高速列车仿生型受电弓弓头气动特性研究

根据仿生学原理,提出了具有仿生流线型截面的受电弓弓头。建立了矩形弓头、长半弧弓头、半圆形弓头、短半弧弓头、圆-尖形弓头、尖-尖形弓头6种弓面结构的CFD数值模型,研究了350 km/h速度下各弓头空气流场的速度分布和压力分布的变化规律,分析弓头截面形状对流场的影响效果。同时,对比分析了各弓头在不同速度条件的气动升力和阻力系数。研究结果表明,半圆形弓头的气动性能最优,具有很好的减阻效果,3种速度下阻力分别减小了76.03%、76.24%、76.39%,研究结果为受电弓弓头的结构优化提供理论依据。

深度学习在受电弓弓头故障检测与分类中的应用

针对因受电弓弓头形变与损坏而影响列车的安全可靠运行,提出基于深度学习的检测方法。通过采集到的列车运行中受电弓的监控视频以及实验室模拟的受电弓视频经滤波后制作数据集,任务中受电弓弓头的分类为三类,包括弓头完整,弓头残缺与弓头变形。采用基于YOLOv4与Faster R-CNN的目标检测算法对受电弓弓头进行检测。其中YOLOv4算法mAP为93.58%,Faster R-CNN算法mAP为96.85%。考虑到实际工程应用中相机采集位置与受电弓位置相对固定,所以提出另一种通过截取受电弓弓头区域再使用分类网络进行分类的方法,分类网络包括ResNet152、VGG16和MobileNetv2。三个分类网络的正确率、准确率、召回率几乎都能达到90%以上。

新开发的受电弓弓头碳滑板安装法

从运用的观点来看,受电弓弓头碳基滑板的安装方法是非常重要的。碳滑板一般用带贴紧钢套包层的楔型榫制成,或用能夹紧整个碳滑板的金属装配架制作,用螺栓固定在受电弓弓头上。作者开发了其他3种新的安装方法。并阐述了日本在过去20多年里对碳基滑板材料所进行的开发,以及对所开发的安装方法进行试验室试验或现场试验的结果。

高速列车仿生受电弓弓头气动及噪声特性数值研究

基于仿生学原理,以高速列车的受电弓弓头为研究对象,提出了具有长曲线截面形状的受电弓弓头设计方案。运用CFD数值方法,建立长曲线形受电弓弓头和矩形受电弓弓头三维数值模型,对比分析了2种受电弓的气动力特性及气动噪声特性。结果表明采用长曲线形受电弓具有一定的减阻降噪效果,在列车速度350 km/h时受电弓的最高宽频噪声降低了9 dB。这是由于流体流过曲线形表面,抑制了尾涡的脱落,有效降低了气动阻力和气动噪声。