陥検出機械学習アルゴリズムは、以下のような重大な欠陥を検出するために画像を処理し、
- スイッチ接点のギャップが1/8インチ以上
- ジョイントバーの不具合（ボルトの欠落／緩み、亀裂）
- レールの隙間が2インチを超える
- 線路の軌間問題
- 結果とアラート検出された不具合は、保守担当者がタブレット端末からアクセスできるダッシュボードに表示され、点検や修理が必要な正確な場所を指示します。
- バッテリー交換と再起動データ転送中、アトラス・ドックはドローンのバッテリーを自動的に交換するため、ドローンは数分以内に次のミッションに向けて離陸できる。
このシステムには、信号損失やその他の不測の事態に対処するための自動化された手順など、運用上の安全性を維持するための複数のフェイルセーフ機能が組み込まれています。
実装
CSXの導入プロセスは、規制当局、特に連邦航空局（FAA）との緊密な連携を伴った。チームは数年をかけて規制当局との関係を構築し、目視外飛行（BVLOS）運航の安全性に関する説得力のある根拠を策定した。
「私たちは米国連邦航空局と数年にわたり協力する機会に恵まれ、フロリダ州ジャクソンビルにある本社に遠隔運用センターを設置するまでに業務を発展させてきました」と、CSXトランスポーテーションのシニアGISエンジニア、アンソニー・フォイジー氏は述べています。
この導入戦略では、鉄道操車場の物理的インフラを活用し、高架照明柱を自然の障壁として利用することで、「インフラ隠蔽」という論拠を提示し、FAA（連邦航空局）の免除申請を裏付けました。このアプローチは、 FlytBaseシステムの包括的なフェイルセーフ機構とCASIA Gの衝突回避技術と組み合わせることで、規制当局の承認を得るための基盤となりました。
CSXは、現場に常駐する主操縦士（RPIC）と、フロリダ州ジャクソンビルにあるリモートオペレーションセンター（ROC）にFlytBaseインターフェースを介して実際の飛行制御を行う副操縦士を配置するハイブリッド運用モデルを確立しました。この体制により、規制遵守を維持しながら運用効率を最大限に高めています。
インパクト
自律型ドローンによる検査システムは、CSXの事業運営の様々な側面において、大きなメリットをもたらしている。
安全性の向上
このシステムは、線路脇の点検作業から人員を排除することで、職場における危険を大幅に軽減します。従業員は、点検のために稼働中の鉄道操車場の危険な区域に物理的に立ち入る必要がなくなり、CSXの「誰もが出勤時と同じように無事に帰宅できる」という基本理念に完全に合致しています。
欠陥検出機能の向上
高解像度画像と機械学習アルゴリズムの組み合わせにより、わずか1/8インチという極めて小さな欠陥も、高い精度で検出することが可能になります。この精度は、特に混雑した鉄道操車場にある多数の分岐器を検査する場合など、人間の検査員が確実に達成できるレベルをはるかに凌駕します。
「時速7マイルで走行しながら、100フィート以上離れた場所からクレジットカードの幅を測るのは至難の業です。ですから、私たちはまず最も難しいことから着手し、その後の作業が楽になるようにしたかったのです」と、CSXトランスポーテーションのGISサービス担当テクニカルディレクター、パトリック・バーネット氏は述べています。
事業継続性
ドローンによる検査は線路上ではなく上空で行われるため、検査中も鉄道運行を中断することなく継続できます。これにより、従来の手動検査で発生していた運行上の問題が解消され、CSXのネットワーク全体における円滑な運行維持に役立ちます。
不具合への迅速な対応
このシステムは問題を検出するだけでなく、直感的なダッシュボードインターフェースを通じて、保守担当者を問題箇所に即座に誘導します。この効率化されたワークフローにより、不具合の検出から修復までの時間が大幅に短縮され、小さな問題が大きな問題に発展するのを防ぎます。
今後の展望
CSXは2025年に自律型ドローン運用の大幅な拡大を予定しており、ネットワーク全体にわたる多数の拠点でシステムを稼働させる計画だ。同社は既にこの技術の活用事例を約30件特定しており、そのうち8件は既に導入済みで、さらに多くの事例が開発中である。
「今年は、当社の鉄道操車場内を含むネットワーク全体の多数の場所でこのシステムを稼働させる年になります」 - パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション社 GISサービス技術ディレクター
将来の応用例としては、線路の検査機能の拡張が挙げられます。例えば、線路の段差の測定や、高温時の熱膨張によって生じるレールの変形（サンキンク）の検出などです。また、チームは検査範囲を鉄道操車場だけでなく、全長2万マイルに及ぶ鉄道網全体の監視に役立つ「線路沿い」での検査にも拡大することを構想しています。
さらに、CSXはエンジニアリング用途にとどまらず、輸送部門や機械部門と協力して、自律型ドローン技術を事業全体で活用するための新たな機会を模索している。
結論
CSXによる自律型ドローン運用の導入は、安全性を最優先しながら運用効率を高める、鉄道インフラ点検における革新的なアプローチです。高精度なハードウェア、自律飛行機能、そして高度な機械学習を組み合わせることで、CSXは脱線事故につながる可能性のあるごくわずかなレールの欠陥さえも検知できるシステムを構築しました。
「これは、技術運用部門、エンジニアリング部門、連邦政府、そしてすべての技術パートナーとの大規模な協力の成果です。安全性が高まれば高まるほど、最終的には従業員、地域社会、株主、そしてすべてのパートナーにとってより良い結果となるでしょう。」 - パトリック・バーネット、CSXトランスポーテーション、GISサービス技術ディレクター
よくある質問
Q1. CSXは鉄道インフラの点検にドローンをどのように活用していますか？
CSXは、高解像度カメラを搭載した自律型ドローンを使用し、あらかじめ決められたルートで鉄道操車場上空を飛行させ、線路、分岐器、継ぎ目などの詳細な画像を撮影している。これらの画像は機械学習アルゴリズムによって分析され、1/8インチという微細な欠陥も検出可能で、結果はタブレット端末を通じて保守チームに即座に共有される。
Q2. 鉄道における自律型ドローンの運用には、どのような規制上の承認が必要ですか？
鉄道会社は、目視外飛行（BVLOS）を行うために、連邦航空局（FAA）から特別な許可を得る必要があります。CSXは、包括的な安全対策を策定し、衝突回避技術を導入し、現場パイロットと遠隔操縦士の両方を用いた運用モデルを採用することで、これらの承認を取得しました。
Q4. 自律型ドローンシステムは鉄道線路上のどのような欠陥を検出できますか？
このシステムは、分岐器の隙間が1/8インチ以上、継目板の不具合（ボルトの欠落や緩み、亀裂）、レールの隙間が2インチ以上、軌間異常など、重大なレール欠陥を検出できます。これらの機能は、問題が重大な安全上の危険となる前に特定することで、脱線事故の防止に役立ちます。
Q3. 鉄道運行における自律型ドローン点検の導入による投資収益率はどのくらいですか？
具体的な投資対効果（ROI）の数値は公表されていないが、このシステムは高額な脱線事故の防止、業務の中断の軽減、作業員の安全性の向上、そしてより頻繁かつ一貫した点検の実現といった点で価値を発揮する。また、トレンド分析によって、緊急メンテナンスが必要になる前に問題の発生を特定することもできる。
よくある質問
Q1. CSXは鉄道インフラの点検にドローンをどのように活用していますか？
CSXは、高解像度カメラを搭載した自律型ドローンを使用し、あらかじめ決められたルートで鉄道操車場上空を飛行させ、線路、分岐器、継ぎ目などの詳細な画像を撮影しています。これらの画像は機械学習アルゴリズムによって分析され、1/8インチという微細な欠陥も検出可能です。分析結果はタブレット端末を通じて保守チームに即座に共有されます。
Q2. 鉄道における自律型ドローンの運用には、どのような規制上の承認が必要ですか？
鉄道会社は、目視外飛行（BVLOS）を行うために、連邦航空局（FAA）から特別な許可を得る必要があります。CSXは、包括的な安全対策を策定し、衝突回避技術を導入し、現場パイロットと遠隔操縦士の両方を用いた運用モデルを採用することで、これらの承認を取得しました。
Q3. 自律型ドローンシステムは、鉄道線路上のどのような欠陥を検出できますか？
このシステムは、分岐器の隙間が1/8インチ以上、継目板の不具合（ボルトの欠落や緩み、亀裂）、レールの隙間が2インチ以上、軌間異常など、重大なレール欠陥を検出できます。これらの機能により、問題が重大な安全上の危険となる前に特定できるため、脱線事故の防止に役立ちます。
Q4. 鉄道運行における自律型ドローンによる点検の導入に対する投資収益率はどのくらいですか？
具体的な投資対効果（ROI）の数値は公表されていないが、このシステムは高額な脱線事故の防止、業務の中断の軽減、作業員の安全性の向上、そしてより頻繁かつ一貫した点検の実現といった点で価値を発揮する。また、トレンド分析によって、緊急メンテナンスが必要になる前に問題の発生を特定することもできる。