新手秒變“老司機”
——海瑞克盾構轉向輔助系統介紹

盾構轉向是盾構掘進中的關鍵環節。目前,盾構操作人員主要通過手動調整油缸等方式來進行盾構轉向,轉向的精度很大程度上取決于操作員的經驗。如今,培養一位有經驗的盾構操作人員的成本不斷攀升。為解決這一困難,德國海瑞克公司設計了一套被稱為“推力中心系統”的盾構轉向輔助系統,以降低操作的復雜性,提升盾構施工的標準化程度。

技術原理

整套系統的核心是推力中心,也就是總推力的應用點。轉向輔助系統會根據油缸數據實時計算推力中心,并通過可視化界面,將推力中心顯示在1個坐標系中。通過控制算法,轉向輔助系統可以同時操作所有的油缸,操作人員只需要對這個推力中心的位置進行調整,算法就能自動給油缸下達對應的控制指令。這套系統可以讓操作人員直觀地認識到當前的力分布,然后通過觸摸屏調整推力中心的設定點,控制盾構前進,判斷和操作的難度大大降低;通過調整控制算法,系統可以與所有已知的油缸配置兼容,無論其數量、分組和尺寸如何,這意味著系統可以適配幾乎所有盾構;此外,系統還可以根據操作者的喜好,調整操作方式,除了觸摸屏外,操作者可以選擇使用按鈕、滑塊或操縱桿來進行控制,圖形化的用戶界面加上多種操作模式讓使用難度降到了最低,即使是沒有經驗的操作人員也能良好地完成駕駛任務。

應用和發展

目前,這套盾構轉向輔助系統已在一些盾構施工中得到了使用(如英國HS2項目)。盾構保留了傳統的控制面板,以便在緊急情況下能切換手動操作。在大部分情況下,操作員會通過觸摸屏使用圖形用戶界面來控制盾構。推力中心的位置設定可以用指尖拖動來完成,然后通過“+”和“-”按鈕進行微調,操作員不再需要手動調整油缸行程,整個操作過程直觀且輕松。

盾構轉向輔助系統大大簡化了操作流程,讓自動化操控成為了可能。目前,這套轉向輔助系統已經有了全自動模式,可以根據施工計劃自動設置推力中心的位置,操作者只需要監控過程即可,這給未來的全自動化盾構研發打下了基礎。