JPH0673978A - Automatic operation control method of earth pressure system shield machine - Google Patents
Automatic operation control method of earth pressure system shield machineInfo
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- JPH0673978A JPH0673978A JP33613591A JP33613591A JPH0673978A JP H0673978 A JPH0673978 A JP H0673978A JP 33613591 A JP33613591 A JP 33613591A JP 33613591 A JP33613591 A JP 33613591A JP H0673978 A JPH0673978 A JP H0673978A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータによる
土圧系シールド機械の自動運転制御方法、特にカッター
チャンバー内の土圧制御及び各種機器の作動制御を計測
データに基づいて自動制御して運転するための方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic operation control method of a soil pressure system shield machine by a computer, and in particular, an earth pressure control in a cutter chamber and an operation control of various devices are automatically controlled on the basis of measurement data to operate. It is about the method for.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、土圧系シールド機械において
は、例えばカッターチャンバー内の土圧を適正に保持す
るために、各種計測機器を設置し、カッター及びスクリ
ューコンベア等の作動を制御したり、あるいはシールド
機械の方向を設定するために、シールドジャッキの作動
を制御するなど、その掘進運転中において常に各種デー
タを計測しながらこの計測データに基づいた各種機器の
作動を管理制御する必要がある。2. Description of the Related Art Generally, in an earth pressure system shield machine, for example, various measuring instruments are installed to control the operation of a cutter and a screw conveyor in order to properly maintain the earth pressure in a cutter chamber, or In order to set the direction of the shield machine, it is necessary to control the operation of various devices based on the measured data while constantly measuring various data during the excavation operation such as controlling the operation of the shield jack.
【０００３】従来、このようなシールド掘進作業におけ
る各計測データをパソコンを利用して集中管理するシス
テムが採用されているが、専らこのデータを保存すると
共に、画面あるいは紙に表示して解析し、この解析値を
人間の経験に基づいて判断しながら掘進運転を手動で制
御するものであったため、理論的裏付けによる解析方法
が未確立であった。Conventionally, a system for centrally managing each measurement data in such a shield excavation work by using a personal computer has been adopted. However, this data is exclusively saved and displayed on a screen or a paper for analysis. Since the excavation operation was manually controlled while judging the analysis value based on human experience, an analysis method based on theoretical support has not been established.
【０００４】そこで出願人らは先に、シールド掘進作業
における各計測データをパーソナルコンピューターに入
力して、そのデータを多変量解析による解析方法により
解析を実施し、解析データをシールド機械に制御信号と
して出力する方法を開発し既に出願した（特願平２-１
４１９２０号）。Therefore, the applicants first input each measurement data in shield excavation work into a personal computer, analyze the data by an analysis method by multivariate analysis, and use the analysis data as a control signal to the shield machine. I developed a method to output and applied for it (Japanese Patent Application No. 2-1)
41920).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、解析デ
ータをシールド機械に制御信号として出力する方法では
制御信号が一定値を示すため、安定的制御や自然条件
（土質条件）の変更への対応に問題が生じている。However, in the method of outputting analysis data as a control signal to the shield machine, since the control signal shows a constant value, there are problems in stable control and in response to changes in natural conditions (soil conditions). Is occurring.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、前記従来の
課題を解決するために、土圧、シールドジャッキのスピ
ード及びストローク、排土スクリューの回転数及び回転
負荷、カッター回転数及び回転負荷等のシールド掘進作
業に必要な各種計測データをコンピューターに入力し、
入力された計測データを多変量解析してシールド機械の
所要制御項目の管理数値を算出し、この数値を管理値信
号として前記シールド機械の運転機器に出力し、自動的
にシールド機械の運転を開始させると共に、前記解析結
果から各制御項目の標準偏差値を算出して各制御項目の
制御幅を設定し、その制御幅内に運転されるように制御
信号を発信して自動的にシールド機械を制御運転するよ
うにした土圧系シールド機械の自動運転制御方法を提案
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention relates to earth pressure, speed and stroke of a shield jack, rotation speed and rotation load of an earth removing screw, cutter rotation speed and rotation load, etc. Input various measurement data required for shield excavation work into the computer,
Multivariate analysis of the input measurement data is performed to calculate the control numerical value of the required control item of the shield machine, and this numerical value is output to the operating device of the shield machine as a control value signal to automatically start the operation of the shield machine. At the same time, the standard deviation value of each control item is calculated from the analysis result, the control width of each control item is set, and the shield machine is automatically activated by issuing a control signal to operate within that control width. This paper proposes an automatic operation control method for earth pressure shield machines that are controlled.
【０００７】[0007]
【作用】シールド掘進作業における各計測データをパー
ソナルコンピューターを利用して、集中管理・表示を行
うと共に、計測されたデータを統計手法（多変量解析）
を利用して理論的に解析する。[Function] Each measurement data in shield excavation work is centrally managed and displayed using a personal computer, and the measured data is statistically analyzed (multivariate analysis).
To theoretically analyze.
【０００８】この解析結果によって管理値を設定すると
共に、制御幅をデータの標準偏差から算出し、段階的な
制御幅を数段階（例えば、上限・下限値と上上限・下下
限値の２段階）に定め、この制御幅に対応した制御信号
を解析結果から自動的にシールド機械へ発信して運転状
況に応じた自動運転を行う。A control value is set based on the result of this analysis, the control width is calculated from the standard deviation of the data, and the stepwise control width is set in several steps (for example, upper and lower limit values and upper and lower and lower limit values in two steps). ), The control signal corresponding to this control width is automatically transmitted from the analysis result to the shield machine to perform automatic operation according to the operation status.
【０００９】シールド機械の各付帯機器の各種計測デー
タはリアルタイムで集中管理室のパソコンに送信され、
このデータの内、初期掘進区間（例えば、30ｍ程度）に
おいて設定した区間（解析データ収集区間）内における
良質のデータだけを抽出して、多変量解析によって土圧
や作動を制御する項目を判定すると共に、逆関数によっ
て土圧や作動を制御する項目の管理数値及び範囲を算出
し、その結果を制御信号としてシールド機械の各種機器
に設定した区間（制御区間）内において出力することに
より、シールド機械を自動運転（無人化）させる。Various measurement data of each auxiliary device of the shield machine are transmitted to the personal computer in the central control room in real time,
Of this data, only good quality data within the section (analysis data collection section) set in the initial excavation section (for example, about 30 m) is extracted, and the item controlling soil pressure and operation is determined by multivariate analysis. At the same time, the control value and range of the item that controls earth pressure and operation are calculated by the inverse function, and the result is output as a control signal in the section (control section) set for each device of the shield machine, thereby Automatic driving (unmanned).
【００１０】[0010]
【実施例】以下この発明を図面に示す実施例について説
明すると、土圧系シールド機械１のカッターチャンバー
内の土圧、シールドジャッキのスピード及びストロー
ク、排土用スクリューコンベアの回転数及び回転負荷、
カッター回転数及び回転負荷、スクリューコンベアの排
出ゲートの開度等のシールド掘進に必要な各種計測デー
タをコンピューター２に入力し、入力された計測データ
をデイスプレイに表示すると共に、保存する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to the examples shown in the drawings. The earth pressure in the cutter chamber of the earth pressure type shield machine 1, the speed and stroke of the shield jack, the rotation speed and the rotation load of the soil discharging screw conveyor,
Various measurement data necessary for the shield excavation such as the cutter rotation speed and rotation load, the opening of the discharge gate of the screw conveyor, and the like are input to the computer 2, and the input measurement data is displayed and stored on the display.
【００１１】一方、入力された計測データに基づいてコ
ンピュータ２が初期掘進区間（例えば、30ｍ程度）にお
いて掘進区間（解析データ収集区間）を設定した上で質
の判定を行い、さらに統計手法による標準偏差で多変量
解析され、寄与率による判定の結果シールド機械の所要
制御項目の設定及び算出を行い、逆関数計算による管理
数値の設定並びに管理範囲を数値的に重み付けをして設
定し、この数値を制御信号としてシールド機械１の運転
機器に出力することによって、シールド機械１を自動運
転させる（無人化）。On the other hand, the computer 2 sets the excavation section (analysis data collection section) in the initial excavation section (for example, about 30 m) based on the input measurement data, and then determines the quality, and further the standard by the statistical method. Multivariate analysis is performed using deviations, and as a result of judgment based on the contribution rate, the required control items for the shield machine are set and calculated, and the control numerical values by the inverse function calculation and the control range are numerically weighted and set. Is output as a control signal to the operating device of the shield machine 1 to automatically operate the shield machine 1 (unmanned).
【００１２】上記制御項目としては、例えばシールドジ
ャッキのスピード、スクリューコンベアの回転数、カッ
ターの回転速度、スクリューコンベアの排土ゲートの開
度、加泥流量、裏込注入量などが挙げられる。The control items include, for example, the speed of the shield jack, the rotation speed of the screw conveyor, the rotation speed of the cutter, the opening of the soil discharge gate of the screw conveyor, the mud flow rate, and the backfilling injection rate.
【００１３】一方、上記データ解析により各制御項目の
標準偏差σを算出し、この標準偏差σに所要の係数を乗
して段階的な制御幅を数段階（例えば、上限・下限値及
び上上限・下下限値の２段階）を設定して、コンピュー
タ２に入力する。On the other hand, the standard deviation σ of each control item is calculated by the above data analysis, and the standard deviation σ is multiplied by a required coefficient to make a stepwise control width in several steps (for example, upper and lower limit values and upper and upper limit values).・ Set the lower and lower limit values (2 steps) and input to the computer 2.
【００１４】このように段階的な制御幅を設定するの
は、管理すべき項目の数値が管理値に対してどの程度隔
たっているかその大小に応じて制御信号の制御量を変化
させ、より緻密な制御を行うことを可能とするためであ
る。In this way, the stepwise control width is set by changing the control amount of the control signal in accordance with how much the numerical value of the item to be managed is separated from the control value and making it more precise. This is because it is possible to perform various controls.
【００１５】この制御幅は、各制御項目において制御可
能な範囲内ならば任意に設定することができ、また標準
偏差σに対する係数も任意に設定することができ、その
上（下）限値の選択は、制御項目と管理すべき項目のデ
ータ解析による相関関係によって自動的に決定される。This control width can be set arbitrarily within a controllable range for each control item, and the coefficient for the standard deviation σ can also be set arbitrarily, and the upper (lower) limit value can be set. The selection is automatically determined by the correlation of the data analysis of the control item and the item to be managed.
【００１６】例えば、上限・下限値として±1.0 ×σと
設定し、また上上限・下下限値として±2.0 ×σと設定
する。For example, the upper and lower limits are set to ± 1.0 × σ, and the upper and lower limits are set to ± 2.0 × σ.
【００１７】なお、データの質の向上や管理状態の良い
場合には、制御幅を前のデータ利用によって任意に設定
でき、また制御すべき項目の変更は、解析の段階での多
変量解析によって可能であり、土圧式シールド機械だけ
ではなく、メカニカルシールド工法や土圧が無視できる
場合においても採用が可能である。When the quality of data is improved or the management condition is good, the control width can be arbitrarily set by using the previous data, and the item to be controlled can be changed by the multivariate analysis at the analysis stage. It is possible not only for earth pressure type shield machines, but also for mechanical shield method and when earth pressure can be ignored.
【００１８】そしてこれらの数値の内、各々の制御項目
の管理値を先ずシールド機械に送信し、運転を自動的に
開始する。Then, of these numerical values, the control value of each control item is first transmitted to the shield machine, and the operation is automatically started.
【００１９】コンピュータ２は、予め各制御項目にした
がって掘進工程を任意な時間又は掘進長によって任意数
に区画した制御区間の設定を行う。The computer 2 sets a control section in which the excavation process is divided into an arbitrary number in advance according to each control item according to an arbitrary time or an excavation length.
【００２０】これら制御区間において先行の制御区間を
監視区間（Ｂタイム）とし、この区間で得られた制御す
べき項目の数値によって次の制御区間（Ａタイム）にお
いて制御を実施すると共に、同時にこの制御区間（Ａタ
イム）はその次の制御区間のための監視区間（Ｂタイ
ム）となり、要するに図２に示すように制御区間が順次
移る度にその移行後の該当制御区間〜はその前の制
御区間０〜の計測データに基づいて制御すべきＡ1 タ
イムであると同時に、次の制御区間〜における制御
の要否を監視するためのＢ2 タイムとなる。In these control sections, the preceding control section is set as the monitoring section (B time), and the control is executed in the next control section (A time) according to the numerical values of the items to be controlled obtained in this section, and at the same time, The control section (A time) becomes a monitoring section (B time) for the next control section, that is, every time the control section sequentially shifts as shown in FIG. At the same time as the A1 time to be controlled based on the measurement data in the section 0, it becomes the B2 time for monitoring the necessity of control in the next control section.
【００２１】このように先行の制御区間である監視区間
（Ｂタイム）においてどのような管理幅に制御すべき項
目の数値があるかによって、次の制御区間（Ａタイム）
で管理すべき項目の数値に応じた制御信号が発信され
る。In this way, the next control section (A time) depends on the management width of the item to be controlled in the monitoring section (B time) which is the preceding control section.
A control signal corresponding to the numerical value of the item to be managed in is transmitted.
【００２２】つまり、先行の制御区間である監視区間
（Ｂタイム）においては制御すべき項目の数値が管理値
〜上（下）限値外になった場合でも、そのときの数値に
基づいて同じ区間のＢタイム内において制御を実施せ
ず、次の制御区間（Ａタイム）において実施することに
なる。That is, even when the numerical value of the item to be controlled is outside the control value to the upper (lower) limit value in the monitoring section (B time) which is the preceding control section, the same value is obtained based on the numerical value at that time. The control is not executed within the B time of the section, but is executed during the next control section (A time).
【００２３】一方、この監視区間（Ｂタイム）におい
て、制御すべき項目（ここでは土圧）の数値が管理値〜
上（下）限値内の場合は、次の制御区間（Ａタイム）に
おいては制御項目への制御信号は発信せず、逆に管理す
べき項目が管理値〜上（下）限値外の場合で、監視区間
のＢタイム間においても復帰しない場合は、次の制御区
間（Ａタイム）において制御信号が発信され、制御項目
の上（下）限値がシールド機械へ送信され、自動的に制
御が実施される。On the other hand, in this monitoring section (B time), the numerical values of the items to be controlled (here, earth pressure) are controlled values to
If it is within the upper (lower) limit value, the control signal to the control item is not transmitted in the next control section (A time), and conversely the item to be managed is between the control value and the upper (lower) limit value. In this case, if it does not recover even during the B time of the monitoring section, a control signal is sent in the next control section (A time), the upper (lower) limit value of the control item is transmitted to the shield machine, and it is automatically Control is implemented.
【００２４】さらに、制御すべき項目が上（下）限値〜
上上（下下）限値内の場合で、監視区間のＢタイム間に
おいても復帰せず更に制御が続行している場合は、制御
信号は上上（下下）限値が発信され、制御が実施され
る。Further, the items to be controlled are the upper (lower) limit value to
If the upper / lower (lower / lower) limit value is within the upper limit (lower / lower) limit value and the control is not continued even during the B time of the monitoring section and the control continues, the upper / lower (lower / lower) limit value is transmitted as the control signal. Is carried out.
【００２５】これらの如何なる場合においても、上上
（下下）限値内に復帰しない場合は自動的に掘進作業が
停止され、自動運転は休止し、また管理すべき項目が上
（下）限値又は上上（下下）限値を越えた場合は警報信
号が発信される。In any of these cases, if the upper / lower (lower / lower) limit value is not restored, the excavation work is automatically stopped, the automatic operation is stopped, and the item to be controlled is the upper / lower limit. When the value or the upper limit (lower lower limit) is exceeded, an alarm signal is issued.
【００２６】次にこの発明による具体的制御方法を、図
２に従ってこれに例示するシールド機械の具体的運転状
況における制御項目としての土圧の場合（図２上段）に
ついて説明する。Next, the concrete control method according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 in the case of earth pressure as the control item in the concrete operating condition of the shield machine illustrated in FIG.
【００２７】〜の各制御区間においてはいずれも制
御すべき項目が管理値〜上限値内にあるため、制御は実
施せず、また〜の制御区間の中間において一次的に
上限値を越えても、その区間及び次の〜の制御区間
において制御は実施しない。In each of the control sections (1) to (4), since the items to be controlled are within the control value (upper limit), no control is performed, and even if the upper limit is exceeded temporarily in the middle of the control sections (1) to (3). , Control is not performed in that section and the following control sections of.
【００２８】〜の制御区間においては制御すべき項
目が上限値を越えて区間の終端においても上限値内に復
帰しないため、次の〜の制御区間において制御信号
として上限値が発信され、制御が実施される。In the control sections (1) to (4), the items to be controlled exceed the upper limit value and do not return to the upper limit value even at the end of the section. Therefore, in the next control section (1), the upper limit value is transmitted as a control signal and the control is performed. Be implemented.
【００２９】〜の制御区間においては、上記〜
の区間と同様に制御が実施される。In the control section of,
The control is performed in the same manner as in the section.
【００３０】〜マル10の制御区間においては、制御す
べき項目が上限値を越え、さらに区間の終端においては
上上限値を越えているため、次のマル10〜マル11の制御
区間において上限値の制御信号が発信されて制御が行わ
れる。Since the items to be controlled exceed the upper limit value in the control section of 10 to 10 and further exceed the upper and upper limit values at the end of the section, the upper limit value in the next control section of 10 to 10 The control signal is transmitted and control is performed.
【００３１】マル10〜マル11の制御区間においては制御
すべき項目が上上限値を越え続けているため、次のマル
11〜マル12の制御区間において上上限値の制御信号が発
信されて制御が行われる。その後制御信号が発信され続
けているにも拘らず制御すべき項目の数値が依然として
上上限値を越えているため、この場合にはコンピュータ
ーが管理限度を越えるものと判断し、マル13において自
動的に掘進作業を停止する信号を発信して自動運転を休
止する。In the control section from circle 10 to circle 11, the items to be controlled continue to exceed the upper and upper limit values.
In the control section from 11 to 12, a control signal of the upper limit value is transmitted and control is performed. After that, although the control signal continues to be transmitted, the numerical value of the item to be controlled still exceeds the upper limit value, so in this case the computer judges that it exceeds the control limit, and automatically in Mar 13 Sending a signal to stop the excavation work to stop the automatic operation.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、計測デー
タを活用してコンピュータ制御によりシールド掘進制御
の無人化を達成することができ、省力化と掘進能率の向
上を図ることができると共に、運転ミスを防止してシー
ルド工事の品質を向上させることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to achieve unmanned shield excavation control by computer control by utilizing measured data, and it is possible to save labor and improve excavation efficiency. It is possible to prevent operational mistakes and improve the quality of shield work.
【００３３】また、運転制御が人間の経験や判断に依存
することなく、解析された数値によって人間に近い掘進
管理の理論的裏付けの下に自動的に行われ、しかも異常
時での警報装置や停止装置などの装備も容易であること
から、熟練者を要せずに初心者によっても操作が可能で
あり、その操作もほとんど制御システムの監視程度で済
む。Further, the operation control is automatically performed based on the theoretical backing of excavation management close to that of a human being by the analyzed numerical value without depending on human experience and judgment, and an alarm device at the time of abnormality is also provided. Since it is easy to equip a stop device and the like, it can be operated by a beginner without requiring an expert, and the operation can be performed only by monitoring the control system.
【図１】この発明の制御方法を示すフローチャート図で
ある。FIG. 1 is a flowchart showing a control method of the present invention.
【図２】この発明の制御方法による運転状況の経過を示
す線図。FIG. 2 is a diagram showing the progress of operating conditions according to the control method of the present invention.
１ シールド機械 ２ コンピューター 1 shield machine 2 computer
Claims (2)
ストローク、排土スクリューの回転数及び回転負荷、カ
ッター回転数及び回転負荷等のシールド掘進作業に必要
な各種計測データをコンピューターに入力し、入力され
た計測データを多変量解析してシールド機械の所要制御
項目の管理数値を算出し、この数値を管理値信号として
前記シールド機械の運転機器に出力し、自動的にシール
ド機械の運転を開始させると共に、前記解析結果から各
制御項目の標準偏差値を算出して各制御項目の制御幅を
設定し、その制御幅内に運転されるように制御信号を発
信して自動的にシールド機械を運転制御することを特徴
とする土圧系シールド機械の自動運転制御方法。1. Various kinds of measurement data necessary for shield excavation work such as earth pressure, speed and stroke of shield jack, rotation speed and rotation load of soil discharge screw, cutter rotation speed and rotation load are input to a computer and input. Multivariate analysis of the measured data to calculate the control numerical value of the required control item of the shield machine, and output this numerical value to the operating equipment of the shield machine as a control value signal to automatically start the operation of the shield machine. , The standard deviation value of each control item is calculated from the analysis result, the control width of each control item is set, and a control signal is issued to operate within the control width and the shield machine is automatically controlled. An automatic operation control method for an earth pressure shield machine, which is characterized by:
又は掘進長によって区画した制御区間を設定し、先行の
制御区間を監視時間として計測を行い、後行の制御区間
は制御時間として制御信号を発信してシールド機械の制
御を行い、これらの監視時間と制御時間を交互に繰り返
して制御することを特徴とする「請求項１」記載の土圧
系シールド機械の自動運転制御方法。2. A control section in which the excavation process is divided by an arbitrary time or an excavation length is set in a computer, a preceding control section is measured as a monitoring time, and a control signal is transmitted as a control time in a subsequent control section. The shield machine is then controlled, and the monitoring time and the control time are alternately repeated to control the automatic operation control method of the earth pressure system shield machine according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33613591A JP3081328B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Automatic operation control method for earth pressure shield machine |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0673978A true JPH0673978A (en) | 1994-03-15 |
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| JP33613591A Expired - Fee Related JP3081328B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Automatic operation control method for earth pressure shield machine |
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| JP (1) | JP3081328B2 (en) |
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| JP3081328B2 (en) | 2000-08-28 |
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