列車運行控制系統故障診斷方法研究

曾鋒

摘 要：隨著科技的不斷發展進步，我國的鐵路越來越發達，而且在鐵路網中，高鐵列車也逐漸增多。文章首先闡述了列車運行控制系統故障診斷的四種方法，包括故障樹的方法、神經網絡的方法、專家系統的方法以及模糊理論的方法，然后說明了基于仿真的故障注入方法，最后介紹了列車運行控制仿真平臺。

關鍵詞：列車運行控制系統；故障診斷；故障注入方法；仿真平臺

引言

現如今，高鐵因其方便且快捷已經成為人們出行的重要方式，但是由于高鐵的列車的系統十分繁瑣，所以很多與安全相關的測試無法進行，這是一個很嚴峻的問題，列車承載著上千人的生命，因此列車的運行必須要保證萬無一失，否則后果難以想象。因此，工作人員要了解列車的各項性能指標，保證列車能夠安全的行駛。本文主要研究列車運行控制系統故障的診斷方法，就是經過相關的技術手段，對采集得到的信息與被診斷設備運行狀態相關的信息進行分析對比，最后得出設備是否正常運行的結論，除此之外，介紹了基于仿真的故障注入方法以及列車運行控制仿真平臺。

1 列車運行控制系統故障診斷方法

1.1 故障樹的方法

故障樹方法就是通過研究系統最不希望發生的事件，然后反向推理出事件發生的原因，緊接著再用相應的邏輯關系將事件和原因聯系在一起，從而建立一種形如樹狀的故障關系模型。

1.2 神經網絡的方法

神經網絡是一種能夠模仿人類大腦運作和思考的系統，該系統能對以前的數據進行分析處理，并利用反向傳播網絡等算法建立故障模型。該系統對于非線性映射有著十分優良的擬合能力以及強大的獨自組織和獨自學習的能力。也正是由于這些優點，神經網絡方法已經成為列車運行控制系統故障診斷方法的一種十分有效的手段。

1.3 專家系統的方法

專家系統的方法是目前列車運行控制故障診斷方法中應用最為廣泛的一種。該方法的原理就是通過相關的專家在工作中所積累的經驗而形成的知識庫，并把這些知識庫作為判斷列車是否出現故障的診斷依據，然后再判斷事故的發生以及發生的原因。

1.4 模糊理論的方法

模糊理論是用來處理某些現實生活中無法給出確定描述的、具有一定的不確定度的時間和問題的方法。利用這種理論的故障診斷方法主要是將模糊集合以及模糊運算規則應用于故障診斷，從而處理不確定的信息，然后再建立模糊邏輯系統，最后實現故障診斷的目的。列車運行控制系統的運行環境較差而且結構繁瑣，如果使用人工診斷對列車運行系統進行故障診斷難免會遇到大大小小的麻煩，然而，基于模糊理論的故障診斷方法有效的解決了這一問題。

2 基于仿真的故障注入方法

對于仿真系統而言，其系統原型往往是結構復雜、內容繁瑣的大系統，如果要進行真實場景測試需要克服很大的困難，因此只能建造仿真環境進行安全性能的測試及驗證。

基于仿真的故障注入方法，通過對過程的仿真以及調整邏輯值來實現故障注入的目的。仿真過程中，通過改變某個關鍵設備的工作狀態，從而模擬其發生故障的情形，利用程序接口將故障注入到列車運行系統的仿真測試平臺中。

基于仿真的故障注入方法算法流程是在Windows環境下搭建的，該系統利用RTI/HLA（Run Time Infrastructure/High Level Architecture）通信協議進行通信。其中，RTI是HLA仿真過程中的軟件實現，負責各個模塊之間進行信息交流。算法流程圖如圖1所示。

基于HLA的列車運行控制系統仿真平臺分別包括CTC總機與分機、RBC、TCC、聯鎖、臨時限速、車載、軌旁、G網以及仿真管理器十個模塊，部分模塊仿真結果如圖2所示。

如果故障事件發生，上述模塊會將注入數據信息發布出去，目標模塊接收并處理數據，然后將結果直觀的顯示出來。將常見設備故障按照順序編碼，比如無信號、通信中斷等等，其他故障注入信息按照預先制定好的格式發布，故障類型編碼如圖3所示。

3 列車運行控制仿真平臺

列車運行控制仿真平臺包括仿真平臺信息交互方式以及控制系統的原理及構成。這里只簡要說明一下信息交互方式。列車運行控制系統各個模塊之間的通信能夠采用UDP通信協議，但是由于該協議是一種無連接協議，經常會出現丟包、重復以及無序等問題，無法保證系統數據的安全性，因此不適用于列車運行控制系統這樣的復雜系統中。相反，HLA可以盡量涵蓋相關領域中各種類型的仿真系統，而且通過他們之間的互操作能夠不斷的發展新技術，從而能夠滿足復雜的仿真要求，各個模塊之間進行數據交換也可以保證安全地進行。

4 結束語

列車運行控制系統的診斷問題是關系到列車安全運行的重大問題，我們在面對這一問題時不能馬虎，要保持萬分嚴謹的做事風格，保證列車安全的運行。通過對當今列車運行控制系統的故障診斷方法的介紹，不難看出隨著鐵路的不斷發展，以后列車運行控制系統的故障診斷必將成為該領域的重中之重。

參考文獻

[1]蔡伯根，尹青，上官偉，等.列車運行控制系統仿真故障注入方法研究[J].鐵道學報，2014（06）：55-60.

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