[发明专利]基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法

说明书

本发明提出了一种基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法，用以解决现有隧道掘进机的刀盘启动扭矩难以准确估算的问题。本发明的步骤为：按照设定频率采集当前掘进循环隧道掘进机推进过程的实时数据，实时数据包含刀盘扭矩、推进速度和刀盘转速；提取当前掘进循环从刀盘启动至推进速度第一个大于0的点所在位置的数据段；剔除刀盘转速未达到恒定值之间的数据，剩余的即是目标数据段；对目标数据段的刀盘扭矩取均值，即为刀盘启动扭矩。本发明直接地以数据特征来判断刀盘启动扭矩，无需新增传感器或安装测试试验台，计算简单，用于辅助司机评估刀盘启动扭矩是否异常及刀盘带载启动的程度，可辅助判断在泥岩等黏性地层刀盘被渣料凝结程度。

技术领域

本发明涉及隧道掘进装备施工的技术领域，尤其涉及一种基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法，用于计算隧道掘进机刀盘启动扭矩。

背景技术

隧道掘进机刀盘启动扭矩是判断设备是否带载启动、发生启动异常的关键指标。公开号为CN111060243A的一种盾构滚刀扭矩的自动检测装置及检测方法，介绍了在试验台上通过使用扭矩测量仪检测单把滚刀的启动扭矩。在施工过程中，整个刀盘的启动扭矩测试尚未有相应的方法，现场往往是根据单把滚刀在试验台的启动扭矩进行估算。

发明内容

针对现有隧道掘进机的刀盘启动扭矩难以准确估算的技术问题，本发明提出一种基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法，依托隧道掘进机推进过程的实时数据实现刀盘启动扭矩的计算。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法，其步骤如下：

步骤一：按照设定频率采集当前掘进循环隧道掘进机推进过程的实时数据，实时数据包含刀盘扭矩、推进速度和刀盘转速；

步骤二：提取当前掘进循环从刀盘启动至推进速度第一个大于0的点所在位置的数据段；

步骤三：剔除刀盘转速未达到恒定值之间的数据，剩余的即是目标数据段Ttarget；

步骤四：对目标数据段Ttarget的刀盘扭矩取均值，即为刀盘启动扭矩。基于实时获取的设备运行数据，根据设计的算法自动计算刀盘启动扭矩。

所述步骤二中用于判断刀盘启动至推进速度第一个大于0的点所在位置的方法为阈值判定法。

所述阈值判定法为：寻找刀盘转速n0的第一个点为起始点P₁，推进速度V0的第一个点为结束点P_s。

所述步骤三中剔除刀盘转速未达到恒定值之间的数据采用的方法为自适应阈值法。

所述自适应阈值法为：

S31：寻找起始点P₁到结束点P_s的数据段中刀盘转速n的最大值n_max；

S32：寻找刀盘转速n与刀盘转速最大值之差n_max的绝对值n_abs序列中小于阈值δ的第一个点为中间点P₂；且n_abs＝abs(n_p1-n_max)，其中，n_p1为起始点P₁的刀盘转速，abs()为绝对值函数；

步骤S33：中间点P₂到结束点P_s之间的数据即是目标数据段Ttarget。

所述步骤四中刀盘启动扭矩Tf的计算方式为：