Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
TUNNEL BORING MACHINE AND METHOD FOR TUNNELING USING A TUNNEL BORING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/057217
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tunnel boring machine (103), wherein the driving presses (109) acting on a cutting wheel (106) are controlled by means of the direct input of coordinate values of a desired total centre of pressure (151) in a coordinate system (154, 157) relating to the tunnel boring machine (103). This results in it being relatively simple for a machine operator to control the tunnel boring machine (103).

Inventors:
WEHRMEYER GERHARD (DE)
NATHANSON EMIL (DE)
TRÖNDLE JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/076333
Publication Date:
April 13, 2023
Filing Date:
September 22, 2022
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HERRENKNECHT AG (DE)
International Classes:
E21D9/10
Foreign References:
DE102018102330A12019-08-08
DE112014004026T52016-07-28
DE102018102330A12019-08-08
CN111810171A2020-10-23
CN111810172A2020-10-23
JP2013007226A2013-01-10
Other References:
ANONYMOUS: "Bauma Innovation Award 2022 for Continuous Tunnelling - tunnel", TUNNEL, vol. 06/22, 30 June 2022 (2022-06-30), pages 1 - 3, XP093012084, Retrieved from the Internet [retrieved on 20230106]
Attorney, Agent or Firm:
RACKETTE PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
Download PDF:
Claims:
ANSPRÜCHE Tunnelbohrmaschine mit einem Schneidrad (106) , mit einer Anzahl von Vortriebspressen (109) , mit denen das Schneidrad (106) in einer Vortriebsrichtung verschiebbar ist, mit einer Vortriebspressensteuereinheit (115) , mit der die Vortriebspressen (109) oder Gruppen von Vortriebspressen (109) ansteuerbar sind, und mit Visualisierungsmitteln (148) , die zum Visualisieren eines aus der Druckwirkung der Vortriebspressen (109) oder Gruppen von Vortriebspressen (109) resultierenden Ist- Gesamtdruckschwerpunkts (166) eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Eingabemittel (130) vorhanden sind, die dazu eingerichtet sind, eine Soll- Gesamtvortriebskraft (Fges) vorzugeben, dass die Visualisierungsmittel (148) dazu eingerichtet sind, den Soll- Gesamtdruckschwerpunkt (151) und den Ist- Gesamtdruckschwerpunkt (166) anzuzeigen, dass eine mit der Vortriebspressensteuereinheit (115) verbundene Bedieneinheit (118) vorhanden ist, die über Mittel (133, 136, 139, 142, 145, 148) zum Beeinflussen des Ist- Gesamtdruckschwerpunkts (166) durch Verändern von Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) in einem auf die Tunnelbohrmaschine (103) bezogenen Koordinatensystem (154, 157) zum wenigstens Annähern des Ist-Gesamtdruckschwerpunkts (166) an den Soll-Gesamtdruckschwerpunkt (151) verfügt, und dass die Vortriebspressensteuereinheit (115) dazu eingerichtet ist, die Änderung der Koordinatenwerte (CoTx, CoTY) in Druckwertänderungen beim Ansteuern der Vortriebspressen (109) oder Gruppen von Vortriebspressen (109) umzusetzen und einzuregeln . Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beeinflussen des Soll-Gesamtdruckschwerpunkts (151) Bedienelemente (136, 139, 142, 145) zum direkten Eingeben von Koordinatenwerten und/oder zum Erhöhen beziehungsweise Erniedrigen von Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) aufweisen . Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhöhen beziehungsweise zum Erniedrigen von Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts (151) der Bildschirm einen berührungsempfindlichen Bereich (133) mit berührungsempfindlichen Tastfeldern (136, 139, 142, 145) aufweist. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhöhen beziehungsweise zum Erniedrigen von Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts (151) ein Bereich (133) mit druckempfindlichen Tastfeldern (136, 139, 142, 145) vorhanden ist. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhöhen beziehungsweise zum Erniedrigen von Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts (151) durch Drehen oder Verschieben elektromechanisch wirkende Elemente vorhanden sind. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildschirm mit einem berührungsempfindlichen Bereich (148) vorhanden ist, in dem der visualisierte Soll -Gesamtdruckschwerpunkt (151) bei Berühren durch und Bewegung von einem Finger oder Gegenstand von einer Anfangsposition in eine Endposition bewegbar ist, wobei die Abweichungen in den Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) der Endposition zu der Anfangsposition die Eingangswerte der Vortriebspressensteuereinheit (115) zum Anpassen der durch die Vortriebspressen (109) oder Gruppen von Vortriebspressen (109) ausgeübten Anpresskräfte bilden. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatensystem ein zweiachsiges orthogonales Koordinatensystem (154, 157) mit dem Nullpunkt (163) auf der Längsmittelachse eines Schildelements (146) der Tunnelbohrmaschine (103) , in dem die Vortriebspressen (109) oder Gruppen von Vortriebspressen (109) angeordnet sind, ist. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungsmittel (148) dazu eingerichtet sind, einen zulässigen Wertebereich (169) für den Soll-Gesamtdruckschwerpunkt (151) anzuzeigen, und dass die Vortriebspressensteuereinheit (115) dazu eingerichtet ist, nur Werte für einen Soll- Gesamtdruckschwerpunkt (151) zu verarbeiten, die innerhalb des zulässigen Wertebereichs (169) liegen. Tunnelbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingabemittel ein Vortriebsgeschwindigkeitsregelkreis vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, über eine in einen ersten Eingang einspeisbare Soll- Vortriebsgeschwindigkeit und über eine in einen zweiten Eingang einspeisbare Ist- Vortriebsgeschwindigkeit die Soll- Gesamtvortriebskraft (Fges) unter Einhalten der Soll-Vortriebsgeschwindigkeit vorzugeben . Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels mit einer Tunnelbohrmaschine (103) mit den Schritten Bereitstellen einer Tunnelbohrmaschine (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

Festlegen einer Solltra j ektorie ,

- Festlegen von anfänglichen Vortriebskräften der Vortriebspressen (109) oder Gruppen von Vortriebspressen (109) und

- während des Vortriebs wiederholtes Einstellen der Vortriebskräfte über Verändern des Soll-Gesamtdruckschwerpunkts

(151) in Koordinatenwerten (CoTx, CoTY) des auf die Tunnelbohrmaschine (103) bezogenen Koordinatensystems (154, 157) .

Description:
Tunnelbohrmas chine und

Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels mit einer Tunnelbohrmaschine

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbohrmas chine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels mit einer Tunnelbohrmas chine .

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren s ind aus DE 10 2018 102 330 Al bekannt . Die vorbekannte Tunnelbohrmas chine verfügt über ein Schneidrad und über eine Anzahl von Vortriebspres sen, mit denen das Schneidrad in einer Vortriebsrichtung verschiebbar ist . Weiterhin ist eine Vortriebspressensteuereinheit vorhanden , mit der die Vortriebspressen ansteuerbar s ind, wobei hierfür Mittel zum Visualisieren eines aus der Druckwirkung der Vortriebspres sen resultierenden Gesamtdruckschwerpunkts vorgesehen sind . Bei dem Vortreiben eines Tunnels mit dieser Tunnelbohrmas chine lässt sich die Lage des Gesamtdruckschwerpunkts insbesondere beim Verbau von Tübbingen mit entsprechenden Lastwechseln an den Vortriebspres sen während eines weiterhin statt findenden Vortriebs optisch darstellen . Aus CN 111 810 171 A, CN 111 810 172 A und JP 2013 007 226 A s ind Tunnelbohrmaschinen und Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels bekannt , bei denen die durch Vortriebspres sen ausgeübte Druckwirkung auf der Grundlage von Gruppenbildungen bei den Vortriebspres sen erfolgt . Gemäß der CN 111 810 172 A ist hierbei eine Visualis ierung der ausgeübten Gesamtkraft vorgesehen .

Üblicherweise erfolgt in der Praxis bei Tunnelbohrmas chinen das Einstellen der von einzelnen Vortriebspres sen oder Gruppen von Vortriebspres sen aus zuübenden Vortriebs kräfte über Potentiometer , die auf an die Vortriebspres sen anges chlossene Ansteuermodule einwirken .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Tunnelbohrmas chine der eingangs genannten Art anzugeben und ein Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels mit einer Tunnelbohrmas chine der eingangs genannten Art anzugeben , die sich durch eine verhältnismäßig einfache und betriebs sichere Bedienung aus zeichnen .

Diese Aufgabe wird bei einer Tunnelbohrmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst .

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Vortreiben eines Tunnels erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst . Dadurch , dass bei der Tunnelbohrmas chine und bei dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Vorgabe einer Soll-Gesamtvortriebs kraft die tatsächliche Lage eines Ist-Gesamtdrucks chwerpunkts direkt über das Beeinflus sen der durch Koordinatenwerte bestimmten Lage einer in einem auf die Tunnelbohrmas chine bezogenen Koordinatensystem visualisierten Repräsentation eines gewünschten Soll-Gesamtdrucks chwerpunkts und dabei bevorzugt über einen berührungsempfindlichen Bildschirm erfolgt , lässt sich die Tunnelbohrmas chine über diesen einen zentralen Betriebsparameter verhältnismäßig einfach steuern .

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben s ich aus der nachfolgenden Bes chreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung sowie ergänzende Erläuterungen .

Es zeigen :

Fig . 1 in einer s chematis chen Ans icht ein Ausführungsbeispiel einer ein Schneidrad aufweisenden Tunnelbohrmas chine , die mit einer Bedieneinheit ausgestattet ist ,

Fig . 2 in einer Seitenans icht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß Fig . 1 mit einem von Vortriebspressen in einer horizontalen (X-) Richtung ausgeübten beispielhaften, über den gesamten Durchmesser des Schneidrads konstanten Kräfteverlauf für eine Geradeausfahrt,

Fig. 3 in einer Seitenansicht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß Fig. 1 mit einem von Vortriebspressen in der horizontalen (X-) Richtung ausgeübten beispielhaften, über den gesamten Durchmesser des Schneidrads sich konstant ändernden Kräfteverlauf für eine Kurvenfahrt,

Fig. 4 in einer Seitenansicht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß Fig. 1 mit einem von Vortriebspressen in der horizontalen (X-) Richtung ausgeübten beispielhaften, über einen Teil des Durchmessers des Schneidrads sich kontinuierlich ändernden Kräfteverlauf für eine Kurvenfahrt,

Fig. 5 in einer Seitenansicht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß Fig. 1 mit einem von Vortriebspressen in einer vertikalen (Y-) Richtung ausgeübten beispielhaften, über den gesamten Durchmesser des Schneidrads sich konstant ändernden Kräfteverlauf zum Ausgleich von sich in der Vertikalen ändernden Gegenkräften für eine Horizontalfahrt ,

Fig . 6 in einer Seitenans icht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß Fig . 1 mit einem von Vortriebspressen in der vertikalen ( Y- ) Richtung ausgeübten beispielhaften, über den gesamten Durchmes ser des Schneidrads konstanten Kräfteverlauf für eine nach unten abtauchende Fahrt und

Fig . 7 in einem Ablaufplan ein Ausführungsbeispiel für die Vorgehensweise beim Betrieb einer Tunnelbohrmaschine zum Vortreiben eines Tunnels mit dem anhand Fig . 1 bis Fig . 3 erläuterten Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine gemäß der Erfindung .

Fig . 1 zeigt in einer s chematis chen Ans icht ein Aus führungsbeispiel einer Tunnelbohrmas chine 103 gemäß der Erfindung , die mit einem in Abbaurichtung vorderseitig gelegenen Schneidrad 106 ausgestattet ist . In Abbaurichtung rückseitig des Schneidrads 106 verfügt die Tunnelbohrmas chine 103 über eine Anzahl von Vortriebspressen 109 , mit denen das Schneidrad 106 in einer Vortriebsrichtung verschiebbar und dabei insbesondere mit Vortriebs kräften gegen eine im Abbaubetrieb in Abbaurichtung vor dem Schneidrad 106 liegende Ortsbrust 112 andrückbar ist . Die Vortriebspres sen 109 sind einzeln oder in Gruppen zusammengefas st einheitlich mit einer Vortriebspres sensteuereinheit 115 verbunden , mit der die Vortriebspres sen 109 zum Erzielen einer Druckwirkung ansteuerbar sind .

Die Vortriebspres sensteuereinheit 115 wiederum steht mit einer Bedieneinheit 118 in Verbindung , über die der Vortriebspressensteuereinheit 115 zum Ansteuern der Vortriebspres sen 109 erforderliche Steuerwerte nach einer Umrechnung von weiter unten näher erläuterten Koordinatenwerten in Druckwerten entsprechenden Steuerwerte einspeisbar sind .

Die Bedieneinheit 118 verfügt zum einen über einen berührungsempfindlichen Bilds chirm mit einem ersten Eingabebereich 121 , über den in einem Eingabefeld 130 als Eingabemittel von einem Mas chinenführer direkt als Vorgabe ein Wert für die durch die Vortriebspres sen 109 oder die Gruppen von Vortriebspres sen 109 auf das Schneidrad 106 insgesamt aus zuübende Soll- Gesamtvortriebs kraft F ges eingebbar ist .

Bei Abwandlungen für die direkte Eingabe der Soll- Gesamtvortriebs kraft F ges s ind in dem ersten Eingabebereich 121 beispielsweise berührungsempfindliche Bereiche oder elektromechanis che Taster bez iehungsweise durch Drehen beziehungsweise durch Vers chieben elektromechanis ch wirkende Elemente wie Potentiometer oder Schieberegler vorgesehen . Bei einer weiteren, nicht dargestellten Aus führung ist als Eingabemittel zur Vorgabe einer Soll- Gesamtvortriebs kraft F ges ein Vortriebsgeschwindigkeitsregelkreis vorhanden , dem in einem ersten Eingang von einem Mas chinenführer eine gewüns chte Soll-Vortriebsges chwindigkeit und in einem zweiten Eingang die aktuell herrschende Ist-Vortriebsgeschwindigkeit der Tunnelbohrmas chine 103 einspeisbar ist . Der Ausgang des Vortriebsgeschwindigkeitsregelkreises liefert die Soll-Gesamtvortriebs kraft F ges als Vorgabe zur weiter unten näher erläuterten Weiterbearbeitung zum Einhalten der gewünschten Soll-Vortriebsges chwindigkeit .

Weiterhin ist die Bedieneinheit 118 mit einem zweiten Eingabebereich 133 ausgestattet , der mit einer Anzahl von, und dabei zweckmäßigerweise vier, Tastfeldern 136 , 139 , 142 , 145 als Bedienelemente ausgebildet ist , die bei dem hier erläuterten Aus führungsbeispiel durch paarweise Anordnung auf einer Horizontalen beziehungsweise auf einer Verti kalen zum Erniedrigen bez iehungsweise zum Erhöhen von Koordinatenwerten eines gewünschten Soll-Gesamtdrucks chwerpunkts ( auch „Center of Thrust" , abgekürzt „CoT" , genannt ) in einem auf die Tunnelbohrmas chine 103 , und dabei insbesondere auf die Längsmittelachse eines im Wesentlichen zylinderartig ausgebildeten Schildelements 146 der Tunnelbohrmaschine 103 , in dem die Vortriebspres sen 109 angeordnet und fest verbaut s ind, bezogenen Koordinatensystem dienen, der aus der Druckwirkung aller Vortriebspressen 109 resultiert .

Bei einer Aus führung sind die Tastfelder 136 , 139 , 142 , 145 als bereichsweiser Bestandteil des Berührung s empfindlichen Bilds chirms berührungsempfindlich ausgebildet .

Bei einer anderen Aus führung sind die Tastfelder 136 , 139 , 142 , 145 druckempfindlich als elektromechanis che Taster ausgeführt .

Bei einer noch weiteren Aus führung weisen die Mittel zum Beeinflussen des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts als durch Drehen bez iehungsweise durch Verschieben elektromechanis ch wirkende Elemente wie Potentiometer oder Schieberegler auf .

Weiterhin verfügt der Bilds chirm der Bedieneinheit 118 bei diesem Ausführungsbeispiel als Visualisierungsmittel über einen weiteren , zweidimensional berührungsempfindlichen Bereich 148 , auf dem eine symbolhafte Visualisierung eines einzunehmenden Soll-Gesamtdruckschwerpunkts 151 in dem durch eine X-Achse 154 für die hori zontale Richtung und durch eine Y-Achse 157 für die verti kale Richtung, die s ich in einem Nullpunkt 163 als Koordinatenursprung rechtwinklig schneiden , auf gespannten, auf die Tunnelbohrmas chine 103 bezogenen Koordinatensystem dargestellt ist . Bei der in Fig . 1 mit einem s chwarz ausgefüllten Kreis dargestellten Visualisierung handelt es s ich um den Soll-Gesamtdruckschwerpunkt 151 , des sen Koordinatenwerte in dem durch die X-Achse 154 und durch die Y-Achse 157 gebildeten Koordinatensystem zusammen mit dem beispielsweise über das Eingabefeld 130 eingebbare Wert für die aus zuübende Soll-Gesamtvortriebs kraft F ges die Eingangswerte für die Vortriebspres sensteuereinheit 115 zum Ansteuern der Vortriebspres sen 109 bilden .

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, das s auf dem berührungsempfindlichen Bereich 148 auch ein Ist-Gesamtdrucks chwerpunkt 166 in einer weiteren , als weiß ausgefüllter Kreis dargestellten Visualisierung dargestellt ist , die die von der Vortriebspres sensteuereinheit 115 aus den Vortriebspres sen 109 in die Bedieneinheit 118 zurückgegebene , aktuell tatsächlich vorhandene Lage des Ist-Gesamtdrucks chwerpunkts 166 darstellt . In der Darstellung gemäß Fig . 1 weicht der I st-Gesamtdruckschwerpunkt 166 beispielsweise aufgrund einer noch nicht abges chlossenen , weiter unten näher erläuterten Regelung noch merklich von dem Soll-Gesamtdrucks chwerpunkt 151 ab und wird sich während der Regelung weiter in Richtung eines in der Darstellung gemäß Fig . 1 s ich von dem Ist- Gesamtdruckschwerpunkt 166 zu dem Soll- Gesamtdruckschwerpunkt 151 erstreckenden Regelungsrichtungspfeiles 167 bewegen . Zum Verändern der Lage des Ist- Gesamtdruckschwerpunkts 166 läs st s ich zusätz lich zu den Tastfeldern 136 , 139 , 142 , 145 durch Berühren und Bewegen der Visualis ierung des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts 151 der Soll- Gesamtdruckschwerpunkt 151 in dem berührungsempfindlichen Bereich 148 in zwei Dimensionen beispielsweise mit einem Finger einer Bedienperson oder mit einem interaktiven Stift unter entsprechender Veränderung der der Vortriebspres sensteuereinheit 115 eingespeisten Steuerwerte mit zugeordneten Druckwertänderungen verschieben , soweit dies die innerhalb eines in der Darstellung gemäß Fig . 1 gestrichelt und rein beispielhaft dargestellten zuläss igen Wertebereichs 169 liegenden Betriebsbedingungen der Tunnelbohrmas chine 103 zum Einnehmen eines neuen I st-Gesamtdruckschwerpunkts 166 grundsätz lich zulas sen .

Fig . 2 zeigt in einer Seitenans icht das Aus führungsbeispiel einer Tunnelbohrmas chine 103 gemäß Fig . 1 mit einem von Vortriebspressen 109 in einer horizontalen Richtung entlang der X-Achse 154 ausgeübten beispielhaften , über den gesamten Durchmesser des Schneidrads 106 konstanten Kräfteverlauf 200 für eine Geradeausfahrt . In der Darstellung gemäß Fig . 2 bezeichnet die Z-Achse 203 , die in Fig . 2 mit ihrem negativen Wertebereich dargestellt ist , in dem auf die Tunnelbohrmas chine 103 bezogenen Koordinatensystem die Richtung der Längsmittelachse des Schildelements 146 , auf das bei diesem Aus führungsbeispiel und ansonsten ebenfalls zweckmäßigerweise das Koordinatensystem referenziert ist .

Weiterhin s ind in Fig . 2 ein Gesamtkraftvektorpfeil 206 für die durch die Gesamtheit der Vortriebspressen 109 aus zuübende , über das Eingabefeld 130 eingebbare Soll- Gesamtvortriebs kraft F ges und durch eine gestrichelte Linie 209 ein Wert für die mittlere Kraft F m dargestellt .

Bei dem in Fig . 2 dargestellten Aus führungsbeispiel übt für eine Geradeausfahrt in Bezug auf eine Hori zontale im Sinne eines kurvenfreien Vortriebs entlang einer in dieser Horizontalen liegenden Geraden j ede Vortriebspres se 109 oder j ede Gruppe von Vortriebspres sen 109 die gleiche , der mittleren Kraft F m entsprechende und durch einen Teilkraftvektorpfeil 212 dargestellte Teilvortriebs kraft F ± aus , so das s der auf der Linie 209 liegende Kräfteverlauf 200 über den Durchmesser des Schneidrads 106 konstant ist und die Soll-Gesamtvortriebs kraft F ges genau auf der Z- Achse 203 liegt sowie durch den Nullpunkt 163 der X-Achse 154 geht . Dadurch ist ein Versatz der Soll-Gesamtvortriebs kraft F ges von der Z-Achse 203 in X-Richtung und damit eine X-Ablage CoT x als Koordinatenwert des Soll-Gesamtdrucks chwerpunkts 151 von der Z-Achse 203 in X-Richtung gleich Null . Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht entsprechend Fig. 2 das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß Fig. 1 mit einem von Vortriebspressen 109 in der horizontalen Richtung entlang der X-Achse 154 ausgeübten beispielhaften, über den gesamten Durchmesser des Schneidrads 106 sich konstant ändernden Kräfteverlauf 300 für eine Kurvenfahrt .

In Fig. 3 sind ein Gesamtkraftvektorpfeil 306 für die durch die Gesamtheit der Vortriebspressen 109 auszuübende, über das Eingabefeld 130 eingebbare Soll-Gesamtvortriebskraft F ges , durch eine gestrichelte erste Linie 309 ein Wert für die auszuübende mittlere Kraft F m , durch eine gestrichelte zweite Linie 312 ein Wert für die zumindest auszuübende Minimalkraft F min und durch eine gestrichelte dritte Linie 315 ein Wert für die höchstens auszuübende Maximalkraft F max dargestellt .

Weiterhin sind in Fig. 3 durch einen Teilkraftvektorpfeil 318 beispielhaft die durch eine Vortriebspresse 109 oder einer Gruppe von Vortriebspressen 109, hier einer in der horizontalen Richtung seitlich relativ randseitig angeordneten Vortriebspresse 109, auszuübende Teilvortriebskraft F x und durch einen Mittelkraftvektorpfeil 321 die durch die Gesamtheit der Vortriebspressen 109 auszuübende mittlere Kraft F m dargestellt. Mit einem Differenzkraftvektorpfeil 324 ist die Differenzkraft AF X;1 als Differenz in X-Richtung aus der Teilvortriebskraft F ± sowie der mittleren Kraft F m dargestellt. Mit einem Doppelpfeil 327 schließlich ist der Versatz der Soll- Gesamtvortriebskraft F ges von der Z-Achse in X- Richtung und damit als Koordinatenwert die X- Ablage CoT x des Soll-Gesamtdruckschwerpunkts 151 von der Z-Achse 203 in X-Richtung dargestellt, die in die Visualisierung des jeweiligen Gesamtdruckschwerpunkts 151, 166 in dem in dem Bereich 148 wiedergegebenen Koordinatensystem eingeht .

Zum Bewerkstelligen der Kurvenfahrt ist der Kräfteverlauf 300 in X-Richtung zwischen der Minimalkraft F min sowie der Maximalkraft F max mit einer sich über den gesamten Durchmesser des Schneidrads 106 kontinuierlich ändernden Kraft durch sukzessives Erhöhen der durch die Vortriebspressen 109 oder Gruppen von Vortriebspressen 109 ausgehend von der Minimalkraft F min mit bis zu der Z-Achse 203 zunächst negativen und dann positiven Werten der Differenzkräfte AF Xrl bis zu der Maximalkraft F max eingerichtet .

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht entsprechend Fig. 2 und Fig. 3 das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß Fig. 1 mit einem von Vortriebspressen 109 in der horizontalen Richtung entlang der X-Achse 154 ausgeübten beispielhaften, über einen Teil des Durchmessers des Schneidrads 106 sich kontinuierlich ändernden Kräfteverlauf 400 für eine Kurvenfahrt, wobei zum Vermeiden von Wiederholungen die in Fig. 3 und in Fig. 4 verwendeten gleichen Bezugs Zeichen einander entsprechende Elemente bezeichnen.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die durch die Vortriebspressen 109 oder Gruppen von Vortriebspressen 109 ausgeübten Teilvortriebskräfte F ± über jeweils einen bestimmten Randbereich gleich sind und der Minimalkraft F min beziehungsweise der Maximalkraft F max entsprechen, während sich zwischen diesen Randbereichen über eine Mittenbereich die Teilvortriebskräfte F ± kontinuierlich ändern, was ebenfalls zu einer X-Ablage CoT x des Gesamtdruckschwerpunkts von der Z-Achse 203 in X- Richtung und damit zu einer Kurvenfahrt in der Horizontalen führt.

Fig. 5 zeigt in einer gegenüber den Seitenansichten gemäß Fig. 2 bis Fig. 4 um 90 Grad gedrehten Seitenansicht das Ausführungsbeispiel einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß Fig. 1 mit einem von Vortriebspressen 109 in der vertikalen Richtung entlang der Y-Achse 157 ausgeübten beispielhaften, über den gesamten Durchmesser des Schneidrads 106 sich konstant ändernden Kräfteverlauf 500 zum Ausgleich von sich entsprechend gegensinnig in der Vertikalen ändernden Gegenkräften wie Erddruck, Wasserdruck, Reibung und dergleichen für eine Horizontalfahrt.

In Fig. 5 sind ein Gesamtkraftvektorpfeil 506 für die durch die Gesamtheit der Vortriebspressen 109 ausgeübte , über das Eingabefeld 130 eingebbare Soll-Gesamtvortriebs kraft F ges , durch eine gestrichelte erste Linie 509 ein Wert für die mittlere Kraft F m , durch eine gestrichelte zweite Linie 512 ein Wert für die zumindest ausgeübte Minimal kraft F min und durch eine gestrichelte dritte Linie 515 ein Wert für die maximal aus zuübende Maximal kraft F max dargestellt .

Weiterhin s ind in Fig . 5 durch einen Teilkraftvektorpfeil 518 beispielhaft die durch eine Vortriebspresse 109 oder einer Gruppe von Vortriebspres sen 109 , hier einer in der verti kalen Richtung relativ nahe der Tunnelsohle angeordneten Vortriebspres se 109 , ausgeübte Teilvortriebs kraft F ± und durch einen Mittelkraftvektorpfeil 521 die durch die Gesamtheit der Vortriebspressen 109 ausgeübte mittlere Kraft F m dargestellt . Mit einem Differenz kraftvektorpfeil 524 ist die Differenz kraft AF y , i als Differenz in Y-Richtung aus der Teilvortriebs kraft F ± sowie der mittleren Kraft F m dargestellt . Mit einem Doppelpfeil 527 schließlich ist der Versatz der Soll- Gesamtvortriebs kraft F ges von der Z-Achse in Y- Richtung und damit als Koordinatenwert die Y- Ablage CoT Y des Soll-Gesamtdrucks chwerpunkts 151 von der Z-Achse in Y-Richtung dargestellt , die in die Visualisierung des j eweiligen Gesamtdruckschwerpunkts 151 , 166 in dem in dem Bereich 148 wiedergegebenen Koordinatensystem eingeht . Bei dem in Fig . 5 dargestellten Kräfteverlauf 500 werden durch die Vortriebspressen 109 die üblicherweise gleichmäßig mit der Tiefe zunehmenden Gegenkräfte an der Ortsbrust 112 kompens iert , um eine Hori zontalfahrt im Sinne eines Tunnelvortriebs in einer Hori zontalen ohne Abweichungen in der Verti kalen durchzuführen .

Fig . 6 zeigt in einer Seitenans icht gemäß Fig . 5 das Aus führungsbeispiel einer Tunnelbohrmas chine 103 gemäß Fig . 1 mit einem von Vortriebspressen 109 in vertikaler Richtung entlang der Y-Achse 157 ausgeübten beispielhaften , über den gesamten Durchmesser des Schneidrads 106 konstanten Kräfteverlauf 600 zum Aus führen einer nach unten auf tauchenden Fahrt bei einem Vortrieb eines Tunnels , wobei zum Vermeiden von Wiederholungen die in Fig . 5 und in Fig . 6 verwendeten gleichen Bezugs zeichen einander entsprechende Elemente bezeichnen .

Aus Fig . 6 ist ersichtlich, das s bei diesem in der Verti kalen entlang der Y-Achse 157 gleichbleibenden Kräfteverlauf 600 mit der mittleren Kraft F m entsprechenden Teilvortriebs kräften F ± und damit einem Verschwinden der Y-Ablage CoT Y des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts 151 von der Z-Achse 203 in Y-Richtung die Soll-Gesamtvortriebs kraft F ges auf der Z-Achse 203 liegt und die Y-Achse 157 an dem Nullpunkt 163 des Koordinatensystems schneidet . Dadurch werden die Gegenkräfte an der Ortsbrust 112 im oberen , firstnahen Bereich überkompens iert und im Bereich der Tunnelsohle unterkompensiert, so dass sich die Trajektorie des Tunnelvortriebs nach unten neigt und die Tunnelvortriebsmaschine 103 gegenüber einer Horizontalfahrt abgetaucht.

Fig. 7 zeigt in einem Ablaufplan die grundsätzliche Vorgehensweise bei einem Verfahren zum Vortreiben eines Tunnels mit einer Tunnelbohrmaschine 103 gemäß der Erfindung. In einem Bewertungsschritt 703 wird unter Berücksichtigung der sonstigen Betriebsparameter der Tunnelbohrmaschine 103 die aktuelle Position der Tunnelbohrmaschine 103 bewertet.

In einem dem Bewertungsschritt 703 nachfolgenden Einstellschritt 706 erfolgt anfänglich eine Auswahl beziehungsweise während des Vortreibens bei Bedarf eine Veränderung des Soll- Gesamtdruckschwerpunkts 151, auch „Center of Thrust", abgekürzt „CoT" genannt, indem dessen Koordinaten in dem Koordinatensystem entweder durch die Tastfelder 136, 139, 142, 145 oder durch Bewegen dessen Visualisierung in dem berührungsempfindlichen Bereich 148 eingestellt werden .

Dabei wird entsprechend der anhand Fig. 1 erläuterten Ausführung die Soll- Gesamtvortriebskraft F ges über das Eingabefeld 130 als Eingabemittel direkt vorgegeben.

Bei der weiteren, nicht dargestellten Ausführung mit dem Vortriebsgeschwindigkeitsregelkreis als Eingabemittel gibt der Vortriebsgeschwindigkeitsregelkreis die Soll- Gesamtvortriebskraft F ges zum Einhalten einer gewünschten Vortriebsgeschwindigkeit vor.

In einem dem Einstellschritt 706 nachfolgenden, mittels der Vortriebspressensteuereinheit 115 durchgeführten ersten Berechnungsschritt 709 erfolgt mit Vorgabe der voranstehend erläuterten Werte CoT x , CoT Y und F ges ein Berechnen der Kraft komponenten für die horizontale beziehungsweise für die vertikale Steuerung der Tunnelbohrmaschine 103 auszuübenden Kräfte F Y über ihre variablen Komponenten AF x ,i und AF y ,i.

In einem dem ersten Berechnungsschritt 709 nachfolgenden zweiten Berechnungsschritt 712 erfolgt ebenfalls mit der Vortriebspressensteuereinheit 115 durchgeführt ein Berechnen der durch jede i-te Vortriebspresse 109 oder jede i-te Gruppe von Vortriebspressen 109 auszuübenden Kräfte F x zum Erzeugen der gewünschten jeweiligen Kraft komponenten AF X;i , AF yi unter Berücksichtigung der auszuübenden Soll- Gesamtvortriebskraft F ges .

In einem dem zweiten Berechnungsschritt 712 nachfolgenden Umrechnungsschritt 715 erfolgt ein Umrechnen der von den Vortriebspressen 109 auszuübenden Kräfte F x in die hydraulischen Drücke, mit denen die jeweiligen Vortriebspressen 109 zu beaufschlagen sind, um die Kräfte F x tatsächlich aus zuüben . In einen dem Umrechnungss chritt 715 nachfolgenden Regelungs schritt 718 erfolgt die Regelung der die Vortriebspres sen 109 tatsächlich beaufs chlagenden hydraulis chen Drücke , um den Ist- Gesamtdruckschwerpunkt 166 dem Soll- Gesamtdruckschwerpunkt 151 anzunähern und schließlich beide im Wesentlichen zur Deckung zu bringen . In einem dem Regelungss chritt 718 nachfolgenden Betriebss chritt 721 wird die Tunnelbohrmaschine 103 entsprechend den zuletzt benutzten Betriebsdaten während einer vorbestimmten , in einem gewis sen Umfang frei wählbaren Zeiteinheit betrieben , bis der nächste Bewertungs schritt 703 durchgeführt wird .