JPH04194192A - シールドマシンの方向制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、セグメントリングの中心が計画線に合致する
ように、シールドマシンの掘進方向を制御するためのシ
ールドマシンの方向制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来、予め設定された計画線に沿って掘進するために、
ジャイロコンパスによってシールドマシン自体の姿勢を
計測したり、セグメントリングの計画線からのずれ量や
掘進距離を計測し、これらの計測データに基づいてシー
ルドマシンの姿勢及び掘進方向を逐次補正する手法が取
られている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のシールドマシンにあっては、計画線が
カーブしている場合や蛇行している場合に、シールドマ
シンによる実際の掘進経路が計画線からずれる問題があ
った。

第７図及び第８図に従って従来の問題点を更に説明する
。尚、第７図の実線１１が計画線、１がシールドマシン
、２が掘進によって掘られた坑道に順次に敷設された複
数のセグメントリングであるとする。

シールドマシン１の掘進方向の制御は、最終セグメント
リングの中心が計画線１１に合致しているか逐次測定す
ることにより行うが、例えば、計画線２１の直線部分８
０−８に沿って掘進する場合には、セグメントリング２
の中心を計画線Ｌ１に合致するように制御しながら掘進
作業を行うことで、計画線Ｌ１と一致することとなり、
問題を生じない。

ところが、第７図中の位置ＢＣから計画線Ｊ１１がカー
ブする場合には、シールドマシン１の実際の旋回中心位
置Ｑと最後に設置されたセグメントリング３の中心位置
Ｓとは異なり、オフセット距離ΔＬが存在するので、上
記のように最終のセグメントリング３の位置でシールド
マシン１の次の掘進方向を管理すると、計画線ノ１のカ
ーブの認識が遅れることとなり、第７図の一点鎖線１２
に示すように、計画線１１の外側に坑道を掘ることとな
り、ずれた位置にセグメントリングが敷設されるという
問題を生じる。即ち、第８図に示すように、本来は計画
線Ｌ１を中心とした実線で示す位置にセグメントが敷設
されるべきところを、実際には、ずれた掘進中心ｆ／、
２に沿って点線で示すように敷設されてしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、計画線に合わせて掘進するためのシールドマシンの方
向制御方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明は、シールドマ
シンの旋回中心位置を仮定してこの仮想旋回中心を計画
線に合わせるように掘進すると共に、この掘進により形
成された坑道にセグメントリングを敷設しながら、仮想
旋回中心と計画線とのずれ量（Ｌ１）、及びセグメント
リングの中心と計画線とのずれ量（Ｌ２）を逐一計測し
、更に、数学的手法により、これらのずれ量の差（ΔＴ
）を算出して、差ΔＴの変化率が急変するときの距離を
、真の旋回中心から仮想旋回中心までのずれ量（オフセ
ット）ΔＬとして求め、そのオフセットΔＬが零になる
ように仮想旋回中心を補正することで、シールドマシン
の掘進方向を制御しながら掘進及びセグメントの敷設を
行うようにした。

［作用］ このような掘進方向の制御方法によれは、仮想旋回中心
と計画線とのずれ量（Ｌｌ）とセグメントリングの中心
と計画線とのずれ量（Ｌ２）との差Δの値が急変する２
点間の距離ΔＬを求めることによって、シールドマシン
の真の旋回中心を予測することができ、この距離ΔＬが
零となるように逐一仮想旋回中心を補正して行くことで
、計画線に沿った坑道を形成すると共に、計画線に沿っ
てセグメントリングを敷設することができる。

［実施例コ 以下、本発明によるシールドマシンの方向制御方法の一
実施例を図面と共に説明する。

尚、第１図において、実線ｔ１が計画線、Ｌ２が実際に
掘られた坑道の中心線、１がシールドマシン、４が切羽
であるとする。

まず、計画線２１にセグメントリングの中心を合致させ
るようシールドマシン１で掘進を行う場合に、まず、シ
ールドマシン１の切羽４やシールドマシン１の中心位置
から適宜の距離だけ離れた位置ＢＸを真の旋回中心位置
と仮定して掘進を行う。即ち、シールドマシン１の機構
的な旋回中心に計画線Ｑ１を合わせるように制御しなが
ら掘進を行っても、実際には、土壌状態その他の外的要
因によって、実際の掘進方向の中心が上記機構上の中心
よりずれる場合がある。したがって、諸条件に基づく経
験などから実際の旋回中心に近いと考えられる位置ＢＸ
を仮想旋回中心とし、その仮想旋回中心ＢＸを計画線ｉ
１に合致させるように方向制御しながら掘進を開始する
。

このように掘進を行うと共に、掘進により形成された坑
道にセグメントリングを敷設していき、逐一、計画線１
１と仮想旋回中心との位置ずれ量Ｌ１と、実際に敷設さ
れたセグメントリングの中心位置と計画線２１との位置
ずれ量Ｌ２を計測する。

第２図は、第１図に示すようにカーブした計画線Ｌ１に
沿って掘進した場合に、実際の旋回中心がＱであるため
に、セグメントリングの中心位置が一点鎖線Ｑ２に示す
ようなずれた軌跡となった場合を示す。そして、掘進距
離に沿って、これらの位置ずれ量Ｌ１．Ｌ２のデータは
、従来技術の光学測量などによって測定し、且つマイク
ロコンピュータシステム等を内蔵する制御装置で解析を
行うことで、第２図に示すような軌跡を得る。

第２図におけるａｂ間の距離は、第１図における実際の
旋回中心Ｑと仮想旋回中心ＢＸのずれ量を表わすことに
なる。

そこで、ずれ量Ｌ２からＬｌのデータを減算処理するこ
とにより、第３図に示すような、総ずれ量ΔＴのデータ
を算出し、更に、データΔＴを一次微分演算することに
よって第４図に示すような微分データΔｔを演算し、更
に、微分データΔｔを一次微分演算することによって第
５図に示すような微分データを演算する。このように、
２回の微分演算を行うと、データΔＴの変曲点ａ−，ｂ
てピークデータが発生し、これらの変曲点ａ、ｂ間の距
離ΔＬが仮想旋回中心と実際の旋回中心のずれ量（オフ
セット）として求めることかできる。

そして、このずれ量ΔＬだけ補正した位置を新たな仮想
旋回中心として次の掘進を開始し、更に、逐一同様の処
理を繰り返しながら、仮想旋回中心の位置を補正しなが
ら掘進を継続する。

このように、仮想旋回中心を補正しながら掘進を継続す
ると、計画線がカーブしている場合に、従来のようなシ
ールドマシンの掘進開始が遅延することなく、計画線に
合致するようにセグメントリングを敷設するための坑道
を形成することができる。又、第６図に示すように、計
画線！１が蛇行する場合でも同様に計画線に合わせてセ
グメントリングを敷設することが可能となる。

尚、この実施例では、２回微分の演算を行うことによっ
て、仮想旋回中心と実際の旋回中心のずれ量を演算する
が、この演算方法に限定されるものではなく、データΔ
Ｔの変曲点ａ、　　ｂを検出する数学的手法、例えば、
フーリエ解析やその他の統計処理等を適用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、シールドマシンの
仮想旋回中心を仮定し、この仮想旋回中心を計画線に合
わせるように掘進すると共に、この掘進により形成され
た坑道にセグメントリングを敷設しながら、仮想旋回中
心と計画線とのずれ量、及びセグメントリングの中心と
計画線とのずれ量を逐一計測し、更に、数学的手法によ
り、これらのずれ量の差の変化率が急変するときの距離
を、真の旋回中心から仮想旋回中心までのずれ量として
求め、そのずれ量が零になるように仮想旋回中心を補正
することで、シールドマシンの掘進方向を制御しながら
掘進及びセグメントの敷設を行うようにしたので、実際
のシールドマシンの旋回中心を計画線に合致するように
高精度で掘進制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の制御方法の一実施例を手順
に従って示す説明図； 第７図及び第８図は従来の制御方法の問題点を示す説明
図である。 図中の符号； １：シールドマシン ４：切羽 ＢＸ：仮想旋回中心 Ｑ、実際の旋回中心 ２１：計画線 Ｌｌ：計画線と仮想旋回中心との位置ずれ量Ｌ２：実際
に敷設されたセグメントリングの中心位置と計画線との
位置ずれ量 △Ｌ：ずれ量（オフセット） 特許出願人　株式会社トキメック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計画線に沿ってセグメントリングを敷設するため
   の坑道を掘進するシールドマシンの方向制御方法におい
   て、 前記シールドマシンの仮想旋回中心を仮定し、この仮想
   旋回中心を計画線に合わせるように掘進すると共に、こ
   の掘進により形成された坑道にセグメントリングを敷設
   しながら、仮想旋回中心と計画線とのずれ量（Ｌ１）、
   及びセグメントリングの中心と計画線とのずれ量（Ｌ２
   ）を逐一計測し、更に、数学的手法により、これらのず
   れ量の差（ΔＴ）の変化率が急変するときの距離を、真
   の旋回中心から仮想旋回中心までのずれ量（ΔＬ）とし
   て求め、そのずれ量（ΔＬ）が零になるように仮想旋回
   中心を補正することで、シールドマシンの掘進方向を制
   御しながら掘進及びセグメントの敷設を行うことを特徴
   とするシールドマシンの方向制御方法。