北京交通大學電氣工程學院電氣傳動控製係

  電氣傳動與控製工程係(簡稱電控係)主要承擔電力電子與電力傳動、檢測技術與自動化裝置等專業的教學和科研任務。現有教授3人、博士生導師3人;副教授7人。在電氣工程和控製科學與工程兩個一級學科招收博士生和碩士生。
  電氣傳動與控製工程係的前身是成立於1986年的電氣工程係,2004年更名為電氣傳動與控製係。經過多年積累和發展,我係在電力電子與電力傳動、檢測技術與自動化裝置、電工理論與新技術、載運工具運用工程等二級學科開展相關的教學和研究工作。在軌道交通牽引傳動裝備、列車通信網絡、傳感器網絡與網絡控製、節能環保裝置、計算機測控係統等方麵積累了一批科研成果,培養了一批國家急需的高科技人才。
  電控係近5年,主持國家自然科學基金重點項目1項,麵上項目2項;國家863項目4項,國家科技支撐計劃項目6項,鐵道部重點項目3項,教育部重點項目1項,獲得國家發明專利16項。承擔的國家級課題、獲得的發明專利等指標位居國內電氣工程領域同等係所的前列。

  PART I 教學和學生培養工作

  1、教學工作
  電控係承擔本科生主幹課程5門(自動控製理論、電路、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術);同時承擔本科生電力牽引控製技術、現代控製理論、信號與係統、計算機網絡、現場總線、傳感器技術、電測技術、嵌入式係統、電力電子應用技術、計算機仿真、電氣控製與PLC、電力拖動自動控製係統、交流電機變頻調速等課程教學和教研工作。電控係有北京市示範實習基地一個。每年可組織學院一半人數的畢業生實習。
  電控係承擔研究生課程包括電力電子電路與係統、數據通信與控製網絡、現代控製理論等主要學位課。
  電控係教師在承擔繁重的教學之餘,積極開展教學研究工作,取得了一些標誌性教學成果獎,包括:
  葉晶晶老師獲得第八屆北京市青年教師教學基本功比賽三等獎。
  王立德教授指導學生獲得第一屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽一等獎
  王昕老師北京交通大學第六屆青年教師教學基本功比賽一等獎。
  王立德、邱瑞昌、胡小剛、湯鈺鵬、黃彧、張和生、葉晶晶、王昕、徐春梅、李杏春獲得學校優秀主講教師稱號。

  PART II 主要科研成果

  1、軌道交通牽引傳動及能饋式供電裝備
  電控係軌道交通牽引傳動裝備研究室在地鐵牽引傳動、低地板車牽引傳動、城軌能饋式牽引供電、直線電機牽引傳動、高速鐵路安全等方麵,聯合長春客車股份有限公司、西安鐵路信號有限責任公司、北京千駟馭電氣有限公司、北京城建設計總院、北京地鐵、廣州地下鐵道總公司等國內外知名研究所和企業,開展產學研用合作。掌握了軌道交通電力牽引係統建模、四象限變流器控製、牽引電機變流控製、高頻輔助電源、最優黏著控製、故障檢測和診斷、網絡監控、損傷評估及壽命預測、安全性預測與控製、動態修程修製等核心關鍵技術,取得了一係列創新性成果。
  1)低地板輕軌車的牽引及輔助變流係統
  該裝備源自"十一五"國家科技支撐計劃重點項目:100%低地板輕軌車研製。該設備已經應用於我國首列100%低地板輕軌車的牽引及輔助變流係統,在長春輕軌完成5000公裏的正線運行試驗,進入載客試運營階段。

  2)地鐵A型車牽引及輔助變流器
  地鐵牽引變流器基於國家"十一五" 項目:"城市軌道交通能饋式牽引供電係統及牽引傳動係統研製",(2007BAA12B07),具有完全自主知識產權,應用於地鐵牽引傳動係統,實現牽引電機驅動及控製,具有模塊化、輕量化、低噪聲等特點,可完全替代國外進口係統。該設備已通過鐵道部產品質量監督檢驗中心機車車輛檢驗站型式試驗,並在廣州地鐵1號線完成裝車試驗,進入試用階段。

  3)能饋式牽引供電裝置
  能饋式牽引供電裝置基於國家"十一五" 項目:"城市軌道交通能饋式牽引供電係統及傳動係統研製",(2007BAA12B07),集能量回饋、牽引供電、提高供電品質、功率因數及諧波補償等功能於一體,設備綜合性價比高。
  該裝置2010年4月通過鐵道部產品質量監督檢驗中心機車車輛檢驗站型式試驗,並於2011年3月在廣州地鐵四號線新造車輛段進行掛網試驗,運行安全可靠,節能效果明顯;並將在北京和天津地鐵線路試運行。

  4)直線電機牽引變流器
  直線電機牽引變流器基於國家"十一五"最新科技成果(項目:"新型直線電機運輸係統關鍵技術及裝備研製",編號:2008BAG11B00),其用於為直線電機提供所需交流電源,采用帶邊端效應補償的矢量控製方法,實現高性能直線電機牽引控製。
  該設備已在內蒙古自治區呼和浩特市的新型直線電機運輸係統試驗線上裝車試驗,累計運行3年,各項功能完全達到設計指標。

  2、列車控製通信網絡
  電控係牽引控製與網絡研究室在列車通信網絡(TCN、ARCNET等)、軌道交通故障檢測與診斷係統、自動化測試等方麵,與南車集團青島四方股份、浦鎮車輛有限公司、株洲所,北車集團長春客車股份有限公司、大連機車有限公司,昆明鐵路局,太原鐵路局等單位開展深入合作,相繼開發研製了一批擁有自主知識產權的產品和技術平台,形成了自己的專業特色,並在列車通信網絡實時性及可靠性,軌道車輛綜合監控,高速列車狀態監測及故障診斷領域進行了深入的理論研究,發表了一係列學術論文。
  1)自主研發列車通信網絡相關核心設備。
  依托鐵道部科技開發計劃和校企聯合,自主研發了一係列擁有自主知識產權基於SOPC技術的TCN設備,並應用在昆明鐵路局SS3B電力機車、北京地鐵十五號線等軌道交通領域。

  2)基於網絡的車載故障診斷係統
  通過技術手段對機車關鍵部件進行故障監測和診斷,在設備發生故障時可及時發現並確定故障部位,記錄故障過程,通過司機室顯示屏等向司乘人員報警並提示排除故障方法或采取應急措施的建議等是該係統的主要目標。該係統已在太原鐵路局湖東機務段、昆明鐵路局昆明機務段等安裝運用,運行良好,取得了顯著的經濟和社會效益。該係統曾在2010年上海第九屆中國國際現代化鐵路技術裝備展和2011年第十四屆中國北京國際科技產業博覽會上展出,受到廣泛關注。

  3、傳感器網絡、電傳動係統網絡控製
  電控係交通信息與網絡控製(TINC:Traffic Information and Networked Control)研究室主要從事傳感器網絡、電傳動係統網絡控製、狀態監測、現場總線等方麵的研究和開發工作。研究室與南車集團株洲電力機車有限公司、沈陽鐵路局、西安鐵路局、北京市交管局等單位合作,研究開發了道路交通信息采集的傳感器網絡、電傳動係統的網絡控製和狀態監測係統、分布式汙水流量監測係統等。
  1)道路交通信息采集傳感器網絡
  依托國家863項目和國家自然科學基金項目,開發了道路交通信息采集無線傳感器節點、可組網節點、多功能網關節點,並在實際道路上通過了試驗。

  2)電傳動係統網絡控製和狀態監測
  利用Ethernet,實現電傳動係統遠程網絡控製,並實現電傳動係統狀態監測的網絡傳輸。

  4、節能減排
  電控係積極在節能技術,特別是異步電機運行節能、混合動力汽車集成控製節能、新能源汽車節能電機、異步電機運行節能等方麵開展了長期的研究。在減排方麵,開發出了分布式汙水流量監測係統、遠程分布式監測係統。
  1)混合動力客車整車集成與控製技術
  與清華大學汽車工程係合作,依托於北京市科委項目和校企聯合,針對城市客車用單軸並聯混合動力係統,形成了係統設計、匹配、集成、開發與測試的係列技術。動力係統包括發動機、離合器、變速箱、動力鋰電池、電機和整車控製模塊,其中動力鋰電池及其管理係統、整車控製模塊均為自主開發的國產設備。目前樣車已經運行超過一萬公裏,與同型號傳統客車相比,駕駛舒適性與平順性相當的情況下平均節油率超過25%。

  2)汙水流量監測係統
  依托鐵道部重點項目:鐵路汙染物排放監測重點技術研究,開發了汙水流量的分布式廣域監測係統。該係統通過實驗室測試並在沈陽鐵路局部署。

  PART III 近幾年獲得的國家發明專利、承擔的國家級課題

  1、電控係教師作為第一發明人獲得的國家發明專利
  通過估算內燃機車疲勞壽命而確定機車大修周期的方法 ZL 2008 1 0117045.1
  一種基於PWM整流器的牽引供電裝置及控製方法 ZL 2008 1 0103529.0
  一種混合式牽引供電裝置及控製方法 ZL 2008 1 0103678.7
  一種模塊化的能量回饋式牽引供電裝置及控製方法 ZL 2008 1 0103678.8
  大功率模塊化直流供電裝置及控製方法 ZL 2008 1 0115163.9
  100% 低地板車獨立輪牽引傳動係統及控製方法 ZL 200 8 1 0104587.5
  一種基於PWM整流器的牽引供電裝置ZL 2008 2 0079799.8
  一種模塊化的能量回饋式牽引供電裝置 ZL 2008 2 0079919.4
  一種混合式牽引供電裝置 ZL 2008 2 0079983.2
  感應電機的網絡控製方法及其裝置 ZL 2008 1 0239828.7
  基於傳感器網絡的交通狀態獲取方法及其裝置. ZL 2009 1 0078177.2
  一種獲取城市道路交通狀態的傳感器網絡 ZL 2009 1 0077682.5
  麵向軌道交通安全評估的分布式檢測裝置 ZL 2008 1 0056198.X
  感應電機運行狀態的分布式監控係統 ZL 2008 1 0056197.5.
  道路交通信息采集的多傳感器接入裝置及其數據融合方法 ZL 2008 1 0057549.9
  道路交通信息采集傳感器網絡節點裝置及其數據傳輸方法 ZL 2008 1 0057393.4

  2、電控係教師主持的國家級課題
  1)國家自然科學基金
  國家自然科學基金重點項目--高速鐵路基礎研究聯合基金 高速鐵路電力牽引係統的安全性預測與控製(U1134204)
  國家自然科學基金麵上項目:車路通信環境下協同感知網絡建模分析與數據獲取方法(61174179)
  國家自然科學基金麵上項目:交通信息采集的無線傳感器網絡建模與信息協同處理方法研究(60874079)

  2)國家863項目
  動力係魯棒檢測、濾波和網絡化在途故障診斷係統研製(編號:2011AA110503)
  交通狀態獲取的新型傳感器、傳感器網絡優化與融合(2006AA11Z231)

  3)國家支撐計劃項目
  城軌列車動力係統的控製與安全保障係統研製(編號:2011BAG01B05)
  高速列車牽引傳動與製動係統仿真(編號:2009BAG12A05)
  新型直線電機運輸係統關鍵技術及裝備研製(編號:2008BAG11B03)
  城市軌道交通能饋式牽引供電係統及牽引傳動係統研製(編號:2007BAA12B07)
  低地板輕軌車牽引傳動控製技術開發及裝備研製(編號:2006BAG02B06)
  低地板車牽引係統地麵聯調試驗裝置及試驗(編號:2006BAG02B06)