本發(fā)明涉及盾構(gòu)機，具體為盾構(gòu)機無負(fù)環(huán)反拉的鋼絞線同步保持系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、盾構(gòu)機的無負(fù)環(huán)反拉始發(fā)，是一種新型的盾構(gòu)機始發(fā)方案，其無需建立負(fù)環(huán)管片提供推力，通過鋼絞線配合液壓缸陣列進(jìn)行反拉推動盾構(gòu)機始發(fā)前進(jìn)，液壓缸陣列通常設(shè)置在盾構(gòu)機尾部的星型環(huán)上，在液壓缸的推進(jìn)過程中，液壓缸的液壓桿和鋼絞線之間需要通過錨固端組件進(jìn)行夾緊固定，從而使得液壓缸伸出時，反作用力能夠作用在盾構(gòu)機的尾部進(jìn)行始發(fā)驅(qū)動。但是實際應(yīng)用中，由于盾構(gòu)機體積龐大，液壓缸施加推力極大，當(dāng)錨固端組件與鋼絞線之間咬合不緊時，概率性出現(xiàn)相對滑動現(xiàn)象，傳統(tǒng)技術(shù)中一旦錨固端組件與鋼絞線之間出現(xiàn)滑脫，便需要中斷始發(fā)，重新調(diào)整錨固端組件，否則會進(jìn)一步滑脫，造成錨固端組件和鋼絞線之間嚴(yán)重拉傷，同時影響始發(fā)推力，容錯率低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供盾構(gòu)機無負(fù)環(huán)反拉的鋼絞線同步保持系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：盾構(gòu)機無負(fù)環(huán)反拉的鋼絞線同步保持系統(tǒng)，包括位移傳感器、壓力傳感器、中央控制器、液壓缸模塊、液壓站模塊和錨固端組件，所述錨固端組件安裝在液壓缸模塊的伸縮桿上，錨固端組件用于與鋼絞線咬合，從而使得液壓缸模塊伸出時，能夠推動盾構(gòu)機始發(fā)移動；所述位移傳感器設(shè)置在錨固端組件上，通過位移傳感器監(jiān)測錨固端組件和鋼絞線之間的相對位移情況，所述壓力傳感器設(shè)置在液壓缸模塊的無桿腔中進(jìn)行壓力檢測；所述液壓站模塊用于對液壓缸模塊進(jìn)行液壓壓力控制，所述中央控制器用于對液壓站模塊進(jìn)行控制，所述位移傳感器和壓力傳感器將采集數(shù)據(jù)輸入到中央控制器中進(jìn)行處理，所述中央控制器中設(shè)置有滑脫控制算法；

3、當(dāng)位移傳感器監(jiān)測到錨固端組件和鋼絞線之間相對滑脫時，中央控制器通過滑脫控制算法降低該錨固端組件對應(yīng)的液壓缸模塊的壓力，使得錨固端組件和鋼絞線之間處于剛好不滑動的臨界狀態(tài)，同時將剩余壓力分?jǐn)偨o其它液壓缸模塊，保證盾構(gòu)機始發(fā)的總推力不變。

4、所述滑脫控制算法包括：設(shè)系統(tǒng)共有個液壓缸模塊，編號為，設(shè)錨固端組件上用于監(jiān)測錨固端組件和鋼絞線之間相對位移情況的位移傳感器采樣頻率為，定義相對位移閾值為，壓力調(diào)整步長為，臨界壓力搜索精度為；

5、第個液壓缸模塊錨固端組件在時刻相對鋼絞線的位移為，由位移傳感器采集；第個液壓缸模塊在時刻的壓力，由壓力傳感器采集；

6、第個液壓缸模塊推動的錨固端組件的臨界錨固壓力，即剛好不滑動的臨界狀態(tài)下液壓缸的壓力為；

7、系統(tǒng)的總推力目標(biāo)值為，，其中a為液壓缸模塊活塞面積，各個液壓缸模塊活塞面積相同；

8、壓力調(diào)整迭代次數(shù)為，。

9、設(shè)定初始壓力分配，啟動傳感器實時采集位移數(shù)據(jù)，采樣周期；對每個液壓缸模塊，計算相鄰采樣時刻的相對位移增量：，累計相對位移：；當(dāng)任意液壓缸模塊滿足時，判定第個錨固端組件發(fā)生滑脫，觸發(fā)壓力調(diào)整機制。

10、壓力調(diào)整機制如下：初始調(diào)整時，若第缸滑脫，立即降低壓力：，迭代優(yōu)化，在后續(xù)采樣周期中，按以下規(guī)則調(diào)整壓力直至臨界狀態(tài)：

11、若仍持續(xù)增加，則繼續(xù)降壓：；

12、若且，則認(rèn)為達(dá)到臨界壓力：；

13、迭代終止條件：且壓力調(diào)整量。

14、滑脫缸調(diào)整至臨界壓力后，系統(tǒng)剩余總推力為:，目標(biāo)總推力與剩余推力的差值為：，對應(yīng)的需要補充的壓力總量為：。

15、將差值平均分?jǐn)傊廖椿摰膫€液壓缸模塊：，調(diào)整后各缸壓力為：；重新計算調(diào)整后的總推力，；

16、若，其中為推力誤差閾值，則按比例微調(diào)：；持續(xù)執(zhí)行上述步驟，實時跟蹤所有液壓缸模塊的位移與壓力狀態(tài)，若再次檢測到滑脫，重復(fù)上述壓力調(diào)整與重分配流程。

17、所述滑脫控制算法中還設(shè)置有預(yù)調(diào)整機制：

18、盾構(gòu)機被反拉始發(fā)時，液壓缸模塊的推力為，直接驅(qū)動盾構(gòu)機前進(jìn)，同時會對錨固端組件產(chǎn)生反向作用力，，錨固端組件穩(wěn)定的核心條件是，其中是錨固端組件與鋼絞線間的最大靜摩擦力，由接觸面摩擦系數(shù)和預(yù)緊力決定，；

19、預(yù)調(diào)整機制的核心是在滑動趨勢初期，未達(dá)累計滑脫閾值前，提前輕微降低對應(yīng)位置液壓缸模塊的推力，將反向作用力拉回以下，避免滑脫。

20、所述預(yù)調(diào)整機制在實時監(jiān)測中，新增位移變化率，為單位時間內(nèi)錨固端組件相對鋼絞線的位移，；

21、若，錨固端組件正向滑動，此時推力已超過，若，錨固端組件反向滑動，多為測量誤差或異常工況，因此取絕對值判斷；

22、定義預(yù)警閾值為，當(dāng)且持續(xù)超過預(yù)設(shè)數(shù)量的采樣周期時，判定進(jìn)入滑動風(fēng)險狀態(tài)。

23、當(dāng)觸發(fā)預(yù)警后，執(zhí)行分級降壓操作，第一步小步長降壓力，主動卸荷，對觸發(fā)預(yù)警的液壓缸模塊施加小幅度壓力降低，為原調(diào)整步長的得；通過降低壓力，減少推力，從而降低反向作用力，使其更可能低于，進(jìn)而抑制滑動。

24、第二步，進(jìn)行滑動趨勢的反向驗證，降壓力后，連續(xù)監(jiān)測后續(xù)若干個周期的，具體周期數(shù)量根據(jù)所需靈敏度決定；

25、當(dāng)此時滑動趨勢停止或逆轉(zhuǎn)，說明降壓力有效，反向作用力已回到以下，錨固端組件穩(wěn)定，維持當(dāng)前壓力，標(biāo)記風(fēng)險接觸；

26、當(dāng)此時滑動繼續(xù)加劇，說明小步降壓力仍不足，推力仍超過，立即進(jìn)入原算法的臨界壓力搜索流程，進(jìn)行更大幅度降壓力，直到找到剛好不滑動的。

27、由于總推力需要平衡穩(wěn)定，降低單缸壓力會導(dǎo)致總推力下降，總推力，而盾構(gòu)機推進(jìn)需穩(wěn)定推力否則姿態(tài)易偏移，因此預(yù)調(diào)整時需同步調(diào)整其他液壓缸的壓力，補償推力損失，通過預(yù)警缸降壓力卸荷，其他缸增壓力補位，確?？偼屏Σ▌涌刂圃谡`差范圍內(nèi)，避免姿態(tài)失控。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

29、本發(fā)明同步保持系統(tǒng)通過設(shè)置的滑脫控制算法與位移傳感器、壓力傳感器等進(jìn)行配合，能夠在盾構(gòu)機無負(fù)環(huán)反拉始發(fā)時，當(dāng)錨固端組件和鋼絞線在反拉推進(jìn)的過程中出現(xiàn)相對位移時，主動降低錨固端組件對應(yīng)的液壓缸模塊壓力，使其處于錨固端組件剛好不滑動的臨界壓力下，使得該位置的錨固端組件在不滑動的臨界壓力下，提供最大作用的反拉推力，然后將剩余壓力平均分?jǐn)偨o其他液壓缸模塊，保證始發(fā)繼續(xù)進(jìn)行；相較于傳統(tǒng)技術(shù)下錨固端組件完全滑脫后停機的故障情況，該系統(tǒng)在滑脫萌芽階段即介入調(diào)節(jié)，避免鋼絞線和錨固端組件完全滑脫的惡性故障，將故障缸的載荷分?jǐn)傊两】蹈?，可維持總推力不變，避免因單缸失效導(dǎo)致盾構(gòu)機姿態(tài)失控或停機換件，提高始發(fā)過程中的容錯率，此時故障的錨固端組件維持在最大靜摩擦力狀態(tài)，即剛好不滑動的臨界壓力，通過壓力分?jǐn)倷C制，系統(tǒng)可在1-2?個錨固端組件出現(xiàn)輕微滑脫時仍保持穩(wěn)定推進(jìn)。

30、本發(fā)明滑脫控制算法中通過設(shè)置的預(yù)調(diào)整機制能夠在滑動趨勢初期，未達(dá)累計滑脫閾值前，提前輕微降低對應(yīng)位置液壓缸模塊的推力，將反向作用力拉回錨固端組件和鋼絞線之間的最大靜摩擦力以下，降低滑脫現(xiàn)象產(chǎn)生的概率；預(yù)調(diào)整機制是第一道防線，優(yōu)先處理滑動趨勢初期的輕微風(fēng)險，若預(yù)調(diào)整成功，僅需微調(diào)壓力，避免進(jìn)入復(fù)雜的臨界壓力搜索，若預(yù)調(diào)整失敗，無縫銜接原算法的第二道防線，進(jìn)行臨界壓力搜索和壓力重分配，確?；摫煌咨铺幚怼?/p>