JPH01214693A - シールド工法の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シールド工法において、最適のジヤツキパタ
ーンによって方向を制御することのできる制御方法に関
するものである。

〈従来の技術〉 シールド工法においてその掘進方向を正確に維持しよう
とする方法は各種の手段が開発されている。

そうした従来の方法は、現在のシールド掘進機の位置を
確認し、その現在位置と設計線との誤差を表示して方向
修正の資料にする方法であった。

〈従来の技術の問題点〉 こうした従来の方法によると、現在位置と設計線との誤
差は分かるが、掘進機には相当の長さがあるから、急激
に方向を変えて修正することはできない。

したがって設計線にシールド掘進機を近付けるように操
作すると、機体全体の方向が変わるまでに時間を要し、
方向が変わった頃にはすでに設計線を反対側まで横断し
てしまう。

そのために、こんどは反対方向に進路を変えなくてはな
いらない、といった繰り返しになる。

このように現在のシールド掘進機の位置の誤差を知った
だけでは常に蛇行を繰り返しているということになって
しまう。

〈本発明の目的〉 本発明は上記のような欠点を改善するためになされたも
ので、シールド掘進機の現在の位置を知るだけでなく、
将来の位置を予測することによって最適な修正方向を示
すことのできるシールド掘進機の制御方法を提供するこ
とを目的とする。

〈本発明の構成〉 〈イ〉全体の構成 本発明の制御方法は、次の機構から構成する。

〈口〉センサ シールド掘進機や関連機器に取り付けたセンサは公知の
ものを利用できる。

たとえば次のようなセンサである。

〈ハ〉坑内コンピュータ 坑内コンピュータは次のような目的に使用する。

（１）データの収集 上記したセンサ群によって検知したデータを収集する。

そしてデータからの各種の信号を変換して統一し、計測
用コンピュータに向けて送信する。

（２）制御量の送信 各種のデータをもとに演算し、制御量が決定されると、
計測用コンピュータからこの坑内用コンピュータに向け
て送信される。

この制御量に応じた信号を、各種の駆動装置に向けて発
信する。

駆動装置とはたとえば次のようなシールド掘進機駆動用
装置である。

ジ皐ツキ伸縮用の油圧回路 カッタ回転装置 スクリュー回転装置 作泥材注入ポンプ 裏込め材注入ポンプ 〈二〉計測用コンピュータ （１）演算 坑内コンピュータから発信されたデータを受信し、演算
処理、表示を行う。

（２）演算結果量の送信 この演算処理の結果を次の制御用コンピュータに向けて
送信する機能である。

（３）受信、格納 次の制御用コンピュータによって演算された制御量を受
信し、これを−時格納しておく機能である。

（４）制御量の送信 制御用コンピュータによって予測演算された制御量を格
納したのち、坑内コンピュータの司令によって適宜坑内
コンピュータに向けて送信する機能である。

〈ホ〉制御用コンピュータ （１）演算 計測用コンピュータからの物理量をもとに、予測演算と
制御計算を行う機能である。

演算の結果の表示も行う。

（２）格納、送信 演算結果のデータを格納し、坑内コンピュータからの司
令によって制御量を計測用コンピュータに向けて送信す
る機能である。

（３）演算方法 本発明の特徴のひとつは予測演算を行う点であり、その
ための手法としてカルマン・フィルタ理論に組み込んだ
統計手法を用いる。

カルマン・フィルタ理論とは簡単に説明すると次のよう
な手法である。

すなわちデータをシーケンシャルに処理しながら、その
最適推定値を逐次修正することのできる近代制御理論の
ひとつであり、逐次楊最小二乗法β とも言うべき手法である。

その特徴は、データをシーケンシャルに処理できること
で、データを蓄積しておく必要がな・く、しかも処理時
間が短い点である。

さらに多数の計測データの中でも最新のデータを重視し
て処理することができるという点も、本発明のような用
途に利用するに適した特徴である。

〈へ２表示例 以上のような機能を持たせたコンピユータ網の配置によ
って、最終的には第３図に示すような、進路予測、最適
パターンを示すことができる。

すなわち、カルマン・フィルタによってシールド掘進機
の将来の進路、位置を予測し、表示することができる。

同時に、将来正規の設計線に戻すためにはどのジヤツキ
を伸長すればよいかの計算と表示を行うことができる。

くト〉制御 制御用コンピュータからの信号は、前記したようにシー
ルド掘進機の各種の掘削、掘進装置の制御盤に入力する
。

したがって伸長すべきジヤツキの配置、本数、排土機構
の回転数や回転速度、作泥材の供給量などを総合的に制
御することになる。

そのために、現在は設計線から外れているシールド掘進
機を、将来たとえば１５メ一トル進行したら設計線に一
致させるための制御を自動的に行うことかできる。

〈本発明の効果〉 本発明は上記した要素の組み合わせからなる制御方法で
あるから、次のような効果を期待することができる。

くイ〉従来のトランシットやレベルを使用する測量方法
では多大の労力と時間を必要としており、しかも掘削時
には測量ができないから測量の可能な時間が限定されて
いる− したがって常時シールド掘進機の位置を測定してお（こ
とができない。

しかるに本発明の方法では掘進中のシールド掘進機の位
置や姿勢を常時把握することができるがら正確な施工管
理を行うことができる。

〈口〉現在の位置を把握することによって、カルマン・
フィルタを用いてシールドジヤツキの自動制御可能であ
る。

しかもその制御は、現在の位置、姿勢の誤差をその場で
修正するのではなく、将来の到達地点での修正に合わせ
てジヤツキの操作を行うことができる。

したがって急激な進路変更をともなうことないから、従
来のようにかえって設計線を越えた過剰な修正を行うと
いった危険性がない。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明の制御を行うシステムの配置図第２図：
シールド掘進機現場、での配置図第３図：結果の表示の
例を示す図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールドジャッキの作動、各種センサーからの数
   値を電気信号としてコンピュータに入力し、この数値を
   カルマンフィルタ理論に組み込んだ統計手法で解析し、
   シールド掘進機の将来の進行方向と、設計線とを比較し
   て図示し、両者を将来一致させるようなジャッキパター
   ンを自動選択して行う、シールド工法の制御方法