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基于U-Net结构的卷积神经网络锂离子电池SOC估算

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电源学报 2024年

作者：靳明旭陈嘉楠陈宇昊徐晗范鑫源动车组和机车牵引与控制国家重点实验室中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京交通大学电气工程学院中车工业研究院有限公司北京纵横机电科技有限公司

荷电状态(SOC)是电动汽车安全运行和能量管理的关键。传统基于卡尔曼滤波与循环神经网络的SOC估算算法需要一段时间的数据来保证估算结果的收敛性，且无法准确估算起始点附近的SOC值。本文提出了一种使用U-Net结构的卷积神经网络SOC估... 详细信息

荷电状态(SOC)是电动汽车安全运行和能量管理的关键。传统基于卡尔曼滤波与循环神经网络的SOC估算算法需要一段时间的数据来保证估算结果的收敛性，且无法准确估算起始点附近的SOC值。本文提出了一种使用U-Net结构的卷积神经网络SOC估算方法，该方法可以处理可变长度的输入数据，输出等长的SOC估算结果，同时也能在起始点处准确的估算SOC。此外本文还提出了一种全变分损失函数，在不增加模型复杂度的情况下，仅通过优化损失函数来提高估算的稳定性，并显著降低了最大误差。该模型采用5种恒温条件下的动态驾驶循环数据进行训练，在恒温和变温条件下的SOC估算结果均具有较高的精度。在恒温条件下，SOC估算的平均绝对误差(MAE)在1.1%以内，均方根误差(RMSE)在1.4%以内。在变温条件下，SOC估算的MAE在1.5%以内，RMSE在1.8%以内。

关键词：荷电状态 U-Net结构卷积神经网络 SOC估算

基于5G的重载车站智能调车系统总体方案研究

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中国铁路 2024年第8期 114-121页

作者：许展瑛刘青冯军蒋元华中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081

以朔黄铁路黄骅港车站为示范用例,研究基于5G的重载车站智能调车系统总体方案,旨在解决调车作业人员的作业复杂性、工具落后及效率低下问题。系统通过5G通信平台实现重载车站自动化和智能化调车,并研制了涵盖大数据中心、智能调度与控... 详细信息

以朔黄铁路黄骅港车站为示范用例,研究基于5G的重载车站智能调车系统总体方案,旨在解决调车作业人员的作业复杂性、工具落后及效率低下问题。系统通过5G通信平台实现重载车站自动化和智能化调车,并研制了涵盖大数据中心、智能调度与控制、自动驾驶、远程驾驶、智能视频云防、智能双源制电力机车、定制5G专网等重载铁路智能调车先进技术装备。利用技术手段减轻作业人员劳动强度,减少现场作业人员,实施有效的现场作业人员人身安全防护,提高重载车站到发线使用率,推进“智慧、智能、智联、智感”的重载智慧车站建设。

关键词：重载车站 5G通信智能调度控制自动驾驶

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基于磁流变阻尼器高速列车半主动座椅悬架控制方法对比研究

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现代交通与冶金材料 2024年第2期4卷 55-61页

作者：郭力荣李国顺陈璨张义超张红卫宫岛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 同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

在建立了高速列车“座椅-车体-构架”三自由度模型系统基础,分别提出了基于磁流变阻尼器的MPC控制、天棚阻尼控制、模糊控制半主动控制策略,并进行仿真分析。研究结果表明:与被动控制相比,施加半主动控制后的座椅振动加速度均方根值均... 详细信息

在建立了高速列车“座椅-车体-构架”三自由度模型系统基础,分别提出了基于磁流变阻尼器的MPC控制、天棚阻尼控制、模糊控制半主动控制策略,并进行仿真分析。研究结果表明:与被动控制相比,施加半主动控制后的座椅振动加速度均方根值均有所减小,其中采用天棚控制、模糊控制和MPC控制的座椅加速度均方根值分别减少了25.37%,17.67%和16.38%;从频域角度而言,三种控制方法都能降低座椅5 Hz频带内的振动幅值;虽然天棚阻尼控制对座椅5 Hz频带内的幅值降低最大,但同时会造成座椅5 Hz以上的振动幅值增加,而MPC和模糊控制方法对座椅5 Hz以上的振动幅值没有明显影响。

关键词：座椅悬架半主动控制 MPC控制天棚阻尼控制模糊控制

基于改进卷积神经网络的受电弓滑板缺陷识别方法

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铁道机车车辆 2024年第4期44卷 99-105页

作者：王科理石春珉王克俊程传彬李勇孙飚中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所北京100081 中铁检验认证中心有限公司北京100081

受电弓滑板监测装置(5C)利用高清成像装置获得机车受电弓滑板图像,以确保受电弓运行状态良好。针对传统方法检测精度低的问题,提出基于卷积神经网络的受电弓滑板缺陷识别方法。替换YOLO v5网络激活函数提高模型训练速度和泛化能力,通过... 详细信息

受电弓滑板监测装置(5C)利用高清成像装置获得机车受电弓滑板图像,以确保受电弓运行状态良好。针对传统方法检测精度低的问题,提出基于卷积神经网络的受电弓滑板缺陷识别方法。替换YOLO v5网络激活函数提高模型训练速度和泛化能力,通过数据增强方法平衡正负样本的比例。通过对现场5C数据进行试验,表明该方法的准确率达到97.33%,召回率达到了88.77%,F1分数达到了92.85%,证明了其在实际铁路场景中的应用价值。

关键词：受电弓滑板目标检测图像识别卷积神经网络

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动车组制动模块装配缺陷视觉检测研究

制造业自动化 2024年第10期46卷 17-25页

作者：王玥龙刘鹏刘庸奇姚伟君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

针对动车组制动模块结构复杂,装配过程子部件种类、数量较多,易产生混装、漏装等问题,建立一种基于机器视觉的装配检测模型。首先,通过数据集构建、模型训练、推理测试等步骤,完成YOLOv5部件检测模型的建立并进行计数统计判断。然后,对Y... 详细信息

针对动车组制动模块结构复杂,装配过程子部件种类、数量较多,易产生混装、漏装等问题,建立一种基于机器视觉的装配检测模型。首先,通过数据集构建、模型训练、推理测试等步骤,完成YOLOv5部件检测模型的建立并进行计数统计判断。然后,对YOLOv5输出的位置坐标与类别数据,通过坐标转换和标准化处理使位置信息区分度提升。进一步,在训练集上运用K-Means进行聚类学习,生成部件各位置簇的中心坐标和内外限值。最后,计算待测部件位置坐标与各簇中心的欧氏距离,结合内外限值判定位置的正确性。同时,为便于工程部署,在推理端采用ONNXRuntime框架进行可视化系统的开发。结果表明:检测方法具有较高的准确率和查全率,同时具备位置检测功能,较现有人工目视检查方法更加准确、稳定、高效,具备工程应用价值。

关键词：目标检测 YOLOv5 K-Means 机器视觉制动模块装配检测

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涡流制动特性试验的纵向端部效应研究

机车电传动 2024年第3期 117-123页

作者：王立超王可王立宁高立群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

涡流制动台架试验是研究涡流制动特性的重要手段,当试验使用的磁极个数少于设计数量时,纵向端部效应对试验结果有显著影响,故应对纵向端部效应的产生机理及修正方法进行深入研究。文章设计不同磁极个数的试验方案,验证端部效应对制动力... 详细信息

涡流制动台架试验是研究涡流制动特性的重要手段,当试验使用的磁极个数少于设计数量时,纵向端部效应对试验结果有显著影响,故应对纵向端部效应的产生机理及修正方法进行深入研究。文章设计不同磁极个数的试验方案,验证端部效应对制动力和动态吸力的影响。通过2-D有限元电磁仿真,获得涡流制动磁场、涡流密度及洛伦兹力的分布规律,分析端部效应的产生机理。计算不同速度下,各磁极产生的制动力,获得端部磁极对制动力的贡献度,进而推导出端部效应的修正公式。研究结果表明,端部效应对动态吸力的影响较小,对制动力的影响比较显著,因此只需对制动力进行修正;入端磁极的制动力与中间磁极几乎相同,出端磁极的制动力相对较小,且对制动力的贡献与速度近似线性相关;通过出端磁极贡献度函数修正制动力试验数据,修正结果与3-D有限元仿真制动力的相对误差显著减小。研究结果为涡流制动试验设计和试验数据处理提供参考,有利于掌握更准确的涡流制动特性,从而指导产品研究开发。

关键词：涡流制动永磁涡流制动端部效应电磁制动电磁仿真高速列车

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动车组中继阀性能在线评估方法研究

铁道车辆 2024年第1期62卷 27-34页

作者：王鹏蔡田韩朝霞高放华皛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

为实时评估中继阀性能并在发现其性能衰退或异常时及时作出处理,文章提出了一种动车组中继阀性能在线评估方法。在电子制动控制单元内建立了中继阀在不同工况下全部压力变换区间的离散模型;在动车组运行过程中对压力差、时间比、压力波... 详细信息

为实时评估中继阀性能并在发现其性能衰退或异常时及时作出处理,文章提出了一种动车组中继阀性能在线评估方法。在电子制动控制单元内建立了中继阀在不同工况下全部压力变换区间的离散模型;在动车组运行过程中对压力差、时间比、压力波动次数等模型参数进行了实时更新并获取了性能评估所需的动态指标;根据模型反映的压力输入输出关系提取了性能评估的静态指标;建立了性能评估的多层级架构,基于静态和动态指标及运行中的中继阀相关故障数据对其性能进行了不同层次的在线评估。以复兴号动车组中继阀为试验对象,在实物测试平台中对此评估方法进行了验证,结果表明,在线评估方法提高了中继阀性能评估结果的实时性和准确性,层次化的评估结果对运用检修具有更好的指导作用,性能评估模型还能够提升制动缸压力的控制精度。

关键词：动车组中继阀性能在线评估层次模型压力控制

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高速动车组永磁牵引系统接地检测方法研究

机车电传动 2024年第2期 118-125页

作者：白龙刘睿超王永翔邱腾飞周义杰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

为了更好地提高高速动车组永磁牵引系统接地故障诊断的准确性,文章提出了一种适用于永磁牵引系统的接地检测新方法。通过结合接地检测电路的拓扑结构,分析了不同接地情况下接地电压的特点,并在此基础上提出了优化接地电压超限判定算法... 详细信息

为了更好地提高高速动车组永磁牵引系统接地故障诊断的准确性,文章提出了一种适用于永磁牵引系统的接地检测新方法。通过结合接地检测电路的拓扑结构,分析了不同接地情况下接地电压的特点,并在此基础上提出了优化接地电压超限判定算法、采用各轴逆变器分步检测和增加永磁接触器诊断节点等措施,通过该方法可以准确诊断出电机侧、变压器侧和变流器侧具体的接地点,提高了故障点定位的准确性。半实物仿真和地面机组试验结果验证了该方法的可行性。

关键词：高速动车组牵引系统接地检测半实物仿真机组试验

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高速铁路弓网离线在线识别及应对策略

机车电传动 2024年第2期 171-177页

作者：刘洋李水昌王永翔殷振环马驰程龙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

电气化铁路车辆运行过程中,受电弓与接触网之间的短暂分离(即弓网离线)易引发过电流问题,产生安全隐患、影响铁路运营秩序。文章基于既有动车组牵引电传动系统,介绍其主电路结构及网侧整流器的控制方法,分析弓网离线对系统的影响,着重... 详细信息

电气化铁路车辆运行过程中,受电弓与接触网之间的短暂分离(即弓网离线)易引发过电流问题,产生安全隐患、影响铁路运营秩序。文章基于既有动车组牵引电传动系统,介绍其主电路结构及网侧整流器的控制方法,分析弓网离线对系统的影响,着重研究弓网离线后恢复接触时产生过电流问题的原因,提出弓网离线在线快速识别及应对策略。文章搭建了包含电弧模型的牵引电传动系统全数字实时仿真模型,首先通过与实测波形对比证明模型的准确性,然后基于该模型验证文中提出的弓网离线在线识别及应对策略。

关键词：高速铁路弓网离线牵引系统电弧四象限高速动车组