地铁盾构设备故障诊断专家系统研制及应用

摘要

随着科学技术的发展，机械设备越来越复杂，自动化水平越来越高，其主要的机械设备正朝着大型、精密、连续运转及结构复杂和机、电、液、计算机一体化的方向发展。 机械设备一旦发生故障，就可能造成严重的，甚至是灾难性的后果。为确保现代机械设备安全有效运行，提高其可靠性和安全性，必须加强机械设备的运行管理。除了进行例行检测，还要及时发现故障或异常情况，进行准确诊断，采取有效措施，迅速排除故障。 进入21世纪后，城市建设的快速发展带来了地下交通网的不断拓展、延伸，盾构施工法以其施工快速、经济、安全、占有空间小、对周边环境影响小等优势日益凸现，已成为地下交通网建设的主要施工工艺。 盾构掘进机作为地铁隧道施工的主要设备，对其故障诊断技术的研究有着十分重要的意义。 文章通过对盾构掘进机故障发生机理的深入研究，广泛收集了盾构故障处理的知识和经验，并结合以知识为基础的常见故障诊断方法，运用专家系统进行盾构故障的智能诊断工作思路，分析盾构掘进机故障诊断问题的特点，提出系统的总体方案。 系统引入故障树分析法进行诊断知识的表示和组织，再引入数据库技术，利用关系数据库作为知识存储的结构体。另外，以故障分析树为基础设计的推理机，把由正反向混合推理组成的交互式搜索作为主要的搜索策略，为了弥补交互式搜索策略的不足，系统又提供了基于实时数据的快速搜索策略和基于交互式的快速搜索策略。 为便于盾构设备保养管理，系统还实现了用计算机辅助日常报表的生成、数据记录、报表打印及查询各种历史数据等功能。 开发、研制的《地铁盾构设备故障诊断专家系统》，经工程实践试应用，对盾构设备故障分析评价及解决方法比较准确，有较强的实用性和针对性。 将专家系统的理论用于盾构掘进机的故障诊断，这在国内尚属首例，使得领域专家的知识得到有效的整理和更好的推广利用，以辅助工程人员的故障检修工作，有利于促进盾构施工技术的信息化进程。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章前言

1.1课题来源、背景

1.2目的意义

1.3主要研究内容

1.3.1盾构施工机理剖析(系统知识获取)

1.3.2知识库的建立、整合

1.3.3求解策略和推理网络的建立

1.3.4保养系统的优化设计

第二章盾构法隧道施工概论

2.1盾构法隧道施工的历史

2.2土平衡盾构掘进机简介

2.2.1特点

2.2.2适用范围

2.2.3施工工艺流程

2.3盾构施工故障诊断、保养现状

2.3.1盾构施工机械设备使用状况

2.3.2盾构常见故障的诊断

2.3.3机械设备的常规保养

2.4《地铁盾构设备故障诊断专家系统》开发的必要性

第三章盾构施工机理剖析

3.1主要子系统结构、功能

3.1.1盾构主体

3.1.2刀盘装置

3.1.3螺旋输送机

3.1.4铰接装置

3.1.5举重臂装置

3.1.6形状保持装置

3.1.7加泥装置及土压计

3.1.8后续车架

3.2主要部件(单元)性能指标

3.2.1盾构机千斤顶

3.2.2盾构机油泵

3.2.3盾构机电马达

3.2.4盾构机油马达

3.2.5盾构机传感器

3.3盾构推进操作流程

第四章总体方案设计

4.1诊断方法的选用

4.2故障诊断专家系统设计

4.2.1模块组成

4.2.2系统功能

4.2.3系统知识的获取

4.3盾构设备保养管理系统设计

第五章故障诊断系统的关键技术(功能)及实现

5.1知识库的建立、整合

5.1.1盾构机常见故障及对策

5.1.2盾构故障分析——故障树

5.1.3知识库的完善

5.2推理机的设计

5.2.1推理策略

5.2.2控制策略

5.2.3盾构故障诊断系统诊断策略的选择

5.2.4盾构故障诊断系统推理机的组成

5.3主要参数实时监控

5.3.1模拟量数据表

5.3.2开关量数据表

5.3.3实时参数监控

5.3.4数据回归及趋势分析

5.4故障诊断

5.4.1实时快速诊断

5.4.2人机交互式推理

5.4.3交互式快速诊断

第六章优化保养系统的设计

6.1盾构保养现状

6.2计算机管理的实现

6.2.1系统结构

6.2.2系统主要界面

6.3主要功能

6.3.1规范、优化盾构保养工作

6.3.2建立一套系统的保养资料库

第七章系统应用

7.1概述

7.2系统应用

7.3应用效果

第八章结论及展望

8.1主要结论

8.2系统展望

参考文献

作者攻读学位期间公开发表的书籍、论文

作者攻读学位期间参与的科研项目

致谢

附录一安装说明

附录二使用说明