JP3314366B2 - シールド掘進機における推進ジャッキの圧力設定方法 - Google Patents

シールド掘進機における推進ジャッキの圧力設定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機の掘進
方向制御を推進ジャッキの圧力調整によって行う方法、
更に詳しくは、その方向制御のために推進ジャッキの圧
力を設定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人は、特開平3−28492号公
報に記載されているように、推進ジャッキの圧力を調整
することによりシールド掘進機の掘進方向を制御する方
法を既に提供している。この公報に開示された方法にお
いては、推進ジャッキの圧力を次のようにして設定して
いた。
【0003】すなわち、図4に示すように、現在の姿勢
と目標姿勢との間の姿勢偏差を水平方向及び鉛直方向の
それぞれについて検出してから、この姿勢偏差(θx及
びθy)を修正するようなジャッキ操作量を、図5の
(A)に示すように、X−Y座標系において水平方向の
修正成分xと鉛直方向の修正成分yに分けて求める。そ
して、これら両成分を同図の(B)に示すように行列演
算を用いて合成することにより、4つのグループの推進
ジャッキ又は4本の推進ジャッキの圧力目標値を設定し
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような圧
力設定方法によると、次のような問題点があった。 設定したジャッキ操作量の強さ(xとyの長さ)と
実際に発生する曲げモーメントの強さとが比例しない。 設定したジャッキ操作量の方向(tan-1(y/
x))と実際に発生する曲げモーメントの方向が一致し
ない。 全方向に対して曲げモーメントの強さが均一になら
ない。 上記、、の理由から、期待した方向と強さで
正確な曲げモーメントが得られないため、方向制御を行
う上での操作性が悪い。 圧力目標値を設定できる推進ジャッキの本数又はグ
ループ数が4つに制約されるため、それ以外の本数又は
グループ数のシールド掘進機については適用できない。
【0005】本発明の目的は、このような問題点を解決
すること、すなわちシールド掘進機の姿勢を修正するに
当たり、その修正に見合った方向と強さの曲げモーメン
トを正確に得ることができるとともに、大きな曲げモー
メントを必要とする場合にも効率的に得ることができ、
また推進ジャッキの本数やグループ数や取り付け位置が
異なるシールド掘進機に対しても共通に適用できる、つ
まり汎用性のある、推進ジャッキの圧力設定方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による方法は、図
1に示すように、複数の推進ジャッキJ1〜Jnがシー
ルド掘進機Sにおいて同一円周線R上に配置されている
場合、水平及び鉛直の姿勢偏差を修正するに必要な次の
掘進目標点を推進ジャッキのための操作目標点と仮定し
て、上記水平及び鉛直の姿勢偏差から求まる操作目標点
Aまでの曲げモーメントを、図2に示すように上記円周
線Rの中心Oにおける極座標系の操作強さrと操作角度
θとで表し、操作角度θの延長線が円周線Rと交わる点
Bで最大推力、これとは180度反対側の円周線R上の
点Cで最小推力となるように操作強さrにより決定され
る推力の直線勾配に従い、推進ジャッキの位置毎の推力
分布を、2つの点B・Cを結ぶ直線で二分されるその両
側についてそれぞれ求め、その求めた推力分布(片押し
の推力分布)に応じて推進ジャッキの圧力目標値を設定
する。上記点Cでの最小推力が0になったときは、推進
ジャッキを外さずに全ての推進ジャッキを使用した圧力
制御で、より大きな曲げモーメントが得られるようにす
るため、図3に示すように直線勾配を操作強さrにより
決定される曲線勾配に変更し、これに従って推進ジャッ
キの推力分布を求める。なお、操作強さrは実際のモー
メント量を表すものではなく、図1及び図3に示すよう
に姿勢修正に要する推進ジャッキの推力による片押し
(円周の半分)の強さである。
【0007】
【作用】このような圧力設定方法によると、推進ジャッ
キJ1〜Jnの圧力関係をなだらかな勾配で設定できる
ため、それらの圧力差が全て同一方向の曲げモーメント
を生ずることとなり、シールド掘進機Sの姿勢修正に見
合った方向と強さの曲げモーメントを正確に得ることが
できるとともに、大きな曲げモーメントを効率的に得る
ことができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1において、シールド掘進機Sには、n個の推進ジャッ
キJ1〜Jnが同一円周線R上に任意の間隔で配設され
ている。このシールド掘進機Sにおいて、その姿勢修正
に必要な操作目標点Aまでの曲げモーメントを、図2に
示すように円周線Rの中心Oにおける極座標系の操作強
さrと、操作角度θ(水平線からの反時計方向の角度)
とで表すと、これから次のような手順によって推進ジャ
ッキJ1〜Jnの分担すべき推力分布を求める。
【0009】 操作角度θの延長線が円周線Rと交わ
る点Bと、これとは180度反対側の円周線R上の点C
を求める。 点Bで最大推力、点Cで最小推力となるように操作
強さrにより決定される推力の直線勾配に従い、推進ジ
ャッキJ1〜Jnの位置毎の推力分布P1〜Pnを、2
つの点B・Cを結ぶ直線で二分されるその両側につい
て、下記(1)の計算式によりそれぞれ求める。但し、
点Cでの最小推力が0になっても曲げモーメントを必要
とするときは、図3に示すように直線勾配を操作強さr
により決定される曲線勾配に変更し、下記(2)の計算
式により推進ジャッキの推力分布を求める。 円周線R上の各位置に配置された各推進ジャッキ毎
又はグループ毎の圧力目標値を、によって求めた当該
位置の推力分布に従って求める。但し、最終的な圧力目
標値は、シールド掘進機Sが推進するに必要な総推力を
検出しなければ設定できないため、ここでは、各推進ジ
ャッキ又は各グループの推進ジャッキが総推力を分担す
る相対的な割合(以下、推力分担率という)を下記計算
式(3)により求める。
【0010】計算式を以下に示す。入力項目及び出力項
目は次のとおりとする。 <入力項目> 推進ジャッキの取付位置 φi(deg) (但し、i=1〜n) 操作角度 θ(deg) 操作強さ r <出力項目> 推力分担率 Pi(%) (但し、i=1〜n) r≦1のとき(直線勾配による推力分布) Pi’=1+[{cos(φi−θ)+1}/2−1]・r (1) r>1のとき(曲線勾配による推力分布) Pi’=[{cos(φi−θ)+1}/2]r (2) Pi=Pi’/Pm×100 (3) (但し、PmはPi’のうちの最大のもの)
【0011】
【発明の効果】本発明によれば次のような効果がある。 推進ジャッキの圧力関係をなだらかな勾配で設定で
きるため、それらの圧力差が全て同一方向の曲げモーメ
ントを生ずることとなり、シールド掘進機の姿勢修正に
見合った方向と強さの曲げモーメントを正確に得ること
ができるとともに、従来に比べてより大きな曲げモーメ
ントを効率的に得ることができる。 推進ジャッキの圧力調整により掘進方向の制御を行
う方式において、従来より大きな曲げモーメントを効率
的に得ることができるため、推進ジャッキ系の動力設備
を簡素化できる。 シールド掘進機の姿勢修正に見合った方向と強さの
曲げモーメントを正確に得ることができるため、シール
ド掘進機の方向制御が容易になるに加え、掘進精度も向
上する。 推進ジャッキの本数や取付位置に関係なく、同一の
計算ロジックで圧力設定できるため、汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による圧力設定方法において、推進ジャ
ッキの推力分布を直線勾配に従って設定する手法を説明
する説明図である。
【図2】同上において、姿勢修正に必要な曲げモーメン
トを極座標系の操作強さと操作角度で表すことを示す説
明図である。
【図3】本発明による方法において、推進ジャッキの推
力分布を曲線勾配に従って設定する手法を説明する説明
図である。
【図4】従来において、シールド掘進機の姿勢偏差から
ジャッキ操作量をX−Y座標系で求めることを示す説明
図である。
【図5】X−Y座標系のジャッキ操作量から推進ジャッ
キの圧力目標値を設定する従来の手法を説明する説明図
である。
【符号の説明】
S シールド掘進機 J1〜Jn 推進ジャッキ A 操作目標点 r 操作強さ R 円周線 O 円周線の中心 B・C 円周線と交わる点
フロントページの続き (72)発明者 西 明良 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設 株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−156889(JP,A) 特開 昭59−52100(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 301 - 302

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円周線R上に配置された複数の推進ジャッ
    キの圧力を、各推進ジャッキ毎又はグループ毎に調整し
    てシールド掘進機の掘進方向を制御するに当たり、水平
    及び鉛直の姿勢偏差を修正するに必要な次の掘進目標点
    を推進ジャッキのための操作目標点と仮定して、上記水
    平及び鉛直の姿勢偏差から求まる操作目標点Aまでの曲
    げモーメントを、上記円周線Rの中心Oにおける極座標
    系の操作強さrと操作角度θとで表し、操作角度θの延
    長線が上記円周線Rと交わる点Bで最大推力、これとは
    180度反対側の円周線R上の点Cで最小推力となるよ
    うに操作強さrにより決定される推力の直線勾配に従
    い、推進ジャッキの位置毎の推力分布を、2つの点B・
    Cを結ぶ直線で二分されるその両側についてそれぞれ求
    め、また前記点Cでの最小推力が0になったとき、前記
    直線勾配を前記操作強さrにより決定される曲線勾配に
    変更し、その求めた推力分布に応じて推進ジャッキの圧
    力目標値を設定することを特徴とする、シールド掘進機
    における推進ジャッキの圧力設定方法。
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CN115012961B (zh) * 2022-03-22 2025-03-14 上海隧道工程有限公司 盾构推进系统压力闭环控制方法及系统
CN116856943B (zh) * 2023-07-12 2025-04-01 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 基于共面约束的四分区盾构推力及油压智能均衡分配方法

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