综述

  • 户外清扫机器人关键技术、应用现状及发展挑战

    钟远生;何伟洪;唐力华;陈向志;

    户外清扫机器人是智能机器人在环卫领域的重要应用,近年来应用推广速度明显加快,但缺乏综合性研究。综述了户外清扫机器人的关键技术、应用现状及发展挑战,研究了其定位导航、环境感知、多机调度、自动清扫、远程管理等关键技术的实现方法,分析了其在半开放式和全开放式场景的应用情况,梳理了不同细分场景的应用需求和机器人应用现状。总结了户外清扫机器人在关键标准、试验场景、认证规则和管理规范等缺失的挑战,并分别提出针对性解决方案。可为相关研发生产企业、检测认证机构、应用和管理部门提供系统性参考。

    2025年17期 v.54;No.410 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]
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  • 镁合金缺陷修复技术研究现状

    江宏亮;廖文勇;刘维;杨红军;唐字强;胡佳俊;

    镁合金具有密度低、比强度和比刚度高,阻尼性能、加工性能和电磁屏蔽性能好等优点,广泛应用于航空航天、武器装备和汽车电子等领域。然而,由于熔点低、化学性质活泼、热膨胀系数高、弹性模量小,镁合金零部件易产生划痕、磨损和裂纹等表面损伤,使其应用水平远低于高温合金、铝合金和钛合金。因此,开发适用于镁合金的缺陷修复技术,并通过材料改性和工艺优化减少缺陷,是提高镁合金应用水平的关键。分析并归纳了镁合金的缺陷类型、产生机理及对性能的影响,综述了表面堆焊、电火花合金化、激光熔覆、搅拌摩擦和电刷镀等修复技术,并展望了镁合金修复技术的发展方向和应用前景。

    2025年17期 v.54;No.410 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
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  • 基于专利分析的单轨吊安全运行关键技术及趋势

    杨自攀;肖薇;彭波;李俊德;肖龙武;

    以煤矿单轨吊安全运行为研究对象,采用专利数据分析方法构建技术框架,基于Himmpat全球专利库筛选多项关键专利,结合技术图谱分析方法,系统梳理当前技术发展现状与未来趋势。研究发现单轨吊安全运行关键技术集中在核心执行系统、斜坡运行技术、轨道系统技术和安全驾驶技术4个领域,技术演变呈现3个特征:安全保护从被动应对转向多数据结合的主动防护;智能控制朝着无人操作、自动避障和智能调配方向发展;节能方面重点关注清洁能源使用和驱动部数量的动态调节。研究表明,单轨吊技术发展呈现出以下特征:驱动系统正朝着高效节能方向升级;制动系统通过多重备份设计保障运行安全;针对陡坡及极端工况构建了多级保护机制;智能化水平也从人工操控逐步向无人化及人工智能应用升级。未来研究应重点突破智能协同闭环控制、多层级安全防护系统构建及数据驱动的预测性管理等领域。研究内容可为设备改进、行业规范制定和研发重点选择提供参考。

    2025年17期 v.54;No.410 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K]
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研究与开发

  • 容量有限多车场下人员车辆调度研究

    李恭强;徐国宁;毛宁;陈庆新;余龙水;

    对于供远机位航班旅客、工作人员上下机的客梯车服务,由于资源(司机、客梯车和停车场)的有限性,有必要优化调度以提高资源的利用率。根据客梯车在飞机旁停放时,无需司机值守的特点,分别调度司机和客梯车,结合文献将其归结为多对多的取送货问题,考虑多车场资源限制和多次访问的特点,以业务流程为基础,建立人员车辆调度模型。在此基础上,采用数学规划求解器Gurobi进行求解,使用华南某枢纽机场的实际数据进行对比验证。结果显示,该调度方法在不同运营时段的人员转移时间方面均有显著改善:低峰时期减少39%;平峰时期减少26%;高峰时期减少32%。该调度策略解决了客梯车数量、多停车场容量有限下的司机作业路线规划问题,满足了短周期内的时效要求,为调度员决策提供了指导。

    2025年17期 v.54;No.410 21-25+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
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  • 基于遗传算法的城轨列车最优时间分配优化控制策略

    李华柏;苏江南;李剑锋;

    为了降低城轨列车的运行能耗,基于最优时间分配控制策略对城轨列车的运行控制进行了优化。分析了牵引与制动特性,建立了城轨列车的运行能耗模型,从区间最小运行时间开始,按时间步长增加区间运行时间,计算分析各区间在不同运行时分下的能耗,对比各区间的能耗下降率,在线路总体运行时间保持不变的情况下,重新调整与优化各区间的运行时间。在满足最小区间运行时间的前提下,减小平均能耗下降率小的区间运行时间,增加平均能耗下降率大的区间运行时间,采用自适应遗传算法使列车运行能耗最小。基于某地铁的线路数据,对优化前后的能耗进行了对比分析,结果验证了基于遗传算法的最优时间分配控制策略能有效降低城轨列车的牵引运行能耗。

    2025年17期 v.54;No.410 26-29+74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]
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  • 海上风电送出系统中交直流高压设备经济性对比

    邓婧;何发武;卢赓;

    聚焦某深远海风电场群2 000 MW送出工程,深入对比交直流高压设备的经济性,为解决深远海风电送出难题提供经济可行方案。首先构建了含±320 kV柔性直流与220 kV、500 kV交流的典型送出系统架构,结合海缆参数、换流站效率等关键因素,分别建立交直流系统的电气损耗计算模型,精准量化电气损耗在经济性中的占比。同时,提出精细化全生命周期经济模型,全面涵盖设备投资、运维成本、故障损失等多方面成本,并运用净现值与内部收益率等经济评价指标,系统量化评估交直流高压设备经济性。经详细对比分析,明确了二者在深远海风电送出场景下的经济优势,深入探讨其成本效益,为工程技术人员在深远海风电送出工程中交直流高压设备的选择与经济决策提供科学依据,推动深远海风电产业高效、经济、可持续发展。

    2025年17期 v.54;No.410 30-34+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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  • 粤港澳大湾区高端装备制造企业数字化转型及人才需求

    彭旭昀;韩宇;李卫华;潘典旺;

    粤港澳大湾区位于中国南部,是由香港、澳门、深圳、广州等9座城市组成的城市集群,也是世界级国际科技创新中心,高端装备制造业云集。随着科技进步,高端装备制造业的数字化转型已成必然趋势。针对粤港澳大湾区高端装备制造业数字化转型的人才需求与关键技术问题,分析了该区域高端装备制造业的典型特征,剖析了数字化转型所需关键技术,包括数据计算技术、数据采集与物联技术、数据处理与人工智能技术、数字孪生和区块链技术等;同时研究转型过程中典型工作岗位对应的人才及技能需求。分析结果可为职业院校建设高端装备制造专业群、制定人才培养方案提供了重要参考。

    2025年17期 v.54;No.410 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K]
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  • 基于MediaPipe-Attention-Mesh模型的面部多特征疲劳驾驶检测算法

    薛珍珠;程豪;王权;王艳;

    针对现有面部特征定位算法存在的关键点检测精度不足及疲劳状态判别特征单一等局限性,提出了一种基于MediaPipe-Attention-Mesh模型的面部多特征疲劳驾驶检测算法。该方法构建轻量化神经网络模型,通过引入通道-空间双域注意力机制优化眼部与唇部区域的特征提取,实现面部478个关键点的精确定位。在特征融合阶段,基于时序特征提取单位时间内的眨眼频率、持续闭眼时长及哈欠频次等生理行为参数建立疲劳检测数据集,并构建随机森林分类器进行疲劳状态的判断。实验证明,该方法在YawDD标准数据集上取得95.7%的准确率(F_1-score=0.952,AUC=0.983),消融实验表明,多特征融合策略较单特征,AUC提升3.5%,该方法为复杂驾驶场景下的实时疲劳监测提供了有效的技术方案。

    2025年17期 v.54;No.410 41-45+87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1569K]
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  • 无人机倾斜摄影测量三维建模精度提升研究与实践

    钟伟雄;杨东;

    研究无人机倾斜摄影测量三维建模精度提升方法。针对复杂地形和遮挡环境下传统方法存在的几何变形、纹理模糊和局部空洞问题,提出一种融合仿地飞行、多源数据融合与语义分割技术的全流程精度控制框架。通过仿地飞行技术动态调整无人机飞行高度,确保影像分辨率一致性;采用多源数据融合策略,结合激光雷达点云与倾斜影像,提升模型的几何精度和纹理细节;利用U-Net3D神经网络进行语义分割,自动识别并修复模型空洞和纹理错位。实验结果表明,该框架显著提高三维模型几何精度和纹理质量,平面中误差小于0.05 m,高程中误差小于0.08 m,满足1∶500比例尺地形图测绘标准。验证了多源数据协同与语义驱动修复对复杂场景建模的有效性。研究成果可为实景三维模型生产标准制定提供理论支撑。

    2025年17期 v.54;No.410 46-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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  • 基于Preisach磁滞模型的电磁线圈张力控制系统

    陈凯;曾寿金;周佳辉;蔡晓洁;白广宇;

    电磁线圈绕线过程中,因速度变化导致的张力不稳定是影响线圈质量的关键因素。张力过大会导致漆包线变形甚至断裂,张力不足则会引起线圈松弛。为解决这一问题,提出了一种基于磁滞制动的张力控制系统并设计了相应的张力控制器。通过Preisach磁滞模型建立了张力控制器的数学模型并在MATLAB/Simulink仿真平台上进行系统分析。采用PID控制算法实现绕线过程中对张力的精准控制。实验结果显示,该系统能有效抑制张力波动,将波动幅度控制在5%~10%范围内,显著提升了线圈绕制质量,验证了所提张力控制方法的有效性,为电磁线圈绕线机在实际生产中的应用提供了有力保障。优化张力控制提升了线圈产品的稳定性、降低了生产故障率,为企业带来了良好的经济效益。

    2025年17期 v.54;No.410 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K]
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  • 基于PLC的自动化立体仓储控制系统设计

    冯叶陶;唐琪;张瑞中;王文桃;肖颖;

    随着现代信息技术的蓬勃发展,自动化立体物流仓储管理系统采用图像识别技术,能够实现物料的快速扫描识别,有效提升物料处理、分拣及入库效率。以自动化立体仓储为研究对象,首先进行系统总体方案设计,构建由视觉识别系统、机械执行系统、基于PLC的控制系统等构成的完整体系;其次,基于PLC进行控制系统设计,系统性地探讨I/O信号的生成与管理机制,研究PLC控制系统,设计出符合要求的软硬件结构,并列出PLC输入输出端口分配表。在编程和仿真后,操作流程成功缩减,系统运行效率得到提升。所提设计增强了自动化立体仓储的智能化和自动化水平,提高了物流运输效率。

    2025年17期 v.54;No.410 59-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K]
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  • 大型升船机闸首通航门支铰装置结构型式优化研究

    陈诚;刘佳洋;王建青;黄金根;

    为解决某大型升船机上闸首通航门支铰装置铰制螺栓数次断裂问题,消除安全隐患并确保升船机正常运行及航道畅通,基于力学等效原则,对通航门静水启闭过程中支铰装置螺栓组内各时钟方向位置的受力特性进行系统分析,获得了螺栓载荷变化曲线和载荷较大螺栓位置。其中,1~5点方向螺栓载荷均较大,1点方位螺栓在门叶关闭到位时载荷最大,断裂风险最高;其次,针对现有支铰装置结构缺陷,从载荷传递路径和支承型式角度,提出了凹凸衬套扭矩盘、整体式花键套筒、花键短轴加独立支承铰座型式3种优化设计方案。采用有限元法对各方案进行仿真计算,并从技术性能、经济性及施工可行性三个维度进行对比。结果表明,凹凸衬套扭矩盘方案最优,整体式花键套筒方案次之。所提优化设计可为类似工程结构设计及改造提供重要参考。

    2025年17期 v.54;No.410 65-69+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K]
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  • 基于C#的低成本自动采集方法研究

    余小圃;罗有旺;柳中强;许冠;梁翱;谢林根;

    为了解决小型化数据采集系统中存在的成本控制、效率提升、精度保障以及多通道自动采集等技术难题,以数据采集与精度验证为切入点,提出了一种高精度、多通道、全自动、低成本的高精度加速度计数据采集方法。基于C#语言开发的上位机软件平台,利用采集通信模块与继电器模块,通过RS485串行总线实现采集数据的PC端传输,并完成后续数据处理与存储功能。测试结果表明,所设计的采集系统运行稳定、操作便捷,能够准确读取下位机数据并按预设格式进行处理,系统采集效率满足设计要求。该方案具有以下显著优势:无需依赖下位机即可实现自动采集;具备低成本、高效率、高精度及多通道特性。与传统方法相比,该系统显著降低了硬件投入与人力成本,同时大幅提升了数据采集效率,为数据采集技术发展提供了参考。

    2025年17期 v.54;No.410 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K]
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  • 基于ANSYS的输电线路间隔棒热响应分析

    武钰;王园;赵涓涓;

    输电线路正常运行时,间隔棒受交变磁场作用会产生电磁损耗与热响应,直接影响其使用寿命并导致电网能量损耗。在理论分析的基础上,对间隔棒及其邻近导线在ANSYS Electronics中进行了磁场和涡流场的仿真计算,分析了输电线路间隔棒涡流分布规律,得到了电磁损耗的仿真结果。将损耗数据导入到ANSYS Workbench中的Transient thermal模块,得到间隔棒由于电磁损耗引起的温升特性。最后通过瞬态温度场与瞬态结构场耦合,得到了间隔棒的热响应分布。研究结果表明,间隔棒压板连接处在热应力及振动的耦合作用下易发生变形,可能会使间隔棒的销轴断裂,造成间隔棒脱落。该发现为间隔棒优化设计及热应力状态监测提供了理论依据。

    2025年17期 v.54;No.410 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1877K]
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  • 硬质合金铣削加工工艺研究

    周振财;李鸿昌;梁锡钊;曾伟强;李同;

    硬质合金硬度高,传统刀具难以切削,现有加工方法 (如磨削、电火花加工等)存在加工效率低、表面质量不佳等问题,系统探讨了适用于硬质合金的先进铣削工艺方案。采用系统实验方法,基于特定型号硬质合金材料和精密数控铣床,设计了多因素切削加工方案。对铣削刀具(材料、几何参数)、切削参数(切削速度、进给量、切削深度)以及冷却润滑策略进行优化,并开展多维度试切验证。研究结果表明,通过优化刀具选型与切削参数组合,能够实现硬质合金的有效铣削加工,满足应用要求的高精度、高表面光洁度。相较于传统加工方法,该铣削工艺方案在加工效率、表面质量和复杂曲面方面展现出显著优势,并验证了其技术可行性与成本可控性。最后,基于实验验证结果提出了一套硬质合金铣削加工工艺规范与参数推荐,可应用于实际生产,为硬质合金在更多领域替代传统金属材料提供了新的高效加工技术路径。

    2025年17期 v.54;No.410 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K]
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  • 基于电主轴的航空结构件高效数控加工技术

    韦世勇;胡翔宇;高孝洋;彭晓银;万珍平;

    航空结构件具有无内部缺陷、组织均匀性好等结构要求,故常选用轧制工艺生产的铝合金板材作为加工毛坯。在加工过程中,航空结构件大部分余量被去除,其成品质量仅占毛坯总质量的5%~25%,因此需要一种高效数控加工策略缩短零件加工周期。针对7075铝合金航空结构件,结合高速电主轴性能,开展了综合考虑加工效率与加工质量的工艺研究。使用有限元仿真对航空结构件的几何结构和加工工艺进行分析,通过刀具选型和计算推理获得理论的高效切削参数;分析了电主轴的性能参数,选择合适的机床电主轴配置;基于三坐标检测和表面粗糙度检测对航空结构件进行了加工实验和精度检测。实验结果表明,相比传统铝合金加工工艺,所提高效数控加工策略的效率提高了168.3%,表面加工质量达到航空结构件标准,证明了高效加工的实用性与有效性。可为航空结构件的高效高质量加工提供理论指导和技术支持。

    2025年17期 v.54;No.410 88-93+109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K]
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  • 基于响应面法的有限元枪钻横梁设计优化

    罗有旺;谢林根;罗烁鑫;

    针对卧式枪钻专用机床加工璇机部件精度不足,枪钻专用机床需要针对产品的特性进行设计仿真。为提高机床的整体性能,以降低机床的总体质量,减少设计冗余为目的,通过汲取国内外机床的设计经验,将响应面法与多目标遗传算法(MOGA)与枪钻机床的设计优化相结合,逐步对横梁进行优化。该方法基于机床整体形似悬臂梁,设计中优先考虑机床的抗弯及抗扭性能的原理,建立枪钻机床模型,以横梁的形状尺寸为设计变量,以降低横梁的质量,提高机床整体的抗弯抗扭性能为设计目标,采用多目标遗传算法进行优化,使得枪钻机床整体性能得到大幅度提升。使用该方法对机床横梁的性能进行优化,结果表明横梁质量降低了23.77%,主轴转速在40 Hz以下的最大变形显著降低。其中40 Hz频率下,优化前后的机床的最大变形比降低46.95%,整体机床满足旋机加工精度的同时,大大降低机床的整体质量,从而降低了机床的铸造成本,对专用机床的优化改善性能提供了参考。

    2025年17期 v.54;No.410 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1518K]
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  • 基于灰色关联分析的卷包机组综合性能分析

    刘志宏;李冬;段勇强;

    针对卷包机组多因素耦合导致的综合性能评价难题,提出一种融合熵权法(EWM)与灰色关联分析(GRA)的综合评价模型。以ES卷烟厂5台同型机组为对象,基于MES系统采集的生产数据,从能效、消耗、质量三维度选取单班达产率、故障停机次数、停机时长、单箱废支量、质量抽检得分及满分率等6项指标。首先利用熵权法客观赋权(如达产率权重0.246,废支量权重0.113);继而将负向指标预处理后标准化数据,创新性地以熵权值作为分辨系数(ρ),分别计算机组序列相对于最优/最差参考序列的关联系数及关联度;最终通过相对关联度排序。结果表明:5台机组相对关联度为0.49~0.59,性能排序为JB3(0.59)>JB5(0.56)>JB1(0.54)>JB4(0.50)>JB2(0.49)。其中JB1达产率最高(103.10%)且故障最少(停机35.3次/班),JB3废支量最低(0.39 kg/箱),JB5质量最优(抽检99.1分,满分率37%)。该模型有效量化了机组多维性能差异,为设备维护、工艺优化及资源配置提供了理论依据。

    2025年17期 v.54;No.410 100-103+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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  • 高温热采井安全阀间隙密封内泄漏量及活塞黏阻仿真分析

    贾立新;龚宁;郑九洲;徐刚;李进;

    针对高温环境下井下安全阀间隙密封的内泄漏以及活塞运行不畅的问题,采用Fluent数值模拟的方法,综合考虑间隙宽度热变形和液压油的黏温特性,模拟了在压差34.5 MPa、温度范围20~300℃条件下,间隙尺寸和温度对内泄漏量及活塞轴向黏滞阻力的影响。结果表明:在常温条件下,内泄漏量随间隙宽度和活塞直径的增大而增大,随间隙长度的增加而减小;活塞轴向黏滞阻力随间隙宽度和活塞直径的增大呈线性增加,且与间隙长度无关。在高温条件下,油液黏度随温度升高先快速减小,后趋于稳定;间隙宽度随温度升高线性减小。内泄漏量随温度升高先增大后减小,当温度范围为20~130℃时,内泄漏量增大;当温度范围为130~300℃时,内泄漏量减小。活塞轴向黏滞阻力随温度升高线性减小。研究结果可为高温环境下间隙密封的优化设计和应用提供理论依据。

    2025年17期 v.54;No.410 104-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1621K]
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  • 基于能效提升的垃圾焚烧发电厂汽轮机组综合改造方案研究——以江西省某县垃圾焚烧N6项目为例

    蔡伟和;

    为解决垃圾焚烧发电厂小型汽轮机组普遍存在的能效低下和设备老化问题,以江西省某县6 MW垃圾焚烧发电机组为实施对象,研究提出一套包含汽轮机主机升级与冷凝器换新的协同技术改造方案。建立了详细的热力学系统模型,模拟分析了不同改造方案下的机组性能;结合设备投资、运行维护成本和发电收益等关键经济参数,进行了全面的技术经济性分析。实践结果表明:采用高转速、高效率汽轮机替换原有设备后,汽轮机汽耗率显著降低21.2%,机组净发电量相应提升21.2%,预计年新增发电收益407.6万元,项目投资静态回收期约为1 a;实施冷凝器整体换新措施,使冷凝器运行端差有效降低3.6℃,机组净发电量在此基础上进一步增加1.41%,预计年新增发电收益32.8万元,冷凝器改造投资回收期约为1.1 a。该研究系统性地构建了一套适用于小型垃圾焚烧发电厂的能效提升技术路径与实施方案,其方法和结果可为同类型老旧机组的节能增效改造提供技术参考。

    2025年17期 v.54;No.410 110-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K]
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检测与诊断

  • 基于物联网的电梯检测全链路闭环管理系统设计与效能优化

    郑信勇;吴蔚峰;王旭标;王曾赟;邱伟星;林桂宾;

    针对电梯检测漏检、虚假记录和流程不规范问题,开发了基于物联网和人工智能技术的全链路管理系统。系统结合智能安全帽、NFC识别卡和多终端平台,建立硬件采集、网络传输、软件分析和管理反馈的标准化流程。通过绑定二维码或NFC标签自动加载检测项目,使用语音逐步引导操作;设置最短检测时间限制,未达标时自动锁定后续流程;实时监测人员位置与设备状态,发现离场、静止超时或安全帽脱落立即报警并暂停检测;同步上传视频、传感器数据和操作记录至云端,实现全过程追溯和自动生成检测报告。实验选取龙岩市100台电梯分组测试,使用新系统的组别漏检率仅为5.3%,相比传统方法下降71.0%(p<0.01);单台检测总时长从66.1 min缩短至53.8 min,效率提升18.6%;报告编制时间减少85%。该系统通过强制流程约束和智能监控机制,有效规范了检测行为,为解决行业普遍存在的检测缺项、虚假记录等问题提供了可推广的技术方案。

    2025年17期 v.54;No.410 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
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  • 动车组牵引变压器二级检修虚拟现实系统开发

    白茹芸;马思群;吴红辰;侯鑫龙;

    牵引变压器是动车组牵引系统的关键部件之一,为动车组的牵引、辅助等系统提供稳定可靠的电力保障。定期检修变压器十分重要,但检修人员培训过程存在成本高且周期较长的问题。为了满足检修技术人员培训需求,利用虚拟现实技术,基于Unity3D引擎开发了虚拟现实培训系统。首先利用3ds Max建立牵引变压器三维模型,并采用LOD技术实现了3D模型细节层次的设计,减少了计算机渲染负担;将所设计的牵引变压器三维模型转换格式后导入到引擎中,在Unity3D搭建设计了仿真环境。根据动车组牵引变压器的二级检修流程,利用C#可视化编程语言编写脚本开发并完成了虚拟检修系统,具有故障诊断、检修指导、虚拟仿真、数据记录等功能。实际运用表明,该系统具有良好的沉浸感和体验感,可缩短检修技术人员的培训时间、提升维修技术水平。

    2025年17期 v.54;No.410 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K]
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  • 融合参数优化VMD和改进小波阈值的齿轮箱故障信号降噪方法研究

    张海涛;凌海风;李波;葛靖;康巍;张烨;

    针对齿轮箱故障信号在复杂噪声干扰下故障特征提取困难的问题,提出一种融合参数优化变分模态分解(VMD)与改进小波阈值相结合的降噪方法。通过霜冰优化算法(RIME)对VMD的关键参数进行自适应寻优,实现信号频带的精准分离;引入一种基于非线性映射的改进小波阈值函数,结合皮尔逊相关系数筛选噪声主导的模态分量进行定向降噪,保留有效故障特征。实验通过HFDZ-330型旋转机械故障实验平台采集的齿轮箱振动信号及高斯仿真信号进行验证。结果表明:相较于传统VMD、经验模态分解(EMD)及小波阈值方法,信噪比和均方误差均显著优化;高频噪声基底在6~12 kHz频段显著降低,齿轮点蚀故障特征频率((1 500±25) Hz)及轴承内圈损伤调制边带((750±82) Hz)清晰显现,证明了算法的有效性和适用性。

    2025年17期 v.54;No.410 127-134+157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1990K]
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  • 列车空调制冷故障分析及改进方法

    熊凌鹄;

    空调系统(HVAC)是列车重要系统,主要功能包括通风和温度调节,其制冷效果直接影响乘客舒适度。某市地铁运营以来出现过很多类型的制冷故障,其中有制冷回路本身的问题,也有压缩机与附属设备的问题,此外还有无法反馈在空调控制器上的“隐性”故障,因此需分析故障根本原因并进行针对性改进。分别对持续性与周期性的制冷回路低压故障用短接低压开关与强制开启旁通电磁阀方式排查,定位故障区域;对于压缩机过流故障,需根据故障频率检查热磁断路器与压缩机状态;对于一些“隐性”故障,可通过检查回风阀开度,听诊管路异响,查看空调模式等方式排查。针对低压开关故障,需在安装时提高焊接强度;针对膨胀阀故障,在毛细管连接处,增加不锈钢护套保护;针对压缩机过流故障,需调整热磁断路器整定值或更换压缩机;针对制冷量小,需加强回风阀的清洁润滑,换型轴套,调整异常管路位置;针对模式异常情况,可增加空调控制器判断逻辑,使维护者能及时介入。该方法对今后的排查思路及优化方案具有一定指导意义。

    2025年17期 v.54;No.410 135-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K]
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设计与应用

  • 基于站台门PSL控制系统的优化开发

    徐文文;圣祝素;王敏;

    城市轨道交通站台门系统有5种控制方式,其中就地控制盘(PSL)是系统级控制失效后,操作相对频繁的控制方式。PSL可以实现整侧滑动门的开关门,便于乘客上下车,保证轨道交通的正常运营。结合高职院校对站台门技能实训的需求,更好地掌握其功能及控制原理,提出优化方案。针对城市轨道交通站台门实训装备整机运行与就地控制盘(PSL)实训模块独立拆装的矛盾,结合站台门设备庞大与实训场地有限的现实问题,基于当前站台门实训装备的就地控制盘(PSL)控制系统,提出建设模块化、小型化、独立化、移动式的实训项目装备,对其进行优化开发,增加红外探测报警和红外旁路等,优化PSL的电气控制功能,提高设备使用效率。通过对PSL盘面的合理布局及其控制功能优化升级,可以满足PSL的元件拆装、线路拆装、功能调试、整机运行等实训要求。将PSL从端门内移动到端门外,还适用于全自动运行线路。其立柱式设计,方便走线,底部增加了滑轮,可方便移动,便于在不同地方安装、调试和存储。这些优化设计有效解决整机运行操作与实训项目装调的矛盾问题,不仅实现直观地装调设备,增强实训项目的可操作性、可拆卸性、可调试性、可考核性,还提高了实训有效性和效果,体现了实训装备实用性的现实意义。

    2025年17期 v.54;No.410 140-143+161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K]
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  • 变频型氦气压缩机换热器设计与测试验证

    冯欣宇;程祥;王浩;邓家良;郑佳;

    氦气压缩机作为低温泵的主要组成部件,为低温泵工作提供循环高纯氦制冷工质。变频型氦气压缩机的换热器设计与压差控制算法是实现整机性能的关键技术。首先分析了氦气压缩机的类型与特点,并比较了两款集成电路制造用变频型氦气压缩机的主要性能指标。然后依据氦气压缩机的工作原理,利用热力学公式,计算出了氦气与冷冻油的换热量,进一步计算出了板式换热器气路与油路的换热面积。根据氦气压缩机压差控制目标,设计了双闭环PID控制算法,参考氦压缩泵电机的V/F曲线完成了变频器匹配。最后介绍了氦气压缩机在集成电路制造中的典型应用与配置,完成了整机换热器测试与控制算法测试,当冷却水进水温度为25℃,流量14 L/min时,换热后的氦气与冷冻油最高温度分别为29.9℃与30.3℃,运行压差误差为0.01 MPa,均符合实际工况需求。

    2025年17期 v.54;No.410 144-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K]
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  • 伸缩机械臂式卡车吊机的设计与验证

    张小珍;邱光阳;唐思欣;张洪华;张祖生;

    针对卡车吊机大承重作业任务需求的问题,提出一种伸缩机械臂式吊机设计方案,并进行静力学分析及运动学分析。根据现有卡车吊机承载和伸缩长度设计需求,确定卡车吊机的三维模型,完成伸缩机构、回转机构和起升机构设计及模型。伸缩机构通过油缸实现3个伸缩臂进行伸缩运动,控制吊臂伸缩长度。回转机构由驱动马达、齿轮传动装置和回转轴构成,实现360°回转。升降机构根据油压气缸伸缩调整4个铰链点的相对位置,实现上下左右运动。根据吊机运动需求和伸缩范围,确定吊机的铰点的主要技术参数和传动方案。通过ANSYS软件分析伸缩臂的应力、应变和变形情况,表明了伸缩臂在最大承重下,工作臂结构的强度和刚度均满足设计要求。通过ADAMS软件对吊机进行运动分析,展示了吊机的伸缩臂伸缩运动、吊臂末端运动速度和液压杆运动情况,表明了吊机伸缩臂设计满足运动规律。验证了所设计的伸缩机械臂式卡车吊机是可行的。

    2025年17期 v.54;No.410 151-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1625K]
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  • 面向智慧教育的导轨快换式多协议耦合试验平台研究

    罗秋容;廖官根;陈昌敏;孙雨晴;王佩;张俊莲;

    为满足复合型人才培养需求,设计了一种导轨快换式多协议通信试验平台,以解决传统设备功能单一、模块更换效率低及安全隐患问题。该平台将齿轮、带传动、链传动的机械模块与双轨定位架构相结合,构成机电传动层,实现模块快速更换;将集成多源传感器的电气控制系统与Modbus-TCP、CAN、EtherCAT多协议接口相结合,构成通信采集层,保障设备间高精度实时交互及机械数据与通信信号的同步采集与耦合分析;将摄像头、机械臂与密闭毒物回收系统相结合,构成安全控制层,实现危险操作全流程远程自动化执行。该平台融合了导轨快换机械结构、多协议通信、安全控制系统,支持开展机械-控制-通信多学科耦合实验,显著提升了模块更换效率,消除了危险环节隐患。该平台能作为跨学科项目教学载体、分层技能训练平台和产教融合技术转化平台,在智慧教育及产教研合作中展现出优异的扩展性和实用性,满足对多功能、高效率、高安全性实训设备的迫切需求。

    2025年17期 v.54;No.410 158-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1340K]
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  • 压缩氢气加气机现场计量方法探究

    朱之枫;谷田平;周新刚;武潭;

    基于压缩氢气加气机在高压条件下的加注过程及其计量方法,进行了深入分析与系统测试,评估现有计量方法的有效性和可靠性。在实验研究过程中,分别采用基于质量法的加氢机检定装置和基于标准表法的加氢机检定装置,在实际加氢站工况条件下对加氢机进行了现场计量测试和方法验证,并记录了相关计量数据,比较两种计量检定装置在高压加注环境中的性能差异。通过对比分析两种计量检定装置所得的实验数据,梳理了质量法与标准表法两种量值溯源方式在计量结果上的差异,并深入探讨了这两种方法各自的优缺点及其适用场合。研究结果表明,两种计量检定方法均能够满足加氢机的计量检定需求,均在最大允许误差±1.5%,质量法检定装置主要适用于实验室环境,标准表法检定装置方便可靠,适用于加氢机的现场应用环境,合理选择适当的量值溯源方式有助于提高加氢机氢气加注计量的测试效率,保障氢能源贸易计量的公平公正。

    2025年17期 v.54;No.410 162-166+186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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  • 基于STM32的电机调速系统研究

    谢广伟;

    针对传统电机驱动系统能耗高、调速性能差和教学交互功能不足等问题,设计了一种基于STM32F103C8T6单片机的电机变频调速控制系统。系统采用模块化设计,包含PWM调制、电子调速器接口、OLED显示、按键中断控制和锂电池供电等多个功能模块。通过定时器输出PWM信号调节占空比实现电机转速控制,利用中断机制完成多档调速指令切换。电源系统由11.1 V锂电池经桥式整流、滤波和稳压处理后,提供3.3 V和5 V稳定电压供各模块使用。采用Proteus搭建仿真平台测试验证不同占空比与指令响应条件下的电机状态变化。结果表明:系统响应时间小于10 ms,占空比调节精度小于1%,转速调节过程平稳无过冲与滞后。相较传统定频驱动方式,所设计的系统具有结构紧凑、控制逻辑清晰、实时性好和可扩展性强的特点,具备模块化升级和集成能力,适用于教学实验和中小型节能控制等应用场景,展现出较高的工程应用价值和推广潜力。

    2025年17期 v.54;No.410 167-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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  • 试验设计(DOE)在空调三防漆厚度工艺设计中的应用与研究

    王登学;张浩;王晰;赵鹏云;寇晓楠;

    针对空调电路板的三防漆厚度波动大,过程能力不足(C_(pk)<0)的问题,运用试验设计(DOE)方法优化三防漆工艺参数,从而达到三防漆喷涂厚度稳定,提高电路板的可靠性的目的。三防漆喷涂厚度的衡量指标为“平均厚度”和不同位置厚度的“极差”,影响波动和均值的因子可能为喷涂间距(A)、精密调节阀开度(B)和喷涂移动速度(C)。采用包括3个中心点在内共11次全因子试验设计(DOE),借助Minitab软件,做两响应变量的DOE分析,找到显著因子为A和B,最后,推导出“平均厚度”和“极差”两响应变量的回归方程。通过重叠等值线图和响应优化器,找到了同时满足“平均厚度”和“极差”两响应要求的最优工艺参数,按此参数安排试验验证,结果都在预测范围内。该结果应用于实际生产当中,厚度波动明显减小,过程能力指数达到1.0以上。

    2025年17期 v.54;No.410 172-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1767K]
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  • 基于PLC的矩形二沉池链板式刮泥机控制系统设计

    黄亚球;王鹏;彭彩霞;余梓敬;王宁;

    传统链板式刮泥机控制系统无法实时有效地监测位于水下的链条和刮板的运行状态,链条和刮板出现故障或超负荷运行时控制系统无法及时进行报警提示,链板式刮泥机运行异常时无法得到及时有效的处理,导致设备严重损坏、出水水质超标。针对上述问题设计了一套以PLC为控制平台的链板式刮泥机自动控制系统,该PLC控制系统既可以实现链板式刮泥机设备全自动运行,又可以通过触摸屏人机交互实时监测链条、刮板的各类型异常状态和运行超负荷等情况,及时进行相应的故障报警,并实时传输至污水处理厂中央控制系统,提醒操作运营人员及时进行相应的故障处理。试验结果表明:采用PLC控制系统后,链板式刮泥机设备巡检强度从6次/d降低至2次/d,设备大修频次从3次/a降低至1次/a,设备巡检强度和大修频次均大幅降低66.7%,实现污水处理厂运营降本增效目标。

    2025年17期 v.54;No.410 180-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1731K]
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  • 工程机械液压滤芯过滤比允差与分级方法研究

    刘国军;杜立鹏;赵书敏;徐兴隆;金涛;

    针对液压滤芯过滤比应用现状,结合多次试验全面剖析了过滤比测试偏差的来源,在允差定义的基础上,创建了过滤比允差的计算方法,围绕液压滤芯过滤比允差与分级方法展开深入研讨,为研发和理论研究过滤比的差异性打开新思路。基于滤芯过滤比在过滤器技术领域应用的优势地位及科学的物理定义,本着如何利用过滤比准确评定和区分滤芯过滤性能与过滤能力,结合过滤比的分段赋值,提出了过滤比等级分级设想和方法,凸显了过滤比在研究滤芯过滤性能中的突出地位,丰富了液压污染控制技术体系内容,对液压过滤器的设计、甄别和选用起到参考作用。

    2025年17期 v.54;No.410 187-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 1390K]
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  • 煤矿单轨吊防碰撞装置的设计与应用

    李圣贤;杨自攀;肖薇;肖连平;肖龙武;谭磊;

    针对现有单轨吊防碰撞装置功能单一且无法实现轨道错位、形变等故障探测的问题,设计了一种兼具防碰撞、防掉道以及轨道故障探测功能的机械式防碰撞机构。通过对装置在轨道上的运行机理进行分析,确定了装置在轨道上运行时的总阻力构成;基于总阻力计算,优化压缩弹簧的弹性系数为26.6 N/mm,确保装置在轨道上运行具有合适预紧力以减少误动作的发生;同时,通过对机构在变坡点位置建立力学模型分析,验证了机构在变坡位置不会引发误动作且结构安全系数满足要求,使机构在复杂轨道条件下稳定运行得到保障。现场测试结果表明,设计的防碰撞机构可顺利通过轨道上的变坡点和弯道且运行平稳,机车碰撞模拟障碍时可在机车运行725 mm、运行时间0.5 s时顺利制动,机车在运行过程中无误动作,满足要求。所设计的装置作为单轨吊安全运行的最后一道保障,能够保证其在复杂巷道条件下的安全运行,为单轨吊智能化防护提供了重要技术参考。

    2025年17期 v.54;No.410 193-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K]
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