综述

• 磁悬浮列车制动系统

  曾凡飞;陈敬东;王旭阳;孔宴伟;方晓春;林飞;

  作为新型轨道交通技术制式，磁悬浮交通列车具有运行速度高、环境友好等优点；而可靠高效的制动系统是保障列车安全稳定运行的根本。文章首先对磁悬浮交通的背景和发展进行介绍；其次围绕制动工况分析了中低速磁悬浮列车制动系统，基于德国TR高速磁浮列车和日本ML高速磁浮列车的制动系统重点研究了磁轨制动、线圈短路制动以及改进的机械制动等制动方式的作用机理；最后提出了低真空管道超高速磁浮列车制动系统的初步设计构想，并分析了关键技术性问题。文章的论述可以为后续磁悬浮列车制动系统的设计提供参考。

  2025年04期 No.305 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2064K]
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铁道机车车辆

• 基于锯齿前缘扰流的转向架气动噪声抑制研究

  赵艳菊;陈大伟;帅仁忠;刘加利;于一航;杨志刚;

  高速列车在高速运行时，转向架舱体区域是主要的气动噪声源之一。为抑制该区域的气动噪声，文章提出一种基于锯齿前缘扰流板的转向架区域降噪方法，以改善高速列车的噪声控制效果。采用大涡模拟（large eddy simulation, LES）和Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)声学方程，基于1:8缩比简化转向架模型，在400 km/h运行速度下，对转向架区域的气动噪声进行数值模拟。分析齿高分别为20 mm、40 mm、60 mm的锯齿扰流板对转向架区域流场扰动、涡脱落特性和声辐射的影响。数值模拟结果显示，齿高40 mm的锯齿结构在500 Hz频段的降噪效果最为显著，壁面偶极子声源能量可降低36%。在远场噪声辐射方面，40mm齿高的锯齿扰流板使远场辐射噪声平均降低0.5 dB，最大降噪值达到2 dB。这主要归因于锯齿扰流板对转向架区域前缘剪切流分离特性和展向涡扰动的优化调控，有效削弱了由涡脱落和剪切层不稳定性引发的低频噪声，并抑制了Rossiter模态的自持振荡现象。研究表明，锯齿前缘扰流板能够显著改善转向架区域的气动噪声分布，尤其在40 mm齿高时降噪效果最优，为高速列车转向架区域的气动噪声控制提供了有效途径。

  2025年04期 No.305 13-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2919K]
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• 磁浮列车单点电磁悬浮系统悬浮力优化计算

  张佳欣;韩羽菲;刘帅;

  悬浮控制是电磁悬浮列车的关键技术之一，准确的电磁力分布模型是设计电磁铁和悬浮控制器的基础。电磁悬浮力产生于电磁铁极面与轨道极面之间，与悬浮气隙中的磁场分布情况直接相关，受电磁铁励磁电流和悬浮间隙影响而实时变化。受边缘效应影响，悬浮气隙中的磁场并非均匀分布，且电磁铁存在漏磁现象，故现有的基于理想磁场分布模型的电磁力计算方法会导致较大误差。针对这一问题，文章基于共形映射推导了悬浮气隙磁场的分布情况，进而得出单点悬浮系统的电磁力优化计算模型。通过仿真试验将所提方法与理想电磁力分布模型及有限元计算结果进行了对比，结果表明，该模型在不同典型工况下均可显著降低电磁力和稳态悬浮电流计算误差。与采用有限元方法相比，采用该模型的电磁力和电流计算误差分别不超过4.2%、3.2%。试验台试验表明，该模型在不同间隙下的稳态悬浮电流误差不超过5.6%。

  2025年04期 No.305 23-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K]
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• 考虑屈曲效应的有轨电车车钩参数优化研究

  赵海;张健齐;

  为满足车钩的屈服强度和屈曲强度要求，结合减重设计理念，文章建立了有轨电车钩缓装置主要受力杆件的参数优化模型。杆件截面参数直接决定车钩的屈服强度、屈曲强度及总质量，其中截面积与质量直接相关，截面矩则直接影响重联后钩缓系统的屈曲强度。文章提出以单位截面积下的截面矩为杆件参数优化的评估指标，在车钩总长度一定的情况下，通过建立截面积与截面矩的对应关系，确定牵引杆的最佳截面形式与参数；同时，结合常用型材的尺寸规格，初步锁定最终截面参数；最后，基于三维屈服强度和三维屈曲强度计算确定最终优化参数，并开展整钩的屈服强度、屈曲强度试验验证。该方法可为同类钩缓装置的参数优化提供参考。

  2025年04期 No.305 31-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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• 单轴转向架跨座式单轨车辆横向平稳性优化分析

  文孝霞;杜佳豪;杜子学;杨震;许舟洲;

  为提高单轴转向架跨座式单轨车辆的运行平稳性，文章基于ADAMS仿真软件建立了单轴式单轨车辆动力学仿真模型，系统地探究其运动特性；并借助modeFRONTIER优化平台，对悬挂系统参数及轮胎定位参数开展全局灵敏度分析，从而识别出显著影响车辆横向运行平稳性的关键设计参数。采用改进型遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行多目标优化，得到最优参数组合。最终优化结果表明，前横向平稳性指标由1.906 4降至1.601 6，优化幅度达15.99%；后横向平稳性指标由1.949 1降至1.631 1，优化幅度达16.32%，显著提升了车辆的运行平稳性。该研究为改善单轴转向架跨座式单轨车辆运行性能提供了理论支持。

  2025年04期 No.305 38-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2452K]
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• 侧风对货运列车内燃动力包冷却风机风量影响研究

  杨波;谢鹏辉;

  为探究动力包列车所携风机在高速行驶时冷却效果恶化的原因，文章采用不可压缩黏性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型，对不同风速和风向侧风环境下动力包风机冷却的进出风量及流场特性展开研究。研究结果表明，侧风环境下风机出风不均导致冷却效率下降；随着环境风速的不断增加，头尾车动力包背风侧风机进风量不断减小，迎风侧风机进风量先减小后增大。头尾车动力包迎风侧和背风侧风机风量都随风向角增加先减小后增大，迎风侧和背风侧风机分别在风向角为30~o和60~o时风量最小。

  2025年04期 No.305 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1968K]
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电力牵引与控制

• 高速列车应急自走行建模与能耗机理分析

  卓丛林;朱雨桐;杨雪松;郭碧霄;陈宇昊;

  当高速列车因接触网故障等失去外部电源供电时，利用车载储能装置作为动力源将列车牵引至就近车站成为一种自救援方式。由于车载电源容量有限，通过减少应急运行过程中的能耗、确保剩余电能充足可提高自救援的成功率。文章针对应急定速巡航控车模式，基于能量消耗组成，构建应急自走行模型，重点分析能耗随辅助功率与速度等级变化的规律，进而揭示辅助功率与速度等级之间的最佳匹配关系；同时提出一种等效简化分析方法，并通过精细仿真验证了该方法的有效性。在动车组设计阶段，文章相关研究成果可为应急自走行技术条件中的目标速度与列车辅助功率匹配设计及应急运行决策提供借鉴。

  2025年04期 No.305 54-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1948K]
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• 列车车载充电机整流侧二极管电压尖峰抑制研究

  饶沛南;龚程翔;吴连贵;周帅;刘呈宏;杨泽凌;

  列车车载充电机是轨道列车实现蓄电池充电和控制直流母线供电的重要设备，然而，由于充电机整流侧二极管寄生电容的存在，在充电机正常工作时该寄生电容会与电路中存在的谐振电感产生谐振，使整流侧二极管产生电压尖峰，严重影响二极管的寿命。文章以采用全波整流的移相全桥充电机电路为例，详细分析了其整流二极管寄生电容与谐振电感之间由于高频电压振荡而产生电压尖峰的原理，提出了一种通过在变压器二次侧并接RC吸收回路来抑制所有整流二极管电压尖峰的方案，给出了RC吸收回路的参数设计方法，并通过仿真和试验验证了理论分析的正确性和抑制方案的有效性。测试发现所提抑制方案能将电压尖峰和振荡时间分别降低35%和38%，整流二极管的电压尖峰得到了有效抑制。

  2025年04期 No.305 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K]
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• 新型幂指数趋近律的电机械制动滑模控制

  常九健;王文龙;张亚杰;

  控制夹紧力是轨道列车电机械制动的重要环节。针对轨道列车电机械制动系统中由制动盘厚度差异、机械干涉和制动时端面跳动导致的制动力矩和制动压力值波动的问题，文章构建了比传统PI算法鲁棒性更精确的压力闭环滑模控制。对滑模控制导致的抖动与振动问题，文章在现有指数趋近律的基础上进行改进，提出一种增强型幂指数趋近律算法，通过数学推导，证明其收敛时间更短，抖动和振动幅度更小。将仿真计算结果和试验数据进行对比分析，结果表明，在增强型幂指数趋近律控制下，实际夹紧力能更快地跟踪目标夹紧力；在达到目标夹紧力后，实际夹紧力的抖动和振动幅度更小。

  2025年04期 No.305 71-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
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• 1250 kW永磁电机径向风冷对比及优化分析

  胡天才;李奎;彭俊;李益丰;

  为了探究两种径向风冷方案对一台1 250 kW实物电机冷却效果及其原因以得到共性结论，文章建立流场和温度场仿真模型，并基于流体力学与传热学理论，采用有限元法对两种工况流场和温度场进行仿真计算，因电机部件被流场所包裹，故对比两种工况在部件外表面（外部流场）及定子缝隙、定转子气隙和转子气道（内部流场）处风速和风量、表面对流换热系数、内外流场吸热量和部件温度。结果表明，工况1在外部流场处风速及风量更大，但工况2在内部流场处风速及风量更高；工况1温度仿真值与试验值误差小于5%，其冷却方案使得定子铁芯及绕组温度均更低，源于固体表面对流换热系数更高，冷流体吸热量更多，表明外部流场是冷却效果好坏的关键；同时优化结果显示走线孔的封闭不仅使各部件温度分布更加均衡，也有利于温度的下降。因此，在实际生产过程中，对于径向风冷设计，应保证尽可能多的冷空气直接吹向高温固体表面。该研究为大型永磁电机径向风冷设计和优化提供了一种思路，具有理论参考意义。

  2025年04期 No.305 80-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2122K]
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• 面向全自动驾驶的车辆控制与信号系统融合技术研究

  王向阳;谢白洁;罗钦洋;罗方旋;任颖;何涛;

  国内外相关企业均在积极开展车辆控制和信息集成的一体化平台技术攻关，以实现运行控制精度、动态响应特性和能耗等方面的同步优化。文章针对城轨车辆自动驾驶提出一种融合控制方式，将车辆控制系统与信号系统的功能重新划分，融合构建了一体化控制系统，实现了控制系统对线路信息、运营信息以及车辆子系统状态信息的同步获取，通过自主决策、规划与跟随优化车辆的控制性能，最后通过在宁波地铁外场试验线的现场测试验证了融合控制系统性能，测试结果表明，通过融合控制系统可达成准点、舒适与节能的控制目标，其中，融合控制节能模式的车辆总能耗节能率约为7.25%。

  2025年04期 No.305 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2057K]
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智能化技术

• 基于电机转速的联轴节早期松弛故障在线监测与诊断

  王龙;潘光云;吴云飞;陆远基;牟蓉;

  城市轨道车辆牵引系统通过联轴节耦合电机与齿轮箱，其连接状态直接决定牵引力与电制动力是否能有效传递。对车辆牵引、惰行与电制动工况进行电机轴受力分析后发现，联轴节发生早期松弛后，该故障轴对应电机的转速在牵引工况下会显著高于正常轴，而在电制动工况下则显著较低。文章针对转速差的这一特征，提出了一种故障诊断方法：充分考虑轮径差与空转/滑行状态对转速的影响，结合车辆牵引/电制动特性选取合适的诊断阈值、诊断速度区间与延时时间，设计相应的故障诊断逻辑并根据具体工程化项目的车辆特性参数设置合理的诊断阈值等参数，构建了实用的诊断模型。工程应用实例验证了该方法的有效性：成功识别出一起联轴节早期松弛故障，通过数据分析可知发生联轴节松弛后的速度特点符合理论预测，拆解电机轴联轴节后发现电机轴有明显磨损痕迹。该研究为联轴节早期松弛故障提供了一种高效、可靠的在线监测解决方案。

  2025年04期 No.305 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1632K]
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• 基于红外图像矫正与卡尔曼滤波的单目相机拉出值计算方法

  曹熙;王志良;张冰;杨斯泐;尹彦宏;刘寅秋;

  在单目相机测量接触网拉出值的应用中，受复杂图像背景干扰影响，弓网接触点的视觉检测结果常存在较大误差。为此，文章提出一种融合红外相机信息对基于可见光图像的接触点检测结果进行校正的方法。由于红外相机与可见光相机在内部参数和安装位置上存在差异，无法直接在图像层面进行融合，因此分别提取两类图像中的受电弓上边缘，通过边缘追踪获取像素点集合，并以受电弓上边缘作为共同参照物，将二维像素坐标映射为一维位置坐标。在可见光图像中获取可能的弓网接触点候选点集合，依据其一维坐标从红外图像对应位置提取温度信息，通过建立温度特征模型分析各候选点属于真实接触点的概率，最终选取概率最高的像素点作为接触点判定结果，从而有效排除干扰，提升单帧图像的检测精度。此外，在视频序列处理中引入卡尔曼滤波，以拉出值及其变化率作为系统状态量，利用帧间约束抑制数据抖动，进一步提高拉出值的测量准确性与稳定性。

  2025年04期 No.305 105-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
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• 基于瞬时功率的永磁同步电机匝间短路实时预警技术研究

  杨帆;钟勇;胡亮;王跃;冯凌;

  永磁同步电机以其体积小、效率高、功率密度大等优点被广泛应用于轨道交通、风力发电、工业传动、电动汽车等领域。但由于永磁电机的制造工艺难度高、工作环境复杂等问题，在运行过程中定子绕组容易出现匝间短路故障。针对这一问题，文章提出了一种基于电机瞬时功率的永磁同步电机匝间短路故障实时预警技术。该技术可在电机运行过程中通过对电机的瞬时功率进行离散傅里叶分析并对其二次分量幅值进行提取，以此表征匝间短路故障。文章最后通过仿真对该技术进行了分析和验证，结果显示该预警技术有效。该技术提升了永磁同步电机故障诊断的可靠性和实时性，可为列车的主动安全技术设计等提供参考。

  2025年04期 No.305 112-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
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• 数字轨道列车自动驾驶与导向控制技术研究

  戴鹏程;孙兆聪;王文军;杨丽;陈志;张弛;

  数字轨道列车（digital rail transit, DRT）是一种新型的城市轨道交通制式，它结合了传统低地板有轨电车的优势，能够在没有实体轨道的情况下通过自动驾驶技术实现运营。文章首先概述了自动驾驶在轨道交通和汽车行业的发展现状，对比了两者在标准和应用上的差异；其次详细论述了DRT自动驾驶系统的基本框架，包括环境感知、决策规划和运动控制3个核心层次；最后分析了DRT的融合定位和融合导向技术。通过以上的技术分析得出结论：DRT自动驾驶技术能够依托成熟的环境感知技术、数字轨道地图和车辆规划控制技术，实现多编组列车的自动驾驶控制；数字轨道列车的导向控制系统融合了高精度定位、循迹导向及多源传感器的协同工作，能够在复杂环境下实现列车的稳定运行与自动导向控制；持续优化这些技术将使DRT在未来能够实现更加智能化和自动化的运营，为城市交通提供一种高效、环保的解决方案。

  2025年04期 No.305 122-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2032K]
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• 基于多元线性回归的动车组蓄电池性能预警方法研究

  栗木功;燕春光;孙海荣;蒋洁;吴韵逸;郭展玮;

  为提高高速动车组蓄电池系统的运行安全性并降低故障风险，提出一种基于远程监控数据的蓄电池性能预警方法。研究综合考虑电池组温度、充放电时长、电池组电压、电池组电流及同车其他电池组电量等因素，融合多元线性回归与孤立森林算法，构建动态预警模型。其中，多元线性回归用于定量分析各因素与电池组电量间的线性关系，建立动态预测模型；孤立森林算法则可识别数据中的异常点并捕捉电量突变。同时，借助残差分析曲线动态监测预测误差变化，当残差异常时触发性能预警。试验结果表明，该方法能有效挖掘电池组电量变化规律，预警准确率达95%，突破了单一方法在复杂工况下的局限，为动车组蓄电池的智能化运维提供了可靠的技术支持，对保障铁路运输安全具有重要的实际意义。

  2025年04期 No.305 130-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K]
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通信信号

• 一种兼容不同制式的OC设备研究

  刘肖;

  为解决城市轨道交通既有线路升级改造与新线路分期开通引发的系统兼容性难题，文章提出一种支持多制式协同运行的对象控制器（OC）。通过深入剖析列车自主运行系统（TACS）与基于通信的列车控制系统（CBTC）在资源管理范式与通信协议上的核心差异，文章设计一种基于统一通信协议与动态资源调度策略的OC设备架构。相较于传统TACS系统中的OC设备，该架构可根据不同列车控制系统的控制模式灵活重构，有效满足列车智能调度、安全防护及降级运行管理等多元化需求。试验结果表明，该OC设备在TACS系统下的资源利用效率提升了55.6%，在CBTC系统环境中也展现出优异的兼容性与可靠性。该方案显著降低了系统间接口复杂度，有助于缩短工程实施与调试周期，为轨道交通新旧线路混合运营场景下的安全、高效运营提供了有力的技术支撑。

  2025年04期 No.305 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K]
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铁道电气化

• 基于特征识别及IWOA-Elman模型的铁路继电器触点压力测量方法

  李文华;曲道宽;王鑫;王逸;杨兴林;年望;

  针对当前铁路继电器触点压力手工测量方法易受主观因素影响、接触式测量易造成继电器二次损伤等问题，提出一种基于特征识别技术与改进的鲸鱼优化算法（IWOA）优化Elman神经网络的非接触式测量方法。文章首先通过分析继电器结构及运动过程，建立静触点簧片支撑结构的力学模型，推导其弹力计算公式；然后运用特征识别技术对运动图像进行识别与跟踪，获取动静触点运动学参数，进而计算簧片形变产生的弹力；同时为降低支撑结构形状影响，构建IWOA-Elman神经网络模型；最后以静触点簧片弹力、动触点位移及初始加速度作为输入，对触点压力进行修正求解。试验结果表明，该方法可在120 s内同步完成8组触点上下压力的测量，与传统手工方法相比，该方法测量误差小于10%，显著提升了测量效率、精度与稳定性，有效避免了人为主观因素干扰，且重复数据测量结果一致性良好。本研究为铁路继电器参数自动化测量提供了可行思路和技术参考。

  2025年04期 No.305 145-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1916K]
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• 基于多源信息融合的自动驾驶过分相技术研究与应用

  李铁兵;江帆;朱婷;杨宜萍;李建漳;朱保林;

  针对重载列车安全、平稳、高效通过电分相区的运行需求，文章提出一种基于自动驾驶系统的自动过分相技术方案。该方案优先采用北斗差分定位技术获取列车精准位置信息，并结合线路条件、运行速度及工况等数据，由自动驾驶系统规划并控制列车在最佳时机完成动力卸载和主断路器分断操作，以实现平稳、安全的过分相过程；同时，系统配备人机交互功能，通过文字与语音方式实时显示过分相状态，有效解决了自动过分相过程中的人机交互障碍问题，进一步提升了列车运行安全性。实际应用表明，该自动驾驶过分相技术可显著降低司机的劳动强度，提高了列车在分相区的运行效率和平稳性，并能够适应复杂运行条件下的行车要求。

  2025年04期 No.305 155-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1686K]
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• 基于牵引变压器分接头电压差的复线电气化铁路接触网在线防融冰方案

  聂逸杰;胡海涛;葛银波;李朝阳;王科;

  在极端冰雪冻雨天气下，电气化铁路接触网易发生覆冰，导致供电长时间中断并造成重大经济损失，然而，现有接触网在线防融冰技术因投资成本较高，在实际应用中受到限制。为此，文章提出一种基于牵引变压器分接头电压差的复线电气化铁路接触网在线防融冰方案。该方案利用牵引变电所内原有的一主一备两台牵引变压器，通过调节其高压侧分接头形成电压差作为接触网在线防融冰电源，无须增设防冰设备，具备投资成本低、实施便捷等优点。首先阐述了防融冰电路的架构与工作原理，并提出了牵引变电所主接线改造方案；然后介绍了防融冰模式的倒闸操作方法，并从空载与负载两种工况分析了系统的防融冰电压和电流特性；最后，基于实际牵引供电系统参数搭建仿真模型，验证了所提方案的有效性。

  2025年04期 No.305 162-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K]
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