JPH1185272A - トンネル内搬送設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明に関わるトンネル内搬送設備１は、ガイドレール
Ｒと搬送車輌２とを具備し、この搬送車輌２は走行用車
輪１３、１３…およびステアリング機構２０を備えた車
輌本体１０に、接触子３３とセンサー３１Ｓとを備えた
進路検出手段３０を設けるとともに、この進路検出手段
３０からの検出結果により、ステアリング機構２０を制
御して走行用車輪１３、１３…の操舵を行なうステアリ
ング制御手段４０を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
の内部を走行する搬送車輌によって資材等の搬送を行な
うトンネル内搬送設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルの内部を走行する搬送
車輌により、資材等の搬送を行なうトンネル内搬送設備
において、上記搬送車輌をシールドトンネル内部の所定
経路を走行させる手段としては、誘導線を用いるもの
（特開平 9-4400 号公報）、誘導テープを用いるもの
（特開平 2-164661 号公報）、あるいはガイドレールを
用いるもの（特開平 7-119396 号公報）等がある。

【０００３】誘導線を用いる設備では、トンネルの内部
に誘導線を設置し、発振装置により誘導線に制御用信号
を印加する一方、搬送車輌に制御用信号を検出するセン
サーを設置し、このセンサーによる検出結果に基づい
て、搬送車輌を誘導線に倣って走行させるよう構成され
ている。

【０００４】また、誘導テープを用いる設備では、トン
ネルの内部に光学テープあるいは磁気テープ等の誘導テ
ープを張り付ける一方、搬送車輌に誘導テープの存在を
認識するセンサーを設け、このセンサーによる検出結果
に基づいてステアリングを行い、誘導テープに倣って搬
送車輌を走行させるよう構成されている。

【０００５】また、ガイドレールを用いる設備では、ト
ンネルの内部にガイドレールを敷設する一方、搬送車輌
にガイドレールを両側から挟むガイドローラと走行用の
駆動輪とを設け、ガイドレールに沿ってガイドローラを
転動させて、搬送車輌の向きを強制的に変えることによ
り、ガイドレールに倣って搬送車輌を走行させるよう構
成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した誘
導線を用いる設備では、トンネルの全長に亘って閉ルー
プを形成した状態で誘導線を設置する必要があり、この
ために施工が極めて繁雑なものとなる不都合があった。
また、誘導線を用いる設備では、誘導線とともに該誘導
線に制御用信号を印加する発振装置を必要とし、設備全
体の大型化を招く不都合があり、さらにトンネルの延長
に伴って、大掛かりな誘導線の改修を必要とする不都合
があった。

【０００７】一方、誘導テープ（光学テープ、磁気テー
プ等）を用いる設備では、トンネルの内部に対する誘導
テープの設置は極めて容易であるものの、上記誘導テー
プは汚損し易く、また破損も生じ易いために、上記誘導
テープの汚損や破損に起因して搬送車輌のステアリング
制御が不安定となり、動作信頼性の低下を招く不都合が
あった。

【０００８】また、ガイドレールを用いる設備では、搬
送車輌にステアリング機構が設けられておらず、ガイド
ローラをガイドレールに押し付けて搬送車輌を変向して
いるので、搬送車輌の走行に際してはガイドレールに負
荷が加わり、特に急カーブにおいてはガイドレールに対
する負荷も大きいため、強度を高めるべくガイドレール
の肥大化を招く虞れがあり、さらには走行抵抗が増大す
ることによって、搬送車輌のスムーズな走行が妨げられ
てしまう不都合があった。

【０００９】本発明は上記実状に鑑みて、施工が容易で
あるとともに、高い動作信頼性が得られ、さらに搬送車
輌のスムーズな走行をも達成し得るトンネル内搬送設備
の提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用効果】本発明に
関わるトンネル内搬送設備は、シールドトンネルの内周
面に所定の搬送経路に倣って敷設されたガイドレール
と、該ガイドレールに案内されてシールドトンネルの内
部を走行する搬送車輌とを具備している。上記搬送車輌
は、シールドトンネルの内周面に接地する走行用車輪、
および該走行用車輪を操舵するステアリング機構を備
え、搭載された資材等を支持する車輌本体を具備してお
り、また上記車輌本体に対して移動自在に設けられ、走
行用車輪に対する車輌進行方向の前方側に位置し、ガイ
ドレールに倣って移動する接触子と、該接触子の車輌本
体に対する偏位量を検出するセンサーとを備え、ガイド
レールに対する車輌本体の偏位量を検出する進路検出手
段を具備しており、さらに上記進路検出手段における検
出結果に基づき、ステアリング機構を制御して走行用車
輪の操舵を行なうステアリング制御手段を具備してい
る。

【００１１】上記構成によれば、シールドトンネルの内
部にはガイドレールを敷設するだけで済み、またシール
ドトンネルが延長された場合でも、ガイドレールを継ぎ
足して行くことで対応でき、もって誘導線を用いる従来
の設備に比較して、施工が極めて容易なものとなる。

【００１２】また、上記構成によれば、搬送車輌を案内
するべく、シールドトンネルに敷設されたガイドレール
は、光学テープ等の誘導テープに比べて汚損や破損に対
する耐久性が強いため、誘導テープを用いる従来の設備
に比較して、高い動作信頼性を得ることが可能となる。

【００１３】さらに、上記構成によれば、搬送車輌の車
輌本体がステアリング機構によって操舵される走行用車
輪を備えているために、搬送車輌の走行時において、ガ
イドレールに大きな負荷が作用することはなく、もって
ガイドレールとガイドローラとの組合せにより搬送車輌
を変向させている従来の設備に比較して、ガイドレール
の肥大化を未然に防止できるとともに、搬送車輌のスム
ーズな走行をも達成することが可能となる。

【００１４】すなわち、本発明に関わるトンネル内搬送
設備によれば、施工が容易であるとともに、高い動作信
頼性が得られ、さらに搬送車輌のスムーズな走行をも達
成することが可能となる。

【００１５】また、本発明に関わるトンネル内搬送設備
では、搬送車輌における進路検出手段を、車輌本体の前
進時における車輌進行方向の前方側と、後進時における
車輌進行方向の前方側との両方に設けている。

【００１６】上記構成によれば、搬送車輌の前進時、あ
るいは後進時の何れの状況においても、進行方向の前方
側に位置している進路検出手段によって、搬送車輌を確
実に操舵制御することが可能となる。

【００１７】さらに上記構成によれば、搬送車輌の走行
時において、進行方向の前方側に位置している進路検出
手段での検出結果と、進行方向の後方側に位置している
進路検出手段での検出結果とを、操舵を制御するための
情報として利用することで、搬送車輌のさらに的確な操
舵制御が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、一実施例を示す図面に基づ
いて、本発明を詳細に説明する。図１から図１１は、本
発明に関わるトンネル内搬送設備を、シールドトンネル
工事においてセグメントを搬送するためのトンネル内搬
送設備に適用した例を示している。

【００１９】図１および図２に示す如く、本発明に関わ
るトンネル内搬送設備１は、ガイドレールＲと、該ガイ
ドレールＲに案内されて走行する搬送車輌２とを具備し
ている。

【００２０】上記ガイドレールＲは、逆Ｔ字状断面を呈
する金属製の長尺材を順次継ぎ足すことによって構成さ
れており、シールドトンネルＴを構成するセグメントに
接着され、シールドトンネルＴの内周面において、所定
の搬送経路に倣って敷設されている。

【００２１】なお、上記ガイドレールＲは、シールドト
ンネルＴが延長された場合でも、金属製の長尺材を順次
継ぎ足すことで、容易に対応することが可能である。ま
た、上記ガイドレールＲは、Ｈ型材のウェブを切断する
ことで、容易に製造することができ、もって施工コスト
の低減を達成することが可能となる。

【００２２】一方、搬送車輌２は、セグメントＷの搭載
される車輌本体１０を備えており、この車輌本体１０
は、走行用駆動源（エンジン、電動モータ等）を搭載す
る車体フレーム１１と、該車体フレーム１１を覆うボデ
ィー１２とを備えている。

【００２３】また、上記車体フレーム１１には、シール
ドトンネルＴの内周面に接地する計４個の走行用車輪１
３、１３…が、それぞれ独立懸架式のサスペンションを
介して取り付けられており、さらに走行用車輪１３、１
３…を操舵するための、後述するステアリング機構２０
が搭載されている。

【００２４】さらに、上記搬送車輌２の車輌本体１０に
は、該車輌本体１０の前方側と後方側とに、それぞれ進
路検出手段３０、３０が設けられている。

【００２５】図３ないし図７に示す如く、各進路検出手
段３０は、車輌本体１０における車体フレーム１１の底
部に、ブラケット３Ｂを介して取り付けられており、該
ブラケット３Ｂに設けられたセンサーユニット３１と、
該センサーユニット３１から延びるアーム３２と、該ア
ーム３２の先端に設けられた接触子３３とを具備してい
る。

【００２６】上記センサーユニット３１は、ブラケット
３Ｂに支承されて車輌本体１０の前後軸回りに回動する
スイベルブラケット３１ａと、該ブラケット３１ａに支
承されて車輌本体１０の左右軸回りに回動するチルトブ
ラケット３１ｂとを具備している。

【００２７】さらに、上記チルトブラケット３１ｂに
は、アーム３２が該アーム３２の基端ブロック３２Ｂに
固設された支軸３２ａを介して左右方向へ揺動自在に支
承されており、上記支軸３２ａとチルトブラケット３１
ｂとの間には、上記ブラケット３１ｂに対する支軸３２
ａの回転角を検出するためのセンサー（ポテンショメー
タ）３１Ｓが介装されている。

【００２８】一方、接触子３３は、走行用車輪１３、１
３に対する車輌進行方向の前方側に位置しており、上記
センサーユニット３１とアーム３２とを介し、ガイドレ
ールＲに倣って移動自在、かつ車輌本体１０に対して移
動自在に設けられている。

【００２９】また、接触子３３は、アーム３２の先端に
固設されたフォークフレーム３３Ａと、該フォークフレ
ーム３３Ａに支承されて水平軸回りに回動する中間フレ
ーム３３Ｂと、該中間フレーム３３Ｂに支承されて垂直
軸回りに回動するメインフレーム３３Ｃとを有してお
り、このメインフレーム３３Ｃには、ガイドレールＲの
上縁部を転動する上部ローラ３３ａ、３３ａと、ガイド
レールＲの側面を転動するサイドローラ３３ｂ、３３ｂ
とが、それぞれ回転自在に支承されている。

【００３０】ここで、搬送車輌２の走行時において、接
触子３３がガイドレールＲに倣って移動し、アーム３２
を介してセンサーユニット３１のセンサー３１Ｓが動作
されることにより、接触子３３の車輌本体１０に対する
偏位量、言い換えればガイドレールＲに対する車輌本体
１０の偏位量が検出されることとなる。

【００３１】また、搬送車輌２には、上記進路検出手段
３０におけるセンサー３１Ｓからの検出結果に基づい
て、ステアリング機構２０を制御し、走行用車輪１３、
１３…の操舵を実施する、ステアリング制御手段４０が
設けられている。

【００３２】図８に示すように、ステアリング機構２０
は、４個の走行用車輪１３、１３…を、各々操舵揺動さ
せる４個のステアリングシリンダＳ、Ｓ…を具備すると
ともに、前方の走行用車輪１３、１３に連係された２個
のステアリングシリンダＳ、Ｓを動作させるバルブ（油
圧制御弁）Ｖｆと、後方の走行用車輪１３、１３に連係
された２個のステアリングシリンダＳ、Ｓを動作させる
バルブ（油圧制御弁）Ｖｒと備え、さらに各バルブＶ
ｆ、Ｖｒに接続された油圧ポンプＰと、該油圧ポンプＰ
を駆動するモータＭとを具備している。

【００３３】なお、図８中における図中左方が搬送車輌
２の前進方向であり、前方の左右一対の走行用車輪１
３、１３、および後方の左右一対の走行用車輪１３、１
３は、それぞれタイロッド（図示せず）により連動する
よう連結されている。

【００３４】また、搬送車輌２が前進する際には、バル
ブＶｒの動作に基づいて、後方の左右一対の走行用車輪
１３、１３における操舵揺動をロックし、搬送車輌２が
後進する際には、バルブＶｆの動作に基づいて、前方の
左右一対の走行用車輪１３、１３における操舵揺動をロ
ックするよう構成されている。

【００３５】一方、ステアリング制御手段４０は、進路
検出手段３０のセンサー３１Ｓによる検出結果、すなわ
ちガイドレールＲに対する車輌本体１０の偏位量と、走
行用車輪１３の操舵角を検出するセンサー１３Ｓによる
検出結果とが入力され、走行速度等の情報をも加味して
演算を行い、走行用車輪１３、１３の操舵角を決定する
演算部４１を有しており、さらに演算部４１からの出力
信号を増幅する増幅器４２、および増幅器からの出力信
号に基づいて、上述したステアリング機構２０における
ステアリングシリンダＳ、Ｓを駆動制御するサーボ制御
器４３を有している。

【００３６】上記構成のトンネル内搬送設備１では、搬
送車輌２の走行時において、進路検出手段３０の接触子
３３が、ガイドレールＲに倣って移動することにより、
ガイドレールＲに対する車輌本体１０の偏位量が、進路
検出手段３０のセンサー３１Ｓによって検出される。

【００３７】ここで、ガイドレールＲに対する車輌本体
１０の偏位量は、進行方向前方側に位置する進路検出手
段３０のセンサー３１Ｓにより検出された結果のみが採
用される。すなわち、搬送車輌２の走行時、進行方向前
方側の進路検出手段３０のみが使用され、進行方向後方
側の進路検出手段３０は、搬送車輌２の操舵制御に何ら
関与することはない。

【００３８】上記進行方向前方側の進路検出手段３０に
おけるセンサー３１Ｓの検出結果に基づいて、ステアリ
ング制御手段４０がステアリング機構２０を制御し、走
行用車輪１３、１３の操舵が行なわれることにより、上
記搬送車輌２がガイドレールＲに倣って、言い換えれば
所定の搬送経路に沿って走行することとなる。

【００３９】上記構成のトンネル内搬送設備１によれ
ば、搬送車輌２を所定の搬送経路に沿って走行させるべ
く、シールドトンネルＴに対して行なう作業としては、
シールドトンネルＴの内部にガイドレールＲを敷設する
だけで良く、もって施工が極めて容易であり、またシー
ルドトンネルＴが延長された場合でも、ガイドレールＲ
を継ぎ足して行くことで対応でき、施工が極めて容易な
ものとなる。

【００４０】また、上記トンネル内搬送設備１によれ
ば、搬送車輌２を案内するべくシールドトンネルＴに敷
設されたガイドレールＲは、光学テープ等の誘導テープ
に比べて汚損や破損に対する耐久性が強いため、誘導テ
ープを用いる従来の設備に比較して、搬送車輌２の操舵
制御に関し高い動作信頼性を得ることができる。

【００４１】さらに、上記トンネル内搬送設備１によれ
ば、搬送車輌２の車輌本体１０が、ステアリング機構２
０によって操舵される走行用車輪１３、１３…を備えて
いることと併せ、進路検出手段３０の接触子３３が搬送
車輌２の車輌本体１０に対して移動自在に設けられてい
るため、搬送車輌２の走行時においてガイドレールＲに
大きな負荷が作用することはない。

【００４２】このため、ガイドレールＲに多大な強度を
持たせる必要がなく、ガイドレールＲの肥大化を未然に
防止でき、併せてガイドレールＲに大きな負荷を作用さ
せないことにより、搬送車輌２のスムーズな走行をも達
成することができる。

【００４３】また、上記トンネル内搬送設備１によれ
ば、搬送車輌２の進路検出手段３０における接触子３３
を、走行用車輪１３、１３に対する車輌進行方向の前方
側に位置させているため、ガイドレールＲと搬送車輌２
との「ずれ」を早いタイミングで、言い換えれば先取り
して検知できるので、先取りした情報に基づいて操舵制
御することにより、搬送車輌２の走行速度を向上させる
ことが可能となる。

【００４４】さらに、搬送車輌２における各走行用車輪
１３、１３…は、それぞれ独立懸架式のサスペンション
を介して懸架されているため、走行中における進行方向
の段差や車幅方向の高低差は吸収されてしまい、これに
よって搬送車輌２の高速化が可能となる。

【００４５】また、搬送車輌２における進路検出手段３
０は、車輌本体１０の前進時における車輌進行方向の前
方側と、後進時における車輌進行方向の前方側との両方
に設けられているため、前進時あるいは後進時の何れの
状況においても、搬送車輌２を確実に操舵制御すること
ができる。

【００４６】さらに、搬送車輌２の走行時において、前
後両方の進路検出手段３０、３０からの検出結果を、共
に操舵制御するための情報として利用することにより、
搬送車輌のさらに的確な操舵制御が可能となる。

【００４７】なお、上述した搬送車輌２においては、車
輌本体１０の前方と後方とに進路検出手段３０を設けて
いるが、車輌本体１０の前方にのみ進路検出手段３０を
設けた構成であっても、搬送車輌２の前進時において確
実な操舵制御が成されることは言うまでもない。

【００４８】図１０に示す搬送車輌２′は、進路検出手
段３０′のアーム３２′と車輌本体１０′との間にスプ
リングｓを介装しており、上記スプリングｓの付勢力に
よって接触子３３′をガイドレールＲの上面に圧接する
ことで、搬送車輌２′の走行時に接触子３３′がガイド
レールＲから浮き上がって脱落することを防止するよう
構成されている。

【００４９】ここで、進路検出手段３０′の構成および
動作態様は、先に説明した進路検出手段３０と基本的に
変わるところはなく、また、上記進路検出手段３０′は
車輌本体１０′の前方のみ、あるいは車輌本体１０′の
前方と後方との両方に設けても良いことは言うまでもな
い。

【００５０】一方、図１１に示すガイドレールＲ′は、
横Ｈ字状断面を呈しており、該ガイドレールＲ′のアッ
パーフランジＲｆ′上を、接触子（図示せず）の上部ロ
ーラ３３ａ′が転動し、サイドローラ３３ｂ′、３３
ｂ′が、ガイドレールＲ′のウェブＲｗ′を挟んで転動
するよう構成されている。

【００５１】上記構成によれば、アッパーフランジＲ
ｆ′の存在により、接触子の自重あるいはスプリング
（図１０参照）の付勢力に頼ることなく、搬送車輌の走
行時に接触子がガイドレールＲ′から外れることを未然
に防止できる。

【００５２】なお、ステアリング制御手段としては、上
述した演算部やサーボ制御部等を有する電気的な手段の
みならず、進路検出手段におけるアームの揺動を、直接
あるいは適宜な伝達機構を介して走行用車輪に伝達する
ことにより、走行用車輪を変向させて操舵する如き、機
械的な手段によって構成することも可能である。

【００５３】また、上述した進路検出手段は、ガイドレ
ールに倣う接触子を、アームを介して車輌本体に揺動支
持させ、該アームの揺動をセンサーにより検出するよう
構成しているが、車輌本体に設けたガイドにより、接触
子を車幅方向に直線運動自在に支承し、該接触子の移動
を適宜なセンサーにより検出するよう構成することも可
能である。

【００５４】さらに、上述したガイドレールは、シール
ドトンネルの内部において、搬送車輌における走行経路
の中央に敷設されているが、ガイドレールの敷設態様は
これに限定されるものではなく、例えば上記走行経路の
側部、すなわち搬送車輌がガイドレールの側方に沿って
走行する如き位置に敷設することも可能である。

【００５５】また、本発明に関わる資材搬送設備は、シ
ールドトンネル工事においてセグメントを搬送するため
のみならず、シールドトンネルの内部において各種資材
等の搬送を行なうための設備としても、有効に適用し得
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わるトンネル内搬送設備を示す全体
側面図。

【図２】本発明に関わるトンネル内搬送設備を示す全体
正面図。

【図３】搬送車輌における進路検出手段を示す斜視外観
図。

【図４】進路検出手段における接触子を示す側面図。

【図５】進路検出手段における接触子を示す正面図。

【図６】進路検出手段におけるセンサー近傍を示す側面
図。

【図７】進路検出手段におけるセンサー近傍を示す平面
図。

【図８】搬送車輌におけるステアリング機構を示す概念
図。

【図９】搬送車輌におけるステアリング制御手段を示す
ブロック図。

【図１０】進路検出手段における他の実施例を示す搬送
車輌の要部側面図。

【図１１】ガイドレールにおける他の実施例を示す正面
断面図。

【符号の説明】

１…トンネル内搬送設備、 Ｒ…ガイドレール、 ２…搬送車輌、 １０…車輌本体、 １３…走行用車輪、 ２０…ステアリング機構、 ３０…進路検出手段、 ３１Ｓ…センサー、 ３３…接触子、 ４０…ステアリング制御手段、 Ｗ…セグメント（資材）。

フロントページの続き (72)発明者 稲葉 信昭 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドトンネルの内周面に所定の搬
   送経路に倣って敷設されたガイドレールと、該ガイドレ
   ールに案内されてシールドトンネルの内部を走行する搬
   送車輌とを具備し、該搬送車輌によりシールドトンネル
   の内部において資材等の搬送を行なうトンネル内搬送設
   備であって、 シールドトンネルの内周面に接地する走行用車輪、およ
   び該走行用車輪を操舵するステアリング機構を備え、搭
   載された資材等を支持する車輌本体と、 上記車輌本体に対して移動自在に設けられ、上記走行用
   車輪に対する車輌進行方向の前方側に位置し、上記ガイ
   ドレールに倣って移動する接触子と、該接触子の上記車
   輌本体に対する偏位量を検出するセンサーとを備え、上
   記ガイドレールに対する上記車輌本体の偏位量を検出す
   る進路検出手段と、 上記進路検出手段における検出結果に基づいて、上記ス
   テアリング機構を制御し、上記走行用車輪の操舵を行な
   うステアリング制御手段と、 を備えた搬送車輌を具備して成ることを特徴とするトン
   ネル内搬送設備。
2. 【請求項２】 上記進路検出手段を、上記車輌本体の
   前進時における車輌進行方向の前方側と、後進時におけ
   る車輌進行方向の前方側とに設けたことを特徴とする請
   求項１記載のトンネル内搬送設備。