基于列控?cái)?shù)據(jù)完備性的列車故障預(yù)警方法研究.pdf

1、列車的每個(gè)運(yùn)營場景都是通過多個(gè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互列車控制數(shù)據(jù)（簡稱列控?cái)?shù)據(jù)）一起協(xié)作完成的。研究列車運(yùn)行在不同場景及各種復(fù)雜環(huán)境條件，特別是極端情況下，列控?cái)?shù)據(jù)的完備性，能夠更系統(tǒng)、全面地發(fā)現(xiàn)列控系統(tǒng)可能存在的安全隱患，及時(shí)進(jìn)行故障預(yù)警并實(shí)現(xiàn)“故障-安全”。
　　列控?cái)?shù)據(jù)完備性(Data Sigmacompleteness of Train Control System，DSTCS)是指能夠保證列車運(yùn)行安全的控制數(shù)據(jù)的完整性、正確性、

2、有序性、實(shí)時(shí)性、時(shí)效性、兼容性、穩(wěn)定性、周期性、連續(xù)性、重復(fù)性等。本文主要以DSTCS的列車故障預(yù)警為主體，通過對列車運(yùn)營場景的歷史故障數(shù)據(jù)和在線實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行C4.5決策樹分類預(yù)測挖掘，提取有效故障特征，進(jìn)行完備性分析匹配研究，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地監(jiān)測列車狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患，進(jìn)行故障預(yù)警。
　　本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　1.提出一種基于DSTCS列車故障診斷及預(yù)警方法。在分析列車運(yùn)營場景數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對DSTC

3、S進(jìn)行定義，把數(shù)據(jù)要滿足系統(tǒng)設(shè)備中規(guī)定的接口信息、特定的消息傳輸順序及嚴(yán)格的時(shí)間約束等要求轉(zhuǎn)換成完備性約束條件。對列車故障數(shù)據(jù)及故障診斷方法進(jìn)行歸納總結(jié)，把故障部位及數(shù)據(jù)完備性約束條件作為C4.5決策樹的條件屬性和決策屬性進(jìn)行分類挖掘，得出故障特征與完備性的對應(yīng)規(guī)則。采用基于粗糙集理論的特征選擇算法對在線獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提取有效故障特征，利用挖掘的規(guī)則對有效故障特征進(jìn)行相似度遍歷檢測，得出匹配結(jié)果，并進(jìn)行故障定位及原因分析。
　　2

4、.建立基于DSTCS的列車故障辨識定位方法的模型。明確了列控?cái)?shù)據(jù)的形式化建模依據(jù)和建模目標(biāo)，并對模型進(jìn)行功能需求分析。其中模型主要實(shí)現(xiàn)兩大功能，一是建立故障數(shù)據(jù)診斷分類器，屬于非實(shí)時(shí)模塊;二是實(shí)現(xiàn)對未知在線數(shù)據(jù)進(jìn)行完備性檢測分析，與分類器中的故障模式進(jìn)行匹配，屬于實(shí)時(shí)模塊。
　　3.以由故障導(dǎo)致的降級故場景為例仿真驗(yàn)證分析。在MATLAB和C＃平臺上實(shí)現(xiàn)，用某鐵路局發(fā)生的200個(gè)C3故障案例進(jìn)行C4.5決策樹完備性診斷分類器訓(xùn)練，