制动系统是和谐1型(HXD1)机车的核心设备,为了保证机车的安全运行,对制动系统的运行状态进行准确有效的在线诊断是一项紧迫而重要的课题。针对制动系统的传感器故障诊断难点以及分布式模块化的构造特点,本文以制动系统的故障在线精确诊断为目标,对制动系统重要传感器的故障诊断和在线诊断系统柔性可重构的实现这两个关键技术进行研究。首先,根据HXD1型机车制动系统的故障特性,将故障分为硬故障和软故障来进行分类研究,给出了硬故障知识诊断和软故障PCA诊断相结合的整体故障诊断方案。着重分析了制动系统中传感器软故障诊断中难于获取精确解析模型以及知识诊断其判定规则的不适用性难点,并因此引入了PCA方法进行诊断。针对制动系统多工况特性,提出了一种基于多工况多主元模型的在线诊断方法,定义稳态因子作为工况的稳态判断依据,根据工况变化匹配相应的主元模型进行在线检测,并通过试验仿真验证了PCA方法的故障诊断能力。其次,针对制动系统在运煤线上某种固定工况下长期运行时传统PCA方法模型精度和故障判定参数失准的实时性缺陷,本文提出了一种基于自适应步进机制的PCA诊断方法。以适当的步长更新制动系统的主元模型,从而实时跟随制动系统运行参数的漂移,通过仿真实验的对比证明,本方法能够更快速精确地检测出故障源,提升了软故障在线诊断的精确性和实时性。最后,根据制动系统运行过程中组态可变、模块交互关系复杂多变的特点,设计了基于柔性可重构思想的在线诊断系统的软硬件实现方案,采用模块化设计,在制动系统工作模块出现变化或者异常的情况下,在线诊断系统以柔性可重构的方式实现跟随响应。论文给出了系统在大秦线上的实际运行结果,证明了本文设计的在线诊断系统在保障机车安全运行方面是完全有效可行的。