最新刊期
      2023 年 第 卷 4 期

        专稿

      • 于青松,李凯,胡浩,刘洪涛,邵南,刘帅
        2023(4): 1-8. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.001
        摘要：相比于传统交通工具，高速磁浮列车具有其他交通方式无可比拟的优势，通过多年的研究与实践，国际上形成了电磁悬浮与电动悬浮2种较成熟的磁悬浮制式。超导电动悬浮具备潜在的高速、超高速运行应用优势，具有系统结构拓扑简洁、可靠性高、更好的浮重比、更大的悬浮间隙，悬浮系统自稳定等特点。文章概述了日本、韩国、美国、中国的电动悬浮技术应用研究进展，详细介绍了中车长春轨道客车股份有限公司研制的高温超导电动悬浮全要素试验系统，该试验系统的建设对超导电动悬浮关键技术的研究与设计方法的校核提供了有力的支持。目前，超导电动悬浮列车仍处于工程化验证的探索和起步阶段，需要得到相关研究机构的重视、扩充研发力量，解决关键部件、配套装备、试验线路等相关研发问题。未来，磁浮技术将向更高的速度、更好的经济性、更实用的技术方向发展。  
        关键词：磁浮交通;电动悬浮;超导磁浮;全要素;试验系统   
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        发布时间：2024-08-02

        铁道机车车辆

      • 杨岗,徐五一,邓琴,秦礼目,卫昱乾
        2023(4): 9-17. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.002
        摘要：最大相关峭度特征模态分解可以有效去除冗余信息，实现故障特征增强，但是其效果受分解模态数量、初始化滤波器个数和滤波器长度的影响。针对此问题，文章提出了一种基于复合基尼指数（Compound Gini Index, CGI）与最大相关峭度特征模态分解（Maximum Correlated Kurtosis Feature Mode Decomposition, MCKFMD）的轴承故障诊断方法。首先，将时域平方基尼指数和频域平方基尼指数结合，构建了一种能够同时量化时域和频域周期性脉冲丰富度的新稀疏测度指标，命名为复合基尼指数，并对其性能特性进行评估验证；其次，使用CGI作为沙丘猫群优化算法（Sand Cat Swarm Optimization, SCSO）寻优的适应度函数，快速准确地得到MCKFMD的最优参数组合，实现故障信号的自适应分解；最后，利用CGI选取最优模态，并进行希尔伯特包络解调，实现故障特征提取。通过仿真信号和试验信号验证了所提方法的有效性。对比性研究表明，与参数优化VMD和固定参数MCKFMD相比，文章所提方法在提取周期性故障特征方面更为有效。  
        关键词：最大相关峭度特征模态分解;沙丘猫群优化算法;故障诊断;轴承故障;复合基尼指数;动车组   
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        发布时间：2024-08-02
      • 周橙,郑静,乔青峰,邹晓龙,陈佳明,陶功权
        2023(4): 18-25. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.003
        摘要：文章建立车轮滚动接触疲劳预测模型和磨耗预测模型，分析长大坡道条件下坡度和车速对动车组车轮滚动接触疲劳和磨耗的影响。车轮滚动接触疲劳预测模型由车辆动力学模型和损伤函数组成，车轮磨耗预测模型包括车辆动力学模型、轮轨局部接触模型、磨耗模型、平滑与更新策略，并基于现场实测车轮磨耗结果对车轮磨耗预测模型进行修正和验证。结果表明：下坡线路是导致车轮滚动接触疲劳的主要工况，并且车速越高或下坡坡度越大，车轮越容易萌生滚动接触疲劳；车辆直线运行时疲劳裂纹萌生位置基本在距离名义滚动圆外侧6～9 mm内，疲劳裂纹萌生角度基本在-10～10 °。无论是上坡还是下坡，坡度越大，车轮磨耗越大，30‰坡度的上坡工况车轮磨耗面积约是-30‰坡度的下坡工况的1.85倍。在相同坡度条件下，对于上坡工况，车轮磨耗随着车速的增大而增大，而对于下坡工况，车速对车轮磨耗影响较小。  
        关键词：长大坡道;动车组;车轮滚动接触疲劳;车轮磨耗预测;磨耗模型;高速铁路   
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        发布时间：2024-08-02
      • 李治桦,黄志辉,唐嘉诚,宋杨法
        2023(4): 26-33. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.004
        摘要：变轨距转向架轮轴装配关系为间隙配合，与传统转向架轴箱轴承相比，其轴箱轴承承受的轴向载荷更大，需考虑轴向载荷对轴承接触应力的影响。文章采用仿真软件Romax建立某1 435/1 520 mm高速变轨距转向架轴箱轴承仿真模型，考虑轴向载荷时不同轨距、不同滚子修形方式和不同轴向游隙对滚子与内圈接触应力的影响。计算结果表明：当轨道为宽轨时，轴承承受轴向载荷后，轴承接触应力情况比轨道为标准轨时更严重，并且未修形滚子的最大接触应力不满足标准要求；轴承承受轴向载荷后，4种修形滚子比未修形滚子均能降低最大接触应力和应力集中系数，其中对数修形滚子承受轴向载荷的能力优于其他3种修形滚子；当轴承承受轴向载荷后，最佳轴向游隙会继续向负游隙方向减小。  
        关键词：轴箱轴承;轴向载荷;接触应力;轨距;修形方式;轴向游隙;高速列车   
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        发布时间：2024-08-02
      • 唐嘉诚,黄志辉,彭越阳,姜旭涛
        2023(4): 34-41. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.005
        摘要：针对速度400 km/h的1 435/1 520 mm变轨距转向架轮轴结构中的轴套式花键副接触问题，文章基于ABAQUS软件研究了其在不同轨距和不同不对中角度下的接触压力分布情况，研究了鼓形修形与齿顶倒圆对花键副齿面接触压力分布的影响。计算结果表明，花键副齿面最大接触压力随着不对中角度的增大而增大，并且宽轨时的接触压力比运行于标准轨时大；当存在角向不对中时，鼓形修形使得花键最大接触压力显著减小，随着修鼓量的增大，花键对角向不对中的补偿能力越强；修鼓后的轴套式花键副存在一个不对中角度区间使得运行于宽轨时的花键副最大接触压力比运行于标准轨时小，而且角度区间随着修鼓量的增大而增大；鼓形轴套式花键副经齿顶倒圆后，齿廓方向的边缘效应有所改善，使得最大接触压力进一步降低。  
        关键词：变轨距技术;花键副;不对中角度;鼓形修形;齿顶倒圆;高速动车组   
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        发布时间：2024-08-02
      • 吕小勇,王勇,张小平,张博宁,张胜建
        2023(4): 42-49. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.02.101
        摘要：文章介绍了在多体动力学软件Simpack中建立道岔的原理和过程，通过实测的12号提速道岔型面数据和JM3踏面数据，使用MATLAB编写的迹线法程序对岔区的轮轨接触几何关系进行求解，研究轮轨接触点在道岔不同区域的分布情况。根据速度160 km/h轨道车辆的特点，在Simpack中建立车辆和道岔动态相互作用的模型，仿真踏面磨耗前后车辆以160 km/h的速度直逆向通过道岔的动力学响应，讨论车辆的横向减振器与抗蛇行减振器的刚度和阻尼对岔区蛇行运动的影响。结果表明：道岔区的轮轨接触几何关系不断变化是影响岔区动力学性能的主要因素，车辆通过道岔时轮轨接触点不连续，轮轨易受到冲击，主要表现为辙叉处的垂向冲击与振动，但由于接触点的突变，也会引起横向振动。当车轮过度磨耗后，高速通过道岔时会激起车辆系统的蛇行运动，通过调整抗蛇行减振器和横向减振器的参数可以抑制蛇行运动，改善车辆通过道岔的动力学性能。  
        关键词：轨道车辆;变截面道岔;轮轨接触几何关系;动力学性能   
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        发布时间：2024-08-02
      • 马成成,付茂海,安琪,汪洋
        2023(4): 50-56. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.007
        摘要：在车辆运行过程中，由于轨道不平顺或随机风载的影响，车体会持续受到随机振动载荷的影响，严重时会对车体结构产生疲劳破坏。为保证运行安全，对某新型160 km/h大容积全侧开活动侧墙棚车车门进行随机振动疲劳分析。考虑到转向架、车体等零部件在激励传递过程中的影响，通过柔性建模方法建立车体动力学模型，选用美国6级线路谱进行仿真，提取出车门垂向振动加速度谱，分别运用基于应力响应功率谱密度函数的频域分析法和基于雨流计数法的时域分析法对车门疲劳损伤进行计算。结果表明，2种算法计算的车门疲劳寿命都满足600万km的运营需求，并且疲劳强度薄弱区域都显示为车门座焊接部位，其中频域分析法计算的疲劳损伤值为0.89，时域分析法计算的疲劳损伤值为0.51，前者更为保守，最后从数据处理方式、评估方法、算法原理3个方面分析了2种计算结果的差异原因。  
        关键词：160 km/h棚车;疲劳寿命;随机振动;柔性建模;时域分析;频域分析;仿真;轨道不平顺   
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        发布时间：2024-08-02
      • 周永刚,王鹏,陈高华,肖柳青,程振兴,姜华
        2023(4): 57-63. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.103
        摘要：文章针对磁浮与轮轨列车在车载设备振动环境方面存在的显著差异，为解决磁浮设备加速振动试验的问题，基于商用磁浮3.0版列车在同济大学高速磁浮试验线进行了整车振动测试，采用统计容差法归纳得到实测功率密度谱（PSD），推导出的加速因子为5.66，以此设计了磁浮设备垂向、横向和纵向的加速振动试验剖面。经对实测PSD和IEC 61373:2010标准PSD分析可知，实测PSD在2~50 Hz频段内的量级低于标准谱，两者加速度均方根值（RMS）的相对偏差为-35.3%～-59.4%；实测振动频率上限为500 Hz，高于标准频率上限150 Hz。由此可知，磁浮设备的振动量级低于轮轨列车，振动频带范围高于标准要求，采用实测PSD可更真实地模拟磁浮列车现场运行振动环境。  
        关键词：磁浮列车;加速振动试验;实测数据;数据归纳   
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        发布时间：2024-08-02

        电力牵引与控制

      • 王雷,徐亚昆,张明涛,李锦
        2023(4): 64-70. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.009
        摘要：为推进高铁装备领域科技创新，我国将着力打造新一代更高速度、更加安全、更加环保、更加节能、更加智能的时速400公里动车组新产品。文章从高速动车组的牵引需求出发，充分考虑轮轨黏着利用、牵引加速度等指标，对时速400公里等级高速动车组的轮周功率和动力单元的配置进行计算。基于牵引系统简统化的设计思想，以中国标准动车组牵引系统设计平台为基础，提出新一代高速动车组永磁牵引系统的技术参数和牵引主电路拓扑设计方案，对牵引系统的网侧特性和逆变输出特性进行了仿真验证。结合永磁牵引系统的特点，对高速永磁电机带速重投、永磁电机转子位置角辨识和失磁预警等关键技术进行了分析和验证，成果对高速动车组永磁牵引系统的研发具有指导意义。  
        关键词：高速动车组;永磁牵引系统;牵引变流器;主电路   
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      • 马志强,王竣渝,魏咪,王青元
        2023(4): 71-76. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.02.103
        摘要：重载列车在连续长大下坡道运行时需进行循环制动，导致司机驾驶困难，对列车安全平稳运行造成了极大的影响。为此，文章考虑空气制动力发挥动态过程，以列车运行环境和车辆机械特性为约束，建立重载列车多目标优化操纵模型，并采用二次规划算法进行求解。针对空气制动模型难以线性近似化，利用模式化速度曲线的主体特征一致性，将空气制动力作为一类列车已知控制力引入优化模型，实现空电制动控制在时间与空间上的解耦，并设计迭代算法解决了空气制动力与优化速度曲线的适配问题。最后将重载列车长大下坡道操纵准则量化为具体约束参数加入到模型中进行仿真，并与重载列车实际运行数据进行对比，结果表明，该算法能够有效减小车钩力，实现列车安全平稳运行。  
        关键词：重载列车;模式化操纵;二次规划;迭代算法;纵向冲动   
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      • 王烟平
        2023(4): 77-82. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.011
        摘要：文章简要介绍了长沙市轨道交通5号线列车永磁同步电机的特点和应用现状，并选取长沙市轨道交通1号线1列采用永磁同步牵引系统的试验列车，进行牵引系统能耗的线路仿真及现场节能测试，并结合长沙市轨道交通1～4号线采用异步牵引系统的列车和5号线采用永磁同步牵引系统的列车空载能耗分析情况，针对效率和能耗与采用异步牵引系统的列车进行了详细的对比与分析，得出正线接触网安装有再生电能吸收利用装置的线路，排除列车载客影响，5号线空载列车能耗相比1号线、3号线、4号线空载列车平均能耗节能率达到29.56％，相比正线接触网未安装再生电能吸收利用装置的2号线，空载列车能耗节能率达到39.21％。列车能耗作为运营成本的重要组成部分，永磁牵引系统节能效果明显，与国家要求的节能低碳经济发展要求相吻合，永磁牵引系统的应用有利于降低地铁列车运营成本，并有助于实现快速绿色交通的目标。  
        关键词：地铁;永磁牵引系统;永磁同步电机;空载列车能耗;能耗分析;节能;仿真   
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        发布时间：2024-08-02

        铁道电气化

      • 艾生永,丁建明,张青松
        2023(4): 83-89. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.012
        摘要：地铁受电弓的燃弧会加剧受电弓滑板和接触网磨损，严重危害轨道交通安全。文章针对地铁车辆受电弓燃弧检测存在强光干扰和背景多变的问题，提出了一种基于yolov4-tiny模型改进的燃弧检测方法。为提升小目标检测能力，该方法在yolov4-tiny原有两个尺度的预测分支的基础上，添加第三尺度的预测分支以实现小燃弧在浅层网络中的定位，在主干网络后增加RFB(Receptive Field Block)模块以扩大网络的感受野，增强模型的特征提取能力。结果表明，改进的模型在测试集上的平均精度值（PAP）比yolov4-tiny提升了7.8个百分点，达到了98.2%，燃弧的定位效果与yolov4相当，但速度得到了极大的提升，单张图片的推理速度仅为6.5 ms，能有效、准确地完成地铁车辆中的受电弓燃弧检测任务。  
        关键词：地铁车辆;燃弧识别;目标检测;YOLO;深度学习   
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      • 杨君,郭佑民,王建鑫,赵鸿亮
        2023(4): 90-97. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.013
        摘要：针对传统边缘检测算法对碳滑板边缘进行检测时存在提取不准确、不连续和易受噪声影响等问题，文章提出一种基于改进Canny算法的受电弓碳滑板边缘检测方法。首先，使用各项异性扩散和双边滤波相结合的级联滤波器代替原算法中的高斯滤波器对图像进行去噪，提高算法对多种混合噪声的平滑能力，并采用伽马变换突出图像的边缘特征；采用Scharr算子确定边缘梯度幅值；引入Otsu算法改进原算法中高低阈值需人为设定的不足，使算法在确定双阈值时拥有更好的自适应性；最后利用形态学思想和Zhang-Suen细化算法对边缘轮廓进一步完善，消除边缘中可能出现的细微空洞。试验结果表明，改进后的算法相较于传统算法能更准确地提取碳滑板的边缘信息，并且具备较强的自适应性与抗干扰性，为受电弓碳滑板的后续检测提供了有效的理论支持。  
        关键词：受电弓碳滑板;Canny算法;级联滤波器;Scharr算子;Otsu算法;Zhang-Suen细化   
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      • 罗忠游,赵普志,段玉,秦艳辉,陈天舒
        2023(4): 98-106. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.014
        摘要：为了解决单相电铁负荷在三相电网中引起以负序为主的电能质量问题，文章以超级电容储能型模块化多电平变流器(SC-MMC)系统为对象，以变流器精确补偿负序电流与储能高效利用再生制动能量为调控手段，提出一种适用电铁负序补偿的控制策略，在MMC的子模块中分散接入超级电容储能装置，协调MMC与储能装置共同补偿负序，提高系统的可靠性与灵活性。首先，以主电路拓扑结构和负序补偿原理为基础，分析储能型模块化多电平系统的工作原理；然后，基于单相等效电路构建系统数学模型并结合机车负荷特性与超级电容荷电状态(SOC)划分充电、放电、平衡工作模式；最后，提出分层协调控制策略，其中上层能量管理判断工作模式并以相关国标限值为约束计算各端口参考功率，下层端口电流控制实现各端口的功率跟踪并协调不同工作模式间的动态切换。案例分析表明：SC-MMC系统在不同的机车负荷水平和超级电容SOC下能够有效实现电网负序的补偿，并协调控制超级电容与MMC参与补偿。  
        关键词：超级电容储能系统;模块化多电平变流器;电能质量;分层协调控制   
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      • 孙晓鹏,张宇华,暴家良,张璐科,陈璐
        2023(4): 107-116. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.015
        摘要：为研究城市轨道交通动态运行时杂散电流对沿线变电站偏磁特性的影响，文章基于上海某220 kV变电站及其附近城市轨道交通系统，利用CDEGS软件建立“轨道交通系统-变电站交流电网”耦合仿真模型，对地铁“启动-惰行-制动-停止”一个完整运行周期下轨道交通系统各结构层次电位和电流变化规律、杂散电流空间分布及变压器中性点偏磁直流进行仿真分析，并与现场检测数据进行对比。结果表明：在此仿真模型中，仅牵引变电站向列车供电时钢轨电位低，对变压器中性点偏磁直流影响较小；制动列车跨区间供电时钢轨电位大幅提高，最大可达25.424 V，变压器中性点偏磁直流可达1.2 A；列车运行105 s钢轨泄漏电流总量最大，可达21.647 A，列车启动12 s，钢轨泄漏电流总量17.908 A，流入变压器中性点电流比例最大，可达3.473%。列车一个完整运行周期下，某些钢轨区间钢轨电位存在正负交替变化，可能导致变压器中性点偏磁直流反向。  
        关键词：杂散电流;偏磁直流;耦合仿真模型;运行周期;跨区间供电;城市轨道交通   
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      • 储文平
        2023(4): 117-123. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.03.105
        摘要：电气化铁路接触网在风载荷的作用下会产生风偏和振动，纵向风偏会导致接触线和受电弓受流质量降低，引发接触力波动增大、受电弓离线等故障。横向风偏会增加受电弓滑板的接触区域，严重时引发接触线横向脱线，导致刮弓事故。文章针对强风地区接触网的风偏特性进行深入研究，并提出基于非线性有限元的接触网风偏计算方法，为接触网设计和风偏预防提供指导。具体方法为：考虑接触线截面形状不规则，在Fluent中构建接触线截面的流体力学计算模型，通过绕流仿真获得不同风攻角下的接触线气动力系数；基于流体诱发振动理论，推导作用在接触线与承力索的静风载荷模型；充分考虑风偏发生时的接触网几何非线性，基于绝对节点坐标法推导接触网整体刚度矩阵，并建立了接触网三维非线性有限元模型；通过施加风载荷求解得到了接触线在不同风速和不同初始风攻角的静风载荷作用下产生的风偏。以实际接触网数据为算例，计算结果表明：在不同风速和初始风攻角下，接触网受静风载荷作用产生的接触线风偏受到其气动力系数的影响，且随风速增加而增大，对风攻角也很敏感。当风速达到30 m/s时，接触网横向最大风偏可达到受电弓滑板日常工作长度的8.3%，容易导致刮弓事故的发生。  
        关键词：高速铁路;接触网;有限元;三维模型;流体力学计算;风偏   
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        发布时间：2024-08-02
      • 张士宇,杨岗,吕琨,秦礼目,李芾
        2023(4): 124-130. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.102
        摘要：弓网系统是城市轨道交通列车供电的中枢系统。较高的列车速度和复杂的列车运行环境会导致受电弓网系统产生剧烈的振动，从而引发高频燃弧和弓网异常磨耗现象。为了探究弓网异常磨耗的机理，文章以某地铁线路为例，研究了各运行指标与弓网异常磨耗关系及各指标间的联系。首先，通过阐述弓网运行状态指标定义及计算公式，提出弓网异常磨耗主要影响指标的选取。搭建某地铁数据采集系统，获取地铁线路运行实测数据；其次，统计分析新旧滑板在不同工况下各个指标分布的规律和变化趋势，研究了各个指标之间的相关性；最后，采用时空维度关联分析法，基于同一工况分析各个指标在空间与时间两个维度上存在的内在联系与差异。研究结果表明：滑板与接触线磨合初期，由于未形成光亮氧化层以致接触不够稳定，导致弓网接触燃弧率增加，从而使得弓网燃弧率上升，但指标间变化趋势并不明显。随着滑板运行至稳定磨耗期，受电弓离线率、燃弧和硬点异常率存在较大的相关性，当其中有一项指标发生异常时，总伴随其余指标发生异常。异常磨耗的发生常伴随有弓网运行指标的异常，可通过对运行参数的监控，完成对弓网异常磨耗的监测和预防，为研究弓网异常磨耗机理提供了一种有效方法。  
        关键词：城市轨道交通;列车;弓网系统;磨耗;燃弧;拉出值;地铁车辆   
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        发布时间：2024-08-02
      • 田合强
        2023(4): 131-136. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.02.102
        摘要：由于电力机车受电弓碳滑板易损易耗的特点，使得用户对碳滑板的使用需求量较大，更多的生产企业参与到电力机车受电弓碳滑板的试制。为做好机车受电弓碳滑板试制阶段的在线试用工作，有必要对试制的机车受电弓碳滑板进行科学的在线适应性试用研究。文章汇总并分析了既有服役碳滑板可能出现的失效形式及其形成原因，阐述了机车受电弓碳滑板在线适应性试用的必要性，同时归纳了机车受电弓碳滑板在线试用的前提条件；并且从试用装车数量与周期、试用期间的跟踪和监测、试用结束后的拆检、试用结果评价、安全应急预案等5个方面设计制定机车受电弓碳滑板在线适应性试用方案。将该试用方案应用于国内某型机车受电弓碳滑板，线路试用过程和试验数据综合验证了该试用方案的可行性，未影响既有电力机车的正常运营服役。经验证的试用方案能够全面反映和评价新试制机车受电弓碳滑板在线运用的适应性与质量可靠性，并能够有效指导相关方在机车受电弓碳滑板试用现场的实际操作，降低了机车受电弓碳滑板在线试用的安全风险，同时为机车受电弓碳滑板的批量装车提供重要技术支撑。  
        关键词：电力机车;碳滑板;适应性;试用方案   
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        发布时间：2024-08-02

        大功率器件

      • 窦泽春,闫俊材,吴智勇,王雄,傅航杰,丁云
        2023(4): 137-144. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.101
        摘要：针对非均匀热流密度、多个热源器件集成的热物理场散热需求，文章应用数值仿真和试验测试的研究方法，基于深孔钻相变均温技术，对一款轨道交通项目用散热器进行传热优化设计研究。首先，对比了深孔钻相变均温散热器在不同安装方向的温升性能，表现为其温升差异较小，不同工况下的温升波动幅度仅为1.6%~3.4%，这表明深孔钻相变均温散热器内部工质的相变传热过程具备良好的抗重力特性；其次，将设计优化的深孔钻相变均温散热器与同尺寸规格的常规铲齿散热器（原始方案）进行性能对比，结果表明：在相同工况条件下，相比于常规铲齿散热器，深孔钻相变均温散热器的温升可降低6.0~14.3 K，降幅达10.9%~13.8%；均温性最大降低26.3 K，最大降幅53.3%，温升控制与均温性均有大幅提升。将深孔钻相变均温散热技术应用于非均匀热流密度、多个热源器件集成的热物理场，其散热优势显著。  
        关键词：深孔钻相变均温散热器;均温性;数值仿真;温升对比   
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        发布时间：2024-08-02
      • 金肩舸,杨进锋,王晓元,刘杰,宋郭蒙,马龙昌
        2023(4): 145-151. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.020
        摘要：为突破传统功率半导体器件的封装和应用结构限制，实现变流装备的升级换代，文章提出了一种新型的高功率密度智能化集成功率器件。为验证该技术路线的可行性，以大功率变流领域内常见的并联应用场景作为研究对象，从器件参数、主电路、散热结构、驱动控制等4个主要影响因素着手，分析并验证了其良好的器件匹配性、电感均衡度、散热均温性、控制信号同步性、抗干扰能力，最后通过双脉冲试验和功率考核试验，证明了其良好的并联均流效果。试验结果表明，该技术平台从理论设计到实物验证的目标可以得到实现，具备了工程应用基础。  
        关键词：大功率;高压;集成化;智能化;IGBT;IPM;并联均流   
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        发布时间：2024-08-02
      • 杜隆纯,何勇,刘洪伟,刘晓鹏
        2023(4): 152-157. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.04.021
        摘要：针对SiC功率器件封装的高性能和高可靠性要求，文章研究了芯片双面银烧结技术与粗铜线超声键合技术的高可靠性先进互连工艺。通过系列质量评估与测试方法对比分析了不同烧结工艺对芯片双面银烧结层和芯片剪切强度的影响，分析了衬板表面材料对铜线键合强度的影响，最后对试制样品进行温度冲击测试，讨论了温度冲击对银烧结显微组织及其剪切强度的影响，以及对铜线键合强度的影响。试验结果表明：一次烧结工艺与分次烧结工艺的芯片剪切强度均达到了工业生产要求的标准值，但分次烧结工艺的银烧结效果在组织结构和芯片剪切强度上都要优于一次烧结工艺；温度冲击测试后烧结银显微组织的烧结颈增大，孔隙增大，并且2种烧结工艺的芯片剪切强度都明显增大。衬板材质对铜线超声键合强度有很大影响，在裸铜活性金属钎焊（Active Metal Braze，AMB）上的键合性能表现出更好的力学性能，温度冲击后裸铜AMB上的键合点力学性能会退化，但镀银AMB上的力学性能反而会增强；结合拉力测试后第二键合点的断裂模式，温度冲击使裸铜AMB上键合点的断裂模式从100%颈部断裂转向焊点脱落，而使镀银AMB上的焊点脱落逐渐减少。  
        关键词：碳化硅功率器件;芯片双面银烧结;铜线键合   
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        发布时间：2024-08-02
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