车站信号控制设备故障诊断专家系统的研究与实现（外文翻译） ㊣ 精品文档 值得下载

基于我国车站信号微机检测系统的实际，提出由知识获取子系统设备状态监测数据导入知识库子系统推理机子系统综合数据库子系统和人机交互界面子系统等功能模块构成的系统总体开发结构。

根据故障类型和特征，建立基于电路原理逻辑的故障机理预测分析模型，以及基于决策树学习算法的复杂故障诊断分析模型等，采用面向对象的结构化知识表示方法和单元分类开发技术，实现了原型系统的开发，为实际应用系统的研制奠定了基础。

研制开发保障铁路运输安全的车站信号设备维护系统，确保铁路茶盏信号设备无故障地良好工作，是我国铁路当前面对的个重大课题。

为提高我国铁路信号系统设备的维修水平，从年代开始，先后研制了型和型微机监测系统。

年以来大部分电气集中车站都采用计算机监测系统，实现了对车站信号设备状态的实时监测，已基本实现把拥有现代技术的传感器现场知识是现场维护人员经过长期实践总结的经验知识和方法。

对于电路故障诊断的专家经验知识法主要有盘面压缩法电压诊断法步进电压法电流诊断法电阻诊断法断路诊断法短路诊断法和替换诊断法等。

该方法较基于电路原理逻辑仿真分析法，可相对减少对电路元件状态的实时监测量，降低监测成本，还可在种程度上提高对复杂故障诊断的效率及诊断结果的正确性。

基于设备寿命机理的故障诊断及趋势预测分析方法铁路车站信号系统的设备大多是机电设备，其驱动信号为模拟量。

般无法采用基于原理逻辑推理的故障诊断方法。

该方法的基本原理是当模拟量实时监测数据曲线严重偏离设备正常工作的标准曲线时，可判定设备处于故障状态，还可根据模拟量实时监测历史数据的衣长出现次数大小，实现对设备故障的预测或预警。

第三章铁路车站信号设备故障诊断专家系统的原型开发故障诊断知识库的开发与实现主要采用面向对象的结构化知识表示方法和单元分类开发技术。

为了提高知识库的开发速度和质量，对应基于电路模型原理逻辑的故障机理知识获取方法和基于实际经验的知识获取方法，研制了知识库开发专用平台工具。

该平台具有实现知识单元的创建和知识库原码的编程校验编辑编译，以及知识库文件的自动生成等功能，并具有开放模式，可方便现场用户对知识库系统的维护与更新。

故障诊断综合数据库的开发与实现综合数据库的设计选择关系型数据库的数据存储结构方式。

为了实现对数据的分类管理和单元化调用，数据库开发采用多表化的实现方法，并考虑数据组织与知识表示的相容性，以确保知识推理对数据调用的致性，以及适应故障现象驱动或设备状态驱动两种诊断方式选择的灵活性。

综合数据库管理系统的开发，采用数据库访问对象的编程技术，利用框架构建对话框类，在对话框类中定义数据库类对象数据表对象指针对象。

作为框架类的数据成员，并利用函数方式实现了数据库的链接和数据库子表选择打开浏览编辑等维护功能。

故障诊断人机交互界面的开发与主要功能的实现故障诊断系统的人机交互主界面应用和结构开发模式。

为了便于模块集成开发并获得用户界面有好的效果，设计开发了总控应用软件主程序，以实现主界面各功能模块的控制盒调度功能。

各功能模块的开发相对独立，可根据各自的功能要求和界面友好显示特点选择不同的软件实现方法，既保证了系统开发的灵活性和开放性，又可保证具有普通软件所具有的良好界面和系统的运行速度，使得系统可以在任何以上的微机环境下运行。

第四章结束语本文提出的模型与方法，以及项目研制开发的原型系统，是实际应用系统的研制与开发的基础。

由于原形系统的开发仅对车站信号的电气集中控制电路和道岔设备实现了故障诊断分析，而实际系统的诊断对象还应包括车站信号系统的所有设备。

另外，故障诊断类型出了逻辑故障诊断，还应包括设备的机电类故障诊断等内容。

所以继续对车站信号系统其他设备的故障诊断问题进行扩展性研究，最终实现实际应用系统的研制与开发，是今后要完成的主要研究任务。

参考文献田盛风，黄后宽人工智能与知识工程北京中国铁道出版社，冯汉生电气集中故障处理实例北京中国铁道出版社，殷亚平，张喜铁路信号设备故障诊断知识表示方法的研究铁路计算机应用，崔丽娜，张喜车站信号设备故障诊断系统知识库的设计与实现铁路计算机应用，总线计算机网络通讯数据库及软件工程融为体，并通过监测与记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态和进行事故分析提供了基本科学依据。

但由于该系统尚缺乏完善的状态监测与故障诊断于体的综合功能，使得很多复杂设备故障和行车事故原因仍需依靠人工经验分析判断，所以仅靠现有的微机监测系统，已不能很好地满足现代电务实行状态维修管理的黑匣子的总体目标要求。

为此，年铁道部提出研究开发铁路车站信号设备故障诊断专家系统的计划项目，重点对故障诊断专家系统的总体结构设计故障诊断的主要模型与方法，以及系统实现的原型软件开发等内容进行研究。

该项目通过对铁路车站信号设备故障的机理分析，建立了相应的故障诊断模型与方法，并利用专家系统的理论与方法开发了相应的故障诊断智能分析应用软件系统。

第章铁路车站信号设备故障专家系统的总体结构设计鉴于铁路车站信号系统设备故障构成的复杂性，依据专家系统的基本构成原理，设计了铁路车站信号设备故障诊断专家系统的总体结构，如图所示。

该专家系统主要由知识获取子系统设备状态监测数据导入知识库子系统推理机子系统综合数据库子系统和人机交互界面子系统等功能模块构成。

知识获取子系统功能模块该模块主要实现对经验性知识和专业领域性知识的获取分析与加工过程等功能，为专家系统知识库提供诊断知识和规则。

知识获取处理可由人工直接完成，也可通过种知识获取方法间接实现。

本文采用的故障诊断知识获取方法主要包括基于电路模型原理逻辑的故障机理知识获取方法基于维修人员故障处理实际经验的知识获取方法基于设备寿命机理的知识获取方法，以及基于事例统计信息的自学习知识获取方法等。

设备状态监测数据导入功能模块该模块主要实现从铁路车站信号微机监测系统获取各种信号设备的工况状态信息，为故障诊断专家系统提供必要的基础数据。

它通过接口软件完成数据转换校核及向综合数据库的数据导入功能。

目前我国大部分车站采用的是型微机监测系统，实时监测的数据信息类型分为开关量和模拟量两种。

开关量数据主要包括控制按钮设备操作状态控制台表示进路闭塞及行车调车运行情况的状态各种信号电路的关键继电器状态列车信号主灯丝断丝状态以及机械室环境转台监控开关量等的监测数据。

模拟量数据主要包括供电电源屏的输入输出电压电流频率功率及电压相位角，轨道电路的轨道继电器端电压，道岔转辙机在道岔转换过程的动作电流故障电流和动作时间，电缆芯线全程对地绝缘电压，电源屏输出电源对地漏泄电流，站内电码化和移频自动闭塞的发送电压电流载频及低频频率，以及环境状态温度湿度等模拟量的监测数据。

知识子系统模块该模块主要是存储和管理来自知识获取子系统模块的设备故障诊断知识。

包括各种信号设备不同故障类型的诊断处理知识单元，以供推理机诊分析求解问题时使用。

知识库管理功能，主要实现对知识单元的存取检索排序增加删除修改等功能。

综合数据子系统模块综合数据主要存放和管理来自设备状态信息数据采集功能模块导入的设备实际工作状态信息来自人机交互模块的外部输入输出信息和推理过程中的中间信息等。

同事也将存放诊断推理结果和用户对系统提问的各种应答显示信息。

由于综合数据库的内容在系统运行过程中是不断变化的，所以又称为动态数据库。

该综合数据库在采用以故障现象驱动故障诊断的推理机制时，它还将作为诊断系统的主动操作对象，启动运行故障诊断推理过程。

人机界面子系统功能模块人机界面是现场设备维护人员与专家系统进行信息交互的窗口。

在选择以故障现象驱动诊断过程的推理机制条件下，该模块的主要功能是实现各种故障诊断的类别选择如电路设备故障诊断道岔设备故障诊断复杂故障诊断等故障诊断结果显示故障处理信息提示故障分析图示信息故障统计分析