模块故障诊断系统

模块故障诊断系统（通用12篇）

模块故障诊断系统 篇1

摘要：针对电子信息系统结构复杂、难于建立精确数学模型等特点,以某型电子信息系统为例,采用故障字典和BP神经网络相结合的方法,利用Multisim软件进行电路仿真。再由实测样本数据对BP神经网络进行训练,完成对网络各参数的设置。仿真结果表明,该方法可以较好地将故障定位到元器件,同时可为其他电子信息系统模块级故障诊断技术研究提供借鉴。

关键词：电子信息系统,故障诊断,神经网络,故障字典

目前，电子信息系统的复杂化、自动化和信息化程度越来越高，对可靠性、可维修性和技术保障能力的要求日趋迫切。系统中每一个部件发生故障都可能会产生链式反应，影响系统效能发挥或造成重大的经济损失。因此，电子信息系统的状态监测与故障诊断技术早已得到世界各个发达国家相关部门的重视[1]。电子信息系统的功能电路大部分为模拟电路，许多元件参数具有很大的离散性，即具有容差。容差的普遍存在，导致实际故障的模糊性，加大了其故障定位的困难系数[2]。因此，针对该型电子信息系统的电路原理，综合运用故障字典和神经网络相结合的故障诊断方法，研究某型电子信息系统模块级故障诊断技术，具有一定的理论意义和和重要的实用价值。同时，本文研究的成果可以推广到其他型号的电子信息系统故障诊断技术研究[3]。

1 故障诊断流程图和电路仿真

1.1 功能模块级故障诊断流程图

首先对某型电子信息系统需要诊断的电路进行仿真，然后将得到的数据建成故障字典，最后，在故障字典中找出具有典型性的故障数据作为神经网络的输入，利用BP神经网将故障定位在具体的元器件上。图1为模块级故障诊断流程图。

1.2 电路仿真

某型电子信息系统中的典型电路图如2所示。

(1)晶体管的故障模型

由于无源元器件如电阻、电容的可靠性较高，发生故障的概率较小，因此假设电路中电阻、电容均无故障，只有5个晶体管出现故障。通过对故障晶体管的分析，将其的故障表现归结为三类：内部短路、内部开路、局部击穿。考虑到以下的事实：开路的引脚不能与其他引脚短路、击穿;两个引脚开路等效于三个引脚同时开路;两个PN结短路，等效于三个引脚同时短路;将三类故障在晶体管的三个引脚、两个PN结之间进行故障组合后，可归结为21种故障类型[4]，见表1。

(2)故障近似模型

在电路仿真的过程中，对使用最多的双极型晶体管的近似故障模型进行研究，使用一种基于晶体管正常模型——GP模型为故障近似模型[5]。为使用软件进行故障模拟，下面给出晶体管的故障模型，见图3。其中故障引脚电阻RC,RB,RE为晶体管各引脚与电路相应节点间的串联电阻;故障结电阻RBC,RBE,RCE。分别为并联于晶体管某两引脚之间的电阻，用于模拟晶体管PN结的短路和击穿。

正常情况下，故障引脚电阻RC,RB,RE阻值近似为零;故障结电阻RBC,RBE,RCE阻值为无穷大。仿真时，按如下方法设置电阻阻值：

(1)某引脚开路，对应的故障引脚电阻阻值设置为无穷大，文中设置为10 000Ω。

(2)某两引脚短路，对应的故障结电阻阻值设置为0Ω(此处为理想值)。

(3)某两引脚击穿时，对应的故障结电阻阻值设置为700Ω(PN结击穿后电阻阻值一般在500～1 500Ω之间)。

(3)仿真软件

仿真软件选择的是Multisim，该软件操作简单、快捷，最主要的是它可以直接调用所需元器件，而不必近似地画出被测电路的等效电路图，使得仿真结果更加接近于真实值。

(4)仿真过程

图4为某型电子信息系统中的典型电路在软件Multisim仿真时的界面图。

2 故障字典的建立

(1)故障定义

现将图2电路中与晶体管相关的106种故障(包括正常状态F0)定义列于表2中。表中V代表晶体管，s代表短路，o代表开路，d代表击穿，b代表基极，e代表发射极，c代表集电极。例如V4ecsbed就代表第4个晶体管发射极和集电极短路，基极和发射极击穿[6]。其他故障以此类推。

(2)测试量

本电路共有106种情况，即1个正常情况和105种个故障情况。在9个测试点上共得到106×9=954个电压值。模拟图2进行仿真，所得的954个数据列于表3。

(3)删除不需要的测试点

由表3可见，节点1上的电压不提供任何有用的信息，所以将其删除。节点6和节点9上的电压完全相同，所以删除节点9。同一测试点，在两种故障现象下，被测电压之差超过0.1 V，则认为这两个故障可分离;若被测电压之差不超过0.1 V，则认为这两个故障为不可惟一隔离的模糊故障组合。通过分析表中的数据，可以看到F2与F4等均为两个不能唯一隔离的故障。

但由于它们皆与晶体管V1有关，任一故障可通过更换V1来排除，因此，无需进一步隔离的必要[7]。类似情况，经过整理就得到了一个规范标准的故障字典列于表4。

3 BP神经网络的应用

基于BP神经网络能够出色地解决那些传统故障诊断方法难以解决的问题，所以某型电子信息系统模块级故障诊断系统采用故障字典和是神经网络相结合的方法，力求准确、快速地进行功能模块级故障诊断[8]。

V

3.1 BP神经网络的故障诊断步骤

应用神经网络检测模拟电路故障的基本步骤为[9]:

(1)建立故障字典或故障状态表。应用软件模拟出对应电路的正常状态所对应得各测试点的理论值，并把它建成一个故障字典或故障状态表。

(2)建立神经网络。把故障字典或状态表中的数据作为神经网络的输入，按照电路故障特征点的数目以及所优化处理得到的故障输出类别的数目建立神经网络。

(3)神经网络的训练、学习。设定神经网络学习速度、训练方法及相关参数，对网络进行学习、训练。

(4)利用训练好的BP神经网络进行故障隔离。将电路的故障字典建立在神经网络之中，网络的输入节点由电路的可测节点决定，输出节点由故障状态的数目决定。

V

输出有多少个故障状态，输出层就选用多少个神经元，每一种故障状态对应一个相应的神经元。诊断是某种状态时对应的那个神经元被激活，输出其对应的编码。

3.2 仿真试验及结果分析

(1)本系统采用故障字典和神经网络相结合故障诊断技术研究，采用三层神经网络。通过电路的分析，选择7个关键点的电压作为神经网络的输入。选择6种故障现象作为神经网络的输出模式，因此实际的神经网络输入神经元数为7，输出神经元数为6，隐含层的单元数按照前面介绍的公式计算为9。通过分析看到，在BP神经网络的输出端应该有6个节点，分别对应1个无故障和5个故障。网络的期望输出如表5所示。

将仿真数据进行归一化处理后，以实际故障样本为网络的原始训练样本，网络输入层、隐含层和输出层节点数分别取7、9和6，系统总误差E

最后，可用仿真得到的其余数据验证神经网络的训练情况。表6为神经网络的验证数据。表7为验证数据对应的输出结果。

(2)由三层BP神经网络组成的诊断系统在进行故障诊断时，采取数据驱动的正向推理策略，从初始状态出发，向前推理，到达目标状态为止。

故障诊断推理步骤如下：

(1)将故障样本输入给输入层各节点，并将其作为该层神经元的输出;

(2)求出隐含层神经元的输出并作为输出层的输入;

(3)求出输出层神经元的输出;

(4)由阈值函数判定输出层神经元的最终输出结果[10]。

假设用Yn表示故障类型，则故障类型阈值判定函数为：

式中：Φk=0.90，当某模式下神经网络的输出大于0.90，而其他值均较小时，则可认为发生了该故障。则表7变为相应的表8。

通过表8与表5的对比，可见仿真结果与事实相符。

4 结语

本文针对某型电子信息系统的电路原理，综合运用故障字典和神经网络相结合的故障诊断方法，研究该型电子信息系统模块级故障诊断技术，具有一定的理论意义和和重要的实用价值。同时，本文研究的成果可以推广到其他型号的电子信息系统故障诊断技术研究。

参考文献

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[3]胡昌华,许化龙.控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计[M].2版.北京:国防工业出版社,2001.

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[5]刘志海,鲁青,李桂莉.基于故障树的故障诊断专家系统的研究[J].矿山机械,2006,34(5):75-76.

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[7]余浩章,陈新华.基于故障树的故障诊断推理新方法[J].上海海运学院学报,2001,22(3):65-67.

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[11]魏江涛,陈方涛,姜美雷.BP神经网络在设备故障诊断方面的应用[J].现代电子技术,2012,35(19):131-134.

[12]郭富强.基于小波神经网络和相位差的模拟电路故障诊断[J].现代电子技术,2012,35(13):183-186.

模块故障诊断系统 篇2

汽车空调系统故障诊断研究

由于汽车空调工作条件较恶劣,极易发生故障,从汽车空调制冷系统的结构、原理入手,并根据实践经验,总结出对空调制冷系统故障进行诊断方法,同时详细介绍了常见故障排除方法.

作 者：鲍晓东 Bao Xiaodong 作者单位：北京工业职业技术学院,北京,100042刊 名：北京工业职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF BEIJING POLYTECHNIC COLLEGE年，卷(期)：20098(2)分类号：U471.23关键词：汽车空调 故障 诊断 研究

地铁车门系统的故障与诊断 篇3

摘要：地铁车辆车门作为乘客进出车辆的通道，是地铁车辆部件中运作最为频繁部件之一。地铁车辆车门的可靠性关系到乘客的人身安全，因此，对于地铁车门系统故障的研究分析具有重要意义。本文主要运用FTA方法对车门无法自动开启的故障诊断，通过定性和定量分析得出导致此车门故障的薄弱环节，从而为车门系统故障诊断提供辅助决策。

关键词：地铁车辆；车门；故障诊断

一、地铁车门结构与原理

地铁车门系统由机械和电气两部分构成，电气部分由电源和控制系统组成。电气控制装置主要有行程开头与车门控制按钮等，电机丝杆螺母和带轮组成驱动锁闭装置。

在列车正常运行无零速信号过程中，EDCU中的安全继电器不会得电，保证锁闭装置不会解锁，当列车进站停车但在没有开门信号的情况下，安全继电器仍不得电，锁闭装置同样不解锁，车门不会打开而当列车停稳且产生开门信号后，安全继电器输出信号使车门锁闭装置解锁，车门在电机驱动下打开地铁车门的控制原理和工作原理框图分别如下图1和2所示。

图1 地铁车门控制原理图

图2 地铁车门工作原理图

EDCU在接收到开门信号和零速信号后，控制驱动电机动作，电机通过带轮带动丝杆螺母副，引起携门架长导柱挂架下滚轮导向部件的动作，并最终使得门叶在导向系统的引导下向外做摆出运动 在达到完全摆出状态后，导向系统控制门叶的直线平移，使门叶平行于车辆侧面运动。在达到完全摆出状态后，导向系统控制门叶的直线平移，使门叶平行于车辆侧面运动。在平移过程中，携门架使门叶沿着长导柱自由滑动，直到门叶达到完全打开状态。

二、FTA方法理论分析

FTA方法是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的图形演绎方法，它把系统最不希望发生的故障作为顶事件，通过对导致顶事件的各种因素进行分析，画出故障树，再根据故障征兆找出引起顶事件的底层因素，通过层层分析，确定故障原因，判断故障发生的概率，找出導致系统故障的薄弱环节。

（一）FTA定性分析

FTA定性分析的目的主要是研究故障树中所有导致顶事件的最小割集 最小割集是导致故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合 它可以帮助发现系统可靠性的薄弱环节，从而改进设计并可用于指导故障诊断。

最小割集常用的计算方法为下行法 它是根据故障树的实际结构，从顶事件开始，逐渐向下查寻，找出最小割集 其思路是：只就上下相邻两级来看，与门增加割集的阶数（割集所含底事件数目），不增加割集个数；或门只增加割集个数，不增加割集阶数 在从顶事件下行的过程中，依次将逻辑门的输出事件置换成输入事件，遇到与门就将其输入事件排在同一行，遇到或门就将其输入事件各自排成一行，这样直到全部换成底事件为止，即可求得全部割集 再应用集合运算规则将全部割集加以简化吸收，便可以得到全部最小割集。

（二）FTA定量分析

FTA定量分析的主要任务是对底事件进行重要度分析，协助定性分析共同找出系统中最薄弱的环节在定量分析中为确定各个最小割集或底事件概率变化对顶事件概率变化的影响程度，常用概率重要度来衡量最小割集或底事件的重要性，可由下式计算：

式中，Ixi为第i个底事件的概率重要度，g（P）为系统不可靠度，P（x）为第i个底事件发生的概率。

三、实例分析

为了保证乘客的出行安全和地铁公司形象，在对车门系统进行可靠性设计时，须保证地铁列车到站时车门能够自动打开，现选取地铁车门无法自动开门故障为顶事件利用FTA进行故障诊断分析，所构建的故障树如下图3～图6所示。

图3 地铁车门自动开门故障树

图4 地铁车门自动开门故障树

图6 地铁车门自动开门故障树

由故障树可以得知以地铁车门无法自动开门故障为顶事件建立的故障树模型有30个底事件，并利用下行法得知30个底事件皆为一阶最小割集 故障树中各个字母代表的底事件含义及故障概率如下表1所示 利用概率重要度对故障树的30个最小割集进行定量分析得到最小割集的重要度排序如下表2所示。

表1 故障树底事件及概率

编号底事件概率编号底事件概率

B1EDCU故障4.15B16零速继电器坏0.04

B2紧急解锁行程开关故障0.64B17电源切除开关误动作0.04

B3丝杆故障0.83B18锁闭行程开关故障0.68

B4螺母组件故障1.88B19关闭行程开关故障0.29

B5切除开关故障0.18B20端部解锁装置故障0.34

B6电机自身故障0.15B21中间解锁组件故障0.71

B7EDCU插头松动0.47B22平行度调节螺钉松动0.15

B8EDCU程序版本低0.26B23对中螺栓松动0.15

B9ATC信号设备故障0.04B24定位销与嵌块干涉0.12

B10开门按钮接触不良0.04B25定位槽有杂物0.12

B11开门继电器故障0.08B26带轮故障0.04

B12使能继电器故障0.04B27携门架松动0.16

B13关门按钮接触故障0.04B28导 轨 松 动 与 变形0.15

B14关门继电器故障0.08B29压轮间隙过小0.38

B15速度传感器故障0.04B30导柱位置异常0.32

表2 底事件概率重要度排序

底事件排序底事件排序底事件排序

B11B1121B215

B27B1222B2215

B34B1322B2315

B43B1421B2419

B513B1522B2519

B615B1622B2622

B78B1722B2714

B812B186B2815

B922B192B299

B1022B2010B3011

由此得知，当地铁发生无法自动开门故障时，应按照表2中的排序依次进行故障诊断，首先检查EDCU关闭行程开关螺母组件丝杆中间解锁组件是否发生故障，并重点进行可靠性设计改进和在日常维修中重点关注；其次应对锁闭行程开关紧急解锁行程开关EDCU插头松动压轮间隙和端部解锁装置等部件进行仔细检查，并应结合实际维修情况给予相应的改进措施。

四、结束语

模块故障诊断系统 篇4

原理分析

根据ISID测试结果, 初步确定故障的原因有:1.根据GT535i车载网络结构分析, 网关ZGM可能出现故障, 导致K-CAN整体瘫痪;2.导致K -CAN线路出现故障的可能性有:对地、对电源、K- CAN-H和K-CAN-L间短路或全部断路;3. K-CAN上的终端电阻损坏, 导致该故障。

为了快速排除该故障, 我们必须弄明白以下基本知识, 这也是进行正确诊断及排除故障的前提:1. K-CAN是1个多主控总线。连接到该总线上的每个控制单元都可以发送信息。2.这些控制单元以事件控制方式进行通信。需要传输数据的控制单元在总线未占用时发送其信息。总线占用时, 则发送具有最高优先级的信息。3.由于没有接收地址, 每个控制单元都会接收到所发信息。目前使用双铜导线进行数据传输, 使用双导线的好处在于, 即使其中一根导线出现故障时仍可以利用另一根导线进行信息传输———即具有单导线通讯的应急特性。4.终端电阻用于确保总线系统内准确的信息传输。这些终端电阻装在总线系统的控制单元内。K-CAN上的终端电阻值:基本控制单元820Ω, 其它控制单元12000Ω, 当终端电阻损坏时, 电压就会改变。这种电压变化会对CAN系统产生影响, 即总线设备之间的通信会出现故障。5. 出现下列情况时, K-CAN可以作为单线总线运行:1根CAN导线断路、1根CAN导线对地短路、1根CAN导线对供电正极短路。

诊断步骤

通过以上原理分析, 同时基于从简单到复杂的排故原则, 我们首先采用万用表测量K-CAN对地电压, 正常数值应为:K -CAN -L为4.75V、K-CAN-H为0.30V;实测值为:K- CAN -L为3.65V、K -CAN -H为0.68V, 实测值与正常值不符。再次连接IMIB进行波形检测, 波形与正常波形也不符, 有时K-CAN-L的峰值电压会和车辆的系统电压几乎相等。查阅电路图, 找到K-CAN系统线路节点位置, 如图1部分总线图所示, 依次断开节点接线测量电压及波形, 发现断开X154*1V及X154*2V时, K-CAN波形正常, 说明从X154*1V及X154*2V往后的模块或总线发生故障。随后依次拆开这1条K-CAN线路直至右侧A柱, 发现固定饰板的螺丝碰破了线束, 导致K-CAN对多条线路短路, 包括通往FZD的K- CAN 2线路、电源线、地线, 实际情况如图2所示。随后更换新线束, 并将线束重新固定, 再次进行运输模式删除, 可以删除。

维修心得

飞机电源系统的故障诊断数学模型 篇5

飞机电源系统的故障诊断数学模型

文章在深入地分析和研究了飞机电源系统经常出现的故障现象及故障产生的原因的基础上,建立了飞机电源系统故障诊断的`数学模型.

作 者：刘晓琳 作者单位：中国民航大学,天津,300300刊 名：科技创新导报英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD年，卷(期)：“”(4)分类号：V217+.22关键词：飞机电源系统 故障诊断 数学模型V217+.22

浅谈汽车故障及其自诊断系统 篇6

故障现象是指汽车在运行状态中(或汽车停驶但发动机在工作状态中)，驾乘人员或维修人员通过人的视觉、听觉、触觉或使用检测仪器看到的、听到的、感觉到的及仪器显示出的一些信息。

故障代码(简称故障码)是汽车控制电脑(Ecu)的自诊断系统对检测出的故障点所记录下的相应编码(数字或字母)。

故障自诊断模块检测的对象是电控汽车上的各科-传感器。故障自诊断模块共用汽车电子控制系统的信号输入电路，在汽车运行过程中检测上述三种对象的输入信息，当某一信号超出了预设的范围值，并且这一现象在一定的时间内不会消失，故障自渗断模块便判断为这一信号对应的电路或元件出现故障。并把这一故障以代码的形式存入内部存储器，同时点亮仪表盘上的故障指示灯。针对三种监控对象产生的故障，故障自诊断模块采取不同的应急措施：

a，当某一传感器或电路产生故障后，其信号就不能再作为汽车的控制参数，为了维护汽车的运行，故障自诊断模块便从其程序存储器重调出预先设定的经验值，作为该电路的应急输入参数，保证汽车可以继续工作：

b，当电子控制系统自身产生故障时，故障自诊断模块便触发备用控制回路对汽车进行应急的简单控制，使汽车可以开到修理厂进行维修，这种应急功能就叫做故障运行，又称“跛行”功能：

C，当某一执行元件出现可能导致其他元件损坏或严重后果的故障时，为了安全起见，故障自诊断模块会采取一定的安全措施，自动停止某些功能的执行，这种功能称为故障保险。如：当点火器出现故障，故障自诊断模块就会切断燃油喷射系统电源，使喷油嘴停止喷油，防止未燃烧混合气体进入排气系统引起爆炸。

输入到微处理器的电平信号，在正常状态下有一定的范围，如果此范围以外的信号被输入时，ECU就会诊断出该信号系统处于异常状态。例如：发动机冷却水温信号系统规定正常状态时，传感器的电压为0.08-4.8v(-50-+139)，超出这一范围即被诊断为异常。如果微机本身发生故障则由设有紧急监控定时器(WDT)的时限电路加以控制：如果出现程序异常，则定期进行的时限电路的设置停止工作，以便采用微机再设置的故障检测方法。

当微机工作正常时，通过诊断用程序检测输入信号的异常情况，再根据检测结果分为轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等。并且将故障按重要性分类，预先编辑在程序中。当微机本身发生故障时，通过WDT进行重大故障分类。

当检测故障时，在存储器中存储故障部位的代码，一般情况下，即使点火开关处于断开位置，微机和存储部分的电源也保持接通状态而不致使存储的内容丢失。只有在断开蓄电池电源或拔掉保险丝时，由于切断了微机的电源，存储器内的故障代码才会被自动清除。

在汽车运行过程中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，由微机进行控制，利用预编程序中的代用值(标准值)进行计算以保持基本的行驶性能，待停车后再由车主或维修人员进行相应的检修。检测输入、逻辑运算及控制、程序及数据存储器、备用控制回路、信息和数据驱动输出等构成了故障自诊断模块。

通常不同厂家不同型号的汽车所采用的自诊断接头形式有所差异，文后图为标准OBD—II诊断座。

根据OBD-II的要求，诊断执行指令根据监测系统及故障的严重程度等因素将故障代码DTC分成不同的类型。不同的类型对设定的代码也有不同的要求，而诊断执行指令仅在出现与排放有关的DTC时使用发动机故障灯MIL点亮。DTC被分成四大类，有A、B、C、D类。

A类：在首次行程进行诊断的监测，并向诊断执行指令报告“监测到故障”，将DTC存储并且点亮MIL灯。

B类：在第二次连续的行程中运行与排放水平有关的诊断检测，并向诊断指令报告“检测到故障”，将DTC存储而且使MIL点亮。在首次检测到故障后，B类故障码将进入到准备之中，此后B类故障码处于警戒状态中，或准备存储一个历史代码。假如这个故障再次发生，则使MIL点亮；反之，一个通过的监测将解除系统对B类DTC的警戒状态。

C类：在首次行程中运行与非排放有关的诊断检测，同时向诊断执行指令报告“检测到故障”，在存储DTC的同时使车辆维修灯点亮。

D类：在首次行程中运行与非排放有关的诊断检测，并向诊断执行指令报告“检测到故障”，D类将存储DTC而不点亮MIL灯，这些故障代码DTC将对车辆的维修诊断非常有益，特别当遇到驾车者指出某些性能的下降而MIL并没有被点亮。

模块故障诊断系统 篇7

但在日常运用、维护中, 仍会出现信号不能开放、道岔不转动等故障, 为了保证计算机联锁铁路信号系统的正常稳定运行, 通过对计算机联锁设备结构特点进行分析, 探讨确定计算机联锁系统日常维护以及根据常见故障进行的研究、分析。

1 MCIS模块化计算机联锁系统设备介绍

1.1 概述。

MCIS模块化计算机联锁系统是针对目前计算机联锁系统的安全、硬件结构、软件开放、系统维护、站场改造等诸多问题, 利用目前最先进的计算机控制技术从铁路信号总体角度统筹考虑系统的软硬件设计, 使该系统集联锁控制、监测、监督、信息化、免维护、免二次开发于一身的新一代计算机联锁系统。

MCIS计算机联锁系统采用三层结构, 上层为上位机与控制台的人机接口、维修机通信接口、向下通过通信网络与联锁机通信。第二层为联锁机, 第三层以模块为执行单元。联锁机可以采用双机热备联锁计算机、三取二容错联锁计算机、二乘二取二联锁计算机, 通过联锁通信总线向模块执行单元下达执行命令。

1.2 系统组成。

MCIS计算机联锁系统由电源屏、控制台、主机柜、扩展机柜、系统主机笼、主机柜电源系统、IO组合、IO模块、CPU模块等组成。根据选用不同的联锁机, MCIS计算机联锁系统可以实现双机热备、三取二或二乘二取二计算机联锁。辽河石化铁路信号计算机联锁系统使用的是三取二计算机联锁制式。

MCIS模块化计算机联锁系统三取二制式是三取二容错计算机联锁, 它采用了分布式多表决器进行三取二表决, 实现联锁机的三重系, 以保证联锁单机永久性故障或瞬间故障发生时, 系仍能无差错、不间断地工作。

2 MCIS计算机联锁系统的维护

2.1 日常维护。

MCIS模块化计算机联锁系统具有完善的自检测和自诊断功能, 因此, 对它的维护可采用故障维修方式, 即通过“日常巡视”进行维护, 并根据系统的提示、报警信息进行维修: (1) 系统UPS电源工作检查。通过对UPS电源面板指示灯的状态进行判断; (2) IO模块工作检查。可以直接看机柜组合模块面板的状态, 也可以通过维修的模块状态进行观察; (3) CPU模块工作检查。联锁机工作主要通过电务维修机里的“联锁机”状态进行观察;上位机可以从车务操作台的显示器可以观察联锁机的工作状态, 可以清楚的了解到联锁机“主控”、“同步”、“中断”工作状态; (4) 机械室系统工作环境检查。MCIS系统主要是电子器件产品, 为了保证系统能稳定可靠工作, 要求室温控制在25℃以下, 防尘。

2.2 定期维护:

(1) UPS电源断电检查。每季度要对UPS电源断电检查一次。检查方法, 断开UPS电源的220V输入电源, 观察UPS电源的电池工作是否正常。一般电池工作持续时间要大于5分钟。如果时间太短, 要考虑更换UPS电池; (2) 24V电源模块检查。每季度要对24V电源检查一次。检查方法:用万用表直流档量24V电源模块的24V直流输出是否正常; (3) 交换机检查。每半年要对交换机检查一次。检查方法:交换机工作电源是否正常;将网线都倒到备用交换机上看是否能正常工作; (4) 联锁机切换检查。每季度要对联锁机切换检查一次。检查方法:将“主控”机转换成“同步”机、“同步”机转换成“主控”机, 看是否能正常工作; (5) 上位机切换检查。每季度要对上位机切换检查一次。检查方法:利用切换器进行切换, 看是否能正常工作; (6) 联锁设备接地电阻要定期检查。每季度要对接地电阻值检查一次。接地电阻要达到规定的阻值。正常防雷地要≤4Ω;安全地≤10Ω。

3 常见故障分析

3.1 上位机鼠标不动。

上位机鼠标不动有以下几种原因: (1) 鼠标受到电磁干扰; (2) 鼠标线接触不良; (3) 上位机死机; (4) 上位机或鼠标故障。

3.2 控制台显示器黑屏:

(1) 控制台显示器电源指示灯灭灯; (2) 控制台显示器间断黑屏; (3) 控制台显示器有电源, 提示“NO INPUT SIGNAL”等字样。

3.3 控制台没有语音报警提示:

(1) 检查音响电源、音响是否良好; (2) 检查语音报警线是否完好; (3) 检查上位机声卡接口是否完好。

3.4 进路不能正常解锁。

轨道区段分路不良会使进路不能正常解锁。

3.5 上位机信号闪烁:

(1) 相应信号的电源是否送出; (2) 如果分线端子电源已送出, 检查室外电缆和信号机灯泡是否正常。

3.6 信号不能开放:

(1) 认真仔细的分析上位机提示和维修记录; (2) 检查相应信号的灯丝是否完好; (3) 检查相应信号组合配线和模块的好坏。

3.7 道岔不转动:

(1) 检查相应道岔的断路器是否合上; (2) 驱动道岔点, 到分线端子测量是否有动作电源送出。

3.8 道岔无表示:

(1) 检查相应道岔的断路器是否合上; (2) 相应道岔的表示分线端子上是否有表示电源送出。

3.9 轨道区段故障:

(1) 看相应区段的轨道电压是否正常; (2) 检查相应的轨道组合配线、轨道模块好坏。

结语

在MCIS模块化计算机联锁系统的投用过程中, 运用故障处理分析与思考的方法, 确保各部分功能模块之间更稳定, 有效地提高了运输效率, 适应了铁路发展的需要, 确保了铁路运输安全, 辽河石化铁路与先进的国铁接轨打下了坚实的基础。

参考文献

[1]赵志熙.计算机联锁系统技术[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

故障诊断系统设计 篇8

日常工作中经常需要处理故障, 专业人士根据故障现象逐步判断分析, 确定故障源, 然后根据故障情况来确诊, 找寻解决办法。以往的诊断依赖个人经验, 经验越丰富的人员诊断的速度越快, 诊断越准确, 新工作人员需要长时间的积累经验才能达到工作要求。

利用故障诊断系统将每次故障的故障现象记录到数据库, 使得具有专业知识的新手能快速熟悉系统, 熟悉并掌握专家掌握的丰富故障知识, 并进行故障诊断分析, 可以通过系统对故障进行统计分析以便预防故障, 同时加速新手技能的熟练进度。

故障诊断的过程实际就是一个模式识别的过程。先看看人员诊断的过程, 首先发现易识别的故障现象, 然后根据自己的经验, 推断可能发生了什么故障, 并进一步确诊故障的原因。从模式识别的角度看, 就是故障现象的匹配过程, 根据已知的故障现象从系统中检索可能的故障, 并根据可能的故障中还未发现的故障现象一一确认、排除, 最终确诊故障。

故障诊断系统的实现方法有很多, 比如专家系统、决策树、人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法[1], 专家系统比较成熟, 在诊断系统方面表现突出, 这里采用专家系统来实现故障诊断系统, 以满足基本要求、并快速实现。

1 系统实现方法

专家系统, 将人类专家的经验、知识通过知识库的形式存储, 使用计算机模拟人类专家的思维方式, 使得计算机具有专家的水平解决复杂问题。

专家系统主要是知识库和推理机的设计, 其它还有知识表示、人机交互等, 下面主要说明故障诊断系统的知识库和推理机的设计。

1.1 故障诊断系统的知识库

系统发生故障时, 常常伴有一些现象发生, 如异常声音、某部件异常温度等, 这些能被人直接感知、或通过仪器直接测量, 并且不能再进一步细分的现象, 将其称为故障基本现象, 下文将其简称为故障现象。

这些故障现象及其与故障的关系构成知识库的基本内容, 系统用两个关联的表存储, 一是存储故障信息的表, 二是存储故障现象的表, 故障信息表的主键ID作为故障现象表的外键将两个表关联。

系统中存储的故障现象, 应该描述准确、简单, 一般各用户都可提交故障和故障现象, 然后经过多个专家的评审, 修改故障和故障现象的描述, 然后存入知识库, 确保准确、无歧义。这是系统的基础, 需要经过长时间、大量人员的共同努力才能逐步完善。

1.2 故障诊断系统的推理机

推理机, 实现知识的推理。故障诊断系统的诊断过程是, 将已发现的故障现象和系统记录的每个故障的故障现象进行对比, 按照匹配度从大到小排序, 匹配度越高的越可能是发生的故障。系统的推理为故障现象集合的匹配, 具体过程为:

设:

故障A (i) 的故障现象为集合C (i) ={c (i, 1) , c (i, 2) …c (i, n) } (n>0)

现有故障现象集合T={t (1) , t (2) …t (m) } (m>0)

从现有故障现象分析可能故障的过程等价于从已有故障现象集合C (1) , C (2) …中找到与T最佳匹配的集合。两个集合的差异越小, 匹配度越大。最佳匹配是已发现的故障现象和某个已知故障A (k) 的故障现象集合完全相同。这里的差异包括两个方面:一是T中有C (k) 中没有的, 二是C (k) 中有T中没有的。

用集合的方式表示集合匹配:

先说明一下3个表达式的含义

T-C (k) :T中含有的现象, 并且不在C (k) 中的现象

C (k) –T:C (k) 中含有的现象, 并且不在T中的现象

Count (T) :T集合中现象的个数

最佳匹配就是将匹配结果按照Count (T-C (k) ) 的降序、Count (C (k) -T) 的降序排序, 排序位置越靠前, 匹配度越高。如图1所示, 两个圆圈分别表示T和C (k) , D1、D2是两个不同故障现象子集, S是相同的故障现象子集, D1、D2越小, S越大, 则T和C (k) 匹配度越高。

实际使用时, 可能先发现一部分故障现象, 然后根据系统提示, 确认另外一些故障现象是否发生。复杂情况下, 可能有几种故障同时发生。因此匹配的过程是动态的, 随着已发现故障现象逐渐变化。

2 系统设计

系统采用BS结构, 分为故障现象管理、故障诊断、故障现象统计分析、培训考核、用户管理五个部分。

2.1 故障现象管理

故障基本现象和故障之间关系是系统的知识库, 是故障诊断的基础。有两类人员操作:

一是所有人员可以记录发现的故障和故障基本现象, 如某部件的异常响声、异常温度, 发生故障时的天气、温湿度等各种可能导致故障的因素。

二是经验丰富的专家对系统记录的故障和基本现象进行分析整理, 删除不合适的基本现象, 添加漏掉的基本现象, 修改不准确的描述, 合并重复的故障, 并对各种疑难进行说明。

系统提供方便的操作界面方便各种增加、删除、修改操作, 在初期将专家的经验存储到数据库中, 在运行过程中不断丰富完善。

2.2 故障诊断

操作人员将已发现的故障现象录入系统, 系统通过关键词匹配故障现象, 方便用户进行选择, 以免出现相同故障现象的描述出现偏差。系统根据已录入的故障现象集合进行匹配, 展现匹配度最高的几个故障及其故障现象, 用户查看未出现的故障现象, 并一一确认, 以便精确诊断故障。

2.3 故障现象统计分析

对记录的故障及故障现象进行各种统计分析, 统计各种因素, 如人、时间、地点、天气、温湿度等, 将这些因素和故障现象进行关联分析, 找到现象和各因素可能存在的关系, 然后根据找到的规律调整改进诊断、预防策略。

如:统计故障的时间分布规律, 找到故障多发时间段, 在该时间段增加检测次数。统计各部件的故障规律, 针对各部件定制检测时间, 可以做到预防故障发生。

从系统统计的大量数据中, 运用数据分析技术, 尽可能的分析故障数据的关联关系, 就可以有针对性的进行预防, 如可以制定合适的检测时间周期, 在温度达到边界值时增加检测频率, 在部件运行达到一定时间后进行针对性的检测, 预防故障发生。

2.4 培训考核

采用系统记录的故障现象, 对工作人员进行培训考核, 如网络考试方式[2], 使工作人员尽快熟悉各种故障现象。

为保证公平, 同场考试中, 每人所用试卷的题目应该一样, 同时至少保证相邻位置的试卷不同, 可对答案和顺序通过处理, 使得各试卷不一样。系统中, 试题和答案随机排序, 避免考试答案固定。用户可以通过多次答题, 熟悉各种故障现象。

系统对用户的答题情况进行统计, 分析出错率高的题目, 并且有针对性的出题。统计每个用户擅长诊断的故障, 并在分配工作时进行针对性的安排。

2.5 用户管理

对使用系统的用户进行增删改操作, 并对用户的权限进行增删改操作。系统用户分为两种:普通用户、管理员。普通用户的主要功能有:注册、登录、提交故障数据、查询故障、评价修改故障数据、对故障数据进行统计分析、网络考试、修改个人密码等。管理员的主要功能有:普通用户的功能、管理用户、数据的导入导出、试卷的管理等。

系统需检查每个输入的合法性, 防止非法数据导致的异常, 如登录中非法字符、登录次数限制等。

3 小结

本文分析了故障诊断系统的原理, 描述了系统功能设计。在实际应用中, 系统实现了较好的效果。下一步需要简化故障现象录入工作, 并考虑如何辅助故障的整理归档工作, 以便减轻人员的工作量, 并提高准确性。在特定的系统中, 故障现象之间有稳定的关联关系, 可以通过该关联关系进一步提高匹配的准确度。如果能和传感器网络结合起来, 在特定的点采集相应的信息, 比如温湿度、声音等, 系统将在一定程度上达到自动故障预警的效果。

摘要：文章研究了故障诊断系统的实现方法, 并设计了故障诊断系统。

关键词：故障诊断

参考文献

[1]夏博.选煤厂设备智能故障诊断方法的研究与应用[D].武汉:华中科技大学, 2012.

故障诊断知识建模及系统 篇9

关键词：故障诊断,知识管理,自助诊断,本体

0 引言

客户在使用企业所提供的产品或服务的过程中，不可避免地会出现某些故障。经过对电信行业、IT行业和金融行业的客服现状的实地调研，我们将企业客服所遇到的客户提问主要划分为四类:

咨询类问题:对企业提供的产品、服务等进行的咨询性提问。

故障诊断类问题:在使用企业提供的产品、服务等的过程中，碰到故障而进行的，想要客服代表帮助解决故障的提问。

动作类问题:对企业提供的产品、服务等执行某些业务动作要求的提问。

投诉类问题:对企业提供的产品、服务或服务过程中的态度等有意见而进行的投诉。

故障诊断类问题已经成为企业客户最主要的提问之一。有效地进行面向客户故障诊断成为提高企业客户满意度的关键。

为了对故障诊断类问题进行更清晰的描述，我们先给一个具体的故障问题和诊断解决方案示例:

故障问题:使用摄像头时，看不见或看不清其中的图像，或有其他不正常的现象(如图像花、有亮线彩线等)。

故障诊断解决方案:

第1步:设备用户::请您尝试清除摄像头镜头上的灰尘或贴膜，看故障是否排除?“是”故障排除，“否”转第2步。

第2步:设备用户::请您尝试调整被摄像者与摄像头间的距离，以及外部环境的光线，看故障是否排除?“是”故障排除，“否”转第3步。

第3步:设备用户::请您点击上面“驱动下载”，在驱动列表中下载并重新安装摄像头、快捷键、电源管理驱动，以及摄像头管理软件，如果是本机故障，您也可以借助智能驱动下载进行在线更新，看故障是否排除?“是”故障排除，“否”转第4步。

第4步:设备用户::转故障报修系统。

在上述示例中的故障诊断解决方案可以看成是一个完整的任务，由多个子任务(步骤)组成，这些步骤之间有着某些转接关系。如何转接则由用户输入或系统自动判断的历史状态和当前子任务完成效果决定。这种过程性的故障诊断解决方案可以归为一类知识，称为故障诊断解决方案知识，简称诊断方案，在本文中又称解决方案。

1 研究现状

朱大奇等人将基于知识的故障诊断方法分为5大类:专家系统故障诊断方法、模糊故障诊断方法、故障树故障诊断方法、神经网络故障诊断方法和数据融合故障诊断方法[1]。吴文可提出一种基于电气量判据，保护判据和断路器判据，并能够计及这3类判据时序属性的多源信息延时约束加权模糊Petri网故障诊断模型[2]。张岩提出一种融合时序约束网络的模糊Petri网故障诊断模型[3]。熊国江提出了基于径向基函数神经网络的电网模糊元胞故障诊断方法，旨在有效解决神经网络应用于电网故障诊断所面临的适应网络拓扑结构变化的可移植性问题[4]。

Isermann R综合介绍了故障诊断的检测和处理方法[5]。Chen J等人对故障诊断的基本概念和故障诊断的鲁棒性进行了详细描述[6]。Zaytoon J等人对离散事件系统的故障诊断模型进行了综述[7]。Aldrich C等人研究了利用机器学习方法进行无监督的过程监控和故障处理[8]。

现有的故障诊断方面的研究，主要集中在故障诊断算法和如何进行诊断的研究上，故障诊断知识建模的研究较少。本文主要研究了面向客户的故障诊断方案的知识模型和实现，并在实际系统中应该了解该方法，验证了方法的有效性。

2 知识模型

诊断方案具有多个方面的复杂因素:第一，诊断方案是一种特殊的过程性知识，因此对它的建模和管理较为复杂。第二，为了确保方法和系统具有通用性，我们需要从多个方面考虑诊断方案的模型、管理方法。第三，诊断方案需要服务多类用户，不同的用户(如咨询工程师、产品设备用户)所看到的诊断方案有较大的差异性。为了解决上述问题，我们建立了一种基于有限自动机的“细粒度”、“结构化”、“针对多用户”的诊断方案知识模型KSM(Knowledge Solution Model)。

2.1 理论基础

有限状态自动机定义:M=(S,I,F)叫有限状态自动机，其中:

有限状态集S={s0,s1,s2，…，sn};

有限输入集I，每个x∈I;

有一个状态转换函数fx:S→S。F={fx|x∈I}。

状态si，输入x,fx(si)为下一个状态。

图1给出了某IT企业提供的一个故障“安装OA系统时报错”的诊断方案，由1～6共6个步骤组成。其中，步骤1有叶子步骤1.1,1.2,1.3组成。步骤2本身就是个叶子步骤。每个步骤包括叶子步骤都代表一个状态。

2.2 诊断方案模型

下面给出模型的定义。

诊断方案:主要由描述诊断方案的应用环境的元数据组(可扩充)和详细诊断方案(简称详细方案)构成。目前已定义的主要元数据包括:语种、方案名称、主题词、问题编号、产品线信息(如产品线、机型信息、部件信息等)、关联文档、访问角色、方案特征等。详细方案是一棵由多个步骤组成的树。步骤可细分成子步骤或就是叶子步骤。叶子步骤不可再分。叶子步骤由一系列的引导状态、引导动作、用户应答和跳转指令等部分组成，如图2所示。其中:

引导状态:是应用方案进行诊断过程中的一个瞬像，是前驱诊断过程中所获取的信息总的体现;

引导动作:是系统根据当前所获取的信息包括引导状态的值作出的进一步诊断引导的决策。

用户应答:是用户对系统引导步骤所作出的响应。其表现形式包括:选择(单选和复选)、确认(yes or no)、被诊断系统的提示信息输入、自检结果等。

跳转指令:根据用户应答结果，结束或跳转到其他步骤。

2.3 步骤类型

步骤有多种类型。步骤的分类主要包括:信息呈现、提问、规则推理、自检、步骤跳转、求助等。

2.3.1 信息呈现

定义:根据呈现的规则，以多媒体的形式，将具体信息呈现给用户。

组成:提示语、呈现的内容和呈现规则。

示例:

提示语:请查看如下的图片

呈现的内容:{图片1，图片2}

呈现规则:

规则1，若是xp系统，显示图片1:?os=xp→URL(图片1)

规则2，若是win7系统，显示图片2:?os=win7→URL(图片2)

2.3.2 提问

定义:向用户提出问题，用户给出应答后，进行相应的跳转。

组成:问题的帮助、可带参数的问题、参数值的输入或选择、跳转规则。问题的帮助:给出能帮助用户理解问题和作出判断的信息。问题的参数在编辑问题的时候进行定义，参数可以任意个。需要判断用户是否提供足够的问题参数值。参数由参数名称、参数说明、参数的格式、参数值类型(整型、布尔、字符串、日期、list、集合)等组成。参数间存在“与”或者“或”的逻辑关系。如布尔型的参数值，取值为{是，否}。参数值的交互方式有两种:用户输入或在系统提供的可选项中选择。

示例:

问题的帮助:如何判断您的操作系统类型(注:这是一个超链接，链接到一个帮助页面)

问题:请问您的操作系统是什么?

参数值的输入或选择:〇XP〇Win 7〇Win 2000

跳转规则:

2.3.3 规则推理

定义:利用规则执行相应的推理机进行推理，并根据推理结果执行相应的跳转。

组成:提示语、推理机、推理结果、跳转规则。提示语:提示用户目前正在进行的推理操作，包括推理开始时的提示、推理中间过程或中间结果的提示和推理结束后的提示等。推理结果:向用户提供推理的结果。

示例:

提示语:下面将检测噪音源……

推理机:能检测噪音源的代码

推理结果:推理结果如下，您的噪音来源是风扇，请点击下一步

跳转规则:

2.3.4 自动检测

定义:利用第三方系统进行系统自检，并根据检测结果执行相应的跳转。

组成:提示语、第三方系统、接口协议、检测结果、跳转规则。提示语:提示用户目前正在进行的检测操作。检测结果:向用户提供检测的结果。

示例:

提示语:下面将调用第三方系统检测噪音源，请点击链接url:．/tem.exe进行检查……

第三方系统:检测噪音源的第三方系统

接口协议:本系统和第三方系统接口协议

检测结果:检测结果如下，您的噪音来源是风扇，请点击下一步

跳转规则:

2.3.5 步骤跳转

定义:根据跳转指令，直接执行相应的跳转。

组成:跳转指令。

示例:跳转指令:goto(1.2)

2.3.6 求助

定义:根据目前方案，不能解决用户的问题，需要求助他人或系统来解决。图2.7中的步骤6就是个求助型步骤。

组成:提示语。主要求助方式包括电话求助、QQ/MSN求助、网上求助等。

示例:提示语:您可以拨打电话010-62432134进行人工咨询。

2.4 提问类型

解决方案中的提问类型包括陈述句、疑问句、选择句、输入提问句等。

陈述句:用来描述一个提纲或步骤的内容。1)在陈述句中一般不要出现与使用对象相关的词，比如说“用户”、“指导”、“你”、等;也就是说此陈述适合任何用户使用(除非该方案或步骤只给特定的用户使用)。2)采用尽量固定的句式，如:动宾结构。

疑问句:是对用户的提问、提出条件或与用户进行交互。疑问句尽量使用动宾结构，如:“故障是否消失?”、“是否有病毒?”等。

选择句:是用户在选择条件的时候的提示语句，如:“请选择操作系统:”。

输入提示句:需要用户输入某个条件值的时候的提示语句;如:“请输入蓝屏代码:”。

2.5 跳转类型

在解决方案中，跳转类型有多分支、单分支两种。

多分支:多个参数间是组合的关系。

示例:

“请确认机器执行过以下操作”:

安装过软件?〇Yes〇No

安装过硬件?〇Yes〇No

上过互联网?〇Yes〇No

单分支:步骤(或条件值)间是单选关系，单入口，如果从一个入口进入，不论诊断成功还是失败都会跳出整个分支。

示例:“请选择操作系统”:〇XP〇Vista〇Win 7

3 模型应用

随着某IT企业客户数量的增长和设备的复杂性的提高，企业所生产的设备在出现故障时，解决这些故障所需的成本也越来越高。我们将诊断方案知识模型应用于该企业，实现了“某IT企业解决方案管理系统”。开发采用的数据库服务器是Oracle 10g;操作系统是Redhat Advanced Server 4.6;开发环境MyE-clipse,Web服务器是Tomcat。系统2010年正式上线，取得了令人满意的效果。

系统采用模块化设计，主要模块包括:解决方案管理模块和详细方案管理模块。解决方案由描述解决方案的元数据信息值和一个详细方案组成。详细方案由步骤组成。详细方案的管理就是方案步骤的管理。

图3是解决方案管理主页面。

主要功能如下:

查找解决方案，显示查找结果;

浏览解决方案;

单击“新增解决方案”可以进入新增解决方案页面;

单击操作列的“编辑”按钮可以对该行的解决方案进入编辑页面进行编辑、“查看”按钮可以查看解决方案，“删除”按钮可以删除选定的解决方案(具备删除的权限)，“复制”按钮可以复制该解决方案，生成一个新的解决方案，方便方案编辑人员编辑。

图4是详细方案管理主页面。

主要的功能如下:

对方案步骤的查找，显示查找结果;

浏览方案步骤;

单击“新增方案步骤”可以进入新增方案步骤页面;

单击操作列的“编辑”按钮可以进入编辑页面对该行的详细方案进行编辑、“查看”按钮可以查看详细方案步骤，“删除”按钮可以删除选定的详细方案步骤(具备删除的权限)。

4 结语

本文在研究现有故障诊断方案技术上，提出了一种面向客户的故障诊断知识建模方法。

基于该知识模型，我们还设计并实现了话务员干预下的故障诊断算法和客户自助故障诊断算法。该方法和模型已成功应用于国内某大型IT企业，并在2010年正式上线，配合我们设计实现的故障诊断算法，在故障诊断类问题的处理中取得了令人满意的效果。

参考文献

[1]朱大奇,于盛林.基于知识的故障诊断方法综述[J].安徽工业大学学报:自然科学版,2002,19(3):197-204.

[2]吴文可,文福拴,薛禹胜,等.基于多源信息的延时约束加权模糊Petri网故障诊断模型[J].电力系统自动化,2013,37(24):43-53.

[3]张岩,张勇,文福拴,等.容纳时序约束的改进模糊Petri网故障诊断模型[J].电力系统自动化,2014,38(5):66-72.

[4]熊国江,石东源,朱林,等.基于径向基函数神经网络的电网模糊元胞故障诊断[J].电力系统自动化,2014,38(5):59-65.

[5]Isermann R.Fault-diagnosis systems[M].Berlin:Springer,2006.

[6]Chen J,Patton R J.Robust model-based fault diagnosis for dynamic systems[M].Springer Publishing Company,Incorporated,2012.

[7]Zaytoon J,Lafortune S.Overview of fault diagnosis methods for Discrete Event Systems[J].Annual Reviews in Control,2013,37(2):308-320.

汽车制动系统故障诊断 篇10

在汽车故障诊断过程中, 首先应当正确分析汽车制动系统故障的种类, 并根据故障种类信息, 探索故障诊断方法, 提高故障诊断方法的针对性。最后, 应当根据诊断出的故障采取相对应的解决方式, 保证汽车制动系统故障能够得到有效的解决, 满足汽车行驶需要, 使汽车制动系统故障能够得到有效的消除, 确保机车在行驶过程中制动系统能够正常工作, 保证汽车行驶的安全性。所以, 加强对汽车制动系统故障诊断的了解, 是做好汽车制动系统故障诊断的关键。

2 汽车制动系统故障的种类

2.1 液压制动系统的常见故障

从汽车制动系统故障来看, 液压制动系统故障比较常见, 其中液压制动系统的常见故障主要分为五个方面, 第一:制动不灵, 第二:制动失效, 第三:制动拖滞, 第四:制动跑偏, 除此之外还有液压系统自身故障造成的制动系统故障, 所以, 掌握液压制动系统的故障类型, 对于故障的诊断和解决具有重要作用。基于这一认识, 我们应当对液压制动系统的故障类型有正确的分析和认识, 做到按照相应的故障类别进行有针对性的诊断。

2.2 驻车制动的常见故障

与液压制动系统不同, 汽车驻车制动系统的常见故障主要分为两个方面, 其一是驻车制动效能不良, 二是驻车制动拉杆不能定位, 这两项故障虽然从表面上看并不严重, 但是如果车辆停放在坡路当中, 驻车制动如果不能有效的发挥作用, 将会导致车辆在行驶停放过程中出现溜车的现象, 给汽车驾驶人员和乘坐人员带来较大的安全隐患, 同时在汽车坡路起步过程中也会造成较大的危害。

2.3 制动系统ABS故障

制动系统ABS是保证车辆刹车正常工作的重要系统, 其中由于ABS汽车防抱死系统相对复杂, 在工作过程中容易出现一定的故障, 使得汽车在制动过程中出现一定的延迟和跑偏的现象, 因此, 我们应根据ABS汽车防抱死系统的运行过程和运行实际对其故障进行认真的分析, 结合汽车制动系统运行实际, 车轮速度传感器的故障是造成ABS故障的主要原因。

3 汽车制动系统故障的诊断

3.1 检查制动踏板是否自由行程过大

对于液压系统制动系统故障的诊断, 首先应当对制动踏板的自由行程进行有效的检查, 如果制动踏板的自由行程过大, 则表明液压制动系统在液压控制和液压的注入方面存在一定的问题, 从这一点可以分析故障的原因, 做到根据故障现象找准故障原因, 并采取有针对性的解决办法, 保证汽车液压制动系统能够正常工作, 使液压制动系统的故障得到全面的消除。

3.2 反复拉拽驻车制动, 检查是否能复位

对于汽车驻车制动故障的诊断, 应当采取反复拉拽住车制动检查是否能够复位, 如果驻车制动复位不理想或者完全不能够复位, 则表明驻车制动弹簧发生了损伤, 在解决过程中, 对发生故障的弹簧进行有效的更换就可以达到预期目标, 因此, 对于汽车驻车制动的故障诊断, 可以采取反复拉拽的方式来实现。这一诊断方法操作起来难度较低, 能够起到良好的检查效果。

3.3 查看ABS故障灯是否亮起

在目前汽车制动系统过程中, ABS的故障是通过行车电脑的故障灯来提示的, 如果ABS出现故障, 那么行车电脑上的ABS故障灯会及时的亮起, 这可以成为诊断ABS故障的重要证据, 如果发现ABS故障灯亮起, 那么应当对ABS系统进行全面的检查, 具体应当检查ABS系统的工作状态和系统的完善程度。所以ABS故障的检查相对简单, 只需要查看ABS故障灯是否亮起即可。

4 汽车制动系统故障的解决和处理

4.1 检查制动液及配套件是否正常

对于液压制动系统的故障, 在处理过程中应当检查制动液及配套件的工作状态是否正常, 如果制动液数量较少, 那么可以通过添加制动液的方式解决液压制动系统的故障, 如果是配套件发生损坏, 那么可以采取更换配套件的方式对液压制动系统的故障进行有效的修理, 保证液压制动系统能够正常工作。液压制动系统故障修理的重点在于液压系统及配套件是否正常工作。

4.2 检查驻车制动棘爪弹簧失效或断裂

对于驻车制动系统故障, 最主要的原因是弹簧发生断裂, 在故障检查过程中, 通过对驻车制动系统中弹簧的性能及工作状态进行分析, 可以掌握必要的弹簧损坏信息, 对于出现损坏的弹簧进行有效的更换, 保证弹簧能够满足工作需要, 提高弹簧的工作性能, 使弹簧能够在制动系统拉紧和放下的过程中及时的归位。

4.3 拆下轮胎调整速度传感器, 检查传感器的工作状态是否正常

ABS故障的检修可以通过拆下轮胎调整速度传感器, 并检查传感器的工作状态是否正常的方式来实现, 如果传感器的工作状态异常, 那么应当对传感器的功能进行核对。如果传感器还能够工作, 那么就不需要更换传感器, 如果传感器已经完全失效, 那么就需要对传感器进行有效的更换, 保证传感器能够正常工作。

5 结论

通过本文的分析可知, 在汽车故障诊断维修过程中, 制动系统的故障诊断和检修非常重要。结合制动系统的类型以及制动系统的故障实际, 在诊断和检修过程中, 具体应从检查制动液及配套件是否正常、检查驻车制动棘爪弹簧失效或断裂以及拆下轮胎调整速度传感器, 检查传感器的工作状态是否正常等方面入手, 保证汽车制动系统故障能够得到有效的消除, 确保汽车制动系统故障诊断和检修能够取得积极效果, 满足汽车制动系统故障工作的实际需要。

参考文献

[1]杨立桃, 王保强.浅析汽车制动系统故障诊断及维修[J].中国新技术新产品, 2012 (02) .

[2]彭颖.浅析汽车故障诊断技术[J].科技创新与应用, 2012 (19) .

电控汽油发动机燃油系统故障诊断 篇11

关键词 燃油压力；调节器；自诊断系统

中图分类号 U464 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0162-01

1 电控汽油发动机燃油系统的基本构成

1.1 汽油泵

位于燃油箱内的2级汽油泵。一级叶片泵通过滤网从燃油箱底部抽出燃油放入储油器内。叶片泵作为燃油传输泵。二级齿轮泵从储油器底部抽出燃油并输出到燃油管路。

1.2 燃油压力调压器

真空膜片式燃油调压器安装于燃油导管燃油回路侧。根据进气歧管压力来调节燃油压力。进气歧管压力变化时，调压器将提高或降低燃油系统压力。

1.3 喷油器

通过电源继电器将蓄电池（系统）电压供给喷油器，并且由ECU控制（接地）。喷油器按气缸点火顺序依次打开。喷油器即时确定燃油量（占空比）。

2 电控发动机燃油故障的基本诊断程序

诊断任何驾驶性故障的第一步是根据驾驶员所述在故障发生的状态下进行驾驶测试，以验证驾驶员的意见。

进入自诊断之前，进行仔细而全面的直观检查。多数发动机控制故障起因于机械故障、电气连接不良或真空軟管损坏/连接错误。通常情况下应使用最小输入阻抗为10 MΩ的数字万用表（DVOM）进行全部的电压测试。

2.1 检查燃油压力

燃油系统基本诊断应从确定燃油系统压力开始。

1）燃油系统压力释放。断开点火线圈输出级线束以使点火不起作用。为释放燃油系统压力，拆下汽油泵18号熔丝或汽油泵继电器（位于熔断器/继电器板上）以使汽油泵不起作用。将干净的抹布绕在燃油管接头并缓慢松开接头。

2）燃油压力测试。①释放燃油压力，确保点火开关置于OFF位，连接燃油压力表。断开燃油压力调节器的真空连接；②起动发动机并运行。如果燃油压力大于规定值，转入下一步。如果系统燃油压力小于规定值，进行燃油容量检查。如果燃油容量正常，释放燃油压力并更换燃油压力调节器；③释放燃油压力，拆下调压器回油软管并置于容器上。重复测试。如果系统压力不正常，释放燃油压力并更换燃油调压器。如果系统压力正常，检查燃油回油管路是否阻塞，必要时修理。转入下一步；④点火开关置于OFF位，10 min之后检查燃油压力。如果系统燃油压力低，检查汽油泵止回阀、传感器板自由间隙、燃油分配器O形圈和基座。必要时释放燃油压力并更换相关部件。如果这些部件正常，释放燃油压力并更换燃油调压器。

2.2 汽油泵检查

汽油泵泵油量的检查步骤如下。

1）点火开关置于OFF位。为检查汽油泵（油箱内），拆下后座椅。拆下燃油输送装置进口盖。断开次级点火线圈线路并连接至接地。

2）变速器处于空档位置，起动发动机3 s~4 s。同时起动机转动，几秒以后应能听到泵的声音。如果没有听到声音，转入下一步。如果听到声音，转入步骤5）。

3）从熔断器/继电器板拆下汽油泵继电器。使用遥控装置，起动汽油泵。如果泵不能运转，拆下汽油泵线束接头。

4）用测试灯，检查棕线和红/黄线之间的电压。如果电压出现，更换汽油泵。如果电压没有出现，修理线束断路或短路。

5）拆下汽油泵继电器跳线。断开并堵塞汽油泵输出软管。在泵出口接头固定软管，并将软管另一端部置于有刻度的储油器上。激活汽油泵10 s。

6）最小燃油流量应是0.3 L/10 s。如果燃油流量低。检查燃油箱过滤器是否约束。如果燃油箱过滤器正常，更换汽油泵。

2.3 喷油器的检查

2.3.1 检查喷油器功能及供电

1）用解码器进行执行元件诊断激活喷油器。如果有一个或多个喷油器没有“咔哒”声的动作，则应检查喷油器的功能和供电。

2）拔下喷油器连接插头，将二极管检测灯连接到喷油器插头的两个端子上。起动发动机，二极管应闪烁。①如二极管检测灯在所有缸上都不闪烁，将二极管检测灯连接到喷油器插头的电源端子和搭铁之间，起动发动机，二极管检测灯必须闪亮。如果二极管检测灯不亮，关闭点火开关。根据电路图，检查喷油器插头电源端子和燃油泵继电器之间的导线是否导通，导线电阻最大值应为1.5 Ω；必要时应检查喷油泵继电器和熔丝；②如二极管检测灯在一个或多个缸上闪烁，根据电路图，检查喷油器插头（控制端）端子至发动机控制单元对应端子之间导线是否导通，其导线电阻最大值为1.5 Ω。另外检查各导线相互之间是否短路，其阻值为无穷大。

2.3.2 检查喷油器电阻

拔下喷油器连接插头，用万用表检查喷油器插座两端子之间的电阻。正常温度时电阻应在11 Ω～17 Ω之间。发动机热态时，电阻值约有升高。如不满足要求，应更换喷油器。

2.3.3 检查喷油器的密封性和喷油量

检查喷油器的密封性和喷油量时，燃油压力必须正常。

1）检查密封性。拔下喷油器连接插头，拆下燃油分配管总成，将燃油分配管连同喷油器从进气歧管上拆下并支撑好。连接解码器，打开点火开关，选择执行元件诊断功能，此时燃油泵运转，燃油分配管内充满燃油。检查每个喷油器的滴漏情况，一分钟之内不得多于2滴。如果个别喷油器燃油滴漏超过2滴，说明喷油器密封性不良，应更换。

2）检查喷油量。①将喷油器拆下插入喷油器检查仪的量杯中；

②将喷油器检查仪驱动插头与喷油器连接插头连接；③接通开关30 s，检测喷油量；④如果某喷油器的喷油量过高或过低，说明该喷油器已经损坏，应更换；如果所有喷油器的喷油量都超过范围，则需要检查燃油压力调节器及保持压力。

在检查喷油量的同时，还要观察各喷油器的喷雾形状，所有喷油器的喷雾形状应一致。

3 电控发动机的自诊断系统

自诊断系统是电子控制模块（ECM）能识别在下列电路/元件中的故障（断路，短路，丢失信号，或连续输入信号电压）。如果汽车运转时MIL打开并持续亮着，必须确定故障原因。

3.1 硬故障

硬故障将点亮故障指标灯（MIL）并保持到故障修理完成。如果汽车运转时，指示灯点亮并保持，必须用诊断（故障代码）表判断故障原因。如果传感器损坏，PCM在计算机中将用替代值使发动机继续运转。在此状态，通常称作故障运行模式，汽车运行，但驾驶性不是最佳的。

3.2 间歇故障

间歇故障可能使故障指示灯（MIL）闪烁或发亮，并且在间歇故障不发生后熄灭。然而，相应故障代码将保留在PCM存储器里。如果一定时间范围内不再发生相关故障，相关故障代码将从PCM存储器清除。间歇故障可能由传感器、接头或线束的相关故障引起。

3.3 读取故障代码（DTC）

所有汽车要求用读码器来读取DTC。按照读码器制造商的说明书来读取DTC，V.A.G1551与汽车的连接见图。发动机DTC的识别和说明见诊断手册。

3.4 清除DTC

所有汽车在故障排除后要求用读码器清除DTC。故障代码的清除可按制造商的说明书进行。

参考文献

[1]邹小明.汽车检测与诊断技术[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]张双国.汽车维修技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]刘锐.汽车使用与技术管理[M].北京:人民交通出版社,2002.

[4]戴焯.汽车电子控制装置[M].北京:北京理工大学出版社,1999.

电力系统故障诊断研究 篇12

随着社会生产和人民生活水平的不断提高, 电能用户对电力系统安全、稳定运行的要求越来越高。电力系统的网络互联规模的扩大也使电力系统故障造成的损失越来越大, 如何确保电力系统安全、稳定运行已成为亟待解决的问题。由于天气、自然灾害等多种因素的影响, 电力系统故障不可避免。当电力系统出现故障时, 需要快速、准确地进行故障诊断, 对故障设备进行维修, 及时恢复供电, 减少由于电力故障引起的经济损失。

故障诊断是根据电力系统中的继电保护装置发出的报警信息和断路器的状态信息, 结合各种电力参数的测量结果进行分析, 确定故障类型和故障位置。其中, 故障元件的识别是故障诊断的重要环节。通过对故障元件的识别以及主要电气量的测量结果, 根据继电保护原理就可以判断出误动作的保护和断路器, 得到对电力系统的故障诊断结果。

1 电力系统常见故障

电力系统故障是指电力设备不能实现其正常功能, 不能按预期的指标进行工作的一种不正常状态。在电力系统的各种故障类型中, 最为常见且危害最严重的是短路故障。短路故障是指电力系统正常运行以外的一切相间或相与地之间的短接。

在电力系统中, 任何元件出现故障状态或不正常状态时, 如果不能及时处理, 都将会引起电力系统的故障。电力系统的故障状态主要可以分为输电线路故障、变压器故障、母线故障及全厂、全所停电等。

1.1 输电线路故障

常见的输电线路故障主要包括雷电引起的输电线路绝缘子表面闪络;大风引起的碰线;空中飘落物引起的短路等。当出现这些输电线路故障时, 继电保护装置会迅速动作, 控制断路器跳闸。此时, 故障处的绝缘平衡会自行恢复。这种故障出现后, 将已经跳闸的断路器重新闭合就可以恢复正常供电。输电线路故障还包括线路倒杆、绝缘子损坏以及线路断线等永久性故障, 这些故障在线路断开后, 故障仍然存在。

1.2 变压器故障

变压器故障涉及的范围较广, 以油浸式变压器为例, 其故障类型常被分为内部故障和外部故障2种, 故障诊断主要是针对内部故障。一般情况下, 将内部故障分为电故障和热故障2种类型。电故障主要是指变压器内部由于高电场强度的作用, 引起绝缘恶化或性能下降, 从而引起变压器故障的出现。电故障根据能量密度可以分为火花放电、局部放电、高能电弧放电等几种故障类型。热故障主要指由于变压器内部局部过热引起温度升高, 热故障按照严重程度可以分为轻度过热 (一般低于150℃) 、低温过热 (150～300℃) 、中温过热 (300～700℃) 、高温过热 (一般高于700℃) 4种故障情况。

1.3 母线故障及全厂、全所停电

当电力系统中的枢纽变电站出现母线故障时, 会造出电力系统用户停电, 并引起相关网络的过载, 破坏电力系统的稳定, 后果十分严重。母线故障主要包括母线短路、母线保护拒动或误动作、送电线故障造成越级跳闸、系统联络跳闸、发电厂全厂停电、单电源供电的降压变电所受电线路故障等。

2 电力系统故障诊断过程

电力系统的故障诊断过程首先要确定故障诊断区域, 且要尽可能地缩小故障诊断区域的范围, 然后从故障诊断区域的重要电气测量量得到故障信息, 并对获得的故障信息进行进一步分析处理, 最终判断出准确的故障位置。

通常情况下, 电力系统中只有少数元件会同时发生故障, 在故障出现后, 继电保护装置会在较短时间内发生动作, 切断相应的断路器, 使出现故障的元件与非故障网络分离开, 避免事故的扩大升级。当故障消除后, 故障元件处于独立的子网络中。通常情况下, 利用断路器的实时信息, 通过结线分析来确定故障前后的系统结构, 形成故障区域。在确定了故障元件所在区域后, 在识别出的故障区域对所有元件进行故障判断。对于一些简单的电力系统故障, 可以直接判断出故障区域和故障元件。

3 电力系统故障诊断模型

3.1 故障诊断的数学描述

当我们把故障元件看作为故障原因, 那么继电保护和断路器的动作可以看成为结果。整个故障状态可以看作为一个状态经过一种变换后, 得到了另一种状态。用公式 (1) 表示为:

式中, SS为继电保护和断路器的动作信息状态集;SF为故障元件集;E为因果转换关系。

对式 (1) 进行逆变换:

在式 (1) 和式 (2) 中, 2个集合间的变换关系用函数SS描述。故障元件集到继电保护和断路器的动作集之间的映射为多对一的变换关系。这种变换关系是确定的, 可以从系统设备与保护配置、断路器动作关系中提前得到。

3.2 故障诊断模型的建立

对故障区域的故障元件进行诊断的过程就是找出能够解释继电保护和断路器发生动作的原因。基于优化处理的故障诊断方法的基本思想是依据继电保护动作原理将故障诊断问题表示为0-1整数规划问题, 通过优化处理方法求出结果。故障诊断问题可以表示为使公式 (3) 所示的目标函数最小化的处理过程。

式中, nr为继电保护的数目;nc为断路器的数目;S为n维向量, 表示系统中的n个元件的状态;R为nr维向量, 表示系统中nr个继电保护的状态;rk为第k个继电保护的实际状态, rk=0表示第k个继电保护的未动作, rk=1表示第k个继电保护处于动作状态;rk* (S) 表示第k个继电保护的期望的状态。当第k个保护应为动作状态时, rk* (S) =1, 当第k个保护应为未动作状态时, rk* (S) =0;c为nc维向量, 表示系统中nc个断路器的实际状态;cj表示第j个断路器的实际状态, cj=0表示第j个断路器的未跳闸, cj=1表示第j个断路器处于跳闸状态;cj* (S, R) 表示第j个断路器的期望的状态。当第j个断路器应处于跳闸状态时, cj* (S, R) =1, 当第j个断路器应处于未跳闸状态时, cj* (S, R) =0。cj* (S, R) 的状态由S和R的状态决定。

4 故障保护方法

4.1 母线故障

当发生母线故障时, 母线中的主保护应动作, 此时与母线直接相连的所有断路器应断开, 将发生故障的母线从系统中切除。当母线与输电线路直接相连而母线主保护拒动时, 与母线相连线路的第二后备保护动作, 将母线相对一侧的断路器断开, 从而防止故障的扩散。由于变压器设备的造价高, 当发生母线与变压器直接相连的故障情况时, 通过故障母线相连的变压器第二后备动作, 将母线和变压器之间的断路器断开。当与母线相连接的设备发生故障时, 故障设备的主保护、第一后备保护出现拒动情况时, 设备故障会通过母线扩散到与该母线连接的线路。

4.2 变压器发生故障

当发生变压器故障时, 变压器的继电保护装置应该发出动作, 将变压器两端的断路器断开, 使发生故障的变压器从系统线路中切除。当主保护出现拒动情况时, 第一后备保护应及时动作, 将发生故障的变压器两端的断路器断开, 使发生故障的变压器从系统线路中切除。当相邻区域发生故障, 第二后备保护该区域保护未动作时保护变压器。

4.3 发电机发生故障

当发生发电机故障时, 发电机的继电保护装置应该发出动作, 将发电机两端的断路器断开, 使发生故障的发电机从系统线路中切除。当主保护出现拒动情况时, 第一后备保护应及时动作, 将发生故障的发电机两端的断路器断开, 使发生故障的发电机从系统线路中切除。当相邻区域发生故障, 第二后备保护该区域保护未动作时保护发电机。

5 结语

故障诊断是提高电力系统安全、可靠性的重要手段, 是出现故障后迅速恢复供电的前提条件。电力系统的故障发生并不能因为技术的不断进步而完全杜绝, 随着社会生产的发展, 对电能的需求和依赖越来越大, 电力系统故障造成的损失越来越严重。通过电力系统出现故障时产生的大量信息, 进行故障诊断, 及时处理故障是一项重要而有意义的课题。

参考文献

[1]陈玉林.电网故障诊断方法综述[J].中国电力, 2006 (39) :27～30

[2]崔巍, 程逍, 石东源.电力系统故障信息综合应用系统的研究[J].电力自动化设备, 2004 (24) :27～30