CN111894616A

CN111894616A - Tbm自动撑靴控制方法、控制装置及tbm

Info

Publication number: CN111894616A
Application number: CN202010774975.5A
Authority: CN
Inventors: 程永亮; 侯昆洲; 任赛楠; 黄春霞; 杨重良; 赵威
Original assignee: China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2040-08-04
Also published as: CN111894616B

Abstract

本发明公开了一种TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM。控制方法包括：S1：获取当前预设钢拱架基准间距；S2：控制推进油缸带动回缩状态下的撑靴前移，实时接收识别装置的扫描结果；S3：根据扫描结果判断是否识别到钢拱架，若是，确定当前钢拱架的位置后，进入S4；S4：判断撑靴凹槽当前的待前移距离是否大于预设结构距离且小于预设结构距离和当前预设钢拱架基准间距之和，若是，进入S5，否则，进入S2；S5：在撑靴凹槽前移至当前钢拱架后，控制撑靴伸出以压紧围岩且撑靴凹槽扣合于当前钢拱架。该方法中，在设置钢拱架的围岩段，基于识别装置的识别结果再结合撑靴凹槽当前的待前移距离，可更准确地避免钢拱架与撑靴的干涉。

Description

TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，特别涉及一种TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机(TBM)是集机、电、液、光、气等系统于一体的大型隧道施工装备，包括敞开式TBM、单护盾TBM和双护盾TBM，可用于掘进、支护、出渣等施工工序并进行连续作业，具有掘进速度快、环保、综合效益高等优点，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中的应用迅猛增长。

撑靴作为TBM的关键部件，在掘进中起到撑紧洞壁、为TBM向前掘进提供推力的作用。TBM中，如图1所示，刀盘位于TBM的最前部，用于切削围岩，刀盘通过护盾等结构连接于主梁。主梁与鞍架通过导轨与导轨槽连接，撑靴油缸通过十字销轴与鞍架连接，并通过左右两个竖向扭矩油缸悬挂在鞍架上，推进油缸一端通过销轴与撑靴前端相连，另一端与主梁相连。掘进过程中，撑靴油缸伸出，撑靴撑紧洞壁，推进油缸依靠撑靴提供的反力推进整个主机向前掘进。掘进行程结束，撑靴收回，推进油缸收回，带动撑靴及鞍架沿主梁向前滑动。

根据地质情况，洞壁上可能会搭建钢拱架，钢拱架在TBM钢拱架拼装机上拼好一环后撑紧到洞壁，相应地，撑靴的压紧面上设有撑靴凹槽以扣住钢拱架上。然而，在撑靴撑紧过程中，若与钢拱架产生干涉，即撑靴压紧面上不设置撑靴凹槽的部分压在钢拱架上，会造成撑靴失效、支护损坏，甚至引起二次坍塌、设备受损、人员受伤等严重后果。

现有技术中，对于撑靴避让钢拱架没有完整的控制策略，基于人工判断钢拱架与撑靴的位置关系进行操作，控制精度受操作人员水平影响较大，在调节撑靴避免与钢拱架产生干涉的过程中，调节精度低、速度慢、效率差，施工质量和施工效率难以保证。

因此，如何更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种TBM自动撑靴控制方法，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。本发明的另一目的是提供一种应用上述TBM自动撑靴控制方法的TBM自动撑靴控制装置及TBM，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种TBM自动撑靴控制方法，包括：

S1：获取当前预设钢拱架基准间距，进入S2：

S2：控制带动回缩状态下的撑靴前移，实时接收扫描围岩的识别装置的扫描结果，其中，所述撑靴的撑靴压紧面上设有撑靴凹槽，所述识别装置位于所述撑靴凹槽前方且所述识别装置与所述撑靴凹槽在前后方向上的间距为预设结构距离；

S3：根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，若是，确定当前钢拱架的位置后，进入S4；

S4：判断撑靴凹槽当前的待前移距离是否大于所述预设结构距离且小于所述预设结构距离和当前预设钢拱架基准间距之和，若是，进入S5，否则，继续进行S2；

S5：在所述撑靴凹槽前移至当前钢拱架后，控制所述撑靴伸出以压紧围岩，且撑靴凹槽扣合于当前钢拱架。

优选地，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离；所述S3中，所述根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，包括：

S31：判断当前围岩距离与预设基准围岩距离的大小关系，若当前围岩距离小于所述预设基准围岩距离，即判定识别到钢拱架，否则判定为未识别到钢拱架。

优选地，所述S31还包括：

若当前围岩距离大于所述预设基准围岩距离，即判定识别到围岩空洞，进入S6；

S6：确定当前围岩空洞的长度，在当前围岩空洞的长度大于预设空洞安全长度时，发出警报信息。

优选地，所述确定当前钢拱架的位置，包括：

S311：判断在高度方向上的至少两个检测点是否同步识别到钢拱架，若是，则进入S4，否则，进入S312；

S312：根据各检测点的识别时刻偏差确定当前钢拱架的偏移角度，进入S4，若继续进入S5，则在进行所述控制所述撑靴伸出之前，还包括控制所述撑靴转动至与当前钢拱架平行的状态。

优选地，所述S3中，还包括：若判定所述扫描结果为未识别到钢拱架，判断当前的待前移距离是否为0，若是，则控制所述撑靴伸出以压紧围岩，否则，继续进行S2。

优选地，所述控制所述撑靴伸出时，还包括：

控制所述推进油缸动补偿带动撑靴伸缩的撑靴油缸，以保证所述撑靴伸出过程中在掘进方向上的位置不变。

一种TBM自动撑靴控制装置，包括：

获取模块，用于获取当前预设钢拱架基准间距；

信号连接于所述获取模块的第一控制模块，用于控制推进油缸带动回缩状态下的撑靴前移；

信号连接于所述第一控制模块的接收模块，用于实时接收扫描围岩的识别装置的扫描结果，其中，所述撑靴的撑靴压紧面上设有撑靴凹槽，所述识别装置位于所述撑靴凹槽前方且所述识别装置与所述撑靴凹槽在前后方向上的间距为预设结构距离；

信号连接于所述接收模块的分析模块，用于根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，若是，确定当前钢拱架的位置后，驱动信号连接于所述分析模块的第一判断模块；

所述第一判断模块，用于判断撑靴凹槽当前的待前移距离是否大于所述预设结构距离且小于所述预设结构距离和当前预设钢拱架基准间距之和，若是，驱动第二控制模块，否则，驱动所述第一控制模块；

所述第二控制模块，用于在所述撑靴凹槽前移至当前钢拱架后，控制所述撑靴伸出以压紧围岩，且撑靴凹槽扣合于当前钢拱架。

优选地，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离；所述分析模块中，包括：

第一判断单元，用于判断当前围岩距离与预设基准围岩距离的大小关系，若当前围岩距离小于所述预设基准围岩距离，即判定识别到钢拱架，否则判定为未识别到钢拱架。

优选地，所述分析模块中，包括：

第二判断单元，用于判断在高度方向上的至少两个检测点是否同步识别到钢拱架，若是，则驱动所述第一判断模块，否则，驱动第三判断单元；

所述第三判断单元，用于根据各检测点的识别时刻偏差确定当前钢拱架的偏移角度，驱动所述第一判断模块，若继续驱动所述第二控制模块，则在进行所述控制所述撑靴伸出之前，还包括控制所述撑靴转动至与当前钢拱架平行的状态。

一种TBM，包括如上所述的TBM自动撑靴控制装置、鞍架、通过撑靴油缸连接于所述鞍架的撑靴和连接于主梁和所述撑靴油缸之间的推进油缸，所述鞍架滑动连接于所述主梁上，所述识别装置固定于所述鞍架上，所述撑靴上设有用于检测器角度的倾角传感器，所述识别装置与所述倾角传感器均电连接于所述TBM自动撑靴控制装置。

本发明提供的控制方法，在设置钢拱架的围岩段，基于识别装置的识别结果再结合撑靴凹槽当前的待前移距离，能够使得撑靴准确避让以扣住钢拱架，实现了对钢拱架的自动检测、主动避让，从而更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉，可以提高施工效率。

本发明提供的应用上述TBM自动撑靴控制方法的TBM自动撑靴控制装置及TBM，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为TBM的部分结构图；

图2为TBM撑靴部分在垂直于掘进方向上的剖视图；

图3为本发明所提供TBM在掘进过程的第一位置示意图；

图4为本发明所提供TBM在掘进过程的第二位置示意图；

图5为本发明所提供TBM在掘进过程的第三位置示意图；

图6为一段围岩中钢拱架的侧视图；

图7为钢拱架正常时与撑靴凹槽中线的位置关系图；

图8为钢拱架偏移时与撑靴凹槽中线的位置关系图；

图9为本发明所提供控制方法的实施例一流程图；

图10为本发明所提供控制方法的实施例二流程图；

图11为本发明所提供控制方法的实施例三流程图。

附图标记：

刀盘1，主梁2，推进油缸3，撑靴4，撑靴油缸5，鞍架6，距离探测器7，倾角传感器8，钢拱架9，围岩10，压紧面11，撑靴凹槽12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种TBM自动撑靴控制方法，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。本发明的另一核心是提供一种应用上述TBM自动撑靴控制方法的TBM自动撑靴控制装置及TBM，能够更加准确地避免钢拱架与撑靴之间的干涉。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明所提供TBM自动撑靴控制方法的一种具体实施例中，包括以下步骤：

S1：获取当前预设钢拱架基准间距，进入S2。

其中，如图4所示，围岩洞壁上的钢拱架沿着掘进方向依次设置，在一段连续设置钢拱架的围岩范围内，每相邻两个钢拱架之间在其宽度方向上、即掘进方向上的中线理论上相距预设钢拱架基准间距L0。另外，本实施例中，各部件之间的间距以其在掘进方向的中线为基准进行确定。通常，在同一段设置钢拱架的围岩中，每相邻两个钢拱架之间的预设钢拱架基准间距相同。在设置过钢拱架时，L0是根据现场的地质条件确定的，一段设置钢拱架的围岩中的预设钢拱架基准间距L0与另一段设置钢拱架的围岩中的预设钢拱架基准间距L0可能相同，也可能不同。

具体地，当前预设钢拱架基准间距可以在行进过程中实际测量，在一段连续设置钢拱架中，可以通过测量其中第一个钢拱架和第二个钢拱架的间距，以此作为当前预设钢拱架基准间距。在经过第二个钢拱架之后，继续执行本实施例中的S2。

S2：控制推进油缸带动回缩状态下的撑靴前移，实时接收扫描围岩的识别装置的扫描结果。

其中，在推进油缸带动主机前进预设总前进距离X后，TBM换步，撑靴在撑靴油缸的带动下缩回，相应地，将撑靴凹槽在掘进方向上的中线位置定为撑靴凹槽的位置，撑靴凹槽待前移总距离为X。然后，推进油缸继续缩回，同时，距离探测器全程对围岩的洞壁进行扫描以检测钢拱架。

其中，撑靴凹槽设置在所述撑靴压紧面上，识别装置位于撑靴凹槽的前方，识别装置与撑靴凹槽之间在前后方向上的间距为预设结构距离b，具体地，在掘进方向上，识别装置的中线与撑靴上撑靴凹槽中线的距离为预设结构距离b。预设结构距离b由TBM自身结构决定，是预知的定值，识别装置始终能够对掘进方向上距离撑靴预设结构距离b的位置进行扫描。

S3：根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，若是，确定当前钢拱架的位置后，进入S4。

S4：判断撑靴凹槽当前的待前移距离是否大于所述预设结构距离且小于所述预设结构距离和当前预设钢拱架基准间距之和，若是，进入S5，否则，继续进行S2。

其中，如图3和图4所示，当前的待前移距离L为当前时刻、推进油缸收缩到位还需撑靴前进的距离，是随着撑靴的前移而变小的变量。另外，当前钢拱架与下一钢拱架之间的预设钢拱架基准间距L0通常大于撑靴用于压紧洞壁的压紧面在掘进方向上的长度。

如图3所示，在识别装置识别到的当前钢拱架为钢拱架Q的时刻，当前的待前移距离L≥当前钢拱架Q与下一钢拱架W之间的预设钢拱架基准间距L0+预设结构距离b，则说明理论上推进油缸能够带动撑靴前移至超过当前钢拱架Q的位置，当前钢拱架Q不是需要避让的钢拱架，撑靴前移到当前钢拱架Q的位置时，不伸出以撑住当前钢拱架Q，而是在推进油缸的带动下继续前进。

如图4所示，在识别装置识别到的当前钢拱架为钢拱架W的时刻，当前的待前移距离L小于当前钢拱架W与下一钢拱架E之间的预设钢拱架基准间距L0，推进油缸无法带动撑靴运动到下一钢拱架E，则如图5所示，此次推进油缸带动撑靴前进至扣合在当前钢拱架W上。相应地，在S5中，在识别到钢拱架W的时刻，再前移到钢拱架W后即停止前移，撑于钢拱架W上，撑靴凹槽实际上可能并未走完待前移总距离为X。

本实施例中，在设置钢拱架的围岩段，基于识别装置的识别结果再结合撑靴凹槽当前的待前移距离，能够使得撑靴准确避让以扣住钢拱架，实现了对钢拱架的自动检测、主动避让，可以提高施工效率。

进一步地，识别装置为距离探测器，相应地，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离。

所述S3中，所述根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，包括：

其中，预设基准围岩距离D是不设置钢拱架时与围岩洞壁在垂直于掘进方向上的距离。距离探测器全程对洞壁进行扫描测距，当前围岩距离d为在垂直于掘进方向上随着推进油缸的前移实时测得的实际距离。

如果测得当前围岩距离d＝预设基准围岩距离D，则说明该位置不设置钢拱架；如果当前围岩距离d缩短为预设基准围岩距离D减去围岩厚度后的拱架距离d0，则说明距离探测器检测到钢拱架。另外，控制装置记录从预设基准围岩距离D缩短为拱架距离d0的时刻起到变回预设基准围岩距离D的时刻止推进油缸缩短的距离，可以获得钢拱架的实际宽度c。

本实施例中，利用钢拱架凸出于围岩洞壁这一特征，通过距离检测识别钢拱架，识别精度较高，便于后期计算。当然，在其他实施例中，识别装置还可以设置为摄像头，扫描结果为拍摄结果，通过拍摄的图片进行图像识别。

另外，在S1中，当前预设钢拱架基准间距也可以采用S31所提供的方法进行确定，即在识别到第一个钢拱架之前，实时判断当前围岩距离与预设基准围岩距离的大小关系，若当前围岩距离小于所述预设基准围岩距离，即判定识别到第一个钢拱架，再进一步识别第二个钢拱架，根据识别到两者的时间差以及行进速度确定当前预设钢拱架基准间距。此外，S1与S2中可采用同一识别装置识别钢拱架。

进一步地，在S31中，还包括：若当前围岩距离大于所述预设基准围岩距离，即判定识别到围岩空洞，进入S6。

其中，对于围岩空洞的长度的确定，具体可以通过控制装置记录距离从预设基准围岩距离D开始伸长时刻起到变回预设基准围岩距离D时刻止推进油缸缩短的距离，即当前围岩空洞的长度h，若长度h＞预设空洞安全长度h1，则围岩空洞过大，控制装置发出报警信号。具体地，预设空洞安全长度h1可以根据撑靴上接触压紧围岩的压紧面在掘进方向上的长度K确定，例如，h1＝K，从而保证撑靴伸出后不会应空洞过大而压空，保证撑靴能够提供的撑紧力。

进一步地，所述确定当前钢拱架的位置，具体包括：

其中，基于安装误差，钢拱架可能出现如图6最右侧钢拱架所示的偏移情况。此时，如果需要撑靴凹槽扣合以避让该偏斜的钢拱架，需要撑靴转动一定的角度以对齐该钢拱架。另外，钢拱架位于两个相对的内侧壁上的部分为对称的，即使只对单侧钢拱架偏移情况进行判断，也可以确定鞍架两侧撑靴的转动方向与角度。

其中，具体地，请参考图1，在鞍架的两侧分别设置距离探测器，具体为面向前进方向时的左右两侧。在鞍架的每一侧，沿着高度方向依次设置至少两个距离探测器，相应地，一个距离探测器所在位置对应为一个检测点。

以鞍架单侧沿高度方向设置两个距离探测器为例，分别为上距离探测器和下距离探测器。当此两个距离探测器测得的围岩距离同步变化，如图7所示，说明在距离探测器的中线运动至当前钢拱架的中线位置时，结合图7和图4所示，撑靴凹槽的中线O与当前钢拱架的中线距离＝上距离探测器与撑靴凹槽的中线O的距离L1＝下距离探测器与撑靴凹槽的中线O的距离L2＝预设结构距离b，钢拱架处于正常状态，并未偏移。如果确定了当前钢拱架为需要避让的钢拱架，距离探测器的中线运动至当前钢拱架的中线位置时，需要撑靴进一步前移预设结构距离b，撑靴凹槽的中线即可与当前钢拱架的中线对齐进而支撑于该钢拱架上。

当此两个距离探测器测得的围岩距离不同步变化，如图8所示，下距离探测器先测到当前钢拱架的边缘，而上距离探测器后测到当前钢拱架的边缘，说明当前钢拱架发生偏移，当前钢拱架的实际中线A是倾斜的。此时，需要确定当前钢拱架的基准中线A0，基准中线A0指的是撑靴凹槽若要扣合于当前钢拱架上需要前移到的位置。可选地，本实施例中，基准中线A0垂直于掘进方向且平分实际中线上与两个距离探测器等高的两点之间的线段。另外，实际中线A相比于基准中线A0偏移角α。

当距离探测器的中线运动至当前钢拱架的实际中线A上与上距离探测器等高的点S对齐时，撑靴凹槽的中线O与基准中线A0的距离＝(实际中线A与撑靴凹槽中线O的水平距离L1’+实际中线A与撑靴凹槽中线O的水平距离L2’)/2＝b-e，其中，e为在上距离探测器等高处以及下距离探测器等高处，实际中线A与基准中线A0的水平距离。如果当距离探测器的中线运动至当前钢拱架的实际中线A上与上距离探测器等高的点S对齐时，确定当前钢拱架为需要避让的钢拱架，需要撑靴前移距离b-e，使撑靴凹槽的中线与基准中线A0对齐，然后撑靴凹槽旋转角α以扣合在当前钢拱架上。

其中，对于e和α的获取，具体地，控制装置记录从第一个距离探测器探测到预设基准围岩距离D变为拱架距离d0时刻起到第二个距离探测器也探测到预设基准围岩距离D变为拱架距离d0时刻止推进油缸缩短的距离为2e。相应地，利用已知的上距离探测器和下距离探测器的高度差a，可以得到α＝arctan(2e/a)。

其中，需要说明的是，在实际加工中，相邻钢拱架的中线的实际间距可能与预设钢拱架基准间距存在偏差，例如钢拱架偏斜的情况，但是偏差通常较小，所以在S4中以预设钢拱架基准间距L0作为判断是否需要避让钢拱架的基准即可保证判断结果的可应用性。

其中，在控制所述撑靴转动至与当前钢拱架平行的状态的过程中，优选地，各撑靴上分别增设一个倾角传感器，用于实时感应撑靴的角度。通过接收倾角传感器测量的当前撑靴角度控制撑靴的转动，直至当前撑靴角度等于当前钢拱架的偏移角α，撑靴即与当前钢拱架平行。

本实施例中，通过判断钢拱架的偏移情况，可以使得撑靴凹槽能够适应性地扣合住钢拱架。

进一步地，所述S3中，还包括：若判定所述扫描结果为未识别到钢拱架，判断当前的待前移距离是否为0，若是，则控制所述撑靴伸出以压紧围岩，否则，继续进行S2。

在当前的待前移距离是否为0仍未检测钢拱架，则说明撑靴走完待前移总距离为X时的终点位置前距离预设结构距离b处均没有钢拱架，撑靴凹槽直接走完待前移总距离为X后撑在围岩上即可，能够较可靠地保证撑靴所压紧位置没有钢拱架。

当然，在其他实施例中，若判定所述扫描结果为未识别到钢拱架，也可以在当前的待前移距离为b/2或者其他小于b的值时，即可不再进入S3，撑靴凹槽直接走完待前移总距离为X后撑在围岩上即可。

进一步地，在控制所述撑靴伸出时，还包括：

控制所述推进油缸自动补偿带动撑靴伸缩的撑靴油缸，以保证所述撑靴伸出过程中在掘进方向上的位置不变。

控制装置控制撑靴伸出撑紧洞壁的过程中，同时控制推进油缸伸出以对撑靴油缸进行自动补偿，以此保证撑靴伸出过程中，撑靴准确沿着垂直于掘进方向运动，防止撑靴伸出鞍架移动造成的校准失效。

当然，在其他实施例中，S1中的当前预设钢拱架基准间距也可以人工测量后直接接收该测量值，或者其他方式获得。

除了上述TBM自动撑靴控制方法，本发明还提供了一种TBM自动撑靴控制装置，应用以上TBM自动撑靴控制方法，有益效果可以相应参考以上各个实施例。

具体地，该TBM自动撑靴控制装置包括：

获取模块，用于获取当前预设钢拱架基准间距；

信号连接于所述第一控制模块的接收模块，用于实时接收扫描围岩的识别装置的扫描结果，所述撑靴的撑靴压紧面上设有撑靴凹槽，所述识别装置位于所述撑靴凹槽前方且所述识别装置与所述撑靴凹槽在前后方向上的间距为预设结构距离；

进一步地，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离；所述分析模块中，包括：

进一步地，所述分析模块中，包括：

本实施例提供的TBM自动撑靴控制装置，实现了对敞开式TBM撑靴系统的自动控制，降低了人工操作所带来的不确定性，提高了自动化水平和施工效率。通过在鞍架左右两侧各设置两台距离探测器的方式，实时判断钢拱架是否偏移，实现了对钢拱架位置和状态的自动识别，通过在鞍架左右两侧各设置两台距离探测器的方式，实时判断钢拱架是否偏移，在撑靴上安装倾角传感器，实时检测撑靴状态，并控制消除撑靴与钢拱架的偏差角，避免了不同围岩情况钢拱架设置情况不同而造成的钢拱架位置和状态不确定等问题。实现了撑靴自动避让钢拱架，解决了撑靴与钢拱架干涉而造成的撑靴失效、支护损坏等问题。设计推进油缸自动补偿，解决了撑靴伸出过程中鞍架前后移动而产生的校准失效问题，提高了控制精度和效率。采用距离探测器全程扫描，实现了围岩空洞的自动识别，并能在空洞过大时发出警报，避免了因围岩空洞造成的撑靴失效。

除了上述TBM自动撑靴控制方法及装置，本发明还提供了一种TBM，应用以上TBM自动撑靴控制方法，有益效果可以相应参考以上各个实施例。具体地，该TBM包括应用以上TBM自动撑靴控制方法的TBM自动撑靴控制装置、鞍架、通过撑靴油缸连接于鞍架的撑靴和连接于主梁和撑靴油缸之间的推进油缸，鞍架滑动连接于主梁上，识别装置固定于鞍架上，撑靴上设有用于检测器角度的倾角传感器，识别装置与倾角传感器均电连接于TBM自动撑靴控制装置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的TBM自动撑靴控制方法、控制装置及TBM进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种TBM自动撑靴控制方法，其特征在于，包括：

S1：获取当前预设钢拱架基准间距，进入S2：

2.根据权利要求1所述的TBM自动撑靴控制方法，其特征在于，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离；所述S3中，所述根据所述扫描结果判断是否识别到钢拱架，包括：

3.根据权利要求2所述的TBM自动撑靴控制方法，其特征在于，所述S31还包括：

4.根据权利要求2或3所述的TBM自动撑靴控制方法，其特征在于，所述确定当前钢拱架的位置，包括：

5.根据权利要求4所述的TBM自动撑靴控制方法，其特征在于，所述S3中，还包括：若判定所述扫描结果为未识别到钢拱架，判断当前的待前移距离是否为0，若是，则控制所述撑靴伸出以压紧围岩，否则，继续进行S2。

6.根据权利要求4所述的TBM自动撑靴控制方法，其特征在于，所述控制所述撑靴伸出时，还包括：

7.一种TBM自动撑靴控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取当前预设钢拱架基准间距；

8.根据权利要求7所述的TBM自动撑靴控制装置，其特征在于，所述扫描结果为所述识别装置与围岩洞壁之间的当前围岩距离；所述分析模块中，包括：

9.根据权利要求8所述的TBM自动撑靴控制装置，其特征在于，所述分析模块中，包括：

10.一种TBM，其特征在于，包括权利要求7至9任一项所述的TBM自动撑靴控制装置、鞍架、通过撑靴油缸连接于所述鞍架的撑靴和连接于主梁和所述撑靴油缸之间的推进油缸，所述鞍架滑动连接于所述主梁上，所述识别装置固定于所述鞍架上，所述撑靴上设有用于检测器角度的倾角传感器，所述识别装置与所述倾角传感器均电连接于所述TBM自动撑靴控制装置。