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1、北京交通大学硕士学位论文地铁车辆故障维修辅助分析系统研究姓名：周琦申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：王毅20060501路的故障诊断系统设计成两个功能相对独立又相互依存的子系统，即完成电路状态采集与数据传输的单片机应用系统和进行数据分析、故障诊断的计算机故障诊断专家系统。单片机采集、数据通讯系统完成电路状态的采样和数据传输任务；计算机故障诊断专家系统完成广泛的故障诊断任务。根据来自专家的实际经验，对诊断专家系统知识表示、推理机和解释机制进行了设计，利用C C + + B u i l d e r 编程工具编制软件程序。故障诊断专家系统采用面向领域专家的直观知识获取技术，建立了专门的编辑和
2、输入系统，它使领域专家可以直接和故障诊断专家系统的知识库打交道。领域工程师只要按照人类的思维过程，将领域知识经过整理、分类后，就可以通过用户界面方便地输入规则，扩充知识库。故障诊断专家系统软件程序采用面向对象的编程方法，全开放式，具有很大的灵活性，可以在实际的应用过程中，根据需要方便地增加其它功能。仿真结果表明诊断系统设计方案可行，可以实现地铁电气故障维修的辅助支援作用。关键词：地铁，故障维修，辅助分析，研究! ! 亘茎望查兰坚主兰竺堡兰A B S T R A C TT os t u d yh o wt of i n dt h ee a r l yf a i l u r eo fm e t r
3、 oV e h i c l e ，d i a g n o s et h ev e h i c l et e r n p o r a r yf a i l u r ea n dm i n i m i z et h ei m p a c to nm a i n t e n a n c eu n d e rt h em a n p o w e rt r a n s f e r ，t h i sp a p e rr a i s ear e l a t i v e l yc o 珈p l e t es o l u t i o n F o rt h ef i r s tt i m e ，t h ec o
4、n c e p to ft h ea i da n a l y s i so fM e t r oV e h i c l e f a i l u r em a i n t e n a n c ei si n t r o d u c e d ，w h i c hi sd i v i d e di n t ot h ei n i t i a lf a i1 u r ea n dt e m p o r a r yf a i l u r e ，f o re a c h o fw h i c ht h i sp 印e rd e s i g n st h er e l a t i v es o l u t
5、 i o nR e g a r d i n gt ot h ei n i t i a lf a i l u r ed i a g n o s i ss y s t e m ，t h i sp a p e rd e s c r i b et h ef r a m e ，p r i n c i p l ea n dm e t h o dR e g a r d i n gt ot h et e m p o r a r yf a i l u r e ，t h ea n a l y s i sr e s e a r c hi sm o r ed e t a i l e di nt h i sp a p
6、e r ：o nb a s eo ft h em e t r oc i r c u i td i a g r 锄，d i s c u s st h ee q u i v a l e n tl o g i co fc i r c u i to fm e t r os y s t e m ，d e s i g nas y s t e mw i t ht h es i g n a l北京变通大学硕士学位论文c 0 1 l e c t i o n d a t at r a n s f e ra n df a i l u r ei d e n t i f i c a t i o nf u n c t i
7、 o n T od i s c u s st h ef a i l u r ei d e n t i f i c a t i o no fm e t r of a i l u r e ，t h i sp a p e ri n v o l v et h ee l e c t r o n i ct e c h n 0 1 0 9 y ，c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c et e c h n o l o g ya c c o r d i n gt oS h e n z h e
8、 nm e t r os y s t e m T h i sp a p e rd e s i g n sas y s t e mw i t ht w ou n d i V i d e df u n c t i o n ，w h i c hi n c l u d et h eS C Ms y s t e mr e a l i z i n gt h ec i r c u i ts t a t u sc 0 1 1 e c t i o na n dd a t at r a n s f e r ，a n df a i l u r ed i a g n o s i ss y s t e mr e a l
9、 i z i n gd a t aa n a l y s i sa n df a i l u r ed i a g n o s i sA c c o r d i n gt ot h ea c t u a le x p e r i e n c e ，t h i sp a p e rd e s i g nt h ei n f o r m a t i o ne x p r e s s ，r a t i o c i n a t i o nm o d u l ea n di n t e r p r e t e ro ft h ed i a g n o s i ss y s t e mv i aC + +
10、 b u i l d e rF a i l u r ed i a g n o s i ss y s t e md e s i g n sas y s t e mw i t he d i ta n di n p u tv i aO O D ，u n d e rw h i c h ，t h ee x p e r tc a na c c e s st h ef a i l u r ed i a g n o s i ss y s t e mo fm e t r oe l e c t r o n i cc o n t r 0 1 T h ee n g i n e e rc a ni n p u tt h
11、 er u l ei n t ot h et r o u b l es h o 。t i n gd a t a b a s e ，w h i c hi so r d e r e da n ds o r t e da c c o r d i n gt oh u m a n苎里茎望盔羔竺主羔些堡兰t h 。u g h t F a i l u r ed i a g n o s i ss y s t e mi sd e s i g n e dv i aO O Dm e t h o d ，u n d e rt h isp r o g r a m ，t h ef u n c ti o nc a nb ei
12、 n c r e a s e du n l i m i t e d l y A f t e rt h es i m u l a t i o n ，t h es o l u t i o no ft h ef a i l u r ed i a g n o s i ss y s t e mi sf e a s i b l e ，a i d e ds u p p o r tf u n c t i o no ft h em e t r of a i l u r em a i n t e n a n c ec a nb er e a l i z e d K E YW O R D SA i d e dA n
13、 a l y s i s ，M e t r o ，F a i l u r eM a i n t e n a n c e北京交通大学硕士学位论文1 1 课题背景第一章绪论我国正逐步由农业国向工业国发展，城市人口在不断膨胀，城市的 公交紧依靠地面交通已不能满足日益增长的客流要求。跨入新世纪以 来，随着我国国民经济的快速发展，城市轨道交通更是迅猛发展，深圳、 武汉、重庆、南京相继加入了拥有城市轨道交通城市的行列。目前成都、 杭州、沈阳、哈尔滨等城市的城市轨道交通发展计划已提到日程。而已 经拥有地铁的北京、上海、广州、深圳、天津等城市的地铁后续工程建 设工作爆炸式增长，广州、深圳出现了3 条线同时建设
14、的局面。 历经半个多世纪的发展，我国的轨道车辆制造业历经了从无到有， 车辆的性能、技术水平得到了大幅度的提高。近些年来，随着电力电子 技术的发展，城市轨道车辆的传动系统已由直流传动发展为交流传动， 可靠性得到了较大地提高，地铁以其“方便、快捷、舒适”吸引了越来 越多的客流。但在投入运营过程中，由于操作环境和使用条件的影响， 要完全避免在线故障的发生是不现实的。如何及时发现车辆早期故障征 兆，及时消除故障隐患，是提高服务质量的一项重要课题。同时在发生 故障时，及时准确地检测出故障并进行快速的修复，对提高车辆的可用 性，降低运营成本具有十分重要的意义。 在轨道交通领域，临修故障多为电气故障，并且其
15、诊断要比机 械故障诊断困难的多。地铁电气控制电路逻辑顺序关系十分复杂且电气 系统长期工作在高温震动的不利环境下，故障出现的几率较大，多数不 是在计划维修中能够解决的。电气故障一旦发生，对其修复的快速性要 求较高，修复的越快，其造成的影响越小。而快速修复的前提是要能对 故障有正确的诊断。因此，如何提高电气故障诊断的能力是来自现场的 一个亟待解决的课题。1 2 故障诊断技术的发展北京交通大学硕士学位论文故障诊断是指查明系统在一定工作环境下，导致系统某种功能失 调的原因或性质，判断劣化状态发生的部位或部件，以及预测状态劣化 的发展趋势等。 故障诊断技术发展至今已经历了三个阶段：第一阶段由于机器设 备
16、比较简单，故障诊断主要依靠专家或维修人员的感觉器官、个人经验 及简单仪表就能胜任故障的诊断与排除工作；传感器技术、动态测试技 术、信号分析技术的发展使得诊断技术进入了第二阶段，并且在维修工 程和可靠性工程中得到了广泛的运用；8 0 年代以来，由于机器设备日 趋复杂化、智能化，传统的诊断技术已不能适应了，随着计算机技术、 人工智能技术、特别是专家系统的发展，诊断技术进入了第三个发展阶 段一智能化阶段。图卜1 智能诊断系统与诊断对象的关系所谓诊断系统的智能就是它可有效的获取、传递、处理、再生利 用诊断信息，从而具有对给定环境下的诊断对象进行成功状态识别和状 态预测的能力。但诊断系统的智能并不意味着完全代替人的智能活动， 人是智能系统的重要组成部分。图1 1 为智能诊断系统组成及与诊断对象之间的关系。 今日，在专家系统已有较深厚基础的国家中，机械、电子设备的 故障诊断专家系统已基本完成了研究和试验的阶段，开始进入广泛应用 阶段。自8 0 年代以来，我国不少教学科研院所先后开展了故障诊断专 家系统的研究工作，并取得了一定的研究成果，有一些系统已投入了运行。北京交通大学徊
