JPH0414596A

JPH0414596A - 泥水輸送設備の自己診断方法

Info

Publication number: JPH0414596A
Application number: JP11173590A
Authority: JP
Inventors: Kosaburo Tsuchiya; 幸三郎土屋; Michio Nakao; 中尾　通夫; Kazuhiko Imakura; 今倉　和彦
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1992-01-20
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JP2530046B2

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）本発明は、泥水輸送設備の自己診断方法に関する。

（従来の技術）周知のように、シールド工法は地盤中にトンネルを構築
する工法であり、この種の工法には地盤を掘削するシー
ルド掘進機が用いられる。

ところで、近時のシールド工事は、複雑な地盤条件や大
深度、大口径など困難な条件下での施工が増加する傾向
にある。

このような困難な条件下での施工には、より一層の安全
性が要請されるとともに、省力化や施工能率の改善も同
時に要請されている。

そこで、例えば、１９８９年１１月日本工業出版発行「
建設機械」には、シールド工事の自動化。

省力化を目的にした故障診断システムが開示されている
。

この文献に示されている故障診断システムは、いわゆる
エキスパートシステムによるものであり、シールド工事
の専門家の知識をデータベースとして有していて、この
データベースに基づいて、故陣個所の推論を行うもので
あるが、この故障診断システムを泥水シールド掘進機の
泥水輸送設備に適用する場合には、以下に説明する技術
的課題があった。

（発明か解決しようとする課題）すなわち、上記文献に開示されている故障診断システム
では、故障位置を推論する際には、オペレータとの対話
形式で行われるので、その操作が煩雑になるとともに、
オペレータが操作しなければ結論が得られず、操作ミス
があると適正な推論が行われないという問題があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、自動的に、かつ
、総合的に泥水輸送設備の状態か判断できる自己診断方
法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、シールド掘進機
の泥水室に泥水を供給する送泥管と、前記泥水室から掘
削土砂と泥水との混合物を排出する排泥管と、前記送泥
管に設けられた送泥ポンプと、前記排泥管に設けられた
排泥ポンプとを偏えた泥水輸送設備の自己診断方法にお
いて、前記泥水および混合物の流量、比重、前記ポンプ
の回転数、駆動電流、前記泥水室や管内の圧力をそれぞ
れ測定し、得られた測定値の内から診断項目に応じて適
宜選択した測定値に平均値、最大値、最小値１分散１回
帰係数の演算などの統計処理を施し、得られた統計処理
データにより前記泥水輸送設備の状態をファジィ推論に
より判断することを特徴とする。

（発明の作用効果）上記構成の自己診断方法によれば、各測定値に対してメ
ンバーシップ関数を設定すれば、自動的に泥水輸送設備
の自己診断が行われる。

（実施例）以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照
にして詳細に説明する。

第１図から第３図は、この発明にかかる泥水輸送設備の
自己診断方法の一実施例を示している。

同図に示す自己診断方法では、第１図にその全体配置を
示すような装置類が用いられる。

第１図において、１０は泥水式のシールド掘進機を示し
ており、シールド掘進機１０は、筒状のスキンプレート
１２と、このスキンプレート１２の先端に回転可能に設
置されたカッター１４とを有している。

カッター１４め前面には、多数のカッタービットが植設
され、その背面側には、−所定の間隔をおいて隔壁１６
がスキンプレート１２に固設され、泥水室１８が隔成さ
れている。

この隔壁１６には、その上部側に泥水室１８内に泥水を
供給する送泥管２０が設けられており、下部側には掘削
された土砂と泥水との混合物を泥水室１８から排出する
排泥管２２が設けられている。

一方、地上側には、泥水槽２４と図外の回収槽とが設置
され、泥水槽２４には送泥ポンプＰ１を介して送泥管２
０が接続されるとともに、回収槽には複数の排泥ポンプ
Ｐ２．Ｐ３・・・・・・ＰＥを介して排泥管２２が接続
されており、排泥管２２を介して回収槽に収容された泥
水と掘削土砂との混合物は、混合物中の掘削土砂のみが
分離され、泥水は泥水槽２４に導入されて再使用される
。

また、送泥管２０と排泥管２２との間には、２つのバイ
パス管２５．２６が接続されていて、方のバイパス管２
５はその前後に設けられたバルブを開閉することにより
、送泥管２０から送られる泥水が泥水室１８内に流入す
ることなく排泥管２２に流出させるためのものである（
バイパスモード）。

そして、他方のバイパス管２６は、前記と同様にバルブ
操作することにより、送泥管２０から送られる泥水が泥
水室１８内の下方からその内部に供給され、泥水室１８
内の上方から排泥管２２に流出させるために用いられる
（逆噴モード）。

以上のように構成されたシールド掘進機１０ては、セグ
メントにシールドジヤツキの反力を取りつつ掘進させ、
カッター１４で掘削された土砂は、泥水室１８内に取り
込まれ、泥水とともに排泥管２２から坑外の回収槽に排
出しながらトンネルか構築される。

このとき、泥水輸送設備（泥水槽２４−送泥ポンプＰ１
−送泥管２〇−泥水室１８−排泥管２２−排泥ポンプＰ
２．Ｐ３．・・・・・ＰＥ−回収槽）では、地上側に設
置された自己診断装置３０て以下のようにしてその自己
診断が自動的に行われる。

なお、自己診断装置３０には、トンネル内に設置された
各種センサーからの測定値を複数の多重伝送装置子局３
２を介して受信する多重伝送装置親局３４が接続されて
いる。

自己診断装置３０で実施される自己診断は、泥水輸送設
備の切羽循環、バイパス、停止、逆噴の４つのモードに
分けて行われその処理手順を第２図に示している。

処理手順がスタートすると、まず、ステ・ンブＳ１でセ
ンサーの測定値が取込まれ、同Ｓ２で取込んだ情報が記
憶される。

次いで、ステップＳ３では、所定回数の測定値が取込ま
れたか否かが判断され、所定回数取込まれると、ステッ
プＳ４ては記憶した測定値の統計的処理が実行される。

このとき実行される統計的処理では、時間軸にについて
序列を付けた母集団か作成され、この母集団について平
均値、最大値、最小値１分散、標準偏差値１回帰係数の
計算か行われる。

そして、ステップＳ５ては、現在泥水輸送設備がどのモ
ードにあるのか判断され、スップｓ６ては各モードに応
じてファジィ推論が実行され、推論によって得られた結
果をステップｓ７て゛表示してスタートに戻る。

以上の自己診断の要部を切羽循環モードを例にして具体
的に説明すると、まず、このモードでは泥水輸送設備の
駆動状態を検出するセンサーとしては、第１図に示すよ
うに、泥水室１８内の圧力を検出する切羽水圧計ａｌ、
ａ２、送泥ポンプＰ１に回転計、電流計が設けられてお
り、また、送排泥管２０にはそれぞれ差圧密度計ｂ１．
ｂ２と電磁流量計ｃｌ、ｃ２が設置されている。

また、排泥ポンプＰ２．Ｐ３．・・・・・・ＰＥには、
それぞれ回転計が設置されるとともに、各ポンプＰ２．
Ｐ３．・・・・・・ＰＥの前後には、それぞれ吸込およ
び吐出圧力を測定する圧力計ｄ１〜Ｅ、ｅｌ〜Ｅがそれ
ぞれ設置されている。

そして、これらの測定器での測定値は、切羽水圧Ａ、送
泥流量Ｂ、送泥ポンプＰ１の回転数Ｃ１送泥ポンプＰ１
の電流値Ｄ、送泥流量変動値Ｅ、送泥比重Ｆ、排泥流量
変動値Ｇ１排泥ポンプＰ２〜ＰＥの回転数変動値Ｈ１送
泥ポンプＰ２〜ＰＥの回転数変動値Ｉ、排泥流量Ｊ、排
泥ポンプＰ２〜ＰＥの吸込圧力に１同圧力変動し、排泥
ポンプＰ２〜ＰＥの吐出圧力Ｍ１同圧力変動Ｎとして、
直接ないしは多重伝送装置３２．３４を介して自己診断
装置３０に入力される。

一方、切羽循環モードにおける自己診断項目としては、
この実施例では、■切羽水圧の異常低下（送泥ポンプＰ
１の動力モータの異常）、■切羽水圧の異常低下（送泥
ポンプＰ１への異物の噛み込み）、■切羽水圧の異常低
下（送泥ポンプＰ１のインペラ部の破損）、■切羽水圧
の異常低下（送泥ポンプＰ１の回転数制御不良）、■切
羽水圧の異常低下（逸泥量の過大）、■切羽水圧の異常
低下（送泥ポンプＰ２〜ＰＥの回転数制御異常）、■送
泥管２２の閉塞発生の７項目を挙げている。

そして、上記測定値Ａ−Ｈは、■〜■の診断項目に応じ
て適宜選択され、予めそれぞれファジィ推論に用いるメ
ンバーシップ関数が定められている。

以上の診断項目と出力およびメンバーシップ関数との関
係を第３図に示している。

自己診断の実行に当たっては、各測定値Ａ−Ｈは、前述
したように統計処理が行われ、平均値などが演算される
。

第３図の各欄に示している記号の意味を表にして示した
のが以下の第１表であり、例えば、診断項目■の行て送
泥流量Ｂに示しているＡ　Ｌ　（３）は、診断の任意の
ループ間での送泥流ｚＢの平均値であり、同Ａ　Ｂ　（
１０）は１０リングでの送泥流量の平均初期設定値であ
る。

さて、以上のように設定された状態での推論について、
例えば、診断項目■の切羽水圧の異常低下でどのように
推論が行われるかについて説明すると、まず、切羽水圧
Ａに対しては現時点での測定値が設定値よりも大きいか
否かが演算され、これが設定値以上の場合に１００％の
確信度で切羽水圧が上昇していると判断される。

また、送泥流ｊｌＢに対しては、その３ループでの平均
値が、１０リングでの平均初期設定値に対して約６０％
以下の場合に切羽水圧が異常に低下しているとか１００
％の確信度で判断される。

さらに、送泥ポンプＰの回転数Ｃでは、３リングの平均
値が、１０リングでの平均初期設定値に対して約６０％
以下の場合に切羽水圧が１００％の確信度で低下してい
ると判断される。

さらに、送泥ポンプＰの電流値りは、１ループの平均値
が、１０リングでの平均初期設定値から約４０％以下の
場合に切羽水圧が１００％の確信度で低下していると判
断され。

そして、最終的な■切羽水圧の異常低下（送泥ポンプＰ
の動力モータ異常）に対する判断は、上記各判断の確信
度の最小のものを採用して、例えば、現在の状況では、
何％の確信度で送泥ポンプＰ１の動力モータの異常によ
り切羽水圧が異常に低下していると推論される。

このような推論は、診断項目■〜■のそれぞれについて
同様な手法で自動的に行われ、その結果が表示されるこ
とになる。

なお、以上の説明では泥水輸送設備の切羽循環モードに
おける自己診断方法について説明したか、バイパスモー
ド、停止モードおよび逆噴モードに対しても、各モード
に応じた診断項目を設定し、かつ、設定された診断項目
に応じて測定値を適宜選択して、それぞれにメンバーシ
ップ関数を設定しておけば上記と同様に自動的に自己診
断が行われることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる泥水輸送設備の自己診断方法の
実施状態の全体説明図、第２図は同方法の処理手順を示
すフローチャート、第３図は診断項目と測定値およびメ
ンノく−シ・ツブ関数の関係を示す説明図である。１０・・・・・・・・・シールド掘進機１８・・・・・
・・・・送泥室２０・・・・・・・送泥管２２・・・・・・・・・排泥管Ｐｌ・・・・・・・・・送泥ポンプＰ２，３・・・排泥ポンプ３０・・・・・・・・・自己診断装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールド掘進機の泥水室に泥水を供給する送泥管
と、前記泥水室から掘削土砂と泥水との混合物を排出す
る排泥管と、前記送泥管に設けられた送泥ポンプと、前
記排泥管に設けられた排泥ポンプとを備えた泥水輸送設
備の自己診断方法において、前記泥水および混合物の流
量、比重、前記ポンプの回転数、駆動電流、前記泥水室
や管内の圧力をそれぞれ測定し、得られた測定値の内か
ら診断項目に応じて適宜選択した測定値に平均値、最大
値、最小値、分散、回帰係数の演算などの統計処理を施
し、得られた統計処理データにより前記泥水輸送設備の
状態をファジィ推論により判断することを特徴とする泥
水輸送設備の自己診断方法。