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基于数据驱动的动车组镍镉电池记忆效应消除策略研究

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1747-1760页

作者：于天剑冯恩来伍珣中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

在碱性镍镉蓄电池长期未彻底充放电的情况下,蓄电池会产生次级放电平台,称为“记忆效应”。该效应会导致电池可释放容量降低,需要定期消除。在动车组蓄电池检修中,传统的“记忆效应”消除方法耗时过长,会对检修工作带来很大压力。为了... 详细信息

在碱性镍镉蓄电池长期未彻底充放电的情况下,蓄电池会产生次级放电平台,称为“记忆效应”。该效应会导致电池可释放容量降低,需要定期消除。在动车组蓄电池检修中,传统的“记忆效应”消除方法耗时过长,会对检修工作带来很大压力。为了降低储能检修成本,对动车组镍镉电池“记忆效应”消除策略优化方案开展研究。以实际动车组三级修镍镉蓄电池电池为研究对象,通过分析电池的充放电循环中的参数特征,结合大量的电池充放电实验,提取出与电池容量密切相关的特征数据。首先,通过特征筛选和降维组合,搭建线性模型和非线性模型的交叉加权耦合方法,创建近似模型以反映电池的真实可释放容量,消除镍镉电池不一致性对优化方案实验设计带来的系统误差。其次,在此基础上,通过调整影响电池状态的高影响因子变量,构建正交实验方案。研究动车组镍镉蓄电池“记忆效应”快速、安全的消除策略。最后,通过重复验证实验和安全性检测实验对该策略进行实证,研究结果表明,提出的镍镉蓄电池“记忆效应”消除策略能够有效恢复镍镉电池真实容量,并且能够极大地缩减时间成本(约44.15%),并且有利于缓解蓄电池因过充导致电池劣化现象。该消除方案对于提升动车组镍镉电池的维护效率及确保其安全性具有重要意义。

关键词：动车组镍镉蓄电池记忆效应信息挖掘交叉融合建模方法正交实验

基于DFD-DBSCAN的高速列车电池组多故障诊断方法

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2980-2988页

作者：向超群席振左明洁毕福亮成庶于天剑中南大学交通运输学院湖南长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

高速列车电池作为备用电源,被广泛应用于辅助供电系统以维持高速列车控制系统的正常运转,其可靠性涉及行车安全。列车频繁起停、频繁加减速以及震动等多种复杂运行环境易导致电池单体故障和连接故障。为了保证高速列车的安全运行,高速... 详细信息

高速列车电池作为备用电源,被广泛应用于辅助供电系统以维持高速列车控制系统的正常运转,其可靠性涉及行车安全。列车频繁起停、频繁加减速以及震动等多种复杂运行环境易导致电池单体故障和连接故障。为了保证高速列车的安全运行,高速列车电池组的状态检测与多故障诊断研究备受关注。目前,针对高速列车电池组的多故障诊断方法的研究尚属空白,提出一种基于改进离散弗雷歇距离(Discrete Fréchet Distance, DFD)和自适应密度聚类(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)的高速列车电池组的实时多故障诊断方法,以准确识别电池组的连接故障和单体故障。以高速列车电池作为研究对象,通过设计适用于高速列车电池组的电压交叉测量方法,使得电池电压和连接板电压与不同的电压传感器相关联,并通过DFD算法对电池组的故障特征进行提取,将电压偏移率与DFD共同作为故障诊断模型的参数输入以提高算法的鲁棒性与可靠性,接着引入DBSCAN算法自动对故障诊断并定位。为了保证算法的实时性,利用基于滑动窗口的遗忘机制实时地对采样数据进行诊断。通过实验对所提出的方法进行验证,结果表明该方法可及时有效地诊断电池组的单体故障与连接故障并准确定位,弥补了高速列车电池组多故障诊断方法研究的缺失,对提高轨道列车的行车安全具有工程实用意义。

关键词：高速列车电池组故障诊断弗雷歇距离 DBSCAN算法

Role of tumor microenvironment in triple-negative breast cancer and its prognostic significance

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Chinese Journal of Cancer Research 2017年第3期29卷 237-252页

作者： tianjian yu Genhong Di Department of Breast Surgery Fudan University Shanghai Cancer Center Department of Oncology Shanghai Medical College Fudan University

Breast cancer has been shown to live in the tumor microenvironment, which consists of not only breast cancer cells themselves but also a significant amount of pathophysiologically altered surrounding stroma and cells. Diverse components of the breast cancer microenvironment, such as suppressive immune cells, re-programmed fibroblast cells, altered extracellular matrix (ECM) and certain soluble factors, synergistically impede an effective anti-tumor response and promote breast cancer progression and metastasis. Among these components, stromal cells in the breast cancer microenvironment are characterized by molecular alterations and aberrant signaling pathways, whereas the ECM features biochemical and biomechanical changes. However, triple-negative breast cancer (TNBC), the most aggressive subtype of this disease that lacks effective therapies available for other subtypes, is considered to feature a unique microenvironment distinct from that of other subtypes, especially compared to Luminal A subtype. Because these changes are now considered to significantly impact breast cancer development and progression, these unique alterations may serve as promising prognostic factors of clinical outcome or potential therapeutic targets for the treatment of TNBC. In this review, we focus on the composition of the TNBC microenvironment, concomitant distinct biological alteration, specific interplay between various cell types and TNBC cells, and the prognostic implications of these findings.

关键词： Triple-negative breast cancer basal-like breast cancer tumor microenvironment prognosis

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三电平辅助变流器寿命优化控制

铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 328-341页

作者：向超群杜京润孙士杰李佳怡范子寅于天剑中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

辅助变流系统是动车组车辆上关键的电气组成部分,主要为空调机组、风机、照明等交流负载提供稳定的三相电源。结温是影响动车组三电平辅助变流器IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)模块寿命的主要因素。为了提高动车组三电平中点... 详细信息

辅助变流系统是动车组车辆上关键的电气组成部分,主要为空调机组、风机、照明等交流负载提供稳定的三相电源。结温是影响动车组三电平辅助变流器IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)模块寿命的主要因素。为了提高动车组三电平中点钳位(Neutral-Point Clamped,NPC)型辅助变流器寿命,提出一种降低结温的模型预测电流控制(Model Predictive Current Control,MPCC)策略。首先,考虑传统MPCC在每个采样周期需要代入27个电压矢量循环计算,计算量较大,因此将三电平基本电压矢量划分在间隔60°的6个扇区中,通过计算电压矢量在两相静止坐标下的相角,进而判断参考电压矢量所处扇区,将备选矢量数目从27缩减至10,减少了计算量;其次,传统MPCC直接应用于动车组辅助变流器会使IGBT模块的结温较高,老化速度加快,对变流器安全稳定运行产生不可预测的损害,本文对IGBT模块的开关损耗和导通损耗进行近似等效,得到了和集射极电压、集电极电流相关的功率损耗因子。通过预测每相电流的方向,进而预测IGBT模块的开关和导通情况,动态加入功率损耗因子,并在代价函数中约束每相IGBT及其续流二极管(Free Wheeling Diode,FWD)的功率损耗,使得最优电压矢量在降低功率损耗的同时保证一定的控制性能。通过仿真与实验验证,本文所提方法相比传统MPCC策略降低了功率器件的结温,提高了变流器寿命。

关键词：三电平中点钳位型辅助变流器功率损耗模型预测电流控制损耗因子变流器寿命

An open-circuit fault-diagnosis method for inverters based on phase current

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Transportation Safety and Environment 2020年第2期2卷 148-160页

作者： Shu Cheng Jundong Zhao Chunyang Chen Kaidi Li Xun Wu tianjian yu Yongsheng yu School of Traffic and Transportation Engineering Central South University Shenzhen Metro Operation Group Co. Ltd Academy of Science and Technology of Daqin Railway Co. Ltd

The inverter is an indispensable part of a power electronics system. Its safety and stability are important indicators for evaluating the reliability of the system. Inverter faults are usually caused by operating faults in the switch elements. This paper therefore proposes a non-intrusive fault-diagnosis method for open-circuit faults in inverter semiconductor power switches. This method requires only a current signal. It is simple and economical. Faults can be diagnosed quickly using the proposed algorithm. First, the phase current waveforms before and after the open-circuit fault are analysed based on the mathematical model. Then, based on the analysis of the phase currents, the fault features are extracted and the fault is located using the proposed integration algorithm. Finally, the effectiveness and reliability of the proposed fault-diagnosis method are verified using a hardware-in-the-loop experiment.

关键词： fault diagnosis integral algorithm inverter open-circuit fault

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三阴性乳腺癌精准治疗研究进展

中国普通外科杂志 2023年第11期32卷 1629-1638页

作者：邵笛余天剑邵志敏复旦大学附属肿瘤医院乳腺外科/复旦大学上海医学院肿瘤学系上海200032

随着近年来组学技术的蓬勃发展,基因组、转录组、代谢组、蛋白修饰组、单细胞转录组、空间转录组等技术的广泛应用深化了对于三阴性乳腺癌(TNBC)多维度异质性的解析,而基础研究的深入探索使得靶向其中一些关键信号通路以实施精准治疗成... 详细信息

随着近年来组学技术的蓬勃发展,基因组、转录组、代谢组、蛋白修饰组、单细胞转录组、空间转录组等技术的广泛应用深化了对于三阴性乳腺癌(TNBC)多维度异质性的解析,而基础研究的深入探索使得靶向其中一些关键信号通路以实施精准治疗成为可能。近期临床研究发现富有前景的治疗新手段,针对肿瘤内在靶点以及微环境特点为早、晚期TNBC患者提供治疗机会。基于TNBC的内在特点以及治疗现状,本文笔者从TNBC内部异质性和治疗方式两方面进行探讨其精准治疗进展。

关键词：三阴性乳腺癌分子分型精准医学

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国产天车通过式捕集罩在电炉除尘中的应用

钢铁 1999年第6期34卷 68-70页

作者：张贤清谈庆余天剑无锡钢厂东方环境工程设计研究所

天车通过式捕集罩是一种新型的电炉烟气捕集罩。与目前常用的屋顶罩和半密闭罩相比，既克服了半密闭罩不能捕集加料时的烟气的缺点，又避免了屋顶罩易受横风干扰，处理风量大的弊端。它可以捕集电炉冶炼全过程的烟气，具有捕集率高，不... 详细信息

天车通过式捕集罩是一种新型的电炉烟气捕集罩。与目前常用的屋顶罩和半密闭罩相比，既克服了半密闭罩不能捕集加料时的烟气的缺点，又避免了屋顶罩易受横风干扰，处理风量大的弊端。它可以捕集电炉冶炼全过程的烟气，具有捕集率高，不影响生产冶炼工艺，投资省等优点。适用于各大。

关键词：捕集罩电炉除尘天车通过式炼钢

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HMM在电机轴承上的故障诊断

哈尔滨工业大学学报 2016年第2期48卷 184-188页

作者：于天剑陈特放陈雅婷成庶中南大学交通运输学院长沙410075

为了提高其机械系统故障诊断能力及其准确性,以历史的经验数据为基础对滚动轴承进行健康管理,提出一种新的基于多个隐马尔可夫模型与蚁群聚类算法(ACC)和神经网络相结合的方法来用于轴承故障的诊断与检测,该方法采用HMM与模式识别相结... 详细信息

为了提高其机械系统故障诊断能力及其准确性,以历史的经验数据为基础对滚动轴承进行健康管理,提出一种新的基于多个隐马尔可夫模型与蚁群聚类算法(ACC)和神经网络相结合的方法来用于轴承故障的诊断与检测,该方法采用HMM与模式识别相结合的方法通过对轴承振动信号进行特征提取,在时频域内进行分析其老化的现象,分别将历史数据和新数据进行故障诊断和检测,并通过HMM和ANFIS来估计其剩余使用寿命和年限.实验结果表明:HMM与模式识别相结合的方法可以准确地对故障进行诊断及预测,通过对结果分析可以得到该方法降低了计算的复杂度,提高了诊断的精度,通过对不同故障诊断实例详细阐述了基于HMM故障诊断方法的有效性和可行性.

关键词：故障诊断隐马尔可夫模型 ACC 电机轴承模式识别

基于预充电模型与RSNA的直流支撑电容器电容量辨识方法

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铁道科学与工程学报 2023年第7期20卷 2664-2675页

作者：伍珣于天剑李凯迪田睿中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 深圳地铁集团广东深圳518040 国网湖南超高压变电公司湖南长沙410004

直流支撑电容器是牵引变流系统的关键器件,也是极易出现故障的电气部件。由于电压、充放电频率、温度等因素的影响,电容器的老化速度加快,其实际寿命与制造商手册中的数据相差很大。因此,有必要对直流支撑电容器状态进行辨识,从而保障... 详细信息

直流支撑电容器是牵引变流系统的关键器件,也是极易出现故障的电气部件。由于电压、充放电频率、温度等因素的影响,电容器的老化速度加快,其实际寿命与制造商手册中的数据相差很大。因此,有必要对直流支撑电容器状态进行辨识,从而保障列车牵引变流系统安全运行。目前,已有较多学者对电容器状态辨识开展研究。但是,铁路应用中的直流支撑电容器状态辨识噪声问题尚未得到很好的解决。在某些情况下,电压传感器测量噪声与电压纹波分量相近会导致直流支撑电容器状态辨识结果出现较大偏差。针对上述问题,提出一种基于预充电模型与递推随机牛顿法(RSNA)的直流支撑电容器电容量辨识方法。在利用现有电压传感器信号以及不对原有系统进行改动的前提下建立电容器预充电模型,采用RSNA算法对电容量进行参数辨识,可以有效抵御噪声干扰并实现电容量的准确估计。该方法原理简单、计算量小,不需要加装额外传感器,以较低的采样频率即可达到较高的计算精度。同时,该方法不易受信噪比(SNR)与信号偏移等的影响,具有较好的鲁棒性。验证结果表明,该方法在正常情况下的辨识误差可以控制在3%以内,在信噪比为35 dB时仍然可以保持在5%左右,当信号偏移达到±10 V时可以保持在3%左右。

关键词：电容器状态辨识预充电模型 RSNA