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。實現自動變速控制，使駕駛更簡單。文章發表在《社科縱橫》上，是省級期刊發表范文，供同行參考。

　　關鍵詞: 牽引控制單元,故障診斷,數學模型,相對隸屬度

　　前言

　　TCU (牽引控制單元) 是一種用于鐵路機車的模塊化微處理器控制單元。它是SIBAS32 系統( Siemens 32 位微型處理器的列車自動系統) 的重要組成部分。TCU 被用來控制電力驅動設備, 其作用是實現合理有效的牽引和制動。作為機車控制的重要組成部分, TCU 必須長期保持安全平穩的工作狀態。因此, 對TCU 進行實時維護、迅速排除故障是鐵路機車公司的重要任務。這其中, 最關鍵的環節是進行故障診斷, 即在故障發生之后迅速找到故障癥結之所在, 這樣才能迅速排除故障。

　　現有的故障診斷方法, 概括起來主要分為三大類:

　　(1) 基于數學模型的診斷方法[ 1 ] , 指在建立診斷對象數學模型的基礎上, 按一定的數學方法對被測信息進行處理診斷, 文獻[ 1 ] 對系統建模并作結構分解, 將對系統的診斷置于對子系統的診斷之上;

　　(2) 基于信號處理的診斷方法。通常是利用信號模型, 如相關函數、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 ] 。計算機技術的飛速發展, 使得基于知識的故障診斷方法應運而生, 文獻[ 3 ] 提出了綜合模糊數學和神經網絡技術的智能化方法, 用以故障診斷和監測。文獻[ 4 ] 運用遺傳算法構造分類學習器以進行電力傳輸網絡故障的在線診斷。

　　文章以牽引控制單元TCU 故障機理圖為出發點, 建立其故障診斷的數學模型, 運用模糊數學進行診斷優化, 最后用專家系統的形式把知識集成地表達出來。

　　1 　系統分析

　　TCU 系統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TCU 硬件結構如圖1 所示。

　　2 　狀態監測

　　SIBAS32 系統自帶一個狀態監測單元, 在系統發生故障時, 狀態監測單元提示系統出錯, 給出故障代碼(數值在1～317 之間, 表示某個故障事件的發生) 。同時監測單元提供7 個邏輯字、2 個控制字和2 個狀態字, 每個信號字由4 位16 進制數表示, 表示故障發生時機車的軟硬件輸入輸出的狀態。故障代碼只能描述故障現象, 它和信號字一樣, 對于故障診斷起到很好的輔助作用, 但憑借系統自帶的狀態監測單元遠遠達不到提供故障診斷所需要的全部信息的要求。

　　3 　建立數學模型

　　通過繪制TCU 系統的故障機理圖, 我們可以完整地分析所有可能引起某個故障事件發生的全部故障原因, 并且可以歸納得到進行故障診斷的數學模型。下面以代碼為118 的故障事件機理圖為例, 分析故障產生的原因并根據分析建立應用于整個系統的診斷數學模型。

　　整張機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系, 是不可再分割和細化的。原始信號的錯誤會導致中間信號的錯誤, 逐層傳遞, 導致最終信號錯誤, 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表：《社科縱橫》(學術版)1985年創刊。《社科縱橫》(新理論版)2006年創刊，為甘肅社會科學界聯合會一級理論期刊。