[發明專利]一種隧道掘進機轉彎半徑控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 202010645836.2
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111734430B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 劉飛香;劉在政;程永亮;李政;鄒今檢;龔文忠;蘇杰;侯昆洲;劉堯東;劉雪霏
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/11
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張欣然

本發明公開了一種隧道掘進機轉彎半徑控制方法，包括：檢測掘進機的實際掘進曲線與擬定設計曲線之間的偏差e；根據偏差e的數值控制參與控制掘進機轉彎過程中油缸的數量。本發明提供的隧道掘進機轉彎半徑控制方法可以根據偏差e控制參與控制掘進機轉彎過程中油缸的數量，相比于現有技術中通過人工操作并判斷，將判斷依據進行了量化，能夠實現隧道掘進機轉彎半徑的自動化控制，避免由于人為操作而出現的誤差，提高了隧道掘進機轉彎半徑的控制精度；同時，節省了人力成本。本發明還公開了一種用于實施上述隧道掘進機轉彎半徑控制方法的控制系統。

技術領域

本發明涉及隧道開挖技術領域，更具體地說，涉及一種隧道掘進機轉彎半徑控制方法。此外，本發明還涉及一種用于實施上述隧道掘進機轉彎半徑控制方法的控制系統。

背景技術

全斷面硬巖隧道掘進機是集機、電、液、光、氣等系統于一體的工廠化隧道施工裝備，在隧道設計規劃時，由于地勢、河流等原因，難免會出一些轉彎，轉彎半徑越小，對掘進機的空間結構設計和控制方法的要求越高，通常要求掘進機滿足500m轉彎半徑，在一些情況下要求滿足300m甚至更小的轉彎半徑。

目前，掘進機超小轉彎半徑控制主要以人工操作為主，根據導向系統的數據和經驗進行間斷性的調節，操作精度受操作人員能力、經驗、身體狀況、情緒等個人因素影響較大，施工質量難以保證；且在裝備掘進過程中由于受到非均勻強載荷影響，造成實際掘進軌跡與規劃軸線之間出現偏差，不同地質工況下偏差大小不盡相同，同時刀盤驅動系統、推進支撐系統、鋼拱架系統等系統間存在強耦合，難以綜合考慮多種施工安全約束，采用傳統人工超小轉彎半徑控制方法趨于保守，無法對掘進軌跡做出有效的反應，且控制精度低，施工質量難以保證對于復雜的地質環境和高施工要求已經越來越不適用。

綜上所述，如何提供一種可提高控制精度的隧道掘進機轉彎半徑控制方法，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種隧道掘進機轉彎半徑控制方法，可以替代人工進行掘進機轉彎半徑的控制，實現轉彎半徑控制的自動化，以便提高轉彎半徑的控制精度。

本發明的另一目的使提供一種用于實施上述隧道掘進機轉彎半徑控制方法的控制系統。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種隧道掘進機轉彎半徑控制方法，包括：

步驟S1，檢測掘進機的實際掘進曲線與擬定設計曲線之間的偏差e；

步驟S2：判斷所述偏差e是否小于或等于下偏差e₁，且大于零，若是，則控制主推進油缸工作，所述主推進油缸為用于為所述掘進機轉彎提供動力的油缸；若否，則進入步驟S3；

步驟S3：判斷所述偏差e是否小于或等于上偏差e₂，且大于所述下偏差e₁，若是，則控制所述主推進油缸和輔助推進油缸同時工作，所述輔助推進油缸為用于為所述掘進機轉彎提供動力的油缸；若否，則進入步驟S4；

步驟S4：控制所述掘進機停止轉向操作或對所述掘進機的轉向參數進行調整。

優選的，所述控制所述掘進機停止轉向操作，還包括：

控制警報設備發出警報。

優選的，所述主推進油缸所提供的主推力和所述輔助推進油缸所提供的輔助推力的方向相同。

優選的，所述判斷所述偏差e是否小于或等于上偏差e₂，且大于所述下偏差e₁，若是，則控制所述主推進油缸和輔助推進油缸同時工作之后，包括：

步驟S31：根據所需轉彎半徑輸入掘進行程S和偏轉角速度，所述掘進行程S為所述掘進機的單次掘進行程，所述偏轉角速度為單次所述掘進行程S所對應的偏轉角度θ；