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第52 卷第 5 期 ( 总第 364 期 ) 2015 年 10 月出版 Vol .52 ， No.5 ， Total .No .364 Oct .2015 常见盾构全站仪导向系统的对比分析 现 代 隧 道 技 术 MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY 高 墅 ( 中铁隧道集团二处有限公司，燕郊 065201) 常见盾构全站仪导向系统的对比分析 摘 要 基于国内盾构导向系统市场的调研，文章首先以盾构导向系统分类为引，介绍了全站仪导向系统及陀 螺仪导向系统，阐述了导向系统的组成及原理；然后从系统背景、硬件、软件、服务等方面，对六种全站仪导向系统进 行了综合对比分析和总结；最后，对盾构导向系统的发展趋势进行了预测并提出了相关建议。 关键词 盾构 导向系统 激光靶 棱镜 发展趋势 中图分类号： U452.17 文献标识码： A 文章编号： 1009-6582 （ 2015 ） 05-0200-06 修改稿返回日期： 2014-07-11 作者简介：高 墅（ 1988- ），男，助理工程师，主要从事地铁施工工作， E-mail ： 875178098@. DOI: 10.13807/ki.mtt.2015.05.030 1 引 言 进入 21 世纪，我国城市建设步伐加快。 为了缓 和地面公共交通的压力， 很多城市都把城市地下铁 路视为城市公共交通骨干进行大力发展。截至目前 , 全国已有 17 个城市建成并运营轨道交通线路 65 条 , 运营线路总长度 2 019.27 km ，至少有 26 个城市 正在建设或扩建地铁线路。 一般来讲， 盾构法是修 建地铁的合适选择，在已建成运营里程中，有六成以 上是由盾构法施工完成的。 2 盾构自动测量概述 目前地铁盾构施工测量以自动导向系统法为 主，主要有激光全站仪导向和陀螺仪导向两种，能够 全天候实时测量、计算、显示盾构姿态，可及时指导 盾构姿态的调整。 盾构导向系统主要类型如图 1 所 示。 国内常见的盾构全站仪导向系统主要有德国海 瑞克盾构专用的德国 VMT 公司的 SLS-T 系统；法 玛通 NFM 、罗宾斯盾构使用的德国 PPS 系统；中铁 装备早期机型使用的英国 ZED 系统； 中交天和、三 菱、小松、中铁装备中期机型盾构等使用的 ENZAN 日本演算工房 ROBOTEC 系统；部分小松、少量法玛 通 NFM 使用的的上海力信 RMS-D 系统和 LOVAT 、 中铁装备中期机型、 部分石川岛盾构使用的上海米 度 MTG-T 系统；罗威特盾构使用的德国 TACS 系统 等。不同时期出厂的盾构会配有不同的导向系统，此 外盾构及 TBM 可能会由于施工需要调整导向系统 的品牌 [1] 。 3 全站仪导向系统原理 全站仪导向系统按前视的不同又主要分为激光 图 1 盾构导向系统分类示意 Fig.1 Classification of shield guidance systems 200 Vol .52 ， No.5 ， Total .No .364 Oct .2015 常见盾构全站仪导向系统的对比分析 第 52 卷第 5 期 ( 总第 364 期 ) 2015 年 10 月出版 现 代 隧 道 技 术 MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY 靶系统和棱镜系统， 三棱镜导向系统 CG 如图 2 所 示。 图 2 三棱镜导向系统 CG 图 [2] Fig.2 CG drawing of the guidance system with three prisms [2] 激光靶系统的工作原理是： 激光全站仪固定在 隧道成形管片右上方（或左上方）托架上，其发出的 激光束被固定在盾构中盾右上方（或左上方）的电子 激光靶接收， 通过激光束在激光靶接收屏上的射点 位置和入射角，可计算出激光靶的水平、竖直位置； 通过激光靶内的双轴测斜传感器（即倾斜计），可计 算出激光靶的俯仰角和扭转角； 激光全站仪同时可 测得其与激光靶的距离， 再经计算机专用软件整理 和计算， 通过对盾构当前实际位置和对应里程设计 坐标的综合比较 [3] ，盾构位置就以数据和模拟图表 两种形式显示在控制室内的电脑屏幕上。 激光全站 仪导向系统工作流程如图 3 所示。 图 3 全站仪导向系统工作流程 Fig.3 Workflow chart of the guidance system with a total station 采用棱镜系统的导向系统原理与激光靶导向系 统基本相同， 只不过在两棱镜加倾斜计的系统中棱 镜代替激光靶来获得距离、角度等参数。在三棱镜系 统中， 通过对前视三个棱镜进行轮寻， 可以获得距 离、角度以及俯仰角和滚动角等参数，省去了双轴倾 斜计这一硬件。以目前的趋势看，三棱镜系统渐渐