JP2012042400A - 自動測量方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記の手順により掘進機の位置及び向きを自動測量する。(1)自動追尾式測距測角儀の前回測量時の位置データ及びそれ以降の移動データから、自動追尾式測距測角儀の今回測量時の位置及び向きを予測し、坑口側に設置した複数の基準点の視準角を予測する工程。(2)(1)の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から、坑口側の複数の基準点を視準して自動追尾式測距測角儀の位置を検出する工程。(3)掘進機の測量位置データから、掘進機に設置した複数のターゲットの位置及び視準角を予測する工程。(4)(3)の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から掘進機に設置した複数のターゲットの位置を検出する工程。(5)掘進機の複数のターゲットの位置の検出結果をもとに、掘進機の位置と向きを求める工程。
【選択図】図2
Description
(1)自動追尾式測距測角儀の前回測量時の位置データ及びそれ以降の移動データから、自動追尾式測距測角儀の今回測量時の位置及び向きを予測し、坑口側に設置した複数の基準点の視準角を予測する工程。
(2)(1)の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から、坑口側に設けた複数の基準点を視準して自動追尾式測距測角儀の位置を検出する工程。
(3)掘進機の測量位置データから、掘進機に設置した複数のターゲットの位置及び視準角を予測する工程。
(4)(3)の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から掘進機に設置した複数のターゲットを視準して複数のターゲットの位置を検出する工程。
(5)(4)で得られた、掘進機の複数のターゲットの位置の検出結果をもとに、掘進機の位置と向きを求める工程。
手順1:自動追尾式測距測角儀の位置と向き及び基準点の視準角の予測
手順2:自動追尾式測距測角儀の位置の検出
手順3:掘進機に設置した複数のターゲットの位置と視準角の予測
手順4:掘進機に設置した複数のターゲットの位置の検出
手順5:掘進機の位置及び方向の検出
以下に手順1から手順5について図を用いて詳細に説明する。
<手順1:自動追尾式測距測角儀の位置と向き及び基準点の視準角の予測>
手順1では、自動追尾式測距測角儀の前回の測量位置データ及びそれ以降の移動データ(距離、線形(トンネルの設計データ)等)から、自動追尾式測距測角儀の位置及び向きを予測し、更に、坑口側に設置した基準点の視準角を予測する。
(直線区間内で移動した場合の位置及び向きの予測)
図3に、シールドトンネル掘進坑内において、掘進機と自動追尾式測距測角儀が直線区間内で何リングか測量を実施せず移動した場合を示す。
(位置の予測)
図3に示すように、移動前の自動追尾式測距測角儀20(前回測量時)の位置座標を(Xt0,Yt0)、移動後の自動追尾式測距測角儀20(今回測量時)の位置座標を(Xt1,Yt1)とし、基準点31の位置座標を(Xs1,Ys1)、基準点32の位置座標を(Xs2,Ys2)とする。そして、移動前の自動追尾式測距測角儀20の位置から、移動後の自動追尾式測距測角儀20の位置の距離(自動追尾式測距測角儀の移動距離)をLとする。
この直線区間内での移動の場合、自動追尾式測距測角儀20とターゲット11、ターゲット12の相対位置はあまり変わらないため、ターゲット11、ターゲット12の視準角はほとんど変化しないが、基準点31、基準点32との相対位置は大きく変わるため、基準点31、基準点32の視準角はα0からα1のように変化する。
(曲線区間で移動した場合の位置と向きの予測)
図4に、シールドトンネル掘進坑内において、掘進機と自動追尾式測距測角儀が曲線区間内で何リングか測量を実施せず移動した場合を示す。
(位置及び向きの予測)
図4において、移動後の自動追尾式測距測角儀20の座標(Xt1,Yt1)は、移動前の自動追尾式測距測角儀20の座標(Xt0,Yt0)をもとに、トンネルの設計中心線30である単曲線の中心点座標を(X0,Y0)とすると下記式3で求めることができる。
この場合も、図3に示す場合と同様に、ターゲット11、ターゲット12の視準角はほとんど変化しないが、基準点31、基準点32の視準角は図4のα0からα1ように変化する。
<手順2:自動追尾式測距測角儀の位置の検出>
手順2では、手順1で得られた自動追尾式測距測角儀の視準角の予測結果から、自動追尾式測距測角儀を回転制御して基準点を視準し、その測距測角値をワイズバッハトライアングルメソッド及び/又は後方交会法により自動追尾式測距測角儀の正確な位置を検出する。検出された位置座標を(Xt,Yt)とする。
(ワイズバッハトライアングルメソッド)
図16は、基準点との測量においてワイズバッハトライアングルメソッドを用いた場合を示した平面図である。
図17は、基準点との測量において後方交会法を用いた場合を示した平面図である。
手順3では、掘進時に掘進機から得られる管理点座標データ及び管理点からターゲット1及び2までの距離から、掘進機に設置したターゲット1及び2の位置と視準角を予測する。
(単胴タイプ掘進機の位置の予測)
以下に、掘進機のターゲットの位置の予測について図5を用いて説明する。
(中折れタイプ掘進機の位置の予測)
以下に、掘進機のターゲットの位置の予測について図11を用いて説明する。
今回測量時(移動後)の自動追尾式測距測角儀20の位置からターゲット11の方位角θ1は、ワイズバッハトライアングルメソッド及び/又は後方交会法により得られる自動追尾式測距測角儀20の位置座標を(Xt,Yt)とすると、下記式7から求めることができる。
<手順4:掘進機に設置したターゲットの位置の検出>
手順4では、手順3で得られた掘進機のターゲットの位置及び視準角の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から掘進機のターゲットを視準してターゲットの位置を検出する。
<手順5:掘進機の位置及び方向の検出>
手順4で得られた、自動追尾式測距測角儀の位置検出結果から、掘進機の位置と向きを求める。
(自動追尾式測距測角儀が独立して後方台車に追従する場合)
図7に、自動追尾式測距測角儀が独立して後方台車に追従する場合の平面図を示す。この構成では、掘進機10の掘進とともに牽引する後方台車4の後方にあるいは後方台車4の中に自動追尾式測距測角儀20を搭載した走行台車6をワイヤ5等によって走行・停止自在として連結することができる。この場合、走行台車6を自走式として配置し、走行台車6を後方台車4の進行・停止とは独立してこれに追従する。
<実施例2>
(自動追尾式測距測角儀が測量の際、障害物回避のために移動する場合)
図8に、自動追尾式測距測角儀が測量の際、障害物回避のために移動する場合の平面図を示す。この構成では、掘進機10の掘進とともに牽引する後方台車4に搭載した自動追尾式測距測角儀20が、掘進機10に設置したターゲット11、12を視準するに際し、自動追尾式測距測角儀20を回転台21の上に設置し、自動測量時に、回転台21を水平方向に回転させ、自動測量を実施する。
<実施例3>
(自動追尾式測距測角儀がズリトロ用レールを走行して測量する場合)
図9に、自動追尾式測距測角儀がズリトロ用レールを走行して測量する場合の平面図を示す。この構成では、後方台車4と並行するズリトロ用レール34上を走行して移動する自動走行台車22に自動追尾式測距測角儀20を設置して、坑口側の基準点31、32をもとにして掘進機10に設置したターゲット11、12を検出する。
<実施例4>
(自動追尾式測距測角儀を覆工部に設置して測量する場合)
図10に、自動追尾式測距測角儀を覆工部に設置して測量する場合の平面図を示す。この構成では、トンネル掘進坑内の覆工部22に自動追尾式測距測角儀20を設置し、坑口側の基準点31、32をもとにして掘進機10に設置したターゲット11、12を検出する。これにより、掘進機10のターゲット11、12を視準して掘進機10の位置と向きを測量するに際し、ターゲット11、12の位置を予測し、これらのデータをもとに自動追尾式測距測角儀20からのターゲット11、12の視準角を自動的に演算し、視準し、掘進機10の位置と方位を求める。
<実施例5>
(自動追尾式測距測角儀を掘進機に搭載して測量する場合)
図12に、自動追尾式測距測角儀を掘進機に搭載して測量する場合の平面図を示す。この構成では、トンネル掘進坑内で、掘進機10に自動追尾式測距測角儀20を搭載し、この自動追尾式測距測角儀20が坑口側の基準点31、32を視準して、自動追尾式測距測角儀20の位置を検出する。これにより、基準点31、32を視準し、自動追尾式測距測角儀20の位置を検出するに際し、基準点31、32を視準する時点での自動追尾式測距測角儀20の位置と向きを予測し、これらのデータをもとに自動追尾式測距測角儀20から基準点31、32の視準角を自動的に演算し、視準し、掘進機1の位置と向きを求める。
本発明による自動測量方法は、シールド工法、山岳トンネル工法、推進工法等において、掘進機を用いる場合に適用できる。
<実施例6>
(自動追尾式測距測角儀が、トンネル坑口から切羽に向かってシールド掘進機近傍のセグメントにあるターゲットを視準する場合)
図13に、自動追尾式測距測角儀が、トンネル坑口から切羽に向かってシールド掘進機近傍のセグメントの左右の位置にある2つのターゲットを視準する場合の平面図を示す。この構成では、2つのターゲット13、14は、トンネル坑口から切羽に向かって、セグメント35の右側ターゲット13、セグメント35の左側ターゲット14があり、この2つのターゲット13、14の位置座標を求めると共に、左右のセグメントのリード差を求める。この際、2つのターゲット13、14は、人的に設置してもよく、また、自動装置を使用して自動的に設置するようにしてもよい。
11〜14 ターゲット
20 自動追尾式測距測角儀
21 回転台
22 覆工部
30 中心線
31 基準点
32 基準点
33 曲線始点
34 ズリトロ用レール
35 セグメント
36 バー
37 センター
4 後方台車
5 ワイヤ
6 走行台車
K 管理点
C 掘進機の折れ点
Az 掘進機の前胴方位角
At 中折れ角
Claims (9)
- トンネル掘進坑内での、掘進機の位置及び向きの測量方法であって、下記(1)から(5)の手順により掘進機の位置及び向きを自動測量することを特徴とする自動測量方法。
(1)自動追尾式測距測角儀の前回測量時の位置データ及びそれ以降の移動データから、自動追尾式測距測角儀の今回測量時の位置及び向きを予測し、坑口側に設置した複数の基準点の視準角を予測する工程。
(2)(1)の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から、坑口側に設けた複数の基準点を視準して自動追尾式測距測角儀の位置を検出する工程。
(3)掘進機の測量位置データから、掘進機に設置した複数のターゲットの位置及び視準角を予測する工程。
(4)(3)の予測結果をもとに、自動追尾式測距測角儀から掘進機に設置した複数のターゲットを視準して複数のターゲットの位置を検出する工程。
(5)(4)で得られた、掘進機の複数のターゲットの位置の検出結果をもとに、掘進機の位置と向きを求める工程。 - 自動追尾式測距測角儀を、掘進機に牽引された後方台車に搭載することを特徴とする請求項1に記載の自動測量方法。
- 自動追尾式測距測角儀を走行台車に搭載し、掘進機に牽引された後方台車の後方に走行台車を連結し、又は走行台車を自走式とし、走行台車を後方台車の進行・停止とは独立してこれに追従するようにし、掘進機の掘進時に走行台車を静止させることを特徴とする請求項1に記載の自動測量方法。
- 掘進機の掘進とともに牽引する後方台車に搭載した自動追尾式測距測角儀、又は掘進機の掘進とともに牽引する後方台車の後方の走行台車に搭載した自動追尾式測距測角儀が、後方台車、又は走行台車に対して上下及び/又は水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項2又は3に記載の自動測量方法。
- トンネル掘進坑内において、坑内の覆工部に自動追尾式測距測角儀を設置することを特徴とする請求項1に記載の自動測量方法。
- 掘進機が中折れ式の場合に、自動追尾式測距測角儀が掘進機に設置した複数のターゲットの視準角を、掘進機の方位角と掘進機のジャッキ伸び量から得られる管理点の座標を求め、掘進機中折れ点の座標を求め、掘進機に設置した複数のターゲットの座標を求めた後、この掘進機に設置した複数のターゲットの座標と自動追尾式測距測角儀の座標から求めることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の自動測量方法。
- 自動追尾式測距測角儀が、掘進機に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載の自動測量方法。
- トンネルの工法がシールド工法であって、複数のターゲットがセグメントに設置されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の自動測量方法。
- 自動追尾式測距測角儀と坑口側の複数の基準点からトンネル線形に応じて、ワイズバッハトライアングルメソッド及び/又は後方交会法により、自動追尾式測距測角儀の位置を検出することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の自動測量方法。
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