JPH05125895A - シールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法 - Google Patents
シールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法Info
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- JPH05125895A JPH05125895A JP25446791A JP25446791A JPH05125895A JP H05125895 A JPH05125895 A JP H05125895A JP 25446791 A JP25446791 A JP 25446791A JP 25446791 A JP25446791 A JP 25446791A JP H05125895 A JPH05125895 A JP H05125895A
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- Japan
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- shield tunnel
- tunnel excavator
- control
- excavation
- propulsion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シールドトンネル掘削機の推進用油圧ジャッ
キのどれをどのように制御するかの判断と制御とを自動
的に容易に行う。 【構成】推進用油圧ジャッキの姿勢を制御する姿勢制御
手段に、掘進用計画路線の周囲に同心配置の円及び／又
は楕円とその半径方向の区画線３４とで区画される複数
の領域空間３５を予め設定しておく。シールドトンネル
掘削機の制御誘導ポイントがいずれの領域空間３５に位
置するかを判別する。この判別された領域空間３５によ
り予め定められた作動ジャッキパターンに合わせて推進
用油圧ジャッキを制御する。
キのどれをどのように制御するかの判断と制御とを自動
的に容易に行う。 【構成】推進用油圧ジャッキの姿勢を制御する姿勢制御
手段に、掘進用計画路線の周囲に同心配置の円及び／又
は楕円とその半径方向の区画線３４とで区画される複数
の領域空間３５を予め設定しておく。シールドトンネル
掘削機の制御誘導ポイントがいずれの領域空間３５に位
置するかを判別する。この判別された領域空間３５によ
り予め定められた作動ジャッキパターンに合わせて推進
用油圧ジャッキを制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネル掘削
機の掘進方向を制御するシールドトンネル掘削機の掘進
方向制御方法に関するものである。
機の掘進方向を制御するシールドトンネル掘削機の掘進
方向制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】我が国の都市では、土地利用の高度化に
伴い、地下空間の開発・利用が今後ますます進展するも
のと見られている。一方、都市の多くは比較的軟弱な地
盤の上に発展したため、地下空間を利用するに際し、シ
ールド工法が採用されることが多い。
伴い、地下空間の開発・利用が今後ますます進展するも
のと見られている。一方、都市の多くは比較的軟弱な地
盤の上に発展したため、地下空間を利用するに際し、シ
ールド工法が採用されることが多い。
【０００３】シールド工法におけるシールドトンネル掘
削機の掘進は、シールドトンネル掘削機の後方のシール
ドトンネル内面に組み込み挿入したセグメントによる覆
工を反力として、機内に装備した推進用油圧ジャッキの
ロッドを油圧力で伸ばすことにより覆工の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体が前進する仕組みであ
る。
削機の掘進は、シールドトンネル掘削機の後方のシール
ドトンネル内面に組み込み挿入したセグメントによる覆
工を反力として、機内に装備した推進用油圧ジャッキの
ロッドを油圧力で伸ばすことにより覆工の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体が前進する仕組みであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シール
ドトンネル掘削機においては、シールドトンネル掘削機
本体の外周に均等配列した推進用油圧ジャッキの力を均
等にしても、シールドトンネル掘削機本体の周辺或いは
前面の土質地盤条件により該シールドトンネル掘削機
は、直線的に推進せず、推進抵抗となる反力の小さい方
向に逃げ、姿勢・方向の制御が難しいのが通常である。
ドトンネル掘削機においては、シールドトンネル掘削機
本体の外周に均等配列した推進用油圧ジャッキの力を均
等にしても、シールドトンネル掘削機本体の周辺或いは
前面の土質地盤条件により該シールドトンネル掘削機
は、直線的に推進せず、推進抵抗となる反力の小さい方
向に逃げ、姿勢・方向の制御が難しいのが通常である。
【０００５】シールドトンネル掘削機のオペレータは、
該シールドトンネル掘削機の姿勢・方向を計画線に沿っ
て常に安定かつ精度よく推進させるため推進用油圧ジャ
ッキを作動させたり、止めたりして調整しなければなら
ないが、その判断と制御が難しい問題点があった。
該シールドトンネル掘削機の姿勢・方向を計画線に沿っ
て常に安定かつ精度よく推進させるため推進用油圧ジャ
ッキを作動させたり、止めたりして調整しなければなら
ないが、その判断と制御が難しい問題点があった。
【０００６】本発明の目的は、シールドトンネル掘削機
の推進用油圧ジャッキのどれをどのように制御するかの
判断と制御とを自動的に容易に行うことができるシール
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法を提供することに
ある。
の推進用油圧ジャッキのどれをどのように制御するかの
判断と制御とを自動的に容易に行うことができるシール
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の手段を説明すると、本発明は、シールドト
ンネル掘削機でシールドトンネルを掘削しつつ該シール
ドトンネルの内面をセグメントによる一次覆工で覆うシ
ールド工法を実施するに際し、前記シールドトンネル掘
削機の後部内周に所定間隔で設けられて前記一次覆工で
反力をとる複数の推進用油圧ジャッキを選択的に作動さ
せて該シールドトンネル掘削機の推進方向を制御するシ
ールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法において、前
記シールドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの
推進軌跡を連続的に測量する自動測量手段と、該自動測
量手段が測量して得た制御誘導ポイントの位置データと
掘進計画路線とを比較して前記油圧ジャッキを選択して
動作させる姿勢制御手段とを使用し、前記姿勢制御手段
では、前記掘進計画路線の周囲に同心配置の円及び／又
は楕円と、その半径方向の区画線とで区画される複数の
管理領域を予め設定しておき、前記シールドトンネル掘
削機の制御誘導ポイントが前記いずれの管理領域に位置
するかを判別し、判別された管理領域に対応して予め定
められた作動ジャッキパターンに合わせて前記油圧ジャ
ッキを制御することを特徴とする。
めの本発明の手段を説明すると、本発明は、シールドト
ンネル掘削機でシールドトンネルを掘削しつつ該シール
ドトンネルの内面をセグメントによる一次覆工で覆うシ
ールド工法を実施するに際し、前記シールドトンネル掘
削機の後部内周に所定間隔で設けられて前記一次覆工で
反力をとる複数の推進用油圧ジャッキを選択的に作動さ
せて該シールドトンネル掘削機の推進方向を制御するシ
ールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法において、前
記シールドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの
推進軌跡を連続的に測量する自動測量手段と、該自動測
量手段が測量して得た制御誘導ポイントの位置データと
掘進計画路線とを比較して前記油圧ジャッキを選択して
動作させる姿勢制御手段とを使用し、前記姿勢制御手段
では、前記掘進計画路線の周囲に同心配置の円及び／又
は楕円と、その半径方向の区画線とで区画される複数の
管理領域を予め設定しておき、前記シールドトンネル掘
削機の制御誘導ポイントが前記いずれの管理領域に位置
するかを判別し、判別された管理領域に対応して予め定
められた作動ジャッキパターンに合わせて前記油圧ジャ
ッキを制御することを特徴とする。
【０００８】
【作用】このように本発明では、掘進計画路線の周囲に
同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の区画線と
で区画される複数の管理領域を予め設定したおく。そし
てシールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいずれ
の管理領域に位置するかを判別する。この判別された管
理領域に対応して、予め定められた作動ジャッキパター
ンに合わせて油圧ジャッキを制御する。
同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の区画線と
で区画される複数の管理領域を予め設定したおく。そし
てシールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいずれ
の管理領域に位置するかを判別する。この判別された管
理領域に対応して、予め定められた作動ジャッキパター
ンに合わせて油圧ジャッキを制御する。
【０００９】このため、推進用油圧ジャッキのどれをど
のように制御するかの判断と制御とを自動的に容易に行
うことができ、掘進方向の制御を容易に行うことができ
る。
のように制御するかの判断と制御とを自動的に容易に行
うことができ、掘進方向の制御を容易に行うことができ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１１】図示のようにシールドトンネル掘削機１
は、シールドトンネル掘削機本体２と、その後部の外周
に、例えば１２本設けられた掘進用油圧ジャッキ３等を
備えて構成されている。各油圧ジャッキ３は、電磁弁３
ａでその駆動が制御されるようになっている。
は、シールドトンネル掘削機本体２と、その後部の外周
に、例えば１２本設けられた掘進用油圧ジャッキ３等を
備えて構成されている。各油圧ジャッキ３は、電磁弁３
ａでその駆動が制御されるようになっている。
【００１２】このようなシールドトンネル掘削機１は、
その後部に形成されるシールドトンネル４のセグメント
による覆工５を反力として、推進用油圧ジャッキ３のロ
ッドを油圧力で伸ばすことにより覆工５の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体２が前進するようにな
っている。
その後部に形成されるシールドトンネル４のセグメント
による覆工５を反力として、推進用油圧ジャッキ３のロ
ッドを油圧力で伸ばすことにより覆工５の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体２が前進するようにな
っている。
【００１３】このようなシールドトンネル掘削機１の姿
勢を制御するため、本実施例の姿勢制御装置は、該シー
ルドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌
跡を連続的に測量する自動測量手段６と、該自動測量手
段６からのデータを処理して該シールドトンネル掘削機
１の制御誘導ポイントの推進軌跡を自動的に演算する軌
跡管理手段７と、該軌跡管理手段７からの制御誘導ポイ
ントの位置データを掘進計画線と比較し、その比較デー
タに応じてシールドトンネル掘削機１の各推進用油圧ジ
ャッキ３を自動的にコントロールする姿勢制御手段８と
で構成されている。
勢を制御するため、本実施例の姿勢制御装置は、該シー
ルドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌
跡を連続的に測量する自動測量手段６と、該自動測量手
段６からのデータを処理して該シールドトンネル掘削機
１の制御誘導ポイントの推進軌跡を自動的に演算する軌
跡管理手段７と、該軌跡管理手段７からの制御誘導ポイ
ントの位置データを掘進計画線と比較し、その比較デー
タに応じてシールドトンネル掘削機１の各推進用油圧ジ
ャッキ３を自動的にコントロールする姿勢制御手段８と
で構成されている。
【００１４】自動測量手段６は、シールドトンネル掘削
機本体２の位置を連続的に測量する光学系の測量装置９
を有する。該測量装置９は、シールドトンネル掘削機１
の後方のシールドトンネル４内の予め位置が判明してい
る基準点１０に対応して天井に設けられた基準ターゲッ
ト１１と、シールドトンネル掘削機１の後面上部に設け
られた移動ターゲット１２と、これらターゲット１１，
１２の間のシールドトンネル４の天井に設けられた光学
式測距機器１３とで構成されている。該光学式測距機器
１３は、各ターゲット１１，１２に鉛直旋回のレーザ光
を出す鉛直旋回式レーザ光発生器１４、このレーザ光に
平行して各ターゲット１１，１２に測距光を出す光波距
離計１５と、一方のターゲット１１から他方のターゲッ
ト１２までのレーザ光の旋回角を測量する測角計１６
と、これらの測量データを処理してシールドトンネル掘
削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌跡を求めるパー
ソナルコンピュータ１７と、その表示を行うＣＲＴ等よ
りなる表示器１８とを有する。各ターゲット１１，１２
は、電子スタッフ１９と９個の反射プリズム２０とで構
成されている。
機本体２の位置を連続的に測量する光学系の測量装置９
を有する。該測量装置９は、シールドトンネル掘削機１
の後方のシールドトンネル４内の予め位置が判明してい
る基準点１０に対応して天井に設けられた基準ターゲッ
ト１１と、シールドトンネル掘削機１の後面上部に設け
られた移動ターゲット１２と、これらターゲット１１，
１２の間のシールドトンネル４の天井に設けられた光学
式測距機器１３とで構成されている。該光学式測距機器
１３は、各ターゲット１１，１２に鉛直旋回のレーザ光
を出す鉛直旋回式レーザ光発生器１４、このレーザ光に
平行して各ターゲット１１，１２に測距光を出す光波距
離計１５と、一方のターゲット１１から他方のターゲッ
ト１２までのレーザ光の旋回角を測量する測角計１６
と、これらの測量データを処理してシールドトンネル掘
削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌跡を求めるパー
ソナルコンピュータ１７と、その表示を行うＣＲＴ等よ
りなる表示器１８とを有する。各ターゲット１１，１２
は、電子スタッフ１９と９個の反射プリズム２０とで構
成されている。
【００１５】また、該自動測量手段６は、シールドトン
ネル掘削機１の方向を検出するためのジャイロコンパス
２１と、ローリングやピッチングを検出するための傾斜
計２２と、鉛直偏位を検出するための水圧計２３とを備
えている。水圧計２３は、基準タンク２４とホース２５
で結ばれていて、水圧の差圧により鉛直偏位が計測され
るようになっている。
ネル掘削機１の方向を検出するためのジャイロコンパス
２１と、ローリングやピッチングを検出するための傾斜
計２２と、鉛直偏位を検出するための水圧計２３とを備
えている。水圧計２３は、基準タンク２４とホース２５
で結ばれていて、水圧の差圧により鉛直偏位が計測され
るようになっている。
【００１６】自動測量手段６からの測量データは、トン
ネル４内の伝送装置２６からケーブル２７を経て事務所
２８内の伝送装置２９を経て軌跡管理手段７に伝送され
るようになっている。
ネル４内の伝送装置２６からケーブル２７を経て事務所
２８内の伝送装置２９を経て軌跡管理手段７に伝送され
るようになっている。
【００１７】軌跡管理手段７は、伝送装置２９を経て測
量データが入力されるパーソナルコンピュータ３０と、
その表示を行うＣＲＴ等よりなる表示器３１とで構成さ
れている。
量データが入力されるパーソナルコンピュータ３０と、
その表示を行うＣＲＴ等よりなる表示器３１とで構成さ
れている。
【００１８】該軌跡管理手段７からの制御誘導ポイント
の位置データが与えられる姿勢制御手段８は、該制御誘
導ポイントの位置データをもとに予め組み込まれた知識
ベースにより推論を行うパーソナルコンピュータ３２
と、その表示を行うＣＲＴ等の表示器３３とで構成され
ている。
の位置データが与えられる姿勢制御手段８は、該制御誘
導ポイントの位置データをもとに予め組み込まれた知識
ベースにより推論を行うパーソナルコンピュータ３２
と、その表示を行うＣＲＴ等の表示器３３とで構成され
ている。
【００１９】この場合、パーソナルコンピュータ３２
は、図３に示すように掘進計画路線の周囲に同心配置の
楕円Ａ１，楕円Ａ２，円Ｂ１，円Ｂ２と、その半径方向
の区画線３４とで区画される複数の管理領域３５を予め
設定しておき、図５に示すようなシールドトンネル掘削
機１の制御誘導ポイントＰがいずれの管理領域３５に位
置するかを判別し、その判別された管理領域３５により
予め定められた作動ジャッキパターンに合わせて推進用
油圧ジャッキ３を制御する制御信号を出すようになって
いる。
は、図３に示すように掘進計画路線の周囲に同心配置の
楕円Ａ１，楕円Ａ２，円Ｂ１，円Ｂ２と、その半径方向
の区画線３４とで区画される複数の管理領域３５を予め
設定しておき、図５に示すようなシールドトンネル掘削
機１の制御誘導ポイントＰがいずれの管理領域３５に位
置するかを判別し、その判別された管理領域３５により
予め定められた作動ジャッキパターンに合わせて推進用
油圧ジャッキ３を制御する制御信号を出すようになって
いる。
【００２０】表１は、図３に示す管理領域判別図の楕円
と円の各半径の一例を示す。
と円の各半径の一例を示す。
【００２１】表２は、図３の区画線３４の各角度の一例
を示す。
を示す。
【００２２】表３は、判別された各管理領域３５と図４
の如く配列される油圧ジャッキの制御ルールを示すジャ
ッキパターンである。
の如く配列される油圧ジャッキの制御ルールを示すジャ
ッキパターンである。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】 なお、この領域設定は、本実施例で使用したシールドト
ンネル掘削機１の油圧ジャッキ３の総本数が１２である
ことと、制御結果の目標偏位量を±10mm以内とした場合
の設定である。
ンネル掘削機１の油圧ジャッキ３の総本数が１２である
ことと、制御結果の目標偏位量を±10mm以内とした場合
の設定である。
【００２６】姿勢制御手段８からの制御信号は、伝送装
置２６を経て油圧シーケンス３４に与えられ、油圧ジャ
ッキ３を駆動する電磁弁３ａに与えられるようになって
いる。 次にこのようなシールドトンネル掘削機１の姿
勢制御装置の動作について説明する。
置２６を経て油圧シーケンス３４に与えられ、油圧ジャ
ッキ３を駆動する電磁弁３ａに与えられるようになって
いる。 次にこのようなシールドトンネル掘削機１の姿
勢制御装置の動作について説明する。
【００２７】自動測量手段６では、鉛直旋回式レーザ光
発生器１４から鉛直方向に旋回して出されるレーザ光が
基準ターゲット１１の電子スタッフ１９を横切ると、電
子スタッフ１９からパーソナルコンピュータ１７に信号
が入力される。
発生器１４から鉛直方向に旋回して出されるレーザ光が
基準ターゲット１１の電子スタッフ１９を横切ると、電
子スタッフ１９からパーソナルコンピュータ１７に信号
が入力される。
【００２８】この信号で該コンピュータ１７は、測角計
１６の角度値を０にリセットする。次いでレーザ光が鉛
直旋回して移動ターゲット１２の電子スタッフ１９を横
切ると、コンピュータ１７に信号が出てコンピュータ１
７はこのときの測角計１６の角度を読み取り、軌跡管理
手段７のパーソナルコンピュータ３０に角度信号を伝送
する。
１６の角度値を０にリセットする。次いでレーザ光が鉛
直旋回して移動ターゲット１２の電子スタッフ１９を横
切ると、コンピュータ１７に信号が出てコンピュータ１
７はこのときの測角計１６の角度を読み取り、軌跡管理
手段７のパーソナルコンピュータ３０に角度信号を伝送
する。
【００２９】同時に光波距離計１５は、基準ターゲット
１１の反射プリズム２０までの距離と、移動ターゲット
１２の反射プリズム２０までの距離を測量してコンピュ
ータ１７に入力し、基準ターゲット１１を基準にして移
動ターゲット１２の位置を求め、軌跡管理手段７のコン
ピュータ３０に入力する。この実施例では、ターゲット
１１，１２の受光面の長さは 549mmあり、受光位置の検
出分解能は 0.1mmである。
１１の反射プリズム２０までの距離と、移動ターゲット
１２の反射プリズム２０までの距離を測量してコンピュ
ータ１７に入力し、基準ターゲット１１を基準にして移
動ターゲット１２の位置を求め、軌跡管理手段７のコン
ピュータ３０に入力する。この実施例では、ターゲット
１１，１２の受光面の長さは 549mmあり、受光位置の検
出分解能は 0.1mmである。
【００３０】また、同時にジャイロコンパス２１でシー
ルドトンネル掘削器本体２の方位が測量され、傾斜計２
２でシールドトンネル掘削機本体２のピッチングとロー
リングとが測量され、水圧計２３でシールドトンネル掘
削機本体２の鉛直方向の偏位が測量され、軌跡管理手段
７のコンピュータ３０に入力される。
ルドトンネル掘削器本体２の方位が測量され、傾斜計２
２でシールドトンネル掘削機本体２のピッチングとロー
リングとが測量され、水圧計２３でシールドトンネル掘
削機本体２の鉛直方向の偏位が測量され、軌跡管理手段
７のコンピュータ３０に入力される。
【００３１】軌跡管理手段７のコンピュータ３０は、自
動測量手段６から与えられる制御誘導ポイントの位置デ
ータを演算処理し、予め設定された掘進計画路線との偏
位量をリアルタイムで算出し、計画線との相対位置を表
示器３１に表示する。
動測量手段６から与えられる制御誘導ポイントの位置デ
ータを演算処理し、予め設定された掘進計画路線との偏
位量をリアルタイムで算出し、計画線との相対位置を表
示器３１に表示する。
【００３２】シールドトンネル掘削機１の中心線におけ
る掘進計画路線からの偏位量は、制御要素として姿勢制
御手段８のコンピュータ３２に入力されるとともに、自
動測量手段６のコンピュータ１７にも入力され、オペレ
ータがシールドトンネル掘削機１の位置・姿勢の把握が
行えるようになっている。
る掘進計画路線からの偏位量は、制御要素として姿勢制
御手段８のコンピュータ３２に入力されるとともに、自
動測量手段６のコンピュータ１７にも入力され、オペレ
ータがシールドトンネル掘削機１の位置・姿勢の把握が
行えるようになっている。
【００３３】姿勢制御手段８のコンピュータ３２は、軌
跡管理手段７からの制御誘導ポイントＰの位置データを
もとに、該制御誘導ポイントＰが図３のいずれの管理領
域３５に位置するかを判別し、その判別された管理領域
３５に対応して予め定められた表３に示す如き作動ジッ
ャキパターンに合わせて推進用油圧ジャッキ３を制御す
る制御信号を油圧シーケンス３４に与える。
跡管理手段７からの制御誘導ポイントＰの位置データを
もとに、該制御誘導ポイントＰが図３のいずれの管理領
域３５に位置するかを判別し、その判別された管理領域
３５に対応して予め定められた表３に示す如き作動ジッ
ャキパターンに合わせて推進用油圧ジャッキ３を制御す
る制御信号を油圧シーケンス３４に与える。
【００３４】これにより所定の油圧ジャッキ３のみが駆
動され、シールドトンネル掘削機本体２が所望の姿勢で
推進される。
動され、シールドトンネル掘削機本体２が所望の姿勢で
推進される。
【００３５】以下、同様の制御が繰り返され、シールド
トンネル掘削機１は、掘進計画路線に倣って掘進され
る。
トンネル掘削機１は、掘進計画路線に倣って掘進され
る。
【００３６】この場合、領域判定による油圧ジャッキ３
の選択は、通常掘進量50〜100mm 毎に行われるが、この
領域判定により選択されたジャッキパターンで掘進中、
何等かの原因で予想に反する動きが発生した場合、次の
領域判定時期を待たずに選択されているジャッパターン
の変更が必要となることがある。このような場合、シー
ルドトンネル掘削機１の掘進軌跡判定を行い、以下の判
定がなされた時、油圧ジャッキ３の追加選択，削減の処
理を行う。
の選択は、通常掘進量50〜100mm 毎に行われるが、この
領域判定により選択されたジャッキパターンで掘進中、
何等かの原因で予想に反する動きが発生した場合、次の
領域判定時期を待たずに選択されているジャッパターン
の変更が必要となることがある。このような場合、シー
ルドトンネル掘削機１の掘進軌跡判定を行い、以下の判
定がなされた時、油圧ジャッキ３の追加選択，削減の処
理を行う。
【００３７】（イ）実行上の掘進計画路線に急激に近づ
き過ぎるとき（時には掘進計画路線を超えて反対領域へ
移動した時）。
き過ぎるとき（時には掘進計画路線を超えて反対領域へ
移動した時）。
【００３８】（ロ）実行上の掘進計画路線から急激に離
れているとき。
れているとき。
【００３９】これらは、領域判定による選択油圧ジャッ
キの有効性が損われた時に発生するもので、発生頻度が
少ない時には、前述した領域設定が効果的に作動してい
るとみなし、発生頻度が多い時には、領域設定に変更が
必要であり、以下の内容で自動変更を行う。
キの有効性が損われた時に発生するもので、発生頻度が
少ない時には、前述した領域設定が効果的に作動してい
るとみなし、発生頻度が多い時には、領域設定に変更が
必要であり、以下の内容で自動変更を行う。
【００４０】（イ）のケースが多発する場合、図３で示
す各同心円半径長を大きくする（拡げる）。
す各同心円半径長を大きくする（拡げる）。
【００４１】（ロ）のケースが多発する場合は、図３に
示す領域の各同心円半径長を小さくする（狭める）。
示す領域の各同心円半径長を小さくする（狭める）。
【００４２】上記の如き制御を行ったところ、シールド
トンネル掘削機１を掘進計画路線に対して適正な位置・
姿勢を保持するように自動制御することができ、良好な
結果（直線部偏位量±10mm程度）を得た。
トンネル掘削機１を掘進計画路線に対して適正な位置・
姿勢を保持するように自動制御することができ、良好な
結果（直線部偏位量±10mm程度）を得た。
【００４３】上記実施例では、ジャッキパターンを選択
するための制御領域判別図を楕円と円とで構成したが、
円のみで構成することも、或いは楕円のみで構成するこ
とてもできる。
するための制御領域判別図を楕円と円とで構成したが、
円のみで構成することも、或いは楕円のみで構成するこ
とてもできる。
【００４４】特に、本実施例のように図３で示す制御領
域判別図で、中心側を円としないで楕円１，楕円２とし
た理由は、水平方向の制御より、鉛直方向の制御が難し
いためである。これは、シールドトンネル掘削機１自体
の左右の側圧（シールドトンネル掘削機が受ける反力）
が、比較的均等であるのに比較して、上下の側圧は重力
が存在すること、シールドトンネル掘削機１の掘削土砂
が切羽前面の下部に落ち込み易いこと、重心位置のバラ
ンスがあること等、水平分の要素とは全く制御条件が異
なるためである。故に管理領域３５を上下方向において
小さくし、早めにＡ，Ｂ部分に収束させようとしてい
る。
域判別図で、中心側を円としないで楕円１，楕円２とし
た理由は、水平方向の制御より、鉛直方向の制御が難し
いためである。これは、シールドトンネル掘削機１自体
の左右の側圧（シールドトンネル掘削機が受ける反力）
が、比較的均等であるのに比較して、上下の側圧は重力
が存在すること、シールドトンネル掘削機１の掘削土砂
が切羽前面の下部に落ち込み易いこと、重心位置のバラ
ンスがあること等、水平分の要素とは全く制御条件が異
なるためである。故に管理領域３５を上下方向において
小さくし、早めにＡ，Ｂ部分に収束させようとしてい
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシール
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法では、掘進計画線
の周囲に同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の
区画線とで区画される複数の管理領域を予め設定してお
き、シールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいず
れの管理領域に位置するかを判定し、この判定された管
理領域空間に対応して予め定められた作動ジャッキパタ
ーンに合わせて油圧ジャッキを制御するので、推進用油
圧ジャッキのどれをどのように制御するかの判断と制御
とを自動的に行うことができ、掘進方向の制御を容易に
行うことができる。
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法では、掘進計画線
の周囲に同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の
区画線とで区画される複数の管理領域を予め設定してお
き、シールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいず
れの管理領域に位置するかを判定し、この判定された管
理領域空間に対応して予め定められた作動ジャッキパタ
ーンに合わせて油圧ジャッキを制御するので、推進用油
圧ジャッキのどれをどのように制御するかの判断と制御
とを自動的に行うことができ、掘進方向の制御を容易に
行うことができる。
【図１】本発明の方法を実施するシールドトンネル掘削
機の姿勢制御装置のシステム構成を示す概念図である。
機の姿勢制御装置のシステム構成を示す概念図である。
【図２】本実施例の装置による自動測量手段の一部の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】本実施例でジャッキパターンの選択に用いた制
御領域判別図である。
御領域判別図である。
【図４】本実施例のジャッキの配列を示す説明図であ
る。
る。
【図５】本実施例のシールドトンネル掘削機とその制御
誘導ポイントとの関係を示す斜視図である。
誘導ポイントとの関係を示す斜視図である。
１ シールドトンネル掘削機 ２ シールドトンネル掘削機本体 ３ 推進用油圧ジャッキ ３ａ 電磁弁 ４ シールドトンネル ５ セグメント ６ 自動測量手段 ７ 軌跡管理手段 ８ 姿勢制御手段 ３４ 区画線 ３５ 管理領域 Ａ１，Ａ２ 楕円 Ｂ１，Ｂ２ 円
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 シールドトンネル掘削機の掘進方向制
御方法
御方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネル掘削
機の掘進方向を制御するシールドトンネル掘削機の掘進
方向制御方法に関するものである。
機の掘進方向を制御するシールドトンネル掘削機の掘進
方向制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】我が国の都市では、土地利用の高度化に
伴い、地下空間の開発・利用が今後ますます進展するも
のと見られている。一方、都市の多くは比較的軟弱な地
盤の上に発展したため、地下空間を利用するに際し、シ
ールド工法が採用されることが多い。
伴い、地下空間の開発・利用が今後ますます進展するも
のと見られている。一方、都市の多くは比較的軟弱な地
盤の上に発展したため、地下空間を利用するに際し、シ
ールド工法が採用されることが多い。
【０００３】シールド工法におけるシールドトンネル掘
削機の掘進は、シールドトンネル掘削機の後方のシール
ドトンネル内面に組み込み挿入したセグメントによる覆
工を反力として、機内に装備した推進用油圧ジャッキの
ロッドを油圧力で伸ばすことにより覆工の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体が前進する仕組みであ
る。
削機の掘進は、シールドトンネル掘削機の後方のシール
ドトンネル内面に組み込み挿入したセグメントによる覆
工を反力として、機内に装備した推進用油圧ジャッキの
ロッドを油圧力で伸ばすことにより覆工の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体が前進する仕組みであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シール
ドトンネル掘削機においては、シールドトンネル掘削機
本体の外周に均等配列した推進用油圧ジャッキの力を均
等にしても、シールドトンネル掘削機本体の周辺或いは
前面の土質地盤条件により該シールドトンネル掘削機
は、直線的に推進せず、推進抵抗となる反力の小さい方
向に逃げ、姿勢・方向の制御が難しいのが通常である。
ドトンネル掘削機においては、シールドトンネル掘削機
本体の外周に均等配列した推進用油圧ジャッキの力を均
等にしても、シールドトンネル掘削機本体の周辺或いは
前面の土質地盤条件により該シールドトンネル掘削機
は、直線的に推進せず、推進抵抗となる反力の小さい方
向に逃げ、姿勢・方向の制御が難しいのが通常である。
【０００５】シールドトンネル掘削機のオペレータは、
該シールドトンネル掘削機の姿勢・方向を計画線に沿っ
て常に安定かつ精度よく推進させるため推進用油圧ジャ
ッキを作動させたり、止めたりして調整しなければなら
ないが、その判断と制御が難しい問題点があった。
該シールドトンネル掘削機の姿勢・方向を計画線に沿っ
て常に安定かつ精度よく推進させるため推進用油圧ジャ
ッキを作動させたり、止めたりして調整しなければなら
ないが、その判断と制御が難しい問題点があった。
【０００６】本発明の目的は、シールドトンネル掘削機
の推進用油圧ジャッキのどれをどのように制御するかの
判断と制御とを自動的に容易に行うことができるシール
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法を提供することに
ある。
の推進用油圧ジャッキのどれをどのように制御するかの
判断と制御とを自動的に容易に行うことができるシール
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の手段を説明すると、本発明は、シールドト
ンネル掘削機でシールドトンネルを掘削しつつ該シール
ドトンネルの内面をセグメントによる一次覆工で覆うシ
ールド工法を実施するに際し、前記シールドトンネル掘
削機の後部内周に所定間隔で設けられて前記一次覆工で
反力をとる複数の推進用油圧ジャッキを選択的に作動さ
せて該シールドトンネル掘削機の推進方向を制御するシ
ールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法において、前
記シールドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの
推推軌跡を連続的に測量する自動測量手段と、該自動測
量手段が測量して得た制御誘導ポイントの位置データと
掘進計画路線とを比較して前記油圧ジャッキを選択して
動作させる姿勢制御手段とを使用し、前記姿勢制御手段
では、前記掘進計画路線の周囲に同心配置の円及び／又
は楕円と、その半径方向の区画線とで区画される複数の
管理領域を予め設定しておき、前記シールドトンネル掘
削機の制御誘導ポイントが前記いずれの管理領域に位置
するかを判別し、判別された管理領域に対応して予め定
められた作動ジャッキパターンに合わせて前記油圧ジャ
ッキを制御することを特徴とする。
めの本発明の手段を説明すると、本発明は、シールドト
ンネル掘削機でシールドトンネルを掘削しつつ該シール
ドトンネルの内面をセグメントによる一次覆工で覆うシ
ールド工法を実施するに際し、前記シールドトンネル掘
削機の後部内周に所定間隔で設けられて前記一次覆工で
反力をとる複数の推進用油圧ジャッキを選択的に作動さ
せて該シールドトンネル掘削機の推進方向を制御するシ
ールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法において、前
記シールドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの
推推軌跡を連続的に測量する自動測量手段と、該自動測
量手段が測量して得た制御誘導ポイントの位置データと
掘進計画路線とを比較して前記油圧ジャッキを選択して
動作させる姿勢制御手段とを使用し、前記姿勢制御手段
では、前記掘進計画路線の周囲に同心配置の円及び／又
は楕円と、その半径方向の区画線とで区画される複数の
管理領域を予め設定しておき、前記シールドトンネル掘
削機の制御誘導ポイントが前記いずれの管理領域に位置
するかを判別し、判別された管理領域に対応して予め定
められた作動ジャッキパターンに合わせて前記油圧ジャ
ッキを制御することを特徴とする。
【０００８】
【作用】このように本発明では、掘進計画路線の周囲に
同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の区画線と
で区画される複数の管理領域を予め設定したおく。そし
てシールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいずれ
の管理領域に位置するかを判別する。この判別された管
理領域に対応して、予め定められた作動ジャッキパター
ンに合わせて油圧ジャッキを制御する。
同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の区画線と
で区画される複数の管理領域を予め設定したおく。そし
てシールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいずれ
の管理領域に位置するかを判別する。この判別された管
理領域に対応して、予め定められた作動ジャッキパター
ンに合わせて油圧ジャッキを制御する。
【０００９】このため、推進用油圧ジャッキのどれをど
のように制御するかの判断と制御とを自動的に容易に行
うことができ、掘進方向の制御を容易に行うことができ
る。
のように制御するかの判断と制御とを自動的に容易に行
うことができ、掘進方向の制御を容易に行うことができ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１１】図示のようにシールドトンネル掘削機１
は、シールドトンネル掘削機本体２と、その後部の外周
に、例えば１２本設けられた掘進用油圧ジャッキ３等を
備えて構成されている。各油圧ジャッキ３は、電磁弁３
ａでその駆動が制御されるようになっている。
は、シールドトンネル掘削機本体２と、その後部の外周
に、例えば１２本設けられた掘進用油圧ジャッキ３等を
備えて構成されている。各油圧ジャッキ３は、電磁弁３
ａでその駆動が制御されるようになっている。
【００１２】このようなシールドトンネル掘削機１は、
その後部に形成されるシールドトンネル４のセグメント
による覆工５を反力として、推進用油圧ジャッキ３のロ
ッドを油圧力で伸ばすことにより覆工５の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体２が前進するようにな
っている。
その後部に形成されるシールドトンネル４のセグメント
による覆工５を反力として、推進用油圧ジャッキ３のロ
ッドを油圧力で伸ばすことにより覆工５の固定を前提と
してシールドトンネル掘削機本体２が前進するようにな
っている。
【００１３】このようなシールドトンネル掘削機１の姿
勢を制御するため、本実施例の姿勢制御装置は、該シー
ルドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌
跡を連続的に測量する自動測量手段６と、該自動測量手
段６からのデータを処理して該シールドトンネル掘削機
１の制御誘導ポイントの推進軌跡を自動的に演算する軌
跡管理手段７と、該軌跡管理手段７からの制御誘導ポイ
ントの位置データを掘進計画線と比較し、その比較デー
タに応じてシールドトンネル掘削機１の各推進用油圧ジ
ャッキ３を自動的にコントロールする姿勢制御手段８と
で構成されている。
勢を制御するため、本実施例の姿勢制御装置は、該シー
ルドトンネル掘削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌
跡を連続的に測量する自動測量手段６と、該自動測量手
段６からのデータを処理して該シールドトンネル掘削機
１の制御誘導ポイントの推進軌跡を自動的に演算する軌
跡管理手段７と、該軌跡管理手段７からの制御誘導ポイ
ントの位置データを掘進計画線と比較し、その比較デー
タに応じてシールドトンネル掘削機１の各推進用油圧ジ
ャッキ３を自動的にコントロールする姿勢制御手段８と
で構成されている。
【００１４】自動測量手段６は、シールドトンネル掘削
機本体２の位置を連続的に測量する光学系の測量装置９
を有する。該測量装置９は、シールドトンネル掘削機１
の後方のシールドトンネル４内の予め位置が判明してい
る基準点１０に対応して天井に設けられた基準ターゲッ
ト１１と、シールドトンネル掘削機１の後面上部に設け
られた移動ターゲット１２と、これらターゲット１１，
１２の間のシールドトンネル４の天井に設けられた光学
式測距機器１３とで構成されている。該光学式測距機器
１３は、各ターゲット１１，１２に鉛直旋回のレーザ光
を出す鉛直旋回式レーザ光発生器１４、このレーザ光に
平行して各ターゲット１１，１２に測距光を出す光波距
離計１５と、一方のターゲット１１から他方のターゲッ
ト１２までのレーザ光の旋回角を測量する測角計１６
と、これらの測量データを処理してシールドトンネル掘
削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌跡を求めるパー
ソナルコンピュータ１７と、その表示を行うＣＲＴ等よ
りなる表示器１８とを有する。各ターゲット１１，１２
は、電子スタッフ１９と９個の反射プリズム２０とで構
成されている。
機本体２の位置を連続的に測量する光学系の測量装置９
を有する。該測量装置９は、シールドトンネル掘削機１
の後方のシールドトンネル４内の予め位置が判明してい
る基準点１０に対応して天井に設けられた基準ターゲッ
ト１１と、シールドトンネル掘削機１の後面上部に設け
られた移動ターゲット１２と、これらターゲット１１，
１２の間のシールドトンネル４の天井に設けられた光学
式測距機器１３とで構成されている。該光学式測距機器
１３は、各ターゲット１１，１２に鉛直旋回のレーザ光
を出す鉛直旋回式レーザ光発生器１４、このレーザ光に
平行して各ターゲット１１，１２に測距光を出す光波距
離計１５と、一方のターゲット１１から他方のターゲッ
ト１２までのレーザ光の旋回角を測量する測角計１６
と、これらの測量データを処理してシールドトンネル掘
削機の任意の制御誘導ポイントの推進軌跡を求めるパー
ソナルコンピュータ１７と、その表示を行うＣＲＴ等よ
りなる表示器１８とを有する。各ターゲット１１，１２
は、電子スタッフ１９と９個の反射プリズム２０とで構
成されている。
【００１５】また、該自動測量手段６は、シールドトン
ネル掘削機１の方向を検出するためのジャイロコンパス
２１と、ローリングやピッチングを検出するための傾斜
計２２と、鉛直偏位を検出するための水圧計２３とを備
えている。水圧計２３は、基準タンク２４とホース２５
で結ばれていて、水圧の差圧により鉛直偏位が計測され
るようになっている。
ネル掘削機１の方向を検出するためのジャイロコンパス
２１と、ローリングやピッチングを検出するための傾斜
計２２と、鉛直偏位を検出するための水圧計２３とを備
えている。水圧計２３は、基準タンク２４とホース２５
で結ばれていて、水圧の差圧により鉛直偏位が計測され
るようになっている。
【００１６】自動測量手段６からの測量データは、トン
ネル４内の伝送装置２６からケーブル２７を経て事務所
２８内の伝送装置２９を経て軌跡管理手段７に伝送され
るようになっている。
ネル４内の伝送装置２６からケーブル２７を経て事務所
２８内の伝送装置２９を経て軌跡管理手段７に伝送され
るようになっている。
【００１７】軌跡管理手段７は、伝送装置２９を経て測
量データが入力されるパーソナルコンピュータ３０と、
その表示を行うＣＲＴ等よりなる表示器３１とで構成さ
れている。
量データが入力されるパーソナルコンピュータ３０と、
その表示を行うＣＲＴ等よりなる表示器３１とで構成さ
れている。
【００１８】該軌跡管理手段７からの制御誘導ポイント
の位置データが与えられる姿勢制御手段８は、該制御誘
導ポイントの位置データをもとに予め組み込まれた知識
ベースにより推論を行うパーソナルコンピュータ３２
と、その表示を行うＣＲＴ等の表示器３３とで構成され
ている。
の位置データが与えられる姿勢制御手段８は、該制御誘
導ポイントの位置データをもとに予め組み込まれた知識
ベースにより推論を行うパーソナルコンピュータ３２
と、その表示を行うＣＲＴ等の表示器３３とで構成され
ている。
【００１９】この場合、パーソナルコンピュータ３２
は、図３に示すように掘進計画路線の周囲に同心配置の
楕円Ａ１，楕円Ａ２，円Ｂ１，円Ｂ２と、その半径方向
の区画線３４とで区画される複数の管理領域３５を予め
設定しておき、図５に示すようなシールドトンネル掘削
機１の制御誘導ポイントＰがいずれの管理領域３５に位
置するかを判別し、その判別された管理領域３５により
予め定められた作動ジャッキパターンに合わせて推進用
油圧ジャッキ３を制御する制御信号を出すようになって
いる。
は、図３に示すように掘進計画路線の周囲に同心配置の
楕円Ａ１，楕円Ａ２，円Ｂ１，円Ｂ２と、その半径方向
の区画線３４とで区画される複数の管理領域３５を予め
設定しておき、図５に示すようなシールドトンネル掘削
機１の制御誘導ポイントＰがいずれの管理領域３５に位
置するかを判別し、その判別された管理領域３５により
予め定められた作動ジャッキパターンに合わせて推進用
油圧ジャッキ３を制御する制御信号を出すようになって
いる。
【００２０】表１は、図３に示す管理領域判別図の楕円
と円の各半径の一例を示す。
と円の各半径の一例を示す。
【００２１】表２は、図３の区画線３４の各角度の一例
を示す。
を示す。
【００２２】表３は、判別された各管理領域３５と図４
の如く配列される油圧ジャッキの制御ルールを示すジャ
ッキパターンである。
の如く配列される油圧ジャッキの制御ルールを示すジャ
ッキパターンである。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】なお、この領域設定は、本実施例で使用したシ
ールドトンネル掘削機１の油圧ジャッキ３の総本数が１
２であることと、制御結果の目標偏位量を±１０ｍｍ以
内とした場合の設定である。
ールドトンネル掘削機１の油圧ジャッキ３の総本数が１
２であることと、制御結果の目標偏位量を±１０ｍｍ以
内とした場合の設定である。
【００２６】姿勢制御手段８からの制御信号は、伝送装
置２６を経て油圧シーケンス３４に与えられ、油圧ジャ
ッキ３を駆動する電磁弁３ａに与えられるようになって
いる。次にこのようなシールドトンネル掘削機１の姿勢
制御装置の動作について説明する。
置２６を経て油圧シーケンス３４に与えられ、油圧ジャ
ッキ３を駆動する電磁弁３ａに与えられるようになって
いる。次にこのようなシールドトンネル掘削機１の姿勢
制御装置の動作について説明する。
【００２７】自動測量手段６では、鉛直旋回式レーザ光
発生器１４から鉛直方向に旋回して出されるレーザ光が
基準ターゲット１１の電子スタッフ１９を横切ると、電
子スタッフ１９からパーソナルコンピュータ１７に信号
が入力される。
発生器１４から鉛直方向に旋回して出されるレーザ光が
基準ターゲット１１の電子スタッフ１９を横切ると、電
子スタッフ１９からパーソナルコンピュータ１７に信号
が入力される。
【００２８】この信号で該コンピュータ１７は、測角計
１６の角度値を０にリセットする。次いでレーザ光が鉛
直旋回して移動ターゲット１２の電子スタッフ１９を横
切ると、コンピュータ１７に信号が出てコンピュータ１
７はこのときの測角計１６の角度を読み取り、軌跡管理
手段７のパーソナルコンピュータ３０に角度信号を伝送
する。
１６の角度値を０にリセットする。次いでレーザ光が鉛
直旋回して移動ターゲット１２の電子スタッフ１９を横
切ると、コンピュータ１７に信号が出てコンピュータ１
７はこのときの測角計１６の角度を読み取り、軌跡管理
手段７のパーソナルコンピュータ３０に角度信号を伝送
する。
【００２９】同時に光波距離計１５は、基準ターゲット
１１の反射プリズム２０までの距離と、移動ターゲット
１２の反射プリズム２０までの距離を測量してコンピュ
ータ１７に入力し、基準ターゲット１１を基準にして移
動ターゲット１２の位置を求め、軌跡管理手段７のコン
ピュータ３０に入力する。この実施例では、ターゲット
１１，１２の受光面の長さは５４９ｍｍあり、受光位置
の検出分解能は０．１ｍｍである。
１１の反射プリズム２０までの距離と、移動ターゲット
１２の反射プリズム２０までの距離を測量してコンピュ
ータ１７に入力し、基準ターゲット１１を基準にして移
動ターゲット１２の位置を求め、軌跡管理手段７のコン
ピュータ３０に入力する。この実施例では、ターゲット
１１，１２の受光面の長さは５４９ｍｍあり、受光位置
の検出分解能は０．１ｍｍである。
【００３０】また、同時にジャイロコンパス２１でシー
ルドトンネル掘削器本体２の方位が測量され、傾斜計２
２でシールドトンネル掘削機本体２のピッチングとロー
リングとが測量され、水圧計２３でシールドトンネル掘
削機本体２の鉛直方向の偏位が測量され、軌跡管理手段
７のコンピュータ３０に入力される。
ルドトンネル掘削器本体２の方位が測量され、傾斜計２
２でシールドトンネル掘削機本体２のピッチングとロー
リングとが測量され、水圧計２３でシールドトンネル掘
削機本体２の鉛直方向の偏位が測量され、軌跡管理手段
７のコンピュータ３０に入力される。
【００３１】軌跡管理手段７のコンピュータ３０は、自
動測量手段６から与えられる制御誘導ポイントの位置デ
ータを演算処理し、予め設定された掘進計画路線との偏
位量をリアルタイムで算出し、計画線との相対位置を表
示器３１に表示する。
動測量手段６から与えられる制御誘導ポイントの位置デ
ータを演算処理し、予め設定された掘進計画路線との偏
位量をリアルタイムで算出し、計画線との相対位置を表
示器３１に表示する。
【００３２】シールドトンネル掘削機１の中心線におけ
る掘進計画路線からの偏位量は、制御要素として姿勢制
御手段８のコンピュータ３２に入力されるとともに、自
動測量手段６のコンピュータ１７にも入力され、オペレ
ータがシールドトンネル掘削機１の位置・姿勢の把握が
行えるようになっている。
る掘進計画路線からの偏位量は、制御要素として姿勢制
御手段８のコンピュータ３２に入力されるとともに、自
動測量手段６のコンピュータ１７にも入力され、オペレ
ータがシールドトンネル掘削機１の位置・姿勢の把握が
行えるようになっている。
【００３３】姿勢制御手段８のコンピュータ３２は、軌
跡管理手段７からの制御誘導ポイントＰの位置データを
もとに、該制御誘導ポイントＰが図３のいずれの管理領
域３５に位置するかを判別し、その判別された管理領域
３５に対応して予め定められた表３に示す如き作動ジッ
ャキパターンに合わせて推進用油圧ジャッキ３を制御す
る制御信号を油圧シーケンス３４に与える。
跡管理手段７からの制御誘導ポイントＰの位置データを
もとに、該制御誘導ポイントＰが図３のいずれの管理領
域３５に位置するかを判別し、その判別された管理領域
３５に対応して予め定められた表３に示す如き作動ジッ
ャキパターンに合わせて推進用油圧ジャッキ３を制御す
る制御信号を油圧シーケンス３４に与える。
【００３４】これにより所定の油圧ジャッキ３のみが駆
動され、シールドトンネル掘削機本体２が所望の姿勢で
推進される。
動され、シールドトンネル掘削機本体２が所望の姿勢で
推進される。
【００３５ 【００３５以下、同様の制御が繰り返され、シールドト
ンネル掘削機１は、掘進計画路線に倣って掘進される。
【００３６】この場合、領域判定による油圧ジャッキ３
の選択は、通常堀進量５０〜１００ｍｍ毎に行われる
が、この領域判定により選択されたジャッキパターンで
掘進中、何等かの原因で予想に反する動きが発生した場
合、次の領域判定時期を待たずに選択されているジャッ
パターンの変更が必要となることがある。このような場
合、シールドトンネル掘削機１の掘進軌跡判定を行い、
以下の判定がなされた時、油圧ジャッキ３の追加選択，
削減の処理を行う。
ンネル掘削機１は、掘進計画路線に倣って掘進される。
【００３６】この場合、領域判定による油圧ジャッキ３
の選択は、通常堀進量５０〜１００ｍｍ毎に行われる
が、この領域判定により選択されたジャッキパターンで
掘進中、何等かの原因で予想に反する動きが発生した場
合、次の領域判定時期を待たずに選択されているジャッ
パターンの変更が必要となることがある。このような場
合、シールドトンネル掘削機１の掘進軌跡判定を行い、
以下の判定がなされた時、油圧ジャッキ３の追加選択，
削減の処理を行う。
【００３７】（イ）実行上の掘進計画路線に急激に近づ
き過ぎるとき（時には掘進計画路線を超えて反対領域へ
移動した時）。
き過ぎるとき（時には掘進計画路線を超えて反対領域へ
移動した時）。
【００３８】（ロ）実行上の掘進計画路線から急激に離
れているとき。
れているとき。
【００３９】これらは、領域判定による選択油圧ジャッ
キの有効性が損われた時に発生するもので、発生頻度が
少ない時には、前述した領域設定が効果的に作動してい
るとみなし、発生頻度が多い時には、領域設定に変更が
必要であり、以下の内容で自動変更を行う。
キの有効性が損われた時に発生するもので、発生頻度が
少ない時には、前述した領域設定が効果的に作動してい
るとみなし、発生頻度が多い時には、領域設定に変更が
必要であり、以下の内容で自動変更を行う。
【００４０】（イ）のケースが多発する場合、図３で示
す各同心円半径長を大きくする（拡げる）。
す各同心円半径長を大きくする（拡げる）。
【００４１】（ロ）のケースが多発する場合は、図３に
示す領域の各同心円半径長を小さくする（狭める）。
示す領域の各同心円半径長を小さくする（狭める）。
【００４２】上記の如き制御を行ったところ、シールド
トンネル掘削機１を掘進計画路線に対して適正な位置・
姿勢を保持するように自動制御することができ、良好な
結果（直線部偏位量±１０ｍｍ程度）を得た。
トンネル掘削機１を掘進計画路線に対して適正な位置・
姿勢を保持するように自動制御することができ、良好な
結果（直線部偏位量±１０ｍｍ程度）を得た。
【００４３】上記実施例では、ジャッキパターンを選択
するための制御領域判別図を楕円と円とで構成したが、
円のみで構成することも、或いは楕円のみで構成するこ
とてもできる。
するための制御領域判別図を楕円と円とで構成したが、
円のみで構成することも、或いは楕円のみで構成するこ
とてもできる。
【００４４】特に、本実施例のように図３で示す制御領
域判別図で、中心側を円としないで楕円１，楕円２とし
た理由は、水平方向の制御より、鉛直方向の制御が難し
いためである。これは、シールドトンネル掘削機１自体
の左右の側圧（シールドトンネル掘削機が受ける反力）
が、比較的均等であるのに比較して、上下の側圧は重力
が存在すること、シールドトンネル掘削機１の掘削土砂
が切羽前面の下部に落ち込み易いこと、重心位置のバラ
ンスがあること等、水平分の要素とは全く制御条件が異
なるためである。故に管理領域３５を上下方向において
小さくし、早めにＡ，Ｂ部分に収束させようとしてい
る。
域判別図で、中心側を円としないで楕円１，楕円２とし
た理由は、水平方向の制御より、鉛直方向の制御が難し
いためである。これは、シールドトンネル掘削機１自体
の左右の側圧（シールドトンネル掘削機が受ける反力）
が、比較的均等であるのに比較して、上下の側圧は重力
が存在すること、シールドトンネル掘削機１の掘削土砂
が切羽前面の下部に落ち込み易いこと、重心位置のバラ
ンスがあること等、水平分の要素とは全く制御条件が異
なるためである。故に管理領域３５を上下方向において
小さくし、早めにＡ，Ｂ部分に収束させようとしてい
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシール
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法では、掘進計画線
の周囲に同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の
区画線とで区画される複数の管理領域を予め設定してお
き、シールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいず
れの管理領域に位置するかを判定し、この判定された管
理領域空間に対応して予め定められた作動ジャッキパタ
ーンに合わせて油圧ジャッキを制御するので、推進用油
圧ジャッキのどれをどのように制御するかの判断と制御
とを自動的に行うことができ、掘進方向の制御を容易に
行うことができる。
ドトンネル掘削機の掘進方向制御方法では、掘進計画線
の周囲に同心配置の円及び／又は楕円とその半径方向の
区画線とで区画される複数の管理領域を予め設定してお
き、シールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントがいず
れの管理領域に位置するかを判定し、この判定された管
理領域空間に対応して予め定められた作動ジャッキパタ
ーンに合わせて油圧ジャッキを制御するので、推進用油
圧ジャッキのどれをどのように制御するかの判断と制御
とを自動的に行うことができ、掘進方向の制御を容易に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するシールドトンネル掘削
機の姿勢制御装置のシステム構成を示す概念図である。
機の姿勢制御装置のシステム構成を示す概念図である。
【図２】本実施例の装置による自動測量手段の一部の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】本実施例でジャッキパターンの選択に用いた制
御領域判別図である。
御領域判別図である。
【図４】本実施例のジャッキの配列を示す説明図であ
る。
る。
【図５】本実施例のシールドトンネル掘削機とその制御
誘導ポイントとの関係を示す斜視図である。
誘導ポイントとの関係を示す斜視図である。
【符号の説明】 １ シールドトンネル掘削機 ２ シールドトンネル掘削機本体 ３ 推進用油圧ジャッキ ３ａ 電磁弁 ４ シールドトンネル ５ セグメント ６ 自動測量手段 ７ 軌跡管理手段 ８ 姿勢制御手段 ３４ 区画線 ３５ 管理領域 Ａ１，Ａ２ 楕円 Ｂ１，Ｂ２ 円
Claims (1)
- 【請求項１】 シールドトンネル掘削機でシールドトン
ネルを掘削しつつ該シールドトンネルの内面をセグメン
トによる一次覆工で覆うシールド工法を実施するに際
し、前記シールドトンネル掘削機の後部内周に所定間隔
で設けられて前記一次覆工で反力をとる複数の推進用油
圧ジャッキを選択的に作動させて該シールドトンネル掘
削機の推進方向を制御するシールドトンネル掘削機の掘
進方向制御方法において、前記シールドトンネル掘削機
の任意の制御誘導ポイントの推進軌跡を連続的に測量す
る自動測量手段と、該自動測量手段が測量して得た制御
誘導ポイントの位置データと掘進計画路線とを比較して
前記油圧ジャッキを選択して動作させる姿勢制御手段と
を使用し、前記姿勢制御手段では、前記掘進計画路線の
周囲に同心配置の円及び／又は楕円と、その半径方向の
区画線とで区画される複数の管理領域を予め設定してお
き、前記シールドトンネル掘削機の制御誘導ポイントが
前記いずれの管理領域に位置するかを判別し、判別され
た管理領域に対応して予め定められた作動ジャッキパタ
ーンに合わせて前記油圧ジャッキを制御することを特徴
とするシールドトンネル掘削機の推進方向制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25446791A JP2552594B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | シールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25446791A JP2552594B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | シールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125895A true JPH05125895A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2552594B2 JP2552594B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17265441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25446791A Expired - Fee Related JP2552594B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | シールドトンネル掘削機の掘進方向制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552594B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP25446791A patent/JP2552594B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2552594B2 (ja) | 1996-11-13 |
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