一種列車故障診斷方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種故障診斷方法及系統(tǒng)，更準(zhǔn)確地說，涉及一種高鐵、地鐵等列車的 故障診斷方法，是一種以工控采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、現(xiàn)實(shí)和交互 的列車故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)列控系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)，在地面設(shè)備層和車載設(shè)備層有類似的工控采集系統(tǒng)， 這些系統(tǒng)為行車控制和安全提供了數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存形成歷史數(shù)據(jù)。在地面設(shè)備層，信號(hào) 微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充當(dāng)了采集和報(bào)警以及故障分析的角色。
[0003] 信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是鐵路專用信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可作為電務(wù)維護(hù)管理的輔助工 具。信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是保證行車安全、加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備結(jié)合部管理、監(jiān)測(cè)鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)用 質(zhì)量的重要行車設(shè)備。信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是鐵路裝備現(xiàn)代化的重要組成部分。它把現(xiàn)代最 新技術(shù)，如傳感器、現(xiàn)場(chǎng)總線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫及軟件工程等技術(shù)，融為一體，監(jiān)測(cè) 并記錄信號(hào)設(shè)備的主要運(yùn)行狀態(tài)，為電務(wù)部門掌握設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量和故障分析提供科學(xué)依 據(jù)。同時(shí)，系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)邏輯判斷功能，當(dāng)信號(hào)設(shè)備的工作情況偏離預(yù)定界限或出現(xiàn)異常 時(shí)及時(shí)報(bào)警，避免因設(shè)備故障或違章操作影響列車的安全、正點(diǎn)運(yùn)行。
[0004] 信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確、量化地對(duì)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，反映信 號(hào)設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量、結(jié)合部設(shè)備狀態(tài)，并對(duì)狀態(tài)信息進(jìn)行儲(chǔ)存、重放、查詢、報(bào)警，對(duì)于防止 違章作業(yè)，分析判斷故障，尤其對(duì)分析發(fā)現(xiàn)潛伏性故障、瞬間故障和間歇性故障，提供重要 的手段和依據(jù)，對(duì)確保運(yùn)輸安全發(fā)揮著重要的作用。信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是鐵路專用信號(hào)微 機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可作為電務(wù)維護(hù)管理的輔助工具。
[0005] 隨著高鐵各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及其自動(dòng)化程度的不斷提高，越來越多的超大規(guī)模集成電 路被應(yīng)用于現(xiàn)代高鐵技術(shù)中，同時(shí)對(duì)高鐵故障的自動(dòng)檢測(cè)與診斷提出了更高的要求，因?yàn)?在如此復(fù)雜的系統(tǒng)中，一個(gè)細(xì)微的單獨(dú)故障就足以使整個(gè)系統(tǒng)失效。與系統(tǒng)的高可靠性及 可維護(hù)性密切相關(guān)的核心內(nèi)容--故障診斷方法的研究，也就成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0006] 雖然微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為列控系統(tǒng)提供了部分故障分析和診斷的功能，對(duì)許多信號(hào)故 障要進(jìn)一步分析還是存在一定的缺陷，目前微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的故障診斷主要是針對(duì)某些特定 的模塊，主要是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析，這樣就可以對(duì)某些特定的電氣特征進(jìn)行管理，是 在數(shù)據(jù)相關(guān)性層面，對(duì)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系沒有進(jìn)行深層次的挖掘，然而，有些故障產(chǎn)生的原因 不一定是由特定的機(jī)制出現(xiàn)問題造成，故障的原因可能有很多方面，這樣不同的子系統(tǒng)之 間數(shù)據(jù)就存在相關(guān)性，因此，如果面對(duì)復(fù)雜的故障診斷分析，就無法滿足故障分析的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種列車故障診斷方法及系統(tǒng)。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種列車故障診斷方法，包括以下步 驟：
[0009] 步驟SI:采集列車設(shè)備電氣特性的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)；并分別存入過程數(shù)據(jù)庫和歷史 數(shù)據(jù)庫；
[0010] 步驟S2 :以歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障模型，該 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由輸入層、隱層和輸出層組成，分別為：
[0011] 1)輸入層節(jié)點(diǎn)i，其輸出等于輸入Xi(i= 1，2, ...，n)，將控制變量值傳輸?shù)诫[ 層；
[0012] 2)隱層節(jié)點(diǎn)j，其輸入為hj，輸出為0j，分別為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種列車故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1 :采集列車設(shè)備電氣特性的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)；并分別存入過程數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù) 庫； 步驟S2 :以歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障模型，該神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由輸入層、隱層和輸出層組成，分別為： 1) 輸入層節(jié)點(diǎn)i，其輸出等于輸入xi(i= 1，2，…，n)，將控制變量值傳輸?shù)诫[層； 2) 隱層節(jié)點(diǎn)j，其輸入為hj，輸出為Oj，分別為：
3) 輸出層節(jié)點(diǎn)k，其輸入hk、輸出yk分別為：
在工作期，各節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值固定不變，網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算從輸入層開始，逐層逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地計(jì) 算每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出，直到輸出層中的各節(jié)點(diǎn)計(jì)算完畢； 在學(xué)習(xí)期，各節(jié)點(diǎn)的輸出保持不變，從輸出層開始，反向逐層逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地計(jì)算各連接權(quán) 值的修改量； 如果輸出層的網(wǎng)絡(luò)輸出與所期望的輸出相差較大，則開始反向傳播，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輸出與 所期望輸出的信號(hào)誤差，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的各連接權(quán)值進(jìn)行修改，來減小網(wǎng)絡(luò)輸出信號(hào)與所 期望輸出的誤差； 步驟S3 :通過故障模型對(duì)過程數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷故障發(fā)生以及 進(jìn)行故障分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷方法，其特征在于：所述實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)包括列車運(yùn)行狀 態(tài)的數(shù)字量信息、模擬量信息以及列車總線上的數(shù)據(jù)信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷方法，其特征在于：還包括人機(jī)交互的步驟，用戶根據(jù)數(shù) 據(jù)的門限值來定義報(bào)警的級(jí)別。
4. 一種列車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)采集模塊，采集列車設(shè)備電氣特性的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)； 以及分別與數(shù)據(jù)采集模塊連接用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的過程 數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫； 以及基于由輸入層、隱層、輸出層構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障分析模塊，在工作期，各 節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值固定不變，網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算從輸入層開始，逐層逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地計(jì)算每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 輸出，直到輸出層中的各節(jié)點(diǎn)計(jì)算完畢；在學(xué)習(xí)期，各節(jié)點(diǎn)的輸出保持不變，從輸出層開始， 反向逐層逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地計(jì)算各連接權(quán)值的修改量；如果輸出層的網(wǎng)絡(luò)輸出與所期望的輸出相 差較大，則開始反向傳播，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輸出與所期望輸出的信號(hào)誤差，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的各連接 權(quán)值進(jìn)行修改，來減小網(wǎng)絡(luò)輸出信號(hào)與所期望輸出的誤差； 故障分析模塊根據(jù)過程數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，判斷故障發(fā)生及原因。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的列車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊包括： 數(shù)字量采集子模塊，采集表征高鐵列車運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字量信息； 模擬量采集子模塊，采集表征高鐵列車運(yùn)行狀態(tài)的模擬量信息； 邏輯信號(hào)采集子模塊，采集高鐵列車總線上的數(shù)據(jù)信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的列車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：還包括顯示模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種列車故障診斷方法及系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集模塊獲取系統(tǒng)中硬件設(shè)備的電氣特性的實(shí)時(shí)狀態(tài)，存儲(chǔ)模決將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到過程數(shù)據(jù)庫，等待處理和分析，故障分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用神經(jīng)元算法建立運(yùn)算模型，找出與故障相關(guān)的各種因素；顯示模塊通過畫面展現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，直觀地表達(dá)系統(tǒng)整體的運(yùn)行情況，做到基本的報(bào)警提示，并通過遠(yuǎn)程終端提供給客戶進(jìn)行遠(yuǎn)程瀏覽，顯示模塊在采集到數(shù)據(jù)以后，系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行門限值劃分，根據(jù)不同的門限值，定義好報(bào)警的級(jí)別，系統(tǒng)通過聲音、顏色多媒體的方式進(jìn)行報(bào)警，通過終端設(shè)備進(jìn)行報(bào)警。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號(hào)】CN104615121
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410724972
【發(fā)明人】戚建淮, 宋余生, 曾旭東
【申請(qǐng)人】深圳市永達(dá)電子股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月4日