一種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開一種高速鐵路信號系統(tǒng)故障檢測的方法和系統(tǒng)。高速鐵路信號系統(tǒng)故障檢測方法包括：確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點；命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)，并記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)；統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩陣；通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析，以定位當(dāng)前高鐵信號系統(tǒng)中的故障節(jié)點。
【專利說明】
-種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高速鐵路信號系統(tǒng)安全控制與監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種高鐵信號 系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速列車追尾和冒進(jìn)事故時有發(fā)生，高鐵信號系統(tǒng)未能快速準(zhǔn)確地診斷和定位故 障是原因之一。目前，信號系統(tǒng)是各種信號設(shè)備和子系統(tǒng)及其輔助設(shè)備的集成，它側(cè)重于不 同設(shè)備或子系統(tǒng)之間的接口技術(shù)，W及不同信號廠商的信號設(shè)備在構(gòu)成系統(tǒng)時的互聯(lián)互 通，缺少各子系統(tǒng)之間的相互測試和驗證。信號系統(tǒng)故障檢測存在的問題如下：
[0003] (1)故障檢測和定位集中在某個設(shè)備或者器件層面，軌道電路、應(yīng)答器、車站信號 設(shè)備W及計算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)等為主要的故障檢測對象。各種與信號設(shè)備配套的維修管理終 端主要考慮本設(shè)備狀態(tài)與故障檢測，功能單一。但是，信號系統(tǒng)是一個互聯(lián)互通，具有高度 數(shù)據(jù)交互特性的系統(tǒng)，某一器件或設(shè)備的故障極有可能對其他相連的設(shè)備產(chǎn)生影響，而目 前對器件及設(shè)備級的故障檢測無法從系統(tǒng)整體的角度充分考慮信號系統(tǒng)間的聯(lián)系和影響， 一旦故障定位或處理不及時，很容易使故障擴(kuò)大化，造成非常嚴(yán)重的后果。
[0004] (2)故障檢測的智能程度不高?，F(xiàn)有信號系統(tǒng)雖然存儲有大量的歷史檢測數(shù)據(jù)及 故障數(shù)據(jù)，但是總體來看，缺乏對數(shù)據(jù)的挖掘和再利用，尤其是對故障數(shù)據(jù)的分析。大部分 故障檢測和定位依靠人工判斷，效率低下，不能綜合利用各種信息，W靈活的診斷策略實現(xiàn) 智能故障檢測。
[0005] 因此，從系統(tǒng)層面研究高鐵信號系統(tǒng)的故障檢測和定位，并采用智能算法求解判 決系統(tǒng)故障，使系統(tǒng)及時做出應(yīng)對故障的響應(yīng)，對保證列車運行安全具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例提供一種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)，用W從系統(tǒng)層面實現(xiàn) 高鐵信號系統(tǒng)的故障檢測和定位，保證行車安全。
[0007] -方面，本申請實施例提供了一種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法，包括：
[000引確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點;命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被 測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)，并記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng);統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點 接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩陣；通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分 析，W定位當(dāng)前高鐵信號系統(tǒng)中的故障節(jié)點。
[0009] 可選地，上述命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)包 括：
[0010] 命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試碼，所述測試碼代表 根據(jù)故障專家?guī)旌托盘栂到y(tǒng)功能確定的測試任務(wù)。
[0011] 可選地，上述記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)包括：
[0012] 若所述測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù)存信息一致， 則記錄該被測節(jié)點為正常；
[0013] 若所述測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù)存信息不一 致，則記錄該被測節(jié)點為故障。
[0014] 進(jìn)一步地，上述測試任務(wù)中包含時間戳，且所述測試節(jié)點和所述被測節(jié)點的時間 戳保持一致;則，
[0015] 所述記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)包括：
[0016] 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的、與預(yù)存信息一致的測試結(jié) 果，則記錄該被測節(jié)點為正常；
[0017] 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)未接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果、或者在規(guī)定時 間內(nèi)接受到與預(yù)存信息不一致的測試結(jié)果，則記錄該被測節(jié)點為故障。
[0018] 進(jìn)一步地，所述記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)還包括：
[0019] 若所述現(xiàn)聯(lián)節(jié)點與被測節(jié)點之間無通信連接，則記錄該測試節(jié)點與該被測節(jié)點之 間無測試關(guān)系。
[0020] 可選地，上述通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析包括：
[0021] 從所述故障特征矩陣中提取每一個被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果，其中每一個所述被 測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果視為一組測試結(jié)果；
[0022] 通過人工免疫算法確定與所述高鐵信號系統(tǒng)的當(dāng)前故障癥候最相容的一組測試 結(jié)果，該組測試結(jié)果對應(yīng)的被測節(jié)點即為所述故障節(jié)點。
[0023] 另一方面，本申請實施例還提供了一種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)，包括：
[0024] 節(jié)點篩選單元，用于確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點；
[0025] 測試單元，用于命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任 務(wù)，并記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)；
[0026] 統(tǒng)計單元，用于統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩陣；
[0027] 分析單元，用于通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析，W定位當(dāng)前高 鐵信號系統(tǒng)中的故障節(jié)點。
[0028] 可選地，上述測試單元包括測試模塊；該測試模塊用于命令每一個所述測試節(jié)點 分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試碼，所述測試碼代表根據(jù)故障專家?guī)旌托盘栂到y(tǒng)功能確 定的測試任務(wù)。
[0029] 可選地，上述測試單元包括判斷模塊和記錄模塊；
[0030] 所述判斷模塊用于判斷測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點 的預(yù)存信息是否一致；
[0031 ]若一致，則所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為正常;若不一致，則所述記錄模塊記錄 該被測節(jié)點為故障。
[0032] 進(jìn)一步地，所述測試任務(wù)中包含時間戳，且所述測試節(jié)點和所述被測節(jié)點的時間 戳保持一致；
[0033] 所述判斷模塊用于判斷測試節(jié)點是否在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的與預(yù) 存信息一致的測試結(jié)果；
[0034] 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的、與所述預(yù)存信息一致的測 試結(jié)果，則所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為正常;否則，所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為故 障。
[0035] 進(jìn)一步地，若所述測試節(jié)點與被測節(jié)點之間無通信連接，則所述記錄模塊記錄該 測試節(jié)點與該被測節(jié)點之間無測試關(guān)系。
[0036] 可選地，上述分析單元包括：
[0037] 提取模塊，用于從所述故障特征矩陣中提取每一個被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果，其 中每一個所述被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果視為一組測試結(jié)果；
[0038] 確定模塊，用于通過人工免疫算法確定與所述高鐵信號系統(tǒng)的當(dāng)前故障癥候最相 容的一組測試結(jié)果，該組測試結(jié)果對應(yīng)的被測節(jié)點即為所述故障節(jié)點。
[0039] 本發(fā)明實施例提供的高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)，從系統(tǒng)層面診斷高鐵信 號系統(tǒng)的故障，通過建立信號系統(tǒng)故障檢測模型，采用人工免疫算法求解模型得出故障節(jié) 點，進(jìn)而采取必要的措施應(yīng)對故障，形成一套高效的智能的故障檢測方法。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發(fā)明實施例中提供的高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法的流程示意圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明實施例中的高鐵信號系統(tǒng)測試示意圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明實施例中的信號系統(tǒng)故障檢測模型建立框圖；
[0043] 圖4是人工免疫算法求解信號系統(tǒng)故障模型流程圖；
[0044] 圖5是本發(fā)明實施例中的高鐵信號系統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖6是圖5中的測試單元的示意圖；
[0046] 圖7是圖5中的分析單元的示意圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施示例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例 性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0048] 高鐵信號系統(tǒng)級故障檢測和定位主要分為兩個階段:測試階段和檢測階段(也稱 診斷階段）。測試階段根據(jù)信號系統(tǒng)的特點建立系統(tǒng)檢測模型，并制定相應(yīng)的測試規(guī)則，W 獲取系統(tǒng)中節(jié)點間的測試結(jié)果;檢測階段則根據(jù)測試結(jié)果，尋找合適的檢測算法，求解得出 故障節(jié)點。需要說明的是，得出測試結(jié)果后，檢測過程的必要性在于:在測試過程中，會有故 障節(jié)點參與測試的現(xiàn)象，運樣會造成不可靠的測試結(jié)果，所W要通過檢測算法來進(jìn)一步剔 除錯誤的測試結(jié)果，并對所有結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，得出系統(tǒng)中節(jié)點的最終故障狀態(tài)。
[0049] 針對上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)。
[0050] 結(jié)合附圖1所示，本發(fā)明實施例中提供的高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法，包括：
[0051 ] SlOl，確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點。
[0052] 該步驟可W由測試人員根據(jù)經(jīng)驗值選定，也可W由系統(tǒng)自動根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行匹 配選擇。
[0053] S102,命令每一個測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)，并記錄所述 多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)。
[0054] 在該步驟中，命令每一個測試節(jié)點分別向多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)的形式可W 是但不限于是，命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試碼，所述測試 碼代表根據(jù)故障專家?guī)旌托盘栂到y(tǒng)功能確定的測試任務(wù)。
[0055] 在該步驟中，記錄多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)的規(guī)則包括但不限于：
[0056] 將被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與測試節(jié)點中的預(yù)存信息進(jìn)行比對，若測試節(jié)點接收 到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù)存信息一致，則記錄該被測節(jié)點為正常;若 所述測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù)存信息不一致，則記錄該 被測節(jié)點為故障。
[0057] 進(jìn)一步地，如果上述測試任務(wù)中包含時間戳，且所述測試節(jié)點和所述被測節(jié)點的 時間戳保持一致;那么，在測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的、與預(yù)存信息一致 的測試結(jié)果時，記錄該被測節(jié)點為正常;在所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)未接收到被測節(jié)點 反饋的測試結(jié)果、或者在規(guī)定時間內(nèi)接受到與預(yù)存信息不一致的測試結(jié)果時，記錄該被測 節(jié)點為故障。
[0058] S103,統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩陣。
[0059] S104,通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析，W定位當(dāng)前高鐵信號系 統(tǒng)中的故障節(jié)點。
[0060] 在該步驟中，通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析包括：
[0061] 從所述故障特征矩陣中提取每一個被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果，其中每一個所述被 測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果視為一組測試結(jié)果;通過人工免疫算法確定與所述高鐵信號系統(tǒng)的 當(dāng)前故障癥候最相容的一組測試結(jié)果，該組測試結(jié)果對應(yīng)的被測節(jié)點即為所述故障節(jié)點。
[0062] 下面結(jié)合實際的高鐵信號系統(tǒng)對上述故障檢測方法進(jìn)行說明。
[00創(chuàng)第一步，建立高鐵信號系統(tǒng)同一場景同一時間的故障檢測模型。
[0064] 高鐵信號系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，由中國列車運行控制系統(tǒng)（CTCS，畑inese Train Control System)、聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI,Computer based Interlocking)、調(diào)度集中（CTC, Centralized化affix ControDS個子系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)構(gòu)成。各子系統(tǒng)及設(shè)備功能差異較 大，數(shù)據(jù)流的方向也不同，既有單向傳輸，也有雙向傳輸。部分設(shè)備具有雙向通信能力，可為 互測和信息共享提供通道，比如CTC、RBC(Radio Block Center)、TCC(Train Control Center)、TSRS(Temporary Speed Restriction Server)、CBI、ATP(Automatic Train Protection)等，運類設(shè)備可作為雙向節(jié)點，既可作為測試者也可作為被測試者;部分設(shè)備， 比如軌道電路和應(yīng)答器，不具備計算分析的能力，只能作為單向節(jié)點，即作為被測試者。本 發(fā)明實施例在原有系統(tǒng)級故障檢測理論對節(jié)點定義的基礎(chǔ)上，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)提取信號系統(tǒng) 的節(jié)點作為測試節(jié)點和被測節(jié)點。確定信號系統(tǒng)測試節(jié)點之后，借鑒故障專家?guī)煨畔⒓靶?息交互特性，明確節(jié)點間的相互測試任務(wù)。其中，故障專家?guī)煨畔⒅饕窍到y(tǒng)記錄的專家經(jīng) 驗積累，列車運行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出哪些特點時，即可判定有故障趨勢或者已經(jīng)故障。將信號系統(tǒng) 車載設(shè)備W車載ATP代替，并依據(jù)信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，建立信號系統(tǒng)測試圖如圖2所示。圖2中， 每一個圓圈表示一個測試節(jié)點，雙向箭頭表示連接的兩個節(jié)點之間可W相互測試;單向箭 頭所指向的節(jié)點，只能作為被測試者。
[0065] CTCS-3級列控系統(tǒng)根據(jù)運營需求，具有行車許可、注冊與啟動、等級轉(zhuǎn)換等14個運 營場景。選擇其中一個運營場景，限定信號系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的信息交互在同一場景下。運 樣，各子系統(tǒng)及設(shè)備之間的交互數(shù)據(jù)都服務(wù)于同一個系統(tǒng)功能，數(shù)據(jù)完備并且聯(lián)系緊密，奠 定了信號系統(tǒng)節(jié)點之間相互測試的基礎(chǔ)。
[0066] 整個信號系統(tǒng)采用NTP(化twork Time Protocol)協(xié)議保持子系統(tǒng)之間的時鐘同 步。系統(tǒng)測試圖各節(jié)點的交互信息中含有時間戳，運樣，將時間戳作為確定測試結(jié)果的一個 重要指標(biāo)。各節(jié)點的時間戳來源于同一個時鐘，由此保證故障檢測模型建立在同一時間基 準(zhǔn)上。考慮物理傳輸、計算時延等因素，提前確定一個可接受的時間區(qū)間，如果被測節(jié)點的 時間戳在可接受的時間區(qū)間內(nèi)，則認(rèn)為測試結(jié)果可信，否則，認(rèn)為被測節(jié)點故障。整個信號 系統(tǒng)故障檢測模型建立框圖如圖3所示。信號系統(tǒng)執(zhí)行互測的過程為:①在現(xiàn)有信號系統(tǒng)中 提前植入軟件測試模塊;②測試節(jié)點發(fā)送一系列測試碼給被測節(jié)點，其中，測試碼代表的含 義為根據(jù)故障專家?guī)旌托盘栂到y(tǒng)功能確定的測試任務(wù);③被測節(jié)點返回輸出響應(yīng);④測試 節(jié)點比較返回的輸出響應(yīng)和預(yù)期結(jié)果是否相符，從測試節(jié)點的角度判定被測節(jié)點是否故 障。除軌道電路和應(yīng)答器外，其它設(shè)備中植入軟件測試模塊。W行車許可場景為例，說明測 試過程。RBC依據(jù)線路的臨時限速信息、列車的位置信息、軌道電路占用信息W及進(jìn)路信息 等，生成行車許可MA(Movement Authority)。最后，車載ATP參照RBC發(fā)送的MA，對行車許可 實行監(jiān)督，同時生成制動模式曲線控制列車的運行。在運個過程中，RBC計算生成MA需要的 基礎(chǔ)信息有臨時限速信息、列車位置信息、進(jìn)路信息、軌道電路占用信息等。其中，RBC和TCC 可同時獲取臨時限速信息，前者可通過軟件測試模塊向后者發(fā)送測試任務(wù)，TCC返回測試結(jié) 果，RBC比較測試結(jié)果的限速位置、時間、限速值是否和自身的限速信息一致。若一致，輸出 節(jié)點正常的結(jié)果信息;若不一致，輸出TCC故障的結(jié)果信息。同理，列車位置信息、進(jìn)路信息、 軌道電路占用信息也可通過類似的方法判斷。
[0067] 匯總同一場景、同一時間的測試結(jié)果，按照PMC規(guī)則得出故障特征矩陣。此時，得出 的故障特征矩陣稱為測試無效模型，因為有可能故障節(jié)點參與了測試過程，使得測試結(jié)果 不可信。所W，有了測試結(jié)果之后還需要通過算法科學(xué)地分析確定最終的故障節(jié)點。
[00側(cè)第二步，基于人工免疫算法求解故障模型。
[0069] 系統(tǒng)級故障檢測的目的就是找到與癥候相容的唯一故障模式。本發(fā)明實施例采用 人工免疫算法求解故障模型。故障特征矩陣作為輸入，W該算法的智能性和適應(yīng)性自動尋 找最恰當(dāng)?shù)墓收夏Ｊ健?br>[0070] 人工免疫系統(tǒng)與高鐵信號系統(tǒng)故障檢測的相似點如下:信號系統(tǒng)故障檢測的目的 是為了綜合多種信息識別正常節(jié)點和故障節(jié)點，進(jìn)而對故障節(jié)點進(jìn)行報警或者修復(fù);免疫 系統(tǒng)的功能是識別機(jī)體中的自身細(xì)胞和非己細(xì)胞，并產(chǎn)生特定抗體消滅抗原，實現(xiàn)免疫。高 鐵信號系統(tǒng)中，每一個故障集都由一個與之相容的故障癥候唯一確定，運個與故障集相容 的癥候在免疫系統(tǒng)中表現(xiàn)為抗體識別抗原所依據(jù)的抗原分子的特異性結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中所有節(jié) 點的狀態(tài)集合稱為系統(tǒng)的故障模式，所有節(jié)點的測試結(jié)果集合稱為系統(tǒng)的癥候。
[0071] 高鐵信號系統(tǒng)某一時刻節(jié)點互測結(jié)果如表1所示，即得到信號系統(tǒng)的測試無效模 型。
[0072] 表1某時刻信號系統(tǒng)互測結(jié)果 ^pn-7〇1
[0074] 表1中，首行表示測試節(jié)點，首列表示被測節(jié)點，測試結(jié)果按照表2所示PMC規(guī)則標(biāo) 識，此外，兩者無測試關(guān)系的記做-1。表1整體看做是某個設(shè)備故障時對應(yīng)的故障癥候，某故 障設(shè)備即為一個故障集，等價于一個抗原;每一列相互測試的結(jié)果即為一個故障模式，等價 于一個抗體。
[0075] 表 2PMC 規(guī)則
[0076]
[0077] 獲得信號系統(tǒng)測試結(jié)果，即故障特征矩陣之后，利用人工免疫算法求解矩陣，定位 確切的故障節(jié)點。具體流程如圖4所示，步驟如下：
[0078] 第1步:初始化種群抗體POP。利用函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生一個基數(shù)為X的潛在抗體。種群大 小，即抗體的個數(shù)用N表示。比如隨機(jī)生成的種群POP中，其中一個抗體是(00000010)，x = 8， 依次對應(yīng)的節(jié)點為:CTC，CBI，ATP，RBC，TCC，TSRS，軌道電路，應(yīng)答器。其中，0表示節(jié)點正常， 1表示節(jié)點故障。
[00巧]第2步:計算親和度。
[0080] 計算初始種群中每個故障模式關(guān)于輸入故障癥候的親合度，即：計算初始種群POP 與表1所示故障特征矩陣的親和度。定義抗體abi與abk之間的親和度為
[0081]
[0082] 式中，||*11表示歐式距離，N表示抗體個數(shù)。上式表明，抗體與抗體在空間上的距 離越小，其親和度就越大，抗體之間刺激或抑制作用越強(qiáng)。
[0083] 第3步:克隆。
[0084] 選擇a個親和度最高的抗體，構(gòu)成一個新的集合。
[0085] 將抗體種群POP中的抗體按親和度大小降序排列，得到:Abs = {abi，ab2，…，abw}， 且aff (abi)〉aff (abi+1)，i = I，2,…，N-I.從Abs中選取親和度大于平均值T的a個抗體構(gòu)成 一個新的集合，定
[0086]克隆運a個最好的個體，擴(kuò)充抗體種群，克隆的規(guī)模與親和度的大小成正比。
[0087]第4步:變異。
[0088] 構(gòu)造多種抗體的變異算子:換位算子，移位算子，逆序算子。
[0089] 換位算子:隨機(jī)選取抗體字符串中兩個字符交換其位置形成新的抗體。
[0090] 移位算子:隨機(jī)選取抗體字符串中一個子串，循環(huán)左(右)移該子串形成新的抗體。
[0091] 逆序算子:隨機(jī)選取抗體字符串中一個子串，首尾翻轉(zhuǎn)該子串形成新的抗體。
[0092] 選擇一種或者多種變異算子，從克隆體中隨機(jī)選取抗體字符串進(jìn)行基因變異，形 成新的抗體種群CLONES基因突變的概率與親和度的大小成反比。
[0093] 第5步:重新選擇最好抗體(故障模式）。
[0094] 重新計算新種群化0肥*中抗體的親和度，按照第3步的方法選擇親和度最高的抗 體組成新的種群POP*。
[00M]第6步:替換最差抗體。
[0096] 用隨機(jī)產(chǎn)生的新抗體替換POP沖親和度排在后10%的一些抗體。
[0097] 第7步:判斷算法終止。
[0098] 當(dāng)找到一個抗體abGPOP*與抗原(實際故障集合)相一致時，算法終止。
[0099] 輸出抗體ab =( 00010000 )，依次對應(yīng)的節(jié)點為:CTC，CBI，ATP，RBC，TCC，TSRS，軌道 電路，應(yīng)答器。由此可W得出RBC故障。
[0100] 根據(jù)如上步驟求得正確的故障模式為RBC故障。在實際測試過程中，均可得到類似 表1所示的測試結(jié)果，都可W按照如上算法求得故障向量。確定故障節(jié)點后，信號系統(tǒng)可根 據(jù)故障等級W及故障的危害程度做出如下響應(yīng):停止列車運行、改變列車運行、信號系統(tǒng)重 構(gòu)和設(shè)備維修等。
[0101] 本發(fā)明實施例還提供了一種用W實現(xiàn)上述高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法的系統(tǒng)。如 圖5所示，本發(fā)明實施例提供的高鐵信號系統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)50包括：
[0102] 節(jié)點篩選單元51，用于確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點；
[0103] 測試單元52,用于命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任 務(wù)，并記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)；
[0104] 統(tǒng)計單元53,用于統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩 陣；
[0105] 分析單元54,用于通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析，W定位當(dāng)前 高鐵信號系統(tǒng)中的故障節(jié)點。
[0106] 可選地，如圖6所示，上述測試單元52包括測試模塊;該測試模塊用于命令每一個 所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試碼，所述測試碼代表根據(jù)故障專家?guī)旌托?號系統(tǒng)功能確定的測試任務(wù)。
[0107] 可選地，如圖6所示，上述測試單元52包括判斷模塊和記錄模塊；
[0108] 所述判斷模塊用于判斷測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點 的預(yù)存信息是否一致；
[0109] 若一致，則所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為正常;若不一致，則所述記錄模塊記錄 該被測節(jié)點為故障。
[0110] 進(jìn)一步地，所述測試任務(wù)中包含時間戳，且所述測試節(jié)點和所述被測節(jié)點的時間 戳保持一致；
[0111] 所述判斷模塊用于判斷測試節(jié)點是否在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的與預(yù) 存信息一致的測試結(jié)果；
[0112] 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的、與所述預(yù)存信息一致的測 試結(jié)果，則所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為正常;否則，所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為故 障。
[0113] 進(jìn)一步地，若所述測試節(jié)點與被測節(jié)點之間無通信連接，則所述記錄模塊記錄該 測試節(jié)點與該被測節(jié)點之間無測試關(guān)系。
[0114] 可選地，如圖7所示，上述分析單元54包括：
[0115] 提取模塊，用于從所述故障特征矩陣中提取每一個被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果，其 中每一個所述被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果視為一組測試結(jié)果；
[0116] 確定模塊，用于通過人工免疫算法確定與所述高鐵信號系統(tǒng)的當(dāng)前故障癥候最相 容的一組測試結(jié)果，該組測試結(jié)果對應(yīng)的被測節(jié)點即為所述故障節(jié)點。
[0117] 本發(fā)明實施例提供的高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法和系統(tǒng)，從系統(tǒng)層面診斷高鐵信 號系統(tǒng)的故障，通過建立信號系統(tǒng)故障檢測模型，采用人工免疫算法求解模型得出故障節(jié) 點，進(jìn)而采取必要的措施應(yīng)對故障，形成一套高效的智能的故障檢測方法。
[0118] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測方法，其特征在于，包括： 確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點； 命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)，并記錄所述多個被 測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)； 統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩陣； 通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析，以定位當(dāng)前高鐵信號系統(tǒng)中的故障 節(jié)點。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述 多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)包括： 命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試碼，所述測試碼代表根據(jù) 故障專家?guī)旌托盘栂到y(tǒng)功能確定的測試任務(wù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響 應(yīng)包括： 若所述測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù)存信息一致，則記 錄該被測節(jié)點為正常； 若所述測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù)存信息不一致，則 記錄該被測節(jié)點為故障。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述測試任務(wù)中包含時間戳，且所述測試 節(jié)點和所述被測節(jié)點的時間戳保持一致； 所述記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)包括： 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的、與預(yù)存信息一致的測試結(jié)果， 則記錄該被測節(jié)點為正常； 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)未接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果、或者在規(guī)定時間內(nèi) 接受到與預(yù)存信息不一致的測試結(jié)果，則記錄該被測節(jié)點為故障。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測 試響應(yīng)還包括： 若所述測試節(jié)點與被測節(jié)點之間無通信連接，則記錄該測試節(jié)點與該被測節(jié)點之間無 測試關(guān)系。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過人工免疫算法對所述故障特征矩 陣進(jìn)行分析包括： 從所述故障特征矩陣中提取每一個被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果，其中每一個所述被測節(jié) 點對應(yīng)的測試結(jié)果視為一組測試結(jié)果； 通過人工免疫算法確定與所述高鐵信號系統(tǒng)的當(dāng)前故障癥候最相容的一組測試結(jié)果， 該組測試結(jié)果對應(yīng)的被測節(jié)點即為所述故障節(jié)點。7. -種高鐵信號系統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括： 節(jié)點篩選單元，用于確定多個測試節(jié)點和多個被測節(jié)點； 測試單元，用于命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試任務(wù)，并 記錄所述多個被測節(jié)點反饋的測試響應(yīng)； 統(tǒng)計單元，用于統(tǒng)計所述多個測試節(jié)點接收到的測試響應(yīng)并形成故障特征矩陣； 分析單元，用于通過人工免疫算法對所述故障特征矩陣進(jìn)行分析，以定位當(dāng)前高鐵信 號系統(tǒng)中的故障節(jié)點。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測試單元包括測試模塊； 所述測試模塊用于命令每一個所述測試節(jié)點分別向所述多個被測節(jié)點發(fā)送測試碼，所 述測試碼代表根據(jù)故障專家?guī)旌托盘栂到y(tǒng)功能確定的測試任務(wù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測試單元包括判斷模塊和記錄模塊； 所述判斷模塊用于判斷測試節(jié)點接收到被測節(jié)點反饋的測試結(jié)果與該測試節(jié)點的預(yù) 存信息是否一致； 若一致，則所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為正常;若不一致，則所述記錄模塊記錄該被 測節(jié)點為故障。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測試任務(wù)中包含時間戳，且所述測試 節(jié)點和所述被測節(jié)點的時間戳保持一致； 所述判斷模塊用于判斷測試節(jié)點是否在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的與預(yù)存信 息一致的測試結(jié)果； 若所述測試節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)接收到被測節(jié)點反饋的、與所述預(yù)存信息一致的測試結(jié) 果，則所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為正常;否則，所述記錄模塊記錄該被測節(jié)點為故障。11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其特征在于， 若所述測試節(jié)點與被測節(jié)點之間無通信連接，則所述記錄模塊記錄該測試節(jié)點與該被 測節(jié)點之間無測試關(guān)系。12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析單元包括： 提取模塊，用于從所述故障特征矩陣中提取每一個被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果，其中每 一個所述被測節(jié)點對應(yīng)的測試結(jié)果視為一組測試結(jié)果； 確定模塊，用于通過人工免疫算法確定與所述高鐵信號系統(tǒng)的當(dāng)前故障癥候最相容的 一組測試結(jié)果，該組測試結(jié)果對應(yīng)的被測節(jié)點即為所述故障節(jié)點。
【文檔編號】G01R31/00GK105954607SQ201610252220
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】王俊峰, 康仁偉, 趙青鶴, 代立疆
【申請人】北京交通大學(xué)