[发明专利]一种盾构机掘进拼装同步施工的控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种盾构机掘进拼装同步施工的控制系统及控制方法。该控制系统包括操作台、推进油缸控制模块、拼装油缸控制模块、推进执行机构、拼装执行机构、前部推进油缸、后部拼装油缸。本发明能够实现盾构机掘进与拼装同步进行，同时能灵活调整盾构机姿态，适应转弯调向及小曲线半径转弯掘进需求，并可在推进及姿态调整的过程中保持推进速度与姿态的稳定，实现真正意义上的盾构机连续作业，并且同步掘进模式与常规模式可通过模式选择钮快速切换，当遇到不适合同步掘进模式的情况时可快速恢复到常规模式进行掘进。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种盾构机掘进拼装同步施工的控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，城市地铁建设飞速发展，降低工程造价逐渐成为了社会要求，对于盾构隧道工程而言是期望通过使用可以减少竖井数量的长距离施工和高速度施工等方式来缩短工程的施工时间。目前盾构工程还是采用盾构掘进与管片拼装分步进行的原则进行施工，施工效率无法得到提升。为了缓解困局，同时进行掘进作业和管片拼装作业的高速度施工工法也就成为了一个共同研究的课题。

目前，市场上逐渐出现采用长行程油缸或利用拼装K块的时间进行连续掘进同步拼装的盾构机。但是长行程油缸式连续掘进同步拼装盾构机由于推进油缸需要同时进行推进、拼装、姿态调整等多种工序，在同步拼装缺失油缸之后其余推进油缸的推力分配是一个重要的难点，而在推进过程中推力、姿态需要时刻变化以适应不同地层及推进线路，如果推进油缸推力分配不合理将会出现推进速度不稳、姿态突变、管片破损、盾尾卡盾等一些列的问题，严重影响施工质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种盾构机掘进拼装同步施工的控制系统及控制方法，能够实现盾构机掘进与拼装同步进行，同时能灵活调整盾构机姿态，并可在推进及姿态调整的过程中保持推进速度与姿态的稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种盾构机掘进拼装同步施工的控制系统，包括操作台1、推进油缸控制模块2、拼装油缸控制模块3和盾构机，所述盾构机包括前部推进油缸5、后部拼装油缸7、刀盘8、前盾9、中盾10、尾盾11和管片拼装机12，所述推进油缸控制模块2和拼装油缸控制模块3与所述操作台1电连接；

所述推进油缸控制模块2由推进系统控制单元201、推进系统计算单元202、推进油缸采集单元203组成，所述推进系统控制单元201与推进执行机构4电连接，所述推进执行机构4与所述前部推进油缸5相连，用于控制前部推进油缸5的动作，所述推进油缸采集单元203与所述前部推进油缸5电连接，用于采集前部推进油缸5的行程参数和压力参数并实时传递给所述推进系统计算单元202；

所述拼装油缸控制模块3由拼装系统控制单元301、拼装系统计算单元302、拼装油缸采集单元303组成，所述拼装系统控制单元301与拼装执行机构6电连接，所述拼装执行机构6与所述后部拼装油缸7相连，用于控制后部拼装油缸7的动作，所述拼装油缸采集单元303与所述后部拼装油缸7电连接，用于采集后部拼装油缸7的行程参数和压力参数并传递给所述拼装系统计算单元302和所述推进系统计算单元202；

所述操作台1包括分区控制旋钮101、模式选择钮102、同步掘进模式功能切换钮103、常规掘进模式功能选择钮104和启动按钮105，所述盾构机包括同步掘进模式和常规模式两种工作模式。

进一步的，所述前盾9上设有刀盘8，所述前部推进油缸5由多支推进油缸组成，每支推进油缸的活塞杆端均与前盾9连接、缸体端均与中盾10连接，所述后部拼装油缸7由多支拼装油缸组成，每支拼装油缸的缸体端均安装于所述中盾10上，其活塞杆穿过中盾10后伸入尾盾11中，用于支撑盾构管片13，所述管片拼装机12安装于所述中盾10尾端且位于尾盾11内，用于拼装盾构管片13。