CTCS-3级列控系统综合设计集成平台下的故障诊断系统设计

论文摘要

我国高速铁路处于飞速发展阶段，CTCS-3级列控系统是高速列车以350km/h的速度安全运行的重要保证，针对高速铁路高可靠性和高安全性的要求，CTCS-3级列控系统综合集成平台实现了通过半实物仿真对CTCS-3级列控系统的各个层次进行模拟仿真运行、环境线路数据适配和自动化测试等一系列功能，但目前对于测试过程中出现的故障仍采用人工方式进行诊断，因此针对CTCS-3级列控系统，研究其自动故障诊断方法十分必要。本文针对目前采用的人工故障诊断方法周期长、人力成本高、不便于集成测试的缺点，提出了一种自动故障诊断系统。本系统旨在用计算机代替人类的工作流程，采用由知识库、推理机、数据处理模块、解释模块、知识管理模块组成的通用专家系统结构，系统的输入为故障的描述（时间、设备、故障ID），输出为故障原因和基于时间的完整分析流程。本文所述工作的重点在于以下三个方面：第一，利用基于设备工作状态和设备间通信状态的状态转移图对CTCS-3级列控系统的运行规则进行建模并将其固化在数据库中，解决了系统的复杂规则不利于用传统知识表示形式进行表示的问题。第二，采用文本分析方法对系统日志文件进行分析，利用系统设备的连接关系实现知识库和实际运行场景的动态绑定。第三，根据知识的表示形式设计并实现了推理算法，通过离线和在线方式对产生的故障自动查找规则进行诊断，在短时间内完全代替人工操作，和已有的CTCS-3级列控系统综合集成平台结合起来，实现无缝自动化测试。经过实际的工程使用和系统测试，本系统实现了对CTCS-3级列控系统的在线和离线故障诊断功能，可以有效地诊断硬件和软件故障，为高速铁路的按期开通提供了有力的支持和保障。同时，本系统还便于对知识库进行管理和操作，具有可扩展、可编辑、可通用的特点，对同类系统的故障诊断系统设计和开发具有很大的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号对照表
• 第1章 引言
• 1.1 项目背景及意义
• 1.2 相关技术的国内外研究现状
• 1.2.1 故障诊断技术研究现状简介
• 1.2.2 故障诊断专家系统研究现状简介
• 1.3 论文的主要成果和结构
• 第2章 CTCS-3级列控系统和综合设计集成平台介绍
• 2.1 CTCS-3级列控系统的基本原理
• 2.1.1 CTCS概述
• 2.1.2 CTCS-3级列控系统的结构
• 2.1.3 CTCS-3级列控系统的工作原理
• 2.2 CTCS-3级列控系统综合设计集成平台
• 2.2.1 平台功能说明
• 2.2.2 平台结构
• 2.3 CTCS-3级列控系统综合设计集成平台下的故障诊断系统
• 第3章 故障诊断专家系统
• 3.1 专家系统的基本结构和原理
• 3.1.1 知识库
• 3.1.2 推理机
• 3.1.3 知识获取模块
• 3.1.4 数据库
• 3.1.5 解释模块
• 3.1.6 人机界面
• 3.2 故障诊断专家系统的主要设计方法
• 3.2.1 知识库设计
• 3.2.2 推理机设计
• 第4章 故障诊断专家系统的设计
• 4.1 系统需求分析
• 4.1.1 系统功能定位
• 4.1.2 系统输入输出描述
• 4.1.3 CTCS-3级列控系统的工作特点和故障分类
• 4.2 系统总体结构设计
• 4.3 系统功能模块设计
• 4.3.1 知识库
• 4.3.2 推理机
• 4.3.3 数据库设计
• 4.3.4 数据处理模块
• 4.3.5 解释模块
• 4.3.6 知识管理模块
• 4.3.7 系统对外接口设计
• 4.4 系统工作流程
• 第5章 诊断实例
• 5.1 故障说明
• 5.2 数据库中的规则表示
• 5.3 监测数据和日志文件的 xml 表示
• 5.4 推理过程
• 5.5 结果说明
• 第6章 结果和展望
• 6.1 工作成果
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果