TBM导向系统.doc

PPS TBM 导向系统 导向系统设计用于提供给TBM操作人员最多的TBM位置信息而需要最少的注意。系统将自动确定TBM确切的位置河方向用三维空间。它也将提供给司机所有必须的信息关于TBM相对于设计中线的偏差。一个设计路径显示被随时提供来显示给司机最优的路线沿着它指导偏离的TBM回到设计中心。 对于有仰拱的隧道，环计算软件也是有效的。 原 理 为了测量TBM位置和方向，至少两个确定的TBM点，两点都有节圆和滚动，必须用三维空间测量出。这两个点是安装在TBM前部的两个棱镜（6）。棱镜相对于TBM轴线的确定的位置和局部TBM坐标系统必须只能在TBM安装设置时确定。（原理图） 因为TBM可以滚动和移动，TBM坐标系统通常不平行于大地坐标系统。因此，TBM的滚动和移动必须精确的测量，且它们是用安装在TBM内部的两轴向的倾斜仪（5）电子化完成。 这两个TBM内部的棱镜被一个马达经纬仪（1）自动测量，经纬仪的站点坐标和定向已经被预先确定。一个新的经纬仪站点能容易的确定，通过系统中辅助的功能用普通的测量方法来测定。然而，既然经纬仪的水平角测量系统没有确定的参照点。经纬仪必须在安装的时候被定向通过人工测量经纬仪到一个参照点（9），参照点的坐标已经预先确定。这个测量信息被测量工作人员输入到计算机系统（2）中。 其次，TBM上两个最初的棱镜点的地球坐标可以从已经定向的经纬仪上通过测量斜距、水平角、竖直角被确定。既然在TBM座标系统的棱镜位置在TBM组装时被确定，且TBM的滚动和移动一直知道，TBM上的任何点能用地球三维空间计算出来。在大地坐标中设计的中线已经知道并预先输入到计算机系统。所以，TBM相对于中线的水平和垂直偏差及TBM的定向可以容易地计算出并图示提供给TBM司机。如果要求，一个投影的路径也计算和显示出来以明示最优的返回设计中线的路径，考虑参数如最小的拐弯半径或 有关轨迹的几何元素。 后视棱镜的重要性不能是overstated，不仅仅是让棱镜能给经纬仪定向，但是它也允许自动联机检测到由于任何经纬仪站点的移动造成的潜在的错误，因为经纬仪通常安装在刚刚开挖的可能不稳定的隧道边墙上， 这个点滞后于TBM工作面25～300m，它有一个高的位移可能。这个位移，假如没有被发觉，这个位移给隧道开挖的精确产生一个灾难性的影响。因此，TBM导向系统定期地测量后视棱镜以便检查经纬仪站点的稳定性，且当位移发生时通知操作人员。这些参考测量工作的间隔由用户通过用密码保护参数菜单进行输入。 软 件 全自动，unattended的系统功能需要使用一个马达经纬仪。这个经纬仪能自动检测和测量目标棱镜。经纬仪在系统计算机的控制下测量这两个棱镜，棱镜安装在TBM上。经纬仪还测量后视棱镜。更远的，一个两轴向的高精度的倾斜仪安装在TBM上来检测TBM的倾斜和滚动，这个位移在掘进时通常发生。系统计算机（1）兼有：测量棱镜（2），读取倾斜仪。通过这些值计算准确的地球坐标，方位和TBM的倾斜。 因为TBM测量窗通常位于TBM的周长位置，一个倾斜错误导致一个潜在的定位错误。因此，又在掘进的环境下，设计的倾斜仪的精确度大于0.01度。 为了防止测量错误由于从毗连的棱镜发生横梁反射，一个特殊的马达棱镜被开发出它能交替的覆盖和打开在软件控制下。这样确保每个棱镜能在任何时候被独立的测准确量（EU－专利）仅仅在这种特征下，新的经纬仪站点在一个自动向前延伸的测量是可能的。 特殊的方法用来确保在恶劣的掘进环境下进行合理的系统操作。（1）数据传输电缆，如RS232数据传输线，经常分支日常空间用高压电缆用这种电缆不可能合理的工作。因此一个抗干扰的数据传输系统被研发并并入导向系统。一个数据无线联系是利用的如备选监（2）系统计算机安装在一个工业化的，密封在围绕在一个12”-TFT－显示器（一个抗干扰的电源供应，包括一个电源管理系统它能在断电时备用电源）所有的电子元件是相互独立电源与隧道主电系统是分离的。 测量软件 TBM导向系统在奔腾III支撑，软件高于windows98、2000及xp。马达经纬仪在系统程序的控制下，自动跟踪初始点棱镜的移动。在用户可编程的间隔，没也用来检查相隔很远的棱镜以便查证或更正经纬仪定向。这个自动化包括经纬仪测站的稳定性检查，无论何时一组测量数据被收集（两个装在TBM上棱镜的测量结果和读取的倾斜仪的数据），一个新的TBM方向和位置被计算并显示。所有的信息以图像化和数据形式显示。通过利用两轴的倾斜仪一个独立的测量检查被完成了。 导向屏幕显示给TBM操作人员： 屏幕上有五个窗口提供必要的信息来引导机器沿着给定的设计中线掘进。设计中线的坐标如同经