JPH03286094A - Automatic direction control for shield machine - Google Patents
Automatic direction control for shield machineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、シールド機の自動方向制御方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an automatic direction control method for a shield machine.
[従来の技術]
従来の方法は第20図に示すように、シールド機1の位
置と方向とを自動測量装置を用いて求め、シールド機1
の位置と計画線PLとの差すなわち変位量dを算出し、
その変位量dに対しシールド機1を計画線PLにのせよ
うとする目標TPまでの一定の距離lと、シールド機1
の方向から制御すべき角度θを算出している。[Prior Art] As shown in FIG. 20, the conventional method uses an automatic surveying device to determine the position and direction of the shield machine 1.
Calculate the difference between the position of and the planned line PL, that is, the displacement d,
For the amount of displacement d, a certain distance l to the target TP to put the shield machine 1 on the planned line PL, and
The angle θ to be controlled is calculated from the direction of .
また、曲線部においては第21図に示すように、仮想計
画線ALL、A11と称する計画線PLでない線と計画
線PLとの交点TPI、TP2を目標とする場合もある
。In addition, in the curved portion, as shown in FIG. 21, the intersection points TPI and TP2 of lines other than the planned line PL, called virtual planned lines ALL and A11, and the planned line PL may be targeted.
上記の制御すべき角度θから、シールド機1のジヤツキ
でその角度θを実現するための偏向モーメントと、その
偏向モーメントを実現するために作動させるジヤツキの
パターンとをコンピュータで算出し、算出したパターン
をシールド機のジヤツキ駆動回路に出力して自動掘進を
行っている。From the above angle θ to be controlled, a computer calculates the deflection moment to achieve the angle θ with the jack of the shield machine 1, and the pattern of the jack operated to achieve the deflection moment, and the calculated pattern is output to the jack drive circuit of the shield machine to perform automatic excavation.
[発明が解決しようとする課題]
従来の方法においては、過去の蛇行の有無、蛇行量やシ
ールド機1の計画線PLとの差の大小などの掘進履歴を
考慮しないで、常に一定距離l(例えば10リング先ま
での距離)先の計画線PL上の点を目標点TPとするた
め、蛇行が増し、出来上りの美観上から好ましくない場
合が多い。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional method, the excavation history such as the presence or absence of meandering in the past, the amount of meandering, and the magnitude of the difference from the planned line PL of the shield machine 1 is not taken into account, and the excavation history is always fixed distance l ( Because the target point TP is set to a point on the planned line PL (for example, the distance to 10 rings ahead), meandering increases, which is often undesirable from the aesthetic point of view.
すなわち、計画線に近付けることが目的であり、蛇行や
美観に対しては考慮されていない。In other words, the purpose is to get the line close to the planned line, and no consideration is given to meandering or aesthetics.
本発明は、蛇行を少なくすると共に、出来上りの美観を
確保するシールド機の自動方向制御方法を提供すること
を目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic direction control method for a shielding machine that reduces meandering and ensures the beautiful appearance of the finished product.
[課題を解決するための手段]
本発明による方法は、シールド機が直線工区内で、リン
グ掘進開始前に、シールド機の現在位置が想定掘進領域
から逸脱している場合に、第1手順において過去のセグ
メント測量値から変化の増加傾向を示す指標として最小
二乗法により引いた直線と計画線のなす偏角を求め、第
2手順において過去のセグメント測量値から偏角の増加
量の分散を求め、第3手順において第1及び第2手順と
現在のシールド機の位置及び方向とから計画線上に第1
制御目標ポイントをファジィ推論により設定し、第4手
順においてシールド機の位置及び方向とスタンダードセ
グメントとにより曲がれるカーブ半径からカーブ〜直線
〜カーブのSカーブイメージの組合せで幾何的に作図し
て計画線上に第2制御目標ポイントを設定し、第5手順
において前記第1及び第2制御目標ポイントを比較しシ
ールド機の現在位置より遠い方を第3制御目標ポイント
とし、第6手順において前記第3制御目標ポイントと第
3手順におけるシールド機の現在位置との間を前記Sカ
ーブイメージで幾何的に作図し修正計画線を仮定し、第
7手順において現在のシールド機の変位、計画線との偏
角、第3制御目標ポイントまでの距離、該ポイントと次
のBC点(曲線工区の始点)までの距離を入力してファ
ジィ推論により過度な蛇行が生じないか否かを判定し、
過度な蛇行が生じないと判定された場合は、第3制御目
標ポイントを最終制御目標ポイントとして前記修正計画
線を採用し、過度な蛇行が生じると判定された場合は、
第1ステップにおいて前記修正計画線を最初の曲線での
最大変位点まで採用し該最大変位点から計画線に平行な
直線を引き、第2ステップにおいて次の直線工区の計画
線を延長した線と前記第1ステップで求めた線に内接す
るように次の曲線工区の半径と同じ円弧を作図し、第3
ステップにおいて該円弧と前記平行な直線及び次の直線
工区の計画線の延長線との接点を新BC点、新EC点(
曲線工区の終点)として修正計画線を採用する。リング
掘進開始前と一定間隔(任意)掘進する毎に、該修正計
画線にのせるための方向修正角を求め、該修正角と制御
角度量の履歴及びコピーカッタの履歴とからファジィ推
論により偏向特性角を求め、該偏向特性角、方向修正角
及びテールクリアランス等から制御角度量を求め、該制
御角度量を実現するためのジヤツキパターンを求め、求
められたパターンのジヤツキに作動信号を出力し、以下
同様の手順で掘削している。[Means for Solving the Problems] In the method according to the present invention, when the shield machine is in a straight section and the current position of the shield machine deviates from the expected excavation area before starting ring excavation, in the first step, The declination angle between the straight line drawn by the least squares method and the planned line is determined as an indicator of the increasing tendency of change from past segment survey values, and in the second step, the variance of the increase in declination angle is determined from the past segment survey values. , in the third step, from the first and second steps and the current position and direction of the shield machine, the first
The control target point is set by fuzzy reasoning, and in the fourth step, a curve is drawn geometrically using a combination of S-curve images of curves, straight lines, and curves based on the radius of the curve that can be bent based on the position and direction of the shield machine and the standard segment, and placed on the planned line. A second control target point is set, and in a fifth step, the first and second control target points are compared, and the one farther from the current position of the shield machine is set as a third control target point, and in a sixth step, the third control target point is set. A modified planned line is assumed by geometrically drawing the S-curve image between the point and the current position of the shield machine in the third step, and in the seventh step, the current displacement of the shield machine, the deviation angle from the planned line, Input the distance to the third control target point and the distance between this point and the next BC point (starting point of the curved section) and use fuzzy inference to determine whether excessive meandering will occur;
If it is determined that excessive meandering will not occur, the revised planned line is adopted as the third control target point as the final control target point, and if it is determined that excessive meandering will occur,
In the first step, the revised planned line is adopted up to the maximum displacement point on the first curve, and a straight line parallel to the planned line is drawn from the maximum displacement point, and in the second step, a line is drawn that is an extension of the planned line of the next straight section. Draw an arc with the same radius as the next curved section so that it is inscribed in the line obtained in the first step, and
In the step, the points of contact between the arc and the parallel straight line and the extension line of the planned line of the next straight section are set as the new BC point and the new EC point (
The revised planned line will be adopted as the end point of the curved section. Before the start of ring excavation and every time the ring is excavated at a fixed interval (arbitrary), the direction correction angle to be placed on the corrected planned line is determined, and the deflection is calculated using fuzzy inference from the correction angle, the history of the control angle amount, and the history of the copy cutter. Determine the characteristic angle, determine the control angle amount from the deflection characteristic angle, direction correction angle, tail clearance, etc., determine the jacking pattern to realize the control angle amount, and output an operating signal to the jacking of the determined pattern. Then, the same procedure is followed for excavation.
[作用]
本方法においては、現在のシールド機の位置及び方向と
掘進履歴とからファジィ推論により制御目標ポイント及
び修正計画線を設定し、その制御目標ポイントと現在の
シールド機の変位、偏角とからファジィ推論により過度
な蛇行が生じないか否かを判定し、過度な蛇行が生ずる
場合は制御目標ポイント及び修正計画線を修正し、修正
した修正計画線に対する制御角度量を制御角度量の履歴
及びコピーカッタの履歴とテールクリアランス等からフ
ァジィ推論により求め、この制御角度量を実現するため
のジヤツキパターンを求めて掘進する。[Operation] In this method, a control target point and a revised planned line are set by fuzzy inference from the current position and direction of the shield machine and the excavation history, and the control target point and the current displacement and declination of the shield machine are calculated. Using fuzzy inference, it is determined whether or not excessive meandering occurs, and if excessive meandering occurs, the control target point and revised planned line are corrected, and the control angle amount for the revised revised planned line is calculated from the history of the control angle amount. This is determined by fuzzy inference from the history of the copy cutter and the tail clearance, etc., and a jacking pattern to achieve this control angle amount is determined and excavated.
[実施例] 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図及び第2図には、本発明を実施する装置が示され
ている。シールド機1のカッタヘッド2の後方には、切
羽チャンバ3が画成され、そのチャンバ3は図示しない
送泥管、排泥管を介して地上の送泥装置、排泥装置に接
続されている。そして、シールド機1のスキンプレート
1aに取付けられた複数個のシールドジヤツキ4は、ト
ンネルTに組立てられたセグメントSの前端面に当接さ
れている。また、シールド機1に設けられた方位、ピッ
チング角、ロール角等を検出する各種センサ5は、回路
L1によりシールド機制御盤6、多重伝送装置7.8を
介してパーソナルコンピュータ10に接続されている。1 and 2, an apparatus for implementing the invention is shown. A face chamber 3 is defined behind the cutter head 2 of the shield machine 1, and the chamber 3 is connected to a mud feeding device and a mud draining device on the ground via a mud feeding pipe and a mud draining pipe (not shown). . A plurality of shield jacks 4 attached to the skin plate 1a of the shield machine 1 are in contact with the front end surface of the segment S assembled in the tunnel T. Further, various sensors 5 provided in the shield machine 1 to detect the azimuth, pitch angle, roll angle, etc. are connected to the personal computer 10 via the shield machine control panel 6 and the multiplex transmission device 7.8 by a circuit L1. There is.
前記多重伝送装置8にはシールド機操作盤9が接続され
、制御盤6にはカッタモータ11、ジヤツキ4が接続さ
れている。A shield machine operation panel 9 is connected to the multiplex transmission device 8, and a cutter motor 11 and a jack 4 are connected to the control panel 6.
前記コンピュータ10には、ジャイロコンパス12が回
路L2により信号変換器13、モデム14゜15を介し
て接続されている。また、トンネルT内のトータルステ
ーションTSには、シールド機1に設けられたターゲッ
ト16を捕捉するカメラ17が設けられ、そのカメラ1
7は、画像処理装置18を備えたパーソナルコンピュー
タ19に接続されている。そのコンピュータ19は回路
L3によりモデム20.21を介して地上のパーソナル
コンピュータ10に接続されている。そして、各回路L
1、L2及びL3は、それぞれジヤツキパターン、ジャ
イロ方位データ及びマシン位置、姿勢データを伝送して
おり、シールド自動方向制御システムSYは、シールド
自動測量システムSY1及びジャイロコンパス12によ
って得られたシールド機1の位置、姿勢及びジャイロ方
位などの情報からシールド機の制御量を決定し、最適な
ジヤツキパターンを選択して掘進を制御する。その際、
シールド機のくせや土質などの各種要因を適確に把握し
て制御にフィードバックするのにファジィ推論を取り入
れて制御を行っている。A gyro compass 12 is connected to the computer 10 via a signal converter 13 and a modem 14 through a circuit L2. Further, the total station TS in the tunnel T is provided with a camera 17 that captures the target 16 provided on the shield machine 1.
7 is connected to a personal computer 19 equipped with an image processing device 18 . The computer 19 is connected by a circuit L3 to a personal computer 10 on the ground via a modem 20.21. And each circuit L
1, L2, and L3 respectively transmit the jacking pattern, gyro azimuth data, machine position, and attitude data, and the shield automatic direction control system SY transmits the shield machine direction data obtained by the shield automatic survey system SY1 and the gyro compass 12. The control amount of the shield machine is determined from information such as the position, attitude, and gyro direction of the shield machine, and the optimum jacking pattern is selected to control excavation. that time,
Control is carried out by incorporating fuzzy reasoning to accurately understand various factors such as the habits of the shield machine and the soil quality and provide feedback to the control.
第3図には、システムSYのハードウェア構成が示され
、パーソナルコンピュータ10には、公知のデイスプレ
ィ10a1プリンタ10b1キーボード10c1フロツ
ピイデイスク10d1ハードデイスク10e及びインタ
フェース10fが設けられている。FIG. 3 shows the hardware configuration of the system SY, and the personal computer 10 is provided with a known display 10a, printer 10b, keyboard 10c, floppy disk 10d, hard disk 10e, and interface 10f.
第4図には、システムSYのファジィ目標位置推論サブ
(Su i ronm) 、フィジイ偏向特性推論サブ
(Suironh)を備えたソフトウェア構成が示され
ている。FIG. 4 shows a software configuration including a fuzzy target position inference sub (Suironm) and a fizzy deflection characteristic inference sub (Suironh) of the system SY.
第5図には、システム構成概念図が示されている。FIG. 5 shows a conceptual diagram of the system configuration.
第6図には、システム全体機能が示されている。FIG. 6 shows the overall system functionality.
すなわち、シールド機1の現在位置、姿勢等のデータを
採取する(ステップI)、計画線に対する変位や傾きを
求める(ステップ■)、計画線にのせるための目標位置
、掘進経路を決定する(ステップI[I)、最適なジヤ
ツキパターンを選択する(ステップ■)、シールド機1
に選択したジヤツキパターンを出力し制御する(ステッ
プ■)、のステップ■〜■を自動的に繰返して行う。That is, data such as the current position and attitude of the shield machine 1 are collected (Step I), displacement and inclination with respect to the planned line are determined (Step ■), and the target position and excavation route to be placed on the planned line are determined ( Step I [I), Select the optimal jacking pattern (Step ■), Shield machine 1
Outputting and controlling the selected jacking pattern (step ■), Steps ■ to ■ are automatically repeated.
以下制御の態様を説明する。The mode of control will be explained below.
第7図は制御フローの概略を示している。初期設定を行
い(ステップSa)、シールド機1の位置、姿勢を計測
する(ステップsb)。次いで、目標位置、掘進経路を
ファジィ推論により演算しくステップSc)、計測、演
算を行って(ステップSa z S e+)現在位置を
把握し、偏向特性すなわち曲げ易さをファジィ推論によ
り演算する(ステップSf)。この演算結果に基づいて
、ジヤツキパターンを選択しくステップSg)、そのジ
ヤツキパターンを出力して(ステップSh)、デイスプ
レィ10aに表示する(ステップSi)。そこで、リン
グ掘進を開始しくステップSj)、前記ステップ5d−
8jと同じステップSAを行う(ステップSk)。そし
て、リング掘進が終了したら(ステップS/)、ジヤツ
キパターンのオフを出力しくステップSm)、リング掘
進終了の処理を行い(ステップSn)、プログラムが終
了したら(ステップSo)、最終処理を行って(ステッ
プSp)、制御を終る。FIG. 7 shows an outline of the control flow. Initial settings are performed (step Sa), and the position and attitude of the shield machine 1 are measured (step sb). Next, the target position and excavation route are calculated by fuzzy inference (step Sc), the current position is grasped by measurement and calculation (step Sa z S e+), and the deflection characteristic, that is, the ease of bending is calculated by fuzzy inference (step Sf). Based on this calculation result, a jacking pattern is selected (step Sg), the jacking pattern is output (step Sh), and displayed on the display 10a (step Si). Therefore, in order to start ring excavation, step Sj) and step 5d-
The same step SA as in step 8j is performed (step Sk). Then, when the ring excavation is completed (step S/), the jacking pattern is turned off (step Sm), the ring excavation completion process is performed (step Sn), and when the program is completed (step So), the final process is performed. (step Sp), and the control ends.
第8図には、制御フローの要部の詳細が示されている。FIG. 8 shows details of the main parts of the control flow.
起動後、基本計画線、境界線、各パラメータをファイル
から読み込み(ステップSl)、掘進履歴をファイルか
ら読み込む(ステップS2)。次いで、掘進履歴が存在
するか否かを判定しくステップS3)。NOの場合は、
掘進履歴ファイルを作成しくステップS4)、制御目標
ポイントを次のBC点に設定しくステップS5)、YE
Sだったら、既にある制御目標ポイントを設定しくステ
ップS6)、ステップS7に移る。ステップS7におい
て、自動測量によるデータを入力したのち、アナログ、
デジタルデータを入力しくステップS8)、ジャイロコ
ンパス12のデータを入力する(ステップ89)。次い
で、自動測量、ジャイロコンパス12によりシールド機
1の位置を認識し、位置演算基準点を計算してスタート
点を設定する(ステップ510)。そこで、ステップS
llに′おいて、過去のリングのセグメント測量値より
変化の増加傾向を示す指標として最小二乗法により引い
た直線と計画線となす角度及び偏角の増加量の分散を求
め、これらの値とシールド機1の位置方向から計画線P
Lに第1制御目標ポイントTP1をファジィ推論(第9
図に記号F1で示す)により設定する。具体的には第1
0図及び第11図に示すように、シールド機1の計画線
との変位Cの変化履歴及び偏角D(第13図参照)の変
化履歴とから「かなり近(VNJ〜「かなり遠(VFJ
の範囲でポイントTPIを設定する。After startup, the basic plan line, boundary line, and each parameter are read from the file (step S1), and the excavation history is read from the file (step S2). Next, it is determined whether or not there is an excavation history (step S3). If NO,
Create an excavation history file (step S4), set the control target point to the next BC point (step S5), YE
If S, an existing control target point is set (step S6), and the process moves to step S7. In step S7, after inputting the data from the automatic survey, the analog
Digital data is input (step S8), and data from the gyro compass 12 is input (step 89). Next, the position of the shield machine 1 is recognized by automatic surveying and the gyro compass 12, a position calculation reference point is calculated, and a starting point is set (step 510). Therefore, step S
ll', find the variance of the increase in the angle and declination between the straight line drawn by the least squares method and the planned line as an indicator of an increasing tendency of change from the past ring segment survey values, and calculate these values and Planned line P from the position direction of shield machine 1
The first control target point TP1 is applied to L using fuzzy inference (9th
(indicated by symbol F1 in the figure). Specifically, the first
As shown in Figs. 0 and 11, from the change history of the displacement C with respect to the planned line of the shield machine 1 and the change history of the declination angle D (see Fig. 13), it can be seen that "Very close (VNJ)" to "Very far (VFJ)"
Set the point TPI within the range.
更に、シールド機1の位置、方向とセグメントにより曲
がれるカーブ半径から、カーブ〜直線〜カーブいわゆる
Sカーブイメージ(第12図参照)の組合せで幾何的に
作図し、計画線PL上に第2制御目標ポイントTP2を
設定し、両ポイントTP1、TP2を比較し、シールド
機1の現在位置より遠い方を第3制御目標ポイントTP
3とする。Furthermore, from the position and direction of the shield machine 1 and the radius of the curve bent by the segment, a curve is drawn geometrically by a combination of a curve, a straight line, and a so-called S-curve image (see Fig. 12), and a second control target is drawn on the planning line PL. Set point TP2, compare both points TP1 and TP2, and select the one farther from the current position of shield machine 1 as the third control target point TP.
3.
そこで、ポイントTP3とシールド機1の現在位置との
間を第12図に示すように、Sカーブイメージで幾何的
に作図し修正計画線CLを仮定する。Therefore, as shown in FIG. 12, a modified plan line CL is assumed by geometrically drawing an S-curve image between the point TP3 and the current position of the shield machine 1.
次いで、ステップS15において第13図に示すように
、現在のシールド機1の変位C1計画線PLとの偏角D
1シールド機1とポイントTP3までの距離B及びポイ
ントTP3とBC点までの距離Aを入力し、ファジィ推
論(第9図に記号F2で示す)により蛇行の判定を行う
。具体的には第14図に示すように、距離ASBと、シ
ールド機1の変位C1偏角りにより、蛇行の大きさを「
かなり小さいSS」〜「かなり大きいLLJの範囲で判
定する。そこで、過度な蛇行が生じないと判定された場
合は、制御目標ポイントTP3を最終的な制御目標ポイ
ントとし、ステップSllで仮定した修正計画線CLを
そのまま採用する(ステップ816)。これに対し過度
な蛇行が生じると判定された場合は、ステップ316に
おいて第15図に示すように、上記修正計画線CLの最
大変位点(Cmaxから計画線PLに平行線aを引き、
次の直線工区の計画線PLIを延長した線すとに内接す
るように、次の曲線工区の半径rと同じ半径の円弧Rを
作図する。そこで、その円弧Rとそれぞれの直線a、b
との接点を新BC点NBC1新EC点NECとして新修
歪計画線NCLとし、新BC点NBCを断制御目標ポイ
ントTP4とする。Next, in step S15, as shown in FIG.
The distance B between the 1-shield machine 1 and point TP3 and the distance A between point TP3 and point BC are input, and meandering is determined by fuzzy inference (indicated by symbol F2 in FIG. 9). Specifically, as shown in Fig. 14, the magnitude of the meandering can be determined by the distance ASB and the displacement C1 of the shield machine 1.
Judgment is made in the range from "fairly small SS" to "fairly large LLJ. If it is determined that excessive meandering does not occur, control target point TP3 is set as the final control target point, and the correction plan assumed in step Sll is made. The line CL is adopted as is (step 816).If it is determined that excessive meandering will occur, in step 316, as shown in FIG. Draw a parallel line a to the line PL,
A circular arc R having the same radius as the radius r of the next curved section is drawn so that it is inscribed in the line stub that is an extension of the planned line PLI of the next straight section. Therefore, the arc R and each straight line a, b
The new BC point NBC1 is the new EC point NEC, and the new modified strain planning line NCL is set as the new BC point NBC, and the new BC point NBC is set as the disconnection control target point TP4.
次いで、アナログデータ、デジタルデータを入力しくス
テップ512)、ジャイロコンパス12のデータを入力
して(ステップ513)、ジャイロコンパス、ピッチン
グ、ローリング及びストロークによる位置を認識する(
ステップ514)。Next, analog data and digital data are input (step 512), data from the gyro compass 12 is input (step 513), and positions based on the gyro compass, pitching, rolling, and stroke are recognized (step 512).
Step 514).
次いで、シールド機1の現在位置、姿勢及び修正計画線
からシールド機1を修正計画線にのせるための方向修正
角ecを算出する(ステップ517)。次いで、ステッ
プ818において第16図及び第17図に示すように、
今までの制御角度量ecout(ステップS19参照)
、コピーカッタの実績及びステップ817で求めた方向
修正角ecから現在のシールド機1の偏向特性角ekを
ファジィ推論より求める。これは、方向修正角ec分の
制御を実現させるための補正角に相当する。具体的には
第18図に示すように、コピーカッタによる曲げを中央
向き、左向き、右向きに関し「くせあり」〜「かなりく
せあり」の範囲で判定する。Next, a direction correction angle ec for placing the shield machine 1 on the corrected plan line is calculated from the current position, attitude, and corrected plan line of the shield machine 1 (step 517). Then, in step 818, as shown in FIGS. 16 and 17,
Control angle amount up to now ecout (see step S19)
, the current deflection characteristic angle ek of the shielding machine 1 is determined by fuzzy reasoning from the past performance of the copy cutter and the direction correction angle ec determined in step 817. This corresponds to a correction angle for realizing control for the direction correction angle ec. Specifically, as shown in FIG. 18, the bending by the copy cutter is determined in the range of "curved" to "quite curled" with respect to the center, left, and right directions.
次いで、方向修正角θC1偏向特性角ek1テールクリ
アランス等を総合判断して制御角度量eCoutを算出
する(ステップ519)。次いで、今までに得られたデ
ータを解析して設定した制御角度量ecoutと力点と
の関係式から力点を求め、制御角度量ecou tを実
現するためのジヤツキパターンを設定して(ステップ5
20)、ジヤツキパターンを出力する(ステップ521
)。Next, the control angle amount eCout is calculated by comprehensively determining the direction correction angle θC1, the deflection characteristic angle ek1, the tail clearance, etc. (step 519). Next, the force point is determined from the relational expression between the control angle amount ecout set by analyzing the data obtained so far and the force point, and a jacking pattern for realizing the control angle amount ecout is set (Step 5
20), output the jerking pattern (step 521)
).
そして、1リングの掘進が終了したか否かを判定しくス
テップ522)、NOの場合は、ステップS12に戻り
、YESだったら、ジヤツキ4の押し出しを停止して(
ステップ523)、制御を終る。 なお、シールド機1
の制御目標ポイントTP及び修正計画線CL、NCL等
の作図設定は、第19図に示すように、X−Y平面(水
平面)、水平掘進方向−2平面(鉛直面)ごとに、シー
ルド機1の軌跡の投影線HP、VPについて行う。Then, it is determined whether or not the digging of the first ring has been completed (step 522). If NO, the process returns to step S12; if YES, the extrusion of the jack 4 is stopped (
Step 523), the control ends. In addition, shield machine 1
The drawing settings for the control target point TP and corrected plan lines CL, NCL, etc. are as shown in FIG. This is done for the projection lines HP and VP of the locus.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、ファジィ推論によ
りシールド機の挙動を予測して制御量を決め、シールド
機のくせや土層の変化に対応する制御を行い、蛇行を少
なくして出来上りの美観を確保することができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the behavior of the shield machine is predicted by fuzzy inference, the control amount is determined, and the control is performed in response to the habits of the shield machine and changes in the soil layer, thereby preventing meandering. It is possible to maintain the beautiful appearance of the finished product by reducing the amount.
第1図は本発明を説明する装置の一例を説明する側断面
図、第2図は自動方向制御システムの概要図、第3図は
システム構成図、第4図はソフトウェア構成図、第5図
はシステム構成概念図、第6図はシステム全体機能図、
第7図は概略制御フローチャート図、第8図は要部の詳
細フローチャート図、第9図はファジィ推論の概略説明
図、第10図は制御目標ポイント設定のファジィ推論の
ルールテーブル図、第11図は第10図による制御目標
設定の説明図、第12図は修正計画線の説明図、第13
図は蛇行判定のファジィ推論の説明図、第14図は蛇行
判定ファジィ推論のルールテーブル図、第15図は過度
な蛇行が生じた場合の修正計画線の修正手順説明図、第
16図は第7図の要部の説明図、第17図は曲げ易さの
ファジィ推論の説明図、第18図は第17図のルールテ
ーブル図、第19図は制御目標ポイント及び修正計画線
の三次元的説明図、第20図及び第21図は従来方法に
おける直線部及び曲線の説明図である。
2・・・カッタヘッド CL・・・修正計画線 D
・・・偏角 NBC・・・新BC点PL・・・計画線
S・・・セグメントTB・・・制御目標ポイント
ec・・・方向修正角 ecout・・・制御角度
量 ek・・・偏向特性角
記号の説明
VN二がなり近く
NN二近く
1N:やや近く
しE:やや遠く
N「:遠く
vF:がなり遠く
記号の説明
SS:がなり小さL
Sし=小さし
MS:やや小ざL
Mし:やや大きし
ヒS:太きし
しし=tJ゛なり大きし
GO2
第19図
Z
第
0
図
第
1
図Fig. 1 is a side sectional view illustrating an example of a device for explaining the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram of an automatic direction control system, Fig. 3 is a system configuration diagram, Fig. 4 is a software configuration diagram, and Fig. 5 is a system configuration conceptual diagram, Figure 6 is an overall system functional diagram,
Figure 7 is a schematic control flowchart, Figure 8 is a detailed flowchart of the main parts, Figure 9 is a schematic explanatory diagram of fuzzy inference, Figure 10 is a rule table diagram of fuzzy inference for setting control target points, and Figure 11. is an explanatory diagram of control target setting according to Fig. 10, Fig. 12 is an explanatory diagram of a revised plan line, and Fig. 13 is an explanatory diagram of control target setting.
Figure 14 is an explanatory diagram of fuzzy inference for meandering determination, Figure 14 is a rule table diagram for meandering determination fuzzy inference, Figure 15 is an explanatory diagram of the correction procedure for the revised planned line when excessive meandering occurs, and Figure 16 is Fig. 7 is an explanatory diagram of the main parts, Fig. 17 is an explanatory diagram of fuzzy inference of bendability, Fig. 18 is a diagram of the rule table of Fig. 17, and Fig. 19 is a three-dimensional diagram of control target points and modified plan lines. The explanatory diagrams, FIGS. 20 and 21, are explanatory diagrams of straight portions and curved lines in the conventional method. 2...Cutter head CL...Corrected plan line D
...Declination NBC...New BC point PL...Plan line S...Segment TB...Control target point
ec... Direction correction angle ecout... Control angle amount ek... Deflection characteristic angle Symbol explanation VN Two is close NN Two is close 1N: Slightly close E: Slightly far N': Far vF: Slightly far Explanation of symbols SS: Small LS S: Small MS: Slightly small LM S: Slightly large HI S: Thick SI = tJ゛ Large GO2 Figure 19 Z Figure 0 Figure 1 figure
Claims (1)
ルド機の現在位置が想定掘進領域から逸脱している場合
に、第1手順において過去のセグメント測量値から変化
の増加傾向を示す指標として最小二乗法により引いた直
線と計画線のなす偏角を求め、第2手順において過去の
セグメント測量値から偏角の増加量の分散を求め、第3
手順において第1及び第2手順と現在のシールド機の位
置及び方向とから計画線上に第1制御目標ポイントをフ
ァジィ推論により設定し、第4手順においてシールド機
の位置及び方向とスタンダードセグメントとにより曲が
れるカーブ半径からカーブ〜直線〜カーブのSカーブイ
メージの組合せで幾何的に作図して計画線上に第2制御
目標ポイントを設定し、第5手順において前記第1及び
第2制御目標ポイントを比較しシールド機の現在位置よ
り遠い方を第3制御目標ポイントとし、第6手順におい
て前記第3制御目標ポイントと第3手順におけるシール
ド機の現在位置との間を前記Sカーブイメージで幾何的
に作図し修正計画線を仮定し、第7手順において現在の
シールド機の変位、計画線との偏角、第3制御目標ポイ
ントまでの距離、該ポイントと次の曲線工区の始点まで
の距離を入力してファジィ推論により過度な蛇行が生じ
ないか否かを判定し、過度な蛇行が生じないと判定され
た場合は、第3制御目標ポイントを最終制御目標ポイン
トとして前記修正計画線を採用し、過度な蛇行が生じる
と判定された場合は、第1ステップにおいて前記修正計
画線を最初の曲線での最大変位点まで採用し該最大変位
点から計画線に平行な直線を引き、第2ステップにおい
て次の直線工区の計画線を延長した線と前記第1ステッ
プで求めた線に内接するように次の曲線工区の半径と同
じ円弧を作図し、第3ステップにおいて該円弧と前記平
行な直線及び次の直線工区の計画線の延長線との接点を
新たな曲線工区の始点、新たな曲線工区の終点として修
正計画線を採用し、リング掘進開始前と一定間隔(任意
)掘削する毎に、該修正計画線にのせるための方向修正
角を求め、該修正角と制御角度量の履歴及びコピーカッ
タの履歴とからファジィ推論により偏向特性角を求め、
該偏向特性角、方向修正角及びテールクリアランス等か
ら制御角度量を求め、該制御角度量を実現するためのジ
ャッキパターンを求め、求められたパターンのジャッキ
に作動信号を出力し、以下同様の手順で掘削することを
特徴とするシールド機の自動方向制御方法。If the current position of the shield machine deviates from the expected excavation area before the start of ring excavation when the shield machine is in a straight section, the minimum The declination angle formed by the straight line drawn by the square method and the planned line is determined, the variance of the increase in the declination angle is determined from the past segment survey values in the second step, and the third step
In the procedure, the first control target point is set on the planned line by fuzzy reasoning from the first and second steps and the current position and direction of the shield machine, and in the fourth step, it is possible to make a bend based on the position and direction of the shield machine and the standard segment. A second control target point is set on the planned line by geometrically drawing a combination of S-curve images of curves, straight lines, and curves from the curve radius, and in a fifth step, the first and second control target points are compared and shielded. The one farther from the current position of the shield machine is set as the third control target point, and in the sixth step, the distance between the third control target point and the current position of the shield machine in the third step is geometrically drawn and corrected using the S-curve image. Assuming a planned line, in the seventh step, enter the current displacement of the shield machine, the declination angle from the planned line, the distance to the third control target point, and the distance between this point and the start point of the next curved section and perform fuzzy processing. It is determined by inference whether or not excessive meandering will occur, and if it is determined that excessive meandering will not occur, the revised planned line is adopted as the third control target point as the final control target point, and excessive meandering is determined. If it is determined that this occurs, in the first step, the modified planned line is adopted up to the maximum displacement point on the first curve, and a straight line parallel to the planned line is drawn from the maximum displacement point, and in the second step, the next straight line is drawn. A circular arc with the same radius as the next curved construction section is drawn so as to be inscribed in the line obtained by extending the planned line of the construction section and the line obtained in the first step, and in the third step, draw a straight line parallel to the arc and the next straight line. The revised planned line is adopted as the point of contact with the extension line of the planned line of the construction section as the starting point of the new curved section and the end point of the new curved section. Find the direction correction angle for placing it on the line, find the deflection characteristic angle by fuzzy inference from the correction angle, the history of the control angle amount, and the history of the copy cutter,
A control angle amount is determined from the deflection characteristic angle, direction correction angle, tail clearance, etc., a jack pattern for realizing the control angle amount is determined, an operating signal is output to the jack of the determined pattern, and the same procedure is repeated thereafter. An automatic direction control method for a shield machine, which is characterized in that it excavates with
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8493690A JPH0696939B2 (en) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Automatic direction control method for shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03286094A true JPH03286094A (en) | 1991-12-17 |
JPH0696939B2 JPH0696939B2 (en) | 1994-11-30 |
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JP8493690A Expired - Fee Related JPH0696939B2 (en) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Automatic direction control method for shield machine |
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JP (1) | JPH0696939B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109322705A (en) * | 2018-11-28 | 2019-02-12 | 中国矿业大学(北京) | Shield tunnel ground settlement automatic monitoring and alarming system and method for early warning |
CN114922646A (en) * | 2022-04-02 | 2022-08-19 | 中铁隧道局集团有限公司 | Shield cutting line starting construction method for ultra-small radius moderate curve segment |
-
1990
- 1990-04-02 JP JP8493690A patent/JPH0696939B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN109322705A (en) * | 2018-11-28 | 2019-02-12 | 中国矿业大学(北京) | Shield tunnel ground settlement automatic monitoring and alarming system and method for early warning |
CN109322705B (en) * | 2018-11-28 | 2024-01-26 | 中国矿业大学(北京) | Automatic monitoring and early warning system and early warning method for earth surface subsidence of shield tunnel |
CN114922646A (en) * | 2022-04-02 | 2022-08-19 | 中铁隧道局集团有限公司 | Shield cutting line starting construction method for ultra-small radius moderate curve segment |
CN114922646B (en) * | 2022-04-02 | 2024-05-14 | 中铁隧道局集团有限公司 | Ultra-small radius gentle curve segment shield cutting line starting construction method |
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Publication number | Publication date |
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JPH0696939B2 (en) | 1994-11-30 |
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