[发明专利]盾构推进系统的控制方法及其系统

说明书

本发明涉及一种盾构推进系统的控制方法及其系统，包括如下步骤：设置盾构推进所需的总推力P、总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v；沿Y轴划分N个千斤顶以形成对称的A区和B区，设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。本发明有效地解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，提高施工的安全性和稳定性。

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，特指一种盾构推进系统的控制方法及其系统。

背景技术

通常盾构推进系统的分区方法是将小直径盾构分为四个区，超大直径盾构推进系统分为六个区。实际盾构施工时，各分区的千斤顶油压大小一致，盾构司机通过控制千斤顶油压阀的开度，从而达到掘进和纠偏的目的。

但是这种方式过多依赖于盾构司机的手动操作经验，控制精度不高且人为因素影响较大，现实中常常因盾构司机操作不熟练而导致工程事故发生，随着盾构往智能化研发方向发展，需要对推进系统实现力的精确控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构推进系统的控制方法及其系统，解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，实现了盾构推进系统力的精确控制。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构推进系统的控制方法，该盾构推进系统包括沿盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个千斤顶沿盾构的竖向中心线对称设置，包括如下步骤：

S11.对应建立原点O与盾构推进系统的中心相重合的XOY坐标系，并设置盾构推进所需的总推力P、总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v；

S12.沿Y轴划分N个千斤顶以形成对称的A区和B区两个区域，设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；

S13.根据总推力P、力矩M_h、力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。

本发明提出了一种盾构推进系统的控制方法，将盾构的千斤顶沿Y轴划分为两个个区域，并根据总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力，这种方法能够精确得出每个千斤顶的顶推力，每个千斤顶的顶推力不一样，从而能够更加精准地控制盾构推进，解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，提高施工的安全性和稳定性。

本发明盾构推进系统的控制方法的进一步改进在于，计算每个千斤顶的顶推力前，还包括：

根据变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁得出每一个千斤顶的顶推力的表达式：

当千斤顶位于A区或Y轴负半轴时，

t_i＝t₁+k₁l_i