基于非規(guī)范知識處理的高速列車綜合智能故障診斷方法研究.pdf

1、高速列車故障診斷是高速鐵路系統(tǒng)綜合保障工作的重要環(huán)節(jié)，是保持和提高高速鐵路運(yùn)輸能力的重要因素，貫穿于高速列車服役的全過程。我國高速列車運(yùn)用檢修過程中形成了海量的故障診斷領(lǐng)域知識，但是存在嚴(yán)重的非規(guī)范性（不完備性、不確定性和不一致性），難以有效集成融合。另一方面由于高速列車復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、多重復(fù)雜故障間動態(tài)耦合關(guān)聯(lián)以及高速列車特有的“五級四地”檢修作業(yè)模式，導(dǎo)致異地多群體專家綜合診斷決策時難以避免決策沖突和診斷結(jié)論的不確定性。因此，針對我

2、國高速列車檢修診斷模式及故障診斷領(lǐng)域知識特點(diǎn)，亟待開展基于非規(guī)范知識處理的綜合智能故障診斷方法研究。
　　本文研究并提出了一種基于高速列車故障診斷領(lǐng)域知識的異地多群體專家綜合智能故障診斷方法。分別針對高速列車復(fù)雜故障關(guān)系建模過程開展優(yōu)化方法與動態(tài)故障關(guān)系推理方法研究，針對高速列車故障診斷領(lǐng)域知識開展非規(guī)范性分析與處理方法、多源異構(gòu)知識融合方法與模糊故障診斷方法研究，針對異地多群體專家協(xié)商會診過程開展綜合故障診斷融合策略研究。

3、>　　首先，分析我國高速列車的故障發(fā)生特點(diǎn)，針對不同高速列車故障診斷策略開展對比分析，定義了我國高速列車“五級四地”檢修運(yùn)用模式并分析了其局限性;對高速列車典型關(guān)鍵系統(tǒng)開展層次化組織結(jié)構(gòu)分析和功能原理分析，以此為基礎(chǔ)開展系統(tǒng)故障模式與效應(yīng)(FMEA)分析，得到各系統(tǒng)潛在的主要故障模式及其對應(yīng)的故障現(xiàn)象和故障原因事件，建立了各個典型關(guān)鍵系統(tǒng)內(nèi)部故障模式與故障原因事件之間的關(guān)聯(lián)映射關(guān)系。
　　其次，針對故障樹分析建模過程復(fù)雜和組合爆炸

4、問題，結(jié)合Perti網(wǎng)分析法建立了一種故障關(guān)系優(yōu)化建模方法，通過模型轉(zhuǎn)換減少了系統(tǒng)故障關(guān)系建模過程中的元素種類和節(jié)點(diǎn)事件數(shù)目，簡化了故障關(guān)系建模過程，降低了頂事件概率求解的復(fù)雜度;基于Token動態(tài)傳遞和轉(zhuǎn)移使能算法，建立了系統(tǒng)不同類型故障模式的初始標(biāo)識集和動態(tài)傳遞矩陣，推導(dǎo)建立系統(tǒng)故障樹中底事件故障動態(tài)傳播過程的數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)學(xué)推理的方式實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)故障的動態(tài)診斷推理。
　　再次，研究了高速列車非規(guī)范故障診斷領(lǐng)域知識不確定性、不

5、完備性和不一致性的主要表現(xiàn)形式、產(chǎn)生原因和對故障診斷的影響，建立了一種非規(guī)范知識環(huán)境下的高速列車模糊故障診斷方法。針對故障診斷領(lǐng)域知識的不一致性與多源異構(gòu)性，采用本體建模的方法構(gòu)建了領(lǐng)域知識的概念層次模型和概念屬性模型，并與RDF(S)框架相結(jié)合建立了三層異構(gòu)數(shù)據(jù)融合框架，引入霍爾邏輯“時-空-模式”三元組進(jìn)行故障模式的一致性約束以實(shí)現(xiàn)概念術(shù)語統(tǒng)一;針對領(lǐng)域知識的不確定性和不完備性，將全局RDF(S)本體庫與模糊故障樹分析相結(jié)合建立了典

6、型關(guān)鍵系統(tǒng)的T-S模糊規(guī)則與梯形模糊隸屬度，分別用以描述故障事件發(fā)生程度的模糊性和故障事件傳遞關(guān)系的模糊性，推導(dǎo)計(jì)算了頂事件故障失效模糊子集以判斷不同工況下系統(tǒng)失效的模糊可能性，實(shí)現(xiàn)了非規(guī)范知識環(huán)境下的模糊故障診斷。
　　最后，針對多群體專家決策結(jié)論及其傳遞過程的模糊性，基于模糊集建立不同類型模糊關(guān)系合成的數(shù)學(xué)矩陣表達(dá)，將模糊影響圖與故障樹建模相結(jié)合，構(gòu)建系統(tǒng)故障模糊影響圖的決策節(jié)點(diǎn)、價值節(jié)點(diǎn)與模糊頻率矩陣，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和真實(shí)歷史

7、數(shù)據(jù)給出了系統(tǒng)各級故障事件之間的模糊關(guān)系矩陣，建立了故障狀態(tài)的動態(tài)傳遞過程的模糊影像圖模型;針對異地專家群體診斷意見綜合集結(jié)過程，將D-S證據(jù)理論及其Dempster合成規(guī)則與模糊影響圖算法相結(jié)合，引進(jìn)DSmT算法和隨機(jī)集理論建立Dempster合成規(guī)則的隨機(jī)集解釋，克服了證據(jù)理論中證據(jù)規(guī)則的獨(dú)立性要求，構(gòu)建高速列車不同診斷專家的群決策證據(jù)體和系統(tǒng)狀態(tài)模糊識別框架，推導(dǎo)得到群決策結(jié)論，提高多群體專家綜合診斷決策結(jié)論有效性，減少診斷結(jié)論不