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后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机

申请号 CN202410020891.0 申请日 2024-01-05 公开(公告)号 CN117734821A 公开(公告)日 2024-03-22
申请人 中国铁建重工集团股份有限公司; 发明人 蔡杰; 钟雷辉; 黄文韬; 徐福宇; 陈翠武; 王凯; 邓智勋; 周帅华;
摘要 本 申请 提供一种后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机,涉及隧道施工技术领域,以解决相关技术的后配套拖车跑偏的问题。后配套拖车包括拖车、包胶轮、主 控制器 和子控制器,子控制器被配置为当拖车倾斜时获取拖车的倾斜 角 度值,子控制器还被配置为对拖车的倾斜角度值和拖车的实际跑偏值的大小进行判断,并调整拖车的倾斜角度值小于或等于目标纠偏值。本申请能够实时对后配套拖车进行纠偏,避免后配套拖车跑偏的问题,保证后配套拖车沿预设路线前行。同时,本申请的装置可适用于不同类型隧道内后配套拖车的方向调整。
权利要求

1.一种后配套拖车,其特征在于,包括拖车、包胶轮、主控制器和子控制器,所述包胶轮连接在所述拖车的底部,所述主控制器和所述子控制器电连接,所述主控制器被配置为判断所述拖车在行驶过程中的实际跑偏值以及设置所述拖车的目标纠偏值,所述主控制器还被配置为发送所述实际跑偏值和所述目标纠偏值至所述子控制器,所述目标纠偏值小于所述实际跑偏值;
所述子控制器被配置为当所述拖车倾斜时获取所述拖车的倾斜度值,所述子控制器还被配置为对所述拖车的倾斜角度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断,并调整所述拖车的倾斜角度值小于或等于所述目标纠偏值。
2.根据权利要求1所述的后配套拖车,其特征在于,所述拖车上设置倾角传感器,所述倾角传感器和所述子控制器电连接;
所述倾角传感器被配置为当所述拖车倾斜时获取所述拖车的倾角传感器信号,所述子控制器被配置为获取所述倾角传感器信号并对所述倾角传感器信号处理后得到所述拖车的倾斜角度值;所述子控制器还被配置为根据所述拖车的倾斜角度值计算所述包胶轮的跑偏量。
3.根据权利要求2所述的后配套拖车,其特征在于,所述包胶轮和所述拖车之间连接有调向油缸,所述调向油缸用于对所述包胶轮进行调向操作;
所述子控制器被配置为获取所述调向油缸的行程,所述子控制器还被配置为控制所述调向油缸的伸缩,以使所述调向油缸的伸缩量等于所述包胶轮的跑偏量进而实现对所述包胶轮的调向。
4.根据权利要求3所述的后配套拖车,其特征在于,所述调向油缸上设置有行程传感器,所述行程传感器和所述子控制器电连接,所述子控制器被配置为通过所述行程传感器获取所述调向油缸的行程;和/或,所述调向油缸上设置有电液比例,所述电液比例阀和所述子控制器电连接,所述子控制器被配置为通过所述电液比例阀的电信号控制所述调向油缸的伸缩。
5.根据权利要求4所述的后配套拖车,其特征在于,还包括导向装置,所述导向装置和所述子控制器电连接,所述导向装置被配置为获取所述拖车的行驶里程,并发送所述拖车的行程里程至所述子控制器;和/或,所述后配套拖车还包括触控装置,所述触控装置与所述主控制器电连接,所述主控制器被配置为通过所述触控装置获取现场操作人员的操作指令,并发送操作指令至所述子控制器。
6.根据权利要求5所述的后配套拖车,其特征在于,所述包胶轮的数量包括多个,多个所述包胶轮连接在所述拖车底部的不同位置;所述倾角传感器的数量包括多个,多个所述倾角传感器至少设置在所述拖车的前端和后端;所述调向油缸的数量包括多个,多个所述调向油缸一一对应地连接在多个所述包胶轮和所述拖车之间;所述行程传感器的数量包括多个,多个所述行程传感器一一对应地设置在多个所述调向油缸上。
7.一种后配套拖车的转向方法,用于权利要求1‑6中任一项所述的后配套拖车,其特征在于,所述后配套拖车的转向方法包括:
获取倾角传感器信号并对所述倾角传感器信号处理后得到拖车的倾斜角度值;计算包胶轮的跑偏量;获取调向油缸的行程;获取拖车的行驶里程;判断拖车在行驶过程中的实际跑偏值以及设置所述拖车的目标纠偏值;
对所述拖车的倾斜角度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断;
当所述拖车的倾斜角度值大于或等于所述拖车的实际跑偏值时,记录所述调向油缸当前的行程,控制所述调向油缸伸缩,当所述调向油缸当前的行程与上一个行程之差不小于所述包胶轮的跑偏量时,记录所述拖车当前的行驶里程,使纠偏环数N=0;
当所述拖车的倾斜角度值小于所述拖车的实际跑偏值时,返回“对所述拖车的倾斜角度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断”的步骤;
所述拖车持续向前,当所述拖车当前的行驶里程与所述拖车上一个行驶里程之差不小于拼装完成的1个整环管片的宽度时,记录所述调向油缸当前的行程;使纠偏环数N=N+1;
当所述拖车的倾斜角度值小于所述拖车的目标纠偏值时,则纠偏成功,控制所述调向油缸复位,当所述调向油缸当前的行程与上一个行程之差不小于所述包胶轮的跑偏量时,返回“对所述拖车的倾斜角度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断”的步骤;
当所述拖车的倾斜角度值大于所述拖车的目标纠偏值且小于所述拖车的实际跑偏值时,返回“所述拖车持续向前”的步骤;
当所述拖车的倾斜角度值大于所述拖车的实际跑偏值时,提示自动转向故障需要手动干预调向信号,并自动退出调向程序。
8.根据权利要求7所述的后配套拖车的转向方法,其特征在于,在“获取倾角传感器信号并对所述倾角传感器信号处理后得到拖车的倾斜角度值”的步骤中,具体包括:
倾角传感器信号为多个连续的信号值,对多个所述倾角传感器信号处理后得到多个连续的倾斜角度值,对多个倾斜角度值取平均值;
在“计算包胶轮的跑偏量”的步骤中,具体包括:设置拼装完成的一个整环管片的内径,根据所述拖车的倾斜角度值计算包胶轮的跑偏量,包胶轮的跑偏量的计算公式为:L=2×R×sinθ/2,其中,L为包胶轮的跑偏量,θ为多个倾斜角度值的平均值,R为拼装完成的一个整环管片的内径。
9.根据权利要求8所述的后配套拖车的转向方法,其特征在于,在“当所述拖车当前的行驶里程与所述拖车上一个行驶里程之差不小于拼装完成的1个整环管片的宽度时”的步骤中,具体包括:
设置一个整环管片的宽度,拖车在纠偏过程中的行驶里程的计算公式为:S=N×W,其中,S为拖车在纠偏过程中的行驶里程,N为纠偏环数,W为一个整环管片的宽度。
10.一种盾构机,其特征在于,至少包括刀盘、盾体和上述权利要求1‑6中任一项所述的后配套拖车;所述刀盘和所述盾体相连,所述刀盘位于所述盾构机的掘进端,所述后配套拖车设置于所述盾体后端。

说明书全文

后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机

技术领域

[0001] 本申请涉及隧道施工技术领域,尤其涉及一种后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机。

背景技术

[0002] 随着经济发展,城市化进程的加快,城市地水电、公路、铁路等隧道都需要盾构来进行开挖,盾构以其安全快速等诸多优势而逐渐普及。
[0003] 盾构机在结构上包括刀盘、盾体、螺旋输送机、皮带机、后配套拖车等,盾构机施工过程中,后配套拖车的始发阶段采用直轮对进行支撑行走,进入隧道后需要更换为斜轮对,
斜轮对沿已成隧管片的内壁面行走。其中,后配套拖车在隧道中行进时,由于受到拖车拉
、拖车整体偏载、管片内环平整度、沙土等环境因素影响,导致后配套拖车容易跑偏,后配
套拖车行进速度减缓,后配套拖车不能较好的稳健运行。
发明内容
[0004] 本申请的实施例提供一种后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机,能够实时对后配套拖车进行纠偏,避免后配套拖车跑偏的问题,保证后配套拖车沿预设路线前行。
同时,本申请的装置可适用于不同类型隧道内后配套拖车的方向调整。
[0005] 为了实现上述目的,本申请的实施例第一方面提供一种后配套拖车,包括拖车、包胶轮、主控制器和子控制器,所述包胶轮连接在所述拖车的底部,所述主控制器和所述子控
制器电连接,所述主控制器被配置为判断所述拖车在行驶过程中的实际跑偏值以及设置所
述拖车的目标纠偏值,所述主控制器还被配置为将所述实际跑偏值和所述目标纠偏值发送
至所述子控制器,所述目标纠偏值小于所述实际跑偏值;所述子控制器被配置为当所述拖
车倾斜时获取所述拖车的倾斜度值,所述子控制器还被配置为对所述拖车的倾斜角度值
和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断,并调整所述拖车的倾斜角度值小于或等于所述
目标纠偏值。
[0006] 在一种可能的实现方式中,所述拖车上设置倾角传感器,所述倾角传感器和所述子控制器电连接;所述倾角传感器被配置为当所述拖车倾斜时获取所述拖车的倾角传感器
信号,所述子控制器被配置为获取所述倾角传感器信号并对所述倾角传感器信号处理后得
到所述拖车的倾斜角度值;所述子控制器还被配置为根据所述拖车的倾斜角度值计算所述
包胶轮的跑偏量。
[0007] 在一种可能的实现方式中,所述包胶轮和所述拖车之间连接有调向油缸,所述调向油缸用于对所述包胶轮进行调向操作;所述子控制器被配置为获取所述调向油缸的行
程,所述子控制器还被配置为控制所述调向油缸的伸缩,以使所述调向油缸的伸缩量等于
所述包胶轮的跑偏量进而实现对所述包胶轮的调向。
[0008] 在一种可能的实现方式中,所述调向油缸上设置有行程传感器,所述行程传感器和所述子控制器电连接,所述子控制器被配置为通过所述行程传感器获取所述调向油缸的
行程;和/或,所述调向油缸上设置有电液比例,所述电液比例阀和所述子控制器电连接,
所述子控制器被配置为通过所述电液比例阀控制所述调向油缸的伸缩。
[0009] 在一种可能的实现方式中,还包括导向装置,所述导向装置和所述子控制器电连接,所述导向装置被配置为获取所述拖车的行驶里程,并发送所述拖车的行程里程至所述
子控制器;和/或,所述后配套拖车还包括触控装置,所述触控装置与所述主控制器电连接,
所述主控制器被配置为通过所述触控装置获取现场操作人员的操作指令,并发送操作指令
至所述子控制器。
[0010] 在一种可能的实现方式中,所述包胶轮的数量包括多个,多个所述包胶轮连接在所述拖车底部的不同位置;所述倾角传感器的数量包括多个,多个所述倾角传感器至少设
置在所述拖车的前端和后端;所述调向油缸的数量包括多个,多个所述调向油缸一一对应
地连接在多个所述包胶轮和所述拖车之间;所述行程传感器的数量包括多个,多个所述行
程传感器一一对应地设置在多个所述调向油缸上。
[0011] 本申请的实施例第二方面提供一种后配套拖车的转向方法,用于后配套拖车,所述后配套拖车的转向方法包括:获取倾角传感器信号并对所述倾角传感器信号处理后得到
拖车的倾斜角度值;计算包胶轮的跑偏量;获取调向油缸的行程;获取拖车的行驶里程;判
断拖车在行驶过程中的实际跑偏值以及设置所述拖车的目标纠偏值;对所述拖车的倾斜角
度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断;当所述拖车的倾斜角度值大于或等于所述
拖车的实际跑偏值时,记录所述调向油缸当前的行程,控制所述调向油缸伸缩,当所述调向
油缸当前的行程与上一个行程之差不小于所述包胶轮的跑偏量时,记录所述拖车当前的行
驶里程,使纠偏环数N=0;当所述拖车的倾斜角度值小于所述拖车的实际跑偏值时,返回
“对所述拖车的倾斜角度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断”的步骤;所述拖车持
续向前,当所述拖车当前的行驶里程与所述拖车上一个行驶里程之差不小于拼装完成的1
个整环管片的宽度时,记录所述调向油缸当前的行程;使纠偏环数N=N+1;当所述拖车的倾
斜角度值小于所述拖车的目标纠偏值时,则纠偏成功,控制所述调向油缸复位,当所述调向
油缸当前的行程与上一个行程之差不小于所述包胶轮的跑偏量时,返回“对所述拖车的倾
斜角度值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断”的步骤;当所述拖车的倾斜角度值大
于所述拖车的目标纠偏值且小于所述拖车的实际跑偏值时,返回“所述拖车持续向前”的步
骤;当所述拖车的倾斜角度值大于所述拖车的实际跑偏值时,提示自动转向故障需要手动
干预调向,并自动退出调向程序。
[0012] 在一种可能的实现方式中,在“获取倾角传感器信号并对所述倾角传感器信号处理后得到拖车的倾斜角度值”的步骤中,具体包括:倾角传感器信号为多个连续的信号值,
对多个所述倾角传感器信号处理后得到多个连续的倾斜角度值,对多个倾斜角度值取平均
值;在“计算包胶轮的跑偏量”的步骤中,具体包括:设置拼装完成的一个整环管片的内径,
根据所述拖车的倾斜角度值计算包胶轮的跑偏量,包胶轮的跑偏量的计算公式为:L=2×R
×sinθ/2,其中,L为包胶轮的跑偏量,θ为多个倾斜角度值的平均值,R为拼装完成的一个整
环管片的内径。
[0013] 在一种可能的实现方式中,在“当所述拖车当前的行驶里程与所述拖车上一个行驶里程之差不小于拼装完成的1个整环管片的宽度时”的步骤中,具体包括:设置一个整环
管片的宽度,拖车在纠偏过程中的行驶里程的计算公式为:S=N×W,其中,S为拖车在纠偏
过程中的行驶里程,N为纠偏环数,W为一个整环管片的宽度。
[0014] 本申请的实施例第三方面还提供一种盾构机,至少包括刀盘、盾体和后配套拖车;所述刀盘和所述盾体相连,所述刀盘位于所述盾构机的掘进端,所述后配套拖车设置于所
述盾体后端。
[0015] 本申请实施例提供的后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机,后配套拖车包括拖车、包胶轮、主控制器和子控制器,所述子控制器还被配置为对所述拖车的倾斜角度
值和所述拖车的实际跑偏值的大小进行判断,并调整所述拖车的倾斜角度值小于或等于所
述目标纠偏值。这样,能够实时对后配套拖车进行纠偏,避免后配套拖车跑偏的问题,保证
后配套拖车沿预设路线前行。同时,本申请的装置可适用于不同类型隧道内后配套拖车的
方向调整。
[0016] 本申请的构造以及它的其他申请目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请
的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根
据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本申请实施例提供的后配套拖车的结构示意图一;
[0019] 图2为本申请实施例提供的后配套拖车的结构示意图二;
[0020] 图3为本申请实施例提供的后配套拖车的控制方法示意图;
[0021] 图4为本申请实施例提供的后配套拖车的转向方法的流程示意图。
[0022] 附图标记说明:
[0023] 100‑后配套拖车;
[0024] 110‑拖车;           120‑包胶轮;         130‑倾角传感器;
[0025] 140‑主控制器;       150‑子控制器;       160‑行程传感器;
[0026] 170‑电液比例阀;     180‑调向油缸;       190‑导向装置。

具体实施方式

[0027] 盾构机,是一种隧道掘进的专用工程机械,具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。利用盾构机进行隧道施工具有自动化程度高、节省人力、施
工速度快等特点,在隧道洞线较长、埋深较大的情况下,用盾构机施工更为经济合理。
[0028] 盾构机施工过程中,后配套拖车的始发阶段采用直轮对进行支撑行走,进入隧道后需要更换为斜轮对,斜轮对沿已成隧管片的内壁面行走。然而,后配套拖车在隧道中行进
时,由于受到拖车拉力、拖车整体偏载、管片内环平整度、沙土等环境因素影响,后配套拖车
容易跑偏,导致后配套拖车行进速度减缓,后配套拖车不能较好的稳健运行。
[0029] 基于上述的技术问题,本申请实施例提供一种后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机,后配套拖车包括拖车、包胶轮、主控制器和子控制器,子控制器还被配置为对
拖车的倾斜角度值和拖车的实际跑偏值的大小进行判断,并调整拖车的倾斜角度值小于或
等于目标纠偏值。这样,能够实时对后配套拖车进行纠偏,避免后配套拖车跑偏的问题,保
证后配套拖车沿预设路线前行。同时,本申请的装置可适用于不同类型隧道内后配套拖车
的方向调整。
[0030] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的实施例中的附图,对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实
施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范
围。
[0031] 本申请实施例提供一种盾构机,盾构机主要应用于隧道中,并对隧道地层进行施工。盾构机至少包括刀盘和盾体,其中,至少包括是指:盾构机除了包括刀盘和盾体以外,还
包括排渣装置、螺旋输送机、皮带机等其他结构,本申请实施例对此不做过多阐述。
[0032] 盾体包括前盾、中盾和尾盾,中盾连接在前盾和尾盾之间。具体的,前盾位于盾构机的靠近掘进端的一侧,尾盾位于盾构机的远离掘进端的一侧,掘进端也称开挖端,它位于
盾构机的最前端。刀盘和前盾相连,刀盘位于盾构机的掘进端,刀盘用于对隧道地层进行开
挖。
[0033] 盾体中设置有后配套拖车100和主机,盾构机的主机用于在隧道最前方挖掘掌子面上的泥土,后配套拖车100连接在盾构机主机的后端,后配套拖车100包括多节车厢,每一
节车厢称为一个台车,盾构机后配套拖车100用于承载盾构机主机的控制系统等配套设备。
[0034] 参照图1和图2所示,本申请实施例提供一种后配套拖车100,后配套拖车100可以包括拖车110和包胶轮120,包胶轮120连接在拖车110的底部,包胶轮120用于承载拖车110
及装备所有重量在铺设的隧道内向前推进。本实施例对包胶轮120和拖车110之间的连接方
式不做限定。
[0035] 后配套拖车100可以包括主控制器140和子控制器150,主控制器140和子控制器150电连接。示例性的,主控制器140和子控制器150可以通过有线的方式电连接,或者,主控
制器140和子控制器150可以通过无线的方式电连接,本实施例对此不做限定。
[0036] 一些实施例中,本申请中的主控制器140可以为上位机,上位机是一种可以直接发出操控命令的计算机。一些实施例中,本申请中的子控制器150可以为PLC(Programmable 
Logic Controller,可编程逻辑控制器)。本实施例对此不做限定。
[0037] 主控制器140判断拖车110在行驶过程中的实际跑偏值以及设置拖车110的目标纠偏值,主控制器140还用于将实际跑偏值和目标纠偏值发送至子控制器150,目标纠偏值小
于实际跑偏值。
[0038] 需要说明的是,跑偏值为拖车110的实际行进路线和预设行进路线之间的偏离夹角,单位为度。其中,拖车110的实际跑偏值为来自现场操作人员进行判断后得出的值,操作
人员将拖车110的实际跑偏值记录在主控制器140中,拖车110的目标纠偏值为当拖车110跑
偏时需要对拖车110进行纠偏后的目标值,为主控制器140根据实际情况设定的值。
[0039] 示例性的,拖车110的实际跑偏值可以标记为T1,拖车110的目标纠偏值可以标记为T2。
[0040] 示例性的,假设拖车110的实际跑偏值为2°,拖车110的目标纠偏值为0.5°,这样,拖车110在行进过程中,当拖车110的实际行进路线和预设行进路线之间的偏离夹角为小于
0.5°的任意值时,则说明拖车110没有跑偏,拖车110的行进状态良好;反之,当拖车110的实
际行进路线和预设行进路线之间的偏离夹角为大于2°的任意值时,说明拖车110已经跑偏,
此时需要对拖车110进行纠偏。
[0041] 在一种可能的实现方式中,参照图1所示,拖车110上可以设置倾角传感器130,倾角传感器130和子控制器150电连接。倾角传感器130用于当拖车110倾斜时获取拖车110的
倾角传感器130信号,子控制器150用于获取倾角传感器130信号并对倾角传感器130信号处
理后得到拖车110的倾斜角度值;子控制器150还用于根据拖车110的倾斜角度值计算包胶
轮120的跑偏量。
[0042] 倾角传感器130又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计,是一种用于测量和检测物体倾斜角度的传感器,它可以对物体的倾斜角度进行精确的测量,并可以将测量的结果反
馈给子控制器150。倾角传感器130的工作原理是通过检测物体的倾斜角度来实现的。
[0043] 子控制器150获取倾角传感器130信号并对倾角传感器130信号处理后得到拖车110的倾斜角度值。具体的,倾角传感器130信号为多个连续的信号值,子控制器150对连续
的倾角传感器130信号进行模数转换处理和滤波处理后,可以得到多个连续的倾斜角度值。
模数转换的工作原理是将模拟信号分割成一系列离散的取样,并将每个取样值转换为相应
的数字表示,滤波处理的工作原理是通过滤波器去除或减弱不需要的频率成分,从而得到
所需的信号。
[0044] 需要说明的是,由于多个倾角传感器130信号处理后得到的倾斜角度值也为多个连续的值。因此,为了提高数据准确度,对多个连续的倾斜角度值取平均值,最终得到拖车
110在行进过程中的倾斜角度值。
[0045] 子控制器150还用于根据拖车110的倾斜角度值计算包胶轮120的跑偏量。具体的,可以根据三角函数关系进行计算,示例性的,包胶轮120的跑偏量的计算公式为:L=2×R×
sinθ/2,其中,L为包胶轮120的跑偏量,θ为多个倾斜角度值的平均值,R为拼装完成的一个
整环管片的内径。其中,整环管片的内径可以由主控制器140根据现场操作人员的指令进行
设置,为已知参数。
[0046] 在一种可能的实现方式中,包胶轮120和拖车110之间可以连接有调向油缸180,调向油缸180用于对包胶轮120进行调向操作。子控制器150用于获取调向油缸180的行程,子
控制器150还用于控制调向油缸180的伸缩,以使调向油缸180的伸缩量等于包胶轮120的跑
偏量进而实现对包胶轮120的调向。
[0047] 需要说明的是,设置调向油缸180的伸缩量等于包胶轮120的跑偏量的目的是:假设根据三角函数关系计算得到的包胶轮120的跑偏量为5°,那么则需要调向油缸180伸出或
缩回在跑偏量为5°时所对应的长度,以实现对包胶轮120的纠偏,进而保证包胶轮120沿预
设路线行走。
[0048] 举例说明,包胶轮120向左的跑偏量为5°时,调向油缸180可以伸出在跑偏量为5°时的长度,包胶轮120向右的跑偏量为5°时,调向油缸180可以缩回在跑偏量为5°时的长度。
或者,也可以反向设置,例如包胶轮120向左的跑偏量为5°时,调向油缸180可以缩回在跑偏
量为5°时的长度;包胶轮120向右的跑偏量为5°时,调向油缸180可以伸出在跑偏量为5°时
的长度。本实施例对此不做限定。
[0049] 在一种可能的实现方式中,调向油缸180上可以设置有行程传感器160,行程传感器160和子控制器150电连接,子控制器150被配置为通过行程传感器160获取调向油缸180
的行程。
[0050] 示例性的,本实施例中的行程传感器160可以为拉绳传感器,拉绳传感器测量物体的线性位移或角度变化,它通过一个绳子和一个滑轮来实现测量,根据绳子的长度来实现
位移测量。具体的,当物体运动时,绳子会拉伸或者收缩,改变绳子的长度,滑轮上的装置会
检测到绳子的变化,然后将信号传递给传感器内部的测量电路,最后通过输出接口输出测
量结果。
[0051] 示例性的,行程传感器160可以设置在调向油缸180的内部,或者,行程传感器160可以设置在调向油缸180上,并与调向油缸180平行安装。本实施例对此不做限定。
[0052] 调向油缸180上可以设置有电液比例阀170,电液比例阀170和子控制器150电连接,子控制器150通过电液比例阀170控制调向油缸180的伸缩。具体的,子控制器150将运算
后得出的结果作为指令下发至电液比例阀170,进而电液比例阀170驱动调向油缸180的伸
缩。
[0053] 电液比例阀170是一种通过电信号控制调向油缸180运动的装置,电液比例阀170得电时,将电信号转化为液压信号,通过控制调向油缸180的液压阀来调节油液的流量和
压力,从而达到对调向油缸180运行精确控制的目的。
[0054] 在一种可能的实现方式中,参照图2所示,还可以包括导向装置190,导向装置190和子控制器150电连接,导向装置190获取拖车110的行驶里程,并发送拖车110的行程里程
至子控制器150。示例性的,本实施例的导向装置190可以为全站仪、激光跟踪仪或者定位
置。
[0055] 后配套拖车100还可以包括触控装置,触控装置与主控制器140电连接,主控制器140通过触控装置获取现场操作人员的操作指令,并发送操作指令至子控制器150。示例性
的,本实施例的触控装置可以为触摸屏
[0056] 示例性的,主控制器140可以获取现场操作人员的操作指令例如进入或者退出自动转向程度与设置参数,并将获取到的操作指令下发至子控制器150,子控制器150结合主
控制器140与导向装置190下发的信息进行运算,子控制器150将运算后得出的结果作为指
令下发至电液比例阀170,进而驱动调向油缸180执行,子控制器150获取的数据与运算的结
果发送给主控制器140,由主控制器140显示在触摸屏上供现场操作人员查看。
[0057] 在一种可能的实现方式中,包胶轮120的数量可以包括多个,多个包胶轮120连接在拖车110底部的不同位置。示例性的,包胶轮120的数量可以包括两个、三个、四个或者更
多个,本实施例中,主要以包括四个包胶轮120为例进行说明,其中两个包胶轮120连接在拖
车110的前端位置,另两个包胶轮120连接在拖车110的后端位置。倾角传感器130的数量可
以包括多个,多个倾角传感器130至少设置在拖车110的前端和后端。示例性的,倾角传感器
130的数量可以包括两个、三个、四个或者更多个,本实施例中,主要以包括两个倾角传感器
130为例进行说明,两个倾角传感器130分别设置在拖车110的前端和后端。
[0058] 调向油缸180的数量可以包括多个,多个调向油缸180一一对应地连接在多个包胶轮120和拖车110之间。示例性的,调向油缸180的数量可以包括两个、三个、四个或者更多
个,本实施例中,主要以包括四个调向油缸180为例进行说明。行程传感器160的数量可以包
括多个,多个行程传感器160一一对应地设置在多个调向油缸180上。示例性的,行程传感器
160的数量可以包括两个、三个、四个或者更多个,本实施例中,主要以包括四个行程传感器
160为例进行说明。
[0059] 这样,能够从拖车110的不同位置对拖车110进行调偏处理,最大程度上提高对拖车110的调偏精度,从而避免后配套拖车100跑偏的问题,并进一步保证后配套拖车100沿预
设路线前行。
[0060] 参照图3和图4所示,本申请实施例还提供一种后配套拖车100的转向方法,用于后配套拖车100,后配套拖车100的转向方法可以包括:
[0061] S100:获取倾角传感器信号并对倾角传感器信号处理后得到拖车的倾斜角度值;计算包胶轮的跑偏量;获取调向油缸的行程;获取拖车的行驶里程;判断拖车在行驶过程中
的实际跑偏值以及设置拖车的目标纠偏值。
[0062] 一些实施例中,以设置两个倾角传感器130为例,两个倾角传感器130分别设置在拖车110的前端和后端,子控制器150获取两个倾角传感器130信号,并分别对前后两端的倾
角传感器130信号进行模数转换处理和滤波处理得到拖车110的倾斜角度值。其中,为了提
高提高数据准确度,对倾斜角度值取平均值,最终得到拖车110在行进过程中的倾斜角度
值。
[0063] 需要说明的是,拖车110在行进过程中的倾斜角度值为绝对值。
[0064] 一些实施例中,以设置四个包胶轮120和四个调向油缸180为例,子传感器实时获取四个调向油缸180的行程分别标记为S1、S2、S3和S4。子传感器获取拖车110的行驶里程
D1,包胶轮120的跑偏量根据三角函数关系计算为L。
[0065] 一些实施例中,主控制器140设置一个整环管片的内径R和一个整环管片的宽度W,主控制器140判断拖车110在行驶过程中的实际跑偏值以及设置拖车110的目标纠偏值,并
将上述数值传递至子控制器150。其中,管片内径R为拼装完成的一个整环管片的内径,W为
拼装完成的一个整环管片的宽度。
[0066] 一些实施例中,拖车110的实际跑偏值为来自现场操作人员进行判断后得出的值,操作人员将拖车110的实际跑偏值记录在主控制器140中,拖车110的目标纠偏值为当拖车
110跑偏时需要对拖车110进行纠偏后的目标值,为主控制器140根据实际情况设定的值。
[0067] S200:对拖车的倾斜角度值和拖车的实际跑偏值的大小进行判断。示例性的,假设拖车110的实际跑偏值为2°,拖车110的倾斜角度值为在行进过程中通过倾角传感器130测
量并通过子传感器计算得到的跑偏值,当拖车110的倾斜角度值大于2°时,说明拖车110已
经跑偏,此时需要对拖车110进行纠偏。
[0068] S300:当拖车的倾斜角度值大于或等于拖车的实际跑偏值时,记录调向油缸当前的行程,控制调向油缸伸缩,当调向油缸当前的行程与上一个行程之差不小于包胶轮的跑
偏量时,记录拖车当前的行驶里程,使纠偏环数N=0。
[0069] 其中,当拖车110的倾斜角度值大于或等于拖车110的实际跑偏值时,意味着拖车110处于跑偏状态,此时,子控制器150记录调向油缸180当前的行程,可以分别标记为S11、
S21、S31、S41,子控制器150下发指令使四个调向油缸180均伸长或缩回包胶轮120的跑偏量
L,且当|S11‑S1|>=L且|S21‑S2|>=L且|S31‑S3|>=L且|S41‑S4|>=L时,子控制器150记
录当前的拖车110行驶里程,标记为D11,纠偏环数N=0。
[0070] 示例性的,|S11‑S1|>=L且|S21‑S2|>=L且|S31‑S3|>=L且|S41‑S4|>=L为:ΔS1=ΔS2=ΔS3=ΔS4>=L。
[0071] 需要说明的是,S11、S21、S31、S41为调向油缸180的上一个行程,S1、S2、S3和S4为调向油缸180的实时行程。设置|S11‑S1|>=L且|S21‑S2|>=L且|S31‑S3|>=L且|S41‑S4|>
=L的目的是;四个调向油缸180的上一个行程与实时行程之差不小于包胶轮120的跑偏量,
这样,有助于对包胶轮120完全纠偏,进而保证四个包胶轮120均沿预设轨迹行走。
[0072] 需要说明的是,由于盾构机为边拼装管片边向前行进,或,拼装完成整环管片后再向前行走,拼装完成后的管片为一个整环,简称一环,纠偏环数N=1时:代表拖车110走了一
环,纠偏环数N=2时:代表拖车110走了两环。
[0073] S400:当拖车的倾斜角度值小于拖车的实际跑偏值时,返回步骤二。示例性的,假设拖车110的实际跑偏值为2°,拖车110的倾斜角度值为1.5°时,由于拖车110持续向前行
进,因此需要继续返回并执行步骤二,从而持续对拖车110在前进过程中的倾斜角度值和实
际跑偏值的大小继续进行判断,直到拖车110的倾斜角度值小于或等于拖车110的目标纠偏
值时即为纠偏成功。
[0074] S500:拖车持续向前,当拖车当前的行驶里程与拖车上一个行驶里程之差不小于拼装完成的1个整环管片的宽度时,记录调向油缸当前的行程,使纠偏环数N=N+1。
[0075] 示例性的,拼装完成的N个整环管片的宽度,计算公式为:S=N×W,其中,N为纠偏环数,W为一个整环管片的宽度。举例说明:拖车110向前行走一环时的行驶里程为1×W,拖
车110向前行走两环时的行驶里程为2×W,拖车110向前行走N环时的行驶里程为N×W。
[0076] 示例性的,在步骤1中拖车110实时行驶里程被标记为D1,在步骤3中拖车110的起始行驶里程被标记为D11,当|D1‑D11|>=1×W时,子控制器150记录记录调向油缸180当前
的行程,可以分别标记为S12、S22、S32、S42,记录拖车110当前的行驶里程,标记为D12,子控
制器150计算当前纠偏环数N=1,之后进入判断程序,对拖车110的倾斜角度值和拖车110的
目标纠偏值的大小进行判断。
[0077] 需要说明的是,设置|D1‑D11|>=N×W的目的是为了保证拖车110向前行走了若干个整环。
[0078] S600:当拖车的倾斜角度值小于拖车的目标纠偏值时,则纠偏成功,控制调向油缸复位,当调向油缸当前的行程与上一个行程之差不小于包胶轮的跑偏量时,返回步骤二。
[0079] 示例性的,假设拖车110的目标纠偏值为0.5°,当拖车110的倾斜角度值为小于0.5°例如0.2°时,则说明拖车110纠偏成功,此时,子控制器150控制调向油缸180复位。
[0080] 示例性的,控制调向油缸180复位的方法为:子控制器150下发指令使每个调向油缸180伸长或缩回L,以使调向油缸180复位,其中,当|S12‑S1|>=L且|S22‑S2|>=L且|S32‑
S3|>=L且|S42‑S4|>=L时,继续返回执行步骤二。
[0081] 需要说明的是,设置|S12‑S1|>=L且|S22‑S2|>=L且|S32‑S3|>=L且|S42‑S4|>=L的目的是:四个调向油缸180当前行程与上一个行程之差不小于包胶轮120的跑偏量,这
样,有助于对包胶轮120完全纠偏,进而保证四个包胶轮120均沿预设轨迹行走。
[0082] 需要说明的是,纠偏成功后,还返回执行步骤二的原因是:由于拖车110持续向前行进,因此拖车110每向前行走一环,需要持续对拖车110的倾斜角度值和拖车110的实际跑
偏值的大小进行判断,以确保拖车110在行进过程中一直可保证处于纠偏成功的状态。
[0083] S700:当拖车的倾斜角度值大于拖车的目标纠偏值且小于拖车的实际跑偏值时,拖车持续向前,返回步骤五。
[0084] 示例性的,假设拖车110的目标纠偏值为0.5°,拖车110的实际跑偏值为2°,拖车110的倾斜角度值为1.5°时,此时,拖车持续向前,返回执行步骤五,通过步骤五继续判断拖
车110的倾斜角度值和拖车110的实际跑偏值的大小关系,直到拖车110的倾斜角度值小于
拖车110的目标纠偏值即为纠偏成功。
[0085] S800:当拖车的倾斜角度值大于拖车的实际跑偏值时,提示自动转向故障需要手动干预调向信号,并自动退出调向程序。
[0086] 示例性的,假设拖车110的实际跑偏值为2°,拖车110的倾斜角度值为4°时,说明拖车110处于跑偏状态,此时,子控制器150提示自动转向故障需要手动干预调向信号,并自动
退出调向程序。
[0087] 示例性的,上述步骤中的纠偏环数N=0,另外,子控制器150可以传递报警信息至主控制器140并显示在触摸屏上,以提示现场操作人员转向故障,操作人员对后配套拖车
100进行手动干预调向信号。
[0088] 本申请实施例提供的后配套拖车、后配套拖车的转向方法和盾构机,后配套拖车包括拖车、包胶轮、主控制器和子控制器,子控制器还被配置为对拖车的倾斜角度值和拖车
的实际跑偏值的大小进行判断,并调整拖车的倾斜角度值小于或等于目标纠偏值。这样,能
够实时对后配套拖车进行纠偏,避免后配套拖车跑偏的问题,保证后配套拖车沿预设路线
前行。同时,本申请的装置可适用于不同类型隧道内后配套拖车的方向调整。
[0089] 在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,
因此不能理解为对本申请的限制。
[0090] 在本申请的描述中,需要理解的是,本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系
统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或
对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0091] 除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解,例如可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成为一体;可以是直接相连,也可以通过
中间媒介间接相连,可以使两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域
的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外,术语
“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所
指示的技术特征的数量。
[0092] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术
方案的范围。