一种列车故障诊断方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种故障诊断方法及系统，更准确地说，涉及一种高铁、地铁等列车的 故障诊断方法，是一种以工控采集数据系统为基础的，对数据进行存储、分析、现实和交互 的列车故障诊断系统。
【背景技术】
[0002] 根据列控系统体系的结构，在地面设备层和车载设备层有类似的工控采集系统， 这些系统为行车控制和安全提供了数据，并将数据保存形成历史数据。在地面设备层，信号 微机监测系统充当了采集和报警以及故障分析的角色。
[0003] 信号微机监测系统是铁路专用信号微机监测设备，可作为电务维护管理的辅助工 具。信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测铁路信号设备运用 质量的重要行车设备。信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分。它把现代最 新技术，如传感器、现场总线、计算机网络通信、数据库及软件工程等技术，融为一体，监测 并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的运用质量和故障分析提供科学依 据。同时，系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备的工作情况偏离预定界限或出现异常 时及时报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。
[0004] 信号微机监测系统能实时、动态、准确、量化地对信号设备进行在线监测，反映信 号设备的应用质量、结合部设备状态，并对状态信息进行储存、重放、查询、报警，对于防止 违章作业，分析判断故障，尤其对分析发现潜伏性故障、瞬间故障和间歇性故障，提供重要 的手段和依据，对确保运输安全发挥着重要的作用。信号微机监测系统是铁路专用信号微 机监测设备，可作为电务维护管理的辅助工具。
[0005] 随着高铁各项技术指标及其自动化程度的不断提高，越来越多的超大规模集成电 路被应用于现代高铁技术中，同时对高铁故障的自动检测与诊断提出了更高的要求，因为 在如此复杂的系统中，一个细微的单独故障就足以使整个系统失效。与系统的高可靠性及 可维护性密切相关的核心内容--故障诊断方法的研究，也就成了人们关注的焦点。
[0006] 虽然微机监测系统为列控系统提供了部分故障分析和诊断的功能，对许多信号故 障要进一步分析还是存在一定的缺陷，目前微机测控系统的故障诊断主要是针对某些特定 的模块，主要是对采集数据进行定性分析，这样就可以对某些特定的电气特征进行管理，是 在数据相关性层面，对数据之间的关系没有进行深层次的挖掘，然而，有些故障产生的原因 不一定是由特定的机制出现问题造成，故障的原因可能有很多方面，这样不同的子系统之 间数据就存在相关性，因此，如果面对复杂的故障诊断分析，就无法满足故障分析的要求。
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种列车故障诊断方法及系统。
[0008] 为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种列车故障诊断方法，包括以下步 骤：
[0009] 步骤SI:采集列车设备电气特性的实时状态数据；并分别存入过程数据库和历史 数据库；
[0010] 步骤S2 :以历史数据库中的数据为依据，建立基于神经网络结构的故障模型，该 神经网络结构由输入层、隐层和输出层组成，分别为：
[0011] 1)输入层节点i，其输出等于输入Xi(i= 1，2, ...，n)，将控制变量值传输到隐 层；
[0012] 2)隐层节点j，其输入为hj，输出为0j，分别为：
【主权项】
1. 一种列车故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1 :采集列车设备电气特性的实时状态数据；并分别存入过程数据库和历史数据 库； 步骤S2 :以历史数据库中的数据为依据，建立基于神经网络结构的故障模型，该神经 网络结构由输入层、隐层和输出层组成，分别为： 1) 输入层节点i，其输出等于输入xi(i= 1，2，…，n)，将控制变量值传输到隐层； 2) 隐层节点j，其输入为hj，输出为Oj，分别为：
3) 输出层节点k，其输入hk、输出yk分别为：
在工作期，各节点的连接权值固定不变，网络的计算从输入层开始，逐层逐个节点地计 算每一个节点的输出，直到输出层中的各节点计算完毕； 在学习期，各节点的输出保持不变，从输出层开始，反向逐层逐个节点地计算各连接权 值的修改量； 如果输出层的网络输出与所期望的输出相差较大，则开始反向传播，根据网络输出与 所期望输出的信号误差，对网络节点间的各连接权值进行修改，来减小网络输出信号与所 期望输出的误差； 步骤S3 :通过故障模型对过程数据库中的实时状态数据进行分析，判断故障发生以及 进行故障分析。
2. 根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述实时状态数据包括列车运行状 态的数字量信息、模拟量信息以及列车总线上的数据信息。
3. 根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：还包括人机交互的步骤，用户根据数 据的门限值来定义报警的级别。
4. 一种列车故障诊断系统，其特征在于，包括： 数据采集模块，采集列车设备电气特性的实时状态数据； 以及分别与数据采集模块连接用于储存数据采集模块采集到的实时状态数据的过程 数据库、历史数据库； 以及基于由输入层、隐层、输出层构成的神经网络结构的故障分析模块，在工作期，各 节点的连接权值固定不变，网络的计算从输入层开始，逐层逐个节点地计算每一个节点的 输出，直到输出层中的各节点计算完毕；在学习期，各节点的输出保持不变，从输出层开始， 反向逐层逐个节点地计算各连接权值的修改量；如果输出层的网络输出与所期望的输出相 差较大，则开始反向传播，根据网络输出与所期望输出的信号误差，对网络节点间的各连接 权值进行修改，来减小网络输出信号与所期望输出的误差； 故障分析模块根据过程数据库中的实时状态数据，判断故障发生及原因。
5. 根据权利要求4所述的列车故障诊断系统，其特征在于：所述数据采集模块包括： 数字量采集子模块，采集表征高铁列车运行状态的数字量信息； 模拟量采集子模块，采集表征高铁列车运行状态的模拟量信息； 逻辑信号采集子模块，采集高铁列车总线上的数据信息。
6. 根据权利要求4所述的列车故障诊断系统，其特征在于：还包括显示模块。
【专利摘要】本发明公开了一种列车故障诊断方法及系统，数据采集模块获取系统中硬件设备的电气特性的实时状态，存储模决将采集的数据存储到过程数据库，等待处理和分析，故障分析模块对数据进行分析，利用神经元算法建立运算模型，找出与故障相关的各种因素；显示模块通过画面展现系统结构，直观地表达系统整体的运行情况，做到基本的报警提示，并通过远程终端提供给客户进行远程浏览，显示模块在采集到数据以后，系统可以对数据进行门限值划分，根据不同的门限值，定义好报警的级别，系统通过声音、颜色多媒体的方式进行报警，通过终端设备进行报警。
【IPC分类】G05B23-02
【公开号】CN104615121
【申请号】CN201410724972
【发明人】戚建淮, 宋余生, 曾旭东
【申请人】深圳市永达电子股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月4日