• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986000661A1
    申请号:PCT/DE1985/000227
    申请日:1985-07-03
    公开日:1986-01-30
    发明作者:Dietrich Stein；Bernhard Maidl；Peter Brune；Horst-Udo Mass
    申请人:Dietrich Stein；
    IPC主号:E21D9-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Steuerpara¬ meter zur Horizontalsteuerung einer Vor±riebsmaschine
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Steuerparameter zur Horizontalsteuerung einer automatisch gesteuerten Vortriebsmaschine zum Auffahren von nicht be¬ gehbaren unterirdischen Hohlräumen, wie Tunnel, Wasserka- näle oder dergleichen, mit Meßeinrichtungen zur Messung der horizontalen und vertikalen Position der Vortriebs- maschine, einer Einrichtung zur Messung des zurückgelegten Weges und einem Rechner zur Berechnung der Steuerdaten sowie zur Speicherung und Ausgabe von Korrekturdaten.
    [0003] Es sind Vorrichtungen zur Positionsbestimmung der Schilde von Abbau- bzw. Vortriebsmaschinen bekannt, die mit Hilfe von Lasern und passiven und aktiven Zieltafeln bei gerader Trassenführung eine Abweichung aus der vorgegebenen Lage messen- und bei der aktiven Zieltafel auch als elektrisches Signal an die Steuereinheit melden können. Nachteile der
    [0004] Lasertechnologie sind die begrenzte Haltungsläng^e, die bei ca. 150 m liegt, begründet durch die Auswirkung des Raum¬ klimas in der Vortriebsstrecke und der Maschine selbst auf den Laser (Lichtbrechung und thermische Ablenkung, da sich die Luft im Rohr über den Schichtverlauf erwärmt) und die Aufweitung des Zielpunktes entsprechend der Entfernung zwischen Laser und Zieltafel.
    [0005] Im unterirdischen Hohlraumbau, z.B. Rohrvortrieb im begeh¬ baren Bereich (> DN 800) sind weiterhin Verfahren bekannt, bei denen mit Hilfe von Theodoliten und Zieltafeln ge¬ krümmte Trassen vermessen und berechnet werden können. Für Rohrnennweiten unter DN 800 wurde 1983 ein System auf der Basis einer CCD-Video-Kamera anstelle der Theodoliten und Leuchtdiodentafeln anstelle der Zieltafeln angekündigt.
    [0006] Beide hier erwähnten Vorrichtungen basieren auf optischen Systemen und sind mit den daraus resultierenden Fehlermög¬ lichkeiten behaftet.
    [0007] Probleme sind dabei insbesondere auch VerroHungen sowie der beim letztgenannten Verfahren notwendige nachträgliche Aus- bau der CCD-Kamera.
    [0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues, ver¬ bessertes Verfahren zur Ermittlung der Steuerparameter zur Horizontalsteuerung einer Vortriebsmaschine anzugeben, welches eine genaue horizontale Positionsbestimmung er- möglicht und nicht die bei bekannten Verfahren dieser Art auftretenden Nachteile aufweist. Zugleich richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver¬ fahrens .
    [0009] Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den nachstehend genannten Maßnahmen:
    [0010] in einer Startgrube wird vorzugsweise mit Hilfe von Theodolit und Wasserwaage die Vortriebsmaschine einge¬ richtet und es werden die Ist-Koordinaten des Standpunk- tes der Vortriebsmaschine nach Meßtischdaten in den Rechner eingegeben,
    [0011] - mit Hilfe eines an der Vortriebs, aschine angebrachten Kreiselsystems werden die S!: .rt!:'j;rdi;-at n vom Kreisel¬ system aus aufgenommen und in den Rec n r eingegeben,
    [0012] - das Kreiselsystem wird abgeschaltet und die Vortriebs¬ maschine in Betrieb genommen,
    [0013] nach einer definierten I^πs r ':!-:", . B . in der Länge eines Rohrschußes, werden bei ruhender Vortriebsmaschine
    [0014] BA©ORKa«.A^ die Ist-Koordinaten vom Kreiselsystem her aufgenommen und auf den Rechner gegeben,
    [0015] - nach Berechnung der Ist-Lage der Vortriebsmaschine wird diese im Rechner mit der Soll-Lage verglichen und es werden gegebenenfalls Korrektursignale zur Steuerung der Vortriebsmaschine im Sinne einer möglichst weitgehenden horizontalen Übereinstimmung von Ist- und Soll-Trasse abgeleitet und
    [0016] die Vortriebsmaschine wird hiernach erneut für das Auf- fahren des nächstfolgenden Wegabschnittes und ebenso der weiteren Abschnitte bis zum Erreichen des Zielpunk¬ tes wie vorstehend beschrieben eingesetzt.
    [0017] Zur automatischen Steuerung werden vorteilhafterweise Steuer korrekturen vom Rechner direkt an die Steuereinrichtung, z.B. Steuerpressen, der Vortriebsmaschine weitergegeben. Vorteilhafterweise werden alle für die Steuerbewegungen wichtigen Kurskorrekturen an einem Steuerpult, welches mit dem Rechner in Verbindung steht, angezeigt.
    [0018] Nach einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die vorgegebene Trasse und der aktuelle Standort der Vortriebs¬ maschine sowie die t .tTäc .ir::-.o I.: - .* "-. r r einem Sicht¬ gerät (Monitor) dargestellt werden.
    [0019] Weiterhin kann es vorteilhaft sein, sämtliche Bewegungen de Pressen zur Steuerung der Vortriebsmaschine zu speichern.
    [0020] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verf hrens enthält er¬ findungsgemäß ein Kreiselsystem aus einem Nord-suchenden Kreisel zur Ermittlung der _t . c_ Abweichungen.
    [0021] Eine Weiterbildung dieser Vorric tung besteht darin, daß das Kreiselsystem neben dem Nord-suchenden Kreisel, der
    [0022] BABORfGir. nur bei Stillstand der Vortriebsmaschine in Funktion ist, ferner einen Kurskreisel aufweist, der- dazu dient, während des Vortriebs der Maschine laufend ihre Lage bzw. ihre Ab¬ weichung von der vorgegebenen Soll-Trasse zu kontrollieren.
    [0023] Der wesentliche Vorteil, den die Erfindung bietet, ist darin zu sehen, daß durch die Verwendung eines Kreisel¬ systems Fehlermöglichkeiten, wie sie bei den bekannten optischen Systemen zur horizontalen Positionsbestimmung der Vortriebsmaschine auftreten können, vermieden werden. Als weiterer wichtiger Vorteil kommt hinzu, daß mit Hilfe eines Kreiselsystems eine Vortriebsmaschine auch über eine vorgegebene gekrümmte Trasse hinsichtlich ihrer horizon¬ talen Position laufend kontrolliert und gesteuert werden kann. Bei gespeicherten Abweichungen zur vorgegebenen Trasse ist überdies eine automatische Steuerung solange möglich, wie sich die Vortriebsmaschine im vorgegebenen Bereich befindet.
    [0024] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zei- gen:
    [0025] Fig. 1 in sche atischer Form einen Axialschnitt einer Vortriebs aschine,
    [0026] Fig. 1a eine Stirnansicht der Vortriebsmaschine,
    [0027] Fig. 1b einen Schnitt in der Ebene der Linie B-B der Fig. 1 ,
    [0028] Fig. 2 einen Programmablaufplan und
    [0029] Fig. 3 ein Funktionsschema der Einrichtungen zum Steuern einer Vortriebsmaschine. Die Vortriebsmaschine 1 ist von einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, z.B. von einem Stahlrohr, umschlossen. An der Stirnseite befinden sich rotierende Schneidwerkzeuge 3, die mit einem rückwärtigen Antrieb 4 gekuppelt sind. Der Raum 5 hinter der Ortsbrust ist durch eine Wand 6 abge¬ schlossen. In diesen Raum mündet eine Leitung 7 für die Zufuhr von Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser. Mit die¬ ser Spülflüssigkeit wird das gelöste Erdreich durch eine zweite Leitung 8 nach hinten zur nicht dargestellten Start- baugrube befördert.
    [0030] Innerhalb des rohrformigen Gehäuses 2 der Vortriebsmaschine ist eine Zentraleinheit 9 angeordnet, die ein Kreisel¬ system und einen Rechner umfaßt. Zum Ausgleich von Verrol¬ lungen und Neigungen ist die Zentraleinheit 9 über ein Zwischenglied 10 beweglich im Gehäuse 2 aufgehängt. Zur Stabilisierung der Lage der Zentraleinheit 9 sind seitliche Dämpf ngsglieder 11 vorgesehen, die an ihren freien Enden an der Wandung des Gehäuses 2 angreifen.
    [0031] Zur weiteren Ausrüstung der Steuereinrichtung der Vortriebs maschine 1 gehören eine Höhenmeßeinrichtung 12 und eine Stromversorgung 13. Die Kraft für den Vorschub der Vor¬ triebsmaschine wird von einer Preßeinrichtung aufgebracht, die sich in der Startbaugrube befindet. Der Vorschubweg 'entspricht jeweils der Länge eines Rohrschußes, aus dem sich die Rohrleitung zusammensetzt, die in den mit Hilfe der Vortriebsmaschine 1 erzeugten Hohlraum eingebaut wer¬ den soll.
    [0032] Das in Fig. 3 dargestellte Funktionsschema zeigt zum einen die innerhalb der Vortriebsmaschine 1 befindlichen Ein- richtungen und zum anderen die außerhalb befindlichen Ein¬ richtungen, die über Leitungen mit der Vortriebsmaschine 1 verbunden sind. Neben der Zentraleinheit 9 und der Höhen¬ meßeinrichtung 12 sind in dem Funktionsschema auch die Steuerpressen 14 angedeutet, die auf die Vortriebsmaschine eine mechanische Kraft ausüben können u-nd nur dazu dienen, eventuell vorzunehmende Richtungsänderungen in der Bewe¬ gung der Vortriebsmaschine auszuführen.
    [0033] Außerhalb der Vortriebsmaschine 1 sind beispielsweise an einem Steuerstand ein Drucker 15, ein Monitor 16, ein Rechner mit einer Tastatur 17, ein Wegmesser 18 und eine Steuereinheit 19 zur Betätigung der Steuerpressen 14 untergebracht .
    [0034] Fig. 2 zeigt in Form eines Blockschemas den grundsätzlichen Programmablauf der Steuerung der Vortriebsmaschine.
    [0035] Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Steuervorrichtung ist eine automatische (mannlose) Steuerung einer Vortriebs¬ maschine so lange möglich, wie sich die Maschine über ein Steuerprogramm in der vorgegebenen Trasse unter Berück¬ sichtigung einer vorgegebenen Abweichung bewegt.
    [0036] Auch kann eine Steuervorrichtung dieser Art in einen Me߬ wagen eingebaut und zur nachträglichen Vermessung vor¬ handener Rohrleitungen eingesetzt werden.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Verfahren zur Ermittlung der Steuerparameter zur Horizontalsteuerung einer automatisch gesteuerten Vor¬ triebsmaschine zum Auffahren von nicht begehbaren unter¬ irdischen Hohlräumen, wie Tunnel, Wasserkanäle oder der- gleichen, mit Meßeinrichtungen zur Messung der horizon¬ talen und vertikalen Position der Vortriebsmaschine, einer Einrichtung zur Messung des zurückgelegten Weges und einem Rechner zur Berechnung der Steuerdaten sowie zur Speicherung und Ausgabe von Korrekturdaten, g e - k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Maßnahmen:
    - in einer Startgrube wird vorzugsweise mit Hilfe von Theodolit und Wasserwaage die Vortriebsmaschine ein¬ gerichtet und es werden die Ist-Koordinaten des Stand¬ punktes der Vortriebsmaschine nach Meßtischdaten in den Rechner eingegeben,
    mit Hilfe eines an der Vortriebsmaschine angebrachten Kreiselsystems werden die Startkoordinaten vom Kreisel¬ system aus aufgenommen und in den Rechner eingegeben,
    das Kreiselsystem wird abgeschaltet und die Vortriebs- maschine in Betrieb genommen,
    nach einer definierten Wegstrecke, z.B. in der Länge eines Rohrschußes , werden bei ruhender Vortriebsma¬ schine die Ist-Koordinaten vom Kreiselsystem her auf¬ genommen und auf den Rechner gegeben,
    - nach Berechnung der Ist-Lage der Vortriebsmaschine wird diese im Rechner mit der Soll-Lage verglichen und es werden gegebenenfalls Korrektursignale zur Steuerung der Vortriebsmaschine im Sinne einer mög¬ lichst weitgehenden horizontalen Übereinstimmung von Ist- und Soll-Trasse abgeleitet und die Vortriebsmaschine wird hiernach erneut für das Auffahren des nächstfolgenden Wegabschnittes und eben¬ so der weiteren Abschnitte bis zum Erreichen des Ziel¬ punktes wie vorstehend beschrieben eingesetzt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß über den Rechner Steuerkorrekturen direkt an die Steuereinrichtung (Steuerpressen) weitergegeben werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß über den Rechner alle für die Steuerbewegungen wichti- gen Kurskorrekturen an einem Steuerpult angezeigt werden.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Trasse und der aktuelle Standort der Vortriebsmaschine sowie die tatsächliche Ist-Lage auf einem Sichtgerät (Monitor) dargestellt werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bewegungen der Steuerpressen gespeichert werden.
    6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Krei- selsystem aus einem Nord-suchenden Kreisel zur Ermittlung der horizontalen Abweichungen besteht.
    7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Krei¬ selsystem aus einem Nord-suchenden Kreisel zur Ermittlung der horizontalen Abweichungen während des Stillstandes der Vortriebsmaschine und ferner aus einem Kurskreisel besteht, der dazu dient, während des Vortriebs der Maschine laufend die Lage bzw. die Abweichung von der vorgegebenen Soll- Trasse zu kontrollieren.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3424606A1|1986-01-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-01-30| AK| Designated states|Designated state(s): JP SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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