JPH05321577A - シールド掘進機の姿勢制御方法 - Google Patents
シールド掘進機の姿勢制御方法Info
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- JPH05321577A JPH05321577A JP13266792A JP13266792A JPH05321577A JP H05321577 A JPH05321577 A JP H05321577A JP 13266792 A JP13266792 A JP 13266792A JP 13266792 A JP13266792 A JP 13266792A JP H05321577 A JPH05321577 A JP H05321577A
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- shield
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- shield machine
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- shield excavator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シールド掘進機の自動姿勢制御において、自
動測量装置からの位置測量データが欠落しても、制御を
中断することなく実行できるようにする。 【構成】 常時は、自動測量装置からの位置測量データ
よりシールド掘進機の計画路線からの偏位量を求め、こ
れを制御パラメータの１つとして姿勢制御を行い、自動
測量装置からの位置測量データが何らかの障害により欠
落した際には、シールド掘進機の向きの変化と偏位量変
化との相関関係に基づき、シールド掘進機自体に備えた
ジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジャッキス
トローク計等による上記シールド掘進機の向きの計測デ
ータより上記偏位量を推定し、その偏位量推定値を用い
て姿勢制御を行う。
動測量装置からの位置測量データが欠落しても、制御を
中断することなく実行できるようにする。 【構成】 常時は、自動測量装置からの位置測量データ
よりシールド掘進機の計画路線からの偏位量を求め、こ
れを制御パラメータの１つとして姿勢制御を行い、自動
測量装置からの位置測量データが何らかの障害により欠
落した際には、シールド掘進機の向きの変化と偏位量変
化との相関関係に基づき、シールド掘進機自体に備えた
ジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジャッキス
トローク計等による上記シールド掘進機の向きの計測デ
ータより上記偏位量を推定し、その偏位量推定値を用い
て姿勢制御を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機の計画
路線からの偏位量を制御パラメータの１つとして上記シ
ールド掘進機の姿勢制御を自動的に行う方法に関する。
路線からの偏位量を制御パラメータの１つとして上記シ
ールド掘進機の姿勢制御を自動的に行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘進機の姿勢制御に関しては、
既に特開平１−２６３３８５など多くの提案がなされて
いる。これらの提案の多くは、シールド掘進機の位置測
量データよりシールド掘進機の計画路線からの偏位量を
求め、その偏位量を制御パラメータの１つとして、シー
ルド掘進機内の円周上に多数配置されたシールドジャッ
キのうちの使用ジャッキを特定するジャッキパターンの
選択を自動的に行うものであり、いうならば水平方向、
鉛直方向の偏位量を０とするようなジャッキパターンの
選択を自動化したものである。
既に特開平１−２６３３８５など多くの提案がなされて
いる。これらの提案の多くは、シールド掘進機の位置測
量データよりシールド掘進機の計画路線からの偏位量を
求め、その偏位量を制御パラメータの１つとして、シー
ルド掘進機内の円周上に多数配置されたシールドジャッ
キのうちの使用ジャッキを特定するジャッキパターンの
選択を自動的に行うものであり、いうならば水平方向、
鉛直方向の偏位量を０とするようなジャッキパターンの
選択を自動化したものである。
【０００３】また、シールド掘進機の位置測量には、坑
内の固定点からシールド掘進機内に設置されたターゲッ
トへレーザ光を照射し、ターゲットに照準を合わせて照
射方向を追従制御することにより、測量データのコンピ
ュータへのオンライン入力を可能にした自動測量装置が
用いられるようになってきた。
内の固定点からシールド掘進機内に設置されたターゲッ
トへレーザ光を照射し、ターゲットに照準を合わせて照
射方向を追従制御することにより、測量データのコンピ
ュータへのオンライン入力を可能にした自動測量装置が
用いられるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の自動制
御装置を用いたシールド掘進機の姿勢制御方法では、シ
ールド掘進機の位置測量が坑内の固定点からの測量であ
るため、その固定点からシールド掘進機内の測量点まで
の視界を確保する必要があり、視界が遮断された場合に
は、測量データが欠落することになる。一般に、７ｍφ
以上の大口径のシールド掘進機では、坑内スペースの余
裕があるため、測量のための視界確保が比較的行いやす
い。しかし、中小口径（２〜６ｍφ）のシールド掘進機
では、視界確保がむずかしく、作業者や運搬物による視
界遮断が頻繁に発生し、その間、測量データの欠落によ
って姿勢制御が実行不能になるという問題がある。
御装置を用いたシールド掘進機の姿勢制御方法では、シ
ールド掘進機の位置測量が坑内の固定点からの測量であ
るため、その固定点からシールド掘進機内の測量点まで
の視界を確保する必要があり、視界が遮断された場合に
は、測量データが欠落することになる。一般に、７ｍφ
以上の大口径のシールド掘進機では、坑内スペースの余
裕があるため、測量のための視界確保が比較的行いやす
い。しかし、中小口径（２〜６ｍφ）のシールド掘進機
では、視界確保がむずかしく、作業者や運搬物による視
界遮断が頻繁に発生し、その間、測量データの欠落によ
って姿勢制御が実行不能になるという問題がある。
【０００５】そこで本発明の目的は、自動制御装置から
の測量データが何らかの障害により欠落した際にも、他
のデータから推定した偏位量を用いてシールド掘進機の
自動姿勢制御を中断することなく実行できる方法を提供
することにある。
の測量データが何らかの障害により欠落した際にも、他
のデータから推定した偏位量を用いてシールド掘進機の
自動姿勢制御を中断することなく実行できる方法を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、シールド掘進機の計画路線からの偏位量
を制御パラメータの１つとして上記シールド掘進機の姿
勢制御を自動的に行う方法であって、常時は自動測量装
置からの上記シールド掘進機の位置測量データより上記
偏位量を求め、上記位置測量データが何らかの障害によ
り欠落した際には、上記シールド掘進機の向きの変化と
偏位量変化との相関関係に基づき、シールド掘進機自体
に備えたジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジ
ャッキストローク計等による上記シールド掘進機の向き
の計測データより上記偏位量を推定し、その偏位量推定
値を姿勢制御の制御パラメータの１つとして用いること
を特徴とする。
めに本発明は、シールド掘進機の計画路線からの偏位量
を制御パラメータの１つとして上記シールド掘進機の姿
勢制御を自動的に行う方法であって、常時は自動測量装
置からの上記シールド掘進機の位置測量データより上記
偏位量を求め、上記位置測量データが何らかの障害によ
り欠落した際には、上記シールド掘進機の向きの変化と
偏位量変化との相関関係に基づき、シールド掘進機自体
に備えたジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジ
ャッキストローク計等による上記シールド掘進機の向き
の計測データより上記偏位量を推定し、その偏位量推定
値を姿勢制御の制御パラメータの１つとして用いること
を特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。
る。
【０００８】図２は自動測量装置によるシールド掘進機
の位置測量の説明図である。シールド掘進機１１はカッ
タヘッド１２で地山を掘削し、シールド掘進機１１内の
円周上に多数配置されたシールドジャッキ１３により、
組み立てられたセグメント１４を反力受として推進す
る。ここでは、坑内の固定点に設置された自動測量装置
１５からシールド掘進機１１内に設置されたターゲット
１６へレーザ光を照射し、ターゲット１６に照準を合わ
せて照射方向を追従制御することにより、常時シールド
掘進機１１の位置測量を自動的に行い、水平方向と鉛直
方向のシールド位置データを得ている。
の位置測量の説明図である。シールド掘進機１１はカッ
タヘッド１２で地山を掘削し、シールド掘進機１１内の
円周上に多数配置されたシールドジャッキ１３により、
組み立てられたセグメント１４を反力受として推進す
る。ここでは、坑内の固定点に設置された自動測量装置
１５からシールド掘進機１１内に設置されたターゲット
１６へレーザ光を照射し、ターゲット１６に照準を合わ
せて照射方向を追従制御することにより、常時シールド
掘進機１１の位置測量を自動的に行い、水平方向と鉛直
方向のシールド位置データを得ている。
【０００９】図３に本発明の方法を実施するためのシス
テム構成の一例を示す。１５はシールド位置データを得
るための自動測量装置である。１７はシールドの水平方
向の向き（方位角）を計測するためのジャイロコンパ
ス、１８はシールドの鉛直方向の向き（ピッチング角）
を計測するためのピッチング計、１９は掘進ストローク
を計測するためのシールドジャッキストローク計で、こ
れら１７〜１９の計測器はシールド掘進機自体に装備さ
れている。２０は後述する制御指令を受けてシールドジ
ャッキ１３を選択駆動するジャッキ制御装置、２１はデ
ータや制御指令の入出力、データの編集等を行う入出力
インタフェース、２２はデータや制御指令の伝送を行う
通信システム、２３はシールド掘進機１１の計画路線と
の偏位量を制御パラメータの１つとしてジャッキパター
ンの選択等を行う姿勢制御用コントローラ、２４は自動
測量装置１５からの位置測量データとジャイロコンパス
１７、ピッチング計１８、シールドジャッキストローク
計１９からの計測データを用いて前記偏位量の算定等を
行うデータ処理装置であり、データ処理装置２４で算定
された偏位量は他の制御パラメータと共に通信システム
２２を介して姿勢制御用コントローラ２３へ伝送され、
姿勢制御用コントローラ２３からの制御指令（ジャッキ
パターン情報等）は通信システム２２、入出力インタフ
ェース２１を介してジャッキ制御装置２０へ出力され
る。
テム構成の一例を示す。１５はシールド位置データを得
るための自動測量装置である。１７はシールドの水平方
向の向き（方位角）を計測するためのジャイロコンパ
ス、１８はシールドの鉛直方向の向き（ピッチング角）
を計測するためのピッチング計、１９は掘進ストローク
を計測するためのシールドジャッキストローク計で、こ
れら１７〜１９の計測器はシールド掘進機自体に装備さ
れている。２０は後述する制御指令を受けてシールドジ
ャッキ１３を選択駆動するジャッキ制御装置、２１はデ
ータや制御指令の入出力、データの編集等を行う入出力
インタフェース、２２はデータや制御指令の伝送を行う
通信システム、２３はシールド掘進機１１の計画路線と
の偏位量を制御パラメータの１つとしてジャッキパター
ンの選択等を行う姿勢制御用コントローラ、２４は自動
測量装置１５からの位置測量データとジャイロコンパス
１７、ピッチング計１８、シールドジャッキストローク
計１９からの計測データを用いて前記偏位量の算定等を
行うデータ処理装置であり、データ処理装置２４で算定
された偏位量は他の制御パラメータと共に通信システム
２２を介して姿勢制御用コントローラ２３へ伝送され、
姿勢制御用コントローラ２３からの制御指令（ジャッキ
パターン情報等）は通信システム２２、入出力インタフ
ェース２１を介してジャッキ制御装置２０へ出力され
る。
【００１０】図１は上記システムによる姿勢制御の概略
フローを示したものである。本例では、所定の時間間隔
で、自動測量装置１５からの位置測量データとジャイロ
コンパス１７、ピッチング計１８、シールドジャッキス
トローク計１９からの計測データがデータ処理装置２４
に入力される（ステップ１０１）。ステップ１０２，１
０３で、シールドジャッキストローク計１９からの計測
データによりシールド掘進機１１が掘進終了ストローク
に達したか、さらにジャッキパターン変更を行う制御ス
トロークに達したかを確認し、どちらでもない場合はス
テップ１０１に戻り、再度データの取り込みを行う。掘
進終了ストロークに達した場合は、掘進を終了し、セグ
メント組立の段取りに移行する。また、制御ストローク
に達した場合は、ステップ１０４でシールド位置データ
が入力されているかを確認し、位置データが入力されて
いれば、その位置データから得られた偏位量を用いてス
テップ１０６のジャッキパターン選択ルーチンが実行さ
れる。ここで、位置データが欠落していた場合は、ジャ
イロコンパス１７、ピッチング計１８、シールドジャッ
キストローク計１９等による計測データ（シールドの向
きデータ）を基にしてステップ１０５の偏位量推定ルー
チンを実行し、これにより得られた偏位量推定値を用い
てステップ１０６のジャッキパターン選択ルーチンが実
行される。ジャッキパターン選択後、データファイル
（図示せず）への入力データの登録を行い（ステップ１
０７）、選択されたジャッキパターン情報を制御指令と
してジャッキ制御装置２０へ出力し制御を実行させる
（ステップ１０８）。以上が１回の制御フローの一例で
ある。
フローを示したものである。本例では、所定の時間間隔
で、自動測量装置１５からの位置測量データとジャイロ
コンパス１７、ピッチング計１８、シールドジャッキス
トローク計１９からの計測データがデータ処理装置２４
に入力される（ステップ１０１）。ステップ１０２，１
０３で、シールドジャッキストローク計１９からの計測
データによりシールド掘進機１１が掘進終了ストローク
に達したか、さらにジャッキパターン変更を行う制御ス
トロークに達したかを確認し、どちらでもない場合はス
テップ１０１に戻り、再度データの取り込みを行う。掘
進終了ストロークに達した場合は、掘進を終了し、セグ
メント組立の段取りに移行する。また、制御ストローク
に達した場合は、ステップ１０４でシールド位置データ
が入力されているかを確認し、位置データが入力されて
いれば、その位置データから得られた偏位量を用いてス
テップ１０６のジャッキパターン選択ルーチンが実行さ
れる。ここで、位置データが欠落していた場合は、ジャ
イロコンパス１７、ピッチング計１８、シールドジャッ
キストローク計１９等による計測データ（シールドの向
きデータ）を基にしてステップ１０５の偏位量推定ルー
チンを実行し、これにより得られた偏位量推定値を用い
てステップ１０６のジャッキパターン選択ルーチンが実
行される。ジャッキパターン選択後、データファイル
（図示せず）への入力データの登録を行い（ステップ１
０７）、選択されたジャッキパターン情報を制御指令と
してジャッキ制御装置２０へ出力し制御を実行させる
（ステップ１０８）。以上が１回の制御フローの一例で
ある。
【００１１】次に、図１の制御フローにおけるステップ
１０５の偏位量推定ルーチンについてさらに詳しく説明
する。
１０５の偏位量推定ルーチンについてさらに詳しく説明
する。
【００１２】シールド掘進機の自動姿勢制御では、図４
に示すように、シールド掘進機の目標状態（図４では２
点鎖線で示した状態）に対する現状での偏位量を０とす
ることに主眼をおき制御するのが一般的であるが、シー
ルド掘進機の目標状態での向きと現状での向きとの偏差
（以下、偏向量と記す）も管理する場合が多い。この場
合、理想的な制御状態では偏位量、偏向量共に０とな
る。
に示すように、シールド掘進機の目標状態（図４では２
点鎖線で示した状態）に対する現状での偏位量を０とす
ることに主眼をおき制御するのが一般的であるが、シー
ルド掘進機の目標状態での向きと現状での向きとの偏差
（以下、偏向量と記す）も管理する場合が多い。この場
合、理想的な制御状態では偏位量、偏向量共に０とな
る。
【００１３】本発明者の知見によれば、偏位量と偏向量
は、それぞれの変化に関連性があり、偏向量の変化傾向
から定性的に偏位量変化も把握できる。本発明は、この
点に着目してなされたものである。
は、それぞれの変化に関連性があり、偏向量の変化傾向
から定性的に偏位量変化も把握できる。本発明は、この
点に着目してなされたものである。
【００１４】偏位量、偏向量は、それぞれ水平方向と鉛
直方向の２成分からなる。ここでは、主に水平方向成分
を例にとって説明する。
直方向の２成分からなる。ここでは、主に水平方向成分
を例にとって説明する。
【００１５】図５は、１リング掘進での制御目標値が水
平方向偏位量Ｄｈ、鉛直方向偏位量Ｄｖである場合のシ
ールド掘進機の制御軌跡を平面上に示したものである。
制御は、所定ストローク間隔で使用するシールドジャッ
キ（ジャッキパターン）を変更することにより行ってい
る。図５におけるプロット点はジャッキパターン変更時
のシールド掘進機の位置であり、プロット点の番号はジ
ャッキパターン変更の回数を示す。ここで、１リング掘
進開始時からｉ回目のジャッキパターン変更時までの水
平方向の偏位量の変化をΔＤｈ（ｉ）とする。図６に、
水平方向の偏位量の変化とシールドジャッキストローク
との関係を示す。
平方向偏位量Ｄｈ、鉛直方向偏位量Ｄｖである場合のシ
ールド掘進機の制御軌跡を平面上に示したものである。
制御は、所定ストローク間隔で使用するシールドジャッ
キ（ジャッキパターン）を変更することにより行ってい
る。図５におけるプロット点はジャッキパターン変更時
のシールド掘進機の位置であり、プロット点の番号はジ
ャッキパターン変更の回数を示す。ここで、１リング掘
進開始時からｉ回目のジャッキパターン変更時までの水
平方向の偏位量の変化をΔＤｈ（ｉ）とする。図６に、
水平方向の偏位量の変化とシールドジャッキストローク
との関係を示す。
【００１６】一般にシールド掘進機の自動姿勢制御で
は、これら偏位量もしくは偏位量の変化量を主な制御パ
ラメータとして、経験則に基づく制御ルールを用いてシ
ールドジャッキの片押し度や片押し度の変化量を推論
し、その推論結果によりジャッキパターンの選択を行っ
ている。しかし、何らかの障害により自動測量装置から
の位置測量データが欠落すると、従来技術では制御パラ
メータである偏位量が得られず、姿勢制御を中断せざる
を得なくなる。
は、これら偏位量もしくは偏位量の変化量を主な制御パ
ラメータとして、経験則に基づく制御ルールを用いてシ
ールドジャッキの片押し度や片押し度の変化量を推論
し、その推論結果によりジャッキパターンの選択を行っ
ている。しかし、何らかの障害により自動測量装置から
の位置測量データが欠落すると、従来技術では制御パラ
メータである偏位量が得られず、姿勢制御を中断せざる
を得なくなる。
【００１７】そこで、本発明では、位置測量データが欠
落した際に、偏位量変化と偏向量変化の相関関係に基づ
き、シールドの向きの計測データから偏位量を推定し、
その偏位量推定値を制御パラメータの１つとしてジャッ
キパターンの選択等を行い、制御を実行しようとするも
のである。ここで、シールドの向きの計測データとして
は、水平方向に関してはジャイロコンパスの出力を鉛直
方向に関してはピッチング計の出力を用いることができ
る。また、左右上下のシールドジャッキのストロークの
差からシールドの向きの変化を求めることも可能であ
る。
落した際に、偏位量変化と偏向量変化の相関関係に基づ
き、シールドの向きの計測データから偏位量を推定し、
その偏位量推定値を制御パラメータの１つとしてジャッ
キパターンの選択等を行い、制御を実行しようとするも
のである。ここで、シールドの向きの計測データとして
は、水平方向に関してはジャイロコンパスの出力を鉛直
方向に関してはピッチング計の出力を用いることができ
る。また、左右上下のシールドジャッキのストロークの
差からシールドの向きの変化を求めることも可能であ
る。
【００１８】前述したように、シールドの偏位量変化
は、偏向量変化すなわちシールドの向きの変化と関連し
て生じる。いま、１リング掘進開始時からｉ回目のジャ
ッキパターンの変更時までの水平方向のシールドの向き
の変化をΔθｈ（ｉ）とすると、ΔＤｈとΔθｈとの間
には、図７に示すような比較的良い相関性がある。そこ
で、例えば５回目のジャッキパターン変更時にシールド
の位置データが得られず、向きの変化量Δθｈ（５）の
みが得られた場合、過去のデータから図７に示す偏位量
変化と偏向量変化の相関関係を求め、その相関関係を基
にしてΔθｈ（５）からΔＤｈ（５）を推定する。ここ
では、最小二乗法により求めたΔＤｈとΔθｈの関係式
を用いてΔＤｈ（５）の推定を行っているが、シールド
の推進速度や切羽土圧など姿勢制御に影響を及ぼす他の
データも考慮に入れて重回帰分析を行うことにより、さ
らに確度の高い推定ができる。
は、偏向量変化すなわちシールドの向きの変化と関連し
て生じる。いま、１リング掘進開始時からｉ回目のジャ
ッキパターンの変更時までの水平方向のシールドの向き
の変化をΔθｈ（ｉ）とすると、ΔＤｈとΔθｈとの間
には、図７に示すような比較的良い相関性がある。そこ
で、例えば５回目のジャッキパターン変更時にシールド
の位置データが得られず、向きの変化量Δθｈ（５）の
みが得られた場合、過去のデータから図７に示す偏位量
変化と偏向量変化の相関関係を求め、その相関関係を基
にしてΔθｈ（５）からΔＤｈ（５）を推定する。ここ
では、最小二乗法により求めたΔＤｈとΔθｈの関係式
を用いてΔＤｈ（５）の推定を行っているが、シールド
の推進速度や切羽土圧など姿勢制御に影響を及ぼす他の
データも考慮に入れて重回帰分析を行うことにより、さ
らに確度の高い推定ができる。
【００１９】図８は上記手法による偏位量推定ルーチン
の一例を示すフローチャートである。ステップ２０１で
は、データファイルに登録された過去のデータの中か
ら、１リング掘進開始時からのシールドの位置と向きの
データを呼び出し、位置変化量ΔＤｈ（水平），ΔＤｖ
（鉛直）と向き変化量Δθｈ（水平），Δθｖ（鉛直）
との相関関係を次式のように算出する。
の一例を示すフローチャートである。ステップ２０１で
は、データファイルに登録された過去のデータの中か
ら、１リング掘進開始時からのシールドの位置と向きの
データを呼び出し、位置変化量ΔＤｈ（水平），ΔＤｖ
（鉛直）と向き変化量Δθｈ（水平），Δθｖ（鉛直）
との相関関係を次式のように算出する。
【００２０】 ΔＤｈ＝ｆ（Δθｈ） …（１） ΔＤｖ＝ｆ（Δθｖ） …（２） ステップ２０２で、先に求めた相関関係を基に、現在の
シールドの向き変化量Δθｈ（ｉ），Δθｖ（ｉ）から
現在のシールドの位置変化量ΔＤｈ（ｉ），ΔＤｖ
（ｉ）を次式により計算する。
シールドの向き変化量Δθｈ（ｉ），Δθｖ（ｉ）から
現在のシールドの位置変化量ΔＤｈ（ｉ），ΔＤｖ
（ｉ）を次式により計算する。
【００２１】 ΔＤｈ（ｉ）＝ｆ（Δθｈ（ｉ）） …（３） ΔＤｖ（ｉ）＝ｆ（Δθｖ（ｉ）） …（４） ステップ２０３で、先に求めたΔＤｈ（ｉ），ΔＤｖ
（ｉ）を用いて、現在の偏位量を次式により算定する。
（ｉ）を用いて、現在の偏位量を次式により算定する。
【００２２】 偏位量（水平）＝目標制御量（水平）−ΔＤｈ（ｉ） …（５） 偏位量（鉛直）＝目標制御量（鉛直）−ΔＤｖ（ｉ） …（６） 以上により得られた水平方向、鉛直方向の偏位量推定値
をジャッキパターン選択ルーチンでの制御パラメータの
１つとして用いる。
をジャッキパターン選択ルーチンでの制御パラメータの
１つとして用いる。
【００２３】次に、偏位量推定ルーチンの他の例につい
て説明する。図９は偏位量推定ルーチンの他の例を示す
フローチャート、図１０は図９のルーチンにおける位置
変化量の計算式の説明図である。
て説明する。図９は偏位量推定ルーチンの他の例を示す
フローチャート、図１０は図９のルーチンにおける位置
変化量の計算式の説明図である。
【００２４】図１０において、シールドジャッキ片押し
時のシールド回転中心（セグメントのジャッキ押付面に
おけるシールド中心）をＯ、１リング掘進開始時のシー
ルド位置基準点をＡ、１リング掘進開始時から水平方向
にΔθｈだけシールドの向きが変化した状態（同図の２
点鎖線で示した状態）でのＡ点の移動点をＡ′とする
と、その状態でのシールドの位置変化量ΔＤｈと向き変
化量Δθｈとの間に次の関係が成り立つ。
時のシールド回転中心（セグメントのジャッキ押付面に
おけるシールド中心）をＯ、１リング掘進開始時のシー
ルド位置基準点をＡ、１リング掘進開始時から水平方向
にΔθｈだけシールドの向きが変化した状態（同図の２
点鎖線で示した状態）でのＡ点の移動点をＡ′とする
と、その状態でのシールドの位置変化量ΔＤｈと向き変
化量Δθｈとの間に次の関係が成り立つ。
【００２５】 ΔＤｈ＝（Ｌ＋Δｓｔ）・ｔａｎΔθｈ …（７） ここに、Ｌ；ＯＡ２点間の距離 Δｓｔ；１リング掘進開始時からのストローク増加分 鉛直方向に関しても、同様に次式の関係が成り立つ。
【００２６】 ΔＤｖ＝（Ｌ＋Δｓｔ）・ｔａｎΔθｖ …（８） 図９に示す偏位量推定ルーチンのステップ３０１では、
データファイルから次に記す１リング掘進開始時データ
を呼び出す ・開始時ストローク ；ｓｔ０ ・開始時方位角 ；θｈ０ ・開始時ピッチング角 ；θｖ０ ステップ３０２で、次に記す現在の計測データを入力す
る。
データファイルから次に記す１リング掘進開始時データ
を呼び出す ・開始時ストローク ；ｓｔ０ ・開始時方位角 ；θｈ０ ・開始時ピッチング角 ；θｖ０ ステップ３０２で、次に記す現在の計測データを入力す
る。
【００２７】・現在のストローク ；ｓｔ ・現在の方位角 ；θｈ ・現在のピッチング角 ；θｖ ステップ３０３で、次式により１リング掘進開始時から
のデータの変化量を算出する。
のデータの変化量を算出する。
【００２８】・Δｓｔ＝ｓｔ−ｓｔ０ ・Δθｈ＝θｈ−θｈ０ ・Δθｖ＝θｖ−θｖ０ ステップ３０４で、先に求めたシールドの向き変化量Δ
θｈ，Δθｖから、式（７），（８）を用いてシールド
の位置変化量ΔＤｈ，ΔＤｖを推定演算する。
θｈ，Δθｖから、式（７），（８）を用いてシールド
の位置変化量ΔＤｈ，ΔＤｖを推定演算する。
【００２９】ステップ３０５で、先に求めたΔＤｈ，Δ
Ｄｖの値を用い偏位量を算定する。算定式は式（５），
（６）と同様である。
Ｄｖの値を用い偏位量を算定する。算定式は式（５），
（６）と同様である。
【００３０】以上により求めた偏位量推定値をジャッキ
パターン選択ルーチンでの制御パラメータの１つとして
用いる。
パターン選択ルーチンでの制御パラメータの１つとして
用いる。
【００３１】
【発明の効果】本発明のシールド掘進機の姿勢制御方法
は、自動測量装置からのシールド位置測量データが何ら
かの障害により欠落した際に、シールド掘進機自体に備
えたジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジャッ
キストローク計等によるシールドの向きの計測データか
らシールドの偏位量を推定し、姿勢制御の制御パラメー
タの１つとして用いるようにしたため、姿勢制御を中断
することなく掘進を続行することができる。これによ
り、作業員や運搬物による自動測量装置の視界遮断が頻
繁に発生し、測量データの欠落が生じやすい中小口径の
シールド掘進機においても、自動姿勢制御を連続して実
行できるようになる。
は、自動測量装置からのシールド位置測量データが何ら
かの障害により欠落した際に、シールド掘進機自体に備
えたジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジャッ
キストローク計等によるシールドの向きの計測データか
らシールドの偏位量を推定し、姿勢制御の制御パラメー
タの１つとして用いるようにしたため、姿勢制御を中断
することなく掘進を続行することができる。これによ
り、作業員や運搬物による自動測量装置の視界遮断が頻
繁に発生し、測量データの欠落が生じやすい中小口径の
シールド掘進機においても、自動姿勢制御を連続して実
行できるようになる。
【図１】本発明によるシールド掘進機の姿勢制御の概略
フローチャートである。
フローチャートである。
【図２】自動測量装置によるシールド掘進機の位置測量
の説明図である。
の説明図である。
【図３】本発明の方法を実施するためのシステム構成の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図４】シールド掘進機の偏位量と偏向量の説明図であ
る。
る。
【図５】１リング掘進での制御目標値が水平方向偏位量
Ｄｈ、鉛直方向偏位量Ｄｖである場合のシールド掘進機
の制御軌跡を平面上に示した図である。
Ｄｈ、鉛直方向偏位量Ｄｖである場合のシールド掘進機
の制御軌跡を平面上に示した図である。
【図６】水平方向の偏位量の変化とシールドジャッキス
トロークとの関係を示す図である。
トロークとの関係を示す図である。
【図７】シールド掘進機の向きの変化と偏位量変化の相
関関係の一例を示す図である。
関関係の一例を示す図である。
【図８】図１における偏位量推定ルーチンの一例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】図１における偏位量推定ルーチンの他の例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図１０】図９の偏位量推定ルーチンにおける位置変化
量の計算式の説明図である。
量の計算式の説明図である。
１１…シールド掘進機、１３…シールドジャッキ、１５
…自動測量装置、１６…ターゲット、１７…ジャイロコ
ンパス、１８…ピッチング計、１９…シールドジャッキ
ストローク計、２０…ジャッキ制御装置、２１…入出力
インタフェース、２２…通信システム、２３…姿勢制御
用コントローラ、２４…データ処理装置。
…自動測量装置、１６…ターゲット、１７…ジャイロコ
ンパス、１８…ピッチング計、１９…シールドジャッキ
ストローク計、２０…ジャッキ制御装置、２１…入出力
インタフェース、２２…通信システム、２３…姿勢制御
用コントローラ、２４…データ処理装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 均 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 シールド掘進機の計画路線からの偏位量
を制御パラメータの１つとして上記シールド掘進機の姿
勢制御を自動的に行う方法であって、常時は自動測量装
置からの上記シールド掘進機の位置測量データより上記
偏位量を求め、上記位置測量データが何らかの障害によ
り欠落した際には、上記シールド掘進機の向きの変化と
偏位量変化との相関関係に基づき、シールド掘進機自体
に備えたジャイロコンパス、ピッチング計、シールドジ
ャッキストローク計等による上記シールド掘進機の向き
の計測データより上記偏位量を推定し、その偏位量推定
値を姿勢制御の制御パラメータの１つとして用いること
を特徴とするシールド掘進機の姿勢制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13266792A JP2960815B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | シールド掘進機の姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13266792A JP2960815B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | シールド掘進機の姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05321577A true JPH05321577A (ja) | 1993-12-07 |
| JP2960815B2 JP2960815B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=15086683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13266792A Expired - Fee Related JP2960815B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | シールド掘進機の姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960815B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008202287A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Fujita Corp | 掘進機の測量システム |
| CN106285710A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-04 | 中南大学 | 一种基于地表变形的土压平衡盾构掘进参数控制方法 |
| JP2019082003A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-30 | 株式会社大林組 | シールド掘進機の方向制御システム |
| CN115788477A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-14 | 太原理工大学 | 掘进机自适应截割控制系统及方法 |
| CN117552796A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 盾构推进系统油缸伸缩速度控制方法、装置、设备及介质 |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP13266792A patent/JP2960815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008202287A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Fujita Corp | 掘進機の測量システム |
| CN106285710A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-04 | 中南大学 | 一种基于地表变形的土压平衡盾构掘进参数控制方法 |
| CN106285710B (zh) * | 2016-08-23 | 2018-07-24 | 中南大学 | 一种基于地表变形的土压平衡盾构掘进参数控制方法 |
| JP2019082003A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-30 | 株式会社大林組 | シールド掘進機の方向制御システム |
| CN115788477A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-14 | 太原理工大学 | 掘进机自适应截割控制系统及方法 |
| CN117552796A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 盾构推进系统油缸伸缩速度控制方法、装置、设备及介质 |
| CN117552796B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-04-16 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 盾构推进系统油缸伸缩速度控制方法、装置、设备及介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2960815B2 (ja) | 1999-10-12 |
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