详情

原文传递重载组合列车同步制动系统故障诊断技术与应用研究

论文题名：	重载组合列车同步制动系统故障诊断技术与应用研究
关键词：	重载组合列车;多智能体;同步制动系统;故障诊断;任务调度
摘要：	重载组合列车代表当今世界铁路货运的先进水平和重要发展方向，是我国煤炭重载运输的主要手段，为我国国民经济快速发展提供了有力保障。作为重载组合列车的基础制动装置，同步制动系统具有分布化、网络化、智能化、模块化的设计特点和强耦合、连锁并发的故障特点，研究同步制动故障诊断系统，为重载组合列车的安全运行提供重要保障，具有重大的实际意义和社会效应。　　本文以大秦线两万吨重载组合列车为应用平台，以分布式故障诊断技术为研究基础，对重载组合列车同步制动系统的故障诊断、诊断任务的动态联盟策略和实时任务调度算法等关键技术展开研究。论文的主要研究工作如下：　　 (1)在分析重载组合列车同步制动系统运行原理和故障特点的基础上，论文围绕多属性和多参数故障诊断对象的故障并发连锁特点、诊断任务解耦控制和实时性的要求，提出一种基于多智能体的层次型重载组合列车同步制动系统的分布式故障诊断设计方案。　　 (2)为解决同步制动系统诊断任务的强耦合问题，提出一种基于多参数模糊匹配的任务分配策略。根据同步制动系统工作模式动态变化和叠加运行的特点，在生成多工作模式下的功能型诊断任务基础上设计了一种基于系统功能的双层任务分解策略；引入多维能力需求向量对诊断任务的多属性约束特点进行定量描述，建立与诊断智能体对应的任务间动态耦合隶属度矩阵，设计模糊统计隶属度函数优化任务分配能力类型相容匹配指标，实现多参数模糊匹配的任务分配策略。　　 (3)提出基于信任承诺的再励动态联盟策略，以解决阶段性动态变化的诊断任务对对故障诊断的效率优化和稳定性问题。引入信任承诺度对动态联盟中诊断智能体的工作能力和期望奖励进行描述，采用基于前馈神经网络的自适应机制实现任务与智能体间的能力类型相容匹配指标的动态匹配，循环优化诊断智能体的信任承诺度，提高动态联盟的工作效率和稳定度。　　 (4)提出基于权值补偿和关联度迁移的动态任务调度机制，满足同步制动系统中诊断任务的动态耦合和强实时性要求。设计基于离散型权值分类器的分段连续动态权值补偿算法确保任务的可调度性；在关联度迁移动态执行控制器中引入耦合强度映射矩阵和局部导向函数，降低任务的动态耦合性对系统响应频率的影响；为保证系统资源的平均占用率，设计周期内局部最优函数，确保以劳力机会贡献值为目标的优化函数最大化。　　 (5)空气管路泄漏是重载列车安全运行的重大隐患，本文建立基于最小二乘的多级泄漏传播列车管储风模型，解决同步制动系统的机车多管路和车辆列车管泄漏问题。首先提出一种自适应步进的非稳PCA过程监测算法，解决同步制动系统中压力和流量传感器的非稳态和渐进性故障；然后建立多级泄漏传播列车管储风模型，并利用最小二乘参数估计法动态优化模型中的限流阀截面积参数；最后利用基准流量检测法，按照重载组合列车编组方式逐节检测车辆的列车管泄漏故障，实现对整个列车空气管路的故障诊断。　　本文将研究的故障诊断技术成功应用于大秦线两万吨重载组合列车同步制动系统的分布式故障诊断，设计系统硬件和软件模块的交互关系，详细介绍故障诊断系统的在线运行过程。长达一年多的在线运行情况表明，该分布式故障诊断系统及相关算法具有设计方法安全可靠、诊断过程科学高效的应用特点，充分验证了系统的可靠性和稳定性。
作者：	杨迎泽
专业：	控制科学与工程
导师：	桂卫华
授予学位：	博士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文