新手秒变“老司机”——海瑞克盾构转向辅助系统介绍

盾构转向是盾构掘进中的关键环节。目前,盾构操作人员主要通过手动调整油缸等方式来进行盾构转向,转向的精度很大程度上取决于操作员的经验。如今,培养一位有经验的盾构操作人员的成本不断攀升。为解决这一困难,德国海瑞克公司设计了一套被称为“推力中心系统”的盾构转向辅助系统,以降低操作的复杂性,提升盾构施工的标准化程度。

技术原理

整套系统的核心是推力中心,也就是总推力的应用点。转向辅助系统会根据油缸数据实时计算推力中心,并通过可视化界面,将推力中心显示在1个坐标系中。通过控制算法,转向辅助系统可以同时操作所有的油缸,操作人员只需要对这个推力中心的位置进行调整,算法就能自动给油缸下达对应的控制指令。这套系统可以让操作人员直观地认识到当前的力分布,然后通过触摸屏调整推力中心的设定点,控制盾构前进,判断和操作的难度大大降低;通过调整控制算法,系统可以与所有已知的油缸配置兼容,无论其数量、分组和尺寸如何,这意味着系统可以适配几乎所有盾构;此外,系统还可以根据操作者的喜好,调整操作方式,除了触摸屏外,操作者可以选择使用按钮、滑块或操纵杆来进行控制,图形化的用户界面加上多种操作模式让使用难度降到了最低,即使是没有经验的操作人员也能良好地完成驾驶任务。

应用和发展

目前,这套盾构转向辅助系统已在一些盾构施工中得到了使用(如英国HS2项目)。盾构保留了传统的控制面板,以便在紧急情况下能切换手动操作。在大部分情况下,操作员会通过触摸屏使用图形用户界面来控制盾构。推力中心的位置设定可以用指尖拖动来完成,然后通过“+”和“-”按钮进行微调,操作员不再需要手动调整油缸行程,整个操作过程直观且轻松。

盾构转向辅助系统大大简化了操作流程,让自动化操控成为了可能。目前,这套转向辅助系统已经有了全自动模式,可以根据施工计划自动设置推力中心的位置,操作者只需要监控过程即可,这给未来的全自动化盾构研发打下了基础。