DE3424606A1 - CONTROL DEVICE FOR UNDERGROUND DRIVING ON ANY ROAD - Google Patents

CONTROL DEVICE FOR UNDERGROUND DRIVING ON ANY ROAD

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DE3424606A1
DE3424606A1 DE19843424606 DE3424606A DE3424606A1 DE 3424606 A1 DE3424606 A1 DE 3424606A1 DE 19843424606 DE19843424606 DE 19843424606 DE 3424606 A DE3424606 A DE 3424606A DE 3424606 A1 DE3424606 A1 DE 3424606A1
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DE19843424606
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Peter Dipl.-Ing. 4300 Essen Bruno
Bernhard Prof. Dr.-Ing. 4630 Bochum Maidl
Horst-Udo Dipl.-Math. 4630 Bochum Maß
Dietrich Dr.-Ing. Stein
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/108—Remote control specially adapted for machines for driving tunnels or galleries

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Method and plant (9) for detecting control parameters, respectively automatic control of a digging machine, to run in subterranean hollow unpracticable chambers, such as tunnels, water conduits and the like. This installation (9) is comprised essentially of devices for measuring the horizontal and vertical positions of the digging machine (1), a device for measuring the distance travelled and a computer to calculate the control data as well as to memorize and provide correction data. The order value of the tracing is introduced in the computer in the form of a description function. According to a prior installation of the digging machine in an initial excavation, the instantaneous tracing value is determined from obtained measuring data. By comparing instantaneous data with order data, the computer enables to automatically control the digging machine with the largest possible matching between the order tracing and the instantaneous tracing. The use of a gyroscopic system enables to avoid errors which may occur in known optical systems as to the determination of the horizontal position of the digging machine.

Description

Steuereinrichtung für den unterirdischen Vortrieb für beliebige TrassenControl device for the underground tunneling for any Routes

Die Erfindung betrifft den Einsatz von Kreiselsystemen/ bestehend aus einem Nord-suchenden Kreisel (NSK) und einem Kurskreisel (KK) oder einem der beiden Systeme zur Bestimmung der horizontalen Position einer Vortriebsmaschine sowie einer Höhenmeßeinrichtung für die Messung der vertikalen Position der Maschine. Eine Wegmeßeinrichtung dient zur Bestimmung des zurückgelegten Weges.The invention relates to the use of gyro systems / consisting of a north-looking gyro (NSK) and a course gyro (KK) or one of the two systems for determining the horizontal position of a tunneling machine and a height measuring device for measuring the vertical position of the machine. A measuring device is used to determine the traveled path.

Die von den angegebenen Meßeinrichtungen für die drei Raumkoordinaten erhaltenen Meßwerte werden über einen Mikroprozessor ausgewertet, zur Anzeige gebracht und als Steuersignale verwendet .The specified measuring devices for the three spatial coordinates The measured values obtained are evaluated by a microprocessor, displayed and used as control signals .

Es sind Vorrichtungen zur Positionsbestimmung der Schilde von Abbau- bzw. Vortriebsmaschinen bekannt, die mit Hilfe von Lasern und passiven und aktiven Zieltafeln bei gerader Trassenführung eine Abweichung aus der vorgegebenen Lage messen und bei der aktiven Zieltafel auch als elektrisches Signal an die Steuereinheit melden können. Nachteile der Lasertechnologie sind die , begrenzte Haltungslänge, die bei ca. 15Om liegt, begründet durch die Auswirkung des Raumklimas in der Vortriebsstrecke und der Maschine selbst auf den Laser (Lichtbrechung und thermische Ablenkung, da sich die Luft im Rohr über den Schichtverlauf erwärmt) und die Aufweitung des Zielpunktes entsprechend der Entfernung zwischen Laser und Zieltafel.There are devices for determining the position of the shields of Mining or tunneling machines are known that use lasers and passive and active target boards with a straight route Measure a deviation from the specified position and, in the case of the active target board, also as an electrical signal to the control unit can report. Disadvantages of laser technology are the limited length of the posture, which is around 150 m, due to the effect of the room climate in the tunneling section and the machine itself on the laser (light refraction and thermal Deflection, as the air in the pipe heats up over the course of the layer) and the widening of the target point accordingly the distance between the laser and the target.

Im unterirdischen Hohlraumbau, z.B. Rohrvortrieb im begehbaren Bereich (> DN 800) sind weiterhin Verfahren bekannt, bei denen mit Hilfe von Theodoliten und Zieltafeln gekrümmte Trassen vermessen und berechnet werden können. Für Rohrnennweiten unter DN 800 wurde 1983 ein System auf der Basis einer CCD-Video-Kamera anstelle der Theodoliten und Leuchtdiodentafeln anstelle der Zieltafeln angekündigt.In underground cavity construction, e.g. pipe jacking in accessible areas (> DN 800) methods are also known in which curved routes are measured with the aid of theodolites and target boards and can be calculated. For pipe sizes below DN 800, a system based on a CCD video camera was introduced in 1983 instead of theodolites and LED panels instead announced on the target boards.

Beide hier erwähnten Vorrichtungen basieren auf optischen Systemen und sind mit den daraus resultierenden Fehlermöglichkeiten behaftet.Both devices mentioned here are based on optical systems and are subject to the potential for errors resulting therefrom afflicted.

Probleme sind dabei insbesondere auch Verrollungen sowie der beim letztgenannten Verfahren notwendige nachträgliche Ausbau der CCD-Kamera.Problems are in particular rolling as well as the subsequent removal necessary in the last-mentioned method the CCD camera.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine exakte Positionsbestimmung eines Abbauschildes beim unterirdischen Hohlraumbau zu ermöglichen sowie über einen Mikroprozessor eine automatische Steuerung nach einem vorgegebenen Programm durchzuführen.The present invention is based on the object of determining the exact position of a mining sign in the underground To enable cavity construction as well as an automatic control according to a predetermined one via a microprocessor To carry out the program.

Die Trasse wird dem System durch die Eingabe der Anfangskoordinaten und der Trassenfunktion mitgeteilt.The system is given the route by entering the initial coordinates and communicated to the route function.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 mit Hilfe eines Kreiselsystems (NKS und KK) für die Messung der horizontalen Lage und eines Höhenmessers für die Messung der vertikalen Lage der Vortriebsmaschine sowie eine Einrichtung zur Messung des Weges, den die Vortriebsmaschine bei jeder Messung zurückgelegt hat und durch den Einsatz eines Mikroprozessors zur Berechnung der Steuerdaten sowie zur Speicherung und Ausgabe der theoretischen Sollage und der Istlage.The object set is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1 with the aid a gyro system (NKS and KK) for measuring the horizontal position and an altimeter for measuring the vertical position Location of the tunneling machine and a device for measuring the path taken by the tunneling machine for each measurement and through the use of a microprocessor for calculating the control data as well as for storage and output the theoretical target position and the actual position.

Die wichtigsten Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen dabei in folgenden Punkten:The most important advantages of the present invention lie in the following points:

1. Die Vorrichtung ist in der Lage, die Bewegung der Vortriebsmaschine über eine vorgegebene Trasse von beliebiger Länge und Streckenführung zu kontrollieren/ zu steuern und alle vorgegebenen Parameter zu speichern und auszuwerten.1. The device is capable of the movement of the tunneling machine over a given route of any length and route to control / steer and all to save and evaluate specified parameters.

2. Bei gespeicherten Abweichungen zur vorgegebenen Trasse ist eine automatische Steuerung solange möglich, wie sich die Vortriebsmaschine im vorgegebenen Bereich befindet.2. If there are stored deviations from the specified route, automatic control is possible as long as it is the tunneling machine is in the specified area.

3. Im Gegensatz zu optischen Systemen ist der Einsatz der Vorrichtung bei gekrümmten Trassen auch im Nennweitenbereich unter DN 800 möglich»3. In contrast to optical systems, the device can also be used for curved lines in the nominal width range possible under DN 800 »

Claims (12)

Bezeichnung; Steuereinrichtung für den unterirdischen Vortrieb bei beliebiger Trasse PatentansprücheDescription; Control device for underground tunneling with any route. Patent claims 1. Vorrichtung zur Ermittlung der Steuerparameter bzw. zur automatischen Steuerung einer Vortriebsmaschine für das Auffahren von unterirdischen Hohlräumen,wie Tunnel, Abwasserkanäle u. dergl., bestehend aus einem Kreiselsystem zur Messung der horizontalen Abweichungen und einer Höhenmeßeinrichtung zur Messung der vertikalen Abweichungen aus der vorgegebenen Trasse und eine Einrichtung zur Messung des zurückgelegten Weges der Vortriebsmaschine und eines Mikroprozessors zur Bearbeitung der Daten und Steuerung der einzelnen Prozesse, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung der Verlauf der Trasse in Form der be-1. Device for determining the control parameters or for automatic control of a tunneling machine for driving underground cavities such as tunnels, sewers and the like, consisting of a gyro system for measuring the horizontal deviations and a height measuring device for measuring the vertical deviations from the specified route and a device for measuring the covered path of the tunneling machine and a microprocessor for processing the data and controlling the individual Processes, characterized in that the device tracks the course of the route in the form of the schreibenden Funktion eingegeben wird und diese den exakten Trassenverlauf berechnet, speichert und Steuerbefehle an die Steuereinrichtung der Vortriebsmaschine weitergibt.writing function is entered and this calculates the exact course of the route, saves and sends control commands to the Control device of the tunneling machine passes on. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1, characterized in that daß über den Mikroprozessor alle für die Steuerbewegungen wichtigen Kurskorrekturen am Steuerpult angezeigt werden.that all course corrections important for the steering movements are displayed on the control panel via the microprocessor. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Mikroprozessor Steuerkorrekturen, direkt an die Steuereinrichtung (Steuerpressen) weitergegeben werden können.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the microprocessor control corrections, directly the control device (control presses) can be passed on. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Trasse und der aktuelle Standort der Vortriebsmaschine sowie die tatsächliche Istlage auf einem Sichtgerät (Monitor) dargestellt·· werden: können.4. Device according to claim 1, characterized in that ·· are displayed the predetermined route and the current location of the mining machine and the actual actual position on a display device (monitor) can. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung der horizontalen Abweichungen ein Kreiselsystem eingesetzt wird.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that a for determining the horizontal deviations Gyro system is used. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung der vertikalen Abweichungen ein Höhenmeßgerät eingesetzt wird.6. Apparatus according to claim 1, characterized in that that a height measuring device is used to determine the vertical deviations. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,7. Apparatus according to claim 1, characterized in that daß zur Ermittlung des zurückgelegten Weges ein Wegmesser eingesetzt wird.that an odometer is used to determine the distance covered. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,8. Apparatus according to claim 1, characterized in that daß nach Beendigung des Vortriebes die zurückgelegte Trasse und die Solltrasse als Zahlentripel (Koordinaten der Raumkurve) und als Grafik vorliegen.that after the end of the drive, the route covered and the target route as a number triplet (coordinates of the spatial curve) and available as a graphic. 9. Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bewegungen der Steuerpressen gespeichert werden.9. Devices according to claim 1, characterized in that all movements of the control presses are stored will. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,10. The device according to claim 1, characterized in that daß sich die Vorrichtung zur Ermittlung der Istkoordinaten für die Vortriebsmaschine in dieser selbst befindet.that the device for determining the actual coordinates for the tunneling machine is located in this itself. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,11. The device according to claim 1, characterized in that daß eine automatische (mannlose) Steuerung so lange möglich ist, wie sich die Maschine über ein S teuer programm in den vorgegebenen Trasse unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abweichung bewegt.that automatic (unmanned) control is possible as long as the machine is in the expensive program via an S given route, taking into account a given deviation. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,12. The device according to claim 1, characterized in that daß sie in einen Meßwagen eingebaut ist und zur nachträglichen Vermessung vorhandener Rohrleitungen eingesetzt wird.that it is built into a measuring vehicle and used for the subsequent measurement of existing pipelines.
DE19843424606 1984-07-04 1984-07-04 CONTROL DEVICE FOR UNDERGROUND DRIVING ON ANY ROAD Withdrawn DE3424606A1 (en)

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