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

背景技術：

1、盾構機的無負環(huán)反拉始發(fā)，是一種新型的盾構機始發(fā)方案，其無需建立負環(huán)管片提供推力，通過鋼絞線配合液壓缸陣列進行反拉推動盾構機始發(fā)前進，液壓缸陣列通常設置在盾構機尾部的星型環(huán)上，在液壓缸的推進過程中，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機的尾部進行始發(fā)驅動。但是實際應用中，由于盾構機體積龐大，液壓缸施加推力極大，當錨固端組件與鋼絞線之間咬合不緊時，概率性出現相對滑動現象，傳統(tǒng)技術中一旦錨固端組件與鋼絞線之間出現滑脫，便需要中斷始發(fā)，重新調整錨固端組件，否則會進一步滑脫，造成錨固端組件和鋼絞線之間嚴重拉傷，同時影響始發(fā)推力，容錯率低。

技術實現思路

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

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：盾構機無負環(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，能夠推動盾構機始發(fā)移動；所述位移傳感器設置在錨固端組件上，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，所述壓力傳感器設置在液壓缸模塊的無桿腔中進行壓力檢測；所述液壓站模塊用于對液壓缸模塊進行液壓壓力控制，所述中央控制器用于對液壓站模塊進行控制，所述位移傳感器和壓力傳感器將采集數據輸入到中央控制器中進行處理，所述中央控制器中設置有滑脫控制算法；

3、當位移傳感器監(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)，同時將剩余壓力分攤給其它液壓缸模塊，保證盾構機始發(fā)的總推力不變。

4、所述滑脫控制算法包括：設系統(tǒng)共有個液壓缸模塊，編號為，設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、壓力調整迭代次數為，。

9、設定初始壓力分配，啟動傳感器實時采集位移數據，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)壓力調整機制。

10、壓力調整機制如下：初始調整時，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，則認為達到臨界壓力：；

13、迭代終止條件：且壓力調整量。

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

15、將差值平均分攤至未滑脫的個液壓缸模塊：，調整后各缸壓力為：；重新計算調整后的總推力，；

16、若，其中為推力誤差閾值，則按比例微調：；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，重復上述壓力調整與重分配流程。

17、所述滑脫控制算法中還設置有預調整機制：

18、盾構機被反拉始發(fā)時，液壓缸模塊的推力為，直接驅動盾構機前進，同時會對錨固端組件產生反向作用力，，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，由接觸面摩擦系數和預緊力決定，；

19、預調整機制的核心是在滑動趨勢初期，未達累計滑脫閾值前，提前輕微降低對應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、所述預調整機制在實時監(jiān)測中，新增位移變化率，為單位時間內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、定義預警閾值為，當且持續(xù)超過預設數量的采樣周期時，判定進入滑動風險狀態(tài)。

23、當觸發(fā)預警后，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)預警的液壓缸模塊施加小幅度壓力降低，為原調整步長的得；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，進而抑制滑動。

24、第二步，進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，具體周期數量根據所需靈敏度決定；

25、當此時滑動趨勢停止或逆轉，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，維持當前壓力，標記風險接觸；

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

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

28、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

29、本發(fā)明同步保持系統(tǒng)通過設置的滑脫控制算法與位移傳感器、壓力傳感器等進行配合，能夠在盾構機無負環(huán)反拉始發(fā)時，當錨固端組件和鋼絞線在反拉推進的過程中出現相對位移時，主動降低錨固端組件對應的液壓缸模塊壓力，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攤給其他液壓缸模塊，保證始發(fā)繼續(xù)進行；相較于傳統(tǒng)技術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，將故障缸的載荷分攤至健康缸，可維持總推力不變，避免因單缸失效導致盾構機姿態(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，通過壓力分攤機制，系統(tǒng)可在1-2?個錨固端組件出現輕微滑脫時仍保持穩(wěn)定推進。

30、本發(fā)明滑脫控制算法中通過設置的預調整機制能夠在滑動趨勢初期，未達累計滑脫閾值前，提前輕微降低對應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，降低滑脫現象產生的概率；預調整機制是第一道防線，優(yōu)先處理滑動趨勢初期的輕微風險，若預調整成功，僅需微調壓力，避免進入復雜的臨界壓力搜索，若預調整失敗，無縫銜接原算法的第二道防線，進行臨界壓力搜索和壓力重分配，確?；摫煌咨铺幚?。