故障诊断专家系统研究——铁路车站信号设备故障诊断专家系统的结构设计与原型开发分析

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1、北京交通大学硕士学位论文故障诊断专家系统研究——铁路车站信号设备故障诊断专家系统的结构设计与原型开发分析姓名：匡兴杰申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：张喜20050301论文摘要铁路车站信号设备是铁路运输的重要控制设备，要求必须具有很高的工作稳定性和安全性。为了保证铁路信号设备的安全性，采取必要的措施对其运行状态，尤其是故障状态进行监测和诊断是十分重要的。利用新技术方法，实现铁路信号设备状态监测和故障诊断，是保障铁路运输安全需亟待研究的重大课题之一。目前我国车站信号设备微机监测系统已经在全路广

2、泛应用，绝大部分车站都可实现设备工作状态信息实时监测，而故障诊断决策支持系统仍处于研究开发阶段。本论文结合导师的项目，针对我国铁路车站信号设备故障的特点，基于诊断和专家系统的理论与方法，对其专家系统的总体结构进行了设计分析，并进行了原型开发分析，试图为建立和开发我国铁路车站信号故障诊断专家系统提供科学依据。本论文首先对国内外研究现状进行了资料收集和系统分析。然后，基于对铁路车站信号控制系统设各的基本构成、层次结构，以及故障分类和故障机理分析，结合对传统的基于规则的专家系统、基于框架的专家系统和基于模型

3、的专家系统的理论模型研究的基础上，提出并建立了故障诊断专家系统的基本实现结构。重点对铁路车站信号故障诊断专家系统的知识库、人机接口、推理机、综合数据库、知识获取等子系统的功能模块及实现方法进行了深入分析研究。本论文针对原型系统的开发分析，对面向对象的知识表示方法、基于规则和判定树概念的知识表示方法、基于模糊规则的推理方法、基于模糊决策树的推理方法等进行了比较分析研究。基于铁路车站信号设备故障现象和机理的特点，利用专家系统的开发工具建立了知识库和综合数据库，并进行了计算机模拟分析。该故障诊断专家系统的原

4、型主要包括故障现象选择列表菜单、目前设备状态表示、数据库维护、知识库维护、历史数据查询、故障原因和处理方法提示信息等技术内容。可为实际系统的开发和应用提供分析依据和理论基础。【关键词】铁路信号设备，故障诊断，专家系统，总体设计2一垒堕望!!．一————————●—————————-—H————————————_————————————————————一AbstractDevicesoftherailwaysignalinginstationarcsignificantcontrollingfacili

5、tiesintherailwaytransportation，whichrequirehighstabilityandsecuritywhileworking．Inordertoguaranteethesecurityoftherailwaysignaldevices，itisveryimportanttotakeessentialmeasurestomonitoranddiagnoseitsoperationstate，especialthefaultstate．Inordertoensurethe

6、railwaytransportationsecurity，itisoneofthegreatsubjectsrequiringurgentstudytousenewtechniquestorealizemonitoringthestateanddiagnosingthefaultoftherailwaysignaldevices．Thecomputermonitoringsystemoftherailwaystationsignaldevicesinourcountryhasbeenalreadyi

7、ntheextensiveapplicationofthewholewayatpresent，moststationcarlrealizetomonitorthestatusinformationinrealtime，buttheDSSoffaultdiagnosesisstillatastageofresearchinganddeveloping．Thispaperdesignsandanalysesthearchitectureoftheexpertsystemoffaultdiagnosison

8、therailwaysignals，consideringcharacteristicsofsignalfaultsofChineserailway,usingtheoriesandtechniquesoffaultdiagnosisandexpertsystem．Italsoworksonthedevelopmentofaprototype，whichtrytopresentideastodeveloptheexpertsystemoffaultdia