JP7175733B2 - Shield tunnel construction status display device and construction status display method - Google Patents
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Description
本発明は、シールドトンネルの施工状況表示装置及び施工状況表示方法に関し、シールドトンネルの施工状態を容易に確認可能なシールドトンネルの施工状況表示装置及び施工状況表示方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shield tunnel construction status display device and a construction status display method, and more particularly to a shield tunnel construction status display device and a construction status display method for easily confirming the construction status of a shield tunnel.
従来、シールドトンネルは、施工計画線に基づいてシールドマシンを移動させ、地盤を掘削しながら、掘削箇所にセグメントリングを配置し、順次シールドマシンの進行毎にセグメントリングを連結していくことで形成される。このようなシールドトンネルの施工は、シールドマシンの進行、セグメントリングの設置等の所定の工程が実施される毎に測量し、CAD等の作図ソフトを用いて設置されたシールドマシンの立体図やセグメントリングの立体図を作図し、得られたシールドマシンやセグメントリングの立体図をもとにして、シールドマシン及びセグメントリングの位置を平面図、縦断図、断面図等として作図し、施工計画線からのずれを確認しながら進められている。 Conventionally, a shield tunnel is formed by moving a shield machine according to a construction plan line, placing segment rings in the excavated area while excavating the ground, and connecting the segment rings as the shield machine progresses. be done. The construction of such a shield tunnel is measured each time a predetermined process such as the progress of the shield machine and the installation of the segment ring is performed, and the three-dimensional drawing of the shield machine installed using drawing software such as CAD and the segment Draw a three-dimensional drawing of the ring, and based on the obtained three-dimensional drawing of the shield machine and segment ring, draw the position of the shield machine and segment ring as a plan view, vertical section, cross section, etc., and from the construction plan line We are proceeding while checking for any discrepancies.
しかしながら、上述の図面の作成では、シールドトンネルの特性上奥行方向の長さが著しく長いため、長尺な特殊な紙面上に手作業により作図する必要があり、多くの時間と手間を要し、作業現場で現在の施工状況を容易に確認できないという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みて、シールドトンネルの施工状況を容易に確認可能な施工状況表示装置及び施工状況表示方法を提供することを目的とする。
However, in creating the above-mentioned drawings, due to the characteristics of the shield tunnel, the length in the depth direction is remarkably long, so it is necessary to draw the drawings manually on a long special paper surface, which requires a lot of time and effort. There was a problem that the current construction status could not be easily confirmed at the work site.
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a construction status display device and a construction status display method that allow easy confirmation of the construction status of a shield tunnel.
上記課題を解決するための施工状況表示装置の構成として、シールドマシンによるシールドトンネルの施工状況を表示手段に表示する施工状況表示装置であって、シールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴が記録されたマシン移動履歴情報と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された各情報に基づいて、シールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び、シールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を表示手段に表示する表示処理手段と、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示倍率を変化させる縮尺処理手段とを備え、縮尺処理手段は、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更可能とした。
本構成によれば、容易にシールドトンネルの施工状況が確認できるので、シールドトンネルの施工における作業効率を格段に向上させることができる。また、人手による計算や作図が不要となるため、計算ミスや作図ミスを低減することができる。必要に応じて縦横の倍率が自由に設定できるため、曲率の変化等に対する適応性が高い。これらの結果として、蛇行量の低減と、シールドマシンの掘削に伴なうセグメントの割れや欠けの防止に寄与し、トンネルの品質を向上させることができ、業務時間の短縮に寄与する。また、縮尺処理手段は、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更可能としたことにより、曲率の変化に対する適応性が向上する。
また、施工状況表示装置の他の構成として、表示処理手段は、シールドマシンの進行方向を表示手段の長手方向に向けて表示することにより、広い範囲で施工状況を確認することができる。
また、施工状況表示装置の他の構成として、リング設置履歴情報は、セグメントリングの設置により設置位置及び進行方向とともに日時を紐づけて記録され、表示処理手段は、リング設置履歴線を表示手段に表示するときに、連続する異なる日について異なる色彩で表示することにより、設置されたセグメントリングの状況を容易に把握することができる。
また、施工状況表示装置の他の構成として、表示処理手段は、記憶手段に記憶された各情報に基づいて、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線とともに、セグメントリングが一つ構築される毎のシールドマシンの進行方向及びセグメントリングの方向を矢印で前記表示手段に表示するようにした。
また、施工状況表示装置の他の構成として、表示処理手段は、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示箇所と表示倍率を変更可能としたことにより、施工状況を詳細に確認することができ、常に最適な方法でシールドトンネルの施工を継続できる。
また、上記課題を解決するための施工状況表示方法の態様として、コンピュータにより実行され、シールドマシンによるシールドトンネルの施工状況を表示手段に表示する施工状況表示方法であって、
前記コンピュータに記録されたシールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とに基づいて、表示手段にシールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及びシールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を表示し、表示手段に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を、ユーザーの操作に基づいて、表示倍率を変更可能とし、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更して表示可能とした。
また、施工状況表示方法の他の態様として、表示手段の長手方向にシールドマシンの進行方向を向けてマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を表示したり、リング設置履歴線において、連続する異なる日に設置されたセグメントリングの設置履歴については異なる色彩を用いて表示したり、マシン移動履歴線及びリング設置履歴線とともに、セグメントリングが一つ構築される毎のシールドマシンの進行方向及びセグメントリングの方向を矢印で表示したり、ユーザーが表示手段に触れた状態で所定の操作をすることにより、表示手段に表示されたマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示箇所や表示倍率を変更して表示可能としたりすると良い。
As a construction status display device for solving the above problems, a construction status display device for displaying the construction status of a shield tunnel by a shield machine on a display means, wherein the shield machine has passed from the first shaft to the present. Machine movement history information that records the movement history including the position and traveling direction, and ring installation history information that records the installation history including the position and orientation of the segment ring installed in the shield tunnel by excavating the shield machine. A storage means for storing information , a machine movement history line that is a history of the position of the shield machine moving from the first shaft based on each information stored in the storage means, and each segment ring installed each time the shield machine excavates. display processing means for displaying the ring installation history line , which is the history of the position of the machine, on the display means; and scale processing means for changing the display magnification of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means. The processing means can change the ratio of the longitudinal direction and the lateral direction of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means .
According to this configuration, since the construction status of the shield tunnel can be easily confirmed, the work efficiency in constructing the shield tunnel can be significantly improved. In addition, since manual calculation and drawing are unnecessary, calculation errors and drawing errors can be reduced. Since the vertical and horizontal magnifications can be freely set as needed, it is highly adaptable to changes in curvature and the like. As a result, the amount of meandering can be reduced, and cracking and chipping of segments accompanying the excavation of the shield machine can be prevented, improving the quality of tunnels and contributing to shortening work hours. Further, the scale processing means can change the ratio of the longitudinal direction and the lateral direction of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means, thereby improving adaptability to changes in curvature.
Further, as another configuration of the construction status display device, the display processing means displays the traveling direction of the shield machine in the longitudinal direction of the display means, so that the construction status can be confirmed in a wide range.
Further, as another configuration of the construction status display device, the ring installation history information is recorded by linking the installation position and traveling direction with the date and time by installing the segment ring, and the display processing means displays the ring installation history line on the display means. At the time of display, by displaying different colors for different consecutive days, it is possible to easily grasp the situation of the installed segment rings.
Further, as another configuration of the construction status display device, the display processing means, based on each information stored in the storage means, displays the machine movement history line and the ring installation history line each time one segment ring is constructed. The direction of travel of the shield machine and the direction of the segment ring are indicated by arrows on the display means.
In addition, as another configuration of the construction status display device, the display processing means can change the display position and display magnification of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means, so that the construction status can be displayed in detail. It is possible to confirm the situation and always continue the construction of the shield tunnel in the most suitable way.
Further, as an aspect of the construction status display method for solving the above problems, there is a construction status display method that is executed by a computer and displays the construction status of a shield tunnel by a shield machine on a display means,
Movement history including the position and direction of movement of the shield machine recorded in the computer from the first shaft to the present, and installation including the position and orientation of the segment ring installed in the shield tunnel by excavation of the shield machine Based on the ring installation history information in which the history is recorded , the machine movement history line, which is the history of the position where the shield machine moved from the first shaft, and the position of each segment ring installed each time the shield machine excavates on the display means The display magnification of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means can be changed based on the user's operation, and the machine movement history line and the ring installation history line are displayed. The hysteresis line can be displayed by changing the ratio of the longitudinal direction and the lateral direction .
In addition, as another aspect of the construction status display method, the machine movement history line and the ring installation history line are displayed with the direction of movement of the shield machine facing the longitudinal direction of the display means, or the ring installation history line is displayed on different consecutive days. The installation history of the segment ring installed in the is displayed using different colors, along with the machine movement history line and ring installation history line, the traveling direction of the shield machine and the segment ring each time one segment ring is constructed. By displaying the direction with an arrow or by performing a predetermined operation while the user touches the display means, the display position and display magnification of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means can be changed. It is good to make it displayable.
なお、上記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。 It should be noted that the above summary of the invention does not list all the necessary features of the present invention, and subcombinations of these feature groups can also be inventions.
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments It is not essential to the solution of the invention.
図1は、施工状況表示装置10の一実施形態を示す概略構成図である。施工状況表示装置10は、本実施形態に係るシールドトンネルの施工状況表示方法を実行する所謂コンピュータであって、演算処理手段11としてのCPU、記憶手段12としてのROM,RAM、通信手段13としての入出力インターフェイス、ユーザーに情報を表示する表示手段14としてのモニター、及びユーザーによる操作を可能にする入力手段15とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a construction
施工状況表示装置10は、シールドトンネルの掘削に係る施工計画線情報(以下、計画線情報という)及び施工状況情報とを読み込み、計画線及び施工状況を表示手段14に表示するとともに、ユーザーの入力手段15の操作により表示手段14に表示された計画線及びシールドマシンやセグメントリングの状況を拡大縮小などして表示可能に構成される。
The construction
施工状況表示装置10には、上述の演算処理手段11、記憶手段12、通信手段13、表示手段14及び入力手段15等が一体に構成されたオールインワンコンピュータ、例えば、小型のノート型パソコンやタブレット型端末装置、或いはスマートフォン等の利用が好適である。このような携帯型端末装置を用いることにより、事務所、作業現場等、場所及び時間を問わずに、シールドトンネルの施工状況を容易に確認できる。特に、タブレット型端末を施工状況表示装置10として利用することにより視認性及び可搬性に優れ、特に好適である。
The construction
なお、以下の説明では、施工状況表示装置10に、可搬性に優れたタブレット型端末を利用した場合について説明する。タブレット型端末では、表示手段14としてのモニターは、所謂タッチパネルとして構成され、入力手段15を含む表示入力手段として機能する。
In addition, in the following description, the case where a tablet-type terminal excellent in portability is used as the construction
記憶手段12には、計画線情報及び施工状況情報と、計画線情報及び施工状況情報を表示手段14に表示するための表示プログラムが記憶される。この記憶手段12に記憶された表示プログラムを演算処理手段11であるCPUが処理を実行することにより、施工状況表示装置10を後述の各手段として機能させる。
The storage means 12 stores plan line information and construction status information, and a display program for displaying the plan line information and construction status information on the display means 14 . The display program stored in the storage means 12 is executed by the CPU, which is the arithmetic processing means 11, so that the construction
図2は、施工状況表示装置10の手段を示すブロック図である。図3は、施工状況表示装置10が計画線情報及び施工状況情報を取得するためのシステムの一例を示している。
図2(a)に示すように、施工状況表示装置10は、例えば、計画線情報及び施工状況情報等のデータを取得するデータ取得手段20と、読み込んだデータを表示手段14に表示するための表示処理手段30と、入力操作判別手段24とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing means of the construction
As shown in FIG. 2A, the construction
データ取得手段20は、計画線及び施工状況を表示手段14に表示するための計画線情報及び施工状況情報を取得するための処理を実行する。図3に示すように、データ取得手段20は、例えば、インターネットと接続可能に設けられ、サーバーとして機能する施工状況作図装置100と通信手段13を介して接続され、施工状況作図装置100から計画線情報及び施工状況情報を取得し、記憶手段12に記憶する。なお、施工状況作図装置100については後述する。
The data acquisition means 20 executes processing for acquiring planned line information and construction status information for displaying the planned line and construction status on the display means 14 . As shown in FIG. 3 , the
ここで計画線情報及び施工状況情報について説明する。計画線情報とは、例えば、シールドマシンが搬入される始発竪坑に設定される基準点からシールドマシンが搬出される到達竪坑に設定される基準点との間を3次元の位置座標であらわした3次元位置座標データからなる。即ち、計画線情報は、始発竪坑の基準点を原点とし、この基準点から最初にシールドマシンに設定されるシールドマシンの進行方向である前後方向をX軸、左右方向をY軸、上下方向をZ軸などとしてシールドマシンの通過予定位置をX軸,Y軸,Z軸に属する変数として3次元座標であらわしたものである。 Here, the planned line information and the construction status information will be explained. The planning line information is, for example, three-dimensional positional coordinates representing the distance between a reference point set at the starting shaft where the shield machine is carried in and a reference point set at the arrival shaft where the shield machine is carried out. Consists of dimensional position coordinate data. That is, the planned line information has the reference point of the first shaft as the origin, the longitudinal direction, which is the traveling direction of the shield machine that is first set to the shield machine from this reference point, is the X axis, the horizontal direction is the Y axis, and the vertical direction is The planned passage position of the shield machine is represented by three-dimensional coordinates as variables belonging to the X-, Y-, and Z-axes, such as the Z-axis.
施工状況情報は、実際にシールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を記録したマシン移動履歴情報及びシールドマシンの掘削によりトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを記録したリング設置履歴情報とを含んで構成される。マシン移動履歴情報及びリング設置履歴情報は、施工途中で実施される測量される毎に更新される。 The construction status information includes machine movement history information that records the positions and directions in which the shield machine has actually passed from the first shaft to the present, and the position and orientation of the segment rings that were installed in the tunnel by excavating the shield machine. recorded ring installation history information. The machine movement history information and the ring installation history information are updated each time a survey is performed during construction.
マシン移動履歴情報は、シールドマシンの移動した軌跡を立体図として表示可能な3次元データからなり、シールドマシンの進行した位置情報及び進行した方向情報を含む情報である。なお、シールドマシンの進行方向は、シールドマシンを進行させ、その位置を測量したときの切羽の向く方向をいい、以下この方向をマシン方向という。
リング設置履歴情報は、セグメントリングを連結してシールドトンネル内に構築されたセグメント壁58Aの立体図を表示可能な3次元データからなり、一つのセグメントリングが形成される毎の位置情報及び方向情報を含む情報である。セグメントリングの方向とは、セグメントリングの先端面の向く方向いい、以下この方向をリング方向という。
The machine movement history information consists of three-dimensional data capable of displaying the trajectory of movement of the shield machine as a three-dimensional diagram, and is information including position information and direction information of the movement of the shield machine. The traveling direction of the shield machine is the direction in which the face faces when the shield machine is advanced and the position is surveyed, and this direction is hereinafter referred to as the machine direction.
The ring installation history information consists of three-dimensional data that can display a three-dimensional view of the
入力操作判別手段24は、ユーザーが入力手段15を操作したときの、入力操作を判別するための処理を判定する。本実施形態のようにタブレット端末を用いた場合、その利点を生かし、表示手段14でもある入力手段15を直接的に指で操作し、その操作に応じてユーザーの所望の表示となるように入力可能に構成される。
The input
入力操作判別手段24は、例えば、表示手段14の特定の1箇所を短時間叩く操作を行ったとき(以下この操作をタップという)は、タップされた位置を表示手段14の中心に移動させるものとして処理する。また、タップされた位置が表示手段14に表示されたボタンである場合には、該ボタンが選択されたものとして処理する。 For example, when a specific point on the display means 14 is tapped for a short period of time (this operation is hereinafter referred to as tapping), the input operation determination means 24 moves the tapped position to the center of the display means 14. processed as Further, when the tapped position is the button displayed on the display means 14, it is processed as if the button was selected.
また、表示手段14の任意の箇所を指で触れ、触れた状態を維持したまま所望の方向に動かす操作を行ったとき(以下この操作をスワイプという)は、スワイプされた方向に現在の表示位置を移動させて、隠れていた部分を表示するものとして処理する。 Further, when an arbitrary part of the display means 14 is touched with a finger and an operation is performed to move it in a desired direction while maintaining the touched state (hereinafter, this operation is referred to as a swipe), the current display position is displayed in the swiped direction. is moved to display the hidden part.
また、表示手段14の二か所を2本の指で触れ、2本の指の距離を広げるように表示手段14をなぞった後に指を表示手段14から離したとき(以下この操作をピンチアウトという)場合には、最初に2本の指で表示手段14を触れた位置の直線距離を検出するとともに、2本の指が表示手段14から離れたときの位置の直線距離を検出し、最初に2本の指で触れたときの直線距離で、表示手段14から2本の指が離れたときの直線距離を除したときの倍率で拡大するものとして処理する。また、表示手段14の二か所を2本の指で触れ、2本の指の距離を狭めるように表示手段14をなぞった後に指を表示手段14から離したとき(以下この操作をピンチインという)場合には、最初に2本の指で表示手段14を触れた位置の直線距離を検出するとともに、2本の指が表示手段14から離れたときの位置の直線距離を検出し、最初に2本の指で触れたときの直線距離で、表示手段14から2本の指が離れたときの直線距離を除したときの倍率で縮小するものとして処理する。 Further, when two fingers are touched at two places on the display means 14 and the fingers are separated from the display means 14 after tracing the display means 14 so as to widen the distance between the two fingers (this operation is hereinafter referred to as pinch-out). ), the linear distance at the position where the two fingers first touch the display means 14 is detected, and the linear distance at the position when the two fingers are separated from the display means 14 is detected. The linear distance when the two fingers are touched on the display means 14 is divided by the linear distance when the two fingers are separated from the display means 14. Also, when two fingers are touched at two places on the display means 14 and the two fingers are traced on the display means 14 so as to narrow the distance between them, the fingers are released from the display means 14 (hereinafter, this operation is referred to as pinch-in). ), the linear distance of the position where the two fingers first touch the display means 14 is detected, and the linear distance of the position when the two fingers are separated from the display means 14 is detected. Processing is performed assuming that the reduction ratio is obtained by dividing the linear distance when the two fingers are separated from the display means 14 by the linear distance when the two fingers are touched.
なお、上記操作は、施工状態を表示手段14に表示し、現在の状況を確認するために、ユーザーが行う操作の一部を示したものであって、これに限定されず、適宜入力操作を判別する機能を付加すれば良い。 In addition, the above operation indicates a part of the operation performed by the user in order to display the construction state on the display means 14 and confirm the current situation, and is not limited to this. A distinguishing function should be added.
表示処理手段30は、入力手段15から入力された指令に基づいて、記憶手段12に記憶された施工計画線情報及び施工状況情報に基づいて、シールマシンの移動した位置及び各位置における方向や、各セグメントリングの配置された位置及び各位置における方向を表示手段14に表示するための処理を実行する。 The display processing means 30 displays the position to which the sealing machine has moved, the direction at each position, A process for displaying the position where each segment ring is arranged and the direction at each position on the display means 14 is executed.
図2(b)に示すように、表示処理手段30は、断面処理部32と、縮尺処理部34と、拡縮処理部36とを備える。図2(c)に示すように、断面処理部32は、xy断面処理部32A、xz断面処理部32Bを備え、立体図を表示可能な3次元データである計画線情報及び施工状況情報から情報を抽出し、計画線及び施工状況の断面を表示手段14に表示するための処理を実行する。
As shown in FIG. 2B, the display processing means 30 includes a
例えば、xy断面処理部32Aは、計画線情報及び施工状況情報からxy断面に含まれる情報を抽出し、xy断面に含まれる計画線、xy断面に含まれるシールドマシンの移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング配置履歴線を表示するとともに、セグメントリングが一つ構築される毎のマシン方向及びリング方向とを、例えば、矢印などで表示する。xz断面処理部32Bは、計画線情報及び施工状況情報からxz断面に含まれる情報を抽出し、xz断面に含まれる計画線、xz断面に含まれるシールドマシンの移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング配置履歴線を表示するとともに、セグメントリングが一つ構築される毎のマシン方向及びリング方向とを、例えば、矢印などで表示する。
For example, the xy cross
また、断面処理部32では、各断面の表示においてリング配置履歴線を表示する場合、少なくとも連続する日の色彩が異なるように色彩を変えてリング配置履歴線を表示する。
表示処理手段30は、断面処理部32のxy断面処理部32A及びxz断面処理部32Bにおいて設定されたx方向、即ちシールドトンネルの奥行方向が表示手段14における長手方向に沿うように、表示手段14に表示する。
In addition, when displaying the ring placement history line in the display of each cross section, the cross
The display processing means 30 displays the display means 14 so that the x direction set in the xy
縮尺処理部34は、例えば、入力手段15を介してユーザーから入力される指令に基づいて、表示手段14に表示する計画線及び施工状況の表示位置及び表示倍率の変更を処理する縮尺処理手段として機能する。縮尺処理部34は、計画線や、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線を表示手段14に表示する場合に、例えば、x方向、y方向、z方向について所定の縮尺を設定する。シールドンネルは奥行方向(x方向)に長いため、y方向、或いはz方向を1としたときに、例えば、y方向やz方向に対してx方向が1/6等となるようにスケールが設定される。即ち、縮尺処理部34は、表示手段14に表示されるマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を、表示手段14の長手方向及び表示手段14の短手方向のスケール(比率)を変更可能とした。
なお、x方向への倍率は、1/6に限定されず、例えば、1/100や1/4等であっても良く、適宜変更すれば良い。また、1/6倍や1/4倍等の定倍に限定されず、各方向(x方向、y方向、z方向)への倍率を変更可能としても良く、等倍としても良い。
The
Note that the magnification in the x direction is not limited to 1/6, and may be, for example, 1/100, 1/4, or the like, and may be changed as appropriate. Further, the magnification is not limited to a fixed magnification such as 1/6 or 1/4, and the magnification in each direction (x direction, y direction, z direction) may be changed, or may be 1/1.
拡縮処理部36は、入力手段15から入力される指令に基づいて、表示手段14に表示された計画線や、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線を拡大又は縮小して表示するための処理を実行する。
The enlargement/
図2(d)に示すように、操作ボタン表示手段22は、例えば、断面切替ボタン表示部22Aと、縮尺切替ボタン表示部22Bとを備え、表示手段14に表示された計画線及び施工状況の表示断面の切り替えや、表示断面を拡大・縮小させるための入力をユーザーに促すための処理を実行する。
As shown in FIG. 2(d), the operation
断面切替ボタン表示部22Aは、表示手段14に表示された計画線及び施工状況を確認するための断面が、xy断面か、xz断面かを示すボタン(以下断面表示ボタンAという)を表示する。そして、ユーザーが断面表示ボタンAをタッチすることにより、例えば、表示手段14に表示する計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線の断面をxy断面→xz断面→xy断面→・・・の順に切り替えるための処理を実行する。
The cross-section switching
例えば、表示手段14に表示されたxy断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線を、xz断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線に切り替える場合、ユーザーが断面表示ボタンをタッチすることで、断面処理部32に表示断面を切り替える信号が出力され、xz断面処理部32Bの処理により表示手段14にxz断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線をが表示される。
For example, when switching the xy cross-section planning line, machine movement history line, and ring placement history line displayed on the display means 14 to the xz cross-section planning line, machine movement history line, and ring placement history line, the user presses the section display button is touched, a signal for switching the displayed cross section is output to the cross
縮尺切替ボタン表示部22Bは、表示手段14に表示されたxy断面の計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線の断面図の縮尺を示すボタン(以下縮尺表示ボタンBという)を表示し、該縮尺表示ボタンBをユーザーがタッチすることにより、縮尺率を設定するためのサブメニューを表示手段14に表示するための処理を実行する。サブメニューには、等倍(1倍)、2倍、4倍、或は1/2倍、1/4倍、1/100等の縮尺率が表示される。そして、ユーザーがサブメニューに表示された縮尺率をタップし、選択することで選択された縮尺率によって、表示手段14に表示される計画線及び施工状況の断面図が表示される。なお、縮尺の切り替えは、上記方法に限定されず、例えば直接縮尺率を数値により入力するようにしても良い。
The scale switching
最初に表示手段14に表示される計画線、マシン移動履歴線及びリング配置履歴線の断面及び縮尺率は、初期設定情報として記憶手段12に記憶される。 The cross sections and scales of the plan line, machine movement history line and ring placement history line displayed on the display means 14 first are stored in the storage means 12 as initial setting information.
図4は、シールドマシン及びセグメント壁の構造を示す図である。図5は、施工状況作図装置100のブロック図である。図6は、施工状況表示装置10の表示手段14に表示される施工図の一例を示している。ここで、図4を参照し、施工状況情報の元となるシールドマシン51の構造及びセグメントリングについて概説する。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the shield machine and segment walls. FIG. 5 is a block diagram of the construction
シールドマシン51は、カッターヘッド52、円筒状の胴筒53、油圧式の推進ジャッキ54、カッターヘッド52の駆動機構55、中折れジャッキ56、その他図外のセグメントリング組立装置(エレクター)、制御部、操縦室などを備える。胴筒53は、前胴53Aと後胴53Bとで構成され、中折れ装置を介して連結される。前胴53A及び後胴53Bは、中折れ装置を構成する中折れジャッキ56の伸縮により互いの軸線が交差するように屈曲する。後胴53Bの後端部側の内周面には、円周方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された複数の推進ジャッキ54を備える。
The
シールドマシン51は、複数の推進ジャッキ54のピストン57の伸ばし量を調整することによって前胴53A及び後胴53Bの進行方向が制御される。また、シールドマシン51は、中折れジャッキ56の伸ばし量を調整することにより、後胴53Bに対する前胴53Aの屈曲する角度を調整して進行方向を大きく変化させることができる。
The
シールドマシン51は、例えば図外の始発竪坑から到達竪坑まで掘進するが、当初は始発竪坑内に設けた受板に推進ジャッキ54のピストン57の先端を押し当て、ピストン57を伸ばして受板から得られる反力とともにカッターヘッド52を回転させることによって前方に推進する。
そして、所定距離前進すると、シールドマシン51の内部において複数のセグメントピース58aをエレクターにより周方向に接合して組み立てたセグメントリング58をシールドマシン51の後方に配置し、再びシールドマシン51を所定距離推進させる。以後、セグメントリング58の継ぎ足しと、所定の距離の推進を繰り返すことにより、シールドトンネルの掘進が進行するとともに、シールドマシン51の後方には、複数のセグメントリング58からなるセグメント壁58Aが構築される。また、シールドマシン51により掘削された地盤59とセグメント壁58Aの外周面との間には、モルタルやコンクリートのような裏込材60が充填される。なお、図4に示すように、セグメント壁58Aの先頭部は、胴筒53の後胴53Bの後端開口から後胴53Bの内側にセグメントリング58の所定数分が入り込んだ状態で施工される。
The
After moving forward a predetermined distance, a
シールドマシン51は、当該シールドマシン51、及びセグメント壁58Aの3次元の位置情報及び方向情報を含む現状情報を計測する図外の光学式測量装置やジャイロ式測量装置などの測量装置90を備える(図3参照)。図3に示すように、測量装置90による測量結果は、該測量装置90に内蔵された通信装置を介してリアルタイムに施工状況作図装置100に出力され、施工状況作図装置100の備える記憶手段120にシールドマシン51の現状情報及びセグメント壁58Aの現状情報として記憶される。
The
測量結果として入力されたシールドマシン51の現状情報及びセグメント壁58Aの現状情報は、記憶手段120に測量履歴としてエクセル等の表形式のファイルとして日時とともに蓄積して記憶される。測量装置90による測量は、少なくとも一つのセグメントリング58が設置され、継ぎ足される毎、一日における作業の開始時及び終了時に実施される。なお、あるいは推進ジャッキ54を51ストローク分伸ばす毎に測量装置90による測量結果である位置情報及び方向情報を施工状況作図装置100に出力するようにしても良い。
The current state information of the
以下、計画線情報及び施工状況情報を提供する施工状況作図装置100について説明する。図3に示すように、施工状況作図装置100は、トンネル内に設けられた所謂Wi-Fi等のルーター(無線通信中継手段)を介して測量装置90及び施工状況表示装置10と常時接続可能に構成される。
The construction
図5に示すように、施工状況作図装置100は、所謂コンピュータであって、演算処理手段110としてのCPU、記憶手段120としてのROM,RAM、無線による通信を可能にする通信手段130としての入出力インターフェイス、施工状況の作図作業に利用される入力手段140及び表示手段150とを備える。記憶手段120には、施工計画線情報と、セグメント情報と、シールドマシン情報と、施工状況作図プログラムとがあらかじめ入力,記憶される。
As shown in FIG. 5, the construction
また、記憶手段120には、測量装置90からシールドマシン51の現状情報及びセグメント壁58Aの現状情報が記録される。シールドマシン51の現状情報及びセグメント壁58Aの現状情報は、施工状況作図装置100に入力される毎に日時とともに蓄積される。例えば、施工状況作図装置100に入力されたシールドマシン51の現状情報及びセグメント壁58Aの現状情報は、エクセルファイル形式等の表形式で記録される。
Further, the current status information of the
施工計画線情報は、例えば、シールドマシンが搬入される始発竪坑に設定される基準点からシールドマシンが搬出される到達竪坑に設定される基準点との間を3次元の位置座標であらわした3次元位置座標データからなる。例えば、施工計画線情報は、始発竪坑の基準点を原点とし、この基準点から最初にシールドマシン51に設定されるシールドマシン51の進行方向である前後方向をX軸、左右方向をY軸、上下方向をZ軸などとしてシールドマシン51の通過予定位置をX軸,Y軸,Z軸に属する変数として3次元座標であらわしたものである。なお、施工計画線情報を構成する3次元座標データの座標系は、地球の中心を基準とするGPSによるグローバル座標系、始発竪坑の基準点を原点とする座標系等のいずれであっても良い。
The construction plan line information is, for example, three-dimensional positional coordinates representing the distance between a reference point set at the starting shaft where the shield machine is carried in and a reference point set at the arrival shaft where the shield machine is carried out. Consists of dimensional position coordinate data. For example, the construction plan line information has the reference point of the first shaft as the origin, and the longitudinal direction, which is the traveling direction of the
セグメント情報は、セグメントピースデータと、セグメントデータとを含んで構成される。セグメントピースデータは、利用可能なセグメントピース58aの形状及び寸法等を番号付けしてデータベース化したものである。セグメントピース58aの形状には、セグメント同士の連結面が平行なものや、連結面が所定角度で傾斜したテーパー状のもの等がある。
セグメントデータは、セグメントピースデータに登録された複数のセグメントピース58aを組み合わせてセグメントリング58を組み立てたときのセグメントピース58aの組み合わせ番号や、組み合わせ番号に対応したセグメントリング58の中心線の長さ及び方向(組み立て向き)をデータベース化したものである。
The segment information includes segment piece data and segment data. The segment piece data are databased by numbering the shapes, dimensions, etc. of the
The segment data includes the combination number of the
セグメントリング58の長さとは、複数のセグメントピース58aにより環状に構成されたセグメントリング58の一端側の連結面の中心と、他端側の連結面の中心とを結ぶ線分の長さを言う。また、セグメント8の方向とは、セグメントリング58の一端側の連結面の中心と他端側の連結面の中心とを結ぶ線分の一端側の連結面に対する角度、又は前記線分の他端側の連結面に対する角度を言う。つまり、角度が0度以外の場合には、セグメント壁58Aを構築するときに組み付け向きが設定される。
The length of the
シールドマシン情報は、シールドマシン51の全長等の主要部の寸法、カッターヘッド2の外径及び長さ等の寸法、前胴53A及び後胴53Bの外径,内径及び長さ等の寸法、推進ジャッキ54のストローク長さ、中折れ許容角度、カッターヘッド52を回転させて掘進するときのシールドマシン51のローリング量等を含む。
The shield machine information includes dimensions of main parts such as the overall length of the
図6に示すように、演算処理手段110としてのCPUが、施工状況作図プログラムを実行することにより、施工状況作図装置100を施工計画線出力処理手段102、シールドマシン現状出力処理手段104、セグメント現状出力処理手段106として機能させる。
As shown in FIG. 6, the CPU as the arithmetic processing means 110 executes the construction situation drawing program, so that the construction
施工計画線出力処理手段102は、記憶手段120に記憶された上記施工計画線情報を読み込み、施工状況表示装置10の表示手段14に表示可能な施工計画情報を出力する。
The construction plan line output processing means 102 reads the construction plan line information stored in the storage means 120 and outputs construction plan information that can be displayed on the display means 14 of the construction
シールドマシン現状出力処理手段104は、上述したシールドマシン51の現状情報として施工状況作図装置100に入力されたシールドマシン51の現状における3次元の位置情報及び方向情報と、記憶手段120に記憶されたシールドマシン情報とに基づいて、シールドマシン51の現状位置における3次元の現状図データを記憶手段120に出力される。シールドマシン51の現状図データは、現状の位置情報及び方向情報と、シールドマシン51の中心線の位置及び方向とを一致させることにより生成され、シールドマシン51の前胴53Aの外形形状、及び、後胴53Bの外形形状及び内形形状が3次元の立体図を表示可能なデータとして構成される。シールドマシンの現状図データは、記憶手段120に出力される毎に、その出力された日時とともにマシン移動履歴情報として記憶手段120に蓄積される。
Shield machine current status output processing means 104 outputs three-dimensional position information and direction information of the current status of the
セグメント現状出力処理手段106は、セグメント壁58Aの現状情報として入力されたセグメント壁58Aの現状における3次元の位置情報及び方向情報と、記憶手段120に記憶されたセグメント情報とに基づいて、セグメント壁58Aの現状位置における3次元の現状図データを記憶手段120に出力する。セグメント壁58Aの現状図データは、現状の位置情報及び方向情報にセグメント壁58Aを構成するセグメントリング58の中心線の位置及び方向を一致させることにより生成され、セグメント壁58Aの外形形状、及び、内形形状が3次元の立体図を表示可能なデータとして構成される。セグメント壁58Aの現状図データは、記憶手段120に出力される毎に、その出力された日時とともにリング設置履歴情報として記憶手段120に蓄積される。
The segment current output processing means 106 outputs the segment wall based on the current three-dimensional position information and direction information of the
図7は、施工状況表示装置に表示された施工状況の表示画面の一例を示す図である。
以下、図7を参照し、施工状況表示装置10により施工状況の確認する方法、即ち、施工状況表示装置10の操作方法について説明する。
例えば、ユーザーが、表示手段14に表示された施工状況表示プログラムを実行するための図外のアイコンをタップする。これにより、施工状況表示プログラムが起動する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a construction status display screen displayed on the construction status display device.
Hereinafter, a method for confirming the construction status by the construction
For example, the user taps an icon (not shown) for executing the construction status display program displayed on the display means 14 . This activates the construction status display program.
施工状況表示プログラムが起動すると、まず、データ取得手段20により、通信手段13を介して施工状況作図装置100に接続され、施工計画線情報と、施工状況情報であるマシン移動履歴情報及びリング設置履歴情報とが施工状況作図装置100から取得される。これにより、施工状況表示装置10の記憶手段12に、施工計画線情報、マシン移動履歴情報、リング設置履歴情報が記憶される。
When the construction status display program is started, first, the data acquisition means 20 is connected to the construction
次に、表示処理手段30が、記憶手段12に初期表示設定として記憶された情報(ここでは、図7に示すように、表示断面がxz断面、縮尺率がx方向に1/100、z方向に1とする)に基づいて、施工計画線情報、マシン移動履歴情報、リング設置履歴情報を処理する。これにより、図7に示すように、表示手段14に施工計画線、マシン移動履歴線及びマシン方向、リング設置履歴線及びリング方向が表示される。 Next, the display processing means 30 processes information stored as initial display settings in the storage means 12 (here, as shown in FIG. 7, the display section is the xz section, the scale is 1/100 in the x direction, and 1), the construction plan line information, machine movement history information, and ring installation history information are processed. As a result, as shown in FIG. 7, the construction plan line, machine movement history line and machine direction, ring installation history line and ring direction are displayed on the display means 14 .
まず、表示手段14に表示された施工計画線、マシン移動履歴線、及びリング設置履歴線等の特定の位置を表示手段14の中央に移動させたい場合には、中央に移動させたい場所をタップすることで表示位置が移動する。 First, if you want to move a specific position such as the construction plan line, machine movement history line, and ring installation history line displayed on the display means 14 to the center of the display means 14, tap the place you want to move to the center. By doing so, the display position will move.
次に、表示断面を変更する場合について説明する。表示手段14に表示された断面表示ボタンAをユーザーが指でタップすることにより、縮尺を維持したまま、表示断面がxz断面からxy断面へと変更される。 Next, the case of changing the display cross section will be described. When the user taps the section display button A displayed on the display means 14 with a finger, the display section is changed from the xz section to the xy section while maintaining the scale.
次に、施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線の表示倍率を変更する場合について説明する。表示手段14に表示された施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線を直接ピンチイン・ピンチアウトの操作をすることでその部分を縮小・拡大表示することができる。 Next, a case of changing the display magnification of the construction plan line, machine movement history line, and ring installation history line will be described. Direct pinch-in/pinch-out operations can be performed on the construction plan line, machine movement history line, and ring installation history line displayed on the display means 14 to reduce/enlarge the display.
次に、施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線の縮尺を変更する場合について説明する。縮尺を変更する場合には、縮尺表示ボタンBの倍率を示す数字をユーザーが指でタップすることにより、プルダウンメニューが表示され、プルダウンメニューに設定された複数の縮尺率の中から一つを選択することで縮尺を変更することができる。 Next, a case of changing the scale of the construction plan line, machine movement history line, and ring installation history line will be described. When changing the scale, the user taps the number indicating the magnification of the scale display button B with a finger to display a pull-down menu, and select one from a plurality of scale rates set in the pull-down menu. You can change the scale by
次に、現在、表示手段14に表示されている施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線の表示位置を移動させる場合について説明する。表示位置を移動させる場合には、表示手段14の何れかを指で触れ、例えば、表示手段14の長手方向にスワイプの操作を行うことで、表示位置を移動させることができる。 Next, a case of moving the display positions of the construction plan line, machine movement history line, and ring installation history line currently displayed on the display means 14 will be described. When the display position is to be moved, the display position can be moved by touching any one of the display means 14 with a finger and performing a swipe operation in the longitudinal direction of the display means 14, for example.
以上説明したように、本実施形態に係る施工状況表示装置10によれば、シールドトンネルの施工において、人手が介在することなく、現在の施工状況の施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線を表示手段14に表示できるため、作業者が容易に施工状況を視認することができる。これにより、シールドトンネルの施工にかかる作業効率を格段に向上させることができる。
また、上述のように、施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線等の作図において人手による計算や作図が不要となるため、計算ミスや作図ミスを低減することができる。
加えて、表示手段14に表示する施工計画線、マシン移動履歴線、リング設置履歴線を必要に応じて倍率が自由に設定できるため、トンネルの曲がり部分における施工状況が確認し易くなり、特に曲率の変化等に対する適応性が高い。これらの結果として、シールドマシンの進行時の蛇行量の低減と、シールドマシンの掘削に伴なうセグメントの割れや欠けの防止に寄与し、トンネルの品質を向上させ、ひいては業務時間の短縮に寄与することになる。
As described above, according to the construction
In addition, as described above, since manual calculation and drawing are unnecessary when drawing construction plan lines, machine movement history lines, ring installation history lines, and the like, calculation errors and drawing errors can be reduced.
In addition, since the magnification of the construction planning line, machine movement history line, and ring installation history line displayed on the display means 14 can be freely set as needed, it becomes easy to check the construction status of the curved portion of the tunnel, especially the curvature. Highly adaptable to changes in As a result, the amount of meandering during shield machine travel is reduced, and segment cracking and chipping due to excavation by the shield machine are prevented, which contributes to improved tunnel quality and a reduction in work hours. will do.
また、上記実施形態では、施工において必要とされる情報が、インターネット上のサーバーに置かれるため、複数のユーザーがいつ、どこででもそれぞれ作業状況を確認することができるとともに、作業状況を共有できるため、作業効率を向上させることができる。 In addition, in the above embodiment, the information required for construction is placed on a server on the Internet, so that multiple users can check the work status anytime and anywhere, and share the work status. , can improve work efficiency.
また、上記実施形態では、施工計画線情報を施工状況作図装置100から取得するものとして説明したが、あらかじめ施工状況表示装置10に記憶させておいても良い。即ち、工事の進捗により変化する施工状況情報のみ施工状況作図装置100により処理し、施工状況表示装置10取得するようにしても良い。
Further, in the above embodiment, the construction plan line information is obtained from the construction
また、本実施形態では、計画線情報及び施工状況情報を外部に設けた施工状況作図装置100から取得するものとして説明したが、施工状況作図装置100で実行される処理を施工状況表示装置10の内部において実行するようにしても良い。
Further, in the present embodiment, it is assumed that the planned line information and the construction status information are obtained from the construction
10 施工状況表示装置、12 記憶手段、24 入力操作判別手段、
30 表示処理手段、90 測量装置、100 施工状況作図装置。
10 construction status display device, 12 storage means, 24 input operation determination means,
30 display processing means, 90 surveying device, 100 construction situation drawing device.
Claims (10)
シールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴が記録されたマシン移動履歴情報と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記各情報に基づいて、シールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及び、シールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を前記表示手段に表示する表示処理手段と、
前記表示手段に表示されたマシン移動履歴線及びリング設置履歴線の表示倍率を変化させる縮尺処理手段と、を備え
前記縮尺処理手段は、前記表示手段に表示される前記マシン移動履歴線及び前記リング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更可能としたことを特徴とする施工状況表示装置。 A construction status display device for displaying the construction status of a shield tunnel by a shield machine on a display means,
Machine movement history information that records the movement history including the position and direction of movement from the first shaft to the present, and the position and direction of the segment ring installed in the shield tunnel by excavating the shield machine. storage means for storing ring installation history information in which the installation history is recorded;
Based on the information stored in the storage means, the machine movement history line , which is the history of the position where the shield machine moved from the first shaft, and the history of the position of each segment ring installed each time the shield machine excavates. display processing means for displaying the ring installation history line on the display means;
and scale processing means for changing the display magnification of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means.
The construction status display device , wherein the scale processing means can change the ratio of the longitudinal direction and the lateral direction of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means.
前記表示処理手段は、前記リング設置履歴線を前記表示手段に表示するときに、連続する異なる日について異なる色彩で表示することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の施工状況表示装置。 The ring installation history information is recorded by linking the date and time together with the installation position and traveling direction by installing the segment ring,
3. The construction status display device according to claim 1, wherein the display processing means, when displaying the ring installation history line on the display means, displays different consecutive days in different colors. .
前記コンピュータに記録されたシールドマシンが始発竪坑から現在に至るまでに通過した位置及び進行方向を含む移動履歴と、シールドマシンの掘削によりシールドトンネル内に設置されたセグメントリングの位置及び向きを含む設置履歴が記録されたリング設置履歴情報とに基づいて、前記表示手段にシールドマシンが始発竪坑から移動した位置の履歴であるマシン移動履歴線及びシールドマシンが掘進する毎に設置された各セグメントリングの位置の履歴であるリング設置履歴線を表示し、
前記表示手段に表示されたマシン移動履歴線及びリング設置履歴線を、ユーザーの操作に基づいて、表示倍率を変更可能とし、
前記マシン移動履歴線及びリング設置履歴線の長手方向及び短手方向の比率を変更して表示可能としたことを特徴とする施工状況表示方法。 A construction status display method that is executed by a computer and displays the construction status of a shield tunnel by a shield machine on a display means,
Movement history including the position and direction of movement of the shield machine recorded in the computer from the first shaft to the present, and installation including the position and orientation of the segment ring installed in the shield tunnel by excavation of the shield machine Based on the ring installation history information in which the history is recorded, the machine movement history line , which is the history of the position where the shield machine moved from the first shaft, and the segment rings installed each time the shield machine excavates are displayed on the display means. Display the ring installation history line , which is the history of the position ,
The display magnification of the machine movement history line and the ring installation history line displayed on the display means can be changed based on the user's operation,
A construction status display method , wherein the machine movement hysteresis line and the ring installation hysteresis line can be displayed by changing the ratio of the longitudinal direction and the transverse direction .
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