EP0730084A2 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern einer Vortriebsmaschine - Google Patents
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- EP0730084A2 EP0730084A2 EP96101555A EP96101555A EP0730084A2 EP 0730084 A2 EP0730084 A2 EP 0730084A2 EP 96101555 A EP96101555 A EP 96101555A EP 96101555 A EP96101555 A EP 96101555A EP 0730084 A2 EP0730084 A2 EP 0730084A2
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
Definitions
- the invention relates to a method for controlling a tunneling machine in the manufacture of an underground cavity profile according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to claim 5.
- the rock extraction on the face usually takes place mechanically using partial or full cutting machines.
- the actual position of the tunneling machine is continuously determined by means of measurement-related measures.
- the height and the position of excellent points of the tunneling machine have to be re-introduced from the starting point.
- the measuring path becomes longer and longer as the advance progresses, so that these methods are very complex; in addition, the drive must be stopped during the time of the measurement. Curvatures of the nominal axis require the activation of polygons and are only possible with accessible hollow profile cross sections.
- the basic building blocks - electronic theodolite and rangefinder - are supplemented by further modules that take over the remaining functions.
- the functions of the tachymeter can be automated; the movement in the two axes required for tracking can be carried out by stepper motors with appropriate gearboxes.
- a computer is required to support the functions of the tachymeter and to coordinate the entire measuring process.
- Such a measuring system for controlling a tunneling shield in underground mining is known from DE-A 40 17 833.
- the data about the spatial position of the tunneling shield and thus the actual course of the hollow profile strand are recorded and stored and evaluated in a computer.
- the special thing about This measuring system is that the servotheodolite and the long-range target are not arranged stationary, but are moved with the advance. This makes it necessary to determine the position of the servotheodolite and the long-term destination each time the tunneling machine is measured.
- the data on the position of the tunnel shield determined in previous measuring cycles corresponds to that of the position of the subsequent hollow profile strand at this point.
- the coordinates of a fixed inside the hollow profile strand and moving with it the theodolite and long-range destination depending on the distance of the theodolite from the starting point can be clearly determined.
- the invention is based on the object of specifying a method for controlling a tunneling machine which can be used in a wide variety of tunneling methods, regardless of the presence of a cavity profile lining.
- this object is achieved by a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 5.
- the invention is based on the consideration that by continuously determining the distance between the theodolite or the long-range target and the wall of the cavity, the variable position of the theodolite and long-range target and thus their coordinates can be calculated at any time.
- the use of the method according to the invention is not dependent on the presence of a lining of the cavity. This allows the method to be used economically even in hard rock.
- Fig. 1 shows schematically a longitudinal section through a creating cavity profile with the measuring arrangement according to the invention.
- a section of an already opened cavity profile here a tunnel tube with a circular cross section (FIG. 2).
- the face 2 is broken off at the left end of the tunnel tube in the illustration. This is done with the help of a tunnel boring machine 3, the drilling head 4 corresponds to the diameter of the tunnel tube 1.
- a trailer 5 is attached to the tunnel boring machine 3 and, in addition to supply lines, also receives a conveyor belt for removing the material loosened at the face 2.
- FIG. 2 shows a section through the follower 5 along the line II-II indicated in FIG. 1.
- the portal shape of the trailer 5 in cross section allows rail-bound wagons to drive into the trailer 5 and be loaded there.
- the servotheodolite 9 with integrated electronic profile measuring device 10 is arranged at the front end of the follower 5 in the middle above it.
- FIG. 3 schematically shows a servotheodolite 9 suitable for carrying out the method according to the invention in the view.
- an electronic profile measuring device 10 Integrated in the servotheodolite 9 is an electronic profile measuring device 10, which measures the distance of the servotheodolite 9 from the tunnel wall 19 with the aid of laser beams 17 directed through the eyepiece.
- FIG. 4 shows a schematic view of this part of the measuring arrangement. All parts of the measuring arrangement are connected on-line to the computer 21.
- 5a shows the first phase of tunneling, in which the tunnel boring machine 3 starts the tunneling work from the tunnel portal 18.
- the servotheodolite 9 is located at a point S known from coordinates and height, the starting point, stationary.
- a second point is set up as a long-range destination 12 with an active target board 13. This point is also known by location and height.
- the servotheodolite 9 detects and controls the tunnel boring machine 3 by first aiming at the long-range target 12, then horizontal and vertical angles to the active target plates 6 and 7, which can also be combined in one piece, at the tunnel boring machine 3 and finally their distance from the starting point S measures. Together with the data from the inclinometers 8, 11 and 15 on the tunnel boring machine 3 and the follower 5, which provide information about the extent of the roll, the respective position of the tunnel boring machine 3 can be determined via the computer 21, in which all measurement data flow together and are evaluated can be determined depending on the distance traveled by the tunnel tube 1. The sum of all data on the position of the tunnel boring machine 3 corresponds to the actual course of the tunnel tube 1.
- the computer compares the actual profile of the longitudinal axis of the tunnel with the target profile, calculates the control pulses that may be necessary and passes them on to the tunnel boring machine 3.
- 5b shows the second phase of the beginning of the tunneling, in which the tunnel tube 1 has already been driven so far that the trailer 5 partially extends into the tunnel tube 1.
- the servotheodolite 9 which was previously stationary, is converted to the follower 5, with which it moves as the drive progresses.
- the long-range target 12 is converted from the first phase to the starting point S and the old position of the servotheodolite from the first phase.
- the coordinates of the servotheodolite 9 must first be determined. To do this, the distance between the servotheodolite 9 and the starting point S is first determined. At this distance, the associated cross-sectional data of the tunnel profile are called up from the computer's memory. Since the position of the servotheodolite 9 within the tunnel tube 1 is not constant, but variable, its relative position within the tunnel cross section must be determined.
- the electronic profile measuring device 10 integrated in the servotheodolites 9 directs laser beams 17 through the eyepiece at a certain spatial angle to the tunnel wall 19, from where they are reflected (FIGS. 1 and 2). With the values determined in this way, the distance of the servotheodolite 9 from the tunnel wall 17 and its spatial coordinates can also be calculated.
- the position of the tunnel boring machine 3 can be determined as a function of the distance to the starting point S by measuring horizontal and vertical angles.
- the measuring system can only start the working cycle according to the method according to the invention when the follower 5 is located in the tunnel tube 1 over its entire length.
- the long-range destination 12 can now be implemented on the follower 5, so that it no longer has fixed coordinates. This situation is shown in Fig. 1.
- the coordinates of the servotheodolite 9 and the long-range target 12 must first be determined.
- the dimensions of the tunnel profile belonging to the corresponding cross-sectional locations can be called up from the computer's memory on the basis of the distance to the starting point S.
- the distance measurement to the starting point S is carried out by means of a steel measuring tape 16 which extends from the trailer 5 to the starting point S in the area of the supply lines. Its units of measurement are advantageously induced electromagnetically 20, so that the distance values can be continuously and automatically detected by a reading device.
- the reference direction for measuring the position of the tunnel boring machine 3 is calculated on the basis of the coordinates of the servotheodolite 9 and the long-range destination 12. According to the invention, however, it is also possible to specify the reference direction by means of a gyro theodolite, so that there is no need to set up a long-range destination 12 or only serve as a control.
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Abstract
Zum Steuern einer Vortriebsmaschine bei der Herstellung eines unterirdischen Hohlraumprofils, z.B. einer Tunnelröhre (1), dient eine Meßanordnung, mit der bei jedem Meßzyklus anhand der aufgefahrenen Strecke und der dazugehörigen abgespeicherten Daten über die Lage des bisherigen Hohlraumprofils mittels elektrischer Profilmeßvorrichtungen die Lage eines am vorderen Ende eines Nachläufers (5) installierten Servotheodoliten (9) und eines am rückwärtigen Ende des Nachläufers (5) installierten Fernziels (12) bestimmt wird. Ausgehend von diesen Koordinaten wird dann durch selbständige Messungen des Servotheodoliten (9) die Lage des momentanen aufgeschnittenen Profils der Ortsbrust (2) in Abhängigkeit von der aufgefahrenen Strecke ermittelt, ausgewertet und zur Wiederverwendung abgespeichert.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Vortriebsmaschine bei der Herstellung eines unterirdischen Hohlraumprofils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 5.
- Im Untertagebau bieten sich bei der Herstellung von unterirdischen Hohlraumprofilen, wie z.B. Tunnelröhren, Stollen etc. verschiedene, jeweils auf die Eigenschaften des zu durchfahrenden Gesteins abgestimmte Methoden an. Bei weichem, locker gelagertem Material, wie z.B. Lehm, Schluff, Sand, das die Gefahr des Einbrechens birgt, wird der aufgeschnittene Hohlraum mit Rohren oder Tübbingen ausgekleidet, bei hartem und dicht gelagertem Gestein, wie z.B. Fels, reicht die Gesteinsfestigkeit aus, um den Hohlraum ohne Stützkonstruktion zu erhalten.
- Bei beiden Arten geschieht der Gesteinsabbau an der Ortsbrust maschinell in der Regel unter Einsatz von Teil- oder Vollschnittmaschinen. Zur Steuerung dieser Maschinen entlang einer Sollachse wird mittels vermessungstechnischer Maßnahmen kontinuierlich die Istlage der Vortriebsmaschine festgestellt. Bei konventionellen Meßverfahren müssen die Höhe und die Lage ausgezeichneter Punkte der Vortriebsmaschine jeweils neu vom Startpunkt aus herangeführt werden. Der Meßweg wird dabei mit fortschreitendem Vortrieb ständig länger, so daß diese Verfahren sehr aufwendig sind; außerdem muß der Vortrieb während der Zeit der Vermessung ruhen. Krümmungen der Sollachse erfordern die Einschaltung von Polygonzügen und sind nur bei begehbaren Hohlprofilquerschnitten möglich.
- Zur Erleichterung von Vermessungsarbeiten sind polare Vermessungssysteme bekannt, die nicht nur von der Punktaufnahme über die geodätischen Berechnungen bis hin zur Erstellung von Karten einen automatischen Datenfluß ermöglichen, sondern auch die automatische Zielerkennung und Zieleinstellung; es gibt elektronische Tachymeter, die aus einem elektronischen Theodolit und Entfernungsmesser bestehen und die in der Lage sind, auch bewegte Punkte zu verfolgen (DE-Z "Zeitschrift für Vermessungswesen", Heft 11, Nov. 1984, S. 553 bis 563). Mittels dieser Systeme gelingt es, folgende Vorgänge zu automatisieren:
- Zeitpunkt der Messung auswählen,
- anzumessenden Punkt auswählen,
- Instrument auf den Punkt ausrichten,
- Instrument dem Punkt nachführen,
- Meßvorgang auslösen,
- Meßwerte registrieren,
- Meßwerte interpretieren,
- weiteren Messungsverlauf bestimmen.
- Zu diesem Zweck werden die Grundbausteine - elektronischer Theodolit und Entfernungsmesser - durch weitere Baugruppen ergänzt, die die restlichen Funktionen übernehmen. Die Funktionen des Tachymeters können automatisiert werden; die für die Nachführung erforderliche Bewegung in den beiden Achsen kann durch Schrittmotoren mit entsprechenden Getrieben erfolgen. Zur Unterstützung der Funktionen des Tachymeters sowie zum Koordinieren des gesamten Meßablaufs ist ein Rechner erforderlich.
- Ein derartiges Meßsystem zur Steuerung eines Vortriebsschilds im Untertagebau ist aus der DE-A 40 17 833 bekannt. Hier werden beim Vorpressen von Hohlprofilsträngen mit Hilfe eines sich mit dem Hohlprofilstrang mitbewegenden Servotheodoliten und Fernziels laufend die Daten über die räumliche Lage des Vortriebsschildes und damit der Istverlauf des Hohlprofilstranges erfaßt sowie in einem Rechner abgespeichert und ausgewertet. Das besondere an diesem Meßsystem ist, daß Servotheodolit und Fernziel nicht stationär angeordnet sind, sondern mit dem Vortrieb mitbewegt werden. Das macht vor jedem Einmessen der Vortriebsmaschine eine Standpunktermittlung von Servotheodolit und Fernziel notwendig.
- Da der Hohlprofilstrang bei dieser Art des Vortriebs immer der durch den Vortriebsschild freigeschnittenen Öffnung folgt, entsprechen die in vorangegangenen Meßzyklen ermittelten Daten über die Lage des Vortriebsschildes jeweils denen der Lage des nachfolgenden Hohlprofilstranges an dieser Stelle. Damit sind die Koordinaten eines fest im Inneren des Hohlprofilstranges befestigten und mit diesem sich bewegenden Theodoliten und Fernziels in Abhängigkeit vom Abstand des Theodoliten zum Startpunkt eindeutig bestimmbar.
- Die Anwendung dieses Steuerungsverfahrens ist jedoch abhängig vom Vorhandensein einer Hohlraumauskleidung, die sowohl Servotheodolit als auch Fernziel in einem konstanten Abstand zur Hohlprofillängsachse halten und die mit dem Vortrieb mitbewegt wird.
- Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Vortriebsmaschine anzugeben, das unabhängig vom Vorhandensein einer Hohlraumprofilauskleidung bei den verschiedensten Vortriebsmethoden eingesetzt werden kann.
- Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung basiert auf der Überlegung, daß durch laufende Ermittlung des Abstandes zwischen dem Theodolit bzw. dem Fernziel und der Wandung des Hohlraumes jederzeit die variable Lage von Theodolit und Fernziel und damit deren Koordinaten errechenbar sind. Dadurch ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht an das Vorhandensein einer Auskleidung des Hohlraums gebunden. Dies erlaubt auch in hartem Gestein eine wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens.
- Da die Meßzyklen im zeitlichen Abstand von 10 bis 15 Sekunden erfolgen, erhält man ein sehr genaues Aufmaß des Hohlraumprofils, das einerseits schon zu einem sehr frühen Zeitpunkt Abweichungen von der Sollkurve erkennen läßt und andererseits als Grundlage für Massenberechnungen verwendet werden kann.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1
- schematisch einen Längsschnitt durch ein zu erstellendes Hohlraumprofil mit der Meßanordnung,
- Fig. 2
- einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
- Fig. 3
- schematisch einen Servotheodoliten mit Okularlaser und elektronischer Profilmeßvorrichtung,
- Fig. 4
- ebenso eine aktive Zieltafel mit elektronischer Profilmeßvorrichtung in der Ansicht sowie die
- Fig. 5a und b
- schematisch in einem Längsschnitt die verschiedenen Phasen beim Anfahren eines Hohlraumprofils.
- Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein zu erstellendes Hohlraumprofil mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung. Im einzelnen sieht man einen Ausschnitt eines bereits aufgefahrenen Hohlraumprofils 1, hier eine Tunnelröhre mit kreisförmigem Querschnitt (Fig. 2). An dem in der Darstellung linken Ende der Tunnelröhre findet der Abbruch der Ortsbrust 2 statt. Dies geschieht mit Hilfe einer Tunnelbohrmaschine 3, deren Bohrkopf 4 dem Durchmesser der Tunnelröhre 1 entspricht. An der Tunnelbohrmaschine 3 angehängt ist ein Nachläufer 5, der neben Versorgungsleitungen auch ein Förderband zum Abtransportieren des an der Ortsbrust 2 gelösten Materials aufnimmt.
- Die zur Steuerung der Tunnelbohrmaschine 3 erforderliche Meßanordnung ist zum Teil an der Tunnelbohrmaschine 3 und zum Teil am Nachläufer 5 installiert; sie umfaßt an der Tunnelbohrmaschine 3
- zwei aktive Zieltafeln 6 und 7 sowie
- ein zweiachsiges Inklinometer 8 zur Bestimmung von Verrollung und Längsneigung der Tunnelbohrmaschine 3 und
- einen Servotheodoliten 9 auf einem motorisierten Dreifuß mit integrierter elektronischer Profilmeßvorrichtung 10 sowie
- ein zweiachsiges Inklinometer 11 zur Bestimmung von Verrollung und Längsneigung des Nachläufers 5 und
- ein Fernziel 12, bestehend aus einer aktiven Zieltafel 13 mit einer integrierten elektronischen Profilmeßvorrichtung 14,
- ein zweiachsiges Inklinometer 15 zur Bestimmung von Verrollung und Längsneigung und
- als Längenmeßeinrichtung ein elektromagnetisch induziertes Stahlband 16 zum Messen der Länge zwischen der Meßanordnung und dem Startpunkt sowie
- einen Rechner 21 zum Erfassen, Speichern, Auswerten und Senden der durch die Meßanordnung ermittelten Daten.
- In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Nachläufer 5 entlang der in Fig. 1 angegebenen Linie II-II dargestellt. Die Portalform des Nachläufers 5 im Querschnitt erlaubt es, daß zum Schuttern gleisgebundene Wagen in den Nachläufer 5 fahren und dort beladen werden können. Der Servotheodolit 9 mit integrierter elektronischer Profilmeßvorrichtung 10 ist am vorderen Ende des Nachläufers 5 mittig über diesem angeordnet. Fig. 3 zeigt schematisch einen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Servotheodoliten 9 in der Ansicht. In den Servotheodoliten 9 integriert ist eine elektronische Profilmeßvorrichtung 10, die mit Hilfe von durch das Okular gelenkten Laserstrahlen 17 den Abstand des Servotheodoliten 9 von der Tunnelwandung 19 mißt.
- Am rückwärtigen Ende des Nachläufers 5 befindet sich ebenfalls mittig über dem Nachläufer 5 als Fernziel 12 eine aktive Zieltafel 13 mit integrierter elektronischer Profilmeßvorrichtung 14. Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht dieses Teils der Meßanordnung. Alle Teile der Meßanordnung sind on-line mit dem Rechner 21 verbunden.
- Der Beginn und der Ablauf des erfindungsgemäßen Vermessungsverfahrens können anhand der Fig. 5a, b und 1 erläutert werden.
- Fig. 5a zeigt die erste Phase des Tunnelvortriebs, in der die Tunnelbohrmaschine 3 ausgehend vom Tunnelportal 18 die Vortriebsarbeiten beginnt. Zur Steuerung der Tunnelbohrmaschine 3 wird der Servotheodolit 9 an einem nach Koordinaten und Höhe bekannten Punkt S, dem Startpunkt, stationär eingerichtet. Weiter wird ein zweiter Punkt als Fernziel 12 mit einer aktiven Zieltafel 13 eingerichtet. Auch dieser Punkt ist nach Lage und Höhe bekannt.
- Der Servotheodolit 9 erfaßt und steuert die Tunnelbohrmaschine 3, indem er zuerst das Fernziel 12 anvisiert, dann Horizontal- und Vertikalwinkel zu den aktiven Zieltafeln 6 und 7, die auch in einem Stück vereinigt sein können, an der Tunnelbohrmaschine 3 und schließlich deren Entfernung zum Startpunkt S mißt. Zusammen mit den Daten der Inklinometer 8, 11 und 15 an der Tunnelbohrmaschine 3 und dem Nachläufer 5, die Aufschluß über das Maß der Verrollung geben, kann über den Rechner 21, bei dem alle Meßdaten zusammenfließen und ausgewertet werden, die jeweilige Lage der Tunnelbohrmaschine 3 in Abhängigkeit von der aufgefahrenen Strecke der Tunnelröhre 1 bestimmt werden. Die Summe aller Daten über die Lage der Tunnelbohrmaschine 3 entspricht dabei dem Istverlauf der Tunnelröhre 1. Diese Daten werden in dem Rechner abgespeichert und später bei der Ermittlung der variablen Lage von Servotheodolit 9 und Fernziel 12 innerhalb der Tunnelröhre 1 wieder herangezogen. In einem weiteren Arbeitsschritt vergleicht der Rechner den Istverlauf der Tunnellängsachse mit dem Sollverlauf, errechnet die gegebenenfalls notwendigen Steuerimpulse und gibt sie an die Tunnelbohrmaschine 3 weiter.
- Fig. 5b zeigt die zweite Phase des beginnenden Vortriebs, bei der die Tunnelröhre 1 bereits so weit vorangetrieben ist, daß der Nachläufer 5 teilweise in die Tunnelröhre 1 hineinreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird der bislang stationär angeordnete Servotheodolit 9 auf den Nachläufer 5 umgesetzt, mit dem er sich im Zuge des Vortriebs mitbewegt. Zur Ermittlung der Bezugsrichtung wird das Fernziel 12 aus der ersten Phase auf den Startpunkt S und alten Standpunkt des Servotheodoliten aus der ersten Phase umgesetzt.
- Zur Bestimmung der Lage der Tunnelbohrmaschine 3 müssen erst die Koordinaten des Servotheodoliten 9 ermittelt werden. Dazu wird zuerst die Entfernung zwischen Servotheodolit 9 und Startpunkt S bestimmt. Zu dieser Entfernung werden aus dem Speicher des Rechners die dazugehörigen Querschnittsdaten des Tunnelprofils abgerufen. Da die Lage des Servotheodoliten 9 innerhalb der Tunnelröhre 1 nicht konstant, sondern variabel ist, muß seine jeweilige relative Lage innerhalb des Tunnelquerschnitts ermittelt werden. Dazu werden durch die in den Servotheodoliten 9 integrierte elektronische Profilmeßvorrichtung 10 Laserstrahlen 17 durch das Okular unter einem bestimmten räumlichen Winkel an die Tunnelwandung 19 gerichtet, von wo sie reflektiert werden (Fig. 1 und 2). Mit den so ermittelten Werten kann der Abstand des Servotheodoliten 9 zur Tunnelwandung 17 und können im weiteren dessen Raumkoordinaten errechnet werden.
- In einem weiteren Schritt lassen sich, wie schon oben beschrieben, durch Messen von Horizontal- und Vertikalwinkeln die Lage der Tunnelbohrmaschine 3 in Abhängigkeit von der Entfernung zum Startpunkt S erfassen.
- Den Arbeitszyklus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Vermessungssystem erst aufnehmen, wenn sich der Nachläufer 5 über seine gesamte Länge in der Tunnelröhre 1 befindet. In dieser - dritten - Phase kann nun das Fernziel 12 auf den Nachläufer 5 umgesetzt werden, so daß es keine festen Koordinaten mehr besitzt. Diese Situation ist in Fig. 1 dargestellt.
- Der Arbeitszyklus läßt sich im wesentlichen in vier übergeordnete Schritte gliedern:
- Ermittlung der Koordinaten von Servotheodolit 9 und Fernziel 12;
- Herstellen der Bezugsrichtung;
- Erfassung der Lage der Tunnelbohrmaschine 3;
- Steuerung der Tunnelbohrmaschine 3.
- Zur Bestimmung der Lagekoordinaten der Tunnelbohrmaschine 3 müssen analog zur zweiten Phase erst die Koordinaten von Servotheodolit 9 und Fernziel 12 bestimmt werden. Die zu den entsprechenden Querschnittsstellen gehörigen Abmessungen des Tunnelprofils können anhand der Entfernung zum Startpunkt S aus dem Speicher des Rechners abgerufen werden. Die Entfernungsmessung zum Startpunkt S erfolgt im dargestellten Beispiel mittels eines Stahlmaßbandes 16, das sich im Bereich der Versorgungsleitungen vom Nachläufer 5 bis zum Startpunkt S erstreckt. Vorteilhaft sind dessen Maßeinheiten elektromagnetisch 20 induziert, so daß über eine Lesevorrichtung die Entfernungswerte fortlaufend automatisch erfaßt werden können. über eine elektronische Profilmeßvorrichtung 10 an Servotheodolit und Fernziel 12 werden analog der zweiten Phase deren Lage innerhalb der Tunnelröhre 1 und im weiteren die jeweiligen Koordinaten errechnet. Davon ausgehend kann auf bereits erwähnte Weise die Lage der Tunnelbohrmaschine 3 ermittelt werden und durch einen Datenvergleich mit der Sollage eine etwa erforderliche Steuermaßnahme errechnet und an die Tunnelbohrmaschine 3 oder an einen Steuerstand außerhalb weitergegeben werden.
- Nach dem im Beispiel erläuterten Verfahren wird auf der Grundlage der Koordinaten von Servotheodolit 9 und Fernziel 12 die Bezugsrichtung zum Vermessen der Lage der Tunnelbohrmaschine 3 errechnet. Gemäß der Erfindung ist es aber auch möglich, die Bezugsrichtung durch einen Kreiseltheodolit vorzugeben, so daß sich die Einrichtung eines Fernziels 12 erübrigt oder nur als Kontrolle dient.
Claims (12)
- Verfahren zum Steuern einer Vortriebsmaschine bei der Herstellung eines unterirdischen Hohlraumprofils unter Verwendung einer Meßanordnung,
mit einem hinter der Vortriebsmaschine innerhalb des Hohlraumprofils angeordneten Servotheodoliten und einer Vorrichtung zur Vorgabe einer Bezugsrichtung,
mit an der Vortriebsmaschine angeordneten Zieltafeln und Neigungsgebern zur Feststellung von Verrollung und Längsneigung, mit einer Entfernungsmeßeinrichtung zur laufenden Messung der Strecke des aufgefahrenen Hohlraumprofils sowie
mit einem mit der Meßanordnung verbundenen Rechner, wobei die Meßanordnung im Zuge des Vortriebs mit der Vortriebsmaschine mitbewegt wird,
wobei weiterhin vom Servotheodoliten bei jedem Meßzyklus in Abhängigkeit von der aufgefahrenen Strecke ausgehend von der Bezugsrichtung die Zieltafeln anvisiert werden,
wobei ferner die von der Meßanordnung gewonnenen Werte unter Berücksichtigung einer etwaigen Verrollung on-line auf den Rechner übertragen werden, der sowohl fortlaufend die jeweilige Istlage der Vortriebsmaschine berechnet und abspeichert, als auch die Koordinaten des Servotheodoliten aufgrund vorangegangener Messungen ermittelt und wobei schließlich Ist- und Sollage der Vortriebsmaschine verglichen und im Falle von Abweichungen Steuerimpulse für die Vortriebsmaschine errechnet und übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Meßzyklus die veränderliche Lage des Servotheodoliten (9) innerhalb einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse des Hohlraumprofils (1) in Abhängigkeit zur aufgefahrenen Strecke erfaßt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zur Vorgabe einer Bezugsrichtung aus einem rückwärtigen Fernziel besteht und dessen Koordinaten fortlaufend ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Meßzyklus die veränderliche Lage des Fernziels (12) innerhalb einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse des Hohlraumprofils (1) in Abhängigkeit zur aufgefahrenen Strecke erfaßt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der veränderlichen Lage von Servotheodolit (9) und/oder Fernziel (12) innerhalb einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse des Hohlraumprofils (1) Meßstrahlen (17) unter bekannten räumlichen Winkeln zur Längsachse des Hohlraumprofils (1) nach außen gerichtet werden, mittels derer in mindestens drei Punkten der Abstand von Servotheodolit (9) und/oder Fernziel (12) zur Hohlraumprofilwandung (19) ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgefahrene Strecke des Hohlraumprofils (1) mittels eines elektromagnetisch induzierten Stahlbandes (16) ermittelt wird, dessen Maßeinheiten automatisch abgelesen werden.
- Einrichtung zum Steuern einer Vortriebsmaschine nach Patentanspruch 1, bestehend aus einer Meßanordnung mit einem hinter der Vortriebsmaschine innerhalb des Hohlraumprofils angeordneten und mit dem Vortrieb mitbewegbaren Servotheodoliten, mit einer Vorrichtung zur Vorgabe einer Bezugsrichtung, mit an der Vortriebsmaschine angeordneten Zieltafeln und Neigungsgebern und mit an dem Servotheodoliten angeordneten Neigungsgebern zur Feststellung von Verrollung und Längsneigung sowie mit einem mit der Meßanordnung verbundenen Rechner, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung eine elektronische Profilmeßvorrichtung (10) in einer definierten Lage zum Servotheodoliten (9) umfaßt.
- Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Profilmeßvorrichtung (10) in den Servotheodoliten (9) integriert ist.
- Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Vorrichtung zur Vorgabe einer Bezugsrichtung aus einem rückwärtigen Fernziel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung eine elektronische Profilmeßvorrichtung (14) in einer definierten Lage zum rückwärtigen Fernziel (12) umfaßt.
- Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Profilmeßvorrichtung (14) in das rückwärtige Fernziel (12) integriert ist.
- Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Vorgabe einer Bezugsrichtung aus einem Kreiselkompaß besteht.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zieltafeln (6, 7) an der Vortriebsmaschine (3) aus mindestens einer aktiven Zieltafel mit zwei Ebenen bestehen.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zieltafeln (6, 7) an der Vortriebsmaschine (3) aus mindestens zwei aktiven Zieltafeln mit je einer Ebene bestehen.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im rückwärtigen Teil des Hohlraumprofils (1) ein elektromagnetisch induziertes Stahlband (16) zur Streckenmessung angeordnet ist.
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