- CSCD核心中文核心科技核心
- RCCSE(A+)公路运输高质量期刊T1
- Ei CompendexScopusWJCI
- EBSCOPж(AJ)JST
隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (S1): 540-551.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.S1.048
游少强
YOU Shaoqiang
摘要: 为解决盾构液压推进系统在复杂工况下故障模式隐蔽、样本数据稀缺、数据驱动模型泛化能力不足以及经验知识难以整合复用等问题,提出一种基于知识图谱的知识驱动辅助故障诊断方法,旨在构建融合设备结构、测点信息、故障现象、故障原因与维修建议的结构化知识体系,实现从故障现象或初步诊断结果出发的多路径推理诊断,提高复杂工况下诊断的完整性与可解释性。在方法上,首先,基于AMESim建立盾构液压推进系统仿真模型,结合实际工程参数,对调速阀弹簧失效、换向阀内泄漏、溢流阀内泄漏及液压缸内泄漏等典型故障进行参数化建模与仿真分析,为故障机理梳理与知识抽取提供基础; 其次,采用基于本体的知识表示方法,将领域知识划分为设备结构、测点、故障现象、故障原因和维修建议5类本体,构建包含概念、关系与属性的知识本体模型,定义hasPhe、cause、located、monitor、advice等语义关系,并以三元组形式进行结构化表达; 最后,利用Neo4j图数据库实现知识存储与可视化,构建包含183个实体、205组三元组关系的盾构液压推进系统故障诊断知识图谱。在推理机制上,提出基于关系路径的多级语义推理方法,设计简单故障的现象驱动推理流程,以及融合数据驱动模型结果的复杂故障诊断流程,通过实体匹配实现数据模型与知识图谱的映射连接。结果表明: 所构建的知识图谱能够实现由单一故障现象推导故障原因、故障位置及维修建议,形成完整诊断链条;在复杂故障情形下,可在数据模型初步分类基础上补充机理解释与处置策略,实现诊断信息的扩展与结构化输出。工程案例验证显示,该方法能够针对典型故障生成多分支推理路径,输出清晰的原因定位与维修建议,构建知识驱动与数据驱动融合的盾构液压推进系统诊断框架。