基于故障树技术的铁路信号设备故障诊断专家系统的实现方法研究

摘要

利用新技术设备和方法，实现铁路车站信号系统设备状态监测和故障诊断，是保障我国铁路运输安全中亟待研究的重大课题之一。由于受到铁路车站信号控制设备本身构成的复杂性及使用环境等因素的影响，实际造成设备故障的原因具有明显的复杂性、随机性和模糊性，传统的故障诊断方法已经不能满足现在实际系统的需要。为此，铁道部提出了研究开发“铁路车站信号设备微机监测的智能分析与故障诊断系统”的重大计划，从而进一步提高铁路车站信号微机监测系统的智能分析与故障诊断水平。 本论文结合导师主持的铁道部科研计划项目，对“基于故障树技术的铁路信号设备故障诊断专家系统实现方法”进行选题研究。在对国内外故障诊断研究现状分析的基础上，本文首先阐述了故障树技术和专家系统的概念及原理，分析了将故障树技术和专家系统融合的优点，并提出了基于故障树技术的故障诊断方法。然后重点对故障树的建立、故障树的定性分析和定量分析方法，以及基于故障树定量分析的诊断方法进行了详细的研究，并针对专家系统的知识获取、知识表示和推理机制，提出了将故障树的建立和专家系统的知识获取相融合、将故障树的最小割集与知识表示的框架法相融合、将故障树中重要度的思想运用到专家系统的推理机制中等关键技术方法。最后，论文对基于故障树技术的铁路车站信号设备故障诊断专家系统的总体结构及各功能模块的软件实现结果进行了分析和介绍。研究结果证明了将故障树理论运用到专家系统中可以有效的提高专家系统的效率，具有较好的实用价值。

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论文说明：图表目录

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致谢

1 绪论

1.1 论文选题背景及研究的意义

1.2 国内外故障诊断研究现状及发展趋势综述

1.2.1 故障诊断技术的研究现状

1.2.2 故障树技术在故障诊断系统中的应用

1.3 论文的主要研究工作及内容安排

1.4 论文创新点

2 基于故障树技术的专家系统故障诊断方法研究

2.1 故障树分析法概述

2.2 专家系统概述

2.3 故障树与专家系统的联系

2.4 基于故障树技术的专家系统知识库的建立

2.4.1 基于故障树技术的知识获取方法

2.4.2 知识表示法

2.5 基于故障树的故障诊断推理机制

3 故障树分析方法研究

3.1 故障树分析法中的基本概念和符号

3.2 故障树的数学表示

3.3 故障树的建立

3.3.1 故障树建立的基本方法

3.3.2 故障树建立的步骤

3.4 故障树的定性与定量分析

3.4.1 故障树的定性分析

3.4.2 故障树的定量分析

4 铁路车站信号系统设备故障树的定性分析与定量分析

4.1 系统故障树建立

4.2 系统定性分析

4.3 系统定量分析

4.4 系统重要度分析

5 铁路车站信号设备故障诊断专家系统的设计与实现

5.1 基于故障树技术的知识库子系统的建立

5.2 基于故障树技术的专家系统推理机的设计

5.3 基于故障树的专家系统诊断过程

5.4 基于故障树定量分析的故障诊断

5.5 专家系统功能的实现

5.5.1 设备故障诊断功能的实现

5.5.2 设备运行状态监视功能的实现

5.5.3 统计分析功能的实现

5.5.4 图纸管理功能的实现

6 结论及展望

参考文献

作者简历