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關鍵詞:中國制造2025；機電一體化；現狀；展望；863計劃
1當前機電一體化產品概念設計國內外研究現狀
1.1國內研究現狀
我國機電一體化的研究主要伴隨著“863項目計劃”而開展，我國的智能機器人等項目也在該計劃的支持下取得突飛猛進的發展，目前我國的工業化整體處于“工業3.0”左右的階段。（1）數控技術方面：截止2016年，我國數控技術經歷58年，目前國產數控機床可供品種達2000左右多種，船舶制造、航空航天等行業的發展拉動高端數控機床的發展，進而推動機電一體化進程。（2）工業機器人方面:目前，國內機器人銷量以百分之四十五以上速度增長，并且我國計劃有系統地攻關，在原有的良好基礎上更上一層，后期能立于世界先進行列之中。（3）激光術方面：近年來，激光技術發展很快，我國自1985年以來，更以每年25%以上速度增長，最近又擴大了緊湊型的高功率激光器的應用的范圍，例如，用于激光制造、汽車發動機的發展或用于空間探索的推進器系統改造。（4）互聯網應用方面：推行互聯網思維下的智能制造，蘇州紐威閥門有限公司和三一集團有限公司分別運用CAX系統和SPC工具進行智能制造，提高了效率，建立了一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。通過這幾方面可以看出機電一體化產品概念設計有著很大發展，但是離德國、美國等歐美國家還有一定的差距。
1.2國外研究現狀
機電一體化的相關研究在國外最早在上個世紀60年代開始，在九十年代后期機電一體化進入深入發展階段，并出現了“機電液”和“機電光”等一些新的分支，現階段以德國和美國為代表的發達國家工業化發展已經達到了“工業4.0”，并在國際上處于領先地位。
2未來建立機電一體化的產品概念設計理論與方法的意義
未來建立機電一體化產品概念設計理論與方法意義深遠，在新的技術不斷沖擊下，機電一體化會不斷提高，能提高我國的機械工業化水平，也是社會生產力的必然要求，能在追求特定價值功能的基礎上，實現系統的最優化，能很好地代表當今機械工業主要趨勢。
3未來機電一體化的發展展望
未來，隨著微電子技術和機械電子技術的迅猛發展，機電一體化必將注入更多新的內容，各個學科將繼續相互交叉、相互支持和互相發展，并且機電一體將朝著更加智能化、微型化、系統化和環保化方向發展，總理在政府工作報告中指出，實施“中國制造2025”計劃，堅持創新驅動，智能轉型，強化基礎，綠色發展，加快從制造大國轉向制造強國，并且我國今年推出了“工業互聯網”和“互聯網+”概念，并且在一些高等院校舉辦“互聯網+”創新比賽，并取得不錯的效果，讓機電一體概念設計理論與方法化不斷升級，加強了工業化與信息化的緊密結合，下一階段我們將運用信息—物理融合系統（CPS）,實現大型大型工程系統實時感知、動態控制和信息服務，更好利用機電一體化解決實際問題，不斷促進中國工業化發展。
4結語
在“中國制造2025”計劃的推動下，機電一體化的研究和相關領域必將出現突飛猛進的發展，當然，與機電一體化相結合的技術（機電液和機電光）很多，相信未來在機電一體化的促使下中國工業將邁向“工業4.0”。
作者:于志業 單位:太原科技大學
參考文獻：
[1]孫彥廣。工業智能控制技術與應用[M].北京:科學出版社，2007.
[2]李建勇。機電一體化技術[M].北京:科學出版社，2004.
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關鍵詞：建筑；機電設備；電動機；安裝技術；安裝調試
1 建筑機電設備的安裝原則
1.1 樹立創優意識
優質工程要依靠嚴格的管理、精心的組織以及嚴密的計劃來獲得，所以在工程的準備階段，一定要嚴格按照相關要求，認真做好各方面準備工作，堅持樹立創優意識，在思想上高度重視每一個工程任務，對計劃方案進行精心編制，從而為工程的順利進行提供保障。
1.2 優化圖紙設計管理
所謂優化設計，主要指的是將業主提供的招標圖紙、設計圖或者施工圖作為基本前提，以施工現場的實際情況和國家現行設計規范為基本依據，對施工圖進行繪制，為工程施工提供指導依據。設計圖紙是施工前期的一項重要準備工作，也是建筑施工全過程唯一的指導和參考。在建筑安裝工程施工管理中，進一步加強圖紙設計管理可以為設計圖紙的完整性提供保障，一方面要確保圖紙數量的完整，另一方面還要保障內容的完整。只有進一步優化圖紙設計管理，才能實現施工設計圖的有效性、協調性和系統性。
1.3 組織管理
在建筑機電一體化設備安裝工程中，組織管理發揮著至關重要的作用，并且組織管理的失敗與否在一定程度上與工程的施工進度有著密不可分的聯系。為了進一步加強組織管理，應該將工程項目的實際情況作為基本依據，組建一支執行力較好的管理團隊，認真做好組織管理責任分工和計劃，建立暢通、簡潔的組織溝通交流渠道，確保信息真實、全面、及時的反饋和傳輸，同時要處理好管理中存在的問題，進一步提高團隊的整體素質和水平，為組織管理義務和權利的落實提供保障。
2 安裝主要設備
2.1 安裝遠程處理機
一般來說，各可重構處理單元RPU與樓宇自動控制系統之間的通信是完全透明的，可以利用不同的PRU 對同一個系統進行控制。通常情況下，空調機組是建筑電氣設備自動化系統監控的主要目標，所以在機房中或附近布置好PRU，將空調機組控制系統運用后剩下的輸出輸入接口用來對照明控制、水位信號以及水流量計進行連接。
2.2 安裝輸入設備
在安裝輸入設備時，一定要選擇好合適的位置，尤其是方便維護和調試的地方。由于傳感器的類型有很多，每一種傳感器的產品要求、設計都存在著個體差異性，在安裝方面也具有一定的區別，所以一定要根據產品的實際情況選擇合適的安裝位置。比如水流開關、水管型溫度傳感器、水管流量計以及蒸汽壓力傳感器等就不能安裝在管道焊縫上，而風汽壓力傳感器、風管型濕度傳感器、空氣質量傳感器以及室內溫度傳感器等則不能安裝在出風口和蒸汽放空口處。
2.3 安裝輸出設備
在安裝輸出設備時，也應該結合實際情況，制定合適的安裝方案。比如電動閥門的箭頭、風閥箭頭就應該與水流方向、電動閥門、風門的開閉保持一致。當出現電動閥門的口徑沒有和管道口徑保持一致的問題時，應該及時采取管件漸縮的解決方案，但是閥門的口徑通常應該高于管道口徑2 個檔次，并進行精確計算，盡量與設計要求相符。此外，通常在回水管上安裝電磁與電動調節閥。
3 安裝主要機械設備的方法
3.1 安裝冷水機組
正式安裝前，應該將平面設計圖作為基本依據，對施工現場進行放樣畫線，將機組中心線的位置確定下來，然后對設備進行基礎處理，設備基礎處理符合施工要求后，再開始安裝設備。設備運行到達基礎位置后，運用地腳螺栓套穿，并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊，將設備放下，對墊鐵進行調整，使設備底盤保持水平狀態，并壓實墊鐵。
3.2 安裝水泵
安裝前，現依照設計圖紙確定水泵位置，通過人工的方法將水泵放置在基礎位置上，將地腳螺栓上好，使水泵中心線與基準線基本保持一致，運用墊鐵對設備底座進行調整，使其保持水平狀態，并運用水平尺檢驗；找平找正后，開始灌注混凝土；找正聯軸器，泵與兩連軸節端面、兩軸水平度以及電機軸的同心度之間的間隙滿足驗收要求；試運轉水泵，先對電機進行單獨運轉，轉動方向正常，轉動不存在任何異常情況后，再對聯軸器的連接螺栓進行安裝，安裝之前，先用手將水泵軸轉動，如果沒有出現雜音、卡阻等異常情況，可以進行下一步安裝。人工啟動泵之前，應該先將出口閥門關閉，然后將電機啟動，等泵運轉正常后，再將出口閥門逐步打開，使其保持工作壓力，并對水泵的軸承溫度進行檢查，確保運轉正常。
4 電動機的調試方法
在建筑設備安裝工程中，電動機的安裝調試作為其中的一個重要環節，在一定程度上與安裝質量的提高有著密不可分的聯系。電動機是電梯、水泵、風機等各種設備的核心動力部件，電動機調試包括諸多內容，其中有電動機故障檢查、運行以及啟動等，在完成機電設備的安裝后，通常需要調試各種系統，目的是對安裝調試、制造以及設計的質量進行檢驗，對設備持續工作的可靠性進行驗證，檢測設備性能，確保設備安裝質量。
4.1 認真檢查電動機及控制系統
在啟動電動機前，應該認真檢查電動機及控制系統，一般來說，檢查內容主要包括以下幾個方面：（1）檢查電動機的頻率與電壓與所接頻率和電壓是否一致，接法是否正確，電壓電源是否穩定；（2）運用兆歐表對電動機各相繞組之間的絕緣電阻進行測量，需要注意的是，測試前，應該先將電動機的外部接線拆除。如果測試結果顯示絕緣電阻值偏低，應該先烘干電動機，然后再對絕緣電阻進行測量，完全合格后，才能正式投入使用；（3）對保護電器的整定值進行檢查，是否符合標準，檢查靜、動觸頭是否接觸良好，對電氣控制裝置的型號規格進行檢查，確定是否滿足規定；（4）對電動機的和通風系統進行檢查，確定運行正常。檢查電動機的軸承是否缺油，轉子與定子之間的間隙是否符合要求，間隙處存不存在雜物；（5）對電動機機組周圍進行檢查，查看有沒有影響機組正常運行的雜物，確保電動機組的順利運行。
4.2 重點檢查內容
在電動機運行的過程中，還需要做好全面的檢查，其中包括以下幾方面內容：（1）檢查電壓是否滿足運行要求；（2）檢查電動機所帶動的設備是否正常運行，設備與電動機之間是否正常傳送；（3）在電動機運轉的過程中，檢查是否存在噪音或雜音，電動機旋轉的方向是否與設計要求保持一致；（4）電動機運行的過程中，對電動機的狀態進行全面觀察，有無燒焦味或冒煙。
5 結束語
綜上所述，機電一體化是施工機械未來的發展方向，也是施工自動化得以實現的一個重要基礎。因此，在建筑機電一體化工程中，進一步加強組織管理、質量管理，依據工程實際情況制定針對性施工方案，不僅可以確保施工的順利進行，在一定程度上還能促進工程施工質量的提高，獲得更多的經濟和社會效益。
【參考文獻】
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關鍵詞：電視；攝像技術；畫面構圖藝術
隨著人們生活水平的不斷提高，家用攝像機的普及率也越來越高，很多攝像愛好者對電視攝像技術的興趣也與日俱增。作為電視攝像技術中最為重要的組成部分，電視畫面構圖藝術是衡量攝像人員技術水平的主要指標之一。電視畫面構圖藝術是一種空間藝術，電視攝像工作者或廣大攝像愛好者需要在有限的畫面空間里對人物以及景物進行合理的布局，以充分體現出作品的主體思想，獲得一定的藝術感染力。
1 電視攝像構圖藝術的特點和形式
攝像構圖的主要目的是為了表現作品的主體思想，在這個過程中需要運用生動的藝術形象，將人、物、景等被攝對象以一定的審美規律在電視畫面中進行布局，形成一個藝術整體，從而傳達出作者的思想感情。
1.1 電視攝像構圖的主要特點
作為一種綜合性很強的視覺藝術，電視具有造型藝術的基本特點，一些構圖原理也在電視攝像畫面構圖中得到了廣泛運用。另外，電視攝像畫面構圖又具有鮮明的特點，主要表現如下：
1.運動性
在攝像構圖中運動性是一個最顯著的特點，它主要體現在攝像機自身的運動和被攝對象的運動等方面，同時它還能在畫面上體現出這種運動的效果，被攝對象和攝像機在運動的過程中都會對畫面構圖結構與視覺重點、畫面的透視關系產生一定的影響。與繪畫和攝影相比，電視攝像記錄的是一個運動的過程。由于電視畫面中被攝主體的運動性，拍攝人員需要對整個過程畫面進行合理的布局和安排，以獲得相應的構圖效果，而不是像繪畫和攝影那樣選擇某個特定的瞬間。因此，要做好電視攝像工作，除了要具備一定的構圖布局能力，還需要具備對運動的過程進行總體把握的能力。
2.限定性
電視攝像畫面構圖具有明顯的限定性，首先，它必須按照4：3（16：9）的畫幅進行攝像，在畫幅上受到了一定的限定。其次，它還在時間上受到了限定。一般而言，電視攝像必須在拍攝現場一次完成，不能像攝影那樣可以對照片進行任意的剪裁，也不能像繪畫那樣對草圖進行反復審視和修改。
3.整體性
攝影和繪畫往往只需要一幅畫面就可以滿足具體的要求，在構圖的時候只需要對這幅畫面進行合理布局就算完成了任務。而攝像機在反映現實生活時，往往需要拍攝很多畫面，而且這些畫面還具有一定的連續性。因此，在構圖的時候，不僅要考慮單個畫面的效果，還要從上、下畫面的關系和整體效果上進行綜合考慮。從這點上來看，電視攝像構圖具有很明顯的連續性和整體性，與攝影和繪畫的構圖存在著很大的區別。
1.2 電視攝像構圖的形式
從電視畫面的結構來看，電視攝像畫面主要有靜態構圖和動態構圖這兩種基本形式。第一，靜態構圖。這種構圖形式主要采用機位固定、鏡頭光軸固定以及鏡頭焦距固定等固定攝像的方法來對相對靜止的對象進行表現。由于被攝對象處于暫時的靜止狀態，因此與攝影和繪畫構圖具有較多的共同之處，但是電視攝像構圖可以表現被攝對象的時間過程和動勢。靜態構圖其實是一種心理體現，拍攝的時候攝像者的視點和視線要處于固定的情況下，這樣才能看清被攝對象。第二，動態構圖。當攝像機或被攝對象處于運動狀態時，這時候就會使畫面構圖組合發生連續的、間斷性的變化，這就是動態構圖，它是電視畫面所特有的構圖方式。在動態構圖下，攝像機或被攝對象要么同時處于運動狀態，要么分別處于運動狀態，這樣才能使畫面內的視覺形象發生連續或間斷的變化。
2 電視攝像畫面構圖藝術的主要內容
2.1 靜態構圖的基本原則
雖然電視畫面以表現運動物體為主，但靜態構圖是電視畫面構圖的基礎。因此，要對電視攝像構圖藝術進行探討，必須要掌握電視攝像靜態構圖的基本原則，這些基本原則主要有以下幾點：
1.要突出主體
突出主體形象是構圖的首要任務之一，要對主體的位置進行合理的選擇和安排，處理好主體與各方面的關系，做到相互照應、主次分明。在實際工作中，拍攝人員往往對主體進行特寫、近景以及中景處理，有時候會以跟鏡頭的方式使主體呈現在畫面的結構中心。一般而言，表現方法主要分為兩種：直接表現法和間接突出法。直接表現法是為主體提供最大的畫面面積、最佳的照明效果以及最突出的位置，將其呈現在觀眾面前，例如在設計和制作電視專題片時就常常采取這種表現手法，該專題片名為《塑料成癮》，讓拍攝者出現在專題片的視頻前面，向受眾講述塑料的危害，起到了很明顯的突出主體的作用，見圖2.1；而間接突出法則主要采用渲染氣氛或烘托環境等方式對主體進行間接的強調和展現。
2.要善于活用線條
在畫面構成中，線條發揮了非常關鍵的作用。它是指畫面形象或影像的明暗分界線和形象之間的連接線，這種線條是最富有表現力的構圖手段之一，在電視攝像中的使用范圍很廣。在拍攝過程中，要善于提煉被攝對象的主要線條，以利于主體的表達。在選擇線條時，要從實際拍攝的需要出發，以獲得更好的拍攝效果。例如，水平線條有向兩側伸展的趨勢，能給人帶來一種遼闊、寬廣的感覺，在拍攝海洋、大地、湖泊以及草原時宜以水平線為主線條。而垂直線條具有一種上下伸展的動勢，可以使主體呈現一種挺拔、高聳和修長的狀態。例如，拍攝行進中的隊列、參天的大樹以及高聳的大廈時就會產生這種感覺。斜線在畫面中是一種非垂直、非水平的直線，這種線條不僅會使不動的物體產生動勢，而且還會強化運動的物體。曲線則具有較強的韻律感和流動感，能起到引導視線向縱深發展的作用，使畫面有一種起伏舒展的美感。
3.巧用造型
如果將自然界的各種景物按照一定的視覺習慣和規律進行排列，它們都可以成為具有一定線條和造型的組合體。在畫面構圖時，有時候會出現作品的畫面結構和某些符號或字母相似的情況，為了便于攝像者的理解和分析，往往采用這些符號或字母對構圖進行命名。這些造型構圖是對構圖形式的抽象化解釋，同時也是實現構圖條理化的有效途徑。
2.2 電視畫面的動態構圖藝術
動態構圖是一種“運動”的構圖方式，這種構圖方式是電視換面構圖的基本特征。要處理好動態構圖，必須要具備一定的靜態構圖功底，這樣才能安排好主、陪體，也能有效的解決畫面平衡等問題。一般來說，動態構圖主要表現為內部運動構圖、外部運動構圖、綜合運動構圖以及開放式構圖等四種形式。第一，內部運動構圖。這種構圖形式是在機位和鏡頭不動的情況下，通過畫面中的形象運動來體現動感。第二，外部運動構圖。這種構圖形式是指在畫面內部物像基本不動的情況下，使畫面外部鏡頭產生一定的運動。進行電視攝像時，主要通過鏡頭本身的推、拉、搖、移來體現。第三、綜合運動構圖。這種構圖形式綜合了畫面內部運動構圖和畫面外部構圖的主要特點，往往在使用過程中既有所側重，又進行綜合考慮，從而獲得預期的動態構圖效果，見圖2.2。
3 總結
綜上所述，電視畫面構圖是一種攝像創作藝術，它貫穿于攝像工作的始終，在模式和原則上往往具有不確定性，在實際的工作中需要具體問題具體分析，還要在立意、主體對象、畫面以及基調色彩搭配等方面做到精益求精，這樣才能創造出觀眾喜聞樂見的優秀作品。
參考文獻
[1]楊嘉怡.電視攝像技術中的畫面構圖藝術[J].陜西理工大學學報（社會科學版），2010（2）.
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關鍵詞 光機電 故障規律
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A
1研究思路
在充分調研的基礎上，獲取光機電設備在使用維修中積累的歷史數據，主要包括日常使用維護中有關裝備故障和技術狀況的數據、利用隨裝儀表和外部測試設備測得的裝備技術狀況數據、在實際維修過程中測得的各種有關故障和技術狀況的數據；借助數理統計方法和工具，通過對數據的分析，研究故障現象和技術狀況數據中隱含的規律，分析設備各部件發生故障的時機和頻率；通過對設備功能結構的分析，借助故障模式影響及危害性分析、故障樹分析等理論和工具，分析可能出現的故障模式、各故障之間的關系、故障可能導致的后果；根據設備工作條件和使用操作規程，將以上研究結果進行有機整合，獲取設備的故障規律和技術狀況變化規律。
2故障模式
故障模式一般按發生故障時的現象來描述。由于受現場條件的限制，觀察到或測量到的故障現象可能是系統的，也可能是局部的。針對設備結構的不同層次，其故障模式有互為因果的關系。因此，進行故障分析時，需要在調查、了解產品發生故障現場所記錄的系統或分系統故障模式的基礎上，通過分析、試驗逐步追查到組件、部件或零件級的故障模式，并找出故障產生的機理。
3故障規律研究的一般程序
3.1現場調查
（1）收集背景數據和使用條件，主要內容有：部件發生故障的日期、時間（時間范圍）、損壞程度、操作階段、有無反常情況。
（2）故障件的現場資料。包括圖像、影視等資料。
（3）故障件的歷史資料。主要包括：部件名稱、標記、制造編號，部件功能、使用材料，發生故障時的使用時間，設計圖樣、說明書，指導部件生產、制造、檢驗和操作規范，生產廠家驗收技術報告和質量控制報告，使用情況記錄，過去故障情況記錄和維修報告。
（4）對故障件進行初步檢查。
（5）故障件的鑒別、保存和清洗。
3.2分析并確定故障原因和故障機理
（1）故障件的檢查分析，包括無損探傷檢驗、機械性能試驗、斷口的宏觀與微觀檢查與分析、化學分析等。
（2）必要的理論分析和計算。包括強度、疲勞、斷裂力學分析與計算等。
（3）初步確定故障原因和機理。
（4）模擬試驗，確定故障原因與機理。
3.3分析結論
每一件故障分析工作做到一定階段或試驗結束時，都要對所獲得的全部資料調查記錄、測試數據，按設計、材料、制造、使用四個方面是否有問題進行集中歸納、綜合分析和判斷處理，逐步形成初步的簡明結論。
對設計和材料的要求以說明書為準，對制造過程以故障件的分析檢測結果為準，而對使用則以操作規程為準，反復核對其中的差異，這種差異能夠說明故障的起因。
故障分析結束時必須提出一個結論明確、建議中肯的報告，一方面為改進工作、積累資料、交流經驗，另一方面明確責任。
分析報告內容一般包括：故障分析結論；改進措施與建議及對改進效果的預計；故障分析報告提交相關部門，并反饋給有關生產單位；必要時應對改進措施的執行情況進行跟蹤和管理。
4故障數據收集與分析
對故障數據的收集與分析是開展光機電設備維修方案的基礎與前提。應當通過故障數據收集與分析，掌握設備的故障模式、故障后果、故障原因和故障率時間變化的情況。
通過對故障數據的分析，可以確定故障出現的頻率和后果，根據故障出現頻率和故障后果、故障性質的不同，可以采用不同的策略。對于出現頻率低、后果較輕的故障，可以采用修復性維修或改進性維修加以處理。而出現頻率雖然低，但是后果嚴重的故障則需要進一步分析該故障是否能夠預防，能夠預防的，根據邏輯決斷圖繼續進行判斷，不能預防的，則需要進行修復性維修或改進性維修。對于出現頻率較高的故障，則可通過研究其壽命分布，為后續優化奠定基礎。需要注意的是出現頻率的高低同統計時間的長短有必然的聯系，統計時間段越長，故障出現的次數自然增加。隨著設備使用時間的增長，能夠統計到設備的一些故障，可以依據現有數據，獲取該零部件的壽命分布。但這并不意味著當前時間段內的壽命分布就是該零部件的真實完整的壽命分布。在條件允許時，應當盡可能多的收集故障數據，并根據實際情況隨時進行調整與補充。
5故障統計分析方法
設備的使用壽命是有限的，其技術狀況隨使用時間的延長而逐漸劣化，發生故障的可能性也會隨著時間的推遲而變化，它是時間的函數。另外，故障的發生又具有隨機性，無論哪一種故障都很難預料它的確切發生時間，因而，可用故障概論分布函數、故障概論密度函數、平均故障時間間隔、故障率函數等概率統計的方法從宏觀上大致描述故障的規律性。
光機電一體化設備作為一個復雜系統是由許多不同零部件構成的，結構的復雜化使得故障模式呈多樣化趨勢，故障率隨時間的發展規律也呈現多樣化的特點，主要的故障分布有威布爾分布、指數分布和對數正態分布。
6小結
通過對使用、維修數據的收集與分析，運用現代數據統計分析理論，可以系統全面地研究其故障規律和技術狀況變化情況，對于優化產品設計具有重要的指導意義。
參考文獻
[1] 洪光，李洪儒.基于可靠性仿真的導彈電子裝備故障規律建模研究[J].第一屆維修工程國際學術會議論文集，2006.
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關鍵詞：一次設備 優化 變壓器 GIS開關柜
中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0009-02
隨著社會的快速發展，未來要建設的高速鐵路項目越來越多。高速鐵路因為速度快、負荷大、可靠性要求高，所以對牽引變電系統提出了更高的要求。在普速鐵路和現已開通的高速鐵路的牽引變電系統一次設備的運行狀況調查分析基礎上，根據實踐中總結的經驗，對高速鐵路一次設備進行優化設計，成為高鐵設計者必然面對的難題。優化設計后既可以提高性價比又降低了故障的概率，為今后高鐵牽引變電系統的設計及改造提供參考。
1 高速鐵路牽引變電系統的特點和對一次設備的基本要求
1.1 高速鐵路牽引變電系統的特點
（1）速度快，空氣阻力大。高速鐵路的試驗速度已經超500km/h，最高運行時速300km。
（2）客運量大，供電距離長，且具有明顯的時段特征。高速列車負載率高，受電時間長。要求電力機車牽引功率大，牽引供電系統應具有對各種集中負荷供電的能力。
（3）可靠性要求高。要求供電系統供電質量和接觸網受流質量高。高鐵牽引負荷是國家電力系統的I級負荷，它應有獨立的雙回路電源供電，且采用互不影響的兩回220kV及以上（普鐵一般為110kV）電源供電。
1.2 高速鐵路對一次設備的基本要求
一次設備是高鐵牽引變電系統的主體，設備故障會造成嚴重后果，在對一次設備進行設計和選擇時，應滿足運行可靠、工作靈活的要求，同時還必須考慮經濟條件。
（1）應能可靠地在規定的工作電壓及電流下工作，應有足夠的絕緣強度和載流能力。
（2）用于切斷載流電路的開關設備，應具有足夠的熄滅電弧的能力。
（3）對電路運行狀態進行監視、測量的電器元件（如電壓、電流互感器）應能滿足測量精度的要求；還應在高電壓或大電流的作用下不至于飽和。
2 高鐵牽引變壓器的優化設計
2.1 高鐵牽引變壓器接線方式的優化
2.1.1 普鐵牽引變壓器的接線方式現狀分析
目前普鐵牽引變壓器的主要接線型式有YN，d11三相接線，優點為變壓器結構相對簡單，因中性點接地，因此變壓器造價較低，供電安全可靠性好；主要缺點是變壓器的容量不能充分利用，輸出容量只能達到其額定容量的75.6%。
單相接線變壓器主要優點是容量利用率為100%，且變電所的主接線簡單、設備少、占地面積小、投資少，缺點是在三相系統形成較大的負序電流。
V，V接線變壓器的優點是容量利用率為100%，而且可以供給所內及地區三相負荷，對牽引網還可實行雙邊供電，對系統的負序影響減??；缺點是當一臺牽引變壓器故障時，另一臺進行跨相供電，即兼供左右兩臂的牽引網負荷，需要一個倒閘過程，在此倒閘過程完成前，故障變壓器原來供電的牽引負荷將中斷供電。
斯科特（Scott）接線方式變壓器優點為當M座和T座兩供電臂電流相等，且功率因數相同時，原邊三相電流對稱，變壓器容量能全部利用；缺點是斯科特接線變壓器制造難度大，繞組需按全絕緣設計，變壓器造價較高。
2.1.2 高鐵牽引變壓器接線方式的優化
為提高高鐵牽引變電系統的可靠性同時提高變壓器容量的利用率，改善牽引變電所對電力系統的負序影響，高鐵牽引變壓器接線方式在普鐵牽引變壓器接線方式基礎上進行了改進。目前高鐵上采用的牽引變壓器接線形式主要有以下三種類型： V/V型接線、V/X接線、純單相接線。V/V型接線在直供方式大量采用，V/X接線和純單相接線在AT供電方式采用。因高鐵目前的發展趨勢是采用AT供電方式，純單相接線又存在負序電流較大的問題，所以推薦的優化方案是：接線方式采用V/X接線。其接線特點為原邊繞組作V形連接，接三相電力系統的AB和BC相；副邊繞組各引出中間接地點，為X的中心點，接鋼軌，T繞組連接接觸網，F繞組連接正饋線。兩臺純單相變壓器組成的V/X接線如圖1所示。在高鐵牽引變電所設置四臺單相牽引變壓器（普鐵只設置兩臺變壓器），為固定備用方式，兩臺運行，兩臺固定備用。圖2為采用V/X接線牽引變壓器的外觀示意圖。
2.2 高鐵牽引變壓器的選型
根據現有高鐵牽引變電所運行經驗，推薦采用220kV/2×27.5kV的油浸自冷式變壓器。主變壓器油箱采用鐘罩式結構，充以25號變壓器油，每相油箱上有2只壓力釋放閥、1只水銀溫度計、2套油面溫度控制器，采用油浸自冷式結構，預留風冷風機接口，儲油柜采用波紋式儲油柜，波紋管連接。高壓采用帶電動操作機構的無勵磁調壓分接開關。每相油箱上裝鐵心接地套管，接地線經支撐絕緣子引至油箱下部的接地標志處，以便于變壓器鐵心可靠接地及測量對地電流。投入運行時，壓力釋放閥處于開啟狀態。
3 互感器的優化設計
3.1 電流互感器的優化
高鐵牽引變電所220kV側推薦采用油浸式電流互感器。器身由一次繞組和二次繞組組成，一次繞組為“U”形，一次導線為兩瓣半圓鋁管。主絕緣為電容式油紙絕緣，用高壓電纜紙包繞在一次繞組上，其間設若干個電容屏，內屏接高電位，外屏接地。一次繞組分為兩段，共四個出頭，均由儲油柜引出，通過改變儲油柜外部連接片的接線方式來改變電流比。二次繞組組合在一起后固定在一次繞組下部的支架上。所用的變壓器油經充分脫氣脫水處理后在真空的狀態下注入。這種互感器為全密封結構，頂部裝有不銹鋼制成的疊形波紋式膨脹器，使之內部與空氣隔離，防止其內部的變壓器油受潮，運行中應保密封完好。膨脹器由排氣嘴、閥芯、注油嘴、油位指針、疊形波紋管等組成。油位指針與膨脹器內油位同步升降，從外殼視察窗上可清晰觀察到油位的變化情況。
3.2 電壓互感器的優化
高鐵牽引變電所220kV側推薦采用電容式電壓互感器。該互感器為組合式單柱結構，由電容分壓器及電磁單元部分組成。電容分壓器由幾臺耦合電容器串聯疊裝組成；電磁場單元裝置由中間變壓器、補償電抗器、速飽和阻尼器組成，共同裝在一個油箱內。
4 高壓開關設備的優化設計
4.1 220kV側斷路器的優化
220kV側推薦采用SF6斷路器。由于SF6氣體化學性能穩定、不易電離，滅弧和絕緣能力強，使SF6斷路器具有開斷力強且允許連續開斷多次、檢修周期長、維護方便、費用低等優點，高鐵中大都用于一次側。這種斷路器的優點是SF6氣體兼用作滅弧和絕緣介質。SF6氣體在吹弧過程中不排向大氣，而是循環使用。
4.2 27.5kV側開關設備優化
27.5kV側開關設備推薦采用GIS開關柜代替傳統的分散元件。GIS開關柜具有免維護、可靠性高、小型化、布置簡單、美觀，集成程度高、安裝施工簡單方便、節省房屋面積和占地面積等優點，牽引變電所27.5kV配電設備通常采用集斷路器、隔離開關、互感器、避雷器、連接母線為一體的GIS開關柜。
隔離開關的優化：需要改變運行方式的開關采用電動隔離開關，需要當地檢修操作采用的隔離開關采用手動隔離開關。
5 其他輔助一次設備的優化設計
5.1 輸電線路的優化
牽引變電所2×27.5kV和1×27.5kVSF6氣體絕緣開關柜的引進、引出線和至接觸網開關的上網供電線推薦采用電纜線，其它供電線采用架空線。電纜線主要采用銅芯、交聯聚乙烯絕緣電纜。國內牽引變電所標稱電壓為27.5kV，且根據系統不同及電網的波動情況，最高電壓可達到31.5kV。所以根據國內的牽引供電系統的特點，確定電纜電壓為27.5kV。
5.2 不設無功補償，預留濾波裝置的場地
高鐵電動車組負荷特性表現為功率因數高，無需在各高鐵牽引變電所內設置無功補償裝置。動車組諧波的含有率總體水平比交直傳動大大降低，頻譜比交直傳動機車寬，可能會產生諧振，為系統穩定性和安全起見，推薦按預留濾波場地設計。
6 結語
隨著我國高速鐵路開通線路的逐漸增多，對于高鐵牽引變電系統一次設備的運行維護經驗也越來越豐富，根據現有的實踐經驗對高速鐵路的牽引變電系統一次設備進行優化設計，提高設備可靠性降低故障率是完全可行的。相信不久的將來，我國高速鐵路技術將會不斷提高，走出國門，促進國內和世界經濟的提速和發展。
參考文獻
[1] 焦現偉.高速鐵路與普速鐵路變配電系統[J].才智，2011（13）.
[2]中國鐵路總公司.高速鐵路牽引變電所技術[J].中國鐵道出版社，2014（6）.
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[關鍵詞]任職教育；機電一體化；教學設計
[中圖分類號] G41 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）03-0040-02
課程是軍隊任職院校構建人才培養體系的基本單元，也是人才培養過程的基本載體。課程教學設計是對教學實施的系統構思，通過教學設計將教育理念、教學方法與任職教育實踐結合起來，對于保證教學活動的順利進行，提高教學質量有著至關重要的作用。只有優化教學設計，才能形成人才培養優勢。[1]因此，任職教育的課程教學設計必須突出任職教育特點，達到改善認知結構、培養任職能力、提高綜合素質的目的。
一、課程的性質與地位
機電一體化技術課程是依據光學引導專業士官人才培養目標的需求而設置的一門課程，是士官大專光學引導專業的一門任職基礎課程，屬于理論性和實踐性都較強的主干課程，計劃60學時。本課程在整個課程體系中處于承上啟下的地位。一方面，它是對前面所學通用基礎課程的一個歸納提煉；另一方面，它又為后續的任職崗位課程奠定基礎。本課程的主要任務在于為學員操控、保養、修理光學引導設備奠定電氣與自動控制方面的理論基礎，樹立理論聯系實裝的觀點，提高學員運用理論知識分析、排查設備故障的能力。學習好本課程，對促進學員自身專業技能的提高，履行好崗位職責有重要作用。
二、教學對象分析
本課程的教學對象為士官大專學員。通過近幾期的教學情況分析，教學對象有如下幾個共同的特點。
（一）學員人數少
由于專業所限，每期學員目前只有6-10人，課堂秩序比較好管理，實驗分組比較容易，利于開展實施小班化教學，教學針對性更強。
（二）專業基礎弱
所有學員都來自基層部隊，文化程度大都是高中和中專。由于光學引導專業是一個新興的專業，學員入學前在部隊所從事的崗位和工作與現在所學專業基本都不相符，甚至有不少學員來自警衛連、炊事班，總體來說，學員的專業理論基礎差。這就需要在授課過程中根據學員的實際情況來補充相應的基礎知識。
（三）學習熱情高
由于學員對以后所從事的崗位比較感興趣，希望在校期間盡可能多地了解與以后任職崗位有關的理論知識，并且掌握以后執掌裝備的操作技能，思想也比較活躍，求知欲望強，學習積極性好。在實踐教學條件允許的情況下，可以適當地多安排實踐學時，提高學員的實際動手能力。
三、課程教學設計
根據課程的性質地位以及教學對象的特點，我們制定了本課程的教學設計改革方案，主要從內容選取、手段設計和考核方式三個方面進行了探索。
（一）內容選取
機電一體化技術是很多普通高校開設的一門專業基礎課程，市面上也有很多配套的成熟教材。雖然不同的教材側重點有所區別，適用的專業也各不相同，但教材內容大多是根據機電一體化技術系統的幾個組成部分，分為機械零部件、傳感檢測技術、伺服驅動技術和計算機控制技術這幾個主要模塊。[2]
任職教育與學歷教育相比，其最大的特點就是崗位指向性明確。光學引導專業的任職崗位課程主要就是幾型光學引導設備。根據設備機電結合和學員基礎薄弱的特點，基于“必需、夠用”的原則，我們對教學內容進行了優化重組，自編的教材主要包括以下章節。
1.概論。主要從機電一體化技術概念出發，分別介紹機電一體化技術的發展概況，機電一體化技術系統的分類、基本組成、關鍵技術等，最終落腳于機電一體化技術在光學引導設備中的典型應用，旨在幫助學員盡快建立起機電一體化技術的基本概念。
2.機械基礎。主要介紹機械聯接、機械傳動的基本知識，并介紹軸、軸承、聯軸器、彈簧等常用的機械零件。由于學員在此前的基礎課程中并沒有涉及機械部分，而光學引導設備中又涉及一些典型的機械結構，所以本章只介紹一些最基本的機械概念，而不涉及機械設計相關的內容。零機械基礎的學員通過本章學習可以在短時間內建立一定的機械基礎，從而能夠在后續的學習中理解相關設備的結構組成與聯接關系。
3.低壓電器。本章是根據學員沒有低壓電器基礎，而后續電氣控制又需要了解低壓電器的實際情況而設計的。內容主要從低壓電器的分類和組成入手，分別介紹主令電器、熔斷器、接觸器、開關電器、繼電器等常用低壓電器的結構組成、工作原理、特點及其應用，力求使學員能比較全面地認識和了解低壓電器，為正確選擇和合理使用這些低壓電器打下基礎。
4.電氣識圖。這是普通機電一體化技術教材中所沒有的部分，這也是針對學員沒有電氣控制基礎而專門設置的章節。章節內容主要介紹電氣圖的組成、常用符號、繪制原則等基本知識，以及一些典型的控制電路，以使學員掌握電氣圖識讀的基本方法。
5.電機原理。按照直流電機、變壓器、三相異步電機、伺服電機、步進電機和力矩電機的順序，介紹其結構組成和工作原理，以使學員對電機有一個簡單的認識，并了解不同電機的控制原理。本章只注重知識點的廣度，而不側重知識點的深度，主要進行一些定性分析，而不過多地進行公式推導。
6.檢測元件。主要介紹在光學引導設備中應用較為廣泛的角度檢測元件、溫度檢測元件和速度檢測元件。
7.PLC控制器。重點闡述目前在光學引導設備中應用最為廣泛的PLC控制器，主要介紹PLC的基本知識、硬件結構和軟件編程。
