[发明专利]一种隧道掘进机转弯半径控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种隧道掘进机转弯半径控制方法，包括：检测掘进机的实际掘进曲线与拟定设计曲线之间的偏差e；根据偏差e的数值控制参与控制掘进机转弯过程中油缸的数量。本发明提供的隧道掘进机转弯半径控制方法可以根据偏差e控制参与控制掘进机转弯过程中油缸的数量，相比于现有技术中通过人工操作并判断，将判断依据进行了量化，能够实现隧道掘进机转弯半径的自动化控制，避免由于人为操作而出现的误差，提高了隧道掘进机转弯半径的控制精度；同时，节省了人力成本。本发明还公开了一种用于实施上述隧道掘进机转弯半径控制方法的控制系统。

技术领域

本发明涉及隧道开挖技术领域，更具体地说，涉及一种隧道掘进机转弯半径控制方法。此外，本发明还涉及一种用于实施上述隧道掘进机转弯半径控制方法的控制系统。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机是集机、电、液、光、气等系统于一体的工厂化隧道施工装备，在隧道设计规划时，由于地势、河流等原因，难免会出一些转弯，转弯半径越小，对掘进机的空间结构设计和控制方法的要求越高，通常要求掘进机满足500m转弯半径，在一些情况下要求满足300m甚至更小的转弯半径。

目前，掘进机超小转弯半径控制主要以人工操作为主，根据导向系统的数据和经验进行间断性的调节，操作精度受操作人员能力、经验、身体状况、情绪等个人因素影响较大，施工质量难以保证；且在装备掘进过程中由于受到非均匀强载荷影响，造成实际掘进轨迹与规划轴线之间出现偏差，不同地质工况下偏差大小不尽相同，同时刀盘驱动系统、推进支撑系统、钢拱架系统等系统间存在强耦合，难以综合考虑多种施工安全约束，采用传统人工超小转弯半径控制方法趋于保守，无法对掘进轨迹做出有效的反应，且控制精度低，施工质量难以保证对于复杂的地质环境和高施工要求已经越来越不适用。

综上所述，如何提供一种可提高控制精度的隧道掘进机转弯半径控制方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道掘进机转弯半径控制方法，可以替代人工进行掘进机转弯半径的控制，实现转弯半径控制的自动化，以便提高转弯半径的控制精度。

本发明的另一目的使提供一种用于实施上述隧道掘进机转弯半径控制方法的控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道掘进机转弯半径控制方法，包括：

步骤S1，检测掘进机的实际掘进曲线与拟定设计曲线之间的偏差e；

步骤S2：判断所述偏差e是否小于或等于下偏差e₁，且大于零，若是，则控制主推进油缸工作，所述主推进油缸为用于为所述掘进机转弯提供动力的油缸；若否，则进入步骤S3；

步骤S3：判断所述偏差e是否小于或等于上偏差e₂，且大于所述下偏差e₁，若是，则控制所述主推进油缸和辅助推进油缸同时工作，所述辅助推进油缸为用于为所述掘进机转弯提供动力的油缸；若否，则进入步骤S4；

步骤S4：控制所述掘进机停止转向操作或对所述掘进机的转向参数进行调整。

优选的，所述控制所述掘进机停止转向操作，还包括：

控制警报设备发出警报。

优选的，所述主推进油缸所提供的主推力和所述辅助推进油缸所提供的辅助推力的方向相同。

优选的，所述判断所述偏差e是否小于或等于上偏差e₂，且大于所述下偏差e₁，若是，则控制所述主推进油缸和辅助推进油缸同时工作之后，包括：

步骤S31：根据所需转弯半径输入掘进行程S和偏转角速度，所述掘进行程S为所述掘进机的单次掘进行程，所述偏转角速度为单次所述掘进行程S所对应的偏转角度θ；