[发明专利]基于故障树与改进层次分析法的刀盘故障风险分析方法

说明书

本发明提出了一种基于故障树与改进层次分析法的刀盘故障风险分析方法，步骤为：对刀盘故障原因分析建立TBM刀盘故障的故障树；根据专家评分估算故障树中每个风险因素的发生概率；根据故障树中的逻辑关系，通过各底事件的风险因素的发生概率计算出中间事件故障的发生概率，并对发生概率进行评级得到概率评分；建立中间事件故障的相对重要性矩阵；运用改进的层次分析法计算出各中间事件故障风险的权重值，并对权重值进行评分得到影响评分；建立风险评价矩阵，依据风险评价矩阵评定故障风险等级。本发明能够结合现场维保专家经验，充分考虑各种风险因素，对故障发生可能性与故障发生的危险性程度进行综合评价，使分析结果更加准确合理。

技术领域

本发明涉及全断面隧道掘进装备刀盘故障风险评估的技术领域，尤其涉及一种基于故障树与改进层次分析法的刀盘故障风险分析方法。

背景技术

全断面隧道掘进装备作为一种隧洞快速施工的先进设备，其最大的优点就是快速、优质、安全和经济，尤其相较传统钻爆法具有无可比拟的掘进速度，在中国日益重视开发利用地下空间的今天，具有十分广阔的市场前景。全断面隧道掘进装备刀盘直接作用于掌子面之上进行破岩/土，在与岩土体相互作用过程中很容易发生故障，从而造成工期延误和经济损失。通过对全断面隧道掘进装备在施工阶段潜在的风险及其后果进行预测与评价，并针对每一个风险采取相应的措施，更加系统地管理设备，最大限度地减少全断面隧道掘进装备再施工过程中的各种不确定性。因此，针对全断面隧道掘进装备刀盘故障进行综合分析与评估，是一项具有实用意义的工作。

中国专利申请号为201710226479.4的一种盾构刀盘及驱动系统多态动态可靠性评估方法，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，为盾构维修决策提供更为准确的信息，降低施工风险。该方法仅可依据基本事件失效统计数据进行定量推理，但是不能充分利用盾构现场维保专家丰富的维修经验进行定性分析。

发明内容

针对现有刀盘故障风险分析方法考虑风险因素不全面、未能有效利用现场维保专家所积累的丰富经验的的技术问题，本发明提出一种基于故障树与改进层次分析法的刀盘故障风险分析方法，对TBM刀盘故障风险进行定性与定量相结合的综合分析，将刀盘故障风险划分为三个层次多种子风险，并分析引起风险发生的地质因素、施工因素以及设计因素等风险因素，分析更为全面；最终对风险发生概率和风险发生后的影响进行综合评价，使评价结果更为合理。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于故障树与改进层次分析法的刀盘故障风险分析方法，其步骤如下：

步骤一：通过对刀盘故障原因分析，建立TBM刀盘故障的故障树，其中，所述故障树中包含可能发生的故障以及可能引起故障的风险因素；

步骤二：根据专家评分估算故障树中每个风险因素的发生概率；

步骤三：根据故障树中的逻辑关系，通过各底事件的风险因素的发生概率计算出中间事件故障的发生概率，并对发生概率进行评级得到概率评分；

步骤四：根据故障树中的层次结构关系，建立中间事件故障的相对重要性矩阵，用于评价故障风险的权重值或相对重要性；

步骤五，运用改进的层次分析法计算出各中间事件故障风险的权重值，并对权重值进行评分得到影响评分；

步骤六，根据步骤三得到的概率评分和步骤五得到的影响评分建立风险评价矩阵，依据风险评价矩阵评定故障风险等级。

所述故障树的顶事件、一级中间事件和二级中间事件为故障类别，一级底事件和二级底事件为引起故障发生的风险因素。

所述一级中间事件之间、二级中间事件之间、一级底事件之间、二级底事件之间皆为“或”的逻辑关系。