一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法。


背景技术：

2.隧道施工在公路、铁路建设中的应用十分普遍，而衬砌台车是隧道施工中二次衬砌时的一种常用设备。衬砌台车的隧道施工，会涉及到台车在隧道内的移动，例如前进、侧移等。
3.一些衬砌台车采用提前在地面铺设钢轨，利用电机驱动行走轮实现行走的方式。其缺点主要在于铺设以及拆卸轨道增加现场工作量，并且，衬砌台车行走拐弯又需要调整轨道的铺设方向，大大提高了人员工作强度以及现场人员需求量。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法，以通过自动导航的方式实现衬砌台车在隧道内的无轨行走，大大降低人员的工作强度和现场人员的需求量。
5.为了实现上述目的，本技术的实施例通过如下方式实现：
6.第一方面，本技术实施例提供一种衬砌台车自动导航无轨行走系统，包括衬砌台车、导航小车和全站仪，所述衬砌台车包括台车主体、四角门架和无轨行走横移机构，所述台车主体具有主控单元，设置在所述四角门架上，用于通过所述四角门架承载所述台车主体，所述无轨行走横移机构设置在所述四角门架底部，用于带动所述四角门架及所述台车主体行走和横移，其中，所述台车主体的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；所述导航小车，位于所述衬砌台车的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将所述导航小车位于所述地图中的实时位置数据发送至所述全站仪；所述全站仪，设置在所述导航小车上，并与所述主控单元通信，用于基于所述实时位置数据对所述台车主体上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给所述主控单元；所述主控单元，用于基于所述测量数据生成控制指令，控制所述无轨行走横移机构的运行，实现对所述衬砌台车的无轨行走及横移控制。
7.在本技术实施例中，衬砌台车包括台车主体、四角门架和无轨行走横移机构，台车主体具有主控单元，设置在四角门架上，用于通过四角门架承载台车主体，无轨行走横移机构设置在四角门架底部，用于带动四角门架及台车主体行走和横移，其中，台车主体的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；导航小车位于衬砌台车的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将导航小车位于地图中的实时位置数据发送至全站仪；全站仪设置在导航小车上，并与主控单元通信，用于基于实时位置数据对台车主体上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给主控单元；主控单元用于基于测量数据生成控制指令，控制无轨行走横移机构的运行，实现对衬砌台车的无轨行走及横移控制。通过此种
方式可以利用导航小车进行路径扫描和规划，利用搭载于导航小车上的全站仪对观测点进行检测，得到相应的测量数据后作为主控单元控制无轨行走横移机构运行的基础，使得无轨行走横移机构可以在主控单元的控制下实现自动化的无轨行走和横移，不需要铺设轨道，节省人力和人员需求。
8.结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述四角门架的底部沿轴向左右各设有一纵梁，所述纵梁的方向与所述衬砌台车的行进方向相同，所述无轨行走横移机构包括：滑行组件，与纵梁底部滑动连接，可沿所述纵梁的方向作往复运动，且能承载所述四角门架；顶升组件，设置在纵梁底部的两端，与所述四角门架的立柱连接，用于抬升或下放所述四角门架；横移组件，设置在所述顶升组件的底部，可沿垂直于所述纵梁的方向作往复运动，且可承载所述四角门架。
9.在该实现方式中，滑行组件与纵梁底部滑动连接，可沿纵梁的方向作往复运动，且能承载四角门架；顶升组件设置在纵梁底部的两端，与四角门架的立柱连接，用于抬升或下放四角门架；横移组件设置在顶升组件的底部，可沿垂直于纵梁的方向作往复运动，且可承载四角门架。顶升组件抬升承载台车主体的四角门架，连带滑行组件抬升至悬空，滑行组件沿纵梁滑动至一端，而后，顶升组件下放四角门架，以使滑行组件与地面接触，以承载四角门架，顶升组件进一步回缩连带横移组件悬空，滑行组件沿纵梁滑动从一端滑动至另一端，带动四角门架及台车主体行进。类似的，在进行横移时，顶升组件抬升承载台车主体的四角门架，连带横移组件抬升至悬空，每个横移组件则横移至一侧，而后，顶升组件下放四角门架，以使横移组件与地面接触，以承载四角门架，横移组件此时可从一侧滑动至另一侧，带动四角门架及台车主体横移。由此，可以自动化地实现衬砌台车的无轨行走及横移。
10.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述无轨行走横移机构还包括对位检测传感器，所述对位检测传感器，分别设置在所述台车主体的两个端头处的两侧，用于实时检测所述台车主体与隧道内壁面之间的距离信息，并将所述距离信息发送给所述主控单元，对应的，所述主控单元，还用于基于所述距离信息控制所述横移组件的运行，实现对所述衬砌台车的横移控制。
11.在该实现方式中，在台车主体的两个端头处的两侧，分别设置对位检测传感器，用于实时检测台车主体与隧道内壁面之间的距离信息，以使主控单元基于检测的距离信息控制横移组件的运行，实现对衬砌台车的横移控制，使得台车主体可以保持在隧道的轴线位置(隧道地面的中心线，与隧道两侧的内壁面的距离相等)上。
12.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述纵梁的底部设有滑轨和连接部件，所述连接部件位于所述滑轨的中部，每个滑行组件包括两个支撑座、一个连接梁和滑行液压缸，所述连接梁，连接在两个所述支撑座之间，且具有凹槽，凹槽内设有固定挡件；所述滑行液压缸位于所述凹槽内，所述滑行液压缸的一端与所述连接部件连接，另一端与所述固定挡件连接；每个所述支撑座，具有底座和连接体，所述连接体位于所述底座上，所述连接体与所述滑轨滑动连接。
13.结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述纵梁的两个相对的侧面设有限位条形槽，所述底座开设有座槽，所述座槽内设有滑轮；所述连接体设有第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件均与所述底座连接，且相对设置，形成卡槽，此卡槽可卡持在所述纵梁的限位条形槽内，此时所述滑轮与所
述滑轨接触。
14.在该实现方式中，纵梁的两个相对的侧面设有限位条形槽，底座开设有座槽，座槽内设有滑轮；连接体设有第一配件和第二配件，第一配件和第二配件均与底座连接，且相对设置，形成卡槽，此卡槽可卡持在纵梁的限位条形槽内，此时滑轮与滑轨接触。由此，可以通过滑轮与滑轨间的接触实现相对滑动，而卡槽卡持在纵梁的限位条形槽内，沿限位条形槽滑动，可以限制底座与纵梁相对滑动时的方向。
15.结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述滑轨的两个侧面均设有条槽，所述第一配件的顶端和所述第二配件的顶端均设有纵梁卡齿和滑轨卡齿，所述纵梁卡齿与所述滑轨卡齿之间的高度差大于所述限位条形槽的底部与所述条槽的顶部间的高度差；所述第一配件和所述第二配件设置在所述连接体的相对两侧时，所述第一配件和所述第二配件的纵梁卡齿分别嵌入所述纵梁两个侧面的限位条形槽内，所述第一配件和所述第二配件的滑轨卡齿分别嵌入所述滑轨两个侧面的条槽内。
16.在该实现方式中，滑轨的两个侧面均设有条槽，第一配件的顶端和第二配件的顶端均设有纵梁卡齿和滑轨卡齿，纵梁卡齿与滑轨卡齿之间的高度差大于限位条形槽的底部与条槽的顶部间的高度差；第一配件和第二配件设置在连接体的相对两侧时，第一配件和第二配件的纵梁卡齿分别嵌入纵梁两个侧面的限位条形槽内，第一配件和第二配件的滑轨卡齿分别嵌入滑轨两个侧面的条槽内。通过此种方式，可以利用两类平行的限位槽(纵梁侧面的限位条形槽和滑轨侧面的条槽)，实现对底座与滑轨间的滑动限位，且能够有效防止侧翻脱轨的情况，起到更好的限位作用。
17.第二方面，本技术实施例提供一种衬砌台车自动导航无轨行走控制方法，应用于第一方面的第一种可能的实现方式所述的衬砌台车自动导航无轨行走系统中的主控单元，所述方法包括：获取所述全站仪发送的测量数据，其中，所述测量数据为所述全站仪基于所述导航小车位于地图中的实时位置数据对观测点进行测量所得；根据所述测量数据，生成行走指令或横移指令；基于所述横移指令，控制所述横移组件和所述顶升组件协同运行，实现衬砌台车的横移；基于所述行走指令，控制所述滑行组件和所述顶升组件协同运行，实现衬砌台车的无轨行走。
18.在本技术实施例中，通过获取全站仪发送的测量数据，进一步根据测量数据生成行走指令或横移指令；从而基于行走指令控制滑行组件和顶升组件协同运行，实现衬砌台车的无轨行走；基于横移指令控制横移组件和顶升组件协同运行，实现衬砌台车的横移。由此，可以简单可靠且精准地实现对衬砌台车在隧道内的自动无轨行走和横移，大大降低人员的工作强度和人员的需求量，且衬砌台车的自动无轨行走非常高效可靠，大大提升隧道施工的工作效率。
19.结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述台车主体的端头处的两侧设置的观测点分别为观测点a和观测点b，端头处的顶部设置的观测点为观测点c，所述导航小车上所述全站仪的设置点位置为o，根据所述测量数据，生成行走指令或横移指令，包括：基于所述测量数据中观测点a的坐标a1和观测点b的坐标b1，预估所述衬砌台车前进一个步长后观测点a的坐标a2和观测点b的坐标b2；基于坐标a1和坐标a2，以及，基于坐标b1和坐标b2，确定出横移补偿距离；判断所述横移补偿距离是否达到横移阈值；若所述横移补偿距离达到横移阈值，则基于所述横移补偿距离生成横移指令；若所述横移补偿距离未
达到横移阈值，则生成用于控制所述衬砌台车前进一个步长的行走指令。
20.在该实现方式中，通过测量数据中观测点a的坐标a1和观测点b的坐标b1，预估衬砌台车前进一个步长后观测点a的坐标a2和观测点b的坐标b2；基于坐标a1和坐标a2，以及，基于坐标b1和坐标b2，确定出横移补偿距离。而后判断横移补偿距离是否达到横移阈值；若横移补偿距离达到横移阈值，则基于横移补偿距离生成横移指令；若横移补偿距离未达到横移阈值，则生成用于控制衬砌台车前进一个步长的行走指令。这样的方式可以在控制衬砌台车行进之前，先判断前进一个步长的横移距离是否超过限度，从而确定是否先进行横移，保证衬砌台车在隧道内(例如弯道处)的顺利行进和侧移，尽可能使得衬砌台车位于隧道内的中线位置上，防止台车与隧道内壁面的擦挂碰撞等问题。
21.结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述导航小车运行至隧道弯道处时，搭载所述全站仪侧移至隧道弯道的外侧边沿，对应的，在生成横移指令后，所述方法还包括：获取衬砌台车的当前行进阶段的横移距离总量；将此横移距离总量加上所述横移指令对应的横移补偿距离后得到新的横移距离总量，并将新的横移距离总量与设定横移距离比较；若新的横移距离总量不小于所述设定横移距离，对衬砌台车进行横向对位后结束当前行进阶段，其中，横向对位用于将衬砌台车的位置调整至隧道轴线位置上；若新的横移距离总量小于所述设定横移距离，执行步骤：基于所述横移指令，控制所述横移组件和所述顶升组件协同运行。
22.在该实现方式中，导航小车运行至隧道弯道处时，搭载全站仪侧移至隧道弯道的外侧边沿，可以使得隧道内可以正常通行工作人员和车辆。而后可以获取衬砌台车的当前行进阶段的横移距离总量；将此横移距离总量加上横移指令对应的横移补偿距离后得到新的横移距离总量，并将新的横移距离总量与设定横移距离比较。若新的横移距离总量不小于设定横移距离，对衬砌台车进行横向对位后结束当前行进阶段，其中，横向对位用于将衬砌台车的位置调整至隧道轴线位置上；若新的横移距离总量小于设定横移距离，执行步骤：基于横移指令，控制横移组件和顶升组件协同运行。通过这样的方式，可以在新的横移距离总量达到设定横移距离时，不管台车前进的距离，即结束当前行进阶段(例如台车每次衬砌通常在12米，若当前行进了6米，新的横移距离总量就达到设定横移距离，即结束当前行进阶段)。这样可以在隧道的弯道相对较急的部分，减少衬砌台车与左右内壁面距离的差异，保持较好的衬砌效果。
23.结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述无轨行走横移机构包括分别设置在衬砌台车的两个端头处的两侧的四个对位检测传感器，对衬砌台车进行横向对位，采用以下方式实现：获取四个对位检测传感器各自检测的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离，其中，第一距离和第二距离分别为同一端头处的两侧设置的对位检测传感器分别检测的衬砌台车与隧道内壁面之间的距离信息，第三距离和第四距离分别为另一端头处的两侧设置的对位检测传感器分别检测的衬砌台车与隧道内壁面之间的距离信息；基于第一距离和第二距离，第三距离和第四距离，控制对应的顶升组件和横移组件协同运行，将衬砌台车的位置调整至隧道轴线位置上。
24.在该实现方式中，通过获取四个对位检测传感器各自检测的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离，再基于第一距离和第二距离，第三距离和第四距离，控制对应的顶升组件和横移组件协同运行，将衬砌台车的位置调整至隧道轴线位置上。这样可以在台车行
进后，利用四个对位检测传感器进行对位校正，使得衬砌台车能够保持在隧道的中线位置上。
25.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本技术实施例提供的一种衬砌台车自动导航无轨行走系统的示意图。
28.图2为本技术实施例提供的一种衬砌台车与导航小车配合的原理图。
29.图3为本技术实施例提供的一种衬砌台车的示意图。
30.图4为本技术实施例提供的四角门架与无轨行走横移机构配合设置的立体图。
31.图5为本技术实施例提供的四角门架与无轨行走横移机构配合设置的主视图。
32.图6为本技术实施例提供的四角门架与无轨行走横移机构配合设置的左视图。
33.图7为本技术实施例提供的一种衬砌台车自动导航无轨行走控制方法的流程图。
34.图8为导航小车位于隧道弯道的外侧边沿的示意图。
35.图标：100-衬砌台车自动导航无轨行走系统；110-衬砌台车；111-台车主体；112-四角门架；1121-纵梁；1122-立柱；113-无轨行走横移机构；1131-滑行组件；1131a-支撑座；1131b-连接梁；1131c-滑行液压缸；1132-顶升组件；1133-横移组件；120-导航小车；130-全站仪。
具体实施方式
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
37.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的一种衬砌台车自动导航无轨行走系统100的示意图。
38.在本实施例中，衬砌台车自动导航无轨行走系统100可以包括衬砌台车110、导航小车120和全站仪130。
39.示例性的，衬砌台车110可以包括台车主体111、四角门架112和无轨行走横移机构113。台车主体111具有主控单元，台车主体111设置在四角门架112上，用于通过四角门架112承载台车主体111，无轨行走横移机构113设置在四角门架112底部，用于带动四角门架112及台车主体111行走和横移，其中，台车主体111的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点。此处，观测点a和观测点b分别设置在主体的端头(此端头为前进方向的头部)处的两侧，而观测点c则位于主体的端头的顶部。
40.示例性的，导航小车120位于衬砌台车110的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将导航小车120位于地图中的实时位置数据发送至全站仪130。
41.如图2所示，由于现有的导航小车120(具有自动定位控制模块)，可以实现通过扫描构建地图(例如通过激光雷达扫描摄像头进行扫描后，利用图像识别建模导航模块构建
地图)，也能够识别出衬砌台车110前进方向的障碍物，如果障碍物位置影响后续衬砌台车110的行走(例如通过构建的地图进行障碍物检测，判断障碍物是否影响衬砌台车110的前进等)，导航小车120还可以通过障碍物报警模块自动给出报警信号至衬砌台车110，以便通知工作人员进行清障工作。另外，导航小车120可以利用自动定位控制模块进行进一步的路径规划，利用全向轮行走模块控制导航小车120沿着隧道行走，例如沿着隧道的中线或边沿行走，此处不做赘述。
42.示例性的，为了更加精准可靠地实现对障碍物的检测和报警，可以在衬砌台车110的端头处设置一个或多个超声波测距传感器，每个超声波测距传感器与主控单元连接，用于将检测的测距数据发送给主控单元。而主控单元则可以通过无线通讯模块将测距数据发送给全站仪130，全站仪则将数据转发给导航小车，以使导航小车在构建地图的过程中，可以结合到测距数据进行构建，进一步保证地图数据的可靠性和精准度，此处不作限定。
43.示例性的，全站仪130可以设置在导航小车120上，并与主控单元通信，用于基于实时位置数据对台车主体111上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给主控单元。
44.而主控单元，则可以用于基于测量数据生成控制指令，控制无轨行走横移机构113的运行，实现对衬砌台车110的无轨行走及横移控制。
45.通过此种方式可以利用导航小车120进行路径扫描和规划，利用搭载于导航小车120上的全站仪130对观测点进行检测，得到相应的测量数据后作为主控单元控制无轨行走横移机构113运行的基础，使得无轨行走横移机构113可以在主控单元的控制下实现自动化的无轨行走和横移，不需要铺设轨道，节省人力和人员需求。
46.为了便于对衬砌台车110的结构和功能的理解，请参阅图3～图6，图3为本技术实施例提供的一种衬砌台车110的示意图；图4为本技术实施例提供的四角门架112与无轨行走横移机构113配合设置的立体图；图5为本技术实施例提供的四角门架112与无轨行走横移机构113配合设置的主视图；图6为本技术实施例提供的四角门架112与无轨行走横移机构113配合设置的左视图。
47.在本实施例中，四角门架112包括四个立柱1122(可以理解为四个支脚)，而四角门架112的底部沿轴向左右各设有一纵梁1121，纵梁1121的方向与衬砌台车110的行进方向相同(即隧道的轴向)，无轨行走横移机构113可以包括：滑行组件1131、顶升组件1132和横移组件1133。
48.示例性的，滑行组件1131的数量为2，一个滑行组件1131与一个纵梁1121的底部滑动连接，可沿该纵梁1121的方向作往复运动，且能承载四角门架112。
49.示例性的，顶升组件1132的数量为4，分别设置在纵梁1121底部的两端，并分别与四角门架112上相应的立柱1122连接，可以抬升或下放四角门架112。
50.示例性的，横移组件1133的数量为4，分别设置在每个顶升组件1132的底部，可沿垂直于纵梁1121的方向(此方向为横向，不同于顶升组件1132顶升时的运动方向，同时与纵梁1121的方向和顶升的方向相垂直)作往复运动，且可承载四角门架112。
51.基于此，为了实现衬砌台车110的无轨行走，可以通过顶升组件1132抬升承载着台车主体111的四角门架112，连带滑行组件1131抬升至悬空，滑行组件1131沿纵梁1121滑动至一端，而后，顶升组件1132下放四角门架112，以使滑行组件1131与地面接触，以承载四角
门架112，顶升组件1132进一步回缩连带横移组件1133悬空，使得滑行组件1131支撑着四角门架112，此时控制滑行组件1131沿纵梁1121滑动从一端滑动至另一端，带动四角门架112及台车主体111行进。
52.同理，在衬砌台车110进行横移时，顶升组件1132可以抬升承载台车主体111的四角门架112，连带横移组件1133抬升至悬空，每个横移组件1133则横移至一侧，而后，顶升组件1132下放四角门架112，以使横移组件1133与地面接触，以承载四角门架112，横移组件1133此时可从一侧滑动至另一侧，带动四角门架112及台车主体111横移。
53.需要说明的是，本实施例中的滑行组件1131、顶升组件1132、横移组件1133，均可为借助液压缸的结构，使得主控单元通过控制液压缸实现对滑行组件1131、顶升组件1132、横移组件1133的控制，以自动化地实现衬砌台车110的无轨行走及横移。
54.在本实施例中，无轨行走横移机构113还可以包括对位检测传感器(例如光电传感器、超声波距离传感器等，本实施例中优选光电传感器)。
55.对位检测传感器的数量可以为4，分别设置在台车主体111的两个端头处的两侧，分别用于实时检测台车主体111与隧道内壁面之间的距离信息，并将距离信息发送给主控单元。对应的，主控单元则可以基于距离信息控制横移组件1133的运行，实现对衬砌台车110的横移控制。
56.在台车主体111的两个端头处的两侧，分别设置对位检测传感器，用于实时检测台车主体111与隧道内壁面之间的距离信息，以使主控单元基于检测的距离信息控制横移组件1133的运行，实现对衬砌台车110的横移控制，使得台车主体111可以保持在隧道的轴线位置(隧道地面的中心线，与隧道两侧的内壁面的距离相等)上。
57.请继续参阅图4～图6，在本实施例中，纵梁1121的底部设有滑轨和连接部件，连接部件位于滑轨的中部。针对每个滑行组件1131，可以包括两个支撑座1131a、一个连接梁1131b和一个滑行液压缸1131c。
58.示例性的，连接梁1131b可以连接在两个支撑座1131a之间，且连接梁1131b具有凹槽，凹槽内设有固定挡件(例如挡板)。
59.而滑行液压缸1131c位于凹槽内，滑行液压缸1131c的一端与连接部件连接，另一端与固定挡件连接。
60.示例性的，每个支撑座1131a具有底座和连接体，连接体位于底座上，连接体与滑轨滑动连接。
61.基于此，通过滑行液压缸1131c的伸缩，可以带动连接部件与固定挡件之间做相对远离或靠近的运动，而连接体与滑轨之间可以进行滑动，从而实现滑行组件1131的功能。另外，支撑座1131a的底座，可以在顶升组件1132收缩带动横移组件1133悬空时，作为底座对四角门架112进行支撑。
62.在本实施例中，纵梁1121的两个相对的侧面设有限位条形槽，底座开设有座槽，座槽内设有滑轮。连接体设有第一配件和第二配件，第一配件和第二配件均与底座连接，且相对设置，形成卡槽，此卡槽可卡持在纵梁1121的限位条形槽内(即第一配件和第二配件分别卡持在纵梁1121的两个侧面的限位条形槽)，而此时，滑轮与滑轨接触。
63.由此，可以通过滑轮与滑轨间的接触实现相对滑动，而卡槽卡持在纵梁1121的限位条形槽内，沿限位条形槽滑动，可以限制底座与纵梁1121相对滑动时的方向。
64.示例性的，每个座槽内的滑轮数量可以为多个(例如2个)，多个滑轮沿轴向排列设置，这样可以在其中的个别滑轮失效时，其余的滑轮仍然继续起作用，提升滑行组件1131的可靠性。
65.在本实施例中，滑轨的两个侧面均设有条槽，第一配件的顶端和第二配件的顶端均设有纵梁1121卡齿和滑轨卡齿，纵梁1121卡齿与滑轨卡齿之间的高度差大于限位条形槽的底部与条槽的顶部间的高度差。第一配件和第二配件设置在连接体的相对两侧时，第一配件和第二配件的纵梁1121卡齿分别嵌入纵梁1121两个侧面的限位条形槽内，第一配件和第二配件的滑轨卡齿分别嵌入滑轨两个侧面的条槽内。
66.通过此种方式，可以利用两类平行的限位槽(纵梁1121侧面的限位条形槽和滑轨侧面的条槽)，实现对底座与滑轨间的滑动限位，且能够有效防止侧翻脱轨的情况，起到更好的限位作用。
67.以上是对本技术实施例中提供的衬砌台车自动导航无轨行走系统100的介绍，以下，将对衬砌台车自动导航无轨行走控制方法进行介绍。在本实施例中，衬砌台车自动导航无轨行走控制方法可以应用于衬砌台车自动导航无轨行走控制系统的主控单元。
68.请参阅图7，图7为本技术实施例提供的一种衬砌台车自动导航无轨行走控制方法的流程图。
69.在本实施例中，衬砌台车自动导航无轨行走控制方法主要应用于衬砌台车自动导航无轨行走控制系统中的主控单元，方法可以包括：步骤s10、步骤s20、步骤s30和步骤s40。
70.首先，衬砌台车110在一段隧道的浇筑完成后，可以开始准备行走。待衬砌台车110的模板完成收缩，衬砌台车110即可处于行走状态。此时，全站仪130设置在导航小车120上，而导航小车120位于衬砌台车110的前部的未衬砌工段地面上，并作为测站点。导航小车120可以是位于隧道设计轨迹轴线位置上(即隧道的中线位置上)，也可以是偏离轨迹靠边放置，例如位于隧道边沿，方便人员与车辆通行。
71.此时，全站仪130可以对衬砌台车110上的多个观测点(例如观测点a、观测点b和观测点c)进行检测，得到相应的测量数据(例如包括以全站仪130所在位置点o为基准的观测点a、观测点b和观测点c的坐标a1、坐标b1和坐标c1)。而后，全站仪130可以通过无线通讯模块将测量数据发送给主控单元。
72.此时，主控单元可以执行步骤s10。
73.步骤s10：获取所述全站仪发送的测量数据，其中，所述测量数据为所述全站仪基于所述导航小车位于地图中的实时位置数据对观测点进行测量所得。
74.在本实施例中，主控单元可以接收全站仪130发送的测量数据，测量数据为全站仪130基于导航小车120位于地图中的实时位置数据对观测点进行测量所得。其中，测量数据可以包括以全站仪130所在位置点o为基准的观测点a、观测点b和观测点c的坐标a1、坐标b1和坐标c1。当然，观测点a、观测点b和观测点c对应的坐标a1、坐标b1和坐标c1，在其他可能的方式中，也可是基于导航小车120建立的地图中的某一个基础位置点为原点而确定的坐标，此处不作限定。
75.需要说明的是，对于衬砌台车安装有超声波测距传感器的方案，主控单元还可以获取超声波测距传感器检测的测距数据，判断衬砌台车的行进前方是否存在障碍，这样就还可以进行实时障碍物检测，配合导航小车构建地图数据时的障碍物检测，进一步提升障
碍物检测的可靠性。
76.获取全站仪130发送的测量数据后，主控单元可以执行步骤s20。
77.步骤s20：根据所述测量数据，生成行走指令或横移指令。
78.在本实施例中，主控单元可以根据测量数据生成行走指令或横移指令。
79.示例性的，为了防止衬砌台车110与隧道内壁面的擦挂碰撞等问题，主控单元可以基于测量数据中观测点a的坐标a1和观测点b的坐标b1，预估衬砌台车110前进一个步长后观测点a的坐标a2和观测点b的坐标b2。例如，主控单元可以基于衬砌台车110的行进方向，在坐标a1(例如(xa，ya，za))和坐标b1(例如(xb，yb，zb))的基础上加上衬砌台车110在该行进方向上前进一个步长(例如一个步长为1.5米)在坐标上的变化量，例如为δx、δy、δz，且满足(δx)2+(δy)2+(δz)2＝(1.5)2，由此得到坐标a2(xa+δx，ya+δy，za+δz)和观测点b的坐标b2(xb+δx，yb+δy，zb+δz)。其中，x轴为衬砌台车110的横移方向(左右横移均可)，y轴为衬砌台车110的行走方向(前进或后退均可)，z轴为衬砌台车110的高度方向。
80.而后，电子设备可以基于坐标a1和坐标a2，以及，基于坐标b1和坐标b2，确定出横移补偿距离。此处，以x轴的量表征横向的距离量，则可以将δx作为横移补偿距离，此处不应视为对本技术的限定。
81.确定出横移补偿距离后，主控单元可以判断横移补偿距离是否达到横移阈值(例如10厘米或20厘米)。
82.若横移补偿距离达到横移阈值，主控单元则可以基于横移补偿距离生成横移指令，以便控制衬砌台车110先进行横移。例如，横移指令可以用于控制衬砌台车110朝向对应的方向横移一定距离，此距离可以为横移补偿距离，也可较此距离稍大或稍小，例如，针对横移距离本身较大的，此横移距离可以稍小一些，针对横移距离本身较小的，此横移距离可以稍大些，以节约减少行走过程中需要进行横移的次数，此处不做限定。
83.若横移补偿距离未达到横移阈值，主控单元则可以生成用于控制衬砌台车110前进一个步长的行走指令，以便控制衬砌台车110先进行行走。
84.这样的方式可以在控制衬砌台车110行进之前，先判断前进一个步长的横移距离是否超过限度，从而确定是否先进行横移，保证衬砌台车110在隧道内(例如弯道处)的顺利行进和侧移，尽可能使得衬砌台车110位于隧道内的中线位置上，防止台车与隧道内壁面的擦挂碰撞等问题。
85.在导航小车120运行至隧道弯道处时，可以搭载全站仪130侧移至隧道弯道的外侧边沿，如图8所示。
86.那么，在生成横移指令后，主控单元还可以获取衬砌台车110的当前行进阶段(即衬砌台车110需要行进一定距离，进行隧道内下一工段的衬砌施工，一个行进阶段通常需要行进多个步长，例如6～10个步长)的横移距离总量。
87.而后，主控单元可以将此横移距离总量加上横移指令对应的横移补偿距离后得到新的横移距离总量，并将新的横移距离总量与设定横移距离(例如为50厘米、100厘米等)比较。
88.若新的横移距离总量不小于设定横移距离，主控单元可以对衬砌台车110进行横向对位后结束当前行进阶段，其中，横向对位用于将衬砌台车110的位置调整至隧道轴线位置上。即，新的横移距离总量不小于设定横移距离，说明隧道此处的弯道较急，再往前行进，
则衬砌台车110就难以保持较好的衬砌效果(衬砌台车110整体是直的)。因此，主控单元可以控制衬砌台车110停止前进，进行横向对位后，即可进行立模衬砌。
89.通过这样的方式，可以在新的横移距离总量达到设定横移距离时，不管台车前进的距离，即结束当前行进阶段(例如台车衬砌一段通常在12～15米，若当前行进了6米，新的横移距离总量就达到设定横移距离，即结束当前行进阶段)。这样可以在隧道的弯道相对较急的部分，减少衬砌台车110与左右内壁面距离的差异，保持较好的衬砌效果。
90.另外，对于衬砌台车110的横向对位，由于无轨行走横移机构113包括分别设置在衬砌台车110的两个端头处的两侧的四个对位检测传感器，因此，主控单元可以采用以下方式实现衬砌台车110的横向对位：
91.首先，主控单元可以获取四个对位检测传感器各自检测的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离，其中，第一距离和第二距离分别为同一端头处的两侧设置的对位检测传感器分别检测的衬砌台车110与隧道内壁面之间的距离信息，第三距离和第四距离分别为另一端头处的两侧设置的对位检测传感器分别检测的衬砌台车110与隧道内壁面之间的距离信息。
92.而后，主控单元可以基于第一距离和第二距离，第三距离和第四距离，控制对应的顶升组件1132和横移组件1133协同运行，将衬砌台车110的位置调整至隧道轴线位置上。其中，主控单元可以通过横移组件1133和顶升组件1132的协同运行实现衬砌台车110的横移，从而使得衬砌台车110的每个端头处的两侧的对位检测传感器的检测距离一致，使得衬砌台车110位于隧道的中线位置上。这样可以在台车行进后，利用四个对位检测传感器进行对位校正，使得衬砌台车110能够保持在隧道的中线位置上。
93.若新的横移距离总量小于设定横移距离，则主控单元可以继续下一步骤，基于横移指令进行横移，即步骤s30。
94.步骤s30：基于横移指令，控制所述横移组件和所述顶升组件协同运行，实现衬砌台车的横移。
95.在本实施例中，主控单元可以基于横移指令，控制横移组件1133和顶升组件1132协同运行，实现衬砌台车110的横移。
96.例如，横移指令用于控制衬砌台车110向左侧方横移10cm，那么，主控单元可以先控制顶升组件1132运行，使得横移组件1133悬空，滑行组件1131作为支撑，而后进一步控制横移组件1133向左侧方横移10cm(假设横移组件1133的一个步长为20厘米)，每个横移组件1133横移到位后，主控单元再控制顶升组件1132运行，将横移组件1133下放至地面，并进一步顶升，使得滑行组件1131悬空，而横移组件1133起支撑作用，然后，主控单元再控制横移组件1133归位，从带动整个衬砌台车110向左侧方横移10厘米。
97.当然，在其他一些可能的实现方式中，还可以控制衬砌台车110的头部和尾部横移不同的量以适应隧道的弯道，此处不进行赘述。
98.针对行走指令的执行，主控单元可以执行步骤s40。
99.步骤s40：基于所述行走指令，控制所述滑行组件和所述顶升组件协同运行，实现衬砌台车的无轨行走。
100.在本实施例中，主控单元可以基于行走指令，控制滑行组件1131和顶升组件1132协同运行，实现衬砌台车110的无轨行走。
101.例如，横移指令用于控制衬砌台车110向前方行进一个完整步长(针对一些弯道较急的地方，也可以行进半个步长或其他设定距离，例如1米，此处不作限定)。那么，主控单元可以先控制顶升组件1132运行，使得滑行组件1131悬空，而横移组件1133作为支撑，而后进一步控制滑行组件1131向前方滑行一个步长(也可以是半个步长，或者特定距离，例如1米)，两个纵梁1121底部的滑行组件1131可以同时运作。滑行组件1131滑行到位后，主控单元再控制顶升组件1132运行，将滑行组件1131下放至地面，并进一步收缩，使得横移组件1133悬空，而滑行组件1131起支撑作用，然后，主控单元再控制滑行组件1131归位，从带动整个衬砌台车110向前方行进一个步长(也可以是半个步长，或者特定距离，例如1米)。
102.通过获取全站仪130发送的测量数据，进一步根据测量数据生成行走指令或横移指令；从而基于行走指令控制滑行组件1131和顶升组件1132协同运行，实现衬砌台车110的无轨行走；基于横移指令控制横移组件1133和顶升组件1132协同运行，实现衬砌台车110的横移。由此，可以简单可靠且精准地实现对衬砌台车110在隧道内的自动无轨行走和横移，大大降低人员的工作强度和人员的需求量，且衬砌台车110的自动无轨行走非常高效可靠，大大提升隧道施工的工作效率。
103.另外，需要说明的是，对于衬砌台车110在隧道内的坡度问题，也可以通过全站仪130的测量数据(观测点c的坐标c1)配合主控单元计算出来(通过坐标c1确定出前进一个步长后的坐标c2)，依照实际施工过程中隧道的衬砌规划(顶部与地面之间的距离可能并不是全程保持一致，特别是针对坡道处，可能有一些特别的要求，例如，坡道处的拱顶更高，其与隧道地面的距离可以大于平地处拱顶与隧道地面的距离，此处不作限定)，通过控制顶升组件1132的运行，来解决隧道内具有坡度的工段的衬砌问题，此处不作限定。
104.综上所述，本技术实施例提供一种衬砌台车自动导航无轨行走系统100及其控制方法，衬砌台车110包括台车主体111、四角门架112和无轨行走横移机构113，台车主体111具有主控单元，设置在四角门架112上，用于通过四角门架112承载台车主体111，无轨行走横移机构113设置在四角门架112底部，用于带动四角门架112及台车主体111行走和横移，其中，台车主体111的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；导航小车120位于衬砌台车110的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将导航小车120位于地图中的实时位置数据发送至全站仪130；全站仪130设置在导航小车120上，并与主控单元通信，用于基于实时位置数据对台车主体111上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给主控单元；主控单元用于基于测量数据生成控制指令，控制无轨行走横移机构113的运行，实现对衬砌台车110的无轨行走及横移控制。通过此种方式可以利用导航小车120进行路径扫描和规划，利用搭载于导航小车120上的全站仪130对观测点进行检测，得到相应的测量数据后作为主控单元控制无轨行走横移机构113运行的基础，使得无轨行走横移机构113可以在主控单元的控制下实现自动化的无轨行走和横移，不需要铺设轨道，节省人力和人员需求。
105.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
106.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的
任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。