JP3182266B2 - シールド掘進機の初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置 - Google Patents
シールド掘進機の初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの自動掘削を
行うシールド掘進機、特にその方向制御システムにおけ
る初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置に関
する。
行うシールド掘進機、特にその方向制御システムにおけ
る初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘進機を用いたトンネル自動掘
削工程において、覆工用リングを新設するための掘進開
始時には、新たに掘進方向の決定が必要である。これ
は、直近のリング既設後セグメント組立て過程で若干の
ノーズダウンを生じたり、地山反力を受けて掘進機の向
きが変化したりするためである。このような非意図的な
掘進方向の変位は、個々の掘進機が持つクセによって増
幅される。
削工程において、覆工用リングを新設するための掘進開
始時には、新たに掘進方向の決定が必要である。これ
は、直近のリング既設後セグメント組立て過程で若干の
ノーズダウンを生じたり、地山反力を受けて掘進機の向
きが変化したりするためである。このような非意図的な
掘進方向の変位は、個々の掘進機が持つクセによって増
幅される。
【０００３】掘進機の掘進方向は、直近の既設リング端
面に押圧を印加するためにトンネル軸方向に円周上配置
された複数本の掘進機付属シールドジャッキの各々を操
作することで定められる。即ち、所定の面方位（掘進方
向に垂直な面方位）が達成されるように各シールドジャ
ッキの押圧、いわゆる片押し度を加減するのである。
面に押圧を印加するためにトンネル軸方向に円周上配置
された複数本の掘進機付属シールドジャッキの各々を操
作することで定められる。即ち、所定の面方位（掘進方
向に垂直な面方位）が達成されるように各シールドジャ
ッキの押圧、いわゆる片押し度を加減するのである。
【０００４】従来、各リング毎の新たな掘進方向の決定
を行うための、掘進開始時のシールドジャッキパターン
（初期シールドジャッキパターン）を定める方法とし
て、いくつかの方法が用いられている。
を行うための、掘進開始時のシールドジャッキパターン
（初期シールドジャッキパターン）を定める方法とし
て、いくつかの方法が用いられている。
【０００５】例えば、特開平４−３０２６９７号「シー
ルド掘進機の姿勢制御方法およびその装置」において
は、掘進開始時のマシン状態から制御する上下左右方向
のマシン片押し度をファジイ推論により求め、推論値に
最も近いシールドジャッキパターンをパターンデータベ
ースから検索して初期シールドジャッキパターンとして
いる。
ルド掘進機の姿勢制御方法およびその装置」において
は、掘進開始時のマシン状態から制御する上下左右方向
のマシン片押し度をファジイ推論により求め、推論値に
最も近いシールドジャッキパターンをパターンデータベ
ースから検索して初期シールドジャッキパターンとして
いる。
【０００６】また、特開平１−２６３３８５号「シール
ド機のジャッキパターンの選択方法」においては、マシ
ンの計画線からの偏位量をもとに片押し度を求め、予め
定められたシールドジャッキパターンの片押し度との比
較によって制御パターンを決定している。
ド機のジャッキパターンの選択方法」においては、マシ
ンの計画線からの偏位量をもとに片押し度を求め、予め
定められたシールドジャッキパターンの片押し度との比
較によって制御パターンを決定している。
【０００７】同様に特開平１−３２２０９０号「シール
ド機のジャッキパターンの選択方法」においても、掘進
機の目標からの偏位量と偏位許容量とから現在の片押し
度を求め、予め求められた片押し度と照合して制御パタ
ーンを決めている。
ド機のジャッキパターンの選択方法」においても、掘進
機の目標からの偏位量と偏位許容量とから現在の片押し
度を求め、予め求められた片押し度と照合して制御パタ
ーンを決めている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術によ
る初期シールドジャッキパターンの決定の結果、直近の
リングを含むトンネル覆工用既設リング組立ての際用い
られたシールドジャッキパターンとの因果関係は切れ
る。そして、既設リングで用いられたパターンと全く異
なるシールドジャッキパターンの選択される場合が、し
ばしば起きる。
る初期シールドジャッキパターンの決定の結果、直近の
リングを含むトンネル覆工用既設リング組立ての際用い
られたシールドジャッキパターンとの因果関係は切れ
る。そして、既設リングで用いられたパターンと全く異
なるシールドジャッキパターンの選択される場合が、し
ばしば起きる。
【０００９】しかるに、シールド掘進機のオペレータに
とっては、既設リング組立ての際選択したシールドジャ
ッキパターンをベースにして新しい初期パターンを決め
ることが人間工学的にみて好ましい。
とっては、既設リング組立ての際選択したシールドジャ
ッキパターンをベースにして新しい初期パターンを決め
ることが人間工学的にみて好ましい。
【００１０】シールドリングは連続的に形成されるもの
であり、直線施行のみならず曲線施行の場合においても
方位及び角度は一定の連続性を有するため、トンネル切
削面を直接視認できないオペレータは以前のデータをベ
ースにして新たなパターンを決めていくのが感覚的にあ
っているのである。
であり、直線施行のみならず曲線施行の場合においても
方位及び角度は一定の連続性を有するため、トンネル切
削面を直接視認できないオペレータは以前のデータをベ
ースにして新たなパターンを決めていくのが感覚的にあ
っているのである。
【００１１】前記した従来技術で選択されたシールドジ
ャッキパターンがオペレータにとって新規なものである
場合、オペレータは選択が最適であるのか或は演算ミス
による誤りを含むのか判断する基準を持たない。その結
果、オペレータに不安感を与えたり、或は逆に完全に機
械に依存したオペレーションを行うことになり、作業効
率の低下や誤った掘進方向制御を行う危険性があった。
ャッキパターンがオペレータにとって新規なものである
場合、オペレータは選択が最適であるのか或は演算ミス
による誤りを含むのか判断する基準を持たない。その結
果、オペレータに不安感を与えたり、或は逆に完全に機
械に依存したオペレーションを行うことになり、作業効
率の低下や誤った掘進方向制御を行う危険性があった。
【００１２】本発明の目的は、シールドリング新設の掘
進開始時にオペレータが容易に且つ正確に制御状態の管
理を行うことができる初期シールドジャッキパターンの
決定方法及び装置を提供することである。
進開始時にオペレータが容易に且つ正確に制御状態の管
理を行うことができる初期シールドジャッキパターンの
決定方法及び装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、各リングの掘
進開始時に初期シールドジャッキパターンを与えて掘進
開始し、以後適宜ジャッキパターンを与えて掘進を行う
シールド掘進機において、過去又は既設リングについて
の掘進開始時のジャッキパラメータθh（ｉ）、θ
p（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ）、及び初期シールドジ
ャッキパターンＪ（ｉ）をメモリもしくはファイルに格
納しておき、新設リング掘進時にあってはその開始時の
ジャッキパラメータθh、θp、Φh、Φpとメモリ中の過
去又は既設リングのジャッキパラメータθh（ｉ）、θp
（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ）とを比較し、最も類似す
るジャッキパラメータを選択し、この最も類似したジャ
ッキパラメータに対応するリングのシールドジャッキパ
ターンＪを、今回の初期シールドジャッキパターンとし
て設定することとしたシールド掘進機の初期シールドジ
ャッキパターン決定方法を提供する（但し、ｉは、ｉ＝
１、２、…、θh（ｉ）は、ｉリング掘進開始時の左右
ストローク差換算角度、θp（ｉ）は、ｉリング掘進開
始時のピッチング角、Φh（ｉ）は、ｉリングの目標ス
トローク差換算角度、Φp（ｉ）は、ｉリング目標ピッ
チング角、 θhは、今回のリング掘進開始時の左右ストローク差換
算角度 θpは、今回のリング掘進開始時のピッチング角 Φhは、今回のリングの目標ストローク差換算角度 Φpは、今回のリングの目標ピッチング角）。
進開始時に初期シールドジャッキパターンを与えて掘進
開始し、以後適宜ジャッキパターンを与えて掘進を行う
シールド掘進機において、過去又は既設リングについて
の掘進開始時のジャッキパラメータθh（ｉ）、θ
p（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ）、及び初期シールドジ
ャッキパターンＪ（ｉ）をメモリもしくはファイルに格
納しておき、新設リング掘進時にあってはその開始時の
ジャッキパラメータθh、θp、Φh、Φpとメモリ中の過
去又は既設リングのジャッキパラメータθh（ｉ）、θp
（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ）とを比較し、最も類似す
るジャッキパラメータを選択し、この最も類似したジャ
ッキパラメータに対応するリングのシールドジャッキパ
ターンＪを、今回の初期シールドジャッキパターンとし
て設定することとしたシールド掘進機の初期シールドジ
ャッキパターン決定方法を提供する（但し、ｉは、ｉ＝
１、２、…、θh（ｉ）は、ｉリング掘進開始時の左右
ストローク差換算角度、θp（ｉ）は、ｉリング掘進開
始時のピッチング角、Φh（ｉ）は、ｉリングの目標ス
トローク差換算角度、Φp（ｉ）は、ｉリング目標ピッ
チング角、 θhは、今回のリング掘進開始時の左右ストローク差換
算角度 θpは、今回のリング掘進開始時のピッチング角 Φhは、今回のリングの目標ストローク差換算角度 Φpは、今回のリングの目標ピッチング角）。
【００１４】更に本発明は、上記新設リングのジャッキ
パラメータと過去又は既設リングのジャッキパラメータ
との比較は、偏差計算式Ｍとして Ｍ＝｜θh（ｉ）−θh｜＋｜θp（ｉ）−θp｜＋｜Φh
（ｉ）−Φh｜＋｜Φp（ｉ）−Φp｜ を与えて、過去又は既設のｉ＝１、２、…のすべてにつ
いて偏差計算式を最小とするｉ番目を最も類似するもの
とした請求項１のシールド掘進機の初期シールドジャッ
キパターン決定方法を提供する。
パラメータと過去又は既設リングのジャッキパラメータ
との比較は、偏差計算式Ｍとして Ｍ＝｜θh（ｉ）−θh｜＋｜θp（ｉ）−θp｜＋｜Φh
（ｉ）−Φh｜＋｜Φp（ｉ）−Φp｜ を与えて、過去又は既設のｉ＝１、２、…のすべてにつ
いて偏差計算式を最小とするｉ番目を最も類似するもの
とした請求項１のシールド掘進機の初期シールドジャッ
キパターン決定方法を提供する。
【００１５】更に本発明は、前記Φh（ｉ）が、それぞ
れψh（ｉ）及びψh｛ここにψh（ｉ）及びψhはそれぞ
れ既設第ｉ番目リング新設のための掘進開始時における
水平方向目標制御角及び現時点における水平方向目標制
御角であり、目標制御角ψ＝（目標ジャイロ方位角）−
（掘進開始時ジャイロ方位角）で与えられるものとす
る｝に置き換えられたことを特徴とするシールド掘進機
の初期シールドジャッキパターン決定方法を提供する。
れψh（ｉ）及びψh｛ここにψh（ｉ）及びψhはそれぞ
れ既設第ｉ番目リング新設のための掘進開始時における
水平方向目標制御角及び現時点における水平方向目標制
御角であり、目標制御角ψ＝（目標ジャイロ方位角）−
（掘進開始時ジャイロ方位角）で与えられるものとす
る｝に置き換えられたことを特徴とするシールド掘進機
の初期シールドジャッキパターン決定方法を提供する。
【００１６】更に本発明は、各リングの掘進開始時に初
期シールドジャッキパターンを与えて掘進開始し、以後
適宜ジャッキパターンを与えて掘進を行うシールド掘進
機において、過去又は既設リングについての掘進開始時
のジャッキパラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、Φ
h（ｉ）、Φp（ｉ）、及び初期シールドジャッキパター
ンＪ（ｉ）を格納するメモリもしくはファイルと、新設
リング掘進開始時のジャッキパラメータθh、θp、
Φh、Φpと上記メモリもしくはファイル中の過去又は既
設リングのジャッキパラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、
Φh（ｉ）、Φp（ｉ）とを比較し、最も類似するジャッ
キパラメータを選択し、この最も類似したジャッキパラ
メータに対応するリングのシールドジャッキパターンＪ
を、今回の初期シールドジャッキパターンとして設定す
る手段と、より成るシールド掘進機の初期シールドジャ
ッキパターン決定装置を提供する（但し、ｉは、ｉ＝
１、２、…、θh（ｉ）は、ｉリング掘進開始時の左右
ストローク差換算角度、θp（ｉ）は、ｉリング掘進開
始時のピッチング角、Φh（ｉ）は、ｉリングの目標ス
トローク差換算角度、Φp（ｉ）は、ｉリング目標ピッ
チング角、 θhは、今回のリング掘進開始時の左右ストローク差換
算角度 θpは、今回のリング掘進開始時のピッチング角 Φhは、今回のリングの目標ストローク差換算角度 Φpは、今回のリングの目標ピッチング角）。
期シールドジャッキパターンを与えて掘進開始し、以後
適宜ジャッキパターンを与えて掘進を行うシールド掘進
機において、過去又は既設リングについての掘進開始時
のジャッキパラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、Φ
h（ｉ）、Φp（ｉ）、及び初期シールドジャッキパター
ンＪ（ｉ）を格納するメモリもしくはファイルと、新設
リング掘進開始時のジャッキパラメータθh、θp、
Φh、Φpと上記メモリもしくはファイル中の過去又は既
設リングのジャッキパラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、
Φh（ｉ）、Φp（ｉ）とを比較し、最も類似するジャッ
キパラメータを選択し、この最も類似したジャッキパラ
メータに対応するリングのシールドジャッキパターンＪ
を、今回の初期シールドジャッキパターンとして設定す
る手段と、より成るシールド掘進機の初期シールドジャ
ッキパターン決定装置を提供する（但し、ｉは、ｉ＝
１、２、…、θh（ｉ）は、ｉリング掘進開始時の左右
ストローク差換算角度、θp（ｉ）は、ｉリング掘進開
始時のピッチング角、Φh（ｉ）は、ｉリングの目標ス
トローク差換算角度、Φp（ｉ）は、ｉリング目標ピッ
チング角、 θhは、今回のリング掘進開始時の左右ストローク差換
算角度 θpは、今回のリング掘進開始時のピッチング角 Φhは、今回のリングの目標ストローク差換算角度 Φpは、今回のリングの目標ピッチング角）。
【００１７】
【作用】本発明によれば、各リングの初期シールドジャ
ッキパターンを、ジャッキパラメータの類似性を見つけ
ることで、過去又は既設リングのシールドジャッキパタ
ーンの中から最も近いパターンを選択できるようにな
る。これによって、過去又は既設リングのシールドジャ
ッキの姿勢制御時の初期シールドジャッキパターンを利
用でき、操作者の違和感や過去の姿勢制御との連続性を
担保できる。
ッキパターンを、ジャッキパラメータの類似性を見つけ
ることで、過去又は既設リングのシールドジャッキパタ
ーンの中から最も近いパターンを選択できるようにな
る。これによって、過去又は既設リングのシールドジャ
ッキの姿勢制御時の初期シールドジャッキパターンを利
用でき、操作者の違和感や過去の姿勢制御との連続性を
担保できる。
【００１８】
【実施例】以下本発明を、実施例に基づいてより詳しく
述べる。図３は、覆工用リング新設のためシールド掘進
機の掘進方向を定めるシールドジャッキパターンの制御
フローを示す図である。直近の既設リング完成後、次の
リング１ケ分の距離だけ掘進させるときのプロセスであ
る。
述べる。図３は、覆工用リング新設のためシールド掘進
機の掘進方向を定めるシールドジャッキパターンの制御
フローを示す図である。直近の既設リング完成後、次の
リング１ケ分の距離だけ掘進させるときのプロセスであ
る。
【００１９】今、このプロセスに沿って新設リングの掘
進を行う場合の実施例について説明する。手順３０１は
「掘進準備」プロセスである。リング新設の掘進に入る
前に、新リング用のセグメントの組立てや掘進機の予備
動作、データ入力などを行うものである。次に、手順３
０２として「初期パターンの決定」を行う。このプロセ
スで本発明が適用される。
進を行う場合の実施例について説明する。手順３０１は
「掘進準備」プロセスである。リング新設の掘進に入る
前に、新リング用のセグメントの組立てや掘進機の予備
動作、データ入力などを行うものである。次に、手順３
０２として「初期パターンの決定」を行う。このプロセ
スで本発明が適用される。
【００２０】次に、定められたパターンに従って手順３
０３の「掘進開始」へ移る。掘進作業中は、手順３０４
に従って「パターン制御及び計測」を行い、掘進機が所
定のパターンに沿って地山掘削を続行しているかを監
視、制御する。ここでパターン制御とは、掘進開始時に
あっては本実施例で設定される初期シールドジャッキパ
ターンに従ってジャッキ制御をすること、それ以降にあ
ってはチェックストローク毎に適宜修正された修正パタ
ーン（手順３０６、３０７）に従ってジャッキ制御をす
ること、を指す。
０３の「掘進開始」へ移る。掘進作業中は、手順３０４
に従って「パターン制御及び計測」を行い、掘進機が所
定のパターンに沿って地山掘削を続行しているかを監
視、制御する。ここでパターン制御とは、掘進開始時に
あっては本実施例で設定される初期シールドジャッキパ
ターンに従ってジャッキ制御をすること、それ以降にあ
ってはチェックストローク毎に適宜修正された修正パタ
ーン（手順３０６、３０７）に従ってジャッキ制御をす
ること、を指す。
【００２１】手順３０５による検討で「ＮＯ」となれば
手順３０６によるチェックストロークに達したか否かチ
ェックする。チェックストロークとは、１リング掘進の
ための途中掘進経過を見るためのチェックピッチであ
り、このチェックストローク毎にシールドジャッキの姿
勢をチェックする。そして前回のチェックストローク時
点のシールドジャッキパターンをそのまま継続してよい
か否かチェックし、だめならばシールドジャッキパター
ンを修正し、この修正パターンで新しいチェックストロ
ーク区間の姿勢制御する。
手順３０６によるチェックストロークに達したか否かチ
ェックする。チェックストロークとは、１リング掘進の
ための途中掘進経過を見るためのチェックピッチであ
り、このチェックストローク毎にシールドジャッキの姿
勢をチェックする。そして前回のチェックストローク時
点のシールドジャッキパターンをそのまま継続してよい
か否かチェックし、だめならばシールドジャッキパター
ンを修正し、この修正パターンで新しいチェックストロ
ーク区間の姿勢制御する。
【００２２】１リング分の掘進が終了すれば手順３０５
を経て手順３０８に移り掘進終了処理を行う。これによ
って、当該１リングの新設掘進が終了。
を経て手順３０８に移り掘進終了処理を行う。これによ
って、当該１リングの新設掘進が終了。
【００２３】図１は、本発明の初期シールドジャッキパ
ターン決定、出力に至るプロセスを示すフローチャート
である。手順３０１の「掘進準備」及び手順３０２の
「初期パターン決定」の詳細について示している。
ターン決定、出力に至るプロセスを示すフローチャート
である。手順３０１の「掘進準備」及び手順３０２の
「初期パターン決定」の詳細について示している。
【００２４】手順３０１の「掘進準備」では、まず、新
設これから掘進を行うリングの番号を定める。これが、
手順３０１１の「リングＮｏの決定」である。次に、手
順３０１２に移る。
設これから掘進を行うリングの番号を定める。これが、
手順３０１１の「リングＮｏの決定」である。次に、手
順３０１２に移る。
【００２５】手順３０１２は、次段リングの制御目標値
入力である。本実施例における制御項目は、新たに１リ
ング分掘進した時の左右シールドジャッキストローク差
と垂直方向のピッチング角度とする。制御目標値入力
は、目標値ファイルから検索して制御機器に入力する。
ここで目標左右ストローク差は次式に基づいて角度変換
したものを入力する。 換算角度＝ｔａｎ-1｛（左右ストローク差）／（左右ジ
ャッキ間距離）｝
入力である。本実施例における制御項目は、新たに１リ
ング分掘進した時の左右シールドジャッキストローク差
と垂直方向のピッチング角度とする。制御目標値入力
は、目標値ファイルから検索して制御機器に入力する。
ここで目標左右ストローク差は次式に基づいて角度変換
したものを入力する。 換算角度＝ｔａｎ-1｛（左右ストローク差）／（左右ジ
ャッキ間距離）｝
【００２６】次に、手順３０２の「初期パターン決定」
プロセスに移る。手順３０２は手順３０２１〜３０２７
から成る。前記プロセスによる掘進準備完了後、カッタ
ー回転、シールドジャッキ操作（シールドジャッキを組
立てたリング端面に押し付け固定する操作）、排土準備
などを開始し、併せて手順３０２１によりこれらのデー
タ（カッター回転の様子、シールドジャッキ操作の様子
等を示すデータ）を一定サイクルで計測し、入力する。
プロセスに移る。手順３０２は手順３０２１〜３０２７
から成る。前記プロセスによる掘進準備完了後、カッタ
ー回転、シールドジャッキ操作（シールドジャッキを組
立てたリング端面に押し付け固定する操作）、排土準備
などを開始し、併せて手順３０２１によりこれらのデー
タ（カッター回転の様子、シールドジャッキ操作の様子
等を示すデータ）を一定サイクルで計測し、入力する。
【００２７】前回のリング設置後、手順３０１の準備段
階で通常は多少の掘進機ノーズダウンや地山反力による
掘進機の向きの変位が生ずる。更に、掘進前又は掘進直
後には、組立てたセグメントリングにシールドジャッキ
圧力が充分加わっていないので掘進機の状態が安定しな
い。これらの理由によって、手順３０２２の「掘進開始
判断」は、カッター回転数、セグメントリング端面にお
ける圧力（推力）の大きさ、及びシールドジャッキスト
ローク長の３項目で一定のしきい値をそれぞれクリアし
た時とする。
階で通常は多少の掘進機ノーズダウンや地山反力による
掘進機の向きの変位が生ずる。更に、掘進前又は掘進直
後には、組立てたセグメントリングにシールドジャッキ
圧力が充分加わっていないので掘進機の状態が安定しな
い。これらの理由によって、手順３０２２の「掘進開始
判断」は、カッター回転数、セグメントリング端面にお
ける圧力（推力）の大きさ、及びシールドジャッキスト
ローク長の３項目で一定のしきい値をそれぞれクリアし
た時とする。
【００２８】この３条件がクリアされて「ＹＥＳ」とな
った時、手順３０２３の「開始時左右方向ストローク差
の検出」に移るが、掘進機が安定した状態で運転されて
いるので、どのリング用掘進の場合も再現性の高い条件
下でパラメータの測定を行うことができる。
った時、手順３０２３の「開始時左右方向ストローク差
の検出」に移るが、掘進機が安定した状態で運転されて
いるので、どのリング用掘進の場合も再現性の高い条件
下でパラメータの測定を行うことができる。
【００２９】手順３０２３では、測定した左右方向のシ
ールドジャッキストローク差を前記の式に基づいて角度
変換する。これがθhである。またこの手順３０２３で
掘進機のピッチング角度φhも測定する。掘進機開始時
のパラメータが確定した後、これを記憶し、過去又は既
設リングの稼働データファイルを開き、過去又は既設リ
ング番号ｉに関するデータを呼び出す。これが、手順３
０２４である。
ールドジャッキストローク差を前記の式に基づいて角度
変換する。これがθhである。またこの手順３０２３で
掘進機のピッチング角度φhも測定する。掘進機開始時
のパラメータが確定した後、これを記憶し、過去又は既
設リングの稼働データファイルを開き、過去又は既設リ
ング番号ｉに関するデータを呼び出す。これが、手順３
０２４である。
【００３０】過去の稼働データからは、目標左右方向ス
トローク差（角度換算した値）φh（ｉ）、目標ピッチ
ング角φp（ｉ）、掘進開始時の左右方向ストローク差
（角度換算した値）θh（ｉ）及び掘進開始時のピッチ
ング角度θp（ｉ）を呼び出し、現在の数値、即ち、手
順３０１２によるφh、φp及び手順３０２３による
θh、θpと比較する。
トローク差（角度換算した値）φh（ｉ）、目標ピッチ
ング角φp（ｉ）、掘進開始時の左右方向ストローク差
（角度換算した値）θh（ｉ）及び掘進開始時のピッチ
ング角度θp（ｉ）を呼び出し、現在の数値、即ち、手
順３０１２によるφh、φp及び手順３０２３による
θh、θpと比較する。
【００３１】ここで稼働データファイルを以下で説明す
る。データファイルでは、現在進行中の既設リングのデ
ータの他に、他の場所で既に掘進されて形成されたトン
ネルでのリング（過去リングと呼ぶ）のデータを格納し
てある。即ち過去又は既設のリングのデータをこのデー
タファイルが格納している。データ内容としては、各リ
ングに番号ｉ＝１、２、…を付し、各番号毎に掘進開始
時の４つのパラメータ（θh（ｉ）、θp（ｉ）、Φ
h（ｉ）、Φp（ｉ））とリングのシールドジャッキパタ
ーンＪ（ｉ）とを対応づけて記憶してある。対応づける
ジャッキパターンの選択は、そのリングの掘進終了時の
パターンを用いる方法や制御開始後数回のパターン変更
を行った状態でのジャッキパターンを用いる方法等種々
考えられる。初期シールドジャッキパターンＪ（ｉ）と
は、円周上に配置された複数個の姿勢制御用ジャッキの
選択パターンであり、例えばｍ個のジャッキがあれば、
このｍ個のジャッキに関してそれぞれ“１”か“０”を
与えて、“１”であれば動作、“０”であれば非動作の
指令を与えるものである。４個のジャッキ例で（０１０
１）であれば、第１番目と第３番目のジャッキが非動
作、第２番目と第４番目のジャッキが動作の指示とな
る。
る。データファイルでは、現在進行中の既設リングのデ
ータの他に、他の場所で既に掘進されて形成されたトン
ネルでのリング（過去リングと呼ぶ）のデータを格納し
てある。即ち過去又は既設のリングのデータをこのデー
タファイルが格納している。データ内容としては、各リ
ングに番号ｉ＝１、２、…を付し、各番号毎に掘進開始
時の４つのパラメータ（θh（ｉ）、θp（ｉ）、Φ
h（ｉ）、Φp（ｉ））とリングのシールドジャッキパタ
ーンＪ（ｉ）とを対応づけて記憶してある。対応づける
ジャッキパターンの選択は、そのリングの掘進終了時の
パターンを用いる方法や制御開始後数回のパターン変更
を行った状態でのジャッキパターンを用いる方法等種々
考えられる。初期シールドジャッキパターンＪ（ｉ）と
は、円周上に配置された複数個の姿勢制御用ジャッキの
選択パターンであり、例えばｍ個のジャッキがあれば、
このｍ個のジャッキに関してそれぞれ“１”か“０”を
与えて、“１”であれば動作、“０”であれば非動作の
指令を与えるものである。４個のジャッキ例で（０１０
１）であれば、第１番目と第３番目のジャッキが非動
作、第２番目と第４番目のジャッキが動作の指示とな
る。
【００３２】この比較では、新設リングの４個のパラメ
ータ（θh、θp、Φh、Φp）に最も類似する（近い）過
去又は既設のリングのパラメータ（θh（ｉ）、θ
p（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ））を見つける。最も類
似するものを見つける方法は、偏差法、最小自乗法等種
々ある。ここでは、偏差法による例を示す。次式の偏差
計算式を使う（手順３０２５）。
ータ（θh、θp、Φh、Φp）に最も類似する（近い）過
去又は既設のリングのパラメータ（θh（ｉ）、θ
p（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ））を見つける。最も類
似するものを見つける方法は、偏差法、最小自乗法等種
々ある。ここでは、偏差法による例を示す。次式の偏差
計算式を使う（手順３０２５）。
【００３３】Ｍi＝｜θh（ｉ）−θh｜＋｜θp（ｉ）−
θp｜＋｜Φh（ｉ）−Φh｜＋｜Φp（ｉ）−Φp｜ Ｍiをｉ＝１、２、…のすべてについて計算する。この
計算値Ｍ1、Ｍ2、…の中から最小のＭを見つけ出す（例
えばｉ＝ｊ）。このＭjが最も類似する過去又は既設の
パラメータである。そして、Ｍjに対応するシールドジ
ャッキパターンＪiを読み出し、これを新設リングのシ
ールドジャッキパターンとして決定する（手順３０２
６、３０２７）。
θp｜＋｜Φh（ｉ）−Φh｜＋｜Φp（ｉ）−Φp｜ Ｍiをｉ＝１、２、…のすべてについて計算する。この
計算値Ｍ1、Ｍ2、…の中から最小のＭを見つけ出す（例
えばｉ＝ｊ）。このＭjが最も類似する過去又は既設の
パラメータである。そして、Ｍjに対応するシールドジ
ャッキパターンＪiを読み出し、これを新設リングのシ
ールドジャッキパターンとして決定する（手順３０２
６、３０２７）。
【００３４】図２は本発明の別の実施例による「初期パ
ターン決定」のフローチャートを示す。本実施例におい
ては、左右方向の制御目標値がジャイロ方位角で与えら
れる。即ち、前実施例における目標左右方向ストローク
差を角度変換した値φhに代わり、 目標制御角ψ＝
（目標ジャイロ方位角）−（掘進開始時ジャイロ方位
角）で与えられる現時点の目標制御角ψh及び第ｉ番目
リングの掘進時における目標制御角ψh（ｉ）に置き換
えられる。
ターン決定」のフローチャートを示す。本実施例におい
ては、左右方向の制御目標値がジャイロ方位角で与えら
れる。即ち、前実施例における目標左右方向ストローク
差を角度変換した値φhに代わり、 目標制御角ψ＝
（目標ジャイロ方位角）−（掘進開始時ジャイロ方位
角）で与えられる現時点の目標制御角ψh及び第ｉ番目
リングの掘進時における目標制御角ψh（ｉ）に置き換
えられる。
【００３５】即ち、図１の手順３０１２におけるφhを
ψhに、また図１の手順３０２４におけるφh（ｉ）をψ
h（ｉ）に置換することになる。その他のプロセス及び
パラメータは、前実施例と同じである。
ψhに、また図１の手順３０２４におけるφh（ｉ）をψ
h（ｉ）に置換することになる。その他のプロセス及び
パラメータは、前実施例と同じである。
【００３６】図３にフローチャートを示した初期パター
ン決定のプロセスに対応したシステム構成例を図４に示
した。左右方向の測角はジャイロコンパス１で行い、垂
直方向の測角はピッチング計２で行う。これら機器は、
シールドジャッキストローク計３と共に、シールド掘進
機に付設されている。
ン決定のプロセスに対応したシステム構成例を図４に示
した。左右方向の測角はジャイロコンパス１で行い、垂
直方向の測角はピッチング計２で行う。これら機器は、
シールドジャッキストローク計３と共に、シールド掘進
機に付設されている。
【００３７】各測定値及び目標値ファイル４、稼働デー
タファイル６（既設リング用掘進データファイル）から
呼び出した値は全てジャッキパターン制御用コントロー
ラ５に入力され、このコントローラ内部で手順３０２の
初期パターン決定が行われる。その出力は、シーケンス
コントローラ７に送付され、ここからアクチュエータに
伝送されて具体的に姿勢制御が行われる。そして、次の
ステップで掘進が開始される（図１の手順３０３）。
タファイル６（既設リング用掘進データファイル）から
呼び出した値は全てジャッキパターン制御用コントロー
ラ５に入力され、このコントローラ内部で手順３０２の
初期パターン決定が行われる。その出力は、シーケンス
コントローラ７に送付され、ここからアクチュエータに
伝送されて具体的に姿勢制御が行われる。そして、次の
ステップで掘進が開始される（図１の手順３０３）。
【００３８】尚、図２に示す実施例の場合にはジャイロ
コンパスを内蔵していないので、図４からその部分は削
除されることになる。また、シールドジャッキストロー
ク計で測定された左右方向シールドジャッキストローク
差は、ジャッキパターン制御用コントローラ内部で前述
した如く角度換算が行われてから記憶される。
コンパスを内蔵していないので、図４からその部分は削
除されることになる。また、シールドジャッキストロー
ク計で測定された左右方向シールドジャッキストローク
差は、ジャッキパターン制御用コントローラ内部で前述
した如く角度換算が行われてから記憶される。
【００３９】別の実施例として、中折式シールド掘進機
に本発明を適用することが可能である。この場合には、
図１の手順３０１２における制御目標値入力は、中折角
についても同様に行う。即ち、目標値ファイルに収納さ
れている垂直方向（上下）中折角目標値及び水平方向
（左右）中折角目標値を読み出して入力する。一方、手
順３０２３では、現在の上下中折角及び左右中折角を測
定して記憶する。
に本発明を適用することが可能である。この場合には、
図１の手順３０１２における制御目標値入力は、中折角
についても同様に行う。即ち、目標値ファイルに収納さ
れている垂直方向（上下）中折角目標値及び水平方向
（左右）中折角目標値を読み出して入力する。一方、手
順３０２３では、現在の上下中折角及び左右中折角を測
定して記憶する。
【００４０】また、手順３０２４では、稼働データファ
イルより同じ中折角で掘進した既設リングデータに限定
して呼び出し、その中から偏差のもっとも小さな既設リ
ング番号ｉを定め、その掘進開始時における初期パター
ンをを現行掘進時における初期パターンと決めるのであ
る。ただし、この場合、先に示した偏差計算式右辺に上
下、左右中折角に関する偏差が加わることは云うまでも
ない。
イルより同じ中折角で掘進した既設リングデータに限定
して呼び出し、その中から偏差のもっとも小さな既設リ
ング番号ｉを定め、その掘進開始時における初期パター
ンをを現行掘進時における初期パターンと決めるのであ
る。ただし、この場合、先に示した偏差計算式右辺に上
下、左右中折角に関する偏差が加わることは云うまでも
ない。
【００４１】尚、過去又は既設のリングのシールドジャ
ッキパターンは、ある程度、リング数が多くなければ選
択の幅が狭くなる。更に、新設リング用に選択した初期
シールドジャッキパターンから制御を始めたデータは稼
働データファイルにそれ以降のリング用のデータとして
格納してもよい。
ッキパターンは、ある程度、リング数が多くなければ選
択の幅が狭くなる。更に、新設リング用に選択した初期
シールドジャッキパターンから制御を始めたデータは稼
働データファイルにそれ以降のリング用のデータとして
格納してもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上実施例を用いて説明したように、本
発明によれば新たなリング設置のための掘進に際して、
既設リングのデータファイルからもっとも近いリングを
選択してシールドジャッキの初期パターンにすることが
できる。
発明によれば新たなリング設置のための掘進に際して、
既設リングのデータファイルからもっとも近いリングを
選択してシールドジャッキの初期パターンにすることが
できる。
【００４３】この結果、掘削作業がオペレータの経験の
中で進めることができるようになり、シールド掘進の作
業性向上と誤差の低減に資することができると考えられ
る。
中で進めることができるようになり、シールド掘進の作
業性向上と誤差の低減に資することができると考えられ
る。
【図１】実施例による初期シールドジャッキパターン決
定のプロセスを示すフローチャートである。
定のプロセスを示すフローチャートである。
【図２】別の実施例による初期シールドジャッキパター
ン決定のプロセスを示すフローチャートである。
ン決定のプロセスを示すフローチャートである。
【図３】シールド掘進機で１リング分の掘進を行うプロ
セスを示すプロセスを示すフローチャートである。
セスを示すプロセスを示すフローチャートである。
【図４】図３の手順３０１２〜３０２７に対応したシス
テムの構成例を示す図である。
テムの構成例を示す図である。
１ ジャイロコンパス ２ ピッチング計 ３ シールドジャッキストローク計 ４ 目標値ファイル ５ 制御用コントローラ ６ 稼働データファイル ７ シーケンスコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 均 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 平４−302697（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 9/06 302
Claims (4)
- 【請求項１】 各リングの掘進開始時に初期シールドジ
ャッキパターンを与えて掘進開始し、以後適宜ジャッキ
パターンを与えて掘進を行うシールド掘進機において、
過去又は既設リングについての掘進開始時のジャッキパ
ラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、Φh（ｉ）、Φ
p（ｉ）、及びそのリングで用いたシールドジャッキパ
ターンＪ（ｉ）をメモリもしくはファイルに格納してお
き、新設リング掘進時にあってはその開始時のジャッキ
パラメータθh、θp、Φh、Φpとメモリもしくはファイ
ル中の過去又は既設リングのジャッキパラメータθ
h（ｉ）、θp（ｉ）、Φh（ｉ）、Φp（ｉ）とを比較
し、最も類似するジャッキパラメータを選択し、この最
も類似したジャッキパラメータに対応するリングのシー
ルドジャッキパターンＪを、今回の初期シールドジャッ
キパターンとして設定することとしたシールド掘進機の
初期シールドジャッキパターン決定方法。 但し、ｉは、ｉ＝１、２、…、θh（ｉ）は、ｉリング
掘進開始時の左右ストローク差換算角度、θp（ｉ）
は、ｉリング掘進開始時のピッチング角、Φh（ｉ）
は、ｉリングの目標ストローク差換算角度、Φp（ｉ）
は、ｉリング目標ピッチング角、 θhは、今回のリング掘進開始時の左右ストローク差換
算角度 θpは、今回のリング掘進開始時のピッチング角 Φhは、今回のリングの目標ストローク差換算角度 Φpは、今回のリングの目標ピッチング角 - 【請求項２】 上記新設リングのジャッキパラメータと
過去又は既設リングのジャッキパラメータとの比較は、
偏差計算式Ｍとして Ｍ＝｜θh（ｉ）−θh｜＋｜θp（ｉ）−θp｜＋｜Φh
（ｉ）−Φh｜＋｜Φp（ｉ）−Φp｜ を与えて、過去又は既設のｉ＝１、２、…のすべてにつ
いて偏差計算式を最小とするｉ番目を最も類似するもの
とした請求項１のシールド掘進機の初期シールドジャッ
キパターン決定方法。 - 【請求項３】 前記Φh（ｉ）が、それぞれψh（ｉ）及
びψh｛ここにψh（ｉ）及びψhはそれぞれ既設第ｉ番
目リング新設のための掘進開始時における水平方向目標
制御角及び現時点における水平方向目標制御角であり、 目標制御角ψ＝（目標ジャイロ方位角）−（掘進開始時
ジャイロ方位角） で与えられるものとする｝に置き換えられたことを特徴
とする請求項１又は２記載のシールド掘進機の初期シー
ルドジャッキパターン決定方法。 - 【請求項４】 各リングの掘進開始時に初期シールドジ
ャッキパターンを与えて掘進開始し、以後適宜ジャッキ
パターンを与えて掘進を行うシールド掘進機において、
過去又は既設リングについての掘進開始時のジャッキパ
ラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、Φh（ｉ）、Φ
p（ｉ）、及びそのリングで用いたシールドジャッキパ
ターンＪ（ｉ）を格納するメモリもしくはファイルと、
新設リング掘進開始時のジャッキパラメータθh、θp、
Φh、Φpと上記メモリもしくはファイル中の過去又は既
設リングのジャッキパラメータθh（ｉ）、θp（ｉ）、
Φh（ｉ）、Φp（ｉ）とを比較し、最も類似するジャッ
キパラメータを選択し、この最も類似したジャッキパラ
メータに対応するリングのシールドジャッキパターンＪ
を、今回の初期シールドジャッキパターンとして設定す
る手段と、より成るシールド掘進機の初期シールドジャ
ッキパターン決定装置。 但し、ｉは、ｉ＝１、２、…、θh（ｉ）は、ｉリング
掘進開始時の左右ストローク差換算角度、θp（ｉ）
は、ｉリング掘進開始時のピッチング角、Φh（ｉ）
は、ｉリングの目標ストローク差換算角度、Φp（ｉ）
は、ｉリング目標ピッチング角、 θhは、今回のリング掘進開始時の左右ストローク差換
算角度 θpは、今回のリング掘進開始時のピッチング角 Φhは、今回のリングの目標ストローク差換算角度 Φpは、今回のリングの目標ピッチング角
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27942893A JP3182266B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | シールド掘進機の初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27942893A JP3182266B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | シールド掘進機の初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07127381A JPH07127381A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3182266B2 true JP3182266B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=17610940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27942893A Expired - Fee Related JP3182266B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | シールド掘進機の初期シールドジャッキパターン決定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182266B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP27942893A patent/JP3182266B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07127381A (ja) | 1995-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |