基于工效学的盾构机换刀过程仿真分析研究

发布时间：2020-03-29 17:59

【摘要】：盾构换刀是盾构施工中非常关键的部分,而盾构换刀主要是由换刀人员完成,因此换刀作业人员的作业情况直接影响着施工的效率。再者,盾构换刀作业是一项工作强度及危险系数较高的作业。因此,如何对换刀人员的工作负荷准确的评估计算,来保证作业人员安全作业成为当前盾构施工领域一个比较迫切的研究课题。基于此,论文以盾构机常压换刀流程为研究背景,以盾构换刀作业人员为研究对象,深入研究换刀人员工作负荷的影响因素,系统性的评估作业过程中作业人员的工作负荷强度,主要研究内容如下:(1)针对盾构换刀作业流程未标准化导致的换刀流程不确定性问题,提出了面向换刀工艺流程的分析方法,通过对盾构换刀流程仿真分析,从中找出换刀作业存在的不足以及换刀注意事项,并获得标准换刀工艺流程。(2)为了保证仿真的盾构换刀与实际换刀的在作业姿势、力量负荷等方面相一致,提出了基于FAB实时无线动作捕捉及力学评估系统的动作捕捉方法,通过对换刀作业的作业数据应用FAB实时采集,从而获取与实际相一致的盾构换刀作业数据,为实现对换刀作业人员的虚拟人驱动以及工作负荷量化分析作有力保证。(3)为了将整个换刀流作业量化分析,在所获取的换刀作业数据的基础之上,构建了基于JACK的动态换刀仿真模型,并利用TAT分析方法针对动态仿真模型进行分析,从而获得换刀作业人员的工作时间、力量负荷、新陈代谢以及姿势负荷的大小,最后通过工作负荷数学模型,得出作业人员的工作负荷指数值。论文以中国铁建重工集团有限公司一常带压换刀实验台(DL378换刀实验台)为实验平台,针对换刀人员应用人因仿真评估系统对换刀作业人员的工作负荷进行了实验研究,实验结果表明,利用JACK针对盾构换刀作业人员动态仿真分析,可以准确的得到作业人员换刀过程中影响因素的影响系数大小以及工作负荷指数值,对改善盾构换刀作业提供了一定的参考依据。
【图文】：

面水土压力，操作人员在气压环境下通过人闸进入刀盘前方进行换刀技术。当遇到砂逡逑土等高透水性地层时，先进行提高地层闭气性的辅助施工，保证压气条件下开挖面的逡逑稳定性，确保施工安全。图２．２所示为土舱气压平衡原理图。逡逑？逡逑９邋Ｊ逡逑

逑ｍｍ逡逑图２．１某换刀施工现场图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ａ邋ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｓｉｔｅ邋ｆｏｒ邋ｃｕｔｔｅｒ邋ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑２．邋２盾构机换刀的方法逡逑根据盾构换刀时所处的压力状态，将盾构刀具更换技术分为常压换刀和带压换刀逡逑技术两大类；根据盾构开舱技术和刀盘的构造等不同，将刀具更换技术分为常规刀盘－逡逑常压换刀技术、常压可更换刀盘设计的常压换刀技术、带压换刀技术等几种［４１＾］。逡逑（１）带压换刀技术逡逑带压换刀技术是指以压缩空气的压力置换压力舱内的泥浆压力，以气压平衡开挖逡逑面水土压力，操作人员在气压环境下通过人闸进入刀盘前方进行换刀技术。当遇到砂逡逑土等高透水性地层时，先进行提高地层闭气性的辅助施工，保证压气条件下开挖面的逡逑稳定性，，确保施工安全。图２．２所示为土舱气压平衡原理图。逡逑？逡逑９邋Ｊ逡逑
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43;U231.3

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本文编号：2606316