(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機に設けられたターゲットを視準し、かつ、前記シールド掘進機の掘進に追従して移動する第１の測距測角儀を用いて、前記シールド掘進機の掘進中に前記シールド掘進機の位置を測量する方法であって、
過去の測量時から今回の測量時までの前記第１の測距測角儀の移動距離を含む移動データを取得すること、
前記過去の測量時の前記第１の測距測角儀の位置及び基準方向を前記移動データに基づいて変更することにより、今回の測量時の前記第１の測距測角儀の位置及び基準方向を特定すること、
今回の測量時において、前記第１の測距測角儀から前記ターゲットを視準して、前記ターゲットの前記第１の測距測角儀からの相対位置を検出すること、及び、
前記特定された前記第１の測距測角儀の位置及び基準方向と、前記検出された前記ターゲットの前記第１の測距測角儀からの相対位置とに基づいて、前記シールド掘進機の位置を特定すること、
を含む、シールド掘進機の位置測量方法。
【請求項２】
前記第１の測距測角儀は、前記シールド掘進機の掘進に追従して移動する後続台車に設けられており、
前記第１の測距測角儀の移動距離は、前記過去の測量時から今回の測量時までの前記後続台車の移動距離に基づいて算出される、請求項１に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
【請求項３】
前記後続台車の移動距離は、前記過去の測量時から今回の測量時までの前記シールド掘進機の推進ジャッキの伸長量に基づいて算出される、請求項２に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
【請求項４】
前記後続台車は、シールドトンネル内に敷設された軌道上を走行可能であり、
前記移動データは、前記後続台車が走行する前記軌道の線形データを更に含む、請求項２又は請求項３に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
【請求項５】
前記後続台車における前記シールド掘進機に近い側に前記第１の測距測角儀が設けられており、
前記後続台車における前記シールド掘進機から遠い側に、前記第１の測距測角儀とは別の第２の測距測角儀が設けられている、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のシールド掘進機の位置測量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機の位置を測量する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や鉄道等の管路として用いられるシールドトンネルは、シールド工法により構築される。
シールド工法ではシールド掘進機が用いられる。シールド掘進機は、例えば、掘進機本体の外殻をなす筒状のスキンプレートと、このスキンプレートの前端部（切羽側端部）に設けられて地山を掘削するカッタヘッドと、スキンプレートの内側に設けられる推進ジャッキとを備える。
【０００３】
シールド工法では、例えば、地山に発進立坑と到達立坑とを構築し、発進立坑から到達立坑へ向けてシールド掘進機で地山を掘削しながら、スキンプレートの後部の内方で次々にセグメントをトンネル周方向に組み立ててセグメントリングを構築すると共に、隣接するセグメントリング同士をトンネル軸方向で連結することで円筒状の覆工体を構築する。この工法では、シールド掘進機は、その後方の既設セグメントリングを推進ジャッキで後方へ押圧し、その反力として発生する推力によって、地山を掘削しながら前進する。
【０００４】
特許文献１は、トンネル坑内でのシールド掘進機の位置及び向きの測量方法を開示している。この方法は、坑口側に設けた複数の基準点を自動追尾式測距測角儀から視準して自動追尾式測距測角儀の位置を検出する工程、シールド掘進機に設けられた複数のターゲットを自動追尾式測距測角儀から視準して複数のターゲットの位置を検出する工程と、シールド掘進機の複数のターゲットの位置の検出結果をもとに、シールド掘進機の位置及び向きを求める工程と、を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０２２４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、シールド掘進機の位置を測量する毎に、前述の複数の基準点を自動追尾式測距測角儀から視準して自動追尾式測距測角儀の位置を検出しなければならない。それゆえ、シールド掘進機の位置測量に手間がかかっていた。
本発明は、このような実状に鑑み、シールド掘進機の位置測量を効率良く行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため本発明に係るシールド掘進機の位置測量方法は、シールド掘進機に設けられたターゲットを視準し、かつ、シールド掘進機の掘進に追従して移動する第１の測距測角儀を用いて、シールド掘進機の掘進中にシールド掘進機の位置を測量する方法である。このシールド掘進機の位置測量方法は、過去の測量時から今回の測量時までの第１の測距測角儀の移動距離を含む移動データを取得すること、過去の測量時の第１の測距測角儀の位置及び基準方向を移動データに基づいて変更することにより、今回の測量時の第１の測距測角儀の位置及び基準方向を特定すること、今回の測量時において、第１の測距測角儀からターゲットを視準して、ターゲットの第１の測距測角儀からの相対位置を検出すること、及び、特定された第１の測距測角儀の位置及び基準方向と、検出されたターゲットの第１の測距測角儀からの相対位置とに基づいて、シールド掘進機の位置を特定すること、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、過去の測量時から今回の測量時までの第１の測距測角儀の移動距離を含む移動データを取得し、過去の測量時の第１の測距測角儀の位置及び基準方向を移動データに基づいて変更することにより、今回の測量時の第１の測距測角儀の位置及び基準方向を特定する。これにより、シールド掘進機の位置を測量する毎に前述の複数の基準点を第１の測距測角儀から視準して第１の測距測角儀の位置を検出することが不要になるので、シールド掘進機の位置測量の手間を減らすことができ、ひいては、シールド掘進機の位置測量を効率良く行うことができる。
【０００９】
また本発明によれば、シールド掘進機の掘進中に短い時間間隔で継続して第１の測距測角儀の位置及び基準方向を把握することができるので、第１の測距測角儀を用いてシールド掘進機の位置測量を短い時間間隔で繰り返し行うことができる。ゆえに、掘進中のシールド掘進機の位置をリアルタイムに測量することができるので、その結果を掘進中のシールド掘進機の掘進方向制御（例えば推進ジャッキの圧力制御）に直ちに反映することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシールドトンネルの構築方法を示す図
【図２】前記第１実施形態におけるシールド掘進機の位置測量システムの概略構成図
【図３】前記第１実施形態におけるシールド掘進機の位置測量方法を示すフローチャート
【図４】前記第１実施形態における掘進中のシールド掘進機の位置測量方法を示すフローチャート
【図５】前記第１実施形態における掘進開始前のシールド掘進機の位置測量方法を示す図
【図６】前記第１実施形態における掘進中のシールド掘進機の位置測量方法を示す図
【図７】前記第１実施形態における推進ジャッキの伸長量と測量機の移動距離及び後続台車の移動距離との関係を示す図
【図８】本発明の第２実施形態におけるシールド掘進機の位置測量システムの概略構成図
【図９】前記第２実施形態における後続台車の車軸の回転角度と測量機の移動距離及び後続台車の移動距離との関係を示す図
【図１０】本発明の第３実施形態におけるシールドトンネルの構築方法を示す図
【図１１】前記第３実施形態におけるシールド掘進機の位置測量システムの概略構成図
【図１２】前記第３実施形態の変形例におけるシールドトンネルの構築方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態におけるシールドトンネルの構築方法を示す。
尚、本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後左右を規定している。また本実施形態では、いわゆる泥土圧式のシールド掘進機を例にとってシールド掘進機の構成を説明するが、シールド掘進機の種類はこれに限らない。
【００１３】
シールドトンネルの施工に用いられるシールド掘進機１は、その本体を成す円筒状のスキンプレート２と、スキンプレート２の前端部に設けられる掘削用のカッタヘッド３と、カッタヘッド３の後方に離間してスキンプレート２に配置されるシールド隔壁（バルクヘッド）４とを含んで構成される。
【００１４】
カッタヘッド３はシールド隔壁４に回転自在に支持されている。カッタヘッド３は、シールド隔壁４の後面に設置された駆動用モータ（図示せず）を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。
【００１５】
カッタヘッド３とシールド隔壁４との間には、これらとスキンプレート２とによりカッタチャンバ（図示せず）が区画形成されている。このカッタチャンバ内では、カッタヘッド３による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。シールド掘進機１は、このカッタチャンバ内の掘削土砂をシールド隔壁４の後方に搬出するスクリューコンベア（図示せず）を備えている。
【００１６】
シールド掘進機１は、カッタヘッド３及びシールド隔壁４の後方のスキンプレート２内にエレクタ装置（図示せず）を備える。このエレクタ装置は、円弧状断面を有するセグメント７を組立ててセグメントリングを構築すると共に、隣接するセグメントリング同士をトンネル軸方向で連結することで円筒状の覆工体８を構築する。
【００１７】
シールド掘進機１のスキンプレート２より内側には、複数の推進ジャッキ５が、スキンプレート２の内面に沿ってスキンプレート２の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。推進ジャッキ５は、シリンダとロッドとにより構成される油圧ジャッキであり、伸縮自在である。推進ジャッキ５のシリンダは、その前端がスキンプレート２に固定されており、後端側にて、推進ジャッキ５のロッドが進出・退入可能となっている。推進ジャッキ５のロッドの後端部を既設のセグメント７に当接させた状態で推進ジャッキ５を伸長作動させることにより、シールド掘進機１は推進力を得ることができる。このようにして、推進ジャッキ５は、既設のセグメント７から反力を取ってシールド掘進機１を推進させる。
【００１８】
覆工体８内におけるシールド掘進機１の後方には牽引棒９を介して後続台車１０が連結されている。後続台車１０には、シールド掘進機１を作動させるための油圧機器や電気設備等が設けられている。ここで、図１は、後続台車１０が１つの台車のみで構成される例を示している。一方、後述する図１０は、後続台車１０が複数の台車（後述する図１０では４つの台車１０ａ〜１０ｄ）によって構成される例を示している。
【００１９】
図１に示すように、覆工体８の底部には枕木１１が横架されている。枕木１１の上面側には、後続台車１０が走行するための左右一対のレール１２がトンネル軸方向に沿って敷設されている。ここで、軌道１３は、枕木１１とレール１２とにより構成されている。後続台車１０は軌道１３上（特にレール１２上）を走行可能である。
【００２０】
シールド掘進機１には、図示しないヒンジ機構を介して、牽引棒９の前端が取り付けられている。牽引棒９の後端は、図示しないヒンジ機構を介して、後続台車１０の先頭部に取り付けられている。これにより、牽引棒９は、シールド掘進機１に対して左右方向に揺動することができ、更に、後続台車１０は、牽引棒９に対して左右方向に揺動することができる。
【００２１】
後続台車１０は、レール１２によって案内されながら、牽引棒９を介してシールド掘進機１により牽引されつつ、シールド掘進機１の掘進に追従して、軌道１３上を前進する。
【００２２】
次に、シールドトンネルの構築方法について図１を用いて説明する。
まず、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、推進ジャッキ５を短縮した状態で、スキンプレート２内にて前述のエレクタ装置を用いて、セグメント７を組み立てて、新たなセグメントリングを構築する。この新たなセグメントリングは覆工体８を構成するものである。
【００２３】
次に、図１（Ｃ）に示すように、推進ジャッキ５を伸長作動させることにより、シールド掘進機１を推進させる。
このようにセグメントリングの構築とシールド掘進機１の推進とを繰り返すことで、覆工体８を含むシールドトンネルが構築される。
【００２４】
図１に示すように、後続台車１０の上部には、測量機２０が設けられている。測量機２０は、いわゆる自動追尾式の測距測角儀（トータルステーション）である。ここで、測量機２０は本発明の「第１の測距測角儀」に対応するものである。測量機２０は後続台車１０に設けられて後続台車１０と一体的に移動可能であるので、測量機２０はシールド掘進機１の掘進に追従して移動し得る。
【００２５】
シールド掘進機１には複数のターゲットＴＡ１，ＴＡ２（後述する図５（Ａ）及び図６（Ａ）参照）が設けられている。ターゲットＴＡ１，ＴＡ２は反射プリズム等により構成されている。尚、本実施形態では、シールド掘進機１に設けられるターゲットが２つであるが、この他、３つ以上であってもよいことは言うまでもない。
測量機２０は、ターゲットＴＡ１，ＴＡ２をそれぞれ自動で視準し得る（すなわち自動視準し得る）。この自動視準に関する技術ついては、例えば特許第５１９６７２５号公報に記載されているように周知であるので、その説明を省略する。
【００２６】
覆工体８内における後続台車１０の後方（すなわち後続台車１０より坑口側）には、複数の基準点２４ａ，２４ｂ（後述する図５（Ａ）及び図６（Ａ）参照）が設けられている。基準点２４ａ，２４ｂは反射プリズム等により構成されている。尚、本実施形態では、覆工体８内に設けられる基準点が２つであるが、この他、３つ以上であってもよいことは言うまでもない。
測量機２０は、基準点２４ａ，２４ｂをそれぞれ自動で視準し得る（すなわち自動視準し得る）。
【００２７】
図２は、地中（トンネル坑内）におけるシールド掘進機１の位置を測量するための位置測量システム３０の概略構成を示す。
位置測量システム３０は、測量機２０と、推進ジャッキ５の伸長量を測定する伸長量測定センサ３１と、処理装置３２と、記録装置３３と、表示装置３４と、を備える。位置測量システム３０のうち、処理装置３２と、記録装置３３と、表示装置３４とについては、例えば、後続台車１０か、又は、トンネル工事現場の詰所等に配置され得る。
【００２８】
測量機２０と処理装置３２とは信号線４１を介して接続されている。伸長量測定センサ３１と処理装置３２とは信号線４２を介して接続されている。処理装置３２と記録装置３３とは信号線４３を介して接続されている。処理装置３２と表示装置３４とは信号線４４を介して接続されている。尚、本実施形態では、測量機２０と、伸長量測定センサ３１と、処理装置３２と、記録装置３３と、表示装置３４とを信号線４１〜４４で接続することで相互間の通信を行っているが、この他、信号線４１〜４４の少なくとも１つを無線通信機器（送信機及び受信機）に変更して相互間の無線通信を行うようにしてもよい。
【００２９】
処理装置３２は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等を備え、各種演算処理を行う。処理装置３２は、トンネル設計上の座標系設定部５１と、座標情報記憶部５２と、後続台車移動距離算出部５３と、測量機移動距離算出部５４と、測量機位置特定部５５と、シールド掘進機位置特定部５６と、時計５７とを有する。
【００３０】
本実施形態において、トンネル設計上の座標系設定部５１は、後述する図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すように、原点からｘ軸に沿ってｘが増加する方向（ｘ方向）を北向きとし、かつ、原点からｙ軸に沿ってｙが増加する方向（ｙ方向）を東向きとする、トンネル設計上の２次元座標系（直交座標系）を設定する。尚、本実施形態では、トンネル設計上の座標系設定部５１が、トンネル設計上の２次元座標系を設定しているが、この他、トンネル設計上の座標系設定部５１がトンネル設計上の３次元座標系を設定してもよいことは言うまでもない。
【００３１】
また、本実施形態において、トンネル設計上の座標系設定部５１は、ｘ方向（北向き）をトンネル設計上の基準方向として設定している。
【００３２】
座標情報記憶部５２は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系における軌道１３（特にレール１２）の敷設位置（座標）を記憶している。すなわち、座標情報記憶部５２は、軌道１３（特にレール１２）の線形データを記憶している。ここで、軌道１３（特にレール１２）の線形データは、本発明の「移動データ」に含まれ得る。
尚、座標情報記憶部５２は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系における基準点２４ａ，２４ｂの位置（座標）を更に記憶している。
【００３３】
後続台車移動距離算出部５３は、伸長量測定センサ３１にて測定された推進ジャッキ５の伸長量に基づいて、後続台車１０の移動距離を算出する。
【００３４】
測量機移動距離算出部５４は、後続台車移動距離算出部５３にて算出された後続台車１０の移動距離に基づいて、測量機２０の移動距離を算出する。尚、本実施形態では、測量機２０が後続台車１０に設けられて後続台車１０と一体的に移動可能であるので、測量機２０の移動距離は後続台車１０の移動距離に一致している。
【００３５】
測量機位置特定部５５は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系における測量機２０の位置（座標）及び基準方向（例えば、後述する図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示す基準方向Ｓ０，Ｓ１及び角度θ０，θ１）を特定する。
【００３６】
シールド掘進機位置特定部５６は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系におけるシールド掘進機１の位置（座標）及び向き（例えばどの方位を向いているか）を特定する。また、シールド掘進機位置特定部５６は、特定したシールド掘進機１の位置及び向きと時計５７から得られる時刻とを関連付けて、シールド掘進機１の位置及び向きの時系列データを生成する。ここで、本実施形態では、特定されるシールド掘進機１の位置（座標）が、後述する図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示す求点Ｋ（カッタヘッド３の中央の先端部分）の位置（座標）であるとして以下説明するが、特定されるシールド掘進機１の位置（座標）は、カッタヘッド３の中央の先端部分の位置（座標）に限らない。
【００３７】
記録装置３３はプリンタと記憶装置との少なくとも一方を含む。記録装置３３がプリンタを含む場合には、当該プリンタによって、前述のシールド掘進機１の位置及び向きの時系列データが紙等に印刷される。記録装置３３が記憶装置を含む場合には、当該記憶装置が、前述のシールド掘進機１の位置及び向きの時系列データを記憶する。
表示装置３４は、前述のシールド掘進機１の位置及び向きの時系列データを表示するものであり、例えばディスプレイである。
【００３８】
図３は、本実施形態におけるシールド掘進機１の位置測量方法を示すフローチャートである。このフローは、シールド掘進機１の掘進開始前の掘進停止時から掘進の開始を経て掘進が完了するまでの、シールド掘進機１の位置測量方法を示している。また、このフローは１セグメントリング分の掘進毎に繰り返され得る。
【００３９】
まず、シールド掘進機１の掘進停止時において、ステップＳ１にて、測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０を特定する。
この測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０の特定について、図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
図５（Ａ）は、平面視での、掘進開始前（掘進停止時）のシールド掘進機１の位置測量方法を示す。図５（Ｂ）は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系における測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０を示す。
【００４０】
シールド掘進機１の掘進停止時には、測量機２０から基準点２４ａ，２４ｂを自動視準して測距・測角して、後方交会法を用いて、測量機２０の位置Ｐ０（座標（ｘ０，ｙ０））及び基準方向Ｓ０を特定する。具体的には、例えば、測量機２０からそれより後方の基準点２４ａ，２４ｂを自動視準して、既知の基準点２４ａ，２４ｂ間の距離と、測量機２０によって測定される測量機２０から基準点２４ａまでの距離と、測量機２０によって測定される測量機２０から基準点２４ｂまでの距離とに基づいて、測量機２０の位置Ｐ０（座標（ｘ０，ｙ０））及び基準方向Ｓ０を特定する。
【００４１】
ここで、「測量機２０の基準方向」とは、トンネル設計上の基準方向（本実施形態ではｘ方向（北向き））から測量機２０を見たときの角度（トンネル設計上の基準方向から右回りの角度）を意味する。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、測量機２０の基準方向Ｓ０は、トンネル設計上の基準方向（本実施形態ではｘ方向（北向き））から測量機２０を見たときの角度（トンネル設計上の基準方向から右回りの角度）θ０に対応する。
【００４２】
ここで、角度θ０は以下の式（１）により算出され得る。
θ０＝ａｒｃｔａｎ（ｙ０／ｘ０）                  （１）
【００４３】
尚、前述のステップＳ１における測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０の特定では、前述のトンネル設計上の座標系設定部５１、座標情報記憶部５２、及び測量機位置特定部５５が用いられ得る。
【００４４】
図３のステップＳ２では、シールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）とシールド掘進機１の向きとを特定する。
【００４５】
具体的には、ステップＳ２では、まず、図５（Ａ）に示すように、測量機２０からターゲットＴＡ１を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ１までの距離と、ターゲットＴＡ１の視準角とを測定し、この測定結果と、前述のステップＳ１にて特定された測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０とに基づいて、ターゲットＴＡ１の位置（座標）を特定する。換言すれば、測量機２０からターゲットＴＡ１を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ１までの距離と、ターゲットＴＡ１の視準角とを測定することで、ターゲットＴＡ１の測量機２０からの相対位置（例えば測量機２０を原点とし、基準方向Ｓ０を基準方向（基準）とする極座標系などの座標系における位置座標）を検出し、この検出された相対位置と、前述のステップＳ１にて特定された測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０とに基づいて、前述の直交座標系におけるターゲットＴＡ１の位置（絶対位置）を特定する。
【００４６】
次に、測量機２０からターゲットＴＡ２を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ２までの距離と、ターゲットＴＡ２の視準角とを測定し、この測定結果と、前述のステップＳ１にて特定された測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０とに基づいて、ターゲットＴＡ２の位置（座標）を特定する。換言すれば、測量機２０からターゲットＴＡ２を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ２までの距離と、ターゲットＴＡ２の視準角とを測定することで、ターゲットＴＡ２の測量機２０からの相対位置（例えば測量機２０を原点とし、基準方向Ｓ０を基準方向（基準）とする極座標系などの座標系における位置座標）を検出し、この検出された相対位置と、前述のステップＳ１にて特定された測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０とに基づいて、前述の直交座標系におけるターゲットＴＡ２の位置（絶対位置）を特定する。
【００４７】
ここで、ステップＳ２において、「視準角」とは、測量機２０の基準方向（ステップＳ２では基準方向Ｓ０）からターゲットＴＡ１，ＴＡ２を見たときの角度（基準方向Ｓ０から右回りの角度）を意味する。図５（Ａ）に示すように、例えばターゲットＴＡ２の視準角α０は、基準方向Ｓ０からターゲットＴＡ２を見たときの角度（例えば、基準方向Ｓ０から右回りの角度）に対応する。
【００４８】
例えば、ターゲットＴＡ２の位置（座標）を（Ｘ０，Ｙ０）とし、かつ、測量機２０からターゲットＴＡ２までの距離をＬとすると、ｘ座標Ｘ０及びｙ座標Ｙ０は以下の式（２）及び（３）により算出され得る。
Ｘ０＝ｘ０＋Ｌｃｏｓ（θ０＋α０）          （２）
Ｙ０＝ｙ０＋Ｌｓｉｎ（θ０＋α０）          （３）
【００４９】
前述の式（２）及び（３）より、測量機２０の位置（前述の直交座標系における座標（ｘ０，ｙ０））及び基準方向Ｓ０（前述の直交座標系における角度θ０）と、ターゲットＴＡ２の測量機２０からの相対位置（前述の極座標系における座標（Ｌ，α０））とに基づいて、ターゲットＴＡ２の位置（前述の直交座標系における座標（Ｘ０，Ｙ０））を特定できることが明らかである。
このターゲットＴＡ２の位置の特定と同様にターゲットＴＡ１の位置も特定され得る。
【００５０】
次に、特定されたターゲットＴＡ１，ＴＡ２の位置に基づいて、シールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）とシールド掘進機１の向きとを特定する。
【００５１】
求点Ｋについては、ターゲットＴＡ１，ＴＡ２と位置関係（相互間の距離）が既知かつ不変であるので、ターゲットＴＡ１，ＴＡ２の位置が特定されると、それに応じて求点Ｋの位置が一義的に定まる。シールド掘進機１の向きについても、ターゲットＴＡ１，ＴＡ２の位置が特定されると、それに応じて一義的に定まる。
【００５２】
尚、前述のステップＳ２におけるシールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）とシールド掘進機１の向きとの特定では、前述のシールド掘進機位置特定部５６が用いられ得る。
【００５３】
次に、図３のステップＳ３に進み、推進ジャッキ５の伸長作動を開始して、シールド掘進機１の掘進を開始する。
ステップＳ４では、掘進中におけるシールド掘進機１の位置（座標）及び向きのリアルタイムに測定する（シールド掘進機１の位置の自動測量を行う）。このリアルタイム測定について、図４、図６、及び図７を用いて説明する。
【００５４】
図４は、掘進中のシールド掘進機１の位置測量方法を示すフローチャートである。
図６（Ａ）は、平面視での、掘進中のシールド掘進機１の位置測量方法を示す。図６（Ｂ）は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系における測量機２０の位置Ｐ０，Ｐ１及び基準方向Ｓ０，Ｓ１を示す。
図７は、推進ジャッキ５の伸長量ＪＬと測量機２０の移動距離ＳＤ及び後続台車１０の移動距離ＣＤとの関係を示す。
【００５５】
本実施形態では、今回のシールド掘進機１の位置測量を行うために、過去のシールド掘進機１の位置測量時に特定された測量機２０の位置（座標）及び基準方向を用いる。特に本実施形態では、今回のシールド掘進機１の位置測量を行うために、前回のシールド掘進機１の位置測量時に特定された測量機２０の位置（座標）及び基準方向を用いる。ここにおいて、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１３に関する以下の説明では、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までに測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０が位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１に変わった場合について説明する（図５及び図６参照）。
【００５６】
まず、ステップＳ１１にて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までのシールド掘進機１の推進ジャッキ５の伸長量ＪＬに基づいて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの後続台車１０の移動距離ＣＤを算出し、この後続台車１０の移動距離ＣＤに基づいて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの測量機２０の移動距離ＳＤを算出する。この測量機２０の移動距離ＳＤの算出には、図７に示す図（推進ジャッキ５の伸長量ＪＬと測量機２０の移動距離ＳＤ及び後続台車１０の移動距離ＣＤとの関係を示す図）が用いられる。図７に示すように、推進ジャッキ５の伸長量ＪＬが長くなるほど、測量機２０の移動距離ＳＤ及び後続台車１０の移動距離ＣＤが長くなる。これは、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの間に推進ジャッキ５が伸長した量（伸長量ＪＬ）に応じた移動距離ＣＤ分、後続台車１０が軌道１３上を走行すること、及び、測量機２０が後続台車１０に設けられてそれと一体的に移動可能であることに基づくものである（すなわち測量機２０の移動距離ＳＤと後続台車１０の移動距離ＣＤとは同じ距離になる）。この測量機２０の移動距離ＳＤの算出には、前述の後続台車移動距離算出部５３及び測量機移動距離算出部５４が用いられ得る。
【００５７】
また、ステップＳ１１では、座標情報記憶部５２から、軌道１３（特にレール１２）の線形データが測量機位置特定部５５に読み込まれる。従って、測量機位置特定部５５は、ステップＳ１１にて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの測量機２０の移動距離ＳＤと軌道１３（特にレール１２）の線形データとを含む移動データを取得することができる。
【００５８】
次に、ステップＳ１２では、測量機位置特定部５５にて、今回のシールド掘進機１の位置測量時における測量機２０の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１を特定する。
【００５９】
今回のシールド掘進機１の位置測量時における測量機２０の位置Ｐ１（座標（ｘ１，ｙ１））については、以下の式（４）及び（５）により算出され得る。
ｘ１＝ｘ０＋ｄｘ                          （４）
ｙ１＝ｙ０＋ｄｙ                          （５）
【００６０】
前述の式（４）において、「ｄｘ」は、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの測量機２０の位置変化量のｘ成分に対応する。また、前述の式（５）において、「ｄｙ」は、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの測量機２０の位置変化量のｙ成分に対応する。これら「ｄｘ」及び「ｄｙ」は、ステップＳ１１にて取得された、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの測量機２０の移動距離ＳＤと軌道１３（特にレール１２）の線形データとを含む移動データに基づいて算出され得る。これは、この移動データに基づいて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの間に、後続台車１０が軌道１３（特にレール１２）に沿って、どの方向にどれだけ移動したかを把握できること、及び、測量機２０が後続台車１０に設けられてそれと一体的に移動可能であることに基づくものである。
【００６１】
今回のシールド掘進機１の位置測量時における測量機２０の基準方向Ｓ１に対応する角度（トンネル設計上の基準方向から測量機２０を見たときの角度）θ１については、図６（Ｂ）の図示と前述の式（４）及び（５）とに基づく以下の式（６）より算出され得る。
θ１＝ａｒｃｔａｎ（ｙ１／ｘ１）
＝ａｒｃｔａｎ｛（ｙ０＋ｄｙ）／（ｘ０＋ｄｘ）｝            （６）
【００６２】
従って、ステップＳ１２では、前回のシールド掘進機１の位置測量時の測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０（角度θ０）を前述の移動データに基づいて変更することにより、今回のシールド掘進機１の位置測量時の測量機２０の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１（角度θ１）を特定している。
【００６３】
次に、ステップＳ１３にて、今回のシールド掘進機１の位置測量時におけるシールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）とシールド掘進機１の向きとを特定する。
【００６４】
具体的には、ステップＳ１３では、まず、図６（Ａ）に示すように、測量機２０からターゲットＴＡ１を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ１までの距離と、ターゲットＴＡ１の視準角とを測定し、この測定結果と、前述のステップＳ１２にて特定された測量機２０の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１とに基づいて、ターゲットＴＡ１の位置（座標）を特定する。換言すれば、測量機２０からターゲットＴＡ１を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ１までの距離と、ターゲットＴＡ１の視準角とを測定することで、ターゲットＴＡ１の測量機２０からの相対位置（例えば測量機２０を原点とし、基準方向Ｓ１を基準方向（基準）とする極座標系などの座標系における位置座標）を検出し、この検出された相対位置と、前述のステップＳ１２にて特定された測量機２０の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１とに基づいて、前述の直交座標系におけるターゲットＴＡ１の位置（絶対位置）を特定する。
【００６５】
次に、測量機２０からターゲットＴＡ２を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ２までの距離と、ターゲットＴＡ２の視準角とを測定し、この測定結果と、前述のステップＳ１２にて特定された測量機２０の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１とに基づいて、ターゲットＴＡ２の位置（座標）を特定する。換言すれば、測量機２０からターゲットＴＡ２を自動視準して、測量機２０からターゲットＴＡ２までの距離と、ターゲットＴＡ２の視準角とを測定することで、ターゲットＴＡ２の測量機２０からの相対位置（例えば測量機２０を原点とし、基準方向Ｓ１を基準方向（基準）とする極座標系などの座標系における位置座標）を検出し、この検出された相対位置と、前述のステップＳ１２にて特定された測量機２０の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１とに基づいて、前述の直交座標系におけるターゲットＴＡ２の位置（絶対位置）を特定する。
【００６６】
ここで、ステップＳ１３において、「視準角」とは、測量機２０の基準方向（ステップＳ１３では基準方向Ｓ１）からターゲットＴＡ１，ＴＡ２を見たときの角度（基準方向Ｓ１から右回りの角度）を意味する。図６（Ａ）に示すように、例えばターゲットＴＡ２の視準角α１は、基準方向Ｓ１からターゲットＴＡ２を見たときの角度（例えば、基準方向Ｓ１から右回りの角度）に対応する。
【００６７】
例えば、ターゲットＴＡ２の位置（座標）を（Ｘ１，Ｙ１）とし、かつ、測量機２０からターゲットＴＡ２までの距離をＬとすると、ｘ座標Ｘ１及びｙ座標Ｙ１は以下の式（７）及び（８）により算出され得る。
Ｘ１＝ｘ１＋Ｌｃｏｓ（θ１＋α１）          （７）
Ｙ１＝ｙ１＋Ｌｓｉｎ（θ１＋α１）          （８）
【００６８】
前述の式（７）及び（８）より、測量機２０の位置（前述の直交座標系における座標（ｘ１，ｙ１））及び基準方向Ｓ１（前述の直交座標系における角度θ１）と、ターゲットＴＡ２の測量機２０からの相対位置（前述の極座標系における座標（Ｌ，α１））とに基づいて、ターゲットＴＡ２の位置（前述の直交座標系における座標（Ｘ１，Ｙ１））を特定できることが明らかである。
このターゲットＴＡ２の位置の特定と同様にターゲットＴＡ１の位置も特定され得る。
【００６９】
次に、特定されたターゲットＴＡ１，ＴＡ２の位置に基づいて、前述のステップＳ２と同様に、シールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）とシールド掘進機１の向きとを特定する。
以上のようにして、今回のシールド掘進機１の位置測量時におけるシールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）とシールド掘進機１の向きと特定することができる。
【００７０】
図３のステップＳ５では、シールド掘進機１による１セグメントリング分の掘進が完了したか否かを判定し、まだ１セグメントリング分の掘進が完了していない場合には、ステップＳ６に進み、待ち時間ｗｔの経過後に、前述のステップＳ４に戻る。ここで、待ち時間ｗｔとは、図４に示したフローを実行する時間間隔に対応するものである。例えば、待ち時間ｗｔとして３０秒が設定されている場合には、シールド掘進機１による掘進中に、図４に示すフローが３０秒毎に実行され得る。この場合において、例えば、シールド掘進機１の掘進が３ｃｍ／分で進む場合には、シールド掘進機１が１．５ｃｍ進む毎にシールド掘進機１の位置（座標）及び向きが測定され得る。
【００７１】
尚、前述のステップＳ１１〜Ｓ１３に関する説明では、前回のシールド掘進機１の位置測量時から前回のシールド掘進機１の位置測量時までに測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０が位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１に変わった場合について説明したが、前回のシールド掘進機１の位置測量時から前回のシールド掘進機１の位置測量時までに測量機２０の位置Ｐｋ（ｋは任意の自然数）及び基準方向Ｓｋが位置Ｐｋ＋１及び基準方向Ｓｋ＋１に変わった場合にも同様であることは言うまでもない。
【００７２】
シールド掘進機１による１セグメントリング分の掘進が完了すると、図３に示すフローが終了する。
【００７３】
本実施形態によれば、シールド掘進機１の位置測量方法は、シールド掘進機１に設けられたターゲットＴＡ１，ＴＡ２を視準し、かつ、シールド掘進機１の掘進に追従して移動する第１の測距測角儀（測量機２０）を用いて、シールド掘進機１の掘進中にシールド掘進機１の位置を測量する方法である。このシールド掘進機１の位置測量方法は、過去の測量時から今回の測量時までの第１の測距測角儀（測量機２０）の移動距離ＳＤを含む移動データを取得すること（ステップＳ１１）、過去の測量時の第１の測距測角儀（測量機２０）の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０（角度θ０）を移動データに基づいて変更することにより、今回の測量時の第１の測距測角儀（測量機２０）の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１（角度θ１）を特定すること（ステップＳ１２）、今回の測量時において、第１の測距測角儀（測量機２０）からターゲットＴＡ１，ＴＡ２を視準して、ターゲットＴＡ１，ＴＡ２の第１の測距測角儀（測量機２０）からの相対位置（Ｌ，α１）を検出すること、及び、特定された第１の測距測角儀（測量機２０）の位置Ｐ１及び基準方向Ｓ１（角度θ１）と、検出されたターゲットＴＡ１，ＴＡ２の第１の測距測角儀（測量機２０）からの相対位置（Ｌ，α１）とに基づいて、シールド掘進機１の位置（求点Ｋの位置）を特定すること（ステップＳ１３）、を含む。これにより、シールド掘進機１の位置を測量する毎に複数の基準点２４ａ，２４ｂを第１の測距測角儀（測量機２０）から視準して第１の測距測角儀（測量機２０）の位置を検出することが不要になるので、シールド掘進機１の位置測量の手間を減らすことができ、ひいては、シールド掘進機１の位置測量を効率良く行うことができる。
【００７４】
また本実施形態によれば、シールド掘進機１の掘進中に短い時間間隔で（例えば３０秒毎に）継続して第１の測距測角儀（測量機２０）の位置及び基準方向を把握することができるので、第１の測距測角儀（測量機２０）を用いてシールド掘進機１の位置測量を短い時間間隔で（例えば３０秒毎に）繰り返し行うことができる。ゆえに、掘進中のシールド掘進機１の位置をリアルタイムに測量することができるので、その結果を掘進中のシールド掘進機１の掘進方向制御（例えば推進ジャッキ５の圧力制御）に直ちに反映することができる。
【００７５】
また本実施形態によれば、第１の測距測角儀（測量機２０）は、シールド掘進機１の掘進に追従して移動する後続台車１０に設けられている。第１の測距測角儀（測量機２０）の移動距離ＳＤは、過去の測量時から今回の測量時までの後続台車１０の移動距離ＣＤに基づいて算出される（ステップＳ１１）。これにより、第１の測距測角儀（測量機２０）の移動距離ＳＤを直接的に測定することなく、簡易に当該移動距離ＳＤを把握することができる。
【００７６】
また本実施形態によれば、後続台車１０の移動距離ＣＤは、過去の測量時から今回の測量時までのシールド掘進機１の推進ジャッキ５の伸長量ＪＬに基づいて算出される（ステップＳ１１）。これにより、後続台車１０の移動距離ＣＤを直接的に測定することなく、簡易に当該移動距離ＣＤを把握することができる。
【００７７】
ところで、例えば、測量機２０を用いて掘進中にシールド掘進機１の位置測量を３０秒毎に繰り返し行う場合において、仮にシールド掘進機１の掘進速度が３ｃｍ／分あるとすると、シールド掘進機１及び後続台車１０が１．５ｃｍ進む毎にシールド掘進機１の位置（座標）及び向きが測定され得る。このような短い移動距離ＣＤを検出するためには、シールド掘進機１の推進ジャッキ５の伸長量ＪＬに基づいて後続台車１０の移動距離ＣＤを算出することが好ましい。
【００７８】
また本実施形態によれば、後続台車１０は、シールドトンネル内に敷設された軌道１３上を走行可能である。前述の移動データは、後続台車１０が走行する軌道１３の線形データを含む。これにより、測量機位置特定部５５は、過去の測量時から今回の測量時までの測量機２０の移動距離ＳＤと軌道１３の線形データとを含む移動データを取得して、今回の測量時における測量機２０の位置及び基準方向を特定することができる。
【００７９】
また本実施形態によれば、第１の測距測角儀（測量機２０）は、シールド掘進機１の掘進が停止されているときに、シールドトンネル内における後続台車１０より坑口側に設けられた基準点２４ａ，２４ｂを視準する（ステップＳ１）。これにより、シールド掘進機１の掘進開始に先立って、前回の掘進時に生じた第１の測距測角儀（測量機２０）の位置及び基準方向の誤差を較正（リセット）することができる。
【００８０】
また本実施形態によれば、前記過去の測量時は、前回の測量時である。これにより、シールド掘進機１の位置測量を行う度に、当該測量の基準となる第１の測距測角儀（測量機２０）の位置及び基準方向を更新することができる。
【００８１】
尚、本実施形態では前記過去の測量時が前回の測量時であるが、前記過去の測量時は前回の測量時に限らない。例えば、前記過去の測量時が前々回の測量時であってもよい。
【００８２】
また、本実施形態にて特定され得るシールド掘進機１の位置及び向きについては、２次元座標系におけるものに限らず、３次元座標系におけるものであってもよい。
【００８３】
次に、本発明の第２実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。
図８は、本実施形態における位置測量システム３０の概略構成を示す。
図９は、本実施形態における後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡと測量機２０の移動距離ＳＤ及び後続台車１０の移動距離ＣＤとの関係を示す。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。
【００８４】
位置測量システム３０は、前述の伸長量測定センサ３１の代わりとして、ロータリーエンコーダ６１を備える。ロータリーエンコーダ６１は後続台車１０の車軸の回転の変位（回転角度）を測定するものである。ロータリーエンコーダ６１の回転軸は後続台車１０の車軸に直結されている。ロータリーエンコーダ６１と処理装置３２とは信号線４５を介して接続されている。尚、本実施形態では、ロータリーエンコーダ６１と処理装置３２とを信号線４５で接続することで相互間の通信を行っているが、この他、信号線４５を無線通信機器（送信機及び受信機）に変更して相互間の無線通信を行うようにしてもよい。
【００８５】
本実施形態において、後続台車移動距離算出部５３は、ロータリーエンコーダ６１にて測定された後続台車１０の車軸の回転角度に基づいて、後続台車１０の移動距離を算出する。
【００８６】
本実施形態では、前述の図４のステップＳ１１にて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡに基づいて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの後続台車１０の移動距離ＣＤを算出し、この後続台車１０の移動距離ＣＤに基づいて、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの測量機２０の移動距離ＳＤを算出する。この測量機２０の移動距離ＳＤの算出には、図９に示す図（後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡと測量機２０の移動距離ＳＤ及び後続台車１０の移動距離ＣＤとの関係を示す図）が用いられる。図９に示すように、後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡが大きくなるほど、測量機２０の移動距離ＳＤ及び後続台車１０の移動距離ＣＤが長くなる。これは、前回のシールド掘進機１の位置測量時から今回のシールド掘進機１の位置測量時までの間における後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡに応じた移動距離ＣＤ分、後続台車１０が軌道１３上を走行すること、及び、測量機２０が後続台車１０に設けられてそれと一体的に移動可能であることに基づくものである（すなわち測量機２０の移動距離ＳＤと後続台車１０の移動距離ＣＤとは同じ距離になる）。この測量機２０の移動距離ＳＤの算出には、前述の後続台車移動距離算出部５３及び測量機移動距離算出部５４が用いられ得る。
【００８７】
特に本実施形態によれば、後続台車１０の移動距離ＣＤは、ロータリーエンコーダ６１により測定された、過去の測量時から今回の測量時までの後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡに基づいて算出される（ステップＳ１１）。それゆえ、本実施形態では、前述の第１実施形態のようにシールド掘進機１の推進ジャッキ５の伸長量ＪＬに基づいて後続台車１０の移動距離ＣＤを算出する場合と比べて、後続台車１０の移動距離ＣＤを直接的に測定できる。従って、後続台車１０は牽引棒９を介してシールド掘進機１に牽引されるが、本実施形態では後続台車１０の移動距離ＣＤの測定において牽引棒９による影響を受けないので、後続台車１０の移動距離ＣＤの測定の精度を向上させることができる。
【００８８】
ところで、例えば、測量機２０を用いて掘進中にシールド掘進機１の位置測量を３０秒毎に繰り返し行う場合において、仮にシールド掘進機１の掘進速度が３ｃｍ／分あるとすると、シールド掘進機１及び後続台車１０が１．５ｃｍ進む毎にシールド掘進機１の位置（座標）及び向きが測定され得る。このような短い移動距離ＣＤを検出するためには、ロータリーエンコーダ６１により測定された後続台車１０の車軸の回転角度ＲＡに基づいて後続台車１０の移動距離ＣＤを算出することが好ましい。
【００８９】
次に、本発明の第３実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態におけるシールドトンネルの構築方法を示す。尚、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は図１（Ａ）〜（Ｃ）に対応するものである。
図１１は、本実施形態における位置測量システム３０の概略構成を示す。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。
【００９０】
本実施形態では、後続台車１０が複数（図１０（Ａ）〜（Ｃ）では４つ）の台車１０ａ〜１０ｄによって構成される。台車１０ａ〜１０ｄはトンネル軸方向に沿って直列に連結されている。台車１０ａ〜１０ｄは、隣接する台車同士で相対的に左右方向に揺動可能なように、連結手段を介して直列に連結されている。
【００９１】
台車１０ａ〜１０ｄのうち最も前側の台車１０ａの上部に測量機２０が設けられている。台車１０ａ〜１０ｄのうち最も後側の台車１０ｄの上部に、測量機２０とは別の測量機２１が設けられている。測量機２１は、いわゆる自動追尾式の測距測角儀（トータルステーション）である。ここで、測量機２１は本発明の「第２の測距測角儀」に対応するものである。測量機２１は後続台車１０に設けられて後続台車１０と一体的に移動可能であるので、測量機２１はシールド掘進機１の掘進に追従して移動し得る。測量機２１は、基準点２４ａ，２４ｂをそれぞれ自動視準し得る。
【００９２】
測量機２０，２１には、それぞれ、ターゲット（図示せず）が設けられている。これらターゲットは反射プリズム等により構成されている。
【００９３】
図１１に示すように、本実施形態では、位置測量システム３０は測量機２１を更に備える。測量機２１と処理装置３２とは信号線４６を介して接続されている。尚、本実施形態では、測量機２１と処理装置３２とを信号線４６で接続することで相互間の通信を行っているが、この他、信号線４６を無線通信機器（送信機及び受信機）に変更して相互間の無線通信を行うようにしてもよい。
【００９４】
測量機位置特定部５５は、トンネル設計上の座標系設定部５１にて設定された座標系における測量機２０，２１の位置（座標）及び基準方向を特定する。
【００９５】
本実施形態において、前述の図３のステップＳ１では、測量機２０，２１の位置（座標）及び基準方向を特定する。
本実施形態のステップＳ１において測量機２１の位置及び基準方向を特定する方法は、前述の第１実施形態におけるステップＳ１での測量機２０の位置Ｐ０及び基準方向Ｓ０の特定方法と同様である。すなわち、測量機２１から基準点２４ａ，２４ｂを自動視準して測距・測角して、後方交会法を用いて、測量機２１の位置及び基準方向を特定する。
【００９６】
本実施形態のステップＳ１において測量機２０の位置及び基準方向を特定する方法について以下説明する。
測量機２０から測量機２１のターゲットを自動視準し、かつ、測量機２１から測量機２０のターゲットを自動視準して、測量機２０，２１の各々が測距・測角を行うことで、測量機２０，２１間の相対的な位置関係が把握され得る。ここで、前述のように、測量機２１から基準点２４ａ，２４ｂを自動視準して測距・測角して、後方交会法を用いて、測量機２１の位置及び基準方向を特定することができるので、これを前述の測量機２０，２１間の相対的な位置関係に反映させることで、測量機２０の位置及び基準方向を特定することができる。
【００９７】
特に本実施形態によれば、後続台車１０は、直列に連結された複数の台車１０ａ〜１０ｄによって構成されている。台車１０ａ〜１０ｄのうちシールド掘進機１に最も近い側の台車１０ａに第１の測距測角儀（測量機２０）が設けられている。台車１０ａ〜１０ｄのうちシールド掘進機１から最も遠い側の台車１０ｄに、第１の測距測角儀（測量機２０）とは別の第２の測距測角儀（測量機２１）が設けられている。これにより、後続台車１０が長くて第１の測距測角儀（測量機２０）から基準点２４ａ，２４ｂを直接的に視準することが難しい場合において、第２の測距測角儀（測量機２１）から基準点２４ａ，２４ｂを視準することができる。
【００９８】
また本実施形態によれば、第２の測距測角儀（測量機２１）は、シールド掘進機１の掘進が停止されているときに、シールドトンネル内における後続台車１０より坑口側に設けられた基準点２４ａ，２４ｂを視準する（ステップＳ１）。これにより、シールド掘進機１の掘進開始に先立って、前回の掘進時に生じた第１の測距測角儀（測量機２０）の位置及び基準方向の誤差を、第２の測距測角儀（測量機２１）を用いて較正（リセット）することができる。
【００９９】
次に、本実施形態の変形例について、図１２を用いて説明する。
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、本変形例におけるシールドトンネルの構築方法を示す。尚、図１２（Ａ）〜（Ｃ）は図１１（Ａ）〜（Ｃ）に対応するものである。
本変形例では、後続台車１０が１つの台車のみで構成されている。後続台車１０の前側の上部に測量機２０が設けられている。後続台車１０の後側の上部に測量機２１が設けられている。
【０１００】
本変形例によれば、後続台車１０におけるシールド掘進機１に近い側に第１の測距測角儀（測量機２０）が設けられており、後続台車１０におけるシールド掘進機１から遠い側に、第１の測距測角儀（測量機２０）とは別の第２の測距測角儀（測量機２１）が設けられている。これにより、第１の測距測角儀（測量機２０）から基準点２４ａ，２４ｂを直接的に視準することが難しい場合において、第２の測距測角儀（測量機２１）から基準点２４ａ，２４ｂを視準することができる。
【０１０１】
尚、前述の第１〜第３実施形態では、前述のシールド掘進機１の位置測量方法によって測量されるシールド掘進機１の位置（座標）が求点Ｋ（カッタヘッド３の中央の先端部分）の位置（座標）であるとして説明したが、測量されるシールド掘進機１の位置（座標）は、カッタヘッド３の中央の先端部分の位置（座標）に限らない。例えば、測量されるシールド掘進機１の位置（座標）は、ターゲットＴＡ１又はＴＡ２の位置（座標）であってもよい。
【０１０２】
また、前述の第１〜第３実施形態では泥土圧式のシールド掘進機１を用いて説明したが、シールド掘進機１の種類はこれに限らず、例えば、泥水式のシールド掘進機であってもよい。また、前述の第１〜第３実施形態で使用した測距測角儀は、ターゲットを自動視準することを前提としたが、同様の機能を有する他の位置測定方法であってもよい。
【０１０３】
また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
尚、出願当初の請求項は以下の通りであった。
［請求項１］
シールド掘進機に設けられたターゲットを視準し、かつ、前記シールド掘進機の掘進に追従して移動する第１の測距測角儀を用いて、前記シールド掘進機の掘進中に前記シールド掘進機の位置を測量する方法であって、
過去の測量時から今回の測量時までの前記第１の測距測角儀の移動距離を含む移動データを取得すること、
前記過去の測量時の前記第１の測距測角儀の位置及び基準方向を前記移動データに基づいて変更することにより、今回の測量時の前記第１の測距測角儀の位置及び基準方向を特定すること、
今回の測量時において、前記第１の測距測角儀から前記ターゲットを視準して、前記ターゲットの前記第１の測距測角儀からの相対位置を検出すること、及び、
前記特定された前記第１の測距測角儀の位置及び基準方向と、前記検出された前記ターゲットの前記第１の測距測角儀からの相対位置とに基づいて、前記シールド掘進機の位置を特定すること、
を含む、シールド掘進機の位置測量方法。
［請求項２］
前記第１の測距測角儀は、前記シールド掘進機の掘進に追従して移動する後続台車に設けられており、
前記第１の測距測角儀の移動距離は、前記過去の測量時から今回の測量時までの前記後続台車の移動距離に基づいて算出される、請求項１に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項３］
前記後続台車の移動距離は、前記過去の測量時から今回の測量時までの前記シールド掘進機の推進ジャッキの伸長量に基づいて算出される、請求項２に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項４］
前記後続台車は、シールドトンネル内に敷設された軌道上を走行可能であり、
前記移動データは、前記後続台車が走行する前記軌道の線形データを更に含む、請求項２又は請求項３に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項５］
前記第１の測距測角儀は、前記シールド掘進機の掘進が停止されているときに、前記シールドトンネル内における前記後続台車より坑口側に設けられた基準点を視準する、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項６］
前記後続台車における前記シールド掘進機に近い側に前記第１の測距測角儀が設けられており、
前記後続台車における前記シールド掘進機から遠い側に、前記第１の測距測角儀とは別の第２の測距測角儀が設けられている、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項７］
前記後続台車は、直列に連結された複数の台車によって構成されており、
前記複数の台車のうち前記シールド掘進機に最も近い側の台車に前記第１の測距測角儀が設けられており、
前記複数の台車のうち前記シールド掘進機から最も遠い側の台車に、前記第１の測距測角儀とは別の第２の測距測角儀が設けられている、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項８］
前記第２の測距測角儀は、前記シールド掘進機の掘進が停止されているときに、前記シールドトンネル内における前記後続台車より坑口側に設けられた基準点を視準する、請求項６又は請求項７に記載のシールド掘進機の位置測量方法。
［請求項９］
前記過去の測量時は、前回の測量時である、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のシールド掘進機の位置測量方法。
【符号の説明】
【０１０４】
１  シールド掘進機
２  スキンプレート
３  カッタヘッド
４  シールド隔壁
５  推進ジャッキ
７  セグメント
８  覆工体
９  牽引棒
１０  後続台車
１０ａ〜１０ｄ  台車
１１  枕木
１２  レール
１３  軌道
２０  測量機（第１の測距測角儀）
２１  測量機（第２の測距測角儀）
２４ａ，２４ｂ  基準点
３０  位置測量システム
３１  伸長量測定センサ
３２  処理装置
３３  記録装置
３４  表示装置
４１〜４６  信号線
５１  トンネル設計上の座標系設定部
５２  座標情報記憶部
５３  後続台車移動距離算出部
５４  測量機移動距離算出部
５５  測量機位置特定部
５６  シールド掘進機位置特定部
５７  時計
６１  ロータリーエンコーダ
ＴＡ１，ＴＡ２  ターゲット
【図１】
0006669590.tif 000002
【図２】
0006669590.tif 000003
【図３】
0006669590.tif 000004
【図４】
0006669590.tif 000005
【図５】
0006669590.tif 000006
【図６】
0006669590.tif 000007
【図７】
0006669590.tif 000008
【図８】
0006669590.tif 000009
【図９】
0006669590.tif 000010
【図１０】
0006669590.tif 000011
【図１１】
0006669590.tif 000012
【図１２】
0006669590.tif 000013