摘要: Transmission Control Unit即自動(dòng)變速箱控制單元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自動(dòng)變速器。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速控制，使駕駛更簡(jiǎn)單。文章發(fā)表在《社科縱橫》上，是省級(jí)期刊發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞: 牽引控制單元,故障診斷,數(shù)學(xué)模型,相對(duì)隸屬度

　　前言

　　TCU (牽引控制單元) 是一種用于鐵路機(jī)車的模塊化微處理器控制單元。它是SIBAS32 系統(tǒng)( Siemens 32 位微型處理器的列車自動(dòng)系統(tǒng)) 的重要組成部分。TCU 被用來(lái)控制電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備, 其作用是實(shí)現(xiàn)合理有效的牽引和制動(dòng)。作為機(jī)車控制的重要組成部分, TCU 必須長(zhǎng)期保持安全平穩(wěn)的工作狀態(tài)。因此, 對(duì)TCU 進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù)、迅速排除故障是鐵路機(jī)車公司的重要任務(wù)。這其中, 最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是進(jìn)行故障診斷, 即在故障發(fā)生之后迅速找到故障癥結(jié)之所在, 這樣才能迅速排除故障。

　　現(xiàn)有的故障診斷方法, 概括起來(lái)主要分為三大類:

　　(1) 基于數(shù)學(xué)模型的診斷方法[ 1 ] , 指在建立診斷對(duì)象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上, 按一定的數(shù)學(xué)方法對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行處理診斷, 文獻(xiàn)[ 1 ] 對(duì)系統(tǒng)建模并作結(jié)構(gòu)分解, 將對(duì)系統(tǒng)的診斷置于對(duì)子系統(tǒng)的診斷之上;

　　(2) 基于信號(hào)處理的診斷方法。通常是利用信號(hào)模型, 如相關(guān)函數(shù)、頻譜、小波變換等, 直接分析可測(cè)信號(hào), 提取諸如方差、幅值、頻率等特征值, 從而檢測(cè)出故障;

　　(3) 基于人工智能的診斷方法[ 3 -6 ] 。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 使得基于知識(shí)的故障診斷方法應(yīng)運(yùn)而生, 文獻(xiàn)[ 3 ] 提出了綜合模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化方法, 用以故障診斷和監(jiān)測(cè)。文獻(xiàn)[ 4 ] 運(yùn)用遺傳算法構(gòu)造分類學(xué)習(xí)器以進(jìn)行電力傳輸網(wǎng)絡(luò)故障的在線診斷。

　　文章以牽引控制單元TCU 故障機(jī)理圖為出發(fā)點(diǎn), 建立其故障診斷的數(shù)學(xué)模型, 運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行診斷優(yōu)化, 最后用專家系統(tǒng)的形式把知識(shí)集成地表達(dá)出來(lái)。

　　1 　系統(tǒng)分析

　　TCU 系統(tǒng)由軟件部分和硬件部分組成, 一般運(yùn)行情況下, 軟件部分具有極高的可靠性, 所以整個(gè)故障診斷的工作主要集中于硬件部分。SIBAS32 系統(tǒng)TCU 硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　2 　狀態(tài)監(jiān)測(cè)

　　SIBAS32 系統(tǒng)自帶一個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元, 在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí), 狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元提示系統(tǒng)出錯(cuò), 給出故障代碼(數(shù)值在1～317 之間, 表示某個(gè)故障事件的發(fā)生) 。同時(shí)監(jiān)測(cè)單元提供7 個(gè)邏輯字、2 個(gè)控制字和2 個(gè)狀態(tài)字, 每個(gè)信號(hào)字由4 位16 進(jìn)制數(shù)表示, 表示故障發(fā)生時(shí)機(jī)車的軟硬件輸入輸出的狀態(tài)。故障代碼只能描述故障現(xiàn)象, 它和信號(hào)字一樣, 對(duì)于故障診斷起到很好的輔助作用, 但憑借系統(tǒng)自帶的狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到提供故障診斷所需要的全部信息的要求。

　　3 　建立數(shù)學(xué)模型

　　通過(guò)繪制TCU 系統(tǒng)的故障機(jī)理圖, 我們可以完整地分析所有可能引起某個(gè)故障事件發(fā)生的全部故障原因, 并且可以歸納得到進(jìn)行故障診斷的數(shù)學(xué)模型。下面以代碼為118 的故障事件機(jī)理圖為例, 分析故障產(chǎn)生的原因并根據(jù)分析建立應(yīng)用于整個(gè)系統(tǒng)的診斷數(shù)學(xué)模型。

　　整張機(jī)理圖由信號(hào)和對(duì)信號(hào)的處理兩部分組成, 其中信號(hào)分為原始信號(hào)、中間信號(hào)和最終信號(hào)。原始信號(hào)與硬件直接聯(lián)系, 是不可再分割和細(xì)化的。原始信號(hào)的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致中間信號(hào)的錯(cuò)誤, 逐層傳遞, 導(dǎo)致最終信號(hào)錯(cuò)誤, 錯(cuò)誤的最終信號(hào)傳入診斷模塊, 輸出故障代碼。

　　車輛管理職稱論文發(fā)表：《社科縱橫》(學(xué)術(shù)版)1985年創(chuàng)刊。《社科縱橫》(新理論版)2006年創(chuàng)刊，為甘肅社會(huì)科學(xué)界聯(lián)合會(huì)一級(jí)理論期刊。