随着世界高速列车的发展,我国也由全国铁路第六次提速后全面进入高速铁路时代。目前依据CRH系列“和谐号”动车组列车,我国已经建立起世界最大的高速列车铁路网,并以日承载量过百万人次的数量,雄踞世界高速铁路网之首。不仅如此,鉴于我国高速列车的快速壮大,我国高速列车也即将顺利走出国门,为世界高速铁路更好的服务。因此,保障高速列车的高效稳定的运行必然十分重要。而牵引系统作为高速列车的动力之源,其系统的稳定性、有效性、安全性的至关重要更不容忽视。本文针对高速列车牵引系统的故障诊断问题,特别是牵引系统多故障的检测与分离问题,设计了两种基于多模型的多故障检测与分离方案。结合异步多传感器融合估计,改进了所提出方案中的模型滤波算法。本文的具体工作如下:针对高速列车牵引系统的牵引变流器,分析了工作机理,建立了相关数学模型;并考虑了牵引电机作为牵引变流器的负载,以矢量控制的角度优化了牵引变流器的模型。针对高速列车牵引系统的牵引电机,论述了已有的相关数学模型,并对其作了一定简化。针对高速列车牵引系统的各个组成部分的常见故障作了详尽论述。基于已论述的高速列车牵引系统常见故障,建立多故障模型集。基于多模型的方法,设计了与各个故障模型匹配的观测器,能够生成广义残差集,实现牵引电机系统多故障的检测与定位隔离。同时还能够做到对系统干扰,以及系统建模不确定性的鲁棒性。在仿真中,以牵引电机定子绕组故障为考虑,并加入了实际的系统干扰,验证了所提基于多模型的高速列车牵引电机多故障分离方案的可行性,有效性。基于第一种基于多模型的多故障分离方案的缺陷,本文又提出了基于交互式多模型的多故障诊断方案;同时考虑了高速列车系统实际存在的传感器冗余的特征,引入了异步多传感器的融合估计,改进了所提方案中的模型滤波算法,同样能够实现系统多故障的检测与定位隔离。在仿真中,以牵引逆变器系统多元器件故障为考虑,验证了所提基于交互多模型的高速列车多故障分离方案的切实有效性,并以实际系统多发性的故障提高了论文的应用价值以及多故障诊断策略在实际应用中的有效性。