本發(fā)明公開了一種針對盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行多態(tài)動態(tài)可靠性評估新方法，屬于城市軌道交通裝備可靠性評估
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來，隨著我國城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下盾構(gòu)隧道施工越來越多。盾構(gòu)機(jī)在穿越軟硬不均、復(fù)雜多變、砂卵石等不良地質(zhì)地層時(shí)極易發(fā)生刀具與刀盤磨損、軸承密封失效、減速機(jī)損壞等故障。由于盾構(gòu)機(jī)在地下作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，作業(yè)空間小，一旦發(fā)生故障維修相當(dāng)困難，嚴(yán)重影響工期，如果處理不當(dāng)極易導(dǎo)致安全事故，帶來極大的施工風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)行盾構(gòu)施工系統(tǒng)動態(tài)可靠性評估，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)工作狀態(tài)是確保順利施工，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)的重要途徑。盾構(gòu)法施工技術(shù)體系龐大，配套設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜，具有綜合化、機(jī)械化、自動化的特點(diǎn)。對于這種高度復(fù)雜的生產(chǎn)過程，盾構(gòu)施工系統(tǒng)常表現(xiàn)為多種故障模式和動態(tài)失效現(xiàn)象，系統(tǒng)運(yùn)行中部件(事件)正常功能的喪失或工作能力的下降相互影響，存在時(shí)序相關(guān)、優(yōu)先失效等相互依賴關(guān)系，不能簡單的采用傳統(tǒng)串、并聯(lián)機(jī)制描述。為了更好地表示復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)相依失效特性，人們提出了動態(tài)故障樹(dynamicfaulttreeanalysis，dft)分析技術(shù)，并建立了基于markov過程的模塊化求解方法。但傳統(tǒng)dft分析技術(shù)假定組件是“二態(tài)”的，即只有“工作”和“失敗”兩種狀態(tài)，不能考慮多狀態(tài)事件。而實(shí)際盾構(gòu)機(jī)及其施工系統(tǒng)中部件(事件)由于性能劣化等原因，其工作狀態(tài)逐漸變化，即處于“工作”和“失敗”二者之間的“非完好”工作狀態(tài)。目前，傳統(tǒng)方法不能同時(shí)考慮部件的多態(tài)性、相依性和動態(tài)失效特性，已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要，缺少針對盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)可靠性評估的有效方法。目前，針對盾構(gòu)刀盤及相關(guān)系統(tǒng)可靠性分析主要有蒙特卡羅有限元法、靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)動態(tài)故障樹等相關(guān)方法。蒙特卡羅有限元法將荷載、材料參數(shù)等力學(xué)指標(biāo)作為隨機(jī)變量進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算盾構(gòu)刀盤失效概率，不能考慮施工參數(shù)選擇、操作失誤等非力學(xué)指標(biāo)因素的影響。靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法雖然能夠表達(dá)多種因素對系統(tǒng)可靠性的影響，但不能反應(yīng)事件之間的動態(tài)相互作用關(guān)系以及隨時(shí)間的變化特征。傳統(tǒng)動態(tài)故障樹法不能分析多狀態(tài)系統(tǒng)的可靠性，因而該方法也無法準(zhǔn)確反映盾構(gòu)刀盤及其相關(guān)施工系統(tǒng)的失效特性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于擴(kuò)展現(xiàn)有動態(tài)故障樹分析技術(shù)，建立一種能夠同時(shí)考慮盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)部件多態(tài)性、依賴性和動態(tài)性的可靠性評估方法。本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)可靠性評估方法。該方法通過擴(kuò)展二態(tài)動態(tài)故障樹邏輯門為多態(tài)動態(tài)門描述事件之間復(fù)雜的失效機(jī)制，運(yùn)用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多態(tài)動態(tài)門轉(zhuǎn)化，建立盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)故障樹及相應(yīng)的動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)?？梢詫?shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)可靠性分析中同時(shí)考慮事件的多態(tài)性、動態(tài)性和相依性，提供更為合理準(zhǔn)確的盾構(gòu)施工動態(tài)維護(hù)決策信息，降低可能發(fā)生的施工風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供了一種盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)可靠性評估方法，運(yùn)用多態(tài)動態(tài)故障樹-動態(tài)貝葉斯網(wǎng)相結(jié)合的模型，解決盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析無法利用基本事件失效數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮事件的多態(tài)性、動態(tài)性和相依性的問題。首先建立土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)失效二態(tài)動態(tài)故障樹；其次確定多態(tài)動態(tài)門和多態(tài)靜態(tài)門失效規(guī)則并將所建立的二態(tài)動態(tài)故障樹向多態(tài)進(jìn)行擴(kuò)展；再次根據(jù)多態(tài)動態(tài)故障樹向動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換規(guī)則建立系統(tǒng)失效動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，確定系統(tǒng)可靠度。確定多態(tài)動態(tài)門失規(guī)則包括多態(tài)順序相關(guān)門(msseq)、多態(tài)優(yōu)先與門(mspand)兩種。其中，msseq門包含a、b、c三個(gè)事件，失效規(guī)則為導(dǎo)致頂事件功能降級的基本事件功能降級只能從左至右順序發(fā)生，且左側(cè)事件故障等級等于或高于右側(cè)事件，所有事件故障等級可連續(xù)或跳躍發(fā)生，頂事件故障等級取決于故障等級最低的基本事件的故障等級。mspand門包括a、b兩個(gè)事件，失效規(guī)則為當(dāng)且僅當(dāng)輸入事件a優(yōu)先于輸入事件b發(fā)生失效時(shí)，頂事件發(fā)生功能降級，基本事件a、b允許以任意順序發(fā)生，故障等級可以在任意等級間連續(xù)或跳躍變化，基本事件a完好時(shí)頂事件狀態(tài)完好，基本事件a故障時(shí)頂事件故障狀態(tài)取決于基本事件b。動態(tài)故障樹向動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化時(shí)，根據(jù)多態(tài)動態(tài)門基本事件相互依賴關(guān)系建立相應(yīng)動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移概率，根據(jù)多態(tài)或門基本事件關(guān)系建立動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)條件概率，構(gòu)建盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)可靠性分析的動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。確定系統(tǒng)可靠度時(shí)，依據(jù)收集的盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)基本事件統(tǒng)計(jì)資料確定失效率，運(yùn)用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理算法計(jì)算各子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)概率分布，進(jìn)行動態(tài)可靠性分析，并據(jù)此獲得各子系統(tǒng)綜合風(fēng)險(xiǎn)等級，進(jìn)行系統(tǒng)維修決策。該方法的具體步驟流程如下：步驟一：根據(jù)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)造和功能特性確定導(dǎo)致系統(tǒng)失效的基本事件如表1，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)依賴關(guān)系分析并利用靜態(tài)邏輯門、傳統(tǒng)動態(tài)門建立基本事件和中間事件、頂事件的關(guān)系，構(gòu)建系統(tǒng)失效二態(tài)動態(tài)故障樹；步驟二：通過定義多態(tài)動態(tài)門和多態(tài)靜態(tài)門失效規(guī)則對傳統(tǒng)動態(tài)門分析功能進(jìn)行拓展，根據(jù)實(shí)際盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)可靠度分析精度的需要選擇基本事件狀態(tài)等級數(shù)，將步驟一的二態(tài)動態(tài)故障樹擴(kuò)展至多態(tài)，如圖1；所述多態(tài)動態(tài)門包含多態(tài)順序相關(guān)門(msseq)和多態(tài)優(yōu)先與門(mspand)，其構(gòu)成及失效規(guī)則為：msseq門有3個(gè)輸入事件a、b、c和1個(gè)輸出事件g，所有事件的故障狀態(tài)集合為s＝1,2,3,…,n，(n>2)。“1”故障等級最低，表示完好工作狀態(tài)；“n”故障等級最高，表示完全失效狀態(tài)；其余介于二者之間。msseq門失效規(guī)則為：基本事件只能按照從左至右的順序相繼發(fā)生失效，此時(shí)將導(dǎo)致頂事件失效，且同時(shí)滿足以下條件：(1)左側(cè)事件故障等級等于或高于右側(cè)事件；(2)所有事件故障時(shí)狀態(tài)變化可以按等級順序連續(xù)或跳躍發(fā)生；(3)頂事件故障狀態(tài)取決于故障等級最低的輸入事件的狀態(tài)等級。其失效規(guī)則表示如下：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表示輸入事件的狀態(tài)，sg表示輸出事件的狀態(tài)。mspand門包含2個(gè)輸入事件a、b和1個(gè)輸出事件g，a有2個(gè)狀態(tài)，b有n個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)集為s＝1,2,3,…,n，(n>2)。mspand門失效規(guī)則為：當(dāng)且僅當(dāng)輸入事件a優(yōu)先于輸入事件b發(fā)生時(shí)，頂事件g發(fā)生。同時(shí)滿足以下條件：(1)輸入事件a、b允許以任意順序發(fā)生；(2)基本事件的故障狀態(tài)可以在任意等級間連續(xù)或跳躍變化；(3)頂事件故障狀態(tài)取決于基本事件a、b的最低故障狀態(tài)及故障順序。其失效規(guī)則表示如下：si→s′i；sg＝min(s1,s2)，s1(t＝1)＞s2(t＝1)；sg＝1，s1(t＝1)＜s2(t＝1)；(si,s′i≤2，i＝1；si,s′i≤n，i＝2)所述多態(tài)靜態(tài)門為多態(tài)或門(msor)，按照最大風(fēng)險(xiǎn)等級原則確定，即頂事件狀態(tài)等級取決于風(fēng)險(xiǎn)等級最高的基本事件，其失效規(guī)則表示為sg＝max(s1,s2,...,sm)。步驟三：采用統(tǒng)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法獲得盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)各基本事件預(yù)期壽命以及處于各狀態(tài)的時(shí)長率、事件狀態(tài)變化的離散度計(jì)算參數(shù)，確定動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率；假定多狀態(tài)節(jié)點(diǎn)xi服從馬爾可夫過程，狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率由下式計(jì)算：其中，δt為一步轉(zhuǎn)移時(shí)間間隔，即根據(jù)盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)可靠性分析需要而設(shè)定的分析時(shí)間步長；為i節(jié)點(diǎn)保持狀態(tài)k的平均時(shí)間長度，由預(yù)期壽命和各狀態(tài)平均時(shí)長率求得；所述時(shí)長率即為基本事件處于各狀態(tài)的時(shí)長百分比。為由狀態(tài)k到狀態(tài)m的分配概率，表示特定地質(zhì)及施工環(huán)境下該事件狀態(tài)變化的離散程度。由高斯分布n(0,σ)計(jì)算，由專家從離散度集d＝{low,middle,high}中選取，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差σ＝{0.25,0.5,1}。計(jì)算出狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率后進(jìn)一步的通過下式得到每個(gè)基本事件x的轉(zhuǎn)移率步驟四：根據(jù)多態(tài)動態(tài)門失效規(guī)則及步驟三獲得的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移率，采用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化算法建立節(jié)點(diǎn)(事件)之間的轉(zhuǎn)移概率和條件概率表。所述多態(tài)動態(tài)門包括多態(tài)順序相關(guān)門(msseq)和多態(tài)優(yōu)先與門(mspand)，其動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化過程如下：圖3為msseq門的動態(tài)貝葉斯(dbn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其節(jié)點(diǎn)a和b狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率(節(jié)點(diǎn)c狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率與b相同)如下：其中，表示節(jié)點(diǎn)a由i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率，表示節(jié)點(diǎn)b由i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到k狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率，δt為一步轉(zhuǎn)移時(shí)間間隔；頂事件的條件概率為：pr(g(t)＝l|a(t)＝i,b(t)＝j(luò),c(t)＝k)＝1(l＝min(i,j,k))；(4)圖4為mspand門的動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率如下：pr(a(t+1)＝2|a(t)＝2)＝1pr(fo(t+1)＝r|fo(t)＝k,a(t+1)＝j(luò),b(t+1)＝i)＝1(r＝2；k＝2或r＝2；k＝1；j＝2；i＝1)；0(r＝2,other)其中，表示節(jié)點(diǎn)a由1狀態(tài)轉(zhuǎn)移到2狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率，表示節(jié)點(diǎn)b由i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的狀態(tài)率。根據(jù)轉(zhuǎn)移概率矩陣列和為1的性質(zhì)，可獲得r＝1時(shí)轉(zhuǎn)移概率為1的元素。fo為判斷a、b發(fā)生順序的輔助節(jié)點(diǎn)，其狀態(tài)為1和2。fo＝1表示b先于a發(fā)生，fo＝2表示a先于b發(fā)生。當(dāng)fo＝1時(shí)，輸出事件g不發(fā)生。當(dāng)fo＝2，a＝1時(shí)，則g不發(fā)生，若fo＝2，a＝2則g取決于b，即節(jié)點(diǎn)g的條件概率表：pr(g(t)＝r|a(t)＝k,b(t)＝j(luò),fo(t)＝i)＝1(i＝1；r＝1或i＝2；k＝1；r＝1或i＝2；k＝2；r＝j(luò))；0(other)(6)其他多態(tài)或門(msor)節(jié)點(diǎn)的條件概率表按照最大風(fēng)險(xiǎn)等級原則確定，即子節(jié)點(diǎn)狀態(tài)等級取決于風(fēng)險(xiǎn)等級最高的父節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)g的條件概率表：pr(g(t)＝j(luò)|x1(t)＝i1,x2(t)＝i2,...,xn(t)＝in)＝1(j＝max(i1,i2,...in))；(7)步驟五：運(yùn)用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理算法進(jìn)行各子系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)可靠性計(jì)算，利用加權(quán)綜合法獲得各子系統(tǒng)及盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)整體風(fēng)險(xiǎn)水平。加權(quán)綜合法獲得各系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平的公式為其中vi為評判集v＝{1,2,3,4,5}中的元素，πi為動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理得出的某時(shí)刻子系統(tǒng)各等級概率可靠度分布。盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)故障樹基本事件及名稱如表1。表1多態(tài)動態(tài)故障樹基本事件代號及名稱本發(fā)明給出一種基于多態(tài)動態(tài)故障樹和動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：(1)本發(fā)明將傳統(tǒng)二態(tài)動態(tài)門(seq門和pand門)擴(kuò)展為多態(tài)動態(tài)門，表達(dá)系統(tǒng)故障機(jī)制簡潔直觀，將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可用于分析具有故障相依特性的盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)可靠性，為盾構(gòu)維修決策提供更為準(zhǔn)確的信息，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。(2)采用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多狀態(tài)動態(tài)故障樹的分析方法避免了傳統(tǒng)馬爾可夫方法出現(xiàn)的組合爆炸問題，適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)可靠性計(jì)算分析和評估。附圖說明圖1本發(fā)明的盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)故障樹。圖2本發(fā)明的盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。圖3本發(fā)明的多態(tài)順序相關(guān)門(msseq門)dbn結(jié)構(gòu)。圖4本發(fā)明的多態(tài)優(yōu)先與門(mspand門)dbn結(jié)構(gòu)。圖5本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)刀盤主軸故障m1多態(tài)概率可靠度動態(tài)曲線。圖6本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)驅(qū)動故障m2多態(tài)概率可靠度動態(tài)曲線。圖7本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)刀具嚴(yán)重磨損m4多態(tài)概率可靠度動態(tài)曲線。圖8本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)各子系統(tǒng)綜合風(fēng)險(xiǎn)等級動態(tài)曲線。具體實(shí)施方式本發(fā)明是一種盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)可靠性分析方法，該方法就是要根據(jù)盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)基本事件之間的實(shí)際失效機(jī)制，將傳統(tǒng)二態(tài)動態(tài)門(seq門和pand門)擴(kuò)展為多態(tài)動態(tài)門，建立系統(tǒng)多態(tài)動態(tài)故障樹?；趧討B(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對動態(tài)故障樹進(jìn)行轉(zhuǎn)化，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理進(jìn)行多態(tài)系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析，解決現(xiàn)有技術(shù)無法同時(shí)考慮盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)可靠性分析中系統(tǒng)事件多態(tài)性、相依性和動態(tài)性問題。下面將通過實(shí)例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但并不因此限制此發(fā)明。選取北京地鐵某車站區(qū)間砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)失效為分析對象。步驟一：根據(jù)盾構(gòu)機(jī)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)造和功能特性確定導(dǎo)致系統(tǒng)失效的基本事件并建立傳統(tǒng)動態(tài)故障樹。步驟二：將傳統(tǒng)動態(tài)門擴(kuò)展為多態(tài)動態(tài)門并建立系統(tǒng)的多態(tài)動態(tài)故障樹。本實(shí)例中分析精度取基本事件狀態(tài)數(shù)為n＝5，m1子系統(tǒng)(msseq門)有3個(gè)輸入事件x1、x2、x3和1個(gè)輸出事件m1，所有事件的故障狀態(tài)集合為s＝1,2,3,4,5。“1”故障等級最低，表示完好工作狀態(tài)；“n”故障等級最高，表示完全失效狀態(tài)；其余介于二者之間。其失效規(guī)則具體為：sxi≥sxj；sxj→s'xj≤sxi；sm1＝min(sx1,sx2,sx3)；(sxi,sxj≤5；i＜j；i,j＝1,2,3)。其中，sxi,sxj表示輸入事件的狀態(tài)，sm1表示輸出事件的狀態(tài)。m4子系統(tǒng)(mspand門)包含2個(gè)輸入事件x7、x8和1個(gè)輸出事件m4，x7有2個(gè)狀態(tài)，x8有5個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)集為s＝1,2,3,4,5。失效規(guī)則具體為：si→s′i；sm4＝min(sx7,sx8)，sx7(t＝1)＞sx8(t＝1)；sm4＝1，sx7(t＝1)＜sx8(t＝1)；(sxi,s'xi≤2，i＝7；sxi,s'xi≤5，i＝8)。m2、m3、t子系統(tǒng)(msor)失效均取決于風(fēng)險(xiǎn)等級最高的基本事件。其中m2子系統(tǒng)失效規(guī)則具體為sm2＝max(sx4,sx5,sx6)；m3子系統(tǒng)失效規(guī)則具體為sm3＝max(sm2,sx9)；系統(tǒng)整體t失效規(guī)則具體為st＝max(sm1,sm2,sm3)。步驟三：收集砂卵石地層中盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)基本事件資料統(tǒng)計(jì)，結(jié)合專家調(diào)查確定預(yù)期壽命、各狀態(tài)平均時(shí)長率和事件狀態(tài)變化離散程度，計(jì)算參數(shù)如表2。表2基本事件及其狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率計(jì)算參量取每班工作時(shí)間8h作為一步轉(zhuǎn)移時(shí)間間隔δt，由表2參數(shù)和公式(1)得到各基本事件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，進(jìn)一步的利用公式(2)獲得基本事件狀態(tài)轉(zhuǎn)移率如表3。表3基本事件xi的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率x1x2x3x4x5x6x7x8x9λ11-2.854e-3-1.428e-3-2.854e-3-2.083e-4-5.000e-4-2.041e-4-1.250e-3-1.595e-3-1.333e-3λ212.726e-31.363e-32.726e-32.083e-44.999e-42.041e-41.250e-31.090e-31.272e-3λ311.284e-46.456e-51.284e-41.318e-83.161e-81.292e-8-4.329e-46.028e-5λ411.789e-78.997e-81.789e-7000-6.807e-58.401e-8λ515.57e-122.80e-125.57e-12000-4.192e-62.62e-12λ22-9.521e-4-9.521e-4-3.329e-3-8.333e-4-8.000e-4-7.143e-4--9.982e-4-8.33e-4λ329.089e-49.089e-43.179e-38.333e-47.999e-47.142e-4-6.837e-47.953e-4λ424.311e-54.312e-51.495e-45.261e-85.051e-84.512e-8-2.718e-43.774e-5λ526.009e-86.009e-82.083e-7000-4.275e-55.261e-8λ33-8.161e-4-1.142e-3-4.991e-3-1.250e-3-1.000e-3-2.857e-3--1.994e-3-1.67e-3λ437.791e-41.091e-34.768e-31.250e-39.999e-42.857e-3-1.427e-31.590e-3λ533.698e-45.171e-52.229e-47.878e-86.309e-81.789e-7-5.663e-47.525e-5λ44-1.429e-3-1.429e-3-1.000e-2-1.250e-3-2.000e-3-5.714e-3--4.000e-3-3.33e-3λ541.429e-31.429e-31.000e-21.250e-32.000e-35.714e-3-4.000e-33.33e-3步驟四：根據(jù)步驟二建立的各多態(tài)動態(tài)門失效規(guī)則和步驟三得到的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率，采用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化算法建立節(jié)點(diǎn)(事件)之間的轉(zhuǎn)移概率和條件概率表。按照公式(3)獲得m1子系統(tǒng)(msseq門)節(jié)點(diǎn)x1、x2、x3的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為：由公式(4)獲得m1子系統(tǒng)的條件概率為pr(m1(t)＝l|x1(t)＝i,x2(t)＝j(luò),x3(t)＝k)＝1(l＝min(i,j,k))。m3子系統(tǒng)(mspand門)節(jié)點(diǎn)x7、x8、fo的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率由公式(5)獲得為：pr(x7(t+1)＝2|x7(t)＝2)＝1pr(fo(t+1)＝r|fo(t)＝k,x7(t+1)＝j(luò),x8(t+1)＝i)＝1(r＝2；k＝2或r＝2；k＝1；j＝2；i＝1)；0(r＝2,other)m3子系統(tǒng)的條件概率表由公式(6)獲得pr(m3(t)＝r|x7(t)＝k,x8(t)＝j(luò),fo(t)＝i)＝1(i＝1；r＝1或i＝2；k＝1；r＝1或i＝2；k＝2；r＝j(luò))；0(other)m2子系統(tǒng)、m4子系統(tǒng)和系統(tǒng)整體t的條件概率表由公式(7)獲得：pr(m2(t)＝j(luò)|x4(t)＝i1,x5(t)＝i2,x6(t)＝i3)＝1(j＝max(i1,i2,...,i3))；pr(m4(t)＝j(luò)|m3(t)＝i1,x9(t)＝i2)＝1(j＝max(i1,i2))；pr(t(t)＝j(luò)|m1(t)＝i1,m2(t)＝i2,m3(t)＝i3)＝1(j＝max(i1,i2,...,i3))；步驟五：輸入盾構(gòu)機(jī)各部件當(dāng)前狀態(tài)概率分布(本實(shí)例以盾構(gòu)始發(fā)作為初始時(shí)刻，各部件處于狀態(tài)完好狀態(tài)“1”的概率為1)。運(yùn)用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理方法進(jìn)行各子系統(tǒng)及系統(tǒng)整體動態(tài)失效概率可靠度分析和預(yù)測。附圖5為本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)刀盤主軸故障m1多態(tài)概率可靠度動態(tài)曲線。case2為應(yīng)用本發(fā)明的多態(tài)動態(tài)門考慮事件相依性的動態(tài)概率可靠度曲線，case1是為進(jìn)一步說明本發(fā)明作用效果假定事件相獨(dú)立時(shí)的動態(tài)概率可靠度曲線。case2當(dāng)t＝250臺班時(shí)由于事件x1、x2的陸續(xù)失效而導(dǎo)致x3出現(xiàn)失效，p(level5)增長迅速，m1子系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)隨之呈現(xiàn)加速上升趨勢，得出的概率可靠度分布為(0.2172,0.5328,0.1951,0.0393,0.0156)。case1的p(level5)的增長速度比case2快，在t＝30臺班時(shí)即開始迅速上升，這與實(shí)際概率可靠度變化不符合。附圖6為本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)驅(qū)動故障m2多態(tài)概率可靠度動態(tài)曲線。m2子系統(tǒng)基本事件各自獨(dú)立，p(level1)表現(xiàn)為指數(shù)衰減，動態(tài)可靠度曲線增長速度較快。在t＝270臺班時(shí)，p(level5)已經(jīng)超過其他風(fēng)險(xiǎn)等級概率，得出的可靠度分布為(0.1404,0.2580,0.2044,0.1173,0.2799)。附圖7為本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)刀具嚴(yán)重磨損m4概率可靠度動態(tài)曲線。由于本發(fā)明考慮x7和x8的優(yōu)先失效關(guān)系，case2的p(level1)經(jīng)初始下降后趨于平緩。能夠反映在磨損檢測刀失效x7未發(fā)生情況下，刀具損傷x8失效風(fēng)險(xiǎn)可部分削減的現(xiàn)象，p(level5)不會為1。附圖8為本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)各子系統(tǒng)綜合風(fēng)險(xiǎn)等級動態(tài)曲線。盡管刀盤主軸系統(tǒng)m1的基本事件平均壽命較短，但綜合風(fēng)險(xiǎn)上升較為緩慢。其中，x1、x2、x3為m1子系統(tǒng)提供了多道安全屏障，從而使得該子系統(tǒng)難以發(fā)生早期失效。面板磨損x9在各子系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)等級最高，約在t＝350臺班時(shí)超過level4級。說明本實(shí)施例砂卵石地層中，面板磨損較嚴(yán)重，發(fā)生失效的可能性最大。磨損檢測刀具的配置降低了刀具嚴(yán)重?fù)p傷m4風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而減小了造成盾構(gòu)機(jī)失效的幾率。此外，盾構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)m2故障等級也較高，應(yīng)引起施工管理的重視。盾構(gòu)刀盤及驅(qū)動系統(tǒng)故障t在t＝[280,450)時(shí)接近level5級風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)將出現(xiàn)“頻繁的失效”狀態(tài)。提示應(yīng)進(jìn)行維修決策，按照各子系統(tǒng)出現(xiàn)故障風(fēng)險(xiǎn)等級大小進(jìn)行重點(diǎn)部位的檢查維修。表4是為說明進(jìn)一步說明本發(fā)明作用效果列出的case1和case2不同子系統(tǒng)各時(shí)間片段綜合風(fēng)險(xiǎn)等級v的大小及誤差。m1、m3和te的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級預(yù)測結(jié)果最大誤差分別為203.9％、93.14％和68.11。由表4和圖8，case1預(yù)測結(jié)果過高的估計(jì)了風(fēng)險(xiǎn)值，與實(shí)際情況不符。采用本發(fā)明方法的case2能夠較為客觀的反應(yīng)基本事件之間內(nèi)在的失效機(jī)理，預(yù)測結(jié)果更接近工程實(shí)際。表4風(fēng)險(xiǎn)等級預(yù)測結(jié)果比較當(dāng)前第1頁12