北京交通大学电气工程学院电气传动控制系

  电气传动与控制工程系(简称电控系)主要承担电力电子与电力传动、检测技术与自动化装置等专业的教学和科研任务。现有教授3人、博士生导师3人;副教授7人。在电气工程和控制科学与工程两个一级学科招收博士生和硕士生。
  电气传动与控制工程系的前身是成立于1986年的电气工程系,2004年更名为电气传动与控制系。经过多年积累和发展,我系在电力电子与电力传动、检测技术与自动化装置、电工理论与新技术、载运工具运用工程等二级学科开展相关的教学和研究工作。在轨道交通牵引传动装备、列车通信网络、传感器网络与网络控制、节能环保装置、计算机测控系统等方面积累了一批科研成果,培养了一批国家急需的高科技人才。
  电控系近5年,主持国家自然科学基金重点项目1项,面上项目2项;国家863项目4项,国家科技支撑计划项目6项,铁道部重点项目3项,教育部重点项目1项,获得国家发明专利16项。承担的国家级课题、获得的发明专利等指标位居国内电气工程领域同等系所的前列。

  PART I 教学和学生培养工作

  1、教学工作
  电控系承担本科生主干课程5门(自动控制理论、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术);同时承担本科生电力牵引控制技术、现代控制理论、信号与系统、计算机网络、现场总线、传感器技术、电测技术、嵌入式系统、电力电子应用技术、计算机仿真、电气控制与PLC、电力拖动自动控制系统、交流电机变频调速等课程教学和教研工作。电控系有北京市示范实习基地一个。每年可组织学院一半人数的毕业生实习。
  电控系承担研究生课程包括电力电子电路与系统、数据通信与控制网络、现代控制理论等主要学位课。
  电控系教师在承担繁重的教学之余,积极开展教学研究工作,取得了一些标志性教学成果奖,包括:
  叶晶晶老师获得第八届北京市青年教师教学基本功比赛三等奖。
  王立德教授指导学生获得第一届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛一等奖
  王昕老师北京交通大学第六届青年教师教学基本功比赛一等奖。
  王立德、邱瑞昌、胡小刚、汤钰鹏、黄彧、张和生、叶晶晶、王昕、徐春梅、李杏春获得学校优秀主讲教师称号。

  PART II 主要科研成果

  1、轨道交通牵引传动及能馈式供电装备
  电控系轨道交通牵引传动装备研究室在地铁牵引传动、低地板车牵引传动、城轨能馈式牵引供电、直线电机牵引传动、高速铁路安全等方面,联合长春客车股份有限公司、西安铁路信号有限责任公司、北京千驷驭电气有限公司、北京城建设计总院、北京地铁、广州地下铁道总公司等国内外知名研究所和企业,开展产学研用合作。掌握了轨道交通电力牵引系统建模、四象限变流器控制、牵引电机变流控制、高频辅助电源、最优黏着控制、故障检测和诊断、网络监控、损伤评估及寿命预测、安全性预测与控制、动态修程修制等核心关键技术,取得了一系列创新性成果。
  1)低地板轻轨车的牵引及辅助变流系统
  该装备源自"十一五"国家科技支撑计划重点项目:100%低地板轻轨车研制。该设备已经应用于我国首列100%低地板轻轨车的牵引及辅助变流系统,在长春轻轨完成5000公里的正线运行试验,进入载客试运营阶段。

  2)地铁A型车牵引及辅助变流器
  地铁牵引变流器基于国家"十一五" 项目:"城市轨道交通能馈式牵引供电系统及牵引传动系统研制",(2007BAA12B07),具有完全自主知识产权,应用于地铁牵引传动系统,实现牵引电机驱动及控制,具有模块化、轻量化、低噪声等特点,可完全替代国外进口系统。该设备已通过铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站型式试验,并在广州地铁1号线完成装车试验,进入试用阶段。

  3)能馈式牵引供电装置
  能馈式牵引供电装置基于国家"十一五" 项目:"城市轨道交通能馈式牵引供电系统及传动系统研制",(2007BAA12B07),集能量回馈、牵引供电、提高供电品质、功率因数及谐波补偿等功能于一体,设备综合性价比高。
  该装置2010年4月通过铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站型式试验,并于2011年3月在广州地铁四号线新造车辆段进行挂网试验,运行安全可靠,节能效果明显;并将在北京和天津地铁线路试运行。

  4)直线电机牵引变流器
  直线电机牵引变流器基于国家"十一五"最新科技成果(项目:"新型直线电机运输系统关键技术及装备研制",编号:2008BAG11B00),其用于为直线电机提供所需交流电源,采用带边端效应补偿的矢量控制方法,实现高性能直线电机牵引控制。
  该设备已在内蒙古自治区呼和浩特市的新型直线电机运输系统试验线上装车试验,累计运行3年,各项功能完全达到设计指标。

  2、列车控制通信网络
  电控系牵引控制与网络研究室在列车通信网络(TCN、ARCNET等)、轨道交通故障检测与诊断系统、自动化测试等方面,与南车集团青岛四方股份、浦镇车辆有限公司、株洲所,北车集团长春客车股份有限公司、大连机车有限公司,昆明铁路局,太原铁路局等单位开展深入合作,相继开发研制了一批拥有自主知识产权的产品和技术平台,形成了自己的专业特色,并在列车通信网络实时性及可靠性,轨道车辆综合监控,高速列车状态监测及故障诊断领域进行了深入的理论研究,发表了一系列学术论文。
  1)自主研发列车通信网络相关核心设备。
  依托铁道部科技开发计划和校企联合,自主研发了一系列拥有自主知识产权基于SOPC技术的TCN设备,并应用在昆明铁路局SS3B电力机车、北京地铁十五号线等轨道交通领域。

  2)基于网络的车载故障诊断系统
  通过技术手段对机车关键部件进行故障监测和诊断,在设备发生故障时可及时发现并确定故障部位,记录故障过程,通过司机室显示屏等向司乘人员报警并提示排除故障方法或采取应急措施的建议等是该系统的主要目标。该系统已在太原铁路局湖东机务段、昆明铁路局昆明机务段等安装运用,运行良好,取得了显著的经济和社会效益。该系统曾在2010年上海第九届中国国际现代化铁路技术装备展和2011年第十四届中国北京国际科技产业博览会上展出,受到广泛关注。

  3、传感器网络、电传动系统网络控制
  电控系交通信息与网络控制(TINC:Traffic Information and Networked Control)研究室主要从事传感器网络、电传动系统网络控制、状态监测、现场总线等方面的研究和开发工作。研究室与南车集团株洲电力机车有限公司、沈阳铁路局、西安铁路局、北京市交管局等单位合作,研究开发了道路交通信息采集的传感器网络、电传动系统的网络控制和状态监测系统、分布式污水流量监测系统等。
  1)道路交通信息采集传感器网络
  依托国家863项目和国家自然科学基金项目,开发了道路交通信息采集无线传感器节点、可组网节点、多功能网关节点,并在实际道路上通过了试验。

  2)电传动系统网络控制和状态监测
  利用Ethernet,实现电传动系统远程网络控制,并实现电传动系统状态监测的网络传输。

  4、节能减排
  电控系积极在节能技术,特别是异步电机运行节能、混合动力汽车集成控制节能、新能源汽车节能电机、异步电机运行节能等方面开展了长期的研究。在减排方面,开发出了分布式污水流量监测系统、远程分布式监测系统。
  1)混合动力客车整车集成与控制技术
  与清华大学汽车工程系合作,依托于北京市科委项目和校企联合,针对城市客车用单轴并联混合动力系统,形成了系统设计、匹配、集成、开发与测试的系列技术。动力系统包括发动机、离合器、变速箱、动力锂电池、电机和整车控制模块,其中动力锂电池及其管理系统、整车控制模块均为自主开发的国产设备。目前样车已经运行超过一万公里,与同型号传统客车相比,驾驶舒适性与平顺性相当的情况下平均节油率超过25%。

  2)污水流量监测系统
  依托铁道部重点项目:铁路污染物排放监测重点技术研究,开发了污水流量的分布式广域监测系统。该系统通过实验室测试并在沈阳铁路局部署。

  PART III 近几年获得的国家发明专利、承担的国家级课题

  1、电控系教师作为第一发明人获得的国家发明专利
  通过估算内燃机车疲劳寿命而确定机车大修周期的方法 ZL 2008 1 0117045.1
  一种基于PWM整流器的牵引供电装置及控制方法 ZL 2008 1 0103529.0
  一种混合式牵引供电装置及控制方法 ZL 2008 1 0103678.7
  一种模块化的能量回馈式牵引供电装置及控制方法 ZL 2008 1 0103678.8
  大功率模块化直流供电装置及控制方法 ZL 2008 1 0115163.9
  100% 低地板车独立轮牵引传动系统及控制方法 ZL 200 8 1 0104587.5
  一种基于PWM整流器的牵引供电装置ZL 2008 2 0079799.8
  一种模块化的能量回馈式牵引供电装置 ZL 2008 2 0079919.4
  一种混合式牵引供电装置 ZL 2008 2 0079983.2
  感应电机的网络控制方法及其装置 ZL 2008 1 0239828.7
  基于传感器网络的交通状态获取方法及其装置. ZL 2009 1 0078177.2
  一种获取城市道路交通状态的传感器网络 ZL 2009 1 0077682.5
  面向轨道交通安全评估的分布式检测装置 ZL 2008 1 0056198.X
  感应电机运行状态的分布式监控系统 ZL 2008 1 0056197.5.
  道路交通信息采集的多传感器接入装置及其数据融合方法 ZL 2008 1 0057549.9
  道路交通信息采集传感器网络节点装置及其数据传输方法 ZL 2008 1 0057393.4

  2、电控系教师主持的国家级课题
  1)国家自然科学基金
  国家自然科学基金重点项目--高速铁路基础研究联合基金 高速铁路电力牵引系统的安全性预测与控制(U1134204)
  国家自然科学基金面上项目:车路通信环境下协同感知网络建模分析与数据获取方法(61174179)
  国家自然科学基金面上项目:交通信息采集的无线传感器网络建模与信息协同处理方法研究(60874079)

  2)国家863项目
  动力系鲁棒检测、滤波和网络化在途故障诊断系统研制(编号:2011AA110503)
  交通状态获取的新型传感器、传感器网络优化与融合(2006AA11Z231)

  3)国家支撑计划项目
  城轨列车动力系统的控制与安全保障系统研制(编号:2011BAG01B05)
  高速列车牵引传动与制动系统仿真(编号:2009BAG12A05)
  新型直线电机运输系统关键技术及装备研制(编号:2008BAG11B03)
  城市轨道交通能馈式牵引供电系统及牵引传动系统研制(编号:2007BAA12B07)
  低地板轻轨车牵引传动控制技术开发及装备研制(编号:2006BAG02B06)
  低地板车牵引系统地面联调试验装置及试验(编号:2006BAG02B06)