JPH0489998A - 小口径管推進方向指示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、非開削でトンネルを築造して管体を地中に埋
設する小口径管推進機に関する。

［従来の技術］ 小口径管推進機を用いて、非開削のトンネル式で管体を
埋設する管体埋設工事は、第３図の動作手順に示すよう
に、小口径管推進基本動作を繰返して実施される。この
小口径管推進基本動作において、小口径管推進機の推進
方向の修正はその先端装置の傾斜角や方位角などの姿勢
角と、垂直位置や水平位置などの位置の情報を基に行な
われる。先端装置の姿勢角や位置の情報は、小口径管推
進機に設けられた各種計測器によって直接に、あるいは
先端装置に後続された管体との相対的折れ角の計測結果
から計算によって間接的に得ることができる。このよう
な計測結果から得られた位置情報と管体埋設の予定位置
を示す工事計画線と比較して、その相対的な偏差がなく
なるように推進方向を決定し、さらに、先端装置の姿勢
角を考慮して、方向修正機構の修正量を操作することに
よって実施する（特願昭５８−９１０８８号参照）。

上記の方向修正結果は、先端装置に取り付けられた穿孔
ヘッドの土中への圧入推進と、発進立坑内に設置された
元押装置による押管推進とからなる、−回の小口径管推
進基本動作を完了した後に再度計測して得られる先端装
置の位置や姿勢角の情報に反映される。小口径管推進機
を用いた管体埋設工事は、このような計測、方向修正、
推進からなる一連の小口径管推進基本動作を動作単位と
し、その繰返しにより順次管体を土中に推進させ、その
結果として総合的に工事計画線に沿った管体の埋設を実
現する。このように工事計画線に沿った管体の埋設を実
現するには、計測に基づいた方向修正機構の方向修正量
の決定か重要なポイントとなる。

一方、この小口径管推進基本動作は土中に管体や穿孔ヘ
ットを推進するものであり土庄の影響を受けるため、−
回の小口径管推進基本動作で方向修正効果が理想的に現
れることはなく、複数回の小口径管推進基本動作が必要
となる。したかつて、方向修正効果が明確に現れるまで
、複数回の小口径管推進基本動作にわたって方向修正を
連続して実施すると、過度の方向修正を施すことになる
。その結果、工事計画線に対して大きく蛇行した管体を
敷設することになったり、最悪の場合は、元押装置によ
る管体の押管推進範囲を逸脱して工事の続行が不可能に
なることがあった。

また、管体を敷設している土質によっては、先端装置自
体の重量のため常に先端装置が地中深部方向に沈下して
いく傾向があり、それらを考慮した方向修正も必要であ
った。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、先端装置の位置、姿勢角の計測結
果に基づいて方向修正機構の修正量を操作する、従来の
小口径管推進機の推進方向の修正方法は、管体埋設工事
の実施者がその専門家としての知識と経験により方向修
正効果を予測しながら行なっているため、経験の乏しい
実施者による管体埋設工事と熟練した実施者による管体
埋設工事とでは、その工事品質に大きな隔たりが生じる
という欠点があった。

また、上記から明らかなように小口径推進機を用いた管
体埋設工事の実施者には、専門家としてのある程度の知
識と経験が必要となり、小口径管推進機を用いた管体埋
設工事の普及には、専門家養成訓練が重要な課題となっ
ている。

本発明の目的は、経験の乏しい実施者でも方向修正機構
の修正量を適切に操作することができ、したがって管体
埋設工事の経験の有無にかかわらず、小口径管推進機を
用いた品質の高い管体埋設工事を実施できる小口径管推
進方向指示装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の小口径管推進方向
指示装置は、 計測手段で計測した計測情報と方向修正機構の操作情報
とを順次保持する保持手段と、一連の動作の繰返しでな
る管体埋設工事における過去の成功事例から該計測情報
の履歴と該操作情報の履歴との関係をあらかじめ学習さ
せてあり、保持手段により保持されている該計測情報の
履歴と該操作情報の履歴とを入力し、当該実施中の管体
埋設工事の該計測情報の履歴と該操作情報の履歴とから
方向修正機構の次回の操作指示量を該学習結果に対応し
て出力する神経回路網を有している。

［作用］ 本発明は、熟練した実施者による小口径管推進機を用い
た管体埋設工事の成功事例を学習した神経回路網を備え
た小口径管推進方向指示装置により方向修正機構の修正
量を管体埋設工事実施者に提示するものである。この神
経回路網は、熟練した実施者による小口径管推進機を用
いた管体埋設工事の成功事例における方向修正機構の修
正量を教師データとし、その方向修正操作にかかわる先
端装置の位置、姿勢角の計測情報と更にその操作に先立
つ過去数回分の計測情報の履歴と方向修正機構の操作情
報の履歴とを事例学習入力としており、小口径管推進機
を用いた管体埋設工事におし）で、熟練した実施者によ
る成功事例と同等な方向修正量を出力する。

したがって、本発明によれば、小口径管推進機を用いた
管体埋設工事の実施者は、小口径管推進方向指示装置の
提示する確実性の高い方向修正機構の方向修正量を参考
にして、実際に操作する方向修正機構の修正量を決定で
きるので、専門家としての高度な知識や深い経験を必要
としなくなる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例を示す小口径管推進方向
指示装置のブロック図である。

この小口径管推進方向指示装置は、小口径管推進機の各
種計測器等によって得られた先端装置の位置と姿勢角の
計測情報を受信する入力インタフェース部１１と、小口
径管推進機の方向修正機構の修正量である操作情報を受
信する入力インタフェース部１２と、それぞれ入力イン
タフェース部１１．１２において受信した計測情報、操
作情報を正規化するデータ正規化部２１および２２と、
それぞれデータ正規化部２１．２２によって正規化され
た計測情報、操作情報を保持するシフトレジスタ３１お
よび３２と、一連の動作の繰返しでなる管体埋設工事に
おける過去の成功事例から該計測情報の履歴と該操作情
報の履歴との関係をあらかじめ学習させてあり、シフト
レジスタ３１．３２にそれぞれ保持されている該計測情
報の履歴と該操作情報の履歴とを入力とし、当該実施中
の管体埋設工事の該計測情報の履歴と該操作情報の履歴
とから方向修正機構の次回の操作指示量を該学習結果に
対応して出力する神経回路網４０と、神経回路網４０の
出力結果を小口径管推進機の方向修正機構の修正量のデ
ータ形式に変換するデータ整合部５０と、データ整合部
５０の出力である神経回路網４０の出力結果を管体埋設
工事の実施者に提示する表示装置等に送信するための出
力インタフェース部６０とによって構成されている。こ
こで、神経回路網４０は、入力層４０１、出力層４０３
および一層以上の中間層４０２から構成される多層構成
である。入力層４０１の各ユニット４００はシフトレジ
スタ３１および３２のレジスタ各段に接続されている。

また、シフトレジスタ３１．３２はそれぞれ（ｎ＋１）
段、ｎ段構成である。

第１図に示す小口径管推進方向指示装置によって、小口
径管推進機の方向修正機構の修正量を管体埋設工事の実
施者に提示する過程を第３図の動作手順に基づいて説明
する。

いま仮に、第１回目の小口径管推進基本動作を実施し始
めたとしよう。小口径管推進方向指示装置は、小口径管
推進機の各種計測器等によって得らｔだ先端装置の位置
と姿勢角の第１回目の計測情報を入力インタフェース部
１１を介して受信する。この第１回目の計測情報は、デ
ータ正規化部２１により神経回路網４０の入力データ形
式に変形され、シフトレジスタ３１に入力される。この
シフトレジスタ３１は、前述したように（ｎ＋１）膜構
成であり、最新計測情報である第１回目の計測情報が人
力されると、保持している情報を順次シフトさせ、（ｎ
＋１）段目からあふれた最も古い第（ｉ−ｎ−１）回目
の計測情報を廃棄し、結果として過去（ｎ＋１）回分の
計測情報を順次保持することになる。この時点において
、小口径管推進機の方向修正機構を実際に操作した方向
修正量は、前回の第（ｉ−１）回目の小口径管推進基本
動作で入力インタフェース部１２を介して小口径管推進
方向指示装置に受信され、データ正規化部２２により神
経回路網４０の入力データ形式に変形され、シフトレジ
スタ３２に入力されている。シフトレジスタ３２は、前
述したようにｎ段構成であり、シフトレジスタ３１の動
作と同様にして、前回までの過去ｎ回分の操作情報を順
次保持している。このようにして、第ｉ回目の小口径管
推進基本動作の方向修正量の決定にあたって、神経回路
網４０には、シフトレジスタ３１゜３２の各段の情報、
すなわち、最新の第ｉ回目の計測情報および第（ｉ−１
）回目から過去ｎ回分の計測情報と操作情報が入力され
る。神経回路網４０では、これらの情報を入力として、
まえもって施された学習に基づいて、第ｉ回目の方向修
正に対応した量を出力する。この出力結果は、データ整
合部５０によって方向修正機構の操作量の形式に変換さ
れ、出力インタフェース部６ｏを介して、適当なデータ
表示装置等により小口径管推進方向指示装置の出力とし
て管体埋設工事の実施者に提示される。管体埋設工事の
実施者は、この提示された出力値を参考にして、実際の
方向修正量を決定することが可能となる。

以上の説明において、シフトレジスタ３１３２は、過去
の履歴を神経回路網４０に取込むための一手法であり、
例えば６段程度のデータを積むことにより、過去の操作
履歴とそのリアクションを伴った計測結果を充分神経回
路網４０に取込むことが可能となる。なお、小口径管推
進基本動作の推進動作は、土中に管体や穿孔ヘットを推
進するもので土圧の影響を受けるが、この上圧は管体埋
設工事を実施している場所の土質によって異なってくる
。したがって、神経回路網４０には、実際に管体埋設工
事を行なっている場所の土質と同等の土質の場所で実施
された過去の成功事例を学習させておく必要がある。

なお、出力インタフェース部６ｏから小口径管推進機の
方向修正機構へ出力データを直接送信することによって
、小口径管推進機の自動方向修正を実現することも可能
となる。

また、入力インタフェース部１１は、先端装置に後続さ
れた管体との相対的折れ角の計測結果から計算によって
得られた先端装置の位置と姿勢角の情報を受信するよう
にしてもよい。

第２図は本発明の第２の実施例を示す小口径管推進方向
指示装置のブロック図である。

本実施例は、管体埋設工事を実施した場所の土質対応に
学習を施した神経回路網を複数（ｎ個）用意した例であ
る。データ整合部、出力インタフェース部も神経回路網
に対して各々ｎ個設けられている。第２図では、便宜上
、第１の土質と第ｎの土質に対応した神経回路網、デー
タ整合部、出力インタフェース部のみが示されている。

神経回路網４１は第１の土質に対応しており、ユニット
４１０を含む入力層４１１、中間層４１２および出力層
４１３で構成されている。神経回路網４ｎは第ｎの土質
に対応しており、ユニット４ｎＯを含む入力層４ｎ１、
中間／１４ｎ２および中間層４ｎ３で構成されている。

データ整合部５１と出力インタフェース部６１は第１の
土質に対応しており、神経回路網４１に順に接続されて
いる。データ整合部５ｎと出力インタフェース部６ｎは
第ｎの土質に対応しており、神経回路１！１４ｎに順に
接続されている。

本実施例は、粘土質や砂土質、あるいはローム土質など
で実施した管体埋設工事の成功事例を各土質対応に分割
し、神経回路網４１〜４ｎに学習を施しておき、それら
複数の神経回路網４１〜４ｎを並列に接続したものであ
る。小口径管推進方向指示装置は、計測情報と操作情報
の入力データに対して、それぞれ粘土質や砂土質、ある
いはローム土質などに相当する方向修正量を出力するこ
とになる。管体埋設工事の実施者は、それらの出力中か
ら最も適切な値を選択することによって方向修正量を決
定することが可能となる。第１図の実施例では、管体埋
設工事を実施する毎に適応土質に対応した学習済み神経
回路網を選択して小口径管推進方向指示装置内に設置す
ることが必須であったが、本実施例ではそのような入替
え作業が不用になる。なお、第２図の装置の各部の動作
は第１図の説明と同様なので省略する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、熟練した実施者による小
口径管推進機を用いた管体埋設工事の成功事例を学習し
た神経回路網を備えた小口径管推進方向指示装置により
、方向修正機構の修正量を管体埋設工事実施者に提示す
ることにより、管体埋設工事の実施者は、小口径管推進
機の方向修正機構の操作時に、熟練した実施者による過
去の成功事例から学習した結果に基づいて提示された方
向修正量を得ることかできるので、その値を参考にして
管体埋設工事を進めれば、経験の乏しい実施者であって
も方向修正機構の修正量を適切に操作することか可能と
なり、また、経験の有無にかかわらず、小口径管推進機
を用いて品質の高い管体埋設工事を実施できるようにな
るので、経験者不足に関係なく小口径管推進機の普及を
促進することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の第１、第２の実施例
を示す小口径管推進方向指示装置のブロック図、第３図
は小口径管推進機を用いた管体埋設工事の動作手順図で
ある。 １１・・・計測情報の入力インタフェース部１２・・・
操作情報の入力インタフェース部２１・・・計測情報の
データ正規化部 ２２・・・操作情報のデータ正規化部 ３１・・・計測情報のシフトレジスタ ３２・・・操作情報のシフトレジスタ ４０・・・神経回路網 ４１・・・第１の土質に対応した神経回路網４ｎ・・・
第ｎの土質に対応した神経回路網５０・・・データ整合
部 ５１・・・第１の土質に対応したデータ整合部５ｎ・・
・第ｎの土質に対応したデータ整合部６０・・・出力イ
ンタフェース部 ６１・・・第１の土質に対応した出力インタフェース部 ６ｎ・・・第ｎの土質に対応した出力インタフェース部 ４００、４１０．４ｎＯ・・・ユニット４０１．４］１
．４ｎｌ　・−人力層 ４０２、４］２．４ｎ２・・・中間層 ４０３、４１３．４ｎ３・・・出力層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非開削でトンネルを築造して管体を地中に埋設する
   小口径管推進機であって、該小口径管推進機の推進方向
   を修正する方向修正機構と、前記小口径管推進機の一部
   である先端装置の位置と姿勢角または前記先端装置と後
   続された管体との間の相対的折れ角を計測する計測手段
   とを有し、該計測手段により計測した位置と姿勢角また
   は前記相対的折れ角から計算によって得られた先端装置
   の位置と姿勢角の計測情報に基づき前記方向修正機構を
   操作し推進方向を決定して一回の小口径管推進動作を行
   ない、しかる後に該計測手段により新たな計測情報を得
   て次回の推進方向を決定するといった一連の動作を繰返
   して管体埋設工事を実施する小口径管推機における小口
   径管推進方向指示装置であって、 前記計測手段で計測した計測情報と前記方向修正機構の
   操作情報とを順次保持する保持手段と、前記一連の動作
   の繰返しでなる管体埋設工事における過去の成功事例か
   ら該計測情報の履歴と該操作情報の履歴との関係をあら
   かじめ学習させてあり、前記保持手段により保持されて
   いる該計測情報の履歴と該操作情報の履歴とを入力とし
   、当該実施中の管体埋設工事の該計測情報の履歴と該操
   作情報の履歴とから前記方向修正機構の次回の操作指示
   量を該学習結果に対応して出力する神経回路網を有する
   小口径管推進方向指示装置。 ２、前記神経回路網を複数個有し、各神経回路網には、
   前記管体埋設工事における過去の成功事例を、当該管体
   埋設工事を適用した土質対応に分割した成功事例毎に各
   々学習を施してあり、これら複数の神経回路網の各出力
   値を次回の推進方向を決定するための前記方向修正機構
   の操作指示量の候補とする請求項１記載の小口径管推進
   方向指示装置。