列车运行控制系统故障诊断方法研究

列车运行控制系统故障诊断方法研究

随着科技的不断发展进步，我国的铁路越来越发达，而且在铁路网中，高铁列车也逐渐增多。文章首先阐述了列车运行控制系统故障诊断的四种方法，包括故障树的方法、神经网络的方法、专家系统的方法以及模糊理论的方法，然后说明了基于仿真的故障注入方法，最后介绍了列车运行控制仿真平台。

标签：列车运行控制系统；故障诊断；故障注入方法；仿真平台

引言

现如今，高铁因其方便且快捷已经成为人们出行的重要方式，但是由于高铁的列车的系统十分繁琐，所以很多与安全相关的测试无法进行，这是一个很严峻的问题，列车承载着上千人的生命，因此列车的运行必须要保证万无一失，否则后果难以想象。因此，工作人员要了解列车的各项性能指标，保证列车能够安全的行驶。本文主要研究列车运行控制系统故障的诊断方法，就是经过相关的技术手段，对采集得到的信息与被诊断设备运行状态相关的信息进行分析对比，最后得出设备是否正常运行的结论，除此之外，介绍了基于仿真的故障注入方法以及列车运行控制仿真平台。

1 列车运行控制系统故障诊断方法

1.1 故障树的方法

故障树方法就是通过研究系统最不希望发生的事件，然后反向推理出事件发生的原因，紧接着再用相应的逻辑关系将事件和原因联系在一起，从而建立一种形如树状的故障关系模型。

1.2 神经网络的方法

神经网络是一种能够模仿人类大脑运作和思考的系统，该系统能对以前的数据进行分析处理，并利用反向传播网络等算法建立故障模型。该系统对于非线性映射有着十分优良的拟合能力以及强大的独自组织和独自学习的能力。也正是由于这些优点，神经网络方法已经成为列车运行控制系统故障诊断方法的一种十分有效的手段。

1.3 专家系统的方法

专家系统的方法是目前列车运行控制故障诊断方法中应用最为广泛的一种。该方法的原理就是通过相关的专家在工作中所积累的经验而形成的知识库，并把这些知识库作为判断列车是否出现故障的诊断依据，然后再判断事故的发生以及发生的原因。

1.4 模糊理论的方法

模糊理论是用来处理某些现实生活中无法给出确定描述的、具有一定的不确定度的时间和问题的方法。利用这种理论的故障诊断方法主要是將模糊集合以及模糊运算规则应用于故障诊断，从而处理不确定的信息，然后再建立模糊逻辑系统，最后实现故障诊断的目的。列车运行控制系统的运行环境较差而且结构繁琐，如果使用人工诊断对列车运行系统进行故障诊断难免会遇到大大小小的麻烦，然而，基于模糊理论的故障诊断方法有效的解决了这一问题。

2 基于仿真的故障注入方法

对于仿真系统而言，其系统原型往往是结构复杂、内容繁琐的大系统，如果要进行真实场景测试需要克服很大的困难，因此只能建造仿真环境进行安全性能的测试及验证。

基于仿真的故障注入方法，通过对过程的仿真以及调整逻辑值来实现故障注入的目的。仿真过程中，通过改变某个关键设备的工作状态，从而模拟其发生故障的情形，利用程序接口将故障注入到列车运行系统的仿真测试平台中。

基于仿真的故障注入方法算法流程是在Windows环境下搭建的，该系统利用RTI/HLA（Run Time Infrastructure/High Level Architecture）通信协议进行通信。其中，RTI是HLA仿真过程中的软件實现，负责各个模块之间进行信息交流。算法流程图如图1所示。

基于HLA的列车运行控制系统仿真平台分别包括CTC总机与分机、RBC、TCC、联锁、临时限速、车载、轨旁、G网以及仿真管理器十个模块，部分模块仿真结果如图2所示。

如果故障事件发生，上述模块会将注入数据信息发布出去，目标模块接收并处理数据，然后将结果直观的显示出来。将常见设备故障按照顺序编码，比如无信号、通信中断等等，其他故障注入信息按照预先制定好的格式发布，故障类型编码如图3所示。

3 列车运行控制仿真平台

列车运行控制仿真平台包括仿真平台信息交互方式以及控制系统的原理及构成。这里只简要说明一下信息交互方式。列车运行控制系统各个模块之间的通信能够采用UDP通信协议，但是由于该协议是一种无连接协议，经常会出现丢包、重复以及无序等问题，无法保证系统数据的安全性，因此不适用于列车运行控制系统这样的复杂系统中。相反，HLA可以尽量涵盖相关领域中各种类型的仿真系统，而且通过他们之间的互操作能够不断的发展新技术，从而能够满足复杂的仿真要求，各个模块之间进行数据交换也可以保证安全地进行。

4 结束语

列车运行控制系统的诊断问题是关系到列车安全运行的重大问题，我们在面对这一问题时不能马虎，要保持万分严谨的做事风格，保证列车安全的运行。通过对当今列车运行控制系统的故障诊断方法的介绍，不难看出随着铁路的不断发展，以后列车运行控制系统的故障诊断必将成为该领域的重中之重。

参考文献

[1]蔡伯根，尹青，上官伟，等.列车运行控制系统仿真故障注入方法研究[J].铁道学报，2014（06）：55-60.

[2]陆陆，徐正国，王文海，等.列车运行控制系统故障诊断方法研究[J].铁道通信信号，2010（05）：44-46.