JPH0771192A - Extra drilling amount control device for shield type tunnel drilling machine - Google Patents

Extra drilling amount control device for shield type tunnel drilling machine

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JPH0771192A
JPH0771192A JP21874493A JP21874493A JPH0771192A JP H0771192 A JPH0771192 A JP H0771192A JP 21874493 A JP21874493 A JP 21874493A JP 21874493 A JP21874493 A JP 21874493A JP H0771192 A JPH0771192 A JP H0771192A
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雅泰 中島
Katsumi Tamura
克己 田村
Takeshi Yoshida
竹志 吉田
Yasuhiro Yoshioka
保弘 吉岡
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Abstract

PURPOSE:To ensure drilling control without giving a too much extra drilling amount to a shield type tunnel drilling machine when constructing a curved tunnel. CONSTITUTION:By a computer used to set a given extra drilling amount, whether a drilling track line 7 and a drilling machine drawing outline 4 contact each other when a drilling machine position is moved forward on a display is judged. If they contact, the drilling machine position is moved backward on the display and moved forward after the extra drilling amount is reset, to make sure that the contact can be dissolved. In such a simulation, the set value of the extra drilling amount in an area where the drilling machine drawing outline 4 passes through without contact is called out of a memory and output to an extra drilling cutter drive unit as an extra drilling amount for a real drilling machine.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、掘進機本体の前面に
回転するカッタホイールを設け、このカッタホイールか
ら側方に進退可能に余掘りカッタを設けたシールド式ト
ンネル掘進機の余掘り量制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an excavation amount control for a shield type tunnel excavator in which a rotating cutter wheel is provided in front of a main body of an excavator, and an extra excavation cutter is provided so as to be able to move forward and backward from the cutter wheel. It relates to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常のシールド式トンネル掘進機は、掘
進機本体の外殻が直円筒状になっているので、外殻直径
と同寸法のトンネルを掘削すると、直進はできるが、曲
線のトンネルを掘進することができない。これを解決す
るために、側方に進退可能な余掘りカッタをカッタホイ
ールのスポークに装着し、カッタホイールの回転に同期
して余掘りカッタを進退させることによりトンネル断面
を側方に拡張し、これによって直円筒状の掘進機本体を
曲線の掘進計画線に沿って進行させることを可能にして
いる。
2. Description of the Related Art In a conventional shield tunnel excavator, the outer shell of the excavator body has a straight cylindrical shape. Therefore, if a tunnel having the same size as the outer shell diameter is excavated, it can go straight, but it is a curved tunnel. Can not be dug. In order to solve this, by mounting a digging cutter that can move forward and backward to the spokes of the cutter wheel, the tunnel cross section is expanded laterally by moving the digging cutter forward and backward in synchronization with the rotation of the cutter wheel, This makes it possible to advance the straight cylindrical excavator body along a curved excavation planned line.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した余掘りカッタ
を進退させる位置、すなわち余掘り量は、従来、施工者
が経験的に決定していたが、余掘り量が不足すると、掘
進機本体の外側面が掘削したトンネルの内壁、すなわち
地山壁面に当ってしまい、地山に挾持されたようになっ
て前進できなくなる。このようなトラブルを防ぐため
に、余掘り量を必要以上に大きく設定して掘進している
のが実状である。しかしながら、掘削土砂量はトンネル
掘削工事の能率、経費に直接的に影響するので、可能な
限り少ない方が良いことは当然であり、したがって余掘
り量を必要な限度に設定することができれば、工事の能
率、経費を改善できることになる。従来のように経験と
勘に依存して余掘り量を設定していては、上述した通
り、ある程度は過大に設定することになるのは避けられ
ない。
The position for advancing and retracting the above-mentioned overcutting cutter, that is, the amount of overcutting, has conventionally been empirically determined by the builder, but when the amount of overcutting is insufficient, the excavator main body The outer surface hits the inner wall of the excavated tunnel, that is, the ground wall surface, and it becomes impossible to move forward as if it were caught in the ground. In order to prevent such troubles, it is the actual situation that the amount of excess digging is set larger than necessary to proceed with the digging. However, since the amount of excavated sand directly affects the efficiency and cost of tunnel excavation work, it is natural that it should be as small as possible. Therefore, if it is possible to set the excess excavation amount to the necessary limit, The efficiency and cost of can be improved. It is inevitable that the excess digging amount is set to some extent, as described above, depending on the experience and intuition as in the conventional case.

【0004】この発明は上記の点にかんがみなされたも
ので、その目的は、シールド式トンネル掘進機で曲線の
トンネルを施工する際に、余掘り量を過大にすることな
く確実に掘進できるようにする余掘り量制御装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to ensure that when a curved tunnel is constructed by a shield tunnel excavator, the excavation can be carried out without causing an excessive amount of excess excavation. The present invention is to provide a device for controlling an overburden amount.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、掘進機本体の前面に回転するカッタホイ
ールを設け、このカッタホイールから側方に進退可能に
余掘りカッタを設けたシールド式トンネル掘進機の余掘
り量制御装置において、掘進計画線、掘進機の寸法およ
び掘進機の掘進計画線との相対位置の各データをコンピ
ュータに入力する手段と、前記データにより掘進計画線
と掘進機の外画線とをディスプレイ上に表示する手段
と、掘進機の外画線を掘進計画線に沿って、設定された
所定ピッチ距離ずつディスプレイ上で前進させる手段
と、余掘りカッタの余掘り量を設定する手段と、掘進機
の外画線の前記前進に伴い、各位置ごとに前記余掘り量
を記憶する手段と、掘進機の外画線の前記前進に伴い、
カッタホイールおよび余掘りカッタの掘進した掘進軌跡
線を演算する手段と、前記演算によって求められた掘進
軌跡線を前記掘進計画線および掘進機外画線と共にディ
スプレイ上に表示する手段と、掘進機外画線のうちの掘
進機側面部が掘進軌跡線より地山側にはみ出している牴
触位置を演算する手段と、掘進機外画線上の余掘りカッ
タの位置が前記牴触位置に合致するか、またはそれより
も少し後退した位置まで、掘進機外画線をディスプレイ
上で後退させる手段と、前記後退した位置で設定し直し
た余掘り量に記憶を更新する手段と、を備え、掘進機実
機の掘進計画線上の位置に対応する前記ディスプレイ上
の位置における余掘り量を記憶装置より呼び出して、余
掘りカッタを進退させる余掘りカッタ駆動装置に指示信
号として出力できるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a shield wheel provided with a rotating cutter wheel on the front face of an excavator main body, and an excess excavator cutter capable of advancing and retracting laterally from the cutter wheel. In the control device for excess amount of excavation of a tunnel type tunnel machine, means for inputting each data of the excavation plan line, dimensions of the excavator and relative position to the excavation plan line of the excavator to the computer, and the excavation plan line and the excavation plan line by the data A means for displaying the external drawing line of the machine on the display, a means for advancing the external drawing line of the excavator along the planned excavation line by a set predetermined pitch distance on the display, and an overcut of the overcut cutter With means for setting the amount, with the advance of the external drawing line of the excavator, means for storing the excess digging amount for each position, with the advance of the external drawing line of the excavator,
A means for calculating the excavation track line that has been excavated by the cutter wheel and the overcutting cutter; a means for displaying the excavation track line obtained by the calculation together with the excavation plan line and the drawing line outside the excavator on a display; A means for calculating the touching position of the machine side surface of the drawing line protruding to the natural side from the track line, and the position of the overcutting cutter on the drawing line outside the machine matches the touching position, Or, a means for retracting the external line of the excavator on the display to a position slightly retracted therefrom, and means for updating the memory to the amount of excess excavation reset at the retracted position. Can be output as an instruction signal to the overcutting cutter driving device for advancing and retracting the overcutting cutter by calling the amount of overcutting at the position on the display corresponding to the position on the excavation planned line from the storage device. Characterized in that way the.

【0006】[0006]

【作用】この発明は、CRTまたは液晶などによるディ
スプレイ上に掘進計画線と掘進機外画線とを表示し、任
意の余掘り量を設定して掘進状態をディスプレイ上でシ
ミュレートするようにしたものであって、掘削したトン
ネル壁面を表す掘進軌跡線が掘進計画線および掘進機外
画線と共にディスプレイ上に表示される。もし、掘進軌
跡線より地山側に掘進機外画線がはみ出すならば、地山
と牴触することになるので、牴触する位置に掘進機外画
線上の余掘りカッタの位置が合致するか、またはそれよ
りも少し後退した位置まで、掘進機外画線をディスプレ
イ上で後退させ、その後退した位置で余掘り量を設定入
力し直してシミュレートする。これを繰り返して、ディ
スプレイ上で掘進機外画線が地山と牴触することなく通
過できれば、その時に設定してある余掘り量が、実際の
トンネル掘削工事において、シールド式トンネル掘進機
が掘削すべき余掘り量である。よって、掘進計画線上の
掘進機外画線の位置ごとに設定された余掘り量を位置と
対応してメモリに記憶させ、実際の施工に当って、トン
ネル掘進機の掘進位置を前記メモリが記憶している位置
と照合し、その位置における余掘り量を呼び出して、余
掘りカッタ駆動装置に指示信号として出力し、これによ
って余掘り量を制御するものである。
According to the present invention, the excavation planned line and the external drawing line of the excavator are displayed on a display such as a CRT or a liquid crystal, and an arbitrary amount of extra excavation is set to simulate the excavation state on the display. The excavation trajectory line representing the excavated tunnel wall surface is displayed on the display together with the excavation plan line and the excavator exterior drawing line. If the line outside the excavator extends beyond the excavation trajectory line, it will touch the ground, so the position of the overcut cutter on the line outside the excavator matches the touching position. , Or a position slightly retracted from that position, the external line of the excavator machine is retracted on the display, and the excess excavation amount is set and input again at the retracted position to simulate. By repeating this, if the external line of the excavator on the display can pass without touching the natural ground, the amount of excess excavation set at that time will be excavated by the shield tunnel excavator during actual tunnel excavation work. This is the amount of excess digging that should be done. Therefore, the amount of excess excavation set for each position of the line outside the excavator on the excavation plan line is stored in the memory in correspondence with the position, and in the actual construction, the excavation position of the tunnel excavator is stored in the memory. The overdrill amount at that position is called and output as an instruction signal to the overdrill cutter driving device, thereby controlling the overdrill amount.

【0007】[0007]

【実施例】図2は単胴型のシールド式トンネル掘進機に
ついて本発明の原理を説明するための図である。図2に
おいて、1は掘進計画線であって、施工するトンネル掘
削工事のトンネルの中心線を縮尺してディスプレイ上に
表示したものである。同図には上記掘進計画線1の直線
部11から曲線部12に移行する部分が表示されてい
る。2および3は掘進計画線1から掘進機本体の半径だ
け離れた点を結んだ計画壁面線であって、トンネル掘削
後に地山壁面を覆って組み立てられるセグメントの外側
の面の位置にほぼ相当するものである。したがって、直
線部11を掘進するときは、掘進機が余掘りカッタを用
いずに掘進したときの地山の壁面がこの計画壁面線に一
致する。4は掘進機の外画線であって、直円筒状の掘進
機本体について、その直径と長さとをコンピュータに入
力し、さらに掘進計画線1に対する位置を入力すると、
ディスプレイ上に表示される。掘進機によるトンネル掘
削後に地山壁面を覆ってセグメント5を組み立てること
によりトンネルが完成するが、セグメント5は掘進計画
線1を中心とする円形に組み立てられ、その端面は掘進
計画線1に対して直角の面になっている。掘進機は、そ
の後端が最後に組み立てられたセグメントに支持されて
いるので、直線部11においては、掘進機の中心線が掘
進計画線1と合致する。曲線部12においては、掘進機
の後端部の支持の中心点が掘進計画線1上にあり、掘進
機の中心線は、前記支持の中心点における掘進計画線1
の接線と合致する。したがって、図2における掘進機外
画線4の中心線41が上記の条件に従って掘進機の位置
および方向を決定し、これによって掘進機外画線4がデ
ィスプレイ上に表示される。42は上記した後端部にお
いてセグメントに掘進機を支持させたときに、作用上で
支持の中心点となる支持点であって、この支持点42は
掘進機の構造によって各掘進機ごとに定まっているもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a view for explaining the principle of the present invention for a single-barrel type shield tunneling machine. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a planned excavation line, which is displayed on the display by reducing the center line of the tunnel for the excavation work to be performed. In the same figure, the portion where the straight line portion 11 of the planned excavation line 1 transitions to the curved portion 12 is displayed. Reference numerals 2 and 3 are design wall lines that connect points separated from the excavation plan line 1 by the radius of the excavator main body, and substantially correspond to the position of the outer surface of the segment assembled to cover the ground wall surface after tunnel excavation. It is a thing. Therefore, when the straight portion 11 is dug, the wall surface of the natural ground when the excavator proceeds without using the overcutting cutter coincides with the planned wall surface line. Reference numeral 4 denotes an external drawing line of the excavator. When the diameter and the length of the straight cylinder-shaped excavator main body are input to the computer, and the position with respect to the excavation planned line 1 is further input,
Appears on the display. The tunnel is completed by assembling the segment 5 by covering the ground wall surface after excavating the tunnel by the excavator, but the segment 5 is assembled in a circle centered on the excavation plan line 1 and its end face is opposite to the excavation plan line 1. It is a right angled surface. Since the rear end of the excavator is supported by the last assembled segment, the center line of the excavator at the straight portion 11 coincides with the excavation plan line 1. In the curved portion 12, the center point of support of the rear end of the excavator is on the excavation plan line 1, and the center line of the excavator is the excavation plan line 1 at the center point of the support.
Matches the tangent of. Therefore, the center line 41 of the drawing line 4 outside the machine determines the position and direction of the machine according to the above conditions, whereby the drawing line 4 outside the machine is displayed on the display. Reference numeral 42 denotes a support point which is a center point of operation when the excavator is supported by the segment at the above-mentioned rear end, and the support point 42 is determined for each excavator by the structure of the excavator. It is what

【0008】図2においては、掘進機外画線4を掘進位
置の異なる3つの位置を重畳して表示している。の位
置は、直線部11の最後のセグメント51が組み立てら
れた時の状態を示し、掘進機外画線4の中心線41は掘
進計画線1の直線部11の延長線上にある。の位置は
曲線部12のセグメントの一部まで組み立てた時の状
態、の位置は曲線部セグメントをさらにその先まで組
み立てた時の状態をそれぞれ示している。各位置におけ
る掘進機外画線は、上述した条件に従って支持点42の
位置と中心線41の方向を基準として作図し表示したも
のである。
In FIG. 2, the drawing line 4 outside the excavator is displayed by superimposing three positions at different excavation positions. The position of indicates the state when the last segment 51 of the straight line portion 11 is assembled, and the center line 41 of the excavation machine exterior drawing line 4 is on the extension of the straight line portion 11 of the excavation planned line 1. The position of indicates the state when assembled to a part of the segment of the curved portion 12, and the position of indicates the state when assembled to the further curved portion. The drawing line outside the excavator at each position is drawn and displayed based on the position of the support point 42 and the direction of the center line 41 according to the above-described conditions.

【0009】の位置では、余掘りを行わないで直進掘
削したと仮定すると、掘進機外画線4の両側はすべて地
山である。しかしながら、曲線部に入っての位置まで
掘進しながら掘進機が方向を変えるためには、の位置
において、線分ABの長さを余掘り量としなければなら
ない。さらにの位置まで掘進するためには、の位置
において、線分ACの長さを余掘り量とする必要がある
ことが図2によって理解できる。さらに、の位置から
余掘りを開始しても、掘進機の側面が地山により拘束さ
れての位置に到達できないので、掘進機の前端が曲線
部に入った位置から余掘りを開始しなければならず、か
つ余掘り量を次第に増加させる必要があることも理解で
きる。
If it is assumed that the excavation is not carried out and the straight excavation is carried out, both sides of the line 4 outside the excavator are solid. However, in order for the machine to change the direction while digging up to the position of entering the curved portion, the length of the line segment AB at the position of must be the excess digging amount. It can be understood from FIG. 2 that the length of the line segment AC needs to be the amount of extra digging at the position to dig further to the position. Furthermore, even if you start overdigging from the position of, you cannot reach the position where the side face of the excavator is restrained by the natural ground, so you must start overdigging from the position where the front end of the excavator enters the curved section. It can be understood that the amount of overburden must be increased gradually.

【0010】図2においては、理解を助けるために単純
な直線と円弧によって掘進計画線1が画かれている。こ
のような場合には、掘進したときの掘進機外画線の側面
部の包絡線を求めて、余掘り量を一義的に確定すること
も理論的には可能である。しかし、現実のトンネル掘削
工事においては、随時掘進機の位置、方向を計測して、
設計上の掘進計画線とのずれ量を算出し、そのずれ量に
応じ掘進計画線を作り直して設計上の掘進計画線にでき
るだけ早く復帰させるようにしている。その結果、掘進
計画線は単純な直線や円弧とはならず、複雑な曲線にな
る。これに対応するために本発明では、余掘り量を仮定
して掘進状態をシミュレートし、支障なく掘進できるこ
とをディスプレイ上で確認できたときに、設定されてい
る余掘り量を実施工における余掘り量として余掘りカッ
タを制御するようにしたのである。以下、その詳細を実
施例について説明する。
In FIG. 2, the excavation planning line 1 is drawn by simple straight lines and arcs to facilitate understanding. In such a case, it is theoretically possible to uniquely determine the amount of excess digging by obtaining the envelope of the side surface of the drawing line outside the excavator when excavating. However, in the actual tunnel excavation work, the position and direction of the machine are measured at any time,
The deviation amount from the designed excavation plan line is calculated, and the excavation plan line is recreated according to the deviation amount so as to return to the designed excavation plan line as soon as possible. As a result, the planned excavation line is not a straight line or a circular arc but a complicated curve. In order to deal with this, the present invention simulates the excavation state assuming an excessive excavation amount, and when it is confirmed on the display that the excavation can be performed without any trouble, the set excessive excavation amount is not exceeded in the actual work. The overditch cutter was controlled as the digging amount. The details will be described below with reference to examples.

【0011】図1は、この発明による余掘り量制御装置
の一実施例の構成をブロック図で示したものである。図
1において、100はコンピュータであって、コンピュ
ータ全体を制御する制御器101、データメモリ10
2、プログラムメモリ103、演算器104からなり、
これら各部がバスライン105を介して相互に接続され
ている。また、このバスライン105には、キーボード
などの入力器106、ディスプレイ107に出力するイ
ンタフェース108および制御出力用の出力端子109
が接続されている。前記出力端子109にはデイジタル
−アナログ変換器110が接続され、さらに増幅器11
1を介して余掘りカッタ駆動装置112に接続されてい
る。入力器106によってオペレータが掘進計画線のデ
ータおよび掘進機本体の長さと直径の数値、さらに掘進
計画線に対する掘進機の位置データを入力すると、これ
らのデータはデータメモリ102に記憶される。データ
メモリ102には、これらのデータを各別に記憶するた
めに、掘進計画線のデータを記憶する部分、掘進機本体
の寸法、すなわちディスプレイ上に表示される掘進機外
画線の寸法を記憶する部分、掘進機の位置、すなわち上
記外画線の位置を記憶する部分が用意されている。次い
で、オペレータは入力器106により掘進機外画線4の
側面部43の分割ピッチを入力する。これは地山壁面と
外画線側面部との牴触を演算し、判定するためのもので
あって、図3のように指示された分割ピッチにより、外
画線側面部43上に牴触判定点44が設定される。牴触
判定点44の相互間隔距離を分割ピッチとして入力する
代りに、牴触判定点44の数を入力することによって間
隔距離をコンピュータに計算させるようにしてもよい。
このようにして得られた牴触判定点44の外画線4上の
位置はデータメモリ102の外画線データ部に記憶され
る。さらに、オペレータは入力器106から掘進ピッチ
を入力する。掘進ピッチとしては、セグメント5の1個
の幅寸法または、その整数倍または整数分の1の寸法を
指定する。図2に示した例は、セグメントの幅寸法の2
倍を指定した例であって、掘進計画線1上にこの掘進ピ
ッチに対応するピッチ点が設定される。図2中で支持点
42が掘進位置およびに対応して3つの点に表示
されているのが、これを表している。これらの掘進ピッ
チ点の位置は、データメモリ102の掘進計画線データ
部に記憶される。オペレータが入力器106から「表
示」の指示を入力すると、プログラムメモリ103の表
示プログラムが実行されて、ディスプレイ107に図3
が表示される。図3の表示は、掘進機外画線4の前端が
掘進計画線1の直線部11から曲線部12へ移る遷移点
に一致した状態を示している。なお、図3では上記牴触
判定点44を表示しているが、ここでは牴触判定点44
を表示しなくてもよい。上記説明中、ディスプレイ10
7に画像を表示することは広く慣用されている技術を適
用するだけで可能であり、その詳細については記述を省
略する。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the overdug amount control device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100 is a computer, and a controller 101 and a data memory 10 for controlling the entire computer.
2. Program memory 103, arithmetic unit 104,
These respective units are connected to each other via a bus line 105. The bus line 105 includes an input device 106 such as a keyboard, an interface 108 for outputting to the display 107, and an output terminal 109 for control output.
Are connected. A digital-analog converter 110 is connected to the output terminal 109, and further an amplifier 11 is connected.
It is connected to the overcutting cutter driving device 112 via 1. When the operator inputs the data of the excavation plan line, the numerical values of the length and diameter of the excavator main body, and the position data of the excavator with respect to the excavation plan line by the input device 106, these data are stored in the data memory 102. In the data memory 102, in order to store these data separately, the portion for storing the data of the excavation plan line, the dimensions of the excavator main body, that is, the dimensions of the external line of the excavator displayed on the display are stored. A part, a position of the excavator, that is, a part for storing the position of the external drawing line is prepared. Next, the operator uses the input device 106 to input the division pitch of the side surface portion 43 of the drawing line 4 outside the excavator. This is for calculating and determining the contact between the natural wall surface and the side surface portion of the external drawing line, and the contact is made on the side surface portion 43 of the external drawing line at the division pitch instructed as shown in FIG. The judgment point 44 is set. Instead of inputting the mutual distance between the touch determination points 44 as the division pitch, the distance may be calculated by the computer by inputting the number of the touch determination points 44.
The position of the touch determination point 44 thus obtained on the external image line 4 is stored in the external image line data portion of the data memory 102. Further, the operator inputs the excavation pitch from the input device 106. As the excavation pitch, one width dimension of the segment 5 or an integral multiple or integral fraction thereof is designated. In the example shown in FIG. 2, the width dimension of the segment is 2
This is an example in which the double is specified, and a pitch point corresponding to this excavation pitch is set on the excavation plan line 1. This is shown in FIG. 2 in which the support points 42 are displayed at three points corresponding to the excavation position and. The positions of these excavation pitch points are stored in the excavation planned line data portion of the data memory 102. When the operator inputs an instruction of “display” from the input device 106, the display program of the program memory 103 is executed and the display 107 is displayed.
Is displayed. The display of FIG. 3 shows a state in which the front end of the drawing line 4 outside the excavator coincides with the transition point from the straight line portion 11 to the curved line portion 12 of the excavation plan line 1. Although the touch determination point 44 is displayed in FIG. 3, here, the touch determination point 44 is displayed.
Does not have to be displayed. In the above description, the display 10
It is possible to display an image on the display device 7 only by applying a widely used technique, and a detailed description thereof will be omitted.

【0012】以上の準備操作を完了した後、オペレータ
は入力器106によってシミュレーション実行の開始信
号を入力する。図4は、これから後の操作ならびに演算
処理の手順を示す。201は前記「実行開始」の入力ス
テップであり、202は余掘り量変更の判断ステップで
ある。ここで余掘り量が入力されていなければ、余掘り
量0に設定された状態にあるので、任意の余掘り量を設
定入力する。これがステップ203である。また、既に
入力されている余掘り量を変更するときも同様である。
次に、ステップ204の「前進」の信号を入力すると、
掘進計画線1上の1ピッチだけ前進した位置がデータメ
モリ102から呼び出され、プログラムメモリ103の
中心線演算プログラムによりステップ205の演算が行
われて、中心線の方向が決定され、次いでステップ20
6で掘進機外画線4上のすべての牴触判定点44の位置
が外画線位置演算プログラムによって演算される。さら
に、掘進軌跡演算プログラムによって、掘進機外画線4
の前端両側隅の移動軌跡に余掘り量を加えた掘進軌跡が
ステップ207で演算される。この掘進軌跡演算は、掘
進計画線1の曲率を基準にして演算する方法が好ましい
が、掘進ピッチを細かく設定した場合は、前進前後の位
置を直線で補間する方法を採っても実用上支障はない。
この演算結果はディスプレイ107上に図3と同様に線
図で表示されるとともに、データメモリ102に掘進位
置と併せて記憶される。次いで、牴触判定のプログラム
が実行されるが、直線上を前進しているときは、牴触が
発生しないものとして、牴触判定の説明は曲線部を前進
させるプロセスとともに後述する。なお、ステップ20
5の中心線演算において、データメモリ102から呼び
出したデータより、前進した位置が直線上であると判定
されたときは、牴触判定プログラムの実行をジャンプす
るようなプログラムとすることも可能である。
After completing the above preparatory operation, the operator inputs a simulation execution start signal through the input device 106. FIG. 4 shows the procedure of the subsequent operation and arithmetic processing. Reference numeral 201 is an input step of "execution start", and 202 is a determination step of changing the overburden amount. If the excess dug amount is not input here, the excess dug amount is set to 0, so an arbitrary amount of extra dug is set and input. This is step 203. The same applies when changing the amount of excess digging that has already been input.
Next, when the "forward" signal of step 204 is input,
The position advanced by one pitch on the excavation planned line 1 is called from the data memory 102, the calculation of step 205 is performed by the center line calculation program of the program memory 103 to determine the direction of the center line, and then step 20
At 6, the positions of all the touch determination points 44 on the excavator external drawing line 4 are calculated by the external drawing line position calculation program. Furthermore, by the excavation locus calculation program, the external line 4 of the excavator is displayed.
In step 207, the excavation locus is calculated by adding the amount of extra digging to the movement loci of both front end corners. The method of calculating the excavation locus is preferably performed by using the curvature of the excavation planning line 1 as a reference, but when the excavation pitch is set finely, there is no practical problem even if a method of linearly interpolating the positions before and after the advance is adopted. Absent.
The result of this calculation is displayed on the display 107 as a diagram as in FIG. 3, and is also stored in the data memory 102 together with the excavation position. Next, the contact determination program is executed, and the contact determination will be described later along with the process of advancing the curved portion, assuming that no contact occurs when moving forward on a straight line. Note that step 20
In the center line calculation 5 of FIG. 5, when it is determined from the data called from the data memory 102 that the advanced position is on a straight line, the touch determination program may be executed by jumping. .

【0013】以上のようにして任意の余掘り量を設定し
ながら掘進機外画線4を掘進計画線1に沿って1ピッチ
ずつ前進させる。図5は図2のの位置まで前進したと
きのディスプレイ107上に表示される線図を示したも
のであって、この掘進位置において、図4に示す操作演
算が上述した通りにステップ207まで行われたときの
演算結果が図5に表示されている。図5において、掘進
計画線1,掘進機外画線4などは図2に示したものと同
じである。また、牴触判定点44は図3に示したものと
同じである。6は掘進計画線1の曲線部12の外側の掘
進軌跡線であって、曲線部12の外側には余掘り量を与
えていないので、カッタホイールの外端、すなわち掘進
機外画線4の前端外側隅の移動軌跡が掘進軌跡線6とし
て表示される。7は掘進計画線1の曲線部12の内側の
掘進軌跡線であって、曲線部12の内側には既述のよう
に適宜の余掘り量を設定して前進させたので、掘進機外
画線4の前端内側隅から余掘り量を側方に加えた掘進軌
跡が掘進軌跡線7として表示される。図5を見ると明ら
かなように、複数の牴触判定点44のうち、44(N)
から44(N−M)までのM個の牴触判定点が掘進軌跡
線7から地山側にはみ出して、これらの牴触判定点の位
置で掘進機外画線4の側面部43が地山と牴触している
ことが理解できる。コンピュータ100は、プログラム
メモリ103の牴触判定プログラムによってステップ2
08の牴触判定演算を行う。この演算は次のようにして
行われる。すなわち、データメモリ102に記憶されて
いる各牴触判定点44の位置を呼び出し、同じくデータ
メモリ102に記憶されている掘進軌跡線7の位置と比
較する。この比較演算は、ディスプレイ107の縦座標
系(図5紙面の上下方向)の位置データを比較すること
によって行われる。この演算結果により、地山と牴触し
ている44(N)より44(N−M)までのM個の牴触
判定点にディスプレイ107上で牴触の信号が表示され
る。この表示は、牴触している牴触判定点の輝度を上げ
て明るく表示するとか、カラーディスプレイであれば色
を変えて表示するなどの手段によって行われる。このほ
かに、矢印やアンダラインなど、慣用されている表示手
段を採用することもできる。牴触の信号が表示されたな
らば、オペレータは入力器106から「後退」の信号を
入力して、掘進機外画線4の前端が、牴触しているM個
の牴触判定点のうち最も後退位置にある点に合致する
か、またはそれよりも少し後退した位置まで掘進機外画
線4を後退させる。この操作がステップ209である。
ステップ209は、オペレータの操作によって1ピッチ
ずつ後退させてもよいが、「後退」の信号を入力する
と、自動的に上述した位置まで後退させるようにプログ
ラムを作成することもできる。いずれにせよ、ステップ
209の操作によって掘進機外画線4を後退させても、
ステップ207による掘進軌跡演算およびステップ20
8による牴触判定演算の結果はデータメモリ102に記
憶されたままで消去されず、またディスプレイ107上
の表示も保持される。
As described above, the external line 4 of the excavator is advanced along the planned excavation line 1 by one pitch while setting an arbitrary amount of extra excavation. FIG. 5 shows a diagram displayed on the display 107 when moving forward to the position shown in FIG. 2. At this excavation position, the operation calculation shown in FIG. 4 proceeds to step 207 as described above. The result of the calculation when broken is displayed in FIG. In FIG. 5, the excavation planning line 1, the excavation machine external drawing line 4, and the like are the same as those shown in FIG. Further, the contact determination point 44 is the same as that shown in FIG. 6 is an excavation locus line outside the curved portion 12 of the planned excavation line 1, and since the amount of excess excavation is not given to the outside of the curved portion 12, the outer end of the cutter wheel, that is, the external marking line 4 of the excavator. The movement trajectory of the outer corner of the front end is displayed as the excavation trajectory line 6. Reference numeral 7 denotes an excavation locus line inside the curved portion 12 of the planned excavation line 1, and the inside of the curved portion 12 is advanced by setting an appropriate amount of excess digging as described above. An excavation locus in which the amount of excess excavation is added laterally from the inner corner of the front end of the line 4 is displayed as an excavation locus line 7. As is clear from FIG. 5, 44 (N) of the plurality of touch determination points 44
To 44 (N−M) of M touch determination points protrude from the excavation trajectory line 7 toward the natural side, and the side surface portion 43 of the machine-external line 4 of the excavator is inconsistent at the positions of these touch determination points. You can understand that it is touching. The computer 100 executes step 2 according to the touch determination program in the program memory 103.
The touch judgment calculation of 08 is performed. This calculation is performed as follows. That is, the position of each touch determination point 44 stored in the data memory 102 is called and compared with the position of the excavation trajectory line 7 also stored in the data memory 102. This comparison calculation is performed by comparing the position data of the ordinate system of the display 107 (vertical direction on the paper surface of FIG. 5). As a result of this calculation, a touch signal is displayed on the display 107 at M touch determination points from 44 (N) to 44 (N−M) which are touching the natural ground. This display is performed by means such as increasing the brightness of the touching determination point that is touching to display it brightly, or displaying it in different colors in the case of a color display. In addition to this, a commonly used display means such as an arrow or an underline can be adopted. When the touching signal is displayed, the operator inputs the signal of "retraction" from the input device 106, and the front end of the excavator exterior drawing line 4 is the M touching determination points which are touching. The external drawing line 4 of the excavator is retracted to a position which is the most retracted position or is slightly retracted. This operation is step 209.
In step 209, the operator may operate to retreat one pitch at a time, but if a "retract" signal is input, a program may be created to automatically retreat to the above-mentioned position. In any case, even if the excavator exterior drawing line 4 is moved backward by the operation of step 209,
Excavation trajectory calculation in step 207 and step 20
The result of the touch judgment calculation by 8 is stored in the data memory 102 without being erased, and the display on the display 107 is also retained.

【0014】このようにして掘進機外画線4を後退させ
た位置でステップ202に戻り、余掘り量を変更した上
で前に説明したステップを繰り返し実行して、1ピッチ
ずつ掘進機外画線4を前進させる。これによって新しい
掘進軌跡が演算され、その演算結果がデータメモリ10
2に記憶される。その際、前の演算結果が消去され、新
しい演算結果にデータが更新される。同様に余掘り量の
記憶データも新しく設定した余掘り量に更新される。さ
らに、ディスプレイ107上に表示されている掘進軌跡
線7も1ピッチずつ新しい掘進軌跡線に書き直され、こ
の新しい掘進軌跡線7に対してディスプレイ107上に
保持されている掘進機外画線4が牴触しなければ、牴触
判定点44の牴触の信号も1ピッチずつ画面から消え
る。
In this way, the drawing machine outside drawing line 4 is returned to the step 202 at a position where the drawing machine outside drawing line 4 is retreated, and the above-described steps are repeatedly executed after changing the amount of extra digging. Move line 4 forward. By this, a new excavation trajectory is calculated, and the calculation result is the data memory 10
Stored in 2. At that time, the previous calculation result is erased, and the data is updated to the new calculation result. Similarly, the stored data of the overcut amount is also updated to the newly set overcut amount. Further, the excavation trajectory line 7 displayed on the display 107 is also rewritten by a new pitch into a new excavation trajectory line, and the excavation machine external drawing line 4 held on the display 107 with respect to the new excavation trajectory line 7 is rewritten. If no touch is made, the touch signal at the touch determination point 44 also disappears from the screen by one pitch.

【0015】一旦前進したの位置まで、このようにし
て掘進機外画線4を前進させ、さらにこの位置から前進
させる。さらに前進した位置において、地山との牴触が
発生すれば、前述と同様に掘進機外画線4を後退させ、
余掘り量を変更した上で前進させる。これを繰り返して
掘進機外画線4の後端が通過した所、すなわち図5に示
されている状態では点Fまでは、余掘り量が確定したこ
とになる。
In this way, the excavator exterior drawing line 4 is advanced to the position of once advanced, and further advanced from this position. At a further advanced position, if a contact with the natural ground occurs, the external line 4 of the excavator is retracted as described above,
Advance after changing the amount of digging. By repeating this, the amount of extra digging is determined up to the point where the rear end of the drawing line 4 outside the excavator passes, that is, up to the point F in the state shown in FIG.

【0016】実際の施工に当って、入力器106からト
ンネル掘進機の位置を測量して得た現在の掘進位置を入
力すると、これに対応した位置の余掘り量設定値がデー
タメモリ102から出力端子109に出力される。この
出力信号は、ディジタル−アナログ変換器110でアナ
ログ信号に変換され、増幅器111により増幅されて、
余掘りカッタ駆動装置112に伝達される。これによっ
て、余掘りカッタはコンピュータ100の出力に対応し
た位置に移動させられる。
In actual construction, when the current excavation position obtained by measuring the position of the tunnel excavator is input from the input device 106, the excess excavation amount set value at the corresponding position is output from the data memory 102. It is output to the terminal 109. This output signal is converted into an analog signal by the digital-analog converter 110, amplified by the amplifier 111,
It is transmitted to the overcut cutter driving device 112. As a result, the overcutting cutter is moved to a position corresponding to the output of the computer 100.

【0017】トンネル掘進機は後退させて掘り直すこと
ができないので、外側面が地山と牴触すると前進も後退
もできなくなり、その修復には多大な時間と労力を要す
るが、この発明では、上述したように予めディスプレイ
上でシミュレーションを行い、掘進機外画線を前進、後
退させて地山との牴触を解消した上で、その確定した余
掘り量をもってトンネル掘進機による掘削を行うので、
余掘り量が過小、過大になることがなく、限界に近い余
掘り量をもって掘進できるようになる。
Since the tunnel excavator cannot retreat and dig again, if the outer surface touches the natural ground, neither forward nor backward can be performed, and it takes a lot of time and labor to repair it, but in the present invention, As described above, a simulation is performed in advance on the display, the excavator external drawing line is moved forward and backward to eliminate the contact with the natural ground, and the tunnel machine is used to excavate with the determined excess digging amount. ,
The amount of excess digging will not be too small or too large, and it will be possible to proceed with the amount of excess digging that is close to the limit.

【0018】以上説明した実施例は、掘進機外画線の中
心線を単胴型トンネル掘進機の支持点における掘進計画
線の接線と一致させた、最も単純なモデルについての実
施例であって、図2から理解できる通り掘進計画線1の
曲線部の内側を余掘りする反面、曲線部の外側に掘進機
外画線4が大きくはみ出した状態で掘削するようになっ
ており、このはみ出し部分の掘削は最終的に無駄になる
だけでなく、その分セグメント組立後に、セグメントの
外側空間に裏込めをしなければならず、裏込め量が多く
なる。これを改善する掘削方法として、トンネル掘進機
を掘進計画線の曲線部内側に若干方向を変えて掘進させ
る方法がある。図6はこの方法の説明図であって、同図
の(A)の掘進機外画線は図2と同じものである。これ
より支持点42を中心として角度αだけ曲線部12の内
側に方向を変えた状態が(B)の掘進機外画線である。
この角度αをテール内屈曲角という。トンネル掘進機に
テール内屈曲角を付与する機構は周知であるので、その
説明は省略する。図6から明瞭に看取できるように、テ
ール内屈曲角を与えると、トンネル掘進機の前端部の曲
線部外側へのはみ出し量が少なくなり、その分無駄な掘
削が減少する。これに伴い、曲線部内側の余掘り量も少
なくてすむようになる。このテール内屈曲角を与えて掘
削する方法においては、掘進機外画線の中心線41Bが
部分的に掘進計画線1の曲線部内側に入り込んでいて、
この部分で外画線側面部の地山との牴触が発生しやすく
なるので、本発明は一層その有効性を発揮する。この方
法に対応する具体的手段としては、図4のステップ20
2において「テール内屈曲角を変更するか」を、ステッ
プ203において「テール内屈曲角入力」をそれぞれ追
加し、そして、ステッブ205の中心線方向演算におい
て、掘進計画線の接線方向を演算した後にテール内屈曲
角αだけ方向を変える演算を追加すればよく、それ以外
は既に説明したところと変らない。
The embodiment described above is an embodiment for the simplest model in which the center line of the external line of the excavator is made to coincide with the tangent line of the excavation plan line at the support point of the single-body tunnel excavator. As can be seen from FIG. 2, the inside of the curved part of the planned excavation line 1 is overexcavated, while the excavator external drawing line 4 is largely protruded outside the curved part. Not only is excavation eventually wasted, but the outer space of the segment must be backfilled after the segment is assembled, and the backfilling amount becomes large. As an excavation method for improving this, there is a method in which a tunnel machine is excavated inside the curved portion of the planned excavation line by slightly changing the direction. FIG. 6 is an explanatory diagram of this method, and the external line of the excavator in FIG. 6A is the same as that in FIG. Thus, the state in which the direction is changed to the inside of the curved portion 12 by the angle α around the support point 42 is the excavator external drawing line of (B).
This angle α is called the in-tail bending angle. Since a mechanism for giving a bending angle in the tail to the tunnel machine is well known, its description is omitted. As can be clearly seen from FIG. 6, when the bending angle in the tail is given, the amount of protrusion of the front end portion of the tunnel excavator to the outside of the curved portion is reduced, and wasteful excavation is reduced accordingly. Along with this, the amount of excess digging inside the curved portion can be reduced. In the method of excavating by giving the bending angle in the tail, the center line 41B of the drawing line outside the excavator partially enters inside the curved portion of the planned excavation line 1,
In this portion, it is easy for the outer side surface of the side surface to come into contact with the ground, and the present invention exhibits its effectiveness. As a concrete means corresponding to this method, step 20 in FIG.
After adding "whether the bending angle in tail is changed" in 2 and "Input bending angle in tail" in step 203, and calculating the tangential direction of the planned excavation line in the center line direction calculation of the step 205, It suffices to add a calculation for changing the direction by the in-tail bending angle α, and other than that, it is the same as that already described.

【0019】これまでの実施例の説明において、図2、
図5および図6は理解を助けるために掘進計画線1の曲
率を大きく誇張して表示してある。単胴型のトンネル掘
進機では現実にこのような急曲線に沿って掘進すること
は不可能であって、掘進計画線1の実際の曲率は図面に
表示した曲率より遥かに小さい。したがって、余掘り量
も図面に表示した量より遥かに少ない。現実に急曲線の
掘進を行うためには中折れ型のトンネル掘進機が使用さ
れる。中折れ型トンネル掘進機は、掘進機本体が前胴と
後胴とに前後に2分割されていて、その前後両胴を相互
に屈曲可能に連結した構造になっている。この中折れ型
トンネル掘進機に本発明を適用した実施例を図7および
図8によって説明する。
In the above description of the embodiment, referring to FIG.
5 and 6, the curvature of the excavation planning line 1 is greatly exaggerated in order to facilitate understanding. It is impossible to actually excavate along such a sharp curve with a single-body tunnel machine, and the actual curvature of the planned excavation line 1 is much smaller than the curvature shown in the drawing. Therefore, the amount of excess digging is much smaller than the amount shown in the drawing. In order to actually perform excavation on a sharp curve, a tunnel breaker with a broken center is used. The middle-break tunnel excavator has a structure in which the main body of the excavator is divided into a front body and a rear body, which are divided into two parts in the front and rear, and the front and rear bodies are connected so as to be mutually bendable. An embodiment in which the present invention is applied to this middle-break tunnel excavator will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

【0020】図7は中折れ型掘進機の掘進シミュレーシ
ョン状態をディスプレイ107上に表示した線図の一例
を示す。1は掘進計画線、4は掘進機外画線であって、
4aは前胴、4bは後胴である。4cは前胴4aと後胴
4bの連結点であって、前後両胴はこの連結点で屈曲す
る。4dは後胴4bの作用上の支持点であって、図2に
おける支持点42に相当するものである。この実施例に
おける装置の構成は図1と同様であり、その操作演算も
基本的には上述した単胴型トンネル掘進機の場合と同じ
である。しかし、シミュレーションの前処理において掘
進機外画線の入力する項目が異なり、前胴の直径および
長さ、後胴の直径および長さ、連結点4cの位置、支持
点4dの位置を入力し、さらにテール内屈曲角αおよび
中折れ角βを入力する。プログラムメモリ103の外画
線演算部にはこれら入力項目に対応する演算プログラム
が記憶されていて、これによって図7に示すような掘進
機外画線4が演算され、ディスプレイ107上に表示さ
れる。
FIG. 7 shows an example of a diagram in which the excavation simulation state of the center folding type excavator is displayed on the display 107. 1 is an excavation plan line, 4 is a line outside the excavator,
4a is a front body and 4b is a rear body. Reference numeral 4c is a connection point between the front body 4a and the rear body 4b, and both front and rear bodies are bent at this connection point. Reference numeral 4d is a supporting point on the operation of the rear body 4b, and corresponds to the supporting point 42 in FIG. The configuration of the apparatus in this embodiment is the same as that in FIG. 1, and its operation calculation is basically the same as in the case of the above-mentioned single-body tunnel excavator. However, in the pre-processing of the simulation, the items to be input for the external line of the excavator are different, and the diameter and length of the front barrel, the diameter and length of the rear barrel, the position of the connecting point 4c, and the position of the supporting point 4d are input, Further, the bending angle α in the tail and the bending angle β are entered. A calculation program corresponding to these input items is stored in the external drawing line calculation unit of the program memory 103. With this, the excavator external drawing line 4 as shown in FIG. 7 is calculated and displayed on the display 107. .

【0021】図8はこの実施例における前処理完了後の
操作ならびに演算処理の手順を示す。図中、図4と同一
符号のステッブは同一の操作または演算を行うステップ
である。この実施例の手順で図4と異なるのは、余掘り
量設定のステップ202,203の前にテール内屈曲角
の設定と中折れ角設定のステップが付加されていること
である。すなわち、ステップ2021において、テール
内屈曲角を変更するかの判断をオペレータが入力器10
6によって入力し、変更する場合は、ステップ2031
でテール内屈曲角の値を入力する。次いで、ステップ2
022において、中折れ角を変更するかの判断を入力
し、変更する場合は、ステップ2032で中折れ角の値
を入力する。これらの入力された値はデータメモリ10
2に記憶され、上述した演算プログラムによる掘進機外
画線の演算に使用される。ステップ202の余掘り量設
定操作以降の手順は図4の説明において述べたところと
同様である。
FIG. 8 shows the procedure of the operation and the arithmetic processing after the completion of the preprocessing in this embodiment. In the figure, steps denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4 are steps for performing the same operation or calculation. The procedure of this embodiment is different from that of FIG. 4 in that a step of setting an in-tail bending angle and a step of setting a center bending angle are added before the steps 202 and 203 of setting the overdeep amount. That is, in step 2021, the operator determines whether to change the in-tail bending angle by the input device 10.
When inputting by 6 and changing, step 2031
Enter the bending angle in the tail with. Then step 2
At 022, a judgment is made as to whether or not the center bending angle is to be changed, and if it is to be changed, the value of the center bending angle is input at step 2032. These input values are stored in the data memory 10
2 and is used for the calculation of the drawing line outside the excavator by the above-mentioned calculation program. The procedure after the excess dug amount setting operation in step 202 is the same as that described in the description of FIG.

【0022】以上説明したいずれの実施例においても、
余掘り量を最初はやや少なめに設定しておき、地山との
牴触が生じると判断されたときに少しずつ余掘り量を増
加させてシミュレーションを行えば、過大な余掘り量を
設定することはなくなる。特に中折れ型のトンネル掘進
機においては、テール内屈曲角と中折れ角の設定の仕方
によっては、曲線部外側で掘進機側面と地山との牴触が
発生することがあるので、曲線部外側でも余掘りをする
必要が生じることがある。このような場合には、掘進機
外画線の外側壁面部にも牴触判定点を設定してシミュレ
ーションを行う。また、単胴型のトンネル掘進機におい
ても、支持点42の後方で外側壁面が地山と牴触するこ
とがあり、このような事態が想定される場合も同様であ
る。
In any of the embodiments described above,
Set the amount of excess digging to be slightly small at the beginning, and increase the amount of excess digging little by little when it is judged that contact with the natural ground will occur, and set an excessive amount of excess digging. Things will disappear. In particular, in the case of a medium-break tunnel excavator, depending on how the bending angle in the tail and the intermediate bend angle are set, the side surface of the excavator may come into contact with the natural ground on the outside of the curved portion. Sometimes it may be necessary to overdug on the outside. In such a case, a simulation is performed by setting a touch determination point also on the outer wall surface portion of the drawing line outside the excavator. Even in a single-tunnel tunnel machine, the outer wall surface may touch the ground behind the support point 42, and the same applies when such a situation is assumed.

【0023】なお、図8に示す実施例のフローチャート
において、テール内屈曲角、中折れ角、余掘り量の設定
ステップの順序を入れ代えても結果的には同じである。
また、図8に示す順序のステップにおいて、テール内屈
曲角、中折れ角の設定変更がなされずに余掘り量変更に
ついての判断の入力があったときは、自動的にステップ
2021,2022をジャンプするようにプログラムを
作成するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
実施形態を採ることができる。実施例中でオペーレータ
が入力すると説明した操作のうち自動化し得るものがあ
れば、これを自動化した実施例についても同様である。
In the flow chart of the embodiment shown in FIG. 8, even if the order of the steps for setting the bending angle in the tail, the center bending angle, and the overcut amount is exchanged, the result is the same.
Further, in the steps of the order shown in FIG. 8, when the setting of the bending angle in the tail and the bending angle in the tail are not changed, and a judgment is made as to the change of the overdug amount, the steps 2021 and 2022 are automatically jumped. Various embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention, such as creating a program to do so. If there is an operation that can be automated among the operations described as being input by the operator in the embodiment, the same applies to the embodiment in which this is automated.

【0024】[0024]

【発明の効果】シールド式トンネル掘進機による掘削工
事の進行途中で掘進機を後退させて掘り直すことは不可
能であるのに対し、この発明では余掘り量を適宜に設定
して掘進シミュレーションを行うことにより、掘進機外
画線と地山とが牴触するかを判断でき、牴触したときは
ディスプレイ上で掘進機の位置を後退させ、余掘り量を
設定し直した上で前進させて牴触を解消できるかを確認
することができる。そして、牴触しないと確認できた時
に設定されている各掘進位置ごとの余掘り量を、実施工
に当って余掘りカッタ駆動装置に指示信号として出力
し、その出力に対応する位置に余掘りカッタを移動させ
ることができるので、トンネル掘進工事において、余掘
り不足に起因する施工上のトラブルの発生を防止でき、
かつ余掘り量を過大にせずに適正な値に設定することを
可能にして、工事の時間、費用を節減できる。
[Effect of the Invention] While it is not possible to retract the excavator and dig again while the excavation work by the shield type tunnel excavator is in progress, in the present invention, the excavation simulation is performed by appropriately setting the amount of excess excavation. By doing this, you can judge whether the external line of the excavator touches the ground, and if it touches, move the position of the excavator back on the display, set the amount of excess digging, and then move forward. It is possible to confirm whether the touch can be resolved. Then, the excess dug amount for each excavation position that is set when it is confirmed that the excavation is not touched is output as an instruction signal to the excess dug cutter drive device during the actual work, and the excess dug is placed at the position corresponding to the output. Since the cutter can be moved, it is possible to prevent the occurrence of construction problems due to lack of excess excavation during tunnel excavation work.
Moreover, it is possible to set an appropriate value without excessively digging, and it is possible to reduce the time and cost of construction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による余掘り量制御装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a device for controlling an overburden amount according to the present invention.

【図2】本発明による余掘り量のシミュレーションの原
理を説明するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the principle of simulation of an overdug amount according to the present invention.

【図3】牴触判定点の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of contact determination points.

【図4】本発明を単胴型トンネル掘進機に適用した場合
の操作・演算処理手順の一例を示すフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation / arithmetic processing procedure when the present invention is applied to a single-tunnel tunnel machine.

【図5】本発明を単胴型トンネル掘進機に適用した場合
のディスプレイ上に表示されるシミュレーション中の線
図の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a diagram during simulation displayed on a display when the present invention is applied to a single-body tunnel machine.

【図6】テール内屈曲角を与えた場合の掘進状態を説明
するための説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a state of excavation when an in-tail bending angle is given.

【図7】本発明を中折れ型トンネル掘進機に適用した場
合のディスプレイ上に表示されるシミュレーション中の
線図の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a diagram during simulation displayed on a display when the present invention is applied to a center-bending tunnel machine.

【図8】本発明を中折れ型トンネル掘進機に適用した場
合の操作・演算処理手順の一例を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of an operation / arithmetic processing procedure when the present invention is applied to a center-bending tunnel machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…掘進計画線、4…掘進機外画線、41…掘進機の中
心線、42…掘進機の支持点、43…外画線の側面部、
44…牴触判定点、4a…前胴、4b…後胴、4c…前
後両胴の連結点、4d…後胴の支持点、5…セグメン
ト、6,7…掘進軌跡線、100…コンピュータ、10
2…データメモリ、103…プログラムメモリ、104
…演算器、106…入力器、107…ディスプレイ、1
08…表示用インタフェース、109…制御用出力端
子、112…余掘りカッタ駆動装置、202,203…
余掘り量を設定するステップ、204…掘進機位置を前
進させるステップ、205…掘進機中心線を演算するス
テップ、206…掘進機外画線を演算するステップ、2
07…掘進軌跡線を演算するステップ、208…牴触を
判定するステップ、209…掘進機位置を後退させるス
テップ、2021,2031…テール内屈曲角を設定す
るステップ、2022,2032…中折れ角を設定する
ステップ、α…テール内屈曲角、β…中折れ角。
1 ... Excavation plan line, 4 ... Excavator external drawing line, 41 ... Excavator center line, 42 ... Excavator support point, 43 ... Side line of external drawing line,
44 ... Touch determination points, 4a ... Front body, 4b ... Rear body, 4c ... Front and rear body connecting points, 4d ... Rear body support points, 5 ... Segments, 6, 7 ... Excavation trajectory line, 100 ... Computer, 10
2 ... data memory, 103 ... program memory, 104
... calculator, 106 ... input device, 107 ... display, 1
08 ... Display interface, 109 ... Control output terminal, 112 ... Overcut cutter driving device, 202, 203 ...
Step of setting the amount of excess digging, 204 ... Advancement of the excavator position, 205 ... Calculating the excavator centerline, 206 ... Calculating the excavator outside line, 2
07 ... Step of calculating excavation trajectory line, 208 ... Step of determining contact, 209 ... Step of retracting excavator position, 2021, 2031 ... Step of setting in-tail bending angle, 2022, 2032 ... Medium bending angle Steps to be set, α… Bending angle in tail, β… Bending angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 保弘 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Yoshioka 650 Jinrachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura factory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 掘進機本体の前面に回転するカッタホイ
ールを設け、このカッタホイールから側方に進退可能に
余掘りカッタを設けたシールド式トンネル掘進機の余掘
り量制御装置において、 掘進計画線、掘進機の寸法および掘進機と掘進計画線と
の相対位置の各データをコンピュータに入力する手段
と、 前記データにより掘進計画線と掘進機の外画線とをディ
スプレイ上に表示する手段と、 掘進機の外画線を掘進計画線に沿って、設定された所定
ピッチ距離ずつディスプレイ上で前進させる手段と、 余掘りカッタの余掘り量を設定する手段と、 掘進機外画線の前記前進に伴い、各位置ごとに前記余掘
り量を記憶する手段と、 掘進機の外画線の前記前進に
伴い、カッタホイールおよび余掘りカッタの掘進した掘
進軌跡線を演算する手段と、 前記演算によって求められた掘進軌跡線を前記掘進計画
線および掘進機外画線と共にディスプレイ上に表示する
手段と、 掘進機外画線のうちの掘進機側面部が掘進軌跡線より地
山側にはみ出している牴触位置を演算する手段と、 掘進機外画線上の余掘りカッタの位置が前記牴触位置に
合致するか、またはそれよりも少し後退した位置まで、
掘進機外画線をディスプレイ上で後退させる手段と、 前記後退した位置で設定し直した余掘り量に記憶を更新
する手段と、を備え、 掘進機実機の掘進計画線上の位置に対応する前記ディス
プレイ上の位置における余掘り量を記憶装置より呼び出
して、余掘りカッタを進退させる余掘りカッタ駆動装置
に指示信号として出力できるようにしたことを特徴とす
るシールド式トンネル掘進機の余掘り量制御装置。
1. An excess excavation amount control device for a shield tunnel excavator, comprising a rotating cutter wheel on the front of the excavator main body, and an excess excavation cutter capable of moving forward and backward from the cutter wheel. A means for inputting each data of the dimensions of the machine and the relative position of the machine and the planned line to the computer, and means for displaying the planned line and the external drawing line of the machine on the display by the data, A means for advancing the external drawing line of the excavator along the planned excavation line by the set predetermined pitch distance on the display, a means for setting the amount of excess excavation of the overcut cutter, and the advance of the excavator external drawing line Along with the above, means for storing the amount of excess digging for each position, and means for calculating the excavation trajectory line of the cutter wheel and the excess digging cutter along with the advance of the external drawing line of the excavator, Means for displaying the excavation trajectory line obtained by the above calculation on the display together with the excavation plan line and the excavation machine external drawing line, and the excavator side surface portion of the excavation machine external drawing line protruding to the natural side from the excavation trajectory line And a means for calculating the contact position, and the position of the overcutting cutter on the external line of the excavator matches the contact position, or a position slightly retracted from that position,
A means for retreating the external line of the excavator on the display, and a means for updating the memory to the amount of excess excavation reset at the retracted position, and the means corresponding to the position on the excavation plan line of the actual machine Excessive amount control of shield type tunnel excavator characterized in that the amount of excess excavation at the position on the display is called from the storage device and can be output as an instruction signal to the excess excavation cutter drive device that advances and retracts the excess excavation cutter. apparatus.
【請求項2】 掘進機外画線の外面部の位置は、外画線
上に所定間隔で設定された複数の牴触判定点のそれぞれ
の掘進機中心線に対する相対位置である請求項1記載の
シールド式トンネル掘進機の余掘り量制御装置。
2. The position of the outer surface of the excavation machine external drawing line is a relative position with respect to each of the excavator center lines of a plurality of contact determination points set at predetermined intervals on the external drawing line. Over-digging amount control device for shield type tunnel machine.
【請求項3】 掘進機がセグメントに支持される作用上
の支持中心点となる支持点の位置とテール内屈曲角のデ
ータを入力する手段と、前記支持点を掘進計画線上に合
致させ、支持点における掘進計画線の接線方向に対しテ
ール内屈曲角だけ回転した方向を掘進機の中心線の方向
として掘進機外画線の位置を演算する手段とを備えた請
求項1または2記載のシールド式トンネル掘進機の余掘
り量制御装置。
3. A means for inputting data of a position of a support point, which is a support center point on which the excavator is supported by a segment, and a bending angle in the tail, and the support point is aligned with a planned excavation line and supported. 3. The shield according to claim 1, further comprising means for calculating the position of the marking line outside the excavator with the direction rotated by the bending angle in the tail with respect to the tangential direction of the excavation plan line at the point as the direction of the centerline of the excavator. Control device for excess tunnel excavator.
【請求項4】 掘進機は前胴と後胴とを屈曲可能に連結
した中折れ型掘進機であり、その前胴の寸法、後胴の寸
法、前後胴の連結位置および前後胴相互のなす中折れ角
のデータを入力する手段と、入力された前記データによ
って掘進機外画線の位置を演算する手段とを備えた請求
項1,2または3記載のシールド式トンネル掘進機の余
掘り量制御装置。
4. The excavator is a center-bending type excavator in which a front body and a rear body are flexibly connected to each other, and the dimensions of the front body, the size of the rear body, the connecting positions of the front and rear bodies, and the mutual relation between the front and rear bodies are formed. The excess amount of excavation of a shield tunnel machine according to claim 1, 2 or 3, further comprising means for inputting data of the middle bending angle and means for calculating the position of the external line of the excavator based on the input data. Control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018021429A (en) * 2016-08-05 2018-02-08 清水建設株式会社 Excavation status management device, excavation status management method and excavation status management program
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