小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进系统及方法

技术领域

本发明涉及地下空间掘进装备领域，具体为一种小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进系统及方法。

背景技术

硬岩地下空间掘进效率低下，已成为制约地下空间高效开发利用的瓶颈和痛点。硬岩地下空间掘进常用的作业方法有钻爆法和盾构法。受限于人与设备安全性差、环境影响不可控等缺点，钻爆法已逐渐不适应于硬岩地下空间掘进工程。对于小断面硬岩地下空间掘进工程，盾构法存在配套设备多、掘进作业成本高、施工灵活性差等问题。顶管法作为小断面地下空间掘进施工的主要方法，具有施工影响小、作业成本低等优点。然而顶管法使用范围有限，受地质环境影响，不适用于硬岩地下空间掘进工程。此外，目前小断面硬岩地下空间掘进装备在硬岩地质条件下的定向掘进难度大，在应对地质条件变化时缺乏自适应性，盾构装备容易卡盾或损坏，限制了施工效率以及掘进质量。因此，需要一种定向掘进液压系统及控制方法，适应小断面硬岩地下空间的施工需求，实现盾构装备在复杂地质条件下的高效率定向掘进。

发明内容

本发明提供一种小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进系统及方法，该系统能够实现高效快速的定向掘进，提高施工效率。

为达到上述目的，本发明提供一种小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进系统及方法，包括：定向掘进液压系统与定向掘进控制方法。

所述定向掘进液压系统包括：刀盘驱动马达1-2-1、盾构部推进油缸、减压阀2、顶进部顶进油缸、油箱5、第一过滤器6-1、第一双联变量柱塞泵9-1、负载敏感阀组11、第一平衡阀12、第二平衡阀13、两位两通换向阀14。

油箱5经过过滤器6-1过滤与第一双联变量柱塞泵组9-1相连；

第一双联变量柱塞泵9-1出油口接第一单向阀10-1，

负载敏感阀组11进油口与第一单向阀10-1出油口相连；

所述负载敏感阀组11中第一负载敏感阀11-1，第二负载敏感阀11-2，第三负载敏感阀11-3，第四负载敏感阀11-4的出油口与盾构部推进油缸的进油口相连；

第五负载敏感阀11-5的出油口与顶进部顶进油缸的进油口相连；

第六负载敏感阀11-6的出油口与刀盘驱动马达1-2-1的进油口相连，

负载敏感阀组11的LS口与第一双联变量柱塞泵9-1LS口连接；

在刀盘驱动马达1-2-1的进油路上设有减压阀2；

减压阀2的卸压口连接至第二平衡阀13的进油口；

在顶进推进油缸的控制阀端X4与两位两通换向阀14出油口相连，所述两位两通换向阀14的控制油口与进油口二者相连。

通过顶进部顶进油缸进油回路的油压来控制先导式减压阀2的开口大小，从而控制刀盘驱动马达1-2-1的进油回路的流量，即控制刀盘驱动马达1-2-1的旋转速度，达到自适应掘进的目的。

当刀盘驱动马达1-2-1的进油量达到两位两通换向阀14的设定压力时，两位两通换向阀14的压力会作用到电液比例阀组11的控制口X2，刀盘驱动马达1-2-1进油回路停止供油，刀盘驱动马达1-2-1停止工作，达到防卡的目的。

本发明进一步提供一种小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进控制方法，包括以下步骤：

（1）集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得的机体实际航行位姿，解算出此时履带驱动马达的目标转速；

（2）安装在履带驱动轮旁的角编码器检测获取履带驱动马达的实际转速，履带驱动马达速度控制器根据目标转速和实际转速，计算出施加在其控制阀组两端的控制电压，控制履带驱动马达输出速度，进而实现顶进盾构装备定向航行；

（3）待机体航向位姿调控完成后，集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得机体实际俯仰与滚翻位姿，解算出此时垂直支撑油缸目标伸长量；

（4）安装在垂直支撑油缸内部的磁致伸缩位移传感器，检测垂直支撑油缸的实际伸长量；

垂直支撑油缸位置控制器根据目标伸长量以及实际伸长量，计算出施加在其控制阀组两端的控制电压，控制垂直支撑油缸输出位移，进而实现顶进盾构装备俯仰与翻滚位姿调控；

（5）待机体俯仰与翻滚位姿调控完成后，集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得机体实际位姿，解算出此时顶进部举升油缸的伸长量；

（6）安装在顶进部举升油缸内部的磁致伸缩位移传感器，检测顶进部举升油缸的实际伸长量，顶进部举升油缸位置控制器根据目标伸长量和实际伸长量，计算出施加在其控制阀组两端的控制电压，控制顶进部举升油缸输出位移，实现顶进盾构顶进部与盾构部举升；

（7）与此同时，激光标靶会将调控后顶进-盾构装备机体部位姿与顶进部举升高度传输到集控中心，供集控中心判选盾构部刀盘中心坐标与待掘进断面轴线起始点坐标是否相同，以此决定是否继续进行位姿调控；

（8）盾构部刀盘中心坐标与待掘进断面轴线起始点坐标不同时，重复步骤（1）至（7）至盾构部刀盘中心坐标与待掘进断面轴线起始点坐标相同。

此时集控中心解算出此时水平支撑油缸的目标伸长量，安装在水平支撑油缸内部的磁致伸缩位移传感器，检测水平支撑油缸的实际伸长量，水平支撑油缸位置控制器根据目标伸长量和实际伸长量，计算出施加在其控制阀组两端的控制电压，控制水平支撑油缸输出位移，进而将顶进盾构机体固定。

（9）固定完成后，启动螺旋输送马达和刀盘驱动马达，集控中心依据待掘进设计断面轴线轨迹解算出此时顶进部顶进油缸的目标伸长量；

（10）安装在顶进部顶进油缸内部的磁致伸缩位移传感器，检测顶进部顶进油缸的实际伸长量，顶进部顶进油缸位置控制器根据目标伸长量和实际伸长量，计算出施加在其控制阀两端控制电压，控制顶进部顶进油缸输出位移；

（11）顶进部顶进油缸动作完成后，集控中心下发锁紧油缸锁紧指令，锁紧油缸锁紧。集控中心解算出此时盾构部推进油缸的目标伸长量；

（12）安装在盾构部推进油缸内部的磁致伸缩位移传感器，检测盾构部推进油缸的实际伸长量，盾构部推进油缸位置控制器根据目标伸长量以及实际伸长量，计算出施加在其控制阀组两端的控制电压，控制盾构部推进油缸输出位移；

（13）盾构部按照待掘进设计断面轴线轨迹推进，完成顶进盾构装备定向掘进作业。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

1、所提供的定向掘进液压系统通过顶进部顶进油缸进油回路的油压来控制减压阀2（先导式）的开口大小，从而控制刀盘驱动马达1-2-1的进油回路的流量，即控制刀盘驱动马达1-2-1的旋转速度，来解决小断面硬岩地下空间顶进盾构装备在应对地质条件变化时缺乏自适应性的问题。

2、刀盘驱动马达1-2-1进油压力升高，达到两位两通换向阀14开启压力后，刀盘驱动马达1-2-1进油回路上的两位两通换向阀14的压力会作用到电液比例阀组11的控制口X2，刀盘驱动马达1-2-1进油回路停止供油，刀盘驱动马达1-2-1停止工作，解决了盾构装备容易卡钻或损坏的问题。

3、本发明提供的一种定向掘进控制方法，通过对履带，支撑部，顶进部驱动系统进行控制实现顶进盾构装备机体位姿调控和顶进部举升高度调控。进一步的通过控制水平支撑油缸和锁紧油缸固定机体，再通过控制顶进部顶进油缸和盾构部推进油缸实现盾构部循迹掘进，进而实现小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进作业。

附图说明

图1为本发明中小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进液压控制系统的原理图；

图2为本发明中小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进控制方法原理图；

图中：1-2-1-刀盘驱动马达，1-2-2-螺旋输送驱动马达；

1-3-1-盾构部推进油缸一；1-3-2-盾构部推进油缸二；1-3-3-盾构部推进油缸三；1-3-4-盾构部推进油缸四；1-3-5-盾构部推进油缸五；1-3-6-盾构部推进油缸六；1-3-7-盾构部推进油缸七；1-3-8-盾构部推进油缸八；

2-减压阀；

3-2-锁紧油缸；

3-4-1-顶进部顶进油缸一;3-4-2-顶进部顶进油缸二;

3-5-1-顶进部举升油缸一；

3-5-2-顶进部举升油缸二；

4-2-1-垂直支撑油缸一；4-2-2-垂直支撑油缸二；4-2-3-垂直支撑油缸三；4-2-4-垂直支撑油缸四；

4-3-1-水平支撑油缸一；4-3-2-水平支撑油缸二；4-3-3-水平支撑油缸三；4-3-4-水平支撑油缸四；

4-5-1-履带驱动马达一；4-5-2-履带驱动马达二；4-5-3-履带驱动马达三；4-5-4-履带驱动马达四；

5-油箱；

6-过滤器；6-1-第一过滤器；6-2-第二过滤器；

7-电机；8-星型弹性联轴器；

9-1-第一双联变量柱塞泵；9-2-第二双联变量柱塞泵；

10-1-第一单向阀；10-2-第二单向阀；

11-负载敏感阀组；11-1-第一负载敏感阀；11-2-第二负载敏感阀；11-3-第三负载敏感阀；11-4-第四负载敏感阀；11-5-第五负载敏感阀；11-6-第六负载敏感阀；

12-第一平衡阀；13-第二平衡阀；14-二位二通换向阀；15-第三平衡阀；16-第四平衡阀；

17-比例阀组；17-1-第一比例阀；17-2-第二比例阀；17-3-第三比例阀；17-4-第四比例阀；17-5-第五比例阀；17-6-第六比例阀；17-7-第七比例阀；17-8-第八比例阀；

18-第四平衡阀；

19-控制阀组；19-1-第七负载敏感阀；19-2-第八负载敏感阀；19-3-第九负载敏感阀；19-4-第十负载敏感阀；19-5-第十一负载敏感阀；19-6-第十二负载敏感阀；19-7-第十三负载敏感阀；19-8-第十四负载敏感阀。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1所示，一种小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进液压控制系统，具体实施方式如下：

刀盘驱动马达1-2-1旋转时所受到的压力由先导式减压阀2控制，先导式减压阀2的出口流量由顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）进油压力决定；

当掘进过程中刀盘卡住，刀盘驱动马达1-2-1进油压力升高，达到两位两通换向阀14开启压力后，两位两通换向阀14的压力会作用到电液比例阀组11的控制口X2，刀盘驱动马达1-2-1进油回路停止供油，刀盘驱动马达1-2-1停止工作。

正常顶进过程中，刀盘驱动马达进油流量由顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）进油压力决定。

掘进软岩时，顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）的负载较轻，顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）进油回路压力小于先导式减压阀2设定的压力值，先导式减压阀2的开度变大，进入刀盘驱动马达1-2-1的流量增大，刀盘驱动马达1-2-1增速运转。同时，在顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）负载较轻时其本身就可以实现快速推进，所以就达到了快推进快转速的效果。

掘进硬岩时,顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）的进油回路压力陡增，当进油回路压力大于先导式减压阀2设定的压力值，先导式减压阀2的开度变小，进入刀盘驱动马达1-2-1流量减小，刀盘驱动马达1-2-1减速运转，实现慢推进慢转速前进功能。

综上，先导式减压阀2、刀盘驱动马达1-2-1、盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）、顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1，顶进部顶进油缸二3-4-2）、第二平衡阀13和两位两通换向阀14的互相配合让顶进-盾构装备不仅具有快推快转速，慢推慢转速的功能；当刀盘卡住时还具有刀盘驱动马达1-2-1停止工作的功能。

如附图2所示，所述的一种小断面硬岩地下空间顶进盾构装备定向掘进控制方法，具体实施方式如下：

（1）集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得的机体实际航行位姿，根据目标航行位姿，解算出此时履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）目标转速；

（2）安装在履带驱动轮旁的角编码器检测履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）的转角，并将其转换成周期性的电信号，再将电信号转换成技术脉冲，获取履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）的实际转速；

集控中心将步骤（1）获得的履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）目标转速，以及角编码器测量获得的履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）实际转速，下发给履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）速度控制器；

履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）速度控制器计算出施加在履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）控制阀组（第一比例阀17-1、第二比例阀17-2、第三比例阀17-3、第四比例阀17-4）两端的控制电压，控制阀组（第一比例阀17-1、第二比例阀17-2、第三比例阀17-3、第四比例阀17-4）根据施加的控制电压调节阀口开度，进而控制履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4），确保履带驱动马达（履带驱动马达一4-5-1、履带驱动马达二4-5-2、履带驱动马达三4-5-3、履带驱动马达四4-5-4）达到目标速度，实现顶进盾构装备定向航行；

（3）待顶进盾构装备机体航行位姿调控完成后，集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得机体实际俯仰与滚翻位姿，解算出此时垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）的伸长量；

（4）安装在垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）内部的磁致伸缩位移传感器，利用致磁伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地检测垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）的实际伸长量；

集控中心基于步骤（3）计算得到的垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）的目标伸长量，以及位移传感器获得的垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）实际伸长量，下发给垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）的位置控制器；

垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）位置控制器计算出施加在垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）的控制阀组（第七负载敏感阀19-1、第八负载敏感阀19-2；第九负载敏感阀19-3、第十负载敏感阀19-4）两端的控制电压，控制阀组（第七负载敏感阀19-1、第八负载敏感阀19-2；第九负载敏感阀19-3、第十负载敏感阀19-4）根据施加的控制电压调节阀口开度，进而控制垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4），确保垂直支撑油缸（垂直支撑油缸一4-2-1、垂直支撑油缸二4-2-2、垂直支撑油缸三4-2-3、垂直支撑油缸四4-2-4）达到目标伸长量，实现顶进盾构装备俯仰与翻滚位姿调控；

（5）待顶进盾构装备机体俯仰与翻滚位姿调控完成后，集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得机体实际位姿，解算出此时顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）的伸长量；

（6）安装在顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）内部的磁致伸缩位移传感器，利用致磁伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地检测顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）的实际伸长量；

集控中心基于步骤（5）计算得到的顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）的目标伸长量，以及位移传感器获得的顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）实际伸长量，下发给顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）位置控制器，；

顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）位置控制器计算出施加在顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）控制阀组（第七比例阀17-7、第八比例阀17-8）两端的控制电压，控制阀组（第七比例阀17-7、第八比例阀17-8）根据施加的控制电压调节阀口开度，进而控制顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2），确保顶进部举升油缸（顶进部举升油缸一3-5-1、顶进部举升油缸二3-5-2）达到目标伸长量，实现顶进部与盾构部举升；

（7）与此同时，激光标靶会将调控后顶进-盾构装备机体部位姿与顶进部举升高度传输到集控中心，供集控中心判选盾构部刀盘中心坐标与待掘进断面轴线起始点坐标是否相同，以此决定是否继续进行位姿调控；

（8）顶进盾构装备盾构部刀盘中心坐标与待掘进断面轴线起始点坐标不同时，重复步骤（1）至（7）至盾构部刀盘中心坐标与待掘进断面轴线起始点坐标相同，此时集控中心接收基于激光标靶位姿检测获得机体实际位姿，解算出此时水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）的目标伸长量；

安装在水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）内部的磁致伸缩位移传感器，利用致磁伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地检测水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）的实际伸长量；

集控中心基于计算得到的水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）的目标伸长量，以及位移传感器获得的水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）实际伸长量，下发给水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）位置控制器；

水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）位置控制器计算出施加在水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）控制阀组（第十一负载敏感阀19-5、第十二负载敏感阀19-6、第十三负载敏感阀19-7、第十四负载敏感阀19-8）两端的控制电压，控制阀组（第十一负载敏感阀19-5、第十二负载敏感阀19-6、第十三负载敏感阀19-7、第十四负载敏感阀19-8）根据施加的控制电压调节阀口开度，进而控制水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4），确保水平支撑油缸（水平支撑油缸一4-3-1，水平支撑油缸二4-3-2，水平支撑油缸三4-3-3，水平支撑油缸四4-3-4）达到目标伸长量，进而将机体固定；

（9）固定完成后，集控中心依据待掘进设计断面轴线轨迹，启动螺旋输送马达和刀盘驱动马达，同时解算出此时顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）的目标伸长量；

（10）安装在顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）内部的磁致伸缩位移传感器，利用致磁伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地检测顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）的实际伸长量；

集控中心基于步骤（9）计算得到的顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）的目标伸长量；以及位移传感器测量获得的顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）实际伸长量，下发给顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）位置控制器；

顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）位置控制器计算出施加在顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）控制阀11-5两端控制电压，控制阀11-5根据施加的控制电压调节阀口开度，进而控制顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2），确保顶进部顶进油缸（顶进部顶进油缸一3-4-1、顶进部顶进油缸二3-4-2）达到目标伸长量；

（11）顶进部顶进油缸动作完成后，集控中心下发锁紧油缸3-2锁紧指令，锁紧油缸3-2锁紧。

之后集控中心依据待掘进设计断面轴线轨迹解算出此时盾构部推进油缸盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）的目标伸长量；

（12）安装在盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）内部的磁致伸缩位移传感器，利用致磁伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地检测盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）的实际伸长量；

集控中心基于步骤（11）计算得到的盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）的目标伸长量；以及位移传感器测量获得的盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）实际伸长量，下发给盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）位置控制器；

盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）位置控制器计算出施加在盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）控制阀组（第一负载敏感阀11-1、第二负载敏感阀11-2、第三负载敏感阀11-3、第四负载敏感阀11-4）两端的控制电压，控制阀组（第一负载敏感阀11-1、第二负载敏感阀11-2、第三负载敏感阀11-3、第四负载敏感阀11-4）根据施加的控制电压调节阀口开度，进而控制盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）确保盾构部推进油缸（盾构部推进油缸一1-3-1、盾构部推进油缸二1-3-2、盾构部推进油缸三1-3-3、盾构部推进油缸四1-3-4、盾构部推进油缸五1-3-5、盾构部推进油缸六1-3-6、盾构部推进油缸七1-3-7、盾构部推进油缸八1-3-8）达到目标伸长量；

（13）盾构部按照待掘进设计断面轴线轨迹推进，完成顶进盾构装备定向掘进作业。