上海地鐵盾構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)改造

1、上海地鐵盾構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)改造        【提 要】：根據(jù)目前在建的上海地鐵明珠線二期工程對隧道施工信息管理的要求，制定并實(shí)施了對以前引進(jìn)的地鐵盾構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)改造方案。新增加了陀螺儀硬件，新開發(fā)了盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)管理、盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)管理和盾構(gòu)實(shí)時數(shù)據(jù)可擴(kuò)展專用局域的機(jī)應(yīng)用軟件。對今后國產(chǎn)盾構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有一定的指導(dǎo)作用。【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)姿態(tài)數(shù)據(jù)采集Abstract：accordance with current requirements from tunnel construction informa

2、tion management in the 2nd stage. Pearl Line, Shanghai Metro, a technical reformation proposal has been set and implemented for data acquisition system in Metro shield, originally introduced from overseas. The newly added ones are gyroscope hardware, newly developed shield tunnelling attitude contro

3、l, and computer application software for expandable dedicated LAN for shield driving data management and shield real time data. It happens to be acting a referential guiding function for data acquisition in domestically made shield henceforth.Keywords：shield, attitude, data acquisition.  &

4、#160; 1  引言   1990年1月開工的上海地鐵1號線工程，引進(jìn)了7臺法國FCB公司制造的6.34m土壓平衡盾構(gòu)（1號7號盾構(gòu)）進(jìn)行隧道施工；上海地鐵2號線隧道工程又引進(jìn)了2臺法國FRAMATOME公司制造的6.34m土壓平衡盾構(gòu)（8號和9號盾構(gòu)）。目前這9臺盾構(gòu)正投入上海軌道明珠線二期工程的區(qū)間隧道施工中。由于上海軌道交通明珠線二期工程對盾構(gòu)設(shè)備和隧道施工信息管理有新的要求，因此，有必要對這9臺盾構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中存在的一些功能缺陷進(jìn)行技術(shù)改造。    由于土質(zhì)條件分布差異，盾構(gòu)實(shí)際前進(jìn)方向不一定是盾構(gòu)姿態(tài)方向。 

5、   設(shè)陀螺儀檢測到的盾構(gòu)方位角為A1i，    盾構(gòu)實(shí)際前進(jìn)的方向角為A2i，設(shè)計(jì)軸線的A1i    方位角為S1，n為統(tǒng)計(jì)環(huán)數(shù)，方位修正角為C1：              式中a1陀螺儀檢測到的盾構(gòu)當(dāng)前方位偏差角；           h1陀螺儀檢測到的盾構(gòu)當(dāng)前坡度偏差角； 

6、;          c1人工測量到的切口平面偏差；           c2人工測量到的盾尾平面偏差；           c3人工測量到的切口高程偏差；           c4人工測量到的盾尾高程偏差；&

7、#160;         d盾構(gòu)長度。    4  盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)管理    4.1  數(shù)據(jù)采集內(nèi)容    數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容主要是盾構(gòu)設(shè)備信息和掘進(jìn)施工信息,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲。1號7號盾構(gòu)采集了24個模擬量數(shù)據(jù)，58個開關(guān)量數(shù)據(jù)；地鐵8號、 9號盾構(gòu)采集了29個模擬量數(shù)據(jù)，87個開關(guān)量數(shù)據(jù)(表1)。表1  采集的模擬量信號表序號 模擬量 量程 量程 （8、9號盾構(gòu)） （1

8、7號盾構(gòu)） 1 上土壓（Mpa） 00.5  2 左、中、右土壓（Mpa） 00.5 00.5 3 下土壓（Mpa） 00.5  4 螺旋機(jī)上、下土壓（Mpa） 00.5 00.5 5 1、2、3、4區(qū)油壓（Mpa） 040 045 6 刀盤油壓（Mpa） 040 045 7 刀盤轉(zhuǎn)速(r/min) 01 01 8 螺旋機(jī)油壓（Mpa） 060 045 9 螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 020 020 10 上、下、左、右千斤頂位移(mm) 01200 01200 11 加泥水壓力(Mpa) 01 01 12 加泥水流量(m3) 020 020 13 注漿壓力14(Mpa) 0

9、2  14 注漿流量14(m3/h) 05  15 推進(jìn)速度(mm/min) 020 020 16 排土門開度(%) 0100 0100 17 方位角、坡度角、旋轉(zhuǎn)角（o） 360360 360360 18 皮帶機(jī)油壓(Mpa) 040  1             4.2  盾構(gòu)數(shù)據(jù)管理功能    操作界面的菜單結(jié)構(gòu)(圖3)。      5  盾構(gòu)實(shí)時數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳

10、60;   本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信采取可擴(kuò)展的專用局域。    5.1  盾構(gòu)數(shù)據(jù)采集機(jī)與地面管理計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信    采用MM300S（兆比特調(diào)制解調(diào)器）解決盾構(gòu)機(jī)和地面長距離的實(shí)時數(shù)據(jù)通信問題，其SDSL技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的低速率模擬調(diào)制解調(diào)器性能以及ISDN技術(shù)，能利用地面到盾構(gòu)機(jī)的普通銅質(zhì)電話線路傳送128kbps-2Mbps全雙工數(shù)據(jù)（02000m）。    5.2  盾構(gòu)機(jī)與遠(yuǎn)程管理者的數(shù)據(jù)通信    利用社會公共通信資源，采用傳

11、統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)撥號網(wǎng)絡(luò)方法，形成盾構(gòu)機(jī)與遠(yuǎn)程管理者的數(shù)據(jù)通信鏈路。遠(yuǎn)程管理者的計(jì)算機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)是施工地面現(xiàn)場計(jì)算機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)的鏡像。    6  工程應(yīng)用    本項(xiàng)目于2002年初開始，先后在上海軌道明珠線二期工程的22個區(qū)間隧道掘進(jìn)施工過程中應(yīng)用應(yīng)用本系統(tǒng)的施工單位有上海隧道工程股份有限公司盾構(gòu)公司、上海市政二公司、上?；A(chǔ)工程公司和上海機(jī)施公司，掘進(jìn)總里程約20km。    應(yīng)用中體現(xiàn)了本系統(tǒng)的實(shí)時性、準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)用性。    (1) 實(shí)時性 

12、0;  系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸延遲時間2S。    (2) 準(zhǔn)確性    系統(tǒng)軟件的數(shù)字處理精度0.1；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精度1（與傳感器、變送器技術(shù)特性和標(biāo)定數(shù)據(jù)有關(guān)）；姿態(tài)管理數(shù)據(jù)精度與測量修正數(shù)據(jù)的管理有關(guān)。    （3） 可靠性    在正常使用條件下，自主開發(fā)的應(yīng)用軟件在實(shí)際工程應(yīng)用中，沒有發(fā)生故障。    （4） 實(shí)用性    施工現(xiàn)場的管理人員在地面能利用計(jì)算機(jī)的實(shí)時信息及時掌握施工狀態(tài)，以便及時調(diào)度生產(chǎn)和控制施工質(zhì)量，提高了工作效率。    上海隧道股份有限公司盾構(gòu)分公司在所施工的區(qū)間隧道掘進(jìn)工程中，還配置了盾構(gòu)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能。在遠(yuǎn)程的高級管理人員利用計(jì)算機(jī)的實(shí)時信息和歷史數(shù)據(jù)，能及時分析施工數(shù)據(jù)、了解施工狀態(tài)、指導(dǎo)現(xiàn)場施工。    7  結(jié)語    通過對20世紀(jì)90年代初從法國引進(jìn)的9臺土壓平衡盾構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)改造，解決了目前上海軌道交通明珠線二期工程對隧道施工信息