Im Fertigbauprozess hat die präzise Feinjustierung der Vertikalität von großen vorgefertigten Säulenelementen direkten Einfluss auf die Montagequalität der Struktur, die Bau-Effizienz und die Arbeitssicherheit. Angesichts der niedrigen Effizienz, der starken Abhängigkeit von der Erfahrung der Arbeiter und mangelnder Einstellkonsistenz bei manueller Hebekoordination und Totalstationsmessung wird ein integriertes intelligentes System zur vertikalen Regelung für die Montage von Fertigsäulenelementen vorgeschlagen. Zunächst wird mithilfe eines hochpräzisen Laserentfernungsmessers und eines Neigungssensors eine mobile Vertikalitätsmesseinheit gebaut, die eine Lagebestimmung der Bauteile vor Ort ermöglicht; zweitens wird durch Messung der Abstandsdaten unter verschiedenen Neigungswinkeln die Vertikalitätsabweichung berechnet, dabei wird ein Kalman-Filter-Algorithmus eingeführt, um die mit Störungen und Messrauschen belasteten Lagendaten dynamisch optimal zu schätzen und so einen glatten und genauen Neigungszustand der Bauteile zu erhalten; schließlich wird basierend auf der Kleinwinkel-Quasistatik-Annahme eine auf dem Prinzip der aktiven Störungsunterdrückung basierende intelligente Steuerungsstrategie zur Vertikalitätsregelung entwickelt, ergänzt durch Zugkraft-Schwellenwertschutz und Kommunikationsstörungs-Erkennungsmechanismen, die eine vollautomatische geschlossene Regelung der Bauteillage ermöglichen. Feldversuche zeigen, dass das entworfene Vertikalitätsregelsystem die Arbeitseffizienz und Konsistenz verbessert, die Vertikalitätsabweichung der Bauteile auf weniger als 10 mm reduziert und so die praktischen Anforderungen für eine effiziente und präzise Fertigstellung von vorgefertigten U-Bahn-Stationen erfüllt.

Fertigsäulenelemente; Vertikalitätsmessung; aktive Störungsunterdrückung; erweiterte Zustandsschätzung