高海拔高速运行高铁车顶绝缘子风压分布及海拔修正

车顶绝缘子是高铁动车组列车重要的组成部件,高海拔地区运行中车顶绝缘子在高速气流作用下周围风压分布形成负压区导致其综合气压远低于实际海拔对应的气压进而影响车顶绝缘子电气性能。该文基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD),建立仿真模型,分析高速气流作用下车顶绝缘子周围风压分布特性及影响因素,并提出高海拔高速气流综合作用下车顶绝缘子电气强度修正方法。结果表明:车顶绝缘子的风压低值分布在侧风面伞裙根部(大伞在下表面根部,小伞在上表面根部);迎风面风压、背风面和侧风面风压的绝对值都随风速的增大呈指数增长,且海拔越低,增长越快;攻角为80°左右时将形成更明显的低压区;海拔4000m、运行速度为360km/h综合作用下车顶绝缘子形成负压相当于4599米海拔对应的气压,车顶绝缘子外绝缘修正应予以考虑。

车顶焊缝涂胶机器人智能视觉系统设计与实现

车顶焊缝是车身密封性最重要、最常用,也是最薄弱的一环,同时也是车身密封性检测中重要组成部分。为了提高车顶焊缝的涂胶质量,必须对其进行准确的检测与涂胶控制。为了使焊接机器人能与车顶焊缝同时实现涂胶,以激光跟踪仪为主要测量仪器,针对车顶焊缝涂胶的需求,设计了一套基于激光跟踪仪的视觉系统,并在此基础上提出了一种基于圆心检测的涂胶策略。该系统能在焊枪扫描过程中实时识别目标对象,通过对目标对象的距离、旋转角度和圆心等参数进行测量,实现对涂胶路径的实时控制。

基于多项式代理模型的车顶绝缘子背风侧沿面压力优化研究

高速气流下,车顶绝缘子背风侧出现低气压会使得闪络电压降低,影响列车安全运行,为了改善车顶绝缘子背风侧的低气压现象,使用代理模型对车顶绝缘子结构参数进行优化。在车顶绝缘子结构参数上选取了伞裙上、下倾角以及伞裙间距作为因子,以绝缘子背风侧沿面压力的最小值作为响应,采用全因子试验设计方法获取样本数据,并对因子的主效应和交互效应进行分析,在此基础上建立多项式代理模型,进一步得到最佳的结构参数,最后进行闪络试验验证其有效性。结果表明:伞裙上、下倾角的主效应与伞裙间距相比更加显著,各因子之间没有显著的交互效应;最佳参数:伞裙上、下倾角分别为8°和0°,伞裙间距为45mm,背风侧沿面压力最小值提高了25.62%,同时压力平均值提高了42.47%;在100m/s的风速条件下,车顶绝缘子的闪络电压提高了16.80%。研究结果可以为车顶绝缘子结构设计提供参考。

基于深度学习车顶焊缝涂胶机械臂研究

为提高汽车工艺涂胶质量及机械臂作业效率,针对基于深度学习的双目视觉车顶焊缝涂胶机械臂系统,提出了一种SEmYOLOv5算法,在主干网络上增加SE(squeeze and excitation)注意力机制,同时在颈部网络上增加一组采样模块,提高焊缝的识别能力。对提取到的图像进行图像处理,使得更好的提取车顶焊缝的特征信息从而得到特征点坐标,采用B样条曲线法对机械臂进行轨迹规划。改进后的算法相较原YOLOv5算法的mAP值提升了6.76%,针对该系统进行实验并验证了提出的基于深度学习的双目视觉车顶焊缝涂胶机械臂系统的有效性。

动车组车顶多响应灵敏度优化分析

为了提升动车组车顶结构刚度,减小质量,并研究车顶结构优化对整车弯曲刚度的影响程度,对其进行多目标尺寸优化。基于整车垂向静载荷工况分析结果和位移插值技术建立动车组车顶子模型,采用折衷规划法将多个子目标拟合为一个多目标函数,同时提出一种多响应灵敏度分析,从而选取符合要求的构件进行优化。经优化车顶子模型质量减小5.5%,垂向最大变形减小8.6%,同时一阶垂弯频率提升2.5%。采用优化后的板梁数据重新计算整车的垂向静载荷工况,结果表明整车弯曲刚度提升3.2%,说明可通过提升车顶刚度性能进而提升整车刚度,为动车组车顶优化设计提供技术参考。

动车组车顶隔离开关用支柱绝缘子污秽状态下的电场分布特性研究

研究污秽状态下支柱绝缘子的电场分布特性有助于理解其放电机理。文中以FQJG2-30-16-400-M型车顶复合支柱绝缘子为研究对象,进行如下研究:对绝缘子表面进行淋雨试验,同时施加40 kV工频电压,靠近金具部分的伞裙首先发生闪络,且出现了干燥带,伞裙边缘形成大粒径的水珠时,容易引发表面放电。利用COMSOL有限元分析软件在绝缘子靠近金具的伞裙表面设置干燥带和水珠,护套表面存在干燥带时,电场畸变明显,杆径处的干燥带场强最大,上表面干燥带场强大于下表面干燥带场强,干燥带场强最大值随着干燥带数量增加反而减小。绝缘子表面出现水珠时,水珠附近的场强明显增大,越靠近中轴线水珠表面电场强度越大。靠近高压端的水珠的最大电场强度受半径的影响较大,低压端则不明显。

镂空式车顶扰流板关键参数对两厢车空气阻力的影响

镂空式车顶扰流板已成为一种汽车造型设计的新思路,对整车空气动力性能也有极大的影响。为了研究镂空式车顶扰流板对整车空气阻力系数的影响,基于比亚迪某款带有镂空式车顶扰流板的两厢车型,以CFD仿真为主要开发工具,分别研究了扰流板角度、镂空通道和D柱扰流板的影响,并与风洞试验结果进行对标。研究发现,镂空式车顶扰流板的角度减小,镂空通道与后风挡距离减小,以及D柱扰流板延伸长度增大均会导致顶部尾流增大,使尾流上下匹配关系发生变化。当上下尾流匹配性更好时,空气阻力系数更低。该研究结果可为后续镂空式车顶扰流板的开发提供经验。

基于YOLOv5s模型的地铁列车车顶关键部件检测算法研究

针对目前地铁列车车顶部件检查主要依靠人工,劳动强度大、漏检率高等问题,提出了一种基于YOLOv5s模型的地铁列车车顶关键部件检测算法。考虑现场算力不足的实际情况,对YOLOv5s模型进行轻量化设计,将YOLOv5s模型Backbone中的C3模块替换为Ghost_C3模块,并改用Ghost卷积取代YOLOv5s模型中的传统卷积,从而降低模型复杂度和计算量;为补偿轻量化设计带来的模型性能降低的损失,在Ghost_C3模块中引入CA注意力机制,加强对关键部件的特征感知,从而提升模型精度。实验结果表明,改进的YOLOv5s模型每秒传输帧数为102.04 f/s,mAP为97.98%,Pars为4.47 MB,FLOPs为10.2 GB,相比于原有YOLOv5s模型,mAP提升1.36%,Pars减少33.98%且FLOPs减少36.65%,所提算法能够为后续的地铁列车车顶关键部件服役状态辨识提供技术支撑。

基于车身轻量化的玄武岩纤维汽车顶盖设计与分析

汽车轻量化不仅有利于降低环境污染,而且还能够提升汽车的安全环保性能,为研究新型复合材料玄武岩纤维应用于汽车零部件可以优化性能、减轻质量,该文以玄武岩纤维复合材料来设计汽车部件之一的车顶,并运用ABAQUS对其进行仿真分析,对比其性能相较于其他轻量化材料和金属材料的优劣。该分析可为新型复合材料应用于汽车零部件设计提供参考。

电动列车车顶绝缘端子清洁机器人的设计与应用

设计一种电动列车车顶绝缘端子清洁机器人,采用电动驱动方式,具有自主清洁、高效、安全可靠等特点,可有效提高列车车顶绝缘端子的绝缘性能,降低列车运行过程中的安全隐患,为列车维护和保养提供一种创新的解决方案。

动车组车顶绝缘子清洗装置应用研究

动车组绝缘子安装在车顶,运行过程中绝缘子会撞击蚊虫、飞蛾等小昆虫,而小昆虫尸体粘性较强,再加上灰尘等,导致绝缘子脏污。当污垢积攒过多时容易引发绝缘子的闪络,影响动车组的运行安全,因此需进行日常清洁。动车组车顶绝缘子清洁方式为人工擦拭,作业人员使用毛巾对绝缘子主体、伞裙表面进行反复擦拭,将表面粘附的脏污清理干净。目前绝缘子清洁作业存在清洁工作量较大,清洁作业效率低等问题。为解决上述问题,通过运用机械设计开发,研制了一套手持式动车组车顶绝缘子清洗装置。本装置整体为夹持机构,具有滚筒快拆功能,装置轻便,操作简单,清洗效果良好,能有效减少作业人员劳动强度并提 高作业效率。

高铁车顶设备气动优化设计与流体力学分析

高铁车顶设备的气动性能直接影响列车的效率和能耗。通过流体力学分析的方法对高铁车顶设备进行气动优化设计,可以有效降低风阻提高列车的整体性能,采用计算流体力学仿真和风洞试验等方法对不同形状和布局的车顶设备进行了分析和比较,结果表明流线型设计和合理的设备间距可以显著降低气动阻力,基于分析结果提出了优化的车顶设备设计方案,风阻降低15%能耗降低8%,研究成果为高铁车顶设备气动优化设计提供了理论依据和实践指导。

不同污秽状态下车顶绝缘子泄漏电流变化特性研究

车顶绝缘子的污秽放电严重威胁动车组列车的安全稳定运行,泄漏电流是表征绝缘子运行状态的综合特征量,研究车顶绝缘子泄漏电流变化特性的影响因素。首先,搭建了污秽实验与泄漏电流检测平台,制备了不同污秽程度的绝缘子样品;然后,通过无线采集装置获取不同污秽、不同电压等级和湿润程度下的车顶绝缘子泄漏电流;最后,分析了污秽程度、电压等级、湿润程度3个变量对泄漏电流的影响关系以及变量间的协同作用。结果表明:伞裙表面湿润对污秽程度和泄漏电流之间的正比例关系呈现协同作用,泄漏电流增长率从22.76%增大为119.35%;以单位伞裙面积水分含量表征湿润情况,复合绝缘子伞裙表面最恶劣的湿润程度为16mg/cm^(2)左右,此时泄漏电流最大。研究结果对于车顶绝缘子的状态监测具有指导意义。

铝合金焊后变形及车顶宽度尺寸控制

目前,动车组的车体框架均由轻质高强的铝合金焊接而成。但在铝合金车体的焊接过程中往往会出现焊后变形的问题。文章通过分析某地铁项目车顶宽度尺寸的控制过程,简要分析焊后调修及焊前工装调整两种方式对车顶宽度的影响,同时分析两种控制方式在车间作业中应用的效果及调整方案。

车顶骨架智能组焊夹具设计

焊接是制造业的重要组成部分,在制造业中占有重要的地位,我国是焊接大国,为了提高生产效率和焊接质量,必须实现焊接过程自动化,而焊缝跟踪是实现焊接过程自动化的一个重要方向,本文分析了如何提高焊接效率实现自动化焊接的过程。

基于新修订国标的车顶静压强度试验方法研究

详细介绍了即将发布的GB 26134车顶静压强度新国标,并通过自行设计的HPF设备完成了新国标的试验验证。针对新国标的要求下不同加载速度对试验结果造成的影响进行了研究,研究结论为今后新国标的实施奠定了基础。

汽车电动车顶(天窗)的结构与工作原理

汽车电动车顶 (天窗 )主要由月牙形玻璃、遮阳板、驱动电动机及齿轮、滑动螺杆、ECU及继电器等组成 ,分析了车顶玻璃打开、关闭、斜升、斜降等动作的工作原理 。

电动车组车顶复合绝缘子内部间隙电场分析

车顶复合绝缘子芯棒和护套的界面存在气体或液体间隙时,间隙周围的电场会发生畸变。电动车组频繁的过电压会诱发局部放电,加剧内绝缘的蚀损老化。为了准确评估间隙存在对电场分布的影响,针对车顶绝缘子某次内绝缘击穿事故,基于ANSOFT MAXWELL建立了电动车组母线支持绝缘子的多参数三维有限元模型。分析了存在气体、液体间隙时绝缘子内部电场,同时研究了间隙的尺寸、位置对电场分布的影响。结果表明:绝缘子内部出现气体间隙时,电场强度最大可能提升至无气隙时的2.65倍,进而引发强烈的局部放电;液体间隙内部导电离子浓度较大,电导率达到10-5 S/m时,间隙外部承受的电场强度可能达到49.3 kV/cm;间隙越长或离高压端金具的距离越短,绝缘子内绝缘受到的破坏越重,距离小于5 mm时更为明显。

水滴降落对列车车顶电场的影响及应对策略

雾、雨环境中高速列车车顶容易发生击穿烧蚀从而引发事故。针对该问题研究了车顶高压端水滴降落对车顶电场分布的影响,提出了高速列车车顶绝缘优化策略。通过对影响车顶电场的有效水滴分析,建立了车顶分层电场模型,讨论了有效水滴及其周围电场分布状况;利用有限元分析方法建立了仿真模型并讨论了列车速度、水滴速度、车顶设计状况对电场的影响。结果表明：接触网上水滴分布一定时,列车速度升高过程中由有效水滴造成的车顶电场畸变存在最大值,当列车速度为10～15 m/s时,车顶电场畸变程度最大;同时电场畸变程度随接触网上水滴分布密度增大而增大;车顶不平时会升高低压侧电场强度,采用平整车顶会降低低压侧电场强度,但会使高压侧电场强度升高;而采用绝缘材料设计较平整的车顶会降低两侧电场强度,从而减少车顶击穿烧蚀,达到优化目的。

车顶绝缘子表面水珠及降落水滴电场分布及其对闪络特性的影响

绝缘子表面水珠、水膜及降落水滴引起的电场畸变会使电场强度过大从而会引发放电,破坏憎水性,同时对其闪络特性有一定的影响。为此,分析了水滴参数在不同电场旋转角的作用下对水珠表面电场的影响,探究了降落水滴对空间电场及闪络特性的影响。研究结果表明:水珠表面电场畸变特征与原始电场强度方向有关,为优化电场分布可以考虑改变绝缘子空间电场方向,使水珠处于电场旋转角θ较小的电场环境中;染污水滴滴落时空间电场强度增强,高电场强度区域增多,电弧沿着间隙和导电水流发展,可能导致引起高压端直接对车顶击穿;水滴周围电场强度最大值随气流速度的增大而增大,但水滴偏转角会影响闪络路径,因此只有适当的低速气流才会加大绝缘子闪络概率。