摘要: Transmission Control Unit即自动变速箱控制单元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器。实现自动变速控制，使驾驶更简单。文章发表在《社科纵横》上，是省级期刊发表范文，供同行参考。
关键词: 牵引控制单元,故障诊断,数学模型,相对隶属度
前言
TCU (牵引控制单元) 是一种用于铁路机车的模块化微处理器控制单元。它是SIBAS32 系统( Siemens 32 位微型处理器的列车自动系统) 的重要组成部分。TCU 被用来控制电力驱动设备, 其作用是实现合理有效的牵引和制动。作为机车控制的重要组成部分, TCU 必须长期保持安全平稳的工作状态。因此, 对TCU 进行实时维护、迅速排除故障是铁路机车公司的重要任务。这其中, 最关键的环节是进行故障诊断, 即在故障发生之后迅速找到故障症结之所在, 这样才能迅速排除故障。
现有的故障诊断方法, 概括起来主要分为三大类:
(1) 基于数学模型的诊断方法[ 1 ] , 指在建立诊断对象数学模型的基础上, 按一定的数学方法对被测信息进行处理诊断, 文献[ 1 ] 对系统建模并作结构分解, 将对系统的诊断置于对子系统的诊断之上;
(2) 基于信号处理的诊断方法。通常是利用信号模型, 如相关函数、频谱、小波变换等, 直接分析可测信号, 提取诸如方差、幅值、频率等特征值, 从而检测出故障;
(3) 基于人工智能的诊断方法[ 3 -6 ] 。计算机技术的飞速发展, 使得基于知识的故障诊断方法应运而生, 文献[ 3 ] 提出了综合模糊数学和神经网络技术的智能化方法, 用以故障诊断和监测。文献[ 4 ] 运用遗传算法构造分类学习器以进行电力传输网络故障的在线诊断。
文章以牵引控制单元TCU 故障机理图为出发点, 建立其故障诊断的数学模型, 运用模糊数学进行诊断优化, 最后用专家系统的形式把知识集成地表达出来。
1 系统分析
TCU 系统由软件部分和硬件部分组成, 一般运行情况下, 软件部分具有极高的可靠性, 所以整个故障诊断的工作主要集中于硬件部分。SIBAS32 系统TCU 硬件结构如图1 所示。
2 状态监测
SIBAS32 系统自带一个状态监测单元, 在系统发生故障时, 状态监测单元提示系统出错, 给出故障代码(数值在1～317 之间, 表示某个故障事件的发生) 。同时监测单元提供7 个逻辑字、2 个控制字和2 个状态字, 每个信号字由4 位16 进制数表示, 表示故障发生时机车的软硬件输入输出的状态。故障代码只能描述故障现象, 它和信号字一样, 对于故障诊断起到很好的辅助作用, 但凭借系统自带的状态监测单元远远达不到提供故障诊断所需要的全部信息的要求。
3 建立数学模型
通过绘制TCU 系统的故障机理图, 我们可以完整地分析所有可能引起某个故障事件发生的全部故障原因, 并且可以归纳得到进行故障诊断的数学模型。下面以代码为118 的故障事件机理图为例, 分析故障产生的原因并根据分析建立应用于整个系统的诊断数学模型。
整张机理图由信号和对信号的处理两部分组成, 其中信号分为原始信号、中间信号和最终信号。原始信号与硬件直接联系, 是不可再分割和细化的。原始信号的错误会导致中间信号的错误, 逐层传递, 导致最终信号错误, 错误的最终信号传入诊断模块, 输出故障代码。
车辆管理职称论文发表：《社科纵横》(学术版)1985年创刊。《社科纵横》(新理论版)2006年创刊，为甘肃社会科学界联合会一级理论期刊。
