含羞草传媒

新着情报 シールド机の自动运転制御技术の高精度化とコスト低减を実现 油圧ジャッキ圧力を個々に自動調節するシステム「Best Fit Jack?」を開発

2024/04/23

含羞草传媒(株)(本社:東京都中央区、社長:大谷 清介)は、トンネルを掘削するシールド機の掘進方向(向き)と姿勢(傾き)の制御を行うために、ジャッキの油圧を自動で調節する新たなシステム「Best Fit Jack?(以下、本システム)」を开発しました。シールド掘削技术の1つの要素である本システムの开発により、当社が开発を进めるシールド机の自动运転制御技术を高精度化し、実用化に向けて大きな一歩を踏み出しました。自社で开発したことで、类似する既往技术と比较して现场导入にかかる费用を低减し、より安価に现场へ提供することが可能になります。

本システムは、シールド機の後方に取り付けた油圧ジャッキの圧力を個々に自動調節してシールド機を動かすシステムであり、当社が開発したAI Transform Shield?※1(以下、础滨システム)や自动连続测量システム※2と连携することで、シールド机の掘进方向や姿势を制御することができます。

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図1 圧力調整によるシールド機方向?姿勢制御イメージ

开発の背景

シールド工事では、シールド机の掘进方向(向き)や姿势(倾き)を制御して掘进を行うため、シールド机内の复数の油圧ジャッキの中から油圧を加えるジャッキを选択し、选択した油圧ジャッキの圧力バランスによって切羽面の推力分布を调整、掘进を行います。

现状はオペレーターが経験に基づいて必要な油圧ジャッキを选択するため、人によって油圧ジャッキの圧力パターンにバラつきがあることや、状况によっては片押しの状态(圧力を加える油圧ジャッキが片侧に集中する状态)となり、一时的にセグメントの局部に大きな负荷がかかることがあります。

そこで当社は、現在開発を進めているシールド機自動運転システムの実用化に向け、油圧ジャッキの圧力を自動で調節可能なシステム「Best Fit Jack?」を开発し、当社のシールド工事にて実証を行いました。

本システムの概要

本システムでは、当社の自动连続测量システムの结果から、础滨システムがシールド机の最适な掘进方向やそれを実现する圧力の大きさ等を算定します。その算定値を受け、総合圧力制御を行う本システムにより、全ての油圧ジャッキの圧力を调整して、シールド机を掘进します。

具体的には、まず自动连続测量システムを用いて掘进中のシールド机の情报をリアルタイムに把握し、础滨システムを用いて过去の実绩データから最适な指示値(掘进方向や姿势)を导き出します。その指示値を本システムが受信して各油圧ジャッキの圧力を自动で调节可能なため、トンネルの计画线からの离れ(误差)を常に最小に抑える理想的な掘进を実现します。

本システムの主な特长は以下のとおりです。

  • 全ての油圧ジャッキを使用した総合圧力制御によりセグメントへの負荷を分散できトンネル構造物の品质が向上
  • 础滨システムを用いた自动运転により経験に基づく操作が不要となり、経験の浅いオペレーターでも安定した线形管理ができ、人為的なミスの防止につながる
  • 计画路线から离れてしまった场合でも、础滨システムにより、掘进中のシールド机を理想の路线に缓やかに近付けるよう自动调节されるため、周辺地盘への影响やセグメントへの负担が軽减
  • 油圧ジャッキの圧力を1本ずつ调节、あるいは复数本をまとめたブロック単位での调节も可能で、导入コストが低减
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図2 油圧ジャッキによるシールド機の姿勢制御概要
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図3 本システムによるシールド機方向?姿勢制御イメージ

シールド工事における実証结果

当社のシールドトンネル工事现场で本システムの実用性の検証を行いました。

その结果、础滨システムが伝送した指示に合わせて、本システムを通して油圧ジャッキおよびシールド机の自动运転を支障なく行うことができ、本システムの実用性を确认することができました。

今后の展开

当社は今后、本システムを用いて自动かつ高精度な掘进管理技术を确立し、外贩も见越した积极的な展开を进めます。また础滨システムで様々な要素技术の情报を统合することで、シールド工事の施工の完全自动化を目指します。