[發明專利]基于三分區的盾構推進系統控制方法及其系統

有效

• 申請號: 202010720173.6
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111810171B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 朱葉艇;張閔慶;龔衛;閔銳;秦元;翟一欣;黃健;黃圣;袁向華;吳文斐;范杰
• 申請（專利權）人: 上海隧道工程有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 宋小光

1.一種基于三分區的盾構推進系統控制方法，所述盾構推進系統包括沿所述盾構截面間隔設置的N個千斤頂，其特征在于，包括如下步驟：

S11.建立原點O與所述盾構推進系統的中心相重合的XOY坐標系，設置盾構推進所需的總推力T、所述總推力T在X軸方向的力矩M_x和在Y軸方向的力矩M_y，并確定所述總推力T在XOY坐標系中的力矩點；

S12.沿過所述原點O的直線劃分所述XOY坐標系形成A區、B區和C區三個區域，使得所述A區與所述B區覆蓋范圍中的千斤頂的個數之和小于所述C區覆蓋范圍中的千斤頂的個數，記錄所述總推力T的力矩點和原點O之間的連線與所述C區的中心線之間的夾角β；

S13.根據所述總推力T、所述力矩M_x、所述力矩M_y和夾角β利用合力與合力矩的公式計算得出每個區域的總推力，并對應計算出各區域覆蓋范圍中每個所述千斤頂的推力。

2.如權利要求1所述的基于三分區的盾構推進系統控制方法，其特征在于，還包括：

沿所述XOY坐標系的Y軸劃分形成沿所述Y軸的正半軸對稱設置的所述A區和所述B區，且所述C區的中心線與所述Y軸的負半軸相重合；

若β＞360/N，則將所述XOY坐標系繞所述原點O旋轉角度形成X’OY’坐標系，使得總推力T位于所述X’OY’坐標系的第三象限，且0≤β≤360/N，其中為360/N的整數倍，并根據旋轉后的每個所述區域的覆蓋范圍劃分N個所述千斤頂；

基于所述X’OY’坐標系利用合力與合力矩的公式計算得出每個區域的總推力，并計算得出各區域中每個千斤頂的推力。

3.如權利要求2所述的基于三分區的盾構推進系統控制方法，其特征在于，計算每個區域的總推力前，還包括：

確定每個區域的總推力作用點至所述原點O的距離R，計算公式如下：

當劃分的區域中千斤頂的數量n為偶數時，

當劃分的區域中千斤頂的數量n為奇數時，

其中，R₀為千斤頂圓心至原點O的距離、R為各區域的總推力作用點到原點O的距離、n為對應區域中千斤頂的數量、N為盾構中千斤頂的總數。

4.如權利要求3所述的基于三分區的盾構推進系統控制方法，其特征在于，利用合力與合力矩的公式計算得出每個區域的總推力時，還包括：

建立計算方程如下：

T＝F_A+F_B+F_C

經計算，可得：

其中，F_A為A區的總推力、F_B為B區的總推力、F_C為C區的總推力、R_A為A區的合力作用點到原點O的距離、R_B為B區的合力作用點到原點O的距離、R_C為C區的合力作用點到原點O的距離、T為盾構推進所需的總推力、α為Y’軸與A區或B區的中心線間的夾角、β為總推力T與C區的中心線或Y’軸之間的夾角、M_x為總推力T在X軸方向的力矩、M_y為總推力T在Y軸方向的力矩。

5.如權利要求4所述的基于三分區的盾構推進系統控制方法，其特征在于，計算每個千斤頂的推力時，還包括：

將對應區域的總推力除以所述區域中的千斤頂的數量，從而計算得到所述區域中每個千斤頂的推力。

6.如權利要求1所述的基于三分區的盾構推進系統控制方法，其特征在于，每個所述千斤頂設置有減壓閥以供控制所述千斤頂的推力；

根據千斤頂的推力計算對應的減壓閥的開度，計算公式如下：

其中，K為減壓閥的開度、F為對應的千斤頂的推力、d為千斤頂油缸的缸徑、P_max為千斤頂油壓可輸出的最大值。