基于非規(guī)范知識(shí)處理的高速列車(chē)綜合智能故障診斷方法研究.pdf

1、高速列車(chē)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(chē)服役的全過(guò)程。我國(guó)高速列車(chē)運(yùn)用檢修過(guò)程中形成了海量的故障診斷領(lǐng)域知識(shí)，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(chē)復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、多重復(fù)雜故障間動(dòng)態(tài)耦合關(guān)聯(lián)以及高速列車(chē)特有的“五級(jí)四地”檢修作業(yè)模式，導(dǎo)致異地多群體專(zhuān)家綜合診斷決策時(shí)難以避免決策沖突和診斷結(jié)論的不確定性。因此，針對(duì)我

2、國(guó)高速列車(chē)檢修診斷模式及故障診斷領(lǐng)域知識(shí)特點(diǎn)，亟待開(kāi)展基于非規(guī)范知識(shí)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(chē)故障診斷領(lǐng)域知識(shí)的異地多群體專(zhuān)家綜合智能故障診斷方法。分別針對(duì)高速列車(chē)復(fù)雜故障關(guān)系建模過(guò)程開(kāi)展優(yōu)化方法與動(dòng)態(tài)故障關(guān)系推理方法研究，針對(duì)高速列車(chē)故障診斷領(lǐng)域知識(shí)開(kāi)展非規(guī)范性分析與處理方法、多源異構(gòu)知識(shí)融合方法與模糊故障診斷方法研究，針對(duì)異地多群體專(zhuān)家協(xié)商會(huì)診過(guò)程開(kāi)展綜合故障診斷融合策略研究。

3、>　　首先，分析我國(guó)高速列車(chē)的故障發(fā)生特點(diǎn)，針對(duì)不同高速列車(chē)故障診斷策略開(kāi)展對(duì)比分析，定義了我國(guó)高速列車(chē)“五級(jí)四地”檢修運(yùn)用模式并分析了其局限性;對(duì)高速列車(chē)典型關(guān)鍵系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)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(duì)應(yīng)的故障現(xiàn)象和故障原因事件，建立了各個(gè)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(duì)故障樹(shù)分析建模過(guò)程復(fù)雜和組合爆炸

4、問(wèn)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(guò)模型轉(zhuǎn)換減少了系統(tǒng)故障關(guān)系建模過(guò)程中的元素種類(lèi)和節(jié)點(diǎn)事件數(shù)目，簡(jiǎn)化了故障關(guān)系建模過(guò)程，降低了頂事件概率求解的復(fù)雜度;基于Token動(dòng)態(tài)傳遞和轉(zhuǎn)移使能算法，建立了系統(tǒng)不同類(lèi)型故障模式的初始標(biāo)識(shí)集和動(dòng)態(tài)傳遞矩陣，推導(dǎo)建立系統(tǒng)故障樹(shù)中底事件故障動(dòng)態(tài)傳播過(guò)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(dòng)態(tài)診斷推理。
　　再次，研究了高速列車(chē)非規(guī)范故障診斷領(lǐng)域知識(shí)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(duì)故障診斷的影響，建立了一種非規(guī)范知識(shí)環(huán)境下的高速列車(chē)模糊故障診斷方法。針對(duì)故障診斷領(lǐng)域知識(shí)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(shí)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(shí)-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(yǔ)統(tǒng)一;針對(duì)領(lǐng)域知識(shí)的不確定性和不完備性，將全局RDF(S)本體庫(kù)與模糊故障樹(shù)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(shí)環(huán)境下的模糊故障診斷。
　　最后，針對(duì)多群體專(zhuān)家決策結(jié)論及其傳遞過(guò)程的模糊性，基于模糊集建立不同類(lèi)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(shù)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(jià)值節(jié)點(diǎn)與模糊頻率矩陣，根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和真實(shí)歷史

7、數(shù)據(jù)給出了系統(tǒng)各級(jí)故障事件之間的模糊關(guān)系矩陣，建立了故障狀態(tài)的動(dòng)態(tài)傳遞過(guò)程的模糊影像圖模型;針對(duì)異地專(zhuān)家群體診斷意見(jiàn)綜合集結(jié)過(guò)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?zhuān)朔俗C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(chē)不同診斷專(zhuān)家的群決策證據(jù)體和系統(tǒng)狀態(tài)模糊識(shí)別框架，推導(dǎo)得到群決策結(jié)論，提高多群體專(zhuān)家綜合診斷決策結(jié)論有效性，減少診斷結(jié)論不