高柳　圭伺

シールド機制御アルゴリズムの改良と現場実測データによる検証

指導教官　杉本　光隆

現在、シールドマシンの制御・操作は自動掘進システムにより行われている。しかし、シールド掘削に関連する地盤物性値やシールドマシンに作用する外力、およびその挙動については未解明な点が多く、これらのシステムはいくつかの経験的な関係を基にし、理論的な背景を持たない。したがって、従来の自動掘進システムでは、複雑な地層や異形断面シールドの制御に対応することが困難である。これらの問題点を解決するためには、シールドマシンの作用力が力学的釣り合い条件を満たすよう、シールドマシンの挙動・掘進条件を考慮できるシールド機の動力学モデルの確立が必要である。本研究で用いたシールド機の動力学モデルの合理性は，理想データ，現場計測データによって検証されている。また，既往の研究より，シールド機制御アルゴリズムの開発されて，エレクター位置・ジャッキ位置に影響されずにシールド機の制御力を適切に求めることが可能となっている。
本研究では、シールド機制御アルゴリズムの開発を目的として、既往の研究で開発された制御アルゴリズムを改良するとともに、ジャッキ力に関する現場実測データと改良したシールド機制御アルゴリズムの計算値を比較することにより，本制御アルゴリズムの妥当性を検証する。以下に解析手順を示す。
�@ シュミレーターにより、計画線形からの偏差と掘進速度の偏差を算出。
�A �@より得られた偏差を用いて，最適化法により制御力を算出。
�B �Aの制御力を用いてシュミレーションさせて、計算位置と計画線形とを比較し、本制御アルゴリズムの妥当性を検証する。
�C 現場実測データを用いて，検証する。
上記の結果、本研究で改良を行った制御アルゴリズムは，合理性を証明することができた。実際のシールドの初期位置が計画線形からずれていると，鉛直ジャッキモーメントの最適値を求めることが困難な場合があることが明らかとなった。