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凿岩台车的最优钻进效率研究与应用

隧道建设（中英文） 2024年第S01期44卷 265-273页

作者：康家安尚二东于鹏李荣鑫霍翔宇中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司河南新乡453000

为提高山岭隧道施工的凿岩台车钻进效率,围绕凿岩机钻进过程中钻进效率的影响因素进行分析与试验研究。通过研究推进压强、冲击压强及旋转速度等因素的影响,以寻找最优的施工参数组合。通过在不同岩石条件下的多参数测试,采集钻进速度... 详细信息

为提高山岭隧道施工的凿岩台车钻进效率,围绕凿岩机钻进过程中钻进效率的影响因素进行分析与试验研究。通过研究推进压强、冲击压强及旋转速度等因素的影响,以寻找最优的施工参数组合。通过在不同岩石条件下的多参数测试,采集钻进速度和耗能等数据,并应用最小二乘法、耦合及回归分析等方法对数据进行处理。研究表明:1)推进压强与钻进速度呈线性关系,而冲击压强与钻进速度呈二次抛物线关系。2)推进压强的合理阈值上限为8 MPa,而冲击压强在15~17 MPa为最优。3)旋转速度对钻进速度影响不大,故不需过高设置。

关键词：凿岩台车数字钻进钻进效率钻进速度推进压强冲击压强

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凿岩台车采用长短眼配套控制隧道超挖技术

隧道建设（中英文） 2020年第11期40卷 1642-1648页

作者：方俊波刘洪震马留闯中铁隧道局集团有限公司广东广州511400 中国中铁隧道股份有限公司河南郑州450001

为有效降低施工成本,减小钻爆法隧道超挖量,提高钻爆施工技术及改进施工工艺,通过研究凿岩台车作业模式,分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时,由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等,钻凿周边眼时外插角不易控制,产生的... 详细信息

为有效降低施工成本,减小钻爆法隧道超挖量,提高钻爆施工技术及改进施工工艺,通过研究凿岩台车作业模式,分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时,由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等,钻凿周边眼时外插角不易控制,产生的隧道超挖往往较大。结合工程实践,通过对比凿岩台车在初期支护紧跟掌子面及不紧跟掌子面等不同施工工况下长短孔配套施工产生的超挖量,得出在保证施工安全的前提下,保留一定长度的隧道不进行初期支护施工钻孔,并采用长短孔配套钻孔爆破技术,可有效控制凿岩台车钻爆时隧道的超挖量。研究结果表明:采用长短孔配套钻孔时,Ⅱ、Ⅲ级围岩,Ⅳ级围岩,Ⅴ级围岩相比类似条件只采用长眼时的最大超挖量分别减少约12、19.5、21.5 cm。

关键词：隧道长短眼超挖凿岩台车外插角控制标准光面爆破

隧道凿岩台车破岩震源三臂混合先导信号盲源分离方法与工程应用

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应用基础与工程科学学报 2021年第5期29卷 1124-1139页

作者：石少帅曹天宇许新骥田四明郭伟东孙昊政李咸森山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038

针对凿岩台车三臂破岩震动信号相互混叠、彼此干扰的实际问题,提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)、奇异值分解(SVD)和鲁棒独立成分分析(RobustICA)的隧道凿岩台车破岩震源三臂混合先导信号盲源分离方法.通过仿真模拟,采用EEMD-SVD联... 详细信息

针对凿岩台车三臂破岩震动信号相互混叠、彼此干扰的实际问题,提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)、奇异值分解(SVD)和鲁棒独立成分分析(RobustICA)的隧道凿岩台车破岩震源三臂混合先导信号盲源分离方法.通过仿真模拟,采用EEMD-SVD联合降噪方法对含噪混合先导信号进行分解、去噪与重构,实现强噪声影响下凿岩台车混合先导信号的提取,有效解决了信噪频谱混叠问题.经过降噪预处理,RobustICA对于凿岩台车混合先导信号的分离效果得到了有效提升.依托实际工程对该方法进行评价,结果表明,采用本文提出的盲源分离方法,地震记录中直达波与反射波同相轴较为清晰,预报结果与实际开挖情况大体吻合,初步验证了该方法的可行性与有效性.

关键词：凿岩台车破岩震源混合先导信号盲源分离集合经验模态分解奇异值分解鲁棒独立成分分析超前地质预报

基于迁移学习的隧道凿岩台车钻孔震源实测地震数据去噪方法及应用

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应用基础与工程科学学报 2023年第6期31卷 1552-1570页

作者：郭伟东李咸森王鑫田箴言石少帅山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

隧道凿岩台车钻孔震源实测信号具有数据杂乱、噪声干扰严重及偶发性采集异常等特点,难以直接用于模拟数据训练后的神经网络模型.针对这一问题,首先基于U-Net去噪神经网络,将互相关、Automatic Gain Control(AGC)和归一化处理作为U-Net... 详细信息

隧道凿岩台车钻孔震源实测信号具有数据杂乱、噪声干扰严重及偶发性采集异常等特点,难以直接用于模拟数据训练后的神经网络模型.针对这一问题,首先基于U-Net去噪神经网络,将互相关、Automatic Gain Control(AGC)和归一化处理作为U-Net神经网络的预处理层,开展信号降噪处理,有效提升了凿岩台车含噪钻孔震源与无噪地震记录间复杂映射关系的拟合效果.然后,构建了基于Generative Adversarial Nets(GAN)的对抗式迁移学习神经网络,将隧道的真实地震数据进行迁移,实现了真实数据在已训练完成的U-Net去噪神经网络中的有效应用.最后,依托实际工程对该方法进行评价.结果表明,采用提出的去噪方法,可有效去除地震记录中的噪声干扰,探测结果与实际开挖情况基本吻合,初步验证了该方法的可行性与有效性.

关键词：凿岩台车钻孔震源深度学习地震数据去噪迁移学习超前地质探测

基于双侧钻臂位姿协同约束的凿岩台车车体定位方法

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煤炭学报 2019年第2期44卷 647-654页

作者：吴昊骏龚敏北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

车体定位是凿岩台车钻孔自动控制的先决工序,原有车体定位方法仅在理想无碴工作面可行,当有堆碴车体横向倾斜情况下,推进梁可绕激光束横向旋转造成角变量无法锁定,车体位姿存在无穷解,导致定位误差很大甚至无法使用。为解决这一问题提... 详细信息

车体定位是凿岩台车钻孔自动控制的先决工序,原有车体定位方法仅在理想无碴工作面可行,当有堆碴车体横向倾斜情况下,推进梁可绕激光束横向旋转造成角变量无法锁定,车体位姿存在无穷解,导致定位误差很大甚至无法使用。为解决这一问题提出利用双钻臂同时参与定位的新方法,从理论上证明了双钻臂法解算车体位姿的可行性,将求车体位姿惟一解的问题转化为求解固定边长三角形顶点位置的问题;基于D-H法及坐标系平移确定了车体-激光坐标系变换关系;引入集合条件找出车体基坐标系实际原点位置,通过MATLAB编程计算车体两侧角变量值,求解车体基坐标系在工作面坐标系下的位姿矩阵,实现车体定位。现场测试结果表明:双钻臂法充分适应有渣条件堆碴高度变化,并能快速求得车体实际位姿确定值;车体竖直方向定位误差在5%以内,不采用误差补偿手段条件下钻孔定位精度在12 cm内。通过对比两种车体定位方法对钻孔定位效果的影响发现:原方法存在定位误差向非定位侧钻臂传递的现象,全站仪测量准确的情况下,非定位侧炮孔平均定位误差较定位侧高出94%。双钻臂法定位则不存在这一问题,其双侧炮孔定位精度与原方法定位侧炮孔定位精度一致,对于误差补偿较为有利。双钻臂定位法已在井下试验得到成功验证,具有普遍性,可用于同类型凿岩台车车体定位。

关键词：凿岩台车车体定位双钻臂位姿矩阵

凿岩台车臂定位系统与液压臂结构不匹配问题研究

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隧道建设（中英文） 2019年第A01期39卷 445-450页

作者：于鹏梁高峰中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

为解决凿岩台车臂定位系统与液压臂结构不匹配而出现液压臂下降时抖动、平动速度慢、泵压过高等问题,系统分析液压臂下降时抖动的原因,指出液压臂下降时抖动是由于液压臂下部液压缸平衡阀的先导油源压力不稳引起的,并通过试验证实,如果... 详细信息

为解决凿岩台车臂定位系统与液压臂结构不匹配而出现液压臂下降时抖动、平动速度慢、泵压过高等问题,系统分析液压臂下降时抖动的原因,指出液压臂下降时抖动是由于液压臂下部液压缸平衡阀的先导油源压力不稳引起的,并通过试验证实,如果下降过程中下部液压缸平衡阀的先导油源压力一直大于其开启压力,液压臂能够平缓下降。可以通过提高液压臂油源压力和增大下部液压缸回油背压来解决液压臂下降抖动问题。

关键词：凿岩台车臂定位系统液压臂双三角平动机构结构不匹配下降抖动

基于Vega Prime的凿岩台车仿真模拟训练系统设计

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系统仿真学报 2015年第8期27卷 1774-1781页

作者：王友才郭子龙相鑫海栾洪海第二炮兵工程大学士官学院山东青州262500

采用Vega Prime在MFC框架下开发了凿岩台车仿真模拟训练系统。搭建了基于PCI总线的交互通信控制平台,并采用多线程技术实现了多采集卡与计算机的同步数据通信。采用并研究了多种软件辅助Creator建模的方法,研究了基于DOF节点的凿岩台车... 详细信息

采用Vega Prime在MFC框架下开发了凿岩台车仿真模拟训练系统。搭建了基于PCI总线的交互通信控制平台,并采用多线程技术实现了多采集卡与计算机的同步数据通信。采用并研究了多种软件辅助Creator建模的方法,研究了基于DOF节点的凿岩台车钻臂运动仿真实现方法,实现了系统的实时动态交互。采用主动式3D立体成像原理,研究了在Vega Prime中实现3D立体效果显示的方法,结合3D眼镜实现了系统的立体成像功能。通过运行结果表明系统视景输出稳定逼真,所采用的方法有效。

关键词：凿岩台车 vega prime mfc dof节点 3d立体成像

基于凿岩台车钻进参数的岩石强度预测模型研究

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隧道建设（中英文） 2023年第12期43卷 2007-2017页

作者：张树才仇文革张齐芳张义江江书华罗杰皖赣铁路安徽有限责任公司安徽合肥230011 成都天佑智隧科技有限公司四川成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁上海设计院集团有限公司上海200070 中铁十局集团第三建筑有限公司安徽合肥250101

为及时、准确、全面获取掌子面岩石单轴饱和抗压强度,并为推进隧道智能化建造、实现围岩级别动态变更提供重要依据,依托池黄高铁2标段岭上村隧道工程,获取42组掌子面以及4组岩石相似材料的凿岩台车钻进参数和岩石强度数据。在对凿岩台... 详细信息

为及时、准确、全面获取掌子面岩石单轴饱和抗压强度,并为推进隧道智能化建造、实现围岩级别动态变更提供重要依据,依托池黄高铁2标段岭上村隧道工程,获取42组掌子面以及4组岩石相似材料的凿岩台车钻进参数和岩石强度数据。在对凿岩台车的破岩过程进行分析后,选取冲击压力、推进压力、回转压力、钻进速率共4项指标作为预测模型的输入参数,分别建立单因素回归、多元非线性回归和LSSVM算法的岩石强度预测模型。模型预测结果表明:1)单因素预测模型中采用钻进速率作为输入参数具有最高的预测精度,预测值与实际值的相关系数为0.9458;2)采用多因素预测模型后,其预测准确率进一步提高,相关系数达到0.9745;3)LSSVM算法模型的预测值与实际值的相关系数为0.9838,其预测准确率与多元非线性回归相当,均可用于实际工程中的岩石强度预测。

关键词：凿岩台车岩石单轴饱和抗压强度钻进参数回归分析机器学习

凿岩台车DCS12液压系统发热欠压故障分析

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矿山机械 2005年第A3期33卷 8-9页

作者：郜元昌王红列金川集团公司二矿区甘肃金昌737100

主要介绍了凿岩台车DCS12液压系统发热、欠压的主要原因及诊断、处理的办法。

关键词：凿岩台车 DCS12 液压系统发热欠压故障分析