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CN112262251B - 盾构机和用于掘进隧道的方法 - Google Patents

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CN112262251B CN201980025613.1A CN201980025613A CN112262251B CN 112262251 B CN112262251 B CN 112262251B CN 201980025613 A CN201980025613 A CN 201980025613A CN 112262251 B CN112262251 B CN 112262251B
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Abstract

在具有安装有配设多个传感器单元的开采工具的刀盘(106)的盾构机(103)中，以及在用于掘进隧道的方法中能够通过构造具有掘进计划单元(506)的数据处理装置(503)通过检测开采工具(109)的当前的状态以及对开采工具(109)的状态的预测在沿着掘进方向存在的工具更换预测平面(615至630)处实现仅替换基本上完全磨损的开采工具。这产生了掘进运行的相对较高的经济性。

Description

盾构机和用于掘进隧道的方法
技术领域
本发明涉及一种盾构机，其具有能转动的刀盘，所述盾构机具有多个在确定的开采工具位置上安设在所述刀盘上的开采工具，所述盾构机具有多个传感器单元，其中，传感器单元分别配属于开采工具并且设置用于以配属的开采工具数据的形式、检测相关开采工具的状态，并且所述盾构机具有与所述传感器单元连接的数据处理装置。
本发明还涉及一种用于掘进隧道的方法。
背景技术
这种盾构机由专利文献DE 10 2011 114 830 B3已知。该盾构机具有能转动的刀盘并且具有多个装备有切削滚刀的开采工具，所述开采工具在刀盘上布置在确定的开采工具位置上。此外存在多个传感器单元，其中，传感器单元分别对应配属于开采工具并且设置用于检测相关采矿工具的状态，所述状态的形式为对应配属的开采工具数据。此外设置有数据处理装置，所述数据处理装置与传感器单元连接，以便将切削滚刀的转动状态显示在屏幕上。
MARKUS SCHEFFER等的著作《机械化隧道工程维护策略的仿真》("Simulation ofmaintenance strategies in mechanized tunneling",20161211；1077952576-1077952576,2016年12月11日(2016-12-11),3345页-3356页,XP058310170,DOI:10.1109/WSC.2016.7822365ISBN:978-1-5090-4484-9)公开了通过地质数据和理论模型对间隔周期的优化，其中为开采工具的剩余使用寿命估计较高的阈值，以确保间隔周期的可靠运行，并且规定了开采工具的完全替换。
F
Figure GDA0003788321070000011
等的著作《软土地区混合盾构掘进机刀具磨损预测及磨损风险管理》("Cutting tool wear prognosis and management of wear-related risks for Mix-Shield TBM in soft ground",Proceedings of the 18th International Conferenceon Soil Mechanics and Geotechnical Engineering,巴黎,2013年9月2-6日,2013年9月6日(2013-09-06),1739页-1742页,XP055618835,见以下网址URL:http://www.issmge.org/uploads/publications/1/2/1739-1742.pdf[检索于2019-09-05])公开了一种基于来自先前的掘进运行的经验数据的对工具磨损的预测，以便确定当前的对开采工具进行完全替换的维护间隔。
Yao-Tung Leng的文章《凉山隧道TBM掘进机刀具磨损量及使用规范综述》("Review of Cutter Wear-Consumption and Specification Used in the HsueshanTunnel TBM Excavation",2005World Long Tunnels,2005年11月10日(2005-11-10),347页-354页,XP055618725,台北，见以下网址:URL:https://www.freeway.gov.tw/UserFiles/File/％E9％9B％AA％E5％B1％B1％E9％9A％A7％E9％81％93％E5％B0％88％E5％8D％80/％E6％8A％80％E8％A1％93％E6％96％87％E7％8D％BB/％E5％AD％B8％E8％A1％93％E5％B0％88％E5％8D％80％E5％9C％8B％E9％9A％9B％E9％95％B7％E9％9A％A7％E9％81％93％E7％A0％94％E8％A8％8E％E6％9C％83％E9％9B％AA％E9％9A％A7％E7％9B％B8％E9％97％9C％E8％AB％96％E6％96％87/39)公开了一种通过将刀盘的径向外侧上的开采工具向位于径向内侧的轮圈上的继续使用来有效地利用开采工具的方法。
由专利文献EP 2 578 797 A1已知一种用于管理用于地钻的钻杆、钻具、钻孔管路或类似装置的方法，在所述方法中，在电子的数据处理系统中存储关于待置入钻孔中的部件的存量和当前的存放位置的信息以及关于所有置入钻孔中的部件的安装位置和/或安装顺序的信息。由此能够高效地控制自动的支承装置、输入装置和背部支承装置(Rücklager-Einrichtung)。
由专利文献JPH10140981A已知一种用于盾构机的开采工具的用于探测切削滚刀的磨损的方法，以便实现盾构机的相对较高的运行可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种开篇所述类型的盾构机和一种用于掘进隧道的方法，所述盾构机和方法的特点在于，即使在地质条件改变的情况下也能够足够可靠地保持针对开采工具的最大程度的磨损所设计的工具更换间隔。
所述技术问题通过开篇所述类型的按照本发明的盾构机解决，所述盾构机具有能转动的刀盘，所述盾构机具有多个在确定的开采工具位置上安设在所述刀盘上的开采工具，所述盾构机具有多个传感器单元，其中，传感器单元分别配属于开采工具并且设置用于以配属的开采工具数据的形式、检测相关开采工具的状态，并且所述盾构机具有与所述传感器单元连接的数据处理装置，按照本发明规定，针对每个传感器单元存在开采工具测量数据存储器的开采工具数据存储区域，来自配属于相关的开采工具的传感器单元的对应配属于确定的开采工具的开采工具数据能够存储在所述开采工具数据存储区域中，所述数据处理装置具有地质数据存储器，表征待驶过的地质的有待沿着掘进方向驶过的掘进路段的地质数据能够存储在所述地质数据存储器中，所述数据处理装置具有掘进计划单元，所述掘进计划单元具有工具管理中央模块，开采工具测量数据存储器、掘进测量数据存储器以及地质数据存储器连接在所述工具管理中央模块上，并且能够通过所述工具管理中央模块存储针对当前的掘进运行的条件参数以及开采工具的特性数据，通过所述掘进计划单元能够基于地质数据和开采工具数据这样确定在沿着掘进方向存在的工具更换预测平面之间的、开采工具的开采工具位置以及掘进参数，使得在工具更换预测平面处、对于仅能够在其它开采工具位置上以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面的开采工具、实现向所述其它开采工具位置或者另外的开采工具位置的位置转换，并且在工具更换预测平面处、对于在所有开采工具位置上都无法以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面的开采工具、则以新的待安装的开采工具进行替换。
所述技术问题通过按照本发明的用于掘进隧道的方法解决，所述方法具有以下步骤：
-提供按照本发明的盾构机，
-在地质数据存储器中存储表征待驶过的地质的有待沿着掘进方向驶过的掘进路段的地质数据，
-通过所述掘进计划单元、基于地质数据和开采工具数据这样确定在沿着掘进方向存在的工具更换预测平面之间的、开采工具的开采工具位置以及掘进参数，使得在工具更换预测平面处、对于仅能够在其它开采工具位置上以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面的开采工具、实现向所述其它开采工具位置或者另外的开采工具位置的位置转换，并且在工具更换预测平面处、对于在所有开采工具位置上都无法以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面的开采工具、则以新的待安装的开采工具进行替换。
所述技术问题由此解决，即在按照本发明的盾构机和用于掘进隧道的方法中，为了确定开采工具的当前的状态(即尤其是例如通过温度或者在装备有切削滚刀的开采工具中通过切削滚刀的转动状态表征的运行状态，和/或例如通过开采工具的剩余的剩余强度表征的磨损状态)，而针对开采工具特定地检测开采工具数据，并且与待驶过的掘进路段的地质数据一起、借助掘进计划单元如下进行处理，使得通过当前确定的掘进参数实现工具更换预测平面，在工具更换预测平面处要么具有很大程度上或者优选至少部分地完全磨损并且由此应当更换的开采工具，要么具有仅部分磨损、然而在更换开采工具位置之后能够达到下一个工具更换预测平面的开采工具，从而在运行成本相对低廉的情况下产生相对较高的可靠性。
本发明的一种有利的实施方式规定，在工具更换预测平面处要替换的开采工具是完全磨损的。
本发明的一种有利的实施方式规定，至少一个传感器单元具有磨损状态探测模块，通过所述磨损状态探测模块能够检测配属于所述传感器单元的开采工具的磨损状态。
本发明的一种有利的实施方式规定，至少一个传感器单元具有温度探测模块，通过所述温度探测模块能够检测配属于所述传感器单元的开采工具的温度。
本发明的一种有利的实施方式规定，至少一个传感器单元具有载荷探测模块，通过所述载荷探测模块能够检测施加在配属于所述传感器单元的开采工具上的机械载荷。
本发明的一种有利的实施方式规定，多个开采工具构造有能转动的切削滚刀。
本发明的一种有利的实施方式规定，至少一个传感器单元具有转动状态探测模块，通过所述转动状态探测模块能够检测配属于所述传感器单元的切削滚刀的转动状态。
本发明的一种有利的实施方式规定，存在转速传感器，通过所述转速传感器能够检测刀盘的转速，所述转速传感器与数据处理装置连接，所检测的转速能够馈入掘进计划单元中并且所述掘进计划单元将刀盘的转速考虑在内以用于预先确定开采工具的位置转换和/或替换。
本发明的一种有利的实施方式规定，存在扭矩传感器，通过所述扭矩传感器能够检测加载在刀盘上的扭矩，所述扭矩传感器与数据处理装置连接，所检测的扭矩能够馈入掘进计划单元中并且所述掘进计划单元将刀盘的扭矩考虑在内以用于预先确定开采工具的位置转换和/或替换。
本发明的一种有利的实施方式规定，所述掘进计划单元装备有经验数据存储器，在所述经验数据存储器中能够存储针对开采工具在驶过地质中的掘进路段时的磨损的经验数据并且掘进计划单元将所述经验数据考虑在内以用于预先确定开采工具的位置转换和/或替换。
本发明的一种有利的实施方式规定，所述掘进计划单元装备有比较模块，通过所述比较模块能够将根据开采工具的磨损的接近实际的预先确定数据的准实际状态与根据多个工具更换预测平面之间的插值预测数据的理论状态进行比较，并且掘进计划单元具有修正参数存储器，在所述修正参数存储器中能够存储通过比较所述准实际状态与理论状态推导出的修正参数，掘进计划单元将所述修正参数考虑在内以用于预先确定开采工具的位置转换和/或替换。
本发明的一种有利的实施方式规定，所述数据处理装置具有警告/警报发生器，所述警告/警报发生器与掘进计划单元连接，并且所述警告/警报发生器根据工具更换预测平面之间的插值预测数据、在开采工具的运行状态和/或磨损状态对于到达工具更换预测平面而言是危险的和/或是无法接受的时、输出警告提示和/或警报提示。
本发明的一种有利的实施方式规定，所述数据处理装置装备有需求平衡模块，通过所述需求平衡模块能够确定在至少到达下一个工具更换预测平面时对用于替换的新的开采工具的需求。
本发明的一种有利的实施方式规定，这样选择掘进参数和工具更换预测平面，使得在工具更换预测平面上待替换的开采工具是完全磨损的。
附图说明
本发明的其它的适宜的设计方案和优点由以下参照附图对本发明的实施例的说明中得出。
在附图中：
图1在侧视图中在简化的视图中示出了按照本发明的盾构机的实施例，
图2在剖视图中示例性地示出了用于按照本发明的盾构机的构造具有切削滚刀的开采工具，在所述开采工具中，传感器单元具有载荷探测模块，
图3在俯视图中示出了按照图2的开采工具，所述开采工具具有传感器单元的磨损状态探测模块，
图4在立体视图中示例性地示出了用于按照本发明的盾构机的构造具有切削滚刀的开采工具，在所述开采工具中，传感器单元构造具有转动状态探测模块，
图5在框图中示例性地示出了用于按照本发明的盾构机的数据处理装置，所述数据处理装置装备有掘进计划单元，并且
图6在侧视图中在非常简化的视图中示出了按照本发明的根据图1的盾构机的实施例，所述盾构机在具有沿着掘进方向变化的关系和标明的工具更换预测平面的地质中驶过掘进路段。
具体实施方式
图1在侧视图中在简化的视图中示出了按照本发明的盾构机103的实施例，所述盾构机装备有能转动的刀盘106。在刀盘106上安设有多个开采工具109，其中，在该实施例中，所示的每个用于在当前的地质115中驶过掘进路段112的开采工具109装备有切削滚刀121，以用于在沿着掘进方向位于刀盘106前方的工作面118上开采材料。
每个按照本发明的开采工具109配设有传感器单元124，所述传感器单元设置用于借助未在图1中示出的温度探测模块以对应配属的开采工具数据的形式检测温度和/或相关开采工具109的状态、例如开采工具109的切削滚刀121的磨损状态和/或转动状态。传感器单元124例如经由线缆束127和/或无线的信号路径与开采工具测量数据存储器130连接，所述开采工具测量数据存储器针对每个传感器单元124具有开采工具数据存储器区域133。在每个开采工具数据存储器区域133中，能够针对对应配属的开采工具109在确定的时间段中检测当前的状态并且适宜地也检测历史状态。
此外，按照图1的实施例构造具有转速传感器136，通过所述转速传感器能够检测通过刀盘驱动装置139经由刀盘传动装置142使刀盘106产生的转速。转速传感器136经由线缆连接装置145和/或经由无线的信号路径与掘进测量数据存储器148连接，通过所述转速传感器能够在确定的时间段上检测当前的转速并且适宜地也检测历史转速。
在按照图1的实施例中还存在与刀盘驱动装置139处于有效连接的扭矩传感器151，通过所述扭矩传感器能够检测用于加载刀盘106的扭矩。扭矩传感器151经由其它的线缆连接装置154和/或经由无线的信号路径与掘进测量数据存储器148连接，通过所述扭矩传感器还能够在确定的时间段上检测当前的扭矩并且适宜地也检测历史扭矩。
按照图1的实施例还具有布置在开采室157中的用于开采室157中的关系的数据检测的开采室压力传感器160，所述开采室压力传感器经由其它的线缆连接装置163和/或经由无线的信号路径与掘进测量数据存储器148连接，通过所述开采室压力传感器还能够在确定的时间段上检测当前的压力并且适宜地也检测历史压力。
开采工具测量数据存储器130和掘进测量数据传感器148与未在图1中示出的、在下文中详细阐述的数据处理装置无线地或者有线地连接。
最后在按照本发明的盾构机103的实施例的简化视图中出于直观性的原因还示出了一些掘进顶压装置166，所述掘进顶压装置固持在压力轴承环169中并且在驶过掘进路段112时支撑在设置用于内衬隧道的丘宾筒(Tübbing)172上，以便将切削滚刀106压在工作面118(或称为掌子面)上。
图2在剖视图中示例性地示出了用于按照本发明的盾构机103的构造具有切削滚刀121的开采工具109。开采工具109装备有切削滚刀壳体203，借助所述切削滚刀壳体能够通过在切削滚刀121两侧的布置结构在端侧扭转止动地固定切削滚刀轴224，所述布置结构由能够经由支承在支座件209上的夹紧螺钉206夹紧的夹紧楔212和轴承块215构成，所述轴承块通过连接螺钉218与由传感器壳体222构成的、C状地构造的夹紧元件221连接。
传感器壳体222容纳传感器单元227的设计方案，所述设计方案尤其装备有作为载荷探测模块236的部件的载荷传感器230和载荷发送器(Lastsender)233。通过例如通过应变片或者应变套筒的机械的变形工作的载荷传感器230能够检测作用在切削滚刀轴224上的机械载荷。由载荷传感器230接受的数据经由载荷发送器233无线地或者至少部分有线地馈入开采工具测量数据存储器130中。
图3在俯视图中示出了按照图2的具有传感器单元227的开采工具109，所述传感器单元作为载荷探测模块236的附加方案或者备选方案构造具有磨损状态探测模块303。通过磨损状态探测模块303、例如能够通过借助(作为磨损状态探测模块303的部件的)距离传感器309测量与切削滚刀121的(作为最突出的并且由此对于切削滚刀121的磨损程度具有代表性的区域的)切削刃306之间的距离、来检测切削滚刀121的磨损状态，并且能够通过作为磨损状态探测模块303的其它部件的距离发送器312馈入开采工具测量数据存储器130中。
图4在立体视图中示例性地示出了用于按照本发明的盾构机103的开采工具109，所述开采工具与前述开采工具109类似地装备有切削滚刀121，并且在所述开采工具中，传感器单元227构造具有转动状态探测模块403作为载荷探测模块236和/或磨损状态探测模块303的补充方案或者备选方案。通过在该实施方案中无接触地工作的转动状态探测模块403尤其能够如下检测切削滚刀121的转动状态并且无线地或者至少部分有线地馈入开采工具测量数据存储器130中，即切削滚刀121究竟是否转动，并且在转动时以何种转速转动。
图5在框图中示例性地针对按照本发明的盾构机示出了数据处理装置503的实施方案，所述数据处理装置装备有掘进计划单元506。在掘进计划单元506的工具管理中央模块509上一方面连接有开采工具测量数据存储器130以及掘进测量数据存储器148，并且另一方面连接有地质数据存储器512。
在工具管理中央模块509中一方面能够存储针对当前的掘进运行的条件参数、例如刀盘106的直径以及针对开采工具109具有特性的数据、例如类型、安装时的状态以及安装后的位置，并且另一方面能够根据所谓的更换报告(Wechselprotokollen或称为更换记录)的类型存储从开采工具测量数据存储器130中读入的、配设有时间戳(Zeitstempel)的开采工具数据。
在地质数据存储器512中包括例如通过提前勘探经由钻芯的地质分析获取的针对待驶过的掘进路段112的具有特性的地质数据，并且尤其包括沿着掘进方向如期望的那样位于盾构机103前方的地质的类型以及顺序。
工具管理中央模块509与作为掘进计划单元506的其它部件的数据处理模块515和使用时间预测模块518(或称为寿命预测模块)连接，其中，所述数据处理模块515和使用时间预测模块518同样相互连接。在数据处理模块515上，作为掘进计划单元506的其它部件一方面连接有经验数据存储器521，在所述经验数据存储器中存储有来自之前在不同的地质、包括针对当前的掘进运行所期望的地质中进行掘进的经验数据，并且连接有修正参数存储器524，在所述修正参数存储器中存储有用于当前的掘进运行的修正参数值。
此外，掘进计划单元506装备有比较模块527，所述比较模块一方面与使用时间预测模块518连接并且另一方面与掘进计划单元506的维护计划存储器530、数据处理装置503的警告/警报发生器533和更换间隔预测模块536与掘进计划单元506的延米预测模块(Laufmeterprognosemodul)539的并行的布置结构连接，所述维护计划存储器用于在规定的时间点进行更新、例如尤其是在到达工具更换预测平面时同样适宜地与工具管理中央模块509连接。
由更换间隔预测模块536和延米预测模块539构成的并行的布置结构还与掘进计划单元506的更换建议处理模块542连接，所述更换建议处理模块542还与数据处理装置503的需求平衡模块(Bedarfsabgleichmodul)545连接。
在按照本发明的、在上文中示例性地对其最重要的部件进行了阐述的盾构机103进行掘进以驶过掘进路段112时，数据处理装置503基本上如以下阐述的方式工作。
通过数据处理模块515能够这样处理来自工具管理中央模块509、经验数据存储器521和修正参数存储器524的数据，使得能够由通过使用时间预测模块518馈入比较模块527中的、特别接近实际的预设数据作为基于当前的开采工具数据和掘进运行的将来的阶段的假设的走向的特别可靠的准实际数据来确定开采工具109的预计剩余的使用时间。
通过比较模块527将根据来自使用时间预测模块518的接近实际的预先确定数据的准实际数据与来自维护计划存储器530的对应配属于相应的掘进位置的根据多个工具更换预测平面之间的插值预测数据的预设数据如下进行比较，一方面能够在存在不可接受的、即使通过掘进参数的下文仍将阐述的修正措施仍无法消除的误差的情况下通过警告/警报发生器533输出即刻警报，并且另一方面在存在尚可接受的误差的情况下能够在自动化的自主学习模块中产生能够馈入修正参数存储器524中的修正数据，通过所述修正数据能够经由修正数据存储器524和数据处理模块515通过使用时间预测模块518产生新的准实际数据，所述新的准实际数据使得准实际数据与预设数据之间的误差更小。
通过更换间隔预测模块536和延米预测模块539基于比较模块527的输出数据一方面能够产生针对用于更换至新的开采工具位置上的更换间隔的计划的建议或者在确定的预测的延米处将开采工具109替换为新的开采工具109的建议，并且能够将所述建议馈入更换建议处理模块542中，通过所述更换建议处理模块能够产生并且显示针对至少在下一个工具更换预测平面处应当执行的工作的具体的指示。
此外能够通过更换间隔预测模块536如下产生建议数据，即如下适配盾构机103的掘进参数、例如刀盘106的转速和/或加载在所述刀盘106上的扭矩，使得尤其即使是在有待驶过的地质中存在不同于地质数据的关系的情况下仍优选以处于理想的磨损的范畴中的开采工具109至少到达下一个工具更换预测平面，在下一个工具更换预测平面处替换完全磨损的开采工具109并且将尚未完全磨损的开采工具109分别这样安装在新的开采工具位置上，使得在这种位置更换或转换之后，仅部分磨损的开采工具109在完全磨损之前至少到达再下一个工具更换预测平面。
通过将更换建议处理模块542与需求平衡模块545连接，使得还能够估计未来在工具更换预测平面处预计对开采工具109的需求，并且在可供使用的用于替换完全磨损的开采工具109的新的开采工具109的库存过低时经由警告/警报发生器触发针对提高新的开采工具109的库存的警报提示直至到达下一个工具更换预测平面。
在到达工具更换预测平面时适宜的是，通过工具管理中央模块509如下更新维护计划存储器530，使得在更换和/或替换开采工具109之后将刀盘106的在相应的开采工具位置中以处于相应状态中的开采工具109的实际的装配情况存储在维护计划存储器530中。
图6在侧视图中在非常简化的视图中示出了按照本发明的根据图1的盾构机的实施例，所述盾构机在地表以下在待驶过的具有沿着掘进方向变化的关系和垂直地定向的、通过虚线标明的工具更换预测平面615、618、621、624、627、630的地质115中驶过掘进路段112，所述地质象征性地通过由不同的符号填充的掘进区段603、606、609填充，所述工具更换预测平面通过掘进计划单元506针对按照图6的视图所示的掘进运行的状况预先确定。
由按照图6的视图可知，工具更换预测平面615、618、621、624、627、630在参照地质硬度不同的掘进区段603、606、609中间隔不同的距离，从而按照本发明，如上文阐述的那样，能够相对准确地计划用于更换和/或替换开采工具109的时间点。与基于经验数据的估计相比，由此显著提高了掘进运行的经济性。

Claims (15)

1.一种盾构机，其具有能转动的刀盘(106)，所述盾构机具有多个在确定的开采工具位置上安设在所述刀盘(106)上的开采工具(109)，所述盾构机具有多个传感器单元(124)，其中，传感器单元(124)分别配属于开采工具(109)并且设置用于以配属的开采工具数据的形式、检测相关开采工具(109)的状态，并且所述盾构机具有与所述传感器单元(124)连接的数据处理装置(503)，其特征在于，针对每个传感器单元(124)存在开采工具测量数据存储器(130)的开采工具数据存储区域(133)，来自配属于相关的开采工具(109)的传感器单元(124)的对应配属于确定的开采工具(109)的开采工具数据能够存储在所述开采工具数据存储区域中，所述数据处理装置(503)具有地质数据存储器(512)，表征待驶过的地质(115)的有待沿着掘进方向驶过的掘进路段(112)的地质数据能够存储在所述地质数据存储器中，所述数据处理装置(503)具有掘进计划单元(506)，所述掘进计划单元具有工具管理中央模块(509)，开采工具测量数据存储器(130)、掘进测量数据存储器(148)以及地质数据存储器(512)连接在所述工具管理中央模块上，并且能够通过所述工具管理中央模块存储针对当前的掘进运行的条件参数以及开采工具(109)的特性数据，通过所述掘进计划单元(506)能够基于地质数据和开采工具数据这样确定在沿着掘进方向存在的工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)之间的、开采工具(109)的开采工具位置以及掘进参数，使得在工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)处、对于仅能够在其它开采工具位置上以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)的开采工具(109)、实现向所述其它开采工具位置或者另外的开采工具位置的位置转换，并且在工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)处、对于在所有开采工具位置上都无法以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)的开采工具(109)、则以新的待安装的开采工具(109)进行替换。
2.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于，在工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)处要替换的开采工具(109)是完全磨损的。
3.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，至少一个传感器单元(124)具有磨损状态探测模块(303)，通过所述磨损状态探测模块能够检测配属于所述传感器单元(124)的开采工具(109)的磨损状态。
4.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，至少一个传感器单元(124)具有温度探测模块，通过所述温度探测模块能够检测配属于所述传感器单元(124)的开采工具(109)的温度。
5.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，至少一个传感器单元(124)具有载荷探测模块(236)，通过所述载荷探测模块能够检测施加在配属于所述传感器单元(124)的开采工具(109)上的机械载荷。
6.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，多个开采工具(109)构造有能转动的切削滚刀(121)。
7.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，至少一个传感器单元(124)具有转动状态探测模块(403)，通过所述转动状态探测模块能够检测配属于所述传感器单元(124)的切削滚刀(121)的转动状态。
8.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，存在转速传感器(136)，通过所述转速传感器能够检测刀盘(106)的转速，所述转速传感器(136)与数据处理装置(503)连接，所检测的转速能够馈入掘进计划单元(506)中并且所述掘进计划单元(506)将刀盘(106)的转速考虑在内以用于预先确定开采工具(109)的位置转换和/或替换。
9.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，存在扭矩传感器(151)，通过所述扭矩传感器能够检测加载在刀盘(106)上的扭矩，所述扭矩传感器(151)与数据处理装置(503)连接，所检测的扭矩能够馈入掘进计划单元(506)中并且所述掘进计划单元(506)将刀盘(106)的扭矩考虑在内以用于预先确定开采工具(109)的位置转换和/或替换。
10.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，所述掘进计划单元(506)装备有经验数据存储器(521)，在所述经验数据存储器中能够存储针对开采工具(109)在驶过地质(115)中的掘进路段(112)时的磨损的经验数据并且掘进计划单元(506)将所述经验数据考虑在内以用于预先确定开采工具(109)的位置转换和/或替换。
11.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，所述掘进计划单元(506)装备有比较模块(527)，通过所述比较模块能够将根据开采工具(109)的磨损的接近实际的预先确定数据的准实际状态与根据多个工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)之间的插值预测数据的理论状态进行比较，并且掘进计划单元(506)具有修正参数存储器(524)，在所述修正参数存储器中能够存储通过比较所述准实际状态与理论状态推导出的修正参数，掘进计划单元(506)将所述修正参数考虑在内以用于预先确定开采工具(109)的位置转换和/或替换。
12.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，所述数据处理装置(503)具有警告/警报发生器(533)，所述警告/警报发生器与掘进计划单元(506)连接，并且所述警告/警报发生器根据工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)之间的插值预测数据、在开采工具(109)的运行状态和/或磨损状态对于到达工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)而言是危险的和/或是无法接受的时、输出警告提示和/或警报提示。
13.根据权利要求1或2所述的盾构机，其特征在于，所述数据处理装置(503)装备有需求平衡模块(545)，通过所述需求平衡模块能够确定在至少到达下一个工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)时对用于替换的新的开采工具(109)的需求。
14.一种用于掘进隧道的方法，所述方法具有以下步骤：
-提供根据权利要求1至13之一所述的盾构机(103)，
-在地质数据存储器(512)中存储表征待驶过的地质(115)的有待沿着掘进方向驶过的掘进路段(112)的地质数据，
-通过所述掘进计划单元(506)、基于地质数据和开采工具数据这样确定在沿着掘进方向存在的工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)之间的、开采工具(109)的开采工具位置以及掘进参数，使得在工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)处、对于仅能够在其它开采工具位置上以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)的开采工具(109)、实现向所述其它开采工具位置或者另外的开采工具位置的位置转换，并且在工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)处、对于在所有开采工具位置上都无法以可正常工作的状态到达下一个工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)的开采工具(109)、则以新的待安装的开采工具(109)进行替换。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，这样选择掘进参数和工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)，使得在工具更换预测平面(615、618、621、624、627、630)上待替换的开采工具(109)是完全磨损的。
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