(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機の近傍位置に第１のセグメントラックを配設し、立坑を介して降下されたセグメントを前記第１のセグメントラックまで搬送して該ラックに保持させるようにしたシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムにおいて、
シールドトンネルの入口端部と前記第１のセグメントラックとの間に、少なくとも１つの別のセグメントラックを配設し、
前記立坑を介して降下されたセグメントを、一旦前記別のセグメントラックに保持させてから、前記第１のセグメントラックへ搬送するようにしたことを特徴とするシールドトンネル構築用セグメント搬送システム。
【請求項２】
請求項１において、前記別のセグメントラックの少なくとも１つを、シールドトンネルの入口端部に配設したことを特徴とするシールドトンネル構築用セグメントの搬送システム。
【請求項３】
シールド機の近傍位置に第１のセグメントラックを配設し、立坑を介して降下されたセグメントを前記第１のセグメントラックまで搬送して該ラックに保持させるようにしたシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムにおいて、
前記セグメントを予め保持させた第２のセグメントラックを前記立坑を介して降下させ、この第２のセグメントラックに保持させたセグメントを前記第１のセグメントラックまで搬送するようにしたことを特徴とするシールドトンネル構築用セグメントの搬送システム。
【請求項４】
請求項３において、前記第１のセグメントラックと第２のセグメントラックの間に少なくとも１つの別のセグメントラックを配設し、前記第２のセグメントラックに保持させたセグメントを一旦前記別のセグメントラックに保持してから、前記第１のセグメントラックへ搬送するようにしたことを特徴とするシールドトンネル構築用セグメント搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネル構築用セグメントの搬送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法においては、立坑を介して地上から降下した覆工用のセグメントを、シールドトンネル内を走行するセグメント搬送台車によってシールド機の近傍まで搬送し、その後、このセグメントをホイストを用いて覆工現場に搬入している。
【０００３】
セグメントの搬送効率を向上するには、一度に多数個のセグメントを搬送台車で搬送すれば良いが、この場合、上記ホイストの可動範囲等の制限のために、搬送されたセグメントを一度に覆工現場に搬入することができない。
【０００４】
したがって、上記ホイストを複数回操作して搬送台車上のセグメントを運び出すことになるが、これは、搬送台車の引返し時点を遅延させるので、結果的にセグメントの搬送効率を低下させることになる。
【０００５】
そこで、シールド機の近傍にセグメントラックを配置して、上記搬送台車によって搬送されてきたセグメントをこのセグメントラックに一時的に保持させ、このラックに保持させたセグメントを上記ホイストで覆工現場まで移送するという手法が提案されている。
【０００６】
この手法によれば、上記ホイストによるセグメント移送作業の終了を待つことなく搬送台車を引返すことが可能になるので、上記セグメントラックを用いない場合に比してセグメントの搬送効率が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
シールド工区が長距離に亘っている場合には、セグメントの搬送距離が長くなるので、該セグメントの搬送に要する時間も長くなり、したがって、セグメントの搬送効率を更に向上する必要がる。
【０００８】
本発明の目的は、かかる状況に鑑み、セグメントの搬送効率を一層向上することができるシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記目的を達成するため、第１の発明に関わるシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムは、シールド機の近傍位置に第１のセグメントラックを配設し、立坑を介して降下されたセグメントを前記第１のセグメントラックまで搬送して該ラックに保持させるようにしたシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムにおいて、シールドトンネルの入口端部と前記第１のセグメントラックとの間に、少なくとも１つの別のセグメントラックを配設し、前記立坑を介して降下されたセグメントを、一旦前記別のセグメントラックに保持させてから、前記第１のセグメントラックへ搬送するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
この第１の発明によれば、シールドトンネルの入口端部と第１のセグメントラックとの間に配設した別のセグメントラックにセグメントを蓄積保持させておくことができる。したがって、待ち時間を要することなく、速やかにセグメントをシールド機の近傍位置に置かれた第１のセグメントラックまで搬送することができ、その結果、セグメントの搬送効率が向上する。
【００１１】
第２の発明に関わるシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムは、第１の発明において、前記別のセグメントラックの少なくとも１つを、シールドトンネルの入口端部に配設したことを特徴としている。
【００１２】
この第２の発明によれば、立坑を介して降下されたセグメントをシールドトンネルの入口端部に配設した別のセグメントラックに蓄積保持させることができるので、該別のセグメントラックと第１のセグメントラックの間に更に別のセグメントラックを配設することにより、第１のセグメントラックからシールドトンネルの入口端部に配設した別のセグメントラックまでセグメントを取りに行く必要がなくなるので、シールドトンネルの長さが大きくなってもセグメントを効率良く搬送することができる。なお、シールドトンネルの入口端部に配設した別のセグメントラックと第１のセグメントラックの間に配設する更に別のセグメントラックの数量は、シールドトンネルの長さに応じて適宜調整される。
【００１３】
第３の発明に関わるシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムは、シールド機の近傍位置に第１のセグメントラックを配設し、立坑を介して降下されたセグメントを前記第１のセグメントラックまで搬送して該ラックに保持させるようにしたシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムにおいて、前記セグメントを予め保持させた第２のセグメントラックを前記立坑を介して降下させ、この第２のセグメントラックに保持させたセグメントを前記第１のセグメントラックまで搬送するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
この第３の発明によれば、搬送台車がシールド機のシールド機の近傍位置に配設した第１のセグメントラックと立坑の底部を往復している空き時間にセグメントを予積載した第２のセグメントラックが立坑の底部に降下載置されるので、シールドトンネル内で第２のセグメントラックにセグメントを積載する工程が不要となり、その結果、搬送台車が立坑の底部に戻ると同時にセグメントを第１のセグメントラックに向って搬出することができる。
【００１５】
第４の発明に関わるシールドトンネル構築用セグメントの搬送システムは、第３の発明において、前記第１のセグメントラックと第２のセグメントラックの間に少なくとも１つの別のセグメントラックを配設し、前記第２のセグメントラックに保持させたセグメントを一旦この別のセグメントラックに保持してから、前記第１のセグメントラックへ搬送するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
この第４の発明によれば、第１のセグメントラックから立坑の底部までまでセグメントを取りに行く必要がなくなるので、シールドトンネルの長さが大きくなっても、セグメントを効率良く搬送することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１において、途中まで形成された状態にあるシールドトンネル１内には、２台のセグメントラック２，２′が配置されるとともに、３台のセグメント搬送台車３が配置されている。
【００１８】
一方、シールドトンネル１の始端に連通する立坑４の入口部位には、地上から該立坑４を介してセグメント５を降下させるクレーン６が設けてあり、また、立坑４の底部には、セグメントローダとして使用するセグメント搬送台車３′が配置されている。
【００１９】
上記セグメントラック２は、シールドトンネル１の入口端部に、また、セグメントラック２′はシールド機７の手前近傍にそれぞれ位置されている。
【００２０】
図２に示すように、上記セグメンラック２は、搬送台車３を通行させるための空間８をその内部に貫通形成してあり、該空間８がシールドトンネル１の長手方向に沿う態様で配設してある。
【００２１】
このセグメントラック２は、その長手方向に沿って配列する３つの作業セクション９，１０および１１を有し、それらのセクション９，１０および１１における一方の内側および他方の内側にそれぞれ一対の支持爪１２を相対向する態様で設けてある。
【００２２】
上記各支持爪１２は、所定の高さ位置に水平に設けてあり、かつ、それぞれ上記空間８内に突出している。
【００２３】
他方のセグメントラック２′は、図３に示すように、上部にホイストビーム４０を設けた点を除き上記セグメントラック２と同一の構成を有する。
【００２４】
上記セグメント搬送台車３，３′は、エンジンや電動モータ等を駆動源として自走する無人搬送車（ＡＧＶ）であり、図４〜図６に示すように、セグメント５を搭載する台車本体１３と、セグメント５を上下に移動させる一対の昇降機構１４とを備えている。
【００２５】
台車本体１３は、上記駆動源および走行用の車輪１５を備えた車体フレーム１６と、該車体フレーム１６を覆うボディー１７とを具備し、該ボディー１７の上面にセグメント５を支える複数のサポートブロック１８を設けてある。
【００２６】
上記セグメント５は、図４および図５に示すように、自身の長手方向の中心軸（湾曲方向に延びる中心軸）ｓ−ｓが搬送台車３，３′の前後軸ｏ−ｏに沿う態様で、かつ凸側が下方に向く姿勢で台車本体１３に搭載される。
【００２７】
また、上記セグメント５は、重心の位置する中央部分が台車本体１３の中央に位置する態様で載置され、その際、その前半部および後半部が上記サポートブロック１８によって支持される。
【００２８】
なお、本実施例においては、セグメント搬送台車３，３′にそれぞれ２個のセグメント５が積み重ね載置される。
【００２９】
上記昇降機構１４は、台車本体１３に揺動自在に支承された一対の揺動アーム１９と、該揺動アーム１９の自由端部に取り付けた一対の支持ローラ２０と、上記揺動アーム１９を揺動させるためのシリンダアクチュエータ２１とを備え、台車本体１３の前半部および後半部にそれぞれ配設されている。
【００３０】
なお、上記支持ローラ２０は、セグメント５に傷を付けることのないようにゴムタイヤ等によって構成されている。また、シリンダアクチュエータ２１は、基端部を車体フレーム１３に枢着するとともに、先端部を上記揺動アーム１９の自由端側にピン結合してある。
【００３１】
上記構成の昇降機構１４において、上記シリンダアクチュエータ２１を伸張・縮退動作させると、上記揺動アーム１９および支持ローラ２０が実線で示す上動位置と鎖線で示す収容位置との間を移動することになる。
【００３２】
各昇降機構１４の揺動アーム１９および支持ローラ２０が収容位置にあるとすると、この場合、図４に鎖線で示すようにセグメント５が台車本体１３上に載置された状態になる。そして、上記揺動アーム１９と支持ローラ２０とを上動位置まで移動させると、セグメント５が揺動アーム１９および支持ローラ２０で支えられながら実線で示す上昇位置まで移動する。
【００３３】
このとき、セグメント５が仮に湾曲ｓ−ｓ（図５参照）方向にずれ動いたとしても、各昇降機構１４の支持ローラ２０の回転によって安定位置、つまり、それらのローラ２０間に重心が位置する安定位置に戻される。したがって、セグメント５は、常にバランスよく、安定した姿勢を保ちながら、下降位置から上昇位置へ移動されることとなり、また、下降位置から上昇位置へ移動される場合においても、上記と同様にその姿勢が安定に維持される。
【００３４】
なお、上記各昇降機構１４は、作業員によるスイッチ操作あるいはコントローラからの制御信号に基づき互いに同期して動作する。
【００３５】
以下、上記セグメント搬送台車３，３′を用いたセグメント５の搬送手順について説明する。
【００３６】
（１）  図１において、立坑４の底部に位置したセグメントローダとしての搬送台車３′は、積み重ねた状態でクレーン６によって降下された複数個（この例では２個）のセグメント５を積載し、ついで、図４に示した揺動アーム１９を上昇揺動させて各セグメント５を図４および図６に実線で示した上昇位置まで移動させる。
【００３７】
（２）  搬送台車３′をセグメントラック２の空間８内に進入させる。この台車３′に搭載された各セグメント５が上昇位置まで移動された状態においては、図６に示したように、前記セグメントラック２の爪１２（図２参照）の先端部が下側のセグメント５の下面とボデー１３の上面との間に形成された空間に位置される。したがって、上記空間８内で搬送台車３が爪１２に接触する虞れはない。
【００３８】
（３）  搬送台車３′がセグメントラック２の作業セクション９内まで進行した時点で該搬送台車３′を停止し、ついで、図４に示した揺動アーム１９を下降揺動させて各セグメント５を下降させる。
【００３９】
下側のセグメント５は、その下降中にその下面が上記セクション９の爪１２に当接するので、上記揺動アーム１９が図４に鎖線で示した収容位置まで降下した時点では、各セグメント５が上記爪１２上に載置される。つまり、各セグメント５がセグメントラック２のセクション９の部位に保持される。
【００４０】
（４）  搬送台車３′が立坑４の底部位置まで後退する。このとき、上記揺動アーム１９およびローラ２０はボデー１３内に収容されており、したがって、上記後退時に搬送台車３′と上記爪１２とが干渉する虞れはない。
【００４１】
（５）  搬送台車３′は、上記に準じた動作を繰返し実行し、これによってセグメントラック２の作業セクション１０，１１の爪１２上にも２段積みセグメント５が順次載置される（図２参照）。
【００４２】
（６）  シールドトンネル１内に予め配した３台のセグメント搬送台車３（以下、１号台車〜３号台車と呼ぶ）を移動させて、それらをセグメントラック２の作業セクション９，１０，１１内にそれぞれ位置決めする。
【００４３】
つまり、１号台車３、２号台車３および３号台車３をそれぞれ１号台車荷積位置Ｐ１、２号台車荷積位置Ｐ２および３号台車荷積位置Ｐ３にそれぞれ位置めする。なお、このとき、各台車３は、図４に示した揺動アーム１９およびローラ２０をボデー１３内に収容した状態にある。
【００４４】
（７）  荷積位置Ｐ１の１号台車３は、揺動アーム１９を上昇揺動させてセクション９に載置されているセグメント５を積み込む。つまり、図７の（ａ）に示すように、位置Ｐ１において１号台車３がセルフローディング動作を実行する。
【００４５】
セグメント５の積み込みを終えた１号台車３は、低速で図１に示す速度切替位置Ｐ４まで移動し、ここで、セグメント５を前記下降位置まで移動させた後、高速で速度切替位置Ｐ４′まで移動する。
【００４６】
なお、セグメントラック２の出口から上記位置Ｐ４までの距離および上記位置Ｐ４′からセグメントラック２′の入口までの距離は、それぞれ、例えば６ｍ程度に設定される。
【００４７】
位置Ｐ４′まで移動した１号台車３は、セグメント５を前記上昇位置まで移動した後、低速で自動走行しながらセグメントラック２′内に進入して該セグメントラック２′のセクション９（１号台車荷降位置Ｐ１′）で停止し、ついで、セルフアンローディング動作、つまり、前記揺動アーム１９を下降揺動させて上記セクション９の爪１２上にセグメント５を載置する動作を実行して信号待ち状態となる。
【００４８】
（８）  図７（ｂ）に示すように、荷積位置Ｐ２に位置した２号台車３は、当初において信号待ち状態にある。そして、１号台車３が荷積位置Ｐ１から出たことを示す信号を図示していないセンサが出力した時点で、上記１号台車３に準じた一連の荷積、搬送、荷降し動作を順次実行し、この結果、セグメントラック２′におけるセクション１０の爪１２上にセグメント５が載置される。なお、この２号台車３も、上記セルフアンローディング動作後に信号待ち状態となる。
【００４９】
（９）  図７（ｃ）に示すように、荷積位置Ｐ３に位置した３号台車３も、当初は信号待状態にある。そして、２号台車３が荷積位置Ｐ２から出たことを示す信号を図示していないセンサが出力すると、この３号台車が上記１，２号台車と同様の荷積、搬送、荷降し動作を順次実行し、その結果、セグメントラック２′におけるセクション１１の爪１２上にセグメント５が載置される。これにより、セグメントラック２′の各セクション９，１０および１１の爪１２全てにセグメント５が載置されたことになる。
【００５０】
（１０）  ３号台車３がセグメントラック２から出ると、該セグメントラック２が保持していたセグメント５は全て搬出されたことになる。そこで、搬送台車３′が再び上記（１）〜（５）のセグメント搬入作業を実行して、セグメントラック２のセクション９，１０，１１にセグメント５を載置する。
【００５１】
（１１）  一方、セグメントラック２′の各セクション９，１０および１１に載置されたセグメント５は、該セグメントラック２′に設けられた前記ホイストビーム４０に支持された図示していないホイストにより覆工現場に移送される。
【００５２】
（１２）  図７（ｃ）に示したように、３号台車３はセグメントラック２′におけるセルフアンローディング動作後、ただちにセグメントラック２に向って低速自動走行を開始する。そして、加速しながら前記位置Ｐ４′まで走行した後、前記位置Ｐ４まで高速自動走行し、さらに、減速しながらセグメントラック２に接近した後、セグメントラック２内を低速自動走行して前記荷積位置Ｐ３で停止する。
【００５３】
（１３）  ３号台車３がセグメントラック２′から出ると、図示していないセンサがそのことを示す信号を出力する。そこで、セグメントラック２′内に位置していた２号台車３は、上記３号台車３と同様の速度変更を実行しながらセグメントラック２に向って走行し、前記荷積位置Ｐ２で停止する。
【００５４】
（１４）  ２号台車３がセグメントラック２′から出ると、やはり図示していないセンサが信号を出力する。これに伴い、該セグメントラック２′内の１号台車３は、上記２号台車３と同様の速度変更を実行しながらセグメントラック２に向って走行し、前記荷積位置Ｐ１で停止する。
【００５５】
（１５）  図１に示した実施例においては、セグメントラック２，２′間の距離が比較的長く、したがって、１号台車３、２号台車３および３号台車が上記セグメントラック２，２′間を往復する間に、上記台車３′によるセグメントラック２へのセグメント供給作業は既に終了している。
【００５６】
そこで、荷積位置Ｐ１、Ｐ２およびＰ３に戻った各搬送台車３は、再び、前記荷積、搬送、荷降、戻り動作を順次実行し、その後も同様の動作を繰返す。
【００５７】
なお、上記セグメントラック２′は、シールド機７の掘削進行に伴って前方に移動される。
【００５８】
搬送台車３，３′を用いたセグメント５の搬送手順は以上の通りであり、この手順によれば、以下の理由によりセグメント５の搬送効率が向上する。
【００５９】
すなわち、前記クレーン６によって多数個のセグメント５を一度に降下させることは、設備コストや作業の安全性等の観点から望ましくないので、このクレーン６によるセグメントの吊り下げ個数は上記した２個程度に制限される。
【００６０】
しかし、上記手順によれば、１号台車３、２号台車３および３号台車３がセグメントラック２，２′間を往復している間にセグメントラック２に１リング分である６個のセグメント５を蓄積保持させておくことが可能である。つまり、該セグメントラック２が上記１リング分のセグメント５を一時的に蓄積保持するセグメントバッファとしての機能を有する。
【００６１】
したがって、１〜３号台車３がセグメントラック２に戻ると同時に、これらの台車３によって上記１リング分のセグメント５をセグメントラック２′に向けて搬送することができ、その結果、セグメントの搬送効率が向上する。
【００６２】
ところで、上記各台車３の往復時間は、トンネル１の長さに比例して増大するので、トンネル１の長さが大きくなるに伴ってセグメントの搬送効率が低下することになる。
【００６３】
そこで、トンネル１の長さが一定以上大きくなった場合には、上記ラックセグメント２，２′の間にセグメントラック２と同一の構成を有する中間セグメントラック（図示せず）を配設することが望ましい。
【００６４】
この場合には、セグメントラック２と上記中間セグメントラックとの間に上記１〜３号台車３に対応する台車３を配するとともに、該中間セグメントラックと前記セグメントラック２′との間にも上記１〜３号台車３に対応する３台の台車３を配することになる。
【００６５】
上記セグメントラック２と中間セグメントラックとの間に配された３台の台車３は、該各セグメントラック間でのセグメント５の受渡しに供され、また、中間セグメントラックとセグメントラック２′間に配された３台の台車３は、これらのセグメントラック間でのセグメント５の受渡しに供される。
【００６６】
上記中間セグメントラックを設ければ、セグメントラック２からではなく、該中間セグメントラックからセグメントラック２′に向けてセグメントを搬送すれば良いので、換言すれば、セグメントラック２までセグメント５を取りに行く必要がないので、セグメント５の搬送効率が向上する。
【００６７】
なお、トンネル１の長さの増大に応じてセグメントラック２，２′間に複数の中間セグメントラックを配置することも可能である。
【００６８】
上記実施形態では、シールドトンネル１の入口端部にセグメントラック２を配置しているが、このセグメントラック２をシールドトンネル１入口端部とセグメントラック２′の間に位置させても上記と同様の搬送効率の向上を図ることができる。
【００６９】
図８は、本発明の別の実施形態を示している。この実施形態では、地上においてセグメント５をセグメントラック２に予め積載し、このセグメントラック２をリフタ３０によって立坑４の底部まで降下させるようにしている。
【００７０】
この場合、図１に示したクレーン６および搬送台車３′は当然不要となる。また、図１に示した各搬送台車３は、リフタ３０の台部３１に連結した走行板３２上を通ってセグメントラック２に出入りすることになる。
【００７１】
この実施形態によれば、搬送台車３がセグメントラック２，２′間を往復走行している空き時間に、セグメント５を予積載したセグメントラック２が立坑４の底部に降下載置されるので、図１の実施形態の場合と同様に、搬送台車３が上記底部に戻ると同時に１リング分のセグメント５をセグメントラック２′に向かって搬出することができる。
【００７２】
しして、この実施形態においても、シールドトンネル１の入口端部と図１に示したセグメントラック２′との間に少なくとも１台のセグメントラックを配設することにより搬送効率を一層向上することができる。
【００７３】
上記した各実施形態では、各セグメントラック間に配した複数の台車３が互いに分離しているが、これらの台車３を相互に連結することも可能であり、この場合、各台車３における前記揺動アーム１９の揺動動作を同期させる。
【００７４】
なお、セグメントラック２，２′および搬送台車３は、必ずしも上記の構成に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示した概念図。
【図２】セグメントラックの構成を例示した斜視図。
【図３】セグメントラックの構成を例示した斜視図。
【図４】セグメントを搭載した搬送台車の側面図。
【図５】搬送台車の平面図。
【図６】搬送台車の正面図。
【図７】各搬送台車の移動態様を示した流れ図。
【図８】本発明の他の実施形態を示した概念図。
【符号の説明】
１  シールドトンネル
２，２′  セグメントラック
３，３′  セグメント搬送台車
４  立坑
５  セグメント
６  クレーン
７  シールド機
８  空間
１２  支持爪
１４  昇降機構
３０  リフタ
４０  ホイストビーム
【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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