本发明公开了一种电力机车故障诊断方法及其半实物仿真测试平台，所述方法包括：S1：获取电力机车异步电机的初始状态参数；S2：建立所述电力机车异步电机在缺相工况下的数学模型，获取缺相故障判断模型；S3：将所述电力机车异步电机的初始状态参数输入至缺相故障判断模型；S4：判断异步电机是否发生故障；S5：若异步电机没有发生故障，则重新执行S1；S6：若异步电机发生故障，则关停所述电力机车。本发明采用计算机仿真方法，对牵引电机不对称运行的瞬态及稳态过程进行统一分析处理，推导出其牵引电机绕组不对称时的数学模型，同时在基于本发明方法的仿真机上通过牵引电机故障诊断逻辑在线验证牵引电机故障判断模型的有效性。