JP7829607B2

JP7829607B2 - バッテリーロコの充電機構

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Publication number: JP7829607B2
Application number: JP2024027689A
Authority: JP
Inventors: 拓歩林; 浩昭村中
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2024-02-27
Filing date: 2024-02-27
Publication date: 2026-03-13
Anticipated expiration: 2044-02-27
Also published as: JP2025130495A

Description

本発明は、バッテリーロコの充電機構に関し、例えば、シールド掘進機によって掘削された掘削坑内において資材や掘削土砂等の運搬に使用されるバッテリーロコの充電機構に関するものである。

バッテリーロコは、搭載されたバッテリー（蓄電池）を動力源として、資材や掘削土砂を積み込んだ台車を牽引または後押しして発進立坑から切羽部までの間を走行する機関車である。

バッテリーロコのバッテリーは、片番毎に充電が必要であり、その充電は、例えば、バッテリーロコの駆動中に発進立坑の充電スペースにおいて予備バッテリーを充電しておき、片番終了後に発進立坑の充電スペースにおいて、消耗したバッテリーを充電済みの予備バッテリーに交換することによって対応している。

このようなバッテリーロコについては、例えば、特許文献１に記載があり、バッテリーロコの走行中に、トンネル内の一部区間の給電区間に設けられたトロリ線に、バッテリーロコに設けられた集電体を接触させることで、バッテリーロコのバッテリーを充電する技術が開示されている。

特開２０１８－１２６０４５号公報

しかし、近年は、掘削坑の長距離化が進んでいる上、１日当たりの掘進距離が延び、さらに、掘削坑の径が大径化していることに伴い、バッテリーロコの走行時間、走行距離および重量が増え、バッテリーロコのバッテリーの交換頻度が増える傾向にある。

このため、掘削坑内に離合箇所を設け、掘削坑内にも充電器と予備バッテリーを配置し、バッテリーを交換しながら掘削作業を実施する等の対策が講じられているが、コスト高になる上、バッテリーの交換作業に時間がかかり、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率が低下する、という課題がある。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、シールド掘進機による掘削坑の施工に伴う作業を減らすことができる技術を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、バッテリーロコのバッテリーにかかる費用を低減することができる技術を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、シールド掘進機による掘削坑の施工費用を低減することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のバッテリーロコの充電機構は、シールド掘進機により構築された掘削坑内において運搬台車を移動させるバッテリーロコに、該バッテリーロコのバッテリーに電気的に接続された集電部を設けるとともに、該集電部を通じて前記バッテリーに電気を供給する給電トロリ線を、前記シールド掘進機に牽引される後続台車に前記シールド掘進機の掘進方向に沿って延在させた状態で設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の本発明のバッテリーロコの充電機構は、上記請求項１に記載の発明において、前記運搬台車は、前記シールド掘進機の掘進方向に沿って複数台連結され、前記後続台車に設けられた土砂排出口部から排出される掘削土砂を積み込む台車であり、前記給電トロリ線は、複数台の前記運搬台車のうちの積み始めの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置から複数台の前記運搬台車のうちの積み終わりの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置に渡って延在した状態で設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明のバッテリーロコの充電機構は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記バッテリーは、リチウムイオン蓄電池であることを特徴とする。

本発明によれば、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率を向上させることが可能になる。

また、本発明によれば、シールド掘進機による掘削坑の施工に伴う作業を減らすことが可能になる。

また、本発明によれば、バッテリーロコのバッテリーにかかる費用を低減することが可能になる。

また、本発明によれば、シールド掘進機による掘削坑の施工費用を低減することが可能になる。

本発明の一実施の形態であるバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の要部側面図である。図１のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図である。図２の矢印Ａで示す方向から見た後続台車およびバッテリーロコの正面図である。バッテリーロコの搬出後の図１のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図である。図４の矢印Ａで示す方向から見た後続台車の正面図である。掘削土砂の積込み開始時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図である。掘削土砂の積込み終了時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図である。図１のバッテリーロコの一例の平面図である。図８のバッテリーロコの側面図である。図８の矢印Ａで示す方向から見たバッテリーロコの正面図である。バッテリーロコの充電機構の一例の概略的な要部回路図である。図１のバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。図１２の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。図１３の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。図１４の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。図１５の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。図１６の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。後続台車の変形例の正面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本実施の形態のバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の要部側面図、図２は図１のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図、図３は図２の矢印Ａで示す方向から見た後続台車およびバッテリーロコの正面図、図４はバッテリーロコの搬出後の図１のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図、図５は図４の矢印Ａで示す方向から見た後続台車の正面図である。

図１～図５に示すように、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構ＣＭは、シールド掘進機Ｓにより構築された掘削坑ＤＰ内において複数台の運搬台車ＴＴを牽引または後押しした状態でレールＲＡに沿って走行するバッテリーロコＢＬの充電機構である。

図１に示すように、シールド掘進機Ｓは、例えば、地山等を掘削して掘削坑ＤＰを構築する泥土圧シールド掘進機である。なお、本実施の形態において、前方とは、シールド掘進機Ｓが掘進する方向（切羽部Ｆに向かう方向）を言い、後方とは、前方の真逆の方向（発進立坑に向かう方向）を言う。

シールド掘進機ＳのカッタヘッドＣによって掘削され、シールド掘進機ＳのチャンバＣＨ内に取り込まれた掘削土砂は塑性流動化処理が施された後、シールド掘進機ＳのスクリューコンベアＳＣから搬送管ＣＴに送られ、搬送管ＣＴの後方の土砂排出口部Ｅに搬送される構成になっている。なお、シールド掘進機Ｓの後方の掘削坑ＤＰの内周面にはセグメントＳＧが設置されている。

また、図１、図２および図４に示すように、シールド掘進機Ｓの後方には、複数台の後続台車ＦＴが直列に並んだ状態で配置されている。この複数台の後続台車ＦＴは、互いに連結された状態でシールド掘進機Ｓによって牽引されてレールＲＢに沿って走行することが可能な構成になっている。なお、レールＲＢは掘削坑ＤＰの延在方向に沿って敷設されている。

図３および図５に示すように、各後続台車ＦＴは、例えば、バッテリーロコＢＬの幅方向（掘削坑ＤＰの延在方向に直交する水平方向）の両側に配置された２つの台車本体部ＦＴｓ，ＦＴｓと、バッテリーロコＢＬを覆うように２つの台車本体部ＦＴｓ，ＦＴｓの間を橋渡す屋根部ＦＴｔとを備えている。

一方、図１～図３に示すように、バッテリーロコＢＬは、搭載されたバッテリー（図１～図５には図示せず）を電源としてモーター（図１～図５には図示せず）を駆動することでレールＲＡに沿って走行する機関車であり、前方および後方のいずれにも移動することが可能な構成になっている。なお、レールＲＡは掘削坑の延在方向に沿って敷設されている。

バッテリーロコＢＬは、車路の勾配や負荷の大小に関わらず一定指令速度で走行することが可能であること等から、シールド掘進機Ｓによる掘削坑ＤＰの施工に際し、セグメント、配管、レール等のような資材や掘削土砂等を運搬する運搬台車ＴＴを発進立坑から切羽部までの間で移動させる車両として使用されている。

図１および図２に示すように、バッテリーロコＢＬの後方には、複数台の運搬台車ＴＴが直列に並んだ状態で配置されている。この複数台の運搬台車ＴＴは、互いに連結されており、前方に移動（前進）するときはバッテリーロコＢＬに牽引され、後方に移動（後退）するときはバッテリーロコＢＬによって後押しされてレールＲＡに沿って走行する。なお、レールＲＡは掘削坑ＤＰの延在方向に沿って敷設されている。

ところで、通常、バッテリーロコのバッテリーは、片番毎に充電が必要であり、その充電は、例えば、バッテリーロコの駆動中に発進立坑の充電スペースにおいて予備バッテリーを充電しておき、片番終了後に発進立坑の充電スペースにおいて、消耗したバッテリーを充電済みの予備バッテリーと交換することによって対応している。

そこで、図１～図５に示すように、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構ＣＭにおいては、後続台車ＦＴの屋根部ＦＴｔにおいてバッテリーロコＢＬの上面に対向する裏面に給電トロリ線ＰＷを設けるとともに、バッテリーロコＢＬにおいて給電トロリ線ＰＷに対向する位置に給電トロリ線ＰＷに接触するパンタグラフ（集電部）ＰＧを設け、そのパンタグラフＰＧを通じてバッテリーロコＢＬのバッテリーを充電する構成にした。

これにより、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構ＣＭにおいては、シールド掘進機Ｓの掘進中に、バッテリーロコＢＬのバッテリーに給電トロリ線ＰＷを通じて充電することができるので、バッテリーロコＢＬのバッテリーの充電状態を常に満充電に近い状態に維持することができる。

このため、バッテリーロコＢＬのバッテリーの充電のために、バッテリーロコＢＬを充電スペースに移動し、消耗したバッテリーを充電済みの予備バッテリーに交換する交換作業を省略することができる。したがって、バッテリーロコＢＬによる掘削土砂等の運搬効率を大幅に向上させることができる。また、バッテリー交換作業のためにシールド掘進機Ｓの掘進を停止する必要がない上、シールド掘進機Ｓによる掘削坑ＤＰの施工に伴う作業を減らすことができるので、工期が長くなるのを防止することができる。

また、バッテリーロコＢＬのバッテリーの交換作業を省略できるので、発進立坑や離合箇所に充電器や予備バッテリーを設置する必要が無くなる上、バッテリーロコＢＬのバッテリーを大容量化しなくてもよい。このため、バッテリーロコＢＬのバッテリーにかかる費用を削減することができる。したがって、シールド掘進機Ｓによる掘削坑ＤＰの施工費用を削減することができる。

また、交換用の予備バッテリーを設置する方式においては、予備バッテリーに対して防水対策等のような保守管理が必要であるが、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構ＣＭにおいては、予備バッテリーを省略できるので、バッテリーロコ充電機構ＣＭの保守管理を簡単化することができる。

さらに、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構ＣＭにおいては、資材や掘削土砂等を運搬する際に必ず通過する後続台車ＦＴにおいてバッテリーロコＢＬのバッテリーを充電することができるので、掘削坑の掘削距離や径あるいは立坑サイズ等にかかわらず、バッテリーロコＢＬのバッテリーを充電することができる。すなわち、掘削坑の長距離化や大径化等、様々な状況に対して幅広く適用することができる。

次に、上記した運搬台車ＴＴが掘削土砂を積み込む、いわゆるズリ台車である場合を例として、後続台車ＦＴに配置された給電トロリ線ＰＷの構成例について図６および図７を参照して説明する。

図６は掘削土砂の積込み開始時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図、図７は掘削土砂の積込み終了時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図である。

図６および図７に示すように、給電トロリ線ＰＷは、複数台の後続台車ＦＴの連結方向（シールド掘進機Ｓの掘進方向、掘削坑ＤＰの延在方向）に沿って延在した状態で複数台の後続台車ＦＴに渡って設けられている。すなわち、給電トロリ線ＰＷは、複数台の運搬台車ＴＴ（ＴＴ１～ＴＴ３）のうちの積み始めの運搬台車ＴＴ３が土砂排出口部Ｅの直下にあるときに、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧが給電トロリ線ＰＷに接触する位置(図６参照)から、複数台の運搬台車ＴＴ（ＴＴ１～ＴＴ３）のうちの積み終わりの運搬台車ＴＴ１が土砂排出口部Ｅの直下にあるときに、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧが給電トロリ線ＰＷに接触する位置(図７参照)に渡ってシールド掘進機Ｓの掘進方向に沿って延在した状態で設けられている。

これにより、運搬台車ＴＴに掘削土砂を積み始めてから積み終わるまでの間のバッテリーロコＢＬの停止時および移動中に、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧを給電トロリ線ＰＷに連続的に接続させることができ、パンタグラフＰＧを通じて給電トロリ線ＰＷからバッテリーに連続的に充電を行うことができる。すなわち、バッテリーロコＢＬによって運ばれる運搬台車ＴＴに掘削土砂を積み込む際にバッテリーロコＢＬのバッテリーを充電することができるので、バッテリーロコＢＬのバッテリーの充電状態を常に満充電に近い状態に維持することができる。

なお、後続台車ＦＴの給電トロリ線ＰＷへの電力供給は、掘削坑ＤＰ内に設置されている坑内配線から直接供給されるようになっている。

次に、バッテリーロコＢＬの構成例について図８～図１１を参照して説明する。

図８は図１のバッテリーロコの一例の平面図、図９は図８のバッテリーロコの側面図、図１０は図８の矢印Ａで示す方向から見たバッテリーロコの正面図である。

図８～図１０に示すように、バッテリーロコＢＬを構成するロコ本体ＢＬｂの下部には、４個の車輪Ｗが回転自在な状態で装着されている。バッテリーロコＢＬは、４個の車輪Ｗが転動することによってレールＲＡ上を走行することが可能になっている。

また、図９および図１０に示すように、ロコ本体ＢＬｂの下部において前後の車輪Ｗの間には、スプロケットホイールＳＷが回転可能な状態で装着されている。このスプロケットホイールＳＷは、一対のレールＲＡの間に配置されたピンラックレールＲＣに噛合する構成になっている。なお、ピンラックレールＲＣは、掘削坑ＤＰ（図１等参照）の延在方向に沿って延在した状態で敷設されている。

図８および図９に示すように、ロコ本体ＢＬｂの内部には、車輪Ｗを回転させるモーターＭと、そのモーターＭの動作を制御するサーボドライバ回路ＳＤ等が設置されている。モーターＭは、例えば、サーボモータによって構成されている。このようにモーターＭをサーボモータによって構成することにより、バッテリーロコＢＬの重量や車路の勾配に影響されずに制御回路（図８～図１０には図示せず）から指示された速度に追従してバッテリーロコＢＬを走行させることができ、運転者の技量にかかわらずバッテリーロコＢＬを安全に運行させることができる。

図８および図９に示すように、ロコ本体ＢＬｂの上面には、前方から後方に向かって順に、カウンターウェイトＣＷ、パンタグラフＰＧ、バッテリーＢおよび操作部ＣＣが設置されている。なお、カウンターウェイトＣＷは、バッテリーＢとの重量バランスをとるための部材である。

図８～図１０に示すように、パンタグラフＰＧは、上記した給電トロリ線ＰＷに電気的に接続される機構部であり、ロコ本体ＢＬｂの上面上の載置台ＭＳ上に載置されている。

パンタグラフＰＧには、パンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃを上方に移動することで接触部ＰＧｃを給電トロリ線ＰＷ（図１～図５等参照）に押し当てる機構が設けられている。また、パンタグラフＰＧには、バネ機構（図示せず）等が設けられ、パンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃを上向きに付勢する付勢力が付与されている。これにより、パンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃが給電トロリ線ＰＷにしっかりと接触する構成になっている。

図８および図９に示すように、バッテリーＢは、バッテリーロコＢＬの駆動用の電源であり、ロコ本体ＢＬｂの上面上に交換自在の状態で設置されている。このバッテリーＢは、上記したモーターＭやサーボドライバ回路ＳＤ等の各種回路および電気機器等と電気的に接続されている。また、バッテリーＢは、パンタグラフＰＧに電気的に接続されており、パンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃが給電トロリ線ＰＷに接触することにより充電される構成になっている。

また、本実施の形態においては、バッテリーＢが、例えば、リチウムイオン蓄電池によって構成されている。バッテリー用の蓄電池には、鉛蓄電池もあるが、鉛蓄電池の場合、充電時に水素が発生するので掘削坑内で充電することができない。また、鉛電池の場合、仮に水素の発生の問題を解消したとしても、容量を増やすと自重が増え、さらにモーターＭの容量を増大せざるを得ず、バッテリー不足が生じるので、長距離走行に対して限界があり不向きである。

これに対して、リチウムイオン蓄電池の場合、充電時に水素が発生することもないので掘削坑ＤＰ（図１～図５等参照）内で充電することができる。また、リチウムイオン蓄電池の場合、鉛蓄電池よりも少ない容量で済み、長距離走行に適している上、鉛蓄電池よりも急速に充電することができる。

次に、図１１はバッテリーロコの充電機構の一例の概略的な要部回路図である。

給電トロリ線ＰＷは、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧを通じて整流回路ＲＣと電気的に接続される。ここでは、給電トロリ線ＰＷからパンタグラフＰＧに三相交流電力が供給される場合が例示されている。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、直流電力を供給することもできる。

整流回路ＲＣは、パンタグラフＰＧから供給された三相交流電力を直流電力に整流する回路である。この整流回路ＲＣの出力配線Ｌを構成する高電位配線ＬＨと低電位配線ＬＬとの間には、バッテリーＢが電気的に接続されており、バッテリーＢは整流回路ＲＣから送られた直流電力によって充電されるようになっている。

また、バッテリーＢの後段において、整流回路ＲＣの出力配線Ｌには、サーボドライバ回路ＳＤが電気的に接続されている。サーボドライバ回路ＳＤは、整流回路ＲＣまたはバッテリーＢから送られた直流電力を三相交流電力に変換する回路である。

このサーボドライバ回路ＳＤの出力には、モーターＭが電気的に接続されている。モーターＭは、上記したバッテリーロコＢＬの車輪Ｗ（図８～図１０参照）を駆動する電動機であり、サーボドライバ回路ＳＤから送られたさ三相交流電力によって駆動する構成になっている。

また、サーボドライバ回路ＳＤの後段において、整流回路ＲＣの出力配線Ｌには、コンバータ回路ＣＶが電気的に接続されている。このコンバータ回路ＣＶは、整流回路ＲＣまたはバッテリーＢから送られた直流電力を所定値の直流電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ回路である。

このコンバータ回路ＣＶの出力には、制御電源回路ＣＰが電気的に接続されている。制御電源回路ＣＰは、コンバータ回路ＣＶから送られた直流電力を制御電源として主に制御回路ＭＣに供給する電源回路であり、制御電源回路ＣＰの出力には、制御回路ＭＣが電気的に接続されている。

制御回路ＭＣは、各回路やスイッチ等の動作を制御する回路である。例えば、制御回路ＭＣは、サーボドライバ回路ＳＤのスイッチング動作を制御することにより車体の重量や車路の勾配等に関係なくバッテリーロコＢＬの走行速度が一定になるようにモーターＭの動作を制御したり、配線途中に設けられた遮断回路やスイッチ（図示せず）の動作を制御することにより電力の供給や供給停止を行いバッテリーロコＢＬの運行動作を制御したりするようになっている。

次に、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構ＣＭによるバッテリーロコＢＬの充電方法の一例について図１２～図１７を参照して説明する。

図１２～図１７は図１のバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。なお、図１２～図１７においては各図におけるシールド掘進機ＳやバッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの相対的な位置関係が分かるように座標Ｘを示した。

図１２に示すように、シールド掘進機Ｓの後方には、シールド掘進機Ｓに牽引された複数台の後続台車ＦＴが直列に並び、かつ、互いに連結された状態でレールＲＢ上に配置されている。この複数台の後続台車ＦＴのうちの最前列の後続台車ＦＴから後方に向かって３台目の後続台車ＦＴに渡って給電トロリ線ＰＷが延在した状態で設けられている。なお、座標Ｘａ１は、この段階のシールド掘進機Ｓを構成するカッタヘッドＣの前面位置を示している。

まず、図１３に示すように、バッテリーロコＢＬを掘削坑ＤＰ内に搬入する。バッテリーロコＢＬの後方には、例えば、直列に並んだ３台の掘削土砂運搬用の運搬台車ＴＴ（ＴＴ１～ＴＴ３）が互いに連結された状態でバッテリーロコＢＬに牽引され配置されている。この際のバッテリーロコＢＬはバッテリーＢから放電された電力を駆動源として走行する。

続いて、最後列の運搬台車（積み始めの運搬台車）ＴＴ３が土砂排出口部Ｅの直下に位置したところでバッテリーロコＢＬの走行を停止する。

その後、シールド掘進機Ｓの掘進を開始する。シールド掘進機Ｓの掘進により生じた掘削土砂は、スクリューコンベアＳＣおよび搬送管ＣＴを通じて土砂排出口部Ｅに搬送され、最後列の運搬台車ＴＴ３に積み込まれる。

また、シールド掘進機Ｓの掘進開始後、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃ（図８～図１０参照）を上昇させて給電トロリ線ＰＷに押し当て、パンタグラフＰＧを給電トロリ線ＰＷに電気的に接続する。そして、給電トロリ線ＰＷからパンタグラフＰＧを通じて供給された電気をバッテリーロコＢＬのバッテリーＢに供給することでパッテリーＢの充電を開始する。なお、座標Ｘｂ１は、この段階のバッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃと給電トロリ線ＰＷとの接触位置を示している。

次いで、図１４に示すように、シールド掘進機Ｓが予め決められた掘進距離だけ進んだらシールド掘進機Ｓの掘進を停止する。すなわち、最後列の運搬台車ＴＴ３への掘削土砂の積み込み量が予め決められた量に達したらシールド掘進機Ｓの掘進を停止する。なお、特に限定されるものではないが、ここでの予め決められた掘進距離は、例えば、３４０ｍｍ程度である。

続いて、バッテリーロコＢＬを後方に走行させて、３台の運搬台車ＴＴ（ＴＴ１～ＴＴ３）を後押しし、中間の運搬台車ＴＴ２が土砂排出口部Ｅの直下に位置したところでバッテリーロコＢＬの走行を停止する。なお、座標Ｘｂ２は、この段階のバッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃと給電トロリ線ＰＷとの接触位置を示している。

この際、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃを給電トロリ線ＰＷに接触させた状態でバッテリーロコＢＬを走行させる。すなわち、パンタグラフＰＧを給電トロリ線ＰＷに電気的に接続したままバッテリーロコＢＬを走行させる。これにより、バッテリーロコＢＬの走行中もバッテリーロコＢＬのバッテリーＢを充電する。

また、この際、バッテリーロコＢＬは、バッテリーＢから放電された電力ではなく、給電トロリ線ＰＷから供給された電力を駆動源として走行する。

その後、シールド掘進機Ｓの掘進を開始する。シールド掘進機Ｓの掘進により生じた掘削土砂は、スクリューコンベアＳＣおよび搬送管ＣＴを通じて土砂排出口部Ｅに搬送され、中間の運搬台車ＴＴ２に積み込まれる。

次いで、図１５に示すように、シールド掘進機Ｓが予め決められた掘進距離だけ進んだらシールド掘進機Ｓの掘進を停止する。すなわち、中間の運搬台車ＴＴ２への掘削土砂の積み込み量が予め決められた量に達したらシールド掘進機Ｓの掘進を停止する。なお、特に限定されるものではないが、ここでの予め決められた掘進距離は、例えば、３４０ｍｍ程度であり、シールド掘進機ＳのカッタヘッドＣの前面位置が掘進開始の座標Ｘａ１から６８０ｍｍ程度進んだ位置である。

続いて、バッテリーロコＢＬを後方に走行させて、３台の運搬台車ＴＴ（ＴＴ１～ＴＴ３）を後押しして最前列の運搬台車（積み終わりの運搬台車）ＴＴ１が土砂排出口部Ｅの直下に位置したところでバッテリーロコＢＬの走行を停止する。なお、座標Ｘｂ３は、この段階のバッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃと給電トロリ線ＰＷとの接触位置を示している。

この際、上記と同様に、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃを給電トロリ線ＰＷに接触させ、パンタグラフＰＧを給電トロリ線ＰＷに電気的に接続した状態でバッテリーロコＢＬを走行させることにより、バッテリーロコＢＬの走行中もバッテリーロコＢＬのバッテリーＢを充電する。

その後、シールド掘進機Ｓの掘進を開始する。シールド掘進機Ｓの掘進により生じた掘削土砂は、スクリューコンベアＳＣおよび搬送管ＣＴを通じて土砂排出口部Ｅに搬送され、最前列の運搬台車ＴＴ１に積み込まれる。

次いで、図１６に示すように、シールド掘進機Ｓが予め決められた掘進距離だけ進んだらシールド掘進機Ｓの掘進を停止する。すなわち、最前列の運搬台車ＴＴ１への掘削土砂の積み込み量が予め決められた量に達したらシールド掘進機Ｓの掘進を停止する。なお、特に限定されるものではないが、ここでの予め決められた掘進距離は、例えば、３４０ｍｍ程度である。

ここで座標Ｘａ２は、この段階でのシールド掘進機ＳのカッタヘッドＣの前面位置を示しており、座標Ｘａ１から座標Ｘａ２までの距離は、例えば、１０００ｍｍ程度である。このシールド掘進機Ｓが座標Ｘａ１から座標Ｘａ２まで掘進する掘進時間は、例えば、３０分程度であり、この間、バッテリーロコＢＬのバッテリーＢを充電することができる。

続いて、バッテリーロコＢＬのパンタグラフＰＧを下げてパンタグラフＰＧの接触部ＰＧｃを給電トロリ線ＰＷから離す。すなわち、パンタグラフＰＧと給電トロリ線ＰＷとの通電状態を解除する。

その後、バッテリーロコＢＬを後方に走行させて、掘削土砂が積み込まれた運搬台車ＴＴ（ＴＴ１～ＴＴ３）を後押しして発進立坑に運ぶ。この際、バッテリーロコＢＬは、バッテリーＢから放電された電力を駆動源として走行する。

また、図１７に示すように、シールド工法の常法に従って掘削坑ＤＰの内壁面に新たなセグメントＳＧｎを組み立てる。以上の過程を繰り返すことにより、バッテリーロコＬＢのバッテリーＢの充電状態を常に満充電に近い状態に維持することができる。

また、バッテリーロコＢＬのバッテリーＢの交換作業を省略することができる。このため、バッテリーロコＢＬの運搬効率を大幅に向上させることができる。また、バッテリー交換作業のためにシールド掘進機Ｓの掘進を停止する必要がない上、シールド掘進機Ｓによる掘削坑ＤＰの施工に伴う作業を減らすことができるので、工期が長くなるのを防止することができる。

また、発進立坑や離合箇所に充電器や予備バッテリーを設置する必要が無くなる上、バッテリーロコＢＬのバッテリーＢを大容量化しなくてもよいので、バッテリーロコＢＬのバッテリーＢにかかる費用を削減することができる。したがって、シールド掘進機Ｓによる掘削坑ＤＰの施工費用を削減することができる。

また、予備バッテリーを省略化することができるので、バッテリーロコ充電機構ＣＭの保守管理を簡単化することができる。

さらに、掘削坑の掘削距離や径あるいは立坑サイズ等にかかわらず、バッテリーロコＢＬのバッテリーＢを充電することができる。すなわち、掘削坑の長距離化や大径化等、様々な状況に対して幅広く適用することができる。

以上の説明は、本発明を泥土圧シールド掘進機に適用する場合の説明であるが、本発明を泥水シールド掘進機に適用することも可能である。泥水シールド工法では、泥土圧シールド工法と比べると、後続台車の台数が多くなり、先頭の後続台車から最後尾の後続台車までの長さがかなり長くなる。この複数台の後続台車の先頭から後方の予め決められた台数分まで、または、最後尾まで給電トロリ線を延在させた状態で設置しておくことにより、セグメント等の荷下ろし時間を含めて、バッテリーロコへの充電が可能となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

上記の実施の形態においては、バッテリーロコの幅方向両側に台車本体部を備える後続台車を用いた場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１８に示すように、バッテリーロコＢＬの幅方向片側のみに台車本体部ＦＴｓを備え、その台車本体部ＦＴｓの上部から片持ち状態でバッテリーロコＢＬを覆うように張り出した屋根部ＦＴｔを備える後続台車ＦＴを用いてもよい。

また、上記の実施の形態においては、バッテリーロコの上面上にパンタグラフを設けるとともに、後続台車の屋根部においてパンタグラフの対向面に給電トロリ線を設けた場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、バッテリーロコの側面にパンタグラフを設けるとともに、後続台車においてパンタグラフに対向する側面に給電トロリ線を設ける構成にしてもよい。

以上の説明では、シールド掘進機に本発明を適用した場合が示されているが、トンネルボーリングマシン等に本発明を適用することもできる。

ＣＭバッテリーロコ充電機構
ＢＬバッテリーロコ
ＢＬｂロコ本体
ＰＧパンタグラフ（集電部）
ＰＧｃ接触部
Ｂバッテリー
ＳＤサーボドライバ回路
Ｍモーター
ＲＣ整流回路
Ｌ出力配線
ＬＨ高電位出力配線
ＬＬ低電位出力配線
ＣＶコンバータ回路
ＣＰ制御電源回路
ＭＣ制御回路
ＣＷカウンターウェイト
ＣＣ操作部
Ｗ車輪
ＳＷスプロケットホイール
ＴＴ運搬台車
ＴＴ１運搬台車（積み終わりの運搬台車）
ＴＴ２運搬台車
ＴＴ３運搬台車（積み始めの運搬台車）
Ｓシールド掘進機
ＦＴ後続台車
ＦＴｓ台車本体部
ＦＴｔ屋根部
ＰＷ給電トロリ線
ＤＰ掘削坑
ＲＡ，ＲＢレール
ＲＣピンラックレール
Ｆ切羽部
ＳＧ，ＳＧｎセグメント

Claims

シールド掘進機により構築された掘削坑内において運搬台車を移動させるバッテリーロコに、該バッテリーロコのバッテリーに電気的に接続された集電部を設けるとともに、該集電部を通じて前記バッテリーに電気を供給する給電トロリ線を、前記シールド掘進機に牽引される後続台車に前記シールド掘進機の掘進方向に沿って延在させた状態で設けたことを特徴とするバッテリーロコの充電機構。
前記運搬台車は、前記シールド掘進機の掘進方向に沿って複数台連結され、前記後続台車に設けられた土砂排出口部から排出される掘削土砂を積み込む台車であり、
前記給電トロリ線は、複数台の前記運搬台車のうちの積み始めの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置から複数台の前記運搬台車のうちの積み終わりの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置に渡って延在した状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載のバッテリーロコの充電機構。
前記バッテリーは、リチウムイオン蓄電池であることを特徴とする請求項１または２記載のバッテリーロコの充電機構。