JP5922983B2 - Method for reducing power consumption in tunnel construction systems - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機を含むトンネル施工システムの総使用電力を抑制する方法に関する。 The present invention relates to a method for suppressing the total power consumption of a tunnel construction system including a shield machine.
シールドトンネル工事に用いられるトンネル施工システムは、一般に、トンネルを掘削するシールド掘進機とその周辺設備とにより構成される。周辺設備には、例えば、掘削土砂の搬出・処理設備、資材輸送設備、照明設備、換気設備、給排水設備等が含まれる。 A tunnel construction system used for shield tunnel construction is generally composed of a shield machine for excavating a tunnel and its peripheral equipment. Peripheral facilities include, for example, excavation and sediment transport / treatment facilities, material transport facilities, lighting facilities, ventilation facilities, and water supply / drainage facilities.
特許文献１には、トンネル施工システムを用いるシールドトンネル工事において、切羽地山の安定、掘削土砂の搬出・処理、資材の輸送、作業環境等を管理しながら施工を進めることが記載されている。 Patent Document 1 describes that in shield tunnel construction using a tunnel construction system, the construction is carried out while managing the stability of the face mountain, carrying out and treating excavated earth and sand, transporting materials, working environment, and the like.
ところで、前述のようなトンネル施工システムでは、電力会社から送電される高電圧（例えば６，６００Ｖ）を、予め設けられた受変電設備にて受電・降圧して（例えば４２０Ｖ又は２１０Ｖに降圧して）、トンネル施工システムの各設備に配電している。
このように電力会社より高電圧で受電する場合には、一般に、３０分最大需要電力計（デマンド計）により３０分間ごとの電力使用量が測定されて、平均使用電力であるデマンド値が算出される。そして、所定期間（例えば１ヶ月間）におけるデマンド値の最大値を基準として契約電力が決められ、更にこの契約電力で決まる基本料金と電力使用量に応じた料金とにより電気料金が計算される。
By the way, in the tunnel construction system as described above, a high voltage (for example, 6,600V) transmitted from an electric power company is received and stepped down (for example, stepped down to 420V or 210V) by a receiving / transforming facility provided in advance. ), Distributing power to each facility of the tunnel construction system.
When power is received at a high voltage from an electric power company in this way, generally, the amount of power used every 30 minutes is measured by a 30-minute maximum demand power meter (demand meter), and a demand value that is an average power consumption is calculated. The Then, the contract power is determined based on the maximum value of the demand value in a predetermined period (for example, one month), and the electricity charge is calculated based on the basic charge determined by the contract power and the charge according to the power consumption.
このため、トンネル施工システムの総使用電力が過度に増大してデマンド値が契約電力を超えると、契約電力の見直しが行われて、基本料金が引き上げられる虞があり、ひいては、施工コストが増大しかねない。
また、デマンド値が例えば２，０００ｋＷを超えるようになると、特別高電圧（例えば６６，０００Ｖ）を受電・降圧する受変電設備を設置する必要があり、この設置によって施工コストが増大しかねない。
For this reason, if the total power consumption of the tunnel construction system increases excessively and the demand value exceeds the contract power, the contract power may be reviewed and the basic charge may be raised, which in turn increases the construction cost. It might be.
Further, when the demand value exceeds, for example, 2,000 kW, it is necessary to install a power receiving / transforming facility for receiving and stepping down a special high voltage (for example, 66,000 V), and this installation may increase the construction cost.
また、トンネル施工システムの総使用電力の過度な増大を抑制するために、照明設備、換気設備、給排水設備等の使用電力を低減すると、作業環境の悪化を招きかねない。
本発明は、このような実状に鑑み、特に電力使用量が多いトンネル掘進時に、作業環境を維持しつつ、トンネル施工システムの総使用電力の過度な増大を抑制することを目的とする。
Moreover, in order to suppress an excessive increase in the total power consumption of the tunnel construction system, reducing the power consumption of lighting equipment, ventilation equipment, water supply / drainage equipment, etc. may lead to deterioration of the working environment.
In view of such a situation, an object of the present invention is to suppress an excessive increase in the total power consumption of a tunnel construction system while maintaining a working environment, particularly when tunneling with a large amount of power consumption.
そのため本発明の第１態様では、シールド掘進機と、シールド掘進機のカッタチャンバ内の掘削土砂をシールド掘進機のシールド隔壁の後方に搬出する第１土砂搬送装置と、を含むトンネル施工システムの総使用電力を抑制する方法として、トンネル掘進時におけるトンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、この測定値に基づいて、トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、この総使用電力が所定値を超えるときに、シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させ、かつ、シールド掘進機の推進ジャッキの伸長速度を低下させると共に、第１土砂搬送装置の土砂搬送速度を低下させること、を含む。
本発明の第２態様では、シールド掘進機を含むトンネル施工システムの総使用電力を抑制する方法として、トンネル掘進時におけるトンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、この測定値に基づいて、所定時間後のトンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、この総使用電力が所定値を超えるときに、シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させること、を含む。
本発明の第３態様では、シールド掘進機を含むトンネル施工システムの総使用電力を抑制する方法として、トンネル掘進時におけるトンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、この測定値に基づいて、トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、この総使用電力が所定値を超えるときに、シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させると共に、シールド掘進機の推進ジャッキの伸長速度を低下させること、を含み、カッタヘッドの回転速度の低下及び推進ジャッキの伸長速度の低下では、カッタヘッドの回転速度が低下するほど、推進ジャッキの伸長速度が低下する。
本発明の第４態様では、シールド掘進機と、シールド掘進機のカッタチャンバ内の掘削土砂をシールド掘進機のシールド隔壁の後方に搬出する第１土砂搬送装置と、を含むトンネル施工システムの総使用電力を抑制する方法であって、トンネル掘進時におけるトンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、この測定値に基づいて、トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、この総使用電力が所定値を超えるときに、シールド掘進機の推進ジャッキの伸長速度を低下させると共に、第１土砂搬送装置の土砂搬送速度を低下させること、を含み、推進ジャッキの伸長速度の低下及び第１土砂搬送装置の土砂搬送速度の低下では、推進ジャッキの伸長速度が低下するほど、第１土砂搬送装置の土砂搬送速度が低下する。
Therefore , in the first aspect of the present invention , a tunnel construction system including a shield machine and a first earth and sand transport device that carries the excavated earth and sand in the cutter chamber of the shield machine to the rear of the shield bulkhead of the shield machine. As a method of suppressing the power consumption, measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system during tunnel excavation, identifying the total power consumption of the tunnel construction system based on this measurement value , and this total When the power used exceeds a predetermined value, the rotational speed of the cutter head of the shield machine is lowered, the extension speed of the propelling jack of the shield machine is lowered , and the sediment transport speed of the first earth and sand transport device is lowered. Including.
In the second aspect of the present invention, as a method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system including the shield machine, measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system during tunnel excavation is based on this measurement value. Identifying the total power usage of the tunnel construction system after a predetermined time, and lowering the rotational speed of the cutter head of the shield machine when the total power usage exceeds a predetermined value.
In the third aspect of the present invention, as a method of suppressing the total power consumption of the tunnel construction system including the shield machine, measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system during tunnel excavation is based on this measurement value. Identifying the total power consumption of the tunnel construction system, and when the total power consumption exceeds a predetermined value, reduce the rotation speed of the shield head of the shield machine and extend the propulsion jack of the shield machine In the reduction of the rotation speed of the cutter head and the extension speed of the propulsion jack, including the reduction of the speed, the extension speed of the propulsion jack decreases as the rotation speed of the cutter head decreases.
In the fourth aspect of the present invention, the total use of a tunnel construction system including a shield excavator and a first earth and sand transport device that carries the excavated earth and sand in the cutter chamber of the shield excavator behind the shield bulkhead of the shield excavator A method of suppressing electric power, measuring at least a part of the power used by the tunnel construction system during tunnel excavation, identifying the total power used by the tunnel construction system based on the measured value, and Reducing the extension speed of the propulsion jack of the shield machine when reducing the extension speed of the first earth and sand transport device when the total power usage exceeds a predetermined value, and reducing the extension speed of the propulsion jack; In the decrease in the sediment transport speed of the first sediment transport apparatus, the sediment transport speed of the first sediment transport apparatus decreases as the extension speed of the propulsion jack decreases. To below.
本発明の第１態様〜第３態様によれば、トンネル掘進時におけるトンネル施工システムの総使用電力が所定値を超えるときに、シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させる。これにより、カッタヘッド駆動用の電力が低減されるので、照明設備、換気設備、給排水設備等の使用電力を低減することなく、トンネル施工システムの総使用電力の過度な増大を抑制することができる。また、トンネル施工システムの総使用電力の抑制時に、照明設備、換気設備、給排水設備等の使用電力を低減する必要がないので、作業環境を良好に維持することができる。 According to the first to third aspects of the present invention , when the total power used by the tunnel construction system during tunnel excavation exceeds a predetermined value, the rotational speed of the cutter head of the shield excavator is decreased. As a result, the power for driving the cutter head is reduced, so that an excessive increase in the total power consumption of the tunnel construction system can be suppressed without reducing the power consumption of lighting equipment, ventilation equipment, water supply / drainage equipment, etc. . Moreover, since it is not necessary to reduce electric power used by lighting equipment, ventilation equipment, water supply / drainage equipment, etc. when the total power usage of the tunnel construction system is suppressed, the work environment can be maintained well.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の第１実施形態におけるトンネル施工システムの概略構成を示す。図２は、シールド掘進機の概略構成を示す。
尚、本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後を規定している。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a tunnel construction system in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a schematic configuration of the shield machine.
In this embodiment, for convenience, the front and rear are defined with the tunneling direction as the forward direction.
トンネル施工システム１は、地山に予め形成された発進立坑２よりトンネルを掘削する泥土圧式のシールド掘進機３を備えている。 The tunnel construction system 1 includes a mud pressure shield shield machine 3 for excavating a tunnel from a start shaft 2 formed in advance in a natural ground.
図２に示すように、シールド掘進機３は、その本体をなす円筒形状の前胴４及び後胴５と、前胴４の側部に配置されるスキンプレート６と、前胴４の前端部に配置される掘削用のカッタヘッド７と、カッタヘッド７の後方に離間して前胴４に配置されるシールド隔壁（バルクヘッド）８とを含んで構成される。 As shown in FIG. 2, the shield machine 3 includes a cylindrical front cylinder 4 and a rear cylinder 5 that form a main body thereof, a skin plate 6 disposed on a side portion of the front cylinder 4, and a front end portion of the front cylinder 4. The excavation cutter head 7 is disposed at the rear of the cutter head 7, and the shield partition wall (bulk head) 8 is disposed at the front barrel 4 so as to be spaced behind the cutter head 7.
カッタヘッド７は、シールド隔壁８に回転自在に支持されており、シールド隔壁８の後面に設置されたカッタ用パワーユニット９を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。このカッタ用パワーユニット９には、後述する変圧器６７より電力が供給される。尚、カッタ用パワーユニット９には図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、カッタ用パワーユニット９の使用電力を測定することができる。
また、前胴４には、カッタヘッド７の回転速度を測定する回転速度センサ（図示せず）が予め設けられている。
The cutter head 7 is rotatably supported by the shield partition wall 8 and excavates natural ground while rotating using the cutter power unit 9 installed on the rear surface of the shield partition wall 8 as a drive source. Electric power is supplied to the cutter power unit 9 from a transformer 67 described later. The cutter power unit 9 is provided with a power meter (not shown) in advance, and the power consumption of the cutter power unit 9 can be measured by this power meter.
The front cylinder 4 is provided with a rotation speed sensor (not shown) for measuring the rotation speed of the cutter head 7 in advance.
カッタヘッド７とシールド隔壁８との間には、これらとスキンプレート６とによりカッタチャンバ１０が区画形成されている。カッタチャンバ１０には、図示しない土圧センサが臨んでいる。
カッタチャンバ１０内では、カッタヘッド７による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。
カッタチャンバ１０内には、後述する後続台車２０の添加材・裏込材注入設備２２より、図示しない添加材注入管を介して、添加材（加泥材）が供給される。
A cutter chamber 10 is defined between the cutter head 7 and the shield partition wall 8 and the skin plate 6. An earth pressure sensor (not shown) faces the cutter chamber 10.
In the cutter chamber 10, excavated earth and sand generated by excavation by the cutter head 7 stay.
In the cutter chamber 10, an additive (mudging material) is supplied from an additive / backing material injection facility 22 of the subsequent carriage 20 described later via an additive injection pipe (not shown).
シールド掘進機３には、その前胴４の後部と後胴５の前部とを連結するように、複数の中折れジャッキ１１が、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
中折れジャッキ１１は、シリンダ１１ａとロッド１１ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１１ａは、その一端が前胴４の後部に固定されており、他端側にて、ロッド１１ｂが進出・退入可能となっている。中折れジャッキ１１のロッド１１ｂは、その先端部が、後胴５の前部に固定されている。シールド掘進機２の掘進方向の変更・調整時には、各中折れジャッキ１１の伸長量が変更・調整される。
In the shield machine 3, a plurality of middle-folding jacks 11 are arranged at intervals in the circumferential direction of the cylinder so as to connect the rear part of the front cylinder 4 and the front part of the rear cylinder 5.
The bent jack 11 is a hydraulic jack constituted by a cylinder 11a and a rod 11b. One end of the cylinder 11a is fixed to the rear part of the front barrel 4, and the rod 11b can be advanced and retracted at the other end side. The tip of the rod 11 b of the bent jack 11 is fixed to the front of the rear barrel 5. At the time of changing / adjusting the excavation direction of the shield machine 2, the extension amount of each bent jack 11 is changed / adjusted.
中折れジャッキ１１に供給される油圧は、中折れジャッキ用パワーユニット（図示せず）にて生成される。この中折れジャッキ用パワーユニットには、後述する変圧器６７より電力が供給される。尚、中折れジャッキ用パワーユニットには図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、中折れジャッキ用パワーユニットの使用電力を測定することができる。 The hydraulic pressure supplied to the folded jack 11 is generated by a power unit (not shown) for the folded jack. Power is supplied to the power unit for the bent jack from a transformer 67 described later. A power meter (not shown) is provided in advance in the power unit for the folded jack, and the power consumption of the power unit for the folded jack can be measured with this power meter.
シールド掘進機３は、後胴５にエレクタ１２を備える。エレクタ１２は、円弧状断面を有するセグメント１３を組立てて、円筒状の覆工体１４を構築する。
エレクタ１２の駆動源であるエレクタ用パワーユニット（図示せず）には、後述する変圧器６７より電力が供給される。尚、エレクタ用パワーユニットには図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、エレクタ用パワーユニットの使用電力を測定することができる。
The shield machine 3 includes an erector 12 on the rear trunk 5. The erector 12 assembles a segment 13 having an arc-shaped cross section to construct a cylindrical covering body 14.
Electric power is supplied to a power unit for an elector (not shown) which is a drive source of the elector 12 from a transformer 67 described later. Note that a power meter (not shown) is provided in advance in the power unit for the elector, and the power consumption of the power unit for the elector can be measured by this power meter.
シールド掘進機３の後胴５の周縁部には、複数の推進ジャッキ１５が、複数の中折れジャッキ１１と干渉しないように、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
推進ジャッキ１５は、シリンダ１５ａとロッド１５ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１５ａは、その一端が後胴５に固定されており、他端側にて、ロッド１５ｂが進出・退入可能となっている。推進ジャッキ１５のロッド１５ｂの先端部を既設のセグメント１３に当接させた状態で推進ジャッキ１５を伸長作動させることにより、シールド掘進機３は推進力を得ることができる。このようにして、推進ジャッキ１５は、既設のセグメント１３から反力を取ってシールド掘進機３を推進させる。
A plurality of propulsion jacks 15 are arranged on the peripheral portion of the rear barrel 5 of the shield machine 3 so as to be spaced from each other in the circumferential direction of the barrel so as not to interfere with the plurality of middle-folded jacks 11.
The propulsion jack 15 is a hydraulic jack composed of a cylinder 15a and a rod 15b. One end of the cylinder 15a is fixed to the rear barrel 5, and the rod 15b can advance and retract on the other end side. The shield machine 3 can obtain a propulsive force by operating the propulsion jack 15 in a state where the tip of the rod 15 b of the propulsion jack 15 is in contact with the existing segment 13. In this way, the propulsion jack 15 takes the reaction force from the existing segment 13 and propels the shield machine 3.
推進ジャッキ１５には、伸長速度を測定する速度センサ（図示せず）が設けられている。
推進ジャッキ１５に供給される油圧は、推進ジャッキ用パワーユニット（図示せず）にて生成される。この推進ジャッキ用パワーユニットには、後述する変圧器６７より電力が供給される。尚、推進ジャッキ用パワーユニットには図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、推進ジャッキ用パワーユニットの使用電力を測定することができる。
The propulsion jack 15 is provided with a speed sensor (not shown) for measuring the extension speed.
The hydraulic pressure supplied to the propulsion jack 15 is generated by a propulsion jack power unit (not shown). The propulsion jack power unit is supplied with electric power from a transformer 67 described later. Note that a power meter (not shown) is provided in advance in the power unit for the propulsion jack, and the power consumption of the power unit for the propulsion jack can be measured with this power meter.
トンネル施工システム１は、カッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド隔壁８の後方に搬出する第１土砂搬送装置として、スクリューコンベヤ１６を備えている。
スクリューコンベヤ１６は、円筒状のケース１７とその内部に組み込まれたオーガ１８とからなり、オーガ１８を回転させることにより、カッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド隔壁８の後方に搬出する。
The tunnel construction system 1 includes a screw conveyor 16 as a first earth and sand conveying device for carrying out excavated earth and sand in the cutter chamber 10 to the rear of the shield partition wall 8.
The screw conveyor 16 includes a cylindrical case 17 and an auger 18 incorporated therein, and the excavated earth and sand in the cutter chamber 10 is carried out behind the shield partition wall 8 by rotating the auger 18.
オーガ１８の回転駆動源であるスクリューコンベヤ用パワーユニット（図示せず）には、後述する変圧器６７より電力が供給される。尚、スクリューコンベヤ用パワーユニットには図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、スクリューコンベヤ用パワーユニットの使用電力を測定することができる。
また、スクリューコンベヤ１６には、オーガ１８の回転速度を測定する回転速度センサ（図示せず）が予め設けられている。
Power is supplied from a transformer 67 described later to a screw conveyor power unit (not shown) which is a rotational drive source of the auger 18. A power meter (not shown) is provided in advance in the screw conveyor power unit, and the power consumption of the screw conveyor power unit can be measured by this power meter.
The screw conveyor 16 is provided with a rotation speed sensor (not shown) for measuring the rotation speed of the auger 18 in advance.
図１に戻り、覆工体１４内におけるシールド掘進機３の後方には、トンネル施工システム１を構成する複数（図では４台）の後続台車２０が配置されている。
後続台車２０には、スクリューコンベヤ１６からの掘削土砂を発進立坑２側（坑口側）に搬送するベルトコンベヤ２１と、添加材・裏込材注入設備２２とが搭載されている。
Returning to FIG. 1, behind the shield machine 3 in the lining body 14, a plurality (four in the figure) of subsequent carriages 20 constituting the tunnel construction system 1 are arranged.
The succeeding carriage 20 is equipped with a belt conveyor 21 that conveys excavated sediment from the screw conveyor 16 to the start shaft 2 side (wellhead side), and an additive / backing material injection facility 22.
ベルトコンベヤ２１はトンネル掘進方向に延在しており、前側端部に配置されたヘッドプーリ２３と、後側端部に配置された駆動用プーリ２４と、両プーリ２３、２４に巻き掛けられたコンベヤ用ベルト２５と、駆動用プーリ２４を駆動するための電動モータ（図示せず）とを備えている。 The belt conveyor 21 extends in the tunnel excavation direction, and is wound around a head pulley 23 disposed at a front end, a driving pulley 24 disposed at a rear end, and both pulleys 23 and 24. A conveyor belt 25 and an electric motor (not shown) for driving the driving pulley 24 are provided.
この電動モータには、後述する変圧器５９〜６１の少なくとも１つより電力が供給される。尚、ベルトコンベヤ２１には図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、ベルトコンベヤ２１の使用電力を測定することができる。
また、ベルトコンベヤ２１には、駆動用プーリ２４の回転速度を測定する回転速度センサ（図示せず）が予め設けられている。
Electric power is supplied to this electric motor from at least one of transformers 59 to 61 described later. The belt conveyor 21 is provided with a power meter (not shown) in advance, and the power consumption of the belt conveyor 21 can be measured with this power meter.
The belt conveyor 21 is previously provided with a rotation speed sensor (not shown) for measuring the rotation speed of the driving pulley 24.
添加材・裏込材注入設備２２は、カッタチャンバ１０内に添加材を供給する機能、及び、組立直後のセグメント１３と地山との間の空隙に裏込材を打ち込む機能を有する。
ここで、添加材と裏込材とは、それぞれが、地上に予め設けられた添加剤・裏込材プラント２６にて生成される。添加材・裏込材プラント２６にて生成された添加材と裏込材とは、各々が、図示しない供給配管を介して、添加材・裏込材注入設備２２に供給される。
The additive / backing material injection facility 22 has a function of supplying the additive into the cutter chamber 10 and a function of driving the backing material into the gap between the segment 13 and the ground immediately after assembly.
Here, each of the additive and the backing material is generated in an additive / backing material plant 26 provided in advance on the ground. Each of the additive and the backing material generated in the additive / backing material plant 26 is supplied to the additive / backing material injection facility 22 via a supply pipe (not shown).
覆工体１４内には、トンネル施工システム１を構成する坑内設備として、ベルトコンベヤ２１からの掘削土砂を後述する垂直ベルトコンベヤ２７に搬送するベルトコンベヤ２８、図示しない給水配管、給水ポンプ、排水配管、排水ポンプ、照明設備、換気設備等が設置されている。尚、ベルトコンベヤ２８の構成については、ベルトコンベヤ２１の構成と同様であるので、その説明を省略する。
給水配管と排水配管とは、それぞれが、発進立坑２を通って、地上に予め設けられた給排水設備２９に接続されている。
In the lining body 14, as an underground facility constituting the tunnel construction system 1, a belt conveyor 28 that conveys excavated sediment from the belt conveyor 21 to a vertical belt conveyor 27 described later, a water supply pipe (not shown), a water supply pump, and a drainage pipe A drainage pump, lighting equipment, ventilation equipment, etc. are installed. Note that the configuration of the belt conveyor 28 is the same as the configuration of the belt conveyor 21, and thus the description thereof is omitted.
Each of the water supply pipe and the drainage pipe is connected to a water supply / drainage facility 29 provided in advance on the ground through the start shaft 2.
ベルトコンベヤ２８、給水ポンプ、排水ポンプ、照明設備、及び、換気設備には、後述する変圧器５９〜６１の少なくとも１つより電力が供給される。尚、ベルトコンベヤ２８には図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、ベルトコンベヤ２８の使用電力を測定することができる。
また、ベルトコンベヤ２８には、それを構成する駆動用プーリ（図示せず）の回転速度を測定する回転速度センサ（図示せず）が予め設けられている。
Electric power is supplied to at least one of the transformers 59 to 61 described later to the belt conveyor 28, the water supply pump, the drainage pump, the lighting equipment, and the ventilation equipment. The belt conveyor 28 is provided with a power meter (not shown) in advance, and the power consumption of the belt conveyor 28 can be measured with this power meter.
The belt conveyor 28 is previously provided with a rotation speed sensor (not shown) for measuring the rotation speed of a driving pulley (not shown) constituting the belt conveyor 28.
発進立坑２には、トンネル施工システム１を構成する立坑設備として、ベルトコンベヤ２８からの掘削土砂を土砂ピット３０に搬送する垂直ベルトコンベヤ２７が設置されている。ここで、土砂ピット３０は本発明の土砂貯留装置に対応しており、地上に予め設けられて、掘削土砂の一時貯留に用いられる。
垂直ベルトコンベヤ２７は、例えば、ベルトコンベヤ２８と同様の構成を有する一対のベルトコンベヤを上下方向に各々延在させて互いに対向させて構成され、掘削土砂を各ベルトコンベヤのベルト同士で挟んで垂直に搬送する。
In the start shaft 2, a vertical belt conveyor 27 that conveys excavated earth and sand from the belt conveyor 28 to the earth and sand pit 30 is installed as a shaft equipment constituting the tunnel construction system 1. Here, the earth and sand pit 30 corresponds to the earth and sand storage device of the present invention, is provided in advance on the ground, and is used for temporary storage of excavated earth and sand.
The vertical belt conveyor 27 is configured, for example, by vertically extending a pair of belt conveyors having the same configuration as the belt conveyor 28 so as to face each other. The vertical belt conveyor 27 is vertically sandwiched between the belts of the belt conveyors. Transport to.
垂直ベルトコンベヤ２７には、後述する変圧器５８より電力が供給される。尚、垂直ベルトコンベヤ２７には図示しない電力計が予め設けられており、この電力計により、垂直ベルトコンベヤ２７の使用電力を測定することができる。
また、垂直ベルトコンベヤ２７には、それを構成する駆動用プーリ（図示せず）の回転速度を測定する回転速度センサ（図示せず）が予め設けられている。
Electric power is supplied to the vertical belt conveyor 27 from a transformer 58 described later. The vertical belt conveyor 27 is provided with a power meter (not shown) in advance, and the power consumption of the vertical belt conveyor 27 can be measured with this power meter.
The vertical belt conveyor 27 is previously provided with a rotation speed sensor (not shown) for measuring the rotation speed of a driving pulley (not shown) constituting the vertical belt conveyor 27.
ここで、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７が、本発明における第２土砂搬送装置として機能して、スクリューコンベヤ１６から土砂ピット３０へ掘削土砂を搬送する。 Here, the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 function as the second sediment transport apparatus in the present invention, and transport excavated sediment from the screw conveyor 16 to the sediment pit 30.
地上には、トンネル施工システム１を構成する坑外地上設備として、前述の添加材・裏込材プラント２６、給排水設備２９、及び、土砂ピット３０と、土砂搬出設備３１と、運転管理室３２とが設置されている。 On the ground, the above-described additive / backing material plant 26, water supply / drainage equipment 29, earth and sand pit 30, earth and sand carrying out equipment 31 and operation management room 32 are provided as the above-ground equipment constituting the tunnel construction system 1. Is installed.
給排水設備２９は、濁水処理設備３３を有している。
濁水処理設備３３は、坑内で発生する排水を処理する設備である。濁水処理設備３３では、排水の濁りの除去や排水のｐＨ処理等が行われる。
The water supply / drainage facility 29 has a muddy water treatment facility 33.
The muddy water treatment facility 33 is a facility for treating waste water generated in the mine. In the muddy water treatment facility 33, removal of turbidity of the waste water, pH treatment of the waste water, and the like are performed.
土砂搬出設備３１は、例えば、図示しないクレーンと、このクレーンに取り付けられたグラブバケットと、土砂ホッパとを備える。
土砂搬出設備３１では、土砂ピット３０内に一時貯留された掘削土砂をグラブバケットで掬い上げてクレーンにより土砂ホッパに揚重搬出する。土砂ホッパでは、図示しないダンプトラック等の搬出車両に掘削土砂を積載することができる。
The earth and sand unloading facility 31 includes, for example, a crane (not shown), a grab bucket attached to the crane, and an earth and sand hopper.
In the earth and sand carrying-out facility 31, the excavated earth and sand temporarily stored in the earth and sand pit 30 is lifted up by a grab bucket and lifted and carried out to the earth and sand hopper by a crane. In the earth and sand hopper, excavated earth and sand can be loaded on a delivery vehicle such as a dump truck (not shown).
運転管理室３２には、制御ユニット３５が設置されている。
制御ユニット３５は、前述の各種センサからの信号に加えて、シールド掘進機３に予め設けられた位置センサや姿勢角センサ等からの信号を図示しない信号線を介して入力して、シールド掘進機３の掘進に関する各種演算や各種制御を行う。制御ユニット３５は、例えば、カッタチャンバ１０内の土圧制御と、シールド掘進機３の掘進方向制御及び掘進速度制御とを行うことが可能である。
A control unit 35 is installed in the operation management room 32.
In addition to the signals from the various sensors described above, the control unit 35 inputs signals from a position sensor, a posture angle sensor, and the like provided in advance in the shield machine 3 via a signal line (not shown), and the shield machine Various calculations and various controls related to No. 3 drilling are performed. The control unit 35 can perform, for example, earth pressure control in the cutter chamber 10 and excavation direction control and excavation speed control of the shield machine 3.
制御ユニット３５によるカッタチャンバ１０内の土圧制御では、前述の土圧センサにより測定されるカッタチャンバ１０内の土圧（チャンバ内土圧）が所定の許容範囲内に入るようにスクリューコンベヤ１６のオーガ１８の回転速度が制御される。この制御において、チャンバ内土圧が許容範囲を上回る場合には、スクリューコンベヤ１６のオーガ１８の回転速度を増加させることによりシールド隔壁８の後方への土砂搬出を促進してチャンバ内土圧を低下させる。一方、チャンバ内土圧が許容範囲を下回る場合には、スクリューコンベヤ１６のオーガ１８の回転速度を減少させることによりシールド隔壁８の後方への土砂搬出を抑制してチャンバ内土圧を上昇させる。 In the earth pressure control in the cutter chamber 10 by the control unit 35, the screw conveyor 16 is controlled so that the earth pressure in the cutter chamber 10 (earth pressure in the chamber) measured by the earth pressure sensor is within a predetermined allowable range. The rotational speed of the auger 18 is controlled. In this control, when the earth pressure in the chamber exceeds the allowable range, the rotation speed of the auger 18 of the screw conveyor 16 is increased, thereby promoting the removal of the earth and sand behind the shield partition wall 8 to reduce the earth pressure in the chamber. Let On the other hand, when the earth pressure in the chamber falls below the allowable range, the earth speed in the chamber is increased by reducing the rotational speed of the auger 18 of the screw conveyor 16 and thereby suppressing the unloading of sand and sand behind the shield partition wall 8.
制御ユニット３５によるシールド掘進機３の掘進方向制御では、前述の姿勢角センサにより測定されるシールド掘進機３の姿勢角が施工条件に略一致するように各中折れジャッキ１１の伸長量を制御することで、シールド掘進機３の掘進方向が制御される。
制御ユニット３５によるシールド掘進機３の掘進速度制御では、施工条件に応じて、各推進ジャッキ１５の伸長速度が制御される。
In the digging direction control of the shield machine 3 by the control unit 35, the extension amount of each of the folded jacks 11 is controlled so that the attitude angle of the shield machine 3 measured by the above attitude angle sensor substantially matches the construction condition. Thereby, the digging direction of the shield machine 3 is controlled.
In the excavation speed control of the shield machine 3 by the control unit 35, the extension speed of each propulsion jack 15 is controlled according to the construction conditions.
図３は、トンネル施工システム１の受変電設備の単線結線図である。
トンネル施工システム１では、その受電点５１にて、外部（例えば電力会社）からの三相６，６００Ｖの電力を受電する。
電線である幹線５２は、受電点５１から、発進立坑２及び覆工体１４を経て、シールド掘進機３まで延びている。尚、本実施形態では、幹線５２において、便宜上、受電点５１側を上流側と称する一方、シールド掘進機３側を下流側と称する。
FIG. 3 is a single-line connection diagram of the power receiving / transforming equipment of the tunnel construction system 1.
In the tunnel construction system 1, the power receiving point 51 receives power of three-phase 6,600 V from the outside (for example, an electric power company).
The trunk line 52, which is an electric wire, extends from the power receiving point 51 to the shield machine 3 through the start shaft 2 and the lining body 14. In the present embodiment, in the trunk line 52, for convenience, the power receiving point 51 side is referred to as an upstream side, and the shield machine 3 side is referred to as a downstream side.
幹線５２のうち地上に位置する部分には、受電点５１より下流に向かって順に、断路器ＤＳ、遮断器ＣＢ、計器用変圧変流器ＶＣＴが介装されている。
計器用変圧変流器ＶＣＴには電力量計ＷＨが電線５３を介して接続されている。
A disconnector DS, a circuit breaker CB, and an instrumental transformer current transformer VCT are interposed in the portion of the main line 52 located on the ground in order downstream from the power receiving point 51.
A watt-hour meter WH is connected to the instrument transformer current transformer VCT via an electric wire 53.
地上には、複数（図では２台）の変圧器５４、５５が設置されている。これら変圧器５４、５５は、各々が、電線である支線５６、５７を介して、計器用変圧変流器ＶＣＴの下流の幹線５２に接続されている。変圧器５４、５５は、各々の１次側が６，６００Ｖであり、２次側が２１０Ｖである。
変圧器５４、５５にて２１０Ｖに降圧された電力は、坑外地上設備（例えば、添加材・裏込材プラント２６、給排水設備２９、土砂搬出設備３１、運転管理室３２、濁水処理設備３３）に供給される。
A plurality (two in the figure) of transformers 54 and 55 are installed on the ground. Each of these transformers 54 and 55 is connected to the trunk line 52 downstream of the instrumental transformer current transformer VCT via branch lines 56 and 57 which are electric wires. The transformers 54 and 55 each have a primary side of 6,600V and a secondary side of 210V.
Electric power that has been stepped down to 210 V by the transformers 54 and 55 is generated from the ground surface equipment (for example, the additive / backing material plant 26, the water supply / drainage equipment 29, the sediment transport equipment 31, the operation management room 32, and the muddy water treatment equipment 33). To be supplied.
坑内には、複数（図では４台）の変圧器５８〜６１が、トンネル掘進方向に向かって順に略等間隔に（例えば５００ｍ間隔で）設置されている。これら変圧器５８〜６１は、各々が、電線である支線６２〜６５を介して、坑内の幹線５２に接続されている。変圧器５８〜６１は、各々の１次側が６，６００Ｖであり、２次側が２１０Ｖである。 In the mine, a plurality (four in the figure) of transformers 58 to 61 are installed at approximately equal intervals (for example, at intervals of 500 m) in order toward the tunnel excavation direction. Each of these transformers 58 to 61 is connected to the trunk line 52 in the mine via branch lines 62 to 65 which are electric wires. Each of the transformers 58 to 61 has a primary side of 6,600V and a secondary side of 210V.
発進立坑２に隣接する変圧器５８にて２１０Ｖに降圧された電力は、立坑設備（例えば、垂直ベルトコンベヤ２７）に供給される。
覆工体１４内に位置する変圧器５９〜６１にて２１０Ｖに降圧された電力は、坑内設備（例えば、ベルトコンベヤ２８、給水ポンプ、排水ポンプ、照明設備、及び、換気設備）、及び、後続台車２０に搭載された各設備（例えばベルトコンベヤ２１及び添加材・裏込材注入設備２２）に供給される。
The electric power stepped down to 210 V by the transformer 58 adjacent to the start shaft 2 is supplied to the shaft facility (for example, the vertical belt conveyor 27).
The electric power stepped down to 210 V by the transformers 59 to 61 located in the lining body 14 is used for underground facilities (for example, belt conveyor 28, water supply pump, drainage pump, lighting equipment, and ventilation equipment) and subsequent It is supplied to each facility (for example, belt conveyor 21 and additive / backing material injection facility 22) mounted on the carriage 20.
シールド掘進機３には、複数（図では２台）の変圧器６６、６７が設置されている。これら変圧器６６、６７は、各々が、電線である支線６８、６９を介して、幹線５２のシールド掘進機３側の端部に接続されている。変圧器６６は、１次側が６，６００Ｖであり、２次側が２１０Ｖである。また、変圧器６７は、１次側が６，６００Ｖであり、２次側が４２０Ｖである。尚、変圧器６６、６７は、シールド掘進機３に牽引されてトンネル掘進方向に走行可能な台車（図示せず）に搭載され得る。 A plurality (two in the figure) of transformers 66 and 67 are installed in the shield machine 3. Each of these transformers 66 and 67 is connected to the end of the trunk line 52 on the shield machine 3 side via branch lines 68 and 69 which are electric wires. The transformer 66 has a primary side of 6,600V and a secondary side of 210V. The transformer 67 has a primary side of 6,600V and a secondary side of 420V. The transformers 66 and 67 can be mounted on a cart (not shown) that is pulled by the shield machine 3 and can travel in the tunnel excavation direction.
変圧器６７にて４２０Ｖに降圧された電力は、例えば、カッタ用パワーユニット９、前述の推進ジャッキ用パワーユニット、中折れジャッキ用パワーユニット、エレクタ用パワーユニット、スクリューコンベヤ用パワーユニットに供給される。 The electric power stepped down to 420 V by the transformer 67 is supplied to, for example, the cutter power unit 9, the propulsion jack power unit, the folded jack power unit, the erector power unit, and the screw conveyor power unit.
幹線５２における計器用変圧変流器ＶＣＴと支線５６、５７との間には、計器用変圧器ＶＴが介装されている。
計器用変圧器ＶＴには電力計Ｗが電線７１を介して接続されている。
An instrument transformer VT is interposed between the instrument transformer current transformer VCT and the branch lines 56 and 57 in the trunk line 52.
A wattmeter W is connected to the instrument transformer VT via an electric wire 71.
電力計７１で得られた電力測定データは、電線７２又は無線の送受信手段（図示せず）を介して、運転管理室３２の制御ユニット３５に伝達される。
制御ユニット３５では、電力計７１からの電力測定データに基づいて、トンネル施工システム１の総使用電力が特定される。
The power measurement data obtained by the wattmeter 71 is transmitted to the control unit 35 of the operation management room 32 via the electric wire 72 or wireless transmission / reception means (not shown).
In the control unit 35, the total power used by the tunnel construction system 1 is specified based on the power measurement data from the wattmeter 71.
本実施形態では、トンネル施工システム１の総使用電力の過度な増大を抑制するために、特に電力使用量が多いトンネル掘進時のトンネル施工システム１の使用電力を管理する。 In the present embodiment, in order to suppress an excessive increase in the total power consumption of the tunnel construction system 1, the power usage of the tunnel construction system 1 at the time of tunnel excavation with a large amount of power consumption is managed.
図４は、トンネル掘進時のトンネル施工システム１の電力管理方法を示すフローチャートである。
このフローは、トンネル掘進時に、所定時間ごとに実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing a power management method of the tunnel construction system 1 during tunnel excavation.
This flow is executed at predetermined time intervals during tunnel excavation.
ステップＳ１では、電力計７１より電力測定データを得る。本実施形態では、電力計７１にて測定される電力は、トンネル施工システム１の総使用電力の測定値に対応している。
ステップＳ２では、ステップＳ１にて得られた測定値を、トンネル施工システム１の総使用電力として特定する。尚、ステップＳ２では、ステップＳ１にて得られた測定値に、測定誤差等を考慮した補正値を加えて、その結果をトンネル施工システム１の総使用電力として特定してもよい。
In step S1, power measurement data is obtained from the wattmeter 71. In the present embodiment, the power measured by the wattmeter 71 corresponds to the measured value of the total power used by the tunnel construction system 1.
In step S <b> 2, the measurement value obtained in step S <b> 1 is specified as the total electric power used by the tunnel construction system 1. In step S2, a correction value in consideration of a measurement error or the like may be added to the measurement value obtained in step S1, and the result may be specified as the total power used by the tunnel construction system 1.
ステップＳ３では、特定されたトンネル施工システム１の総使用電力と、予め設定された管理値とを比較する。ここで、管理値とは、トンネル施工システム１の総使用電力が過度に増大しているか否かを判定するための閾値であり、本発明における「所定値」に対応する。尚、本実施形態では、管理値を１，８００ｋＷとしているが、管理値はこれに限らない。 In step S3, the total power consumption of the identified tunnel construction system 1 is compared with a preset management value. Here, the management value is a threshold value for determining whether or not the total power consumption of the tunnel construction system 1 is excessively increased, and corresponds to the “predetermined value” in the present invention. In this embodiment, the management value is 1,800 kW, but the management value is not limited to this.
トンネル施工システム１の総使用電力が管理値以下である場合には、ステップＳ４に進んで、トンネルの掘進を継続して、本フローを終了する。 When the total electric power used by the tunnel construction system 1 is less than or equal to the management value, the process proceeds to step S4, the tunnel excavation is continued, and this flow is finished.
一方、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値を超える場合には、ステップＳ５に進んで、トンネル施工システム１の総使用電力の抑制処理を実行する。この処理の詳細については後述する。
この後、ステップＳ１に戻り、電力計７１より電力測定データを得て、ステップＳ２にて、トンネル施工システム１の総使用電力を特定して、ステップＳ３にて、トンネル施工システム１の総使用電力と管理値とを比較する。
On the other hand, when the total power consumption of the tunnel construction system 1 exceeds the management value, the process proceeds to step S5, and the process of suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 is executed. Details of this processing will be described later.
Thereafter, the process returns to step S1, power measurement data is obtained from the wattmeter 71, the total power consumption of the tunnel construction system 1 is specified in step S2, and the total power consumption of the tunnel construction system 1 is determined in step S3. And control value are compared.
この一連の処理を、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値以下になるまで繰り返し実行して、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値以下になると、ステップＳ４に進んで、トンネルの掘進を継続して、本フローを終了する。 This series of processing is repeatedly executed until the total power consumption of the tunnel construction system 1 becomes less than or equal to the management value. When the total power consumption of the tunnel construction system 1 becomes less than or equal to the management value, the process proceeds to step S4 and tunnel tunneling is performed. To end this flow.
ここで、ステップＳ５にて実行されるトンネル施工システム１の総使用電力の抑制処理について、図５〜図７を用いて説明する。
図５〜図７は、トンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第１例〜第３例を示す。
前述のステップＳ５では、図５〜図７に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法のいずれか１つを採用して、トンネル施工システム１の総使用電力の抑制処理を行う。
Here, the suppression process of the total electric power used of the tunnel construction system 1 executed in step S5 will be described with reference to FIGS.
5-7 shows the 1st example-3rd example of the suppression method of the total electric power used of the tunnel construction system 1. FIG.
In step S5 described above, any one of the methods for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIGS.
図５〜図７において、ベース部とは、トンネル施工システム１を構成する設備のうち、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値を超えても作動状態を変更しない設備のグループを意味する。また、電力抑制対象部とは、トンネル施工システム１を構成する設備のうち、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値を超えると作動状態を変更し得る設備のグループを意味する。また、稼働率とは、トンネル施工システム１を構成する設備の各々の最大使用電力に対する、トンネル掘進時の実使用電力の割合を示している。 5-7, a base part means the group of the equipment which does not change an operating state among the equipment which comprises the tunnel construction system 1, even if the total electric power of the tunnel construction system 1 exceeds a management value. Moreover, the power suppression target part means a group of facilities that can change the operation state when the total power used by the tunnel construction system 1 exceeds the management value among the facilities that constitute the tunnel construction system 1. Further, the operation rate indicates the ratio of the actual power used at the time of tunnel excavation to the maximum power consumption of each of the facilities constituting the tunnel construction system 1.
図５に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第１例では、総使用電力の抑制前には、総使用電力が１，８０７．１ｋＷになっており、管理値である１，８００ｋＷを超えている。このため、電力抑制対象部に含まれるカッタ用パワーユニット９の稼働率を６０．０％から５４．０％まで低下させることで、総使用電力を１，７６３．９ｋＷに低下させる。これにより、総使用電力を管理値未満にすることができる。尚、カッタ用パワーユニット９は、トンネル施工システム１を構成する設備のうち、使用電力が最も多いので、カッタ用パワーユニット９の使用電力を低下させることにより、比較的容易に、トンネル施工システム１の総使用電力を低下させることができる。 In the first example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 5, before the total power consumption is suppressed, the total power consumption is 1,807.1 kW, It exceeds 800kW. For this reason, the total power consumption is reduced to 1,763.9 kW by reducing the operating rate of the power unit 9 for cutter included in the power suppression target part from 60.0% to 54.0%. Thereby, total electric power used can be made less than a management value. The cutter power unit 9 uses the largest amount of power among the facilities that make up the tunnel construction system 1. Therefore, by reducing the power consumption of the cutter power unit 9, the total power of the tunnel construction system 1 can be relatively easily reduced. The power consumption can be reduced.
ここで、カッタ用パワーユニット９の稼働率及び使用電力の低下は、カッタヘッド７の回転速度の低下に対応している。すなわち、カッタヘッド７の回転速度を低下させることにより、カッタ用パワーユニット９の稼働率及び使用電力が低下して、トンネル施工システム１の総使用電力が低下する。尚、トンネル施工システム１の総使用電力の管理値からの超過分が増大するほど、カッタヘッド７の回転速度の低下量を増大させてもよい。 Here, the reduction in the operating rate and power consumption of the cutter power unit 9 corresponds to the reduction in the rotational speed of the cutter head 7. That is, by reducing the rotational speed of the cutter head 7, the operating rate and power consumption of the cutter power unit 9 are reduced, and the total power consumption of the tunnel construction system 1 is reduced. In addition, you may increase the fall amount of the rotational speed of the cutter head 7, so that the excess from the management value of the total electric power used of the tunnel construction system 1 increases.
尚、図５に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第１例では、前述のカッタチャンバ１０内の土圧制御と、シールド掘進機３の掘進方向制御及び掘進速度制御とを継続することが可能である。 Incidentally, in the first example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 5, the earth pressure control in the cutter chamber 10 described above, the excavation direction control and the excavation speed control of the shield machine 3 are continued. Is possible.
図６に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第２例では、総使用電力の抑制前には、総使用電力が１，８４８．７ｋＷになっており、管理値である１，８００ｋＷを超えている。このため、電力抑制対象部に含まれるカッタ用パワーユニット９、推進ジャッキ用パワーユニット、及び、スクリューコンベヤ用パワーユニットの稼働率をそれぞれ６５．０％から５８．５％まで低下させることで、総使用電力を１，７９４．６ｋＷに低下させる。これにより、総使用電力を管理値未満にすることができる。 In the second example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 6, before the total power consumption is suppressed, the total power consumption is 1,848.7 kW, It exceeds 800kW. For this reason, by reducing the operating rate of the power unit 9 for the cutter, the power unit for the propulsion jack, and the power unit for the screw conveyor included in the power suppression target part from 65.0% to 58.5%, the total power consumption can be reduced. Reduce to 1,794.6 kW. Thereby, total electric power used can be made less than a management value.
すなわち、図６に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第２例では、前述の第１例に、推進ジャッキ用パワーユニット、及び、スクリューコンベヤ用パワーユニットの稼働率の低下を組み合わせている。 That is, in the second example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 6, the above-described first example is combined with a decrease in the operating rate of the power unit for the propulsion jack and the power unit for the screw conveyor. .
ここで、推進ジャッキ用パワーユニットの稼働率及び使用電力の低下は、推進ジャッキ１５の伸長速度の低下に対応している。すなわち、推進ジャッキ１５の伸長速度を低下させることにより、推進ジャッキ用パワーユニットの稼働率及び使用電力が低下して、トンネル施工システム１の総使用電力が低下する。尚、トンネル施工システム１の総使用電力の管理値からの超過分が増大するほど、推進ジャッキ１５の伸長速度の低下量を増大させてもよい。 Here, the reduction in the operation rate and the power consumption of the power unit for the propulsion jack corresponds to the decrease in the extension speed of the propulsion jack 15. That is, by reducing the extension speed of the propulsion jack 15, the operating rate and power consumption of the power unit for the propulsion jack are lowered, and the total power consumption of the tunnel construction system 1 is lowered. In addition, you may increase the fall amount of the expansion | extension speed of the propulsion jack 15, so that the excess from the management value of the total electric power used of the tunnel construction system 1 increases.
また、スクリューコンベヤ用パワーユニットの稼働率及び使用電力の低下は、スクリューコンベヤ１６のオーガ１８の回転速度の低下に対応している。また、スクリューコンベヤ１６のオーガ１８の回転速度の低下は、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下に対応している。すなわち、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度を低下させることにより、スクリューコンベヤ用パワーユニットの稼働率及び使用電力が低下して、トンネル施工システム１の総使用電力が低下する。尚、トンネル施工システム１の総使用電力の管理値からの超過分が増大するほど、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下量を増大させてもよい。 In addition, the reduction in the operating rate and power consumption of the screw conveyor power unit corresponds to the reduction in the rotational speed of the auger 18 of the screw conveyor 16. In addition, a decrease in the rotation speed of the auger 18 of the screw conveyor 16 corresponds to a decrease in the sediment transport speed of the screw conveyor 16. That is, by reducing the sediment transport speed of the screw conveyor 16, the operating rate and power consumption of the screw conveyor power unit are reduced, and the total power consumption of the tunnel construction system 1 is reduced. In addition, you may increase the fall amount of the earth-and-sand conveyance speed of the screw conveyor 16, so that the excess part from the management value of the total electric power used of the tunnel construction system 1 increases.
図６に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第２例では、カッタヘッド７、推進ジャッキ１５、及び、スクリューコンベヤ１６の協調制御が行われる。この協調制御について、図８及び図９を用いて説明する。
図８は、カッタヘッド７の回転速度の低下量と推進ジャッキ１５の伸長速度の低下量との関係を示す。図９は、推進ジャッキ１５の伸長速度の低下量とスクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下量との関係を示す。
In the second example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 6, cooperative control of the cutter head 7, the propulsion jack 15, and the screw conveyor 16 is performed. This cooperative control will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 shows the relationship between the amount of decrease in the rotational speed of the cutter head 7 and the amount of decrease in the extension speed of the propulsion jack 15. FIG. 9 shows the relationship between the amount of decrease in the extension speed of the propulsion jack 15 and the amount of decrease in the sediment transport speed of the screw conveyor 16.
図８に示すように、カッタヘッド７の回転速度の低下量が増大するほど、推進ジャッキ１５の伸長速度の低下量が増大する。すなわち、カッタヘッド７の回転速度が低下するほど、推進ジャッキ１５の伸長速度が低下するように、カッタヘッド７の作動と推進ジャッキ１５の作動とが協調制御される。これにより、カッタヘッド７の掘削能力の低下分に見合った掘進速度でトンネル掘進を継続することができるので、良好な掘削状態を維持したまま施工を継続することができる。 As shown in FIG. 8, the amount of decrease in the extension speed of the propulsion jack 15 increases as the amount of decrease in the rotation speed of the cutter head 7 increases. That is, the operation of the cutter head 7 and the operation of the propulsion jack 15 are cooperatively controlled so that the extension speed of the propulsion jack 15 decreases as the rotational speed of the cutter head 7 decreases. Thereby, since tunnel digging can be continued at the digging speed commensurate with the decrease in the digging capacity of the cutter head 7, construction can be continued while maintaining a good excavation state.
また、図９に示すように、推進ジャッキ１５の伸長速度の低下量が増大するほど、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下量が増大する。すなわち、推進ジャッキ１５の伸長速度が低下するほど、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度が低下するように、推進ジャッキ１５の作動とスクリューコンベヤ１６の作動とが協調制御される。これにより、掘進速度の低下分に見合った掘削土砂の搬送を行うことができるので、掘削土砂を効率よく搬送することができる。 Further, as shown in FIG. 9, the amount of decrease in the earth and sand transport speed of the screw conveyor 16 increases as the amount of decrease in the extension speed of the propulsion jack 15 increases. That is, the operation of the propulsion jack 15 and the operation of the screw conveyor 16 are cooperatively controlled so that the sediment transport speed of the screw conveyor 16 decreases as the extension speed of the propulsion jack 15 decreases. Thereby, since the excavated earth and sand can be conveyed in accordance with the decrease in the excavation speed, the excavated earth and sand can be efficiently conveyed.
ところで、シールドトンネルの掘削作業では、掘削中の掘削面の崩落を防止するために（換言すれば切羽の安定のために）、チャンバ内土圧が所定の許容範囲内に入るように制御することが重要となる。この土圧制御には、添加剤のカッタチャンバ１０内への添加量と、主に推進ジャッキ１５の伸長速度が関連する掘削土砂の発生量（掘削土量）と、主にスクリューコンベヤ１６のオーガ１８の回転速度が関連する掘削土砂の搬出量（掘削土搬出量）とが影響する。しかしながら、添加剤の添加量による制御では、チャンバ内土圧に影響が反映されるまでに時間がかかる（すなわち、応答性が低い）。一方、推進ジャッキ１５の伸長速度やオーガ１８の回転速度による制御では、チャンバ内土圧に影響が短時間で反映される（すなわち、応答性が高い）。従って、シールド掘進機３の運転状態を変更する上で、推進ジャッキ１５の伸長速度とオーガ１８の回転速度（換言すれば、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度）とで協調をとることは、良好な掘削状態を維持するためには重要である。 By the way, in the excavation work of the shield tunnel, in order to prevent the excavation surface from collapsing during excavation (in other words, to stabilize the face), control so that the earth pressure in the chamber falls within a predetermined allowable range. Is important. For this earth pressure control, the amount of additive added to the cutter chamber 10, the amount of excavated sediment (the amount of excavated soil) mainly related to the extension speed of the propulsion jack 15, and the auger of the screw conveyor 16 are mainly used. The amount of excavated earth and sand (the amount of excavated soil carried out) to which the rotational speed of 18 is related is affected. However, in the control by the amount of additive added, it takes time (that is, the response is low) until the influence is reflected on the earth pressure in the chamber. On the other hand, in the control based on the extension speed of the propulsion jack 15 and the rotation speed of the auger 18, the influence of the earth pressure in the chamber is reflected in a short time (that is, the response is high). Therefore, in changing the operating state of the shield machine 3, it is good to cooperate with the extension speed of the propulsion jack 15 and the rotation speed of the auger 18 (in other words, the earth and sand conveyance speed of the screw conveyor 16). It is important to maintain the excavation condition.
この点、図６に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第２例では、推進ジャッキ１５とスクリューコンベヤ１６とが協調制御されることにより、シールド掘進機３の運転状態変更時にチャンバ内土圧が良好に維持され得るので、良好な掘削状態が維持され得る。 In this regard, in the second example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 6, the propulsion jack 15 and the screw conveyor 16 are coordinated to control the chamber when the operating state of the shield machine 3 is changed. Since the internal earth pressure can be maintained well, a good excavation state can be maintained.
尚、図６に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第２例では、施工条件により設定される推進ジャッキ１５の伸長速度の目標値に対して、電力抑制のための推進ジャッキ１５の伸長速度の低下分を加味して新たな目標値を設定して、この新たな目標値に基づいて、シールド掘進機３の掘進速度制御を行うことが可能である。また、シールド掘進機３の掘進方向制御は継続され得る。 In the second example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 6, the propulsion jack 15 for suppressing electric power with respect to the target value of the extension speed of the propulsion jack 15 set according to the construction conditions. It is possible to set a new target value in consideration of the decrease in the elongation speed of the shield and to control the digging speed of the shield machine 3 based on the new target value. Moreover, the excavation direction control of the shield machine 3 can be continued.
図７に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第３例では、総使用電力の抑制前には、総使用電力が１，９２０．５ｋＷになっており、管理値である１，８００ｋＷを超えている。このため、電力抑制対象部に含まれるカッタ用パワーユニット９、推進ジャッキ用パワーユニット、及び、スクリューコンベヤ用パワーユニットの稼働率をそれぞれ７０．０％から５６．７％まで低下させ、また、後続台車２０のベルトコンベヤ２１、坑内設備のベルトコンベヤ２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の稼働率をそれぞれ５５．０％から５２．０％まで低下させることで、総使用電力を１，７９１．８ｋＷに低下させる。これにより、総使用電力を管理値未満にすることができる。 In the third example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 7, before the total power consumption is suppressed, the total power consumption is 1,920.5 kW, It exceeds 800kW. For this reason, the operating rates of the power unit 9 for the cutter, the power unit for the propulsion jack, and the power unit for the screw conveyor included in the power suppression target part are reduced from 70.0% to 56.7%, respectively. The total power consumption is reduced to 1,791.8 kW by reducing the operating rates of the belt conveyor 21, the belt conveyor 28 of the underground facility, and the vertical belt conveyor 27 from 55.0% to 52.0%, respectively. Thereby, total electric power used can be made less than a management value.
すなわち、図７に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第３例では、前述の第２例に、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の稼働率の低下を組み合わせている。 That is, in the third example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 7, the reduction in the operation rate of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 is combined with the second example described above. Yes.
ここで、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の稼働率及び使用電力の低下は、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の土砂搬送速度の低下に対応している。すなわち、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の土砂搬送速度を低下させることにより、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の稼働率及び使用電力が低下して、トンネル施工システム１の総使用電力が低下する。尚、トンネル施工システム１の総使用電力の管理値からの超過分が増大するほど、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の土砂搬送速度の低下量を増大させてもよい。 Here, the reduction in the operation rate and power consumption of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 corresponds to the reduction in the sediment transport speed of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27. That is, by reducing the sediment transport speed of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27, the operation rate and power consumption of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 are reduced, and the tunnel construction system 1 total power consumption decreases. In addition, you may increase the fall amount of the earth and sand conveyance speed of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27, so that the excess part from the management value of the total electric power used of the tunnel construction system 1 increases.
図７に示すトンネル施工システム１の総使用電力の抑制方法の第３例では、スクリューコンベヤ１６と、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７との協調制御が行われる。この協調制御について、図１０を用いて説明する。
図１０は、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下量とベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の各々の土砂搬送速度の低下量との関係を示す。
In the third example of the method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 shown in FIG. 7, coordinated control of the screw conveyor 16, the belt conveyors 21 and 28, and the vertical belt conveyor 27 is performed. This cooperative control will be described with reference to FIG.
FIG. 10 shows the relationship between the amount of decrease in the sediment transport speed of the screw conveyor 16 and the amount of decrease in the sediment transport speed of each of the belt conveyors 21, 28 and the vertical belt conveyor 27.
図１０に示すように、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下量が増大するほど、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の各々の土砂搬送速度の低下量が増大する。すなわち、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度が低下するほど、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の各々の土砂搬送速度が低下するように、スクリューコンベヤ１６の作動とベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の作動とが協調制御される。これにより、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下分に見合った掘削土砂の搬送をベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７にて行うことができるので、掘削土砂を効率よく搬送することができる。 As shown in FIG. 10, as the amount of decrease in the sediment transport speed of the screw conveyor 16 increases, the amount of decrease in the sediment transport speed of each of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 increases. In other words, the operation of the screw conveyor 16 and the belt conveyors 21, 28, 28, 28, 28, 28 and 27 are such that the lower the speed of the earth and sand transport of the screw conveyor 16 is, the lower the speed of each of the belt conveyors 21, 28 and the vertical belt conveyor 27 is. And the operation of the vertical belt conveyor 27 is coordinated and controlled. Thus, since the excavated earth and sand can be conveyed by the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 corresponding to the decrease in the earth and sand conveying speed of the screw conveyor 16, the excavated earth and sand can be efficiently conveyed. it can.
本実施形態によれば、シールド掘進機３を含むトンネル施工システム１の総使用電力を抑制する方法として、トンネル掘進時におけるトンネル施工システム１の総使用電力を測定し（ステップＳ１）、この測定値に基づいて、トンネル施工システム１の総使用電力を特定し（ステップＳ２）、この総使用電力が管理値（所定値）を超えるときに、シールド掘進機３のカッタヘッド７の回転速度を低下させる。これにより、カッタヘッド７駆動用の電力が低減されるので、照明設備、換気設備、給排水設備等の使用電力を低減することなく、トンネル施工システム１の総使用電力の過度な増大を抑制することができる。また、トンネル施工システム１の総使用電力の抑制時に、照明設備、換気設備、給排水設備等の使用電力を低減する必要がないので、作業環境を良好に維持することができる。また、カッタヘッド７の回転速度を低下させることは、トンネル施工システム１の総使用電力の抑制に効果的であるのみならず、電力抑制時の切羽の安定への影響を少なくすることができるので、良好な掘削状態を維持することができる。 According to the present embodiment, as a method for suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1 including the shield machine 3, the total power consumption of the tunnel construction system 1 during tunnel excavation is measured (step S1), and this measured value Based on the above, the total power consumption of the tunnel construction system 1 is specified (step S2), and when the total power consumption exceeds the management value (predetermined value), the rotational speed of the cutter head 7 of the shield machine 3 is reduced. . Thereby, since the power for driving the cutter head 7 is reduced, the excessive increase of the total power consumption of the tunnel construction system 1 is suppressed without reducing the power consumption of the lighting equipment, ventilation equipment, water supply / drainage equipment, etc. Can do. Moreover, since it is not necessary to reduce electric power used by lighting equipment, ventilation equipment, water supply / drainage equipment, etc., when the total power usage of the tunnel construction system 1 is suppressed, the work environment can be maintained well. Moreover, reducing the rotational speed of the cutter head 7 is not only effective in suppressing the total power consumption of the tunnel construction system 1, but also can reduce the influence on the stability of the face when power is suppressed. Good excavation state can be maintained.
また本実施形態によれば、トンネル施工システム１は、シールド掘進機３のカッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド掘進機３のシールド隔壁８の後方に搬出するスクリューコンベヤ１６（第１土砂搬送装置）を更に含み、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値を超えるときに、更に、シールド掘進機３の推進ジャッキ１５の伸長速度を低下させると共に、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度を低下させる（図６及び図７）。これにより、掘進速度の低下による掘削土砂の発生減少分を、スクリューコンベヤ１６の省エネに反映することができるので、掘削土砂を効率よく搬送することができる。 Moreover, according to this embodiment, the tunnel construction system 1 is the screw conveyor 16 (1st earth and sand conveying apparatus) which carries the excavated earth and sand in the cutter chamber 10 of the shield machine 3 behind the shield partition wall 8 of the shield machine 3. When the total power consumption of the tunnel construction system 1 exceeds the control value, the extension speed of the propulsion jack 15 of the shield machine 3 is further reduced and the earth and sand conveyance speed of the screw conveyor 16 is reduced (see FIG. 6 and FIG. 7). Thereby, since the generation | occurrence | production reduction | decrease amount of excavation earth and sand by the fall of excavation speed can be reflected in the energy saving of the screw conveyor 16, excavation earth and sand can be conveyed efficiently.
また本実施形態によれば、推進ジャッキ１５の伸長速度が低下するほど、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度が低下する（図９）。これにより、カッタチャンバ１０内の土圧が良好に維持され得るので、切羽の施工状態を維持したままでトンネル掘進を継続することができる。 Moreover, according to this embodiment, the earth-and-sand conveyance speed of the screw conveyor 16 falls, so that the expansion | extension speed of the propulsion jack 15 falls (FIG. 9). Thereby, since the earth pressure in the cutter chamber 10 can be maintained satisfactorily, tunnel excavation can be continued while maintaining the construction state of the face.
また本実施形態によれば、カッタヘッド７の回転速度が低下するほど、推進ジャッキ１５の伸長速度が低下する（図８）。これにより、カッタヘッド７の掘削能力の低下分に見合った掘進速度でトンネル掘進を継続することができるので、良好な掘削状態を維持したまま施工を継続することができる。 According to this embodiment, the extension speed of the propulsion jack 15 decreases as the rotational speed of the cutter head 7 decreases (FIG. 8). Thereby, since tunnel digging can be continued at the digging speed commensurate with the decrease in the digging capacity of the cutter head 7, construction can be continued while maintaining a good excavation state.
また本実施形態によれば、トンネル施工システム１は、掘削土砂を貯留する土砂ピット３０（土砂貯留装置）と、スクリューコンベヤ１６から土砂ピット３０へ掘削土砂を搬送するベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７（第２土砂搬送装置）を更に含み、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値を超えるときに、更に、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の各々の土砂搬送速度を低下させるので、トンネル施工システム１の総使用電力を比較的簡易に低下させることができる。 Moreover, according to this embodiment, the tunnel construction system 1 includes a sediment pit 30 (sediment storage device) that stores excavated sediment, and belt conveyors 21 and 28 that convey excavated sediment from the screw conveyor 16 to the sediment pit 30; A vertical belt conveyor 27 (second earth and sand conveying device) is further included, and when the total power consumption of the tunnel construction system 1 exceeds the control value, each of the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 further conveys the earth and sand. Since the speed is reduced, the total power used by the tunnel construction system 1 can be reduced relatively easily.
また本実施形態によれば、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度が低下するほど、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７の各々の土砂搬送速度が低下する（図１０）。これにより、スクリューコンベヤ１６の土砂搬送速度の低下分に見合った掘削土砂の搬送をベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７にて行うことができるので、掘削土砂を効率よく搬送することができる。 Moreover, according to this embodiment, the sediment transport speed of each of the belt conveyors 21, 28 and the vertical belt conveyor 27 decreases as the sediment transport speed of the screw conveyor 16 decreases (FIG. 10). Thus, since the excavated earth and sand can be conveyed by the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 corresponding to the decrease in the earth and sand conveying speed of the screw conveyor 16, the excavated earth and sand can be efficiently conveyed. it can.
尚、本実施形態では、スクリューコンベヤ１６からの掘削土砂を土砂ピット３０に搬送する第２土砂搬送装置として、ベルトコンベヤ２１、２８、及び、垂直ベルトコンベヤ２７を用いて説明したが、第２土砂搬送装置の構成はこれに限らず、例えば、スクリューコンベヤ１６からの掘削土砂を土砂ピット３０に導く搬送配管と、この配管に介装されて掘削土砂を土砂ピット３０に圧送する搬送ポンプとにより、第２土砂搬送装置を構成してもよい。 In the present embodiment, the belt conveyors 21 and 28 and the vertical belt conveyor 27 have been described as the second earth and sand conveying device for conveying the excavated earth and sand from the screw conveyor 16 to the earth and sand pit 30. The configuration of the conveying device is not limited to this, for example, by a conveying pipe that guides excavated earth and sand from the screw conveyor 16 to the earth and sand pit 30, and a conveying pump that is interposed in this pipe and pumps the excavated earth and sand to the earth and sand pit 30. You may comprise a 2nd earth and sand conveyance apparatus.
また本実施形態では土砂ピット３０が地上に設置されているが、土砂ピット３０の設置位置はこれに限らず、例えば、土砂ピット３０を坑内に設置してもよい。
また本実施形態では、運転管理室３２が地上に設置されているが、運転管理室３２の設置位置はこれに限らず、例えば、運転管理室２３を坑内に設置してもよい。
Moreover, although the earth and sand pit 30 is installed on the ground in this embodiment, the installation position of the earth and sand pit 30 is not limited to this, and for example, the earth and sand pit 30 may be installed in a pit.
Moreover, in this embodiment, although the operation management room 32 is installed on the ground, the installation position of the operation management room 32 is not restricted to this, For example, you may install the operation management room 23 in a mine.
図１１は、本発明の第２実施形態におけるトンネル掘進時のトンネル施工システム１の電力管理方法を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart showing a power management method of the tunnel construction system 1 during tunnel excavation in the second embodiment of the present invention.
図４に示す第１実施形態と異なる点について説明する。
ステップＳ１にて、トンネル施工システム１の総使用電力の測定値を得た後、ステップＳ１０に進み、所定時間後（例えば２分後）のトンネル施工システム１の総使用電力を推定する。
Differences from the first embodiment shown in FIG. 4 will be described.
After obtaining the measurement value of the total power consumption of the tunnel construction system 1 in step S1, the process proceeds to step S10, and the total power consumption of the tunnel construction system 1 after a predetermined time (for example, after 2 minutes) is estimated.
ステップＳ１０では、例えば、制御ユニット３５にて予め記憶された過去数回分の総使用電力の測定値に基づいて総使用電力の変化率を算出し、この算出した変化率と、最新の総使用電力の測定値とに基づいて、所定時間後の総使用電力を推定する。
推定された総使用電力は、ステップＳ２にて、トンネル施工システム１の所定時間後の総使用電力として特定されて、ステップＳ３にて管理値と比較される。
In step S10, for example, the change rate of the total power consumption is calculated based on the measured values of the total power consumption for the past several times stored in advance in the control unit 35, and the calculated change rate and the latest total power consumption Based on the measured value, the total power consumption after a predetermined time is estimated.
The estimated total power consumption is specified as the total power consumption after a predetermined time of the tunnel construction system 1 in step S2, and compared with the management value in step S3.
特に本実施形態によれば、トンネル施工システム１の総使用電力の測定値に基づいて、所定時間後のトンネル施工システム１の総使用電力を特定する。これにより、トンネル施工システム１の総使用電力が管理値を超えるか否かを事前に把握することができるので、トンネル施工システム１の総使用電力の過度な増大を未然に防ぐことができる。 In particular, according to the present embodiment, the total power consumption of the tunnel construction system 1 after a predetermined time is specified based on the measured value of the total power consumption of the tunnel construction system 1. Thereby, since it can grasp | ascertain beforehand whether the total electric power used of the tunnel construction system 1 exceeds a management value, the excessive increase of the total electric power used of the tunnel construction system 1 can be prevented beforehand.
図１２は、本発明の第３実施形態におけるトンネル施工システム１の受変電設備の単線結線図である。図１３は、第３実施形態におけるトンネル掘進時のトンネル施工システム１の電力管理方法を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a single line connection diagram of the power receiving / transforming equipment of the tunnel construction system 1 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a flowchart showing a power management method of the tunnel construction system 1 during tunnel excavation in the third embodiment.
図３及び図４に示す第１実施形態と異なる点について説明する。
第１実施形態では、図３に示すように、幹線５２における計器用変圧変流器ＶＣＴと支線５６、５７との間に計器用変圧器ＶＴが介装されているが、第３実施形態では、図１２に示すように、幹線５２における支線５６、５７と支線６２との間に計器用変圧器ＶＴが介装されている。従って、計器用変圧器ＶＴに電線７１を介して接続している電力計Ｗは、坑外地上設備以外での使用電力を測定する。
Differences from the first embodiment shown in FIGS. 3 and 4 will be described.
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the instrument transformer VT is interposed between the instrument transformer current transformer VCT and the branch lines 56 and 57 in the trunk line 52, but in the third embodiment, As shown in FIG. 12, an instrument transformer VT is interposed between the branch lines 56 and 57 and the branch line 62 in the trunk line 52. Therefore, the wattmeter W connected to the instrument transformer VT via the electric wire 71 measures the power used in other than the ground surface equipment.
また、第３実施形態では、図１３に示すトンネル掘進時のトンネル施工システム１の電力管理フローにおいて、前述のステップＳ１の代わりにステップＳ２０が設けられて、このステップＳ２０にて、坑外地上設備以外での使用電力を測定し、ステップＳ２では、この測定値に基づいて、トンネル施工システム１の総使用電力を特定する。 Moreover, in 3rd Embodiment, in the power management flow of the tunnel construction system 1 at the time of tunnel excavation shown in FIG. 13, step S20 is provided instead of the above-mentioned step S1, and in this step S20, outside ground equipment In step S2, the total power consumption of the tunnel construction system 1 is specified based on the measured value.
ここで、ステップＳ２での総使用電力の特定方法について、図１４を用いて説明する。
図１４は、坑外地上設備以外での使用電力とトンネル施工システム１の総使用電力との関係を示す。
Here, a method of specifying the total power used in step S2 will be described with reference to FIG.
FIG. 14 shows the relationship between the electric power used except for the ground surface equipment and the total electric power used by the tunnel construction system 1.
図１４に示すように、坑外地上設備以外での使用電力が大きくなるほど、トンネル施工システム１の総使用電力が大きくなる。
この図１４を用いて、坑外地上設備以外での使用電力の測定値に基づいて、トンネル施工システム１の総使用電力を特定することができる。
As shown in FIG. 14, the total electric power used by the tunnel construction system 1 increases as the electric power used outside the ground surface equipment increases.
Using FIG. 14, the total power consumption of the tunnel construction system 1 can be specified based on the measurement value of the power usage other than the ground surface equipment.
特に本実施形態によれば、トンネル掘進時におけるトンネル施工システム１の一部の使用電力（坑外地上設備以外での使用電力）を測定し、この測定値に基づいて、トンネル施工システム１の総使用電力を特定する。これにより、トンネル施工システム１の総使用電力を直接的に測定することなく、比較的簡素な構成で、トンネル施工システム１の総使用電力を把握することができる。 In particular, according to the present embodiment, a part of the power used by the tunnel construction system 1 during tunnel excavation (the power consumed by equipment other than the outside ground facilities) is measured, and based on this measured value, the total power of the tunnel construction system 1 is measured. Identify power usage. Thereby, it is possible to grasp the total power consumption of the tunnel construction system 1 with a relatively simple configuration without directly measuring the total power consumption of the tunnel construction system 1.
図１５は、本発明の第４実施形態におけるトンネル施工システム１の概略構成を示す。 FIG. 15 shows a schematic configuration of the tunnel construction system 1 in the fourth embodiment of the present invention.
図１に示す第１実施形態と異なる点について説明する。
トンネル施工システム１を構成するシールド掘進機３’は、泥水式のシールド掘進機である。
シールド掘進機３’のシールド隔壁８の背面には、送泥管８１及び排泥管８２が設けられている。
Differences from the first embodiment shown in FIG. 1 will be described.
The shield machine 3 ′ constituting the tunnel construction system 1 is a muddy water shield machine.
A mud pipe 81 and a mud pipe 82 are provided on the back surface of the shield partition wall 8 of the shield machine 3 ′.
送泥管８１は、シールド隔壁８から覆工体１４及び発進立坑２を経て、地上に予め設置された泥水処理プラント８３に接続されている。
送泥管８１は、その地上に位置する部分に、送泥ポンプ８４が介装されている。
The mud pipe 81 is connected from the shield partition wall 8 to the muddy water treatment plant 83 installed in advance on the ground through the lining body 14 and the start shaft 2.
The mud feed pipe 81 is provided with a mud feed pump 84 at a portion located on the ground.
排泥管８２は、シールド隔壁８から覆工体１４及び発進立坑２を経て、泥水処理プラント８３に接続されている。
排泥管８２は、その坑内に位置する部分に、前側から後側に向かって順に、排泥ポンプ８５と、複数（図では３つ）の排泥中継ポンプ８６〜８８とが介装されている。
The mud discharge pipe 82 is connected to the muddy water treatment plant 83 from the shield partition wall 8 through the lining body 14 and the start shaft 2.
The drainage pipe 82 is provided with a drainage pump 85 and a plurality (three in the figure) of drainage relay pumps 86 to 88 in order from the front side to the rear side in a portion located in the mine. Yes.
泥水処理プラント８３は、泥水を所定濃度に調整する。濃度調整された泥水は、送泥ポンプ８４により加圧されて、送泥管８１を通って、カッタチャンバ１０内に供給される。カッタチャンバ１０内では、泥水と掘削土砂とが混合される。カッタチャンバ１０内で掘削土砂が混合された泥水は、排泥ポンプ８５により吸引されて、排泥管８２を通って、シールド隔壁８の後方に搬出される。すなわち、排泥管８２及び排泥ポンプ８５が、本発明の第１土砂搬送装置に対応して、カッタチャンバ１０内の掘削土砂を、シールド隔壁８の後方に搬出する。また、排泥ポンプ８５より吐出される泥水は、排泥管８２を通って、排泥中継ポンプ８６〜８８にて更に加圧されて、泥水処理プラント８３に送られる。泥水処理プラント８３では、泥水と土砂との分離が行われて、分離された泥水は、所定濃度に調整される。一方、分離された土砂は、土砂ピット３０に一時貯留される。従って、排泥管８２及び排泥中継ポンプ８６〜８８が、本発明の第２土砂搬送装置に対応して、排泥ポンプ８５から泥水処理装置８３を介して土砂ピット３０へ掘削土砂を搬送する。 The muddy water treatment plant 83 adjusts muddy water to a predetermined concentration. The mud water whose concentration has been adjusted is pressurized by the mud feed pump 84, passes through the mud feed pipe 81, and is supplied into the cutter chamber 10. In the cutter chamber 10, muddy water and excavated earth and sand are mixed. The muddy water mixed with the excavated earth and sand in the cutter chamber 10 is sucked by the mud pump 85, passes through the mud pipe 82, and is carried out behind the shield partition wall 8. That is, the mud discharge pipe 82 and the mud discharge pump 85 carry out the excavated earth and sand in the cutter chamber 10 to the rear of the shield partition wall 8 corresponding to the first earth and sand transport device of the present invention. The mud discharged from the mud pump 85 is further pressurized by the mud relay pumps 86 to 88 through the mud pipe 82 and sent to the mud treatment plant 83. In the muddy water treatment plant 83, the muddy water and the earth and sand are separated, and the separated muddy water is adjusted to a predetermined concentration. On the other hand, the separated earth and sand are temporarily stored in the earth and sand pit 30. Therefore, the mud pipe 82 and the mud relay pumps 86 to 88 convey excavated earth and sand from the mud pump 85 to the earth and sand pit 30 via the mud water treatment apparatus 83 corresponding to the second earth and sand conveying apparatus of the present invention. .
トンネル施工システム１は、前述の添加材・裏込材プラント２６の代わりとして、裏込材プラント２６’を地上に備えている。また、後続台車２０（図１５では不図示）には、前述の添加材・裏込材注入設備２２の代わりとして、裏込材注入設備２２’（図１５では不図示）が搭載されている。 The tunnel construction system 1 includes a backing material plant 26 ′ on the ground as a substitute for the above-described additive / backing material plant 26. In addition, a backing material injection facility 22 ′ (not shown in FIG. 15) is mounted on the succeeding carriage 20 (not shown in FIG. 15) instead of the aforementioned additive / backing material injection facility 22.
特に本実施形態によれば、トンネル施工システム１を構成するシールド掘進機３’は、泥水式のシールド掘進機であり、排泥管８２及び排泥ポンプ８５が、本発明の第１土砂搬送装置に対応して、カッタチャンバ１０内の掘削土砂を、シールド隔壁８の後方に搬出し、排泥管８２及び排泥中継ポンプ８６〜８８が、本発明の第２土砂搬送装置に対応して、排泥ポンプ８５から泥水処理装置８３を介して土砂ピット３０へ掘削土砂を搬送する。これにより、第１実施形態と同様に、トンネル施工システム１の総使用電力の過度な増大を抑制するために、特に電力使用量が多いトンネル掘進時のトンネル施工システム１の使用電力を管理することができる。 In particular, according to the present embodiment, the shield machine 3 ′ constituting the tunnel construction system 1 is a muddy water type shield machine, and the mud pipe 82 and the mud pump 85 are the first sediment transport device of the present invention. In response to the above, the excavated sediment in the cutter chamber 10 is carried out behind the shield partition wall 8, and the sludge pipe 82 and the sludge relay pumps 86 to 88 correspond to the second sediment transport device of the present invention. The excavated earth and sand are conveyed from the mud pump 85 to the earth and sand pit 30 through the muddy water treatment device 83. Thus, as in the first embodiment, in order to suppress an excessive increase in the total power consumption of the tunnel construction system 1, the power consumption of the tunnel construction system 1 during tunnel excavation with a large amount of power consumption is managed. Can do.
尚、トンネル施工では、一般的に掘削の進捗にともないトンネル施工システムの総使用電力は増加する。そのため、ひとたび総使用電力が管理値を超えると、本発明に係るトンネル施工システムの使用電力抑制方法により総使用電力を管理値以下に低下させたとしても、その後も管理値を超える場合が多発する。この点、本発明に係るトンネル施工システムの使用電力抑制方法では、総使用電力が管理値を超える場合においても、その都度、作業環境を良好に維持して総使用電力を抑制できる。従って、本発明に係るトンネル施工システムの使用電力抑制方法は、繰り返される総使用電力の超過に対してその都度、繰り返し対応することができるので、産業上の利用可能性は大である。 In tunnel construction, the total power consumption of the tunnel construction system generally increases with the progress of excavation. Therefore, once the total power consumption exceeds the management value, even if the total power consumption is reduced below the management value by the method for suppressing power consumption of the tunnel construction system according to the present invention, the management value often exceeds the management value thereafter. . In this respect, in the method for suppressing power consumption of the tunnel construction system according to the present invention, even when the total power consumption exceeds the control value, the work environment can be maintained well each time and the total power consumption can be suppressed. Therefore, the method for suppressing the power consumption of the tunnel construction system according to the present invention can cope with the repeated excess of the total power usage each time, so that the industrial applicability is great.
１ トンネル施工システム
２ 発進立坑
３、３’ シールド掘進機
４ 前胴
５ 後胴
６ スキンプレート
７ カッタヘッド
８ シールド隔壁
９ カッタ用パワーユニット
１０ カッタチャンバ
１１ 中折れジャッキ
１１ａ シリンダ
１１ｂ ロッド
１２ エレクタ
１３ セグメント
１４ 覆工体
１５ 推進ジャッキ
１５ａ シリンダ
１５ｂ ロッド
１６ スクリューコンベヤ（第１土砂搬送装置）
１７ ケース
１８ オーガ
２０ 後続台車
２１ ベルトコンベヤ（第２土砂搬送装置）
２２ 添加材・裏込材注入設備
２２’裏込材注入設備
２３ ヘッドプーリ
２４ 駆動用プーリ
２５ コンベヤ用ベルト
２６ 添加材・裏込材プラント
２６’裏込材プラント
２７ 垂直ベルトコンベヤ（第２土砂搬送装置）
２８ ベルトコンベヤ（第２土砂搬送装置）
２９ 給排水設備
３０ 土砂ピット（土砂貯留装置）
３１ 土砂搬出設備
３２ 運転管理室
３３ 濁水処理設備
３５ 制御ユニット
５１ 受電点
５２ 幹線
５３ 電線
５４、５５ 変圧器
５６、５７ 支線
５８〜６１ 変圧器
６２〜６５ 支線
６６、６７ 変圧器
６８、６９ 支線
７１、７２ 電線
８１ 送泥管
８２ 排泥管（第１土砂搬送装置、第２土砂搬送装置）
８３ 泥水処理プラント
８４ 送泥ポンプ
８５ 排泥ポンプ（第１土砂搬送装置）
８６〜８８ 排泥中継ポンプ（第２土砂搬送装置）
ＣＢ 遮断器
ＤＳ 断路器
ＶＣＴ 計器用変圧変流器
ＶＴ 計器用変圧器
ＷＨ 電力量計
Ｗ 電力計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel construction system 2 Starting shaft 3, 3 'Shield machine 4 Front trunk 5 Rear trunk 6 Skin plate 7 Cutter head 8 Shield bulkhead 9 Cutter power unit 10 Cutter chamber 11 Folding jack 11a Cylinder 11b Rod 12 Elector 13 Segment 14 Covering Body 15 Propulsion jack 15a Cylinder 15b Rod 16 Screw conveyor (first earth and sand transport device)
17 Case 18 Auger 20 Subsequent carriage 21 Belt conveyor (second earth and sand transport device)
22 Additive / backing material injection facility 22 'Backing material injection facility 23 Head pulley 24 Drive pulley 25 Conveyor belt 26 Additive / backing material plant 26' Backing material plant 27 Vertical belt conveyor (second earth and sand transport) apparatus)
28 Belt conveyor (second earth and sand transport device)
29 Water supply and drainage equipment 30 Sediment pit (sediment storage device)
31 Earth and sand unloading equipment 32 Operation management room 33 Turbid water treatment equipment 35 Control unit 51 Power receiving point 52 Trunk line 53 Electric wires 54 and 55 Transformers 56 and 57 Branch lines 58 to 61 Transformers 62 to 65 Branch lines 66 and 67 Transformers 68 and 69 Branch lines 71 , 72 Electric wire 81 Mud pipe 82 Mud pipe (first sediment transport device, second sediment transport device)
83 Mud treatment plant 84 Mud pump 85 Mud pump (first earth and sand transport device)
86-88 Waste mud relay pump (second sediment transport device)
CB Breaker DS Disconnector VCT Instrument transformer Current transformer VT Instrument transformer WH Energy meter W Wattmeter
Claims (9)
トンネル掘進時における前記トンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、
この測定値に基づいて、前記トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、
この総使用電力が所定値を超えるときに、前記シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させ、かつ、前記シールド掘進機の推進ジャッキの伸長速度を低下させると共に、前記第１土砂搬送装置の土砂搬送速度を低下させること、
を含む、トンネル施工システムの使用電力抑制方法。 In a method of suppressing the total power consumption of a tunnel construction system, including a shield machine and a first earth and sand transport device that carries the excavated earth and sand in the cutter chamber of the shield machine to the rear of the shield bulkhead of the shield machine There,
Measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system when tunneling,
Identifying the total power usage of the tunneling system based on this measurement , and
When the total power usage exceeds a predetermined value, the rotational speed of the cutter head of the shield machine is reduced , and the extension speed of the propulsion jack of the shield machine is reduced, and the first earth and sand transport device Reducing the sediment transport speed,
A method for suppressing power consumption of a tunnel construction system , including
トンネル掘進時における前記トンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、
この測定値に基づいて、所定時間後の前記トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、
この総使用電力が所定値を超えるときに、前記シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させること、
を含む、トンネル施工システムの使用電力抑制方法。 A method for suppressing the total power consumption of a tunnel construction system including a shield machine,
Measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system when tunneling,
Identifying the total power usage of the tunneling system after a predetermined time based on this measurement , and
When the total power used exceeds a predetermined value, the rotational speed of the cutter head of the shield machine is reduced ,
A method for suppressing power consumption of a tunnel construction system , including
トンネル掘進時における前記トンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、
この測定値に基づいて、前記トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、
この総使用電力が所定値を超えるときに、前記シールド掘進機のカッタヘッドの回転速度を低下させると共に、前記シールド掘進機の推進ジャッキの伸長速度を低下させること、
を含み、
前記カッタヘッドの回転速度の低下及び前記推進ジャッキの伸長速度の低下では、前記カッタヘッドの回転速度が低下するほど、前記推進ジャッキの伸長速度が低下する、トンネル施工システムの使用電力抑制方法。 A method for suppressing the total power consumption of a tunnel construction system including a shield machine,
Measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system when tunneling,
Identifying the total power usage of the tunneling system based on this measurement , and
When the total power used exceeds a predetermined value, the rotational speed of the cutter head of the shield machine is reduced and the extension speed of the propulsion jack of the shield machine is reduced,
Including
In the reduction of the rotation speed of the cutter head and the extension speed of the propulsion jack, the method for suppressing the power consumption of the tunnel construction system decreases the extension speed of the propulsion jack as the rotation speed of the cutter head decreases .
トンネル掘進時における前記トンネル施工システムの少なくとも一部の使用電力を測定すること、
この測定値に基づいて、前記トンネル施工システムの総使用電力を特定すること、及び、
この総使用電力が所定値を超えるときに、前記シールド掘進機の推進ジャッキの伸長速度を低下させると共に、前記第１土砂搬送装置の土砂搬送速度を低下させること、
を含み、
前記推進ジャッキの伸長速度の低下及び前記第１土砂搬送装置の土砂搬送速度の低下では、前記推進ジャッキの伸長速度が低下するほど、前記第１土砂搬送装置の土砂搬送速度が低下する、トンネル施工システムの使用電力抑制方法。 In a method of suppressing the total power consumption of a tunnel construction system, including a shield machine and a first earth and sand transport device that carries the excavated earth and sand in the cutter chamber of the shield machine to the rear of the shield bulkhead of the shield machine There,
Measuring the power consumption of at least a part of the tunnel construction system when tunneling,
Identifying the total power usage of the tunneling system based on this measurement , and
When the total power used exceeds a predetermined value, the extension speed of the propulsion jack of the shield machine is decreased, and the sediment transport speed of the first sediment transport device is decreased,
Including
Tunnel construction in which the decrease in the extension speed of the propulsion jack and the decrease in the sediment transfer speed of the first earth and sand transport device result in a decrease in the sediment transport speed of the first earth and sand transport device as the extension speed of the propulsion jack decreases. How to control power consumption of the system.
前記トンネル施工システムの使用電力抑制方法は、前記総使用電力が前記所定値を超えるときに、更に、前記第２土砂搬送装置の土砂搬送速度を低下させることを更に含む、請求項１、及び、請求項４〜請求項６のいずれか１つに記載のトンネル施工システムの使用電力抑制方法。 The tunnel construction system further includes a sediment storage device for storing excavated sediment, and a second sediment transport device for transporting excavated sediment from the first sediment transport device to the sediment storage device,
The method for suppressing power consumption of the tunnel construction system further includes lowering the sediment transport speed of the second sediment transport device when the total power consumption exceeds the predetermined value , and The method for suppressing power consumption of the tunnel construction system according to any one of claims 4 to 6 .
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