JP6316493B1 - シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することのできる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、制御システム及び制御方法を提供する。【解決手段】シールド掘進機100の総推力及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部501、複数の推進ジャッキ20の中心点Oを通る分割線Kを任意に設定し、分割線Kの両側に推力分布ラインを設定し、各推進ジャッキ20の推力を算定する任意設定部502と、分割線Kを回転させて新たな分割線Kを設定し、新たな分割線K毎に各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部503と、分割線K毎に隣接する推進ジャッキ20の推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、最大の差分値が最も小さくなる場合の分割線を最適分割線Kに設定し、最適分割線Kの際の各推進ジャッキ20の推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部504と、を有するシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置である。【選択図】図6
Description
本発明は、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法に関する。
シールド工法における高速施工を実現するべく、シールド掘進機による掘進と、シールド掘進機内におけるセグメントの組立てを同時に行う、掘進同時組立て施工が注目されており、実用に供されている。この掘進同時組立て施工では、セグメントを組立てる組立ジャッキと推進ジャッキの二種類の専用ジャッキを備えた特殊なシールド掘進機を使用する場合もあるが、マシン製作コストが高価になることより、一般のシールド掘進機を使用して掘進同時組立て施工を行うことが望ましい。すなわち、シールド掘進機を構成する掘進機本体の内部において周方向に配設された複数の推進ジャッキのうち、組立てられるセグメントやエレクタと干渉する推進ジャッキはそのロッドを収縮させて不作動とする(この不作動の推進ジャッキを盛替えジャッキと称することもできる)。そして、セグメント組立て部にてセグメントの組立てを行い、他の推進ジャッキはそのまま伸長させてシールド掘進機の掘進を行う。周方向にある全ての推進ジャッキのロッドが伸長していた状態から、一部の推進ジャッキが盛替えジャッキとなる状態に移行することにより、推力のバランスが崩れ、計画掘進線形に沿う掘進が阻害される。そこで、総推力(推進ジャッキ群を形成する全ての推進ジャッキの推力の合計値)及び総ジャッキモーメント(推進ジャッキ群を形成する全ての推進ジャッキによるモーメント)が、当初値と同程度となるように各推進ジャッキの推力制御(圧力制御)を実行する。すなわち、盛替えジャッキによる推力低減分を残りの推進ジャッキに分担させながら、盛替えジャッキの発生によって生じ得るピッチング方向のモーメントやヨーイング方向のモーメントを解消するように、各推進ジャッキへの推力分担量の振り分けを行う。
このように、シールド掘進機による掘進同時組立て施工では、盛替えジャッキが生じた際に、計画掘進線形に沿う掘進を継続させるべく、残りの推進ジャッキの各推力が所望に調整されることになる。各推進ジャッキの推力が調整される際に重要なことは、上記するように総推力及び総ジャッキモーメントが当初値と同程度となることを前提として、隣接する推進ジャッキの推力間に大きな差がないことである。仮に隣接する推進ジャッキの推力間に大きな差があると、相対的に推力の大きな推進ジャッキによって押し込まれる既設セグメントの破損や損傷の危険性が懸念される。そこで、不作動の推進ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した、比較的なだらかな推力分布に基づいて、各推進ジャッキの推力目標値を設定し、この推力目標値に基づいて各推進ジャッキの推力を調整して必要な総推力及びモーメントを得てシールド掘進機の掘進方向制御を行う、推進ジャッキの推力設定方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の推進ジャッキの推力設定方法は、以下の方法による。まず、第一の実施形態に係る推力設定方法は、シールド掘進機の掘進方向制御に必要な目標総推力及び目標ジャッキモーメントを設定し、次に、不作動の推進ジャッキ群の配置範囲内の所定位置と周縁線の中心とを通る軸線を設定する。次に、作動させる推進ジャッキを軸線の両側に二分される2つのグループに分け、目標総推力及び目標ジャッキモーメントを得るように、各グループについて軸線の方向に傾斜する勾配を有する推力分布を設定する。次に、この推力分布に基づいて、各推進ジャッキの第1の推力目標値を設定する方法である。また、第二の実施形態に係る推力設定方法は、不作動の推進ジャッキ群に対して、周縁線の中心に関して対称な位置の推進ジャッキ群を不作動として、目標総推力及び目標ジャッキモーメントを得るように、各グループについて軸線の方向に傾斜する勾配を有する推力分布を設定し、この推力分布に基づいて、各推進ジャッキの第2の推力目標値を設定する。次に、第1の推力目標値の最大値と第2の推力目標値の最大値とを比較し、小さな方を各推進ジャッキの推力目標値として選択する方法である。
すなわち、特許文献1に記載の推進ジャッキの推力設定方法は、軸線の設定に際して、不作動の推進ジャッキ群の配置範囲内の所定位置と周縁線の中心とを通ることを必須の構成とする。特許文献1に記載の推進ジャッキの推力設定方法によれば、不作動の推進ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した比較的なだらかな推力分布に基づいて、各推進ジャッキの第1の推力目標値を設定することができ、この推力目標値に基づいて各推進ジャッキの推力を調整し、必要な総推力及び曲げモーメントを得てシールド掘進機の掘進方向制御を行うことができるとしている。なお、ここで記載する「比較的なだらかな推力分布」とは、あくまでも推力の分布を意味するに過ぎず、推力分布に基づいて各推進ジャッキに推力が配分された際に、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値がなだらかである(差分値が小さい)ことを意味するものではない。
そこで、実際に、特許文献1に記載の推力設定方法を適用した際に、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値の大小を本発明者等は検証した。すなわち、不作動の推進ジャッキを除いた作動する各推進ジャッキに関し、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値が小さい場合に、上記する既設セグメントの損傷等の危険性が低減もしくは解消されるからである。
具体的には、特許文献1の記載に則り、図1に示すように、周方向に16基の推進ジャッキ(J1乃至J16)を等間隔に配設する解析モデルをコンピュータ内に作成し、各推進ジャッキの装備推力を1000kNとし、その20%に相当する200kNを各推進ジャッキの推力値に仮定した(従って全推力値は3200kNに仮定)。そして、J7乃至J10を不作動の推進ジャッキとした上で、特許文献1に記載されるように、不作動の推進ジャッキJ7乃至J10の配置範囲内にある所定位置(ここではJ7乃至J10の中心位置)と周縁線の中心を通る軸線を作成し、軸線の左右にて、不作動の推進ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した、不図示の比較的なだらかな推力分布を解析にて求め、各推進ジャッキの推力を算定した。各推進ジャッキの推力は、その総推力値が当初設定されている3200kNとなり、かつ、不作動の推進ジャッキJ7乃至J10が生じることに起因して発生するモーメントが解消されるように各推進ジャッキに振り分けられた推力である。図1には、解析結果に基づく、各推進ジャッキJ1乃至J6及びJ11乃至J16の推力と、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を示している。
解析の結果、図示例のように軸線を設定し、作動する推進ジャッキJ1乃至J6及びJ11乃至J16の各推力を調整すると、J1−J2間の推力の差分値乃至J15−J16間の推力の差分値(隣接する推進ジャッキが不作動の推進ジャッキの場合の差分値は除く)は比較的小さな値を示している。しかしながら、軸線の左右にある、J1−J16間の推力の差分値は103kNと極めて大きくなり、他の推力の差分値の10倍程度も大きな差分値を有する領域が存在することが分かった。この場合、推進ジャッキJ1と比較して過大な推力が推進ジャッキJ16から対応の既設セグメントに作用することになり、この既設セグメントの破損や損傷の危険性が十分に懸念されることになる。
このように、本発明者等による解析により、特許文献1で記載するように、不作動の推進ジャッキ群の配置範囲内の所定位置と周縁線の中心とを通る軸線を設定した上で、仮に軸線の左右においてなだらかな推力分布を設定したとしても、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値が極めて大きくなる場合があり、このような場合に既設セグメントを破損等させる危険性があることが特定されている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、作動する推進ジャッキ群を形成する複数の推進ジャッキに関し、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することのできる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法を提供することを目的としている。
前記目的を達成すべく、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置の一態様は、シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御システムであって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定部と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部と、を有することを特徴とする。
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定部と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部と、を有することを特徴とする。
本態様によれば、作動ジャッキ群を形成する隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値のうち、最大の差分値が最も小さくなる場合の該分割線を最適分割線に設定し、最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定することにより、隣接する作動推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することができる。
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置の他の態様は、前記推力分布ラインが勾配を有する直線であることを特徴とする。
本態様によれば、推力分布ラインが勾配を有する直線であることより、なだらかな推力分布ラインが保障される。なお、推力分布ラインが、例えば二次曲線のように湾曲した形状の場合、直線状の勾配を有したラインに比べて、なだらかさにばらつきがあることから、直線状の勾配を有する推力分布ラインが好ましい。
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御システムの一態様は、受信部と、計画された掘進方向に関する計画掘進方向データを格納する格納部と、をさらに備えた前記制御装置と、
前記掘進機本体の内部にある、前記シールド掘進機の位置情報データを計測する計測装置と、を有し、
前記計測装置にて計測された前記位置情報データを前記受信部にて受信し、前記計画掘進方向データと前記位置情報データの差分を解消するべく、前記制御装置にて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号を前記制御装置から前記各推進ジャッキに送信することを特徴とする。
前記掘進機本体の内部にある、前記シールド掘進機の位置情報データを計測する計測装置と、を有し、
前記計測装置にて計測された前記位置情報データを前記受信部にて受信し、前記計画掘進方向データと前記位置情報データの差分を解消するべく、前記制御装置にて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号を前記制御装置から前記各推進ジャッキに送信することを特徴とする。
本態様によれば、シールド掘進機の備える計測装置(例えば、三次元位置や進路方向を検出するジャイロセンサやGPS等)からの位置情報データと、計画掘進方向データとの差分を制御装置にて特定し、差分を解消するべく制御装置にて各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号(電気信号)を各推進ジャッキに送信することにより、不作動ジャッキ群が順次変化する場合でも、シールド掘進機の掘進方向を計画掘進方向に制御することができる。
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法の一態様は、シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御方法であって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定工程と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定工程と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定工程と、を有することを特徴とする。
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定工程と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定工程と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定工程と、を有することを特徴とする。
作動ジャッキ群を形成する隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値のうち、最大の差分値が最も小さくなる場合の該分割線を最適分割線に設定し、最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定することにより、隣接する作動推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することができる。本態様の制御方法は、不作動ジャッキ群を必ず通る分割線に基づいて推力分布ラインを設定するものでなく、任意に分割線を設定してその両側の推力分布ラインを設定し、作動ジャッキ群の中で隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を特定し、特定された複数の差分値の中で最大の差分値をさらに特定する。そして、中心点を中心に分割線を所定角度ずつ回転させながら(ずらしながら)同様の操作を繰り返して、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値と、最大の差分値を特定し、各分割線における最大の差分値の中で、最も小さな最大の差分値を与える分割線を最適分割線とする。この最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力に基づいて、掘進同時組立て制御を実行するものである。従って、シールド掘進機の掘進同時組立て施工において、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキの一方の推進ジャッキの推力が相対的に過大となり、この過大な推力にて押し込まれるセグメントが破損等する危険性を解消することができる。
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法の他の態様は、前記推力分布ラインを、勾配を有する直線として作成することを特徴とする。
本態様によれば、推力分布ラインを勾配を有する直線として作成することにより、なだらかな推力分布ラインを形成することができる。
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法の他の態様は、前記不作動ジャッキ群は前記周方向に順次形成されるものであり、
新たな前記不作動ジャッキ群が形成される度に、前記任意設定工程と、前記繰返し設定工程と、前記最終設定工程とを実行することを特徴とする。
新たな前記不作動ジャッキ群が形成される度に、前記任意設定工程と、前記繰返し設定工程と、前記最終設定工程とを実行することを特徴とする。
本態様によれば、例えば不作動ジャッキ群が周方向に順次形成される度に、各設定工程を実行することにより、不作動ジャッキ群に対応する複数のセグメントの組立てを行いながらシールド掘進機の同時掘進を行い、これを周方向の全周に亘って実行することにより、1リング分のセグメントの組立てとシールド掘進機の掘進の同時施工を行うことができる。この制御方法を、所定の掘進延長に亘って実行することにより、セグメントを損傷させることなく、可及的に短工期にてシールドトンネルの施工を行うことができる。
本発明のシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法によれば、作動する推進ジャッキ群を形成する複数の推進ジャッキに関し、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することができる。
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。
[実施形態]
<1.掘進同時組立て制御システムの全体構成>
はじめに、掘進同時組立て制御システムの全体構成について説明する。図2は、シールド掘進機の一例の縦断面図であり、図3は、図2のIII−III矢視図であり、図4は、掘進同時組立て制御システムの全体構成の一例を油圧回路図とともに示す図である。まず、図2,3を参照して、制御システムにて掘進同時組立て制御される、シールド掘進機の一例について説明する。
<1.掘進同時組立て制御システムの全体構成>
はじめに、掘進同時組立て制御システムの全体構成について説明する。図2は、シールド掘進機の一例の縦断面図であり、図3は、図2のIII−III矢視図であり、図4は、掘進同時組立て制御システムの全体構成の一例を油圧回路図とともに示す図である。まず、図2,3を参照して、制御システムにて掘進同時組立て制御される、シールド掘進機の一例について説明する。
図2,3には、泥水式シールド掘進機を示している。なお、掘進同時組立て制御システムにて制御されるシールド掘進機は泥水式シールド掘進機に限定されるものではなく、例えば泥土圧式シールド掘進機や土圧式シールド掘進機であってもよく、また、前胴と後胴が中折ジャッキにて接続された中折れ式のシールド掘進機であってもよく、様々な形式および構造のシールド掘進機が制御対象となる。図2に示すように、シールド掘進機100は、掘進機本体10と、掘進機本体10の前面にある例えばスポーク状のカッタ11と、掘進機本体10の内部にある推進ジャッキ20と、エレクタ30とを有する。
カッタ11の前面には多数のカッタビット12が取り付けられ、背面には撹拌翼13が取り付けられており、カッタ11の背面と隔壁14にて区画された領域にチャンバ15が形成されている。カッタ11の外周部には、不図示のコピーカッタが径方向に進退自在に設けられていてもよい。カッタ11の回転によって地山が掘削され、掘削された土砂はチャンバ15に取り込まれ、送泥管16からチャンバ15に泥水が供給され、カッタ11の回転に応じて回転する撹拌翼13にて土砂と泥水が混ぜ合わされ、排泥管17を介して排出される。掘進機本体10の後方にはセグメントを組み立てるエレクタ30が装備されており、エレクタ30は掘進機本体10の軸方向に移動自在であり、かつ径方向に進退自在であり、かつ周方向に回転自在な機構を有している。エレクタ30は、掘進機本体10の後方から不図示のセグメントキャリアを介して搬送されてきたセグメント(ピース)を受け取り、セグメント組立て部SBにて組立てを行う。なお、図2には、既に複数のセグメントSがリング状に組立てられている既設のセグメントSを数リング分示している。
図2に示すように、図示例では、16基の推進ジャッキ20が掘進機本体10内に周方向(円周方向)に等間隔に配設されている。推進ジャッキ20は、シリンダ21と、シリンダ21から進退自在なロッド22と、ロッド22の先端のスプレッダ23とを有する。推進ジャッキ20は、シリンダ21からロッド22を後方に伸長させ、スプレッダ23を介して既設セグメントSに当接させ、さらにロッド22を伸長することにより、シールド掘進機100に所定の推進力を付与するとともに、シールド掘進機100のモーメント制御を実行するようになっている。例えば、シールド掘進機100は計画された掘進方向に掘進される必要があるが、掘進の過程でピッチング方向やヨーイング方向のモーメントが生じ得る。そこで、これらのモーメントを解消するように各推進ジャッキ20の推力を調整しながら、シールド掘進機100を計画掘進方向に掘進させる制御が実行される。この制御方法は以下で詳説する。また、掘進機本体10の最後方にはテールシール18が取り付けられており、既設セグメントSとテールシール18にて止水性を保障している。
次に、掘進同時組立て制御システムの全体構成について説明する。図4は、掘進同時組立て制御システムの全体構成の一例を油圧回路図とともに示す図である。図4に示すように、掘進同時組立て制御システム1000は、シールド掘進機100内に装備された計測装置200と、例えば地上の管理棟内にある制御装置300とを有する。計測装置200は、ジャイロセンサ51や不図示のGPS(Global Positioning System)、加速度センサ52等を有する。ジャイロセンサ51やGPSでシールド掘進機100の三次元的な位置情報データを取得し、この位置情報データが制御装置300に随時送信される。加速度センサ52は、例えばカッタ11の後方において周方向に複数配設されており、複数の加速度センサ52による計測データに基づき、シールド掘進機100の掘進方向の変化を速やかに特定できるようになる。
推進ジャッキ20のシリンダ21には、圧油供給ライン43の下流端が接続され、圧油供給ライン43には、シリンダ21側から順に電磁開閉弁41と電磁減圧弁42が直列に介在し、圧油供給ライン43の上流端は油圧ポンプ44に接続されている。油圧ポンプ44は油圧タンク45に収容されている油を加圧して圧油とし、この圧油を圧油供給ライン43に供給する。制御装置300では、各推進ジャッキ20の推力が設定され、この推力に応じた指令信号(電気信号)を電磁開閉弁41及び電磁減圧弁42に送信する。例えば、推進ジャッキ20を不作動ジャッキとして作動させない場合、この推進ジャッキ20に対応する電磁開閉弁41を閉制御する指令信号が送信される。また、推進ジャッキ20に所定の推力値の推力を作用させる場合は、電磁減圧弁42を作動させずに電磁開閉弁41を開制御する指令信号が送信されることにより、設定された最大圧の圧油が供給される。あるいは、電磁減圧弁42を作動させつつ電磁開閉弁41を開制御する指令信号が送信されることにより、最大圧より少ない所定値の圧油が供給される。なお、油圧回路において、シリンダ21に不図示のリターンラインが接続され、圧力制御の結果、不要となった圧油が油圧タンク45にリターンされるようになっている。
制御装置300は、計測装置200によって計測されたシールド掘進機100の三次元的な位置情報データを取得し、シールド掘進機100が計画掘進方向に掘進しながらセグメントの同時組立てを行えるよう、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ20の推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号(電気信号)を各推進ジャッキ20に固有の電磁開閉弁41及び電磁減圧弁42に送信する。制御装置300には、データ収集プログラム、データ解析プログラムがインストールされており、制御装置300はこれらのプログラムを実行することにより、データ収集部301及びデータ解析部302として機能する。
データ収集部301は、計測装置200で取得された計測データを受信する受信部であり、データ格納部303に格納する。
データ解析部302は、データ格納部303に格納された計測データに基づいて、各推進ジャッキ20の推力の設定を実行する。
<2.掘進同時組立て制御装置のハードウェア構成>
次に、掘進同時組立て制御装置のハードウェア構成について説明する。図5は、掘進同時組立て制御装置300のハードウェア構成の一例を示す図である。図5に示すように、掘進同時組立て制御装置300は、CPU(Central Processing Unit)401、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、表示部404、及び通信部405を有する。なお、掘進同時組立て制御装置300の各部は、バス406を介して相互に接続されている。
次に、掘進同時組立て制御装置のハードウェア構成について説明する。図5は、掘進同時組立て制御装置300のハードウェア構成の一例を示す図である。図5に示すように、掘進同時組立て制御装置300は、CPU(Central Processing Unit)401、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、表示部404、及び通信部405を有する。なお、掘進同時組立て制御装置300の各部は、バス406を介して相互に接続されている。
CPU401は、掘進同時組立て制御システム1000の動作を制御する。CPU401は、ROM402に記憶された掘進同時組立て制御システム1000の制御プログラムをRAM403に読み出し、RAM403を作業領域として制御プログラムを実行する。RAM403は揮発性メモリであり、例えばDRAM(Dynamic RAM)が適用される。ROM402は不揮発性メモリであり、特にマスクROMが適用され、CPU401が使用するデータやCPU401による処理結果を格納する。また、ROM402には、マスクROMの他、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)やフラッシュメモリも含まれ、EEPROMにおいて、例えばシールド掘進機100の計画掘進方向や計画掘進線形、計画掘進線形中に存在する例えば複数の地盤の性状、各地盤における計画掘進速度等に関するデータが記憶される。
表示部404は、各種画面を表示する。例えば、EEPROM等に格納されている計画掘進線形に対して、計測装置200からの送信データに基づくシールド掘進機100の実際の掘進線形を合成した三次元画像や二次元画像を表示する。また、性状の異なる地盤毎に、シールド掘進機100が計画速度で掘進するのに必要な総推力や、計画掘進方向に掘進するのに必要となる総ジャッキモーメントを表示する。また、シールド掘進機100の掘進方向に直交する断面図を表示し、この断面図において、現在の不作動ジャッキ群と推進ジャッキ群を表示するとともに、特定された最適分割線を表示し、最適分割線の両側の推力分布ラインを表示し、算定された各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を表示する。
<3.掘進同時組立て制御装置の機能構成>
次に、掘進同時組立て制御装置の機能構成について説明する。図6は、掘進同時組立て制御装置300の機能構成の一例を示す図である。図6に示すように、計測装置200から送信された計測データは、データ収集部301にて受信され、データ収集部301からデータ格納部303に一時的に格納される。データ解析部302による解析の実行に当たり、データ格納部303で格納されている計測データがデータ解析部302に取り込まれる。
次に、掘進同時組立て制御装置の機能構成について説明する。図6は、掘進同時組立て制御装置300の機能構成の一例を示す図である。図6に示すように、計測装置200から送信された計測データは、データ収集部301にて受信され、データ収集部301からデータ格納部303に一時的に格納される。データ解析部302による解析の実行に当たり、データ格納部303で格納されている計測データがデータ解析部302に取り込まれる。
データ解析部302は、初期設定部501、任意設定部502、繰返し設定部503、及び最終設定部504を有する。
初期設定部501は、データ格納部303に格納されているシールド掘進機100の計画掘進方向データ(もしくは計画掘進線形データ)及び計測データを取り込み、シールド掘進機100が計画掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する。シールド掘進機100の計画掘進線形は、様々な性状の地盤内を通過するのが一般的であり、また、各地盤内を通過する掘進方向の線形や角度も異なり得ることから、シールド掘進機100の掘進速度は地盤毎に設定されている。性状の異なる地盤毎に、所定の掘進速度にてシールド掘進機100を掘進させる際に要する総推力が予め設定されており、推進ジャッキ群を構成する複数の推進ジャッキの推力の合計がこの総推力となるように、各推進ジャッキに対して推力の割り振りが実行される。また、性状の異なる地盤毎に、さらには、各地盤内における計画掘進方向(掘進角度)毎に、シールド掘進機100に作用するモーメントが設定でき、計画掘進方向にシールド掘進機100を掘進させるにはこのモーメントを解消するための総ジャッキモーメントの設定が必要になる。初期設定部501では、各推進ジャッキの推力の合計が予め設定されている総推力を充足し、かつ、各推進ジャッキの推力によってもたらされる総ジャッキモーメントが予め設定されている総ジャッキモーメントとなるように、各推進ジャッキの推力の割り振りが実行される。この初期設定部501は、不作動ジャッキ群が生じる前の段階、すなわち、全ての推進ジャッキ20が作動ジャッキ群を形成している場合を前提として、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する。
任意設定部502は、不作動ジャッキ群が生じ、掘進同時組立てを行う際に、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ20の推力を設定するに当たり、任意(適当)に決定した分割線に基づいて分割線の両側に二つの分割ジャッキ群を形成し、各分割ジャッキ群に対して推力分布ラインを設定し、この推力分布ラインに基づいて、各推進ジャッキの推力を算定する。この算定された各推進ジャッキの推力の総計は、初期設定部501において設定されている総推力となり、かつ、設定された各推進ジャッキの推力に基づくモーメント(ピッチング方向モーメント及びヨーイング方向モーメントからなるモーメント)が、初期設定部501において設定されている総ジャッキモーメントとなるように、各推進ジャッキの推力が算定される。
任意設定部502では、シールド掘進機100の掘進方向に直交する断面において、周方向に配設された各推進ジャッキ20の中心点を通る任意の分割線が設定される。この際、設定される分割線は不作動ジャッキ群内を通ってもよいし、通らなくてもよい。例えば、上記断面図において、中心点を通る鉛直方向線をY軸、中心点を通る水平方向線をX軸とした際に、例えばY軸上に分割線を設定してもよい。
分割線の両側の分割ジャッキ群に対し、それぞれ推力分布ラインが設定される。設定された各推力分布ラインを使用し、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ20に対し、既に設定されている総推力と総ジャッキモーメントとなるように、各推進ジャッキ20の推力が設定される。すなわち、ここでは、不作動ジャッキ群を考慮し、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ20に対して推力の割り振りが実行される。
任意設定部502では、各推進ジャッキ20の推力に基づいて、作動ジャッキ群における隣接する推進ジャッキ20間の推力の差分値をさらに算定する。
繰返し設定部503は、上記断面図において、中心点を中心に分割線を所定角度ずつ回転させ、各分割線において、任意設定部502と同様に、分割線の両側の分割ジャッキ群に対して推力分布ラインを設定する。設定された各推力分布ラインを使用し、既に設定されている総推力と総ジャッキモーメントとなるように、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ20の推力が算定される。
繰返し設定部503は、分割線毎に、各推進ジャッキ20の推力に基づいて、作動ジャッキ群における隣接する推進ジャッキ20間の推力の差分値をさらに算定する。
繰返し設定部503において、分割線を回転させる所定角度は、例えば1度乃至5度の範囲に設定できる。所定角度が小さいほど、コンピュータでの計算時間は多くなるものの、各推進ジャッキ20に割り振られるべき推力の精度は高くなる。
最終設定部504は、任意設定部502及び繰返し設定部503で算定されている、作動ジャッキ群における隣接する推進ジャッキ20間の推力の差分値に基づいて、最大の差分値を特定する。例えば、任意設定部502において任意に設定した分割線をY軸上に設定し、繰返し設定部503において分割線の回転角度を1度に設定した場合、180度まで回転させると最初に設定した分割線と重なることから、分割線は179度までの合計180本となる。180本の分割線のそれぞれに対して、固有の最大の差分値が特定される。最終設定部504では、この最大の差分値の中で、最も小さな差分値を与える分割線を最適分割線に設定する。そして、この最適分割線の際に算定された各推進ジャッキ20の推力を、各推進ジャッキの推力に設定する。
図示する掘進同時組立て制御装置300によれば、作動ジャッキ群の中で隣接する推進ジャッキ20間の推力の差分値の最大値が最も小さい場合の分割線が最適分割線として特定され、この最適分割線の際に算定される各推進ジャッキ20の推力が、制御される各推進ジャッキ20の推力に設定される。従って、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキ20,20の一方の推進ジャッキ20の推力が相対的に過大となり、この過大な推力にて押し込まれるセグメントSが破損等する危険性を解消することができる。
<4.掘進同時組立て制御方法>
次に、掘進同時組立て制御方法について説明する。図7は、掘進同時組立て制御方法の一例を示すフローチャートであり、計測装置200による計測及び制御装置300における処理の流れを示している。
次に、掘進同時組立て制御方法について説明する。図7は、掘進同時組立て制御方法の一例を示すフローチャートであり、計測装置200による計測及び制御装置300における処理の流れを示している。
ステップS600において、計測装置200にてシールド掘進機100の三次元的位置情報を随時計測し、計測データを制御装置300に随時送信する。制御装置300では、受信された計測データをデータ格納部303に格納する。データ格納部303には、三次元的な計画掘進線形データが格納されている。
ステップS602において、シールド掘進機100が計画掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程を実行する。ここで、図8を参照して、総推力、及び総ジャッキモーメントの一例を説明する。図8は、シールド掘進機100の掘進方向に直交する断面を示しており、この断面において、周方向に等間隔に配設された16基の推進ジャッキ20(J1乃至J16)を示している。各推進ジャッキ20の装備推力に対する所定の割合が、各推進ジャッキの推力値として設定される。例えば、各推進ジャッキ20の推力値が200kNに設定された場合、16基の推進ジャッキ20の総推力Fは3200kNとなる。
一方、性状の異なる地盤に応じて、シールド掘進機100は、水平姿勢及び鉛直姿勢の偏差を修正しながら、計画掘進方向に掘進することになる。例えば、一般に、シールド掘進機100には、掘進過程で下方へ沈み込むようなピッチング方向のモーメントが生じ易いことから、このようなモーメントが生じた際には、反対向きのピッチング方向のモーメントを生ぜしめるように各推進ジャッキの推力を調整する必要がある。総ジャッキモーメントは、このように、性状の異なる地盤に応じて、シールド掘進機100に生じるモーメント(ピッチング方向のモーメントやヨーイング方向のモーメント)を解消して、シールド掘進機100を計画掘進方向に掘進させるべく、各推進ジャッキの推力によって生じるトータルのジャッキモーメントのことである。図8においては、この総ジャッキモーメントとして、ピッチング方向のモーメントRmy(X軸回りのモーメント)とヨーイング方向のモーメントRmx(Y軸回りのモーメント)より、総ジャッキモーメントRmxyが設定されている。以後、シールド掘進機100の掘進同時組立て施工において、16基の推進ジャッキ20のうち、複数の推進ジャッキ20が不作動ジャッキ群を形成することになるが、都度、作動ジャッキ群を形成する残りの推進ジャッキ20の推力が総推力Fを充足し、かつ、各推進ジャッキ20の推力による総ジャッキモーメントがRmxyを充足するように、各推進ジャッキ20の推力が設定される。
ステップS604において、分割線を任意に設定し、任意に設定された分割線の両側に推力分布ラインを設定し、ステップS606において、各推進ジャッキの推力の算定を行う任意設定工程を実行する。ここで、図9を参照して任意設定工程を説明する。図示例では、16基の推進ジャッキ20のうち、6時乃至9時の範囲にある推進ジャッキJ9乃至J12が不作動ジャッキ群を形成するケースを示している。
まず、分割線KをY軸上に設定する(任意設定)。なお、分割線Yの設定は任意であり、中心点Oを通ればどのような分割線であってもよい。この分割線Kの右側の分割ジャッキ群は、推進ジャッキJ1乃至J8にて作動する作動ジャッキ群である。一方、分割線Kの左側の分割ジャッキ群は、不作動の推進ジャッキJ9乃至J12からなる不作動ジャッキ群と、推進ジャッキJ13乃至J16からなる作動ジャッキ群からなる。そして、左右の分割ジャッキ群には、固有の推力分布ラインF1,F2を設定する。
推力分布ラインF1,F2を形成する各推進ジャッキの推力fi(iはJ1乃至J16の数値に相当)は、定数fa、L、rと、変数fu、fv、fwを用いて以下の数式(1)、(2)にて行う。なお、推力分布ラインF1は、推進ジャッキJ1乃至J8の各推進ジャッキの推力fiであり、推力分布ラインF2は、推進ジャッキJ13乃至J16の各推進ジャッキの推力fiである。
以下の3式(数式(3)乃至(5))を満たすように、3つの変数fu、fv、fwが連立方程式にて算定され、各推進ジャッキの推力fiが算定され、推力分布ラインF1,F2が設定される。
ステップS606において、作動する各推進ジャッキ20の推力が算定されたら、さらに、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を算定する。
ステップS608において、中心点Oを中心に分割線を所定角度回転させて新たな分割線Kを設定し、この新たな分割線Kの両側の分割ジャッキ群に対して推力分布ラインを設定し、ステップS610において、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力の算定を行う繰返し設定工程を実行する。ここで、図10を参照して繰返し設定工程を説明する。図10に示すように、任意設定工程にてY軸上に任意に設定した分割線Kを、所定角度θずらして新たな分割線Kを設定する。この所定角度を1度乃至5度程度に設定し、各分割線Kに対して、任意設定工程の際と同様に、分割線Kの両側の分割ジャッキ群に対して推力分布ラインF1,F2を設定し、連立方程式を計算して各推進ジャッキの推力を算定する。
例えば、所定角度を1度に設定した場合、分割線Kは180本設定され、180本の分割線K毎に、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力が算定される。
ステップS610において、分割線毎に、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ20の推力が算定されたら、さらに、分割線毎に、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を算定する。
ステップS612において、最適分割線の選定とこの最適分割線の際の推力分布ラインの決定を行い、ステップS614において、各推進ジャッキの推力の設定を行う最終設定工程を実行する。任意設定工程では、Y軸上にある分割線Kの場合の、各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキの推力の差分値が算定されている。また、繰返し設定工程では、所定角度ずつずらした複数の分割線Kのそれぞれの場合において、各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキの推力の差分値が算定されている。そこで、分割線K毎に、推力の差分値の中から最大の差分値を特定する。分割線Kを1度ずつ回転させながら新たな分割線Kを設定する場合には、180本の分割線Kのそれぞれに固有の推力の差分値の最大値が特定されることになる。ここでは、特定された分割線Kのそれぞれに固有の推力の差分値の最大値のうち、推力の差分値の最大値が最も小さい分割線Kを最適分割線に選定する。そして、この最適分割線の場合の各推進ジャッキ20の推力を、制御される各推進ジャッキ20の推力として設定する。
ステップS616において、設定された各推進ジャッキ20の推力は、指令信号(電気信号)として各推進ジャッキ20の電磁開閉弁41及び電磁減圧弁42に送信し、シールド掘進機100の掘進同時組立て制御が実行される。
図示する掘進同時組立て制御方法によれば、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキ20間の推力の差分値の最大値が最も小さい場合の分割線Kが最適分割線として特定され、この最適分割線の際に算定される各推進ジャッキ20の推力が、制御される各推進ジャッキ20の推力に設定される。従って、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキ20,20の一方の推進ジャッキ20の推力が相対的に過大となり、この過大な推力にて押し込まれるセグメントSが破損等する危険性を解消することができる。
なお、図示例の制御方法では、最終設定工程において、分割線毎の推力の差分値の最大値を算定し、次いで、最も小さな差分値の最大値を与える分割線を最適分割線としているが、任意設定工程及び繰返し設定工程においてそれぞれ、推力の差分値の最大値を特定しておいてもよい。この場合、最終設定工程では、既に特定されている分割線毎の推力の差分値の最大値の中で、最も小さな差分値の最大値を与える分割線を速やかに選定することができる。
既述するように、本発明者等は、特許文献1に記載の推力設定方法を適用した際の、作動ジャッキ群を形成する推進ジャッキ間の推力の差分値を解析にて検証するとともに(比較例)、本実施形態に係る掘進同時組立て制御方法を適用した際の、作動ジャッキ群を形成する隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を解析にて検証した(実施例)。図1に示すように、周方向に16基の推進ジャッキ(J1乃至J16)を等間隔に配設する解析モデルをコンピュータ内に作成し、各推進ジャッキの推力値を200kNとした(従って全推力値は3200kN)。そして、J7乃至J10を不作動の推進ジャッキとした上で、比較例の方法では、不作動の推進ジャッキJ7乃至J10の配置範囲内にある所定位置(ここではJ7乃至J10の中心位置)と周縁線の中心を通る軸線を作成し、軸線の左右にて、不作動ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した、不図示の比較的なだらかな推力分布を解析にて求め、各推進ジャッキの推力を算定した。各推進ジャッキの推力は、その総推力値が当初設定されている3200kNとなり、かつ、不作動の推進ジャッキJ7乃至J10が生じることに起因して発生するモーメントが解消されるように各推進ジャッキに振り分けられた推力である。一方、実施例にかかる方法では、中心点Oを通る分割線を順次回転させながら複数の分割線を設定し、分割線毎に推進ジャッキの推力の差分値及び差分値の最大値を算定し、最も小さな差分値の最大値を与える分割線を最適分割線とし、この最適分割線の際の各推進ジャッキの推力を解析にて求めた。解析結果を図11,12に示す。
図11は、実施例に関する解析の結果、特定された最適分割線Kを示している。解析の結果、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値の最大値に関し、最も小さな差分値の最大値を与える最適分割線Kは、Y軸から62度の位置にあることが分かった。そして、この最適分割線Kは、比較例の方法のように不作動ジャッキ群の内部を通過する軸線とはなっていない。
一方、図12は、比較例及び実施例の場合における、各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値とを示したテーブルである。なお、比較例の結果は図1に示すテーブルと同じものである。既述するように、比較例では、J1−J16間の推力の差分値が103kNと極めて大きな値を示している。これに対し、実施例では、J1−J16間の差分値は24kNと、他の差分値と同程度に小さな値となっており、比較例の23%程度の値となっている。また、実施例において、差分値の最大値はJ15−J16間の27kNであり、この値も他の差分値と同程度に小さな値となっており、比較例の最大値103kNの26%程度の値となっている。
本解析により、本実施形態に係る掘進同時組立て制御方法による効果、すなわち、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制できることが検証されている。
なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
10 :掘進機本体
20 :推進ジャッキ
30 :エレクタ
100 :シールド掘進機
200 :計測装置
300 :制御装置
301 :データ収集部
302 :データ解析部
303 :データ格納部
501 :初期設定部
502 :任意設定部
503 :繰返し設定部
504 :最終設定部
1000 :制御システム
K :分割線(K軸)
O :中心点
K :分割線
20 :推進ジャッキ
30 :エレクタ
100 :シールド掘進機
200 :計測装置
300 :制御装置
301 :データ収集部
302 :データ解析部
303 :データ格納部
501 :初期設定部
502 :任意設定部
503 :繰返し設定部
504 :最終設定部
1000 :制御システム
K :分割線(K軸)
O :中心点
K :分割線
Claims (6)
- シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御システムであって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定部と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部と、を有することを特徴とする、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置。 - 前記推力分布ラインが勾配を有する直線であることを特徴とする、請求項1に記載のシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置。
- 受信部と、計画された掘進方向に関する計画掘進方向データを格納する格納部と、をさらに備えた請求項1又は2に記載の制御装置と、
前記掘進機本体の内部にある、前記シールド掘進機の位置情報データを計測する計測装置と、を有し、
前記計測装置にて計測された前記位置情報データを前記受信部にて受信し、前記計画掘進方向データと前記位置情報データの差分を解消するべく、前記制御装置にて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号を前記制御装置から前記各推進ジャッキに送信することを特徴とする、シールド掘進機の掘進同時組立て制御システム。 - シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御方法であって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定工程と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定工程と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定工程と、を有することを特徴とする、シールド掘進機の掘進同時組立て制御方法。 - 前記推力分布ラインを、勾配を有する直線として作成することを特徴とする、請求項4に記載のシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法。
- 前記不作動ジャッキ群は前記周方向に順次形成されるものであり、
新たな前記不作動ジャッキ群が形成される度に、前記任意設定工程と、前記繰返し設定工程と、前記最終設定工程とを実行することを特徴とする、請求項4又は5に記載のシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法。
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