(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機の後部に連結された後続台車の間に配設した計測主台車および計測補助台車のそれぞれ内側に、所定数のセグメント分長さだけ移動可能な内側台車を配設し、計測補助台車の内側台車上に前進方向とほぼ直交して所定間隔をあけて配置した既知点である２個のミラーを計測主台車の内側台車上に配置した自動追尾測距測角装置で視準して、その自動追尾測距測角装置の三次元座標を測量した後、シールド掘進機の位置を、その背面に配置した光波反射ミラーを自動追尾測距測角装置で視準することで測量の上、シールド掘進機による所定数のセグメント分長さの掘進終了の後、計測主台車の内側台車を前方に移動させて、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機背面の光波反射ミラーとを視準して、自動追尾測距測角装置と、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機の光波反射ミラーとの各距離および角度をそれぞれ計測し、自動追尾測距測角装置の座標を任意に設定してから、測定したそれぞれの真値と仮想点の誤差の合計が最小となる座標を自動追尾測距測角装置の座標として盛り替える前記の手順を繰り返すシールド掘進機の測量方法。
【請求項２】
シールド掘進機の後部に連結された後続台車の間に配設した計測主台車および計測補助台車のそれぞれ内側に、所定数のセグメント分長さだけ移動可能な内側台車を配設し、計測補助台車の内側台車上に前進方向とほぼ直交して所定間隔をあけて配置した既知点である２個のミラーを計測主台車の内側台車上に配置した自動追尾測距測角装置で視準して、その自動追尾測距測角装置の三次元座標を測量した後、シールド掘進機の位置を、その背面に配置した光波反射ミラーを自動追尾測距測角装置で視準することで測量の上、シールド掘進機による所定数のセグメント分長さの掘進終了の後、計測補助台車の内側台車を前方に移動させて、計測補助台車の２個のミラーを視準して２個のミラーの座標を求めてから、自動追尾測距測角装置を配置した計測主台車の内側台車を前方に移動させて、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機背面の光波反射ミラーとを視準して、自動追尾測距測角装置と、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機の光波反射ミラーとの各距離および角度をそれぞれ計測し、自動追尾測距測角装置の座標を任意に設定してから、測定したそれぞれの真値と仮想点の誤差の合計が最小となる座標を自動追尾測距測角装置の座標として盛り替える前記の手順を繰り返すシールド掘進機の測量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シールド掘進機を用いて、トンネルなどを掘削するシールド工事において、シールド掘進機の位置を効率よく、かつ精度よく測量する自動追尾測距測角装置を使用したシールド掘進機の測量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルを掘削するシールド工事においては、図５に示すごとくシールド掘進機１の後方に例えば  Ｎｏ．１後続台車３１、  Ｎｏ．２後続台車３２、  Ｎｏ．３後続台車３３、  Ｎｏ．４後続台車３４、バルブユニット台車３５、ポンプ台車３６、ポンプ起動器盤台車３７、トランス台車３８、ケーブル台車３９、計装ケーブル台車４０、伸縮管台車４１のごとく複数の後続台車が連結されており、これらの後続台車３１から４１が図５のそれぞれＡ−Ａ断面の図６、Ｂ−Ｂ断面の図７およびＣ−Ｃ断面の図８のごとく、掘削後に嵌め込まれたセグメント４２の右半分に配設され、その左半分には資機材搬入用のバッテリ台車４３が配置されており、断面空間が狭くなっている。
【０００３】
このようなシールド掘進機１の位置を測量するには、図９に示すように、後続台車３１，  ３２，  ３３，  ３４の後方に、例えば自動追尾測距測角装置２をセットし、シールド掘進機１の背面に設けた主ミラー３を視準して行なっている。
しかしながら、後続台車３１，  ３２，  ３３，  ３４により自動追尾測距測角装置２からの光波やレーザ光Ｌが遮断されたり、図示のごとく曲線トンネル掘進の際のカーブ区間では見通しがきかない等の理由により、自動追尾測距測角装置２の位置および、基準点４を頻繁に移動するいわゆる盛替えする必要があり、測量作業に多大な労力が必要であり、作業効率が悪いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされたものであり、トンネル掘削などのシールド工事におけるシールド掘進機の位置測量を効率よく、かつ高い精度で行なえるシールド掘進機の測量方法を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールド掘進機の後部に連結された後続台車の間に配設した計測主台車および計測補助台車のそれぞれ内側に、所定数のセグメント分長さだけ移動可能な内側台車を配設し、計測補助台車の内側台車上に前進方向とほぼ直交して所定間隔をあけて配置した既知点である２個のミラーを計測主台車の内側台車上に配置した自動追尾測距測角装置で視準して、その自動追尾測距測角装置の三次元座標を測量した後、シールド掘進機の位置を、その背面に配置した光波反射ミラーを自動追尾測距測角装置で視準することで測量の上、シールド掘進機による所定数のセグメント分長さの掘進終了の後、計測主台車の内側台車を前方に移動させて、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機背面の光波反射ミラーとを視準して、自動追尾測距測角装置と、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機の光波反射ミラーとの各距離および角度をそれぞれ計測し、自動追尾測距測角装置の座標を任意に設定してから、測定したそれぞれの真値と仮想点の誤差の合計が最小となる座標を自動追尾測距測角装置の座標として盛り替える前記の手順を繰り返すシールド掘進機の測量方法の発明と、さらにシールド掘進機の後部に連結された後続台車の間に配設した計測主台車および計測補助台車のそれぞれ内側に、所定数のセグメント分長さだけ移動可能な内側台車を配設し、計測補助台車の内側台車上に前進方向とほぼ直交して所定間隔をあけて配置した既知点である２個のミラーを計測主台車の内側台車上に配置した自動追尾測距測角装置で視準して、その自動追尾測距測角装置の三次元座標を測量した後、シールド掘進機の位置を、その背面に配置した光波反射ミラーを自動追尾測距測角装置で視準することで測量の上、シールド掘進機による所定数のセグメント分長さの掘進終了の後、計測補助台車の内側台車を前方に移動させて、計測補助台車の２個のミラーを視準して２個のミラーの座標を求めてから、自動追尾測距測角装置を配置した計測主台車の内側台車を前方に移動させて、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機背面の光波反射ミラーとを視準して、自動追尾測距測角装置と、計測補助台車の２個のミラーと、シールド掘進機の光波反射ミラーとの各距離および角度をそれぞれ計測し、自動追尾測距測角装置の座標を任意に設定してから、測定したそれぞれの真値と仮想点の誤差の合計が最小となる座標を自動追尾測距測角装置の座標として盛り替える前記の手順を繰り返すシールド掘進機の測量方法の発明からなる。
【０００６】
【実施例】
以下図面を参照して本発明のシールド掘進機の測量方法を適用する実施例を説明するが、図１は本発明の測量方法を適用するシールド掘進機の測量装置の一実施例に係る斜視概念図であり、図２は図１の装置を曲線カーブトンネルに適用して測量を行なう説明用平面図、図３は図１のＤ−Ｄ断面図である。
【０００７】
まず、図１において、シールド掘進機１の背面に配置した主ミラー３として、自動追尾のためのレーザ光反射ミラー３Ａと、測距測角用の光波反射ミラー３Ｂとをレーザ光源と光波源の軸芯の距離だけ離して２つ配置している。
次に、シールド掘進機１の後部に連結された図２の後続台車２１，２２，２３，２４の間の２２および２４を、図１で示す計測主台車２２とその後方の計測補助台車２４とにしており、これらの後続台車は、シールド掘進機１の掘進により矢印Ｆ方向に前進するようになっている。
【０００８】
なお、この場合、シールド掘進機１と計測主台車２２と、計測補助台車２４との間の距離Ｈをほぼ同じにすることが望ましく、例えばこの実施例ではこれらの距離Ｈを１０〜１５ｍとしている。
この計測主台車２２および計測補助台車２４はそれぞれ外側台車２２Ａ，２４Ａと、内側台車２２Ｂ，２４Ｂとからなる二重構造となっており、各外側台車２２Ａ，２４Ａの内側に、外側台車２２Ａ，２４Ａと縁を切って所定数のセグメント分長さＸだけ移動可能で固定装置５付きの内側台車２２Ｂ，２４Ｂが配設されている。
【０００９】
さらに、計測主台車２２の内側台車２２Ｂ上に自動追尾測距測角装置２が水平維持装置６を介して配置され、また計測補助台車２４の内側台車２４Ｂ上に矢印Ｆの前進の方向とほぼ直交する方向に所定間隔をあけて２個のミラー７が配置されている。
なお、上記の計測主台車２２と計測補助台車２４とは図１および図３に示す後続台車用レール４５上をセグメント４２内の右半分を前進し、その左半分には資機材運搬用のバッテリ台車４３が配設されている。
【００１０】
上記の構成からなる測量装置に適用される本発明の測量方法につき以下に説明すると、まず図２の基準点４からの確認測量によって既知点となっている計測補助台車２４の内側台車２４Ｂ上の２個のミラー７を自動追尾測距測角装置２で視準して、自動追尾測距測角装置２の三次元座標を測量した後、所定数、例えばこの実施例のように４個のセグメント４２分長さＸまでは自動追尾測距測角装置２の載っている計測主台車２２の内側台車２２Ｂは動かないので、シールド掘進機１の背面の主ミラー３を自動追尾測距測角装置２で視準することで、シールド掘進機１の位置を測量する。
【００１１】
なお、この際のシールド掘進機１の方向は、ジャイロコンパスや傾斜計などにより別途計測するものとする。
次に、セグメント４２の４個分長さＸの掘進の終了の後、自動追尾測距測角装置２を配置した計測主台車２２の内側台車２２Ｂを前方Ｆへ移動し、計測補助台車２４の２個のミラー７と、シールド掘進機１の背面に設けた測距測角用の光波反射ミラー３Ｂを視準して、自動追尾測距測角装置２と、計測補助台車２４の２個のミラー７と、シールド掘進機１の背面に設けた測距測角用の光波反射ミラー３Ｂとの距離と角度をそれぞれ計測する。
【００１２】
この測量により、自動追尾測距測角装置２の座標を求められるが、本発明者等の実験によれば、自動追尾測距測角装置２の座標の誤差が約５ｃｍ程度となり、実用上問題となることが判明した。
そこで、本発明では、図４に示すごとく、２個のミラーのＭ点とＮ点及び光波反射ミラー３ＢのＥ点の三次元座標は既知であるが、自動追尾測距測角装置のＤ点座標のみ移動しているので、Ｄ点座標は未知である。
そこで、未知のＤ点座標から２個のミラーと光波反射ミラーの距離と角度を測定することにより、それらの距離と角度の値が得られる。これらの値はそれぞれについて１つが決定される。
次に、Ｄ点の仮の座標をｄ点として任意に定め、そのときの２個のミラーのＭ点とＮ点及び光波反射ミラー３ＢのＥ点の既知座標との各誤差ΔＭｘｙとΔＮｘｙとΔＥｘｙの合計を算定する。
このようにして、ｄ点の座標を複数回移動してその都度ΔＭｘｙとΔＮｘｙとΔＥｘｙの合計（誤差の合計）を算定して、各誤差の合計が最小となるときのｄ点の座標をＤ点の座標とする。
つまり、既知の２個のミラーのＭ点とＮ点及び光波反射ミラー３ＢのＥ点の座標との各誤差の合計が最小となる座標を盛り替えた自動追尾測距測角装置のＤ点の座標とする。
【００１３】
すなわち、図４のＭ点、Ｎ点は２個のミラー７の真値で、Ｅ点は光波反射ミラー３Ｂの真値であり、ｍ点，ｎ点は２個のミラー７の仮想点で、そしてｅ点は光波反射ミラー３Ｂの仮想点であり、また図中の角度θについては、＜ＭＤＮ＝＜ｍｄｎ，そして角度δについては、＜ＮＤＥ＝＜ｎｄｅである。
また、ΔＭｘｙ，ΔＮｘｙ，ΔＥｘｙはそれぞれ真値マイナス仮想点の各誤差となり、ｄ点座標を任意に設定し、誤差合計ΔＭＮＣｘｙ＝ΔＭｘｙ＋ΔＮｘｙ＋Ｅｘｙの最小となるＤ点座標を求めればよい。
【００１４】
なお、２個のミラー７を配置した計測補助台車２４の内側台車２４Ｂを前方Ｆへ移動し、２個のミラー７を視準してミラー７の座標を求めてから、自動追尾測距測角装置２を配置した計測主台車２２の内側台車２２Ｂを前方Ｆへ４個のセグメント長さＸ分だけ移動して、２個のミラー７を視準して自動追尾測距測角装置２の座標を求めてもよい。
【００１５】
なお、ここで計測補助台車２４の外側台車２４Ａに２個のミラー７を前進方向Ｆに直交して２個配置しているのは、自動追尾測距測角装置２でミラー７を視準する際、２個のミラー７と７との間の向きが判らないと、基準点になる水平角度が判らないからであり、特に曲線トンネル掘進の場合には２個のミラー７が必要である。
以上の手順を順次繰り返すことによりシールド掘進機１の測量が効率よく、しかも正確に行なわれる。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明した本発明のシールド掘進機の測量方法によれば、自動追尾測距測角装置とその後方の２個のミラーの座標およびシールド掘進機の背面に設けた光波反射ミラーを繰り返し測量することで、自動追尾測距測角装置とその後方の２個のミラーの座標を求めることができるので、盛り替え作業が容易になり、視準をするのに遮蔽物が多い小口径のシールド掘進機や急カーブのシールドの作業効率が向上する。
また、自動追尾測距測角装置から後方の２個のミラーとシールド掘進機背面の光波反射ミラーとの距離が従来より近くなり、測量の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測量方法を適用するシールド掘進機の測量装置の一実施例に係る斜視概念図である。
【図２】図１の装置を曲線カーブトンネルに適用して測量を行なう説明用平面図である。
【図３】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】図１の測量装置を適用した測量方法における自動追尾測距測角装置の真値の点座標を求める際の説明図である。
【図５】従来のトンネル掘削時のシールド掘進機の後続台車を示す側断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】従来のシールドマシンの測量方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機              ２  自動追尾測距測角装置
３  主ミラー                    ７  ミラー
２２  計測主台車                ２２Ｂ  内側台車
２４  計測補助台車              ２４Ｂ  内側台車
４２  セグメント                Ｆ  前進方向
Ｘ  所定数のセグメント分長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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