JPH05106391A - シールド掘削機の自動掘進方向制御方法 - Google Patents
シールド掘削機の自動掘進方向制御方法Info
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- JPH05106391A JPH05106391A JP29371191A JP29371191A JPH05106391A JP H05106391 A JPH05106391 A JP H05106391A JP 29371191 A JP29371191 A JP 29371191A JP 29371191 A JP29371191 A JP 29371191A JP H05106391 A JPH05106391 A JP H05106391A
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- shield excavator
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 制御に最少限必要な外力と係る２つのパラメ
ータの推定をもとに現状に適合した合理的なジャッキパ
ターンを自動選択することによって、シールド掘削機の
掘進方向を自動的に制御する。 【構成】 ジャッキの押しによってシールド掘削機本体
１に生じるモーメントに対応したジャッキパターンを予
め設定しておく。あるモーメントで次の掘進を開始した
場合にシールド掘削機本体１が目標に沿って旋回し得る
可能性が高いと想定される釣合モーメントＭｓｙを推定
する。シールド掘削機本体１を単位旋回するのに要する
加算モーメントΔＭを推定する。釣合モーメントＭｓｙ
に対応するジャッキパターンを選択して掘進を開始さ
せ、かつ、掘進中に目標に対するシールド掘削機の偏差
Ｅとその変化ΔＥが生じたとき、その後の偏差とその変
化を予測するととともに、加算モーメントΔＭを参照し
て現在のモーメントに追加すべき追加モーメントΔＭｅ
を求める。
ータの推定をもとに現状に適合した合理的なジャッキパ
ターンを自動選択することによって、シールド掘削機の
掘進方向を自動的に制御する。 【構成】 ジャッキの押しによってシールド掘削機本体
１に生じるモーメントに対応したジャッキパターンを予
め設定しておく。あるモーメントで次の掘進を開始した
場合にシールド掘削機本体１が目標に沿って旋回し得る
可能性が高いと想定される釣合モーメントＭｓｙを推定
する。シールド掘削機本体１を単位旋回するのに要する
加算モーメントΔＭを推定する。釣合モーメントＭｓｙ
に対応するジャッキパターンを選択して掘進を開始さ
せ、かつ、掘進中に目標に対するシールド掘削機の偏差
Ｅとその変化ΔＥが生じたとき、その後の偏差とその変
化を予測するととともに、加算モーメントΔＭを参照し
て現在のモーメントに追加すべき追加モーメントΔＭｅ
を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘削機の自動
掘進方向制御方法に関するものである。
掘進方向制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘削機を計画路線に沿って掘進
させようとするとき、該シールド掘削機に働く重力と浮
力の関係、後方台車の牽引状況、シールド掘削機周辺の
土砂の変化やそのばらつき、直線から曲線への計画路線
形状の推移、曲線を曲がり易くするために使用するコピ
ーカッターの使用等（以下、外力という）により、シー
ルド掘削機が計画路線より変位することが多い。
させようとするとき、該シールド掘削機に働く重力と浮
力の関係、後方台車の牽引状況、シールド掘削機周辺の
土砂の変化やそのばらつき、直線から曲線への計画路線
形状の推移、曲線を曲がり易くするために使用するコピ
ーカッターの使用等（以下、外力という）により、シー
ルド掘削機が計画路線より変位することが多い。
【０００３】この偏差を修正するために、シールド掘削
機本体の後部内側全周にある位相角で配置されている多
数の推進ジャッキの「押し」，「抜き」を選択する。例
えば、計画路線に対してシールド掘削機が左側に変位
し、この偏差修正のため該シールド掘削機を右側に旋回
させたい場合には、図１（Ａ）に示すように現在選択さ
れているジャッキパターンを変更して更に右側に旋回で
きるジャッキパターンを選択する。
機本体の後部内側全周にある位相角で配置されている多
数の推進ジャッキの「押し」，「抜き」を選択する。例
えば、計画路線に対してシールド掘削機が左側に変位
し、この偏差修正のため該シールド掘削機を右側に旋回
させたい場合には、図１（Ａ）に示すように現在選択さ
れているジャッキパターンを変更して更に右側に旋回で
きるジャッキパターンを選択する。
【０００４】ジャッキパターンとは、シールド掘削機を
方向制御するために「押し」，「抜き」を選択した推進
ジャッキの幾何学的全体配置をいう。図１（Ａ）におい
て、黒丸は「押し」、白丸は「抜き」状態にある推進ジ
ャッキを示す。
方向制御するために「押し」，「抜き」を選択した推進
ジャッキの幾何学的全体配置をいう。図１（Ａ）におい
て、黒丸は「押し」、白丸は「抜き」状態にある推進ジ
ャッキを示す。
【０００５】従来より、このジャッキパターンを適正に
選択することが推進を管理するオペレータの重要な業務
であるが、ジャッキパターン操作により生成されるモー
メントの大きさでもって直接制御することはなかった。
選択することが推進を管理するオペレータの重要な業務
であるが、ジャッキパターン操作により生成されるモー
メントの大きさでもって直接制御することはなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の手動運転操作で
は、過去において選択したジャッキパターンとその結果
生じたシールド掘削機の旋回状況との因果関係を推測
し、これをもとに現在選択するジャッキパターンを経験
的に判断していたため、オペレータがジャッキパターン
を適性に選択できるようになるまでに多くの経験と時間
を要するという問題があった。
は、過去において選択したジャッキパターンとその結果
生じたシールド掘削機の旋回状況との因果関係を推測
し、これをもとに現在選択するジャッキパターンを経験
的に判断していたため、オペレータがジャッキパターン
を適性に選択できるようになるまでに多くの経験と時間
を要するという問題があった。
【０００７】制御の自動化においては、従来より対象を
状態方程式（数理モデル）で記述する方法が一般的であ
るが、シールド掘削機の方向制御では、対象がシールド
掘削機とその周辺の土砂であるため、数理モデルで表現
することも定量扱いすることも困難である反面、数理モ
デル表現上当該外力が無視できない要素になっている。
本発明の目的は、制御に最少限必要な外力と係るパラ
メータの推定をもとに現状に適合した合理的なジャッキ
パターンを自動選択することによって、シールド掘削機
の掘進方向を自動的に制御する方法を提供することにあ
る。
状態方程式（数理モデル）で記述する方法が一般的であ
るが、シールド掘削機の方向制御では、対象がシールド
掘削機とその周辺の土砂であるため、数理モデルで表現
することも定量扱いすることも困難である反面、数理モ
デル表現上当該外力が無視できない要素になっている。
本発明の目的は、制御に最少限必要な外力と係るパラ
メータの推定をもとに現状に適合した合理的なジャッキ
パターンを自動選択することによって、シールド掘削機
の掘進方向を自動的に制御する方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の特徴は、シールド掘削機本体の後部内側全
周に配置された多数の推進ジャッキの「押し」，「抜
き」のジャッキパターンを選択して掘進方向を制御する
シールド掘削機の掘進方向制御方法において、ジャッキ
の押しによってシールド掘削機に生じるモーメントに対
応したジャッキパターンを予め設定し、あるモーメント
で次の掘進を開始した場合に該シールド掘削機が目標に
沿って旋回し得る可能性が高いと想定される釣合モーメ
ントＭｓｙを推定し、シールド掘削機本体を単位旋回す
るのに要する加算モーメントΔＭを推定しておき、前記
釣合モーメントＭｓｙに対応するジャッキパターンを選
択して掘進を開始させ、かつ、掘進中に目標方向に対す
るシールド掘削機の偏差Ｅとその変化ΔＥが生じたと
き、その後の偏差とその変化を予測するとともに、前記
加算モーメントを参照して現在の追加モーメントに追加
すべき追加モーメントΔＭｅを求め、現在のモーメント
に該追加モーメントΔＭｅを加えたモーメントを発生さ
せ得る前記ジャッキパターンを自動的に選択して掘進方
向を制御することにある。
めの本発明の特徴は、シールド掘削機本体の後部内側全
周に配置された多数の推進ジャッキの「押し」，「抜
き」のジャッキパターンを選択して掘進方向を制御する
シールド掘削機の掘進方向制御方法において、ジャッキ
の押しによってシールド掘削機に生じるモーメントに対
応したジャッキパターンを予め設定し、あるモーメント
で次の掘進を開始した場合に該シールド掘削機が目標に
沿って旋回し得る可能性が高いと想定される釣合モーメ
ントＭｓｙを推定し、シールド掘削機本体を単位旋回す
るのに要する加算モーメントΔＭを推定しておき、前記
釣合モーメントＭｓｙに対応するジャッキパターンを選
択して掘進を開始させ、かつ、掘進中に目標方向に対す
るシールド掘削機の偏差Ｅとその変化ΔＥが生じたと
き、その後の偏差とその変化を予測するとともに、前記
加算モーメントを参照して現在の追加モーメントに追加
すべき追加モーメントΔＭｅを求め、現在のモーメント
に該追加モーメントΔＭｅを加えたモーメントを発生さ
せ得る前記ジャッキパターンを自動的に選択して掘進方
向を制御することにある。
【０００９】
【作用】まず、本発明に係るジャッキパターン選択の根
拠とモーメントとの関係を説明する。
拠とモーメントとの関係を説明する。
【００１０】シールド掘削機は、図１（Ａ）（Ｂ）に示
すように円筒状のシールド掘削機本体１の前端部のメイ
ンカッター２と、その外周に、ある位相角で突き出すコ
ピーカッター３と、シールド掘削機本体１の後部内側全
周に配置された多数の推進ジャッキ４とを備えた構造に
なっている。掘進作業は、シールド掘削機本体１を掘進
させ後部に形成されるトンネル５の内周に逐次セグメン
ト６を組み立てて覆工する作業の繰り返しである。
すように円筒状のシールド掘削機本体１の前端部のメイ
ンカッター２と、その外周に、ある位相角で突き出すコ
ピーカッター３と、シールド掘削機本体１の後部内側全
周に配置された多数の推進ジャッキ４とを備えた構造に
なっている。掘進作業は、シールド掘削機本体１を掘進
させ後部に形成されるトンネル５の内周に逐次セグメン
ト６を組み立てて覆工する作業の繰り返しである。
【００１１】シールド掘削機の旋回は、シールド掘削機
を一定速度Ｖｓで掘進させると該シールド掘削機は地盤
から反力Ｆ１を受け、これに釣り合うように推力Ｆ２が
発生し、該推力Ｆ２とジャッキパターンによる片押し度
との積に比例した式１及び２に示すモーメントＭ２が発
生し、該モーメントＭ２と地盤からの回転抗力Ｍ１との
差によって生じる。式１及び２で、ジャッキパターンは
発生モーメントの係数の組み合せ（Ｃ１ Ｃ２…ＣNjk
）、片押し度は該組合わせの余弦及び正弦方向（Ｍ２
−ｈ／（Ｆ２・ｒ），Ｍ２−ｖ／（Ｆ２・ｒ））であ
る。
を一定速度Ｖｓで掘進させると該シールド掘削機は地盤
から反力Ｆ１を受け、これに釣り合うように推力Ｆ２が
発生し、該推力Ｆ２とジャッキパターンによる片押し度
との積に比例した式１及び２に示すモーメントＭ２が発
生し、該モーメントＭ２と地盤からの回転抗力Ｍ１との
差によって生じる。式１及び２で、ジャッキパターンは
発生モーメントの係数の組み合せ（Ｃ１ Ｃ２…ＣNjk
）、片押し度は該組合わせの余弦及び正弦方向（Ｍ２
−ｈ／（Ｆ２・ｒ），Ｍ２−ｖ／（Ｆ２・ｒ））であ
る。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】 式中 Ｆ２ ；総推力［ｋｇ］ ｒ ；ジャッキの対角半径［ｍ］ Ｎｊｋ：ジャッキの総本数［本］ θｉ ；ｉ番目ジャッキの天頂より時計方向位相角［ｒ
ａｄ］ Ｃｉ ；ｉ番目ジャッキの状態 押し（＝１） 抜き
（＝０） 予め設定するモーメントとジャッキパターンの関係は、
式３及び式４に示す片押し度を合成した大きさｍｔと偏
角θｔについて、ジャッキパターン選択に関するある制
約条件の下で、順次ジャッキパターンを生成させ、該ジ
ャッキパターンが合成した片押し度の大きさと偏角方向
をある一定の幅に分割したメッシュに１つ入るようにし
て得る。
ａｄ］ Ｃｉ ；ｉ番目ジャッキの状態 押し（＝１） 抜き
（＝０） 予め設定するモーメントとジャッキパターンの関係は、
式３及び式４に示す片押し度を合成した大きさｍｔと偏
角θｔについて、ジャッキパターン選択に関するある制
約条件の下で、順次ジャッキパターンを生成させ、該ジ
ャッキパターンが合成した片押し度の大きさと偏角方向
をある一定の幅に分割したメッシュに１つ入るようにし
て得る。
【００１４】
【数３】 片押し度の偏角 θｔ＝ｔａｎ−１（Ｍ２−ｈ／Ｍ２
−ｖ） …（式４） 釣合モーメントＭｓｙは、当該掘
進で与えるモーメントの初期値であり、式５及び式６に
示すような外力の推移を考慮した過去に与えたモーメン
トの平均値として自己回帰分析等により求める。
−ｖ） …（式４） 釣合モーメントＭｓｙは、当該掘
進で与えるモーメントの初期値であり、式５及び式６に
示すような外力の推移を考慮した過去に与えたモーメン
トの平均値として自己回帰分析等により求める。
【００１５】
【数４】
【００１６】
【数５】 式中
【００１７】
【数６】 Ｍｓｙ−ｈ（ｔ−ｉ）；ｉ番過去に掘進したときの平均
水平モーメント ［ｋｇ・ｍ］
水平モーメント ［ｋｇ・ｍ］
【００１８】
【数７】 Ｍｓｙ−ｖ（ｔ−ｉ）；ｉ番過去に掘進したときの平均
鉛直モーメント ［ｋｇ・ｍ］ 加算モーメントΔＭは、あるジャッキパターンで距離Δ
Ｌだけ掘進し、次のジャッキパターンに変更するとき、
その間の平均モーメントＭａとシールド掘削機が旋回し
た相対角度Δθａを１つのデータの組（Ｍａ，Δθａ／
ΔＬ）として両者の相関（Ｍ，θ）を式７及び８に示す
単回帰分析により求め、該分析により得られた傾きｃと
偏差を解消したい掘進距離δＬをもとに式９及び１０よ
り求める 。 水平成分 Ｍ−ｈ＝ｃ−ｈ・θ＋ｄ−ｈ …（式７） 鉛直成分 Ｍ−ｖ＝ｃ−ｖ・θ＋ｄ−ｖ …（式８） 式中 ｃ−ｈ；傾きの水平成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ ｄ−ｈ；切片の水平成分［ｋｇ・ｍ］ ｃ−ｖ；傾きの鉛直成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ ｄ−ｖ；切片の鉛直成分［ｋｇ・ｍ］ 水平成分 ΔＭ−ｈ＝ｃ−ｈ／δＬ ［ｋｇ・ｍ］ …（式９） 鉛直成分 ΔＭ−ｖ＝ｃ−ｖ／δＬ ［ｋｇ・ｍ］ …（式１０） 式中 ｃ−ｈ；傾きの水平成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ ｃ−ｖ；傾きの鉛直成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ δＬ ；偏差収束距離［ｍ］ 方向制御中のシールド掘削機に偏差Ｅが生じたとき、こ
の原因を外力によるものとなみし、偏差を修正する方向
に現在のモーメントにモーメントを追加することにする
が、対象をモデル化することが困難であるので、追加す
るモーメントΔＭｅの決定はファジイ推論等のルール形
式にて行う。ルールは固定であるが、ルールに使用され
るルール変数の設定に加算モーメントΔＭが利用され
る。
鉛直モーメント ［ｋｇ・ｍ］ 加算モーメントΔＭは、あるジャッキパターンで距離Δ
Ｌだけ掘進し、次のジャッキパターンに変更するとき、
その間の平均モーメントＭａとシールド掘削機が旋回し
た相対角度Δθａを１つのデータの組（Ｍａ，Δθａ／
ΔＬ）として両者の相関（Ｍ，θ）を式７及び８に示す
単回帰分析により求め、該分析により得られた傾きｃと
偏差を解消したい掘進距離δＬをもとに式９及び１０よ
り求める 。 水平成分 Ｍ−ｈ＝ｃ−ｈ・θ＋ｄ−ｈ …（式７） 鉛直成分 Ｍ−ｖ＝ｃ−ｖ・θ＋ｄ−ｖ …（式８） 式中 ｃ−ｈ；傾きの水平成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ ｄ−ｈ；切片の水平成分［ｋｇ・ｍ］ ｃ−ｖ；傾きの鉛直成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ ｄ−ｖ；切片の鉛直成分［ｋｇ・ｍ］ 水平成分 ΔＭ−ｈ＝ｃ−ｈ／δＬ ［ｋｇ・ｍ］ …（式９） 鉛直成分 ΔＭ−ｖ＝ｃ−ｖ／δＬ ［ｋｇ・ｍ］ …（式１０） 式中 ｃ−ｈ；傾きの水平成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ ｃ−ｖ；傾きの鉛直成分［ｋｇ・ｍ２／ｒａｄ］ δＬ ；偏差収束距離［ｍ］ 方向制御中のシールド掘削機に偏差Ｅが生じたとき、こ
の原因を外力によるものとなみし、偏差を修正する方向
に現在のモーメントにモーメントを追加することにする
が、対象をモデル化することが困難であるので、追加す
るモーメントΔＭｅの決定はファジイ推論等のルール形
式にて行う。ルールは固定であるが、ルールに使用され
るルール変数の設定に加算モーメントΔＭが利用され
る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図２，図３を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２０】まず、ステップＳＴ０では、事前に、合成
した片押し度とジャッキパターンの関係（ｍｔ，θｔ，
ジャッキパターン）、釣合モーメントΔＭｅ算出推定の
ための重み付け係数： 水平成分 ａ１，ａ２，…，ａNsy 鉛直成分 ｂ１，ｂ２，…，ｂNsy を設定し、追加モーメントΔＭｅ決定のためのルールを
作成しておく。
した片押し度とジャッキパターンの関係（ｍｔ，θｔ，
ジャッキパターン）、釣合モーメントΔＭｅ算出推定の
ための重み付け係数： 水平成分 ａ１，ａ２，…，ａNsy 鉛直成分 ｂ１，ｂ２，…，ｂNsy を設定し、追加モーメントΔＭｅ決定のためのルールを
作成しておく。
【００２１】次に、ステップＳＴ１では、次の掘進にお
けるシールド掘削機の方向（θｓ−ｈ，θｓ−ｖ）を設
定する。
けるシールド掘削機の方向（θｓ−ｈ，θｓ−ｖ）を設
定する。
【００２２】ステップＳＴ２では、自動掘進モードか否
か判定する。このとき、総推力Ｆ２を計測しておく。自
動掘進モードであればステップＳＴ３に、否であればＳ
Ｔ１に戻る。
か判定する。このとき、総推力Ｆ２を計測しておく。自
動掘進モードであればステップＳＴ３に、否であればＳ
Ｔ１に戻る。
【００２３】ステップＳＴ３では、過去の掘進における
平均モーメント： 水平成分 Mav−h(t-1),Mav−h(t-2)，…， Mav−h(t-
Nsy) 鉛直成分 Mav−v(t-1),Mav−v(t-2)，…， Mav−v(t-
Nsy) を読み込み釣合モーメントＭｓｙを式１１及び１２によ
り算出する。
平均モーメント： 水平成分 Mav−h(t-1),Mav−h(t-2)，…， Mav−h(t-
Nsy) 鉛直成分 Mav−v(t-1),Mav−v(t-2)，…， Mav−v(t-
Nsy) を読み込み釣合モーメントＭｓｙを式１１及び１２によ
り算出する。
【００２４】
【数８】
【００２５】
【数９】 ステップＳＴ４では、推定した釣合モーメントＭｓｙと
計測した総推力Ｆ２から片押し度（ｍｔ，θｔ）を求
め、予め設定していたモーメントに対応したジャッキパ
ターンを出力する。
計測した総推力Ｆ２から片押し度（ｍｔ，θｔ）を求
め、予め設定していたモーメントに対応したジャッキパ
ターンを出力する。
【００２６】ステップＳＴ５では、単回帰分析のための
相関データ群： 水平成分 （Ｍａ−ｈ，Δθａ−ｈ／ΔＬ） 鉛直成分 （Ｍａ−ｖ，Δθａ−ｖ／ΔＬ） を読み込み、傾き（ｃ−ｈ，ｃ−ｖ）を推定し、予め設
定しておいた偏差収束距離δＬとから加算モーメント： 水平成分ΔＭ−ｈ＝ｃ−ｈ／δＬ 鉛直成分ΔＭ−ｖ＝ｃ−ｖ／δＬ を求める。
相関データ群： 水平成分 （Ｍａ−ｈ，Δθａ−ｈ／ΔＬ） 鉛直成分 （Ｍａ−ｖ，Δθａ−ｖ／ΔＬ） を読み込み、傾き（ｃ−ｈ，ｃ−ｖ）を推定し、予め設
定しておいた偏差収束距離δＬとから加算モーメント： 水平成分ΔＭ−ｈ＝ｃ−ｈ／δＬ 鉛直成分ΔＭ−ｖ＝ｃ−ｖ／δＬ を求める。
【００２７】ステップＳＴ６では、計測データである総
推力Ｆ２，掘進距離Ｌ，水平旋回角θｆ−ｈ，鉛直旋回
角θｆ−ｖ，及びジャッキパターンを取り込む。
推力Ｆ２，掘進距離Ｌ，水平旋回角θｆ−ｈ，鉛直旋回
角θｆ−ｖ，及びジャッキパターンを取り込む。
【００２８】ステップＳＴ７では、設定したシールド掘
削機の方向（θｓ−ｈ，θｓ−ｖ）と現在の掘進距離Ｌ
から算定したシールド掘削機現在の目標方向： 水平成分 ｆ（θｓ−ｈ，Ｌ） 鉛直成分 ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ） を求める。
削機の方向（θｓ−ｈ，θｓ−ｖ）と現在の掘進距離Ｌ
から算定したシールド掘削機現在の目標方向： 水平成分 ｆ（θｓ−ｈ，Ｌ） 鉛直成分 ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ） を求める。
【００２９】ステップＳＴ８では、目標方向（ｆ（θｓ
−ｈ，Ｌ），ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ））からの現在のシール
ド掘削機の偏差Ｅとその変化ΔＥ： 水平成分 Ｅ−ｈ＝θｆ−ｈ−ｆ（θｓ−ｈ，Ｌ） ΔＥ−ｈ＝ｄ｛θｆ−ｈ−ｆ（θｓ−ｈ，Ｌ）｝／ｄＬ 鉛直成分 Ｅ−ｖ＝θｆ−ｖ−ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ） ΔＥ−ｖ＝ｄ｛θｆ−ｖ−ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ）｝／ｄＬ を求める。
−ｈ，Ｌ），ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ））からの現在のシール
ド掘削機の偏差Ｅとその変化ΔＥ： 水平成分 Ｅ−ｈ＝θｆ−ｈ−ｆ（θｓ−ｈ，Ｌ） ΔＥ−ｈ＝ｄ｛θｆ−ｈ−ｆ（θｓ−ｈ，Ｌ）｝／ｄＬ 鉛直成分 Ｅ−ｖ＝θｆ−ｖ−ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ） ΔＥ−ｖ＝ｄ｛θｆ−ｖ−ｆ（θｓ−ｖ，Ｌ）｝／ｄＬ を求める。
【００３０】ステップＳＴ９では、シールド掘削機の偏
差（Ｅ−ｈ，Ｅ−ｖ）とその変化（ΔＥ−ｈ，ΔＥ
−ｖ）から現在のモーメント（Ｍ−ｈ，Ｍ−ｖ）を変更
するか否かを制御ルールにより決める。
差（Ｅ−ｈ，Ｅ−ｖ）とその変化（ΔＥ−ｈ，ΔＥ
−ｖ）から現在のモーメント（Ｍ−ｈ，Ｍ−ｖ）を変更
するか否かを制御ルールにより決める。
【００３１】変更するのであればステップＳＴ１０に進
み、否であればＳＴ１３に進む。
み、否であればＳＴ１３に進む。
【００３２】ステップＳＴ１０では、その区間ΔＬでの
平均モーメント（Ｍａ−ｈ，Ｍａ−ｖ）とシールド掘削
機が旋回した相対角（Δθａ−ｈ，Δθａ−ｖ）とより
単回帰分析用データ： 水平成分 （Ｍａ−ｈ，Δθａ−ｈ／ΔＬ） 鉛直成分 （Ｍａ−ｖ，Δθａ−ｖ／ΔＬ） を生成し、新しい順に並び替えて記憶する。
平均モーメント（Ｍａ−ｈ，Ｍａ−ｖ）とシールド掘削
機が旋回した相対角（Δθａ−ｈ，Δθａ−ｖ）とより
単回帰分析用データ： 水平成分 （Ｍａ−ｈ，Δθａ−ｈ／ΔＬ） 鉛直成分 （Ｍａ−ｖ，Δθａ−ｖ／ΔＬ） を生成し、新しい順に並び替えて記憶する。
【００３３】ステップＳＴ１１では、追加モーメント： 水平成分 ΔＭｅ−ｈ 鉛直成分 ΔＭｅ−ｖ をルールにより決定し、新たな出力モーメント（Ｍ´−
ｈ，Ｍ´−ｖ）を求める。 ステップＳＴ１２では、出
力モーメント（Ｍ´−ｈ，Ｍ´−ｖ）及び総推力Ｆ２か
ら片押し度（ｍｔ，θｔ）を求め、予め設定しておいた
関係からジャッキパターンを抽出し、出力する。
ｈ，Ｍ´−ｖ）を求める。 ステップＳＴ１２では、出
力モーメント（Ｍ´−ｈ，Ｍ´−ｖ）及び総推力Ｆ２か
ら片押し度（ｍｔ，θｔ）を求め、予め設定しておいた
関係からジャッキパターンを抽出し、出力する。
【００３４】次に、ステップＳＴ１３では、掘進終了か
否かを判定する。終了であればステップ１４に進み、否
であればステップＳＴ６に戻る。
否かを判定する。終了であればステップ１４に進み、否
であればステップＳＴ６に戻る。
【００３５】ステップＳＴ１４では、掘進中に算出を続
けていた該掘進における平均モーメント： 水平成分 Ｍａｖ−ｈ（ｔ−１） 鉛直成分 Ｍａｖ−ｖ（ｔ−１） をまとめ、新しい順に並び替えて記憶する。
けていた該掘進における平均モーメント： 水平成分 Ｍａｖ−ｈ（ｔ−１） 鉛直成分 Ｍａｖ−ｖ（ｔ−１） をまとめ、新しい順に並び替えて記憶する。
【００３６】次に掘進に備え、ステップＳＴ１に戻る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシール
ド掘削機の掘進方向制御方法は、過去の実績をもとに推
定した釣合モーメントＭｓｙと加算モーメントΔＭとを
用いて釣合モーメントＭｓｙにて掘進を開始させ、目標
に対しシールド掘削機に偏差Ｅとその変化ΔＥが生じた
とき、ルール変数に加算モーメントΔＭｅを割り当てた
制御ルールにてその後の偏差とその変化を予測し、偏差
を解消するように制御する方法で、次のような効果を得
ることができる。 （ａ）容易な制御 定量性において曖昧さのある経験則に基づいたジャッキ
パターン選択を全く考慮する必要がなく、根拠が明白な
モーメントの大きさのみを利用する制御が可能である。 （ｂ）汎用性（拡張性） 直接ジャッキパターンを考慮する必要がないので、シー
ルド掘削機仕様の影響を受けず、与えたモーメントとそ
の結果生じたシールド掘削機の相対旋回角の相関を実績
をもとに推定するので、現状に適合した汎用性のある制
御ルールで制御が可能になり、結果として制御方法に汎
用性（拡張性）がある。 （ｃ）高い制御精度 通常、オペレータが記憶できるジャッキパターンは高々
６０通りというれているため、ジャッキパターンを直接
扱う方法は僅かの偏差を修正する制御に向いていない。
本発明の方法によれば、記憶してあるジャッキパターン
全てを利用できるため、大幅な偏差修正から僅かな偏差
修正まで対応可能であり、即応性を確保しながら高い制
御精度が確保できる。 （ｄ）非線形性対象への適応 シールド掘削機にかかる外力は非線形であるが、現在の
モーメンドに追加しながらシールド掘削機の方向を制御
できるので、このような非線形な対象に適応できる。 （ｅ）水平と鉛直操作の独立 モーメントの性質からシールド掘削機の偏差を修正する
ことに対し、水平成分と鉛直成分に分離して操作出力で
きる。
ド掘削機の掘進方向制御方法は、過去の実績をもとに推
定した釣合モーメントＭｓｙと加算モーメントΔＭとを
用いて釣合モーメントＭｓｙにて掘進を開始させ、目標
に対しシールド掘削機に偏差Ｅとその変化ΔＥが生じた
とき、ルール変数に加算モーメントΔＭｅを割り当てた
制御ルールにてその後の偏差とその変化を予測し、偏差
を解消するように制御する方法で、次のような効果を得
ることができる。 （ａ）容易な制御 定量性において曖昧さのある経験則に基づいたジャッキ
パターン選択を全く考慮する必要がなく、根拠が明白な
モーメントの大きさのみを利用する制御が可能である。 （ｂ）汎用性（拡張性） 直接ジャッキパターンを考慮する必要がないので、シー
ルド掘削機仕様の影響を受けず、与えたモーメントとそ
の結果生じたシールド掘削機の相対旋回角の相関を実績
をもとに推定するので、現状に適合した汎用性のある制
御ルールで制御が可能になり、結果として制御方法に汎
用性（拡張性）がある。 （ｃ）高い制御精度 通常、オペレータが記憶できるジャッキパターンは高々
６０通りというれているため、ジャッキパターンを直接
扱う方法は僅かの偏差を修正する制御に向いていない。
本発明の方法によれば、記憶してあるジャッキパターン
全てを利用できるため、大幅な偏差修正から僅かな偏差
修正まで対応可能であり、即応性を確保しながら高い制
御精度が確保できる。 （ｄ）非線形性対象への適応 シールド掘削機にかかる外力は非線形であるが、現在の
モーメンドに追加しながらシールド掘削機の方向を制御
できるので、このような非線形な対象に適応できる。 （ｅ）水平と鉛直操作の独立 モーメントの性質からシールド掘削機の偏差を修正する
ことに対し、水平成分と鉛直成分に分離して操作出力で
きる。
【図１】（Ａ）（Ａ）はジャッキパターンとその結果生
成するモーメントとの関係を示す説明図である。
成するモーメントとの関係を示す説明図である。
【図２】本発明に係るシールド掘削機の掘進方向制御方
法の実施状態の前半を示すフローチャートである。
法の実施状態の前半を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係るシールド掘削機の掘進方向制御方
法の実施状態の後半を示すフローチャートである。
法の実施状態の後半を示すフローチャートである。
１ シールド掘削機本体 ２ メインカッター ３ コピーカッター ４ 推進ジャッキ ５ トンネル ６ セグメント
フロントページの続き (72)発明者 佐伯 博 東京都文京区後楽２−２−８ 五洋建設株 式会社内 (72)発明者 田嶋 誠 東京都文京区後楽２−２−８ 五洋建設株 式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 シールド掘削機本体の後部内側全周に配
置された多数の推進ジャッキの「押し」，「抜き」のジ
ャッキパターンを選択して掘進方向を制御するシールド
掘削機の掘進方向制御方法において、ジャッキの押しに
よってシールド掘削機に生じるモーメントに対応したジ
ャッキパターンを予め設定し、あるモーメントで次の掘
進を開始した場合に該シールド掘削機が目標に沿って旋
回し得る可能性が高いと想定される釣合モーメントＭｓ
ｙを推定し、シールド掘削機本体を単位旋回するのに要
する加算モーメントΔＭを推定しておき、前記釣合モー
メントＭｓｙに対応するジャッキパターンを選択して掘
進を開始させ、かつ、掘進中に目標方向に対するシール
ド掘削機の偏差Ｅとその変化ΔＥが生じたとき、その後
の偏差とその変化を予測するとともに、前記加算モーメ
ントを参照して現在のモーメントに追加すべき追加モー
メントΔＭｅを求め、現在のモーメントに該追加モーメ
ントΔＭｅを加えたモーメントを発生させ得る前記ジャ
ッキパターンを自動的に選択して掘進方向を制御するこ
とを特徴とするシールド掘削機の自動掘進方向制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29371191A JPH05106391A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | シールド掘削機の自動掘進方向制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29371191A JPH05106391A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | シールド掘削機の自動掘進方向制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05106391A true JPH05106391A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17798251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29371191A Pending JPH05106391A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | シールド掘削機の自動掘進方向制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05106391A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106089222A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-09 | 中交公局第三工程有限公司 | 一种用于砂岩泥岩单护盾tbm掘进方法 |
| CN110185456A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-30 | 湖南科技大学 | 一种盾构推进系统快速实现抗偏载的方法 |
| CN112593959A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-04-02 | 浙大宁波理工学院 | 基于阻抗控制的盾构机柔顺控制方法 |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP29371191A patent/JPH05106391A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106089222A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-09 | 中交公局第三工程有限公司 | 一种用于砂岩泥岩单护盾tbm掘进方法 |
| CN110185456A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-30 | 湖南科技大学 | 一种盾构推进系统快速实现抗偏载的方法 |
| CN110185456B (zh) * | 2019-06-05 | 2020-08-18 | 湖南科技大学 | 一种盾构推进系统快速实现抗偏载的方法 |
| CN112593959A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-04-02 | 浙大宁波理工学院 | 基于阻抗控制的盾构机柔顺控制方法 |
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