高速公路機電系統故障智能診斷探討

馮碩

摘 要：機電系統是高速公路工程中重要組成部分，是維持多項功能系統正常運行的重要保障，如果其出現故障，將很有可能會導致高速公路功能癱瘓。在高速公路工程不斷完善的背景下，機電系統的規模也在不斷加大，相應的對管理工作也有了更為嚴格的要求，為提高系統運行效率，必須要針對各項影響因素進行分析，并采取有效的故障診斷技術來確定故障位置，并采取措施進行處理。本文分析了高速公路機電系統故障智能診斷技術。

關鍵詞：高速公路；機電系統；智能診斷

機電系統是維持高速公路各項功能正常運行的重要保障，但是在運行過程中經常會因為各種因素的影響而出現故障，導致各分項功能不能正常運行，嚴重的甚至會導致整個高速公路癱瘓。為降低機電系統故障對高速公路服務功能的影響，必須要做好故障管理，即選擇應用有效的故障診斷技術，通過提前預測可能會發生故障的部位，并保證可以及時對故障進行處理，保證高速公路服務功能的正常執行。

1.高速公路機電系統故障處理要點

作為高速公路的重要組成部分，在對機電系統進行故障管理時，需要結合整個系統的特點，采取相應的處理措施，并且就故障管理現狀中存在的問題進行分析優化，保證故障發生時能夠及時選擇合適的措施進行處理，降低故障對系統運行造成的影響。第一，機電系統比較復雜，并且整個系統結構存在的設備數量與型號眾多，在運行過程中受到的影響也比較嚴重，因此在對故障進行診斷與處理時，應明確系統所具有的系統性、復雜性以及不確定性特點進行分析，并就此來確定相應的處理措施。第二，就高速公路機電系統故障的診斷與處理，一般都是由收費站發現故障并上報給設備管理中心，最后由第三方來負責維護預處理，這樣就會因為設備停機與維護工作而造成成本增加，并且也不能度對系統故障的歷史數據進行統計分析[1]。在進行故障診斷與管理時，必須要就此方面進行優化，安排專業的班組定期進行檢查維護，并對各項故障數據進行收集，通過分析來提前預測可能會出現的故障，同時也可以為類似故障提供數據支持，縮短故障影響時間減少損失。第三，整個機電系統中存有大量設備與接口，并且大多由不同廠商生產提供，在對故障進行診斷與處理時，一般都由少數經驗豐富的檢修人員完成，并不能形成有效的診斷體系，影響設備故障處理效率，必須要采取措施對此方面問題進行處理。

2.高速公路機電系統故障智能診斷方法分析

2.1 故障樹診斷

故障樹診斷被廣泛的應用到系統安全分析中，主要是利用邏輯方法，對整個機電系統的故障進行詳細分析，提高了故障診斷的準確性、系統性以及預測性。應用此種診斷方法來確定機電系統故障位置，主要就是將某一故障事件作為開始，找出導致故障事件發生的直接因素，然后以此因素作為基礎確定直接原因，其中要重復應用此過程，直到將造成設備故障的所有因素找出為止[2]。通過故障樹診斷方法，來確定機電系統故障發生的原因以及可靠性特征量，并對各基本事件賦予先驗概率值，既可以完成對故障的可靠性分析，并確定有效的診斷決策，提高故障診斷的效率與準確性。

2.2 專家系統診斷

專家系統診斷主要應用于難于建立數學模型或者根本沒有數學模型的復雜系統，在實際應用時，一旦計算機接收到系統故障信息后，通過運用各項規則來完成一系列的推理，爭取以最短的時間確定故障或者是可能的故障。專家系統診斷方法是故障診斷領域中應用比較廣泛，并且效果良好的一種智能診斷技術。與其他智能診斷技術不同，并不對數學模型存在依賴性，更重要的是以人們長期實踐中積累的經驗，以及大量系統故障信息為基礎，設計出一種智能計算機程序，以此來完成對系統中故障的診斷[3]。在實際應用上，此種診斷方法更為簡單，并且也會取得較好的效果。專家系統診斷技術含有眾多專業以及高水平的知識，在實際診斷過程中可以進行符號操作，并且可以根據不確定的知識進行推理。

2.3 案例推理診斷

案例推理診斷技術是一種比較新型的智能診斷技術，主要是以案例庫為基礎，通過訪問相似案例來獲取解決故障的措施。即在對機電系統故障進行診斷時，遇到一個新的問題，系統會根據故障的關鍵特征在原始案例庫中進行檢索，尋找出一個與待解問題相似的案例進行分析，采取相同的方法進行解決。如果相似案例解決方法無效，則會根據故障問題的實際情況對方法進行調整修改來適應待解問題，最后還會將調整后的案例作為一個新的案例保存在案例庫內，為后續故障診斷與處理提供數據支持。

2.4 模糊推理診斷

模糊邏輯的應用，主要目的是解決故障診斷過程中本來就存有的不確定性以及不精確性等缺點，因此此種診斷方式多被應用在的復雜系統方面。在模糊集理論中，對模糊集定義了一系列操作，在實際操作上與傳統集合操作相似。并且模糊推理診斷主要是利用模糊推理規則對有條件與無條件的模糊命題或規則進行操作。在進行故障檢測時，特征信號存在連續不斷變化的現象，這樣就會產生影響診斷準確性的噪聲，一般很難準確定義可靠的測量閥值。對于此類問題，模糊推理可以通過部分重疊語言變量來進行解決，但是因為診斷過程中測量到的特征信號精確度不高，即便對問題進行優化后，最后得出的診斷結果也僅為近似值。

3.結束語

機電系統是維持高速公路服務功能正常運行的重要保障，為保證其正常運行，降低外界因素對系統運行造成的影響，就需要結合機電系統本身特征，對現有故障診斷體系存在的問題進行分析優化，然后選擇有效的智能故障診斷技術實現對故障的有效判斷，并以此為基礎來選擇有效的措施進行處理，提高機電系統的運行的有效性，為高速公路服務功能的正常執行提供保障。

參考文獻：

[1] 陳文欽，王英.高速公路機電系統故障智能診斷研究[J].北方交通，2010，07：71-73.

[2] 張彤.淺析高速公路機電系統故障智能診斷的幾種方法[J].科技資訊，2011，32：107.

[3] 朱立偉，張智勇，包左軍.基于故障樹模型的高速公路機電系統性能評價[J].交通標準化，2009，23：20-24.