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白鹤滩水电站坝肩边坡开挖爆破振动概率分布研究

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工程科学与技术 2024年第3期56卷 179-188页

作者：孙鹏昌杨招伟卢文波孟海利薛里中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 长江科学院湖北武汉430019 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

为科学准确判定岩石高边坡开挖爆破振动的概率分布形式,为岩石高边坡爆破振动幅值和频率的不确定性预测提供科学理论基础,以白鹤滩水电站右岸坝肩岩石高边坡开挖工程为研究背景,对典型开挖程序和爆破方案下的岩石高边坡爆破振动幅值和... 详细信息

为科学准确判定岩石高边坡开挖爆破振动的概率分布形式,为岩石高边坡爆破振动幅值和频率的不确定性预测提供科学理论基础,以白鹤滩水电站右岸坝肩岩石高边坡开挖工程为研究背景,对典型开挖程序和爆破方案下的岩石高边坡爆破振动幅值和主频实测数据进行了概率统计分析,研究了岩石高边坡开挖爆破振动幅值和主频的概率分布及其主要特征。研究结果表明:正态分布和Gamma分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速概率分布的拟合效果均较好,岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速的概率分布较好地服从正态或Gamma分布;Gamma分布模型相较于正态分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频的概率分布存在明显拟合优势,岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频概率分布较好地服从Gamma分布。岩石高边坡预裂爆破质点峰值振速和视主频的平均值大于对应主爆破质点峰值振速和视主频的平均值,预裂爆破质点峰值振速和视主频下四分位~上四分位量值范围分别为5.4~11.6 cm/s和36.7~97.6 Hz,主爆破质点峰值振速和视主频下四分位~上四分位量值范围分别为3.8~8.9 cm/s和26.7~97.6 Hz。研究结果显示,经常采用的正态分布并不一定是岩石高边坡开挖爆破振动幅值或主频的最佳概率分布形式,其他典型岩石高边坡工程爆破振动幅值和主频的概率分布有待进一步研究。

关键词：白鹤滩水电站岩石高边坡爆破振动质点峰值振速视主频概率分布

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

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铁道学报 2024年第8期46卷 48-55页

作者：张捷频马颖涛刘伟志中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 动车组和机车牵引与控制国家重点实验室北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减... 详细信息

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

关键词：高频辅助变流器电容自均压变换器零电流开关控制策略参数设计

考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程研究

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 169-184页

作者：孙鹏昌杨广栋卢文波范勇孟海利薛里中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室湖北宜昌443002 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破... 详细信息

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式,比较了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程与实测炮孔爆炸压力曲线,开展了单孔爆破现场试验和相应条件下3种爆炸荷载工况的数值模拟,并对爆破振动现场实测和数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程包括上升段和衰减段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,上升段持续时间极短,衰减段持续时间较长且主要由填塞情况控制;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程理论计算结果与实测炮孔爆炸压力曲线的变化趋势一致,验证了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式的可靠性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载工况下,单孔爆破振动波形的数值模拟结果与现场实测结果的主要特征一致,该荷载工况下质点峰值振速计算结果与现场实测值偏差率最小,绝大部分在7%以内,表明了其应用于数值模拟的优越性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载可随岩石爆破系统条件的变化而动态调整,其可靠性好、适应性强、应用效果佳。

关键词：岩石爆破爆炸荷载理论公式破坏分区破岩过程

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动车组轮轨一体化智能维修决策方案

中国铁路 2024年第7期 188-194页

作者：田光荣于卫东朱韶光石雯肖齐中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

轮轨匹配质量直接影响动车组运行安全和舒适性。针对服役过程中发生的车载异常振动故障源定位不清及维修决策导向难等问题,依托智能高铁2.0科技攻关项目,基于车载振动数据、轨旁监测检测数据及线路特征数据等多源数据融合,研究提出基于... 详细信息

轮轨匹配质量直接影响动车组运行安全和舒适性。针对服役过程中发生的车载异常振动故障源定位不清及维修决策导向难等问题,依托智能高铁2.0科技攻关项目,基于车载振动数据、轨旁监测检测数据及线路特征数据等多源数据融合,研究提出基于决策树和随机森林方法的全域条件下车轮和钢轨一体化智能运维策略技术方案,为指导现场开展车轮旋换轮处置或钢轨打磨奠定了基础。

关键词：智能高铁轮轨维修一体化多源数据融合决策树随机森林

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基于疲劳损伤等效理论的机械结构件加速振动试验技术研究

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铁道机车车辆 2024年第5期44卷 73-79页

作者：张双陈蓝李岩王冬刚孔德帅北京纵横机电科技有限公司北京100094 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

机械结构的加速振动试验受HALT/HASS试验箱空间和推力的限制而无法施加振动步进应力,依托实验室大型振动试验台,开展了机械结构的加速振动试验技术研究。首先,选取了适用于加速振动试验的模型,并推导出疲劳损伤的计算方法。通过选取加... 详细信息

机械结构的加速振动试验受HALT/HASS试验箱空间和推力的限制而无法施加振动步进应力,依托实验室大型振动试验台,开展了机械结构的加速振动试验技术研究。首先,选取了适用于加速振动试验的模型,并推导出疲劳损伤的计算方法。通过选取加速因子,进而确定了加速振动试验量级。然后,通过仿真计算,对比加速振动试验方案和非加速振动试验方案某关键位置的损伤值差异。利用载荷谱等效裁剪的方法,修正了加速振动试验量级。最后开展振动试验,通过对比机械结构关键位置损伤值的方式,证明了加速振动试验方法的可行性。

关键词：加速振动试验加速因子随机振动试验疲劳损伤等效裁剪

基于热固耦合的无油空压机连杆轴承装配参数优化研究

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铁道机车车辆 2024年第3期44卷 22-30页

作者：孔德帅谷友泉宫明兴孙正军张建海蔡田中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

连杆大头轴承是无油空压机往复运动关键的传动部件,由于没有润滑油的润滑及冷却作用,连杆大头轴承承受复杂的交变载荷和温度载荷,因此连杆大头轴承合理的装配设计对无油空压机的可靠传动具有重要意义。采用热固耦合的有限元分析方法对... 详细信息

连杆大头轴承是无油空压机往复运动关键的传动部件,由于没有润滑油的润滑及冷却作用,连杆大头轴承承受复杂的交变载荷和温度载荷,因此连杆大头轴承合理的装配设计对无油空压机的可靠传动具有重要意义。采用热固耦合的有限元分析方法对于无油空压机分体式连杆装配工艺参数对轴承外圈与连杆大头端配合的影响规律进行了理论研究。结果表明:无油空压机工作时轴承的温度越高,配合面所需的过盈量越大才能保证轴承外圈与连杆大头的有效接触;当高温下过盈量能保证轴承外圈的有效接触时,连杆螺栓的预紧力越大越能保证轴承外圈的有效配合,但过盈量越大也会造成连杆螺栓预紧力的衰减越严重。最终选用的连杆螺栓的预紧力为30 kN,轴承外圈与连杆大头间的过盈量为0.05 mm。

关键词：无油空压机热固耦合轴承装配参数

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智能高速动车组关键技术现状及展望

中国铁路 2024年第7期 77-86页

作者：赵红卫高枫穆瑞琦叶鹏迪中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

“复兴号”智能动车组作为动车组典型代表,构建以牵引、制动、网络、安全监测等关键技术为支撑,智能控制、智能运维、智能监控、节能环保为特征的动车组智能技术体系,持续引领国际高速列车技术发展趋势。下一代智能动车组,将以自主感知... 详细信息

“复兴号”智能动车组作为动车组典型代表,构建以牵引、制动、网络、安全监测等关键技术为支撑,智能控制、智能运维、智能监控、节能环保为特征的动车组智能技术体系,持续引领国际高速列车技术发展趋势。下一代智能动车组,将以自主感知、自运行、自监控、自诊断、自决策、自保护为目标,开展智能感知、智能行车、智能控制、智能监测、智能诊断、智能服务、智能运维等关键技术研究,为智能高速铁路2.0建设提供技术支撑。

关键词：智能高速动车组以太网控制应急自走行车地传输 PHM 多网融合运行安全监测

寄生参数对IGBT关断浪涌电压影响的仿真建模

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铁道机车车辆 2024年第1期44卷 61-68页

作者：李岩磊刘直李阳代鹏陈明远杜玉亮中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

IGBT作为能源变换与传输的核心器件具有良好的载流与抗压能力,在轨道交通、电力系统等行业领域应用非常广泛。以建模仿真的方式模拟浪涌电压实际运行性能,深入研究其特性,可为提高功率器件系统的安全性与稳定性提供依据。文中通过有限... 详细信息

IGBT作为能源变换与传输的核心器件具有良好的载流与抗压能力,在轨道交通、电力系统等行业领域应用非常广泛。以建模仿真的方式模拟浪涌电压实际运行性能,深入研究其特性,可为提高功率器件系统的安全性与稳定性提供依据。文中通过有限元法求解电磁准静态场提取单桥臂回路各器件的寄生参数,并结合IGBT器件静态、动态特性建立了精确的单桥臂电路模型。通过对比不同精度模型的仿真计算结果表明,寄生参数对于浪涌电压的幅值大小和振荡具有不可忽视的影响,在电路优化设计中应予以充分的关注。该精确模型具有精准、易调控的特点,仿真结果对IGBT功率器件精确的损耗计算、可靠的电磁兼容设计及评估潜在风险具有指导性意义。

关键词：绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 仿真寄生参数浪涌电压封装电路

基于dv/dt参数提取的变流器IGBT驱动自调节技术

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铁道机车车辆 2024年第3期44卷 97-104页

作者：李文鹏周宇豪史志富董鑫媛张存凯张若冰中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为轨道交通变流器关键部件,对其驱动的调节可以显著改善dv/dt、开关损耗等影响变流器运行的重要参数。为此提出了一种基于dv/dt参数提取的变流器IGBT驱动自调节技术。首先基于IGBT驱动等效电路建立数学模型,分... 详细信息

绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为轨道交通变流器关键部件,对其驱动的调节可以显著改善dv/dt、开关损耗等影响变流器运行的重要参数。为此提出了一种基于dv/dt参数提取的变流器IGBT驱动自调节技术。首先基于IGBT驱动等效电路建立数学模型,分析了dv/dt、门极电阻、开关损耗三者之间的数学关系。其次以dv/dt参数的限制为主要优化目标,开关损耗的平衡为约束条件,提出一种基于Bang-Bang控制的自调节控制策略从而实现门极电阻主动切换,并在双脉冲测试中整定控制策略重要参数。最后通过有无自调节技术对比试验测试,验证了本技术的有效性。

关键词：绝缘栅双极晶体管(IGBT) dv/dt 驱动自调节 Bang-Bang控制