电力机车范文10篇

摘要：本文通过分析电力电子技术的发展状况，再结合电力电子技术在我国电力机车牵引电传动系统中的应用情况，指出了宽禁带半导体技术是今后从事电力电子技术研究的重要方向，并提出了继续探究优化改型IGBT和SiC功率器件在电力机车上的应用研究，对促进我国电力机车的发展具有重大意义。

关键词:电力电子技术；电力机车；牵引电传动系统

随着电力电子技术的快速发展，电力机车牵引电传动系统发生了巨大的变化。20世纪中后期，采用交直传动系统的韶山型电力机车在我国铁路交通运输中占主导地位，但随着现代科学与技术的快速发展，采用交直交传动系统的和谐系列电力机车，在生产实际中得到广泛的应用，并逐渐取代了韶山型电力机车。在电力机车牵引电传动系统的发展历程中，电力电子技术承担着举足轻重的作用，因此，电力电子技术在电力机车牵引电传动系统中的应用研究具有重要意义。

1电力电子技术的发展

1947年，第一只晶体管的研制成功，开创了半导体固态电子学，20世纪50年代功率半导体二极管的出现，提高了整流电路的效率。1957年美国通用电气公司研制出第一只可控型电力电子器件———晶闸管，次年得以商业化，标志着对电能变换与控制的电力电子技术诞生。电力电子技术是一门新型技术，但是发展快速，其原因有两个：一是：人类电气化时代，电能在国民工业中的应用比重已成为衡量一个国家发展水平的重要指标，电力电子技术适应了当今世界人们对电能的巨大需求以及能源利用效率的不断追求，利用电力电子技术可以实现交流到直流（AC/DC）、直流到交流（DC/AC）、交流到交流（AC/AC）、直流到直流（DC/DC）等多形式的能量变换，这为太阳能、风能等清洁能源的利用，高效的交流传动，以及高压直流输电等各领域的应用打开了广阔的前景。二是：电力电子器件的发展极大地扩展了电力电子技术应用的功率范围，微处理器的出现实现了控制数字化，快速推进了电力电子技术的应用发展。1.1传统电力电子技术。晶闸管的发明扩展了半导体器件的功率控制范围，在二十世纪60年代得到快速推广，主要应用于大功率整流器。二十世纪60年代普遍较大功率的工业用电由工频交流发电机产生，其中有近20%的电力是给直流用电负载使用，而大功率硅整流器实现了将工频交流电转换成直流电。晶闸管具有体积小、功耗小、效率高、可控等特点，用它构成的变流装置具有寿命长、易维护等优点。因此，晶闸管的开发与应用在上世纪六、七十年代得到了快速发展。由于晶闸管的关断不可控，需要依靠外加电路或外加反向电压来实现关断，这就限制了晶闸管的应用。随着科技的发展，多种多样的负载不断涌现，对需求的电能提出了更高的要求，在二十世纪70年代，全控型器件出现了，并逐渐占据主导地位，如快速晶闸管、门极可关断晶闸管。全控型器件具有自身可关断性能和较高开关速度，在整流、逆变、斩波、变频电路中得到了广泛应用，电力电子技术得到突飞猛进的发展。但是快速晶闸管、门极可关断晶闸管工作频率不高，只能在中低频的范围内应用。1.2现代化电力电子技术。20世纪80年代初期，大功率绝缘栅双极晶体管（IGBT）的出现把电力电子技术的应用带入高频及中大功率领域。IGBT具有较高综合性能，开关频率方面，一般可达10kHz至20kHz，小功率的甚至高达100kHz；电压等级方面，最高电压已达到6500V，该电压下的电流可达750A，1700V电压等级的电流可达2400A；温度方面，最高可达175℃。开关器件的高频化也促进了电感器件体积的成倍缩小。大中型功率高频IGBT的发展持续促进着电力电子设备朝轻重量、小体积、高效能方面发展，再结合日益进步的微处理芯片技术，现代电力电子技术已实现了全控化、集成化、高频化、控制技术数字化和电路形式弱电化，应用场合越来越广泛。由于负载对供电电能的质量要求越来越高，科研工作者还在不断进行IGBT改型研究。经过多年应用发展Si器件为基础的电力电子技术相当成熟，Si器件在开关频率、通态压降以及结温等性能指标上难以继续提升，发展空间较小。新一代宽禁带半导体材料（如碳化硅）的电力电子器件具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力、低得多的通态电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高温和射线辐射的能力等。当前宽禁带半导体器件的发展一直受制于材料的提炼、制造以及半导体的制造工艺水平，尚处于起步阶段。目前，我国在应用宽禁带半导体方面也进行了初步的研究。宽禁带半导体在照明中应用已形成一定规模，2017年我国氮化物半导体照明产业的产值突飞猛进，突破了5000亿。同时，微波毫米波器件已开始应用于通讯、卫星通信、对抗、雷达等领域。未来，宽禁带半导体将在新能源汽车、电力转换等行业有着越来越广泛的应用。由此可见，宽禁带半导体技术是我们从事电力电子技术研究的一个重要方面。

2电力电子技术在我国电力机车牵引电传动系统中的应用

1大功率重载电力机车技术的发展现状与特点

现阶段的大功率重载电力机车的主电路为交直交电形式，安全系数较高并且方便保养与养护。车体设计中应用了中央梁进行承载，能够采用模块化的方式进行大批量生产。电力机车包括直流与交流两种。直流机车将SS4系列作为示例进行说明。将对称三段半控桥作为主电路，在牵引时能够以恒定的电流与速度进行。机车采用电子或微机控制系统，在机车空转滑行时能够提供必要的保护，并且具有功率因数补偿、传送与显示主要信息数据的功能。在布置设备时，该种系列的机车仍然沿用双边走廊，呈斜对称方向，设备屏柜化。在设置通风系统时，使用车体通风，从车体一侧的大型百叶窗进风，给机械件营造微负压的环境。交流电机将DJ1系列作为示例进行说明。主电路利用具有明显优势的GTO器件给三相异步牵引电动机来提供电力。机车利用TCN系统来提供空转与滑行保护，并具有轴重转移补偿、诊断故障等功能。在进行设备布置时，利用模块化，进行导轨安装、设备成套化等。采用的通风系统与直流电机不同，独立通风，送风由独立的机械间风机进行，给机械间营造微正压的环境。为满足重载运输的要求，上述两个系列的机车都安装了国外先进的LOCOTROL系统。该系统的基本运行原理是前部的机车向其他部分机车做出同步牵引、制动的指示。另外，利用制定管压力自动检测系统能够监控系统的无线通讯是否处于正常状态。使用该系统的优点为：能够减轻牵引车钩力，在转弯时减弱车受到的阻力，减轻车轮的损耗。机车的中部与后部同样参与排风与充风，提高排风与充风的速度，加快制动波传送，减小制动产生的纵向力，避免断钩。

2大功率重载电力机车的设计

设计重载电力机车时仍然使用传统的机车设计平台，但在选用零部件上需要保证满足重载运输的需要：重载电力机车牵引质量大、编组长，需要先进行机车牵引特性的计算，再确定主传动选用何种系统；需要将纵向动力学对重载列车的影响考虑在内，车钩力与纵向冲动要保持在极限之内。针对强度进行设计时，要将车体的承载能力考虑在内；在计算冲击载荷时，需要考虑重载电力机车编组对车钩缓冲器的要求；近年来重载电力机车的编组长度逐渐增加，单台的重联机车已经满足不了牵引、制动的需要，采用分布式控制系统具有一定的作用。2.1机车总体与电气设计技术相较于直流传动系统，交流的恒定功率范围更广，并且具有较高的黏着利用率。在设计传动系统时，采用具有优势的交流传动系统，能够满足重载电力机车的牵引质量大的特点，并且能够结合具体的实际情况选用适合的牵引变压器等。由于重载电力机车在实际运行中对线路环境有要求，所以需要电气部件具有一定的防护等级，并且能够在一定程度上抵御寒冷。例如，在气温很低的环境中进行重载运输的电力机车，对这类机车进行设计时要保证屏柜的防护等级达到IP54级以上，并且需要增设加热电阻来减弱低气温对电力机车的影响。一些关键部位的设备需要进行封装，减少故障发生的概率。重载机车的运输路程一般很长，为保证驾驶员基本的生活需要，要设计洗手间、床铺等基本的生活设施。现阶段的重载电力机车在进行系统集成设计时，通常采用LOCOTROL系统进行无线分布式控制，能够满足牵引、制动的需要。2.2车体设计技术车体的设计都是将底架作为主要部分、其他辅助部件进行协助，能够共同承载整体的重力，在一定程度上提高底架重量占的比例，能够在增强底架结构承载能力的基础上降低电力机车车体的高度，提高机车性能。由于重载电力机车在行进中受到较大的纵向牵引力与瞬时冲击力，车体受到较大的纵向荷载，在设计时需要充分考虑这些因素，将车体的承载能力作为重点。保证每个部件与结构的科学合理性，促使纵向荷载更加合理地传递，其他承载零部件也能够参与其中，减少车体在巨大作用下产生的形变。在设计中，只满足车体的结构静强度是远远不够的，还要将车体刚度对车体承载结构的疲劳强度考虑在内。如果局部的刚度太大或者不协调会影响车体的疲劳强度。所以，为解决这类问题，需要在降低应力强度的同时保证刚度的协调性。另外，需要在设计中引进有关疲劳强度的理念，保证局部结构应力尽量分散。

3大功率重载电力机车的发展

重载铁路运输对国民经济的发展具有重要影响，国家对该行业的投入力度一直在加强，所以重载电力机车的技术与设计也取得了一系列的进展。具体表现在：不断加强对牵引变流器的可靠性研究；三相异步牵引电动机的设计与制造水平在不断提高，现有等级已经逐步赶超国际先进水平；微机网络的技术不断提高，微机故障技术也更为完善，现阶段有关方面的技术与国际先进水平还存在一定的差距，需要借鉴、吸收、消化、改进，进一步提高；在车体技术方面，需要在车体结构的强度符合要求的基础上进行；有关大功率重载电力机车的技术规范将逐渐完善，对车体的强度进行计算、分析的水平有所提高；重视车体碰撞的吸能技术的发展；加强轮轨关系的重视，减少车轮的磨损程度，延长使用寿命；加强三轴径向转向架的开发与利用，为电力机车直线与曲线通行时提供重载牵引；为改善电力机车在制动后充风的问题，借鉴发达国家的先进经验，发展电力机车电空制动技术。

1车钩缓冲装置

1．1功能描述。HXD2型电力机车的车钩缓冲装置由车钩、缓冲器、钩尾框、从板及提杆装置等组成。缓冲器是吸收机车对列车进行连挂时及列车在运行中由于传递牵引力、制动力的动态作用产生的纵向冲击力。车钩和缓冲器安装在底架端梁内，下部依靠均衡梁和托板支撑。车钩有钩体、钩舌、钩舌销、钩锁、钩舌推铁、下锁销装配组成。车钩相对于底架能上下左右移动。车钩组装后钩身可以在人力的作用下摆动。车钩水平中心线距轨面的高度为880±10mm。车钩高度可以通过增加或减少托板或均衡梁下面的垫板进行调整。均衡梁前部设有托梁，其作用是限制均衡梁的纵向摆动角度，放置车钩吊杆受力弯曲。同时，起到防止车钩脱落的作用。1．2探伤说明。车钩缓冲装置的探伤采用磁探法进行，主要要求如下。1．2．1钩体探伤。探伤检查钩体尾部300mm内钩耳销孔周围及其后部圆弧处，钩体上的横向裂纹、耳销孔处超过断面45％的裂纹、销孔向尾部发展的裂纹禁止焊修并应报废。目视检查钩体及其他部位，重点为钩头与钩身的交界处、下锁销孔筋部、钩腔内的上下牵引台，有裂纹时报废。1．2．2钩舌探伤。探伤检查钩舌，重点为牵引面的弯角部和上下弯角、钩舌销孔周围、牵引台、冲台，钩舌有裂纹时更新。探伤检查钩舌销、钩尾销，有裂纹时更换；钩舌销弯曲时加热调修并探伤复查或更换。1．2．3钩尾框的探伤。探伤检查钩尾框，各处有横裂纹、框角处有裂纹、后部圆弧处裂纹及销孔向前发展的裂纹时，不得焊修，其他部位裂纹焊修是须有增强焊波。1．2．4车钩各部零件不许裂纹。下列情况禁止焊修：钩体上的横裂纹，销孔向尾端发展的裂纹，耳销孔处超过断面40％的裂纹；钩舌上的裂纹；车钩尾框上的横裂纹及变形时须整修。

2驱动轴组装

2．1概述。每个转向架包含两组驱动轴组装。每组驱动轴组装由车轴、车轮、从动齿轮、抱轴箱装配、左轴箱、右轴箱和标牌等组成。驱动轴组装是机车走形部最关键的部件之一，它不仅支承机车的全部重量，同时，通过驱动轴组装与钢轨的粘着产生牵引力和制动力。2．2探伤说明。车轴材料采用AIN钢，采用实心车轴。其透身性能检查、镶入部内外侧、大裂纹查找采取超声波探伤法，车轴外露表面采取磁粉探伤。超声波检验：透声试验应符合有关规定，其缺陷不能大于Φ3mm平底孔的当量缺陷。磁粉探伤：不应有任何横向缺陷，纵向缺陷容许范围是规定的圆弧部Z0部位不得有缺陷，其余Z1、Z2、Z3部位分别应符合单个缺陷最大不大于6mm，累计不大于6mm。在公差范围内消除裂纹。车轮采用整体碾钢车轮，由材料为R7级碳钢制成，车轮设有注油孔和油沟，用于车轮的注油退卸。车轮踏面采用超探检查不得有超过Φ2mm平底孔当量缺陷。磁粉探伤部位缺陷不大于2mm。在公差范围内消除裂纹。齿轮箱采用上下分体结构，由上箱和下箱组成，箱体上设置有集油槽及油路。采用磁粉探伤，其Z区缺陷不超过Lmla／Amla－SM1。其他区域缺陷不超过LM3a／AM3a－SM3；R区缺陷A和B类为不超过3级，C类为不超过2级，其他区域缺陷A，B，C类为不超过四级，不接受D、E、F和G类。传动齿轮。主、从动齿轮材料采用标准的材料。该材料用于齿轮，经过热处理后，齿轮表面硬度高，耐磨性好，心部也有较好的韧性，具有较强的抵御机车运行中产生冲击振动的能力。主要采取磁粉探伤，要求其成品齿轮齿面探伤无裂纹。

3牵引装置

3．1结构及功能。转向架牵引装置是连接转向架与车体之间的动力传递装置，其作用是传递机车的牵引力和制动力，以保证转向架进出曲线时相对于车体的回转运动。牵引装置采用推挽式结构，牵引杆倾斜布置，与轨道成11°角。3．2探伤说明。牵引装置中，牵引杆的作用是传递机车的牵引力和制动力，经锻造而成；转向架牵引支座与车体牵引支座的结构相近，经锻造而成。转向架牵引支座通过螺栓与转向架构架连接，车体牵引支座通过螺栓和车体底架连接。托盘通过螺栓与牵引座连接，可以保证牵引杆与牵引支座的安装位置。检修时，牵引杆、转向架牵引支座、车体牵引支座及托盘均采用磁探进行探伤检查，要求各部件无裂纹，如裂纹在规范或图纸要求的范围内可以进行打磨处理，打磨深度超过规范或图纸的要求则必须进行更换。

***同志1968年出生，1989年加入中国共产党。现任八分公司朔黄铁路运输分处司机。2001年他以优秀的技术业务考核成绩、精湛的专业技能考取了电力机车司机，成为四局历史上第一批电力机车司机。多年来，***同志以其扎实的工作作风，发挥出了一名普通党员的先进模范带头作用，在本职岗位上为安全运输生产创造了一个又一个辉煌。

用技术业务保安全。任何人都不是生而知之，而是学而知之。***同志也是常人，技术业务上的知识他也不是生来就会。电力机车刚上线时，只经过电力机务段几个月短暂培训的他，又没有老师傅跟车指导，他深感手中闸把的份量。但他没有被困难吓倒，相反，这更激起了他向困难挑战的斗志，于是狠命学习技术业务成为他的首要任务，而他学习业务的劲头是常人无法比的，有时一个问题弄不懂，他就坐在那不睡觉也要把它搞懂。正是有了这种学习尽头，使他的技术业务进步很快。他迅速的把所学的理论和实践结合起来，掌握了机车的操纵方法和应急故障处理方法。朔黄线上运量，车流密度也很大，若本次机车故障处理不了，造成机故，将影响后续列车，耽误列车运行。几年来运行中遇过数次机车故障，都快速处理，未发生一起机故。但他没有满足现状。他说“机车这一动态的东西,各种疑难故障随时都有可能出现，我只通过不断的学习，才能提高自己的技术水平，才能解决机车上的故障，才能确保安全。”

今年三月的一天，正在肃宁北库内进行0641整备作业的***，发现邻线准备出库挂车的朔黄机车046号，受电弓升不起来，急得该车乘务员不知如何是好？他正准备去看看是怎么回事，这时候046号机车的乘务员冲着他喊：“师傅，过来帮帮忙吧，这车进库好好的，怎么整备完后受电弓就升不起来了，马上要出库，急死人了！”他听到这里，向副司机交待好工作后，立即登上046号机车，问明情况后，他按下受电弓琴键开关，从司机室门处向车顶查看受电弓状态，发现受电弓传动风缸鞲鞴没有伸出，根据判断，这最可能的原因就是风路的问题。他对该车乘务员说：“你去看看143塞门是不是半关或者没有打开？”“哎呀是的!是的!刚才擦车的时候可能把塞门给碰了一下，半网关了！”去检查143塞门的乘务员从走廊里边小跑边高兴地喊道。故障处理好后，两位乘务员不好意思的连声致谢。***同志用行动证明了：我们四局的职工的实力。

用规章标准要安全。朔黄线是一个高标准、严要求的单位，“联合运输”的运营机制，使得各联合运输单位之间竞争异常激烈。安全运输上出了问题，轻则单位利益受损，重则有可能失去朔黄这块阵地。作为一名在朔黄线工作了多年的司机，***同志深知这一严峻形势。对他来说，如何与广大乘务员一起用标准、规章干活，把好安全关，就显得尤为重要。“如果我们人人都能遵章守规、执行标准化作业，那我们安全上就不会出事”，这是他常对大家讲得一句话。他是这么说的，也是这么做的。

在每次乘务作业中，他都精力集中，特别是上夜班时，为了让自己时刻保持清醒，他就用浓茶、香烟刺激自己，原本不抽烟的他硬是抽上烟了。一本厚厚的《朔规细则》，乘务员部分他都能对答如流。在运行中，他能严格执行标准化作业程序，按规定呼唤应答。一次，他的副司机在运行中限速地段呼唤不标准，他就立即进行指正。并说，这就是制度，这就是标准。他的这种认真劲是出了名的，有次机车小修时，本来说好7点钟擦车，他的伙计晚来了20分钟，他立即对他进行了批评，并严肃地说这是思想意识问题，必须重视。他用踏踏实实的工作作风、严于律己的党员形象要求自己并启发着大家，为单位运输安全起到了良好的促进作用。

用机车质量创安全。良好的机车质量是单位创造效益和安全的基础。今年随着运量的增加，机车交路越来越紧，机车运用效率大大提高，这样保证机车日常保养质量，显得更是尤为关键。为此，他就抓住一切可利用的时间，中间站停车、停电时也搞清洁保养。今年四月的一天深夜，0644机车适逢进库整备，当时主管机务的副分处长刚好到备班室查岗，经过整备场，听见整备场上有异音，以为是老百姓搞破坏，走近一看，原来是***同志凌晨3点了还在擦车。领导见到网此景，非常感动，心想：“有这么认真负责的职工保养机车，我们的机车质量能搞不好吗?”功夫不负有心人，面临紧张的生产运输形式，我单位机车的质量稳步提高，为安全运输起到了至关重要的基础作用。

摘要：介绍了SS4G型电力机车上使用的采用霍尔器件的磁场平衡式电流电感器、电压传感器和速度传感器。

关键词：电力机车；电流传感器；电压传感器；速度传感器

1电流传感器

1．1结构及工作原理TQG4A型电流传感器由原边电路、磁路部件、安装在磁路气隙中的霍尔发生器、二次侧线圈和电子电路所组成，全部器件均密封安装在由阻燃塑料压注成形的外壳之中，具有很好的电隔离性能和抗振动冲击性能。TQG4A型电流传感器是采用霍尔器件的平衡式传感器，霍尔发生器位于磁路的气隙之中，其控制电流Ic与磁场Hc方向垂直，会产生相应的霍尔电势Uh。1．2故障判断电流传感器的故障，可以用检查无输入电压时偏移电流（失调电流）的方式判别。当原边无电流输入、副边加±24V电源、失调电流小于0．4mA时，一般可以认为电流传感器正常。

2电压传感器

电压传感器安装在高压电器柜内，跨接在牵引电动机的两端，将牵引电动机端电压反馈信号输入到电子控制柜。TQG3A、TSVl型电压传感器原理基本一样，现以TQG3A型电压传感器为例介绍。2．1结构及工作原理传感器除一次侧被测电压输入接线端子（＋HT，－HT）、限流电阻连接片、二次侧测量输出端子和工作电源供给端子（“＋”、“M”、“E”、“－”）外，所有电子器件均用绝缘材料固封于自熄式绝缘外壳内，结构紧凑、牢固。TQG3A型电流传感器是采用霍尔器件的平衡式传感器，传感器由限流电阻R1、一次侧线圈W1、霍尔发生器、二次侧线圈W2及放大电路等部分组成。当被测电压U经过限流电阻R1和一次侧线圈W1，产生电流Ip时，该电流流经W1，产生磁场Hp，使霍尔发生器有霍尔电势输出，该信号经放大电路放大，推动功率管，从电源获得补偿电流Is，Is流经W2所产生的磁场Hs的方向和Hp相反，从而补偿Hp，直到IpW1＝IsW2为止。所以，测得Is，便可知被测电压U的值。2．2使用注意事项2．2．1电压传感器接线中，＋HT、－HT端子接被测电压，＋HT接高电位，－HT接低电位。若被测电压为交流电时，Is方向跟随输入端电压方向改变而改变。“＋”、“－”端子接±24V电源，“M”端子经外接毫安表（也可不接），测量电阻Rm接到±24电源的中点（0V）。“E”端子为内部屏柜端子，一般接机车地线或电源“－”端，也可不接。2．2．2测量电阻Rm的计算。电压传感器电源为±24V±10％，并按额定被测电压2000V时，输出测量电流80mA，测量电阻Rm按如下计算。Rm＝（Umin－Uce－R2×Is）／Is（其中：Umin为电源电压最小值；Uce晶体管饱和压降；R2二次侧线圈电阻；Is二次侧输出测量电流）。2．2．3传感器在使用时必须先接通电源，然后再加上被测电压，当测量结束时，必须先断开被测电压，然后再断开电源，否则将因剩磁而影响测量精度。

1结构功能说明

变形吸能元件是机车车钩缓冲装置的重要组成部分，它是由上支撑板、吸能钢管、衬套和下支撑板四部分通过焊接成一体，如图1所示。其上支撑板为T形支撑板，上支撑板置于吸能钢管内上端并通过焊接方式固定，衬套与吸能钢管内孔为过盈配合连接，衬套置于吸能钢管内下端并与下支撑板通过螺纹联接，衬套台阶需压入到钢筒内，直至衬套与钢筒下表面吻合形成Y形坡口，然后采用连续圆周焊连接成整体。吸能钢筒与衬套的焊接质量将直接影响到变形吸能元件功能的发挥。

2焊接现状分析

变形吸能元件钢筒焊接体是由衬套、吸能钢筒、上支撑板通过焊接成一体。其中，吸能钢筒材料(特殊的高级低合金钢)及上支撑板材料(16MnDR)为低碳钢，焊接性能良好，而衬套材料为45#钢，由于45#钢为中碳钢，淬硬倾向较明显，焊接工艺需要采取适当的预热、控制线能量等措施，焊接性能较为不理想。为确保焊缝质量，工艺上一直采用“预热+缓冷”的工艺措施。其中预热温度要求达到150℃～200℃均匀预热，缓冷是在珍珠岩中实施。但是，在进行预热工艺时，衬套各个部位存在一定的受热不均匀，容易产生小眼等缺陷，如图2所示，影响焊接质量;同时预热采用的是氧、乙炔加热的方式进行，存在一定的安全隐患;另外在预热后的温度条件下进行焊接，无形中增大了焊工的劳动强度。焊接完成后，将钢筒与衬套的焊缝部位放入珍珠岩中覆盖以进行缓冷处理从而消除应力热，由于预热、保温是一个漫长的过程，在此过程中预热需要约15min，而保温也需要约40min，因此，在生产过程中效率大打折扣。

3优化措施及效果验证

思路:在衬套材料力学性能满足的条件下，选用焊接性能更好的材料代替45#钢。3．1材料性能对比分析。根据相关要求，选择45#、15Mn、Q345、16MnDR四种材料进行焊接性能分析及力学性能分析，查阅机械设计手册并进行材料的碳当量估算，得知。45#钢:属于中碳钢，其淬透性较差，焊接性能较差，易产生裂纹，调质处理后的抗拉强度σb=630～780MPa，屈服强度σs=370MPa。15Mn:属于高锰低碳渗碳钢，性能与15钢相似，但淬透性、强度和塑性比15钢高。用以制造心部力学性能要求高的渗碳零件，焊接性尚可。Q345:综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用作中、低压容器等承受动荷的结构、机械零件、一般金属结构件，可用于－40℃以下寒冷地区的各种结构。16MnDR:属于低合金钢，力学性能良好，低温冲击性能良好，焊接性能良好，可用于－40℃以下寒冷地区的各种结构。以上四种钢材的化学成分及力学性能见表1、表2。综合来看，合金结构钢16MnDR的强度及焊接性能较为优良，可满足产品设计要求，故衬套材料考虑采用16MnDR。3．2强度计算。1)车体的纵向压缩载荷F=F1×k(F1为吸能元件开始出现塑性变形的最大允许力，以9600kW六轴车为例取值3300kN，k为安全系数，取值1．05)。故，单个钢筒承受力F2=F/4kN根据力的传递原理，衬套亦承受力F2kN2)衬套强度计算衬套材质为16MnDR，强度最薄弱处的受力面积为:受力面积S=л(R2－r2)(R为衬套与钢铜接触法兰面的大径，r为衬套与钢铜接触法兰面的小径)。因此，σ=F2/S=［F/4］/［л(R2－r2)］MPa保证σ＜σb，即证明材料强度足够通过代入具体数值计算得出σ=440MPa＜σb，说明16MnDR材料的衬套强度满足要求。3．3可焊性试验。优化更改衬套的焊接工艺，将16MnDR材质的衬套焊接前不进行预热，焊后也不进行缓冷处理，焊接后观察钢筒与衬套的焊缝情况并与原来45#钢的焊接效果进行对比，效果如图3、图4所示。通过两种材质的焊接效果可以看到，16MnDR材质的焊缝图316MnDR材质焊接效果图445#材质焊接效果表面成形良好，无裂纹、气孔等缺陷，且纹路更为细腻。另外，我们将钢筒焊接体切割成若干小块进行金相检测，观察焊缝情况，如图5、图6、图7、图8所示。通过金相检测可以得出，更改材质后衬套与钢筒的焊缝显微组织也符合要求。3．4静态荷载试验。将组装好的变形吸能元件(左)/(右)在500t电液伺服万能压力试验机上对由16MnDR材质衬套组装成的变形吸能元件进行静态荷载试验，如图9、图10所示;静态荷载试验前测量衬套端外径为88．6mm，试验时，最大静态荷载超过4000kN，试验后测量衬套端外径仍为88．6mm，即衬套未发生明显塑性变形。

摘要：“电力机车总体及走行部”是铁道机车专业的基础课程，课程实践性强、涉及交叉学科理论较多。文章提出了实践教学、现场教学与理论教学并存的综合教学方法，分析了实践、现场教学法及翻转课堂式教学在课程环节中的具体应用；指出了教师在授课内容上需加强与机械工程相关学科理论的互融。该教学策略在培育新时代复合型、创新型高素质技术技能人才方面行之有效，在延展学生理论深度的同时拓宽了专业广度。

关键词：电力机车总体及走行部课程；实践教学；现场教学；翻转课堂式教学

“电力机车总体及走行部”是为培养铁道运输行业高技能复合型人才而开设的一门专业核心课程，尤其对铁道机车专业的学生而言更为重要。教师通过对该课程的讲授促使学生对各类电力机车设备布置、转向架、牵引装置及牵引缓冲装置等内容有较深层次的认知，为后续从事铁道机车运用与管理等岗位奠定坚实的技能理论基础。为促进人才培养高质量发展，《国家职业教育改革实施方案》提出了关于“教师、教材、教法”改革的任务，其落脚点是培养适应行业企业需求的复合型、创新型高素质技术技能人才，目的是锤炼学生过硬的职业素养以满足从业岗位的技能要求。其中，教法改革的核心关键在于课堂教学模式的革新；为响应培养生产所需的创新型技术技能人才趋势，实现职业院校教学过程与企业生产过程相对接的效果，必须改革传统的普通课堂教学模式，大胆推行面向企业真实生产环境的任务式教学模式。以“三教改革”为指引，在教学模式上，推进传统教学向项目化、任务式教学演变，突破传统教学的不足之处，提高学生的主观能动性。以“电力机车总体及走行部”课程教学为例，在教学实施过程中学生对相关知识点的运用出现不同程度的欠缺，导致对新授知识点理解不透彻，对抽象问题不能具体化等诸多问题。为改变此种教学困境，教师在授课内容方面可增加与机械工程相关理论知识的融合，促使学生对新授理论知识的理解；具体落实到教学方法上，可采取增加实践教学、现场教学占比、翻转课堂、先进的模拟仿真技术等策略，提升学生对理论知识的理解并增加学习的积极性。

1增加实践教学占比，加速理论向应用的内化

实践教学法以培育符合新时代要求的创新型人才为目标，提升学生温故旧知、发现新知、探索未知的能力；同时也注重引导学生如何将所学理论知识与相关工程案例相结合，培养学生理论运用于实际的认知能力及动手能力，最终实现学以致用的效果；此外，实践教学也兼顾培养学生自我教育、分析问题、解决问题的能力[1]。实践教学法不仅仅是将若干工程实例展现在课堂中，而是以学生为中心，教师在教学过程中起导向作用，充分发挥学生的主体意识、动手能力及创新精神，使学生有效地实现对当前知识在实际生活中的构建[2]。实践教学法有别于传统理论教学法，其更注重锻炼学生的实操、动手能力，在实践环节既能够激发学生的主观能动性及学习兴趣，又能够将相关理论与实际装置进行糅合，势必大大加深自身对知识点的认知程度，同时学生的知识获取能力、知识应用能力及交流沟通能力也相应提高[3]。针对高等职业教育培养层次的学生在学习课程“电力机车总体及走行部”过程中，因与专业基础工程学科相关联理论知识存在欠缺、工程识图能力弱等特点，致使对课堂新授知识点理解不透彻，理论知识与零部件衔接不到位，譬如在学习牵引装置及牵引缓冲装置的过程中对车钩（缓冲器）功能原理、关键部件认知方面表现的尤为突显，为改善此状况，须加大实践教学环节在课程教学中的比重，在实践环节突破课堂抽象理论的壁垒，使理论知识更加具体化，同时使得抽象的理论得到转化及升华，强化的理论知识又反哺实际操作，理论与实践紧密结合，开启理论知识向能力转化的新阶段，真正实现“在学中做，在做中学”的良好态势，提升学生实践能力的同时又内化为优良的职业素质。此外，在实践教学过程中应结合学生实际学习情况定制具体的学习模式，在此过程中可尝试优先采用弹性时间制，并针对每个学生对知识的掌握情况，因材施教，布置不同的学习目标[4]，尽可能保障每个学生都有所收获。实践教学确实在一定程度上能够将抽象理论、重要知识具体化，但要巩固实践教学的内容及获取更优的课堂效果，教师仍需丰富教学途径，创新教学方法，结合目前的教学实际可选择积极开展职教云等线上资源库辅助教学。

2开启现场教学模式，激活课堂教学向多样化衍变

摘要：探讨了电力机车检修基本概述，分析了信息管理的意义以及存在的问题，研究了强化信息管理的有效策略。

关键词：电力机车；信息管理；策略

随着国内各个地区经济水平的不断提升，人们的生活质量得到很大的提升，同时人们对于电力机车的质量以及功能提出了更高的要求，促使电力机车不断改进，在一定程度上加大了电力机车检修的难度。在电力机车检修的过程中，将机车故障问题以及问题解决方案录入到相应的管理信息系统当中，实现电力机车检修信息资源共享，为下一位检修人员开展检修工作提供了便利，从而加快电力机车检修的速度，为人们的日常出行提供更好的服务。在电力机车检修相关信息管理的过程中，受到多种因素的影响，出现传递信息过于杂乱、信息重复率高等困难。加大了信息筛选的难度，不利于电力机车检修朝着专业化、规范化的趋势发展。

1电力机车检修基本概述

与传统的牵引类机车相对比，电力机车能够在较短的时间内完成机车的启动，为人们的出行带来更好的体验，电力机车在运行的过程中，不易受到外部环境因素的影响，且对环境污染较小，符合国家提倡的绿色环保概念，电力机车也逐渐受到大家的喜爱[1]。在电力机车运行的过程中，受到运行时间、机械磨损等多种因素的影响，难免会出现一些故障，给电力机车的运行带来一定的安全隐患。这就需要专业的检修人员检测电力机车存在的问题，并且采取多方可行有效措施找到问题的解决方案，使得电力机车能够正常运行，确保乘车人员的人身安全。根据国家制定的相关法律法规，为了确保电力机车能够正常运行，采取定期检修的方式，对可能会发生的机车故障进行预防，在一定程度上加大了检修工作人员的工作量，如何提升检修人员的工作效率一直是众多检修专业人士重点研究目标。

2信息管理的意义以及存在的问题

呜——一声长鸣。从风景秀丽的××之滨飞出一条“巨龙”。2004年4月27日，我国第一台拥有自主知识产权的大功率交流传动货运电力机车（ssj3），在素有“机车摇篮”美誉的××机车车辆有限公司研制成功。该车是目前铁路货运提速的急需车型，也是我国铁路现代化科技开发重点项目之一。该车的总体主管设计师就是全国劳动模范、公司最年轻的专家、电力机车总体主任设计师－－××。

机遇总是垂青于有准备的人，成功永远属于不畏艰难的攀登者。××的成功，源于他对知识的渴求，对事业的执着。

××，1993年毕业于西南交通大学机械电子工程系，分配到中国××集团××机车车辆有限公司配件二分厂设备组见习。进厂伊始，他心情激动、踌躇志满，以为很快自己就可以成就一番事业了。然而事情并不象他想象得那样简单。当看到车间里一台台进口的加工中心、工人们手中复杂的图纸和琳琅满目的高精度部件时，××的心紧缩起来，深切感到学识上的差距和实践经验的贫乏。于是从到车间的第一天开始，他就一头扎进工作现场，虚心向老工程技术人员请教，向老工人学习，每天都把设备图纸和技术资料带回宿舍，学习钻研到深夜。功夫不负有心人，××由站着看到跟着干；从师傅带着干到独立操作，经过两年的摸爬滚打，不仅掌握了各种设备的维修工艺，而且解决了许多设备的“老大难”问题，受到领导和工人师傅的称赞。

1995年，××调入公司技术开发部工作。俗话说“隔行如隔山”，技术开发与自己所学专业相距甚远，一切都得从头开始。××拜老工程技术人员为师，到现场向工人师傅学习，利用工余业余时间，翻阅了大量专业书籍和技术资料。仅半年时间他就全面掌握了内燃机车原理、主要电气部件、机车总装、调试、试运转等各方面知识，为从事新型内燃机车研发进行了大量的技术储备和资料积累。

2000年5月，公司为了适应铁路牵引动力的新调整，决定开发生产ss4型电力机车，××责无旁贷担任了该车的主任设计师。尽管他对电力机车是一个“门外汉”，但是想到公司百年历史上多少代人“生产电力机车”的夙愿将在自己手上变为现实，他抑制不住内心的激动和喜悦，带领一批刚刚毕业的青年设计师深入机务段考察调研，收集资料，请教专家，经历5个多月的连续加班加点的日夜奋战，先后审核完成137套计3500余张图纸、28份技术文件、15份试验大纲，终于在残缺的资料堆里完成了生产ss4型电力机车的技术准备工作，保证了2000年底座轮，一次试验成功。为“机车摇篮”增添了一支奇葩，结束了公司只能生产内燃机车的历史。

“千军易得，一将难求”。××担当了公司自主创新的领军人。2002年10月，为了适应铁路机车车辆现代化需要，满足客运高速、货运重载的要求，公司经过大量调研和充分论证，决定与国外著名大公司联合开发时速120公里，载重5000吨的交流传动货运电力机车。该车设计起点要求高、难度大，并首次在整车中采用pro／e三维设计。这副千斤重担历史地落在了××肩上，他担任了时速120公里交流传动货运电力机车（ssj3）的总体主管设计师。

呜——一声长鸣。从风景秀丽的××之滨飞出一条“巨龙”。2004年4月27日，我国第一台拥有自主知识产权的大功率交流传动货运电力机车（ssj3），在素有“机车摇篮”美誉的××机车车辆有限公司研制成功。该车是目前铁路货运提速的急需车型，也是我国铁路现代化科技开发重点项目之一。该车的总体主管设计师就是全国劳动模范、公司最年轻的专家、电力机车总体主任设计师－－××。

机遇总是垂青于有准备的人，成功永远属于不畏艰难的攀登者。××的成功，源于他对知识的渴求，对事业的执着。

××，1993年毕业于西南交通大学机械电子工程系，分配到中国××集团××机车车辆有限公司配件二分厂设备组见习。进厂伊始，他心情激动、踌躇志满，以为很快自己就可以成就一番事业了。然而事情并不象他想象得那样简单。当看到车间里一台台进口的加工中心、工人们手中复杂的图纸和琳琅满目的高精度部件时，××的心紧缩起来，深切感到学识上的差距和实践经验的贫乏。于是从到车间的第一天开始，他就一头扎进工作现场，虚心向老工程技术人员请教，向老工人学习，每天都把设备图纸和技术资料带回宿舍，学习钻研到深夜。功夫不负有心人，××由站着看到跟着干；从师傅带着干到独立操作，经过两年的摸爬滚打，不仅掌握了各种设备的维修工艺，而且解决了许多设备的“老大难”问题，受到领导和工人师傅的称赞。

1995年，××调入公司技术开发部工作。俗话说“隔行如隔山”，技术开发与自己所学专业相距甚远，一切都得从头开始。××拜老工程技术人员为师，到现场向工人师傅学习，利用工余业余时间，翻阅了大量专业书籍和技术资料。仅半年时间他就全面掌握了内燃机车原理、主要电气部件、机车总装、调试、试运转等各方面知识，为从事新型内燃机车研发进行了大量的技术储备和资料积累。

2000年5月，公司为了适应铁路牵引动力的新调整，决定开发生产ss4型电力机车，××责无旁贷担任了该车的主任设计师。尽管他对电力机车是一个“门外汉”，但是想到公司百年历史上多少代人“生产电力机车”的夙愿将在自己手上变为现实，他抑制不住内心的激动和喜悦，带领一批刚刚毕业的青年设计师深入机务段考察调研，收集资料，请教专家，经历5个多月的连续加班加点的日夜奋战，先后审核完成137套计3500余张图纸、28份技术文件、15份试验大纲，终于在残缺的资料堆里完成了生产ss4型电力机车的技术准备工作，保证了2000年底座轮，一次试验成功。为“机车摇篮”增添了一支奇葩，结束了公司只能生产内燃机车的历史。

“千军易得，一将难求”。××担当了公司自主创新的领军人。2002年10月，为了适应铁路机车车辆现代化需要，满足客运高速、货运重载的要求，公司经过大量调研和充分论证，决定与国外著名大公司联合开发时速120公里，载重5000吨的交流传动货运电力机车。该车设计起点要求高、难度大，并首次在整车中采用pro／e三维设计。这副千斤重担历史地落在了××肩上，他担任了时速120公里交流传动货运电力机车（ssj3）的总体主管设计师。