钢轨移动闪光焊感应热处理装置及工艺研究

采用中频IGBT电源,结合钢轨特殊断面热处理要求,设计可开合式双匝单股仿型感应线圈对现场移动闪光焊焊接接头进行热处理,感应加热线圈采用水冷,各附件温升合理。本套感应加热装置体积小,结构紧凑,可装置于四轴移动闪光焊机机头,装配出移动闪光焊机与焊后热处理一体机。本一体机可实现钢轨一次夹持完成焊接、焊后热处理两道工序,不仅有效减少现行设备体积,提高钢轨焊接工作效率,而且可实现钢轨全断面均匀加热,轨头和轨脚温差小于50℃。对焊后热处理接头进行试验结果表明,经该套中频感应正火处理装置热处理后的焊缝硬度和金相显微组织与母材匹配良好,有效细化钢轨焊接接头金相显微组织,提高了钢轨焊接接头的冲击吸收功。经热处理后的焊接接头力学性能指标符合标准要求。     

机车车辆热处理工艺（待续）

1什么是高频和中频淬火?有何特点与用途? 感应加热时,在工件内产生的涡流分布是不均匀的,主要集中在表面层.频率越高,涡流集中的表面层越薄,这种现象称为"集肤效应".把工件放入相应的感应器中,当感应器接通适当频率的电流时,则工件表面产生感应电流,并被快速加热.达到淬火温度后,立即冷却,工件表面层即被淬火,获得细针(或稳针)状马氏体组织.这种方法称作感应加热表面淬火.     

雷电侵入波下牵引变压器绕组的谐振分析

牵引变压器作为高铁牵引变电所内的核心设备,其运行安全与绕组绝缘情况息息相关。根据多导体传输线理论,搭建牵引变压器绕组以线匝为单位的单输入多输出模型,在该模型下推导出绕组的传递函数表达式,用以分析雷电侵入波下,谐振对绕组绝缘的影响。首先分析传递函数幅频特性,研究绕组中的谐振情况并对谐振可能导致的绕组绝缘击穿点进行定位;然后分析电容参数变化对绕组谐振情况产生的影响;最后在时域内进行验证计算,其结果符合谐振分析结果,验证了本文方法的正确性与可行性。结果表明:雷电波侵入后,绕组第一饼4～8匝线圈绝缘更易因谐振发生击穿,应重点对其进行防护。     

钢轨闪光焊接头热处理工装和工艺的优化

为了改善钢轨焊接接头的性能,以减小热处理加热时轨头与轨脚温度差为优化目标,通过试验分析了热处理加热感应器的形状、加热温度、频率、功率等对轨头与轨脚温度差的影响,发现合适的感应器形状是优化工艺的基础,并提出了在单频加热条件下合理的感应器形状、最优的加热工艺参数。应用优化后的工装和工艺对接头进行热处理,热处理后焊接接头的热影响区完全覆盖了原焊接热影响区,接头显微组织、晶粒度等力学性能得到了显著改善。     

基于感抗比的并补装置电抗器匝间短路保护

并联电容补偿装置的电抗器发生匝间短路时,其电感值的变化将导致感抗比（电抗器的感抗与电容器容抗的比值）变化,利用该电气量的变化,提出并补装置基于感抗比的新匝间短路保护。基于PSCAD的仿真表明利用感抗比的匝间短路保护能够对匝间短路故障作出快速正确的判断,具有较高的灵敏度。     

电动车辆用三相蓄电池充电器

电动车辆的蓄电池充电器在常规充电情况下是车载设备,其功率等级处于3 kW～6 kW范围内,对应于16 A或32 A单相插头.后期成本、尺寸和重量是最重要的指标.为了改善这3项指标,开发了集成充电器.这种方法将主变流器兼作为AC-DC变流器,电机线圈作为电感,不需要别的元器件.研究和开发的这种功率等级为6 kW的集成充电器采用单相230 V/32 A电源,其功率因数得到改善,并且在蓄电池的较大电压范围内直流充电电流得以控制.文章对集成于电动车辆内的三相变流器进行了分析.这种情况下,功率最高可达18 kW,可以减少充电时间.介绍了两种蓄电池电压匹配方法.一方面,为避免使用额外的变压器,分析了无功功率的控制.另一方面,介绍了带有变压器的三相充电器的结构以及试验结果.由于采用了这种结构,功率等级比传统充电器的高,系统也简化了,即车载部分集成在牵引列车内,固定部分简化为一简单的变压器.     

中频加热温度闭环控制技术在高速铁路扣件弹条制造中的应用

针对高速铁路扣件弹条棒料中频加热温度控制进行研究,收集了大量的现场控制参数与温度数据,提出了弹条棒料加热温度闭环控制的设想,设计制作了棒料加热闭环控制装置。该系统自动采集各种规格棒料温度,确定合适的算法,根据实时值与设定值的重合度和变化趋势自动调整中频加热设备功率及棒料送料速度,从而实现棒料加热温度均匀稳定。在生产线上一年多的应用表明,该系统运行稳定,不仅使棒料加热更加均匀,温度波动范围更小,而且减少了废品,降低了能耗。     

中频轮箍加热炉节能效果

为了控制轮箍加热炉自身的耗电量，提高加热效率，达到降耗节支的目的，我段从提高功率因数入手，应用较先进的中频加热技术，先后两次投资，对轮加热炉更新，通过对3种不同类型轮箍加热炉在我段的实际使用情况及数据、性能对比，阐述了中频轮箍加热炉的投入使用所产生的节能效果，由此得出结论：中频轮箍加热炉以其突出的节能效果，为我们指出了节能新路，具有很高的推广和使用价值。     

匈塞铁路牵引供电设计总结及思考

中国铁路在“走出去”的过程中,特别是采用非中国标准的铁路项目,在设计、施工、产品等都面临巨大的挑战。结合匈塞铁路设计情况,对牵引供电仿真、接触电压计算、动态谐波效应、TSI能源子系统牵引供电设计系统验证等方面进行总结,在牵引供电仿真输入参数中列车最大电流限制、车站范围牵引供电系统阻抗及其他非牵引负荷等参数与国内不同,为后续欧洲等国际铁路牵引供电设计提供经验。在此基础上,从与国内略有不同的供电电压质量指标、非正常运行方式下供电能力、列车最大电流及功率电压曲线问题、牵引变压器运行方式及容量选择等方面进行分析,提出为使牵引供电设施与列车关系匹配,多部门需共同确定新的最优的列车功率电压曲线,结合电价政策可以选择牵引变压器同时运行互为备用方式,对国内设计、运营提供参考。     

聚酰亚胺薄膜导线的工艺试验

一、试验目的我厂生产的ZQDR—410牵引电动机,其电枢线圈直线部分的绝缘结构如图1所示。从制造和运用角度看这样的结构,匝间绝缘比较薄弱。对地绝缘虽然采用0.05毫米的聚酰亚胺薄膜带半迭包三层,在电强度方面是足够的,但由于在嵌线过程中,因嵌线间隙小,往往容易损伤绝缘,以致经常发生对地击穿现象。线圈击穿后经过反复拆修,常导至匝间短路,     

考虑电流约束的轨道车辆车载超级电容优化配置

超级电容能量存储装置只依据容量和功率约束进行配置设计,在不考虑超级电容最大电流的约束情况下,将严重影响超级电容存储装置的使用寿命,为此开展满足城市轨道交通车辆制动能量回收的车载超级电容理论及优化配置研究。在考虑功率和容量的同时,兼顾超级电容最优的最大电流约束,通过超级电容能量存储配置方法的理论分析得出电容装置配置的最优电容数、最优的放电深度dopt和最优的最大电流Isc,max。通过Matlab仿真,确定了以南京地铁1号线车辆为例的超级电容能量存储装置的电容装置最优配置,以及控制过程中所需的最优的最大电流Ic,max,为车载电容储能系统的设计提供了依据和示范。     

简论牵引变压器的寿命

在分析影响牵引变压器寿命因素的基础上,从热、电、机械、化学等几方面分析了牵引变压器绝缘老化的机理和寿命终结的判据,着重研究了牵引变压器在过负荷条件下绝缘材料的温度对变压器寿命的影响,通过寿命估算和试验研究,初步确定了线圈最热点温度限值,从材料、设计、工艺几方面介绍了延长牵引变压器寿命的措施。     

限制并联电容补偿装置过电压的措施

通过对并联电容补偿装置投入时电容器和电抗器产生的过电压、电流的计算,分析了电抗器易烧毁的原因,并提出提高电抗器匝间绝缘与整体对地绝缘、在电容器和电抗器之间并联1 台10 kV 氧化锌避雷器等方法,以限制并联电容补偿装置操作产生的过电压。     

城市轨道交通车载超级电容的优化配置方法

从功率、容量及最优的放电深度等方面研究了满足车辆制动能量回收的城市轨道交通车载超级电容理论及优化配置。通过超级电容能量存储配置方法的理论分析,得出电容装置最小的电容总数及电容最优的放电深度的算法。在满足能量存储的条件下应使电容总数最小。算例分析表明,超级电容储能装置的电容设备不仅要考虑功率和容量的要求,还要考虑电容的配置和放电深度。     

城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势

以轻量化为主线,从供电模式、变流器拓扑结构、新器件应用三个方面,综述了城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。随着技术的进步,辅助逆变电源朝着轻量化的方向不断改进:采用并联供电方式替代扩展供电和交叉供电,降低整车电源总容量;采用中频化技术,取消工频隔离变压器,降低体积质量;采用碳化硅(Si C)器件替代Si基IGBT(绝缘栅双极晶体管),减小电感、电容、冷却系统的体积质量。以并联供电、中频化技术、新器件应用为代表的轻量化技术是城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。     

城轨供电双线圈接入式中压能馈系统研究

城市轨道交通车辆再生制动能量的有效吸收利用是牵引供电技术发展的一个重要课题。本文提出了一种新型城轨供电双线圈接入式中压能馈系统,逆变回馈装置从整流变压器1 180 V侧双线圈接入供电系统,制动能量通过整流变压器回馈到35 k V中压电网,从而实现节能效果。本文主要从能馈型再生制动装置方案设计出发,着重介绍了系统的数学模型、控制策略及控制逻辑等内容。为验证方案可靠有效,利用Matlab/Simulink仿真平台搭建仿真模型,重点对共用整流变压器方案时1.8 MW间歇循环峰值时直流母线电压波形,整流支路电流波形,能馈系统回馈效率,交流侧AC 35 k V相电压、相电流、功率因数及谐波这几个方面进行分析。仿真结果表明:该方案能可靠稳定的实现能量回馈功能,能馈过程中各性能指标良好,对整流机组的正常运行没有影响。     

高速铁路轮轨硬度匹配试验研究

针对我国高速铁路出现车轮磨耗相对较大的问题,对国内外高速铁路轮轨硬度匹配关系的研究及应用现状进行分析,并在实验室进行3种硬度车轮与3种硬度钢轨的对磨试验,对比分析硬度不同的车轮与钢轨对磨时的轮轨磨损、变形和接触疲劳伤损等。结果表明:适当提高车轮的硬度即提高轮轨硬度比以减轻车轮磨耗较大的问题已成为国际上通行的做法;9组轮轨磨损试验中,轮轨硬度比为0.95∶1~1.15∶1时轮轨总磨耗量较小,轮轨硬度比大于1∶1时,轮轨变形和表面接触疲劳伤损较轻,轮轨硬度比为1.15∶1时轮轨总磨耗量最小,且接触疲劳伤损也最轻;随着车轮硬度的提高,不但车轮的磨耗减小,而且其抗变形能力也显著增加。建议动车组车轮与U71MnG钢轨的硬度比控制在1∶1以上,以解决我国高速铁路车轮磨耗较大的问题。     

高强化柴油机燃烧室凸台匹配油束夹角的数值模拟研究

首先运用参数化分析方法对燃烧室结构进行解析,得出5个特征参数,然后在定容积的条件下,构造出不同廓形下的变凸台系列的燃烧室.应用三维仿真软件FIRE进行仿真计算,研究了不同廓形下凸台与油束夹角之间的匹配关系.研究表明,缩口和直口燃烧室下,油束夹角为170°且采用大凸台时,指示功率最大,而扩口燃烧室中油束夹角为160°且采用小凸台时,指示功率最大.相对而言,油束夹角对指示功率的影响较大,而凸台半径在油束夹角较小时的影响较大.     

考虑功率-容量约束的城市轨道交通车载超级电容阵列配置方法

基于容量约束配置方法配置的超级电容阵列吸收功率远小于城市轨道交通车辆电制动功率,造成制动能量的浪费.由于超级电容阵列的充电初始电压值对其合理配置影响很大,存在理论上的最优值,因此在分析车辆再生制动电气特性基础上,建立超级电容阵列功率和容量需求数学模型,提出满足制动能量回收电气参数的功率-容量约束配置方法,然后从最低工作电压的角度对该方法中的充电初始电压进行优化,并给出超级电容阵列的优化配置流程.算例分析和仿真验证表明:基于功率-容量约束配置方法配置的超级电容阵列能够满足城轨车辆制动能量回收的需求,节能效果优于容量约束配置方法,且具有较高的节能/质量比.     

牵引变压器双层隔振系统振动功率流传递研究

研究了国产某牵引变压器与动车组车体在不同安装参数条件下的振动传递率,建立了牵引变压器——车体耦合模型。推导了器身激励到变压器箱体的功率流传递和变压器箱体到车体的振动功率流传递表达式,并通过试验验证了仿真结果。