一种盾构刀盘及驱动系统多态动态可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种盾构刀盘及驱动系统多态动态可靠性评估方法，包括：首先建立土压平衡盾构机刀盘及驱动系统失效动态故障树；其次确定多态动态门失效规则并将所建立的动态故障树模型向多态进行扩展；再次根据动态故障树向动态贝叶斯网络转换规则建立系统失效动态贝叶斯网络模型，确定各系统可靠度。该方法解决了盾构刀盘及驱动系统动态可靠性分析无法同时考虑多态性、动态性和相依性问题，可依据基本事件失效统计数据进行动态推理，为盾构机故障保养、维修提供更为高效、准确的决策信息。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构刀盘及驱动系统多态动态可靠性评估方法
本专利技术公开了一种针对盾构刀盘及驱动系统进行多态动态可靠性评估新方法，属于城市轨道交通装备可靠性评估

技术介绍
近年来，随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，复杂地质环境下盾构隧道施工越来越多。盾构机在穿越软硬不均、复杂多变、砂卵石等不良地质地层时极易发生刀具与刀盘磨损、轴承密封失效、减速机损坏等故障。由于盾构机在地下作业，工作环境恶劣，作业空间小，一旦发生故障维修相当困难，严重影响工期，如果处理不当极易导致安全事故，带来极大的施工风险。进行盾构施工系统动态可靠性评估，实时掌握系统工作状态是确保顺利施工，降低施工安全风险的重要途径。盾构法施工技术体系庞大，配套设备结构和功能复杂，具有综合化、机械化、自动化的特点。对于这种高度复杂的生产过程，盾构施工系统常表现为多种故障模式和动态失效现象，系统运行中部件(事件)正常功能的丧失或工作能力的下降相互影响，存在时序相关、优先失效等相互依赖关系，不能简单的采用传统串、并联机制描述。为了更好地表示复杂系统动态相依失效特性，人们提出了动态故障树(DynamicFaultTreeAnalysis本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构刀盘及驱动系统多态动态可靠性评估方法，其特征在于：该方法运用多态动态故障树‑动态贝叶斯网相结合的模型，解决盾构机刀盘及驱动系统动态可靠性分析无法利用基本事件失效数据和实时观测数据，同时考虑事件的多态性、动态性和相依性的问题；首先建立土压平衡盾构机刀盘及驱动系统失效二态动态故障树；其次确定多态动态门和多态静态门失效规则并将所建立的二态动态故障树向多态进行扩展；再次根据多态动态故障树向动态贝叶斯网络转换规则建立系统失效动态贝叶斯网络，确定系统可靠度；确定多态动态门失规则包括多态顺序相关门(MSSEQ)、多态优先与门(MSPAND)两种；其中，MSSEQ门包含A、B、C三个事件，失效规则为导...

【技术特征摘要】
1.一种盾构刀盘及驱动系统多态动态可靠性评估方法，其特征在于：该方法运用多态动态故障树-动态贝叶斯网相结合的模型，解决盾构机刀盘及驱动系统动态可靠性分析无法利用基本事件失效数据和实时观测数据，同时考虑事件的多态性、动态性和相依性的问题；首先建立土压平衡盾构机刀盘及驱动系统失效二态动态故障树；其次确定多态动态门和多态静态门失效规则并将所建立的二态动态故障树向多态进行扩展；再次根据多态动态故障树向动态贝叶斯网络转换规则建立系统失效动态贝叶斯网络，确定系统可靠度；确定多态动态门失规则包括多态顺序相关门(MSSEQ)、多态优先与门(MSPAND)两种；其中，MSSEQ门包含A、B、C三个事件，失效规则为导致顶事件功能降级的基本事件功能降级只能从左至右顺序发生，且左侧事件故障等级等于或高于右侧事件，所有事件故障等级可连续或跳跃发生，顶事件故障等级取决于故障等级最低的基本事件的故障等级；MSPAND门包括A、B两个事件，失效规则为当且仅当输入事件A优先于输入事件B发生失效时，顶事件发生功能降级，基本事件A、B允许以任意顺序发生，故障等级可以在任意等级间连续或跳跃变化，基本事件A完好时顶事件状态完好，基本事件A故障时顶事件故障状态取决于基本事件B；动态故障树向动态贝叶斯网络转化时，根据多态动态门基本事件相互依赖关系建立相应动态贝叶斯网络节点转移概率，根据多态或门基本事件关系建立动态贝叶斯网络节点条件概率，构建盾构刀盘及驱动系统可靠性分析的动态贝叶斯网络；确定系统可靠度时，依据收集的基本事件统计资料确定失效率，运用动态贝叶斯网络推理算法计算各子系统节点概率分布，进行动态可靠性分析，并据此获得各子系统综合风险等级，进行系统维修决策；该方法的具体步骤流程如下：步骤一：根据土压平衡盾构机刀盘及驱动系统构造和功能特性确定导致系统失效的基本事件如表1，进行节点依赖关系分析并利用静态逻辑门、传统动态门建立基本事件和中间事件、顶事件的关系，构建系统失效二态动态故障树；步骤二：通过定义多态动态门和多态静态门失效规则对传统动态门分析功能进行拓展，根据实际系统动态可靠度分析精度的需要选择基本事件状态等级数，将步骤一的二态动态故障树扩展至多态；所述多态动态门包含多态顺序相关门(MSSEQ)和多态优先与门(MSPAND)，其构成及失效规则为：MSSEQ门有3个输入事件A、B、C和1个输出事件G，所有事件的故障状态集合为S＝1,2,3,…,n，(n>2)；“1”故障等级最低，表示完好工作状态；“n”故障等级最高，表示完全失效状态；其余介于二者之间；MSSEQ门失效规则为：基本事件只能按照从左至右的顺序相继发生失效，此时将导致顶事件失效，且同时满足以下条件：(1)左侧事件故障等级等于或高于右侧事件；(2)所有事件故障时状态变化可以按等级顺序连续或跳跃发生；(3)顶事件故障状态取决于故障等级最低的输入事件的状态等级；其失效规则表示如下：Si≥Sj；Sj→S'j≤Si；SG＝min(S1,S2,...,Sm)；(Si,Sj≤n；i＜j；i,j＝1,2,...,m)；其中，Si,Sj表示输入事件的状态，SG表示输出事件的状态；MSPAND门包含2个输入事件A、B和1个输出事件G，A有2个状态，B有n个状态，状态集为S＝1,2,3,…,n，(n>2)；MSPAND门失效规则为：当且仅当输入事件A优先于输入事件B发生时，顶事件G发生；同时满足以下条件：(1)输入事件A、B允许以任意顺序发生；(2)基本事件的故障状态可以在任意等级间连续或跳跃变化；(3)顶事件故障状态取决于基本事件A、B的最低故障状态及故障顺序；其失效规则表示如下：Si→Si'；SG＝min(S1,S2)，S1(t＝1)＞S2(t＝1)；SG＝1，S1(t＝1)＜S2(t＝1)；(Si,Si'≤2，i＝1；Si,Si'≤n，i＝2)所述多态静态门为多态或门(MSOR)，按照最大风险等级原则确定，即顶事件状态等级取决于风险等级最高的基本事件，其失效规则表示为SG＝max(S1,S2,...,Sm)；步骤三：采用统计和经验相结合的方法获得各基本事件预期寿命以及处于各状态的时长率、事件状态变化的离散度计算参数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜修力，王宁，龚秋明，许成顺，卢鑫月，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11