最新刊期
      2021 年 第 6 期

        铁道机车车辆

      • 王永刚,杨君,崔玉萌
        2021, 0(6): 1-8. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.001
        摘要：针对中速磁浮列车悬浮系统节能降耗的需求，提出了一种永磁电磁混合悬浮导向系统。根据永磁电磁混合悬浮导向系统的工作原理，确定了其结构组成，完成了悬浮力特性、自导向特性分析，以及气隙控制方式和防吸死控制策略研究；在建立系统数学模型和仿真模型的基础上，对系统方案进行仿真验证，并对混合悬浮电磁铁的悬浮损耗、温升、悬浮控制器性能、悬浮系统在平直道和曲线段的悬浮导向能力和承载力等进行测试。试验结果表明，永磁电磁混合悬浮导向系统具有承载能力强、悬浮电流小，发热量少等优点，系统的自适应能力满足中速磁浮列车运行的要求，可为中速磁浮列车的推广应用奠定基础。  
        关键词：中速磁浮列车;永磁电磁混合悬浮;导向系统;自导向特性;电磁铁;防吸死;仿真;有限元   
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        发布时间：2022-01-18
      • 王平,梅子,龙志强
        2021, 0(6): 9-17. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.002
        摘要：悬浮系统的异常指在中低速磁浮列车的实际运行中，悬浮系统工作状态与期望状态不匹配，但是系统没有发生故障。准确预测悬浮系统的异常有助于合理地分配有限的监控资源、提前安排预防性维护计划、减少计划外维修成本、降低事故率。虽然根据《中低速磁浮交通车辆悬浮控制系统技术条件》（CJ/T 458—2014）可获得基于悬浮间隙的经验阈值，但在工程应用中，该方法受到额定悬浮间隙不唯一和外界扰动的影响，常会产生漏报问题，同时悬浮间隙数据的平衡问题增加了异常检测的难度。因此，本文提出了一种基于超球体高斯分布的悬浮系统异常检测方法。该方法首先利用快速沃尔什变换（Fast Walsh-Hadamard Transform，FWHT）技术提取样本特征，并使特征分布空间近似超球体；然后根据样本特征与球心的欧氏距离确定异常阈值。现场试验数据结果表明，与基于经验阈值、基于主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）和基于支持向量数据描述（Support Vector Data Description，SVDD）的方法相比，提出的方法在系统异常检测能力方面更具有优越性。  
        关键词：磁浮列车;悬浮系统;悬浮间隙;异常检测;FWHT;PCA;SVDD;轨道不平顺   
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        发布时间：2022-01-18
      • 丁铁成,林建辉,杨岗,张东兴
        2021, 0(6): 18-24. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.003
        摘要：以虚拟轨道列车为研究对象，综合考虑其舒适性影响因素，构建综合舒适性评价模型。通过实地调研分析乘客舒适性影响因素，采用层次分析法确定各因素权重关系，对比分析现有指标以及平台试验确定单因素舒适性评价方法，建立舒适性评价体系，并完成综合舒适性评价。最后，以宜宾智轨为例进行实例分析，问卷调查结果与评价结果有较好的一致性，并根据评价结果提出改善虚拟轨道列车舒适性意见，为虚拟轨道列车进一步设计开发提供理论参考。  
        关键词：虚拟轨道列车;综合舒适性;评价模型;城市轨道交通   
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        发布时间：2022-01-18
      • 王伟,谢红太,王云飞,柴伟,马敬武,武振锋
        2021, 0(6): 25-41. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.004
        摘要：当速度大于300 km/h的高速列车紧急制动时，风阻制动是一种行之有效的辅助制动措施。基于三维定常不可压的黏性流场N-S和k-ε双方程模型，采用计算流体动力学方法对带制动风翼板的高速列车气动性能做初步分析，分别从列车所受气动阻力、垂向力、横向力、流场气动干扰效应、气动噪声等方面对首排制动风翼板在不同纵向位置、不同迎风角度和不同组风翼板纵向布置的选择做了详细计算说明。初步研究表明：①当头车车顶安装单排制动风翼板的高速列车在行驶速度为350 km/h的过程中采取紧急制动时，列车所受的空气制动阻力比未安装风翼板时增大约45%，所受垂向升力增大约70%；②采用风阻制动时制动风翼板迎风面所受最大压力和平均压力随着速度增大从远环境压力值呈抛物线形式增加，所受最小压力从远环境压力值呈倒抛物线形式减小；③在首排风翼板安装位置距离头车司机室前端流线型尾端连接处2 m范围内，列车空气阻力随着距离的增大而降低，所受垂向升力基本保持不变，风翼板前后形成的正负压区范围逐渐变小减弱；④首排制动风翼板迎风角在45°~90°内逐渐扩大时，列车所受空气阻力基本保持不变，垂向升力呈先增大后缓降的趋势，气动干扰效应和风翼板迎风面的高压区域逐步减弱；⑤在列车头车车顶最大等间距布置多组制动风翼板时，随着风翼板布置组数的增多，列车承受的空气阻力缓慢增加，垂向升力基本保持不变，制动风翼板间气动干扰效应逐渐增强，风翼板迎风面受压呈现出第1组的受压最大，后续各组压力峰值基本保持一致，略有波动。  
        关键词：高速列车;空气动力学;气动特性;气动噪声;制动风翼板;空气阻力;数值模拟;仿真   
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        发布时间：2022-01-18
      • 徐冬冬,杨九河,丁军君
        2021, 0(6): 42-48. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.005
        摘要：国内某列动车组的车轮存在18阶和19阶的车轮多边形，为研究车轮多边形对车辆振动行为的影响，对该车进行了线路跟踪试验，对关键部件的振动加速度进行了测量和分析。以线路跟踪试验条件为基础，采用SIMPACK建立动力学仿真模型，输入实测数据，从时域和频域方面对比线路试验与动力学仿真获得的各个关键部件的振动数据，并比对结果差异，分析产生的原因。结果表明：构架垂向加速度的线路试验数据略大于仿真数据，轴箱垂向加速度总体差距较小；仿真和线路试验构架振动能量均集中在540 Hz左右，仿真试验轴箱振动能量集中在527 Hz左右，线路试验轴箱振动能量集中在542 Hz左右，均接近由19阶车轮多边形引起的振动频率（547.81 Hz），且两者振动能量起伏趋势大体相似。说明仿真试验基本可以还原线路试验，且能较为准确地反映车轮多边形对车辆振动行为的影响。  
        关键词：高速列车;动车组;车轮多边形;线路试验;仿真   
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        发布时间：2022-01-18
      • 张彦民,郝凤荣,田光兴,付莹,孙宝生,陈建龙
        2021, 0(6): 49-54. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.006
        摘要：介绍了和谐系列电力机车的3种接地故障检测方式，并对不同接地检测方式在不同接地范围发生单点接地时，隔离故障变流器后机车继续保持运行是否存在电气安全隐患进行了风险评估。通过仿真分析，当单点接地故障发生在电机侧、中间直流环节侧或牵引变压器二次侧x端时，无论机车采用哪种接地故障检测方式，均可通过隔离故障变流器的办法，使机车继续降功运行，无安全风险；当接地故障点发生在牵引变压器二次侧a端时，在低阻接地方式下机车隔离故障变流器运行仍存在风险，应停车救援；在高阻接地方式下机车隔离接地故障变流器运行存在风险，但能维持故障继续运行。通过以上的接地故障模式分析，便于指导操作人员在各种接地模式下保障机车车辆安全运营。  
        关键词：低阻电流接地;直流电路负极接地;高阻接地;牵引变流器;仿真;电力机车   
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      • 邓雄方,安保明,陈跃忠
        2021, 0(6): 55-58. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.007
        摘要：为验证浮车型5模块低地板有轨电车铰接装置结构和强度，通过试验和有限元计算的方法对其进行校核。有限元计算结果与试验结果表明，铰接装置结构满足强度要求，该有限元的计算方法符合实际情况，可为以后同类铰接装置的设计和计算提供参考。  
        关键词：浮车型;有轨电车;铰接装置;有限元   
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      • 刘蓉,陈科,饶天贵
        2021, 0(6): 59-65. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.008
        摘要：在轨道交通牵引系统中，由于使用单相整流器，逆变器的直流输入电压包含纹波分量，该分量频率是网侧电压频率的2倍，会导致牵引电机的转矩和电流产生脉动。为了减少脉动，提出一种基于二阶广义积分器的拍频抑制控制方法。首先，利用二阶广义积分器准确提取纹波分量；其次，注入相位补偿信息组成拍频抑制分量；最后，将拍频抑制分量叠加到磁链上，从而实现拍频抑制。对比了2种优化策略，根据脉动抑制效果实现了控制方法的最优化。通过仿真验证了纹波分量提取的准确性，抑制低频电流和转矩脉动的有效性。  
        关键词：牵引系统;纹波分量;二阶广义积分器;拍频抑制;仿真;电力机车   
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      • 梅兰风,束昊昱,宫文家,袁波
        2021, 0(6): 66-72. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.009
        摘要：简要阐述了FXN5C型交流传动货运内燃机车的设计背景，概略说明了该型机车的配置、主要技术参数、牵引特性及制动特性。重点介绍了机车的主传动系统，交流直流辅助传动系统，机车微机网络控制系统，机车重联控制、操纵台和电器柜的设计方案，对各系统的工作原理、系统组成和采用的零部件进行了介绍。最后对机车运用考核情况进行了阐述，试验证明电气系统运行稳定可靠，性能优良。  
        关键词：内燃机车;交流传动;货运;主辅一体;电传动系统;设计   
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        发布时间：2022-01-18

        电力牵引与控制

      • 徐磊,田庆,李艳昆
        2021, 0(6): 73-80. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.010
        摘要：为了降低有轨电车用燃料电池/锂电池混合电源系统的氢气消耗、改善燃料电池功率变化速率以及避免锂电池荷电状态（state of charge，SOC）出现积累式缺电或供电过剩，文章提出了一种基于动态规划（Dynamic Programming，DP）优化的有轨电车用燃料电池混合电源系统协调控制策略。基于燃料电池混合电源系统模型，建立燃料电池混合电源系统氢气消耗量与燃料电池功率变化率的目标函数，引入荷电状态惩罚函数以约束SOC始末值相等，通过DP全局优化寻找燃料电池与锂电池功率最佳分配序列，实现燃料电池混合电源系统协调控制。基于燃料电池混合电源仿真系统进行试验验证，结果表明：相较于有限状态机控制方法，燃料经济性提高了44.8%，燃料电池输出功率在20~60 kW的概率为64.16%，并且变化率明显改善，锂电池SOC始末值基本保持一致，验证了本文所提策略的有效性和优越性。  
        关键词：燃料电池混合电源系统;协调控制;DP优化;有轨电车;仿真;城市轨道交通   
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      • 李学明,刘侃,徐绍龙,黄庆
        2021, 0(6): 81-86. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.011
        摘要：目前机车和动车组牵引系统网侧过流故障存在诊断与保护方式单一且无法准确定位具体故障源的问题，因此提出了一种基于决策树模型的实时诊断方法：通过离线分析网侧过流故障的相关信号，得出其故障特征量并建立决策树模型；实时采集运行过程中的信号并计算其故障特征量，基于决策树模型来实现故障的准确定位；根据故障诊断结果采取不同保护策略，以实现故障的最优保护与隔离。现场测试结果表明，该方法简单有效，可实现对故障的实时诊断与最优保护，大幅提升列车可用性和智能化水平。  
        关键词：动车组;故障诊断;牵引系统;实时诊断;网侧过流;决策树诊断模型   
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      • 吕杰,曹影,徐富宏
        2021, 0(6): 87-92. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.012
        摘要：重载组合列车分布式动力机车无线同步操控系统是为解决长大重载组合列车的开行而设计的主要控制系统。分布式动力机车无线同步操控系统通过建立无线列车骨干网实现各重联机车的无线通信，从而传递机车控制指令和反馈机车工况，并通过各级网络的配合和机车之间的协同满足重载组合列车运行的要求。分布式动力机车无线同步操控系统的成功研制和批量应用为重载货运提供了重要的技术保证。  
        关键词：重载列车;分布式动力机车;机车无线同步操控系统;无线重联编组;同步操控   
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        智能化技术

      • 林军,潘文波,游俊,徐阳翰
        2021, 0(6): 93-99. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.013
        摘要：视觉感知困难样本能有效提升自动驾驶场景中目标检测算法的性能，但是这些样本通常稀少且难以通过简单手段获取。针对该问题，文章提出一种基于多传感器融合的视觉感知困难样本挖掘方法。该方法利用雷达点云分割出来的障碍物目标对图像检测目标进行交叉复核，基于实际障碍物在多传感器间的映射关系挖掘图像目标检测算法难以识别或者未加入模型训练的样本，并将这些困难样本通过云边协同机制用于图像目标检测模型的重训练和远程部署，实现模型的优化迭代更新。试验表明，该方法可以有效挖掘矿用卡车自动驾驶场景的困难样本，通过增量迁移学习显著提升图像目标检测算法性能。同时，该算法对轨道交通等领域自动驾驶场景也具有重要的指导意义。  
        关键词：困难样本挖掘;多传感器融合;深度学习;视觉感知;自动驾驶   
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      • 刘华伟,刘勇,江帆,李铁兵,朱龙,李凯
        2021, 0(6): 100-105. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.014
        摘要：机车段内作业是货运铁路运营的重要场景，段内作业的效率和安全性直接影响铁路运营企业的效率和效益。文章设计了机车段内作业智能化系统，对自动唤醒与休眠、自动整备、作业参数远程自动化设置、自动调车等自动化作业功能在货运铁路领域的应用进行技术探索与研究，应用效果表明系统的以上功能提升了机车段内作业的效率，加强了段内作业的规范性与安全性，降低了作业人员的劳动强度。  
        关键词：段内作业;智能化作业;作业效率;作业安全性;自动驾驶   
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      • 谭亚红
        2021, 0(6): 106-113. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.015
        摘要：针对滚动轴承振动信号由于强时变和强噪声等特性导致其故障难以辨识的问题，提出一种基于自适应小波分析（AWA）和多层卷积极限学习自编码器（MLCELAE）的滚动轴承故障识别模型。首先，提出一种新的轴承振动信号频谱边界检测方法，对信号频谱进行自适应分割，进而将信号分解为若干本征模态分量；然后选择较能反映轴承故障特征的模态分量并重构；最后构造卷积极限学习自编码器，并逐层堆叠建立深层网络MLCELAE，将信号样本输入MLCELAE进行自动特征学习与故障识别。试验结果表明：提出方法的平均故障识别准确率达到了98.48%，标准差仅为0.17，相比于其他方法在轴承故障识别准确率方面更具优势，适用于滚动轴承故障的自动识别。  
        关键词：轴承;自适应小波分析;故障识别;卷积极限学习自编码器   
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        通信信号

      • 苏军贵,王志伟,王瀚彬
        2021, 0(6): 114-121. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.016
        摘要：针对列车卫星定位技术的研究需求，为实现列控系统中动态铁路公里标与卫星坐标完全对应，开展了半实物卫星定位仿真系统的系统架构和实现原理研究，完成了软件设计，实现了在室内环境下仿真系统的搭建，并通过应用测试验证了系统的功能。测试表明，在室内环境下模拟的卫星动态信号与实际线路一致，具有延时短和误差小的特点，可为利用BDS/GPS进行列车定位的技术研究提供试验环境。  
        关键词：铁路公里标;列车定位;半实物仿真;列控车载   
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        铁道电气化

      • 吴杰,黄军,张华志,宋伟,张波
        2021, 0(6): 122-128. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.017
        摘要：直流输电系统以大地为回路运行时，在地中形成的电流场会对邻近的多点分散接地的高速铁路系统产生影响。文章建立完整的高速铁路综合接地等效模型和高速动车组电气模型，分析其中存在的直流通路，提取适用于高速铁路仿真建模的“Π”型等效电路，在此基础上，利用CDEGS软件建立高速铁路各典型场景的仿真模型，通过对不同土壤电阻率、接地极距铁路的垂直距离等维度仿真分析，比较了不同外部条件下流过牵引供电系统和动车组的直流电流。结果表明，不同高铁工程段直流参数存在差异，土壤电阻率越高，接地极距铁路垂直距离越小，流过动车组牵引变压器的直流电流越大；当沿线土壤电阻率小于300 Ω·m，并且接地极距离铁路垂直距离超过5 km时动车组牵引变压器直流偏磁影响满足规程要求。  
        关键词：特高压直流;接地极;入地电流;高速铁路;高速动车组;直流偏磁;励磁;仿真   
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      • 周宏
        2021, 0(6): 129-134. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.018
        摘要：24脉波整流器在出现故障时，产生的故障信号数据量大，稀疏度低，无法准确做到故障预警。为此提出一种基于压缩感知理论（CS）的故障信号恢复重构的方法。首先，在MATLAB中搭建24脉波整流器模型，仿真出故障信号；其次，利用冗余字典对原始故障信号进行稀疏表示，并提出一种基于Dice系数相似性匹配准则的分段正交匹配追踪（Dice-StOMP）算法，该重构算法用Dice系数相似性匹配准则来替代内积度量匹配性准则，从而实现对支撑集的优化并恢复出原始信号；最后，在MATLAB中验证模型的有效性与算法的优越性。仿真结果表明，搭建的模型可以正确仿真出故障信号，而且新提出的算法相对于其他恢复算法，具有更高的重构精度与更短的重构时间。  
        关键词：24脉波整流器;压缩感知;冗余字典;Dice-StOMP算法;信号重构;仿真;故障诊断   
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        发布时间：2022-01-18

        可靠性工程

      • 支永健,李康旭,朱柄全,闫光临,袁科亮,张晨
        2021, 0(6): 135-139. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.019
        摘要：针对碳化硅（SiC）等高速开关器件带来的长电缆过电压问题，分析了长电缆过电压产生原理及其影响因素，提出了一种基于相间变压器的抑制长电缆过电压的方法。通过建模仿真，结合双脉冲试验和BUCK电路试验进行了验证，结果表明该方法对抑制长电缆过电压效果显著。  
        关键词：PWM脉冲;传输线;特性阻抗;过电压;相间变压器;仿真   
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        发布时间：2022-01-18

        大功率器件

      • 曾文杰,李华,贺冠强,马升潘,万伟伟,何凯
        2021, 0(6): 140-146. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.020
        摘要：基于IGBT模块封装的物理结构，分析了热量冲击导致芯片失效的主要原理。根据芯片热损耗的主要传递路径，建立了热量传递各环节的瞬态传热模型，并分别给出了瞬态温升计算方法。尤其对热量传递模型较复杂的走行风冷热管式散热器进行了详细分析和试验研究，并给出了获取散热器热阻抗模型实时参数的有效解决方法；最后，对芯片瞬态结温计算方法进行了总结，并开发了软件工具。文章介绍的计算方法和软件工具可推广应用，为IGBT模块瞬态结温计算提供重要参考。  
        关键词：IGBT;二极管;热损耗;热阻抗;结温;地铁车辆   
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        发布时间：2022-01-18

        检测技术

      • 王勇,邓卓森,王志云,胡林桥,刘晓曼,宋源
        2021, 0(6): 147-154. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.06.021
        摘要：在地铁列车智能运维领域，列车外观异常检测是必不可少的重要环节，从传统的人工巡检到采用线阵相机2D成像图像识别方法，均存在一定的缺陷，不能满足快速准确的智能巡检要求。基于2D成像的图像识别方法可以解决人工巡检速度慢和因疲劳导致漏检等问题，但在与成像平面垂直的第三维度上出现的异常问题还没有得到较好的解决。文章提出一种基于2D/3D成像的螺栓松动检测方法，避免了在2D成像过程中由于光照、水渍、灰尘等原因造成图像像素值变化过大对检测结果带来的影响，并能很好地应用于地铁列车异常检测。  
        关键词：地铁;3D检测;平面拟合;区域生长;松动计算   
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        发布时间：2022-01-18
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