基于贝叶斯网络的ZPW-2000A型轨道电路故障诊断研究

摘要

ZPW-2000A型轨道电路是我国技术人员在法国UM71轨道电路基础上，结合我国特有国情进行技术再开发而来的轨道电路系统，因其具有抗干扰性强、传输性能好等优点，在我国的铁路系统中得到了较为广泛的应用。随着高速铁路的发展，ZPW-2000A型轨道电路系统的故障安全问题也变得日益突出，寻求针对轨道电路的智能故障诊断方法成为迫切的需要，贝叶斯网络具备特有的双向推理机制，同时可以完备地分析系统的故障征兆，因此成为系统故障诊断领域较常用的分析方法之一。
　　基于贝叶斯网络构建ZPW-2000A型轨道电路故障诊断系统，论文的主要研究有如下几个方面：
　　(1)在研究 ZPW-2000A型轨道电路系统的结构组成和工作原理的基础上，建立轨道电路系统的FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,故障模式及影响分析)表格，结合FTA(Fault Tree Analysis,故障树分析法)完备地阐述了系统各单元之间的“故障原因-故障模式-故障影响”三级逻辑关系，避免了故障征兆的遗漏。
　　(2)基于FMEA表格和故障树模型，建立具有CME(Cause-Mode-Effect,原因-模式-影响)三层结构的贝叶斯网络模型。针对ZPW-2000A型轨道电路系统故障的多态性，结构的冗余性等特点，利用CME贝叶斯网络进行建模分析，总结出冗余结构对故障概率的影响，以提高故障诊断的精确性；同时将模糊理论引入贝叶斯网络，增强其处理不完备信息的能力，解决轨道系统单元先验信息较少、难以获取的问题；利用贝叶斯网络特有的双向推理功能，层层分析出系统单元之间的条件概率和因果关系，说明贝叶斯方法在故障诊断领域是行之有效的。
　　(3)利用Hugin8.1和Matlab软件对具体故障事例进行推理分析，验证基于贝叶斯网络模型故障诊断方法的准确性；利用 C＃软件的编程功能，建立具有可视化、可操作性的ZPW-2000A型轨道电路故障诊断系统，为现场的技术人员提供维修建议，提高其工作效率。

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1 绪论

1.1 论文的选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

2 ZPW-2000A型轨道电路系统工作原理及故障分析

2.1 轨道电路系统简介

2.2 轨道电路系统结构及工作原理

2.3 轨道电路故障模式及影响分析

2.4 小结

3 ZPW-2000A型轨道电路的故障诊断分析

3.1 贝叶斯网络简介

3.2 CME贝叶斯网络模型的构建

3.3 贝叶斯网络的应用软件简介

3.4 轨道电路系统的CME贝叶斯网络建模

3.5 基于Hugin8.1和Matlab的诊断模型仿真

3.6 结合模糊理论的轨道电路贝叶斯网络模型推理

3.7 小结

4 ZPW-2000A型轨道电路故障诊断系统的软件构建

4.1 故障诊断系统的结构及功能

4.2 故障诊断系统的软件实现

4.3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果