DE102018102330A1

DE102018102330A1 - Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels

Info

Publication number: DE102018102330A1
Application number: DE102018102330.8A
Authority: DE
Inventors: Werner Burger; Thomas Joseph Edelmann
Original assignee: Herrenknecht AG
Current assignee: Herrenknecht AG
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-08-08
Also published as: EP3732350A1; CA3090346A1; EP3732350B1; AU2019216385B2; CN111615583A; CN111615583B; RU2020126048A; US11566522B2; US20210032991A1; AU2019216385A1; WO2019149867A1; ES2904578T3; JP2021507154A; JP6876203B2

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie ist vorgesehen, über einen Regelkreis von Pressen auf verbaute Tübbinge ausgeübte Anpresskräfte derart zu beeinflussen, dass während des Vortriebs und während des Verbaus von Tübbingen beispielsweise durch Stabilisierung, vorzugsweise Regelung eines Istkräfteschwerpunkts (406) eine Isttrajektorie in einem zum Einhalten der vorgegebenen Solltrajektorie zulässigen Bereich bleibt. Dabei lässt sich bei einem kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels auch bei einem Verbau von Tübbingen allein durch in axialer Richtung wirkende Anpresskräfte die vorbestimmte Solltrajektorie einhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie mit einem Schneidrad zum Abbauen einer Ortsbrust, mit einer Anzahl von auf der einer Ortsbrust abgewandten Seite des Schneidrads angeordneten, in einer axialen Richtung arbeitenden Pressen, die von einem Pressenlager, gegen das sich das Schneidrad in axialer Richtung abstützt, gehalten und auf der dem Schneidrad abgewandten Seite des Pressenlagers zum Anpressen an Tübbinge mit Anpresskräften eingerichtet sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels.
Eine derartige Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels sind aus EP 0 974 732 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie ist zum Abbauen einer Ortsbrust ein Schneidrad vorhanden, während zum Ausbau einer Tunnelwand mit Tübbingen in einer axialen Richtung arbeitende Pressen vorgesehen sind, die von einem in axialer Richtung auch als Abstützung für das Schneidrad eingerichteten Pressenlager gehalten und auf der dem Schneidrad abgewandten Seite des Pressenlagers zum Anpressen an Tübbinge mit Anpresskräften eingerichtet sind. Zum Verspannen während des Tübbingausbaus sind an einem Mittelschild radial vor- und zurückbewegbare Pressschilde angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels anzugeben, bei denen bei einem Setzen von Tübbingen mit Rückfahren von axial arbeitenden Pressen ohne eine radiale Abstützung weiterhin ein kontinuierlicher Vortrieb eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens einige Pressen an ein Wandlermodul zum Messen eines an einer auf einen Tübbing ausgeübten Anpresskraft zugeordneten Druckwertes angeschlossen sind, dass eine Zentraleinheit mit einem Zentralsteuermodul vorhanden ist, an das die Wandlermodule zum Übergeben der Druckwerte angeschlossen sind, dass die Zentraleinheit weiterhin über ein Navigationsmessmodul, über ein Presskräftekorrekturmodul und über ein Navigationsprognosemodul verfügt, die derart zusammenwirken, dass mit dem Navigationsprognosemodul bei wenigstens einer gegebenen Verteilung der von den Pressen ausgeübten Anpresskräfte eine anfängliche Trajektorienprognose über eine zukünftige Isttrajektorie bestimmbar ist, wobei bei Abweichung der zukünftigen oder einer tatsächlichen Isttrajektorie von der von dem Navigationsmodul vorgegebenen Solltrajektorie über das Presskräftekorrekturmodul die durch die Pressen ausgeübten Anpresskräfte zum Stabilisieren eines sich aus den ausgeübten Anpresskräften ergebenden Istkräfteschwerpunkts so einstellbar sind, dass sich die Abweichung der zukünftigen oder tatsächlichen Isttrajektorie von der Solltrajektorie gegenüber der anfänglichen Trajektorienprognose verringert.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie gemäß der Erfindung mit Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit einem kontinuierlichen Ausbauen eines Tunnels mit Tübbingen gelöst, bei dem in einem Presskraftmodifizierschritt das Presskräftekorrekturmodul bei zurückgefahrenen Pressen neue Anpresskräfte für weiterhin an Tübbinge angepressten Pressen derart bestimmt, dass sich die Abweichung der durch die Trajektorienprognose bestimmten zukünftigen Isttrajektorie von der Solltrajektorie gegenüber der anfänglichen Trajektorienprognose nach Zurückfahren der Pressen ohne Ausüben von Anpresskräften durch diese Pressen verringert werden, in einem Tübbingsetzschritt zuerst die oder jede an einem verbauten Tübbing angepresste Presse von dem verbauten Tübbing zum Freigeben eines Verbauraums für einen zu verbauenden Tübbing zurückgefahren wird, und anschließend der Vortrieb mit den neuen Anpresskräften fortgesetzt sowie der zu verbauende Tübbing verbaut wird, bis die zurückgefahrenen Pressen wieder an den neu verbauten Tübbing angepresst werden und zum Einhalten der Solltrajektorie während des Verbaus des nächsten Tübbings für die Pressen mittels des Presskräftekorrekturmoduls neue Anpresskräfte bestimmt sowie beaufschlagt werden.
Dadurch, dass gemäß der Erfindung durch ein Zusammenwirken des Presskräftekorrekturmoduls und des Navigationsprognosemoduls durch den Ausbau mit Tübbingen lokal stark variierende Anpresskräfte dadurch ausgleichbar sind, dass bei Verbau eines Tübbings durch eine Neubestimmung von durch weiterhin aktive Pressen ausgeübte Anpresskräfte ein Ausgleich mit einer Stabilisierung eines Istkräfteschwerpunkts geschaffen ist, lässt sich die vorgegebene Solltrajektorie weitgehend abweichungsfrei während eines weiterhin kontinuierlichen Tunnelvortriebs einhalten.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Pressen für eine sichere Aufnahme der Widerlagerkräfte in einem Pressenlagerring gehalten, der im Bereich eines Mittelschilds angeordnet ist.
Für eine gleichmäßige Krafteinleitung ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig, dass die Pressen in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Aus steuerungstechnischen Gründen ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig, dass die Pressen in Pressenpaaren paarweise zusammenwirken.
Für eine effektive Regelung ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig, dass zum Bestimmen der Trajektorienprognose mit dem Navigationsprognosemodul die Abweichung des Istkräfteschwerpunkts aller Anpresskräfte von einem Sollkräfteschwerpunkt bestimmbar ist und dass die Abweichung des Istkräfteschwerpunkts von dem Sollkräfteschwerpunkt eine Regelgröße eines das Presskräftekorrekturmodul, das Navigationsprognosemodul und das Zentralsteuermodul umfassenden Regelkreises bildet.
Für eine effektive Regelung ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls zweckmäßig, dass an das Zentralsteuermodul Druckwerte und Wegwerte der Pressen verarbeitende Wandlermodule über ein Druckverarbeitungsmodul angeschlossen sind.
Bei einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es im Hinblick auf möglichst wenig Lastwechsel zweckmäßig, dass die Tübbingsetzschritte aufeinanderfolgend an in Umfangsrichtung benachbarten Tübbingen durchgeführt werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist für einen effizienten Vortrieb vorgesehen, dass die Bestimmung der neuen Anpresskräfte beim Verbau von Tübbingen für die Dauer eines Verbaus eines Tübbings über eine Regelung der Lage eines Istkräfteschwerpunkts aus den beaufschlagten Anpresskräften gegenüber einem Sollkräfteschwerpunkt erfolgt.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.
Es zeigen:

1 in einer vereinfachten teilgeschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels gemäß der Erfindung mit einer Anzahl von in einem Pressenlager gehaltenen, in einer axialen Richtung arbeitenden Pressen,
2 in einer perspektivischen Ansicht das als Pressenlagerring ausgebildete Pressenlager des Ausführungsbeispiels gemäß 1 mit paarweise zusammengeschalteten Pressen,
3 in einer Seitenansicht ein Paar von zusammengeschalteten Pressen mit einer gemeinsamen Anpressplatte,
3a in einer Seitenansicht eine einzelne Presse mit einer Anpressplatte,
4 in einer Seitenansicht entsprechend 1 die Veranschaulichung der Kräfteverhältnisse in einer vertikalen Längsebene,
5 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer Stirnansicht mit Darstellung eines regulären Istkräfteschwerpunkts in einer Abbausituation, in der alle Pressen Anpresskräfte auf Tübbinge ausüben und im kontinuierlichen Vortrieb eine vorbestimmte Solltrajektorie eingehalten wird,
6 in einer Stirnansicht entsprechend 5 die Darstellung, wie sich der Istkräfteschwerpunkt bei Abnahme einer Anzahl von einander benachbarten Pressen von Tübbingen ohne Korrektur der Anpresskräfte der übrigen Pressen unerwünscht verlagert und
7 in einem Blockschaubild die wesentlichen Elemente eines Ausführungsbeispiels der Erfindung für einen Regelkreis zum Einstellen der Anpresskräfte für einen kontinuierlichen Vortrieb im Wesentlichen entlang einer vorbestimmten Solltrajektorie.

1 zeigt in einer teilgeschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie gemäß der Erfindung. Die in ihren wesentlichen mechanischen, hydraulischen und pneumatischen Komponenten als Tunnelvortriebsmaschine herkömmlicher Bauart ausgeführte beispielhafte Vorrichtung gemäß 1 verfügt über ein Schneidrad 103, das durch eine motorische Antriebseinheit 106 zum Abbauen einer in einer Vortriebsrichtung vor dem Schneidrad 103 liegenden Ortsbrust 109 drehbar ist. Von dem Schneidrad 103 an der Ortsbrust 109 abgebauter, in 1 nicht dargestellter Abraum ist aus einem in Vortriebsrichtung rückseitig des Schneidrads 103 angeordneten Abbauraum 112 mittels einer bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 als Schneckenförderer ausgebildeten Abfördereinheit 115 entgegen der Vortriebsrichtung abförderbar.
In Abbaurichtung rückseitig des Schneidrads 103 und der Antriebseinheit 106 ist das Ausführungsbeispiel gemäß 1 im Bereich eines für die Erfindung nicht notwendigerweise radial verspannbaren Mittelschildes 118 mit einem als Pressenlagerring 121 ausgebildeten Pressenlager ausgestattet, gegen das sich das Schneidrad 103 in axialer Richtung abstützt und in dem eine Anzahl von in einer axialen Richtung hydraulisch arbeitenden Pressen 124 gehalten sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Pressen 124 zu Pressenpaaren 127 gekoppelt und stehen paarweise mit jeweils einer in Abbaurichtung rückseitig des Pressenlagerrings 121 angeordneten Anpressplatte 130 in Verbindung.
In Abbaurichtung rückseitig des Mittelschilds 118 sind für einen Tunnelausbau Tübbinge 133 vorhanden, die bei einem kontinuierlichen Vortrieb des Tunnels mittels der Tunnelvortriebsmaschine im Bereich eines Schildschwanzes 136 üblicherweise aufeinanderfolgend zu den Tunnel dicht auskleidenden Tübbingringen 139 verbaut werden.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Pressenlagerring 121 des Ausführungsbeispiels gemäß 1 mit den zu Pressenpaaren 127 gekoppelten Pressen 124. Die Abstände der ein Pressenpaar 127 bildenden Pressen 124 sind bei allen Pressenpaaren 127 gleich, während die Pressenpaare 127 in Umfangsrichtung des Pressenlagerrings 121 jeweils gleichmäßig beabstandet angeordnet sind. Die Anpressplatten 130 weisen somit in Umfangsrichtung des Pressenlagerrings 121 ebenfalls einen gleichmäßigen Abstand voneinander auf. Die Pressen 124 sind, wie in 2 dargestellt, in mit dem Pressenlagerring 121 fest verbundenen Pressenhalterungen 203 gelagert und damit fest in dem Pressenlagerring 121 gehalten.
3 zeigt in einer Seitenansicht ein durch zwei über eine Anpressplatte 130 miteinander gekoppelte Pressen 124 gebildetes Pressenpaar 127. Die Pressen 124 sind mit einem Hydraulikanschluss 303 und mit einem Wegsensor 306 ausgestattet. Über den Hydraulikanschluss 303 lassen sich, von einem Wandlermodul 309 gesteuert, die von einer Presse 124 über die Pressenplatte 130 auf einen Tübbing 133 ausgeübten Anpresskräfte, wie weiter unten näher erläutert, über einstellbare Druckwerte gezielt einstellen. Die Wandlermodule 309 eines Pressenpaares 127 sind ebenfalls mit den betreffenden Wegsensoren 306 verbunden, so dass mit den Wandlermodulen 309 auch die Stellung der Pressen 124 über Wegwerte erfassbar und, wie weiter unten näher erläutert, weiterverarbeitbar sind.
3a zeigt in einer Seitenansicht entsprechend 3 eine einzelne Presse 124 mit einer Anpressplatte 130, die bei entsprechender hydraulischer Dimensionierung als Ersatz für wenigstens ein Pressenpaar 127 einsetzbar und, wie weiter nicht mehr näher erläutert, wie eine Presse 124 eines Pressenpaares 127 ansteuerbar ist.
4 zeigt in einer Seitenansicht entsprechend 1 das erläuterte Ausführungsbeispiel. In 4 ist symbolisch in einer vertikalen Längsebene ein Kräfteprofil 403 mit in Richtung der Schwerkraft von der Oberseite zu der Unterseite zunehmenden Kompensationskräften zum Ausgleich des Erddrucks im Bereich der Ortsbrust 109 dargestellt. Der sich dabei in axialer Richtung ergebende, in 4 durch einen Pfeil dargestellte Istkräfteschwerpunkt 406 liegt in Richtung der Schwerkraft etwas unterhalb der Mittellängsachse der Tunnelvortriebsmaschine. Die Kompensationskräfte werden gemäß der Erfindung dabei ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich durch die Anpresskräfte der Pressen 124 aufgebracht, um über eine den Pressenlagerring 121 einbindende Kraftflusskette in axialer Richtung zwischen den Pressen 124 und dem Schneidrad 103 das Schneidrad 103 zum Einhalten einer vorgegebenen Solltrajektorie beim Vortreiben des Tunnels rechtwinklig zur Solltrajektorie zu positionieren.
5 zeigt in einer Stirnansicht die Tunnelvortriebsmaschine gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel mit Blick auf eine rückseitig des Schneidrads 103 angeordnete Druckwand 503, die den Abbauraum 112 in Abbaurichtung rückseitig begrenzt. Aus 5 ist ersichtlich, dass bei zum Einhalten der vorgegebenen Solltrajektorie der in 5 durch einen Kreis mit einem innenliegenden Kreuz symbolisch dargestellte Istkräfteschwerpunkt 406 auf der Mittelhochachse liegt.
6 zeigt in einer der Darstellung gemäß 5 entsprechenden Stirnansicht die Tunnelvortriebsmaschine mit symbolisch durch drei „X“ als von einem Tübbing 133 abgenommen gekennzeichneten Anpressplatten 130, um einen Verbauraum für einen neuen, zu verbauenden Tübbing 133 freizugeben. Bei bei den übrigen Anpressplatten 130 ansonsten unveränderten Anpresskräften verlagert sich der Istkräfteschwerpunkt 406 gegenüber der Position gemäß 5 so, dass bei einem kontinuierlichen Vortrieb ohne weitere Maßnahmen die vorgegebene Solltrajektorie verlassen werden würde.
7 zeigt in einem Blockschaubild den Aufbau einer Regelung für das erläuterte Ausführungsbeispiel zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie. Die in Verbindung mit 3 bereits erläuterten Wandlermodule 309 sind mit ihren Ausgängen für die Druckwerte an ein Druckverarbeitungsmodul 703 angeschlossen, während die Ausgänge für die Wegwerte einem Wegverarbeitungsmodul 706 einspeisbar sind. Das Druckverarbeitungsmodul 703 und das Wegverarbeitungsmodul 706 übergeben ihre Ausgangsdaten einem Zentralsteuermodul 709 als Element einer Zentraleinheit, an das eingangsseitig weiterhin ein Navigationsmessmodul 712 als weiteres Element der Zentraleinheit angeschlossen ist.
Das Navigationsmessmodul 712 speist unter anderem dem Zentralsteuermodul 709 eine für das kontinuierliche Vortreiben eines Tunnels einzuhaltende, vorgegebene Solltrajektorie sowie zu bestimmten Zeiten, beispielsweise nur nach Schließen eines Tübbingrings 139 oder alternativ auch wenigstens einmal während des Verbaus von Tübbingen 133, aktuelle, der Istpositionierung der Tunnelvortriebsmaschine zugeordnete Navigationsdaten ein.
Ausgangsseitig sind an das Zentralsteuermodul 709 ein Presskräftekorrekturmodul 715 und ein Anzeigemodul 718 als weitere Elemente der Zentraleinheit angeschlossen. Mit dem Anzeigemodul 718 ist, wie in 7 symbolisch dargestellt, die aktuelle Lage des in Verbindung mit 4 bis 6 erläuterten Istkräfteschwerpunkts 406, vorteilhafterweise in Bezug auf ein anschauliches Referenzsystem 721, anzeigbar.
Das Presskräftekorrekturmodul 715 wiederum steht ausgangsseitig mit einem Navigationsprognosemodul 724 als weiterem Element der Zentraleinheit in Verbindung, mit dem bei gegebenen Verteilungen der von den Pressen 124 beziehungsweise den Pressenpaaren 127 ausgeübten Anpresskräfte eine Trajektorienprognose über eine zukünftige Isttrajektorie für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise bis zum Schließen eines nächsten Tübbingrings 139 nach dem letzten Bestimmen der aktuellen Istpositionierung der Tunnelvortriebsmaschine, bestimmbar ist. Der Trajektorienprognose zugeordnete Prognosedaten sind von dem Navigationsprognosemodul 724 auf das Zentralsteuermodul 709 rückführbar.
Weiterhin ist das Presskräftekorrekturmodul 715 mit Eingängen der Wandlermodule 309 verbunden, um über diese mit Druckwerten die Pressen 124 zum Bereitstellen von über das Presskräftekorrekturmodul 715 vorbestimmten Anpresskräften anzusteuern.
Die Module der voranstehend erläuterten Anordnung wirken nach Art eines Regelkreises wie nachfolgend erläutert zusammen.
Für den Einbau eines neuen Tübbings 133 ist es, wie oben erläutert, erforderlich, bestimmte Pressen 124 zum Freigeben eines Verbauraums für den zu verbauenden Tübbing 133 zurückzuziehen, so dass deren Anpresskräfte gleich Null sind. Um die, wie in Verbindung mit 6 erläutert, dadurch verursachte, an sich unerwünschte Verlagerung des Istkräfteschwerpunkts 406 auszugleichen, werden mit dem Presskräftekorrekturmodul 715 neue Anpresskräfte berechnet und dem Navigationsprognosemodul 724 eingespeist, um eine Trajektorienprognose für eine zukünftige Isttrajektorie zu bestimmen. Das Berechnen der neuen Anpresskräfte erfolgt für einen effizienten Vortrieb beispielsweise im Voraus für einen Zeitraum vom Beginn des Verbaus eines Tübbings 133 bis zum Abschluss des Verbaus dieses Tübbings 133 und somit bis zum Beginn des Verbaus des nächsten Tübbings 133, kann aber insbesondere für einen hochpräzisen Vortrieb oder bei kleinräumig stark wechselnden Geologien auch für kürzere aufeinanderfolgende Zeiträume erfolgen. Aufgrund der bei Wegfall von Anpresskräften zu erwartenden Abweichung der zukünftigen Isttrajektorie von der vorgegebenen Solltrajektorie durch die Verlagerung des Istkräfteschwerpunkts 406 bestimmt das Presskräftekorrekturmodul 715 neue Anpresskräften derart, dass die von dem Navigationsprognosemodul 724 bestimmte Trajektorienprognose durch Stabilisierung des Istkräfteschwerpunkts 406 zumindest zu einer Annäherung der Isttrajektorie, zweckmäßigerweise im Rahmen von tolerablen kleineren Abweichungen zu einem Zusammenfallen der zukünftigen Isttrajektorie, mit der Solltrajektorie für den Zeitraum des Verbaus von neuen Tübbingen 133 erfolgt.
Bei Unterschreiten eines vorbestimmten Grenzwerts für eine maximale Abweichung werden die weiterhin in Anlage mit Tübbingen 133 befindlichen Pressen 124 beziehungsweise Pressenpaare 127 mit den neu berechneten Druckwerten zum Bereitstellen entsprechend zugeordneter Anpresskräfte beaufschlagt, so dass bei einem kontinuierlichen Vortrieb über die Regelung der Lage des Istkräfteschwerpunkts 406, beispielsweise zum Einhalten einer Lage gemäß 5 auch bei einem ohne Regelung auftretenden Auswandern in eine an sich unerwünschte Lage gemäß 6, gegenüber einer Lage eines Sollkräfteschwerpunkts die vorbestimmte Solltrajektorie auch während des aufeinanderfolgenden Verbaus von Tübbingen 133 ohne die Notwendigkeit einer regelmäßigen Abfrage der Istpositionierung der Tunnelvortriebsmaschine , beispielsweise während des Ausbaus eines Tübbingrings 139, eingehalten wird.
Diese Anpassungsschritte für die Anpresskräfte während eines kontinuierlichen Vortriebs werden für einen hochpräzisen Vortrieb zweckmäßigerweise im Verhältnis zu der Vortriebsrate verhältnismäßig kurz getaktet durchgeführt, so dass zu jeder Zeit die vorbestimmte Solltrajektorie sehr genau eingehalten oder im Wesentlichen eingehalten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0974732 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie mit einem Schneidrad (103) zum Abbauen einer Ortsbrust (109), mit einer Anzahl von auf der einer Ortsbrust (109) abgewandten Seite des Schneidrads (103) angeordneten, in einer axialen Richtung arbeitenden Pressen (124), die von einem Pressenlager (121), gegen das sich das Schneidrad (103) in axialer Richtung abstützt, gehalten und auf der dem Schneidrad (103) abgewandten Seite des Pressenlagers (121) zum Anpressen an Tübbinge (133) mit Anpresskräften eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Pressen (124) an ein Wandlermodul (309) zum Messen eines an einer auf einen Tübbing (133) ausgeübten Anpresskraft zugeordneten Druckwertes angeschlossen sind, dass eine Zentraleinheit mit einem Zentralsteuermodul (709) vorhanden ist, an das die Wandlermodule (309) zum Übergeben der Druckwerte angeschlossen sind, dass die Zentraleinheit (709) weiterhin über ein Navigationsmessmodul (712), über ein Presskräftekorrekturmodul (715) und über ein Navigationsprognosemodul (724) verfügt, die derart zusammenwirken, dass mit dem Navigationsprognosemodul (724) bei wenigstens einer gegebenen Verteilung der von den Pressen (124) ausgeübten Anpresskräfte eine anfängliche Trajektorienprognose über eine zukünftige Isttrajektorie bestimmbar ist, wobei bei Abweichung der zukünftigen oder einer tatsächlichen Isttrajektorie von der von dem Navigationsmodul (712) vorgegebenen Solltrajektorie über das Presskräftekorrekturmodul (715) die durch die Pressen (124) ausgeübten Anpresskräfte zum Stabilisieren eines sich aus den ausgeübten Anpresskräften ergebenden Istkräfteschwerpunkts (406) so einstellbar sind, dass sich die Abweichung der Isttrajektorie von der zukünftigen oder tatsächlichen Solltrajektorie gegenüber der anfänglichen Trajektorienprognose verringert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressen (124) in einem Pressenlagerring (121) gehalten sind, der im Bereich eines Mittelschilds (118) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressen (124) in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressen (124) in Pressenpaaren (127) paarweise zusammenwirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Trajektorienprognose mit dem Navigationsprognosemodul (724) die Abweichung des Istkräfteschwerpunkts (406) aller Anpresskräfte von einem Sollkräfteschwerpunkt bestimmbar ist und dass die Abweichung des Istkräfteschwerpunkts von dem Sollkräfteschwerpunkt eine Regelgröße eines das Presskräftekorrekturmodul (715), das Navigationsprognosemodul (724) und das Zentralsteuermodul (709) umfassenden Regelkreises bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an das Zentralsteuermodul (709) Druckwerte und Wegwerte der Pressen (124) verarbeitende Wandlermodule (309) über ein Druckverarbeitungsmodul (703) angeschlossen sind.
Verfahren zum kontinuierlichen Vortreiben eines Tunnels entlang einer vorgegebenen Solltrajektorie mit Einsatz einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einem kontinuierlichen Ausbauen eines Tunnels mit Tübbingen (133), bei dem in einem Presskraftmodifizierschritt das Presskräftekorrekturmodul (715) neue Anpresskräfte für weiterhin an Tübbinge (133) angepressten Pressen (124) derart bestimmt, dass sich die Abweichung der durch die Trajektorienprognose bestimmten zukünftigen Isttrajektorie von der Solltrajektorie gegenüber der anfänglichen Trajektorienprognose nach Zurückfahren der Pressen (124) ohne Ausüben von Anpresskräften durch diese Pressen (124) verringert werden, in einem Tübbingsetzschritt zuerst die oder jede an einem verbauten Tübbing (133) angepresste Presse (124) von dem verbauten Tübbing (133) zum Freigeben eines Verbauraums für einen zu verbauenden Tübbing (133) zurückgefahren wird und anschließend der Vortrieb mit den neuen Anpresskräften fortgesetzt sowie der zu verbauende Tübbing (133) verbaut wird, bis die zurückgefahrenen Pressen (124) wieder an den neu verbauten Tübbing (133) angepresst werden und zum Einhalten der Solltrajektorie während des Verbaus des nächsten Tübbings (133) für die Pressen (124) mittels des Presskräftekorrekturmoduls (715) neue Anpresskräfte bestimmt sowie beaufschlagt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tübbingsetzschritte aufeinanderfolgend an in Umfangsrichtung benachbarten Tübbingen (133) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der neuen Anpresskräfte beim Verbau von Tübbingen (133) für die Dauer eines Verbaus eines Tübbings (133) über eine Regelung der Lage eines Istkräfteschwerpunkts (406) aus den beaufschlagten Anpresskräften gegenüber einem Sollkräfteschwerpunkt erfolgt.