[發明專利]一種高鐵列控車載設備故障診斷方法

有效

• 申請號: 201610143119.3
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105676842B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 張路;郭進;楊揚;王小敏;王海峰;梁瀟
• 申請（專利權）人: 中國鐵路總公司;北京交通大學;西南交通大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

1.一種高鐵列控車載設備的故障診斷方法，其特征在于，所述方法包含如下幾個主要步驟：

第一步、建立高鐵列控車載設備故障數據分析和特征提?。?/p>

第二步、通過對故障決策表約簡，提取出最小的決策信息表；

第三步、建立貝葉斯故障診斷網絡，進行故障診斷并提供應急決策支持；

所述第二步直接通過分詞得到的故障決策表存在決策信息冗余、決策屬性沖突的缺點，將列控車載系統故障信息表示為一個知識系統U，其中C代表條件屬性，D代表決策屬性，R表示為U上的等價關系，POS_C(D)代表正域，則屬性依賴度和屬性重要度公式分別如式一和式二所示：

V(C,D)＝card(POS_C(D)/card(U) 式一

SIG(a,R,D)＝V(R∪{a},D)-V(R,D) 式二

在R中增加一個屬性a∈C-R后互信息的增量為：

ΔI＝I(U∪{a},D)-I(R,D)＝(H(D)-H(D|R∪{a}))-(H(D)-H(D|R))＝H(D|R)-H(D|R∪{a})

其中，I(R,D)為R與D的互信息，H(D|R)為已知R時,D的條件熵；因此，任意屬性a∈C-R的重要度可以定義為：

SIG(a,R,D)＝H(D|R)-H(D|R∪{a}) 式三

由于0≤V(R,D)≤1并且0≤H(D|R)≤1bn，可以對H(D|R)與V(R,D)進行轉換，則H(D|R)＝1-V(R,D)+1bn，對列控車載故障屬性重要度算法進行加權平均值的構造，則加權平均值的屬性重要度表示為：

SIG(a,R,D)＝k(V(R∪{a},D)-V(R,D))+(1-k)(H(D|R)-H(D|R∪{a})) 式四

SIG(a,R,D)＝V(R∪{a},D)+kV(R,D) 式五

通過實驗計算，k＝0.96時，最接近實際情況；

通過上述計算，把屬性依賴度作為主要決策標準，采用加權平均值的方法計算列控車載系統故障決策表的各屬性重要度，對其進行屬性約簡。

2.根據權利要求1所述的故障診斷方法，其特征在于：所述第一步中，所述故障數據分析和特征提取是指，建立車載設備領域特征詞庫，所述特征詞庫包括，應答器、報文、錯誤、BTM、DMI、主機、通信中斷、輸出、停車、無線超時、緊急制動、C3轉C2、A系、B系、A系、重啟、B系、RBC、建立、連接、ATP、連接中斷、地面設備、ATPCU、安全軟件、常用制動、DMI黑屏、JRU故障、SDU故障、速度傳感器故障、換系重啟、制動測試不成功、MVB、C2CU、故障、C2、降級，CTCS-2，CTCS-3，等級轉換、失敗、冒進、硬件、核心代碼、制動旁路、A/B代碼、不一致、初始化、安全、軟件、移交區和C3。

3.根據權利要求2所述的故障診斷方法，其特征在于：以特征詞庫為依據，對車載設備故障記錄進行故障特征提取，采用量化后的屬性值形成一張二維表格，每一行描述一個對象，每一列描述對象的一個屬性，包括條件屬性和決策屬性，構建故障決策表。

4.根據權利要求3所述的故障診斷方法，其特征在于：以約簡后的決策表為對象，根據其故障表現，故障類型及故障原因建立貝葉斯網絡模型，第一層為故障表現層，表現層基于車載設備領域特征詞庫構建，實現故障特征的表達，完成車載設備可采集故障狀態中故障特征的提取工作；第二層為故障類型層，故障分類層實現故障特征到故障類型的映射；第三層為故障原因層，將具體故障種類型和可能的故障原因對應起來，利用貝葉斯網絡學習和推理，將故障直接定位到部件或代碼失效；第四層為決策層，將具體故障原因與外界因素相結合，找出最有效的應急決策方法。

5.根據權利要求4所述的故障診斷方法，其特征在于：具體故障診斷算法如下：

(1)構造故障表現層，將車載設備的具體故障現象和車載設備故障特征詞庫中的特征詞相對應；

(2)根據車載設備故障分類表，建立故障類型節點，并以故障決策表為依據，構建故障類型和故障特征的對應關系；

(3)通過改進的貝葉斯結構學習法，K2與MCMC算法相結合，與領域知識結合構造貝葉斯網絡；

(4)利用故障數據樣本，通過對貝葉斯網絡進行參數學習，得到用于診斷的貝葉斯網絡模型；

(5)利用貝葉斯網絡的結構及CPT，根據貝葉斯網絡推理對列控車載系統進行故障診斷；

(6)將診斷結果與應急條件結合，加入環境元素、通信狀態、發生時間、供電狀態以及救援裝備節點，建立具有應急決策功能的列控車載故障診斷系統，利用其進行決策推理。