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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025018765
(43)【公開日】2025-02-06
(54)【発明の名称】トンネル掘削機システム
(51)【国際特許分類】
E21D 9/093 20060101AFI20250130BHJP
【ＦＩ】
E21D9/093 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023122757
(22)【出願日】2023-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】523286462
【氏名又は名称】株式会社ネットリンクス
(74)【代理人】
【識別番号】110001151
【氏名又は名称】あいわ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】市川 政美
(72)【発明者】
【氏名】山崎 友誉
(72)【発明者】
【氏名】中村 太三
(72)【発明者】
【氏名】田中 宏典
(72)【発明者】
【氏名】本合 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】小林 修
(72)【発明者】
【氏名】福田 靖
(72)【発明者】
【氏名】山田 和彦
(72)【発明者】
【氏名】森 豊
(72)【発明者】
【氏名】高橋 優
【テーマコード（参考）】
2D054
【Ｆターム（参考）】
2D054AC01
2D054GA04
2D054GA23
2D054GA56
2D054GA62
2D054GA65
(57)【要約】
【課題】トンネル掘削機の掘削位置が計画線形からずれても簡単に、且つ、確実に修正することができる掘進予定線形決定システム及びジャッキ制御システムの少なくともいずれかの提供。
【解決手段】トンネル掘削機の計画線形を記憶する計画線形記憶部７０と、掘進位置の計画線形に対する偏差量を算出する偏差量算出部７２と、トンネル掘削機の掘進位置を計画線形に沿うように修正する修正線形が記憶された修正線形記憶部７３と、偏差量に基づいて複数の修正線形のうちのいずれかを選択する修正線形選択部７４とを備え、修正線形は、偏差量と、掘進位置から偏差量を０とする計画線形上の目標位置までの掘進距離である修正掘進距離との関係を示すものであって、修正掘進距離に対する偏差量が単調増加する曲線であり、修正線形は、目標位置を除いて同じ偏差量に対する修正掘進距離が大きくなる順に複数設定されている掘進予定線形決定システム。
【選択図】図２
【解決手段】トンネル掘削機の計画線形を記憶する計画線形記憶部７０と、掘進位置の計画線形に対する偏差量を算出する偏差量算出部７２と、トンネル掘削機の掘進位置を計画線形に沿うように修正する修正線形が記憶された修正線形記憶部７３と、偏差量に基づいて複数の修正線形のうちのいずれかを選択する修正線形選択部７４とを備え、修正線形は、偏差量と、掘進位置から偏差量を０とする計画線形上の目標位置までの掘進距離である修正掘進距離との関係を示すものであって、修正掘進距離に対する偏差量が単調増加する曲線であり、修正線形は、目標位置を除いて同じ偏差量に対する修正掘進距離が大きくなる順に複数設定されている掘進予定線形決定システム。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル掘削機が掘進する際に用いられ、掘進位置の計画線形からのずれを修正する修正線形を決定する掘進予定線形決定システムであって、
前記トンネル掘削機が掘進する前記計画線形を記憶する計画線形記憶部と、
前記掘進位置の前記計画線形に対する偏差量を算出する偏差量算出部と、
前記トンネル掘削機の前記掘進位置を前記計画線形に沿うように修正する修正線形が記憶された修正線形記憶部と、
前記修正線形記憶部に記憶された前記修正線形は、前記偏差量と、前記掘進位置から前記偏差量を０とする前記計画線形上の目標位置までの掘進距離である修正掘進距離との関係を示すものであって、前記修正掘進距離に対する前記偏差量が単調増加する曲線であり、
前記修正線形は、前記目標位置を除いて同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が大きくなる順に複数設定されており、
前記偏差量に基づいて複数の前記修正線形のうちのいずれかを選択する修正線形選択部と、
を備えることを特徴とするトンネル掘削機の掘進予定線形決定システム。
前記トンネル掘削機が掘進する前記計画線形を記憶する計画線形記憶部と、
前記掘進位置の前記計画線形に対する偏差量を算出する偏差量算出部と、
前記トンネル掘削機の前記掘進位置を前記計画線形に沿うように修正する修正線形が記憶された修正線形記憶部と、
前記修正線形記憶部に記憶された前記修正線形は、前記偏差量と、前記掘進位置から前記偏差量を０とする前記計画線形上の目標位置までの掘進距離である修正掘進距離との関係を示すものであって、前記修正掘進距離に対する前記偏差量が単調増加する曲線であり、
前記修正線形は、前記目標位置を除いて同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が大きくなる順に複数設定されており、
前記偏差量に基づいて複数の前記修正線形のうちのいずれかを選択する修正線形選択部と、
を備えることを特徴とするトンネル掘削機の掘進予定線形決定システム。
【請求項2】
前記修正線形は、前記目標位置に近づくほど、前記偏差量に対する前記修正掘進距離の比が大きくなる曲線であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の掘進予定線形決定システム。
【請求項3】
前記偏差量算出部が算出した前記偏差量が閾値を超えた場合、
該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より大きければ、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形より、同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が小さい修正線形を選択し、
該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量と同じであれば、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形を選択し、
該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より小さければ、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形より、同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が大きい修正線形を選択する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトンネル掘削機の掘進予定線形決定システム。
該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より大きければ、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形より、同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が小さい修正線形を選択し、
該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量と同じであれば、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形を選択し、
該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より小さければ、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形より、同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が大きい修正線形を選択する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトンネル掘削機の掘進予定線形決定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル掘削機が掘進する際の計画線形からのずれを修正する修正線形を決定し掘削するためのトンネル掘削機システム、すなわち掘進予定線形決定システム及びジャッキ制御システムの少なくともいずれかに関する。
【背景技術】
【0002】
シールド掘進機等のトンネル掘削機により地盤を掘進すると、掘進位置が予定されている計画線形からずれてしまうことがある。
計画に従ってトンネルを掘削するには、トンネル掘削機による掘削位置のずれを修正して計画線形に戻しながら掘進を行う必要がある。
計画に従ってトンネルを掘削するには、トンネル掘削機による掘削位置のずれを修正して計画線形に戻しながら掘進を行う必要がある。
【0003】
特許文献１には、シールド掘進機の位置を測量によって把握し、測量データと計画路線とを対比して偏位量を求め、現在のリングからｎ番目のリングにおいて、偏位量が零となるように路線修正を行う掘進管理システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平９－２９６６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような路線修正を行う際には、修正を行おうとする者によって個人の技量や経験などの差によるバラつきが生じたトンネル線形となってしまう。また、土質などの条件によっては、計画路線に戻すための修正計画に対して近づかない場合や近づきすぎる場合があり、再び修正計画を行うことになるが、この際にも個人差によるバラつきが生じることになる。
【0006】
また、修正計画を実施する際には、トンネル掘削機の推進ジャッキを制御して掘進を行うが、各推進ジャッキを制御する際に個人の技量や経験などの差によってその制御方法が異なりバラつきが生じる。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、トンネル掘削機の掘削位置が計画線形からずれても個人差によるバラつきが生じず、簡単に、且つ、確実に修正することができるトンネル掘削機の掘進予定線形決定システム及びジャッキ制御システムの少なくともいずれかを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
手段１は、トンネル掘削機が掘進する際に用いられ、掘進位置の計画線形からのずれを修正する修正線形を決定する掘進予定線形決定システムであって、前記トンネル掘削機が掘進する前記計画線形を記憶する計画線形記憶部と、前記掘進位置の前記計画線形に対する偏差量を算出する偏差量算出部と、前記トンネル掘削機の前記掘進位置を前記計画線形に沿うように修正する修正線形が記憶された修正線形記憶部と、前記修正線形記憶部に記憶された前記修正線形は、前記偏差量と、前記掘進位置から前記偏差量を０とする前記計画線形上の目標位置までの掘進距離である修正掘進距離との関係を示すものであって、前記修正掘進距離に対する前記偏差量が単調増加する曲線であり、前記修正線形は、前記目標位置を除いて同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が大きくなる順に複数設定されており、前記偏差量に基づいて複数の前記修正線形のうちのいずれかを選択する修正線形選択部とを備えることを特徴とするトンネル掘削機の掘進予定線形決定システムである。
【0009】
手段２は、前記修正線形は、前記目標位置に近づくほど、前記偏差量に対する前記修正掘進距離の比が大きくなる曲線であることを特徴とする手段１に記載のトンネル掘削機の掘進予定線形決定システムである。
【0010】
手段３は、前記偏差量算出部が算出した前記偏差量が閾値を超えた場合、該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より大きければ、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形より、同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が小さい修正線形を選択し、該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量と同じであれば、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形を選択し、該偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より小さければ、前記修正線形選択部は、前回選択した修正線形より、同じ偏差量に対する前記修正掘進距離が大きい修正線形を選択することを特徴とする手段１又は手段２に記載のトンネル掘削機の掘進予定線形決定システムである。
【0011】
手段４は、トンネル掘削機が有する複数の推進ジャッキのバルブを制御するジャッキ制御システムであって、補正角に基づいて前記推進ジャッキのジャッキ合力点を算出する合力点算出部と、前記合力点算出部が算出した前記ジャッキ合力点に基づいて前記推進ジャッキのバルブの開度を算出するバルブ開度算出部と、を備え、前記バルブ開度算出部は、前記バルブに設定される最大バルブ開度と最小バルブ開度、中心点から前記ジャッキ合力点までの距離である合力点距離に基づいて、前記推進ジャッキが配置された位置が中心点と前記ジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度であるジャッキ合力点角度から１度変化するときのバルブ開度の変化量であるバルブ開度変化量を算出し、前記推進ジャッキが配置された位置と中心点とを結ぶ直線の角度と、前記ジャッキ合力点角度との差である角度差を算出し、前記バルブ開度変化量と前記角度差に基づいて、推進ジャッキのバルブの開度を算出することを特徴とするジャッキ制御システムである。
【0012】
手段５は、トンネル掘削機が有する複数の推進ジャッキのバルブを制御するジャッキ制御システムであって、前記複数の推進ジャッキは、複数を組として４以上のブロックに区分けされ同一のブロック内の推進ジャッキは同じバルブであるブロックバルブで制御され、補正角に基づいて前記推進ジャッキのジャッキ合力点を算出する合力点算出部と、前記合力点算出部が算出した前記ジャッキ合力点に基づいて前記推進ジャッキが個々にバルブで制御されるとしたときに、前記推進ジャッキの個々のバルブの開度を算出する個別ジャッキバルブ開度算出部と、前記ブロックごとのブロックバルブの開度を算出するブロックバルブ開度算出部と、を備え、前記個別ジャッキバルブ開度算出部は、前記バルブに設定される最大バルブ開度と最小バルブ開度、中心点から前記ジャッキ合力点までの距離である合力点距離に基づいて、前記推進ジャッキが配置された位置が中心点と前記ジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度であるジャッキ合力点角度から１度変化するときのバルブ開度の変化量であるバルブ開度変化量を算出し、前記推進ジャッキが配置された位置と中心点とを結ぶ直線の角度と、前記ジャッキ合力点角度との差である角度差を算出し、前記バルブ開度変化量と前記角度差に基づいて、推進ジャッキのバルブの開度を算出し、前記ブロックバルブ開度算出部は、前記個別ジャッキバルブ開度算出部が算出した前記個々のバルブの開度をブロックごとに合計したブロック合計バルブ開度を算出し、前記ブロック合計バルブ開度、ブロックの配置角度に基づいて個々のブロックのジャッキ合力点である個別ブロックジャッキ合力点を算出し、前記個別ブロックジャッキ合力点に基づいてすべてのブロックのジャッキ合力点である総合ブロックジャッキ合力点を算出し、前記ブロックバルブに設定される最大バルブ開度と最小バルブ開度、中心点から前記総合ブロックジャッキ合力点までの距離である総合ブロックジャッキ合力点距離に基づいて、前記ブロックが配置された位置が中心点と前記総合ブロックジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度である総合ブロックジャッキ合力点角度から１度変化するときのブロックバルブ開度の変化量であるブロックバルブ開度変化量を算出し、前記ブロックが配置された位置と中心点とを結ぶ直線の角度と、前記総合ブロックジャッキ合力点角度との差であるブロック角度差を算出し、前記ブロックバルブ開度変化量と前記ブロック角度差に基づいて、推進ジャッキのブロックバルブの開度を算出することを特徴とするジャッキ制御システムである。
【発明の効果】
【0013】
本発明のトンネル掘削機の掘進予定線形決定システムは、トンネル掘削機の掘削位置が計画線形からずれると、あらかじめ設定されている複数の修正線形から偏差量に基づいて選択した修正線形に沿って修正することができるので、個人の技量や経験などの差によるバラつきがない。また、面倒な軌道計算を行うことなく、掘削位置を簡単に確実に計画線形に寄せることができる。
【0014】
加えて、修正曲線は、目標位置に近づくほど、偏差量に対する修正掘進距離の比が大きくなる曲線であれば、修正線形の計画線形に対する角度が目標位置に近づくにしたがって次第に緩やかになるため、掘削位置を徐々に安定して計画線形に寄せることができる。
【0015】
加えて、偏差量が閾値を超えた場合、修正線形選択部は、この偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より大きければ、前回選択した修正線形より同じ偏差量に対する修正掘進距離が小さい修正線形を選択し、偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量と同じであれば、前回選択した修正線形を選択し、偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より小さければ、前回選択した修正線形より同じ偏差量に対する修正掘進距離が大きい修正線形を選択すると、トンネル掘削機の軌道修正が必要な場合のみに、計画線形から大きくずれることなく確実に最適な修正を行うことができる。
【0016】
本発明のシールドジャッキ制御システムは、目標とする補正角に対応する合力点に基づいて、個人の技量や経験などの差によるバラつきがなく適切にシールドジャッキの各バルブ制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１の実施形態に係るトンネル掘削機の概略図である。
【図2】第１の実施形態を示す掘進予定線形決定システムのブロック図である。
【図3】第１の実施形態に係る複数の修正線形の概略図である。
【図4】第１の実施形態に係る修正線形から補正角を決定するための説明図である。
【図5】第１の実施形態に係る修正線形ごとの偏差量と補正角との関係を示す図である。
【図6】第１の実施形態に係るシールドジャッキ制御システムのブロック図である。
【図7】第１の実施形態に係るシールドジャッキの配置図である。
【図8】第１の実施形態に係る各シールドジャッキのジャッキ角度、角度差、バルブ開度差、バルブ開度を示す図である。
【図9】第１の実施形態に係るトンネル掘削機の掘進予定線形決定処理の流れ図である。
【図10】第２の実施形態に係るシールドジャッキの配置図である。
【図11】第２の実施形態に係るシールドジャッキ制御システムのブロック図である。
【図12】第２の実施形態に係る各ジャッキブロックのブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標と総合ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標を示す図である。
【図13】第３の実施形態に係るシールドジャッキの配置図である。
【図14】第３の実施形態に係るディスプレイ画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照する等して説明する。
なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【0019】
【0020】
図１はトンネル掘削機の概略図であり、図２は掘進予定線形決定システムのブロック図であり、図３は複数の修正線形の概略図であり、図４は修正線形から補正角を算出するための説明図であり、図５は修正線形ごとの偏差量と補正角との関係を示す図であり、図６はシールドジャッキ制御システムのブロック図であり、図７はシールドジャッキの配置図であり、図８は各シールドジャッキのジャッキ角度、角度差、バルブ開度差、バルブ開度を示す図であり、図９はトンネル掘削機の掘進予定線形決定処理の流れ図である。
【0021】
図１に示すように、本実施形態に係るトンネル掘削機はシールド掘進機１であって、円形の回転カッタ２と、回転カッタ２の裏面側に形成されたチャンバ３とを有し、回転カッタ２を回転させることにより地山を切削しながら前進する。
【0022】
掘削された土砂は、チャンバ３に取り込まれ、図示しない排泥管等を介して後方へ排出される。
【0023】
チャンバ３の後方のフレームには測量機４が設置され、シールド掘進機１による掘進位置や姿勢を把握できるようになっている。
【0024】
回転カッタ２は、シールド掘進機１の前端面に設けられ、ギア等を介して回転カッタ２に連結されたモータを駆動することにより、シールド掘進機１の中心軸周りに回転する。
【0025】
回転カッタ２には複数のカッタービット（不図示）が設けられ、回転カッタ２を回転させるとともに複数の（本実施形態では１２本の）シールドジャッキ５を伸ばして反力をとることにより、トンネルが掘削される。
【0026】
シールドジャッキ５はシールド掘進機１の周方向に等間隔で配置され（図６）、シールドジャッキ５の給油路に設けられたバルブ５０を適宜開閉させることにより、シールドジャッキ５の伸縮量や圧力を調整することができる。
【0027】
シールド掘進機１には、その動作を制御する制御装置６が設けられ、制御装置６はコンピュータで構成されており、ディスプレイ６０が接続される。ディスプレイ６０はタッチパネルとなっており、操作ボタン、算出結果等が表示される。
【0028】
制御装置６は、シールド掘進機１による掘進位置の計画線形からのずれを修正する修正線形を決定する掘進予定線形決定システム７（図２）、及び、掘進予定線形決定システム７が決定した修正線形に応じてシールド掘進機１の掘進方向を修正するべくシールドジャッキ５を制御するシールドジャッキ制御システム８（図５）を備える。
【0029】
図２に示すように、掘進予定線形決定システム７は、シールド掘進機１が掘進する計画線形を記憶する計画線形記憶部７０と、シールド掘進機１の掘進位置を記憶する掘進位置記憶部７１と、掘進位置の計画線形に対する偏差量を算出する偏差量算出部７２と、シールド掘進機１の掘進位置を計画線形に沿うように修正する修正線形が記憶された修正線形記憶部７３と、偏差量に基づいて複数の修正線形のうちのいずれかを選択する修正線形選択部７４とを備える。
【0030】
計画線形記憶部７０に記憶される計画線形は、施工計画に基づいて設計されたシールド掘進機１の計画軌道の線形データである。
【0031】
掘進位置記憶部７１は、シールド掘進機１に搭載された測量機４からデータを取得して記憶する。
【0032】
測量機４から自動測量した掘進位置を示す座標などの掘進位置データが掘進位置記憶部７１に送信されて記憶される。測量機４による測量は、セグメントの１リングごとに複数回行われる。
【0033】
掘進位置データには、シールド掘進機１の任意の点（例えば中心軸上の所定の点で複数でも良い）で、方位角の情報も含まれていても良い。
【0034】
偏差量算出部７２は、計画線形記憶部７０から計画線形を取得するとともに。掘進位置記憶部７１から掘進位置を取得する。
【0035】
偏差量算出部７２は、取得した計画線形と掘進位置とに基づいて、掘進位置の計画線形に対する偏差量を算出する。
【0036】
偏差量は、シールド掘進機の現在の位置と計画線形とのズレであって、トンネル進行方向（Ｚ軸方向）について、水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）にそれぞれ算出される。
【0037】
修正線形記憶部７３に記憶される修正線形は、図３に示すように、偏差量と、掘進位置から偏差量を０とする計画線形上の目標位置までの掘進距離である修正掘進距離との関係を示すものであって、修正掘進距離に対する偏差量が単調増加する曲線であり、目標位置を除いて同じ偏差量に対する修正掘進距離が大きくなる順に複数設定されている。
【0038】
修正線形は、縦軸を偏差量、横軸を修正掘進距離として示されている。修正線形は、修正掘進距離がトンネル進行方向（Ｚ軸方向）に対応し、偏差量が水平方向（Ｘ軸方向）又は垂直方向（Ｙ軸方向）に対応している。すなわち、修正線形は、トンネル進行方向（Ｚ軸方向）の修正掘進距離と水平方向（Ｘ軸方向）の偏差量との関係を示すものと、トンネル進行方向（Ｚ軸方向）の修正掘進距離と垂直方向（Ｙ軸方向）の偏差量との関係を示すものとがそれぞれ設定されている。これらは、いずれも同じもので図３で示している。
【0039】
本実施形態では、修正線形は、目標位置に近づくほど偏差量に対する修正掘進距離の比が大きくなる曲線で、クロソイド曲線の一部を採用している。修正線形は、偏差量に対する修正掘進距離が最も大きい修正線形Ａから偏差量に対する修正掘進距離が最も小さい修正線形Ｅまでの５本が設定されている。
【0040】
クロソイド曲線は、曲率を一定割合で変化させていった場合に描かれる曲線であって、曲線上のいかなる点でも、始点からの曲線長とその点での曲率半径との積が一定になる。
Ｌ：始点からの曲線長（ｍ）、Ｒ：曲率半径（ｍ）、Ｐ：クロソイドパラメータ（ｍ）とすると、
Ｌ×Ｒ＝Ｐ2である。
Ｌ：始点からの曲線長（ｍ）、Ｒ：曲率半径（ｍ）、Ｐ：クロソイドパラメータ（ｍ）とすると、
Ｌ×Ｒ＝Ｐ2である。
【0041】
例えば、修正線形Ａは、Ｐ2＝１６０のクロソイド曲線であり、修正線形Ｂは、Ｐ2＝１３０のクロソイド曲線であり、修正線形Ｃは、Ｐ2＝１００のクロソイド曲線であり、修正線形Ｄは、Ｐ2＝７０のクロソイド曲線であり、修正線形Ｅは、Ｐ2＝４０のクロソイド曲線である。
【0042】
クロソイド曲線をトンネル進行方向（Ｚ軸方向）と水平方向（Ｘ軸方向）とのＺＸ平面について描画すると、
修正掘進距離Ｚ≒L×[1－L2/(2!×5×22×R2)＋L4/(4!×9×24×R4)－L6/(6!×13×26×R6)]
偏差量Ｘ≒L2/(6×R)×{1－L2/[(3!×7×22)/3]×R2＋L4/[(5!×11×24)/3] ×R4]－L6/(7!×15×26)/3×R6]}
となる。
修正掘進距離Ｚ≒L×[1－L2/(2!×5×22×R2)＋L4/(4!×9×24×R4)－L6/(6!×13×26×R6)]
偏差量Ｘ≒L2/(6×R)×{1－L2/[(3!×7×22)/3]×R2＋L4/[(5!×11×24)/3] ×R4]－L6/(7!×15×26)/3×R6]}
となる。
【0043】
Ｒ＝Ｐ2/Ｌを上記式に代入すると、
修正掘進距離Ｚ＝L{1－L2/[2!×5×22×(P4/L2)]＋L4/[4!×9×24×(P8/L4)]－L6/[6!×13×26×(P8/L4)] }…式１
偏差量Ｘ≒L2/[6×(P2/L)]×{1－L2/[(3!×7×22)/3]×(P4/L2)＋L4/[(5!×11×24)/3]×(P8/L4)]－L6/[(7!×15×26)/3×(P12/L6)]}…式２
となる。
修正掘進距離Ｚ＝L{1－L2/[2!×5×22×(P4/L2)]＋L4/[4!×9×24×(P8/L4)]－L6/[6!×13×26×(P8/L4)] }…式１
偏差量Ｘ≒L2/[6×(P2/L)]×{1－L2/[(3!×7×22)/3]×(P4/L2)＋L4/[(5!×11×24)/3]×(P8/L4)]－L6/[(7!×15×26)/3×(P12/L6)]}…式２
となる。
【0044】
式２に偏差量Ｘと修正線形のＰ2を代入してＬを計算し、式１にＬとＰ2を代入して修正掘進距離Ｚを算出することができる。
すなわち、偏差量を算出することによって、ある修正線形に沿って掘進した時に、どのような距離を掘進したら計画線形に寄せることができるか知ることができる。
すなわち、偏差量を算出することによって、ある修正線形に沿って掘進した時に、どのような距離を掘進したら計画線形に寄せることができるか知ることができる。
【0045】
トンネル進行方向（Ｚ軸方向）と垂直方向（Ｙ軸方向）とのＺＹ平面についても同様である。
なお、修正線形ごとに偏差量と修正掘進距離との関係を示す対応表を作成しておき、偏差量の近似値から修正掘進距離を取得するようにしても良い。
なお、修正線形ごとに偏差量と修正掘進距離との関係を示す対応表を作成しておき、偏差量の近似値から修正掘進距離を取得するようにしても良い。
【0046】
掘進方向を修正するためには、シールド掘進機１の角度（例えば、回転カッタ２の面板の面向き方向の角度）を水平方向及び垂直方向にそれぞれ補正する必要がある。
修正線形は目標位置において偏差量が０になる曲線なので、シールド掘進機１の補正角は、修正線形ごとに偏差量によって決定される。
修正線形は目標位置において偏差量が０になる曲線なので、シールド掘進機１の補正角は、修正線形ごとに偏差量によって決定される。
【0047】
図４を用いて、補正角の決定方法を説明する。
ある修正線形を用いて、現在のシールド掘進機１の掘進位置ｎ１であり、次のピッチである測量による所定の掘進位置ｎ２までの補正角を求める。
ある修正線形を用いて、現在のシールド掘進機１の掘進位置ｎ１であり、次のピッチである測量による所定の掘進位置ｎ２までの補正角を求める。
【0048】
掘進位置ｎ１における水平方向（Ｘ軸方向）の偏差量がｎ１ｘ〔ｍｍ〕である場合、修正線形における修正掘進距離は、ｎ１ｚ〔ｍ〕である。
【0049】
掘進位置ｎ１から掘進位置ｎ２までの掘進距離は、予め定めており既知である（例えばα〔ｍ〕とする）ので、その分だけ進んだ位置での修正掘進距離ｎ１ｚ－αが掘進位置ｎ２での修正掘進距離ｎ２ｚとなる。
修正線形における掘進位置ｎ２の修正掘進距離ｎ２ｚに対応する偏差量ｎ２ｘが取得できる。
修正線形における掘進位置ｎ２の修正掘進距離ｎ２ｚに対応する偏差量ｎ２ｘが取得できる。
【0050】
この掘進位置ｎ２における水平方向（Ｘ軸方向）の偏差量ｎ２ｘが、次の掘進において目標とする水平方向（Ｘ軸方向）の偏差量である目標水平偏差量である。
【0051】
そして、掘進位置ｎ１における偏差量ｎ１ｘと、目標水平偏差量（掘進位置ｎ２における偏差量ｎ２ｘ）との差が今回の掘進距離αで補正しようとする偏差量であるので、この関係に基づいて補正角を
補正角＝ｔａｎ-1（［ｎ１ｘ－ｎ２ｘ］／α）
の式に基づいて算出する。
補正角＝ｔａｎ-1（［ｎ１ｘ－ｎ２ｘ］／α）
の式に基づいて算出する。
【0052】
同様に垂直方向（Ｙ軸方向）における掘進位置ｎ１における偏差量ｎ１ｙ、目標垂直偏差量（掘進位置ｎ２における偏差量ｎ２ｙ）及び補正角についても求めることができる。
すべての修正線形についても同様に求めることができる。
すべての修正線形についても同様に求めることができる。
【0053】
図５に、修正線形Ａ～修正線形Ｅの偏差量と補正角との関係を示す。
修正線形Ａ～修正線形Ｅの順に、偏差量に対して補正角が小さくなるようになっている。
修正線形Ａ～修正線形Ｅの順に、偏差量に対して補正角が小さくなるようになっている。
【0054】
そして、所定の修正線形が選択され、水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）の補正角並びに掘進位置ｎ１から掘進位置ｎ２までの掘進距離（α）に基づいて、掘進位置ｎ２まで掘進が行われる。
【0055】
掘進位置ｎ２までの掘進が行われた段階で、測量機４による掘進位置データが掘進位置記憶部７１に記憶され、偏差量算出部７２により偏差量が算出される。
【0056】
算出された偏差量に基づいて、同様に、次のα（ｍ）を掘進する掘進位置ｎ３（不図示）までの補正角が設定される。
【0057】
補正角を設定するために用いられる修正線形は、修正線形選択部７４によって修正線形記憶部７３に記憶された複数の修正線形から選択される。
【0058】
修正線形選択部７４による水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）についての修正線形の選択は、以下のように行われる。
なお、偏差量算出部７２が算出した偏差量が、所定の範囲内（例えば水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）のいずれも±５ｍｍ未満）であった場合には、計画線形通りでずれなく掘進しているものとして、修正を行わない。
なお、偏差量算出部７２が算出した偏差量が、所定の範囲内（例えば水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）のいずれも±５ｍｍ未満）であった場合には、計画線形通りでずれなく掘進しているものとして、修正を行わない。
【0059】
偏差量算出部７２が算出した偏差量が、所定の範囲を超えるもの（例えば水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）のいずれかが５ｍｍ以上）であった場合には、計画線形からずれが生じているものとして、修正を行う。
【0060】
修正線形選択部７４は、偏差量算出部７２が算出した偏差量が、前回用いた修正線形に沿って掘進したときの目標偏差量から所定の範囲内であれば、前回用いた修正線形を選択する。
【0061】
修正線形選択部７４は、偏差量算出部７２が算出した偏差量が、前回用いた修正線形に沿って掘進したときの目標偏差量より所定値以上小さければ、前回用いた修正線形より同じ偏差量に対する修正掘進距離の大きい修正線形を選択する。
【0062】
修正線形選択部７４は、偏差量算出部７２が算出した偏差量が、前回用いた修正線形に沿って掘進したときの目標偏差量より所定値以上大きければ、前回用いた修正線形より同じ偏差量に対する修正掘進距離の小さい修正線形を選択する。
【0063】
修正線形選択部７４による垂直方向（Ｙ軸方向）の修正線形の選択の具体的な一例について図３を用いて説明する。
【0064】
修正線形Ｃに沿って、垂直方向（Ｙ軸方向）の偏差量が＋３０ｍｍの掘進位置ｎ１点から目標垂直偏差量のｎ２点までの所定距離（例えば、５０ｃｍ）をシールド掘進機１を掘進させたとする。
【0065】
修正線形Ｃは、＋３０ｍｍの偏差量を１１．８ｍの修正掘進距離で徐々に０にするための修正線形である。
【0066】
修正線形Ｃに沿って５０ｃｍ掘進したときの偏差量算出部７２によって偏差量を算出する。
【0067】
偏差量算出部７２によって算出された偏差量が、修正線形Ｃに沿って５０ｃｍ掘進した場合のｎ２点での目標偏差量から所定の範囲内（ａ）であれば、引き続き前回用いた修正線形Ｃを選択し、修正線形Ｃに基づいて次の掘削の補正角を設定する。
【0068】
偏差量算出部７２によって算出された偏差量が、修正線形Ｃに沿って５０ｃｍ掘進した場合のｎ２点での目標偏差量より所定の範囲内（ａ）をはずれて小さければ（ｂ）、その隣の修正線形Ｄを選択し、修正線形Ｄに基づいて次の掘削の補正角を設定する。すなわち、シールド掘進機１が急激に計画線形に近づきすぎているので、より緩やかに計画線形に近づく修正線形Ｄが選択される。
【0069】
偏差量算出部７２によって算出された偏差量が、修正線形Ｃに沿って５０ｃｍ掘進した場合のｎ２点での目標偏差量より所定の範囲内（ａ）をはずれて大きければ（ｃ）、その隣の修正線形Ｂを選択し、修正線形Ｂに基づいて次の掘削の補正角を設定する。すなわち、シールド掘進機１が計画線形に近づかず離れていく傾向なので、より急激に計画線形に近づく修正線形Ｂが選択される。
【0070】
なお、水平方向の偏差量は、進行方向に向かって計画線形よりも右にずれている場合に＋、左にずれている場合に－とし、垂直方向の偏差量は、進行方向に向かって計画線形よりも上にずれている場合に＋、下にずれている場合に－とする。
【0071】
補正角は、選択された修正線形における偏差量に基づいて、偏差量と補正角との関係から決定される（図４）。
【0072】
偏差量算出部７２による偏差量の算出、及び、修正線形選択部７４による修正線形の選択は、セグメントの１リング分掘進する間に複数回行われる。例えば、１リングのセグメント幅が１ｍで測量機４による測量が５０ｃｍごとで行われる場合には、１リング分掘進する間に２回修正線形の選択が行われて、最大２回の線形の修正が行われる。
【0073】
本実施形態では、掘進予定線形決定システム７によって決定された水平方向及び垂直方向の補正角に基づいて、シールドジャッキ制御システム８がシールドジャッキ５を自動で制御することができる。
【0074】
図６に示すように、シールドジャッキ制御システム８は、掘進予定線形決定システム７によって決定された水平方向及び垂直方向の補正角を記憶する補正角記憶部８０と、補正角記憶部８０が記憶した水平方向及び垂直方向の補正角から全てのシールドジャッキ５のジャッキ合力点を算出する合力点算出部８１と、合力点算出部８１が算出したジャッキ合力点に基づいて、シールドジャッキ５への給油量を調整するバルブ５０の開度を算出しバルブの開度を制御するバルブ制御部５１に送るバルブ開度算出部８２とを備える。
【0075】
補正角記憶部８０は、掘進予定線形決定システム７によって決定された水平方向及び垂直方向の補正角に関するデータ（補正角及び次の掘進距離を含む）を記憶する。
【0076】
合力点算出部８１は、まず、補正角記憶部８０が記憶した水平方向及び垂直方向の補正角を読み出し、シールド掘進機１の任意の断面の中心を中心点、垂直方向の上方を０°としたときの水平方向（Ｘ軸方向）の力点座標及び垂直方向（Ｙ軸方向）の力点座標をそれぞれ算出する。
【0077】
水平方向の補正角を補正角最大値で割った値が水平方向の力点座標であり、垂直方向の補正角を補正角最大値で割った値が垂直方向の力点座標である。
【0078】
補正角最大値は、補正角としてもっとも大きく設定できる限界値であり、例えば、工事での実績から偏差量を６０ｍｍとして設定して、想定する補正曲線の急激な角度で修正する修正線形として修正線形Ａを用いて計算し０．７３０として設定する。
【0079】
次いで、水平方向の力点座標及び垂直方向の力点座標に基づいて、ジャッキ合力点の中心点からの距離（合力点距離）と中心点とジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度（合力点角度）を算出する。
【0080】
図７に算出例を示す。
この例は、水平方向の偏差量が－２０ｍｍで修正線形Ｃに沿って修正するために算出され記憶された水平方向の補正角が－０．２１４、垂直方向の偏差量が－３０ｍｍで修正線形Ｂに沿って修正するために算出され記憶された垂直方向の補正角は－０．３４３から合力点算出部８１が力点座標を算出するものである。
この例は、水平方向の偏差量が－２０ｍｍで修正線形Ｃに沿って修正するために算出され記憶された水平方向の補正角が－０．２１４、垂直方向の偏差量が－３０ｍｍで修正線形Ｂに沿って修正するために算出され記憶された垂直方向の補正角は－０．３４３から合力点算出部８１が力点座標を算出するものである。
【0081】
補正角最大値が０．７３０であるので、水平方向の力点座標を－０．２１４／０．７３０＝－０．２９３２と算出する。
補正角最大値が０．７３０であるので、垂直方向の力点座標を－０．３４３／０．７３０＝－０．４６９９と算出する。
補正角最大値が０．７３０であるので、垂直方向の力点座標を－０．３４３／０．７３０＝－０．４６９９と算出する。
【0082】
中心点からジャッキ合力点までの距離（合力点距離）は、
√（０．２９３２２＋０．４６９９２）＝０．５５３９となる。
また、中心点とジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度（合力点角度）は、ｔａｎ-1関数を用いて垂直方向の上方を０°として時計回りで表すと２１１．９６３°となる。
√（０．２９３２２＋０．４６９９２）＝０．５５３９となる。
また、中心点とジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度（合力点角度）は、ｔａｎ-1関数を用いて垂直方向の上方を０°として時計回りで表すと２１１．９６３°となる。
【0083】
バルブ５０の開度を大きくするとジャッキ推力も大きくなる。
バルブ開度算出部８２は、中心点からジャッキ合力点の方向に近く位置するシールドジャッキ５（ジャッキ合力点が受け持つ範囲内にあるシールドジャッキ５）の推力が大きくなって、反対方向に位置するシールドジャッキ５の推力が小さくなるよう、バルブ５０の開度を算出する。
バルブ開度算出部８２は、中心点からジャッキ合力点の方向に近く位置するシールドジャッキ５（ジャッキ合力点が受け持つ範囲内にあるシールドジャッキ５）の推力が大きくなって、反対方向に位置するシールドジャッキ５の推力が小さくなるよう、バルブ５０の開度を算出する。
【0084】
また、シールドジャッキ５の配置位置からジャッキ合力点との角度の差に比例して、そのシールドジャッキ５と対応するバルブ５０の開度が小さくなるよう各バルブ５０の開度を算出する。
【0085】
なお、極端な片押し状態を避けるために、高推力ジャッキと低推力ジャッキのバルブ５０の開度差を閾値で設定し、許容範囲内で調整するように算出するようにしても良い。
【0086】
バルブ５０に設定される最大開度である最大バルブ開度と最小である最小バルブ開度、及び、合力点距離に基づいて、シールドジャッキ５の配置された位置が合力点角度から１度変化した時のバルブ開度の変化量を算出する。
【0087】
最大バルブ開度：１００、最小バルブ開度：５０、合力点距離：０．５５３９の場合、配置されたシールドジャッキ５と中心点とを結ぶ直線の角度（ジャッキ角度）が合力点角度から１度変化した時のバルブ開度の変化量は、
（１００－５０）×０．５５３９／１８０＝０．１５３９となる。
（１００－５０）×０．５５３９／１８０＝０．１５３９となる。
【0088】
各シールドジャッキ５のバルブ開度を計算するために、ジャッキ角度と合力点角度との角度差を算出する。ジャッキ角度と合力点角度との差は、最大１８０°となるようにする。
【0089】
合力点角度が１８０°以下であって、
（１）合力点角度＋１８０°よりジャッキ角度が大きい場合には、
角度差＝合力点角度＋３６０°－ジャッキ角度となる。
（２）（１）以外の場合には、
角度差＝ジャッキ角度－合力点角度となる。
（１）合力点角度＋１８０°よりジャッキ角度が大きい場合には、
角度差＝合力点角度＋３６０°－ジャッキ角度となる。
（２）（１）以外の場合には、
角度差＝ジャッキ角度－合力点角度となる。
【0090】
合力点角度が１８０°より大きく、
（１）合力点角度－１８０°よりジャッキ角度が大きい場合には、
角度差＝合力点角度－ジャッキ角度となる。
（２）（１）以外の場合には、
角度差＝（ジャッキ角度＋３６０°）－合力点角度となる。
（１）合力点角度－１８０°よりジャッキ角度が大きい場合には、
角度差＝合力点角度－ジャッキ角度となる。
（２）（１）以外の場合には、
角度差＝（ジャッキ角度＋３６０°）－合力点角度となる。
【0091】
さらに、算出した角度差に基づいて各シールドジャッキ５のバルブ開度を算出する。
バルブ開度算出部８２が算出したバルブ開度はバルブ制御部５１に送られ、バルブ制御部５１は、算出されたバルブ開度に応じて、各シールドジャッキ５のバルブ５０の開度を調整する。
バルブ開度算出部８２が算出したバルブ開度はバルブ制御部５１に送られ、バルブ制御部５１は、算出されたバルブ開度に応じて、各シールドジャッキ５のバルブ５０の開度を調整する。
【0092】
図７に示す例においては、シールドジャッキ５が１２本（Ｎｏ．１～Ｎｏ．１２）が時計回りに３０°のピッチで配置されている。
具体的には、垂直方向の上方を０°としてＮｏ．１が時計回りに１５°の位置であって、それから順に時計回りに３０°のピッチでＮｏ．１２までが配置されている。
具体的には、垂直方向の上方を０°としてＮｏ．１が時計回りに１５°の位置であって、それから順に時計回りに３０°のピッチでＮｏ．１２までが配置されている。
【0093】
Ｎｏ，１のシールドジャッキ５のバルブ開度を計算すると、最大バルブ開度：１００、角度変化１度あたりのバルブ開度の変化量：０．１５３９、角度差：１６３．０３７なので、
１００－（０．１５３９×１６３．０３７）＝７４．９となる。
１００－（０．１５３９×１６３．０３７）＝７４．９となる。
【0094】
図８に、同様に計算した各シールドジャッキ５のジャッキ角度、角度差、バルブ開度差、バルブ開度を示す。
【0095】
図９にシールド掘進機１の掘進予定線形決定工程を示す。
【0096】
シールド掘進機１の掘進が開始され、ステップ１で、測量機４がシールド掘進機１の掘進位置を測量すると（Ｓ１）、ステップ２で、掘進位置データが掘進位置記憶部７１に記憶される（Ｓ２）。
【0097】
次いで、ステップ３において、偏差量算出部７２が、掘進位置記憶部７１から読み出した掘進位置及び計画線形記憶部７０から読み出した計画線形に基づいて偏差量を算出する（Ｓ３）。
【0098】
次に、ステップ４において、修正線形選択部７４が、偏差量算出部７２により算出された偏差量に基づいて、修正線形記憶部７３に記憶された複数の修正線形のうちいずれかを選択する（Ｓ４）。
【0099】
修正線形選択部７４が選択した修正線形に対応して決定された水平方向及び垂直方向の補正角は、ステップ５で、シールドジャッキ制御システム８の補正角記憶部８０に記憶される（Ｓ５）。
【0100】
さらに、ステップ６で、合力点算出部８１が、補正角記憶部８０から読み出した補正角に基づいてジャッキ合力点を算出する（Ｓ６）。
【0101】
次に、ステップ７で、バルブ開度算出部８２が、合力点算出部８１により算出したジャッキ合力点からバルブ５０の開度を算出する（Ｓ７）。
【0102】
バルブ開度算出部８２が算出したバルブ５０の開度を、ステップ８で、バルブ制御部５１へ送り（Ｓ８）、終了する。
【0103】
掘進予定線形決定システムは、トンネル掘削機の掘削位置が計画線形からずれると、あらかじめ設定されている複数の修正線形から偏差量に基づいて選択した修正線形に沿って修正することができるので、個人の技量や経験などの差によるバラつきがない。また、面倒な軌道計算を行うことなく、掘削位置を簡単に確実に計画線形に寄せることができる。
【0104】
加えて、修正曲線は、目標位置に近づくほど、偏差量に対する修正掘進距離の比が大きくなる曲線であれば、修正線形の計画線形に対する角度が目標位置に近づくにしたがって次第に緩やかになるため、掘削位置を徐々に安定して計画線形に寄せることができる。
【0105】
加えて、偏差量が閾値を超えた場合、修正線形選択部は、この偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より大きければ、前回選択した修正線形より同じ偏差量に対する修正掘進距離が小さい修正線形を選択し、偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量と同じであれば、前回選択した修正線形を選択し、偏差量が前回選択した修正線形に沿って掘進した時の目標偏差量より小さければ、前回選択した修正線形より同じ偏差量に対する修正掘進距離が大きい修正線形を選択すると、トンネル掘削機の軌道修正が必要な場合のみに、計画線形から大きくずれることなく確実に最適な修正を行うことができる。
【0106】
シールドジャッキ制御システムは、目標とする補正角に対応する合力点に基づいて、個人の技量や経験などの差によるバラつきがなく適切にシールドジャッキの各バルブ制御をすることができる。
【0107】
【0108】
第２の実施形態では、図１０に示すように、１２本のシールドジャッキ５を、２本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．１、Ｎｏ．１２）から成る上部ブロック５ａ、４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．２～Ｎｏ．５）から成る右部ブロック５ｂ、２本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．６、Ｎｏ．７）から成る下部ブロック５ｃ、４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．８～Ｎｏ．１１）から成る左部ブロック５ｄにまとめ、ブロックごとにシールドジャッキ５の制御を行うものである。
【0109】
上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄにそれぞれ一つのブロックバルブ５０’（図１）が装備されている。すなわち、４系統のバルブ制御をすることができる。
なお、各ブロックには、複数のジャッキが組として設定され、ブロックの数は４以上に区分けされていれば良く、本実施形態に限られない。
なお、各ブロックには、複数のジャッキが組として設定され、ブロックの数は４以上に区分けされていれば良く、本実施形態に限られない。
【0110】
図１１に示すように、シールドジャッキ制御システム８は、掘進予定線形決定システム７によって決定された水平方向及び垂直方向の補正角を記憶する補正角記憶部８０と、補正角記憶部８０が記憶した水平方向及び垂直方向の補正角から全てのシールドジャッキ５のジャッキ合力点を算出する合力点算出部８１と、合力点算出部８１が算出したジャッキ合力点に基づいて、シールドジャッキ５が個々にバルブで制御されるとしたときに、シールドジャッキ５の個々のバルブの開度を算出する個別ジャッキバルブ開度算出部８２’と、ブロックごとのブロックバルブ５０’の開度を算出するブロックバルブ開度算出部８３とを備える。
【0111】
個別ジャッキバルブ開度算出部８２’は、実際はブロックごとに設けられるブロックバルブとしてのバルブが、シールドジャッキ５が個々にバルブで制御されるものと仮定したときに、シールドジャッキ５の個々のバルブの開度を算出するもので、算出方法は、第１の実施形態のバルブ開度算出部８２と同様のものである。
【0112】
ブロックバルブ開度算出部８３は、各ブロックのブロックバルブ５０’のバルブ開度を次のように算出する。
【0113】
個別ジャッキバルブ開度算出部８２’により算出した１２本のシールドジャッキ５のバルブ開度から、上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄを構成するシールドジャッキ５のバルブ開度の合計であるブロック合計バルブ開度を計算する。
【0114】
第１の実施形態の図８に示された例に基づいて具体的に説明すると、上部ブロック５ａの２本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．１、Ｎｏ．１２）のブロック合計バルブ開度は、７４．９＋７９．５＝１５４．４となる。
【0115】
右部ブロック５ｂの４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．２～Ｎｏ．５）のブロック合計バルブ開度は、７４．３＋７８．９＋８３．５＋８８．２＝３２４．９となる。
【0116】
下部ブロック５ｃの２本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．６、Ｎｏ．７）のブロック合計バルブ開度は、９２．８＋９７．４＝１９０．２となる。
【0117】
左部ブロック５ｄの４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．８～Ｎｏ．１１）のブロック合計バルブ開度は、９８．０＋９３．４＋８８．８＋８４．１＝３６４．３となる。
【0118】
次に、ブロック合計バルブ開度及び各ブロックのブロック角度から各ブロックの個別ブロックジャッキ合力点の座標をそれぞれ算出する。
【0119】
Ｘ座標は、ｓｉｎ（ブロック角度）×ブロック合計バルブ開度／最大バルブ開度の合計で求められ、
Ｙ座標は、ｃｏｓ（ブロック角度）×ブロック合計バルブ開度／最大バルブ開度の合計で求められる。
Ｙ座標は、ｃｏｓ（ブロック角度）×ブロック合計バルブ開度／最大バルブ開度の合計で求められる。
【0120】
ここでブロック角度は、各ブロックの中心の位置の角度であって、真上を０°として時計回りの角度とする。具体的には、上部ブロック５ａのブロック角度はＮｏ．１とＮｏ．１２との間の角度であるので０°である。同様に右部ブロック５ｂのブロック角度は９０°、下部ブロック５ｃのブロック角度は１８０°、左部ブロック５ｄのブロック角度は２７０°である。
【0121】
図１０に示す例における具体例の一部を示すと、右部ブロック５ｂの個別ブロックジャッキ合力点のＸ座標は、
ｓｉｎ９０°×３２４．９／（１００×４）＝０．８１２３となる。
ｓｉｎ９０°×３２４．９／（１００×４）＝０．８１２３となる。
【0122】
また、上部ブロック５ａの個別ブロックジャッキ合力点のＹ座標は、
ｃｏｓ０°×１５４．４／（１００×２）＝０．７７２０となる。
ｃｏｓ０°×１５４．４／（１００×２）＝０．７７２０となる。
【0123】
他の各ブロックの個別ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標を同様に算出する。
そして、算出した上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄの個別ブロックジャッキ合力点のＸ座標の合計及びＹ座標の合計が、すべてのブロックのジャッキ合力点である総合ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標となる。
そして、算出した上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄの個別ブロックジャッキ合力点のＸ座標の合計及びＹ座標の合計が、すべてのブロックのジャッキ合力点である総合ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標となる。
【0124】
図１２に、各ブロックの個別ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標と、すべてのブロックの総合ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標を示す。
【0125】
次いで、総合ブロックジャッキ合力点のＸ座標及びＹ座標から、中心点と総合ブロックジャッキ合力点とを結ぶ直線の角度である総合ブロックジャッキ合力点角度及び中心点から総合ブロックジャッキ合力点までの距離である総合ブロックジャッキ合力点距離を求める。
【0126】
さらに、ブロックバルブ５０’に設定される最大バルブ開度と最小バルブ開度、及び、総合ブロックジャッキ合力点距離に基づいて、上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄが配置された位置が、総合ブロックジャッキ合力点角度から１度変化するときのブロックバルブ開度の変化量であるブロックバルブ開度変化量を算出する。
【0127】
次に、上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄが配置された位置と中心点とを結ぶ直線の角度（ブロック角度）と、総合ブロックジャッキ合力点角度との差であるブロック角度差を算出し、ブロックバルブ開度変化量とブロック角度差に基づいて、上部ブロック５ａ、右部ブロック５ｂ、下部ブロック５ｃ、左部ブロック５ｄのブロックバルブ５０’の開度を算出する。
【0128】
個別ジャッキバルブ開度算出部を設けて仮想的に個別にジャッキのバルブ開度を算出し、それに基づいてブロックバルブ開度算出部でブロックバルブの開度を算出するので、個別ジャッキバルブ方式やブロックバルブ方式のいずれのシールド掘進機にも対応しやすく汎用性が高いジャッキ制御システムとすることができる。すなわち、ブロックバルブ開度算出部８３を設けないことで個別ジャッキバルブ方式に対応し、ブロックバルブ開度算出部８３を設けることでブロックバルブ方式に対応できる。
【0129】
【0130】
第３の実施形態では、図１３に示すように、シールドジャッキ５が１６本、等角度で配置されており、４つのブロックごとにシールドジャッキ５の制御を行う点が異なる。
【0131】
具体的には、上部ブロック５ａが４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．１６）から成り、右部ブロック５ｂが４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．２～Ｎｏ．６）から成り、下部ブロック５ｃが４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．７～Ｎｏ．１０）から成り、左部ブロック５ｄが４本のシールドジャッキ５（Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４）から成り、ブロックごとにシールドジャッキ５の制御を行う。
【0132】
第２の実施形態と同様にして、各ブロックのバルブ５０のバルブ開度を算出して、制御を行う。
【0133】
第３の実施形態の説明では、図１４に示すように、算出結果などの制御状態を表示するとともに手動による制御値を入力可能なディスプレイ６０について説明する。
【0134】
ディスプレイ６０は、タッチパネルであって制御装置６が備えた図示しない入出力制御部に接続されている。
【0135】
ディスプレイ６０には、右側表示部６１に、各ブロックのバルブ５０のバルブ開度が色とジャッキ長さによる色分け表示として表示されている。
【0136】
色分け表示は、ジャッキ開度の度合いを段階的に区分け（例えば開度が低い１～開度が高い１０段階まで）して次第に濃くなる色彩（例えば白色～濃い赤色まで）になるように表示される。
【0137】
バルブ開度とジャッキ長さによる全体の向きが立体的に表示されるようになっている。
これによって直感的にシールド掘進機１の向きを把握することができる。
これによって直感的にシールド掘進機１の向きを把握することができる。
【0138】
ディスプレイ６０には、左側表示部６２に、シールドジャッキ５の配置が背面からみた平面状の背面表示として表示されている
【0139】
背面表示では、算出された各ブロックのバルブ５０の数字によるバルブ開度表示６２ａ、算出されたすべてのジャッキを総合したジャッキ合力点の表示である合力点表示６２ｂ、算出されたシールド掘進機１が向く方向の矢印によるマシン方向表示６２ｃが表示されている。
【0140】
合力点表示６２ｂは、色付けされた点（例えば、赤色の点）で表示されており、マシン方向表示６２ｃは、合力点表示６２ｂと同色で色付けされた矢印（例えば、赤色の矢印）で表示されている。
【0141】
さらに、シールドジャッキ制御システム８によって算出可能なジャッキ合力点の最大範囲表示６２ｄが太い線の色付けされた（例えば赤色）円によって表示されている。
【0142】
最大範囲表示６２ｄは、シールドジャッキ制御システム８による自動制御の範囲を示すものである。すなわち、シールドジャッキ制御システム８による自動制御では、ジャッキ合力点は、最大範囲表示６２ｄの内側に必ず設定される。
【0143】
最大範囲表示６２ｄは、例えば、補正角最大値に基づいて算出される合力点に安全率を乗じるなどして設定される。
最大範囲表示６２ｄの外側にジャッキ合力点を設定したい場合には、手動で設定する必要がある。
最大範囲表示６２ｄの外側にジャッキ合力点を設定したい場合には、手動で設定する必要がある。
【0144】
背面表示の上部、右部、下部、左部には、手動モードにおいて、ジャッキ合力点を上下左右に動かして設定することができるジャッキ合力点移動ボタン６２ｅが表示されている。
【0145】
手動モードは、手動操作ボタン６２ｆを操作することで自動モードから切り替えられる。手動モードにおいては、バルブ制御部５１に接続される図示しない手動操作制御部によって、バルブ５０が制御される。
【0146】
ジャッキ合力点移動ボタン６２ｅは、右下に表示されている手動操作ボタン６２ｆをタッチ操作すること、すなわち手動モードで有効となり、ジャッキ合力点移動ボタン６２ｅをそれぞれタッチ操作することにより、ジャッキ合力点を上下左右に移動させて設定することができる。
【0147】
手動モードで設定されたジャッキ合力点は、手動合力点表示６２ｈとして表示される。
【0148】
手動モードで設定されたジャッキ合力点に基づいて、手動モードにおけるシールド掘進機１が向く方向が計算されて、矢印による手動マシン方向表示６２ｉが表示される。
【0149】
手動合力点表示６２ｈは、合力点表示６２ｂとは異なる色で色付けされた点（例えば、青色の点）で表示されており、手動マシン方向表示６２ｉは、手動合力点表示６２ｈと同色で色付けされた矢印（例えば、青色の矢印）で表示されている。
【0150】
また、手動モードで設定されたジャッキ合力点に基づいて、バルブ開度が計算されて、バルブ開度表示６２ａに表示される。
【0151】
手動モードから自動モードへの切り替えは、自動調整ボタン６２ｇをタッチ操作することにより、シールドジャッキ制御システム８による自動調整に戻すことができる。
【0152】
自動モードでは、最大範囲表示６２ｄの内側にジャッキ合力点が必ず設定されるが、手動モードでは、最大範囲表示６２ｄに関係なくジャッキ合力点を設定することができる。すなわち、最大範囲表示６２ｄの内側にも外側にもジャッキ合力点を設定することができる。
【0153】
これにより、自動モードにおける最大範囲表示６２ｄを超えてジャッキ合力点を設定する必要がある場合には、手動モードに切り替える必要が生じて、より慎重に安全に掘進を行うことができる。
【0154】
また、例えば、自動モードでは片押しができないように設定されており、手動モードでは片押しができるように設定されている場合には、片押しの必要に応じてモードを切り替えることで安全を確認しながら掘進を行うことができる。
【0155】
本実施形態では、自動モードの合力点表示６２ｂ及びマシン方向表示６２ｃ並びに手動モードの手動合力点表示６２ｈ及び手動マシン方向表示６２ｉの双方を同時に表示していたが、モードの切り替えによっていずれかのモードにおける表示だけをするようにしても良い。
【0156】
〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
【0157】
本実施形態では、トンネル掘削機がシールド掘進機であるが、これに限られず、推進ジャッキを備えるＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）のようなトンネル掘削機であっても良い。
【0158】
本実施形態では、修正線形がクロソイド曲線であるが、修正掘進距離に対する偏差量が単調増加する曲線であればその他の曲線、例えば指数関数を示す曲線であってもよい。
【0159】
本実施形態では、シールドジャッキを第２の実施形態では１２本用いており、第３の実施形態では１６本用いているが、その数を増減することが可能である。
【0160】
本実施形態では、測量機４による自動測量で、１リング掘削するごとに複数回行われてそのデータに基づいて掘進予定線形が決定されているが、これに限られず、１リング掘削するごとに１回の測量が行われて、そのデータに基づいて掘進予定線形が決定されるようにしても良い。
【0161】
本実施形態では、シールド掘進機に設置した測量機によって自動測量しているが、測量機をトンネル坑内に設置する、いわゆる従来の人力による測量であってもよい。
【0162】
第２の実施形態及び第３の実施形態では、シールドジャッキを４つのブロックに分割しているが、これより多くのブロック数に分割してもよい。
【0163】
変形例を含むいずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。
【0164】
１ シールド掘進機
２ 回転カッタ
３ チャンバ
４ 測量機
５ シールドジャッキ
５ａ 上部ブロック
５ｂ 右部ブロック
５ｃ 下部ブロック
５ｄ 左部ブロック
５０ バルブ
５０’ ブロックバルブ
５１ バルブ制御部
６ 制御装置
６０ ディスプレイ
６１ 右側表示部
６２ 左側表示部
６２ａ バルブ開度表示
６２ｂ 合力点表示
６２ｃ マシン方向表示
６２ｄ 最大範囲表示
６２ｅ ジャッキ合力点移動ボタン
６２ｆ 手動操作ボタン
６２ｇ 自動調整ボタン
６２ｈ 手動合力点表示
６２ｉ 手動マシン方向表示
７ 掘進予定線形決定システム
７０ 計画線形記憶部
７１ 掘進位置記憶部
７２ 偏差量算出部
７３ 修正線形記憶部
７４ 修正線形選択部
８ シールドジャッキ制御システム
８０ 補正角記憶部
８１ 合力点算出部
８２ バルブ開度算出部
８２’ 個別ジャッキバルブ開度算出部
８３ ブロックバルブ開度算出部
２ 回転カッタ
３ チャンバ
４ 測量機
５ シールドジャッキ
５ａ 上部ブロック
５ｂ 右部ブロック
５ｃ 下部ブロック
５ｄ 左部ブロック
５０ バルブ
５０’ ブロックバルブ
５１ バルブ制御部
６ 制御装置
６０ ディスプレイ
６１ 右側表示部
６２ 左側表示部
６２ａ バルブ開度表示
６２ｂ 合力点表示
６２ｃ マシン方向表示
６２ｄ 最大範囲表示
６２ｅ ジャッキ合力点移動ボタン
６２ｆ 手動操作ボタン
６２ｇ 自動調整ボタン
６２ｈ 手動合力点表示
６２ｉ 手動マシン方向表示
７ 掘進予定線形決定システム
７０ 計画線形記憶部
７１ 掘進位置記憶部
７２ 偏差量算出部
７３ 修正線形記憶部
７４ 修正線形選択部
８ シールドジャッキ制御システム
８０ 補正角記憶部
８１ 合力点算出部
８２ バルブ開度算出部
８２’ 個別ジャッキバルブ開度算出部
８３ ブロックバルブ開度算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】