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。