铁路运输安全关系着国家的经济命脉，而机车故障诊断系统是保障列车安全运行的重要组成部分。论文以8K电力机车为应用背景，为了实现机车电气故障诊断、机车运行状态监控等功能，针对8K型电力机车电气逻辑关系的复杂性、故障源的多样性、机车的重联特性，设计实现了基于专家系统与通信网络(ESCN，Expert System and Communication Network)的在线故障诊断系统。为了清楚的表达机车电气故障的传播途径，采用了基于布尔型Petri网的知识库设计方法。论文利用微机控制系统提供的电气节点状态，对机车电气线路进行了知识建模，解决了专家系统知识获取的“瓶颈”问题。基于产生式系统的推理机制确保能够快速、实时的查找到机车电气故障的故障源。产生式系统总数据库存储着机车电气节点的实时状态，论文采用节点遍历和反向推理的推理策略，利用产生式规则快速定位故障源，提高了故障查找的效率。另外，论文采用的基于预制文本法的解释器设计将故障信息和故障解决方法以用户易于理解的形式提供给用户；总线型的网络拓扑结构、令牌传递总线方式的运用，确保了系统数据采集网络通信顺畅。最后，依据系统总体结构，通过对数据采集系统各单元的硬件设计和对监控诊断软件的模块化设计逐步实现整个诊断系统，实现了机车电气故障诊断功能与机车运行状态监控等功能。论文设计的基于ESCN的8K型电力机车故障诊断系统已成功应用到北京铁路局8K型电力机车上，实际应用证明，该系统在保障列车安全运行方面是完全可行的、有效的。