[发明专利]一种基于决策树的轨道交通故障诊断方法和系统

权利要求书

1.一种基于决策树的轨道交通故障诊断方法，其步骤包括：

1）通过分析轨道交通设备的电路和机械结构模型确定该设备的各种故障模式和各种监测量；

2）根据轨道交通设备的各种历史监测量得到标准故障样本数据，然后采用决策树生成算法对标准故障样本数据进行分析，构造得到故障的决策树；

3）采集轨道交通设备的各种实时监测量，并采用所述决策树作为故障模式的分类模型进行分类，从而确定故障种类。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述各种故障模式包括设备故障的部位、设备故障的类型，是分类的类别属性，作为决策树的树叶。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述各种监测量包括设备运行中的状态参数，是分类的特征属性，作为决策书的中间结点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）采用决策树生成算法构造决策树的方法是：

a）树以代表训练样本的单个结点开始；

b）如果样本都在同一个类，则该结点成为树叶，并用该类标记；

c）否则，算法选择最有分类能力的属性作为决策树的当前结点；

d）根据当前决策结点属性取值的不同，将训练样本数据集划分为若干子集，每个取值形成一个分枝；

e）针对上一步得到的一个子集，重复进行先前步骤，递归形成每个划分样本上的决策树，一旦一个属性出现在一个结点上，就不必在该结点的任何后代考虑它；

f）递归划分步骤仅当下列条件之一成立时停止：

①给定结点的所有样本属于同一个类；

②没有剩余属性可以用来进一步划分样本，在这种情况下，使用多数表决将给定的结点转换成树叶，并以样本中元组个数最多的类别作为类别标记，同时存放该结点样本的类别分布；

③如果一个分枝没有样本，则以样本的多数类创建一个树叶。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）以IF-THEN形式的分类规则表示决策树，从树根开始，遍历整棵树，对每条从根到树叶的路径创建一个规则。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对于产生的决策树，步骤3）沿着给定路径上的每个“属性-值”对形成规则前件的一个合取项；决策树的叶节点包含类预测，形成规则后件。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）使用成为信息增益的基于熵的度量作为启发信息，选择能够最好地将样本分类的属性，该属性作为节点的测试或判定属性，由根结点开始根据各个属性的信息增益，逐步构建决策树。

8.一种采用权利要求1所述方法的轨道交通故障诊断系统，其特征在于，包括：

数据采集设备，用于采集轨道交通信号设备的监测数据；

数据库单元，连接所述数据采集设备，用于存储采集的历史监测数据和实时监测数据；

数据分析单元，连接所述数据库单元，用于对数据库中的历史数据进行数据分析，得到进行故障诊断的决策树，并利用数据库中的实时数据通过决策树对设备进行故障诊断；

知识库单元，连接所述数据分析单元，用于存储所述进行故障诊断的决策树。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述数据采集设备与所述数据库单元、所述数据分析单元、所述知识库单元集成于一个工作站内，通过数据总线进行数据传输；或者所述数据库单元、所述数据分析单元、所述知识库单元集成于一个工作站内，与所述数据采集设备通过以太网进行数据传输。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述数据采集设备、所述数据库单元、所述数据分析单元、所述知识库单元部署于设备运维平台中，所述数据库单元为数据库服务器，所述数据分析单元为数据分析服务器。