1.基于优化准则的高速列车空气制动系统早期故障分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，采集高速列车历史运行工况下，包含正常制动过程的多组制动缸压力测量数据，构成多个训练数据集；

步骤二，选取制动过程的平稳减速阶段，计算步骤一中每个训练数据集所包含相应样本的故障检测组合指标，并求取故障检测组合指标的阈值；

步骤三，在高速列车实际运行工况下，选取制动过程的平稳减速阶段，实时采集当前时刻的制动缸压力数据作为测试样本，计算该样本的故障检测组合指标，并与步骤二的阈值比较判断有无早期故障发生；

步骤四，若步骤三判断有早期故障发生，再基于优化准则，对当前异常样本在不同故障方向上进行重构，若重构后的故障检测组合指标低于步骤二的阈值，则断定找到了故障根源，实现了早期故障分离；

所述步骤一的具体过程为：

基于高速列车历史运行监测数据，在其空气制动系统正常工作情况下，收集制动过程中每节列车的制动缸压力测量数据，构成多个训练数据集；假设共采集了q个训练数据集，分别记为矩阵X1，X2，…，Xq，其中，训练数据集的每一行代表对应采样时刻多个制动缸压力的测量值，设制动缸数量为m；每个矩阵的行数代表该数据集包含的样本个数，假设为Np,p＝1,2,...,q；

所述步骤二的具体过程为：

基于步骤一中的数据集，仅关注并筛选出每个数据集中处于制动过程平稳减速阶段的T

样本；将任意一个符合要求的训练样本记为x＝[x1,x2,...,xm]，其中xi代表制动保持阶段某样本第i个制动缸的压力取值；

采用如下公式计算故障检测组合指标：s

其中，x表示在制动保持阶段压力的理想设定值，是已知量； 表示该样本所含m个制动缸压力的平均值，代表了不同制动缸压力的中心取值；故障检测组合指标计算s 2

公式(1)中的第一项(xi‑x) 表示制动缸压力跟踪设定值的偏差程度，第二项 表示不同制动缸压力取值的分散程度；

将步骤一中q个训练数据集中所有符合要求的样本代入到公式(1)求得每个样本的组2

合指标取值，假设符合要求的样本总数为N，那么组合指标的阈值η按下式求取：将阈值定为所有N个样本故障检测组合指标中的最大值；

所述步骤三的具体过程为：

高速列车实际运行时，当制动过程到达制动保持阶段，依次采集当前时刻的制动缸压t

力数据作为测试样本，记作x ，每个元素表示对应制动缸的压力，与步骤二中训练样本中元t

素含义一致；根据步骤二中故障检测组合指标的定义公式(1)，求出测试样本x的组合指标t 2

取值，并根据阈值判断是否有早期故障发生；若Index(x)＞η，则认为有早期故障发生，否则判定高速列车空气制动系统处于正常运行状态；

所述步骤四的具体过程为：

根据步骤三的判断结果，在有故障发生的前提下，基于优化准则，沿着可能的故障方向对样本的组合指标进行重构，假定总共有J个可能的故障方向，记为{Ξj,j＝1,2,...,J}；故障方向根据一线工程师专家经验获得，针对单一传感器故障类型，有m种可能的故障方向；

沿着任意第j个方向Ξj优化，计算得到重构指标值式中I代表维数为m的单位矩阵；M代表维数为m的方阵：对角元素取值均为(2m‑1)/m，非对角元素取值均为‑1/m；Ξj代表故障方向，行数为m，列数取决于具体故障形式：如果仅发生s

单一传感器故障，则列数为1，如果发生双重独立传感器故障，则列数为2；向量x维数为m，s

所有元素取值均为步骤二中的压力理想设定值x；

t 2

沿着上述所有故障方向对Index(x )＞η 进行优化，得到J个优化值2

若某个优化值低于阈值η，则认为故障重构正确，将该方向指定为实际发生故障的方向，从而实现早期故障分离。