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JP2657594B2 - Curve tunnel excavation status display method for tunnel excavator - Google Patents
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JP2657594B2 - Curve tunnel excavation status display method for tunnel excavator - Google Patents

Curve tunnel excavation status display method for tunnel excavator

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JP2657594B2
JP2657594B2 JP4056953A JP5695392A JP2657594B2 JP 2657594 B2 JP2657594 B2 JP 2657594B2 JP 4056953 A JP4056953 A JP 4056953A JP 5695392 A JP5695392 A JP 5695392A JP 2657594 B2 JP2657594 B2 JP 2657594B2
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削機によっ
て計画線上に曲線トンネルを掘進して行くに際して、
トンネル計画線に対するトンネル掘削機の現在位置と
掘削方向を表示する曲線トンネル掘進状況表示方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is, at the time of going to boring a curved tunnel to the plan line by the tunnel boring machine, song
The present invention relates to a curved tunnel excavation status display method for displaying a current position and an excavation direction of a tunnel excavator with respect to a line tunnel planning line.

【0002】[0002]

【従来の技術】トンネルを掘削する場合、計画線上に沿
って正確にトンネル掘削機を推進させる必要があり、そ
のため、従来からトンネル掘削機内の中心部にターゲッ
トを取付ける一方、該掘削機後方のトンネル内にレーザ
光発振装置を設置してこの装置からの集束光線をトンネ
ル掘削計画線に合致させ、上記ターゲットに照射してそ
の照射点に対するターゲット中心の偏位量、即ち、掘削
機の偏位量を検出し、ターゲットの中心が集束光線と合
致するようにトンネル掘削機の方向制御を行っている。
2. Description of the Related Art When a tunnel is excavated, it is necessary to accurately propel the tunnel excavator along a planning line. Therefore, conventionally, a target is mounted on a central portion of the tunnel excavator while a tunnel behind the excavator is mounted. A laser light oscillation device is installed in the device, a focused beam from this device is matched with a tunnel excavation plan line, and the target is irradiated with the target, and the displacement of the center of the target with respect to the irradiation point, that is, the displacement of the excavator And the direction of the tunnel excavator is controlled so that the center of the target coincides with the focused light beam.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法によれば、直線トンネルの掘進に適用して計
画直線に対する掘削機の偏位量を連続的に測定できて
も、曲線トンネルの掘進時には、一定長さ、例えば1m
掘進する毎に計画曲線に対して掘削機の位置がずれてい
ないかどうかを測定しなければならない。また、トンネ
ル掘削機の現在の位置を測定することができても、掘削
機の掘進方向、即ち、その現在位置からトンネルを掘進
させると、どの方向に進むのかを予知することができ
ず、オペレータの経験と勘とで運転しているのが現状で
あり、精度のよいトンネルを円滑に掘進することが困難
であった。本発明はこのような問題点を解消することを
目的とするもので、トンネル掘削機の現在の位置と該位
置からの掘進方向を視覚的に認知し得るトンネル掘削機
の掘進状況表示方法を提供するものである。
However, according to the above-described method, even if the deviation amount of the excavator with respect to the planned straight line can be continuously measured by applying to the excavation of the straight tunnel, the excavation of the curved tunnel is not performed. Sometimes a fixed length, for example 1m
Each time the excavator advances, it must be measured whether the position of the excavator has shifted from the planned curve. Further, even if the current position of the tunnel excavator can be measured, the direction of the excavator's excavation, that is, if the tunnel is excavated from the current position, it is not possible to predict in which direction the excavator will advance, and the operator cannot predict the direction. At present, it is difficult to excavate a high-precision tunnel smoothly. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for displaying a tunnel excavator excavation status, which can visually recognize a current position of a tunnel excavator and a direction of excavation from the position. Is what you do.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるトンネル掘削機の曲線トンネル掘進状
況表示方法は、CRT画面中央に曲線トンネルの水平方
向計画線と鉛直方向計画線を十字線で表示し、該CRT
画面に十字線の鉛直方向計画線に対してトンネル掘削機
を機軸上の被測点と曲線トンネル計画線との水平方向離
間距離を点表示すると共にトンネル掘削機の機軸上で且
つ上記被測点から機軸線が曲線トンネル計画線と交差す
る時にその機軸線と曲線トンネル計画線との距離がトン
ネル施工許容誤差になるときの曲線トンネル計画線の弧
長よりも短い一定長さ前方における点と曲線トンネル計
画線との水平方向離間距離を点表示して両表示点間を直
線で表し、同様に、CRT画面に十字線の水平方向計画
線に対してトンネル掘削機の機軸上の被測点と曲線トン
ネル計画線との鉛直方向離間距離を点表示すると共にト
ンネル掘削機の機軸上で且つ上記被測点から上記同様に
機軸線が曲線トンネル計画線と交差する時にその機軸線
と曲線トンネル計画線との距離がトンネル施工許容誤差
になるときの曲線トンネル計画線の弧長よりも短い一定
長さ前方における点と曲線トンネル計画線との鉛直方向
離間距離を点表示して両表示点間を直線で表示すること
を特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a method for displaying a curved tunnel excavation status of a tunnel excavator according to the present invention comprises the steps of forming a horizontal planning line and a vertical planning line of a curved tunnel at the center of a CRT screen. Displayed as a line, the CRT
On the screen, the horizontal separation distance between the measured point on the axis of the tunnel excavator and the curved tunnel planning line with respect to the vertical plan line of the crosshair is displayed, and the measured point on the axis of the tunnel excavator and the measured point Crosses the curved tunnel planning line from
The distance between the aircraft axis and the curved tunnel planning line
Curved tunnel planning line arc when tunnel tolerance is reached
The horizontal separation distance between the point ahead of the curved tunnel planning line by a certain length shorter than the length and the curved tunnel planning line are displayed in dots, and the distance between both display points is represented by a straight line. The vertical distance between the point to be measured on the axis of the tunnel excavator and the curved tunnel planning line is indicated by a point, and the distance from the point to be measured on the axis of the tunnel excavator and from the point to be measured is the same as above.
When the aircraft axis intersects the curved tunnel planning line, the aircraft axis
Between the tunnel and the curved tunnel planning line is the tolerance of tunnel construction
The vertical distance between the point in front of the curved tunnel planning line and a fixed length shorter than the arc length of the curved tunnel planning line and the curved tunnel planning line is displayed in dots, and a straight line is displayed between both display points. Things.

【0005】[0005]

【作用】トンネルの水平方向計画線と鉛直方向計画線と
を十字線で表示しているCRT画面を見れば、これらの
計画線に対して該画面に表示された点からトンネル掘削
機の水平並びに垂直方向の現在位置を知ることができ
る。さらに、その位置からトンネル掘削機が機軸方向に
一定長さ掘進する水平、鉛直方向の位置が点表示され、
これらの水平、鉛直方向の表示点と上記現在位置におけ
る水平、鉛直方向の表示点とをそれぞれ直線で結んだ表
示線によって、トンネル掘削機が現在位置からそのまゝ
の姿勢で掘進した場合における方向を知ることができ、
その方向を水平、鉛直計画線に向かうようにトンネル掘
削機の方向制御を行うことによって、計画線に沿ったト
ンネル掘削が可能となる。
When looking at the CRT screen displaying the horizontal planning line and the vertical planning line of the tunnel as crosshairs, the horizontal alignment of the tunnel excavator from the points displayed on the screen with respect to these planning lines You can know the current position in the vertical direction. Furthermore, the horizontal and vertical positions where the tunnel excavator excavates a certain length in the machine axis direction from that position are displayed as dots,
The display line connecting these horizontal and vertical display points and the horizontal and vertical display points at the current position with straight lines respectively indicates the direction when the tunnel excavator digs in the same posture from the current position. You can know
By controlling the direction of the tunnel excavator so that the direction is directed horizontally and vertically to the planning line, tunnel excavation along the planning line can be performed.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
トンネル掘削機1には図1に示すように、その機軸線B
上における機内後部に測定器2を一体的に配設してあ
る。この測定器2は、図2に示すように、一枚の凸レン
ズ3と、該凸レンズ3の前方に順次配設された第1、第
2のターゲット4、5とからなり、これらのレンズ3と
ターゲット4、5の中心をトンネル掘削機1の機軸線B
上に位置させ、且つ最前方側の第2ターゲット5を凸レ
ンズ3の焦点に配設してある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
As shown in FIG. 1, the tunnel excavator 1 has its machine axis B
The measuring device 2 is integrally provided at the rear part inside the machine. As shown in FIG. 2, the measuring device 2 includes one convex lens 3 and first and second targets 4 and 5 sequentially disposed in front of the convex lens 3. Center the targets 4 and 5 with the machine axis B of the tunnel excavator 1.
The second target 5 located at the top and on the forefront side is disposed at the focal point of the convex lens 3.

【0007】トンネル掘削機1は通常、その重心点、即
ち、方向修正時における回転中心が該掘削機1の前端機
軸線上に位置しており、この点がトンネル計画線Aに対
するトンネル掘削機1の位置の被測点Cとなる。今、ト
ンネル掘削機1の現在位置における該掘削機の方向、即
ち機軸線Bがトンネル計画線Aに対してαだけ傾斜して
おり、且つトンネル掘削機1が被測点Cで偏位していな
い場合において、トンネル掘削機1の後方にレーザ光線
等の集束光線照射器6を設置し、該照射器6から計画線
Aに一致させて集束光線Dを照射すると、該集束光線D
は凸レンズ3によって屈折して第1、第2ターゲット
4、5に照射する。なお、これらのターゲット4、5は
多数の光電素子からなるポジションセンサーヘッドに構
成されていて、その照射点の位置をコンピータに入力す
るようになっている。
In general, the center of gravity of the tunnel excavator 1, that is, the center of rotation at the time of direction correction is located on the axis of the front end machine of the excavator 1, and this point corresponds to the tunnel excavator 1 with respect to the tunnel planning line A. The measured point C of the position is obtained. Now, the direction of the excavator at the current position of the tunnel excavator 1, that is, the machine axis B is inclined by α with respect to the tunnel planning line A, and the tunnel excavator 1 is displaced at the point C to be measured. When there is no focused beam D, a focused beam irradiator 6 such as a laser beam is installed behind the tunnel excavator 1 and the focused beam D is emitted from the irradiator 6 so as to coincide with the plan line A.
Is refracted by the convex lens 3 and irradiates the first and second targets 4 and 5. The targets 4 and 5 are configured as a position sensor head including a large number of photoelectric elements, and the position of the irradiation point is input to the computer.

【0008】この時、第2のターゲット5は凸レンズ3
の焦点位置にあるので、凸レンズ3の光軸と平行に集束
光線Dが入射すれば、その光線は全て該ターゲット5の
中心に集まるが、上記のように、トンネル計画線A上を
照射する集束光線Dは機軸線Bに対して角度αだけ傾斜
しているので、その入射光線は凸レンズ3の焦点距離を
fとすると、ftan αだけ該ターゲット5の中心から隔
たった点に集まり、トンネル掘削機1の偏角αを求める
ことができる。
At this time, the second target 5 is a convex lens 3
When the focused light beam D is incident parallel to the optical axis of the convex lens 3, all the light beams are focused at the center of the target 5. Since the ray D is inclined at an angle α with respect to the machine axis B, the incident rays are gathered at a point separated from the center of the target 5 by ftan α, where f is the focal length of the convex lens 3. 1 can be obtained.

【0009】また、凸レンズ3を介して屈折した集束光
線Dと凸レンズ3の光軸との交差点をE、凸レンズ3と
被測点Cとの距離をg、第1、第2ターゲット4、5間
の距離をXとすれば、とすれば、X=f2=/(f+g)
となり、このE点上に第1ターゲット4を配置しておく
と、トンネル掘削機1の被測点Cが計画線AからSだけ
偏位した場合、その偏位量Sは、第1ターゲット4の中
心からS・f/(f+g)だけ隔たった距離Mに縮小し
て表されることになる。
The intersection point between the converging light beam D refracted through the convex lens 3 and the optical axis of the convex lens 3 is E, the distance between the convex lens 3 and the measured point C is g, and the distance between the first and second targets 4 and 5 is If the distance of X is X, then X = f 2 = / (f + g)
When the first target 4 is arranged on the point E, when the measured point C of the tunnel excavator 1 is displaced by S from the planning line A, the amount of deviation S becomes the first target 4 Is reduced to a distance M separated by S · f / (f + g) from the center of.

【0010】上記偏位量Sおよび偏角αを求めるための
第1、第2ターゲット4、5に照射する点は、機軸線B
に相当する位置(ターゲットの中心)から上下左右にず
れた位置で電気信号が発せられ、コンピュータに入力さ
れ、現在位置における計画Aに対するトンネル掘削機1
の水平方向並びに鉛直方向の偏位量と偏角をコンピータ
により演算して予め該コンピータに記憶させている計画
線Aと対比させ、トンネル掘削機1を計画線Aに自動方
向修正させる。
The point for irradiating the first and second targets 4 and 5 for obtaining the deviation amount S and the deviation angle α is the machine axis B
An electric signal is generated at a position shifted up, down, left, and right from a position (center of the target) corresponding to, and the tunnel excavator 1 for the plan A at the current position is input to the computer.
Is calculated by a computer and compared with a planning line A previously stored in the computer, and the tunnel excavator 1 is automatically corrected to the planning line A.

【0011】このような測量手段を備えたシールド掘削
機1によって直線トンネルを掘削する場合には、上述し
たように、トンネル掘削機1の後方トンネル内に集束光
線照射器6を設置し、該照射器6から計画線Aに一致さ
せて集束光線Dを照射することにより偏位量を測定し、
照射点が第1ターゲット4の中心に一致している場合に
は、トンネル掘削機1は計画線A上を掘進しているもの
であり、照射点が該ターゲット中心から偏位している場
合には、その偏位が減少する方向にトンネル掘削機1を
方向制御しながら掘進するものである。
When a straight tunnel is excavated by the shield excavator 1 having such surveying means, as described above, the focused beam irradiator 6 is installed in the tunnel behind the tunnel excavator 1 and the irradiation is performed. The amount of deviation is measured by irradiating the converging light beam D from the vessel 6 in accordance with the plan line A,
When the irradiation point is coincident with the center of the first target 4, the tunnel excavator 1 is excavating on the planning line A, and when the irradiation point is displaced from the target center. Is to excavate while controlling the direction of the tunnel excavator 1 in a direction in which the deviation decreases.

【0012】上記測量方法は、集束光線Dを常に計画線
A上に照射させておくものであるから、曲線トンネルの
掘削には適用することができない。従って、曲線トンネ
ルの掘削には次に述べるような測量方法を実施しながら
行うものである。
Since the above-mentioned surveying method always irradiates the focused light beam D on the planning line A, it cannot be applied to the excavation of a curved tunnel. Therefore, the excavation of the curved tunnel is performed while performing the following surveying method.

【0013】まず、上記したように、計画直線に沿って
直線トンネルを掘削し、次いで掘削計画線Aが曲線とな
る位置に達すると、図3、図4に示すように、上記位置
で集束光線Dを直線トンネル中心線上に照射しながら、
トンネル掘削機1をその屈曲計画線Aの方向に向けて掘
進する。そうすると、測定器2の中心に向けて照射して
いた集束光線Dの照射点がトンネル掘削機1の屈折、掘
進に従って、測定器2の凸レンズ3の中心から離間する
方向に移動する。
First, as described above, a straight tunnel is excavated along a planned straight line, and then, when the excavation planned line A reaches a curved position, as shown in FIGS. While irradiating D on the center line of the straight tunnel,
The tunnel excavator 1 excavates in the direction of the bending plan line A. Then, the irradiation point of the focused light beam D irradiating toward the center of the measuring device 2 moves in a direction away from the center of the convex lens 3 of the measuring device 2 according to the refraction and excavation of the tunnel excavator 1.

【0014】この時の直線トンネルからの掘進長Lを測
定すると共に、上記同様にして集束光線Dと第1ターゲ
ット4の中心との距離から偏位量Sを求めると共に、コ
ンピータに記憶させている屈曲計画線Aの掘進長Lにお
ける位置と第1ターゲット4に対する照射点Fとの間の
偏位量Rを求め、これらの両偏位量の差から屈曲計画線
Aに対するトンネル掘削機1の被測点Cにおける偏位量
Tを演算によって求める。同様に、トンネル掘削機1の
偏角も上記のようにして求める。
At this time, the excavation length L from the straight tunnel is measured, and the deviation S is obtained from the distance between the focused light beam D and the center of the first target 4 in the same manner as described above, and stored in the computer. The deviation R between the position of the bending plan line A at the excavation length L and the irradiation point F with respect to the first target 4 is determined. The deviation T at the measurement point C is obtained by calculation. Similarly, the argument of the tunnel excavator 1 is obtained as described above.

【0015】このようなトンネル掘削機1の偏位量と偏
角を所望トンネル長さの掘進毎に求めながらトンネル掘
削機1を計画線Aに沿って掘進させる。その掘進に従っ
て、測定器2の凸レンズ3に対する集束光線Dの照射は
徐々に該凸レンズ3の一端部側に移動し、凸レンズ3か
ら外れると測量不能となるので、集束光線Dの凸レンズ
3に対する照射が凸レンズ3の有効径の一端部に達した
時にトンネル掘削機1の掘進を停止させる。
The tunnel excavator 1 is excavated along the planning line A while obtaining the deviation amount and the deviation angle of the tunnel excavator 1 for each excavation of a desired tunnel length. As the excavation progresses, the irradiation of the convex lens 3 of the measuring instrument 2 with the focused light beam D gradually moves to one end side of the convex lens 3, and when the light beam deviates from the convex lens 3, the measurement becomes impossible. When the end of the effective diameter of the convex lens 3 is reached, the excavation of the tunnel excavator 1 is stopped.

【0016】次いで、屈曲計画線Aに沿って掘削機1に
より曲線トンネルを掘削する場合には、図5に示すよう
にその集束光線Dが曲線トンネル掘削計画線Aの2点
c、dで交わり且つ測定器2の凸レンズ3と交差するよ
うな測量基線H上のトンネル内適所に照射器6を設置す
るものである。
Next, when excavating a curved tunnel by the excavator 1 along the bend planning line A, the converging light beam D intersects at two points c and d of the curved tunnel excavation plan line A as shown in FIG. In addition, the irradiator 6 is installed at an appropriate place in the tunnel on the survey base line H so as to intersect with the convex lens 3 of the measuring device 2.

【0017】この測量基線Hの設定は、図6に示すよう
に、トンネル掘削機1前方における屈曲計画線A上の2
点c、dを該基線Hが通過するものとしてこれらの点
c、d間の円弧曲線と該基線Hとの間の間隔が最大とな
る部分を中央縦距Uとした場合に該中央縦距Uを上記凸
レンズ3の有効幅又は有効径以内となるように上記2点
c、dを設定すると共にその円弧曲線の中心角βを求
め、さらに停止しているトンネル掘削機1近傍側の上記
曲線上の点cに対する接線(トンネル掘削機1の掘進方
向)と測量基線Hとのなす角度が上記角度βの1/2 とな
り、且つ測量基線Hが凸レンズ3と交差するようにコン
ピータの演算によって算出するものである。
As shown in FIG. 6, the setting of the survey base line H is performed on the bending plan line A in front of the tunnel excavator 1.
Assuming that the base line H passes through the points c and d, and the portion where the interval between the arc curve between the points c and d and the base line H is the maximum is defined as the center vertical distance U, The two points c and d are set so that U is within the effective width or the effective diameter of the convex lens 3, and the central angle β of the arc curve is obtained. Calculated by the computer so that the angle between the tangent to the upper point c (the direction in which the tunnel excavator 1 excavates) and the survey base line H is の of the angle β, and the survey base line H intersects with the convex lens 3. Is what you do.

【0018】上記屈曲計画線Aは、予めコンピータにプ
ログラミングしているので、上記円弧曲線の半径をrと
した場合、中央縦距U=r(1−cos β/2)の式からβ
/2、即ち、測量基線Hを求めることができる。なおこの
場合、該測量基線Hが円弧曲線の外側における凸レンズ
3の有効径の一端部に交差するように設定する。こうし
て設定した測量基線Hの延長線上の既設トンネル覆工部
分に集束光線照射装置6を据え付け、該装置から集束光
線Dを測量基線H上に照射しながら図7、図8に示すよ
うにトンネル掘削機1によって計画線Aに沿った曲線ト
ンネルを所望長さ掘進する。
Since the bending plan line A is programmed in the computer in advance, if the radius of the arc curve is r, the central vertical distance U = r (1-cos β / 2)
/ 2, that is, the survey baseline H can be obtained. In this case, the survey base line H is set so as to intersect one end of the effective diameter of the convex lens 3 outside the arc curve. The focused beam irradiating device 6 is installed on the existing tunnel lining portion on the extension of the surveying baseline H set in this way, and while irradiating the focused beam D onto the surveying baseline H from the device, the tunnel excavation is performed as shown in FIGS. The machine 1 excavates a curved tunnel along the planning line A to a desired length.

【0019】その際、上記同様に、直線トンネルからの
被測点Cまでの掘進距離(掘進累積距離)Lを測定し、
被測点C上における計画線Aの座標値(コンピータから
求められる掘進距離Lにおける計画曲線Aの座標値)と
被測点Cにおける測量基線Hの座標値との偏位量Sを演
算によって求めると共に被測点Cにおける測量基線Hの
座標値と被測点Cの座標値との偏位量Rを測定し、これ
らの両偏位量の差Tを求める。
At this time, the excavation distance (cumulative excavation distance) L from the straight tunnel to the measured point C is measured in the same manner as described above.
The deviation S between the coordinate value of the planning line A on the measured point C (the coordinate value of the planned curve A at the excavation distance L obtained from the computer) and the coordinate value of the surveying base line H at the measured point C is calculated. At the same time, the deviation R between the coordinate value of the survey base line H at the measured point C and the coordinate value of the measured point C is measured, and the difference T between these two deviation amounts is determined.

【0020】この差Tが計画線Aに対するトンネル掘削
機1被測点Cの掘進偏位量であり、水平方向の偏位量Ty
と鉛直方向の偏位量Txを求める。次に第2ターゲット5
により測量基線Hと現在位置における偏角を求める。こ
れらの数値に基づいてトンネル掘削機1の方向を屈曲計
画線Aに沿うように制御しながら掘進する。所定距離の
掘進後、上記同様にして再びトンネル掘削機1の掘進偏
位量と偏角を測定し、これを繰り返して測量基線Hに交
差する計画線Aの円弧曲線の一方の点cから他方の点d
に達するまでトンネル掘削機1を掘進させる。
This difference T is the excursion amount of the measured point C of the tunnel excavator 1 with respect to the planning line A, and the deviation amount Ty in the horizontal direction.
And the deviation Tx in the vertical direction. Next, the second target 5
From the survey base line H and the current position. Excavation is performed while controlling the direction of the tunnel excavator 1 along the bend planning line A based on these numerical values. After the excavation of the predetermined distance, the excavation deviation amount and the declination of the tunnel excavator 1 are measured again in the same manner as described above, and this is repeated, and from one point c to the other of the arc curve of the planning line A crossing the survey base line H The point d
The tunnel excavator 1 is excavated until reaching.

【0021】この間、集束光線Dは測量基線Hの直線上
に照射して計画線Aに対して2点で交差しており、トン
ネル掘削機1はこの計画線Aに沿って進むので、掘進開
始時に集束光線Dが凸レンズ3の一端部に照射するよう
にしておくと、その掘進中に凸レンズ3に照射する集束
光線Dの照射点は凸レンズ3の他端側に移動したのち再
び一端側に戻るという経路をたどり、ついには該凸レン
ズ3の一端から外れることになる。
During this time, the converging light beam D irradiates the straight line of the survey base line H and intersects the plan line A at two points, and the tunnel excavator 1 advances along the plan line A. At this time, if the focused light beam D is irradiated to one end of the convex lens 3, the irradiation point of the focused light beam D irradiated to the convex lens 3 during the excavation moves to the other end of the convex lens 3 and then returns to one end again. And finally comes off one end of the convex lens 3.

【0022】凸レンズ3に対する集束光線Dの照射が外
れると測量不能となるので、照射点が凸レンズ3の一端
部にまで復帰すると凸レンズ3削機1の掘進を一旦停止
し、光線照射装置6の設置位置を前の位置から前方側ト
ンネル覆工の適宜な場所に移し変える。この際、上記同
様にして測量基線Hを設定し、該測量基線H上に光線照
射装置6を据え付けたのち、再び、方向制御しながらシ
ールド掘削機1により計画曲線Aに沿ってトンネルを掘
進するものである。
When the irradiation of the converging light beam D onto the convex lens 3 comes off, the measurement becomes impossible. When the irradiation point returns to one end of the convex lens 3, the excavation of the convex lens 3 shaving machine 1 is temporarily stopped, and the light irradiation device 6 is installed. Move the position from the previous position to the appropriate place for the front tunnel lining. At this time, a survey baseline H is set in the same manner as described above, and after the light beam irradiation device 6 is installed on the survey baseline H, the tunnel is excavated along the planned curve A by the shield excavator 1 while controlling the direction again. Things.

【0023】なお、測量基線Hの設定時において、集束
光線Dが例えば凸レンズ3の中心部分に照射するように
設定すると、上記中央縦距Uの距離が小さくなってトン
ネル掘削機1による曲線トンネルの掘削長が短くなり、
光線照射装置6の盛り替えを頻繁に行う必要が生じるの
で、上記のように掘進初期においては照射点が凸レンズ
3の有効径の1端部を照射するように設定するのであ
る。
When setting the survey base line H so that the focused light beam D irradiates, for example, the central portion of the convex lens 3, the distance of the central vertical distance U is reduced, and the curved tunnel by the tunnel excavator 1 is formed. The drilling length is shorter,
Since it is necessary to frequently change the beam irradiation device 6, the irradiation point is set so as to irradiate one end of the effective diameter of the convex lens 3 in the initial stage of the excavation as described above.

【0024】このように、計画線Aの円弧曲線の一方の
点cから他方の点dに達する間において、所定距離、例
えば1m掘進する毎にトンネル掘削機1を停止させ、そ
の停止位置(現在位置)での偏位量と偏角を、上記測定
器2の第1、第2ターゲット4、5に照射される照射点
の位置を電気的にコンピータの演算器7に入力して偏位
量、偏角の比較、演算を行うことにより、コンピータの
記憶装置8に記憶させている計画線Aに対するトンネル
掘削機1の現在位置をトンネル掘削機1内の適所に設置
したCRT画面9に表示させる。
In this way, the tunnel excavator 1 is stopped every time a predetermined distance, for example, 1 m excavation, is reached from one point c to the other point d on the arc curve of the planning line A, and the stop position (currently The deviation amount and the deviation angle at the position) are input to the computing unit 7 of the computer by electrically inputting the positions of the irradiation points irradiated on the first and second targets 4 and 5 of the measuring device 2 to the deviation amount. By comparing and calculating the declination, the current position of the tunnel excavator 1 with respect to the planning line A stored in the storage device 8 of the computer is displayed on the CRT screen 9 installed at an appropriate position in the tunnel excavator 1. .

【0025】このCRT画面9は図10に示すように、そ
の中央に、予めコンピータに記憶させている計画線Aに
おいて、トンネル掘削機1の現在位置(被測点C)から
一定長l前方部分間を直線とみなし、その水平方向の計
画線を水平方向計画線IとしてCRT画面の縦軸に、鉛
直方向の計画線を鉛直方向計画線IIとして横軸にし、一
定距離の掘進毎に十字線で表示するように構成してあ
り、このCRT画面9の下部と左部とに、上記第1ター
ゲット4に照射される照射点から得られた現在位置にお
けるトンネル掘削機1の被測点Cの水平方向偏位量Tyと
鉛直方向偏位量Txをそれぞれ水平方向の現在位置10と鉛
直方向の現在位置11とに区別して表示させる。
As shown in FIG. 10, the CRT screen 9 is located at the center thereof on the planning line A stored in advance in the computer in a predetermined length l ahead of the current position of the tunnel excavator 1 (measured point C). The horizontal plan line is regarded as a horizontal plan line I on the vertical axis of the CRT screen, and the vertical plan line is plotted on the horizontal axis as a vertical plan line II. In the lower part and the left part of the CRT screen 9, the measured point C of the tunnel excavator 1 at the current position obtained from the irradiation point irradiated on the first target 4 is displayed. The horizontal deviation amount Ty and the vertical deviation amount Tx are displayed separately in a horizontal current position 10 and a vertical current position 11, respectively.

【0026】この現在位置からトンネル掘削機1を上記
第2ターゲット5によって求めたその偏角でもって掘進
させた場合、トンネル掘削機1が屈曲計画線Aに対して
接近する方向に進むのか離れる方向に進むのかは判らな
い。そのため、図11に示すように、上記のようにして測
定された現在位置10から一定長さlだけ、トンネル掘削
機1をその偏角でもって掘進させたと仮定した位置Kに
おける該トンネル掘削機1の計画線Aに対する水平、鉛
直方向の偏位量を求める。一定長lは、機軸線Bが曲線
計画線Aと交差したときに、その中央縦距がトンネル施
工許容誤差になるときの弧長よりも短い寸法で予め定め
ておく。
When the tunnel excavator 1 is excavated from the current position at the declination angle obtained by the second target 5, the tunnel excavator 1 moves in the direction approaching the bending plan line A or in the direction away from it. I don't know if we will go on. Therefore, as shown in FIG. 11, the tunnel excavator 1 at the position K at which it is assumed that the tunnel excavator 1 has been dug at a deviated angle by a certain length 1 from the current position 10 measured as described above. Of the horizontal and vertical directions with respect to the planning line A are calculated. The predetermined length l is previously determined to be shorter than the arc length when the center longitudinal distance becomes the tunnel construction tolerance when the machine axis B intersects the curve planning line A.

【0027】これらの偏位量は、トンネル掘削機1内の
被測点Cの現在位置からその延長線上に一定距離lだけ
前方位置に移動させた場所Kにおける被測点Cの座標値
が、掘進距離Lに一定距離lを加えた点Kにおける計画
線A上の座標値の差として上記同様にコンピュータから
求めることができ、その偏位量から予測位置を水平方向
計画線Iと鉛直方向計画線IIに対して、それぞれ水平面
上の予測位置12と鉛直面上の予測位置13としてCRT画
面9の上部と右部に表示させる。
These deviation amounts are obtained by calculating the coordinate value of the measured point C at the location K which is moved forward from the current position of the measured point C in the tunnel excavator 1 by a fixed distance l on an extension of the current position. The difference between the coordinate values on the planning line A at the point K obtained by adding the constant distance 1 to the excavation distance L can be obtained from the computer in the same manner as described above. For the line II, a predicted position 12 on the horizontal plane and a predicted position 13 on the vertical plane are displayed on the upper and right portions of the CRT screen 9, respectively.

【0028】こうして、現在位置におけるトンネル掘削
機1の水平、鉛直偏位位置10、11と一定延長距離lを存
した位置におけるトンネル掘削機1の水平、鉛直方向の
偏位量を示す予測位置12、13とをCRT画面9に点表示
し、さらに、水平方向の現在位置と予測位置との点表示
間、及び鉛直方向の現在位置と予測位置との点表示間を
それぞれ直線14、15で結んだ状態に表示させる。
Thus, the predicted position 12 indicating the horizontal and vertical deviation of the tunnel excavator 1 at a position having a certain extension distance 1 from the horizontal and vertical deviation positions 10 and 11 of the tunnel excavator 1 at the current position. , And 13 are displayed on the CRT screen 9 by dots, and the points between the current position and the predicted position in the horizontal direction and the points between the current position and the predicted position in the vertical direction are connected by straight lines 14 and 15, respectively. To be displayed.

【0029】こうしてCRT画面9に表示された直線画
像によって、例えば、トンネル掘削機1の水平方向の掘
進予測直線14が水平方向計画線Iに対して現在位置から
予測位置に向かうに従って離間している場合には、現在
位置におけるトンネル掘削機1の水平方向の掘進角度を
反対側に修正すれば計画線Aに向かうことが判り、鉛直
方向の場合においても同様に判断することができる。
According to the straight line image displayed on the CRT screen 9 in this manner, for example, the horizontal excavation prediction straight line 14 of the tunnel excavator 1 is separated from the horizontal planning line I as going from the current position to the prediction position. In this case, if the horizontal excavation angle of the tunnel excavator 1 at the current position is corrected to the opposite side, it can be seen that the tunnel excavator 1 is heading for the planning line A, and the determination can be made similarly in the case of the vertical direction.

【0030】このような掘進方向表示は、上記のように
トンネル掘削機1が一定距離、掘進する毎にその現在位
置と予測位置とをコンピータにより演算させて新たに表
示させ、その画面9をトンネル掘削機1のオペレータが
直視しながらトンネル掘削機1を計画線Aに沿う方向に
方向制御を行うものである。
As described above, each time the tunnel excavator 1 excavates for a certain distance, the current position and the predicted position are calculated by the computer and newly displayed, and the screen 9 is displayed in the tunnel direction. The operator of the excavator 1 controls the direction of the tunnel excavator 1 in a direction along the planning line A while looking directly at the excavator.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように本発明のトンネル掘削機の
曲線トンネル掘進状況表示方法によれば、CRT画面中
央に曲線トンネルの水平方向計画線と鉛直方向計画線を
十字線で表示すると共に、トンネル掘削機の現在位置と
その位置から掘削機を、機軸上で該機軸線が曲線トンネ
ル計画線と交差する時にその機軸線と曲線トンネル計画
線との距離がトンネル施工許容誤差になるときの曲線ト
ンネル計画線の弧長よりも短い距離だけ掘進させた場合
における予測位置とを、水平並びに垂直方向の偏位量と
して前記水平方向計画線と鉛直方向計画線に対してそれ
ぞれ直線表示を行うものであるから、このCRT画面に
表示される上記直線画像をオペレータが直視することに
よって、トンネル掘削機を現在位置からそのまゝの姿勢
で掘進させた場合における曲線トンネル掘削計画線に
対する方向を視覚的に正確に知ることができ、現在位置
からのトンネル掘削機の掘進方向を制御して計画線に沿
った曲線トンネルの掘削施工を精度よく且つ能率的に行
えるものである。
As described above, the tunnel excavator of the present invention
According to the curved tunnel excavation status display method, the horizontal and vertical planning lines of the curved tunnel are displayed as crosshairs in the center of the CRT screen , and the excavator is located on the axle based on the current position of the tunnel excavator and its position. The axis of the machine is curved
And the tunnel plan at the intersection with the project line
Curve when the distance to the line becomes the tunnel construction tolerance
The predicted position when excavated by a distance shorter than the arc length of the channel planning line is displayed in a straight line with respect to the horizontal planning line and the vertical planning line as horizontal and vertical deviation amounts. Therefore, the operator looks directly at the straight line image displayed on the CRT screen to visually determine the direction of the curved tunnel with respect to the excavation plan line when the tunnel excavator is excavated from the current position in the same posture. Thus, it is possible to accurately and efficiently excavate a curved tunnel along a planning line by controlling the direction of excavation of the tunnel excavator from the current position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】直線トンネルを掘削する場合の簡略縦断側面
図、
FIG. 1 is a simplified longitudinal side view when a straight tunnel is excavated,

【図2】測定方法を説明するための測定器の構成図、FIG. 2 is a configuration diagram of a measuring instrument for explaining a measuring method,

【図3】曲線トンネル掘削初期における測量方法を説明
するための簡略縦断側面図、
FIG. 3 is a simplified longitudinal side view for explaining a surveying method at the beginning of a curved tunnel excavation;

【図4】その一部の拡大縦断側面図、FIG. 4 is an enlarged vertical sectional side view of a part thereof;

【図5】曲線トンネルを掘削する場合の簡略縦断側面
図、
FIG. 5 is a simplified longitudinal side view when excavating a curved tunnel,

【図6】測量基線を設定する方法の説明図、FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of setting a survey baseline,

【図7】曲線トンネルの掘削における測量方法を説明す
るための簡略縦断側面図、
FIG. 7 is a simplified longitudinal sectional side view for explaining a survey method in excavation of a curved tunnel,

【図8】その一部の拡大縦断側面図、FIG. 8 is an enlarged vertical cross-sectional side view of a part thereof;

【図9】集束光線からCRT画面に至る間の簡略回路
図、
FIG. 9 is a simplified circuit diagram from a focused light beam to a CRT screen,

【図10】CRT画面の正面図、FIG. 10 is a front view of a CRT screen,

【図11】予測位置の設定図。FIG. 11 is a setting diagram of a predicted position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トンネル掘削機 2 測定器 6 集束光線照射装置 9 CRT画面 A 計画線 B 機軸線 C 被測点 D 集束光線 H 測量基線 I 水平方向計画線 II 鉛直方向計画線 Reference Signs List 1 Tunnel excavator 2 Measuring instrument 6 Focused ray irradiation device 9 CRT screen A Planning line B Machine axis C Measurement point D Focused ray H Survey baseline I Horizontal planning line II Vertical planning line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 富士雄 大阪市阿倍野区松崎町2丁目2番2号 株式会社奥村組内 (72)発明者 三好 裕芳 大阪市阿倍野区松崎町2丁目2番2号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 昭64−71996(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Fujio Sonobe 2-2-2 Matsuzakicho, Abeno-ku, Osaka-shi Okumura Gumi Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyoshi Miyoshi 2-2-2 Matsuzakicho, Abeno-ku, Osaka Shares Company Okumura Gumi (56) References JP-A-64-71996 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 CRT画面中央に曲線トンネルの水平方
向計画線と鉛直方向計画線を十字線で表示し、該CRT
画面に十字線の鉛直方向計画線に対してトンネル掘削機
を機軸上の被測点と曲線トンネル計画線との水平方向離
間距離を点表示すると共にトンネル掘削機の機軸上で且
つ上記被測点から機軸線が曲線トンネル計画線と交差す
る時にその機軸線と曲線トンネル計画線との距離がトン
ネル施工許容誤差になるときの曲線トンネル計画線の弧
長よりも短い一定長さ前方における点と曲線トンネル計
画線との水平方向離間距離を点表示して両表示点間を直
線で表し、同様に、CRT画面に十字線の水平方向計画
線に対してトンネル掘削機の機軸上の被測点と曲線トン
ネル計画線との鉛直方向離間距離を点表示すると共にト
ンネル掘削機の機軸上で且つ上記被測点から上記同様に
機軸線が曲線トンネル計画線と交差する時にその機軸線
と曲線トンネル計画線との距離がトンネル施工許容誤差
になるときの曲線トンネル計画線の弧長よりも短い一定
長さ前方における点と曲線トンネル計画線との鉛直方向
離間距離を点表示して両表示点間を直線で表示すること
を特徴とするトンネル掘削機の曲線トンネル掘進状況表
示方法。
1. A horizontal planning line and a vertical planning line of a curved tunnel are displayed as crosshairs in the center of a CRT screen.
On the screen, the horizontal separation distance between the measured point on the axis of the tunnel excavator and the curved tunnel planning line with respect to the vertical plan line of the crosshair is displayed, and the measured point on the axis of the tunnel excavator and the measured point The point and curve in front of a fixed length shorter than the arc length of the curved tunnel planning line when the distance between the aircraft axis and the curved tunnel planning line becomes a tunnel construction tolerance when the machine axis crosses the curved tunnel planning line The horizontal separation distance from the tunnel planning line is displayed as a point, and the distance between the two display points is represented by a straight line. Similarly, the measured point on the axis of the tunnel excavator with respect to the horizontal planning line of the crosshair on the CRT screen its axis when said Similarly axis line from and above the measured point on the axis of the tunneling machine intersects the curve tunnel feature line with that vertical distance point Show the curve tons <br/> panel feature line Line and curve tunnel When the distance from the planning line becomes a tunnel construction tolerance, the vertical distance between the point in front of the curved tunnel planning line and a fixed length shorter than the arc length of the curved tunnel planning line and the vertical direction of the curved tunnel planning line are displayed as a point between both display points. A method for displaying a curved tunnel excavation state of a tunnel excavator, characterized by displaying a straight line.
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