研究背景和意义：盾构机是一种集机械、电气、液压、测量等多学科融合的重型工程机械，承担着隧道施工的主要任务。液压系统为盾构机作业提供主要动力，具有精密性强，流量压力大，动作准确，系统复杂等特点，加上恶劣的施工条件以及液压元件使用和维护上的不当，使得盾构机液压系统故障频发。盾构施工在地下完成，当液压系统某处发生故障，在未知故障发生确切位置时，贸然对液压元件进行拆卸和检修，势必会耗费较长时间，影响盾构工作的正常进行，直接的延长了施工工期，导致工程成本增加。同时，拆卸元件必然造成系统污染。因此，为了提高盾构机液压系统故障诊断的精确性以及工作效率，减少停机次数，探究与盾构机液压系统相适应的、及时有效的故障诊断及预测方法很有意义。

研究内容：第一部分主要是对盾构机液压系统的原理分析及故障模式梳理：主要是结合盾构机液压系统原理图，理清盾构机液压系统的工作原理。之后采用FMECA的故障模式分析方法，梳理盾构机液压系统常见故障类型及其故障机理。总结故障诊断人机系统所需诊断的故障模式，并将其与预处理之后的数据进行对应打标，为后续建立故障诊断模型奠定基础。第二部分内容主要是建立盾构机液压推进系统的仿真模型，建立仿真模型的目的主要有两个方面，一方面是可以根据故障机理建立故障仿真模型，可对梳理得出的故障模式进行仿真验证；另一方面是现有的故障数据量过小，同时没有相应的故障记录，难以对数据与故障进行对应打标，因此可以利用故障机理建立不同的故障仿真模型，将故障仿真模型注入到液压推进系统的仿真模型之中，提取相关的仿真参数，能很好的解决故障数据不足的问题。第三部分主要建立人机交互系统的数据库，实现对传感器数据和仿真数据的存储第四部分主要是数据预处理算法和故障诊断算法模型的开发，建立一个故障数据处理识别模块，实现盾构机推进工作过程出现相关故障时能根据采集的得到相关掘进参数做出对故障的判断和识别，第五部分主要是人机交互界面的开发，实现对数据库和数据处理模块的交互，实时显示原始数据变化情况和故障诊断结果。

图 1 基于AMESIM的盾构机液压推进系统仿真模型