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期刊信息/Journal information
西南交通大学学报
西南交通大学
西南交通大学学报

西南交通大学

翟婉明

双月刊

0258-2724

xbz@home.swjtu.edu.cn

028-87600552、87600550、87600551

610031

四川省成都市二环路北一段

西南交通大学学报/Journal Journal of Southwest Jiaotong UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为全国核心期刊，并被《中国科学引文数据库》和《中国科技论文统计》收录为来源期刊。主要刊登理工类和经济管理等学科的基础理论研究、应用研究、实验研究、学术讨论等方面的学术论文以及科技信息报道。
正式出版
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    电气化铁路贯通供电系统穿越功率的治理措施

    李群湛彭友黄小红王翰林...
    1245-1255页
    查看更多>>摘要：为消除牵引供电系统穿越功率的影响,同时兼顾再生制动能量利用,提出一种穿越功率治理的新方法.首先,结合贯通供电系统结构推导不同工况下的功率潮流,分析穿越功率检测方法;其次,在单相组合式同相牵引变电所的基础上,设置功率转移与能量储存单元,分析改进后系统的工作机制;然后,通过功率分配与负序满意补偿的上层控制策略和变流器控制的底层控制策略相结合,提出穿越功率治理协同控制策略;最后,以某线路试验数据为例计算穿越功率大小,评估治理措施的经济性,同时通过仿真验证所提方案的正确性和有效性.研究结果表明:本文所提出的系统及其控制策略能够有效消纳穿越功率和再生制动能量,在考虑牵引变电所和牵引网损耗的情况下,功率转移与能量储存单元的穿越功率利用率在70%以上,具有良好的经济性和可行性.

    牵引供电贯通供电均衡电流穿越功率治理措施

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    市域铁路对埋地管道感性耦合干扰建模及仿真

    解绍锋李卫兰黄大锐钟帆...
    1256-1265,1304页
    查看更多>>摘要：随着市域铁路和油气管道的快速发展,铁路与埋地管道平行或交叉铺设的情况已不可避免.为分析市域铁路牵引供电系统对油气管道安全运行的影响,首先,建立铁路交流牵引供电系统与邻近埋地管道的数学模型,并利用CDEGS软件进行仿真验证;然后,采用等效距离方法将斜接近和平行接近 2种情况进行统一,探究牵引供电系统对邻近埋地管道的影响机理,分析土壤电阻率、导线与埋地管道间接近距离、机车负荷电流、铁路与埋地管道间并行长度、管道涂层电阻率、动车组电流谐波次数等因素对管道沿线感应耦合电压分布的影响;最后,结合贯通地线的设置,提出 4种抑制感应耦合电压的方案进行对比分析.研究结果表明:当市域铁路牵引供电系统与埋地管道的最大间距与最小间距比值小于 4.5时,采用等效距离方法的偏差在 5%以内;管道上的感应耦合电压极大值随着土壤电阻率的增加而增大;接近距离由 50m增大到 250 m时,感应耦合电压降幅为 50.6%;机车负荷电流在 200～1000 A变化时,感应耦合电压增幅较大;并行长度在 2～10 km变化时,感应耦合电压从 22.6 V增加到 170.7 V;谐波含有率和谐波次数对感应耦合电压的影响不可忽视;在贯通地线基础上增设一根回流线的方案对抑制感应耦合电压的效果最佳.

    市域铁路埋地管道感应耦合电压斜接近谐波

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    光伏发电系统的改进型快速GMPPT算法

    周国华薛宁毕强
    1266-1274页
    查看更多>>摘要：为提高局部阴影条件下光伏发电的能量利用率,提出一种改进型快速全局最大功率点跟踪(global maximum power point tracking,GMPPT)算法.首先,研究局部阴影条件下光伏阵列的输出特性,并根据光伏阵列输出曲线中膝点与开路电压的关系,将其划分为恒流区和恒压区;其次,分析传统的最大功率梯形(maximum power trapezium,MPT)算法和以 MPT算法为基础的改进型快速 GMPPT算法的工作原理,改进型快速GMPPT算法利用电压的动态上、下限来限定搜索区间,并跳过调整时间较长的恒流区,以提高跟踪速度;最后,通过仿真与实验验证算法的有效性.实验结果表明:改进型快速GMPPT算法的最短跟踪时间为 4.0 s,扫描电压与能量损失分别为 17.34 V和 98.19 J;与传统全局扫描算法相比,跟踪时间缩短 68.25%,扫描电压降低 74.86%,能量损失减少58.19%;与MPT算法相比,跟踪时间缩短68.00%,扫描电压降低75.63%,能量损失减少62.31%.

    最大功率点跟踪器恒流区调整时间光伏发电系统全局优化

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    车载电缆终端应控管热老化特性及对绝缘性能的影响

    孙传铭刘凯张鹏鹏辛东立...
    1275-1284页
    查看更多>>摘要：为研究车载电缆终端应控管热老化条件下的特性及热老化作用下的电缆终端绝缘性能,首先,通过试验研究确定车载电缆终端应控管宏观介电特性及微观老化规律;其次,基于对热老化下应控管材料电导、极化和损耗特性测试进行分析,得到不同老化周期下的介电特性曲线;最后,建立考虑应控管老化特性的车载电缆终端电场有限元模型,并基于热老化下介电参数计算应控管电缆终端电场分布.研究表明:140℃老化条件下电导率上升趋势最为显著,50 kV/m场强下电导率达到最大值 1.1×10-10 S/m,高温(140℃)老化 20d时,相对介电常数达到最小值 14.00,此外,热解反应过程中聚合物长链折叠、断裂等陷阱阻碍作用增强,介质损耗有所增大;在应控管官能团特性及微观形貌上,热老化导致应控管材料烯烃类聚合物发生热解聚反应,形成化学立体缺陷,且加剧应控管试样表面聚合物球晶的裂解以及无机氧化产物的生成,试样表面理化特性发生变化.仿真发现,在热老化条件下电缆终端内部电场畸变区域呈现扩大的趋势,电场畸变区域沿应控管向终端高压方向不断爬伸,最终稳定在乙丙橡胶主绝缘层与应控管的交界处.

    车载电缆终端应控管热老化特性分子官能团绝缘性能电场分布

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    不同直流拓扑和敷设环境下35 kV交流XLPE电缆直流载流量分析

    张添胤王启隆王新金泱...
    1285-1293,1304页
    查看更多>>摘要：交流电缆改为直流运行对于新能源发电并网以及提高供电容量有着重要意义.以 35 kV交流交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆为研究对象,采用有限元方法对三线双极式、单极式和双极式 3种直流拓扑结构下的三芯交流电缆进行温度场仿真;同时考虑配电网中常见的影响因素,如靠近热水管道、电缆集群敷设、电流不平衡等,研究其对交流电缆改为直流运行下的电缆载流量的影响.研究发现:在相同工作温度下,35 kV交流XLPE电缆在单极式直流拓扑结构下运行时的载流量最小,在三线双极式直流拓扑下运行时的载流量最大;当交流电缆与城市供水管道水平间距为 2.0 m,垂直间距为 0.5 m时,在上述 3种直流拓扑下运行时的载流量下降了约 3.0%;在电缆集群敷设时,加载非同步峰值能使载流量最大提升 90 A;电缆载流量随电流不平衡度先增大后减小,在不平衡度为 0时,电缆载流量达到最大.研究结果为 35 kV交流XLPE电缆的直流改造提供了参考依据.

    XLPE电缆直流拓扑敷设环境直流载流量

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    频谱池化与混洗注意力增强的铁路异物轻量检测

    陈永王镇张娇娇
    1294-1304页
    查看更多>>摘要：针对红外弱光环境下铁路异物侵限检测时存在检测精度低、难以实现轻量化实时检测等问题,提出一种注意力增强的轻量化铁路异物检测方法.首先,采用深度可分离卷积改进Darknet53特征提取网络,轻量化提取红外弱光场景下的铁路异物特征;其次,利用语义引导的红外频谱池化进行特征增强,提升红外图像下采样的特征质量;然后,提出混洗注意力机制(shuffled-convolutional block attention module,shuffled-CBAM),实现对关键红外目标的特征提取与融合,提高网络对红外目标检测的精度;最后,采用无锚框轻量化网络完成铁路异物侵限检测输出,克服锚框检测非极大值抑制操作实时性差的缺点,减小计算量的同时提高检测效率.实验结果表明:所提轻量化模型具有较高检测精度,同较改进前模型尺寸减小 179.01 MB,检测速率提升至 39 帧/s,为YOLOv4方法的3.9倍;相较于对比检测方法,本文所提方法能够快速精确地检测出红外铁路异物.

    异物检测红外弱光混洗注意力轻量化检测高速铁路

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    超声滚压EA4T车轴钢疲劳性能及寿命预测

    张继旺张浩楠杨冰苏凯新...
    1305-1313页
    查看更多>>摘要：为研究表面超声滚压(SURP)处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响,首先,采用SURP技术对EA4T车轴钢试样进行表面处理,并对处理后的试样进行表面性能测试,分析表面三维形貌、粗糙度、硬度、残余应力、半高宽(FWHM)和晶粒尺寸的变化;然后,采用旋转弯曲疲劳试验机对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,获得应力-疲劳寿命(S-N)曲线,并分析裂纹扩展规律,研究SURP处理对EA4T车轴钢疲劳性能和裂纹扩展行为的影响;最后,采用BP(back propagation)神经网络建立了以加载应力幅值、表面粗糙度、表面半高宽、表面硬度、硬化层深度、表面残余应力和残余应力层深度为输入的超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型,并对超声滚压EA4T车轴钢试样进行寿命预测.研究结果表明:SURP处理可以使试样表面粗糙度降低为 0.17 μm,并去除表面梨沟形貌;试样表面硬度提升至 420 HV,试样表面引入约-500 MPa的残余应力以及约 550 μm深的残余应力层;研磨试样和研磨抛光试样以及SURP处理试样均具有传统疲劳极限,研磨试样和研磨抛光试样的疲劳性能基本一致,且疲劳极限均为 355 MPa,SURP处理试样疲劳性能显著提升,其疲劳极限为 455 MPa,相比研磨试样提升了28%;疲劳断口观察表明,所有试样的疲劳裂纹均萌生自表面,SURP处理没有改变试样的疲劳破坏机制;SURP处理使试样的裂纹扩展门槛值从 6.29 MPa·m1/2 增加到 11.21 MPa·m1/2,同时减缓了裂纹萌生以及短裂纹扩展,从而显著提高了EA4T车轴钢疲劳性能;超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型预测精度为88.5%.

    EA4T车轴钢超声滚压疲劳性能裂纹扩展门槛值BP神经网络

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    PCB型电磁感应式直线位移传感器短周期误差抑制方法

    汤其富李咪赵静郭羊庭...
    1314-1321页
    查看更多>>摘要：在直线位移测量中,基于PCB(printed circuit board)工艺的新型电磁感应式位移传感器因具有较大栅距,在制造、装配等工艺环节易导致短周期误差.在所导致的短周期误差类型中,1次和 4次误差是PCB型电磁感应式直线位移传感器中最常见的短周期误差.为减小测量过程中产生的 1次和 4次误差,本文从输出信号出发,针对此 2种误差的产生机理开展研究,并提出一种不依赖外部基准的误差自我修正方法.首先,从理论层面分析短周期 1次和 4次误差的来源,以及 2种误差与传感器原始SIN(sine)和COS(cosine)信号的函数关系;然后,建立基于传感器原始SIN和COS信号特征的短周期误差函数模型,并根据本文传感器样机的实测数据计算出误差函数模型中 1次和 4次误差的相应参数;最后,将 1次和 4次误差模型用于传感器样机的误差补偿.研究结果表明:补偿后的样机实验结果显示误差峰值由 51.6 μm减小到 36.2 μm,其中,短周期 1次误差减小了约64.5%,短周期4次误差减小了约83.0%.

    传感器直线位移电磁感应误差抑制自校正

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    城轨交通制动能量利用技术研究现状与展望

    刘继宗张祖涛王浩孔苓吉...
    1322-1345页
    查看更多>>摘要：城市轨道交通的发展对缓解城市交通拥堵问题有着重要作用,而其再生制动能量利用技术也备受关注.目前,逆变式再生制动能量利用技术包括回馈电路拓扑结构、车-网电压关系和回馈装置优化;其余再生制动能量利用技术包括超级电容储能、飞轮储能、电池储能在内的各类储能式.本文系统而全面地回顾了基于逆变回馈和储能回馈的城市轨道交通再生制动能量利用技术,指出技术发展过程中的特征、趋势以及关键研究问题,包括提升储能密度、系统稳定性与装置寿命,为该领域的进一步探索和商业化发展提供指导.同时对城市轨道交通再生制动能量利用技术的研究趋势进行分析,未来研究方向可聚焦于系统拓扑优化、储能容量、系统稳定性、使用寿命及技术经济分析等方面.

    城轨交通再生制动逆变回馈储能回馈文献分析

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    轮对升降速工况下短信号拼接定速信号的方法

    张伟董大伟黄燕闫兵...
    1346-1356页
    查看更多>>摘要：列车轮对的特征值与转速密切相关,进行轮对故障定量分析时需要采集某转速下一定长度的信号,而实际工作于变速工况的系统难以方便获得该信号,为满足定量分析的要求,提出一种不需要转速计的信号重构方法,该方法利用升降速工况下的短信号片段拼接成指定转速下的定速信号.首先,采用STFT(short-time Fourier transform)峰值搜索方法获取转速曲线,并提取通过指定转速的多个信号片段;其次,将信号片段转换成角域信号,并通过互功率谱密度确定信号间的相位差,根据相位差和前信号的长度,得到信号间的拼接位置,并采用插值和融合技术保证拼接信号的连续性;最后,将拼接得到的角域信号恢复成时域信号.经与轮对结构相似的转子实验台实验验证:某裂纹轴在升降速过程中,使用本方法获得的各转速拼接信号频谱和实验获得的定速信号频谱高度接近,其中 15.0 Hz拼接信号与定速信号 1x、3x值(1x和 3x表示转速的 1倍频和 3倍频)的相对误差仅为0.9%、1.0%,将待拼接信号加入噪声且缩短到1.5个周期后,拼接相位误差不超过10°.

    定速信号升降速工况角域信号互功率谱密度转速计信号重构

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