基于增量式不完备建模方法的高速铁路列控系统故障诊断方法研究

面向以高速铁路列控系统为代表的一类具有高安全和可靠性要求的大规模复杂离散事件系统的故障诊断需求，针对现有离散事件系统故障诊断方法必须建立准确、完备系统模型的问题，本项目在自动机和形式语言理论框架下，采用基于"模型碎片"的层次化抽象方法，研究复杂离散事件系统的增量式不完备建模方法及相应的不完备模型评价分析方法，进而研究复杂离散事件系统的故障耦合与传播特性分析方法、基于增量式不完备建模方法的复杂离散事件系统故障诊断方法，同时以高速铁路列控系统作为典型范例和试验对象，对相关的理论方法进行试验验证。本项目的研究将力图以新的思路解决离散事件系统故障诊断理论在面对大规模复杂系统时遇到的建模复杂性、规模和结构复杂性等关键理论问题，为离散事件系统形式化故障诊断方法在实际复杂系统故障诊断中发挥有效作用奠定理论基础。

面向以高速铁路列控系统为代表的一类具有高安全和可靠性要求的复杂工程系统的故障诊断需求，针对实际工程应用中难以建立准确、完备系统模型的问题，本课题主要从增量式不完备建模的角度对高速铁路列控系统建模及故障诊断方法进行了研究。课题研究工作从设备级和系统级两个层面展开：在设备级层面，相关工作主要以列控关键设备——轨道电路为核心展开，研究了轨道电路的数学物理模型建模方法、基于不完备数据的故障建模方法、基于模型碎片的不完备建模方法及模型不完备性分析评价方法，以及基于模糊理论和证据理论的针对不完备样本数据和监测数据的故障诊断方法；在系统级层面，相关工作主要以多轨道电路组成的占用检测系统以及RBC和ATP为核心展开，研究了基于深度增量扩展和广度增量扩展的高铁列控系统形式化建模方法、基于故障耦合与传播分析的高铁列控系统故障预测方法，以及基于多区段轨道占用状态机的列控系统故障诊断方法。最终通过轨道电路现场诊断实验以及基于AnyLogic的列控系统仿真模型验证了设备级及系统级相关故障诊断方法的有效性。