高速列车智能化故障诊断方法
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不相 关或 不 重要 的 知 识 。设 Ｑ Ｒ， 如 果 Ｑ是 独 立 的， 且 Ｉ Ｎ Ｄ（ Ｑ） ｃＩ Ｎ Ｄ（ Ｒ） ， 则 称 Ｑ为 的一 个
目前 ， 故 障诊 断 的 研 究 重 点 已转 向新 兴 的计 算 机智 能 控制 领 域 ， 诊 断方 法 也 发 展 到 智 能 化 阶
与 理想 状态 相 符 ； 然后 对 发 现 的偏 差进 行 信 息 合
粗 糙集 理论 是 一种 处理 模糊 和 不确 定知 识 的 数 学工 具 ， 在保 持分 类 能力 不变 的前 提下 ， 通 过 知 识 约简来 简化 知 识 表 达 系统 。在 故 障诊 断 领 域 ，
可用 于 对采 集 到 的 特 征 值 进 行 约 简 ， 达 到 优 化 特 征参 量 的 目的 。 １ ． １ 知识 与分类 粗 糙集 在保 持 分 类 能 力 不 变 的前 提 下 ， 通 过
约简 与核 是粗 糙 集 理 论 的 核心 内容 ， 约 简是
速 度 的提 高 ， 制动 负荷 急剧 增 加 ， 制 动 系统 也愈 加
复杂 ， 如何 对 复 杂 的 制 动 系 统进 行 故 障诊 断 以保 证 列 车运 行 的安全 性 ， 是一 项 重大课 题 。
在保 持知识 库 分 类 能力 不 变 的前 提下 ， 删 除其 中
知识 约简导 出问 题 的决 策 或 分类 规 则 ， 在 分 类 过
程中， 将 相差 不 大的个 体归 为一类 ， 它们 之 间 的关
系 即为不可 分 辨 关 系 （ 记为 Ｉ Ｎ Ｄ） 。设 ｕ是 对 象 组 成 的非空有 限集 合 （ 论域 ） ， Ｒ是 非 空有 限集 合
ｕ上 的等 价关 系 。若 对 任意子 集 Ｘ∈Ｕ， 称 为是
文 献 标 识 码 Ａ
文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ５ ３ Ｉ ０ － ３
高 速 列 车缓解 了我 国节 假 １ ３ 铁 路交 通运 输 部 门的压 力 ， Ｃ Ｒ Ｈ ３动 车组 是 在 Ｖ ｅ ｌ ａ ｒ ｏ Ｅ型 高 速动 车 组 的基 础 上 消 化 吸 收 和 再 创 新 设 计 的 ， 创造 了 ３ ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ的世界 运 营最 高速 度 。根据 相 关文 献 资 料， 目前我 国针 对 中 、 低速客运列车 ， 对 其 部 分 重 要 零部 件 的状 态设 计 检测 和诊 断 系统 。高 速列 车 在 运行 过 程 中 ， 需 保证 列 车 的可靠 性 、 安 全 性 和舒 适性 ， 当最 高 车 速 达 到 ３ ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ时 ， 任 何 微 小 的
广 泛利 用 ， 但在 动 车故 障诊 断 系 统 中 的应 用 还 不 成 熟 。为 此 ， 笔 者 介 绍 粗 糙 集 理 论 及 其 在 动 车 智 能 化故 障诊 断 系统 中 的应用 。
１ 粗 糙集 理 论
２ 高速 动车 组故 障诊 断 系统 ２ ． １ 故 障诊 断过 程
高速动 车组 的故 障诊 断就是 判定 动车 组各 个 部分 参 数 的实 际状 况 与 理 想 状 况 的偏 差 ， 高 速 动 车 组 的故 障诊 断 首 先是 监 测 状 态参 量 ， 看 其 是 否
ห้องสมุดไป่ตู้
并 与逻 辑分 析 ， 即通 过故 障诊 断 方 法做 出诊 断 结 果 分析 ； 接下 来 提 出对 故 障 问题 的 改正 和维 护 措 施； 最后 对故 障 和 维 护 的信 息 资 料 进行 存 档 和 故 障模 式 分类 ， 用 于以后 的经 验反 馈 Ｏ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — １ ２ （ 修改稿 ）
段 。现代 故 障诊 断方 法 ， 如小 波包 变换 、 人 工神 经
约简 。根据 不可 分辨关 系 ， 冗可 以有 多种约 简 。
中所有 必 要 关 系组 成 的 集 合 称 为 Ｒ 的 核 ， 记 作
Ｃ Ｏ Ｒ Ｅ（ Ｒ） ， Ｃ Ｏ Ｒ Ｅ （ Ｒ） ＝ ｎＲ Ｅ Ｄ（ Ｒ） 。
网络及 粗 糙集 理 论 等 ， 虽然 在 其 他 机 械 设 备 上 被
非 空 有 限集 合 中 的概 念 或 范畴 ， 则 中的任 意
概念 族称 为是非 空有 限集 合 Ｕ中的知 识 ， Ｋ＝（ Ｕ， Ｒ） 称 为知 识 库 。对 于 任 意 ， Ｙ∈Ｕ且 （ ， ）∈ Ｒ，
称 对 象 和 Ｙ在 中是 不 可 分 辨 的 ， Ｒ被 称 为 一 个 不 可分 辨关 系 。
第 ４期
田静 宜 等 ． 高 速 列 车 智 能 化 故 障 诊 断 方 法
高 速 列 车 智 能 化 故 障诊 断方 法
田静 宜 杨 业’ 杨 雪峰 郭 阳
（ １ ． 河北 联 合大 学 轻 工学 院 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ； ２ ． 唐 山轨 道 客 车 有 限 责 任公 司 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ３ ５ ）
５ ３ ２
化
１ ． ２ 知识 的约简 与核
故 障都 可 能 引发致 命 的安 全事 故 。所 以在 高速 动
车组 长达 ２ ０— ２ ５ ａ的使 用 寿命 中 ， 迫 切 需 要 一 个
功 能 完备 的 高 速动 车组 故 障诊 断 系统 ， 尤 其 是 制
动 系统 的故 障诊 断尤 为重 要 。 随着高 速列 车运 行
摘 要 介 绍基于粗糙集理论 的高 ５ ＇ １ 车智能化故障诊 断方 法， 以动车制动 系统为例 ， 分析 该方法 的可
行 性 和 实现 步骤 。 该 故 障 诊 断 方 法 通过 优 化 制 动 系统 的 特 征 值 ， 来提 高故 障诊 断 的 效 率 和 准 确 率 。
关 键 词 故 障诊 断 Ｃ Ｒ Ｈ ３动 车 组 中 图分 类 号 Ｔ Ｈ１ ８ ６ 粗糙集理论 制 动 系 统特 征 值 优 化
目前 ， 故 障诊 断 的 研 究 重 点 已转 向新 兴 的计 算 机智 能 控制 领 域 ， 诊 断方 法 也 发 展 到 智 能 化 阶
与 理想 状态 相 符 ； 然后 对 发 现 的偏 差进 行 信 息 合
粗 糙集 理论 是 一种 处理 模糊 和 不确 定知 识 的 数 学工 具 ， 在保 持分 类 能力 不变 的前 提下 ， 通 过 知 识 约简来 简化 知 识 表 达 系统 。在 故 障诊 断 领 域 ，
可用 于 对采 集 到 的 特 征 值 进 行 约 简 ， 达 到 优 化 特 征参 量 的 目的 。 １ ． １ 知识 与分类 粗 糙集 在保 持 分 类 能 力 不 变 的前 提 下 ， 通 过
约简 与核 是粗 糙 集 理 论 的 核心 内容 ， 约 简是
速 度 的提 高 ， 制动 负荷 急剧 增 加 ， 制 动 系统 也愈 加
复杂 ， 如何 对 复 杂 的 制 动 系 统进 行 故 障诊 断 以保 证 列 车运 行 的安全 性 ， 是一 项 重大课 题 。
在保 持知识 库 分 类 能力 不 变 的前 提下 ， 删 除其 中
知识 约简导 出问 题 的决 策 或 分类 规 则 ， 在 分 类 过
程中， 将 相差 不 大的个 体归 为一类 ， 它们 之 间 的关
系 即为不可 分 辨 关 系 （ 记为 Ｉ Ｎ Ｄ） 。设 ｕ是 对 象 组 成 的非空有 限集 合 （ 论域 ） ， Ｒ是 非 空有 限集 合
ｕ上 的等 价关 系 。若 对 任意子 集 Ｘ∈Ｕ， 称 为是
文 献 标 识 码 Ａ
文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ５ ３ Ｉ ０ － ３
高 速 列 车缓解 了我 国节 假 １ ３ 铁 路交 通运 输 部 门的压 力 ， Ｃ Ｒ Ｈ ３动 车组 是 在 Ｖ ｅ ｌ ａ ｒ ｏ Ｅ型 高 速动 车 组 的基 础 上 消 化 吸 收 和 再 创 新 设 计 的 ， 创造 了 ３ ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ的世界 运 营最 高速 度 。根据 相 关文 献 资 料， 目前我 国针 对 中 、 低速客运列车 ， 对 其 部 分 重 要 零部 件 的状 态设 计 检测 和诊 断 系统 。高 速列 车 在 运行 过 程 中 ， 需 保证 列 车 的可靠 性 、 安 全 性 和舒 适性 ， 当最 高 车 速 达 到 ３ ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ时 ， 任 何 微 小 的
广 泛利 用 ， 但在 动 车故 障诊 断 系 统 中 的应 用 还 不 成 熟 。为 此 ， 笔 者 介 绍 粗 糙 集 理 论 及 其 在 动 车 智 能 化故 障诊 断 系统 中 的应用 。
１ 粗 糙集 理 论
２ 高速 动车 组故 障诊 断 系统 ２ ． １ 故 障诊 断过 程
高速动 车组 的故 障诊 断就是 判定 动车 组各 个 部分 参 数 的实 际状 况 与 理 想 状 况 的偏 差 ， 高 速 动 车 组 的故 障诊 断 首 先是 监 测 状 态参 量 ， 看 其 是 否
ห้องสมุดไป่ตู้
并 与逻 辑分 析 ， 即通 过故 障诊 断 方 法做 出诊 断 结 果 分析 ； 接下 来 提 出对 故 障 问题 的 改正 和维 护 措 施； 最后 对故 障 和 维 护 的信 息 资 料 进行 存 档 和 故 障模 式 分类 ， 用 于以后 的经 验反 馈 Ｏ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — １ ２ （ 修改稿 ）
段 。现代 故 障诊 断方 法 ， 如小 波包 变换 、 人 工神 经
约简 。根据 不可 分辨关 系 ， 冗可 以有 多种约 简 。
中所有 必 要 关 系组 成 的 集 合 称 为 Ｒ 的 核 ， 记 作
Ｃ Ｏ Ｒ Ｅ（ Ｒ） ， Ｃ Ｏ Ｒ Ｅ （ Ｒ） ＝ ｎＲ Ｅ Ｄ（ Ｒ） 。
网络及 粗 糙集 理 论 等 ， 虽然 在 其 他 机 械 设 备 上 被
非 空 有 限集 合 中 的概 念 或 范畴 ， 则 中的任 意
概念 族称 为是非 空有 限集 合 Ｕ中的知 识 ， Ｋ＝（ Ｕ， Ｒ） 称 为知 识 库 。对 于 任 意 ， Ｙ∈Ｕ且 （ ， ）∈ Ｒ，
称 对 象 和 Ｙ在 中是 不 可 分 辨 的 ， Ｒ被 称 为 一 个 不 可分 辨关 系 。
第 ４期
田静 宜 等 ． 高 速 列 车 智 能 化 故 障 诊 断 方 法
高 速 列 车 智 能 化 故 障诊 断方 法
田静 宜 杨 业’ 杨 雪峰 郭 阳
（ １ ． 河北 联 合大 学 轻 工学 院 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ； ２ ． 唐 山轨 道 客 车 有 限 责 任公 司 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ３ ５ ）
５ ３ ２
化
１ ． ２ 知识 的约简 与核
故 障都 可 能 引发致 命 的安 全事 故 。所 以在 高速 动
车组 长达 ２ ０— ２ ５ ａ的使 用 寿命 中 ， 迫 切 需 要 一 个
功 能 完备 的 高 速动 车组 故 障诊 断 系统 ， 尤 其 是 制
动 系统 的故 障诊 断尤 为重 要 。 随着高 速列 车运 行
摘 要 介 绍基于粗糙集理论 的高 ５ ＇ １ 车智能化故障诊 断方 法， 以动车制动 系统为例 ， 分析 该方法 的可
行 性 和 实现 步骤 。 该 故 障 诊 断 方 法 通过 优 化 制 动 系统 的 特 征 值 ， 来提 高故 障诊 断 的 效 率 和 准 确 率 。
关 键 词 故 障诊 断 Ｃ Ｒ Ｈ ３动 车 组 中 图分 类 号 Ｔ Ｈ１ ８ ６ 粗糙集理论 制 动 系 统特 征 值 优 化