JP7402748B2

JP7402748B2 - トンネル掘削装置の制御方法およびトンネル掘削装置

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Publication number: JP7402748B2
Application number: JP2020094432A
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Filing date: 2020-05-29
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Description

本発明は、トンネルを掘削する際に用いられるトンネル掘削装置の制御方法およびトンネル掘削装置に関する。

機械前面にカッタを含むカッタヘッドと、機械後方における左右側面に設けられたグリッパとを備えた掘削機を用いて、トンネルの掘削が行われている。この掘削機は、左右のグリッパをトンネル左右側壁に対して押し付けた状態で、カッタヘッドを回転させながら切羽を押し付けて、トンネルを掘削していく（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、トンネル掘削を行うカッタを有する前胴部と、掘削のための反力を得るためのグリッパを有するとともに前胴部と複数のスラストシリンダを介して連結される後胴部と、を備えたトンネル掘削装置の制御方法について開示されている。

このトンネル掘削装置では、曲線状のトンネルの掘削を行う際に、岩盤質の硬度の変化等によってトンネル掘削装置の進む方向が計画掘削線から変化した場合に、オペレータが表示モニタを確認して計画掘削線から外れないようにスラストシリンダのストロークを調整している。

特開２０１５－１０５５１２号公報

しかしながら、上記特許文献１では、前胴部のみ位置調整が行われているため、トンネルの曲線が急な場合に後胴部を内壁に沿って移動させることが難しかった。

本開示は、急曲線であってもトンネル内壁に沿って移動可能なトンネル掘削装置の制御方法およびトンネル掘削装置を提供することを目的とする。

第１の開示に係るトンネル掘削装置の制御方法は、複数のカッタを有する前胴部と、前胴部の後方に配置された後胴部と、前胴部と後胴部との間に配置された複数のスラストシリンダと、を備えたトンネル掘削装置の制御方法であって、第１前進ステップと、第２前進ステップと、を備える。第１前進ステップは、後胴部のグリッパを張り出して後胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、第１経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前胴部を前方に移動させるように複数のスラストシリンダを制御する。第２前進ステップは、前胴部のグリッパを張り出して前胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、第２経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って後胴部を前方に移動させるように複数のスラストシリンダを制御する。

第２の開示に係るトンネル掘削装置の制御方法は、複数のカッタを有する前胴部と、前胴部の後方に配置された後胴部と、前胴部と後胴部との間に配置された複数のスラストシリンダと、を備えたトンネル掘削装置の制御方法であって、第１後進ステップを備える。第１後進ステップは、前胴部のグリッパを張り出して前胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、第３経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って後胴部を後方に移動させるように複数のスラストシリンダを制御する。

第３の開示に係るトンネル掘削装置は、前胴部と、後胴部と、複数のスラストシリンダと、制御部と、を備える。前胴部は、複数のカッタと、トンネルの内壁を押圧するグリッパとを有する。後胴部は、トンネルの内壁を押圧するグリッパを有し、前胴部の後方に配置されている。複数のスラストシリンダは、前胴部と後胴部との間に配置されている。制御部は、後胴部のグリッパを張り出して後胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、第１経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前胴部を前方に移動させるように複数のスラストシリンダを制御し、前胴部のグリッパを張り出して前胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、第２経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って後胴部を前方に移動させるように複数のスラストシリンダを制御する。

第４の開示に係るトンネル掘削装置は、前胴部と、後胴部と、複数のスラストシリンダと、制御部と、を備える。前胴部は、複数のカッタと、トンネルの内壁を押圧するグリッパとを有する。後胴部は、トンネルの内壁を押圧するグリッパを有し、前胴部の後方に配置されている。複数のスラストシリンダは、前胴部と後胴部との間に配置されている。制御部は、前胴部のグリッパを張り出して前胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、第３経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って後胴部を後方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する。

本開示によれば、急曲線であってもトンネル内壁に沿って移動可能なトンネル掘削装置の制御方法およびトンネル掘削装置を提供することができる。

本発明にかかる実施の形態におけるトンネル掘削装置の構成を示す全体図。図１のトンネル掘削装置を用いて直線状にトンネル掘削を行う状態を示す断面図。図１のトンネル掘削装置を用いて曲線状にトンネル掘削を行う状態を示す断面図。図１のトンネル掘削装置の制御構成を示すブロック図。図１のトンネル掘削装置の制御の際に用いられる曲線を示す説明図。図１のトンネル掘削装置の表示入力部を示す図。掘進時における前胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。掘進時における前胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。掘進時における後胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。掘進時における後胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。後進時における後胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。後進時における後胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。後進時における前胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。後進時における前胴ズレ量表示部の表示を説明するための図。図１のトンネル掘削装置の掘進時における制御動作を示すフロー図。図１のトンネル掘削装置の後進時における制御動作を示すフロー図。

本開示にかかる実施の形態におけるトンネル掘削装置およびトンネル掘削装置の制御方法について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態において登場するトンネル掘削装置１０（図１等）は、トンネル掘削に用いられる掘削装置であって、ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）のうち、いわゆるグリッパＴＢＭ、ハードロックＴＢＭと呼ばれるものである。また、本実施形態では、トンネル掘削装置１０によって掘削されるトンネル（トンネルＴ１）は、断面が略円形のトンネル（トンネルＴ１（図２参照））である。なお、本実施形態に係るトンネル掘削装置１０によって掘削されるトンネルの断面形状は、円形に限らず、楕円形、複円形、馬蹄形などであってもよい。

（トンネル掘削装置１０の概略）
図１は、トンネル掘削装置１０の構成を示す全体図である。

トンネル掘削装置１０は、例えば第１トンネルＴ１（図２等参照）の掘削を行う。なお、本実施の形態で説明するトンネル掘削装置１０は、グリッパ１２ａによって後方支持された状態でカッタヘッド１１ａを回転させて掘削を行う。

トンネル掘削装置１０は、岩盤等を掘削しながら前進して第１トンネルＴ１の掘削工事を行う装置であって、図１に示すように、前胴部１１、後胴部１２、リンク機構１３、ベルトコンベア１４、制御部１５（図４参照）、および表示入力部１６（図４参照）と、を備えている。

前胴部１１は、カッタヘッド１１ａを有し、岩盤等を掘削する。後胴部１２は、前胴部１１の後側に配置されている。リンク機構１３は、前胴部１１と後胴部１２を接続する。リンク機構１３によって前胴部１１が後胴部１２に対して屈曲可能である。ベルトコンベア１４は、カッタヘッド１１ａで掘削された土砂を後方に運搬する。

制御部１５は、前胴部１１、後胴部１２、リンク機構１３、およびベルトコンベア１４の動作を制御する。表示入力部１６は、例えば、タッチパネル式のモニタ画面であって、オペレータからの操作入力を受け付ける。オペレータの入力によってリンク機構１３が操作され、後胴部１２に対する前胴部１１の屈曲が変更される。なお、図示していないが、後胴部１２の後方には、カッタヘッド１１ａ、グリッパ１２ａ、ベルトコンベア１４、およびリンク機構１３の複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを駆動する制御装置、電源装置、および油圧システム等が設けられた車両が複数繋がっており、これらの車両のいずれかに運転席が設けられている。運転席の前方には、例えば表示入力部１６が配置されている。

（前胴部１１）
前胴部１１は、トンネル掘削装置１０の前部に配置されている。前胴部１１は、後述するリンク機構１３に含まれる複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆによって、後胴部１２に対する位置・姿勢を変化させる。前胴部１１は、カッタヘッド１１ａと、グリッパ１１ｂと、を有している。

カッタヘッド１１ａは、前胴部１１の先端に配置されている。カッタヘッド１１ａは、正面視において略円形状であって、中心軸を回転中心として回転することで、先端側表面に設けられた複数のディスクカッタ１１ｃによって岩盤等を掘削する。また、カッタヘッド１１ａは、ディスクカッタ１１ｃによって細かく砕かれた岩盤や岩石等を、表面に形成された開口部（図示せず）から内部に取り込む。

グリッパ１１ｂは、少なくとも前胴部１１の幅方向の両側に設けられている。グリッパ１１ｂは、図２に示すように、前胴部１１の外周面からトンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに向かって突出して、側壁Ｔ１ａに押し付けられる。これにより、例えば、トンネル掘削装置１０を後進させる際等に、前胴部１１をトンネルＴ１内において支持しながらリンク機構１３を伸びる方向に駆動させることで、後胴部１２を後進させることができる。

（後胴部１２）
後胴部１２は、図１に示すようにトンネル掘削装置１０の後部に配置されている。後胴部１２は、前胴部１１の後側に配置されている。

後胴部１２の幅方向の両側部には、グリッパ１２ａが配設されている。また、後胴部１２と前胴部１１とは、リンク機構１３によって連結されている。

グリッパ１２ａは、図２に示すように、後胴部１２の外周面から径方向外側に向かって突出することで、掘削中の第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して押し付けられる。これにより、後胴部１２を第１トンネルＴ１内において支持することができる。

（リンク機構１３）
リンク機構１３は、図１に示すように、トンネル掘削装置１０の前後方向における中程に配置されている、リンク機構１３は、油圧アクチュエータである６基のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを有している。このため、前胴部１１と後胴部１２との間においてそれぞれのスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸縮させることで、後胴部１２に対する前胴部１１の姿勢（向き）が所望の方向になるように制御しながら、カッタヘッド１１ａによって第１トンネルＴ１を掘削していく。

６基のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆは、リンクとして前胴部１１と後胴部１２との間に並列に配置されており、前胴部１１と後胴部１２とを連結している。６基のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆは、ラチス構造に配置されている。６基のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆのロッド側の端は、前胴部１１のうち後胴部１２と対向している部分に接続されている。また、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのシリンダ側の端は、後胴部１２のうち前胴部１１と対向している部分に接続されている。

スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸長させることで、後胴部１２に対して前胴部１１を前進させて、あるいは前胴部１１に対して後胴部１２を後進させて、トンネル掘削装置１０を少しずつ前進・後進させていくことができる。また、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを収縮させることで、前胴部１１に対して後胴部１２を引き寄せ、あるいは後胴部１２に対して前胴部１１を引き寄せることによって、トンネル掘削装置１０を少しずつ前進・後進させていくことができる。

スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのそれぞれには、後述する図４に示すように、ストロークセンサ１７ａ～１７ｆが取り付けられている。ストロークセンサ１７ａ～１７ｆは、各々のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量を取得する。

（ベルトコンベア１４）
ベルトコンベア１４は、前胴部１１と後胴部１２との間に設けられており、カッタヘッド１１ａによって掘削された岩盤や砂等を、前胴部１１から後胴部１２へと搬送する。

なお、このベルトコンベア１４の付近には、トンネル掘削装置１０の前後方向における屈曲ポイントとなる仮想的な中折れ点Ｐｘ（図５参照）を有している。スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量を調整することによって、仮想的な中折れ点Ｐｘを屈曲ポイントとして、前胴部１１が後胴部１２に対して斜めになることで、直進方向以外の方向への掘削も可能となる。

トンネル掘削装置１０は、以上の構成により、グリッパ１２ａが第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して圧接されることで、第１トンネルＴ１内において移動しないように保持される。この状態で、先端側のカッタヘッド１１ａを回転させながらリンク機構１３のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸ばしてカッタヘッド１１ａを押し付けることで岩盤等を掘削し前進させる。

このときに、トンネル掘削装置１０では、掘削された岩盤や砂等をベルトコンベア１４等によって後方へと運搬する。このようにして、トンネル掘削装置１０は、第１トンネルＴ１（図２参照）を掘り進んでいくことができる。

また、前胴部１１を後胴部１２に対して斜めにした状態で掘り進めることによって、図３に示すように曲線状のトンネルＴ２を掘り進めることもできる。

（トンネル掘削装置１０の動作の種類）
以上の構成によって、トンネル掘削装置１０は、以下の動作を行うことによって掘進（前進）または後進を行う。

（掘進）
掘進時において、後胴部１２のグリッパ１２ａを張り出して後胴部１２をトンネル内壁に固定した状態でスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸長することによって前胴部１１を後胴部１２に対して前進させる。このときにカッタヘッド１１ａを回転させて掘削が行われる。

掘進時において、前胴部１１のグリッパ１１ｂを張り出して前胴部１１をトンネル内壁に固定した状態でスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを収縮して後胴部１２を前胴部１１に近づけるように前進させる（盛替え動作ともいう）。

以上の動作を繰り返すことによって、トンネル掘削装置１０は前進することができる。

（後進）
後進時において、前胴部１１のグリッパ１１ｂを張り出して前胴部１１をトンネル内壁に固定した状態でスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸長して後胴部１２を後進させる。

後進時において、後胴部１２のグリッパ１２ａを張り出して後胴部１２をトンネル内壁に固定した状態でスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを収縮して前胴部１１を後胴部１２に近づけるように後進させる。

以上の動作を繰り返すことによって、トンネル掘削装置１０は後進することができる。

（制御部１５）
制御部１５は、プロセッサと、記憶装置を含む。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。或いは、プロセッサは、ＣＰＵと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサは、プログラムに従ってトンネル掘削装置１０の制御のための処理を実行する。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。記憶装置は、ハードディスク、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置は、トンネル掘削装置１０を制御するためのプログラムおよびデータを記憶している。

制御部１５には、オペレータによる表示入力部１６からの指令信号が入力される。オペレータは、表示入力部１６を操作して、掘進または後進を選択することができる。オペレータによって選択された動作の情報が制御部１５に入力される。

また、制御部１５にはストロークセンサ１７ａ～１７ｆの検出値が入力され、制御部１５は、各々のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量を取得できる。

制御部１５は、後胴姿勢読込部２１と、前胴姿勢演算部２２と、中折れ点位置演算部２３と、移動予想線演算部２４と、位置算出部２５と、表示制御部２６と、シリンダ制御部２７と、を有している。図５は、制御部１５で求められる移動予想線を示す図である。

後胴姿勢読込部２１は、後胴部１２の現状位置・姿勢から、その中心位置Ｐ１および中心線Ｃ１（向き）を求める（図５参照）。なお、後胴部１２の中心位置Ｐ１、中心線Ｃ１については、例えば、トータルステーション（図示せず）を用いた測量によって求めることができる。中心位置Ｐ１は、例えば、後胴部１２の幅方向の中心であって、後胴部１２の前後方向における全長の中心に設定することができる。また、中心線Ｃ１は、例えば、後胴部１２の幅方向の中心線に設定することができる。中心位置Ｐ１および中心線Ｃ１の高さ位置は、いずれの位置に設定してもよいが、例えば後胴部１２の全高の中央に設定してもよい。

前胴姿勢演算部２２は、後胴姿勢読込部２１において求められた後胴部１２の中心位置Ｐ１・中心線Ｃ１の位置情報と、各スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量とに基づいて、後胴部１２に対する前胴部１１の中心位置Ｐ２・姿勢（中心線Ｃ２）を演算する。より具体的には、前胴姿勢演算部２２は、図４に示すように、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆにそれぞれ取り付けられたストロークセンサ１７ａ～１７ｆと接続されており、各スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量を取得する。これにより、前胴姿勢演算部２２は、前胴部１１の位置・姿勢を演算する際に必要な、各スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量に関する情報を得ることができる。なお、中心位置Ｐ２は、例えば、前胴部１１の幅方向の中心であって、前胴部１１の前後方向における全長の中心に設定することができる。また、中心線Ｃ２は、例えば、前胴部１１の幅方向の中心線に設定することができる。中心位置Ｐ２および中心線Ｃ２の高さ位置は、いずれの位置に設定してもよいが、例えば前胴部１１の全高の中央に設定してもよい。

中折れ点位置演算部２３は、後胴姿勢読込部２１において求められた後胴部１２の中心位置Ｐ１および中心線Ｃ１の位置情報と、前胴姿勢演算部２２において求められた前胴部１１の中心位置Ｐ２および中心線Ｃ２の位置情報と、に基づいて、仮想的な中折れ点Ｐｘ（図５参照）の位置を演算によって求める。

移動予想線演算部２４は、図５に示すように、後胴部１２の中心位置Ｐ１に関する情報、仮想的な中折れ点Ｐｘに関する位置情報、前胴部１１の中心位置Ｐ２に関する情報と、に基づいて、後胴部１２の中心位置Ｐ１と前胴部１１の中心位置Ｐ２とを結ぶ滑らかな３次元曲線を演算によって求める。この線が、現状の姿勢によってトンネル掘削装置１０が移動する移動予想線Ｄ１（後述する図７Ａ等参照）である。

また、この曲線は、上述した後胴部１２の中心位置Ｐ１、前胴部１１の中心位置Ｐ２、中折れ点Ｐｘという３点を制御点とするパラメトリック曲線であって、後胴部１２の中心線Ｃ１と前胴部１１の中心線Ｃ２とを接線としている。なお、本実施形態でのパラメトリック曲線は２次ベジェ曲線である。

すなわち、本実施形態では、後胴部１２の中心位置Ｐ１を１つ目の制御点、中折れ点Ｐｘを２つ目の制御点、前胴部の中心位置Ｐ２を３つ目の制御点として、精度良く３次元の円弧軌跡を近似することができる。よって、２つ目の制御点を中折れ中心として用いることで、１次元のパラメータ変化で、３次元的曲率半径Ｒ施工の軌跡（目標値）を演算によって求めることができる。

位置算出部２５は、現状位置ズレ量（Ｑ１ｆ、Ｑ１ｒ）と、目標位置ズレ量（Ｑ０ｆ、Ｑ０ｒ）と、を算出する。

現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、掘進時において、後胴姿勢読込部２１および前胴姿勢演算部２２によって求められた前胴部１１の中心位置Ｐ２の第１経路線からの位置ズレ量であり、第１経路線からの位置ズレの方向も含む。また、現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、後進時において、後胴姿勢読込部２１および前胴姿勢演算部２２によって求められた前胴部１１の中心位置Ｐ２の第３経路線からの位置ズレ量であり、第３経路線からの位置ズレの方向も含む。

現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、掘進時において、後胴姿勢読込部２１によって求められた後胴部１２の中心位置Ｐ１の第２経路線からの位置ズレ量であり、第２経路線からの位置ズレの方向も含む。また、現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、後進時において、後胴姿勢読込部２１によって求められた後胴部１２の中心位置Ｐ２の第３経路線からの位置ズレ量であり、第３経路線からの位置ズレの方向も含む。

目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、掘進時において、現状の姿勢から求められる移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１が所定距離進んだと仮定した位置の第１経路線からの位置ズレ量である。目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、後進時において、現状の姿勢から求められる移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１が所定距離後進したと仮定した位置の第３経路線からの位置ズレ量である。

目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、掘進時において、現状の姿勢から求められる移動予想線Ｄ１に沿って後胴部１２が所定距離進んだと仮定した位置の第２経路線からの位置ズレ量である。目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、後進時において、現状の姿勢から求められる移動予想線Ｄ１に沿って後胴部１２が所定距離後進したと仮定した位置の第３経路線からの位置ズレ量である。

所定距離は、複数設定可能としてもよく、例えば、５０ｃｍ、１ｍ等に設定することができる。

なお、掘進動作において、第１経路線は、トンネルの掘削計画線である。トンネルの掘削計画線（第１経路線）は、例えば、計画されるトンネルの幅方向の中心の鉛直線上であって前胴部１１の中心位置Ｐ２と同じ高さの位置を繋いだ線として設定できる。また、後胴部１２は前胴部１１によって掘削されたトンネルに沿って前進する必要があるため、第２経路線は、実際に掘削した前胴部１１の実績線である。実績線（第２経路線）は、実際に掘削した際に前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動した線として設定できる
また、後進の際は、掘削されたトンネルに沿って後進する必要があるため、後進動作において、第３経路線は、実際に掘削した前胴部１１または後胴部１２の実績線である。実績線（第３経路線）は、実際に掘削した際に前胴部１１の中心位置Ｐ２または後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動した線として設定できる。

オペレータによって掘進が選択されている場合には、位置算出部２５は、現状の前胴部１１の第１経路線からの位置ズレ量である現状位置ズレ量Ｑ１ｆおよび前胴部１１が所定距離前進した場合の第１経路線からの位置ズレ量である目標位置ズレ量Ｑ０ｆを算出し、現状の後胴部１２の第２経路線からの位置ズレ量である現状位置ズレ量Ｑ１ｒおよび後胴部１２が所定距離前進した場合の第２経路線からの位置ズレ量である目標位置ズレ量Ｑ０ｒを算出する。

また、オペレータによって後進が選択されている場合には、位置算出部２５は、現状の後胴部１２の第３経路線からの位置ズレ量である現状位置ズレ量Ｑ１ｒおよび後胴部１２が所定距離後進した場合の第３経路線からの位置ズレ量である目標位置ズレ量Ｑ０ｒを算出し、現状の前胴部１１の第３経路線からの位置ズレ量である現状位置ズレ量Ｑ１ｆおよび前胴部１１が所定距離後進した場合の第３経路線からの位置ズレ量である目標位置ズレ量Ｑ０ｆを算出する。

表示制御部２６は、位置算出部２５で算出した各々の位置ズレ量を表示入力部１６に表示させる。

オペレータによって掘進動作が選択されている場合には、表示制御部２６は、位置算出部２５で算出された前胴部１１の現状位置ズレ量Ｑ１ｆと前胴部１１が所定距離前進した場合の目標位置ズレ量Ｑ０ｆを表示入力部１６に表示させ、位置算出部２５で算出された後胴部１２の現状位置ズレ量Ｑ１ｒと後胴部１２が所定距離前進した場合の目標位置ズレ量Ｑ０ｒを表示入力部１６に表示させる。

また、オペレータによって後進動作が選択されている場合には、表示制御部２６は、位置算出部２５で算出された前胴部１１の現状位置ズレ量Ｑ１ｆと前胴部１１が所定距離後進した場合の目標位置ズレ量Ｑ０ｆを表示入力部１６に表示させ、位置算出部２５で算出された後胴部１２の現状位置ズレ量Ｑ１ｒと後胴部１２が所定距離後進した場合の目標位置ズレ量Ｑ０ｒを表示入力部１６に表示させる。

なお、後述するが、表示入力部１６における掘削計画線上の位置または掘削実績線上の位置とのズレ量の表示に基づいて、オペレータは、ズレ量が少なくなるように表示入力部１６を操作してスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを動作することにより、移動予想線Ｄ１が再演算され、位置ズレ量も再演算されて表示される。

シリンダ制御部２７は、移動予想線演算部２４において演算によって求められた移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１または後胴部１２が移動するように、リンク機構１３に含まれる各スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量を制御する。

オペレータによって掘進時における伸長動作が選択されている場合には、シリンダ制御部２７は、前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御して前胴部１１を前進させる。

オペレータによって掘進時における収縮動作が選択されている場合には、シリンダ制御部２７は、後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御して後胴部１２を前進させる。

オペレータによって後進時における伸長動作が選択されている場合には、シリンダ制御部２７は、後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御して後胴部１２を後進させる。

オペレータによって後進時における収縮動作が選択されている場合には、シリンダ制御部２７は、前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御して前胴部１１を後進させる。

（表示入力部１６）
表示入力部１６は、例えば、タッチパネル式のモニタ表示画面である。本実施の形態では、移動予想線を設定するためのインターフェースとして用いられる。

表示入力部１６には、掘進・後進設定部３０と、姿勢変更部３１と、ズレ量表示部３２と、が表示される。

掘進・後進設定部３０は、オペレータによって、トンネル掘削装置１０の前進または後進の設定が行われる。ズレ量表示部３２は、現状位置での掘削計画線または実績線とのズレ量と、移動予想線に沿って所定距離進んだ位置と、掘削計画線または実績線に沿って所定距離進んだ位置とのズレ量を表示する。姿勢変更部３１には、ズレ量表示部３２の表示に基づいて、オペレータが方向修正を行うための方向入力部４３が表示されている。

（掘進・後進設定部３０）
掘進・後進設定部３０は、トンネル掘削装置１０の移動方向（前進・後進）を切り替えるスイッチであって、トンネル掘削装置１０の掘進または後進の設定が行われる。

掘進・後進設定部３０には、掘進ボタン４１と、後進ボタン４２と、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆ全体を伸縮操作するシリンダ操作部４４と、が設けられている。

シリンダ操作部４４は、リンク機構１３に含まれる６基のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆの動作を設定する操作入力部であって、伸ボタン４４ａ、止ボタン４４ｂ、縮ボタン４４ｃを有している。

伸ボタン４４ａは、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸びる方向に駆動させる際に操作される。

止ボタン４４ｂは、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆの動きを停止させる際に操作される。

縮ボタン４４ｃは、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを縮める方向に駆動させる際に操作される。

掘進ボタン４１は、トンネルを掘削する際に押下される。後胴部１２のグリッパ１２ａが張り出されて後胴部１２がトンネルの坑道に固定された状態で、掘進ボタン４１を押下した後にシリンダ操作部４４の伸ボタン４４ａを押下することによって、前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが伸長され前胴部１１が前進する。

また、前胴部１１のグリッパ１１ｂが張り出されて前胴部１１がトンネルの坑道に固定された状態で、掘進ボタン４１を押下した後にシリンダ操作部４４の縮ボタン４４ｃを押下することによって後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが収縮され後胴部１２が前進する。

なお、後胴部１２のグリッパ１２ａおよび前胴部１１のグリッパ１１ｂの操作は、図示されない操作部によってオペレータによって操作される。

また、後進ボタン４２は、トンネルに沿って後進する際に押下される。前胴部１１のグリッパ１１ｂが張り出されて前胴部１１がトンネルの坑道に固定された状態で、後進ボタン４２を押下した後にシリンダ操作部４４の伸ボタン４４ａを押下することによって後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが伸長され後胴部１２が後進する。

後胴部１２のグリッパ１２ａが張り出されて後胴部１２がトンネルの坑道に固定された状態で、後進ボタン４２を押下した後にシリンダ操作部４４の縮ボタン４４ｃを押下することによって前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが収縮され前胴部１１が後進する。

（姿勢変更部３１）
姿勢変更部３１は、方向入力部４３を有する。方向入力部４３は、所望の方向を操作することによって、その方向に向かうようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを操作することができる。

方向入力部４３は、目標位置に向かって掘進または後進中にずれが生じた場合にトンネル掘削装置１０の姿勢を修正するために、オペレータによって操作され、複数の方向ボタン（上ボタン４３ａ、下ボタン４３ｂ、右ボタン４３ｃ、左ボタン４３ｄ）を有している。

上ボタン４３ａ、下ボタン４３ｂ、右ボタン４３ｃ、左ボタン４３ｄは、オペレータがズレ量表示部３２を見てズレ量がどの方向に生じているかを確認しながら、ズレ量が小さくなる方向のボタンが操作される。これにより、オペレータは、ズレ量表示部３２を見ながら、直感的にズレ量を解消する方向にボタン操作するだけで、トンネル掘削装置１０が掘削計画線または実績線に向かって掘進していくように制御することができる。

例えば、掘進動作において伸ボタン４４ａが押下された際に、左ボタン４３ｄを操作すると、所定のスラストシリンダが微量に伸長して後胴部１２に対して前胴部１１が現在の状態よりも左方向側に屈折するように姿勢が変更されて、前胴部１１が前進する。また、掘進動作において縮ボタン４４ｃが押下された際に、左ボタン４３ｄを操作すると、所定のスラストシリンダが微量に収縮して前胴部１１に対して後胴部１２が現在の状態よりも左方向側に屈折するように姿勢が変更されて、後胴部１２が前進する。

以上のように、オペレータは、ズレ量表示部３２を見ながら方向入力部４３とシリンダ操作部４４を操作してトンネル掘削装置１０の姿勢を修正することによって、移動予想線Ｄ１を修正することができる。

（ズレ量表示部３２）
ズレ量表示部３２は、前胴ズレ量表示部４５と、後胴ズレ量表示部４６を有している。前胴ズレ量表示部４５は、掘進時および後進時において前胴部１１の現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆを表示する。

後胴ズレ量表示部４６は、掘進時および後進時において後胴部１２の現状位置ズレ量Ｑ１ｒと目標位置ズレ量Ｑ０ｒを表示する。

（掘進動作における表示）
以下に、オペレータによって掘進動作が設定されている場合における前胴ズレ量表示部４５と後胴ズレ量表示部４６の表示について説明する。

（掘進動作における前胴ズレ量表示部４５の表示）
オペレータは、掘進ボタン４１を押下することによる掘進動作において、伸ボタン４４ａを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸長させる際に、前胴ズレ量表示部４５の表示を確認しながら行う。掘進動作において、後胴部１２のグリッパ１２ａが張り出されて後胴部１２がトンネルの坑道に固定された状態で、伸ボタン４４ａが押下されると、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸ばすことによって前胴部１１が前進し、掘削が行われる。

図７Ａは、現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆを説明するための模式図である。上段にはトンネル掘削装置１０の姿勢を示し、下段には前胴ズレ量表示部４５の表示を示す。図７Ａの上段では、トンネル掘削計画線Ｄ１０が一点鎖線で示されている。また、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢に基づいて算出された移動予想線Ｄ１が示されている。

掘進動作における現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、図７Ａに示すように、前胴部１１の中心位置Ｐ２のトンネル掘削計画線Ｄ１０からのズレ量である。現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。

現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、現状の姿勢における前胴部１１の中心線Ｃ２（図５参照）に対して垂直な方向のズレ量である。なお、現状位置ズレ量Ｑ１ｆを、掘削計画線Ｄ１０の接線方向と垂直な方向における、前胴部１１の中心位置Ｐ２の掘削計画線Ｄ１０からの位置ズレ量としてもよい。

また、現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、前胴部１１の中心位置Ｐ２を基準とした位置ズレ量に限らなくてもよく、例えば、前胴部１１の先端または後端の幅方向における中央位置を基準としてもよい。

目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、現状の前胴部１１から移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ前進したと仮定した場合における前胴部１１の中心位置Ｐ２のトンネル掘削計画線Ｄ１０からのズレ量である。目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。なお、目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、図７Ａでは、現状の前胴部１１の姿勢における中心線Ｃ２に対して垂直な方向のズレ量としているが、これに限らなくてもよく、例えば、移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ前進したと仮定した場合の前胴部１１の姿勢における中心線Ｃ２に対して垂直な方向のズレ量としてもよい。また、目標位置ズレ量Ｑ０ｆを、掘削計画線Ｄ１０の接線方向と垂直な方向における、所定距離Ｍ前進したと仮定した場合の前胴部１１の中心位置Ｐ２の掘削計画線Ｄ１０からの位置ズレ量としてもよい。

また、目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、前胴部１１の中心位置Ｐ２を基準とした位置ズレ量として記載しているが、これに限らなくてもよく、例えば、前胴部１１の先端または後端の中央位置を基準としてもよい。

前胴ズレ量表示部４５には、水平線Ｘと鉛直線Ｙが示されており、ＸＹの交点がトンネル掘削計画線Ｄ１０（目標点ともいう）に設定されている。上述したように運転席は後胴部１２よりも後方に配置されており、掘進の際に前胴ズレ量表示部４５には、運転席から前胴部１１を見た場合の現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆが表示される。前胴ズレ量表示部４５には、現状位置ズレ量Ｑ１ｆが黒三角“▲”で示されており、目標位置ズレ量Ｑ０ｆが黒丸“●”で示されている。オペレータは、前胴ズレ量表示部４５で、現状の水平方向および鉛直方向における位置ズレ量と、現状の姿勢で掘進伸長動作を行って前進した場合の水平方向および鉛直方向における位置ズレ量と、を認識することができる。

次に、オペレータが姿勢変更部３１を操作してトンネル掘削装置１０の姿勢を変更する。具体的には、図７Ｂの上段に示すように、右ボタン４３ｃを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｇのうち所望のスラストシリンダを操作することによって、後胴部１２に対する前胴部１１の左側への屈曲を減少させる。これによって、新たな移動予想線Ｄ１が作成される。図７Ｂは、図７Ａから前胴部１１の姿勢を変更した状態を示す図である。図７Ｂでは、以前の移動予想線がＤ１´として、二点鎖線で示されている。

そして、屈曲が減少された現状の前胴部１１が新たな移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ前進したと仮定した場合における前胴部１１の位置のトンネル掘削計画線Ｄ１０からのズレ量が演算され、新たな目標位置ズレ量Ｑ０ｆとなる。また、前胴部１１の位置・姿勢が変更されているため、新たな現状位置ズレ量Ｑ１ｆが演算される。

図７Ｂの下段に示される前胴ズレ量表示部４５の表示に基づいて、トンネル掘削装置１０の姿勢を修正したことによって、トンネル掘削計画線Ｄ１０に近づくように姿勢を修正できたか否かをオペレータが確認することができる。そして、修正量が十分でないと判断した場合には、再度、姿勢変更部３１を変更することによって、トンネル掘削計画線Ｄ１０に近づけるように設定することができる。

これによって、曲線が急であっても、掘削して形成されたトンネル掘削計画線Ｄ１０に沿って前胴部１１を前進させることができる。

（掘進動作における後胴ズレ量表示部４６の表示）
オペレータは、掘進ボタン４１を押下することによる掘進動作において縮ボタン４４ｃを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを収縮させる際に、後胴ズレ量表示部４６の表示を確認しながら行う。掘進動作において、前胴部１１のグリッパ１１ｂが張り出されて前胴部１１がトンネルの坑道に固定された状態で、縮ボタン４４ｃが押下されると、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆが縮められ後胴部１２が前進する。

図８Ａは、現状位置ズレ量Ｑ１ｒと目標位置ズレ量Ｑ０ｒを説明するための模式図である。上段にはトンネル掘削装置１０の姿勢を示し、下段には後胴ズレ量表示部４６の表示を示す。図８Ａの上段では、実績線Ｄ２０が一点鎖線で示されている。また、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢に基づいて算出された移動予想線Ｄ１が示されている。

ここで、実績線Ｄ２０は、前胴部１１が実際に通過した線であり、掘削されたトンネルの中心線と一致する。

掘進動作における現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、図８Ａに示すように、後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ２０からのズレ量である。現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。
現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、現状の姿勢における後胴部１２の中心線Ｃ１（図５参照）に対して垂直な方向のズレ量である。なお、現状位置ズレ量Ｑ１ｒを、実績線Ｄ２０の接線方向と垂直な方向における、後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ２０からの位置ズレ量としてもよい。

また、現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、後胴部１２の中心位置Ｐ１を基準とした位置ズレ量に限らなくてもよく、例えば、後胴部１２の先端または後端の幅方向における中央位置を基準としてもよい。

掘進動作における目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、現状の後胴部１２から移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ前進したと仮定した場合における後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ２０からのズレ量である。目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。なお、目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、図８Ａでは、現状の後胴部１２の姿勢における中心線Ｃ１に対して垂直な方向のズレ量としているが、これに限らなくてもよく、例えば、移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ前進したと仮定した場合の後胴部１２の姿勢における中心線Ｃ１に対して垂直な方向のズレ量としてもよい。また、目標位置ズレ量Ｑ０ｒを、実績線Ｄ２０の接線方向と垂直な方向における、所定距離Ｍ前進したと仮定した場合の後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ２０からの位置ズレ量としてもよい。

また、目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、後胴部１２の中心位置Ｐ１を基準とした位置ズレ量として記載しているが、これに限らなくてもよく、例えば、後胴部１２の先端または後端の幅方向における中央位置を基準としてもよい。

後胴ズレ量表示部４６には、水平線Ｘと鉛直線Ｙが示されており、ＸＹ交点が実績線Ｄ２０（目標点ともいう）に設定されている。上述したように運転席は後胴部１２よりも後方に配置されており、掘進の際に後胴ズレ量表示部４６には、運転席から後胴部１２を見た場合の現状位置ズレ量Ｑ１ｒと目標位置ズレ量Ｑ０ｒが表示される。後胴ズレ量表示部４６には、現状位置ズレ量Ｑ１ｒが黒三角“▲”で示されており、目標位置ズレ量Ｑ０ｒが黒丸“●”で示されている。オペレータは、後胴ズレ量表示部４６で、現状の水平方向および鉛直方向における位置ズレ量と、現状の姿勢で掘進収縮動作を行って前進した場合の水平方向および鉛直方向における位置ズレ量を認識することができる。

次に、オペレータが姿勢変更部３１を操作してトンネル掘削装置１０の姿勢を変更する。具体的には、図８Ｂの上段に示すように、右ボタン４３ｃを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｇのうち所望のスラストシリンダを操作することによって、前胴部１１に対する後胴部１２の左側への屈曲を減少させる。これによって、新たな移動予想線Ｄ１が作成される。図８Ｂは、図８Ａから後胴部１２の姿勢を変更した状態を示す図である。図８Ｂでは、以前の移動予想線がＤ１´として、二点鎖線で示されている。

そして、屈曲が減少された現状の後胴部１２が新たな移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ前進したと仮定した場合における後胴部１２の位置のトンネル掘削計画線Ｄ１０からのズレ量が演算され、新たな目標位置ズレ量Ｑ０ｒとなる。また、後胴部１２の位置・姿勢が変更されているため、新たな現状位置ズレ量Ｑ１ｒが演算される。

図８Ｂの下段に示される後胴ズレ量表示部４６の表示に基づいて、トンネル掘削装置１０の姿勢を修正したことによって、実績線Ｄ２０に近づくように姿勢を修正できたか否かをオペレータが確認することができる。そして、修正量が十分でないと判断した場合には、再度姿勢変更部３１を変更することによって、実績線Ｄ２０に近づけるように設定することができる。

これによって、曲線が急であっても、掘削して形成されたトンネルの坑道に沿って後胴部１２を前進させることができる。

なお、図７Ａおよび図７Ｂでは、前胴ズレ量表示部４５のみを示し、図８Ａおよび図８Ｂでは、後胴ズレ量表示部４６のみを示しているが、双方は同時に表示されており、移動予想線Ｄ１の設定によって双方が変更される。

また、図７Ｂおよび図８Ｂにおいて、一例として右ボタン４３ｃを押下して水平方向の位置ズレを修正する説明を行ったが、水平方向だけでなく上ボタン４３ａまたは下ボタン４３ｂを押下して鉛直方向の位置ズレも修正することができる。

（後進動作における表示）
以下に、オペレータによって後進動作が設定されている場合における前胴ズレ量表示部４５と後胴ズレ量表示部４６の表示について説明する。

（後進動作における後胴ズレ量表示部４６の表示）
オペレータは、後進ボタン４２を押下することによる後進動作において、伸ボタン４４ａを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸長させる際に、後胴ズレ量表示部４６の表示を確認しながら行う。後進動作において、前胴部１１のグリッパ１１ｂが張り出されて前胴部１１がトンネルの坑道に固定された状態で、伸ボタン４４ａが押下されると、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを伸ばすことによって後胴部１２が後進する。

図９Ａは、現状位置ズレ量Ｑ１ｒと目標位置ズレ量Ｑ０ｒを説明するための模式図である。上段にはトンネル掘削装置１０の姿勢を示し、下段には後胴ズレ量表示部４６の表示を示す。図９Ａの上段では、実績線Ｄ３０が一点鎖線で示されている。また、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢に基づいて算出された移動予想線Ｄ１が示されている。

ここで、実績線Ｄ３０は、前胴部１１または後胴部１２が実際に通過した線であり、掘削されたトンネルの中心線と一致する。

後進動作における現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、図９Ａに示すように、後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ３０からのズレ量である。現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。現状位置ズレ量Ｑ１ｒは、現状の姿勢における後胴部１２の中心線Ｃ１（図５参照）に対して垂直な方向のズレ量である。なお、現状位置ズレ量Ｑ１ｒを、実績線Ｄ３０の接線方向と垂直な方向における、後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量としてもよい。

後進動作における目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、現状の後胴部１２から移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ後進したと仮定した場合における後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ３０からのズレ量である。目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。なお、目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、図９Ａでは現状の後胴部１２の姿勢における中心線Ｃ１に対して垂直な方向のズレ量としているが、これに限らなくてもよく、例えば、移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ後進したと仮定した場合の後胴部１２の姿勢における中心線Ｃ１に対して垂直な方向のズレ量としてもよい。また、目標位置ズレ量Ｑ０ｒを、実績線Ｄ３０の接線方向と垂直な方向における、所定距離Ｍ後進したと仮定した場合の後胴部１２の中心位置Ｐ１の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量としてもよい。

また、目標位置ズレ量Ｑ０ｒは、後胴部１２の中心位置Ｐ１を基準として位置ズレ量を求めているが、これに限らなくてもよく、例えば、後胴部１２の先端または後端の幅方向における中央位置を基準としてもよい。

後胴ズレ量表示部４６には、水平線Ｘと鉛直線Ｙが示されており、ＸＹの交点が実績線Ｄ３０（目標点ともいう）に設定されている。上述したように運転席は後胴部１２よりも後方に配置されており、後進の際に後胴ズレ量表示部４６には、運転席から後胴部１２を見た場合の現状位置ズレ量Ｑ１ｒと目標位置ズレ量Ｑ０ｒが表示される。後胴ズレ量表示部４６には、現状位置ズレ量Ｑ１ｒが黒三角“▲”で示されており、目標位置ズレ量Ｑ０ｒが黒丸“●”で示されている。オペレータは、後胴ズレ量表示部４６で、現状の水平方向および鉛直方向における位置ズレと、現状の姿勢で後進伸長動作を行って後進した場合の水平方向および鉛直方向における位置ズレ量を認識することができる。

次に、オペレータが姿勢変更部３１を操作してトンネル掘削装置１０の姿勢を変更する。具体的には、図９Ｂの上段に示すように、右ボタン４３ｃを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｇのうち所望のスラストシリンダを操作することによって、前胴部１１に対する後胴部１２の屈曲を減少させる。これによって、新たな移動予想線Ｄ１が作成される。図９Ｂは、図９Ａから後胴部１２の姿勢を変更した状態を示す図である。図９Ｂでは、以前の移動予想線がＤ１´として二点鎖線で示されている。

そして、屈曲が減少された現状の後胴部１２が新たな移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ後進したと仮定した場合における後胴部１２の位置の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量が演算され、新たな目標位置ズレ量Ｑ０ｒとなる。また、後胴部１２の位置・視線が変更されているため、新たな現状位置ズレ量Ｑ１ｒが演算される。

図９Ｂの下段に示される後胴ズレ量表示部４６の表示に基づいて、トンネル掘削装置１０の姿勢を修正したことによって、実績線Ｄ３０に近づくように姿勢を修正できたか否かをオペレータが確認することができる。そして、修正量が十分でないと判断した場合には、再度姿勢変更部３１を変更することによって、実績線Ｄ３０に近づけるように設定することができる。

これによって、曲線が急であっても、掘削して形成されたトンネルの坑道に沿って後胴部１２を後進させることができる。

（後進動作における前胴ズレ量表示部４５の表示）
オペレータは、後進ボタン４２を押下することによる後進動作において、縮ボタン４４ｃを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを収縮させる際に、前胴ズレ量表示部４５の表示を確認しながら行う。後進動作において、後胴部１２のグリッパ１２ａが張り出されて後胴部１２がトンネルの坑道に固定された状態で、縮ボタン４４ｃが押下されると、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆを縮めることによって前胴部１１が後進する。

図１０Ａは、現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆを説明するための模式図である。上段にはトンネル掘削装置１０の姿勢を示し、下段には前胴ズレ量表示部４５の表示を示す。図１０Ａの上段では、実績線Ｄ３０が一点鎖線で示されている。また、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢に基づいて算出された移動予想線Ｄ１が示されている。

後進動作における現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、図１０Ａに示すように、前胴部１１の中心位置Ｐ２の実績線Ｄ３０からのズレ量である。現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、水平方向のズレ量と鉛直方向をズレ量も含む。現状位置ズレ量Ｑ１ｆは、現状の姿勢における前胴部１１の中心線Ｃ２（図５参照）に対して垂直な方向のズレ量である。なお、現状位置ズレ量Ｑ１ｆを、実績線Ｄ３０の接線方向と垂直な方向における、前胴部１１の中心位置Ｐ２の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量としてもよい。

後進動作における目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、現状の前胴部１１から移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ後進したと仮定した場合における前胴部１１の中心位置Ｐ２の実績線Ｄ３０からのズレ量である。目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、水平方向のズレ量と鉛直方向のズレ量を含む。なお、目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、図１０Ａでは、現状の前胴部１１の姿勢における中心線Ｃ２に対して垂直な方向のズレ量としているが、これに限らなくてもよく、移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ後進したと仮定した場合の前胴部１１の姿勢における中心線Ｃ２に対して垂直な方向のズレ量としてもよい。また、目標位置ズレ量Ｑ０ｆを、実績線Ｄ３０の接線方向と垂直な方向における、所定距離Ｍ後進したと仮定した場合の前胴部１１の中心位置Ｐ２の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量としてもよい。

また、目標位置ズレ量Ｑ０ｆは、前胴部１１の中心位置Ｐ２を基準として位置ズレ量を求めているが、これに限らなくてもよく、例えば、前胴部１１の先端または後端の中央位置を基準としてもよい。

前胴ズレ量表示部４５には、水平線Ｘと鉛直線Ｙが示されており、ＸＹの交点が目標点に設定されている。なお、上述したように運転席は後胴部１２よりも後方に配置されており、後進の際に前胴ズレ量表示部４５には、運転席から前胴部１１を見た場合の現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆが表示される。前胴ズレ量表示部４５には、現状位置ズレ量Ｑ１ｆが黒三角“▲”で示されており、目標位置ズレ量Ｑ０ｆが黒丸“●”で示されている。オペレータは、前胴ズレ量表示部４５で、現状の水平方向および鉛直方向における位置ズレと、現状の姿勢で後進収縮動作を行って後進した場合の水平方向および鉛直方向における位置ズレ量と、を認識することができる。

次に、オペレータが姿勢変更部３１を操作してトンネル掘削装置１０の姿勢を変更する。具体的には、図１０Ｂの上段に示すように、右ボタン４３ｃを押下してスラストシリンダ１３ａ～１３ｇのうち所望のスラストシリンダを操作することによって、後胴部１２に対する前胴部１１の屈曲を減少させる。これによって、新たな移動予想線Ｄ１が作成される。図１０Ｂは、図１０Ａから前胴部１１の姿勢を変更した状態を示す図である。図１０Ｂでは、以前の移動予想線がＤ１´として、二点鎖線で示されている。

そして、屈曲が減少された現状の前胴部１１が新たな移動予想線Ｄ１に沿って所定距離Ｍ後進したと仮定した場合における前胴部１１の位置の実績線Ｄ３０からのズレ量が演算され、新たな目標位置ズレ量Ｑ０ｆとなる。また、前胴部１１の位置・姿勢が変更されているため、新たな現状位置ズレ量Ｑ１ｆが演算される。

図１０Ｂの下段に示される前胴ズレ量表示部４５の表示に基づいて、トンネル掘削装置１０の姿勢を変更したことによって、実績線Ｄ３０に近づくように修正できたか否かをオペレータが修正することができる。そして、変更量が十分でないと判断した場合には、再度姿勢変更部３１を修正することによって、実績線Ｄ３０に近づけるように設定することができる。

これによって、曲線が急であっても、掘削して形成されたトンネルの坑道に沿って前胴部１１を後進させることができる。

なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、前胴ズレ量表示部４５のみを示し、図１０Ａおよび図１０Ｂでは、後胴ズレ量表示部４６のみを示しているが、双方は同時に表示されており、姿勢の修正によって双方の表示が変更される。

また、図９Ｂおよび図１０Ｂにおいて、一例として右ボタン４３ｃを押下して水平方向の位置ズレを修正する説明を行ったが、水平方向だけでなく上ボタン４３ａまたは下ボタン４３ｂを押下して鉛直方向の位置ズレも修正することができる。

＜動作＞
以下に、本開示における実施の形態のトンネル掘削装置１０の動作について説明するとともに、トンネル掘削装置の制御方法についても同時に述べる。

（掘進時における動作）
図１１は、掘進動作におけるトンネル掘削装置１０の制御動作を示すフロー図である。

オペレータによって掘進ボタン４１が押下されると、ステップＳ１１において掘進動作が開始される。

次に、ステップＳ１２において、後胴姿勢読込部２１が、後胴部１２の中心位置Ｐ１および中心線Ｃ１（向き）を求める（図４参照）。なお、後胴部１２の中心位置Ｐ１、中心線Ｃ１については、例えば、トータルステーション（図示せず）を用いた測量や後胴部１２に設けられた姿勢センサ等によって求めることができる。

また、ステップＳ１２において、前胴姿勢演算部２２が、後胴姿勢読込部２１において求められた後胴部１２の中心位置Ｐ１・中心線Ｃ１の位置情報および姿勢と、各スラストシリンダ１３ａ～１３ｆのストローク量とに基づいて、後胴部１２に対する前胴部１１の中心位置Ｐ２・姿勢（中心線Ｃ２）を演算する。

次に、ステップＳ１３において、中折れ点位置演算部２３が、後胴姿勢読込部２１において求められた後胴部１２の中心位置Ｐ１および中心線Ｃ１の位置情報と、前胴姿勢演算部２２において求められた前胴部１１の中心位置Ｐ２および中心線Ｃ２の位置情報と、に基づいて、仮想的な中折れ点Ｐｘ（図４参照）の位置を演算によって求める。

次に、ステップＳ１４において、移動予想線演算部２４が、後胴部１２の中心位置Ｐ１に関する情報、仮想的な中折れ点Ｐｘに関する位置情報、前胴部１１の中心位置Ｐ２に関する情報と、に基づいて、後胴部１２の中心位置Ｐ１と前胴部１１の中心位置Ｐ２とを結ぶ滑らかな移動予想線Ｄ１を演算によって求める。

次に、ステップＳ１５において、位置算出部２５が、前胴部１１の掘削計画線Ｄ１０に対する現状位置ズレ量Ｑ１ｆ、および目標位置ズレ量Ｑ０ｆを算出し、後胴部１２の実績線Ｄ２０に対する現状位置ズレ量Ｑ１ｒ、および目標位置ズレ量Ｑ０ｒを算出する。そして、表示制御部２６が、図７Ａに示すように、前胴ズレ量表示部４５に現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆを表示し、図８Ａに示すように後胴ズレ量表示部４６に現状位置ズレ量Ｑ１ｒと、目標位置ズレ量Ｑ０ｒを表示する。

次に、ステップＳ１６において、制御部１５は、伸ボタン４４ａが押下されたか縮ボタン４４ｃが押下されたかを判定する。後胴部１２のグリッパ１２ａが張り出されて後胴部１２がトンネルの坑道に固定された状態で、伸ボタン４４ａが押下された場合には、制御はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、前胴部１１の中心位置Ｐ２が、最新の移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが伸長する。ここで、最新の移動予想線Ｄ１とは、後述するステップＳ１９～Ｓ２１で繰り返し姿勢が変更された場合には、最後に変更された姿勢に基づいて算出された移動予想線Ｄ１を示す。また、ステップＳ１９において一度も姿勢変更を行っていない場合、すなわち、ステップＳ２０、Ｓ２１の制御がおこなわれていない場合には、初期の移動予想線Ｄ１が最新の移動予想線となる。

ステップＳ１６において、前胴部１１のグリッパ１１ｂが張り出されて前胴部１１がトンネルの坑道に固定された状態で、縮ボタン４４ｃが押下された場合には、制御はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、後胴部１２の中心位置Ｐ１が、最新の移動予想線Ｄ１に沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが収縮する。

次に、ステップＳ１９において、制御部１５がオペレータによって姿勢変更部３１の方向入力部４３が操作されたか否かを判定する。オペレータは、前胴ズレ量表示部４５の表示を確認し、トンネル掘削装置１０の姿勢を変更する必要があるか否かを判断し、ズレ量が大きく姿勢を変更する必要があると判断した場合には、姿勢変更部３１を操作する。

ステップＳ１９においてオペレータによって操作されたと判定された場合、ステップＳ２０においてスラストシリンダ１３ａ～１３ｆの方向指示手動操作が入力され、ステップＳ２１において、所定のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが微量に伸縮される。

次に、制御は、ステップＳ２２に進み、制御部１５は、ステップＳ１７またはステップＳ１８におけるスラストシリンダ１３ａ～１３ｆの制御が終了したか否かを判断する。

ステップＳ２２において、終了していないと判断された場合には、制御はステップＳ１２に戻る。

ステップＳ２２における判断のように、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆが駆動しているため姿勢が変更されており、ステップＳ１２～Ｓ１４において、変更された姿勢に基づいて新たな移動予想線Ｄ１が演算され、移動予想線Ｄ１が更新される。

そして、ステップＳ１５において、現状位置ズレ量Ｑ１ｆ、Ｑ１ｒおよび更新された移動予想線Ｄ１に基づいた新たな目標位置ズレ量Ｑ０ｆ、Ｑ０ｒが位置算出部２５によって算出され、表示制御部２６が図７Ｂに示すように、算出された目標位置ズレ量Ｑ０ｆと現状位置ズレ量Ｑ１ｆを表示し、前胴ズレ量表示部４５の表示を更新する。また、表示制御部２６は、図８Ｂに示すように、後胴ズレ量表示部４６の目標位置ズレ量Ｑ０ｒと現状位置ズレ量Ｑ１ｒの表示を更新する。

これによって、オペレータは、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆの駆動に伴う姿勢を変更することによる目標位置（トンネル掘削計画線Ｄ１０または実績線Ｄ２０）への接近を確認することができる。また、オペレータが位置ズレ量に満足できない場合には、ステップＳ１９において姿勢変更を行い新たな移動予想線Ｄ１を作成することができる。

ステップＳ２２において、制御部１５がスラストシリンダ１３ａ～１３ｆの制御が終了したと判定すると、ステップＳ２３において、掘進動作が終了する。

このように、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆの制御が終了するまで、ステップＳ１２～ステップＳ２１が繰り返される。すなわち、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆの制御が終了するまで、移動予想線Ｄ１は随時変更され、前胴ズレ量表示部４５における現状位置ズレ量Ｑ１ｆおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｆ、並びに後胴ズレ量表示部４６における現状位置ズレ量Ｑ１ｒおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｒも随時変更される。そして、随時変更される表示に基づいてオペレータは、ステップＳ１９～Ｓ２１において、手動によって制御に介入することができる。

（後進時における動作）
図１２は、後進動作におけるトンネル掘削装置１０の制御動作を示すフロー図である。

オペレータによって後進ボタン４２が押下されると、ステップＳ３１において後進動作が開始される。

後進時の動作は、図１１に示す掘進時の動作と比較して、ステップＳ１５～ステップＳ１８が異なる。そのため、相違点について述べて他のステップの説明は省略する。

後進時における動作では、図１１のステップＳ１５に代えたステップＳ３５において、位置算出部２５が、前胴部１１の現在位置ズレ量Ｑ１ｆおよび前胴部１１が所定距離Ｍ分後進した場合の目標位置ズレ量Ｑ０ｆを算出し、後胴部１２の現在位置ズレ量Ｑ１ｒおよび後胴部１２が所定距離Ｍ分後進した場合の目標位置ズレ量Ｑ０ｒを算出する。そして、表示制御部２６が、図９Ａに示すように、前胴ズレ量表示部４５に現状位置ズレ量Ｑ１ｆと目標位置ズレ量Ｑ０ｆを表示し、図１０Ａに示すように後胴ズレ量表示部４６に現状位置ズレ量Ｑ１ｒと、目標位置ズレ量Ｑ０ｒを表示する。

そして、ステップＳ３５の次のステップＳ３６において、制御部１５は、伸ボタン４４ａが押下されたか縮ボタン４４ｃが押下されたかを判定する。前胴部１１のグリッパ１１ｂが張り出して前胴部１１がトンネルの坑道に固定された状態で、伸ボタン４４ａが押下された場合には、制御はステップＳ３７に進む。ステップＳ３７では、後胴部１２の中心位置Ｐ１が、最新の移動予想線Ｄに沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが伸長する。

また、ステップＳ３６において、後胴部１２のグリッパ１２ａが張り出して後胴部１２がトンネルの坑道に固定された状態で、縮ボタン４４ｃが押下された場合には、制御はステップＳ３８に進む。ステップＳ３８では、前胴部１１の中心位置Ｐ２が、最新の移動予想線Ｄに沿うようにスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが収縮する。

そして、ステップＳ２２において、シリンダの制御が終了すると、ステップＳ４３において、後進動作が終了する。

後進時においても同様に、ステップＳ３７またはステップＳ３８におけるスラストシリンダ１３ａ～１３ｆの制御が終了していない場合には、ステップＳ１２～Ｓ１４およびステップＳ３５、ステップＳ１９～Ｓ２１が繰り返される。すなわち、スラストシリンダ１３ａ～１３ｆの制御が終了するまで、移動予想線Ｄ１は随時変更され、前胴ズレ量表示部４５における目標位置ズレ量Ｑ０ｆおよび現状位置ズレ量Ｑ１ｆ、並びに後胴ズレ量表示部４６における目標位置ズレ量Ｑ０ｒおよび現状位置ズレ量Ｑ１ｒも随時変更される。そして、随時変更される表示に基づいてオペレータは、ステップＳ１９～Ｓ２１において、手動によって制御に介入することができる。

（特徴等）
（１）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、複数のディスクカッタ１１ｃ（カッタの一例）を有する前胴部１１と、前胴部１１の後方に配置された後胴部１２と、前胴部１１と後胴部１２との間に配置された複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆと、を備えたトンネル掘削装置の制御方法であって、ステップＳ２１（第１前進ステップの一例）と、ステップＳ２２（第２前進ステップの一例）と、を備える。ステップＳ２１は、後胴部１２のグリッパ１２ａを張り出して後胴部１２をトンネルの内壁に固定した状態で、トンネル掘削計画線Ｄ１０（第１経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１を前方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。ステップＳ２２は、前胴部１１のグリッパ１１ｂを張り出して前胴部１１をトンネルの内壁に固定した状態で、実績線Ｄ２０（第２経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って後胴部１２を前方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。

このように、トンネル掘削装置１０を前進する際に、後胴部１２を実績線Ｄ２０に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って移動させることによって、急曲線において前胴部１１だけでなく後胴部１２もトンネルの内壁に沿って移動させることができる。

（２）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、複数のディスクカッタ１１ｃ（カッタの一例）を有する前胴部１１と、前胴部１１の後方に配置された後胴部１２と、前胴部１１と後胴部１２との間に配置された複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆと、を備えたトンネル掘削装置１０の制御方法であって、ステップＳ４１（第１後進ステップの一例）を備える。ステップＳ４１は、前胴部１１のグリッパ１１ｂを張り出して前胴部１１をトンネルの内壁に固定した状態で、実績線Ｄ３０（第３経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って後胴部１２を後方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。

このように、トンネル掘削装置１０を後進する際に、後胴部１２を実績線Ｄ３０に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って移動させることによって、急曲線において前胴部１１だけでなく後胴部１２もトンネルの内壁に沿って移動させることができる。

（３）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、ステップＳ４２（第２後進ステップの一例）を更に備える。ステップＳ４２は、後胴部１２のグリッパ１２ａを張り出して後胴部１２をトンネルの内壁に固定し、実績線Ｄ３０（第３経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１を後方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。

このように、トンネル掘削装置１０を後進する際に、前胴部１１を実績線Ｄ３０に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って移動させることによって、急曲線において後胴部１２もトンネルの内壁に沿って移動させることができる。

（４）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ２１における移動予想線Ｄ１はトンネル掘削計画線Ｄ１０に基づいて設定されている。

移動予想線Ｄ１をトンネル掘削計画線Ｄ１０に沿うように設定することによって、前胴部１１をトンネル掘削計画線Ｄ０に沿うように移動することができる。

（５）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ２２における移動予想線Ｄ１は、前胴部１１の移動した実績線Ｄ２０に基づいて設定されている。

これによって、前胴部１１の掘削によって形成されたトンネルの内壁に沿って後胴部１２を移動することができる。

（６）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ４１、Ｓ４２における移動予想線Ｄ１は、前胴部１１または後胴部１２の移動したトンネル掘削の実績線Ｄ３０である。

これによって、前進によって形成されたトンネルの内壁に沿って後進することができる。

（７）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ２１（第１前進ステップの一例）では、前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動予想線Ｄ１に沿うように、複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが制御される。

これによって、前胴部１１を移動予想線Ｄ１に沿って前進移動することができる。

（８）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ２２（第２前進ステップの一例）では、後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動予想線Ｄ１に沿うように、複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが制御される。

これによって、後胴部１２を移動予想線Ｄ１に沿って前進移動することができる。

（９）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ４１（第１後進ステップの一例）では、後胴部１２の中心位置Ｐ１が移動予想線Ｄ１に沿うように、複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが制御される。

これによって、後胴部１２を移動予想線Ｄ１に沿って後進移動することができる。

（１０）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ４２（第２後進ステップの一例）では、前胴部１１の中心位置Ｐ２が移動予想線Ｄ１に沿うように、複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆが制御される。

これによって、前胴部１１を移動予想線Ｄ１に沿って後進移動することができる。

（１１）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、移動予想線Ｄ１は、前胴部１１の中心位置Ｐ２と、後胴部１２の中心位置Ｐ１と、前胴部１１の中心線Ｃ２と後胴部１２の中心線Ｃ１の交点である中折れ点Ｐｘから求められる。

これによって、前胴部１１が移動する予定の移動予想線Ｄ１、または後胴部１２が移動する予定の移動予想線Ｄ１が算出される。

（１２）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、ステップＳ１５（第１前進表示ステップの一例）を更に備える。ステップＳ１５は、前胴部１１から所定距離Ｍにおけるトンネル掘削計画線Ｄ１０（第１経路線の一例）上の目標位置（位置の一例）との目標位置ズレ量Ｑ０ｆ（第１位置ズレ量の一例）を表示する。

この表示によって、オペレータは、第１経路線と移動予想線Ｄ１とのズレ量を確認でき、例えばスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを手動で操作することによって移動予想線Ｄ１を変更して、移動予想線Ｄ１を第１経路線に近づけるように設定することができる。このため、第１経路線が例えばトンネル掘削の計画線である場合には、計画線に沿って前胴部を前進移動させることが可能となる。

（１３）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、ステップＳ１５（第２前進表示ステップの一例）を更に備える。ステップＳ１５は、後胴部１２から所定距離Ｍにおける実績線Ｄ２０（第２経路線の一例）上の目標位置（位置の一例）との目標位置ズレ量Ｑ０ｒ（第２位置ズレ量の一例）を表示する。

この表示によって、オペレータは、実績線Ｄ２０と移動予想線Ｄ１とのズレ量を確認でき、例えばスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを手動で操作することによって移動予想線Ｄ１を変更して、移動予想線Ｄを実績線Ｄ２０に近づけるように設定することができる。このため、実績線Ｄ２０に沿って後胴部１２を前進移動させることが可能となる。

（１４）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、ステップＳ３５（第１後進表示ステップの一例）を更に備える。ステップＳ３５は、前胴部１１から所定距離Ｍにおける実績線Ｄ３０（第３経路線の一例）上の目標位置（位置の一例）との目標位置ズレ量Ｑ０ｆ（第３位置ズレ量の一例）を表示する。

この表示によって、オペレータは、実績線Ｄ３０と移動予想線Ｄ１とのズレ量を確認でき、例えばスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを手動で操作することによって移動予想線Ｄ１を変更して、移動予想線Ｄ１を実績線Ｄ３０に近づけるように設定することができる。このため、実績線Ｄ３０に沿って前胴部１１を後進移動させることが可能となる。

（１５）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法は、ステップＳ３５（第２後進表示ステップの一例）を更に備える。ステップＳ３５は、後胴部１２から所定距離Ｍにおける実績線Ｄ３０上の目標位置（位置の一例）との目標位置ズレ量Ｑ０ｆ（第４位置ズレ量の一例）を表示する。

この表示によって、オペレータは、実績線Ｄ３０と移動予想線Ｄ１とのズレ量を確認でき、例えばスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを手動で操作することによって移動予想線Ｄ１を変更して、移動予想線Ｄ１を実績線Ｄ３０に近づけるように設定することができる。このため、実績線Ｄ３０に沿って後胴部１２を後進移動させることが可能となる。

（１６）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ１５（第１前進表示ステップの一例）は、目標位置ズレ量Ｑ０ｆ（第１位置ズレ量の一例）とともに、前胴部１１の現状位置のトンネル掘削計画線Ｄ１０（第１経路線の一例）からの現状位置ズレ量Ｑ１ｆ（第５位置ズレ量の一例）も表示する。

これによって、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢で前進した場合に、前胴部１１のトンネル掘削計画線Ｄ１０からの位置ズレ量が現状より小さくなるか否かをオペレータが判断しやすくなる。

（１７）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ１５（第２前進表示ステップの一例）は、目標位置ズレ量Ｑ０ｒ（第２位置ズレ量の一例）とともに、後胴部１２の現状位置の実績線Ｄ２０（第２経路線の一例）からの現状位置ズレ量Ｑ１ｒ（第６位置ズレ量の一例）も表示する。

これによって、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢で前進した場合に、後胴部１２の実績線Ｄ２０からの位置ズレ量が現状より小さくなるか否かをオペレータが判断しやすくなる。

（１８）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ３５（第１後進表示ステップの一例）は、目標位置ズレ量Ｑ０ｒ（第３位置ズレ量の一例）とともに、後胴部１２の現状位置の実績線Ｄ３０（第３経路線の一例）からの現状位置ズレ量Ｑ１ｒ（第７位置ズレ量の一例）も表示する。

これによって、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢で後進した場合に、後胴部１２の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量が現状より小さくなるか否かをオペレータが判断しやすくなる。

（１９）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０の制御方法では、ステップＳ３５（第２後進表示ステップの一例）は、目標位置ズレ量Ｑ０ｆ（第４位置ズレ量の一例）とともに、前胴部１１の現状位置の実績線Ｄ３０（第３経路線の一例）からの現状位置ズレ量Ｑ１ｆ（第８位置ズレ量の一例）も表示する。

これによって、現状のトンネル掘削装置１０の姿勢で後進した場合に、前胴部１１の実績線Ｄ３０からの位置ズレ量が現状より小さくなるか否かをオペレータが判断しやすくなる。

（２０）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０は、前胴部１１と、後胴部１２と、複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆと、を備える。前胴部１１は、複数のディスクカッタ１１ｃ（カッタの一例）と、トンネルの内壁を押圧するグリッパ１１ｂとを有する。後胴部１２は、トンネルの内壁を押圧するグリッパ１２ａを有し、前胴部１１の後方に配置されている。複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆは、前胴部１１と後胴部１２との間に配置されている。制御部１５は、後胴部１２のグリッパ１２ａを張り出して後胴部１２をトンネルの内壁に固定した状態で、トンネル掘削計画線Ｄ１０（第１経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１を前方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御し、前胴部１１のグリッパ１１ｂを張り出して前胴部１１をトンネルの内壁に固定した状態で、実績線Ｄ２０（第２経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って後胴部１２を前方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。

（２１）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０は、前胴部１１と、後胴部１２と、複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆと、を備える。前胴部１１は、複数のディスクカッタ１１ｃ（カッタの一例）と、トンネルの内壁を押圧するグリッパ１１ｂとを有する。後胴部１２は、トンネルの内壁を押圧するグリッパ１２ａを有し、前胴部１１の後方に配置されている。複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆは、前胴部１１と後胴部１２との間に配置されている。制御部１５は、前胴部１１のグリッパ１１ｂを張り出して前胴部１１をトンネルの内壁に固定した状態で、実績線Ｄ３０（第３経路線の一例）に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って後胴部１２を後方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。

（２２）
本実施の形態のトンネル掘削装置１０では、制御部１５は、後胴部１２のグリッパ１２ａを張り出して後胴部１２をトンネルの内壁に固定した状態で、実績線Ｄ３０に基づいて設定された移動予想線Ｄ１に沿って前胴部１１を後方に移動させるように複数のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを制御する。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施の形態では、前胴部１１の現状位置ズレ量Ｑ１ｆおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｆと、後胴部１２の現状位置ズレ量Ｑ１ｒおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｒとは、別々の表示部（前胴ズレ量表示部４５と後胴ズレ量表示部４６）に表示されているが、１つの表示部に表示されていてもよい。

（Ｂ）
上記実施の形態では、１つのステップＳ１５において、前胴部１１の現状位置ズレ量Ｑ１ｆおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｆと、後胴部１２の現状位置ズレ量Ｑ１ｒおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｒを演算表示させているが、現状位置ズレ量Ｑ１ｆおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｆの演算表示と、現状位置ズレ量Ｑ１ｒおよび目標位置ズレ量Ｑ０ｒの演算表示が別々のステップで行われてもよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、６基のスラストシリンダ１３ａ～１３ｆを含むリンク機構１３を備えたトンネル掘削装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

リンク機構を構成するスラストシリンダの基数は、例えば、８基、１０基等、６本より多ければ何基でもよい。

（Ｄ）
上記実施形態では、表示入力部１６としてタッチパネル式のモニタ表示画面を例に挙げて説明したが、これに限らなくてもよく、例えば、一般的なＰＣ画面を見ながらキーボードやマウス等で操作入力を行ってもよく、表示部と入力部が分かれていてもよい。

（Ｅ）
上記実施形態では、生成する曲線としてパラメトリック曲線である２次ベジェ曲線を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、パラメトリック曲線としてスプライン曲線を用いてもよい。

（Ｆ）
上記実施の形態では、一例として第１経路線はトンネル掘削計画線Ｄ１０であり、第２経路線は実績線Ｄ２０と記載したが、これに限らず第１経路線と第２経路線は同じであってもよく、例えば第２経路線がトンネル掘削計画線Ｄ１０であってもよい。

（Ｇ）
上記実施形態では、表示入力部１６に、各種操作部（掘進・後進設定部３０と、姿勢変更部３１と、ズレ量表示部３２）を配置した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、モニタ表示画面に表示させる表示態様としては、他の態様を採用してもよい。

（Ｈ）
上記実施の形態では、ステップＳ１９でオペレータの手動操作の有無を判定し、ステップＳ２０での方向修正操作をステップＳ２１におけるスラストシリンダの伸縮に反映させており、オペレータが位置ズレ量を確認して方向修正を行っているが、これに限らず自動制御が行われてもよい。例えば、制御部が、位置ズレ量を自動で認識して位置ズレ量が小さくなる方向に自動的に方向修正指令を行ってもよい。

本発明のトンネル掘削装置の制御方法およびトンネル掘削装置は、急曲線であってもトンネル内壁に沿って移動可能な効果を奏することから、鉱山を掘削する際に等に対しても適用可能である。

１０：トンネル掘削装置
１１：前胴部
１２：後胴部
１３ａ～１３ｆ：スラストシリンダ
１５：制御部

Claims

複数のカッタを有する前胴部と、前記前胴部の後方に配置された後胴部と、前記前胴部と前記後胴部との間に配置された複数のスラストシリンダと、を備えたトンネル掘削装置の制御方法であって、
前記後胴部のグリッパを張り出して前記後胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、トンネルの掘削計画線である第１経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記前胴部を前方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する第１前進ステップと、
前記前胴部のグリッパを張り出して前記前胴部を前記トンネルの内壁に固定した状態で、前記前胴部の移動したトンネル掘削の実績線である第２経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記後胴部を前方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する第２前進ステップと、を備えた、
トンネル掘削装置の制御方法。
複数のカッタを有する前胴部と、前記前胴部の後方に配置された後胴部と、前記前胴部と前記後胴部との間に配置された複数のスラストシリンダと、を備えたトンネル掘削装置の制御方法であって、
前記前胴部のグリッパを張り出して前記前胴部をトンネルの内壁に固定した状態で、前記前胴部または前記後胴部の移動したトンネル掘削の実績線である第３経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記後胴部を後方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する第１後進ステップを備えた、
トンネル掘削装置の制御方法。
前記後胴部のグリッパを張り出して前記後胴部を前記トンネルの内壁に固定した状態で、前記第３経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記前胴部を後方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する第２後進ステップを更に備えた、
請求項２に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第１前進ステップでは、前記前胴部の中心位置が前記移動予想線に沿うように、前記複数のスラストシリンダが制御される、
請求項１に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第２前進ステップでは、前記後胴部の中心位置が前記移動予想線に沿うように、前記複数のスラストシリンダが制御される、
請求項１または４に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第１後進ステップでは、前記後胴部の中心位置が前記移動予想線に沿うように、前記複数のスラストシリンダが制御される、
請求項２に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第２後進ステップでは、前記前胴部の中心位置が前記移動予想線に沿うように、前記複数のスラストシリンダが制御される、
請求項３に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記移動予想線は、前記前胴部の中心位置と、前記後胴部の中心位置と、前記前胴部の中心線と前記後胴部の中心線の交点である中折れ点から求められる、
請求項１～３のいずれか１項に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記前胴部から所定距離における前記第１経路線上の位置と前記第１経路線に基づいて設定された移動予想線上の位置との第１位置ズレ量を表示する第１前進表示ステップを更に備えた、請求項１に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記後胴部から所定距離における前記第２経路線上の位置と前記第２経路線に基づいて設定された移動予想線上の位置との第２位置ズレ量を表示する第２前進表示ステップを更に備えた、請求項１または９に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記後胴部から所定距離における前記第３経路線上の位置と前記第３経路線に基づいて設定された移動予想線上の位置との第３位置ズレ量を表示する第１後進表示ステップを更に備えた、
請求項２に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記前胴部から所定距離における前記第３経路線上の位置と前記第３経路線に基づいて設定された移動予想線上の位置との第４位置ズレ量を表示する第２後進表示ステップを更に備えた、
請求項３に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第１前進表示ステップは、前記第１位置ズレ量とともに、前記前胴部の現状位置の前記第１経路線からの第５位置ズレ量も表示する、
請求項９に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第２前進表示ステップは、前記第２位置ズレ量とともに、前記後胴部の現状位置の前記第２経路線からの第６位置ズレ量も合わせて表示する、
請求項１０に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第１後進表示ステップは、前記第３位置ズレ量とともに、前記後胴部の現状位置の前記第３経路線からの第７位置ズレ量も合わせて表示する、
請求項１１に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
前記第２後進表示ステップは、前記第４位置ズレ量とともに、前記前胴部の現状位置の前記第３経路線からの第８位置ズレ量も合わせて表示する、
請求項１２に記載のトンネル掘削装置の制御方法。
複数のカッタと、トンネルの内壁を押圧するグリッパと、を有する前胴部と、
前記トンネルの内壁を押圧するグリッパを有し、前記前胴部の後方に配置された後胴部と、
前記前胴部と前記後胴部との間に配置された複数のスラストシリンダと、
前記後胴部のグリッパを張り出して前記後胴部を前記トンネルの内壁に固定した状態で、トンネルの掘削計画線である第１経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記前胴部を前方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御し、
前記前胴部のグリッパを張り出して前記前胴部を前記トンネルの内壁に固定した状態で、前記前胴部の移動したトンネル掘削の実績線である第２経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記後胴部を前方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する制御部と、を備えた、
トンネル掘削装置。
複数のカッタと、トンネルの内壁を押圧するグリッパと、を有する前胴部と、
前記トンネルの内壁を押圧するグリッパを有し、前記前胴部の後方に配置された後胴部と、
前記前胴部と前記後胴部との間に配置された複数のスラストシリンダと、
前記前胴部のグリッパを張り出して前記前胴部を前記トンネルの内壁に固定した状態で、前記前胴部または前記後胴部の移動したトンネル掘削の実績線である第３経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記後胴部を後方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する制御部と、を備えた、
トンネル掘削装置。
前記制御部は、前記後胴部のグリッパを張り出して前記後胴部を前記トンネルの内壁に固定した状態で、前記第３経路線に基づいて設定された移動予想線に沿って前記前胴部を後方に移動させるように前記複数のスラストシリンダを制御する、
請求項１８に記載のトンネル掘削装置。