基于模糊神经网络的高速铁路道岔故障诊断方法研究

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1、学校代码：密级：公开财交辦硕士学位论文基于模糊神经网络的高速铁路道岔故障诊断方法研究作者姓名田健学科专业交通信息工程及控制指导教师赵会兵教授培养院系电子信息工程学院二零一五年四月义暴交遂义硕士学位论文基于模糊神经网络的高速铁路道岔故障诊断方法研究作者：田健导师：赵会兵北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆

2、际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名签字日期：少⋯年月日签字曰期：年今月义曰学校代码：公开：密级北京交通大学硕士学位论文基于模糊神经网络的高速铁路道岔故障诊断方法研宄作者姓名：田健学号：导师姓名：赵会兵职称：教授学位类别：工学学位级别：学士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：交通信息检测与控制北京交通大学2015年月致谢本论文所完成的工作是在我的导师赵会兵老师的悉心指导下完成的，在此衷心感谢赵老师两年以来对我的关心和帮助，赵老师严谨的治学态度和科学的工作方法，无论在科研或是人生观方面，都给了我

3、极大的指导和影响。赵会兵老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予我很大的关心和帮助，对于我的论文撰写也提出了很多宝贵的意见，在此向赵老师表示衷心的谢意。在实验室学习及撰写论文期间，邓文坛、孙上鹏、全宏宇、何攸旻、陆桥等同学对我论文中的研究工作给予了热情而耐心的帮助，并且一起提高和进步，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，尤其是我的父母和男朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。北京交通大学硕士学位论文摘要摘要摘要：高速铁路道岔故障诊断方法研究的核心内容在于如何有效地获取、分析、处理和利用历史数据信息及专家经验，并在给定环境下对道岔

4、的运行状态进行准确的预测和识别。其瓶颈之处在于先验知识获取及处理方面的制约，对于工作环境复杂、故障机理不确定、故障表现形式随机性强的道岔而言，如何利用历史样本信息处理故障与症兆的关系，仍缺乏较高的智能性，本文围绕上述问题，针对特征知识的表达和预处理技术、诊断模型参数的学习及故障与症兆对应规则的设定等诊断过程中遇到的重点问题展幵讨论。由于不同的故障可能表现出相同的症兆，而不同的症兆也可能导致相同的故障，对于征兆的描述、故障与征兆的关系往往具有模糊特性，相对于人为参与并设定症兆的阈值，模糊语言变量能更准确地表这种模糊性的征兆和故障，因此，本文将模糊神经网络理论引入到高速铁路道岔

5、的故障诊断应用中，本文主要完成了以下工作：首先，对道岔故障诊断的国内外研究现状进行分析，总结目前道岔故障诊断的现状和存在的问题，提出道岔故障诊断的实际需求；结合道岔的工作原理及故障模式，’分析其故障特点及故障原因，为后面的研宄做好准备。其次，针对道岔的故障机理与故障模式，根据道岔运行过程特点，通过三种特征提取方式对道岔电流曲线进行特征提取，再通过算法对提取的特征进行选择，选择对于区别故障最有意义且与目标概念最相关的高效简约的特征作为诊断系统的输入，以降低特征向量维度，使得诊断模型的性能和运行效率得到提尚。然后，在对道岔的工作原理和故障模式进行分析的基础上，根据道岔的故障特点

6、建立故障诊断模型，在数据预处理方面，将提取的特征向量经过特征选‘择后作为模型的输入，并将各类特征向量对应的典型故障类型作为输出，同时基于专家经验总结的推理规则，用模糊语言来描述症兆与故障的关系，再通过对特征样本数据的学习训练，将专家经验转换为症兆与故障之间的映射关系，然后采用一阶梯度寻优算法对模型参数进行优化，并完成规则的自动更新过程，确定网络参数，构建诊断模型。最后，仿真验证模型的诊断效果，误差率能够达到要求且诊断效果较为满意，证明该方法可行，并根据需求完成道岔故障诊断软件的设计，实现故障状态识别并给出维修建议。关键词：故障诊断；道岔；特征提取；一阶梯度优化算法北京交通大

7、学硕士学位论文，，，，，，，，，，北京交通大学硕士学位论文，：北京交通大学硕士学位论文目录目录觀弓研究背景国内外研究现状基于专家系统和定性趋势分析的定性数据驱动方法基于机器学习的定量数据驱动方法基于模型驱动的定量数据驱动方法研宄现状分析研究意义论文主要研究内容和篇章结构论文的主要研宄内容论文的篇章结构型提速道岔故障模式分析高速铁路型道岔动作电流曲线分析常见的道岔故障及原因分析本章小节道岔动作电流曲线特征提取与特征选择特征提取与特征选择概述道岔电流曲线的特征提取基于算法的道盆统计特征选择特征提取方式一一按时间值固定分