JPH02285199A - Shield automatic measuring operation controller - Google Patents
Shield automatic measuring operation controllerInfo
- Publication number
- JPH02285199A JPH02285199A JP10820989A JP10820989A JPH02285199A JP H02285199 A JPH02285199 A JP H02285199A JP 10820989 A JP10820989 A JP 10820989A JP 10820989 A JP10820989 A JP 10820989A JP H02285199 A JPH02285199 A JP H02285199A
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- JP
- Japan
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- shield
- rail
- surveying
- angle
- automatic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
産業上の利用分野
本発明は、シールド掘進機によって掘削されたシールド
の一次覆工時においてセグメントの絶対位置などを自動
的に測量し、設計法線に沿ったシールド掘進を円滑に行
うためのシールド自動測量運転制御装置に関する。
従来の技術
近年、シールド工法は上下水道の幹線工事や地下鉄の路
線工事を中心として都市トンネル工事に広く採用されて
いる。しかも、大深度地下空間の利用が今後活発化する
だろうことを考えれば、このシールド工法の採用はさら
に増大することが予測される。そして、このシールド工
法には、メーカーや建設各社とも研究開発に力を入れて
きた結果、池の工種に比べ自動化、ロボット化の特に進
んだ分野となっている。
しかしながら、−次覆工時の測量業務やオペレータへの
方向指示は各社とも研究はしているもののシステムとし
て完成されたものはなく、いまだに人手(現P4職員)
に頼っているのが現状である。
このシールド工事の一次覆工時の測量は、セグメント(
−次覆工)の絶対位置を確認するために、ある区間にわ
たって毎日実施しなければならない。
それはシールドマシンのジヤツキ反力を後続するセグメ
ントから取るために、切羽側のセグメントが数十メート
ル間にわたり変動(水平および鉛直方向)の影響を受け
るからである。そのため日々の測量業務は、セグメント
の位置を確認するためにそのセグメントがシールド掘進
機の影1g範囲外、すなわち不動点となるまで何回も繰
り返し実施しなければならない。
この−次覆工時の測量業務とオペレータl\の方向指示
を一部ロボット化し、全体を自動化することが望まれる
。そしてこれは、シールド掘進の完全自動化の目標を達
成するための重要な通過点であると言える。
発明が解決しようとする課題
したがって本発明の目的は、シールド掘進を自動(ヒす
ることができるようにしたシールド自動測量運転制御装
置を提供することである。
課題を解決するための手段
本発明は、シールド掘進機によって掘削された掘削坑内
に布設したレールに沿って走行体を走行させ、二の走行
体の走行によって予め定める基準位置からシールド掘進
機の近傍の位置までの全長にわたる掘削坑の水平面内で
のシールド法線の自動測量を行う第1測量手段と、
掘削坑の鉛直面内でのレベルの自動測量を行う第2測呈
手段と、
第1測量手段の出力に応答して、実施工法線と設計法線
との対比を行う第1対比手段と、第2JI量手段の出力
に応答して、検出レベルと設計水準線との対比を行う第
2対比手段と、第1および第2対比手段の各出力に応答
してシールド掘進機の今後の目標とする掘進方向を演算
する演算手段とを含むことを特徴とするシールド自動測
量運転制御装置である。
また本発明は、前記演算手段の出力に応答して、シール
ド掘進機に周方向に間隔をあけて複数個設けられ、かつ
セグメントに1反力を受けさせて推進力を得るための複
数のジヤツキを選択する手段を含むことを特徴とする。
さらに本発明は、前記選択手段の出力に応答して、その
駆動されるジヤツキパターンを表示する手段を備えるこ
とを特徴とする。
またさらに本発明は、前記演算手段の出力に応答してシ
ールド掘進機の現在の位置と今後の目標とする掘進方向
とを表示する手段を備えることを特徴とする。
またさらに本発明は、前記シールド掘進機には、レール
に対する相対的な移動距離を測定する測距器と、シール
ド掘進機の進行方向を検出するための姿勢角検出器を含
む第3測量手段が備えられることを特徴とする。
作 用
本発明に従えば、第1シールド測量手段によって掘削坑
の水平面内でのシールド法線の自動測量を行い、第1対
比手段によって第1測量手段の出力に応答して実施工法
線と設計法線との対比が行われる。また第2測I手段に
よって掘削坑の鉛直面内でのレベルの自動測量が行われ
、第2対比手段によって前記第2測量手段の出力に応答
して、検出レベルと設計水準線との対比が行われる。こ
のようにして求められた第1および第2対比手段からの
各出力は、演算手段によって演算され、これによってシ
ールド掘進機の今後の目標とする掘進方向が求められる
。
このような演算手段の出力は選択手段に与えられ、シー
ルド掘進機が目標とする掘進方向に進行するように複数
のジヤツキが選択されてその掘進方向への推進力が得ら
れる。
こうして選択手段によって選択されたジヤツキは、表示
手段によってそのジヤツキパターンが表示され、このよ
うな表示手段をたとえばシールド掘進機のオペレータの
席に設けておくことによって、そのシールド掘進機のオ
ペレータが、選択されたジヤツキパターンを容易に視認
して、運転状況を把握することができる。
さらに前記演算手段の出力に応答する表示手段によって
、シールド掘進機の現在の位置と今後の目標とする掘進
方向とが表示されるので、このような表示手段をたとえ
ばシールド掘進機のオペレータの席に設けておくことに
よって、そのシールド掘進機のオペレータが表示手段の
表示内容を容易に視認して、運転状況を把握することが
できる。
このようにして自動的に掘削坑の測量を行うことができ
るので、シールド工事における測量業務の自動化による
省力化に伴って生産性が向上される。また、CAD、C
AMによる掘進管理、精度管理などの施工管理の高品質
化を図ることができる。さらにオペレータへのリアルタ
イム運転指示による高精度化、ネットワーク化による施
工管理情報の集中化(集中管理への準備)、シールド掘
進の完全自動化の基礎技術として無人化l\の準備が可
能となる。
実施例
第1図は、本発明の一実施例の概略的構成を示す断面図
である。シールド工事の測量業務の省力化、およびシー
ルド掘進機4の運転制m<方向指示)を目的とした本発
明のシールド自動測量運転制陣装¥11は、セグメント
のクラウン中心線に設置されたレール2に沿って移動す
る走行体3、シールド掘進機4に搭載した光波測距器5
と姿勢角検出器6(第2[21#照)と、水盛式連通管
7aからの圧力を検出してレベル測定を行う自動レベル
測定器7と、これらのデータを解析するコンピュータと
そのソフトウェアなどによって実現される演算手段25
、およびシールド掘進機4内のオペレータに方向を指示
する表示手段9とを含む。
このようなシールド自動測量運転制aa装置1によれば
、現場技術者の測X業務は、たとえば週1回程度の確認
測量だけでよくなり、省力化が図れるとともに、劣悪な
環境下(侠いスペース、長い距離、高い湿度、圧気その
他)での測量作業が減少する。またシールド掘進と平行
して自動測量をおこなうため、測量のためのfヤ業中断
が無くなり、それに応じて一日の施工量が増える。さら
に掘進と連動してシールド掘進機4の位置解析をし、そ
の部度リアルタイムにオペレータに方向を指示するため
、施工精度が向上される。
このようなシールド工事において、地表面10から鉛直
下方に発進立坑11が掘削され、この発進立坑11内で
分解された状態で吊り下されたシールド掘進機4を組立
て、掘進方向く第1図の左方)に掘削しながらシールド
掘進機4に設けられているジヤツキによって前進する。
掘進機4によって掘進されたほぼ水平な掘削坑12には
、後述するfLFA製のセグメントが内面に沿って構築
される。その後、このセグメントにレール2がクラウン
中心に位置するように取付けられ、そのレール2に沿っ
て走行体3が走行する。この走行体3はレール2の基点
側、すなわち発進立坑側に設けられた基準位置であるエ
ントランスプレート13と、掘進方向D1下流側に設け
られたエンドプレート14との間で走行し、このように
両プレート1314間で走行体3を走行させることによ
って、既にセグメント構築が完了した区間11の平面測
量が行われる。
エンドプレート14からさらにシールド掘進機4がたと
えば1日当り距812だけ掘進すると、その距He 2
の掘削坑12の内周面には前記セグメントが構築される
とともに、−直線状のレール2が連結される。このよう
に既に掘削された距離11に加えてさらに距離12だけ
掘進すると、エンドプレート14は仮想線14aで示さ
れる位置にけけ変えられ、したがって走行体3の走行距
離はl 1+12となる。つまり走行体3は距離e1+
12にわたって平面測量を行う。
第2図は、第1図に示される実施例の系統図で1bる。
前記走行体3は、掘削坑12内の一次覆工が完了した区
間H’l+12)を往1莫自走するための駆動手段17
と、エンコーダなどによって実現される測角手段18と
、自走距離測定手段1つと、これらの測角手段18と自
走距離測定手段1つとによって測定された平面線形およ
び走行距離の各データを検出して地表面10上に設けら
れた中央制御室20へそれらのデータを伝送するための
伝送手段21とを備える。このような伝送手段21から
の各データは、ラインr3を介して中央制御室20内の
前記演算手段25に伝送される。
このような走行I*3によって、−日のシールド掘進作
業が終了すると、掘進長12分のレール2を継ぎ足し、
その最前線にエンドプレート14aが取f寸けられる。
次の日の作業開始と同時に、走行体3はエントランスプ
レート13からエンドプレート14aまでの間を往復自
走し、その線形を測量する。走行体3がエントランスプ
レート13に到着すれば、シールド掘進機4に搭載した
光波測距器5によって、エンドプレート13に設けられ
たターゲットまでの距離を刻々と測定する。これと同時
に、姿勢角検出器6によってシールド掘進機4の方向が
検出される。またシールド掘進機4にはピッチング計2
2およびローリング計23が備えられており、これらに
よって鉛直方向および水平方向の誤差が補正される。こ
のレール2は、掘削坑12のトンネル内の中心に設置さ
れている。
したがってレール2からの変位量を検出することによっ
て、その掘削坑の線形が求められる。
これらの光波測距器5、姿勢角検出器6、自動レベル測
定器7、ピッチング計22およびローリング計23から
の各計測データは、伝送手段24によってライン14を
介して前記中央制御室20に備えられる演算手段である
演算処理装置25に伝送される。この演算処理装置25
には、演算処理装置25からの出力に応答してシールド
掘進機4の現在の位置と+後の目標とする掘進方向とを
表示する表示手段26と、その表示手段によって表示さ
れる表示内容を印字用紙上に出力する印字手段27と、
演算処理装置25の入出力に関連するデータを記憶する
記憶手段28と、演算処理装置25からの出力に基づい
てf%図するXYプロッタ2つとが備えられる。
演算処理装置25からの出力はまた、伝送手段30によ
ってライン14を介して前記シールド掘進機4のオペレ
ータ席に備えられる表示手段9に伝送される。表示手段
9は、前記伝送手段30によって伝送されたデータを処
理する処理装置31と、この処理装置31からの出力に
よって画面上に表示内容を表示する表示手段32とを含
む。
第3図をも参照して、前記走行体3に備えられた各測定
手段18.19およびシールド掘進機4に備えられた各
測定器5,67.22.23からの各測定データは、前
記地表面10上にある中央制御室20内の演算処理装置
25まで伝送されて解析される。このような演算処理装
置25における解析において、設計法線と設計水準線と
の対比、およびシールド掘進機4が今後の目標とする方
向およびシールド掘進機4に備えられるジヤツキのパタ
ーンの選択が行われる。
また前記表示手段9では、中央制御室20の演算処理装
置25によって解析されたデータに基づいて、シールド
掘進機4内のオペレータに表示手段32によって、シー
ルド掘進機4の現在の位置を表示するとともに、今後の
掘進方向を指示して、前述のようにして選択されたジヤ
ツキパターンを表示する。前記伝送手段21,24.3
0は、取吸うデータ量、伝送速度、および耐環境性など
に留意して決定し、たとえば多重伝送装置が用いられる
。
第4図は走行体3の概略的な内部構造を示す断面図であ
り、第5図は第4図に示される走行体3の水平断面図で
あり、第6図は第5図の切断面線■−■から見た断面図
である。レール2に沿って走行する走行体3は、レール
2の長手方向に間隔をあけて配置されそのレール2に沿
って走行する前後の台車36.37と、これらの台車3
6.37を連結する連結棒38とを含む。
台車36のハウジング3つ内には、前記測角手1218
が備えられる。この測角手段18は、連結棒38の一端
部に設けられたヒンジ40にその連結棒38の軸線に対
して垂直な回転軸線C1まわりに回転自在な出力軸41
とエンコーダ44とを含む、前記出力軸41の共通な軸
線C1は、レール2の軸線と垂直である。連結棒38が
台車36のハウジング39に対して軸線C1まわりに角
変位すると、その回転が出力軸41を介してエンコーダ
44に入力される。出力軸41からの回転量が入力され
たエンコーダ44は、その回転量に対応したパルス数の
電気信号を出力し、その出力はもう一方の台車37に備
えられるデータ伝送手段21(第2[1)照)に入力さ
れる。こうして伝送手段21に入力された角度検出信号
は、ラインp3.16を介して中央制御室20内の演算
処理装置25に入力される。
また台車36には、姿勢検出用の傾斜計46が備えられ
る。この傾斜計46によって、台車36が左右方向く第
4(21の紙面に垂直方向〉まなは前1炎方向にレール
2に対してずれたときに、前記鉛直軸線C1がレール2
の軸線からずれるので、後述するようにピッチングおよ
びローリングに対する測定値を補正するために設けられ
ている。また台車36のハウジングの一側部には、電源
45が設けられ、この電源45からの電力によって駆動
手段17が駆動される。
駆動手段17は、前記レール2を挟んでそれぞれ両側に
配置される各一対の車輪Wl、W2:W3、W4と、車
輪Wl、W2を鉛直軸線まわりに回転駆動するサーボモ
ータMと、サーボモータMの出力軸50から入力された
回転力を減速し、各車輪Wl、W2の回転軸51.52
に伝達する減速機53とを含む、前記電源45からライ
ン17を介してサーボモータMに駆動電力が供給される
と、そのサーボモータMの出力軸50はその回転軸線ま
わりに回転駆動され、このような出力軸50からの回転
力はたとえば差動歯車機構を内蔵した減速fi53によ
って減速される。
第7図を参照して、減速機53からの各出力軸54.5
5の端部には、自在継手Jl、J2を介して連結軸56
.57の一端部が連結され、連結軸56.57の各他端
部は自在継手J3.J4を介して車輪w1.w2の回転
軸51.52に連結される。回転軸51.52は、軸受
58,59によって各回転軸線まわりに回転自在に設け
られ、これらの軸受58.59は台車36のハウジング
3つに固定されたガイド部材60によってレール2の軸
線に対して垂直な軸線方向、つまり第7図の左右方向に
変位自在に支持される。軸受58には直円筒状の外筒体
61が固定され、軸受59には内筒体62が固定される
。内筒体62は、外筒体61に嵌り込んだ状態で、外筒
体61の内周面に沿ってその軸線方向に移動自在である
。この内1’!1(4c62の外筒体61内に嵌り込ん
だ遊端側の端面62cと軸受58との間には、引張りコ
イルばね63が収納され、この引張りコイルばね63の
ばね力によって、軸受58,59は相互に近接する方向
にばね力が与えられる。これによって各車輪Wl、W2
には、相互に近接する力Rが作用して、レール2が車輪
Wl、W2によって両側から挟持される。したがって走
行体3が走行中において車輪Wl、W2がレール2から
離脱してしまうことはなく、サーボモータMからの動力
を確実にレール2に伝達することができる。このような
車輪Wl、W2からレール2への圧力Rは、図示しない
構成によって常に一定に保たれる。また前記サーボモー
タMは、シーケンサあるいはコンピュータなどの制御手
段によって位置決めされている。
さらに前記自在継手51〜J4は、各回転軸51゜52
毎に対を成して設けられており、連結軸5657の各両
端にも連結される。これによって出力軸54と回転軸5
1および出力軸55と回転軸52の各速度差を打ち消す
ように構成されている。
このような車輪W1〜W4に関連して、台車36のレー
ル2に対する水平方向の姿勢角を検出する姿勢角検出器
(以下、ヨーイング計とも記す場合がj)る)65がそ
れぞれ設けられる。この検出器65は、たとえばリニア
ゲージであり、台車36のハウジング39(IIに固定
された本体66と、この本体66から外方に向けて弾発
的に突出する検出棒67とを有する。検出n67の先端
は、車輪W1の回転軸51を回転自在に設けられる支持
部材68に固定的に連結された当接部材69に弾発的に
当接している。この当接部材69の一端部は、支持部材
68に固定された案内棒70に固定され、案内棒70に
は圧縮コイルばね71が装着される。この圧縮コイルば
ね71によって、支持部材68はハウジング3つの側壁
に対して内方側、すなわちレール2に近接する方向に弾
発的に付勢されている。したがって車輪W1が第7図の
左右方向へハウジング3つに対して変位すると、当接部
材6つによって検出棒67が押圧され、本体66内に備
えられる図示しない計測tIlltrIIによってその
変位が計測される。このような姿勢角検出器は、他の車
輪W2.W3.W4に関してもまた同様に設けられる。
第8図は、車輪W3.W4に関連して設けられる自走距
離測定手段1つの簡略化した側面図である。レール2を
両側から挟む車輪W3.W4は、回転軸73.74に取
付けられ、これらの回転軸73.74はガイド部材75
によって各回転軸まわりに回転自在に支持される。この
ガイド部材75は、前述したガイド部材60と同様な構
成を有しており、重複を避けて説明は省略する。ガイド
部材75を介して下方に突出する回転軸73,74の各
端部は、ロータリエンコーダ76.77の入力軸78.
79に継手80.81によって連結される。走行体3が
レール2に沿って走行すると車輪W3.W4は各鉛直軸
線まわりに回転駆動し、その回転は回転軸73.74を
介して入力軸7879に入力されて、その回転量がエン
コーダ76゜77によって計測される。これらのエンコ
ーダ76.77は、たとえばアブソリュート形エンコー
ダが用いられ、各車輪W3.W4の回転量の平均値によ
って走行距離が計測される。これらのエンコーダ76.
77の最大分解能は、4096/回転であり、測定距離
の精度を±0.5mm/2000 ro mとするため
には、分解能Xは第1式によって示される。
±Q、5>(65π/x) 2X (2000/65π
) ・・・(1)したがって分解能Xは、1278
/’回転以上必要となり、このエンコーダ76.77に
よってその分解能は満足されているので、測長感度は±
016 m rn / 2000 m mである。
このようなエンコーダ76.77によって測定された走
行距離に対応する検出信号は、台車37に備えられた伝
送手段21によってライン13゜16を介して中央制御
室20の演算処理装置25に入力される。台車37もま
た、その池の構成は前述した台車3うに類似した構成を
有しており、対応する部分には添字aを付す。なお5台
車37には駆動手段17は設けられていない。
前記傾斜計46は、防水ケース内にサーボ加速度計が内
蔵されており、このサーボ加速度計は、錘をヒンジで支
持した振子と、光電子偏位検出器とサーボアンプとで構
成されている。加速度が振子に作用すると、振子は平衡
点から変位し、その偏位量を電気信号に変換しサーボア
ンプを通してトルカコイルに電流を流し、振子の位置を
元の平衡点に戻す、この電流は加えられた加速度に比例
するので、電流値を計測することで運動加速度を検出で
き、重力加速度成分すなわち傾斜角を測定できるように
構成されている。
第9図はレール2のセグメント85への取「す状態を示
す軸直角断面図であり、第10図はそのレール2の一部
の側面図である。シールド掘進機4によって掘削された
掘削坑12の内周面86には、箱状の金属製セグメント
87が周方向に連続してボルトおよびナツトなどを用い
て固定される。掘削坑12に構築されたセグメント87
の主桁には、ボルトおよびナラl〜を用いて長手吊下げ
片8788の一端部が取付けられる。吊下げ片87.8
8には、それらの軸線方向に延びる長孔89.90が形
成され、これらの長孔89.90にはボルト91が装着
され、そのボルト91は連結部材92のボルト挿通孔9
3を挿通してナツト94が螺着される。連結部材92に
は、逆U字状の取付部材94が支持軸95の軸線まわり
に回転自在に取f寸けられる。取付部材94には、ボル
ト96が螺合するねじ孔97が形成され、このねじ孔9
7に螺着されたボルト96の先端部には押圧板98が固
着される。このような取付部材94の凹溝内にレール2
に軸線方向に沿って間隔をあけて固定された突部99を
嵌合させた状態で、前記ボルト96を締めけけることに
よって突部99が挟持される。
このような構成によって、レール2の中心線を掘削坑1
2の中心線に配置するため、前記ボルト91に螺合する
ナツト91を緩めた状態で、吊下げ片87.88の各軸
線の成す角度θ1を変化させて調整を行うことができ、
このようにしてレール2を上下方向および左右方向に変
位させて掘削坑12の中心軸線上に配置することができ
る。
第11図は本発明の池の実施例のレール2の取付構造を
示す軸直角断面図であり、第12図はその側面図である
。掘削坑12の軸線方向に沿って相互に隣接して配置さ
れたセグメント12aの主桁101には、U字状の取付
部材102がねじ部材103によって挟持された状態で
固定される。
取付部材102には吊下げ片104,105,106が
、それらの各他端部でボルト107およびナツト108
によって連結される。吊下げ片106の下端部には、レ
ール2に植込まれたねじ棒109が螺合するナツト11
0が固定されているので、この状態で、最上部の吊下げ
片104は矢符R1で示されるように鉛直軸線まわりに
回転可能であり、また吊下げ片105はボルト107の
水平軸線まわりに矢符R2方向に角変位可能である。
さらに吊下げ片106は、ボルト111の水平軸線まわ
りに矢符R3方向に角変位自在である。さらにレール2
に螺着されているナツト110,113を回転すること
によって、レール2の高さ、つまり第1113および第
12図の上下方向の位置を調整することができる。
第13図は、相互に隣接するレール2,2aを連結する
ための構造を示す断面図である。レール2.2aを連結
する際には、連結装置118が用いられる°。連結装置
118は、硬質ゴムなどの材料から成る本体11つと、
共通な一直線上に回転軸線を有するねじ棒120,12
1と、ねじ棒120.121の各軸線方向一端部に相互
に対向してそれぞれ固定された傘歯車122.123と
、1Industrial Application Field The present invention is a shield that automatically measures the absolute position of segments during the primary lining of a shield excavated by a shield excavator, and facilitates shield excavation along the design normal line. Related to automatic surveying operation control device. Conventional technology In recent years, the shield method has been widely adopted for urban tunnel construction, mainly for water and sewage trunk line construction and subway line construction. Furthermore, considering that the use of deep underground spaces will become more active in the future, it is predicted that the use of this shield construction method will further increase. Manufacturers and construction companies have put a lot of effort into research and development into this shield construction method, and as a result, it has become a field where automation and robotization are particularly advanced compared to other types of pond construction. However, although each company is conducting research on the surveying work during the next lining and giving directions to operators, there is no system that has been completed, and it is still done manually (currently P4 staff).
Currently, we are relying on The survey at the time of primary lining of this shield work was carried out by segment (
- the absolute position of the next lining) must be carried out daily over a section. This is because the segment on the face side is subjected to fluctuations (horizontal and vertical) over several tens of meters in order to absorb the jacking reaction force of the shield machine from the following segment. Therefore, daily survey work must be repeated many times in order to confirm the position of a segment until the segment is outside the 1g shadow range of the shield tunneling machine, that is, it is a fixed point. It is desirable to automate the entire surveying work during the next lining and by robotizing part of the operator's direction instructions. This can be said to be an important milestone in achieving the goal of fully automating shield excavation. Problems to be Solved by the Invention Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic shield surveying operation control device that can automatically carry out shield excavation. , the horizontal plane of the excavation shaft extending over the entire length from a reference position predetermined by the running of the second traveling body to a position near the shield excavation machine, by running the traveling body along a rail laid in the excavation shaft excavated by the shield excavation machine. a first surveying means for automatically surveying the shield normal within the vertical plane of the excavation; a second surveying means for automatically surveying the level within the vertical plane of the excavation; a first comparing means for comparing the construction normal line and the design normal line; a second comparing means for comparing the detection level and the design standard line in response to the output of the second JI quantity means; A shield automatic surveying operation control device is characterized in that it includes a calculation means for calculating a future target excavation direction of the shield excavator in response to each output of the comparison means. In response to the output of the shield tunneling machine, the shield tunneling machine includes a means for selecting a plurality of jacks provided at intervals in the circumferential direction and for causing one reaction force to be applied to the segment to obtain propulsive force. Further, the present invention is characterized in that the present invention includes means for displaying a jacking pattern to be driven in response to the output of the selection means. The shield tunneling machine is characterized by comprising a means for displaying the current position of the shield tunneling machine and a future target direction of tunneling in response. According to the present invention, the third surveying means includes a range finder for measuring distance and an attitude angle detector for detecting the traveling direction of the shield excavator. The surveying means automatically measures the shield normal in the horizontal plane of the excavation shaft, and the first comparing means compares the actual construction normal and the design normal in response to the output of the first surveying means. A second measuring means automatically measures the level in the vertical plane of the excavation shaft, and a second comparing means compares the detected level with a design level line in response to the output of the second measuring means. The respective outputs from the first and second comparison means obtained in this way are calculated by the calculation means, and thereby the future target digging direction of the shield tunneling machine is determined. The output is given to the selection means, and a plurality of jacks are selected so that the shield tunneling machine advances in the target digging direction, and a propulsive force in the digging direction is obtained. The jacking selected by the selection means in this way has its jacking pattern displayed by the display means, and by providing such a display means at the operator's seat of a shield tunneling machine, the operator of the shield tunneling machine can The selected jacking pattern can be easily visually confirmed and the driving situation can be understood. Further, a display means responsive to the output of the calculation means displays the current position of the shield excavator and the future target direction of excavation. By providing this, the operator of the shield tunneling machine can easily visually check the display contents of the display means and understand the operating status. In this way, the excavation pit can be automatically surveyed, so productivity is improved by saving labor through automation of surveying work in shield construction. Also, CAD, C
It is possible to improve the quality of construction management such as excavation management and accuracy control using AM. Furthermore, it will become possible to improve precision by providing real-time driving instructions to operators, centralize construction management information through networking (preparation for centralized management), and prepare for unmanned construction as the basic technology for complete automation of shield excavation. Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. The automatic shield surveying operation control system of the present invention, which aims to save labor in surveying work in shield construction and to control the operation of the shield excavator 4 (m<direction indication), is a rail installed on the crown center line of the segment. 2, a light wave range finder 5 mounted on a shield excavator 4;
and an attitude angle detector 6 (second [21#)], an automatic level measuring device 7 that measures the level by detecting the pressure from the water-filled communication pipe 7a, and a computer and its software that analyze these data. Arithmetic means 25 realized by etc.
, and display means 9 for instructing the operator in the shield excavator 4 in a direction. According to such a shield automatic surveying operation control AA device 1, field engineers only need to carry out confirmation surveying once a week. Reduces survey work in large spaces, long distances, high humidity, pressure, etc.) In addition, since automatic surveying is carried out in parallel with shield excavation, there is no need to interrupt work for surveying, and the amount of work to be completed per day increases accordingly. Furthermore, since the position of the shield excavator 4 is analyzed in conjunction with the excavation and the direction is given to the operator in real time, construction accuracy is improved. In such shield work, a starting shaft 11 is excavated vertically downward from the ground surface 10, and the shield excavator 4 suspended in a disassembled state is assembled inside this starting shaft 11, and the excavation direction is as shown in FIG. While excavating to the left), the shield excavator 4 moves forward by a jack provided on the shield excavator 4. In the substantially horizontal excavation shaft 12 dug by the excavator 4, segments made of fLFA, which will be described later, are constructed along the inner surface. Thereafter, a rail 2 is attached to this segment so as to be located at the center of the crown, and a traveling body 3 runs along the rail 2. This running body 3 runs between an entrance plate 13 which is a reference position provided on the base side of the rail 2, that is, the starting shaft side, and an end plate 14 provided on the downstream side of the excavation direction D1, and in this way, By running the traveling body 3 between both plates 1314, a planar survey of the section 11 for which segment construction has already been completed is performed. When the shield excavator 4 further excavates from the end plate 14 by a distance of 812 per day, for example, the distance He 2
The segment is constructed on the inner peripheral surface of the excavation shaft 12, and the straight rail 2 is connected to the segment. When the end plate 14 is further excavated by a distance 12 in addition to the already excavated distance 11, the end plate 14 is displaced to the position indicated by the imaginary line 14a, and therefore the traveling distance of the traveling body 3 becomes l 1 +12. In other words, the traveling body 3 has a distance e1+
Plane surveying was carried out over 12 days. FIG. 2 is a system diagram 1b of the embodiment shown in FIG. The traveling body 3 has a driving means 17 for self-propelling in the section H'l+12) in which the primary lining in the excavation shaft 12 has been completed.
, an angle measuring means 18 realized by an encoder or the like, one self-running distance measuring means, and detecting each data of horizontal alignment and traveling distance measured by these angle measuring means 18 and one self-running distance measuring means. and transmitting means 21 for transmitting the data to a central control room 20 provided on the ground surface 10. Each data from the transmission means 21 is transmitted to the calculation means 25 in the central control room 20 via line r3. With such traveling I*3, when the shield excavation work on -day is completed, rail 2 for 12 excavation length is added,
An end plate 14a is installed at the forefront thereof. At the same time as the next day's work starts, the traveling body 3 moves back and forth between the entrance plate 13 and the end plate 14a, and measures its alignment. When the traveling body 3 arrives at the entrance plate 13, the distance to the target provided on the end plate 13 is measured every moment by the light wave range finder 5 mounted on the shield excavator 4. At the same time, the direction of the shield tunneling machine 4 is detected by the attitude angle detector 6. In addition, the shield tunneling machine 4 has a pitching meter 2.
2 and a rolling meter 23, which correct errors in the vertical and horizontal directions. This rail 2 is installed in the center of the tunnel of the excavation shaft 12. Therefore, by detecting the amount of displacement from the rail 2, the alignment of the excavation hole can be determined. The measurement data from the light wave range finder 5, the attitude angle detector 6, the automatic level measuring device 7, the pitching meter 22, and the rolling meter 23 are transmitted to the central control room 20 via the line 14 by the transmission means 24. The data is transmitted to the arithmetic processing unit 25, which is the arithmetic means used to perform the processing. This arithmetic processing unit 25
The display means 26 displays the current position of the shield excavator 4 and the subsequent target digging direction in response to the output from the arithmetic processing unit 25, and the display contents displayed by the display means are provided. a printing means 27 for outputting on printing paper;
A storage means 28 for storing data related to input and output of the arithmetic processing unit 25 and two XY plotters for plotting f% based on the output from the arithmetic processing unit 25 are provided. The output from the processing unit 25 is also transmitted by the transmission means 30 via the line 14 to the display means 9 provided at the operator's seat of the shield excavator 4. The display means 9 includes a processing device 31 for processing the data transmitted by the transmission means 30, and a display means 32 for displaying display contents on the screen based on the output from the processing device 31. With reference also to FIG. The data is transmitted to the arithmetic processing unit 25 in the central control room 20 on the ground surface 10 and analyzed. In such an analysis in the arithmetic processing unit 25, the design normal line and the design standard line are compared, and the future target direction of the shield excavator 4 and the jacking pattern provided in the shield excavator 4 are selected. . The display means 9 also displays the current position of the shield excavator 4 to the operator in the shield excavator 4 using the display means 32 based on the data analyzed by the arithmetic processing unit 25 in the central control room 20. , indicates the direction of future excavation and displays the jacking pattern selected as described above. Said transmission means 21, 24.3
0 is determined by taking into account the amount of data to be taken, transmission speed, environmental resistance, etc., and for example, a multiplex transmission device is used. 4 is a sectional view showing a schematic internal structure of the traveling body 3, FIG. 5 is a horizontal sectional view of the traveling body 3 shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the traveling body 3 shown in FIG. It is a sectional view seen from line ■-■. The traveling body 3 running along the rail 2 includes front and rear bogies 36 and 37 arranged at intervals in the longitudinal direction of the rail 2 and running along the rail 2, and these bogies 3.
6.37. Inside the three housings of the trolley 36, the angle measuring hand 1218 is provided.
will be provided. The angle measuring means 18 includes an output shaft 41 which is rotatable around a rotation axis C1 perpendicular to the axis of the connecting rod 38, which is attached to a hinge 40 provided at one end of the connecting rod 38.
A common axis C1 of the output shaft 41 including the output shaft 41 and the encoder 44 is perpendicular to the axis of the rail 2. When the connecting rod 38 is angularly displaced around the axis C1 with respect to the housing 39 of the truck 36, the rotation is input to the encoder 44 via the output shaft 41. The encoder 44, into which the amount of rotation from the output shaft 41 is input, outputs an electrical signal with a number of pulses corresponding to the amount of rotation, and the output is sent to the data transmission means 21 (second [1st ) reference). The angle detection signal thus input to the transmission means 21 is input to the arithmetic processing unit 25 in the central control room 20 via the line p3.16. The truck 36 is also equipped with an inclinometer 46 for attitude detection. This inclinometer 46 determines that when the truck 36 is displaced from the rail 2 in the left and right direction (perpendicular to the paper surface of 21), the vertical axis C1 is deviated from the rail 2.
This is provided to correct the measured values for pitching and rolling, as will be explained later. Further, a power source 45 is provided on one side of the housing of the truck 36, and the drive means 17 is driven by the power from the power source 45. The driving means 17 includes a pair of wheels Wl, W2: W3, W4 arranged on both sides of the rail 2, a servo motor M for rotating the wheels Wl, W2 around a vertical axis, and a servo motor M. The rotational force input from the output shaft 50 of
When driving power is supplied to the servo motor M from the power source 45 via the line 17, the output shaft 50 of the servo motor M is rotationally driven around its rotation axis. The rotational force from the output shaft 50 is decelerated by, for example, a deceleration fi 53 having a built-in differential gear mechanism. With reference to FIG. 7, each output shaft 54.5 from the reducer 53
A connecting shaft 56 is connected to the end of 5 via universal joints Jl and J2.
.. 57 are connected, and each other end of the connecting shaft 56.57 is connected to a universal joint J3.57. J4 to wheel w1. It is connected to the rotating shafts 51 and 52 of w2. The rotating shafts 51 and 52 are rotatably provided around respective rotational axes by bearings 58 and 59, and these bearings 58 and 59 are rotated relative to the axis of the rail 2 by a guide member 60 fixed to the three housings of the truck 36. It is supported so as to be freely displaceable in the vertical axial direction, that is, in the left-right direction in FIG. A right cylindrical outer cylinder 61 is fixed to the bearing 58, and an inner cylinder 62 is fixed to the bearing 59. The inner cylindrical body 62 is fitted into the outer cylindrical body 61 and is movable along the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 61 in its axial direction. 1 of these! A tension coil spring 63 is housed between the bearing 58 and the free end end surface 62c fitted into the outer cylinder 61 of 4c62, and the spring force of the tension coil spring 63 causes the bearings 58, 59 to A spring force is applied to the wheels in the direction of approaching each other.As a result, each wheel Wl, W2
A force R that approaches each other acts on the wheels Wl and W2, and the rail 2 is held between both sides by the wheels Wl and W2. Therefore, the wheels Wl and W2 do not separate from the rail 2 while the traveling body 3 is running, and the power from the servo motor M can be reliably transmitted to the rail 2. The pressure R from the wheels Wl, W2 to the rail 2 is always kept constant by a configuration not shown. Further, the servo motor M is positioned by a control means such as a sequencer or a computer. Further, the universal joints 51 to J4 each have a rotating shaft of 51°52.
The connecting shafts 5657 are provided in pairs, and are also connected to both ends of the connecting shaft 5657. As a result, the output shaft 54 and the rotation shaft 5
1, the output shaft 55, and the rotating shaft 52. In association with such wheels W1 to W4, attitude angle detectors (hereinafter also referred to as yawing meters) 65 are provided, which detect the attitude angle of the truck 36 in the horizontal direction with respect to the rails 2. This detector 65 is, for example, a linear gauge, and has a main body 66 fixed to the housing 39 (II) of the trolley 36, and a detection rod 67 elastically protruding outward from the main body 66. Detection The tip of n67 is elastically in contact with an abutting member 69 that is fixedly connected to a support member 68 that is rotatably provided to rotate the rotating shaft 51 of the wheel W1.One end of this abutting member 69 is , is fixed to a guide rod 70 fixed to the support member 68, and a compression coil spring 71 is attached to the guide rod 70. This compression coil spring 71 allows the support member 68 to be fixed to the inner side with respect to the three side walls of the housing. , that is, it is elastically biased in the direction approaching the rail 2. Therefore, when the wheel W1 is displaced relative to the three housings in the left-right direction in FIG. 7, the detection rod 67 is pressed by the six contact members. and its displacement is measured by a measuring device tIlltrII (not shown) provided in the main body 66. Such attitude angle detectors are similarly provided for the other wheels W2, W3, and W4. It is a simplified side view of one self-running distance measuring means provided in relation to wheels W3 and W4.Wheels W3 and W4 that sandwich the rail 2 from both sides are attached to rotating shafts 73 and 74, and these rotating shafts 73.74 is the guide member 75
is rotatably supported around each rotation axis. This guide member 75 has the same configuration as the guide member 60 described above, and a description thereof will be omitted to avoid duplication. Each end of the rotary shafts 73, 74 that protrudes downward through the guide member 75 is connected to the input shaft 78.77 of the rotary encoder 76.77.
79 by joints 80.81. When the traveling body 3 runs along the rail 2, the wheels W3. W4 is driven to rotate around each vertical axis, and the rotation is inputted to the input shaft 7879 via the rotation shafts 73 and 74, and the amount of rotation is measured by the encoder 76.77. These encoders 76, 77 are, for example, absolute type encoders, and each wheel W3. The travel distance is measured based on the average value of the rotation amount of W4. These encoders 76.
The maximum resolution of 77 is 4096/rotation, and in order to set the accuracy of the measurement distance to ±0.5 mm/2000 rom, the resolution X is expressed by the first equation. ±Q, 5>(65π/x) 2X (2000/65π
)...(1) Therefore, the resolution X is 1278
/' rotation is required, and the resolution is satisfied by this encoder 76.77, so the length measurement sensitivity is ±
016 mrn/2000 mm. Detection signals corresponding to the traveling distance measured by such encoders 76 and 77 are inputted to the processing unit 25 of the central control room 20 via the line 13° 16 by the transmission means 21 provided in the truck 37. . The structure of the pond of the cart 37 is similar to that of the above-described cart 3, and corresponding parts are given the suffix a. Note that the driving means 17 is not provided in the fifth truck 37. The inclinometer 46 has a servo accelerometer built in a waterproof case, and the servo accelerometer is composed of a pendulum with a weight supported by a hinge, a photoelectronic deflection detector, and a servo amplifier. When acceleration acts on the pendulum, the pendulum is displaced from its equilibrium point, converts the amount of displacement into an electrical signal, and sends a current through the servo amplifier to the torquer coil, returning the pendulum to its original equilibrium point.This current is not applied. Since the current value is proportional to the acceleration, the motion acceleration can be detected by measuring the current value, and the gravitational acceleration component, that is, the inclination angle can be measured. FIG. 9 is an axis-perpendicular sectional view showing how the rail 2 is attached to the segment 85, and FIG. 10 is a side view of a part of the rail 2. A box-shaped metal segment 87 is continuously fixed in the circumferential direction to the inner circumferential surface 86 of the excavation shaft 12 using bolts, nuts, etc.
One end of the longitudinal hanging piece 8788 is attached to the main girder using bolts and nuts. Hanging piece 87.8
8 are formed with elongated holes 89.90 extending in the axial direction thereof, bolts 91 are installed in these elongated holes 89.90, and the bolts 91 are inserted into the bolt insertion holes 9 of the connecting member 92.
3 and the nut 94 is screwed. An inverted U-shaped mounting member 94 is attached to the connecting member 92 so as to be rotatable around the axis of the support shaft 95 . A screw hole 97 into which a bolt 96 is screwed is formed in the mounting member 94.
A pressing plate 98 is fixed to the tip of a bolt 96 screwed into the bolt 96 . The rail 2 is placed in the groove of the mounting member 94 like this.
The protrusions 99 fixed at intervals along the axial direction are fitted into the protrusions 99, and the protrusions 99 are clamped by tightening the bolts 96. With this configuration, the center line of the rail 2 is aligned with the excavation hole 1.
2, the adjustment can be made by changing the angle θ1 formed by the axes of the hanging pieces 87 and 88 while loosening the nut 91 screwed onto the bolt 91.
In this way, the rail 2 can be displaced in the vertical and horizontal directions and placed on the central axis of the excavation shaft 12. FIG. 11 is an axis-perpendicular sectional view showing the mounting structure of the rail 2 of the embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a side view thereof. A U-shaped mounting member 102 is fixed to the main girders 101 of the segments 12a that are arranged adjacent to each other along the axial direction of the excavation shaft 12, while being clamped by screw members 103. The mounting member 102 has hanging pieces 104, 105, 106 each having a bolt 107 and a nut 108 at their other ends.
connected by. At the lower end of the hanging piece 106 is a nut 11 into which a threaded rod 109 embedded in the rail 2 is screwed.
0 is fixed, in this state, the uppermost hanging piece 104 can rotate around the vertical axis as shown by the arrow R1, and the hanging piece 105 can rotate around the horizontal axis of the bolt 107. It can be angularly displaced in the direction of arrow R2. Furthermore, the hanging piece 106 is angularly displaceable around the horizontal axis of the bolt 111 in the direction of arrow R3. Further rail 2
By rotating the nuts 110 and 113 screwed into the rails, the height of the rail 2, that is, the vertical position of the rails 1113 and 12 can be adjusted. FIG. 13 is a sectional view showing a structure for connecting mutually adjacent rails 2, 2a. A coupling device 118 is used when coupling the rails 2.2a. The connecting device 118 includes 11 main bodies made of a material such as hard rubber;
Threaded rods 120, 12 having rotational axes on a common straight line
1, bevel gears 122 and 123 fixed to one axial end of each threaded rod 120 and 121 so as to face each other, and 1
【歯車122,123に噛合する$ 1&車124
と、傘歯車124と同軸に固定された駆動棒125とを
有する。ねじ棒120,121の各他端部は、本体11
9の外周面から外方に向けて部分的に突出しており、レ
ール2,2aの各端部に設けられた端板126,127
のねじ孔128,129に螺合している。駆動棒125
に形成された掛合部128に、たとえば六角レンチなど
をti)合して回転させることによって、傘歯車124
の回転はその傘歯車124にそれぞれ噛合する傘歯車]
、 22 。
123に伝達されてねじ欅120,121が各回転軸線
まわりに回転駆動される。このようなねじ棒120,1
21の回転によって、ねじ棒120゜121がそれぞれ
螺合しているねじ孔128.129が形成された端板1
26,127が、相互に近接または離反する方向に変位
される。これによってレール2,2aは相互に適度の緊
張力で連結される。
このような連結部f118によって、前記第1図に関連
して述べたように、シールド掘進機4が距Ml 2だけ
掘進するたびに一直線状のレール2aが連結される。
第14図は、走行体3の基本的な測定動作を説明するた
めの簡略化した平面図である。前述したように一直線状
の各レール2.2aが連結装置118によって交点P1
で連結され、この交点P1を挟んで走行体3の台車36
.37が、レール2a、2の各点P2.P3上に各中心
線C1,C2が配置された状態となっている。このよう
な状態において、台車36.37が自走1f!#i:
ll+ i bだけ走行し、このときの連結棒38の中
心軸線とレール2,2aの各中心軸線との成す角度α、
β1を計測して、これらの4つのパラメータp。
!、1.α3.β、に基づいて、次に述べる第1および
第2の計算方法によってそれぞれレール2,2aの線形
を算出する方法について説明する。
まず第1の方法において、第15図に示されるように、
レール2,2εtの交点P1を挟んで走行1本3が配置
されたとき、点PL、P2.P3によって挟まれた三角
形の内角α1.β、を前記測角手段18によって計測し
て三角形を決定し、既知のレール軸線C4,C5にこの
三角形を連結してトラバーを形成し、レール2,2aの
線形を算出する。このような基本的手順に従って、第1
6図に示されるように各交点PL、P2.P3.・・・
、Piに対してトラバー計算を行い、これによってレー
ル2,2aの線形が求められる。
次に、未知量である距IILs1. 、 S12 、
S13・−・、SN、の求め方について、第16図およ
び第17図を参照して説明する。まず交点P1における
交角φ1は、前述したように各台車36.37に備えら
れるエンコーダ44.44aによって測定された角度α
0.β1から第2式によって求められる。
φ、=180°−(α8+β1)
・・・(2)また、点POから交点P1まで
の距離しは既知量であり、したがって前述した点C2,
PL間の距離X11は第3式によって求められ、点PL
、C1間の距M X l 2は第4式によって求められ
る。
上述のようにしてさらに交点P2に関しても角度α2.
β2が測定され、第5式、第6式、第7式によって交角
δ2、距離X 21 + X 22が求められる。
φ、 =180°−(α2+β2)
・・・(5)これらの第3式、第4式、第6式、第7式
によって距離X、、、X、□; X2.、X、□が求め
られると、第8式〜第10式によって未知量である距離
S/、。
S12.Sl、が求められる。
Sl+ =1112 1! at +x、、 +x、□
) −(8)S12 =1113
(N a2+X21 + X22 )
−(9)S15 =(1−4<11lff÷Xj+
+ Xiz ) −(10)このよう
にして各交点P1〜P、における三角形の2辺の長さX
l、、 XI2とその挟角φ、が求められる。
次に第18[Jを参照して、第2の計算方法について説
明する。この第2の計算方法では、レール上に走行体3
の連結棒38を基準とするトラバーを形成し、各交点P
1〜P1における角度α1〜α1β1〜β1を測定する
。この角度α1〜α1.β1〜β1に基づいて連結棒3
8の軸線C3からの方位角φ。〜φ、を算出し、トラバ
ー計算によって走行体3の連結棒38の軸線C3の線形
3算出する。
第19図および第20図を参照して、具体的な算出方法
を説明する。まず角度α1〜α8は台車3637にそれ
ぞれ備えられるエンコーダ44,44aによって測定さ
れ、まず最初に測定された方位角φ。に基づいて方位角
φ1〜φ、が第11式〜第13式によって算出される。
φ1=φ0+β1+α2 ・・
・(11)φ2 =φ鵞 +β2 +αコ
・・・ (12)φコ =φ2 +βコ
+α、
・・・ (13)
第21図はレール2,2aの軸線C4,C5に対して台
車36.37がそれぞれ角度α2.C5だけ回転し5台
車軸C4、C5の法線方向l\距離1.Y。
xmyだけ平行移動し、さらに台車36.3’7が04
、C5に対して角度θ□、θFF、θ83.θ、Pのロ
ーリングおよびピッチングを生じた場合の補正計算を説
明するための図である。第21図に示したパラメータを
、(a)既知量と、(b)計測値と、(C)計算値とに
よって分類すると次のとおりである。
(a)既知量
L:連結棒38の回転軸中心距離
Fl:台車のローリング中心(台車の固定中心〉と連結
棒38の回転軸間の距離
H:台車の固定レール間距離(第22図参照)<b>測
定値
T□:台車36側の連結棒38と台車軸C6の挟角
TFE:台車37側の連結棒38と台車軸C7の(夾角
θ、P 台車361則のピッチング角
θF11 台車36側のローリング角θ、21台車3
7側のピッチング角
θ、・台車37側のローリング角
Nr+(x=1〜4):レール固定車輪の台車36端部
からの距離(
第22図参照)
N、、(i=1〜4);レール固定車輪の台車37端部
からの距離(
第22図参照)
(c )計算値
δIFP :台車36側の連結$i38の回転軸グ)ピ
ッチングによる偏心量
δ;F8二台車36側の連結棒38の回転軸のローリン
グによる(荷心量
δ1■;台車37側の連結棒38の回転軸のピッチング
による偏心量
δ16R:台車37flll)連結棒38(7)O−!
J ングによる偏心量
lr+:台車36の中心から連結棒38の回転軸までの
偏心距離
l+z :台車37の中心から連結棒38の回転軸ま
での偏心距離
T F? :ピッチングおよびローリングを補正した
台車軸C6と台車中心点とを結
ぶ線分L1との挟角
T詐t :ピッチングおよびローリングを補正した台
車軸C7と台車中心点とを結
ぶ線分L1との挟角
α、 :台車軸C6とレール軸C4との挟角αS
:台車軸C7とレール軸C5との挟角11ry:台車3
6の中心と台車軸C6の法線とレール軸C4との交点距
離
!6. 二台車37の中心と台車軸C7法線とレール軸
C5との交点路w/1(後部)TF 、ピッチング、
ローリング、ヨーイングおよび台車36の平行移動を補
正
した線分L2とレール軸C4との挟
角
T、 °ピッチング、ローリング、ヨーイングおよび
台jilE 37の平行移動を補正した線分し2とレー
ル軸C5との挟
角
Ll :ローリング、ピッチングを補正した回転軸中心
距離
L2 ・ローリング、ピッチング、ヨーイングおよび台
車36.37の平行移動
を補正した回転軸中心距離
以上の計算1aL2.T、、T、がトラバー計算の基本
データとなる。
第25[]は、既知量り、ト1および計測値T□。
T a F l θFP θ、 θap、
θau、Nr+(j=1〜4)、1st(i=1〜4)
を使用して、最終的にトラバー組立に必要な数値L 2
、 T F、 T *を求めるための計算の順序を示
すフローチャートである。
まずステップn1で、パラメータh、θFp、θ□。
θ1.θ、に基づいて偏心量δ1.P、δ1□、δI!
P+δlB%+ I Fl+ l I+を計算し、ステ
ップn2でパラメータL、T、、、T、、、 δIFP
I δ1□2 δ1.P。
δIBR,I Fl、 e ice用イテ挟角TFt、
T、、および距11L1を計算する。次にステップn
3で、パラメータH,1v+ (i= 1〜4)、1
fit(i=1〜4)に基づいて挟角α2.C3および
距N1!、。
l ayを計算し、ステップn 4でパラメータL】。
T rt + T my + C1,αll+ l F
Y+ l IYに基づいて挟角T、、T、および距離L
2を計算する。このようにステップnl、n2でローリ
ングおよびピッチングの補正を行い、ステップn3.n
4で、ヨーイングおよび台車36.37の平行移動の補
正を行う。
第26図は、前述の第25121におけるステップrl
l−、r+ 2のローリングおよびピッチングJ)補正
値f)算出する手順を示す口である。前述のローリング
およびピッチングに対する補正値δl、8.δIrP+
δIBN、δ1laPは、第14式〜第17式によって
求められる。
δIFR=l’l ・S i rlθ、、
−= <14>δ+rp =l’+−s
i rlθ、P、、、 (15)δ+a*=l’+S
ir+θ、、、、、<16)δIlp ”’I’l ・
S 1 rlθsp 、、、
<17)ここに、TFFは補正後の台車36eAの角
度〈ピッチング、ローリングを油止)で、らり、Tar
は補正後の台車371mの角度(ピッチング、ローリン
グを補正)であり、TFFは誤差を含んだ検出角度台車
36側であり、T、は誤差を合んだ検出角度台11E3
7側である。
第26[Uにおいて、T Frは補正後の台車361円
の角度(ピッチング、ローリングを補正)であり、T
atは補正後グ)台車37@の角度〈ピッチ〉グI7−
リングを補正)であり、T、、ii誤差を3んだ検出角
度台車36側で、P)す、T、2は誤差を含んだ検出角
度台車37側である。そして、前後部の台車36.37
に搭載しである2軸傾斜計およびロークリエンコーダに
よってδ1F7.δIFPI δl−δIIIPI T
vr、 T IIFを求め、これらを用いて補正後の
値T PT 、 T at、および台車の中心点圧@L
Lを求める。
次に、連結環38の偏心位置として考えられるパターン
は、δ0..δlFP+ δlBR+ δ118Pの
符号の組み合わせで分類すると81 (=9X9)通り
存在する。
(以下余白)
二のように台車36.37の各中心点C1、(:2の偏
心方向の組み会わせは第1表の通りである。
前述したように、δl F R+ δl F P +
δ188.δIIIPの符号のMlかわせでは81通り
のパターンが存在するが、以下に示す計算例と同様の方
法で補正することができる。
第1表の組み会わせのうち、たとえば■−■の組み会わ
せは、第28図および第29図に示されるように、まず
ステップS1でLL、αを求める。
その第1段階として第18式〜第21式によって角度T
、、、T@、、距8111 Fl、 l a+を求める
・/Fl=Qゲフπコー 、−、<
2゜、p、、=/−J四=刀
、、、(21)また第30[!lに示されるように第2
2式および第23式が成立し、
Ll−*i++α=/ r+・5in(Trl +T、
J +l s+・5in(180” Tel T
ar>・・・〈22)
Ll・cr+sα=L+−/r+・eos(Tr+モT
、F) −4,、・cos(180° T−+ Ts
−)・・・(23)
これらの第22式、第23式を整理して第24式、第2
5式を得る。
Ll ・!l+ina =Il r+ ・5in(’L
+ +TFF)+l alsin(Tm+ jTar)
−<24 )Ll ・cosrJ = L +l
r+ ・cos(Trl ’Trr)←l a+ ・
cos(Tel ’Tar) −<25 >第18式
〜第21式および第24式、第25式によって角度αは
、第26式によって求められる。
また距離L1は、第26式を第24式または第25式に
代入することによって求められる。
したがって角度Trr+ TITは第27式、第28式
によって求めることができる。
F、、 =T、、−α ・・
・(27〉Tl1y ””Tsr−α
・・・(28)第31図は、ヨーイングの補
正計算を説明するための図である。各台車36.37の
ヨーイングに対する補正計算は、各車輪W1〜W 4
; W]、 a〜W4aにそれぞれ関連して設けられた
検出36によ−)で求められた変位量に基づいて計算す
ることができる。まず第32図に示されるよう位、台車
36の初期状弓における各検出器の読みを、1Flt+
(1”’ 1〜4)とする0次に第33図に示され
ろように、ヨーイング発生時の各検出器のメモリグ)読
みをl Fl+ 1 、□+ l F’3. l r+
とする。これら値!、。(i =1〜4) 、 l F
l、 l Fl、 l vs。
/ FTに基づいて台車36の回転角α、は、第29式
で求められる。
・・・(29)
なお、台車37の回転角α、ちまた同様にして求められ
る。
第3−NE?lを9照して、台車36の台車軸C6とレ
ール中心軸C4との軸線、台車軸C6に垂直な法線方向
の距離11.12は、第30式、第31式によって求め
られる。
このようにして求められたli! M l 2 、およ
び第29式によって求められた回転角α、に基づいてヨ
ーイングの補正量11Yは、第32式によって求められ
る。
l vv = H/ 2・tanar l 2なお、
台車37の補正値111Yも同様の方法で求めることが
できる。
ここで、第31図において示される各符号は次の通りで
ある。
Tr:i4正後の台車3611111の角度T・ :補
正1負の台車3711!1の角度TF?:ピッチング、
ローリングを補正した台車36側の角度
T s v :ピッチング、ローリングを補正した台車
37側の角度
αF=台車36側のレール軸と台車軸との偏心角
α6 :台車37側のレール中心軸C5と白車軸(−ニ
アとfl jji心角
Ll:ピッチング、ローリングを補正した回転軸中心距
離
し2・ローリング、ピッチング、ヨーイングおよび台車
37を平行移動を補正した回転軸中心距離
前述のような計算に基づいて補正後の角度TF。
T8距離、L2は、第35図に示されるように既知の値
L L 、 T Fr、 T 11?、 l FY、
l m7.α1.α6を用いて求められる。またレール
中心点の線分と台車中心点の線分との偏心パターンは、
ローリング、ピッチングの補正の場合と同様に81通り
存在する。計算方法はローリング、ピッチングの場合と
同様に行う。
ヨーイングおよび台車36.37の平行移動の補正の計
算例として、次の3通り(1)、(If)。
(III)を示す。
(1)レール中心点の線分と台車中心点の線分が交差す
る1%な
くII)レール中心点の線分と台車中心点の線分が交わ
らない1%き
(Ill)台車36、台車37のいずれかの中心点がレ
ール中心点と一致しているP4か
上述のパターン以外の場きでも、以下に示す計算例と同
様の方法で補正することができる。
つまり、レール中心点と台車中心点の線分とが交差する
場外には、第36図に示されるように、距離L2および
角度αを求めるために、第33式で示す関係式が成立し
、この第33式を整理して第34式が求められる。
L2s1na=I FT ・5in (90” Tr
y)七l at ・*in <90” T−)−4F
T −casTrv fl sy ・cwTay
−(Tri )L2=LIZ FT−eo!!
(90’″−TF? > l ay ・coa (9G
’ Tet )=L1−I PY ・5inTpy −
1、、−5inT@y ・= (34)こ
れらの第33式および第34式から第35式が導かれる
。
第35式を第33式または第34式に代入することによ
って、距離L2を求めることができる。
またT、、T8は第36式および第37式によって求め
ることができる。
TF=Tr? ←α、−α
19.〈あ)T8” Tarモα、
モα ・・・〈
37)以上のようにして走行体3のピッチング、ローリ
ング、ヨーイングおよび台車の平行移動に対する補正計
算を行うことができ、測量精度を向上させることができ
ろ。しかも前述のような補正計算は、走行体3からライ
ンe3を介して地上の中央制()シ室20内に備えられ
る演算処理装置25によ−)て演W %埋され、人示手
段26.32によってその内容かに示されるので、シー
ルド掘進生業を中断することなく 、 fF業と平行し
て自動、1131を行うことができる。
発明の効果
本発明によれば、走行体によって実施工法線の正確な自
動測量を行うことができるので、設計法線とJ)村比′
t!−精密に行うことができるようになり、ニゲ)よう
な実施工法線と設計法線との対比結果に基づいて、シー
ルド掘進機を掘進方向を制御坪することによって、その
シールド掘進機によ−)て、掘削された掘削坑の実施工
法線を設計法線に可及的に近づけることができ 施工精
度を格段に向上することができるとともに、aI1m作
業を自動化して人力の削減を図ることができるようにな
る。[$1 & wheel 124 meshing with gears 122 and 123
and a drive rod 125 fixed coaxially with the bevel gear 124. The other ends of the threaded rods 120 and 121 are connected to the main body 11.
End plates 126, 127 partially protrude outward from the outer peripheral surface of rail 9 and are provided at each end of rails 2, 2a.
are screwed into screw holes 128, 129. Drive rod 125
By fitting, for example, a hex wrench into the engaging portion 128 formed in the ti) and rotating it, the bevel gear 124
The rotation of the bevel gears meshing with the bevel gears 124]
, 22. 123, and the screws 120, 121 are driven to rotate around their respective rotation axes. Such a threaded rod 120,1
21, the end plate 1 is formed with threaded holes 128 and 129 into which threaded rods 120 and 121 are respectively screwed.
26 and 127 are displaced toward or away from each other. As a result, the rails 2 and 2a are connected to each other with appropriate tension. As described in connection with FIG. 1, the linear rail 2a is connected by such a connecting portion f118 every time the shield excavator 4 excavates by the distance Ml2. FIG. 14 is a simplified plan view for explaining the basic measurement operation of the traveling body 3. FIG. As described above, each linear rail 2.2a is connected to the intersection point P1 by the connecting device 118.
, and the bogie 36 of the traveling body 3 is connected across this intersection P1.
.. 37 is each point P2. of the rails 2a, 2. The center lines C1 and C2 are arranged on P3. In such a state, the carts 36 and 37 are self-propelled 1f! #i:
The angle α between the central axis of the connecting rod 38 and each central axis of the rails 2 and 2a at this time is
β1 is measured and these four parameters p. ! , 1. α3. A method of calculating the linearity of the rails 2 and 2a using the first and second calculation methods described below based on β will be described. First, in the first method, as shown in FIG.
When the running track 3 is placed across the intersection P1 of the rails 2, 2εt, the points PL, P2 . The interior angle α1 of the triangle sandwiched by P3. β is measured by the angle measuring means 18 to determine a triangle, this triangle is connected to the known rail axes C4 and C5 to form a traver, and the alignment of the rails 2 and 2a is calculated. Following these basic steps, the first
As shown in FIG. 6, each intersection PL, P2. P3. ...
, Pi, and the linearity of the rails 2, 2a is determined by this. Next, distance IILs1. which is an unknown quantity. , S12,
How to obtain S13..., SN will be explained with reference to FIGS. 16 and 17. First, the intersection angle φ1 at the intersection point P1 is the angle α measured by the encoder 44.44a provided on each truck 36.37 as described above.
0. It is determined from β1 by the second equation. φ,=180°−(α8+β1)
...(2) Also, the distance from point PO to intersection P1 is a known quantity, so the above-mentioned points C2,
The distance X11 between PL is obtained by the third equation, and the distance
, C1 is determined by the fourth equation. As described above, the angle α2.
β2 is measured, and the intersection angle δ2 and the distance X 21 + X 22 are determined by the fifth, sixth, and seventh equations. φ, =180°−(α2+β2)
...(5) Using these third, fourth, sixth, and seventh equations, the distance X, , X, □; X2. , S12. Sl, is required. Sl+ =1112 1! at +x,, +x,□
) −(8)S12 =1113
(Na2+X21+X22)
-(9) S15 = (1-4<11lff÷Xj+
+ Xiz ) - (10) In this way, the lengths of two sides of the triangle at each intersection P1 to P,
l,, XI2 and its included angle φ are found. Next, the second calculation method will be explained with reference to the 18th [J. In this second calculation method, the traveling body 3 is placed on the rail.
A traverse is formed using the connecting rod 38 as a reference, and each intersection point P
1 to P1, angles α1 to α1 β1 to β1 are measured. This angle α1~α1. Connecting rod 3 based on β1~β1
Azimuth angle φ from axis C3 of 8. ~φ, is calculated, and the linearity 3 of the axis C3 of the connecting rod 38 of the traveling body 3 is calculated by traverse calculation. A specific calculation method will be described with reference to FIGS. 19 and 20. First, the angles α1 to α8 are measured by the encoders 44 and 44a provided on the truck 3637, and the azimuth angle φ is first measured. Azimuth angles φ1 to φ are calculated based on Equations 11 to 13. φ1=φ0+β1+α2...
・(11) φ2 = φ2 + β2 + α
... (12) φ co = φ2 + β co
+α,
... (13)
FIG. 21 shows that the carts 36 and 37 are at an angle α2. It rotates by C5 and the normal direction l\distance 1 of the 5 bogie axles C4 and C5. Y. It moves in parallel by xmy, and then the trolley 36.3'7 moves 04
, C5 at angles θ□, θFF, θ83. FIG. 7 is a diagram for explaining correction calculation when rolling and pitching of θ and P occur. The parameters shown in FIG. 21 are classified as follows: (a) known quantities, (b) measured values, and (C) calculated values. (a) Known quantity L: Distance between the center of the rotation axis of the connecting rod 38 Fl: Distance between the rolling center of the truck (fixed center of the truck) and the rotation axis of the connecting rod 38 H: Distance between the fixed rails of the truck (see Figure 22) ) <b> Measured value T□: Included angle between the connecting rod 38 on the bogie 36 side and the bogie axis C6 TFE: (Included angle θ, P pitching angle θF11 according to the bogie 361 rule) between the connecting rod 38 on the bogie 37 side and the bogie axis C7 Rolling angle θ on the 36 side, 21 bogie 3
Pitching angle θ on side 7, Rolling angle Nr + (x = 1 to 4) on side of truck 37: Distance from the end of truck 36 of rail fixed wheels (see Figure 22) N,, (i = 1 to 4) ; Distance of the rail fixed wheel from the end of the bogie 37 (see Figure 22) (c) Calculated value δIFP: Connection on the bogie 36 side; rotation axis of the rotation shaft G) Eccentricity due to pitching δ; Connection between the F8 two bogies 36 side Due to rolling of the rotating shaft of the rod 38 (center of load δ1■; eccentricity due to pitching of the rotating shaft of the connecting rod 38 on the truck 37 side δ16R: truck 37flll) connecting rod 38 (7) O-!
Amount of eccentricity due to J ng lr+: Eccentric distance from the center of the truck 36 to the rotation axis of the connecting rod 38 l+z: Eccentric distance from the center of the truck 37 to the rotation axis of the connecting rod 38 TF? : Angle T between the line segment L1 connecting the bogie axis C6 with pitching and rolling corrected and the bogie center point. : Angle T between the line segment L1 connecting the bogie axis C7 with pitching and rolling corrected and the bogie center point. Angle α: Included angle αS between bogie axis C6 and rail axis C4
: Included angle 11ry between bogie axis C7 and rail axis C5: Bogie 3
Intersection distance between the center of 6, the normal line of the bogie axis C6, and the rail axis C4! 6. Intersection road w/1 (rear) TF between the center of the two bogies 37, the normal line of the bogie axis C7, and the rail axis C5, pitching,
The included angle T between the line segment L2 that has been corrected for rolling, yawing, and the parallel movement of the platform 36 and the rail axis C4, ° The angle T between the line segment L2 that has corrected the rolling, yawing, and the parallel movement of the platform 37, and the rail axis C5 Included angle Ll: Rotating axis center distance L2 corrected for rolling and pitching Calculation 1aL2. T,,T,becomes the basic data for traver calculation. The 25th [] is a known weighing scale, T1, and a measured value T□. T a F l θFP θ, θap,
θau, Nr+ (j=1-4), 1st (i=1-4)
Finally, the numerical value L2 required for traverse assembly is determined using
, T F, T * is a flowchart showing the order of calculations. First, in step n1, parameters h, θFp, θ□. θ1. The eccentricity δ1. P, δ1□, δI!
P+δlB%+I Fl+ l I+ is calculated, and in step n2, the parameters L, T, , T, , δIFP
I δ1□2 δ1. P. δIBR, I Fl, ite included angle TFt for e ice,
T, and distance 11L1 are calculated. Then step n
3, the parameters H, 1v+ (i = 1 to 4), 1
Based on fit (i=1 to 4), the included angle α2. C3 and distance N1! ,. Calculate l ay and set the parameter L] in step n4. T rt + T my + C1, αll+ l F
Based on Y+ l IY, the included angle T, , T and distance L
Calculate 2. In this way, rolling and pitching corrections are performed in steps nl and n2, and step n3. n
4, correction for yawing and translation of the carriages 36, 37 is performed. FIG. 26 shows step rl in the above-mentioned No. 25121.
1-, r+ 2 rolling and pitching J) Correction value f) This is an opening showing the calculation procedure. Correction value δl for the aforementioned rolling and pitching, 8. δIrP+
δIBN and δ1laP are determined by Equations 14 to 17. δIFR=l'l ・S i rlθ,,
-= <14>δ+rp =l'+-s
i rlθ, P, , (15) δ+a*=l'+S
ir+θ, ,,,<16) δIlp ”'I'l ・
S 1 rlθsp ,,,
<17) Here, TFF is the angle of the trolley 36eA after correction (pitching, rolling stopped), Rari, Tar
is the angle of the cart 371m after correction (pitching and rolling corrected), TFF is the detection angle cart 36 side including the error, and T is the angle of the detection angle table 11E3 including the error.
It is on the 7 side. In the 26th [U, T Fr is the corrected angle of 361 circles of the trolley (pitching and rolling are corrected), and T
at is after correction G) Angle (pitch) of trolley 37@G I7-
T, , ii is the side of the detection angle carriage 36 which includes the error, and P), T, 2 is the side of the detection angle carriage 37 which includes the error. And front and rear trolleys 36.37
δ1F7. δIFPI δl−δIIIPI T
vr, T IIF are determined, and these are used to calculate the corrected values T PT , T at , and the center point pressure of the bogie @L
Find L. Next, the pattern considered as the eccentric position of the connecting ring 38 is δ0. .. There are 81 (=9×9) combinations of codes when classified by the code combinations δlFP+δlBR+δ118P. (Left space below) As shown in Table 1, the combinations of the eccentric directions of the center points C1 and (:2) of the bogies 36 and 37 are as shown in Table 1.As mentioned above, δl F R + δl F P +
δ188. There are 81 patterns in Ml changing of the sign of δIIIP, but they can be corrected using a method similar to the calculation example shown below. Among the combinations in Table 1, for example, for the combination ■-■, as shown in FIGS. 28 and 29, LL and α are first determined in step S1. In the first step, the angle T is calculated by equations 18 to 21.
,,,T@,, Find the distance 8111 Fl, l a+ /Fl=Qgefuπko , -, <
2゜, p,, =/-J4 = sword
,,,(21) Also the 30th [! The second as shown in l
Equation 2 and Equation 23 are established, Ll−*i++α=/r+・5in(Trl +T,
J+l s+・5in(180”Tel T
ar>・・・〈22) Ll・cr+sα=L+−/r+・eos(Tr+MoT
,F) −4,,・cos(180° T−+ Ts
-)...(23) By rearranging these 22nd and 23rd equations, we obtain the 24th and 2nd equations.
We obtain equation 5. Ll・! l+ina =Il r+ ・5in('L
++TFF)+l alsin(Tm+jTar)
-<24) Ll ・cosrJ = L +l
r+ ・cos(Trl 'Trr)←l a+ ・
cos(Tel 'Tar) -<25 > From Equations 18 to 21, and Equations 24 and 25, the angle α is determined by Equation 26. Further, the distance L1 is obtained by substituting the 26th equation into the 24th equation or the 25th equation. Therefore, the angle Trr+TIT can be determined by Equations 27 and 28. F,, =T,, -α...
・(27〉Tl1y ””Tsr-α
(28) FIG. 31 is a diagram for explaining yawing correction calculation. The correction calculation for the yawing of each bogie 36.37 is performed for each wheel W1 to W4.
; W], a to W4a, respectively, can be calculated based on the displacement amount determined by the detection unit 36 provided in relation to W4a. First, as shown in FIG.
(1"' 1 to 4) As shown in FIG. 33, the memorization reading of each detector at the time of occurrence of yawing is l Fl+ 1, □+ l F'3. l r+
shall be. These values! ,. (i = 1 to 4), lF
l, l Fl, l vs. / FT, the rotation angle α of the trolley 36 is determined by Equation 29. (29) The rotation angle α of the cart 37 can also be obtained in the same manner. 3rd-NE? 1, the axis between the bogie axis C6 of the bogie 36 and the rail center axis C4, and the distance 11.12 in the normal direction perpendicular to the bogie axis C6 are determined by Equations 30 and 31. The li obtained in this way! Based on M l 2 and the rotation angle α determined by Equation 29, the yawing correction amount 11Y is determined by Equation 32. l vv = H/ 2・tanar l 2 Furthermore,
The correction value 111Y for the truck 37 can also be obtained in a similar manner. Here, each symbol shown in FIG. 31 is as follows. Tr: Angle T of i4 positive and rear truck 3611111: Correction 1 Angle TF of negative truck 3711!1? :pitching,
Angle T sv on the bogie 36 side with rolling corrected: Angle αF on the bogie 37 side with pitching and rolling corrected = Eccentric angle α6 between the rail axis on the bogie 36 side and the bogie axis α6: Rail center axis C5 on the bogie 37 side White axle (-near and fl jji center angle Ll: Center distance of the rotation axis with pitching and rolling corrected. 2. Center distance of the rotation axis with correction for rolling, pitching, yawing and parallel movement of the truck 37. Based on the calculations described above. The angle TF after correction is T8 distance, L2 is the known value L L , T Fr, T 11?, l FY, as shown in Fig. 35.
l m7. α1. It is obtained using α6. In addition, the eccentric pattern between the line segment at the rail center point and the line segment at the bogie center point is
As in the case of rolling and pitching corrections, there are 81 types. The calculation method is the same as for rolling and pitching. The following three methods (1) and (If) are examples of calculations for correction of yawing and translation of the bogies 36 and 37. (III) is shown. (1) The line segment at the rail center point and the line segment at the bogie center point do not intersect at 1% II) The line segment at the rail center point and the line segment at the bogie center point do not intersect at 1% (Ill) Bogie 36, bogie Even in cases other than the above-mentioned pattern such as P4 in which any center point of 37 coincides with the rail center point, correction can be performed using the same method as the calculation example shown below. In other words, outside the field where the line segment between the rail center point and the bogie center point intersect, as shown in FIG. 36, in order to find the distance L2 and the angle α, the relational expression shown in Equation 33 is established, Equation 34 can be obtained by rearranging Equation 33. L2s1na=I FT ・5in (90” Tr
y) 7l at ・*in <90” T-)-4F
T-casTrv fl sy ・cwTay
-(Tri)L2=LIZ FT-eo! !
(90'''-TF? > l ay ・coa (9G
' Tet )=L1-I PY ・5inTpy −
1,, -5inT@y .= (34) Equation 35 is derived from these Equations 33 and 34. By substituting Equation 35 into Equation 33 or Equation 34, distance L2 can be determined. Further, T, , T8 can be determined by Equations 36 and 37. TF=Tr? ←α, −α
19. (A) T8” Tarmo α,
Moα...〈
37) As described above, it is possible to perform correction calculations for the pitching, rolling, and yawing of the traveling body 3 and the parallel movement of the truck, and it is possible to improve survey accuracy. Moreover, the above-mentioned correction calculations are carried out by an arithmetic processing unit 25 provided in the central control room 20 on the ground via the line e3 from the traveling body 3, and are performed by the human indicating means 26. Since the contents are indicated by .32, 1131 can be performed automatically in parallel with the fF work without interrupting the shield excavation work. Effects of the Invention According to the present invention, accurate automatic surveying of the construction normal line can be carried out using a traveling body, so that the design normal line and J) Mura ratio'
T! - By controlling the direction of excavation of the shield excavator based on the comparison result between the construction normal and the design normal, the shield excavator can ), it is possible to bring the actual construction normal line of the excavated borehole as close as possible to the design normal line, dramatically improving construction accuracy, and reducing human labor by automating the aI1m work. become able to.
第1図は本発明の一実施例の概略的構成を示す断面図、
第2図は第1図に示される実施例の系統図、第3図はそ
の作業工程の流れを示すフローチャート、第4図は走行
体3の概略的な内部構造を示す縦断面図、第5図は第4
図に示される台車36の水平断面図、第6図は第5図の
切断面線■−■から見た断面図、第7図は台車36の車
輪Wl。
W2け近の拡大断面図、第8図は車*W3.W4に関連
して設けられる自走距11測定手段19の簡略化した側
面図、第9図はレール2のセグメント85への取は状態
を示す軸直角断面図、第10図はそのレール2の一部の
側面図、第11図は本発明の他の実施例のレール2の取
付構造を示す軸直角断面図、第12(1はそのレール2
を取付4′II造を示す側面図、第1301は相互に隣
接するレール2゜25Lを連結するための構造を示ず拡
大断面口、第1411Nは走行体3の測定動牛を説明す
るための簡略した平面図、第15図は交点P1における
角度ci i、βiを示す簡略化した平面図、第16図
は第15図に示される基本的測定原理に基づいて複数の
交点に関するトラバー計算を説明するための図、第17
0は第160に対応するトラバーの組立図、第18図は
第2の計算原理を説明するためj)図、第19図は第1
8[IJに示される基本的計算が法に基づいて複数の交
点に関する[・ラバー計算を説明するための図、第20
1E14は第19図に対応するトラバーの組立図、第2
1図はローリング、ビツナング、ヨーイングおよび台車
の平行移動に関する補正計算を説明するための図、第2
2図はレール2に対してヨーイングおよび平行移動を生
じた状誓を示す図、第23図はその補正計算を説明する
ための図、第24図は距離L2および角度T、、T、に
関連する計算を説明するための図、第2511はその計
算の手順を示すフローチャート、第260はローリング
およびビッナングの補正値を求めるための計算を説明す
るための図、第27図は台車36.37の変位位置を示
す図、第2S図は第27図に示される一例の補正計算を
示す図、第29図は第28図に関連する計算手順の流れ
を示すフローチャート、第30図は第29図に対応する
計算を説明するための図、第31図はヨーイングおよび
台車の平行移動に対する補正計算を示す図、第32図は
台車36の初期状態を示す図、第33図はヨーイングお
よび台車の平行移動を生じた状9j+台車36を示す図
、第34図は第33図に対応する計算を説明するための
図、第35図はヨーイングおよび台車の平行移動の具体
的な計算を説明するための図、第36図はレールの中心
点の線分と台車中心点の線分とが交差する1%きのヨー
イングおよび台車の平行移動の補正計算を説明するため
の図である。
1・・・シールド自動測量運転制御装置、2,2a・・
・レール、3・・・走行体、4・・・シールド掘進機、
12・・・掘削坑、17・・・駆動手段、18・・・測
角手段、1つ・・・自走距離測定手段、20・・・中央
制御室、21.2−1.30・・・伝送手段、22・・
・ピッチング計、23・・・ローリング計、25・・・
演r1処理装置、2632・・・へ示手段、36.37
・・・台車、38・・・連結棒、4・1.76.77・
・・エンコーダ、65・・・姿勢角検出2S、85・・
・セグメント
代理人 弁理士 西教 圭一部
第 3図
′鳩
第
図
第11
図
第12
図
第13
図
2b
第22図
第24閏
第25図
第26図
第27B!!1
(−)51FR
(−)NIBR
第30図
第31
図
第28図
第29図
第32図
第33図FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention;
2 is a system diagram of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the work process, FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic internal structure of the traveling body 3, and FIG. The figure is number 4
6 is a sectional view taken along the section line ■--■ in FIG. 5, and FIG. 7 is a horizontal sectional view of the truck 36 shown in the figure. FIG. 7 is a wheel Wl of the truck 36. An enlarged sectional view near W2, Figure 8 is a car*W3. A simplified side view of the self-running distance 11 measuring means 19 provided in connection with W4, FIG. 9 is a cross-sectional view at right angles to the axis showing how the rail 2 is attached to the segment 85, and FIG. A partial side view, FIG. 11 is an axis-perpendicular sectional view showing the mounting structure of the rail 2 of another embodiment of the present invention, and FIG.
No. 1301 is an enlarged cross-sectional view showing the structure for connecting the mutually adjacent rails 2゜25L, and No. 1411N is a side view showing the measurement movement of the traveling body 3. FIG. 15 is a simplified plan view showing the angles ci i and βi at the intersection point P1; FIG. 16 illustrates traver calculations for multiple intersection points based on the basic measurement principle shown in FIG. 15. Figure 17 for
0 is an assembly diagram of the traver corresponding to No. 160, FIG. 18 is a diagram for explaining the second calculation principle, and FIG.
8 [The basic calculation shown in IJ is based on the modulus regarding multiple intersection points [・Figure for explaining rubber calculation, No. 20
1E14 is the assembly drawing of the traver corresponding to Fig. 19, No. 2
Figure 1 is a diagram for explaining correction calculations regarding rolling, biting, yawing, and parallel movement of the truck;
Figure 2 is a diagram showing a situation where yawing and parallel movement occur with respect to the rail 2, Figure 23 is a diagram for explaining the correction calculation, and Figure 24 is related to distance L2 and angles T, , T, 2511 is a flowchart showing the procedure of the calculation, 260 is a diagram illustrating the calculation for determining rolling and binning correction values, and FIG. Figure 2S is a diagram showing the displacement position, Figure 2S is a diagram showing an example of the correction calculation shown in Figure 27, Figure 29 is a flowchart showing the flow of the calculation procedure related to Figure 28, Figure 30 is the same as Figure 29. A diagram for explaining the corresponding calculations, FIG. 31 is a diagram showing correction calculations for yawing and parallel movement of the truck, FIG. 32 is a diagram showing the initial state of the truck 36, and FIG. 33 is a diagram showing yawing and parallel movement of the truck FIG. 34 is a diagram for explaining calculations corresponding to FIG. 33, and FIG. 35 is a diagram for explaining specific calculations of yawing and parallel movement of the truck. , and FIG. 36 are diagrams for explaining correction calculations for 1% yaw and parallel movement of the bogie where the line segment at the center point of the rail intersects with the line segment at the center point of the bogie. 1... Shield automatic surveying operation control device, 2, 2a...
・Rail, 3... Traveling body, 4... Shield tunneling machine,
12... Excavation pit, 17... Drive means, 18... Angle measuring means, one... Self-propelled distance measuring means, 20... Central control room, 21.2-1.30...・Transmission means, 22...
・Pitching meter, 23...Rolling meter, 25...
Display means for performance r1 processing device, 2632..., 36.37
...Dolly, 38...Connection rod, 4.1.76.77.
...Encoder, 65...Attitude angle detection 2S, 85...
・Segment Agent Patent Attorney Keiichi Saikyo Figure 3' Pigeon Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 2b Figure 22 Figure 24 Leap 25 Figure 26 Figure 27B! ! 1 (-)51FR (-)NIBR Fig. 30 Fig. 31 Fig. 28 Fig. 29 Fig. 32 Fig. 33
Claims (5)
設したレールに沿つて走行体を走行させ、この走行体の
走行によつて予め定める基準位置からシールド掘進機の
近傍の位置までの全長にわたる掘削坑の水平面内でのシ
ールド法線の自動測量を行う第1測量手段と、 掘削坑の鉛直面内でのレベルの自動測量を行う第2測量
手段と、 第1測量手段の出力に応答して、実施工法線と設計法線
との対比を行う第1対比手段と、 第2測量手段の出力に応答して、検出レベルと設計水準
線との対比を行う第2対比手段と、第1および第2対比
手段の各出力に応答してシールド掘進機の今後の目標と
する掘進方向を演算する演算手段とを含むことを特徴と
するシールド自動測量運転制御装置。(1) A traveling body is run along a rail laid in an excavation pit excavated by a shield excavator, and the total length from a predetermined reference position to a position near the shield excavator is determined by the running of this traveling body. a first surveying means for automatically measuring the shield normal in the horizontal plane of the excavation shaft; a second surveying means for automatically measuring the level in the vertical plane of the excavation shaft; and responsive to the output of the first surveying means. a first comparing means for comparing the construction normal line and the design normal line; a second comparing means for comparing the detection level and the design level line in response to the output of the second surveying means; 1. A shield automatic surveying operation control device comprising: calculation means for calculating a future target excavation direction of a shield excavator in response to each output of the first and second comparison means.
に周方向に間隔をあけて複数個設けられ、かつセグメン
トに反力を受けさせて推進力を得るための複数のジャッ
キを選択する手段を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のシールド自動測量運転制御装置。(2) In response to the output of the calculation means, select a plurality of jacks that are provided at intervals in the circumferential direction of the shield excavator and that receive a reaction force on the segments to obtain propulsive force. The shield automatic surveying operation control device according to claim 1, characterized in that the shield automatic surveying operation control device includes means.
ジャッキパターンを表示する手段を備えることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載のシールド自動測量運転
制御装置。(3) The automatic shield surveying operation control device according to claim 2, further comprising means for displaying the jack pattern to be driven in response to the output of the selection means.
現在の位置と今後の目標とする掘進方向とを表示する手
段を備えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のシールド自動測量運転制御装置。(4) The shield automatic machine according to claim 1, further comprising means for displaying the current position of the shield excavator and the future target digging direction in response to the output of the calculation means. Surveying operation control device.
な移動距離を測定する測距器と、シールド掘進機の進行
方向を検出するための姿勢角検出器を含む第3測量手段
が備えられることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のシールド自動測量運転制御装置。(5) The shield tunneling machine is equipped with a third surveying means including a range finder for measuring the distance traveled relative to the rail and an attitude angle detector for detecting the traveling direction of the shield tunneling machine. A shield automatic surveying operation control device according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108209A JPH089948B2 (en) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Shield automatic survey operation controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108209A JPH089948B2 (en) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Shield automatic survey operation controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285199A true JPH02285199A (en) | 1990-11-22 |
| JPH089948B2 JPH089948B2 (en) | 1996-01-31 |
Family
ID=14478786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1108209A Expired - Fee Related JPH089948B2 (en) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Shield automatic survey operation controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089948B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04309809A (en) * | 1991-04-05 | 1992-11-02 | Pub Works Res Inst Ministry Of Constr | Inside tunnel measuring method in tunnel excavation work |
| JPH0538520U (en) * | 1991-10-29 | 1993-05-25 | 三菱重工業株式会社 | Tunnel construction accuracy measuring device |
| JPH0538519U (en) * | 1991-10-29 | 1993-05-25 | 三菱重工業株式会社 | Attitude measuring device for tunnel excavator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60212593A (en) * | 1984-04-06 | 1985-10-24 | 株式会社小松製作所 | Detection of direction of shield drilling machine |
| JPS61251710A (en) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Detecting method for position and attitude of tunnel drilling |
| JPH0194195A (en) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Kajima Corp | Automatic direction control method of shielding machine |
-
1989
- 1989-04-26 JP JP1108209A patent/JPH089948B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60212593A (en) * | 1984-04-06 | 1985-10-24 | 株式会社小松製作所 | Detection of direction of shield drilling machine |
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| JPH0194195A (en) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Kajima Corp | Automatic direction control method of shielding machine |
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| JPH0538519U (en) * | 1991-10-29 | 1993-05-25 | 三菱重工業株式会社 | Attitude measuring device for tunnel excavator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH089948B2 (en) | 1996-01-31 |
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