流信号，实施放大，静态轨道秤控 制器内的、与第二变送器连接的模数转换模块，对经放大转换后得到的表示土体净重信息 的电流信号进行A/D转换（即模数转换），再通过静态轨道秤控制器内的、与模数转换模块 连接的通信模块，对经模数转换后得到的表示土体净重信息的数字信号进行通信传输。a、b 光栅位置传感器由静态轨道秤控制器判定土箱号，静态轨道秤控制器整合的计量信息与阵 列解耦式皮带秤的控制器通信。
[0150] 静态轨道秤的静态计量信息具有校正阵列式解耦皮带秤的动态计量信息的技术 特点，具体如下：
[0151] (1)动态零点标定。
[0152] 阵列式解親皮带机开始启动时，如果判定阵列式解親皮带输送机上无剩余泥土， 则进行一次动态零点标定，使动态零点Zdi等于当前的空秤计量值。条件是上一称量周期 的L4〈0(见公式3)。
[0153] (2)动态计量校验
[0154] 设静态轨道秤与阵列耦合式皮带秤的差值百分数为Dg=Wg_Pg)/Wg，其中：Wg为 轨道秤土箱的土体净重，Pg为对应土箱土体的阵列耦合式皮带秤称重积算值。
[0155] 采取逐步收敛方法校正皮带机误差收敛系数为Kj，误差收敛系数初始Kj=0. 8， 可根据工程实际校验效果调整Kj值。
[0156] 设当前阵列耦合式皮带秤采样周期的称重值为X，则经动态计量校验的输出值 为：
[0157]y=(l+Kj*Dg)x (公式 4)
[0158] 要求在静态轨道秤的精度为0. 1%基础上，使阵列耦合式皮带秤精度能达到1%。
[0159] 本发明土量压力平衡盾构控制系统还包括用于辨识机车和土箱序列自动辩识装 置。
[0160] 机车内安装小型PLC，作为辩识装置的第三控制器，通过无线链路与静态轨道秤和 阵列解耦式皮带秤通信，存储和传送机车序列号和土箱号。
[0161] 机车和土箱自动辩识装置的功能是使皮带秤称量的土体与土箱的计量的土体相 对应。
[0162] 利用机车土箱最高的特点，在皮带输送机出土 口和井口称量位置各安装一组光学 限位，每组2个光栅传感器17组成a、b相位，以确定土箱号。
[0163] 图14为机车在皮带输送机出土口运动状态时的光栅传感器波形图。
[0164] 表2为机车在盾构皮带输送机位置和隧道井口位置运动时，相应位置光栅传感器 的位置信号与辨识土箱号的触发条件。
[0165] 表2机车土箱自动辩识原理
[0167] 如图15所示，在机车驾驶室安装一台PLC，通过通信接口（C)和无线通信装置 (WX1)，在皮带输送机位置与阵列解耦式皮带机控制器通信，记录机车号、土箱号和装土时 间，在井口位置向轨道秤控制器发送储存的信息，由轨道秤控制器将称重净重泥土数值及 其对应的机车和土箱号反馈给阵列解耦式皮带机控制器。
[0168] 结合图16所示，出土重量检测装置和盾构掘进形成的动态建筑空间之间是通过 重量和体积分析模块建立对应关系，重量和体积分析以当前土压下的土体可松比和密度检 测为依据，得出的土量超挖或欠挖数据可供土压设定控制器参考。
[0169] 土体可松比和密度数据可建立出土重量与盾构实际掘进空间的关系：
[0170]EWi=i"kpp(kd*kj+l)Sdl(公式 5)
[0171] 其中，
[0172]Kp为土体可松比；
[0173] P为土体常压下密度
[0174]Kd为掘进动态建筑空间系数；
[0175]kj为质流动性（0.1，0.9);
[0176]S为盾构截面面积；
[0177]EWi为在盾构掘进距离L对应皮带机称量i次的累积重量。
[0178] (1)土体可松比测试
[0179] 地下土体经开挖，其体积因松散而增大，后虽经回填充实，但仍不能压缩到原有体 积。但测试土体可松比对于施工有一定的参考应用价值。
[0180] 结合图17所示，设计一套测试隧道施工出土可松比的活塞式装置，由人工测定当 前出土的可松比kp。在活塞受力压缩土体至设定压力P，则位移传感器在初始长度L1 (常 压状态）的变化到L2 (受压状态），得出在压力P条件下的土的可松比：
[0181]kp=L2/L1，（其中L1〈L2)(公式 6)
[0182] (2) 土体密度测试
[0183] 施工现场以标准器具采样，密实样本、上口刮平，称出器具空满之差，得出样本重 量m，根据标准器具容积V，可得出土体密度：
[0184] p=m*v。
[0185] 本发明的土量压力平衡控制系统还包括以下技术：
[0186](一）施工动态参数
[0187] (1)隧道设计轴线
[0188] 实际施工过程中一般以城市坐标将隧道设计轴线（DTA)以数据文件形式保存在 存储器，文件表头如下：
[0189]里程、X、Y、Z
[0190] 关键字"里程"，每1米或0.5米一行。X、Y为城市坐标。Z为埋深，以海平面为基 准。DTA参数以米为单位，保留小数3位（mm)。
[0191] (2)掘进偏差
[0192] 由导向系统检测的盾构姿态信息（包括切口水平偏差、切口高程偏差、盾尾水平 偏差、盾尾高程偏差）是相对隧道DTA对应里程的偏差数据。
[0193] (3)动态建筑空间系数
[0194] 动态建筑空间系数kd是根据隧道设计轴线、掘进偏差或盾构切口超挖直径确定。
[0195] (4) 土质的流动性Kj
[0196]由于非铰接盾构为圆柱（长达十几米）的刚体，在流动性差的土质，盾构姿态调整 可能需要适当超挖土体。在流动性好的土质，盾构姿态调整可能以挤压方式纠偏，姿态引起 的的土体超挖有限。
[0197] 按土质条件设流动系数为K1(0. 1，0. 9)，以便区分各种超挖因素。
[0198](二）土压设定值控制器
[0199] (1)超欠挖土量信息处理
[0200] 以推进100mm的超欠挖土量为单位，对超欠挖土量进行滤波处理：
[0201] Y=aXn+(l-a)Xn_! (公式 6)
[0202] 式中：
[0203]n是当前采样周期，n-1是上一采样周期；
[0204]X超欠挖土量；
[0205]a滤波系数，取值范围（0? 8,0? 98);
[0206]Y滤波处理后的超欠挖土量。
[0207] (2) 土压设定值增量自学习
[0208] 1)在需要整定条件下，①控制器产生以±0.001MPa设定值增量，记录10个周期的 超欠挖土量数值，若超欠挖土量数值无收敛变化趋势，重覆①。否则，停止①步骤。
[0209] 2)建立以设定值增量为自变量、以出土增量为应变量的关系。
[0210] 由2)得超欠挖土量±dv对应的土压设定值增量土dp。
[0211] 一般地，当超欠挖土量>|dv|，调整土压设定值增量为|dp|。
[0212] (3)控制触发条件
[0213] 在实际掘进过程中，以每掘进1环作为控制触发条件，每掘进100mm作为分析超欠 挖土量的触发条件。
[0214] (4)自动调节土压设定值
[0215] 设置允许调节自动调节土压设定值变量kpset。kpset= 0禁止自动调节土压设 定值，kpset= 1允许自动调节土压设定值。
[0216] 设置当前里程为dis，上一次触发超欠挖土量记录里程为dis_last，本次触发超 欠挖土量记录条件：dis_con> = 100mm，dis_con=dis_last_dis，完成触发（记录超欠挖） 后使：dis=dis_last〇
[0217] 设置当前环号为ring，上一环号ring_last，自动调节土压设定值的触发条件是： ring_con> = 2,ring_con=ring_ring_last，完成角虫发后使：ring_last=ring-l〇
[0218] 自动调节土压设定值控制流程见图18。
[0219] 本发明的土量压力平衡盾构控制系统通过在皮带输送机13上开发适应计量泥土 介质的阵列式解耦皮带秤15,在隧道竖井基坑的井口增加静态轨道秤16,用静态轨道秤16 计量结果及时校验阵列式解耦皮带秤15的精度，解决盾构施工出土计量准确性难题。
[0220] 利用出土分析控制器采集出土重量检测装置计量信息，并转换为相应状态下的体 积，同时根据采集的