重载快捷大功率电力机车全国重点实验室2024年度开放课题申报指南
根据重载快捷大功率电力机车全国重点实验室建设运行方案，依据实验室依托单位科研管理制度和实验室科研项目管理办法的相关要求，本着“开放、流动、联合、竞争”的原则，向国内外研究人员开放，设立实验室开放课题，吸引和聚集国内外高水平科技工作者来实验室开展学术交流与合作研究，以加强实验室科技研发水平，促进学术与人才交流。现公布2024年度重载快捷大功率电力机车全国重点实验室开放课题申报指南如下：
一、申报基本原则与要求
结合实验室中长期发展战略，申报的开放课题技术研究项目需从电力机车基础研究、应用基础研究、前瞻性技术研究出发，并具有较大创新性、前瞻性，经济效益明显。申报方向包括高效低碳大功率动力技术与装备、机车低动力作用技术与结构、重载机车与列车自主协同控制、电力机车数字孪生或相关研究方向。
二、开放课题研究方向
方向一：高效低碳大功率动力技术与装备
1.永磁牵引电机绝缘失效仿真及故障诊断
分析永磁牵引电机在轨道交通运用中的绝缘失效类型及风险，建立永磁牵引电机绝缘故障模型，模拟永磁电机匝间短路、相间短路等故障状态，通过仿真研究永磁电机转矩脉动、短路电流等相关参数；
结合牵引系统电路模型，建立永磁牵引系统“电-磁”联合仿真，通过提取故障特性数据进行故障状态诊断。
2.电力机车传动系统机电耦合异常激励源作用机理及抑制策略研究
结合牵引系统电路模型，控制单元数学模型，电机和齿轮箱有限元模型，建立机车传动系统“机-电-磁”多场有限元模型，构建牵引传动系统多场耦合联合仿真模型；结合机械部件模态、齿轮啮合特性，明晰牵引系统电流谐波在机械部件中的影响作用传播路径，揭示齿轮箱在电气激励作用下振动噪声产生机理；研究机电耦合振动噪声优化控制策略，基于多场耦合联合仿真模型，研究不同运行工况下齿轮箱电磁噪声分布，验证优化控制的有效性。
3.铁路运行环境车载储氢系统氢泄漏安全性研究
针对轨道交通车辆车载高压储氢系统氢泄漏导致的安全风险，开展车载储氢系统氢泄漏安全性研究，建立氢气泄漏-扩散行为和浓度分布仿真计算模型，针对铁路机车运行环境（包括静止、走行、接触网下、邻线交汇、隧道、厂房内等）开展氢气泄漏危害仿真分析。针对车载储氢系统储氢瓶、管路、阀门等潜在泄漏风险点，开展其结构完整性与结构安全性研究，建立系统结构、储氢瓶、阀门、管路应力应变仿真计算模型与分析方法。为建立氢燃料电池系统安全性评价体系和安全设计规范提供指导。
4.面向全寿命周期成本优化的机车氢能源混合动力系统建模方法、系统匹配和能量管理控制策略优化方法研究
针对机车线路运行工况，开展氢能源混合动力机车牵引计算、牵引传动系统、氢能源混合动力系统（氢燃料电池+动力电池）联合建模方法研究，实现线路运行工况下氢能源混合动力系统运行工况的精准预测。开发氢能源混合动力系统匹配与能量管理控制策略优化算法，分别实现氢能源混合动力系统性能、能效和全寿命周期成本优化。
5.电气化公路弓网受流方案的仿真计算研究
基于高速公路正负接触网/受流轨架设条件，公路车辆橡胶轮胎车辆运行条件和驾驶情况，以及运行车辆组织等要求，建立车网仿真模型，通过仿真计算，研究各种可工程化的方案，研究受电弓自动跟随、被动跟随、不进行跟随接触网等多种控制方式可行性，研究受电弓可维护性、安全性、疲劳寿命等，选择最优的电气化公路受流技术方案。
方向二：机车低动力作用技术与结构
1.机车牵引传动系统机电耦合频率匹配与振动噪声抑控方法研究
建立包含电机、齿轮箱的机车牵引传动系统机电耦合动力学与声辐射模型，研究开关频率、电流谐波、齿轮啮合频率、齿轮啮合传递误差、结构模态等对系统声辐射的量化影响，提出牵引传动系统机电耦合频率匹配与振动噪声抑控方法。
2.250km/h机车转向架稳定性研究
针对机车转向架惯量较大，导致高速运行时稳定性较差及轮轨相互作用力较大的问题，开展高锥度负斜率轮轨匹配下的动力学特性及蛇行稳定性研究，提出稳定性优化措施。
3.干线铁路机车钩缓-底架协同吸能模式研究
研究车钩安装装置碰撞回退方式对车体结构强度的影响，研究碰撞可回退式车钩实现方法，设计满足车体静强度要求的车钩碰撞回退装置。研究车钩安装装置撞击力特性、结构临界失效载荷，研究干线铁路机车底架专有吸能结构，揭示机车车体钩缓安装装置碰撞失效和底架专有吸能结构相互作用机制。研究干线铁路机车及车辆间撞击力及能量耗散分布规律，研究干线铁路机车钩缓碰撞回退装置、专有吸能结构和车体结构端部承载能力合理匹配技术。
4.车下设备安装结构振动疲劳分析方法研究
针对车下设备安装结构的振动疲劳问题，基于IEC 61373标准载荷谱和在线实测载荷谱分别开展车下设备安装结构的随机振动疲劳评估技术研究，形成相应的频域结构应力评估方法；应用上述评估方法研究车下设备安装结构的振动疲劳失效机制，形成相应的抗疲劳设计方法；开展弹性连接装置的敏度分析和参数优化设计，指导车下设备安装结构的高耐久性和高可靠性改进。
5.耦合温度及应变率效应的列车车体用碳纤维增强复合材料本构模型开发与仿真建模技术研究
针对目前主流的商业有限元软件中计及温度或应变率效应的碳纤维增强复合材料（CFRP）本构模型匮乏，在列车服役温域（-60℃-60℃）内无法精确预测CFRP性能的问题，探究CFRP在高低应变率和高低温环境下的刚度、强度变化规律及其失效机理；开发考虑单一因素（应变率和温度）的CFRP刚度、强度及损伤演化本构模型；开发耦合温度及应变率的CFRP刚度、强度及损伤演化本构模型；攻克耦合温度及应变率效应的CFRP仿真建模技术，形成高保真、高效率的计算模型并进行试验验证。
方向三：重载机车与列车自主协同控制
1.重载列车空气制动压力波传递延迟特性研究
针对重载列车纵向低冲动需求，基于AmeSim搭建制动系统一维仿真模型，开展重载列车空气制动列车管压力波传递特性研究，探明空气压力波在列车管的传递、反射及时间延迟规律，研究列车操纵减压量变化对制动波传递延迟关系，开展面向复杂地形的重载列车制动系统缓解同步适应性控制技术研究，为列车纵向动力学模拟提供精准制动输入。
2.基于北斗的列车无缝定位算法研发
针对卫星信号遮挡导致列车定位性能下降的问题，研究北斗/惯导/轮速传感器/雷达等多传感组合定位技术，构建车地协同的列车高精度连续无缝定位算法，重点突破解决长隧道场景导致北斗定位可信度下降问题，为列车安全防护与控制提供精确的定位信息支撑。
3.列车间无线重联网络通信技术研究
针对列车间实现无线通信安全稳定连接的目标，研究现有的多种通信方式（例如WIFI4G5G5G毫米波）功能和性能需求，确定并建立适用于列车间无线通信（列车无线骨干网）方式、安全通信架构，支撑列车间自由编组解编及无线连挂等功能。
方向四：电力机车数字孪生
1.机车车辆走行部故障和运维知识图谱构建方法
面向机车车辆走行部典型故障监测诊断准确性的提升与运维知识沉淀，研究面向健康监测和运维的机车车辆走行部故障和运维知识图谱系统架构设计方法，建立基于故障分析历史资料和经验知识的机车车辆走行部故障知识图谱构建方法。
2.机车机群的通风冷却系统关键参数“性能基线”构建与PHM回传参数偏离性故障诊断研究
基于固定线路运行机车机群的通风系统PHM数据分析与数据挖掘研究，研究适用于机车机群“性能基线”的构建方法，拟合机车机群通风系统关键参数（如风机轴温、风机振动速度、风道风速等）的“性能基线”，研究机车运行时通风系统回传参数与“性能基线”的符合性、或偏离性及其成因，研究通风系统关键参数性能演变规律；基于通风系统故障数据和回传参数偏离性分析，构建通风系统故障诊断模型，研究部件智能故障识别及成因。
3.机车车辆走行部关键部件定量故障诊断算法
面向机车车辆走行部轴承、齿轮和车轮踏面等关键部件的定量故障诊断，研究数字孪生驱动的走行部关键部件故障注入与故障样本数据生成模型和算法，研究类别不平衡及标记数据缺乏下的小样本学习走行部传动部件故障定量诊断方法，研究车轮踏面不同多边形阶次和幅值的定量故障识别算法。
其他方向
其他与本实验室研究方向紧密相关的课题。
三、课题申请及有关要求
（一）接受具备下列条件研究课题的申请
1、符合《指南》资助范围，不局限于具体项点，符合实验室研究方向的优秀科技项目。
2、申报的课题学术思想新颖，创新性明显，立论根据充分，研究目标明确，研究内容具体，研究方法和技术路线合理、可行，经费预算科学合理。
3、申请者与课题组成员应具备实施该课题的研究能力和可靠的时间保证，并具有基本的研究条件，申请者必须是课题的实际主持人。
4、遵守科学道德，以严谨的科学作风和实事求是的科学精神撰写申请书。
5、不涉及知识产权纠纷等问题。
（二）指南文件发布
《指南》在重载快捷大功率电力机车全国重点实验室网站及相关网站发布。
（三）课题承担单位的确定
有意承担课题的申请人与我实验室联系，以报名表方式提出申请，并附营业执照或社会团体登记证书或事业单位法人证书或其他类型主体资格证书复印件(加盖公章)等。申报课题由实验室组织相关专家对课题申请书进行评审，按照择优支持的原则确定资助对象。必要时申请者须按规定参加答辩。
（四）课题实施
确定承担单位后，按依托单位经费管理的有关规定和本实验室开放课题项目管理办法签订协议，承担单位按照合同约定组织课题研究工作，课题经费的使用须要符合相关规定。
（五）课题结题和成果标注
1、研究报告中应包括该项技术综合评述以及应用建议。
2、研究课题完成后，申请人需认真填写课题结题报告，进行验收并存档，并作为下一期申请的依据之一。
3、研究课题的有关论文、专著、成果评议鉴定资料等，均应标注：
中文：重载快捷大功率电力机车全国重点实验室，湖南，412001
英文：The State Key Laboratory of Heavy-duty and Express High-power Electric Locomotive, 412001
4、研究课题所取得的成果（包括收集到的资料、研究报告、相应课题内开发的软件及其测试检验报告等）归实验室与依托单位所有。
（六）其他要求及有关说明
1、 鼓励获得课题资助的申请者来实验室开展研究工作或派研究生到本实验室工作，实验室将提供软硬件和相关数据的支持。
2、本次申报不收取保证金。
四、主要时间节点
申请者应在2023年12月8日17:00以前将申报材料电子版发送至zzkjkfkt@163.com，申报材料包括加盖了单位公章的《开放课题申请书》（附件1）扫描件（pdf文件）及可编辑文件（word文件）和《开放课题汇总表》（附件2）可编辑文件（excel文件），文件统一命名为：项目名称+单位+项目负责人。
五、实验室管理办公室联系方式
地址：湖南省株洲市石峰区田心路1号中车株洲电力机车有限公司重载快捷大功率电力机车全国重点实验室大楼
邮编：412001
邮箱：zzkjkfkt@163.com
申报联系人：王董运 周鹏
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