摘要: Transmission Control Unit即自動變速箱控制單元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自動變速器。實現(xiàn)自動變速控制，使駕駛更簡單。文章發(fā)表在《社科縱橫》上，是省級期刊發(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系統(tǒng)) 的重要組成部分。TCU 被用來控制電力驅(qū)動設(shè)備, 其作用是實現(xiàn)合理有效的牽引和制動。作為機(jī)車控制的重要組成部分, TCU 必須長期保持安全平穩(wěn)的工作狀態(tài)。因此, 對TCU 進(jìn)行實時維護(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 ] , 指在建立診斷對象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上, 按一定的數(shù)學(xué)方法對被測信息進(jìn)行處理診斷, 文獻(xiàn)[ 1 ] 對系統(tǒng)建模并作結(jié)構(gòu)分解, 將對系統(tǒng)的診斷置于對子系統(tǒng)的診斷之上;

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

　　(3) 基于人工智能的診斷方法[ 3 -6 ] 。計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 使得基于知識的故障診斷方法應(yīng)運而生, 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。文獻(xiàn)[ 4 ] 運用遺傳算法構(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, 建立其故障診斷的數(shù)學(xué)模型, 運用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行診斷優(yōu)化, 最后用專家系統(tǒng)的形式把知識集成地表達(dá)出來。

　　1 　系統(tǒng)分析

　　TCU 系統(tǒng)由軟件部分和硬件部分組成, 一般運行情況下, 軟件部分具有極高的可靠性, 所以整個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

　　SIBAS32 系統(tǒng)自帶一個狀態(tài)監(jiān)測單元, 在系統(tǒng)發(fā)生故障時, 狀態(tài)監(jiān)測單元提示系統(tǒng)出錯, 給出故障代碼(數(shù)值在1～317 之間, 表示某個故障事件的發(fā)生) 。同時監(jiān)測單元提供7 個邏輯字、2 個控制字和2 個狀態(tài)字, 每個信號字由4 位16 進(jìn)制數(shù)表示, 表示故障發(fā)生時機(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, 它和信號字一樣, 對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)用于整個系統(tǒng)的診斷數(shù)學(xué)模型。

　　整張機(jī)理圖由信號和對信號的處理兩部分組成, 其中信號分為原始信號、中間信號和最終信號。原始信號與硬件直接聯(lián)系, 是不可再分割和細(xì)化的。原始信號的錯誤會導(dǎo)致中間信號的錯誤, 逐層傳遞, 導(dǎo)致最終信號錯誤, 錯誤的最終信號傳入診斷模塊, 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?！渡缈瓶v橫》(新理論版)2006年創(chuàng)刊，為甘肅社會科學(xué)界聯(lián)合會一級理論期刊。