近年来,我国已成为世界上隧道数量最多、发展速度最快的国家,盾构施工因为其经济合理性而被广泛采用。但是,盾构施工的多主体性、环境和技术系统复杂性以及工程现场施工人员的不当行为及其交互,导致盾构施工现场安全事故频繁发生。如何预防盾构施工过程中人、盾构机与环境因素交互作用下的安全事故是盾构施工现场安全管理的关键问题。因此,从这一点出发,本课题利用多Agent系统的建模方法,构建施工现场的安全仿真系统,模拟和分析盾构施工仿真系统中不同想定的人、盾构机和环境的动态交互过程,预见存在的安全隐患和可能引发的安全事故,提高盾构施工现场的安全管理水平。本文从盾构施工的多Agent仿真系统需求出发,分析了系统总体业务流程,设计了基于角色建模的系统框架,介绍了组成系统的各个Agent功能和内部模型。为实现仿真过程控制以及解决各个Agent之间的协作和同步问题,本文引入导演台Agent和时间管理服务,另将时间服务和业务模块解耦,增强仿真系统的可扩展性和可维护性。导演台运用反应型Agent模型,构建基于业务约束的“条件-动作”规则,实现仿真方案管理、时间信息管理和过程控制等功能。对于系统的时间同步问题,本文采用主动的外同步机制,既能够保证各个Agent的模型并行运行,又实现各个仿真事件的正确逻辑关系。针对系统中环境模块不兼容、时间同步消息丢失和Agent异常掉线等特殊情况,设计并实现了基于时间状态和节点状态约束规则的改进同步算法。为分析盾构施工的安全适应性,首先根据专业知识和经验提取相关试验因素,构建仿真实验的参数体系。其次在其他因素不变的情况下,设计了探究相同类型的因素对发生事故影响的试验方案。最后为解决全因素设计的维度灾难,采用了顺序分支法筛选显著因素。提出两种工作人员试验因素水平选取的思路,为后续全面设计提供参考。本文设计的导演台Agent和时间管理服务,涉及了Agent模型、时间同步等多方面的研究,解决了多Agent系统控制、协作和同步的问题。进行仿真实验设计时,利用顺序分支法筛选显著因素避免全因素设计的维度灾难,在保障试验质量的同时也减轻后期分析的工作量。