JPH06200692A - Automatic measurement of shielding machine - Google Patents
Automatic measurement of shielding machineInfo
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- JPH06200692A JPH06200692A JP36110492A JP36110492A JPH06200692A JP H06200692 A JPH06200692 A JP H06200692A JP 36110492 A JP36110492 A JP 36110492A JP 36110492 A JP36110492 A JP 36110492A JP H06200692 A JPH06200692 A JP H06200692A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネル工事
において、掘進動作中のシールド機の位置を自動的に測
定する自動測量方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic surveying method for automatically measuring the position of a shield machine during excavation in shield tunnel construction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】昨今、シールド機を用いた地下トンネル
が盛んに構築されているが、このような地下トンネルを
構築する際には、掘進動作中のシールド機の位置を正確
に測量する必要がある。掘進動作中のシールド機の位置
を測定する方法としては、（１）掘進動作前に測定され
た位置を記憶しておき、この位置を基準としてシールド
機に搭載されたジャイロコンパス、傾斜計、ストローク
計の計測値により、相対移動量を演算する方法。（２）
光波測距測角儀を既設トンネル内に設置し、シールド機
に設置した光学ターゲットを測定して、光学ターゲット
の位置を絶対位置として定め、光学ターゲットのシール
ド機への取付位置関係およびシールド機に搭載されたジ
ャイロコンパス、傾斜計の計測値および光学ターゲット
の位置から、シールド機の位置を演算する方法。（３）
シールド機に搭載されたジャイロコンパス、傾斜計の代
わりに、レーザ光式姿勢角度検出器を用いる方法。
（４）前述した方法を併用する方法等がある。このよう
な方法によれば、トンネルの直線部と曲線部ともに計測
可能である。2. Description of the Related Art Recently, underground tunnels using shield machines have been actively constructed, but when constructing such underground tunnels, it is necessary to accurately measure the position of the shield machine during excavation operation. is there. The method of measuring the position of the shield machine during the excavation operation is as follows. A method of calculating the relative movement amount based on the measurement value of the meter. (2)
An optical wave rangefinder is installed in the existing tunnel, the optical target installed on the shield machine is measured, the position of the optical target is determined as an absolute position, and the mounting relationship of the optical target to the shield machine and the shield machine are set. A method to calculate the position of the shield machine from the installed gyro compass, inclinometer measurement value, and optical target position. (3)
A method that uses a laser beam attitude angle detector instead of the gyro compass and inclinometer mounted on the shield machine.
(4) There is a method of using the above-mentioned method together. According to such a method, it is possible to measure both the straight line portion and the curved line portion of the tunnel.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら（１）の
相対移動量を演算する方法では、基準となる掘進開始前
のシールド機の位置を適切な間隔で実測して補正しなけ
れば計測誤差が累積するという問題がある。（２）また
は（３）の光波測距測角儀、レーザ等を利用する方法で
は、トンネル曲線部の掘進において、光波またはレーザ
等の光路遮断が生じるため、測定器の盛り替え（測定器
の位置を替えること）を行わなければならず、この盛り
替え作業には高い精度が要求され、盛り替え作業自体が
簡単ではなく、長時間を要する。However, in the method of calculating the relative movement amount of (1), the measurement error is accumulated unless the position of the shield machine as a reference before the start of excavation is actually measured and corrected. There is a problem of doing. In the method (2) or (3) using the light-wave distance-measuring finder, the laser, etc., since the optical path of the light-wave or the laser is interrupted when the tunnel curve is dug, the measuring instrument must be replaced ( The positions must be changed), and this refilling work requires high accuracy, and the refilling work itself is not easy and takes a long time.
【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、計測誤差の累積が
発生せず、盛り替え作業が簡単で短時間で終了し、しか
も盛り替え精度を要求せず、トンネルの直線部および曲
線部でシールド機の位置を自動的に測定できるシールド
機の自動測量方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to prevent the accumulation of measurement errors, to easily perform the refilling work in a short time, and to refill it. It is an object of the present invention to provide an automatic surveying method for a shield machine that can automatically measure the position of the shield machine at a straight section and a curved section of a tunnel without requiring accuracy.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明は、シールド機に少なくとも１つの台車が
連結され、前記台車にトータルステーションが搭載さ
れ、前記シールド機の位置を自動測定するシールド機の
自動測量方法において、（ａ）トンネル内に光学式ター
ゲットを設置する工程と、（ｂ）前記光学式ターゲット
の位置を測定する工程と、（ｃ）互いに連結されたシー
ルド機と台車の間、および互いに連結された台車の間に
設置された相対位置計測装置を用いて、前記シールド機
と前記トータルステーションの相対位置関係を測定する
工程と、（ｄ）前記トータルステーションにより前記光
学式ターゲットを測定して、前記トータルステーション
の位置を逆算する工程と、（ｅ）工程（ｃ）により得ら
れる相対位置関係と、工程（ｄ）により得られる前記ト
ータルステーションの位置から前記シールド機の位置を
算定する工程と、を具備するシールド機の自動測量方法
である。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a shield machine in which at least one dolly is connected, a total station is mounted on the dolly, and a position of the shield machine is automatically measured. In an automatic surveying method for a machine, (a) a step of installing an optical target in a tunnel, (b) a step of measuring the position of the optical target, and (c) a shield machine and a carriage connected to each other. , And a relative position measuring device installed between the carts connected to each other, (d) measuring the relative position of the shield machine and the total station, and (d) measuring the optical target by the total station. And (e) the step of calculating the position of the total station and the relative positional relationship obtained in step (c). A step from the position of the total station obtained by step and (d) calculating the position of the shield machine is an automatic surveying method of the shield machine having a.
【０００６】[0006]
【作用】本発明では、トンネル内に光学式ターゲットを
設置し、この光学式ターゲットの位置を基準点として測
定し、台車に搭載されたトータルステーションとシール
ド機の相対位置を相対位置計測装置により測定し、トー
タルステーションで光学式ターゲットを視準してトータ
ルステーションの位置を逆算し、これを用いてシールド
機の位置を算出する。In the present invention, an optical target is installed in the tunnel, the position of the optical target is measured as a reference point, and the relative position between the total station mounted on the carriage and the shield machine is measured by a relative position measuring device. , The position of the total station is calculated back by collimating the optical target at the total station, and the position of the shield machine is calculated using this.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、構築中のトンネル１の水平断面模
式図である。符号３はシールド機を示し、このシールド
機３に台車５ａ、５ｂが連結されている。さらに、シー
ルド機３と台車５ａの間には、相対位置計測装置７ａが
設置され、台車５ａと台車５ｂの間には、相対位置計測
装置７ｂが設置される。相対位置計測装置７ａ、７ｂ
は、それが搭載される２つの物体の相対位置関係を測定
するものであり、たとえば相対位置計測装置７ａは、シ
ールド機３と台車５ａの相対位置を測定する。台車５ｂ
の後部にトータルステーション９が搭載される。符号１
１はトンネル１内に設置されたＬＥＤ等からなる光学式
ターゲットである。トータルステーション９は光学式タ
ーゲット１１を自動追尾することにより光学式ターゲッ
ト１１とトータルステーション９の相対位置関係、すな
わち水平角、鉛直角、距離を自動的に測定する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic horizontal sectional view of the tunnel 1 under construction. Reference numeral 3 indicates a shield machine, to which the carts 5a and 5b are connected. Further, a relative position measuring device 7a is installed between the shield machine 3 and the carriage 5a, and a relative position measuring device 7b is installed between the carriage 5a and the carriage 5b. Relative position measuring device 7a, 7b
Is for measuring the relative positional relationship between two objects on which it is mounted. For example, the relative position measuring device 7a measures the relative positions of the shield machine 3 and the carriage 5a. Trolley 5b
A total station 9 is mounted on the rear part. Code 1
Reference numeral 1 denotes an optical target which is installed in the tunnel 1 and includes an LED or the like. The total station 9 automatically measures the relative positional relationship between the optical target 11 and the total station 9, that is, the horizontal angle, the vertical angle, and the distance by automatically tracking the optical target 11.
【０００８】図２は、相対位置計測装置７の斜視図であ
る。台座２１に支持台２３が鉛直軸（ｚ軸）回りに回転
可能に設けられる。台座２１内部にはエンコーダ２５が
設けられ、このエンコーダ２５は台座２１に対する支持
台２３のｚ軸回りの回転角を測定する。支持台２３のア
ーム２６に軸２７が設けられ、この軸２７にリニアベア
リング２９がｘ軸回りに回転可能に設けられる。軸２７
にエンコーダ３１が設けられ、このエンコーダ３１は支
持台２３に対するリニアベアリング２９のｘ軸回りの回
転角を測定する。FIG. 2 is a perspective view of the relative position measuring device 7. A support 23 is provided on the pedestal 21 so as to be rotatable around a vertical axis (z axis). An encoder 25 is provided inside the pedestal 21, and the encoder 25 measures a rotation angle of the support table 23 with respect to the pedestal 21 about the z axis. A shaft 27 is provided on the arm 26 of the support 23, and a linear bearing 29 is provided on the shaft 27 so as to be rotatable around the x axis. Axis 27
Is provided with an encoder 31. The encoder 31 measures the rotation angle of the linear bearing 29 with respect to the support 23 about the x-axis.
【０００９】四角柱状の接続棒３３の一端に四角棒３５
が固設され、この四角棒３５がリニアベアリング２９内
を摺動可能に設けられる。リニアベアリング２９上にタ
ーゲット３７ａが設けられ、接続棒３３上に距離センサ
３７ｂが設けられる。距離センサ３７ｂはターゲット３
７ａとの距離Ｌを測定する。A square rod 35 is attached to one end of a square pole connecting rod 33.
Is fixed, and the square rod 35 is slidably provided in the linear bearing 29. A target 37a is provided on the linear bearing 29, and a distance sensor 37b is provided on the connecting rod 33. The distance sensor 37b is the target 3
The distance L from 7a is measured.
【００１０】台座４１に支持台４３が鉛直軸（ｚ軸）回
りに回転可能に設けられる。台座４１内部にはエンコー
ダ４５が設けられ、このエンコーダ４５は台座４１に対
する支持台４３のｚ軸回りの回転角を測定する。支持台
４３のアーム４４に軸４５が設けられ、この軸４５にロ
ータリーベアリング４７がｘ軸回りに回転可能に設けら
れる。軸４５にエンコーダ４９が設けられ、このエンコ
ーダ４９は支持台４３に対するロータリーベアリング４
７のｘ軸回りの回転角を測定する。A support base 43 is provided on the base 41 so as to be rotatable about a vertical axis (z axis). An encoder 45 is provided inside the pedestal 41, and this encoder 45 measures the rotation angle of the support base 43 with respect to the pedestal 41 about the z axis. A shaft 45 is provided on the arm 44 of the support base 43, and a rotary bearing 47 is provided on the shaft 45 so as to be rotatable around the x axis. An encoder 49 is provided on the shaft 45, and the encoder 49 has a rotary bearing 4 for the support base 43.
The rotation angle around the x-axis of 7 is measured.
【００１１】接続部３３の他端には丸棒５１が固設さ
れ、この丸棒５１がロータリーベアリング４７にｙ軸回
りに回転可能に設けられる。ロータリーベアリング４７
にはエンコーダ５３が設けられ、このエンコーダ５３は
丸棒５１のｙ軸回りの回転角を測定する。A round bar 51 is fixed to the other end of the connecting portion 33, and the round bar 51 is provided on the rotary bearing 47 so as to be rotatable around the y axis. Rotary bearing 47
Is provided with an encoder 53, and this encoder 53 measures the rotation angle of the round bar 51 about the y-axis.
【００１２】この相対位置計測装置４７の台座２１を台
車５ａに搭載し台座４１をシールド機３に搭載する。エ
ンコーダ２５は台座２１に対する接続棒３３のｚ軸回り
の回転角（ヨーイング角）を測定し、エンコーダ３１は
台座２１に対する接続棒３３のｘ軸回りの回転角（ピッ
チング角）を測定し、距離センサ３７ｂは台座２１に対
する接続棒３３の距離Ｌを測定する。また、エンコーダ
４５は台座４１に対する接続棒３３のｚ軸回りの回転角
（ヨーイング角）を測定し、エンコーダ４９は台座２１
に対する接続棒３３のｘ軸回りの回転角（ピッチング
角）を測定し、エンコーダ５３は台座４１に対する接続
棒３３のｙ軸回りの回転角（ヨーイング角）を測定す
る。これらの角度および距離が測定されると、接続棒３
３等の長さは既知であるので台座２１の中心点と台座４
１の中心点との相対位置関係が算出される。The pedestal 21 of the relative position measuring device 47 is mounted on the carriage 5a and the pedestal 41 is mounted on the shield machine 3. The encoder 25 measures the rotation angle (yaw angle) of the connecting rod 33 about the pedestal 21 about the z axis, and the encoder 31 measures the rotation angle of the connecting rod 33 about the x axis (pitching angle) about the pedestal 21. 37b measures the distance L of the connecting rod 33 to the pedestal 21. The encoder 45 measures the rotation angle (yaw angle) of the connecting rod 33 about the z axis with respect to the pedestal 41, and the encoder 49 measures the pedestal 21.
The rotation angle (pitching angle) of the connecting rod 33 around the x-axis is measured, and the encoder 53 measures the rotation angle (yaw angle) of the connecting rod 33 around the y-axis with respect to the pedestal 41. Once these angles and distances have been measured, the connecting rod 3
Since the lengths of 3 and the like are known, the center point of the base 21 and the base 4
The relative positional relationship with the center point of 1 is calculated.
【００１３】つぎに、本実施例におけるシールド機３の
自動測量方法について説明する。図１に示すようにトン
ネル１内に光学式ターゲット１１を設置し、この光学式
ターゲット１１を既存の測量方法により測量して、その
位置を基準点として求める。Next, an automatic surveying method of the shield machine 3 in this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, an optical target 11 is installed in the tunnel 1, the optical target 11 is surveyed by an existing surveying method, and its position is obtained as a reference point.
【００１４】シールド機３と台車５ａの間に相対位置計
測装置７ａを設置し、この相対位置計測装置７ａを用い
てシールド機３の設置点Ｄ２と台車５ａ上の設置点Ｄ３
の相対位置を測定する。台車５ａと台車５ｂの間に相対
位置計測装置７ｂを設置し、この相対位置計測装置７ｂ
を用いて台車５ａ上の設置点Ｄ４と台車５ｂ上の設置点
Ｄ５の相対位置を測定する。シールド機３上の先端Ｄ１
と設置点Ｄ２との相対位置関係は既知であり、台車５ａ
において設置点Ｄ３と設置点Ｄ４との相対位置関係も既
知であり、台車５ｂにおいて設置点Ｄ５とトータルステ
ーション９の設置点との相対位置関係も既知であるの
で、相対位置計測装置７ａ、７ｂの測定結果と合わせ
て、トータルステーション９とシールド機３の先端Ｄ１
との相対位置関係が求められる。A relative position measuring device 7a is installed between the shield machine 3 and the carriage 5a, and the relative position measuring device 7a is used to set the installation point D2 of the shield machine 3 and the installation point D3 on the carriage 5a.
Measure the relative position of. A relative position measuring device 7b is installed between the dolly 5a and the dolly 5b.
Is used to measure the relative position of the installation point D4 on the carriage 5a and the installation point D5 on the carriage 5b. Tip D1 on the shield machine 3
And the relative positional relationship between the installation point D2 and the
Since the relative positional relationship between the installation point D3 and the installation point D4 is also known, and the relative positional relationship between the installation point D5 and the installation point of the total station 9 is known in the carriage 5b, the measurement of the relative position measuring devices 7a and 7b is performed. Together with the results, the total station 9 and the tip D1 of the shield machine 3
The relative positional relationship with is required.
【００１５】トンネル１内に設置された光学式ターゲッ
ト１１をトータルステーション９で視準することによ
り、トータルステーション９と光学式ターゲット１１と
の相対位置関係を測定する。光学式ターゲット１１の位
置は、すでに求められているのでトータルステーション
９の絶対位置も求められる。前述した工程によりトータ
ルステーション９とシールド機３の先端Ｄ１の相対位置
関係が求められているのでシールド機３の先端Ｄ１の絶
対位置が求められる。By collimating the optical target 11 installed in the tunnel 1 with the total station 9, the relative positional relationship between the total station 9 and the optical target 11 is measured. Since the position of the optical target 11 has already been calculated, the absolute position of the total station 9 can also be calculated. Since the relative positional relationship between the total station 9 and the tip D1 of the shield machine 3 is obtained by the above-described process, the absolute position of the tip D1 of the shield machine 3 is obtained.
【００１６】シールド機３の掘進が進み、トータルステ
ーション９により光学式ターゲット１１を視準できなく
なりかけると、光学式ターゲット１１の盛り替えを行
う。この場合シールド機１を停止し、停止時におけるト
ータルステーション９の絶対位置をいったん記憶してお
く。盛り替え後の光学式ターゲット１１をトータルステ
ーション９で測定することにより、盛り替え後の光学式
ターゲット１１の絶対位置を算出する。そして前述した
方法と同様にしてシールド機３の位置を測定する。なお
時々、光学式ターゲット１１を既存の測量方法により測
定し直して誤差の累積を防ぐ。When the shield machine 3 advances and the total target station 9 makes it difficult to collimate the optical target 11, the optical target 11 is resized. In this case, the shield machine 1 is stopped and the absolute position of the total station 9 at the time of stop is temporarily stored. The absolute position of the optical target 11 after the refilling is calculated by measuring the optical target 11 after the refilling with the total station 9. Then, the position of the shield machine 3 is measured in the same manner as described above. Note that sometimes the optical target 11 is remeasured by an existing surveying method to prevent the accumulation of errors.
【００１７】このように本実施例では、トータルステー
ション９を台車５ｂ上に固定することにより面倒なトー
タルステーション９の盛り替えを行わずにシールド機３
の位置を測定することができる。また、後続台車５ｂに
トータルステーション９を設置するのでシールド機３が
急曲線部を掘進していても、台車５ｂの最後尾から光学
式ターゲット１１を視準さえできれば、シールド機３の
位置を測定することができるので、光学式ターゲット１
１の盛り替え回数を大幅に減少させることができる。さ
らにカーブレングスに比べ後続台車が長いので、シール
ド機３が曲線部に入っていても後続台車の最後尾は直線
部に残っており、トータルステーション９の見通しがよ
い。As described above, in this embodiment, by fixing the total station 9 on the carriage 5b, the shield machine 3 can be carried out without troublesome re-sizing of the total station 9.
The position of can be measured. In addition, since the total station 9 is installed on the succeeding carriage 5b, even if the shield machine 3 is excavating a sharp curve portion, the position of the shield machine 3 is measured as long as the optical target 11 can be collimated from the tail end of the carriage 5b. Optical target 1
It is possible to greatly reduce the number of refills of 1. Further, since the trailing carriage is longer than the curved length, even if the shield machine 3 enters the curved portion, the trailing tail of the trailing carriage remains in the straight portion, and the total station 9 has a good view.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、計測誤差の累積が発生せず、盛り替え作業が簡単
で短時間で終了し、しかも盛り替え精度を要求せず、ト
ンネルの直線部および曲線部でシールド機の位置を自動
的に測定できる。As described above in detail, according to the present invention, the accumulation of measurement errors does not occur, the refilling work is completed in a short time, the refilling accuracy is not required, and the tunneling is not required. The position of the shield machine can be automatically measured at the straight and curved parts of.
【図１】 トンネル１の水平断面模式図FIG. 1 is a schematic horizontal cross-sectional view of tunnel 1.
【図２】 相対位置計測装置７の斜視図FIG. 2 is a perspective view of a relative position measuring device 7.
１………トンネル ３………シールド機 ５ａ、５ｂ………台車 ７ａ、７ｂ………相対位置計測装置 ９………トータルステーション １１………光学式ターゲット 1 ……… Tunnel 3 ……… Shielding machine 5a, 5b ……… Bogie 7a, 7b ……… Relative position measuring device 9 ……… Total station 11 ……… Optical target
Claims (1)
結され、前記台車にトータルステーションが搭載され、
前記シールド機の位置を自動測定するシールド機の自動
測量方法において、 （ａ）トンネル内に光学式ターゲットを設置する工程
と、 （ｂ）前記光学式ターゲットの位置を測定する工程と、 （ｃ）互いに連結されたシールド機と台車の間、および
互いに連結された台車の間に設置された相対位置計測装
置を用いて、前記シールド機と前記トータルステーショ
ンの相対位置関係を測定する工程と、 （ｄ）前記トータルステーションにより前記光学式ター
ゲットを測定して、前記トータルステーションの位置を
逆算する工程と、 （ｅ）工程（ｃ）により得られる相対位置関係と、工程
（ｄ）により得られる前記トータルステーションの位置
から前記シールド機の位置を算定する工程と、 を具備するシールド機の自動測量方法。1. A shield machine is connected to at least one trolley, and the trolley is equipped with a total station,
In an automatic surveying method for a shield machine for automatically measuring the position of the shield machine, (a) installing an optical target in a tunnel, (b) measuring the position of the optical target, (c) Measuring a relative positional relationship between the shield machine and the total station by using a relative position measuring device installed between the shield machine and the bogie connected to each other and between the bogies connected to each other, and (d) Measuring the optical target by the total station and calculating the position of the total station backward; (e) the relative positional relationship obtained in step (c); and the position of the total station obtained in step (d). A process of calculating the position of the shield machine, and an automatic surveying method of the shield machine comprising.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4361104A JP2666875B2 (en) | 1992-12-30 | 1992-12-30 | Automatic surveying method and relative position measuring device for shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4361104A JP2666875B2 (en) | 1992-12-30 | 1992-12-30 | Automatic surveying method and relative position measuring device for shield machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200692A true JPH06200692A (en) | 1994-07-19 |
| JP2666875B2 JP2666875B2 (en) | 1997-10-22 |
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ID=18472219
Family Applications (1)
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| JP4361104A Expired - Lifetime JP2666875B2 (en) | 1992-12-30 | 1992-12-30 | Automatic surveying method and relative position measuring device for shield machine |
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