3.1 盾构施工设计轴线的输入和仿真校验

　　根据隧道盾构中心坐标设计资料提供的线型、里程、线段长度、方位角、X坐标、Y坐标及曲线要素和断链数据，建立便于输入操作和校验的数据模型和数据结构。使操作者只要输入相邻线型交界点的特征参数，便可完成相应线型内所有设计轴线数据输入工作。

　　所编制的设计轴线软件基本功能有：计算平面设计轴线轨迹(Z——直线、ZH——直缓、HY——缓圆、YH——圆缓、HZ——缓直);计算高程设计轴线轨迹;计算盾构在设计轴线任意点的方位角;计算盾构在设计轴线任意点的坡度角;长链与短链数据处理功能;顺里程与逆里程数据处理功能;设计轴线仿真调试功能。

　　仿真结果表明:设计轴线平面和高程误差小于等于1mm。其设计轴线数据输入量小于日本TOKIMEC公司同类应用软件。

　　3.2 陀螺仪通信

　　根据陀螺仪通信协议，编制陀螺仪驱动程序。

　　设定陀螺仪通信基本数据：

　　数据速率：2400bps

　　数码长度：8bit

　　奇偶性：无

　　停止位：1bit

　　间隔：200ms

　　3.3 盾构姿态数据实时管理

　　3.3.1 盾构掘进里程

　　隧道设计轴线以地铁里程数为自变量。盾构掘进里程是判断盾构位置和姿态的基础条件，其计算方法如下：

　　P=B+N+L+J

　　式中P——盾构切口里程(m);

　　B——区间隧道起点里程(m);

　　N——管片环号(环宽1m);

　　L——千斤顶伸长距离(m);

　　J——盾构切口至千斤顶起始位置(m)。

　　一环结束条件：L>0.8m并且拼装开始，

　　一环开始条件：(N=N+1)：L<0.3m并且掘进开始;

　　3.3.2 盾构姿态与运动方向

　　由于土质条件分布差异，盾构实际前进方向不一定是盾构姿态方向。

　　设陀螺仪检测到的盾构方位角为A1i，

　　盾构实际前进的方向角为A2i，设计轴线的A1i

　　方位角为S1，n为统计环数，方位修正角为C1：

　　由方位修正角C1和陀螺仪检测出盾构方位角A1i ，就能方便地求出盾构实际前进方向。

　　3.3.3 盾构平面偏差与高程偏差

　　切口平面偏差、切口高程偏差、盾尾平面偏差、盾尾高程偏差是相对于设计轴线的一组施工参数，反映了盾构某时刻的相对位置：

　　盾构平面偏差aw=L·sin[(A1i- C1)-S1]

　　盾构高程偏差hw=L·sin[(H1i- C2)-S2]

　　式中H1i——陀螺仪检测到的盾构坡度角;

　　C2——坡度修正角;

　　S2——设计轴线的坡度角;

　　L——千斤顶位移长度。

　　3.3.4 盾构推进合力中心

　　调节盾构推进的4个区间油压，或对22个推进千斤顶不同编组，将改变盾构推进的合力中心位置，从而控制盾构的前进方向。实时计算并显示盾构推进的合力中心位置有助于盾构司机及时掌握控制效果：

　　式中a1——陀螺仪检测到的盾构当前方位偏差角;

　　h1——陀螺仪检测到的盾构当前坡度偏差角;

　　c1——人工测量到的切口平面偏差;

　　c2——人工测量到的盾尾平面偏差;

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