自动导向系统使用说明

目录

1、介绍

2、总体介绍

2.1特征介绍

2.2 SLS-T 怎样工作

2.2.1 基础

2.2.2 掘进前的TBM定位

2.2.3 掘进中的TBM定位

2.2.4 环片定位

2.2.5 环片顺序计算和TBM驱动

2.2.6 掘进数据文本格式

2.2.7 数据传输到办公室平面

2.2.8 激光板的移动

2.2.9 TBM的控制测量

2.2.10 盾构掘进软件

3、系统内容

3.1 硬件内容

3.1.1 经纬仪

3.1.2 激光器

3.1.3 ELS

3.1.4 个人电脑

3.1.5 黄色盒子

3.1.6 盾构掘进软件

3.1.7 调制解调器

3.1.8 PLC

3.1.9 自动尾壳清洗测量

3.2 缩写

4、设备介绍

4.1 装备

4.2 观测台

4.3 ELS 目标

4.3.1 尺寸数据

4.3.2 ELS目标的技术说明

4.3.3 ELS目标的技术说明

4.4 莱卡TCA1103plus

4.4.1 TCA1103plus的技术指标

4.4.2 TCA1103plus的精度

4.4.3 ATR模式的技术数据和操作

4.4.4 防湿保护的技术指标

4.5 莱卡GUS74

4.5.1 GUS74激光器位置的TCA1103plus校正4.6 控制盒

4.7 黄色盒

4.8 棱镜

4.9 电缆

4.9.1 电缆架

4.10 电脑

4.10.1 设备介绍

4.10.2 工业电脑和显示器尺寸

4.10.3 Beltronic 19MiniX 工业电脑

5、系统软件和操作系统

5.1 总说明

5.2 系统目录的结构和内容

5.3 SLS-T，目录和文件

5.4 TPS，GEOCOM说明

5.5 ELS 显示器说明

5.6 窗体使用

6、软件

6.1 总说明

6.1.1 目录

6.2 可视化窗体

1、介绍

在隧道掘进中，为了避免机器不良偏移和方向的突然改变，对TBM及隧道设计中心的时常检测是很重的，特别是在掘进过程中。

TBM的性能特征受以下几个因素的影响：例如将要被移走的泥土（岩土，砂子，粘土）的特征，一台上百吨重的机器在软土和硬土上的行动当然不一样。如果盾构机必须在半径很小的隧道里工作，需要的程序改正就更急剧，因此更困难，甚至比在直线段上还困难。有连接千斤顶的TBM就更有机动性。

如果安装圆锥形管片，那么以上的因素就更重要，如果安装了不正确的管片，TBM将会超出限差，并且很难校正。

如果盾构能准确沿着既定的路线（施工质量更好，计划更准确）掘进，那是在好不过的。例如，为了将管片竖立而对盾尾的清洗将不再很危险，也没必要拆除受损的管片。

2、总体介绍

2.1 特征介绍

在本介绍中解释了为什么该说明书对TBM很重要。来自VMTGmbh的SLS-T 系统是经过理念发展而来，并为了保证TBM沿着设计的隧道中心高精度掘进而提供了必要的说明。它也提供了所有隧道施工文档。

SLS-T的特征：

——计算TBM位置并以图形和数字方式显示。

——计算并显示安装好后的管片的位置。

——计算并显示TBM的趋势。

——计算TBM沿设计路线上的切线值的改正曲线止值。

——预先计算将要安装的部分管片（主要指在弧线上）。

——支持不同语言。

——在建隧道的所有文档（掘进记录和日记）。

——显示千斤顶在设计弯道上的设计伸缩量。

——完成个人电脑的操作内容。

——全自动的隧道施工。

——自动的盾尾清洗测量。

——激光导向的自动检测（方位角控制）。

——在管片安装过程中的激光测站改变。

——电话遥控。

——在办公室或世界上其他任何地方的操作平台显示（通过电话连接）。

——对DTA的标准几何元素计算。

——易于操作（Windows TM程序）。

2.2 SLS-T怎样工作

下面介绍SLS-T系统的工作原理。

2.2.1 基本概念

任何测量的根本都是坐标系统。SLS-T提供了三种不同的坐标系统。

全球坐标系统：整个现场测量都源于这个系统。它用于计算所有的固定点（或控制点）、放样点和水准点。在全球坐标系统中的被需要的坐标将通过场地被传输到VMT。它包括DTA数据和激光托架数据。

TBM坐标系统：即被安装的ELS目标的尺度，在TBM里的控制点、参考点都通过该系统来计算。这些数据通常已预先由VMT决定了。该系统倚赖于TBM 轴线。它包括并证明了所有用于测量的点。对于一次主要的控制测量，该控制点能用于TBM定位。因而TBM位置能独立于SLS-T，通过转换程序被定位。DTA系统：在该系统中，里程和左右偏移量（相对于TBM上的前后参考点）将被显示出来。在该系统中坐标测定是SLS-T的主要目的。TBM位置总是倚赖于该系统。该坐标系统显示水平、垂直偏移和里程。

在管片中的应用也是很重要的。为了预先计算出管片，有必要知道它的几何形状，

这些信息应输入到VMT中。

2.2.2 TBM始发定位

SLS-T应根据TBM（由安装在托架上的仪器来决定其位置）来设定当前和始发位置数据，为了得到TBM的位置，需观测盾构机上的参考点并将坐标转换成DTA，然后用这些坐标计算TBM的精确位置，SLS-T软件将把其位置显示在屏幕上，这些由VMT来完成，参考点的测量应该由现场工程师完成，这些工作作为他们熟练TBM的练习。

2.2.3 掘进中的TBM定位

TBM的位置由一个世界坐标（XY和Z）已知的点来确定。该点将是激光经纬仪摆站的位置，激光经纬仪又以下一已知点确定方位，这样方位角就得到了。

激光束照射到ELS上，ELS就能计算激光相对于ELS面的偏角，接触点与ELS 所形成的折射角和入射角就用于决定TBM与DTA之间的偏角。

摇晃和倾斜量直接由安装在ELS上的倾斜计测得，这些数据以每秒两次实时传输到电脑中。

激光经纬仪与ELS之间的距离可以由以下三种方法得到：直接由激光经纬仪里的光电测距仪测得；托架得平均延长量；或由管片的总安装数。这些数据将沿着DTA向TBM提供里程。

这些测量数据将捆绑起来用于准确计算TBM的精确位置。TBM的位置就是由这两个参考点确定在隧道轴线上的。

2.2.4 管片定位

最后一环管片的安装由两个方面决定：（1）、TBM的已知位置；（2）、已测的伸长量和安装好的管片数。

2.2.5 管片顺序计算和TBM掘进

TBM的位置已确定并且最后一块管片已安装完毕后，下一环掘进就可以计算了，对于微小的改正数，已计算好的曲线可以直接参考DTA，如果有好几厘米的改正，改正曲线就必须计算，这应从已安装好的最后一环开始。并且沿着TBM返回到DTA中，沿DTA的正切方向插入，该改正值应考虑到TBM的机动灵活性和和管片的几何压缩。

托架的延伸计算是基于经过曲线改正后的TBM。该数据被传输到TBM电脑里，

并用来计算托架的延伸量。该数据能接受TBM的全自动控制。

用户可以自己决定水平和垂直方向上的曲线半径的改正，并怎样迅速将TBM调整到DTA上。

2.2.6 掘进数据文档

管片和盾构的测量数据已被存储并且可以显示和随时打印，以存档。也能提供清晰的隧道掘进记录。隧道掘进和管片安装的记录也可以打印出来。

2.2.7 数据传输到办公室

如果需要，TBM的位置可以通过电话线传输到办公室。并且隧道的掘进几乎可以同步地显示在屏幕上。

2.2.8 移动激光托架

移动激光经纬仪的程序更多地由SLS-T决定，而很少由我们的竞争者的产品。移动应参考到软件。现场测量师并不需要。该操作可以由技术熟练的值班工程师完成。移动的检测是全自动的，因此没有任何差错。移动可以在管片安装过程中完成，因此可以节约时间。

在对新托架的自动定位中，将所有其他未用到的棱镜以及反射面（如工作服，荧光斑纹等）盖起来，这些不久将被揭开，可能会浪费些时间。

2.2.9 TBM的控制测量

TBM的位置检测必须在规定的时间间隔内独立于SLS-T进行。时间间隔的长度由具体的隧道情况决定。

如果在隧道里有许多光源反射干扰，检测的时间间隔就应该更短，这主要考虑到大的温差影响。关于物质反射及其影响有大量的文献。在隧道测量中必须考虑到该影响。低估了这个问题将会导致很大困难，特别是对于长隧道施工。

对于控制测量，将控制点（M8螺帽）焊接在托架上，它们已经在TBM施工中被VMT定好位了。一颗适配螺钉（VMT）将固定在螺帽丝口上，现在可以对参考点进行测量到毫米，这些点的坐标的测量可以进行三维传输，能用于决定所有点位参数（偏移和倾斜等），软件的这种需要是可以实现的，因而不是SLS-T软件包的组成部分。

2.2.10 隧道掘进软件

SLS-T程序控制，计算并计划所有的用于TBM导航的参数，本章介绍了该软件

的大概轮廓。对于软件的具体操作和细节，请参阅SLS-TWindows手册和说明。前文已经提到过，SLS-T是视窗Windows下的软件，任何一位能熟练使用Windows的人都能操作SLS-T，特别适用于图形用户平台和鼠标键盘操作。

为了防止未经许可的对SLS-T的修改，该软件的所有用户，都受密码保护。例如，只有值班工程师能接触到功能键如激光方位和TBM参数。如果激光经纬仪定向改正方面出现问题，TBM的司机可以直接检查。在培训用户时密码将被解开。

多年来，SLS-T已经响誉全球，因此该软件使用多种语言并不奇怪。它可以用德语、英语、法语来操作。如果可能的话，其他语言也是可以的。

在SLS-T中的所有屏幕都可以在任何时候打印出来以存档。该软件包含了数据库，用户可以预先浏览，那意味着如果可能的话在特殊的情形下也可以打印出来。SLS-T软件能被设置成支持各种执行软件。如果需要这些可以由TBM职员完成。例如，当数据是由单个部分构成时，可以用人工将数据输入到软件里。这就保证了掘进的连续性。

其它特性是改正曲线的计算，当曲线偏离DTA时它将计算。并将计算结果沿DTA 的切线方向返回，同时也作为管片的安装模式的基础。管片安装模式提前计算管片沿着改正曲线或DTA数据，同时也考虑到了尾部灌浆和TBM位置。

3、系统组成

3.1 硬件组成

3.1.1 经纬仪

经纬仪是一台用于测量水平、垂直角和距离的仪器。仪器的技术数据见附录的“技术数据”。

3.1.2 激光器

这里有几种激光器的概念。

（1）、激光器是安装在经纬仪的物镜上的，目标的轴线与激光器的轴线同一。电源的供应和控制是由外部电源用一根电缆与之连接。

（2）、激光器集成在经纬仪内，供电和控制由经纬仪内部解决。

在本说明书中，所有版本的都称为激光经纬仪。

3.1.3 ELS

ELS（电子激光系统）是一个活动的目标。它接受到激光束并且决定射入点以及水平和垂直方向。同时，摇晃和倾斜值也通过集成倾斜计测量出来。航向偏角由ELS上的激光的入射角来测得。ELS被固定在TBM上，并且其位置在安装时就已确定。它到隧道轴线的位置也就已知了。

3.1.4 个人电脑

PC个人电脑连接有打印机和显示器。在工业PC中，所有的数据是自动集中和估计的。这些由SLS-T隧道掘进软件执行，其信息以数字和图形两种方式显示在屏幕上。TBM位置一眼就能看见。

3.1.5 黄色盒子

用于对激光经纬仪供电，也是PC和激光经纬仪之间的交会点。

3.1.6 隧道掘进软件

该软件形成了SLS-T的核心。它通过数据传输线路接收所有以上提及的设备的数据。TBM的位置就在SLS-T内计算。显示分图形和数字两种。并确保用户能在视窗Windows内操作。

3.1.7 调制解调器

调制解调器用于通过专门的电话网络遥远操作和检测。同时，TBM位置也能在办公室电脑里显示出来。

3.1.8 PLC

TBM数据（例如托架延伸值）通过TBM控制电脑被输入。这种控制就称为PLC （储存程序控制器）。PLC独立于SLS-T。它由TBM制造商提供。

3.1.9 自动盾尾清洗和测量

它用于盾尾清洗的自动测量。盾尾清洗由安装在升降架上的EDM测得。

3.2 缩写

ELS 电子激光系统

TBM 隧道钻孔机

SLS-T TBM指挥系统

SLS-RV 管线提高指挥系统

PLC 程序逻辑控制器

SLUM 自动盾尾清洗测量系统

EDM 光电测距仪

LASER 光线发射放大器

4、设备介绍

4.1 部件

SLS-T已经由VMT工程师在生产厂里安装完毕。这意味着部件已经被安装，包括电缆连接，TBM的检测。在运输过程中可能会受影响或受损伤的部件已经单独包装和运输。因此，在工作现场用2－3天的重新安装应该是容许的。这包括系统的定位和委托制作，同时在现场上不应该有其它原因来耽误工作。例如，如果现场的供电设备和电话线正常工作的话，安装才有可能。

在开始隧道掘进过程中的安装，TBM应该定位在起始轴线的盾构架上，并且电源，电话线也提供了，激光全站仪托架也安装了。因此激光经纬仪与目标之间的视线不该受人或物的阻碍。激光经纬仪与目标之间的距离应该在15到120米。实际距离应根据具体气候和可视情况决定。

4.2 托架

第一个托架一般安装在隧道外面。激光经纬仪和黄色盒子应受到保护（如：雨、雪等）。

托架不能安装在插入式环片上（即小环片），只能安装在不动的混凝土部件上。如果托架移动，TBM显示屏幕将显示它，或者将会不正确地显示出来。这些情况必须避免发生。

用于隧道始发的托架，应根据具体施工现场情况来制，这里就不再讨论。这里只给出一个安装在隧道左线墙壁上的托架的例子。

由VMT决定的托架尺寸必须能满足所有的施工环境。它由ELS的安装尺寸和激光器窗体决定的。个别托架的设计和生产由现场测量工程师决定。

4.3 ELS目标

4.3.1 尺寸

4.3.2 ELS的技术参数

ELS目标的目的是决定偏航、卷动和倾斜。它也决定了入射激光束的X、Y坐标。偏航由以下的设备决定。平行于前面的圆盘被称为“投影螺丝”。当给ELS目标供电后，它就开始沿着该点旋转。“投影螺丝”被打孔并且传输光线。当激光束

入射到“投影螺丝”上。光线的