(57)【要約】【課題】隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することのできる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、制御システム及び制御方法を提供する。【解決手段】シールド掘進機１００の総推力及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部５０１、複数の推進ジャッキ２０の中心点Ｏを通る分割線Ｋを任意に設定し、分割線Ｋの両側に推力分布ラインを設定し、各推進ジャッキ２０の推力を算定する任意設定部５０２と、分割線Ｋを回転させて新たな分割線Ｋを設定し、新たな分割線Ｋ毎に各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部５０３と、分割線Ｋ毎に隣接する推進ジャッキ２０の推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、最大の差分値が最も小さくなる場合の分割線を最適分割線Ｋに設定し、最適分割線Ｋの際の各推進ジャッキ２０の推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部５０４と、を有するシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置である。【選択図】図６
2019060131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御システムであって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定部と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部と、を有することを特徴とする、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置。
【請求項２】
前記推力分布ラインが勾配を有する直線であることを特徴とする、請求項１に記載のシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置。
【請求項３】
受信部と、計画された掘進方向に関する計画掘進方向データを格納する格納部と、をさらに備えた請求項１又は２に記載の制御装置と、
前記掘進機本体の内部にある、前記シールド掘進機の位置情報データを計測する計測装置と、を有し、
前記計測装置にて計測された前記位置情報データを前記受信部にて受信し、前記計画掘進方向データと前記位置情報データの差分を解消するべく、前記制御装置にて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号を前記制御装置から前記各推進ジャッキに送信することを特徴とする、シールド掘進機の掘進同時組立て制御システム。
【請求項４】
シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御方法であって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定工程と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定工程と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定工程と、を有することを特徴とする、シールド掘進機の掘進同時組立て制御方法。
【請求項５】
前記推力分布ラインを、勾配を有する直線として作成することを特徴とする、請求項４に記載のシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法。
【請求項６】
前記不作動ジャッキ群は前記周方向に順次形成されるものであり、
新たな前記不作動ジャッキ群が形成される度に、前記任意設定工程と、前記繰返し設定工程と、前記最終設定工程とを実行することを特徴とする、請求項４又は５に記載のシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法における高速施工を実現するべく、シールド掘進機による掘進と、シールド掘進機内におけるセグメントの組立てを同時に行う、掘進同時組立て施工が注目されており、実用に供されている。この掘進同時組立て施工では、セグメントを組立てる組立ジャッキと推進ジャッキの二種類の専用ジャッキを備えた特殊なシールド掘進機を使用する場合もあるが、マシン製作コストが高価になることより、一般のシールド掘進機を使用して掘進同時組立て施工を行うことが望ましい。すなわち、シールド掘進機を構成する掘進機本体の内部において周方向に配設された複数の推進ジャッキのうち、組立てられるセグメントやエレクタと干渉する推進ジャッキはそのロッドを収縮させて不作動とする（この不作動の推進ジャッキを盛替えジャッキと称することもできる）。そして、セグメント組立て部にてセグメントの組立てを行い、他の推進ジャッキはそのまま伸長させてシールド掘進機の掘進を行う。周方向にある全ての推進ジャッキのロッドが伸長していた状態から、一部の推進ジャッキが盛替えジャッキとなる状態に移行することにより、推力のバランスが崩れ、計画掘進線形に沿う掘進が阻害される。そこで、総推力（推進ジャッキ群を形成する全ての推進ジャッキの推力の合計値）及び総ジャッキモーメント（推進ジャッキ群を形成する全ての推進ジャッキによるモーメント）が、当初値と同程度となるように各推進ジャッキの推力制御（圧力制御）を実行する。すなわち、盛替えジャッキによる推力低減分を残りの推進ジャッキに分担させながら、盛替えジャッキの発生によって生じ得るピッチング方向のモーメントやヨーイング方向のモーメントを解消するように、各推進ジャッキへの推力分担量の振り分けを行う。
【０００３】
このように、シールド掘進機による掘進同時組立て施工では、盛替えジャッキが生じた際に、計画掘進線形に沿う掘進を継続させるべく、残りの推進ジャッキの各推力が所望に調整されることになる。各推進ジャッキの推力が調整される際に重要なことは、上記するように総推力及び総ジャッキモーメントが当初値と同程度となることを前提として、隣接する推進ジャッキの推力間に大きな差がないことである。仮に隣接する推進ジャッキの推力間に大きな差があると、相対的に推力の大きな推進ジャッキによって押し込まれる既設セグメントの破損や損傷の危険性が懸念される。そこで、不作動の推進ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した、比較的なだらかな推力分布に基づいて、各推進ジャッキの推力目標値を設定し、この推力目標値に基づいて各推進ジャッキの推力を調整して必要な総推力及びモーメントを得てシールド掘進機の掘進方向制御を行う、推進ジャッキの推力設定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５８４１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の推進ジャッキの推力設定方法は、以下の方法による。まず、第一の実施形態に係る推力設定方法は、シールド掘進機の掘進方向制御に必要な目標総推力及び目標ジャッキモーメントを設定し、次に、不作動の推進ジャッキ群の配置範囲内の所定位置と周縁線の中心とを通る軸線を設定する。次に、作動させる推進ジャッキを軸線の両側に二分される２つのグループに分け、目標総推力及び目標ジャッキモーメントを得るように、各グループについて軸線の方向に傾斜する勾配を有する推力分布を設定する。次に、この推力分布に基づいて、各推進ジャッキの第１の推力目標値を設定する方法である。また、第二の実施形態に係る推力設定方法は、不作動の推進ジャッキ群に対して、周縁線の中心に関して対称な位置の推進ジャッキ群を不作動として、目標総推力及び目標ジャッキモーメントを得るように、各グループについて軸線の方向に傾斜する勾配を有する推力分布を設定し、この推力分布に基づいて、各推進ジャッキの第２の推力目標値を設定する。次に、第１の推力目標値の最大値と第２の推力目標値の最大値とを比較し、小さな方を各推進ジャッキの推力目標値として選択する方法である。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載の推進ジャッキの推力設定方法は、軸線の設定に際して、不作動の推進ジャッキ群の配置範囲内の所定位置と周縁線の中心とを通ることを必須の構成とする。特許文献１に記載の推進ジャッキの推力設定方法によれば、不作動の推進ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した比較的なだらかな推力分布に基づいて、各推進ジャッキの第１の推力目標値を設定することができ、この推力目標値に基づいて各推進ジャッキの推力を調整し、必要な総推力及び曲げモーメントを得てシールド掘進機の掘進方向制御を行うことができるとしている。なお、ここで記載する「比較的なだらかな推力分布」とは、あくまでも推力の分布を意味するに過ぎず、推力分布に基づいて各推進ジャッキに推力が配分された際に、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値がなだらかである（差分値が小さい）ことを意味するものではない。
【０００７】
そこで、実際に、特許文献１に記載の推力設定方法を適用した際に、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値の大小を本発明者等は検証した。すなわち、不作動の推進ジャッキを除いた作動する各推進ジャッキに関し、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値が小さい場合に、上記する既設セグメントの損傷等の危険性が低減もしくは解消されるからである。
【０００８】
具体的には、特許文献１の記載に則り、図１に示すように、周方向に１６基の推進ジャッキ（Ｊ１乃至Ｊ１６）を等間隔に配設する解析モデルをコンピュータ内に作成し、各推進ジャッキの装備推力を１０００ｋＮとし、その２０％に相当する２００ｋＮを各推進ジャッキの推力値に仮定した（従って全推力値は３２００ｋＮに仮定）。そして、Ｊ７乃至Ｊ１０を不作動の推進ジャッキとした上で、特許文献１に記載されるように、不作動の推進ジャッキＪ７乃至Ｊ１０の配置範囲内にある所定位置（ここではＪ７乃至Ｊ１０の中心位置）と周縁線の中心を通る軸線を作成し、軸線の左右にて、不作動の推進ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した、不図示の比較的なだらかな推力分布を解析にて求め、各推進ジャッキの推力を算定した。各推進ジャッキの推力は、その総推力値が当初設定されている３２００ｋＮとなり、かつ、不作動の推進ジャッキＪ７乃至Ｊ１０が生じることに起因して発生するモーメントが解消されるように各推進ジャッキに振り分けられた推力である。図１には、解析結果に基づく、各推進ジャッキＪ１乃至Ｊ６及びＪ１１乃至Ｊ１６の推力と、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を示している。
【０００９】
解析の結果、図示例のように軸線を設定し、作動する推進ジャッキＪ１乃至Ｊ６及びＪ１１乃至Ｊ１６の各推力を調整すると、Ｊ１−Ｊ２間の推力の差分値乃至Ｊ１５−Ｊ１６間の推力の差分値（隣接する推進ジャッキが不作動の推進ジャッキの場合の差分値は除く）は比較的小さな値を示している。しかしながら、軸線の左右にある、Ｊ１−Ｊ１６間の推力の差分値は１０３ｋＮと極めて大きくなり、他の推力の差分値の１０倍程度も大きな差分値を有する領域が存在することが分かった。この場合、推進ジャッキＪ１と比較して過大な推力が推進ジャッキＪ１６から対応の既設セグメントに作用することになり、この既設セグメントの破損や損傷の危険性が十分に懸念されることになる。
【００１０】
このように、本発明者等による解析により、特許文献１で記載するように、不作動の推進ジャッキ群の配置範囲内の所定位置と周縁線の中心とを通る軸線を設定した上で、仮に軸線の左右においてなだらかな推力分布を設定したとしても、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値が極めて大きくなる場合があり、このような場合に既設セグメントを破損等させる危険性があることが特定されている。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、作動する推進ジャッキ群を形成する複数の推進ジャッキに関し、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することのできる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成すべく、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置の一態様は、シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御システムであって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定部と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定部と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定部と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本態様によれば、作動ジャッキ群を形成する隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値のうち、最大の差分値が最も小さくなる場合の該分割線を最適分割線に設定し、最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定することにより、隣接する作動推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置の他の態様は、前記推力分布ラインが勾配を有する直線であることを特徴とする。
【００１５】
本態様によれば、推力分布ラインが勾配を有する直線であることより、なだらかな推力分布ラインが保障される。なお、推力分布ラインが、例えば二次曲線のように湾曲した形状の場合、直線状の勾配を有したラインに比べて、なだらかさにばらつきがあることから、直線状の勾配を有する推力分布ラインが好ましい。
【００１６】
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御システムの一態様は、受信部と、計画された掘進方向に関する計画掘進方向データを格納する格納部と、をさらに備えた前記制御装置と、
前記掘進機本体の内部にある、前記シールド掘進機の位置情報データを計測する計測装置と、を有し、
前記計測装置にて計測された前記位置情報データを前記受信部にて受信し、前記計画掘進方向データと前記位置情報データの差分を解消するべく、前記制御装置にて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号を前記制御装置から前記各推進ジャッキに送信することを特徴とする。
【００１７】
本態様によれば、シールド掘進機の備える計測装置（例えば、三次元位置や進路方向を検出するジャイロセンサやＧＰＳ等）からの位置情報データと、計画掘進方向データとの差分を制御装置にて特定し、差分を解消するべく制御装置にて各推進ジャッキの推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号（電気信号）を各推進ジャッキに送信することにより、不作動ジャッキ群が順次変化する場合でも、シールド掘進機の掘進方向を計画掘進方向に制御することができる。
【００１８】
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法の一態様は、シールド掘進機を形成する掘進機本体の周方向に配設された複数の推進ジャッキの推力により、シールド掘進機を掘進させながら、同時にセグメントを組立てる、シールド掘進機の掘進同時組立て制御方法であって、
シールド掘進機が所定の掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程と、
前記複数の推進ジャッキを、セグメント組立て時に不作動となる不作動ジャッキ群と、作動する作動ジャッキ群とに分類し、周方向に配設された該複数の推進ジャッキの中心点を通る分割線を任意に設定し、該分割線の両側において二つの分割ジャッキ群を設定し、前記総推力及び前記総ジャッキモーメントとなるように、該二つの分割ジャッキ群毎に推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて前記作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する任意設定工程と、
前記中心点を中心に前記分割線を所定角度ずつ回転させて新たな分割線を設定し、該新たな分割線毎に、その両側にて推力分布ラインを設定し、該推力分布ラインに基づいて作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力を算定する繰返し設定工程と、
分割線毎に隣接する推進ジャッキの推力の差分値の中で最大の差分値を特定し、該最大の差分値が最も小さくなる場合の前記分割線を最適分割線に設定し、該最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定する最終設定工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
作動ジャッキ群を形成する隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値のうち、最大の差分値が最も小さくなる場合の該分割線を最適分割線に設定し、最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力を各推進ジャッキの推力に設定することにより、隣接する作動推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することができる。本態様の制御方法は、不作動ジャッキ群を必ず通る分割線に基づいて推力分布ラインを設定するものでなく、任意に分割線を設定してその両側の推力分布ラインを設定し、作動ジャッキ群の中で隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を特定し、特定された複数の差分値の中で最大の差分値をさらに特定する。そして、中心点を中心に分割線を所定角度ずつ回転させながら（ずらしながら）同様の操作を繰り返して、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値と、最大の差分値を特定し、各分割線における最大の差分値の中で、最も小さな最大の差分値を与える分割線を最適分割線とする。この最適分割線の際に算定された各推進ジャッキの推力に基づいて、掘進同時組立て制御を実行するものである。従って、シールド掘進機の掘進同時組立て施工において、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキの一方の推進ジャッキの推力が相対的に過大となり、この過大な推力にて押し込まれるセグメントが破損等する危険性を解消することができる。
【００２０】
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法の他の態様は、前記推力分布ラインを、勾配を有する直線として作成することを特徴とする。
【００２１】
本態様によれば、推力分布ラインを勾配を有する直線として作成することにより、なだらかな推力分布ラインを形成することができる。
【００２２】
また、本発明によるシールド掘進機の掘進同時組立て制御方法の他の態様は、前記不作動ジャッキ群は前記周方向に順次形成されるものであり、
新たな前記不作動ジャッキ群が形成される度に、前記任意設定工程と、前記繰返し設定工程と、前記最終設定工程とを実行することを特徴とする。
【００２３】
本態様によれば、例えば不作動ジャッキ群が周方向に順次形成される度に、各設定工程を実行することにより、不作動ジャッキ群に対応する複数のセグメントの組立てを行いながらシールド掘進機の同時掘進を行い、これを周方向の全周に亘って実行することにより、１リング分のセグメントの組立てとシールド掘進機の掘進の同時施工を行うことができる。この制御方法を、所定の掘進延長に亘って実行することにより、セグメントを損傷させることなく、可及的に短工期にてシールドトンネルの施工を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のシールド掘進機の掘進同時組立て制御装置、掘進同時組立て制御システム及び掘進同時組立て制御方法によれば、作動する推進ジャッキ群を形成する複数の推進ジャッキに関し、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】特許文献１に記載の推力設定方法による場合の解析結果を示した図である。
【図２】シールド掘進機の一例の縦断面図である。
【図３】図２のIII−III矢視図である。
【図４】実施形態に係る掘進同時組立て制御システムの全体構成の一例を油圧回路図とともに示す図である。
【図５】実施形態に係る掘進同時組立て制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】実施形態に係る掘進同時組立て制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【図７】実施形態に係る掘進同時組立て制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】掘進同時組立て制御方法を説明する説明図である。
【図９】図８に続いて掘進同時組立て制御方法を説明する説明図である。
【図１０】図９に続いて掘進同時組立て制御方法を説明する説明図である。
【図１１】解析結果を示す図である。
【図１２】解析結果を示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。
【００２７】
［実施形態］
＜１．掘進同時組立て制御システムの全体構成＞
はじめに、掘進同時組立て制御システムの全体構成について説明する。図２は、シールド掘進機の一例の縦断面図であり、図３は、図２のIII−III矢視図であり、図４は、掘進同時組立て制御システムの全体構成の一例を油圧回路図とともに示す図である。まず、図２，３を参照して、制御システムにて掘進同時組立て制御される、シールド掘進機の一例について説明する。
【００２８】
図２，３には、泥水式シールド掘進機を示している。なお、掘進同時組立て制御システムにて制御されるシールド掘進機は泥水式シールド掘進機に限定されるものではなく、例えば泥土圧式シールド掘進機や土圧式シールド掘進機であってもよく、また、前胴と後胴が中折ジャッキにて接続された中折れ式のシールド掘進機であってもよく、様々な形式および構造のシールド掘進機が制御対象となる。図２に示すように、シールド掘進機１００は、掘進機本体１０と、掘進機本体１０の前面にある例えばスポーク状のカッタ１１と、掘進機本体１０の内部にある推進ジャッキ２０と、エレクタ３０とを有する。
【００２９】
カッタ１１の前面には多数のカッタビット１２が取り付けられ、背面には撹拌翼１３が取り付けられており、カッタ１１の背面と隔壁１４にて区画された領域にチャンバ１５が形成されている。カッタ１１の外周部には、不図示のコピーカッタが径方向に進退自在に設けられていてもよい。カッタ１１の回転によって地山が掘削され、掘削された土砂はチャンバ１５に取り込まれ、送泥管１６からチャンバ１５に泥水が供給され、カッタ１１の回転に応じて回転する撹拌翼１３にて土砂と泥水が混ぜ合わされ、排泥管１７を介して排出される。掘進機本体１０の後方にはセグメントを組み立てるエレクタ３０が装備されており、エレクタ３０は掘進機本体１０の軸方向に移動自在であり、かつ径方向に進退自在であり、かつ周方向に回転自在な機構を有している。エレクタ３０は、掘進機本体１０の後方から不図示のセグメントキャリアを介して搬送されてきたセグメント（ピース）を受け取り、セグメント組立て部ＳＢにて組立てを行う。なお、図２には、既に複数のセグメントＳがリング状に組立てられている既設のセグメントＳを数リング分示している。
【００３０】
図２に示すように、図示例では、１６基の推進ジャッキ２０が掘進機本体１０内に周方向（円周方向）に等間隔に配設されている。推進ジャッキ２０は、シリンダ２１と、シリンダ２１から進退自在なロッド２２と、ロッド２２の先端のスプレッダ２３とを有する。推進ジャッキ２０は、シリンダ２１からロッド２２を後方に伸長させ、スプレッダ２３を介して既設セグメントＳに当接させ、さらにロッド２２を伸長することにより、シールド掘進機１００に所定の推進力を付与するとともに、シールド掘進機１００のモーメント制御を実行するようになっている。例えば、シールド掘進機１００は計画された掘進方向に掘進される必要があるが、掘進の過程でピッチング方向やヨーイング方向のモーメントが生じ得る。そこで、これらのモーメントを解消するように各推進ジャッキ２０の推力を調整しながら、シールド掘進機１００を計画掘進方向に掘進させる制御が実行される。この制御方法は以下で詳説する。また、掘進機本体１０の最後方にはテールシール１８が取り付けられており、既設セグメントＳとテールシール１８にて止水性を保障している。
【００３１】
次に、掘進同時組立て制御システムの全体構成について説明する。図４は、掘進同時組立て制御システムの全体構成の一例を油圧回路図とともに示す図である。図４に示すように、掘進同時組立て制御システム１０００は、シールド掘進機１００内に装備された計測装置２００と、例えば地上の管理棟内にある制御装置３００とを有する。計測装置２００は、ジャイロセンサ５１や不図示のＧＰＳ（Global Positioning System）、加速度センサ５２等を有する。ジャイロセンサ５１やＧＰＳでシールド掘進機１００の三次元的な位置情報データを取得し、この位置情報データが制御装置３００に随時送信される。加速度センサ５２は、例えばカッタ１１の後方において周方向に複数配設されており、複数の加速度センサ５２による計測データに基づき、シールド掘進機１００の掘進方向の変化を速やかに特定できるようになる。
【００３２】
推進ジャッキ２０のシリンダ２１には、圧油供給ライン４３の下流端が接続され、圧油供給ライン４３には、シリンダ２１側から順に電磁開閉弁４１と電磁減圧弁４２が直列に介在し、圧油供給ライン４３の上流端は油圧ポンプ４４に接続されている。油圧ポンプ４４は油圧タンク４５に収容されている油を加圧して圧油とし、この圧油を圧油供給ライン４３に供給する。制御装置３００では、各推進ジャッキ２０の推力が設定され、この推力に応じた指令信号（電気信号）を電磁開閉弁４１及び電磁減圧弁４２に送信する。例えば、推進ジャッキ２０を不作動ジャッキとして作動させない場合、この推進ジャッキ２０に対応する電磁開閉弁４１を閉制御する指令信号が送信される。また、推進ジャッキ２０に所定の推力値の推力を作用させる場合は、電磁減圧弁４２を作動させずに電磁開閉弁４１を開制御する指令信号が送信されることにより、設定された最大圧の圧油が供給される。あるいは、電磁減圧弁４２を作動させつつ電磁開閉弁４１を開制御する指令信号が送信されることにより、最大圧より少ない所定値の圧油が供給される。なお、油圧回路において、シリンダ２１に不図示のリターンラインが接続され、圧力制御の結果、不要となった圧油が油圧タンク４５にリターンされるようになっている。
【００３３】
制御装置３００は、計測装置２００によって計測されたシールド掘進機１００の三次元的な位置情報データを取得し、シールド掘進機１００が計画掘進方向に掘進しながらセグメントの同時組立てを行えるよう、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０の推力を設定し、設定された推力に応じた指令信号（電気信号）を各推進ジャッキ２０に固有の電磁開閉弁４１及び電磁減圧弁４２に送信する。制御装置３００には、データ収集プログラム、データ解析プログラムがインストールされており、制御装置３００はこれらのプログラムを実行することにより、データ収集部３０１及びデータ解析部３０２として機能する。
【００３４】
データ収集部３０１は、計測装置２００で取得された計測データを受信する受信部であり、データ格納部３０３に格納する。
【００３５】
データ解析部３０２は、データ格納部３０３に格納された計測データに基づいて、各推進ジャッキ２０の推力の設定を実行する。
【００３６】
＜２．掘進同時組立て制御装置のハードウェア構成＞
次に、掘進同時組立て制御装置のハードウェア構成について説明する。図５は、掘進同時組立て制御装置３００のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示すように、掘進同時組立て制御装置３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３、表示部４０４、及び通信部４０５を有する。なお、掘進同時組立て制御装置３００の各部は、バス４０６を介して相互に接続されている。
【００３７】
ＣＰＵ４０１は、掘進同時組立て制御システム１０００の動作を制御する。ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０２に記憶された掘進同時組立て制御システム１０００の制御プログラムをＲＡＭ４０３に読み出し、ＲＡＭ４０３を作業領域として制御プログラムを実行する。ＲＡＭ４０３は揮発性メモリであり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic RAM）が適用される。ＲＯＭ４０２は不揮発性メモリであり、特にマスクＲＯＭが適用され、ＣＰＵ４０１が使用するデータやＣＰＵ４０１による処理結果を格納する。また、ＲＯＭ４０２には、マスクＲＯＭの他、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリも含まれ、ＥＥＰＲＯＭにおいて、例えばシールド掘進機１００の計画掘進方向や計画掘進線形、計画掘進線形中に存在する例えば複数の地盤の性状、各地盤における計画掘進速度等に関するデータが記憶される。
【００３８】
表示部４０４は、各種画面を表示する。例えば、ＥＥＰＲＯＭ等に格納されている計画掘進線形に対して、計測装置２００からの送信データに基づくシールド掘進機１００の実際の掘進線形を合成した三次元画像や二次元画像を表示する。また、性状の異なる地盤毎に、シールド掘進機１００が計画速度で掘進するのに必要な総推力や、計画掘進方向に掘進するのに必要となる総ジャッキモーメントを表示する。また、シールド掘進機１００の掘進方向に直交する断面図を表示し、この断面図において、現在の不作動ジャッキ群と推進ジャッキ群を表示するとともに、特定された最適分割線を表示し、最適分割線の両側の推力分布ラインを表示し、算定された各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を表示する。
【００３９】
＜３．掘進同時組立て制御装置の機能構成＞
次に、掘進同時組立て制御装置の機能構成について説明する。図６は、掘進同時組立て制御装置３００の機能構成の一例を示す図である。図６に示すように、計測装置２００から送信された計測データは、データ収集部３０１にて受信され、データ収集部３０１からデータ格納部３０３に一時的に格納される。データ解析部３０２による解析の実行に当たり、データ格納部３０３で格納されている計測データがデータ解析部３０２に取り込まれる。
【００４０】
データ解析部３０２は、初期設定部５０１、任意設定部５０２、繰返し設定部５０３、及び最終設定部５０４を有する。
【００４１】
初期設定部５０１は、データ格納部３０３に格納されているシールド掘進機１００の計画掘進方向データ（もしくは計画掘進線形データ）及び計測データを取り込み、シールド掘進機１００が計画掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する。シールド掘進機１００の計画掘進線形は、様々な性状の地盤内を通過するのが一般的であり、また、各地盤内を通過する掘進方向の線形や角度も異なり得ることから、シールド掘進機１００の掘進速度は地盤毎に設定されている。性状の異なる地盤毎に、所定の掘進速度にてシールド掘進機１００を掘進させる際に要する総推力が予め設定されており、推進ジャッキ群を構成する複数の推進ジャッキの推力の合計がこの総推力となるように、各推進ジャッキに対して推力の割り振りが実行される。また、性状の異なる地盤毎に、さらには、各地盤内における計画掘進方向（掘進角度）毎に、シールド掘進機１００に作用するモーメントが設定でき、計画掘進方向にシールド掘進機１００を掘進させるにはこのモーメントを解消するための総ジャッキモーメントの設定が必要になる。初期設定部５０１では、各推進ジャッキの推力の合計が予め設定されている総推力を充足し、かつ、各推進ジャッキの推力によってもたらされる総ジャッキモーメントが予め設定されている総ジャッキモーメントとなるように、各推進ジャッキの推力の割り振りが実行される。この初期設定部５０１は、不作動ジャッキ群が生じる前の段階、すなわち、全ての推進ジャッキ２０が作動ジャッキ群を形成している場合を前提として、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する。
【００４２】
任意設定部５０２は、不作動ジャッキ群が生じ、掘進同時組立てを行う際に、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０の推力を設定するに当たり、任意（適当）に決定した分割線に基づいて分割線の両側に二つの分割ジャッキ群を形成し、各分割ジャッキ群に対して推力分布ラインを設定し、この推力分布ラインに基づいて、各推進ジャッキの推力を算定する。この算定された各推進ジャッキの推力の総計は、初期設定部５０１において設定されている総推力となり、かつ、設定された各推進ジャッキの推力に基づくモーメント（ピッチング方向モーメント及びヨーイング方向モーメントからなるモーメント）が、初期設定部５０１において設定されている総ジャッキモーメントとなるように、各推進ジャッキの推力が算定される。
【００４３】
任意設定部５０２では、シールド掘進機１００の掘進方向に直交する断面において、周方向に配設された各推進ジャッキ２０の中心点を通る任意の分割線が設定される。この際、設定される分割線は不作動ジャッキ群内を通ってもよいし、通らなくてもよい。例えば、上記断面図において、中心点を通る鉛直方向線をＹ軸、中心点を通る水平方向線をＸ軸とした際に、例えばＹ軸上に分割線を設定してもよい。
【００４４】
分割線の両側の分割ジャッキ群に対し、それぞれ推力分布ラインが設定される。設定された各推力分布ラインを使用し、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０に対し、既に設定されている総推力と総ジャッキモーメントとなるように、各推進ジャッキ２０の推力が設定される。すなわち、ここでは、不作動ジャッキ群を考慮し、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０に対して推力の割り振りが実行される。
【００４５】
任意設定部５０２では、各推進ジャッキ２０の推力に基づいて、作動ジャッキ群における隣接する推進ジャッキ２０間の推力の差分値をさらに算定する。
【００４６】
繰返し設定部５０３は、上記断面図において、中心点を中心に分割線を所定角度ずつ回転させ、各分割線において、任意設定部５０２と同様に、分割線の両側の分割ジャッキ群に対して推力分布ラインを設定する。設定された各推力分布ラインを使用し、既に設定されている総推力と総ジャッキモーメントとなるように、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０の推力が算定される。
【００４７】
繰返し設定部５０３は、分割線毎に、各推進ジャッキ２０の推力に基づいて、作動ジャッキ群における隣接する推進ジャッキ２０間の推力の差分値をさらに算定する。
【００４８】
繰返し設定部５０３において、分割線を回転させる所定角度は、例えば１度乃至５度の範囲に設定できる。所定角度が小さいほど、コンピュータでの計算時間は多くなるものの、各推進ジャッキ２０に割り振られるべき推力の精度は高くなる。
【００４９】
最終設定部５０４は、任意設定部５０２及び繰返し設定部５０３で算定されている、作動ジャッキ群における隣接する推進ジャッキ２０間の推力の差分値に基づいて、最大の差分値を特定する。例えば、任意設定部５０２において任意に設定した分割線をＹ軸上に設定し、繰返し設定部５０３において分割線の回転角度を１度に設定した場合、１８０度まで回転させると最初に設定した分割線と重なることから、分割線は１７９度までの合計１８０本となる。１８０本の分割線のそれぞれに対して、固有の最大の差分値が特定される。最終設定部５０４では、この最大の差分値の中で、最も小さな差分値を与える分割線を最適分割線に設定する。そして、この最適分割線の際に算定された各推進ジャッキ２０の推力を、各推進ジャッキの推力に設定する。
【００５０】
図示する掘進同時組立て制御装置３００によれば、作動ジャッキ群の中で隣接する推進ジャッキ２０間の推力の差分値の最大値が最も小さい場合の分割線が最適分割線として特定され、この最適分割線の際に算定される各推進ジャッキ２０の推力が、制御される各推進ジャッキ２０の推力に設定される。従って、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキ２０，２０の一方の推進ジャッキ２０の推力が相対的に過大となり、この過大な推力にて押し込まれるセグメントＳが破損等する危険性を解消することができる。
【００５１】
＜４．掘進同時組立て制御方法＞
次に、掘進同時組立て制御方法について説明する。図７は、掘進同時組立て制御方法の一例を示すフローチャートであり、計測装置２００による計測及び制御装置３００における処理の流れを示している。
【００５２】
ステップＳ６００において、計測装置２００にてシールド掘進機１００の三次元的位置情報を随時計測し、計測データを制御装置３００に随時送信する。制御装置３００では、受信された計測データをデータ格納部３０３に格納する。データ格納部３０３には、三次元的な計画掘進線形データが格納されている。
【００５３】
ステップＳ６０２において、シールド掘進機１００が計画掘進方向に掘進する際に必要な、総推力、及び総ジャッキモーメントを設定する初期設定工程を実行する。ここで、図８を参照して、総推力、及び総ジャッキモーメントの一例を説明する。図８は、シールド掘進機１００の掘進方向に直交する断面を示しており、この断面において、周方向に等間隔に配設された１６基の推進ジャッキ２０（Ｊ１乃至Ｊ１６）を示している。各推進ジャッキ２０の装備推力に対する所定の割合が、各推進ジャッキの推力値として設定される。例えば、各推進ジャッキ２０の推力値が２００ｋＮに設定された場合、１６基の推進ジャッキ２０の総推力Ｆは３２００ｋＮとなる。
【００５４】
一方、性状の異なる地盤に応じて、シールド掘進機１００は、水平姿勢及び鉛直姿勢の偏差を修正しながら、計画掘進方向に掘進することになる。例えば、一般に、シールド掘進機１００には、掘進過程で下方へ沈み込むようなピッチング方向のモーメントが生じ易いことから、このようなモーメントが生じた際には、反対向きのピッチング方向のモーメントを生ぜしめるように各推進ジャッキの推力を調整する必要がある。総ジャッキモーメントは、このように、性状の異なる地盤に応じて、シールド掘進機１００に生じるモーメント（ピッチング方向のモーメントやヨーイング方向のモーメント）を解消して、シールド掘進機１００を計画掘進方向に掘進させるべく、各推進ジャッキの推力によって生じるトータルのジャッキモーメントのことである。図８においては、この総ジャッキモーメントとして、ピッチング方向のモーメントＲｍｙ（Ｘ軸回りのモーメント）とヨーイング方向のモーメントＲｍｘ（Ｙ軸回りのモーメント）より、総ジャッキモーメントＲｍｘｙが設定されている。以後、シールド掘進機１００の掘進同時組立て施工において、１６基の推進ジャッキ２０のうち、複数の推進ジャッキ２０が不作動ジャッキ群を形成することになるが、都度、作動ジャッキ群を形成する残りの推進ジャッキ２０の推力が総推力Ｆを充足し、かつ、各推進ジャッキ２０の推力による総ジャッキモーメントがＲｍｘｙを充足するように、各推進ジャッキ２０の推力が設定される。
【００５５】
ステップＳ６０４において、分割線を任意に設定し、任意に設定された分割線の両側に推力分布ラインを設定し、ステップＳ６０６において、各推進ジャッキの推力の算定を行う任意設定工程を実行する。ここで、図９を参照して任意設定工程を説明する。図示例では、１６基の推進ジャッキ２０のうち、６時乃至９時の範囲にある推進ジャッキＪ９乃至Ｊ１２が不作動ジャッキ群を形成するケースを示している。
【００５６】
まず、分割線ＫをＹ軸上に設定する（任意設定）。なお、分割線Ｙの設定は任意であり、中心点Ｏを通ればどのような分割線であってもよい。この分割線Ｋの右側の分割ジャッキ群は、推進ジャッキＪ１乃至Ｊ８にて作動する作動ジャッキ群である。一方、分割線Ｋの左側の分割ジャッキ群は、不作動の推進ジャッキＪ９乃至Ｊ１２からなる不作動ジャッキ群と、推進ジャッキＪ１３乃至Ｊ１６からなる作動ジャッキ群からなる。そして、左右の分割ジャッキ群には、固有の推力分布ラインＦ１，Ｆ２を設定する。
【００５７】
推力分布ラインＦ１，Ｆ２を形成する各推進ジャッキの推力ｆｉ（ｉはＪ１乃至Ｊ１６の数値に相当）は、定数ｆａ、Ｌ、ｒと、変数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗを用いて以下の数式（１）、（２）にて行う。なお、推力分布ラインＦ１は、推進ジャッキＪ１乃至Ｊ８の各推進ジャッキの推力ｆｉであり、推力分布ラインＦ２は、推進ジャッキＪ１３乃至Ｊ１６の各推進ジャッキの推力ｆｉである。
【００５８】
【数１】
2019060131.tif 000003
【００５９】
【数２】
2019060131.tif 000004
ここで、ｆａは、総推力Ｆ÷作動ジャッキ群を形成する推進ジャッキの本数で算定した平均推力であり、Ｌは、作動ジャッキ群を形成する推進ジャッキの分割線Ｋへの投影長さであり、ｔは、作動ジャッキ群を形成する推進ジャッキのうち、分割線Ｋに沿って最下位の推進ジャッキから各推進ジャッキへの分割線Ｋ方向の距離である。また、ｆｕは、分割線Ｋに直交する直交線Ｊ回りのモーメントを調整するために平均推力ｆａに加算する最大値である。また、ｆｖは、直交線Ｊ回りのモーメントを調整したことにより、総推力が変化した分を調整する推力である。また、ｆｗは、分割線Ｋ回りのモーメントを調整するために、加算あるいは減算する推力である。
【００６０】
以下の３式（数式（３）乃至（５））を満たすように、３つの変数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗが連立方程式にて算定され、各推進ジャッキの推力ｆｉが算定され、推力分布ラインＦ１，Ｆ２が設定される。
【００６１】
【数３】
2019060131.tif 000005
【００６２】
【数４】
2019060131.tif 000006
【００６３】
【数５】
2019060131.tif 000007
図９に示すように、推力分布ラインＦ１，Ｆ２は共に勾配を有した直線であり、推力分布がなだらかである。そのため、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０の推力が算定され、隣接する推進ジャッキ２０間の推力の差分値を算定した際に、この差分値を抑制することに繋がる。なお、推力分布ラインは、図示例のように勾配を有した直線でなく、なだらかな二次曲線等の曲線であってもよい。
【００６４】
ステップＳ６０６において、作動する各推進ジャッキ２０の推力が算定されたら、さらに、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を算定する。
【００６５】
ステップＳ６０８において、中心点Ｏを中心に分割線を所定角度回転させて新たな分割線Ｋを設定し、この新たな分割線Ｋの両側の分割ジャッキ群に対して推力分布ラインを設定し、ステップＳ６１０において、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力の算定を行う繰返し設定工程を実行する。ここで、図１０を参照して繰返し設定工程を説明する。図１０に示すように、任意設定工程にてＹ軸上に任意に設定した分割線Ｋを、所定角度θずらして新たな分割線Ｋを設定する。この所定角度を１度乃至５度程度に設定し、各分割線Ｋに対して、任意設定工程の際と同様に、分割線Ｋの両側の分割ジャッキ群に対して推力分布ラインＦ１，Ｆ２を設定し、連立方程式を計算して各推進ジャッキの推力を算定する。
【００６６】
例えば、所定角度を１度に設定した場合、分割線Ｋは１８０本設定され、１８０本の分割線Ｋ毎に、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキの推力が算定される。
【００６７】
ステップＳ６１０において、分割線毎に、作動ジャッキ群を形成する各推進ジャッキ２０の推力が算定されたら、さらに、分割線毎に、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を算定する。
【００６８】
ステップＳ６１２において、最適分割線の選定とこの最適分割線の際の推力分布ラインの決定を行い、ステップＳ６１４において、各推進ジャッキの推力の設定を行う最終設定工程を実行する。任意設定工程では、Ｙ軸上にある分割線Ｋの場合の、各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキの推力の差分値が算定されている。また、繰返し設定工程では、所定角度ずつずらした複数の分割線Ｋのそれぞれの場合において、各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキの推力の差分値が算定されている。そこで、分割線Ｋ毎に、推力の差分値の中から最大の差分値を特定する。分割線Ｋを１度ずつ回転させながら新たな分割線Ｋを設定する場合には、１８０本の分割線Ｋのそれぞれに固有の推力の差分値の最大値が特定されることになる。ここでは、特定された分割線Ｋのそれぞれに固有の推力の差分値の最大値のうち、推力の差分値の最大値が最も小さい分割線Ｋを最適分割線に選定する。そして、この最適分割線の場合の各推進ジャッキ２０の推力を、制御される各推進ジャッキ２０の推力として設定する。
【００６９】
ステップＳ６１６において、設定された各推進ジャッキ２０の推力は、指令信号（電気信号）として各推進ジャッキ２０の電磁開閉弁４１及び電磁減圧弁４２に送信し、シールド掘進機１００の掘進同時組立て制御が実行される。
【００７０】
図示する掘進同時組立て制御方法によれば、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキ２０間の推力の差分値の最大値が最も小さい場合の分割線Ｋが最適分割線として特定され、この最適分割線の際に算定される各推進ジャッキ２０の推力が、制御される各推進ジャッキ２０の推力に設定される。従って、作動ジャッキ群の中で、隣接する推進ジャッキ２０，２０の一方の推進ジャッキ２０の推力が相対的に過大となり、この過大な推力にて押し込まれるセグメントＳが破損等する危険性を解消することができる。
【００７１】
なお、図示例の制御方法では、最終設定工程において、分割線毎の推力の差分値の最大値を算定し、次いで、最も小さな差分値の最大値を与える分割線を最適分割線としているが、任意設定工程及び繰返し設定工程においてそれぞれ、推力の差分値の最大値を特定しておいてもよい。この場合、最終設定工程では、既に特定されている分割線毎の推力の差分値の最大値の中で、最も小さな差分値の最大値を与える分割線を速やかに選定することができる。
【実施例】
【００７２】
既述するように、本発明者等は、特許文献１に記載の推力設定方法を適用した際の、作動ジャッキ群を形成する推進ジャッキ間の推力の差分値を解析にて検証するとともに（比較例）、本実施形態に係る掘進同時組立て制御方法を適用した際の、作動ジャッキ群を形成する隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を解析にて検証した（実施例）。図１に示すように、周方向に１６基の推進ジャッキ（Ｊ１乃至Ｊ１６）を等間隔に配設する解析モデルをコンピュータ内に作成し、各推進ジャッキの推力値を２００ｋＮとした（従って全推力値は３２００ｋＮ）。そして、Ｊ７乃至Ｊ１０を不作動の推進ジャッキとした上で、比較例の方法では、不作動の推進ジャッキＪ７乃至Ｊ１０の配置範囲内にある所定位置（ここではＪ７乃至Ｊ１０の中心位置）と周縁線の中心を通る軸線を作成し、軸線の左右にて、不作動ジャッキ群に起因して発生するモーメントを考慮した、不図示の比較的なだらかな推力分布を解析にて求め、各推進ジャッキの推力を算定した。各推進ジャッキの推力は、その総推力値が当初設定されている３２００ｋＮとなり、かつ、不作動の推進ジャッキＪ７乃至Ｊ１０が生じることに起因して発生するモーメントが解消されるように各推進ジャッキに振り分けられた推力である。一方、実施例にかかる方法では、中心点Ｏを通る分割線を順次回転させながら複数の分割線を設定し、分割線毎に推進ジャッキの推力の差分値及び差分値の最大値を算定し、最も小さな差分値の最大値を与える分割線を最適分割線とし、この最適分割線の際の各推進ジャッキの推力を解析にて求めた。解析結果を図１１，１２に示す。
【００７３】
図１１は、実施例に関する解析の結果、特定された最適分割線Ｋを示している。解析の結果、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値の最大値に関し、最も小さな差分値の最大値を与える最適分割線Ｋは、Ｙ軸から６２度の位置にあることが分かった。そして、この最適分割線Ｋは、比較例の方法のように不作動ジャッキ群の内部を通過する軸線とはなっていない。
【００７４】
一方、図１２は、比較例及び実施例の場合における、各推進ジャッキの推力と、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値とを示したテーブルである。なお、比較例の結果は図１に示すテーブルと同じものである。既述するように、比較例では、Ｊ１−Ｊ１６間の推力の差分値が１０３ｋＮと極めて大きな値を示している。これに対し、実施例では、Ｊ１−Ｊ１６間の差分値は２４ｋＮと、他の差分値と同程度に小さな値となっており、比較例の２３％程度の値となっている。また、実施例において、差分値の最大値はＪ１５−Ｊ１６間の２７ｋＮであり、この値も他の差分値と同程度に小さな値となっており、比較例の最大値１０３ｋＮの２６％程度の値となっている。
【００７５】
本解析により、本実施形態に係る掘進同時組立て制御方法による効果、すなわち、隣接する推進ジャッキ間の推力の差分値を抑制できることが検証されている。
【００７６】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０            ：掘進機本体
２０            ：推進ジャッキ
３０            ：エレクタ
１００          ：シールド掘進機
２００          ：計測装置
３００          ：制御装置
３０１          ：データ収集部
３０２          ：データ解析部
３０３          ：データ格納部
５０１          ：初期設定部
５０２          ：任意設定部
５０３          ：繰返し設定部
５０４          ：最終設定部
１０００        ：制御システム
Ｋ              ：分割線（Ｋ軸）
Ｏ              ：中心点
Ｋ              ：分割線
【図１】
2019060131.tif 000008
【図２】
2019060131.tif 000009
【図３】
2019060131.tif 000010
【図４】
2019060131.tif 000011
【図５】
2019060131.tif 000012
【図６】
2019060131.tif 000013
【図７】
2019060131.tif 000014
【図８】
2019060131.tif 000015
【図９】
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【図１０】
2019060131.tif 000017
【図１１】
2019060131.tif 000018
【図１２】
2019060131.tif 000019