JPH09158695A - シールドセグメントの自動組立方法 - Google Patents
シールドセグメントの自動組立方法Info
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- JPH09158695A JPH09158695A JP7318188A JP31818895A JPH09158695A JP H09158695 A JPH09158695 A JP H09158695A JP 7318188 A JP7318188 A JP 7318188A JP 31818895 A JP31818895 A JP 31818895A JP H09158695 A JPH09158695 A JP H09158695A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数のセグメントを真円状に組み立てるシー
ルドセグメントの自動組立方法を提供する。 【解決手段】 既設リングの実測値から既設リングの近
似楕円を演算する工程と、近似楕円を真円側に修正した
目標楕円を演算する工程と、目標楕円に近似したＡセグ
メントの目標組立リングを演算する工程と、組み立てら
れたＡセグメントと既設リングとの段差を検出する工程
と、その段差量からＡセグメントの実組立リング形状で
ある第１の推定リングを演算する工程と、第１の推定リ
ングに基づいてＫセグメントの分の空間を開けたＢ１，
Ｂ２セグメントの組立位置をそれぞれ演算する工程と、
組み立てられたＢ１セグメントと既設のリングとの段差
量から第１の推定リングにＢ１セグメントを加えた第２
の推定リングを演算する工程と、第２の推定リングに基
づいて前記Ｋセグメントスペースを開けたＢ２セグメン
トの組立位置を演算する工程とを有する。
ルドセグメントの自動組立方法を提供する。 【解決手段】 既設リングの実測値から既設リングの近
似楕円を演算する工程と、近似楕円を真円側に修正した
目標楕円を演算する工程と、目標楕円に近似したＡセグ
メントの目標組立リングを演算する工程と、組み立てら
れたＡセグメントと既設リングとの段差を検出する工程
と、その段差量からＡセグメントの実組立リング形状で
ある第１の推定リングを演算する工程と、第１の推定リ
ングに基づいてＫセグメントの分の空間を開けたＢ１，
Ｂ２セグメントの組立位置をそれぞれ演算する工程と、
組み立てられたＢ１セグメントと既設のリングとの段差
量から第１の推定リングにＢ１セグメントを加えた第２
の推定リングを演算する工程と、第２の推定リングに基
づいて前記Ｋセグメントスペースを開けたＢ２セグメン
トの組立位置を演算する工程とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシールドセグメント
の自動組立方法、特に、複数のセグメントを真円状に組
み立てる方法に関する。
の自動組立方法、特に、複数のセグメントを真円状に組
み立てる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、セグメントを組み立てて構築し
たセグメントリングの一例を示す構成図であり、図３は
そのセグメントの模式図である。セグメントは、リング
を数分割にした鉄筋コンクリート製の部材であり、既設
リングと隣のセグメント同士を締結するためのボルト穴
が数個開いている。リングの各セグメントを、図１に示
されるように、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，
Ａ７，Ａ８，Ｂ１，Ｂ２，Ｋと呼ぶこととし、セグメン
トは、この順番で組み立てられる。Ａ１からＡ８までの
セグメントは、Ａセグメントと呼ばれている。Ｂ１から
Ｂ２までのセグメントは、Ｂセグメントと呼ばれてい
る。
たセグメントリングの一例を示す構成図であり、図３は
そのセグメントの模式図である。セグメントは、リング
を数分割にした鉄筋コンクリート製の部材であり、既設
リングと隣のセグメント同士を締結するためのボルト穴
が数個開いている。リングの各セグメントを、図１に示
されるように、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，
Ａ７，Ａ８，Ｂ１，Ｂ２，Ｋと呼ぶこととし、セグメン
トは、この順番で組み立てられる。Ａ１からＡ８までの
セグメントは、Ａセグメントと呼ばれている。Ｂ１から
Ｂ２までのセグメントは、Ｂセグメントと呼ばれてい
る。
【０００３】近年のトンネル径の拡大傾向により、現在
１０ｍを越える径のトンネルが構築されており、セグメ
ントの重量が６ｔｏｎ程度の重量物になっている。この
ようなトンネル径の増大にともなう安全性などの観点か
ら、組立作業は自動化されつつある。従来、セグメント
の自動組立において、布設セグメントの内面を既設リン
グの内面に合わせ、できるだけ図３に示されるような段
差ΔＰ１，ΔＰ２が生じないように位置決め、組み立て
る方法（倣い組立）を用いて、セグメントを組み立てる
方法が特願平７−１０１０６号に提案されている。この
組立方法においては、図３５に示されるように、既設リ
ングと布設セグメントの間の段差量を計測するためのセ
ンサー、及び隣のセグメントの段差量を計測するための
センサーが数個設置され、最初に、予め決められた所定
の位置に、エレクター用いて、布設セグメントを移動す
る。エレクターに設置されたセンサーを用いて、既設リ
ングと布設セグメント間の段差、隙間、および隣のセグ
メントと布設セグメント間の段差、隙間を計測する。そ
れらの計測量から、既設リングおよび隣のセグメントの
段差、隙間をできるだけ小さくするエレクターの制御量
（動作量）を計算し、その制御量に従ってエレクターを
制御して、布設セグメントの位置決めをしていた。この
倣い位置決めを全てのセグメントに対して、同様に行っ
ていた。
１０ｍを越える径のトンネルが構築されており、セグメ
ントの重量が６ｔｏｎ程度の重量物になっている。この
ようなトンネル径の増大にともなう安全性などの観点か
ら、組立作業は自動化されつつある。従来、セグメント
の自動組立において、布設セグメントの内面を既設リン
グの内面に合わせ、できるだけ図３に示されるような段
差ΔＰ１，ΔＰ２が生じないように位置決め、組み立て
る方法（倣い組立）を用いて、セグメントを組み立てる
方法が特願平７−１０１０６号に提案されている。この
組立方法においては、図３５に示されるように、既設リ
ングと布設セグメントの間の段差量を計測するためのセ
ンサー、及び隣のセグメントの段差量を計測するための
センサーが数個設置され、最初に、予め決められた所定
の位置に、エレクター用いて、布設セグメントを移動す
る。エレクターに設置されたセンサーを用いて、既設リ
ングと布設セグメント間の段差、隙間、および隣のセグ
メントと布設セグメント間の段差、隙間を計測する。そ
れらの計測量から、既設リングおよび隣のセグメントの
段差、隙間をできるだけ小さくするエレクターの制御量
（動作量）を計算し、その制御量に従ってエレクターを
制御して、布設セグメントの位置決めをしていた。この
倣い位置決めを全てのセグメントに対して、同様に行っ
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セグメントの
位置決め誤差、土圧、自重等の理由により、リングの偏
平等が生じるため、従来の倣い組立では、既設リングの
偏平が徐々に悪化する方向に向かい、やがて既設リング
と布設セグメント間のボルト穴があわなくなり、自動組
立を継続できなくなることがあった。また、倣い組立で
は、Ｋセグメントの組立スペースを考えないで、組み立
てているために、組立スペースが広くなりすぎたり、狭
くなりすぎたりする現象が発生していた。例えば組立ス
ペースが広すぎる場合には、Ｋセグメントを組み立てる
ことはできるが、セグメント間に隙間が開くため、防水
性が悪くなった。また、次のリングを組み立てるとき、
ボルト穴があわなくなる原因となった。組立スペースが
狭すぎる場合には、Ｋセグメントを組み立てることが不
可能となり、自動組立が継続できなくなった。
位置決め誤差、土圧、自重等の理由により、リングの偏
平等が生じるため、従来の倣い組立では、既設リングの
偏平が徐々に悪化する方向に向かい、やがて既設リング
と布設セグメント間のボルト穴があわなくなり、自動組
立を継続できなくなることがあった。また、倣い組立で
は、Ｋセグメントの組立スペースを考えないで、組み立
てているために、組立スペースが広くなりすぎたり、狭
くなりすぎたりする現象が発生していた。例えば組立ス
ペースが広すぎる場合には、Ｋセグメントを組み立てる
ことはできるが、セグメント間に隙間が開くため、防水
性が悪くなった。また、次のリングを組み立てるとき、
ボルト穴があわなくなる原因となった。組立スペースが
狭すぎる場合には、Ｋセグメントを組み立てることが不
可能となり、自動組立が継続できなくなった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様に係
るシールドセグメントの自動組立方法は、複数のＡセグ
メント、最終段階において組み込まれるＫセグメント及
びＡセグメントとＫセグメントとの間にそれぞれ介在す
る１対のＢ１，Ｂ２セグメントを組み立てるシールドセ
グメントの自動組立方法において、既設リングの実測値
から既設リングの近似楕円を演算する工程と、近似楕円
を真円側に修正した目標楕円を演算する工程と、目標楕
円に近似したＡセグメントの目標組立リングを演算する
工程と、Ａセグメントの目標組立リングと既設リングと
の段差量を検出する工程と、段差量に合わせてＡセグメ
ントを組み立てる工程とを有する。
るシールドセグメントの自動組立方法は、複数のＡセグ
メント、最終段階において組み込まれるＫセグメント及
びＡセグメントとＫセグメントとの間にそれぞれ介在す
る１対のＢ１，Ｂ２セグメントを組み立てるシールドセ
グメントの自動組立方法において、既設リングの実測値
から既設リングの近似楕円を演算する工程と、近似楕円
を真円側に修正した目標楕円を演算する工程と、目標楕
円に近似したＡセグメントの目標組立リングを演算する
工程と、Ａセグメントの目標組立リングと既設リングと
の段差量を検出する工程と、段差量に合わせてＡセグメ
ントを組み立てる工程とを有する。
【０００６】本発明の一つの態様においては、既設リン
グの近似楕円を真円側に修正した目標楕円を求め、その
目標楕円に近似したＡセグメントの目標組立リングを求
め、更にＡセグメントの目標組立リングと既設リングと
の段差量に合わせてＡセグメントを組み立てており、従
って、Ａセグメントによる組立リングは、既設リングの
変形（楕円）を真円側に修正しつつ組立られており、自
動組立が持続できる。
グの近似楕円を真円側に修正した目標楕円を求め、その
目標楕円に近似したＡセグメントの目標組立リングを求
め、更にＡセグメントの目標組立リングと既設リングと
の段差量に合わせてＡセグメントを組み立てており、従
って、Ａセグメントによる組立リングは、既設リングの
変形（楕円）を真円側に修正しつつ組立られており、自
動組立が持続できる。
【０００７】本発明の他の態様に係るシールドセグメン
トの自動組立方法は、上記の自動組立方法において、組
み立てられた前記Ａセグメントと既設リングとの段差を
検出する工程と、その段差量からＡセグメントの実組立
リング形状である第１の推定リングを演算する工程と、
第１の推定リングに基づいてＫセグメントの分の空間を
開けたＢ１，Ｂ２セグメントの組立位置をそれぞれ演算
する工程と、組立位置にＢ１セグメントを組み立てる工
程と、組み立てられたＢ１セグメントと既設のリングと
の段差量を検出する工程と、その段差量から第１の推定
リングにＢ１セグメントを加えた第２の推定リングを演
算する工程と、第２の推定リングに基づいてＫセグメン
トスペースを開けたＢ２セグメントの組立位置を演算す
る工程と、その組立位置にＢ２セグメントを組み立てる
工程とを有する。
トの自動組立方法は、上記の自動組立方法において、組
み立てられた前記Ａセグメントと既設リングとの段差を
検出する工程と、その段差量からＡセグメントの実組立
リング形状である第１の推定リングを演算する工程と、
第１の推定リングに基づいてＫセグメントの分の空間を
開けたＢ１，Ｂ２セグメントの組立位置をそれぞれ演算
する工程と、組立位置にＢ１セグメントを組み立てる工
程と、組み立てられたＢ１セグメントと既設のリングと
の段差量を検出する工程と、その段差量から第１の推定
リングにＢ１セグメントを加えた第２の推定リングを演
算する工程と、第２の推定リングに基づいてＫセグメン
トスペースを開けたＢ２セグメントの組立位置を演算す
る工程と、その組立位置にＢ２セグメントを組み立てる
工程とを有する。
【０００８】本発明の他の態様においては、Ａセグメン
トの実組立リング形状である第１の推定リングを求め、
Ｋセグメントの分の空間を開けたＢ１，Ｂ２セグメント
の組立位置をそれぞれ演算し、その組立位置にＢ１セグ
メントを組み立て、その組み立てられたＢ１セグメント
と既設のリングとの段差量からＢ１セグメントを加えた
第２の推定リングを求め、そして、Ｋセグメントスペー
スを開けたＢ２セグメントの組立位置を求めてそのＢ２
セグメントを組み立てており、Ｂセグメントの組立位置
を求める際に常にＫセグメントの組立スペースが考慮さ
れている。従って、最終段階におけるＫセグメントを組
み立てる際の組立スペースが適切なものとなり、最終段
階まで自動組立を継続することができる。
トの実組立リング形状である第１の推定リングを求め、
Ｋセグメントの分の空間を開けたＢ１，Ｂ２セグメント
の組立位置をそれぞれ演算し、その組立位置にＢ１セグ
メントを組み立て、その組み立てられたＢ１セグメント
と既設のリングとの段差量からＢ１セグメントを加えた
第２の推定リングを求め、そして、Ｋセグメントスペー
スを開けたＢ２セグメントの組立位置を求めてそのＢ２
セグメントを組み立てており、Ｂセグメントの組立位置
を求める際に常にＫセグメントの組立スペースが考慮さ
れている。従って、最終段階におけるＫセグメントを組
み立てる際の組立スペースが適切なものとなり、最終段
階まで自動組立を継続することができる。
【０００９】本発明の他の態様に係るシールドセグメン
トの自動組立方法は、上記の自動組立方法において、Ｂ
１，Ｂ２セグメントをトンネルの外側に開いて組み立て
る工程を有する。
トの自動組立方法は、上記の自動組立方法において、Ｂ
１，Ｂ２セグメントをトンネルの外側に開いて組み立て
る工程を有する。
【００１０】本発明の他の態様においては、Ｂ１，Ｂ２
セグメントをトンネルの外側に開いて組み立てており、
このため、その処理が簡単であるにもかかわらず、Ｋセ
グメントを組み立てる際の組立スペースが適切なものと
なり、最終段階まで自動組立を継続することができる。
セグメントをトンネルの外側に開いて組み立てており、
このため、その処理が簡単であるにもかかわらず、Ｋセ
グメントを組み立てる際の組立スペースが適切なものと
なり、最終段階まで自動組立を継続することができる。
【００１１】本発明の他の態様に係るシールドセグメン
トの自動組立シュミレーション方法は、上記の自動組立
方法における実組立において発生する組立誤差を与える
ことにより、シールドセグメントの自動組立シュミレー
ションを行う。
トの自動組立シュミレーション方法は、上記の自動組立
方法における実組立において発生する組立誤差を与える
ことにより、シールドセグメントの自動組立シュミレー
ションを行う。
【００１２】本発明の他の態様においては、実組立で発
生する組立誤差を与えることにようにしたので、シュミ
レーションの結果は実際の組立に近似したものとなり、
精度の良いものとなっている。
生する組立誤差を与えることにようにしたので、シュミ
レーションの結果は実際の組立に近似したものとなり、
精度の良いものとなっている。
【００１３】
（実施形態１．）本実施形態は、偏平した既設リングに
対し、布設リングを真円に近づけるように組み立てる方
法（真円組立アルゴリズム）とＫセグメントの組立スペ
ースを予測し、布設リングを最適に組み立てる方法（Ｋ
セグメント組立アルゴリズム）を統合したセグメント自
動組立アルゴリズムからなっている。図１はセグメント
自動組立アルゴリズムの基本的な処理過程を示したフロ
ーチャートであり、その概要を図に従って説明する。 （１）：既設リングの偏平状態を計測する（ステップ
１）。 （２）：（１）の計測量をもとに、既設リングの近似楕
円を計算する（ステップ２）。 （３）：（２）の近似楕円を真円方向に近づけた目標楕
円を作成し、その目標楕円から目標組立リングを作成す
る（ステップ３）。 （４）：（３）の目標組立リングの内面と（１）の計測
された既設リングの内面の間の段差量をもとに、既設リ
ングに対してＡセグメントを組み立てる（ステップ
４）。 （５）：（４）で組み立てたセグメントに対して、ボル
トが挿入できない場合には、そのセグメントを揺動する
（ステップ５）。
対し、布設リングを真円に近づけるように組み立てる方
法（真円組立アルゴリズム）とＫセグメントの組立スペ
ースを予測し、布設リングを最適に組み立てる方法（Ｋ
セグメント組立アルゴリズム）を統合したセグメント自
動組立アルゴリズムからなっている。図１はセグメント
自動組立アルゴリズムの基本的な処理過程を示したフロ
ーチャートであり、その概要を図に従って説明する。 （１）：既設リングの偏平状態を計測する（ステップ
１）。 （２）：（１）の計測量をもとに、既設リングの近似楕
円を計算する（ステップ２）。 （３）：（２）の近似楕円を真円方向に近づけた目標楕
円を作成し、その目標楕円から目標組立リングを作成す
る（ステップ３）。 （４）：（３）の目標組立リングの内面と（１）の計測
された既設リングの内面の間の段差量をもとに、既設リ
ングに対してＡセグメントを組み立てる（ステップ
４）。 （５）：（４）で組み立てたセグメントに対して、ボル
トが挿入できない場合には、そのセグメントを揺動する
（ステップ５）。
【００１４】（６）：（５）で組み立てたセグメントの
内面と既設リングの内面の間の段差を計測する（ステッ
プ６）。 （７）：（６）で計測された段差をもとに、（１）の計
測された既設リングを参照して、Ａセグメントの実組立
リング形状である第１の推定リングを作成する（ステッ
プ７）。 （８）：（７）の第１の推定リングをもとに、Ｋセグメ
ントの組立スペースを予測し、Ｋセグメントの組立にと
って、最適な目標Ｂ１，Ｂ２セグメントを作成する（ス
テップ８）。 （９）：（８）の目標Ｂ１セグメントの内面と（１）の
計測された既設リングの内面の間の段差量をもとに、既
設リングに対してＢ１セグメントを組み立てる（ステッ
プ４）。 （１０）：（９）で組み立てたセグメントＢ１に対し
て、ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動
する（ステップ５）。
内面と既設リングの内面の間の段差を計測する（ステッ
プ６）。 （７）：（６）で計測された段差をもとに、（１）の計
測された既設リングを参照して、Ａセグメントの実組立
リング形状である第１の推定リングを作成する（ステッ
プ７）。 （８）：（７）の第１の推定リングをもとに、Ｋセグメ
ントの組立スペースを予測し、Ｋセグメントの組立にと
って、最適な目標Ｂ１，Ｂ２セグメントを作成する（ス
テップ８）。 （９）：（８）の目標Ｂ１セグメントの内面と（１）の
計測された既設リングの内面の間の段差量をもとに、既
設リングに対してＢ１セグメントを組み立てる（ステッ
プ４）。 （１０）：（９）で組み立てたセグメントＢ１に対し
て、ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動
する（ステップ５）。
【００１５】（１１）：（１０）で組みたてたセグメン
トの内面と既設リングの内面の間の段差を計測する（ス
テップ６）。 （１２）：（１１）で計測された段差をもとに、（１）
の計測された既設リングと（７）の第１推定リングを参
照して、Ｂ１セグメントが更に加えられた第２の推定リ
ングを作成する（ステップ７）。 （１３）：（１２）の第２の推定リングをもとに、Ｋセ
グメントの組立スペースを予測し、Ｋセグメントの組立
にとって、最適な目標Ｂ２セグメントを作成する（ステ
ップ７）。 （１４）：（１３）の目標Ｂ２セグメントの内面と
（１）の計測された既設リングの内面の間の段差量をも
とに、既設リングに対してＢ２セグメントを組み立てる
（ステップ４）。 （１５）：（１４）で組み立てたセグメントに対して、
ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動する
（ステップ５）。 （１６）：（１０）で組み立てられたＢ１セグメントと
（１５）で組み立てられたＢ２セグメントをもとに、Ｋ
セグメントを組み立てる（ステップ９）。 （１７）：（１６）で組み立てたセグメントに対して、
ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動する
（ステップ５）。
トの内面と既設リングの内面の間の段差を計測する（ス
テップ６）。 （１２）：（１１）で計測された段差をもとに、（１）
の計測された既設リングと（７）の第１推定リングを参
照して、Ｂ１セグメントが更に加えられた第２の推定リ
ングを作成する（ステップ７）。 （１３）：（１２）の第２の推定リングをもとに、Ｋセ
グメントの組立スペースを予測し、Ｋセグメントの組立
にとって、最適な目標Ｂ２セグメントを作成する（ステ
ップ７）。 （１４）：（１３）の目標Ｂ２セグメントの内面と
（１）の計測された既設リングの内面の間の段差量をも
とに、既設リングに対してＢ２セグメントを組み立てる
（ステップ４）。 （１５）：（１４）で組み立てたセグメントに対して、
ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動する
（ステップ５）。 （１６）：（１０）で組み立てられたＢ１セグメントと
（１５）で組み立てられたＢ２セグメントをもとに、Ｋ
セグメントを組み立てる（ステップ９）。 （１７）：（１６）で組み立てたセグメントに対して、
ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動する
（ステップ５）。
【００１６】上記のセグメント自動組立アルゴリズムに
おいて、基本的には、Ａセグメントの組立は、真円に近
づけるように、セグメントを組み立てていく真円組立ア
ルゴリズムに基づいており、Ｂセグメントの組立は、Ｋ
セグメントの組立スペースを予測し、Ｂセグメントを最
適に組み立てるＫセグメント組立アルゴリズムに基づい
ている。そして、この自動組立アルゴリズムは、上記に
付記したようにステップ１〜ステップ９の９個のアルゴ
リズムに分けることができる。以下、これらの各ステッ
プのアルゴリズムについて説明する。
おいて、基本的には、Ａセグメントの組立は、真円に近
づけるように、セグメントを組み立てていく真円組立ア
ルゴリズムに基づいており、Ｂセグメントの組立は、Ｋ
セグメントの組立スペースを予測し、Ｂセグメントを最
適に組み立てるＫセグメント組立アルゴリズムに基づい
ている。そして、この自動組立アルゴリズムは、上記に
付記したようにステップ１〜ステップ９の９個のアルゴ
リズムに分けることができる。以下、これらの各ステッ
プのアルゴリズムについて説明する。
【００１７】（ステップ１）：既設リングの計測 図４に示されるように、既設リングの内面を計測する。
ここでは、各セグメントの少なくとも２点の絶対位置デ
ータ（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）を計測す
る。但し、ｎは計測点の個数である。従って、１１個の
セグメントで構成されるリングでは、ｎは２２となる。
ここでは、各セグメントの少なくとも２点の絶対位置デ
ータ（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）を計測す
る。但し、ｎは計測点の個数である。従って、１１個の
セグメントで構成されるリングでは、ｎは２２となる。
【００１８】（ステップ２）：近似楕円の計算 ステップ１の計測から得られた既設リングの絶対位置デ
ータ（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）を用いて、
図５に示される既設リングを近似した楕円の各パラメー
タ（長径ａ，短径ｂ，傾きφ，中心位置（ＸC，ＹC））
を計算する。中心位置（ＸC，ＹC）は、絶対位置データ
（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）により作られる
ｎ角形の重心とする。長径ａ，短径ｂ，傾きφは、絶対
位置データ（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）から
最小自乗法を用いて求められる楕円の方程式の係数から
求める。
ータ（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）を用いて、
図５に示される既設リングを近似した楕円の各パラメー
タ（長径ａ，短径ｂ，傾きφ，中心位置（ＸC，ＹC））
を計算する。中心位置（ＸC，ＹC）は、絶対位置データ
（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）により作られる
ｎ角形の重心とする。長径ａ，短径ｂ，傾きφは、絶対
位置データ（Ｘi M，Ｙi M）（ｉ＝１，．．．，ｎ）から
最小自乗法を用いて求められる楕円の方程式の係数から
求める。
【００１９】（ステップ３）：目標組立リングの作成 図６に示されるように、近似楕円のパラメータ（長径
ａ，短径ｂ，傾きφ，中心位置（ＸC，ＹC））を真円か
つ中心に近づけた目標楕円のパラメータ（長径ａ’，短
径ｂ’，傾きφ’，中心位置（ＸC’，ＹC’））を作成
する。例えば近似楕円の長径ａ，短径ｂを真円方向にあ
る規定量（本実施形態では１ｍｍ）修正して、目標楕円
の長径ａ’，短径ｂ’を作成する。近似楕円の傾きφと
目標楕円のφ’は同じ値とする。近似楕円の中心位置
（ＸC，ＹC）を中心方向にある規定量（本実施形態では
１ｍｍ）修正して、目標楕円の中心位置（ＸC’，
ＹC’）を作成する。そして、目標楕円からセグメント
楕円形状組立法を用いて、目標組立リングを作成する。
ここで、セグメント楕円形状組立法の概要について説明
する。
ａ，短径ｂ，傾きφ，中心位置（ＸC，ＹC））を真円か
つ中心に近づけた目標楕円のパラメータ（長径ａ’，短
径ｂ’，傾きφ’，中心位置（ＸC’，ＹC’））を作成
する。例えば近似楕円の長径ａ，短径ｂを真円方向にあ
る規定量（本実施形態では１ｍｍ）修正して、目標楕円
の長径ａ’，短径ｂ’を作成する。近似楕円の傾きφと
目標楕円のφ’は同じ値とする。近似楕円の中心位置
（ＸC，ＹC）を中心方向にある規定量（本実施形態では
１ｍｍ）修正して、目標楕円の中心位置（ＸC’，
ＹC’）を作成する。そして、目標楕円からセグメント
楕円形状組立法を用いて、目標組立リングを作成する。
ここで、セグメント楕円形状組立法の概要について説明
する。
【００２０】セグメント楕円形状組立法は、円環はり曲
げ理論を基礎としており、セグメント間の開き角を或る
方向に引っ張り荷重のかかる円環はりの曲げモーメント
に対する関数と仮定し、引っ張り荷重の大きさとその方
向を変化させることにより、任意の楕円形状のセグメン
トリングを作成する。そして、或る与えられた楕円パラ
メータからセグメントリングを求める場合には、楕円パ
ラメータに対応する引っ張り荷重の大きさと方向を、デ
ータベースを参照して求め、それを用いてセグメントリ
ングを作成する。
げ理論を基礎としており、セグメント間の開き角を或る
方向に引っ張り荷重のかかる円環はりの曲げモーメント
に対する関数と仮定し、引っ張り荷重の大きさとその方
向を変化させることにより、任意の楕円形状のセグメン
トリングを作成する。そして、或る与えられた楕円パラ
メータからセグメントリングを求める場合には、楕円パ
ラメータに対応する引っ張り荷重の大きさと方向を、デ
ータベースを参照して求め、それを用いてセグメントリ
ングを作成する。
【００２１】（ステップ４）：セグメントの組立（Ａ，
Ｂセグメント） 図７に示されるように、ステップ１で計測された既設リ
ングと目標組立セグメントの段差と既設リングと布設セ
グメントの段差が同じになるように、布設セグメントの
位置決めを行う。即ち、次の目標関数ｆobjを最小とす
るセグメント制御量△ｘ、△θを決定し、各セグメント
を組み立てる。
Ｂセグメント） 図７に示されるように、ステップ１で計測された既設リ
ングと目標組立セグメントの段差と既設リングと布設セ
グメントの段差が同じになるように、布設セグメントの
位置決めを行う。即ち、次の目標関数ｆobjを最小とす
るセグメント制御量△ｘ、△θを決定し、各セグメント
を組み立てる。
【００２２】
【数１】
【００２３】（ステップ５）：セグメントの揺動 セグメント組み立てたとき、ボルト挿入条件を満たさな
い場合には、ボルトが入るようにグメントの揺動を行
う。即ち、ボルト挿入可能条件を満たすまで、セグメン
ト制御量Δｘ，Δθをランダムに変化させることにより
セグメントを揺動する。なお、ボルト挿入可能条件と
は、既設セグメントのボルト穴の中心位置と布設セグメ
ントのボルト穴の中心位置の間の距離が、或る設定距離
（本実施形態では２．５ｍｍ）以内に入る条件である。
い場合には、ボルトが入るようにグメントの揺動を行
う。即ち、ボルト挿入可能条件を満たすまで、セグメン
ト制御量Δｘ，Δθをランダムに変化させることにより
セグメントを揺動する。なお、ボルト挿入可能条件と
は、既設セグメントのボルト穴の中心位置と布設セグメ
ントのボルト穴の中心位置の間の距離が、或る設定距離
（本実施形態では２．５ｍｍ）以内に入る条件である。
【００２４】（ステップ６）：セグメントの段差計測
（Ａ，Ｂセグメント） 位置決めの後、ボルト締結されたセグメントと既設リン
グの間の段差ΔＰ１，ΔＰ２を計測する。 （ステップ７）：推定セグメントの組立（Ａ，Ｂセグメ
ント） ステップ６で計測された段差量ΔＰ１，Ｐ２をもとに、
ステップ１で計測された既設リングのデータを参照し
て、各推定セグメントを作成する。
（Ａ，Ｂセグメント） 位置決めの後、ボルト締結されたセグメントと既設リン
グの間の段差ΔＰ１，ΔＰ２を計測する。 （ステップ７）：推定セグメントの組立（Ａ，Ｂセグメ
ント） ステップ６で計測された段差量ΔＰ１，Ｐ２をもとに、
ステップ１で計測された既設リングのデータを参照し
て、各推定セグメントを作成する。
【００２５】（ステップ８）：目標Ｂセグメントの最適
組立 図８に示されるように、推定リングをもとに、Ｋセグメ
ントの組立スペースを確保するように、目標Ｂセグメン
トの最適な組立計画を行い、目標組立セグメントを作成
する。目標Ｂ１セグメントの最適組立においては、Ａセ
グメントによって構成される推定リングをもとに、Ｋセ
グメントの組立スペースを評価するための目的関数ｆ
obj(i) ｆobj(i)＝｜min(△ｄ12，△ｄ34，△ｄ14，△ｄ23｜ 但し、 △ｄ12：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(2)］の差 △ｄ34：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(3)，Ｋ(4)］の差 △ｄ14：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(4)］の差 △ｄ23：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(2)，Ｋ(3)］の差 が最小となるように、目標Ｂ１セグメントと目標セグメ
ントＢ２の制御量を決定する。更に、目標セグメントＢ
２のの最適組立においては、Ａセグメント及びＢ１セグ
メントによって構成される推定リングをもとに、Ｋセグ
メントの組立スペースを評価するための上記の目的関数
ｆobj(i)が最小になるように、目標セグメントＢ２の制
御量を決定する。
組立 図８に示されるように、推定リングをもとに、Ｋセグメ
ントの組立スペースを確保するように、目標Ｂセグメン
トの最適な組立計画を行い、目標組立セグメントを作成
する。目標Ｂ１セグメントの最適組立においては、Ａセ
グメントによって構成される推定リングをもとに、Ｋセ
グメントの組立スペースを評価するための目的関数ｆ
obj(i) ｆobj(i)＝｜min(△ｄ12，△ｄ34，△ｄ14，△ｄ23｜ 但し、 △ｄ12：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(2)］の差 △ｄ34：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(3)，Ｋ(4)］の差 △ｄ14：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(4)］の差 △ｄ23：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(2)，Ｋ(3)］の差 が最小となるように、目標Ｂ１セグメントと目標セグメ
ントＢ２の制御量を決定する。更に、目標セグメントＢ
２のの最適組立においては、Ａセグメント及びＢ１セグ
メントによって構成される推定リングをもとに、Ｋセグ
メントの組立スペースを評価するための上記の目的関数
ｆobj(i)が最小になるように、目標セグメントＢ２の制
御量を決定する。
【００２６】（ステップ９）：セグメントの組立（Ｋセ
グメント） 図９に示されるように、両脇のＢ１，Ｂ２セグメントに
対して、段差ができるだけ小さくなるようにＫセグメン
トの位置決めを行う。まず、ＫセグメントとＢセグメン
トの段差を評価するための目的関数ｆobj ｆobj＝ｍａｘ（ｄs1，ｄs2） とＫセグメントの組立スペース評価するための目的関数
ｆobj ｆobj＝ｍａｘ（ｄt1，ｄt2） が最小となるようにＫセグメントを組み立てる。但し、 ｄs1：Ｂ１セグメントの点６とＫセグメントの点５との
半径方向の距離 ｄs2：Ｂ２セグメントの点５とＫセグメントの点６との
半径方向の距離 ｄt1：Ｂ１セグメントの点６とＫセグメントの点５との
半径方向の距離 ｄt2：Ｂ１セグメントの点５とＫセグメントの点６との
半径方向の距離 である。
グメント） 図９に示されるように、両脇のＢ１，Ｂ２セグメントに
対して、段差ができるだけ小さくなるようにＫセグメン
トの位置決めを行う。まず、ＫセグメントとＢセグメン
トの段差を評価するための目的関数ｆobj ｆobj＝ｍａｘ（ｄs1，ｄs2） とＫセグメントの組立スペース評価するための目的関数
ｆobj ｆobj＝ｍａｘ（ｄt1，ｄt2） が最小となるようにＫセグメントを組み立てる。但し、 ｄs1：Ｂ１セグメントの点６とＫセグメントの点５との
半径方向の距離 ｄs2：Ｂ２セグメントの点５とＫセグメントの点６との
半径方向の距離 ｄt1：Ｂ１セグメントの点６とＫセグメントの点５との
半径方向の距離 ｄt2：Ｂ１セグメントの点５とＫセグメントの点６との
半径方向の距離 である。
【００２７】（実施形態２．）この実施形態２．は上記
の実施形態１．に対応するものであり、倣い組立を組み
込んだセグメント組立プログラムと自動組立アルゴリズ
ムを組み込んだセグメント組立プログラムを用いて、そ
れぞれセグメント組立のシミュレーションを行った。シ
ミュレーションで用いたセグメントは、図２のセグメン
トである。シミュレーションの条件は次のとおりであ
る。 （シミュレーション条件） トンネルの内径 ： φ１１０００ｍｍ セグメント数 ： １１ ボルト穴数 ： ４ ボルト穴径 ： φ３０ｍｍ ボルト径 ： φ２５ｍｍ 誤差 ： 既設リングに対する組立誤差±０．３ｍｍ ボルト間ズレの許容量 ： ボルト穴中心のズレが２．５ｍｍ以内
の実施形態１．に対応するものであり、倣い組立を組み
込んだセグメント組立プログラムと自動組立アルゴリズ
ムを組み込んだセグメント組立プログラムを用いて、そ
れぞれセグメント組立のシミュレーションを行った。シ
ミュレーションで用いたセグメントは、図２のセグメン
トである。シミュレーションの条件は次のとおりであ
る。 （シミュレーション条件） トンネルの内径 ： φ１１０００ｍｍ セグメント数 ： １１ ボルト穴数 ： ４ ボルト穴径 ： φ３０ｍｍ ボルト径 ： φ２５ｍｍ 誤差 ： 既設リングに対する組立誤差±０．３ｍｍ ボルト間ズレの許容量 ： ボルト穴中心のズレが２．５ｍｍ以内
【００２８】なお、このシミュレーションを実行する際
には、セグメントの組立が終了した後に、既設リングと
布設リングとの間の段差量ΔＰ１，ΔＰ２が±０．３ｍ
ｍの誤差を含むように、制御量Δｘ，ΔθにΔｘerr，
Δθerrを与える。このことは後述する実施形態４．に
おいても同様である。下式において、ｇは計測点１と計
測点２との間の距離である。
には、セグメントの組立が終了した後に、既設リングと
布設リングとの間の段差量ΔＰ１，ΔＰ２が±０．３ｍ
ｍの誤差を含むように、制御量Δｘ，ΔθにΔｘerr，
Δθerrを与える。このことは後述する実施形態４．に
おいても同様である。下式において、ｇは計測点１と計
測点２との間の距離である。
【００２９】
【数２】
【００３０】本実施形態におけるシミュレーションでは
初期リングを設置する。セグメント組立プログラムは、
アルゴリズムとシミュレーション条件にしたがって、実
際のセグメントの自動組立と同様にセグメントを組み立
てていき、リングを作成する。リング作成後、このリン
グを既設リングとし、次のリングを作成していき、１０
０リング組み終わったならば、シミュレーションを終了
する。もし、セグメント組立の途中で、ボルト間ズレが
許容量を越えた場合、組立不可能とみなし、シミュレー
ションを停止する。
初期リングを設置する。セグメント組立プログラムは、
アルゴリズムとシミュレーション条件にしたがって、実
際のセグメントの自動組立と同様にセグメントを組み立
てていき、リングを作成する。リング作成後、このリン
グを既設リングとし、次のリングを作成していき、１０
０リング組み終わったならば、シミュレーションを終了
する。もし、セグメント組立の途中で、ボルト間ズレが
許容量を越えた場合、組立不可能とみなし、シミュレー
ションを停止する。
【００３１】組立リングの偏平率Ｓ１、Ｋセグメントと
既設リング間のボルト穴の平均ズレ量Ｓ２、Ｋセグメン
トとＢセグメント間の内面段差量Ｓ３、Ｋセグメントの
組立スペースとのズレ量Ｓ４を用いて、シミュレーショ
ンの結果をリング数に対してまとめた。組立リングの偏
平率Ｓ１の結果を調べることにより、真円組立アルゴリ
ズムの効果を確かめることができる。リングを組み立て
ていくうちに、Ｓ１が０％に近づけば、リングが真円に
修正されていることがわかる。
既設リング間のボルト穴の平均ズレ量Ｓ２、Ｋセグメン
トとＢセグメント間の内面段差量Ｓ３、Ｋセグメントの
組立スペースとのズレ量Ｓ４を用いて、シミュレーショ
ンの結果をリング数に対してまとめた。組立リングの偏
平率Ｓ１の結果を調べることにより、真円組立アルゴリ
ズムの効果を確かめることができる。リングを組み立て
ていくうちに、Ｓ１が０％に近づけば、リングが真円に
修正されていることがわかる。
【００３２】Ｋセグメントの既設リング間のボルト穴の
平均ズレ量Ｓ２を調べることにより、組立アルゴリズム
の確実性、安全性を確かめることができる。Ｋセグメン
トは全てのセグメントの中で、最もボルト穴がズレやす
いセグメントであるから、Ｓ２が小さいほど確実かつ安
全に１リングを組み立てていることになる。
平均ズレ量Ｓ２を調べることにより、組立アルゴリズム
の確実性、安全性を確かめることができる。Ｋセグメン
トは全てのセグメントの中で、最もボルト穴がズレやす
いセグメントであるから、Ｓ２が小さいほど確実かつ安
全に１リングを組み立てていることになる。
【００３３】ＫセグメントとＢセグメント間の内面段差
量Ｓ３とＫセグメントの組立スペースの適正値とのズレ
量Ｓ４を調べることにより、Ｋセグメント組立アルゴリ
ズムの効果を確かめることができる。Ｓ４が０であるな
らば、Ｋセグメントは、隙間無く組み立てることがで
き、その結果Ｓ３は０となる。Ｓ４が負ならば、Ｋセグ
メントの組立スペースが狭いため、その結果Ｋセグメン
トが浮き上がり、Ｓ３は正となる。Ｓ４が正ならば、Ｋ
セグメントの組立スペースが広くなり、その結果Ｓ３は
０となる。Ｓ３，Ｓ４のふれ幅が小さいほど、Ｋセグメ
ントの組立スペースが安定している。
量Ｓ３とＫセグメントの組立スペースの適正値とのズレ
量Ｓ４を調べることにより、Ｋセグメント組立アルゴリ
ズムの効果を確かめることができる。Ｓ４が０であるな
らば、Ｋセグメントは、隙間無く組み立てることがで
き、その結果Ｓ３は０となる。Ｓ４が負ならば、Ｋセグ
メントの組立スペースが狭いため、その結果Ｋセグメン
トが浮き上がり、Ｓ３は正となる。Ｓ４が正ならば、Ｋ
セグメントの組立スペースが広くなり、その結果Ｓ３は
０となる。Ｓ３，Ｓ４のふれ幅が小さいほど、Ｋセグメ
ントの組立スペースが安定している。
【００３４】倣い組立によるシミュレーションの結果を
示す。図１０は、初期リング偏平率０％のＳ１の結果の
図、図１１は、初期リング偏平率０％のＳ２の結果の
図、図１２は、初期リング偏平率０％のＳ３の結果の
図、図１３は、初期リング偏平率０％のＳ４の結果の図
である。初期リング偏平率０％の倣い組立では、ほぼ２
０リングで組立不可能となった。
示す。図１０は、初期リング偏平率０％のＳ１の結果の
図、図１１は、初期リング偏平率０％のＳ２の結果の
図、図１２は、初期リング偏平率０％のＳ３の結果の
図、図１３は、初期リング偏平率０％のＳ４の結果の図
である。初期リング偏平率０％の倣い組立では、ほぼ２
０リングで組立不可能となった。
【００３５】図１４は、初期リング偏平率０．１％のＳ
１の結果の図、図１５は、初期リング偏平率０．１％の
Ｓ２の結果の図、図１６は、初期リング偏平率０．１％
のＳ３の結果の図、図１７は、初期リング偏平率０．１
％のＳ４の結果の図である。初期リング偏平率０．１％
の倣い組立では、ほぼ２０リングで組立不可能となっ
た。図１４から、偏平率は悪くならないが、改善もしな
かった。初期リング偏平率を０．２％にした場合、倣い
組立では、１リングしか組み立てることができなかっ
た。
１の結果の図、図１５は、初期リング偏平率０．１％の
Ｓ２の結果の図、図１６は、初期リング偏平率０．１％
のＳ３の結果の図、図１７は、初期リング偏平率０．１
％のＳ４の結果の図である。初期リング偏平率０．１％
の倣い組立では、ほぼ２０リングで組立不可能となっ
た。図１４から、偏平率は悪くならないが、改善もしな
かった。初期リング偏平率を０．２％にした場合、倣い
組立では、１リングしか組み立てることができなかっ
た。
【００３６】次に、本実施形態における自動組立アルゴ
リズムによるシミュレーションの結果を示す。図１８
は、初期リング偏平率０％のＳ１の結果の図、図１９
は、初期リング偏平率０％のＳ２の結果の図、図２０
は、初期リング偏平率０％のＳ３の結果の図、図２１
は、初期リング偏平率０％のＳ４の結果の図である。初
期リング偏平率０％の自動組立アルゴリズムでは、少な
くとも１００リングを組立てることができた。Ｋセグメ
ント組立アルゴリズムを用いない場合、Ｓ４の値の幅
は、２．５ｍｍ程度となるが、Ｋセグメント組立アルゴ
リズムにより、Ｓ４の値の幅は、１．０ｍｍ程度となっ
た。
リズムによるシミュレーションの結果を示す。図１８
は、初期リング偏平率０％のＳ１の結果の図、図１９
は、初期リング偏平率０％のＳ２の結果の図、図２０
は、初期リング偏平率０％のＳ３の結果の図、図２１
は、初期リング偏平率０％のＳ４の結果の図である。初
期リング偏平率０％の自動組立アルゴリズムでは、少な
くとも１００リングを組立てることができた。Ｋセグメ
ント組立アルゴリズムを用いない場合、Ｓ４の値の幅
は、２．５ｍｍ程度となるが、Ｋセグメント組立アルゴ
リズムにより、Ｓ４の値の幅は、１．０ｍｍ程度となっ
た。
【００３７】図２２は、初期リング偏平率０．２％のＳ
１の結果の図、図２３は、初期リング偏平率０．２％の
Ｓ２の結果の図、図２４は、初期リング偏平率０．２％
のＳ３の結果の図、図２５は、初期リング偏平率０．２
％のＳ４の結果の図である。図２２から、真円アルゴリ
ズムにより最初０．２％あった偏平率Ｓ１は、徐々に真
円の偏平率０％になっていった。
１の結果の図、図２３は、初期リング偏平率０．２％の
Ｓ２の結果の図、図２４は、初期リング偏平率０．２％
のＳ３の結果の図、図２５は、初期リング偏平率０．２
％のＳ４の結果の図である。図２２から、真円アルゴリ
ズムにより最初０．２％あった偏平率Ｓ１は、徐々に真
円の偏平率０％になっていった。
【００３８】（実施形態３．）本実施形態は、偏平した
既設リングに対し、布設リングを真円に近づけるように
組み立てる方法（真円組立アルゴリズム）とＫセグメン
トの組立スペースを大きめにとり、布設リングを組み立
てる方法（Ｂセグメントアップリフティングアルゴリズ
ム）を統合したセグメント自動組立アルゴリズムからな
っている。図２６はセグメント自動組立アルゴリズムの
基本的な処理過程を示したフローチャートであり、その
概要を図に従って説明する。 （２１）：既設リングの偏平状態を計測する（ステップ
１）。 （２２）：（２１）の計測量をもとに、既設リングの近
似楕円を計算する（ステップ２）。 （２３）：（２２）の近似楕円を真円方向に近づけた目
標楕円を作成し、その目標楕円から目標組立リングを作
成する（ステップ３）。 （２４）：（２３）の目標組立リングの内面と（１）の
計測された既設リングの内面の間の段差量をもとに、既
設リングに対してＡセグメントを組み立てる（ステップ
４）。 （２５）：（２４）で組み立てたＡセグメントに対し
て、ボルトが挿入できない場合には、そのセグメントを
揺動する（ステップ５）。
既設リングに対し、布設リングを真円に近づけるように
組み立てる方法（真円組立アルゴリズム）とＫセグメン
トの組立スペースを大きめにとり、布設リングを組み立
てる方法（Ｂセグメントアップリフティングアルゴリズ
ム）を統合したセグメント自動組立アルゴリズムからな
っている。図２６はセグメント自動組立アルゴリズムの
基本的な処理過程を示したフローチャートであり、その
概要を図に従って説明する。 （２１）：既設リングの偏平状態を計測する（ステップ
１）。 （２２）：（２１）の計測量をもとに、既設リングの近
似楕円を計算する（ステップ２）。 （２３）：（２２）の近似楕円を真円方向に近づけた目
標楕円を作成し、その目標楕円から目標組立リングを作
成する（ステップ３）。 （２４）：（２３）の目標組立リングの内面と（１）の
計測された既設リングの内面の間の段差量をもとに、既
設リングに対してＡセグメントを組み立てる（ステップ
４）。 （２５）：（２４）で組み立てたＡセグメントに対し
て、ボルトが挿入できない場合には、そのセグメントを
揺動する（ステップ５）。
【００３９】（２６）：Ｋセグメントの組立スペースを
大きめにとり、目標Ｂ１、Ｂ２セグメントを作成して組
み立てる（ステップ４Ｂ）。 （２７）：（２６）で組み立てたセグメントに対して、
ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動する
（ステップ５）。 （２８）：（２６）で組み立てられたＢ１，Ｂ２セグメ
ントをもとに、Ｋセグメントを組み立てる（ステップ
９）。 （２９）：（２８）で組み立てたＫセグメントに対し
て、ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動
する（ステップ５）。
大きめにとり、目標Ｂ１、Ｂ２セグメントを作成して組
み立てる（ステップ４Ｂ）。 （２７）：（２６）で組み立てたセグメントに対して、
ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動する
（ステップ５）。 （２８）：（２６）で組み立てられたＢ１，Ｂ２セグメ
ントをもとに、Ｋセグメントを組み立てる（ステップ
９）。 （２９）：（２８）で組み立てたＫセグメントに対し
て、ボルトが挿入できない場合には、セグメントを揺動
する（ステップ５）。
【００４０】上記のセグメント自動組立アルゴリズムに
おいて、基本的には、Ａセグメントの組立は、真円に近
づけるように、セグメントを組み立てていく真円組立ア
ルゴリズムに基づいており、Ｂセグメントの組立は、Ｋ
セグメントの組立スペースを大きめにとり、Ｂセグメン
トを組み立てるＢセグメントアップリフティングアルゴ
リズムに基づいている。この自動組立アルゴリズムは、
ステップ１〜５，９は上述の実施形態１．の対応するス
テップと同一であるが、ステップ４Ｂは異なっているの
で、このステップ４Ｂについて以下説明する。
おいて、基本的には、Ａセグメントの組立は、真円に近
づけるように、セグメントを組み立てていく真円組立ア
ルゴリズムに基づいており、Ｂセグメントの組立は、Ｋ
セグメントの組立スペースを大きめにとり、Ｂセグメン
トを組み立てるＢセグメントアップリフティングアルゴ
リズムに基づいている。この自動組立アルゴリズムは、
ステップ１〜５，９は上述の実施形態１．の対応するス
テップと同一であるが、ステップ４Ｂは異なっているの
で、このステップ４Ｂについて以下説明する。
【００４１】（ステップ４Ｂ）：Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）セグ
メントの組立 図８に示されるように、Ｂセグメントを外側に適当量△
θc大きくして組み立てる。これによりＫセグメントの
ボルトが挿入し易くなる。但し、この場合においてもボ
ルト穴挿入可能条件を最優先とする。
メントの組立 図８に示されるように、Ｂセグメントを外側に適当量△
θc大きくして組み立てる。これによりＫセグメントの
ボルトが挿入し易くなる。但し、この場合においてもボ
ルト穴挿入可能条件を最優先とする。
【００４２】ここで、△θcは次のようにして求める。
或る誤差条件のもとに、Ｎリング作成する組立シミュレ
ーションをそれぞれ適当な△θcを与えて数回行う。そ
して、それぞれのシミュレーションにおいてｉ（ｉ＝１
…Ｎ）番目のリングに対してＫセグメントの組立スペー
スを確保するための目的関数ｆobj(i)を次式により求め
ておく。 ｆobj(i)＝｜min(△ｄ12，△ｄ34，△ｄ14，△ｄ23｜ 但し、 △ｄ12：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(2)］の差 △ｄ34：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(3)，Ｋ(4)］の差 △ｄ14：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(4)］の差 △ｄ23：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(2)，Ｋ(3)］の差 である。そして、シミュレーションに対してＫセグメン
トの組立スペースを評価するための目的関数Ｆobjを次
式により求める。全てのシミュレーションの中で、目的
関数にＦobjを最小にするΔθcが求めるべきΔθcであ
る。
或る誤差条件のもとに、Ｎリング作成する組立シミュレ
ーションをそれぞれ適当な△θcを与えて数回行う。そ
して、それぞれのシミュレーションにおいてｉ（ｉ＝１
…Ｎ）番目のリングに対してＫセグメントの組立スペー
スを確保するための目的関数ｆobj(i)を次式により求め
ておく。 ｆobj(i)＝｜min(△ｄ12，△ｄ34，△ｄ14，△ｄ23｜ 但し、 △ｄ12：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(2)］の差 △ｄ34：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(3)，Ｋ(4)］の差 △ｄ14：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(4)，Ｂ2(1)］と距
離［Ｋ(1)，Ｋ(4)］の差 △ｄ23：ｉ番目のリングの距離［Ｂ1(2)，Ｂ2(3)］と距
離［Ｋ(2)，Ｋ(3)］の差 である。そして、シミュレーションに対してＫセグメン
トの組立スペースを評価するための目的関数Ｆobjを次
式により求める。全てのシミュレーションの中で、目的
関数にＦobjを最小にするΔθcが求めるべきΔθcであ
る。
【００４３】
【数３】
【００４４】（実施形態４．）この実施形態４．は、上
記の実施形態３．に対応したものであり、倣い組立を組
み込んだセグメント組立プログラムと自動組立アルゴリ
ズムを組み込んだセグメント組立プログラムを用いて、
それぞれセグメント組立のシミュレーションを行った。
シミュレーションで用いたセグメントは、図２のセグメ
ントである。シミュレーションの条件は次のとおりであ
る。 （シミュレーション条件） トンネルの内径 ： φ１１０００ｍｍ セグメント数 ： １１ ボルト穴数 ： ４ ボルト穴径 ： φ３０ｍｍ ボルト径 ： φ２５ｍｍ 誤差 ： 既設リングに対する組立誤差±０．３ｍｍ ボルト間ズレの許容量 ： ボルト穴中心のズレが２．５ｍｍ以内
記の実施形態３．に対応したものであり、倣い組立を組
み込んだセグメント組立プログラムと自動組立アルゴリ
ズムを組み込んだセグメント組立プログラムを用いて、
それぞれセグメント組立のシミュレーションを行った。
シミュレーションで用いたセグメントは、図２のセグメ
ントである。シミュレーションの条件は次のとおりであ
る。 （シミュレーション条件） トンネルの内径 ： φ１１０００ｍｍ セグメント数 ： １１ ボルト穴数 ： ４ ボルト穴径 ： φ３０ｍｍ ボルト径 ： φ２５ｍｍ 誤差 ： 既設リングに対する組立誤差±０．３ｍｍ ボルト間ズレの許容量 ： ボルト穴中心のズレが２．５ｍｍ以内
【００４５】本実施形態におけるシミュレーションでは
初期リングを設置する。セグメント組立プログラムは、
アルゴリズムとシミュレーション条件にしたがって、実
際のセグメントの自動組立と同様にセグメントを組み立
てていき、リングを作成する。リング作成後、このリン
グを既設リングとし、次のリングを作成していき、１０
０リング組み終わったならば、シミュレーションを終了
する。もし、セグメント組立の途中で、ボルト間ズレが
許容量を越えた場合、組立不可能とみなし、シミュレー
ションを停止する。
初期リングを設置する。セグメント組立プログラムは、
アルゴリズムとシミュレーション条件にしたがって、実
際のセグメントの自動組立と同様にセグメントを組み立
てていき、リングを作成する。リング作成後、このリン
グを既設リングとし、次のリングを作成していき、１０
０リング組み終わったならば、シミュレーションを終了
する。もし、セグメント組立の途中で、ボルト間ズレが
許容量を越えた場合、組立不可能とみなし、シミュレー
ションを停止する。
【００４６】次に、本実施形態における自動組立アルゴ
リズムによるシミュレーションの結果を示す。図２７
は、初期リング偏平率０％のＳ１の結果の図、図２８
は、初期リング偏平率０％のＳ２の結果の図、図２９
は、初期リング偏平率０％のＳ３の結果の図、図３０
は、初期リング偏平率０％のＳ４の結果の図である。初
期リング偏平率０％の自動組立アルゴリズムでは、少な
くとも１００リングを組立てることができた。
リズムによるシミュレーションの結果を示す。図２７
は、初期リング偏平率０％のＳ１の結果の図、図２８
は、初期リング偏平率０％のＳ２の結果の図、図２９
は、初期リング偏平率０％のＳ３の結果の図、図３０
は、初期リング偏平率０％のＳ４の結果の図である。初
期リング偏平率０％の自動組立アルゴリズムでは、少な
くとも１００リングを組立てることができた。
【００４７】図３１は、初期リング偏平率０．２％のＳ
１の結果の図、図３２は、初期リング偏平率０．２％の
Ｓ２の結果の図、図３３は、初期リング偏平率０．２％
のＳ３の結果の図、図３４は、初期リング偏平率０．２
％のＳ４の結果の図である。図３１から、真円アルゴリ
ズムにより最初０．２％あった偏平率Ｓ１は、徐々に真
円の偏平率０％になっていった。
１の結果の図、図３２は、初期リング偏平率０．２％の
Ｓ２の結果の図、図３３は、初期リング偏平率０．２％
のＳ３の結果の図、図３４は、初期リング偏平率０．２
％のＳ４の結果の図である。図３１から、真円アルゴリ
ズムにより最初０．２％あった偏平率Ｓ１は、徐々に真
円の偏平率０％になっていった。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、既設リン
グの状態又はＫセグメントの組立スペースを考慮しなが
らＡセグメント又はＢセグメントの組立位置を求めて組
み立ていくようにしたので、従来の倣い組立のように、
リングを組み立てていくうちに、セグメントの組立が不
可能となるというような事態が避けられ、確実且つ安定
にセグメントの自動組立を継続することができる。
グの状態又はＫセグメントの組立スペースを考慮しなが
らＡセグメント又はＢセグメントの組立位置を求めて組
み立ていくようにしたので、従来の倣い組立のように、
リングを組み立てていくうちに、セグメントの組立が不
可能となるというような事態が避けられ、確実且つ安定
にセグメントの自動組立を継続することができる。
【図１】本発明の実施形態１．による自動組立アルゴリ
ズムのフローチャートである。
ズムのフローチャートである。
【図２】セグメントリングの構成図である。
【図３】セグメントの構成図である。
【図４】既設リングの計測を説明する図である。
【図５】既設リングの近似楕円の図である。
【図６】目標楕円の図である。
【図７】Ａ，Ｂセグメントの組立を説明する図である。
【図８】目標Ｂセグメントの最適組立を説明する図であ
る。
る。
【図９】Ｋセグメントの組立を説明する図である。
【図１０】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ１、初
期リング偏平率０％）の図である。
期リング偏平率０％）の図である。
【図１１】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ２、初
期リング偏平率０％）の図である。
期リング偏平率０％）の図である。
【図１２】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ３、初
期リング偏平率０％）の図である。
期リング偏平率０％）の図である。
【図１３】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ４、初
期リング偏平率０％）の図である。
期リング偏平率０％）の図である。
【図１４】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ１、初
期リング偏平率０．１％）の図である。
期リング偏平率０．１％）の図である。
【図１５】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ２、初
期リング偏平率０．１％）の図である。
期リング偏平率０．１％）の図である。
【図１６】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ３、初
期リング偏平率０．１％）の図である。
期リング偏平率０．１％）の図である。
【図１７】倣い組立のシミュレーション結果（Ｓ４、初
期リング偏平率０．１％）の図である。
期リング偏平率０．１％）の図である。
【図１８】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図１９】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図２０】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図２１】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図２２】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図２３】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図２４】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図２５】本発明の実施形態２．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図２６】本発明の実施形態３．による自動組立アルゴ
リズムのフローチャートである。
リズムのフローチャートである。
【図２７】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図２８】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図２９】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図３０】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０％）の図である。
【図３１】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ１、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図３２】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ２、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図３３】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ３、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図３４】本発明の実施形態４．による自動組立アルゴ
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
リズムのシミュレーション結果（Ｓ４、初期リング偏平
率０．２％）の図である。
【図３５】特願平７−１０１０６３号において提案され
ているセグメントの組立方法を示した説明図である。
ているセグメントの組立方法を示した説明図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のＡセグメント、最終段階において
組み込まれるＫセグメント及び前記ＡセグメントとＫセ
グメントとの間にそれぞれ介在する１対のＢ１，Ｂ２セ
グメントを組み立てるシールドセグメントの自動組立方
法において、 既設リングの実測値から既設リングの近似楕円を演算す
る工程と、 前記近似楕円を真円側に修正した目標楕円を演算する工
程と、 前記目標楕円に近似したＡセグメントの目標組立リング
を演算する工程と、 前記Ａセグメントの目標組立リングと既設リングとの段
差量を検出する工程と、 前記段差量に合わせて前記Ａセグメントを組み立てる工
程とを有することを特徴とするシールドセグメントの自
動組立方法。 - 【請求項２】 組み立てられた前記Ａセグメントと既設
リングとの段差を検出する工程と、 前記段差量から前記Ａセグメントの実組立リング形状で
ある第１の推定リングを演算する工程と、 前記第１の推定リングに基づいて前記Ｋセグメントの分
の空間を開けた前記Ｂ１，Ｂ２セグメントの組立位置を
それぞれ演算する工程と、 前記組立位置に前記Ｂ１セグメントを組み立てる工程
と、 組み立てられた前記Ｂ１セグメントと既設のリングとの
段差量を検出する工程と、 前記段差量から前記第１の推定リングに前記Ｂ１セグメ
ントを加えた第２の推定リングを演算する工程と、 前記第２の推定リングに基づいて前記Ｋセグメントスペ
ースを開けたＢ２セグメントの組立位置を演算する工程
と、 前記組立位置に前記Ｂ２セグメントを組み立てる工程と
を有することを特徴とする請求項１記載のシールドセグ
メントの自動組立方法。 - 【請求項３】 前記Ｂ１，Ｂ２セグメントをトンネルの
外側に開いて組み立てる工程を有することを特徴とする
請求項１記載のシールドセグメントの自動組立方法。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載のシールドセグメン
トの自動組立方法に、実組立において発生する組立誤差
を与えることにより、シールドセグメントの自動組立シ
ュミレーションを行うことを特徴とするシールドセグメ
ントの自動組立シュミレーション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31818895A JP3327083B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | シールドセグメントの自動組立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31818895A JP3327083B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | シールドセグメントの自動組立方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09158695A true JPH09158695A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3327083B2 JP3327083B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=18096438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31818895A Expired - Fee Related JP3327083B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | シールドセグメントの自動組立方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3327083B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011080319A (ja) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Ihi Corp | セグメントの組立計画方法と装置、およびセグメント組立装置 |
-
1995
- 1995-12-06 JP JP31818895A patent/JP3327083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011080319A (ja) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Ihi Corp | セグメントの組立計画方法と装置、およびセグメント組立装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3327083B2 (ja) | 2002-09-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |