轨道电路单并发故障动态诊断的信息融合方法

轨道电路是铁路通信中重要的模拟电子系统。由于其自身结构的复杂性和工作原理的特殊性，加之在长期露天工作中受温度、湿度、雷电等环境及人为因素干扰，使得其故障模式多样，并发故障时有发生，故障状态随时间动态变化，并且从监测数据中获取的故障特征常呈现不确定性。而目前采用的多数智能静态融合诊断方法由于其理论模型的局限性以及在不确定性信息处理中的不完善性等因素，使得它们在轨道电路故障诊断中常显得适应性差且效果不佳。因此，本项目拟以随机集理论与证据理论为基础，开展典型轨道电路单发和并发故障动态诊断的信息融合方法研究：1) 构造同时适用于单发和并发故障诊断的故障辨识框架，在此框架中可以处理更为复杂的故障建模问题；2) 将随机集理论与模糊推理等方法结合，研究从不确定性故障特征中获取单并发故障诊断证据的方法；3)利用随机集理论扩展原有的静态融合方法，给出同时适用于单并发故障诊断证据动态融合的递归型故障决策方法。

轨道电路是铁路通信中重要的模拟电子系统。由于其自身结构的复杂性和工作原理的特殊性，加之在长期露天工作中受温度、湿度、雷电等环境及人为因素干扰，使得其故障模式多样，并发故障时有发生，故障状态随时间动态变化，并且从监测数据中获取的故障特征常呈现不确定性。而目前采用的多数智能静态融合诊断方法由于其理论模型的局限性以及在不确定性信息处理中的不完善性等因素，使得它们在轨道电路故障诊断中常显得适应性差且效果不佳。因此，本项目以证据理论、模糊集理论与随机集理论为基础，开展典型轨道电路单发和并发故障动态诊断的信息融合方法研究，这是对已有“基于证据理论的单故障静态融合诊断方法”功能的全面提升与扩展。本项目的特色与创新之处在于: (1) 针对复杂模拟电子设备故障诊断中的实际需求，提出同时适用于单、并发故障诊断的故障辨识框架，在此框架中能够处理更为复杂的故障建模问题。(2) 在对不确定性故障特征信息进行分析与处理的基础上，将动态融合的思想引入故障诊断当中。所提出的信息融合诊断方法，不仅在“静态融合”中考虑了单、并发故障模式之间存在的演变与联系，而且在“动态更新”当中考虑了前后时刻间故障状态变化的趋势。(3) 通过对全局融合结果的分析，不仅可以在设备失效之前预测故障，而且可以在设备失效之后及时地定位故障。在实验验证当中，采取理论研究、计算机仿真、实验验证相结合，机理分析与实际测试相结合的研究方法，对所提诊断方法进行综合性测试与评估。依托所搭建的“ZPW-2000A无绝缘轨道电路计算机仿真模型与实物仿真模型”对轨道电路进行故障模拟，故障症候信号的采集、预处理，故障建模与分类，结合专家的建议，建立各故障模式与其特征之间的对应关系；并将仿真实验和现场实验数据相结合，对融合诊断系统进行测试与分析，对诊断算法的稳健性、实时性、实用性和精确性进行全面评估。