刚性接触网磨耗动态检测系统视觉标定方法研究

接触线磨耗是综合反映接触网服役性能的重要指标。针对接触线空间布置范围大,磨耗检测精度要求高,人工检测效率低的难题,提出综合运用激光三角和沙姆成像原理,研究构建基于线结构光测量技术的车载接触线磨耗主动视觉检测方法。提出采用高斯-牛顿非线性最小二乘优化方法,对像平面与光平面单应性矩阵、镜头畸变参数进行交叉迭代求解,建立面向接触线磨耗动态检测的大视场、高精度视觉模型及其参数标定方法,解决接触线磨耗检测系统视觉建模及参数标定难题。立足现场实际需求,研制接触线磨耗车载检测装置,分步开展室内静态标定实验和现场动态检测试验。结果表明,实验室标定重投影误差控制在0.083 mm以内,与传统模型相比提高53.1%。接触线磨损宽度、磨损深度及磨损面积动态检测数据与人工静态测量数据相比,RMS误差分别控制在0.119 mm, 0.115 mm, 0.788 mm2以内。

环境温度对地铁刚性接触网弹性与弓网受流质量影响研究

近年来全国地铁大面积发生弓网异常磨耗事件,特别是冬季异常磨耗已然成为常态,2022年全国有30余条地铁线路出现此现象,经济损失达数亿元。为了研究环境温度对弓网关系的影响,文章首先建立了某地铁线路刚性接触网有限元模型,计算得到环境温度-20~20℃下接触网刚度曲线,并分析了环境温度对接触网刚度影响规律;然后,构建地铁变刚度弓网耦合动力学模型,依据EN 50119等标准验证了其准确性,并计算了环境温度(-20~20℃)、列车运行速度(40~90 km/h)、受电弓静抬升力(70~160 N)、定位线夹卡滞工况下的弓网接触力,着重分析了环境温度对弓网接触力、弓网受流质量的影响规律。结果表明:环境温度与弓网接触力、受流质量具有强正相关性,当环境温度低于0℃时,弓网受流指标将严重恶化;线夹卡滞会对弓网接触力、受流质量带来恶劣影响,而且行车速度越高影响越大。

隧道内长大坡道区段刚性接触网短电分相设计方案

刚性接触网锚段关节仅有8~12 m,可大幅缩短关节式电分相长度,为解决丽香铁路3处隧道内长大坡道的电分相设计难题,文章通过借鉴柔性接触网关节式电分相设计方案,重点考虑绝缘锚段关节绝缘间隙、锚段热胀冷缩等因素,修正刚性悬挂锚段关节式电分相中性段和无电区长度,并结合工程实际条件,提出刚性接触网短分相设计方案,将电分相长度缩短至23 m,并通过弓网系统动态仿真验证其弓网动态特性可满足速度160 km/h要求。方案实施后,线路动态检测达速160 km/h,刚性接触网短电分段处无明显燃弧现象,各项动态指标满足标准要求。该方案的成功应用对速度120 km/h以上复杂工况线路的接触网电分相设计有重要借鉴意义。

城市轨道交通车速160 km/h刚性接触网施工误差仿真研究

[目的]针对我国城市轨道交通车速160 km/h刚性接触网施工误差对弓网动态性能的影响,基于现场实测数据,结合刚性接触网弓网系统仿真分析,对车速160 km/h受电弓与刚性接触网系统设计出满足条件的技术参数。[方法]首先,对广州地铁三北线进行供电接触网导高(接触线至轨面的垂直距离)参数实测,对导高的概率分布规律进行了分析,认为导高分布与定位点静态高度分布基本一致,均服从正态分布;然后,在考虑导高施工误差的情况下,选取DSA250型受电弓,根据TB/T3271标准建立了弓网动态仿真模型;最后,仿真分析了不同导高施工误差下的弓网动态性能,并设计了满足车速160 km/h的弓网系统技术参数。[结果及结论]刚性悬挂装置导高的施工误差服从正态分布的概率分布模型;导高存在施工误差的接触力标准差是无施工误差的2~3倍,说明导高施工误差对弓网动态耦合性能的影响显著;对刚性悬挂导高的施工误差,锚段关节处6个定位点高度服从均值为接触线标称高度、标准差为2 mm的正态分布,其他定位点高度服从均值为接触线标称高度、标准差为3 mm的正态分布。

关于刚性接触网导线磨耗分析

接触线的异常磨耗会影响弓网关系,降低受电弓取流质量,缩短接触线的使用寿命,对安全运营也有一定的影响。本文结合工程实际,针对磨耗特征、原因、措施等方面进行了论述。

基于机器视觉的刚性接触网绝缘子病害检测系统

针对刚性接触网绝缘子病害造成的城市轨道交通弓网故障,以及在雨雾环境下对绝缘子裂纹病害检测的工程需求,设计了基于机器视觉的刚性接触网绝缘子病害检测系统。基于深度摄像头和激光雷达技术,采用暗通道先验算法预处理在雨雾环境下的图像;采用SURF算法实现绝缘子的快速特征识别;采用小波变换和维纳滤波技术进一步优化图像;采用改进型Canny算法提取绝缘子裂纹病害边缘,使得系统对绝缘子病害检测的准确率达到92.5%,误判率仅为5%。

刚性接触网锚段关节故障原因分析及优化

[目的]接触网设备作为供电系统中无冗余设备,一旦发生故障会严重影响列车的正常运营。在上海轨道交通线网中,刚性接触网线路占正线比重较大,作为线路中关键设备的刚性接触网锚段关节,其磨耗、燃弧等故障频繁发生。需分析其故障原因并对其进行优化。[方法]基于上海轨道交通刚性接触网故障数据,分析了刚性接触网锚段关节磨耗、燃弧等故障发生的原因;从加速取流段优化、技术参数优化、汇流排挠度优化提出了具体的锚段关节优化措施。[结果及结论]刚性接触网锚段关节优化后,提升了设备可靠性,有效减缓了磨耗速率,降低了人员维护成本,减少了物料消耗。

适用于时速200 km架空刚性接触网的受电弓关键参数分析

[目的]接触网与受电弓的匹配性直接影响弓网系统的受流性能,随着架空刚性接触网适用的列车运行速度等级逐渐提高,有必要开展与架空刚性接触网匹配的高速受电弓选型研究。[方法]基于有限元分析法建立了架空刚性接触网-受电弓耦合仿真模型,对适用于列车运行速度为200 km/h架空刚性接触网的受电弓关键参数进行分析;利用正交试验设计法,研究了受电弓多结构参数同时变化对弓网动态性能的影响。[结果及结论]单一参数变化的相对最优取值为:弓头等效质量为6.4 kg,下框架等效质量为6.6 kg,下臂杆等效刚度为10 N/m,弓头等效阻尼为40~60 N s/m,下臂杆等效阻尼为130 N s/m。弓头等效质量变化对弓网动态响应的影响最大,弓头等效刚度、弓头及上框架等效阻尼次之,下臂杆等效质量的影响最小。所获得的适用于列车运行速度为200 km/h架空刚性接触网的受电弓优组合参数为:弓头等效质量为5.7 kg,下臂杆等效质量为4.6 kg,弓头等效刚度为10373 N/m、弓头等效阻尼为60 N s/m,上框架等效阻尼为40 N s/m。

城市轨道交通刚性接触网工况改善线夹研制

[目的]汇流排是城市轨道交通刚性接触网的重要组成部分,是保证城市轨道交通电力可靠传输的前提。在接触网日常运维中发现,存在汇流排接触线脱槽和中间接头下坠等异常工况。通过研制刚性接触网工况改善线夹以解决汇流排工况异常问题。[方法]分析了汇流排常见异常工况;介绍了刚性接触网工况改善线夹设计理念;通过Solidworks软件建立了刚性接触网工况改善线夹模型,分析了其性能,并通过样品现场安装测试验证了其应用的可行性。[结果及结论]刚性接触网工况改善线夹能够有效解决汇流排工况异常问题。该线夹设计结构完善,能够有效地为汇流排提供足够的夹紧力,能够维持汇流排的导高;采用可拆卸模块,可根据故障点需求灵活选择安装模块,且可循环使用;方便携带和使用,且可快速安装和拆卸。

刚性接触网弓网磨耗机理及应对策略

[目的]刚性接触网具有净空要求低、设备零件少等优点,但也存在着弓网磨耗速度较快、跟随性较差等缺点。在上海轨道交通线网中,架空刚性接触网线路占比逐年提升,受电弓碳滑板及接触线异常磨损情况也有上升趋势。因此需分析刚性接触网弓网磨耗机理,并采取相应的应对策略。[方法]以上海轨道交通刚性接触网线路为例,分析了刚性接触网弓网磨耗机理,并提出了应对策略。[结果及结论]通过改良刚性接触网拉出值布置形式能够改善碳棒局部异常磨损。拉出值范围内的滑动摩擦距离占比平均,可有效改善受电弓碳板局部磨损严重情况。在实际工程中,汇流排跨距应根据线路条件不同进行设置,最大不建议超过10 m。当跨中挠度过大时,应适当增加定位点,以缩短跨距。可通过适当降低列车牵引电流来控制部分锚段接触线磨耗速度过快的情况。

通过调整刚性接触网正弦波拉出值改善运营线路中弓网异常磨耗的应用实践

[目的]我国早期设计的城市轨道交通线路的刚性接触网以正弦波布置方式为主,运营中普遍存在弓网异常磨耗情况。已运营线路受正线轨行区施工条件限制,无法进行大范围施工改造,致使此问题长期得不到解决,需要研究其优化调整措施。[方法]通过计算正弦波拉出值布置方式下受电弓表面各计算段工作时与接触网的滑动摩擦距离,并对各计算段的滑动摩擦距离占比进行了统计分析,找出致使受电弓异常磨耗的3个原因。结合运营线路定位点的布置情况,调整拉出值数据,依次对这3个原因提出了优化措施。对比了优化前后的正弦波拉出值,并对优化调整措施的效果进行分析。[结果及结论]与原有正弦波布置方式的拉出值相比,优化后布置方式的拉出值中,受电弓磨耗最大倍数由6.23倍下降至1.47倍,受电弓磨耗平均值倍数由3.52倍下降至1.08倍。在西安地铁2号线部分区段实施了该优化措施后,2年内弓网无明显异常磨耗,受流质量良好。

160 km/h市域快线架空刚性接触网系统设计方案研究

架空刚性接触网作为传输列车牵引电能的载体及受电弓滑动取电的机械滑道,是市域快线供电系统的重要组成部分。为保证其能够持续、稳定、可靠地向列车传输电能,文章以国内第一条采用架空刚性接触网授流、速度高达160 km/h的全地下市域快线——广州地铁18号线为例,在分析其架空刚性接触网设计要求的基础上,采用理论计算、有限元仿真等技术手段对架空刚性接触网设计方案进行全方位研究,确定悬挂方式、导高、标准跨距、锚段长度、拉出值布置方案,以及分段绝缘器、膨胀元件及弹性线夹等关键设备的选型要求,并通过仿真及工程实例验证设计方案的有效性,以期为类似工程提供参考和借鉴。

地铁刚性接触网异常磨耗分析整治及预防方案

刚性接触网在城市轨道交通中应用较广,近年来多城市均发生刚性接触网接触线异常磨耗现象,接触线磨损增加并出现拉丝现象,严重影响运营安全。现分享广州地铁二、三号线刚性接触网异常磨耗的应急整治经验,并结合现场与理论分析接触网异常磨耗产生的原因,同时对接触网异常磨耗的预防方案进行了阐述。

降低城市轨道交通刚性接触网锚段间过渡处拉弧的研究

为满足刚性接触网汇流排温度变化时的伸缩要求,在刚性接触网各锚段过渡位置选用膨胀元件。因膨胀元件需装在线路中心且汇流排与膨胀元件需在同一中心线上,导致线路中心拉出值分布密度明显高于其他位置。经深圳地铁11号线运行发现受电弓碳滑板磨耗磨耗凹凸不平且膨胀元件处拉弧严重。通过深入分析弓网间拉弧的成因等,制定了膨胀元件改锚段关节及优化接触网拉出值布置的整改方案。技术成果应用后,深圳地铁11号线刚性接触网弓网严重拉弧问题得到了有效解决并极大改善了弓网关系,保证了设备安全可靠运行。

受电弓-架空刚性接触网弓网系统动态仿真平台研究

受电弓-架空刚性接触网弓网系统动态性能的优劣对于列车安全运行产生重要影响,掌握刚性接触网弓网系统动态性能的有效途径之一是建立弓网动态仿真模型进行仿真分析。为保证弓网动态仿真计算的有效性和适用性,有必要开发受电弓-架空刚性接触网弓网系统动态仿真平台。本文根据工程实际应用,基于铁木辛柯梁理论与有限元理论建立刚性接触网弓网耦合动态仿真模型,开发受电弓-架空刚性接触网弓网系统动态仿真平台,与弓网在线实测数据进行对比验证其有效性与准确性,为刚性接触网设计及运维提供技术支撑。

刚性接触网严重局部磨耗的原因分析及整治

刚性接触网严重局部磨耗现象近年来在全国多个城市的轨道交通接触网上均有出现。接触网发生异常磨耗现象,将会降低接触线、受电弓使用寿命、加大运营成本,并对地铁安全运营存在一定影响。本文根据南昌地铁某线路刚性接触网线路的接触网设备运行磨耗情况以及维护经验,对刚性接触网严重局部磨耗的产生原因进行了分析, 同时对刚性接触网严重局部磨耗整治进行了阐述。 。

基于运营磨耗数据的刚性接触网线岔参数研究

架空刚性接触网因其载流量大、结构简单、可靠性高、建设及运维费用低等特点,已成为城市轨道交通地下段牵引网首选类型。但从已运营的线路来看,较多线路存在较为严重的弓网异常磨耗,而行业内关于刚性线岔处异常磨耗的分析与处理方式记载较少。本文以运营实测数据为基础,结合理论数据分析和现场试验,总结刚性线岔异常磨耗的发生与受电弓磨损面之间的对应关系,通过优化刚性线岔参数避免线岔处的弓网冲击,从而降低异常磨耗的发展。本文可为城市轨道交通刚性线岔参数设置提供依据,同时对刚性线岔的后续设计方向给出了建议。

刚性接触网在地下车站端部附近异常磨耗的研究分析

目前,我国有48个城市开通运营了城市轨道交通系统,更多的城市轨道交通线路正在加速建设中,接触网是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分,为电客车的运行持续供电。接触网是没有后备的系统工程,其可靠性、安全性和供电质量对电客车的运行至关重要,刚性接触网作为接触网的一种结构形式,一般应用于城市轨道交通隧道(地下)区段,相较于柔性接触网更容易产生异常磨耗的情况,特别是在地下车站端部附近异常磨耗较为普遍和严重,大大降低了受电弓碳滑板和接触线的使用寿命,严重时甚至威胁到运营安全,因此现在亟须研究并解决刚性接触网在地下车站端部附近异常磨耗的问题,不仅要提高已运营线路的运营质量,也要从源头上遏制或消除此类问题的根源。本文重点对刚性接触网在地下车站端部附近的异常磨耗进行研究分析,阐述原因并提出一些意见建议。

刚性接触网受电弓不均匀磨耗及运营维护对策

分析了刚性接触网受电弓不均匀磨耗形状特点和受电弓滑板不均匀磨耗现状,给出刚性接触网平面布置与受电弓滑板磨耗形状的数学计算原理,从理论上验证了“V”形折线+锚段关节交错布置的平面设计模型在改善滑板不均匀磨耗方面的作用,并给出新线介入阶段的运营对策和运营后出现不均匀磨耗时拉出值调整原则,为刚性接触网在高速铁路中的应用夯实理论基础。

基于YOLOv4目标检测算法的城市轨道交通刚性接触网悬挂状态智能检测系统的设计与应用

目的:为提高城市轨道交通刚性接触网典型病害的检测效率与精度,降低成本,保障线路运营安全,需对刚性接触网悬挂状态检测方法进行进一步研究。方法:介绍了YOLOv4目标检测算法,阐述了该算法的优点;提出了基于YOLOv4目标检测算法的刚性接触网悬挂状态智能检测系统,详细介绍了该系统的架构组成及技术参数;将基于YOLOv4目标检测算法的刚性接触网悬挂状态智能检测系统应用于北京地铁某线路刚性接触网悬挂状态的检测中。结果及结论:基于YOLOv4的刚性接触网悬挂状态智能检测系统实现了对刚性接触网悬挂状态的快速巡检及全面高清成像,以及对接触网零部件悬挂状态病害的智能分析及数据管理。该系统在北京地铁某线路上取得了良好的工程应用效果,可在车载运行状态下完成对接触网悬挂状态的智能检测。