JP2018021429A - Excavation status management device, excavation status management method and excavation status management program - Google Patents

Excavation status management device, excavation status management method and excavation status management program Download PDF

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弘章 四方
Hiroaki Yomo
弘章 四方
智明 大木
Tomoaki Oki
智明 大木
知範 西丸
Tomonori Nishimaru
知範 西丸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To grasp a positional relationship with a rack mass after excavation, and a positional relationship with an installed segment, in a shield machine as a whole.SOLUTION: Shield machine coordinate information indicating a position of a shield machine is calculated on the basis of a distance and an angle from a reference point up to a measurement target in which a coordinate is sequentially measured from a well-known reference point, and which is defined in advance in the shield machine, and shield machine shape information indicating a shape of the shield machine. Excavation boundary coordinate information indicating a position of an excavation boundary of a tunnel is sequentially calculated on the basis of the shield machine coordinate information, and segment coordinate information indicating a position of a segment is calculated on the basis of a distance up to a segment from a measurement position which is sequentially measured from the measurement position which is defined in advance in the shield machine, a thickness and a length of the segment which are defined in advance, and the shield machine coordinate information. A positional relationship of the shield machine, the excavation boundary and the segment is sequentially displayed.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、掘進状況管理装置、掘進状況管理方法、及び掘進状況管理プログラムに関する。   The present invention relates to an excavation status management device, an excavation status management method, and an excavation status management program.

トンネルの掘削に用いられるシールドマシンを掘進させていく場合、シールドマシン内で設置していくセグメントの端部と、スキンプレートとが接触して破損しないように、例えば、特許文献1に示されるような、セグメントとスキンプレートの距離、いわゆるテールクリアランスを計測するような技術が存在する。   When digging a shield machine used for tunnel excavation, as shown in Patent Document 1, for example, the end of a segment to be installed in the shield machine and the skin plate are not damaged by contact. There is a technique for measuring the distance between the segment and the skin plate, so-called tail clearance.

特開2015−045165号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-045165

実際にトンネルを掘削する場合、シールドマシンには、中折れが可能となっており、カーブするトンネルを掘削できるものもある。このような場合、スキンプレートの後方部分(以下、テールプレートともいう)が、セグメントと接触したり、地山と接触したりして、セグメントやスキンプレートを破損させてしまう恐れがある。   When actually excavating a tunnel, some shield machines can be bent and some can excavate a curved tunnel. In such a case, the rear part of the skin plate (hereinafter also referred to as tail plate) may come into contact with the segment or contact with the ground, which may damage the segment or the skin plate.

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、前述の通り、スキンプレートとセグメントの端部との距離を計測することができるが、例えば、カーブのあるトンネルを掘削する場合に、スキンプレートの後端部と掘削を行った後の地山との位置関係やスキンプレートの後端部と設置したセグメントとの位置関係を把握することができないという問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1, as described above, the distance between the skin plate and the end of the segment can be measured. For example, when excavating a curved tunnel, the rear end of the skin plate There is a problem that the positional relationship between the part and the natural ground after excavation and the positional relationship between the rear end of the skin plate and the installed segment cannot be grasped.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、シールドマシンの全体において、掘削を行った後の地山との位置関係、及び設置したセグメントとの位置関係を把握することを可能とする掘進状況管理装置、掘進状況管理方法、及び掘進状況管理プログラムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to grasp the positional relationship with the natural ground after excavation and the positional relationship with the installed segment in the entire shield machine. The object of the present invention is to provide an excavation status management device, an excavation status management method, and an excavation status management program.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、トンネルの掘削を行うシールドマシンの形状を示すシールドマシン形状情報を記憶するシールドマシン形状情報記憶部と、座標が既知の基準点から逐次計測される、当該基準点から前記シールドマシン内において予め定められる計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報とに基づいて、前記シールドマシンの位置を示すシールドマシン座標情報を算出するシールドマシン座標算出部と、前記シールドマシンにより掘削される前記トンネルの掘削境界の位置を示す掘削境界座標情報を、前記シールドマシン座標情報に基づいて逐次算出する掘削境界座標算出部と、前記シールドマシン内において予め定められる計測位置から逐次計測される、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、予め定められる前記セグメントの厚みの長さと、前記シールドマシン座標情報とに基づいて、前記セグメントの位置を示すセグメント座標情報を算出するセグメント座標算出部と、前記シールドマシン座標情報と、前記掘削境界座標情報と、前記セグメント座標情報とに基づいて、前記シールドマシン、前記掘削境界、及び前記セグメントの位置関係を逐次表示する掘進状況表示部と、を備えることを特徴とする掘進状況管理装置である。   In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is to sequentially measure a shield machine shape information storage unit that stores shield machine shape information indicating the shape of a shield machine that performs excavation of a tunnel, and a reference point whose coordinates are known. The shield machine calculates shield machine coordinate information indicating the position of the shield machine based on the distance and angle from the reference point to a predetermined measurement target in the shield machine and the shield machine shape information. In the shield machine, a coordinate calculation unit, an excavation boundary coordinate calculation unit that sequentially calculates excavation boundary coordinate information indicating the position of the excavation boundary of the tunnel excavated by the shield machine, and the shield machine The segment from the measurement position is sequentially measured from a predetermined measurement position. A segment coordinate calculation unit that calculates segment coordinate information indicating the position of the segment based on the distance at a predetermined length of the segment and the shield machine coordinate information; and the shield machine coordinate information; The excavation situation comprising: an excavation situation display unit that sequentially displays the positional relationship between the shield machine, the excavation boundary, and the segment based on the excavation boundary coordinate information and the segment coordinate information. It is a management device.

また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記計測位置は、前記シールドマシンのスキンプレートにより形成される内周空間内であって前記セグメントが設置される内周空間内に位置しており、前記計測位置から計測される、前記計測位置から前記シールドマシンの前記スキンプレートまでの距離を記憶するスキンプレート距離記憶部を備え、前記セグメント座標算出部は、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、前記スキンプレート距離記憶部に記憶される前記計測位置から前記スキンプレートまでの距離と、に基づいて、前記スキンプレートと前記セグメントの間の距離を算出するようにしてもよい。   Further, according to one aspect of the present invention, in the above-described invention, the measurement position is located in an inner circumferential space formed by a skin plate of the shield machine and in the inner circumferential space where the segment is installed. A skin plate distance storage unit that stores a distance from the measurement position to the skin plate of the shield machine, which is measured from the measurement position. The distance between the skin plate and the segment may be calculated on the basis of the distance to the skin plate and the distance from the measurement position stored in the skin plate distance storage unit to the skin plate.

また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記掘削境界座標算出部は、前記シールドマシンから、余掘りを行う際に定められるコピーカッターの突出長を示す情報を受けた場合、前記シールドマシン座標情報と、前記コピーカッターの突出長とに基づいて、前記掘削境界座標情報を逐次算出するようにしてもよい。   Further, according to one aspect of the present invention, in the above-described invention, when the excavation boundary coordinate calculation unit receives information indicating a projection length of a copy cutter determined when performing overdigging from the shield machine, The excavation boundary coordinate information may be sequentially calculated based on the shield machine coordinate information and the protruding length of the copy cutter.

また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記シールドマシン座標算出部は、前記シールドマシンから、前記シールドマシンの中折角度の情報を受けた場合、前記基準点から前記計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報と、前記中折角度の情報とに基づいて、前記シールドマシン座標情報を算出するようにしてもよい。   Further, according to one aspect of the present invention, in the invention described in the above, when the shield machine coordinate calculation unit receives information on a folding angle of the shield machine from the shield machine, the measurement target is measured from the reference point. The shield machine coordinate information may be calculated on the basis of the distance and angle up to, the shield machine shape information, and the information about the folding angle.

また、本発明の一態様は、トンネルの掘削を行うシールドマシンの形状を示すシールドマシン形状情報をシールドマシン形状情報記憶部に記憶させ、座標が既知の基準点から逐次計測される、当該基準点から前記シールドマシン内において予め定められる計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報とに基づいて、前記シールドマシンの位置を示すシールドマシン座標情報を算出し、前記シールドマシンにより掘削される前記トンネルの掘削境界の位置を示す掘削境界座標情報を、前記シールドマシン座標情報に基づいて逐次算出し、前記シールドマシン内において予め定められる計測位置から逐次計測される、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、予め定められる前記セグメントの厚みの長さと、前記シールドマシン座標情報とに基づいて、前記セグメントの位置を示すセグメント座標情報を算出し、前記シールドマシン座標情報と、前記掘削境界座標情報と、前記セグメント座標情報とに基づいて、前記シールドマシン、前記掘削境界、及び前記セグメントの位置関係を逐次表示することを特徴とする掘進状況管理方法である。   In addition, according to one aspect of the present invention, the shield machine shape information indicating the shape of the shield machine that performs excavation of the tunnel is stored in the shield machine shape information storage unit, and the coordinates are sequentially measured from known reference points. The shield machine coordinate information indicating the position of the shield machine is calculated on the basis of the distance and angle from a predetermined distance to the measurement target in the shield machine and the shape information of the shield machine, and excavated by the shield machine. Excavation boundary coordinate information indicating the position of the excavation boundary of the tunnel is sequentially calculated based on the shield machine coordinate information, and is sequentially measured from a predetermined measurement position in the shield machine, from the measurement position to the segment The distance of the segment, the predetermined length of the thickness of the segment, and the shield Segment coordinate information indicating the position of the segment is calculated based on the thin coordinate information, and the shield machine, the excavation based on the shield machine coordinate information, the excavation boundary coordinate information, and the segment coordinate information are calculated. An excavation status management method characterized by sequentially displaying boundaries and positional relationships of the segments.

また、本発明の一態様は、コンピュータに、トンネルの掘削を行うシールドマシンの形状を示すシールドマシン形状情報をシールドマシン形状情報記憶部に記憶させる手順、座標が既知の基準点から逐次計測される、当該基準点から前記シールドマシン内において予め定められる計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報とに基づいて、前記シールドマシンの位置を示すシールドマシン座標情報を算出する手順、前記シールドマシンにより掘削される前記トンネルの掘削境界の位置を示す掘削境界座標情報を、前記シールドマシン座標情報に基づいて逐次算出する手順、前記シールドマシン内において予め定められる計測位置から逐次計測される、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、予め定められる前記セグメントの厚みの長さと、前記シールドマシン座標情報とに基づいて、前記セグメントの位置を示すセグメント座標情報を算出する手順、前記シールドマシン座標情報と、前記掘削境界座標情報と、前記セグメント座標情報とに基づいて、前記シールドマシン、前記掘削境界、及び前記セグメントの位置関係を逐次表示する手順、を実行させるための掘進状況管理プログラムである。   Further, according to one embodiment of the present invention, a procedure in which a computer stores shield machine shape information indicating the shape of a shield machine that performs excavation of a tunnel in a shield machine shape information storage unit, and coordinates are sequentially measured from known reference points. A procedure for calculating shield machine coordinate information indicating a position of the shield machine based on a distance and an angle from the reference point to a predetermined measurement target in the shield machine and the shield machine shape information, the shield A procedure for sequentially calculating excavation boundary coordinate information indicating the position of the excavation boundary of the tunnel excavated by a machine, based on the shield machine coordinate information, sequentially measured from a predetermined measurement position in the shield machine, The distance from the measurement position to the segment and the predetermined segment A procedure for calculating segment coordinate information indicating the position of the segment based on a thickness length of the workpiece and the shield machine coordinate information, the shield machine coordinate information, the excavation boundary coordinate information, and the segment coordinate information; The excavation status management program for executing the procedure for sequentially displaying the positional relationship between the shield machine, the excavation boundary, and the segment.

この発明によれば、シールドマシンの全体において、掘削を行った後の地山との位置関係、及び設置したセグメントとの位置関係を把握することが可能となる。   According to this invention, in the whole shield machine, it is possible to grasp the positional relationship with the natural ground after excavation and the positional relationship with the installed segment.

本発明の実施形態によるシールドマシンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the shield machine by embodiment of this invention. 同実施形態による基準点の定め方を示す図である。It is a figure which shows how to determine the reference point by the same embodiment. 同実施形態による掘進状況管理装置の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the excavation condition management apparatus by the embodiment. 同実施形態によるスキンプレートの位置情報の計測手法を示す図である。It is a figure which shows the measuring method of the positional information on the skin plate by the embodiment. 同実施形態の掘進状況管理装置による処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the excavation condition management apparatus of the embodiment. 同実施形態のセグメント座標算出部による処理を示す図である。It is a figure which shows the process by the segment coordinate calculation part of the embodiment. 同実施形態による掘進状況表示部により表示される画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the screen displayed by the excavation condition display part by the embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、シールドマシン1の構成を示す図である。シールドマシン1は、例えば、円筒形状をしており、スキンプレート7により構成される胴筒の前方に、カッター駆動装置4によって駆動される、掘削を行うカッター2を備える。掘削の工程としては、シールドマシン1の胴筒の後方において、図示しないエレクタがトンネルの壁面となるセグメント20を組み立て、組み立てたセグメント20の端部にジャッキ5を押し当てて、ジャッキ5を伸長させるとともに、カッター2によって掘削を行って、シールドマシン1全体を掘進させる。掘進の後、ジャッキ5を縮小させることにより生じるスペースに、再びエレクタがセグメント20を組み立てるという工程を繰り返してトンネルを掘り進むとともに、トンネルの壁面をセグメント20により構築していく。掘進の際には、セグメント20の先端部付近とスキンプレート7との間の空間(以下、前方テールクリアランス31という)と、スキンプレート7の後端部付近とセグメント20の間の空間(以下、後方テールクリアランスという35という)に余裕をもたせて、これらが接触しないようにして掘進させていく。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the shield machine 1. The shield machine 1 has, for example, a cylindrical shape, and includes a cutter 2 that performs excavation and is driven by a cutter driving device 4 in front of a barrel formed by the skin plate 7. In the excavation process, an unillustrated erector assembles the segment 20 that becomes the wall surface of the tunnel behind the barrel of the shield machine 1, presses the jack 5 against the end of the assembled segment 20, and extends the jack 5. At the same time, excavation is performed by the cutter 2 to advance the entire shield machine 1. After the excavation, the tunnel is dug by repeating the process of assembling the segment 20 again in the space generated by reducing the jack 5, and the wall surface of the tunnel is constructed by the segment 20. During the excavation, a space between the vicinity of the tip of the segment 20 and the skin plate 7 (hereinafter referred to as the front tail clearance 31) and a space between the vicinity of the rear end of the skin plate 7 and the segment 20 (hereinafter referred to as the following) The rear tail clearance is referred to as 35), and the digging is carried out so that they do not come into contact with each other.

シールドマシン1は、カッター2、カッター駆動装置4、ジャッキ5、スキンプレート7、及びセグメント20以外の構成として、コピーカッター3、テールシール(テールシールブラシ)8、テールクリアランス計測装置6、ジャッキ駆動装置9、制御装置10、デッキ11、セグメント位置計測装置12、シールドマシン位置計測装置13、ターゲットマーク14、及びストロークセンサ15を備える。コピーカッター3は、カッター2の側面から突出し、幅を広げて掘削する余掘りを行う際に用いられる。ここで、余掘りとは、例えば、トンネルをカーブさせて構築する場合、シールドマシン1がカーブを曲がっていく途中でスキンプレート7の後方であるテールプレートの部分が地山と接触しないように余分に掘削しておく必要がある場合に行われる手法である。テールシール8は、掘削後の地山との境界である掘削境界30とスキンプレート7の間、及び掘削境界30とセグメント20の間に蓄積する泥や地下水等がシールドマシン1内に流れ込むことを防ぐものであり、例えば、ワイヤブラシ等が適用される。   The shield machine 1 has a configuration other than the cutter 2, the cutter driving device 4, the jack 5, the skin plate 7, and the segment 20, and includes a copy cutter 3, a tail seal (tail seal brush) 8, a tail clearance measuring device 6, and a jack driving device. 9, a control device 10, a deck 11, a segment position measuring device 12, a shield machine position measuring device 13, a target mark 14, and a stroke sensor 15. The copy cutter 3 protrudes from the side surface of the cutter 2 and is used when extra excavation is performed to widen the excavation. Here, surplus digging is, for example, when the tunnel is curved and constructed, so that the tail plate portion behind the skin plate 7 is not in contact with the natural ground while the shield machine 1 is bending the curve. This method is used when it is necessary to drill. The tail seal 8 prevents mud, groundwater, etc. accumulated between the excavation boundary 30 and the skin plate 7, which are boundaries with the natural ground after excavation, and between the excavation boundary 30 and the segment 20, from flowing into the shield machine 1. For example, a wire brush or the like is applied.

テールクリアランス計測装置6は、ジャッキ5に接するセグメント20の先端部付近とスキンプレート7との間の空間の長さである前方テールクリアランス31を計測する装置である。計測の手法としては、カメラ等によって撮影された画像を分析して前方テールクリアランス31を計測する手法や、特許文献1に示される機械的な構成により計測する手法などが適用される。デッキ11は、シールドマシン1の操作者が、操作を行ったり、各種装置を設置したりする場所であり、制御装置10やセグメント位置計測装置12が備えられる。   The tail clearance measuring device 6 is a device that measures a front tail clearance 31 that is the length of the space between the vicinity of the tip of the segment 20 that contacts the jack 5 and the skin plate 7. As a measurement method, a method of measuring the front tail clearance 31 by analyzing an image taken by a camera or the like, a method of measuring by a mechanical configuration disclosed in Patent Document 1, and the like are applied. The deck 11 is a place where an operator of the shield machine 1 performs operations and installs various devices, and includes a control device 10 and a segment position measurement device 12.

セグメント位置計測装置12は、例えば、光波測距儀等が適用され、デッキ11の予め定められる計測位置に設置され、当該計測位置からセグメント20によって形成される内周面の任意に定められる点までの距離33をレーザ光により逐次計測する。任意に定められる点として、例えば、水平面とセグメント20とが交わるラインであるSL(Spring Line)上の2点を計測するようにしてもよい。シールドマシン1は、1分間に、例えば3cm程度進んでいくため、セグメント位置計測装置12による計測の間隔としては、例えば、10秒程度の間隔が適用される。また、任意に定められる点は、少なくとも2点以上とし、図1では、鉛直方向において交差する2点を計測している図としているが、水平方向において交差する2点を計測するようにしてもよいし、三次元での位置を特定するために3点を計測するようにしてもよい。   The segment position measuring device 12 is, for example, applied with a light wave range finder, installed at a predetermined measurement position of the deck 11, and from the measurement position to an arbitrarily determined point on the inner peripheral surface formed by the segment 20. The distance 33 is sequentially measured by laser light. As arbitrarily determined points, for example, two points on an SL (Spring Line) that is a line where the horizontal plane and the segment 20 intersect may be measured. Since the shield machine 1 advances by about 3 cm per minute, for example, an interval of about 10 seconds is applied as the measurement interval by the segment position measuring device 12. In addition, arbitrarily determined points are at least two points. In FIG. 1, two points intersecting in the vertical direction are measured. However, two points intersecting in the horizontal direction may be measured. Alternatively, three points may be measured in order to specify a three-dimensional position.

ターゲットマーク14は、計測目標となるマークであり、シールドマシン1において予め定められた位置に設置または貼付され、シールドマシン位置計測装置13による位置計測の際の目標とされる。設置または貼付されるターゲットマーク14の数は、例えば、シールドマシン1の三次元座標を特定する場合には、少なくとも3つ以上必要となる。シールドマシン位置計測装置13は、例えば、トランシット等の距離及び角度を計測する装置であり、掘削されたトンネル内のシールドマシン1の後方の座標が既知の基準点に設置され、当該基準点からシールドマシン1のターゲットマーク14までの距離32や角度を逐次計測する。計測の間隔は、例えば、セグメント位置計測装置12による計測間隔と同様の10秒程度の間隔である。   The target mark 14 is a mark that is a measurement target, and is set or pasted at a predetermined position in the shield machine 1 and is a target for position measurement by the shield machine position measurement device 13. For example, when the three-dimensional coordinates of the shield machine 1 are specified, at least three target marks 14 to be installed or attached are required. The shield machine position measuring device 13 is a device for measuring the distance and angle of, for example, a transit, for example. The coordinates behind the shield machine 1 in the excavated tunnel are installed at a known reference point and shielded from the reference point. The distance 32 and the angle to the target mark 14 of the machine 1 are sequentially measured. The measurement interval is, for example, an interval of about 10 seconds similar to the measurement interval by the segment position measurement device 12.

シールドマシン位置計測装置13が設置される基準点は、例えば、図2に示すように、シールドマシン1の掘進に応じて、新たな基準点が定められる。新たな基準点が定められる間隔は、カーブの存在等によって基準点からシールドマシン1のターゲットマーク14が視認できなくなる場合を除いては、例えば、50m程度の間隔が適用される。カーブ等があり視認できなくなる場合、短い間隔であっても必要に応じて新たな基準点が定められる。図2において、最初の基準点36−1の三次元座標は、例えば、国土地理院の測量点などの座標が既知の地点に設置した計測装置を用いた計測により求められる。シールドマシン1が掘進した場合、次の基準点36−2を定めて、基準点36−1の座標に当該計測装置を設置して、基準点36−2の三次元座標を求める。これを順に繰り返していき、基準点36−3,36−4,36−5の三次元座標を計測により求めていき、シールドマシン1に最も近い基準点36−5に、設置されたシールドマシン位置計測装置13により、ターゲットマーク14までの距離32と角度の計測が行われる。
ジャッキ駆動装置9は、ジャッキ5ごとに備えられており、ジャッキ5を伸縮させるためのポンプユニット等から構成され、後述する制御装置10の操作部における、操作者による操作を受けて、ジャッキ5を伸長、及び縮小させる伸縮の制御を行う。
ストロークセンサ15は、ジャッキ5ごとに備えられており、ジャッキ5が伸長した長さを示すストローク長をジャッキ5ごとに計測する。
As the reference point where the shield machine position measuring device 13 is installed, for example, as shown in FIG. 2, a new reference point is determined according to the excavation of the shield machine 1. The interval at which the new reference point is determined is, for example, an interval of about 50 m unless the target mark 14 of the shield machine 1 becomes invisible from the reference point due to the presence of a curve or the like. When a curve or the like is not visible, a new reference point is determined as necessary even at a short interval. In FIG. 2, the three-dimensional coordinates of the first reference point 36-1 are obtained by measurement using, for example, a measuring device installed at a point where coordinates such as a survey point of the Geographical Survey Institute are known. When the shield machine 1 excavates, the next reference point 36-2 is determined, the measurement device is installed at the coordinates of the reference point 36-1, and the three-dimensional coordinates of the reference point 36-2 are obtained. This is repeated in order, and the three-dimensional coordinates of the reference points 36-3, 36-4, 36-5 are obtained by measurement, and the shield machine position installed at the reference point 36-5 closest to the shield machine 1 is determined. The measuring device 13 measures the distance 32 and the angle to the target mark 14.
The jack driving device 9 is provided for each jack 5 and is configured by a pump unit or the like for expanding and contracting the jack 5. The jack driving device 9 is operated by an operator at an operation unit of the control device 10 to be described later. Controls expansion and contraction for expansion and contraction.
The stroke sensor 15 is provided for each jack 5, and measures the stroke length indicating the length of extension of the jack 5 for each jack 5.

制御装置10は、操作者による操作を受ける操作部を備えており、操作者の操作を受けてシールドマシン1のカッター駆動装置4を駆動させ、操作者によって設定される余掘りを行う長さでコピーカッター3を突出させる。また、制御装置10は、カーブのあるトンネルを掘削する場合、シールドマシン1を図2のように中折れさせる制御を行い、その場合、操作者によって設定される中折角度にしたがって、シールドマシン1を中折れさせる。   The control device 10 includes an operation unit that receives an operation by the operator, and drives the cutter driving device 4 of the shield machine 1 in response to the operation of the operator, and has a length for performing the excavation set by the operator. The copy cutter 3 is protruded. Further, when excavating a curved tunnel, the control device 10 performs control to cause the shield machine 1 to be bent as shown in FIG. 2. In this case, the shield machine 1 is controlled according to the folding angle set by the operator. Be broken.

また、制御装置10は、テールクリアランス計測装置6が計測する前方テールクリアランス31の長さの情報や、セグメント位置計測装置12が計測するセグメント20までの距離33の情報や、シールドマシン位置計測装置13が計測するターゲットマーク14までの距離32や角度の情報や、ストロークセンサ15が計測するジャッキ5のストローク長の情報を取得する。これらの情報を取得する手段は、有線または無線の通信手段であってもよいし、人の操作を受けて入力されることにより取得するような構成であってもよい。また、制御装置10は、取得した距離33、距離32及び角度の情報と、セグメント位置計測装置12が設置される計測位置の情報と、シールドマシン位置計測装置13が設置される基準点の三次元座標の情報と、前方テールクリアランス31の長さの情報、コピーカッター3の突出長、ジャッキ5のストローク長、及び中折角度の情報とを掘進状況管理装置60に対して出力する。   The control device 10 also includes information on the length of the front tail clearance 31 measured by the tail clearance measuring device 6, information on the distance 33 to the segment 20 measured by the segment position measuring device 12, and the shield machine position measuring device 13. The information on the distance 32 and the angle to the target mark 14 measured by and the stroke length information of the jack 5 measured by the stroke sensor 15 are acquired. The means for acquiring these pieces of information may be wired or wireless communication means, or may be configured to acquire the information by being input by a human operation. The control device 10 also acquires the acquired distance 33, distance 32 and angle information, the measurement position information where the segment position measurement device 12 is installed, and the three-dimensional reference point where the shield machine position measurement device 13 is installed. Information on the coordinates, information on the length of the front tail clearance 31, information on the protruding length of the copy cutter 3, information on the stroke length of the jack 5, and information on the folding angle are output to the excavation status management device 60.

図3は、本実施形態による掘進状況管理装置60の内部構成とシールドマシン1との関係を示すブロック図である。掘進状況管理装置60は、情報入力部61、シールドマシン形状情報記憶部62、セグメント情報記憶部63、スキンプレート距離情報記憶部64、シールドマシン座標算出部65、掘削境界座標算出部66、セグメント座標算出部67、ジャッキストローク長取得部68、テールクリアランス取得部69、及び掘進状況表示部600を備える。   FIG. 3 is a block diagram showing the relationship between the internal configuration of the excavation status management device 60 and the shield machine 1 according to the present embodiment. The excavation status management device 60 includes an information input unit 61, a shield machine shape information storage unit 62, a segment information storage unit 63, a skin plate distance information storage unit 64, a shield machine coordinate calculation unit 65, an excavation boundary coordinate calculation unit 66, and segment coordinates. A calculation unit 67, a jack stroke length acquisition unit 68, a tail clearance acquisition unit 69, and an excavation status display unit 600 are provided.

情報入力部61は、シールドマシン1の制御装置10が出力する情報を、例えば、有線や無線の通信手段、電子的な記録媒体、または、人の入力操作等を介して内部に入力する。シールドマシン形状情報記憶部62は、中折れしていない状態でのシールドマシン1の形状を示すシールドマシン形状情報を、例えば、シールドマシン1において予め定められる任意の点を原点とする三次元座標情報として予め記憶する。セグメント情報記憶部63には、セグメント20の厚みの長さを示す情報が予め記憶される。   The information input unit 61 inputs information output from the control device 10 of the shield machine 1 to the inside through, for example, wired or wireless communication means, an electronic recording medium, or a human input operation. The shield machine shape information storage unit 62 uses shield machine shape information indicating the shape of the shield machine 1 in a state in which the shield machine is not folded, for example, three-dimensional coordinate information with an arbitrary point set in advance in the shield machine 1 as an origin. As previously stored. In the segment information storage unit 63, information indicating the length of the thickness of the segment 20 is stored in advance.

スキンプレート距離情報記憶部64は、図4に示すように、セグメント20が設置される前の計測位置からテールシール8より後方のスキンプレート7が見通せる状態で、セグメント位置計測装置12が予め計測するスキンプレート7の内周面までの距離34の情報を記憶する。掘削が開始されてしまうと、テールシール8とセグメント20とは常に接触して計測位置から見通せない状態となるため、距離34の計測は、掘削を行う前に行われる。当該距離34の情報は、例えば、セグメント位置計測装置12が計測して出力した情報を制御装置10が取り込み、制御装置10から出力される情報を情報入力部61が受けて、情報入力部61がスキンプレート距離情報記憶部64に書き込む等の処理により予め記憶される。   As shown in FIG. 4, the skin plate distance information storage unit 64 measures in advance by the segment position measurement device 12 in a state where the skin plate 7 behind the tail seal 8 can be seen from the measurement position before the segment 20 is installed. Information on the distance 34 to the inner peripheral surface of the skin plate 7 is stored. When the excavation is started, the tail seal 8 and the segment 20 are always in contact with each other and cannot be seen from the measurement position. Therefore, the distance 34 is measured before excavation. For example, the information on the distance 34 is obtained by the control device 10 that receives and outputs information measured and output by the segment position measuring device 12, and the information input unit 61 receives information output from the control device 10. It is stored in advance by processing such as writing to the skin plate distance information storage unit 64.

シールドマシン座標算出部65は、情報入力部61を通じて、シールドマシン位置計測装置13によって逐次計測されるターゲットマーク14までの距離32及び角度の情報、並びにシールドマシン位置計測装置13が設置される基準点の三次元座標情報を制御装置10から取得する。また、シールドマシン座標算出部65は、距離32及び角度の情報と、基準点の三次元座標情報と、シールドマシン形状情報記憶部62に記憶されているシールドマシン形状情報とに基づいて、基準点の座標系におけるシールドマシン1の三次元座標情報(以下、シールドマシン座標情報という)を算出する。   The shield machine coordinate calculation unit 65 transmits information about the distance 32 and the angle to the target mark 14 sequentially measured by the shield machine position measurement device 13 through the information input unit 61, and the reference point where the shield machine position measurement device 13 is installed. Are obtained from the control device 10. Further, the shield machine coordinate calculation unit 65 generates a reference point based on the distance 32 and angle information, the three-dimensional coordinate information of the reference point, and the shield machine shape information stored in the shield machine shape information storage unit 62. 3D coordinate information (hereinafter referred to as shield machine coordinate information) of the shield machine 1 in the coordinate system is calculated.

また、シールドマシン座標算出部65は、シールドマシン位置計測装置13が距離32及び角度を計測する間隔、例えば、10秒ごとにシールドマシン座標情報の算出を行う。シールドマシン1が50m程度、掘進して進んだ場合等、前述したように、基準点が新しい基準点に置き換えられるため、その場合、シールドマシン座標算出部65は、当該新たな基準点の三次元座標情報を用いてシールドマシン座標情報の算出を行う。また、シールドマシン座標算出部65は、情報入力部61を通じて、シールドマシン1の中折角度の情報を制御装置10から取得した場合、更に、中折角度に基づいて、中折れした状態でのシールドマシン座標情報を算出する。   Further, the shield machine coordinate calculation unit 65 calculates shield machine coordinate information at intervals at which the shield machine position measurement device 13 measures the distance 32 and the angle, for example, every 10 seconds. Since the reference point is replaced with a new reference point as described above, for example, when the shield machine 1 is advanced by about 50 m, the shield machine coordinate calculation unit 65 in this case, the three-dimensional of the new reference point The coordinate information is used to calculate shield machine coordinate information. In addition, when the shield machine coordinate calculation unit 65 acquires the information about the middle folding angle of the shielding machine 1 from the control device 10 through the information input unit 61, the shielding machine coordinate calculation unit 65 further shields the folded state based on the middle folding angle. Calculate machine coordinate information.

掘削境界座標算出部66は、シールドマシン座標算出部65が算出したシールドマシン座標情報に含まれるカッター2に関する情報に基づいて、掘削される掘削領域と地山の境界を示す掘削境界30の三次元座標情報(以下、掘削境界座標情報という)を算出する。また、掘削境界座標算出部66は、情報入力部61を通じて、コピーカッター3の突出長の情報を制御装置10から取得した場合、コピーカッター3の突出長を余掘りした長さとし、当該余掘りした長さの値を含めて掘削境界座標情報を算出する。   The excavation boundary coordinate calculation unit 66 is based on the information about the cutter 2 included in the shield machine coordinate information calculated by the shield machine coordinate calculation unit 65, and the three-dimensional of the excavation boundary 30 indicating the boundary between the excavation area to be excavated and the natural ground. Coordinate information (hereinafter referred to as excavation boundary coordinate information) is calculated. In addition, when the information about the protrusion length of the copy cutter 3 is acquired from the control device 10 through the information input unit 61, the excavation boundary coordinate calculation unit 66 sets the protrusion length of the copy cutter 3 as an extra length and performs the extra excavation. Excavation boundary coordinate information is calculated including the length value.

セグメント座標算出部67は、情報入力部61を通じて、セグメント位置計測装置12によって逐次計測されたセグメント20までの距離33の情報と、セグメント位置計測装置12が設置されている計測位置の情報を制御装置10から取得する。また、セグメント座標算出部67は、距離33の情報と、セグメント位置計測装置12が設置されている計測位置の情報と、スキンプレート距離情報記憶部64に記憶されている距離34の情報と、セグメント情報記憶部63に記憶されているセグメント20の厚みの長さを示す情報と、シールドマシン座標算出部65が算出したシールドマシン座標情報とに基づいてセグメント20の三次元座標情報(以下、セグメント座標情報という)を算出する。また、セグメント座標算出部67は、距離34から距離33を減算し、減算した値からセグメント20の厚みの長さを示す情報を減算することで後方テールクリアランス35の値を算出する。   The segment coordinate calculation unit 67 controls the information on the distance 33 to the segment 20 sequentially measured by the segment position measurement device 12 and the information on the measurement position where the segment position measurement device 12 is installed through the information input unit 61. Get from 10. The segment coordinate calculation unit 67 also includes information on the distance 33, information on the measurement position where the segment position measurement device 12 is installed, information on the distance 34 stored in the skin plate distance information storage unit 64, and segment Based on the information indicating the length of the thickness of the segment 20 stored in the information storage unit 63 and the shield machine coordinate information calculated by the shield machine coordinate calculation unit 65, the three-dimensional coordinate information of the segment 20 (hereinafter referred to as segment coordinates). Information). In addition, the segment coordinate calculation unit 67 calculates the value of the rear tail clearance 35 by subtracting the distance 33 from the distance 34 and subtracting information indicating the length of the thickness of the segment 20 from the subtracted value.

ジャッキストローク長取得部68は、情報入力部61を通じて、ジャッキ5のストローク長の長さを制御装置10から取得する。テールクリアランス取得部69は、情報入力部61を通じて、前方テールクリアランス31の長さの情報を制御装置10から取得する。掘進状況表示部600は、シールドマシン座標情報と、掘削境界座標情報と、セグメント座標情報と、ストローク長、前方テールクリアランス、後方テールクリアランス等に基づいて、例えば、図7に示すような掘進状況を示す画像を生成して画面に出力する。   The jack stroke length acquisition unit 68 acquires the length of the stroke length of the jack 5 from the control device 10 through the information input unit 61. The tail clearance acquisition unit 69 acquires information on the length of the front tail clearance 31 from the control device 10 through the information input unit 61. Based on the shield machine coordinate information, the excavation boundary coordinate information, the segment coordinate information, the stroke length, the front tail clearance, the rear tail clearance, and the like, the excavation status display unit 600 displays the excavation status as shown in FIG. The image shown is generated and output to the screen.

(掘進状況管理装置による処理の流れ)
次に、図5〜図7を参照しつつ、掘進状況管理装置60による処理の流れについて説明する。図5に示すように、情報入力部61は、シールドマシン1の制御装置10が出力する情報を受け付けて入力する(ステップS1)。シールドマシン座標算出部65は、情報入力部61が入力する情報から基準点の三次元座標情報を読み出す(ステップS2)。シールドマシン座標算出部65は、シールドマシン1が中折れしているか否かの判定を行う(ステップS3)。シールドマシン1が中折れしているか否かの判定は、例えば、情報入力部61が入力する情報に中折角度の情報が含まれている場合、中折れしていると判定し、中折角度の情報が含まれていない場合、中折れしていないと判定する。シールドマシン座標算出部65は、中折れしていると判定した場合、情報入力部61が入力する情報から中折角度の情報を読み出す(ステップS4)。
(Processing flow by the progress management device)
Next, the flow of processing by the excavation status management device 60 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the information input unit 61 receives and inputs information output from the control device 10 of the shield machine 1 (step S1). The shield machine coordinate calculation unit 65 reads the three-dimensional coordinate information of the reference point from the information input by the information input unit 61 (step S2). The shield machine coordinate calculation unit 65 determines whether or not the shield machine 1 is folded halfway (step S3). For example, when the information input unit 61 includes information on the folding angle, it is determined that the shielding machine 1 is folded. If the information is not included, it is determined that it is not broken. When the shield machine coordinate calculation unit 65 determines that the folding is performed, the information about the folding angle is read from the information input by the information input unit 61 (step S4).

次に、シールドマシン座標算出部65は、基準点の三次元座標情報と、ターゲットマーク14までの距離32及び角度の情報とに基づいて、シールドマシン1のターゲットマーク14の基準点の座標系における三次元座標情報を算出する。シールドマシン形状情報におけるターゲットマーク14の三次元座標は既知であるため、シールドマシン座標算出部65は、算出したターゲットマーク14の基準点の座標系における三次元座標情報と、シールドマシン形状情報とに基づいて、基準点の座標系におけるシールドマシン1の三次元座標、すなわちシールドマシン座標情報を算出する。また、ステップS4により中折角度を取得している場合、中折角度を含めてシールドマシン座標情報を算出する(ステップS5)。   Next, based on the three-dimensional coordinate information of the reference point and the information on the distance 32 and the angle to the target mark 14, the shield machine coordinate calculation unit 65 uses the reference point coordinate system of the target mark 14 of the shield machine 1 in the coordinate system. Three-dimensional coordinate information is calculated. Since the three-dimensional coordinates of the target mark 14 in the shield machine shape information are known, the shield machine coordinate calculation unit 65 converts the calculated three-dimensional coordinate information in the coordinate system of the reference point of the target mark 14 and the shield machine shape information. Based on this, the three-dimensional coordinates of the shield machine 1 in the coordinate system of the reference point, that is, shield machine coordinate information is calculated. Further, when the folding angle is acquired in step S4, the shield machine coordinate information including the folding angle is calculated (step S5).

シールドマシン座標算出部65によるシールドマシン座標情報の算出が終了すると、次に、掘削境界座標算出部66は、情報入力部61が入力する情報に基づいて、余掘りが行われているか否かを判定する(ステップS6)。余掘りが行われているか否かの判定は、例えば、情報入力部61が入力する情報にコピーカッター3の突出長が含まれている場合、余掘りされていると判定し、コピーカッター3の突出長が含まれていない場合、余掘りされていないと判定する。掘削境界座標算出部66は、余掘りしていると判定した場合、情報入力部61が入力する情報からコピーカッター3の突出長を読み出す(ステップS7)。   When the calculation of the shield machine coordinate information by the shield machine coordinate calculation unit 65 is completed, the excavation boundary coordinate calculation unit 66 then determines whether or not surplus digging is performed based on the information input by the information input unit 61. Determination is made (step S6). For example, when the information input by the information input unit 61 includes the protruding length of the copy cutter 3, it is determined that the excessive excavation has been performed. When the protrusion length is not included, it is determined that no excavation is performed. If the excavation boundary coordinate calculation unit 66 determines that the excavation is excessive, the projection length of the copy cutter 3 is read from the information input by the information input unit 61 (step S7).

掘削境界座標算出部66は、シールドマシン座標算出部65が算出したシールドマシン座標情報に基づいて、円盤状または略円盤状であるカッター2において、円盤面の最も外側(以下、カッター2の外縁という)の三次元座標情報の値を抽出する。円盤面の最も外側の三次元座標は、コピーカッター3を突出させていない場合、カッター2に備えられるカッタービットの中で、最も外側を掘削するカッタービットの座標に一致することになる。カッター2の外縁を示す三次元座標情報の値の特定は、例えば、シールドマシン形状情報記憶部62に記憶されるシールドマシン形状情報において、予めカッター2の外縁の三次元座標情報のみをカッター2の外縁であることを示す識別情報とともに記憶させておくことで容易に抽出することができる。   The excavation boundary coordinate calculation unit 66 is based on the shield machine coordinate information calculated by the shield machine coordinate calculation unit 65, and in the cutter 2 having a disk shape or a substantially disk shape, the outermost surface of the disk surface (hereinafter referred to as the outer edge of the cutter 2). ) 3D coordinate information value is extracted. When the copy cutter 3 is not protruded, the outermost three-dimensional coordinates of the disk surface coincide with the coordinates of the cutter bit excavated on the outermost side among the cutter bits provided in the cutter 2. For example, in the shield machine shape information stored in the shield machine shape information storage unit 62, only the three-dimensional coordinate information of the outer edge of the cutter 2 is previously determined. It can be easily extracted by storing it together with identification information indicating an outer edge.

掘削境界座標算出部66は、選択したカッター2の外縁を示す三次元座標情報に基づいて、掘削される掘削領域と地山の境界を示す掘削境界30の三次元座標情報、すなわち掘削境界座標情報を算出する。また、ステップS7により、コピーカッター3の突出長を読み出している場合、掘削される領域が広がることになる。その場合、掘削境界座標算出部66は、コピーカッター3の突出長を余掘りした長さとし、当該余掘りした長さと、カッター2の外縁の三次元座標情報とに基づいて、掘削境界座標情報を算出する(ステップS8)。   The excavation boundary coordinate calculation unit 66 is based on the three-dimensional coordinate information indicating the outer edge of the selected cutter 2, and the three-dimensional coordinate information of the excavation boundary 30 indicating the boundary between the excavation area to be excavated and the natural ground, that is, the excavation boundary coordinate information. Is calculated. Further, when the protruding length of the copy cutter 3 is read out in step S7, the excavated area is expanded. In that case, the excavation boundary coordinate calculation unit 66 sets the protruding length of the copy cutter 3 as an extra length, and determines the excavation boundary coordinate information based on the extra excavation length and the three-dimensional coordinate information of the outer edge of the cutter 2. Calculate (step S8).

掘削境界座標算出部66による掘削境界座標情報の算出が終了すると、次に、セグメント座標算出部67は、情報入力部61が入力する情報からセグメント位置計測装置12が計測した距離33の値と、セグメント位置計測装置12が設置されている計測位置の座標情報とを読み出す。セグメント座標算出部67は、読みだした距離33の値と、計測位置の情報と、スキンプレート距離情報記憶部64に記憶されている距離34の情報と、セグメント情報記憶部63に記憶されているセグメント20の厚みの長さを示す情報と、シールドマシン座標算出部65が算出したシールドマシン座標情報とに基づいてセグメント20の三次元座標情報を算出する。   When the calculation of the excavation boundary coordinate information by the excavation boundary coordinate calculation unit 66 is completed, the segment coordinate calculation unit 67 then determines the value of the distance 33 measured by the segment position measurement device 12 from the information input by the information input unit 61, The coordinate information of the measurement position where the segment position measurement device 12 is installed is read out. The segment coordinate calculation unit 67 stores the read value of the distance 33, the information on the measurement position, the information on the distance 34 stored in the skin plate distance information storage unit 64, and the segment information storage unit 63. Based on the information indicating the length of the thickness of the segment 20 and the shield machine coordinate information calculated by the shield machine coordinate calculation unit 65, the three-dimensional coordinate information of the segment 20 is calculated.

具体的な算出手法として、例えば、シールドマシン1におけるセグメント位置計測装置12の計測位置の座標は既知であるため、セグメント座標算出部67は、基準点の座標系における当該計測位置の三次元座標を、シールドマシン座標情報から求める。次に、セグメント座標算出部67は、求めた計測位置の三次元座標情報に、図6に示すように、レーザ光を照射した方向に距離33の値を加えて、セグメント20によって形成される円筒の内周面の三次元座標を算出する。セグメント20によって形成される円筒形状と、シールドマシン1のスキンプレート7が形成する円筒形状とは、同心円筒または略同心円筒となる。したがって、セグメント位置計測装置12によって、例えば、少なくとも2点を計測しておくことで、シールドマシン座標情報に含まれるスキンプレート7によって形成される円筒の三次元座標に基づいて、セグメント20が形成する円筒の内周面を構成する円の三次元座標を算出することができる。   As a specific calculation method, for example, since the coordinates of the measurement position of the segment position measurement device 12 in the shield machine 1 are known, the segment coordinate calculation unit 67 calculates the three-dimensional coordinates of the measurement position in the coordinate system of the reference point. Obtain from shield machine coordinate information. Next, the segment coordinate calculation unit 67 adds the value of the distance 33 in the direction of laser light irradiation to the obtained three-dimensional coordinate information of the measurement position, as shown in FIG. The three-dimensional coordinates of the inner peripheral surface of are calculated. The cylindrical shape formed by the segment 20 and the cylindrical shape formed by the skin plate 7 of the shield machine 1 are concentric cylinders or substantially concentric cylinders. Therefore, for example, by measuring at least two points by the segment position measuring device 12, the segment 20 is formed based on the three-dimensional coordinates of the cylinder formed by the skin plate 7 included in the shield machine coordinate information. It is possible to calculate the three-dimensional coordinates of the circle constituting the inner peripheral surface of the cylinder.

セグメント座標算出部67は、図6に示すように、算出した内周面を構成する円の三次元座標に対して、さらに、レーザ光を照射した方向に、セグメント20の厚みの長さを示す情報を加えることで、セグメント20によって形成される円筒の外周面を構成する円の三次元座標を算出する。内周の円と外周の円の三次元座標を繰り返し算出することで、セグメント20が形成する円筒の内周と外周の三次元座標、すなわちセグメント座標情報を算出することができる。また、セグメント座標算出部67は、距離34から距離33を減算し、減算した値からセグメント20の厚みの長さを示す情報を減算することで後方テールクリアランス35の値を算出する(ステップS9)。   As shown in FIG. 6, the segment coordinate calculation unit 67 further indicates the length of the thickness of the segment 20 in the direction in which the laser light is irradiated with respect to the calculated three-dimensional coordinates of the circle constituting the inner peripheral surface. By adding information, the three-dimensional coordinates of the circle constituting the outer peripheral surface of the cylinder formed by the segment 20 are calculated. By repeatedly calculating the three-dimensional coordinates of the inner circle and the outer circle, it is possible to calculate the inner and outer three-dimensional coordinates of the cylinder formed by the segment 20, that is, the segment coordinate information. In addition, the segment coordinate calculation unit 67 calculates the value of the rear tail clearance 35 by subtracting the distance 33 from the distance 34 and subtracting information indicating the length of the thickness of the segment 20 from the subtracted value (step S9). .

ジャッキストローク長取得部68は、情報入力部61が入力する情報からジャッキ5のストローク長の長さを読み出す。また、テールクリアランス取得部69は、情報入力部61が入力する情報から前方テールクリアランス31の長さの情報を読み出す(ステップS10)。   The jack stroke length acquisition unit 68 reads the length of the stroke length of the jack 5 from the information input by the information input unit 61. Further, the tail clearance acquisition unit 69 reads information on the length of the front tail clearance 31 from the information input by the information input unit 61 (step S10).

掘進状況表示部600は、シールドマシン座標算出部65が算出したシールドマシン座標情報と、掘削境界座標算出部66が算出した掘削境界座標情報とに基づいて、シールドマシン1と掘削境界30の間に存在する空間の長さを算出する(ステップS11)。掘進状況表示部600は、シールドマシン座標情報と、掘削境界座標情報と、セグメント座標情報と、ストローク長、前方テールクリアランス、後方テールクリアランス、シールドマシン1と掘削境界30の間の空間の長さとに基づいて、図7に示すような画像を生成して画面に表示する(ステップS12)。   The excavation status display unit 600 is arranged between the shield machine 1 and the excavation boundary 30 based on the shield machine coordinate information calculated by the shield machine coordinate calculation unit 65 and the excavation boundary coordinate information calculated by the excavation boundary coordinate calculation unit 66. The length of the existing space is calculated (step S11). The excavation status display unit 600 includes shield machine coordinate information, excavation boundary coordinate information, segment coordinate information, stroke length, front tail clearance, rear tail clearance, and the length of the space between the shield machine 1 and the excavation boundary 30. Based on this, an image as shown in FIG. 7 is generated and displayed on the screen (step S12).

ステップS12の後、処理は、ステップS1から繰り返され、シールドマシン位置計測装置13とセグメント位置計測装置12が計測を行う間隔、例えば、前述した10秒程度ごとに処理が繰り返される。上記の処理を繰り返すことで、掘削境界座標算出部66が算出する掘削境界座標情報は、円筒形状を形成し、また、セグメント座標算出部67が算出する、セグメント座標情報は、図6に示すように厚みを有する円筒形状を形成することになる。   After step S12, the process is repeated from step S1, and the process is repeated at intervals at which the shield machine position measurement device 13 and the segment position measurement device 12 perform measurement, for example, about every 10 seconds described above. By repeating the above processing, the excavation boundary coordinate information calculated by the excavation boundary coordinate calculation unit 66 forms a cylindrical shape, and the segment coordinate information calculated by the segment coordinate calculation unit 67 is as shown in FIG. A cylindrical shape having a thickness is formed.

図7は、掘進状況表示部600が生成して画面に表示する画像の一例を示す図である。図7において、符号2で示される模様の領域がカッター2であり、符号7で示される白色の領域が、スキンプレート7であり、符号20で示される模様の領域が、セグメント20である。黒色の領域は、掘削された領域からシールドマシン1とセグメント20の領域が除かれた残りの領域、すなわちシールドマシン1及びセグメント20と、地山との間の空間の領域を示しており、その領域の進行方向に対して左右の縁が掘削境界30を示すことになる。符号40に示される線は、計画線形における中心軸を示しており、当該中心軸の三次元座標情報は、掘進状況表示部600に予め入力されて内部の記憶領域に記憶されている。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an image generated by the excavation status display unit 600 and displayed on the screen. In FIG. 7, the pattern area indicated by reference numeral 2 is the cutter 2, the white area indicated by reference numeral 7 is the skin plate 7, and the pattern area indicated by reference numeral 20 is the segment 20. The black area indicates the remaining area obtained by removing the shield machine 1 and the segment 20 area from the excavated area, that is, the area of the space between the shield machine 1 and the segment 20 and the ground. The left and right edges indicate the excavation boundary 30 with respect to the traveling direction of the region. A line indicated by reference numeral 40 indicates the central axis in the planned alignment, and the three-dimensional coordinate information of the central axis is input in advance into the excavation status display unit 600 and stored in the internal storage area.

また、生成する画像には、コピーカッター3の突出長(図7では、左右ともに0[mm]として示されている)、シールドマシン1の中折角度(図7では、−5.98[deg]として示されている)が示される。また、生成する画像には、ジャッキストローク長取得部68が取得したジャッキ5のストローク長(図7では、右が1114[mm]、左が、1071[mm]として示されている)、テールクリアランス取得部69が取得した符号31で示される前方テールクリアランス31を示す値(図7では、右が、25[mm]、左が95[mm]として示されている)も示される。   In addition, in the generated image, the protrusion length of the copy cutter 3 (shown as 0 [mm] in both the left and right in FIG. 7), the folding angle of the shield machine 1 (−5.98 [deg in FIG. 7). ] Is shown). In the generated image, the stroke length of the jack 5 acquired by the jack stroke length acquisition unit 68 (in FIG. 7, the right is shown as 1114 [mm] and the left is shown as 1071 [mm]), the tail clearance. Values indicating the front tail clearance 31 indicated by the reference numeral 31 acquired by the acquisition unit 69 (in FIG. 7, the right side is indicated as 25 [mm] and the left side is indicated as 95 [mm]) are also shown.

また、掘進状況表示部600は、シールドマシン1の右先頭部、左先頭部、右中折部、左中折部、右テール部、左テール部のような一部の領域を拡大した画像を生成して表示する。右先頭部に示される10[mm]と左先頭部に示される205[mm]の値は、カッター2の末端から、掘削境界30までの長さを示す値である。なお、この図面において、左右の幅が異なっているが、例えば、シールドマシン1が、進行方向に対して、左に曲がりすぎていたのを、ジャッキ5の伸長を調整することで、進行方向に対して、右に向けさせたような場合、余掘りが行われていなくても左右の幅が異なる場合がある。   Further, the excavation status display unit 600 displays an enlarged image of a part of the shield machine 1 such as a right top part, a left top part, a right middle part, a left middle part, a right tail part, and a left tail part. Generate and display. Values of 10 [mm] indicated at the right top and 205 [mm] indicated at the left top are values indicating the length from the end of the cutter 2 to the excavation boundary 30. In this drawing, although the left and right widths are different, for example, the shield machine 1 has turned too far to the left with respect to the traveling direction. On the other hand, when it is turned to the right, the left and right widths may be different even if no excavation is performed.

また、カッター2の外縁の三次元座標は、前述したように、カッター2に備えられる外縁を掘削するカッタービットの座標であり、この座標が掘削境界30の座標に一致することになる。これに対して、生成される画像では、カッタービットを備えるカッター2の本体のみを示しており、掘進状況表示部600が、ステップS11において、シールドマシン1と掘削境界30との間の空間の長さを算出する場合、カッター2の本体の三次元座標情報と掘削境界座標情報とに基づいて算出を行っており、生成される画像においては、カッター2の両端において、掘削境界30との間に常に一定の長さの空間が存在するように示される。   Further, as described above, the three-dimensional coordinates of the outer edge of the cutter 2 are the coordinates of the cutter bit for excavating the outer edge provided in the cutter 2, and the coordinates coincide with the coordinates of the excavation boundary 30. On the other hand, in the generated image, only the main body of the cutter 2 including the cutter bit is shown, and the excavation status display unit 600 displays the length of the space between the shield machine 1 and the excavation boundary 30 in step S11. When calculating the length, the calculation is performed based on the three-dimensional coordinate information of the main body of the cutter 2 and the excavation boundary coordinate information, and in the generated image, between the excavation boundary 30 at both ends of the cutter 2. It is shown that there is always a certain length of space.

右中折部における63[mm]と左中折部における159[mm]の値は、中折している付近におけるスキンプレート7の外周面において最も掘削境界30に接近している点から、掘削境界30までの長さを示す値である。右テール部と左テール部における符号37で示される模様の領域は、スキンプレート7の領域である白色領域と、セグメント20の領域の間である後方テールクリアランス35によって大きさが特定される空間である。右テール部における52[mm]の値と左テール部における65[mm]の値が、後方テールクリアランス35を示す値である。また、右テール部における62[mm]の値と左テール部における146[mm]の値は、スキンプレート7の外周面の最後方の端部から掘削境界30までの長さを示す値である。拡大した画像に表示されているこれらの値のうち、後方テールクリアランス35の値は、ステップS9においてセグメント座標算出部67によって算出され、それ以外の値は、ステップS11において掘進状況表示部600により算出される。   The values of 63 [mm] at the right-folded portion and 159 [mm] at the left-folded portion are excavated from the point closest to the excavation boundary 30 on the outer peripheral surface of the skin plate 7 in the vicinity of the folded portion. It is a value indicating the length up to the boundary 30. The area of the pattern indicated by the reference numeral 37 in the right tail part and the left tail part is a space whose size is specified by the white area that is the area of the skin plate 7 and the rear tail clearance 35 that is between the areas of the segment 20. is there. A value of 52 [mm] in the right tail portion and a value of 65 [mm] in the left tail portion are values indicating the rear tail clearance 35. Further, the value of 62 [mm] at the right tail portion and the value of 146 [mm] at the left tail portion are values indicating the length from the rearmost end portion of the outer peripheral surface of the skin plate 7 to the excavation boundary 30. . Of these values displayed in the enlarged image, the value of the rear tail clearance 35 is calculated by the segment coordinate calculation unit 67 in step S9, and the other values are calculated by the excavation status display unit 600 in step S11. Is done.

上記の実施形態の構成により、掘進状況管理装置60において、シールドマシン座標算出部65が基準点の座標系におけるシールドマシン1の三次元座標情報、すなわちシールドマシン座標情報を算出し、掘削境界座標算出部66がシールドマシン座標情報に基づいて掘削境界座標情報を算出し、セグメント座標算出部67がセグメント座標情報を算出し、算出したシールドマシン座標情報と、掘削境界座標情報と、セグメント座標情報とに基づいて掘進状況表示部600が、これらの座標情報を重ね合わせた画像を生成して画面に表示する。これにより、シールドマシン1及びセグメント20と、地山との間の空間や、シールドマシン1とセグメント20との間の空間の情報を画面に示すことができる。それにより、シールドマシン1の全体において、掘削を行った後の地山との位置関係、及び設置したセグメント20との位置関係を把握することが可能となる。また、上記の画面の表示は、セグメント位置計測装置12、シールドマシン位置計測装置13の計測間隔において逐次更新されるため、逐次掘進の状況を把握することができ、掘進を進めることで、シールドマシン1と地山、またはシールドマシン1とセグメント20とが接触してしまうか否かを操作者が事前に把握することが可能となる。これにより、シールドマシン1の掘進の方向を調整しなければならないか等の判断を容易に行うことが可能となる。また、計画線形の中心線を重ねて表示することで、計画線形からのずれを画面において把握することもできる。   With the configuration of the above embodiment, in the excavation status management device 60, the shield machine coordinate calculation unit 65 calculates the three-dimensional coordinate information of the shield machine 1 in the coordinate system of the reference point, that is, the shield machine coordinate information, and calculates the excavation boundary coordinates. The unit 66 calculates excavation boundary coordinate information based on the shield machine coordinate information, the segment coordinate calculation unit 67 calculates segment coordinate information, and the calculated shield machine coordinate information, excavation boundary coordinate information, and segment coordinate information Based on this, the excavation status display unit 600 generates an image obtained by superimposing these coordinate information and displays it on the screen. Thereby, the information on the space between the shield machine 1 and the segment 20 and the natural ground and the space between the shield machine 1 and the segment 20 can be displayed on the screen. Thereby, in the whole shield machine 1, it becomes possible to grasp | ascertain the positional relationship with the natural ground after excavation, and the positional relationship with the installed segment 20. FIG. Moreover, since the display of the above screen is sequentially updated at the measurement intervals of the segment position measuring device 12 and the shield machine position measuring device 13, the state of the successive excavation can be grasped, and the shield machine can be obtained by proceeding with the excavation. It becomes possible for the operator to know in advance whether 1 and the ground or the shield machine 1 and the segment 20 are in contact with each other. Thereby, it becomes possible to easily determine whether or not the direction of excavation of the shield machine 1 has to be adjusted. Further, by displaying the center line of the planned alignment in an overlapping manner, a deviation from the planned alignment can be grasped on the screen.

なお、上記の実施形態では、ジャッキ5のストローク長の値と、テールクリアランス計測装置6が計測する前方テールクリアランス31の値を読み込んで掘進状況表示部600が画面に表示するようにしているが、本発明の実施の形態は、当該実施の形態に限られない。例えば、シールドマシン1においてジャッキ5の位置は既知であり、ジャッキ5の座標とストローク長から、ジャッキ5が接するセグメント20の先端部の三次元座標を算出してもよい。また、これに加えて、前方テールクリアランス31の値を加えることでより詳細なセグメント20の先端部の三次元座標を算出することもできる。この場合、例えば、セグメント位置計測装置12がセグメント20の先端部ではなく、1つのセグメントの先端部と後端部の中央付近を計測しているとき、計測している中央付近と先端部との座標からセグメント20の傾き等を求めることも可能である。また、前方テールクリアランス31と後方テールクリアランス35の値とに基づいて当該先端部のセグメント20の傾きを算出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the value of the stroke length of the jack 5 and the value of the front tail clearance 31 measured by the tail clearance measuring device 6 are read and the excavation status display unit 600 displays them on the screen. The embodiment of the present invention is not limited to this embodiment. For example, the position of the jack 5 in the shield machine 1 is known, and the three-dimensional coordinates of the tip of the segment 20 with which the jack 5 contacts may be calculated from the coordinates of the jack 5 and the stroke length. In addition to this, by adding the value of the front tail clearance 31, more detailed three-dimensional coordinates of the tip of the segment 20 can be calculated. In this case, for example, when the segment position measuring device 12 measures not the front end of the segment 20 but the vicinity of the center of the front end and the rear end of one segment, It is also possible to obtain the inclination of the segment 20 from the coordinates. Further, the inclination of the segment 20 at the tip may be calculated based on the values of the front tail clearance 31 and the rear tail clearance 35.

また、上記の実施形態では、シールドマシン座標情報を、シールドマシン位置計測装置13が計測するターゲットマーク14までの距離32と角度の情報と、基準点の三次元座標情報と、シールドマシン形状情報とに基づいて算出しているが、ジャッキ5のストローク長に基づいて、シールドマシン1の掘進した距離や方向が得られることから、当該ストローク長の情報を加えて、より正確なシールドマシン座標情報を算出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the shield machine coordinate information includes the distance 32 and angle information to the target mark 14 measured by the shield machine position measurement device 13, the three-dimensional coordinate information of the reference point, and the shield machine shape information. However, based on the stroke length of the jack 5, the distance and direction of the shield machine 1 can be obtained. Therefore, by adding information on the stroke length, more accurate shield machine coordinate information can be obtained. You may make it calculate.

また、上記の実施形態では、シールドマシン1が円筒形状を有するものとして説明しているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られず、円筒形状以外の形状であってもよい。また、内部で構成されるセグメント20が形成する形状も同様に円筒以外の形状であってもよい。   In the above embodiment, the shield machine 1 is described as having a cylindrical shape. However, the configuration of the present invention is not limited to the embodiment, and may be a shape other than the cylindrical shape. Further, the shape formed by the segment 20 formed inside may also be a shape other than a cylinder.

また、上記の実施形態では、シールドマシン座標情報、掘削境界座標情報、セグメント座標情報として、三次元の座標情報を算出するようにしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られず、例えば、シールドマシン1の進行方向に対して高低差のないトンネルを掘削する場合のように、二次元での位置の特定で充分な場合は、二次元の座標情報を算出するようにしてもよい。その場合、ターゲットマーク14の数として、少なくとも2つ以上あればよく、セグメント位置計測装置12が計測する点数も少なくとも1点以上あればよいことになる。   In the above embodiment, three-dimensional coordinate information is calculated as shield machine coordinate information, excavation boundary coordinate information, and segment coordinate information. However, the configuration of the present invention is not limited to this embodiment. For example, when it is sufficient to specify the position in two dimensions, such as when excavating a tunnel having no height difference with respect to the traveling direction of the shield machine 1, two-dimensional coordinate information may be calculated. Good. In this case, the number of target marks 14 may be at least two, and the number of points measured by the segment position measuring device 12 may be at least one.

また、上記の実施形態では、基準点の三次元座標として、国土地理院が定める測量点に基づく絶対座標系の三次元の座標として説明しているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。上述したように計測装置が設置される国土地理院が定める測量点の座標が緯度と経度からなる二次元の座標である場合、まず、基準点36−1の二次元の座標を計測装置により計測する。基準点36−1の高さの情報は、別途レベル測量により計測し、この高さの情報を加えて三次元座標とする。当該三次元の情報を用いて、最初の基準点36−1を原点とするような相対的な三次元の座標系としてもよい。   In the above embodiment, the three-dimensional coordinates of the reference point are described as the three-dimensional coordinates of the absolute coordinate system based on the survey point determined by the Geospatial Information Authority of Japan. Not limited to. As described above, when the coordinates of the survey point determined by the Geographical Survey Institute in which the measuring device is installed are two-dimensional coordinates composed of latitude and longitude, first, the two-dimensional coordinates of the reference point 36-1 are measured by the measuring device. To do. Information on the height of the reference point 36-1 is separately measured by level surveying, and this height information is added to form three-dimensional coordinates. Using the three-dimensional information, a relative three-dimensional coordinate system with the first reference point 36-1 as the origin may be used.

また、上記の実施形態では、シールドマシン座標算出部65が、シールドマシン1が中折れしているか否かを判定する際に、情報入力部61が入力する情報に中折角度の情報が含まれているか否かにより判定しているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、制御装置10は、中折角度の情報を常に出力する場合、当該中折角度の情報が示す角度が0度の場合、中折れしていないと判定し、0度以外の場合、中折れしていると判定するようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, when the shield machine coordinate calculation unit 65 determines whether or not the shield machine 1 is folded, the information input by the information input unit 61 includes the information of the folding angle. However, the configuration of the present invention is not limited to the embodiment. For example, when the information of the middle folding angle is always output, the control device 10 determines that the middle folding angle is not broken when the angle indicated by the middle folding angle information is 0 degree. You may make it determine with having carried out.

また、上記の実施形態では、掘削境界座標算出部66が、余掘りが行われているか否かを判定する際に、情報入力部61が入力する情報にコピーカッター3の突出長が含まれているか否かにより判定しているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、制御装置10は、コピーカッター3の突出長の情報を常に出力する場合、当該突出長の情報が0である場合、余掘りが行われていないと判定し、0以外の場合、余掘りが行われていると判定してもよい。   In the above embodiment, the information input by the information input unit 61 includes the protrusion length of the copy cutter 3 when the excavation boundary coordinate calculation unit 66 determines whether or not the excavation is performed. However, the configuration of the present invention is not limited to the embodiment. For example, when the information on the protrusion length of the copy cutter 3 is always output, if the information on the protrusion length is 0, the control device 10 determines that no excessive digging has been performed. It may be determined that is being performed.

また、上記の実施形態では、図4に示すように、セグメント20が設置される前の計測位置からテールシール8より後方のスキンプレート7が見通せる状態で、セグメント位置計測装置12がスキンプレート7の内周面までの距離34を予め計測するようにしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、シールドマシン1の製作時の寸法の情報から、距離34を算出して、スキンプレート距離情報記憶部64に予め記憶させておくようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 4, the segment position measuring device 12 of the skin plate 7 is in a state where the skin plate 7 behind the tail seal 8 can be seen from the measurement position before the segment 20 is installed. Although the distance 34 to the inner peripheral surface is measured in advance, the configuration of the present invention is not limited to the embodiment. For example, the distance 34 may be calculated from the dimension information at the time of manufacturing the shield machine 1 and stored in the skin plate distance information storage unit 64 in advance.

また、上記の実施形態では、制御装置10が、操作者の操作を受ける操作部を備えるようにしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。地上の中央操作室やシールドマシン1に後続する台車において、操作部を備える操作装置を備え、通信手段により操作装置と制御装置10を接続して、操作者が当該操作装置を操作して、シールドマシン1の制御を行うようにしてもよい。
また、掘進状況管理装置60は、操作者の近くに設置されることを想定しているため、制御装置10が操作部を備える上記の実施形態では、制御装置10の近くに設置され、シールドマシン1に搭乗して制御装置10の操作部を操作する操作者によって参照されることになる。これに対して、操作部が操作装置に備えられ、操作装置が、地上の中央操作室や、後続する台車に設置される場合、掘進状況管理装置60も操作装置とともに場所を替えて操作装置の近くに設置されることになる。
Moreover, in said embodiment, although the control apparatus 10 is provided with the operation part which receives an operator's operation, the structure of this invention is not restricted to the said embodiment. The carriage following the central control room or shield machine 1 on the ground is provided with an operation device having an operation unit, the operation device and the control device 10 are connected by communication means, and an operator operates the operation device to shield the operation device. The machine 1 may be controlled.
Moreover, since it is assumed that the excavation state management device 60 is installed near the operator, in the above-described embodiment in which the control device 10 includes the operation unit, it is installed near the control device 10 and the shield machine 1 and is referred to by an operator who operates the operation unit of the control device 10. On the other hand, when the operation unit is provided in the operation device and the operation device is installed in the central operation room on the ground or in the subsequent carriage, the excavation state management device 60 also changes the place together with the operation device. It will be installed nearby.

上述した実施形態における掘進状況管理装置60をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。   You may make it implement | achieve the excavation condition management apparatus 60 in embodiment mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. You may implement | achieve using programmable logic devices, such as FPGA (Field Programmable Gate Array).

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

1 シールドマシン
10 制御装置
60 掘進状況管理装置
61 情報入力部
62 シールドマシン形状情報記憶部
63 セグメント情報記憶部
64 スキンプレート距離情報記憶部
65 シールドマシン座標算出部
66 掘削境界座標算出部
67 セグメント座標算出部
68 ジャッキストローク長算出部
69 テールクリアランス取得部
600 掘進状況表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield machine 10 Control apparatus 60 Digging condition management apparatus 61 Information input part 62 Shield machine shape information storage part 63 Segment information storage part 64 Skin plate distance information storage part 65 Shield machine coordinate calculation part 66 Excavation boundary coordinate calculation part 67 Segment coordinate calculation Unit 68 Jack stroke length calculation unit 69 Tail clearance acquisition unit 600 Drilling status display unit

Claims (6)

トンネルの掘削を行うシールドマシンの形状を示すシールドマシン形状情報を記憶するシールドマシン形状情報記憶部と、
座標が既知の基準点から逐次計測される、当該基準点から前記シールドマシン内において予め定められる計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報とに基づいて、前記シールドマシンの位置を示すシールドマシン座標情報を算出するシールドマシン座標算出部と、
前記シールドマシンにより掘削される前記トンネルの掘削境界の位置を示す掘削境界座標情報を、前記シールドマシン座標情報に基づいて逐次算出する掘削境界座標算出部と、
前記シールドマシン内において予め定められる計測位置から逐次計測される、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、予め定められる前記セグメントの厚みの長さと、前記シールドマシン座標情報とに基づいて、前記セグメントの位置を示すセグメント座標情報を算出するセグメント座標算出部と、
前記シールドマシン座標情報と、前記掘削境界座標情報と、前記セグメント座標情報とに基づいて、前記シールドマシン、前記掘削境界、及び前記セグメントの位置関係を逐次表示する掘進状況表示部と、
を備えることを特徴とする掘進状況管理装置。
A shield machine shape information storage unit for storing shield machine shape information indicating the shape of a shield machine for excavating a tunnel;
The position of the shield machine is indicated based on the distance and angle from the reference point to a predetermined measurement target in the shield machine, the coordinates of which are sequentially measured from known reference points, and the shield machine shape information. A shield machine coordinate calculation unit for calculating shield machine coordinate information;
Excavation boundary coordinate calculation unit for sequentially calculating excavation boundary coordinate information indicating the position of the excavation boundary of the tunnel excavated by the shield machine, based on the shield machine coordinate information,
The segment is sequentially measured from a predetermined measurement position in the shield machine, based on the distance from the measurement position to the segment, the predetermined length of the segment thickness, and the shield machine coordinate information. A segment coordinate calculation unit for calculating segment coordinate information indicating the position of
Based on the shield machine coordinate information, the excavation boundary coordinate information, and the segment coordinate information, an excavation status display unit that sequentially displays the positional relationship of the shield machine, the excavation boundary, and the segment;
An excavation status management device comprising:
前記計測位置は、前記シールドマシンのスキンプレートにより形成される内周空間内であって前記セグメントが設置される内周空間内に位置しており、
前記計測位置から計測される、前記計測位置から前記シールドマシンの前記スキンプレートまでの距離を記憶するスキンプレート距離記憶部を備え、
前記セグメント座標算出部は、
前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、前記スキンプレート距離記憶部に記憶される前記計測位置から前記スキンプレートまでの距離と、に基づいて、前記スキンプレートと前記セグメントの間の距離を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の掘進状況管理装置。
The measurement position is located in an inner circumferential space formed by the skin plate of the shield machine and in an inner circumferential space where the segment is installed,
A skin plate distance storage unit that stores the distance from the measurement position to the skin plate of the shield machine, measured from the measurement position;
The segment coordinate calculation unit
The distance between the skin plate and the segment is calculated based on the distance from the measurement position to the segment and the distance from the measurement position stored in the skin plate distance storage unit to the skin plate. The excavation status management device according to claim 1.
前記掘削境界座標算出部は、
前記シールドマシンから、余掘りを行う際に定められるコピーカッターの突出長を示す情報を受けた場合、前記シールドマシン座標情報と、前記コピーカッターの突出長とに基づいて、前記掘削境界座標情報を逐次算出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の掘進状況管理装置。
The excavation boundary coordinate calculation unit
From the shield machine, when receiving information indicating the projection length of the copy cutter determined when over-digging, the excavation boundary coordinate information is based on the shield machine coordinate information and the projection length of the copy cutter. The excavation status management device according to claim 1, wherein the excavation status management device is calculated sequentially.
前記シールドマシン座標算出部は、
前記シールドマシンから、前記シールドマシンの中折角度の情報を受けた場合、前記基準点から前記計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報と、前記中折角度の情報とに基づいて、前記シールドマシン座標情報を算出する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の掘進状況管理装置。
The shield machine coordinate calculation unit
When receiving information on the folding angle of the shielding machine from the shielding machine, based on the distance and angle from the reference point to the measurement target, the shielding machine shape information, and the information on the folding angle. The shield machine coordinate information is calculated. The excavation status management device according to any one of claims 1 to 3.
トンネルの掘削を行うシールドマシンの形状を示すシールドマシン形状情報をシールドマシン形状情報記憶部に記憶させ、
座標が既知の基準点から逐次計測される、当該基準点から前記シールドマシン内において予め定められる計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報とに基づいて、前記シールドマシンの位置を示すシールドマシン座標情報を算出し、
前記シールドマシンにより掘削される前記トンネルの掘削境界の位置を示す掘削境界座標情報を、前記シールドマシン座標情報に基づいて逐次算出し、
前記シールドマシン内において予め定められる計測位置から逐次計測される、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、予め定められる前記セグメントの厚みの長さと、前記シールドマシン座標情報とに基づいて、前記セグメントの位置を示すセグメント座標情報を算出し、
前記シールドマシン座標情報と、前記掘削境界座標情報と、前記セグメント座標情報とに基づいて、前記シールドマシン、前記掘削境界、及び前記セグメントの位置関係を逐次表示する
ことを特徴とする掘進状況管理方法。
Shield machine shape information indicating the shape of the shield machine that excavates the tunnel is stored in the shield machine shape information storage unit,
The position of the shield machine is indicated based on the distance and angle from the reference point to a predetermined measurement target in the shield machine, the coordinates of which are sequentially measured from known reference points, and the shield machine shape information. Calculate shield machine coordinate information,
Excavation boundary coordinate information indicating the position of the excavation boundary of the tunnel excavated by the shield machine, sequentially calculated based on the shield machine coordinate information,
The segment is sequentially measured from a predetermined measurement position in the shield machine, based on the distance from the measurement position to the segment, the predetermined length of the segment thickness, and the shield machine coordinate information. Calculate the segment coordinate information indicating the position of
An excavation state management method characterized by sequentially displaying the positional relationship between the shield machine, the excavation boundary, and the segment based on the shield machine coordinate information, the excavation boundary coordinate information, and the segment coordinate information. .
コンピュータに、
トンネルの掘削を行うシールドマシンの形状を示すシールドマシン形状情報をシールドマシン形状情報記憶部に記憶させる手順、
座標が既知の基準点から逐次計測される、当該基準点から前記シールドマシン内において予め定められる計測目標までの距離及び角度と、前記シールドマシン形状情報とに基づいて、前記シールドマシンの位置を示すシールドマシン座標情報を算出する手順、
前記シールドマシンにより掘削される前記トンネルの掘削境界の位置を示す掘削境界座標情報を、前記シールドマシン座標情報に基づいて逐次算出する手順、
前記シールドマシン内において予め定められる計測位置から逐次計測される、前記計測位置から前記セグメントまでの距離と、予め定められる前記セグメントの厚みの長さと、前記シールドマシン座標情報とに基づいて、前記セグメントの位置を示すセグメント座標情報を算出する手順、
前記シールドマシン座標情報と、前記掘削境界座標情報と、前記セグメント座標情報とに基づいて、前記シールドマシン、前記掘削境界、及び前記セグメントの位置関係を逐次表示する手順、
を実行させるための掘進状況管理プログラム。
On the computer,
Procedure for storing shield machine shape information indicating the shape of the shield machine for excavating the tunnel in the shield machine shape information storage unit,
The position of the shield machine is indicated based on the distance and angle from the reference point to a predetermined measurement target in the shield machine, the coordinates of which are sequentially measured from known reference points, and the shield machine shape information. Procedure to calculate shield machine coordinate information,
A procedure for sequentially calculating excavation boundary coordinate information indicating the position of the excavation boundary of the tunnel excavated by the shield machine based on the shield machine coordinate information,
The segment is sequentially measured from a predetermined measurement position in the shield machine, based on the distance from the measurement position to the segment, the predetermined length of the segment thickness, and the shield machine coordinate information. A procedure for calculating segment coordinate information indicating the position of
A procedure for sequentially displaying the positional relationship between the shield machine, the excavation boundary, and the segment based on the shield machine coordinate information, the excavation boundary coordinate information, and the segment coordinate information.
An excavation situation management program for running.
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