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基于DoDAF的动车组MBSE的研制方法

图学学报 2024年第2期45卷 339-346页

作者：王海芳张雷刘慧军卢益明孙铭桧中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000

动车组设计的创新过程需要综合考虑多个因素,包括与风竞速、陆地飞行等多元化运营体系的适配。该设计过程设计分析运行环境、运行状况、弓网关系和信号传输等因素,并以动车组能力为基础,构建体系级框架进行结构建模。借鉴美国国防部体... 详细信息

动车组设计的创新过程需要综合考虑多个因素,包括与风竞速、陆地飞行等多元化运营体系的适配。该设计过程设计分析运行环境、运行状况、弓网关系和信号传输等因素,并以动车组能力为基础,构建体系级框架进行结构建模。借鉴美国国防部体系架构模型框架(DoDAF),采用场景建模和需求捕获方法,结合面向DoDAF建模框架应用定制的视图描述语言UPDM,形成了一种基于体系结构的设计思路。通过UPDM语言的的增强性,如块图和活动图,加强了结构设计。本文以动车组的“发车场景”为例,全面描述了其运营过程,将需求分析、功能分解和系统集成相融合,构建了以行为驱动功能为核心的系统工程研制方法。

关键词： DoDAF UPDM 体系结构动车组设计结构化分析

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基于正向设计的动车组牵引系统建模与实现

图学学报 2024年第2期45卷 347-354页

作者：王海芳张雷王鑫孙铭桧薛莲敏中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000

随着轨道交通产品复杂程度的提高、智能水平的发展,动车组牵引系统的设计需要更有效的需求分析手段、更可靠的建模分析方法、正向可追溯的设计手段以及高质量的实现形式。以动车组牵引系统为研究对象,通过基于系统建模语言(SysML)的需... 详细信息

随着轨道交通产品复杂程度的提高、智能水平的发展,动车组牵引系统的设计需要更有效的需求分析手段、更可靠的建模分析方法、正向可追溯的设计手段以及高质量的实现形式。以动车组牵引系统为研究对象,通过基于系统建模语言(SysML)的需求分析模型,结合基于标准需求-功能-架构-物理(RFLP)的建模分析方法,从牵引系统的设计需求出发,进行完整的用例分析,创建包含架构模型和状态机模型的牵引系统功能模型,通过块定义图和内部块图展示牵引系统与外部系统以及牵引内部各子系统之间的交互信息,通过用户界面(UI)实现牵引系统运营场景的操作,展示牵引系统在运行过程中的状态变化,实现牵引系统功能逻辑仿真,形成正向可追溯的牵引系统设计实现方案。将基于模型的系统工程(MBSE)的设计手段落地应用于动车组设计过程中,为动车组的设计提供正向设计指导。

关键词：动车组牵引系统 MBSE SysML RFLP

北京地铁S1线磁浮列车制动不缓解原因分析及改进措施

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城市轨道交通研究 2024年第4期27卷 216-219,224页

作者：罗铁军刘中华杜慧杰谢春杰中车唐山机车车辆有限公司唐山063035

[目的]北京地铁S1线磁浮列车在运营期间发生了列车制动不缓解故障,对该线的正常运营产生了一定的影响。为此,需要找出该故障的确切原因,并提出改进措施。[方法]简述了北京地铁S1线列车的制动控制系统工作原理。利用鱼骨图分析法,梳理出... 详细信息

[目的]北京地铁S1线磁浮列车在运营期间发生了列车制动不缓解故障,对该线的正常运营产生了一定的影响。为此,需要找出该故障的确切原因,并提出改进措施。[方法]简述了北京地铁S1线列车的制动控制系统工作原理。利用鱼骨图分析法,梳理出引发该线列车制动不缓解的8项主要原因,并列出了各项原因的诱发因素。结合列车故障的实际情况,进一步梳理出该线列车制动不缓解故障的原因集合。使用排查法,确定了该线列车制动不缓解的根本原因。对电磁阀本身特性进行分析,采取了相应的改进措施。[结果及结论]该线列车PBCU(气动制动控制单元)中EP(充排气电磁阀)模块发生电磁阀卡滞,是导致列车制动不缓解的根本原因。将原有的美国MAC电磁阀门公司生产的平衡式电磁阀替换为德国NASS Magnet公司生产的截止式电磁阀后,有效解决了该线列车的制动不缓解故障。

关键词：北京地铁S1线列车制动不缓解鱼骨图电磁阀卡滞

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某地铁列车网络系统中继器故障分析及改进

铁道机车车辆 2024年第3期44卷 154-158页

作者：张红星刘超宋君君李如石董利芳中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063035

为保证列车通信时信号传输的转发和放大功能正常,针对列车运行过程中网络系统中继器故障进行了研究。通过对中继器自身硬件及供电电路检查及中继模块冗余功能测试,得出光耦器件随机失效是导致中继器无法正常工作的根本原因;在此基础上... 详细信息

为保证列车通信时信号传输的转发和放大功能正常,针对列车运行过程中网络系统中继器故障进行了研究。通过对中继器自身硬件及供电电路检查及中继模块冗余功能测试,得出光耦器件随机失效是导致中继器无法正常工作的根本原因;在此基础上结合列车检修维护和软件设计,在加强设备日常维护、完善中继器内部两个模块间的冗余策略、优化TCMS中继器模块故障诊断软件逻辑方面提出了改进方案。改进方案已在故障列车中装车实施,并完成试验验证。结果表明,改进方案可以有效地降低中继器设备的故障率,提高列车运营的稳定性。

关键词：中继模块光耦失效 MVB收发器

基于d-q变换及WOA-LSTM的异步电机定子匝间短路故障诊断方法

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电机与控制学报 2024年第6期28卷 56-65页

作者：王喜莲秦嘉翼耿民北京交通大学电气工程学院北京100044 中车唐山机车车辆有限公司动车检修部河北唐山063035

为了实现对异步电机定子绕组匝间短路故障的可靠在线诊断,提出一种基于d-q变换及鲸鱼优化算法(WOA)优化的长短期记忆网络(LSTM)的故障诊断方法。通过理论推导可知,d-q变换可有效提取定子电流中的特征频谱数据。采用鲸鱼优化算法对长短... 详细信息

为了实现对异步电机定子绕组匝间短路故障的可靠在线诊断,提出一种基于d-q变换及鲸鱼优化算法(WOA)优化的长短期记忆网络(LSTM)的故障诊断方法。通过理论推导可知,d-q变换可有效提取定子电流中的特征频谱数据。采用鲸鱼优化算法对长短期记忆网络中的3个关键参数进行优化,建立WOA-LSTM故障分类模型。为了验证基于d-q变换和WOA-LSTM故障诊断方法的有效性,分别以小波变换、快速傅里叶变换及d-q变换提取电流频谱数据作为输入数据集,以一台YE2-100L1-4型异步电机为实验对象进行实验验证。研究结果表明:相比于小波变换及快速傅里叶变换,采用d-q变换能更准确的提取出定子电流中的故障特征,更精确地反映电机故障状态,有助于提高故障分类准确率;相比于传统的LSTM算法,经WOA优化后的LSTM算法分类准确率可达98.3%,能可靠地实现不同程度匝间短路故障的诊断。

关键词：异步电机故障诊断定子绕组匝间短路 d-q变换理论鲸鱼优化算法长短期记忆神经网络

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数字化精益生产体系构建研究——基于某装配车间实例分析

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中国工程机械学报 2024年第1期22卷 78-82页

作者：李婕高峥冯孝忠中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000

从精益化、数字化到智能化,企业的转型和升级是企业维持长远、可持续发展的必要手段。在近10年中,国际产业格局重大调整,是中国制造业转型和革新的重要时机和窗口。目前,国内仍有许多企业停留在工业3.0或工业2.0向工业3.0的过渡状态,从... 详细信息

从精益化、数字化到智能化,企业的转型和升级是企业维持长远、可持续发展的必要手段。在近10年中,国际产业格局重大调整,是中国制造业转型和革新的重要时机和窗口。目前,国内仍有许多企业停留在工业3.0或工业2.0向工业3.0的过渡状态,从上到下的发展步调不平衡、不一致,处于单项覆盖而难以系统集成的阶段,没有形成一个统一体系,导致存在信息传递不及时和数据分析不全面的问题。以某动车装配车间的建设为例,从产线规划、产线构建、运行管理和优化改进等4个方面,建立数字化车间的体系结构,实现从工位到产线再到车间的精益化和数字化融合,进一步推进企业从精益化到数字化再到智能化的转型。

关键词：制造业数字化转型精益生产体系构建

基于自适应滑模观测器的氢燃料电池空气供应系统泄露故障容错控制

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1848-1859,I0015页

作者：韩国鹏詹天旸戴朝华刘卓张杲谢卓峰陈维荣中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市063035 西南交通大学电气工程学院四川省成都市611730

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observ... 详细信息

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer,ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构,通过主动容错控制器调节空压机的供给流量,补偿泄漏的空气流量。同时,设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力,保证稳定、合适空气供应,避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后,基于模型在环平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析,结果表明:ASMO拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度;采用基于ASMO的容错控制策略后,系统能够在故障后恢复正常的空气供应,提高了系统整体可靠性。

关键词：质子交换膜燃料电池空气供应系统自适应滑模观测器容错控制

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400 km/h高速列车受电弓气动噪声分析

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实验流体力学 2024年第3期38卷 91-98页

作者：孙舒张文敏贾尚帅华北理工大学理学院唐山063210 中车唐山机车车辆有限公司技术研究中心唐山063035

为明确高速列车受电弓系统气动噪声特性及其与流场的关系,建立了受电弓全尺寸模型和缩比子域模型,采用大涡模拟、声扰动方程和FW–H方程预测400 km/h升弓状态下的流场和声场,并基于FW–H方程反演声源分布,基于降阶模型分析底座湍流压力... 详细信息

为明确高速列车受电弓系统气动噪声特性及其与流场的关系,建立了受电弓全尺寸模型和缩比子域模型,采用大涡模拟、声扰动方程和FW–H方程预测400 km/h升弓状态下的流场和声场,并基于FW–H方程反演声源分布,基于降阶模型分析底座湍流压力和声压能量分布。研究表明:当来流速度为400 km/h时,以受电弓整体作为声源,远场噪声标准测点的总声压级可达88.1 dB(A),在283、576 Hz附近存在明显峰值,峰值频率对应的斯特劳哈尔数Sr(特征长度取受电弓方杆当量直径41 mm)分别为0.10和0.21;底座湍流压力和声压的前2阶模态能量占比分别为4.5%和3.3%、40.9%和14.0%,且分布呈一定对称性;对于底座,在300 Hz以下频段,全尺寸模型的压力级高于缩比模型,在1 kHz以下频段,全尺寸模型的声压级高于缩比模型;在全频段内,基于全尺寸模型得到的远场测点声压级都高于缩比模型。

关键词：高速列车受电弓气动噪声大涡模拟声扰动方程 400 km/h

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地铁列车IPIS系统设计建模方法

图学学报 2024年第2期45卷 317-324页

作者：黄庭莉王保民王海芳赵家豪周璐婕官琳天津职业技术师范大学汽车与交通学院天津300222 中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000

针对基于文档(TBSE)方法在设计地铁列车乘客信息系统(PIS)时所面临的设计集成度低、开发效率低、功能之间的联系性差及可追溯性差等问题,将PIS的3个主要功能进行模块化处理,提出智慧乘客信息系统(IPIS),并运用基于模型的系统工程(MBSE)... 详细信息

针对基于文档(TBSE)方法在设计地铁列车乘客信息系统(PIS)时所面临的设计集成度低、开发效率低、功能之间的联系性差及可追溯性差等问题,将PIS的3个主要功能进行模块化处理,提出智慧乘客信息系统(IPIS),并运用基于模型的系统工程(MBSE)思想对系统进行设计建模。提出了IPIS系统从黑盒到白盒的设计建模方法,涵盖了利益相关方分析、涉众需求分析、用例和用例场景分析、黑盒活动分析、白盒活动分析、功能分析、系统需求分析、系统架构设计8个阶段,并利用系统建模语言(SysML)构建IPIS系统功能元模型,以提高模型重用率。通过一个IPIS系统设计实例验证该方法的有效性和可行性。

关键词： MBSE 元模型系统建模方法 IPIS SysML