基于动态阈值分割法的接触轨图像关键特征点提取方法研究

在地铁系统中,接触轨的状态对于牵引供电系统的安全性至关重要,一旦接触轨几何参数超出正常范围,不仅会导致集电靴无法正常取流,进而影响运营车辆的顺畅运行,而且在极端情况下,还可能引发严重的安全事故。传统的接触轨几何参数测量方法在采集图像时通常面临背景复杂、干扰图像多等问题,以致检测数据量少、检测密度低,从而难以精确提取接触轨的关键特征信息。针对这一问题,文章提出一种新的方法,即结合动态阈值分割法、直线拟合以及投影计算的方式,有效解决接触轨特征点提取的难点,实现几何参数的精确测量。该方法不仅能够准确捕捉到接触轨的细微变化,还能够确保测量结果的可靠性和准确性。为进一步提高测量的便捷性和实用性,研究过程中同步研制出一套接触轨几何参数的便携式测量装置,并在地铁线路上进行现场应用示范,为实际运营中的接触轨状态监测提供有力的技术支持。

城市轨道交通靴轨关系试验台研制

为了利用试验设备开展靴轨受流与磨耗研究工作,根据城市轨道交通靴轨受流特点,研制靴轨关系试验台。详细介绍试验台各组成部分、工作原理及试验过程。仿真计算及试验验证表明,试验台能够较为真实地模拟现场集电靴滑板与接触轨的受流与磨耗情况,靴轨关系试验台的可靠性满足需求。

时速160km及以上接触轨工程关键方案研究

随着我国城轨建设规模逐渐增大,城市轨道交通线路设计速度达到160 km/h及以上是必然发展趋势,既有接触轨系统的使用速度限制在120 km/h以下,因此需要对速度160 km/h及以上接触轨系统进行研究,以满足长大区间城轨列车高速运行的需求。研究表明:优化集电靴结构参数,将集电靴等效刚度阻尼从1000 N·s/m增至2000 N·s/m,集电靴滑板质量从2.4 kg减至1 kg,可显著提升靴轨受流质量;采用优化后集电靴参数进行仿真分析,接触轨的跨距可以采用5 m;减小支撑结构刚度有利于提高靴轨动态性能,支撑结构的刚度建议为5k N/m;端部弯头采用1∶60的坡度,靴轨动态性能更好。

城市轨道交通热滑检测装置的开发研究

城市轨道交通供电工程中接触轨安装的合理性、供电过程的完整性是保证施工单位完成施工工作的基本要求,是列车安全运营的基本前提条件。城市轨道交通“热滑”试验是检验接触轨安装的合理性、供电过程的完整性的必要手段,通过图像采集、定位、软件分析等方式,实现了热滑试验的数据和过程准确率,极大地提升了热滑试验效率。

基于地铁列车方位信息的自动弓靴转换技术研究

提出了一种基于地铁列车方位信息的受电弓与集电靴两种受流方式的自动弓靴转换方案。通过安装地面信标来确认列车出入库方向和位置,同时优化列车控制系统,实现自动升降弓或升降靴、自动关闭负载、出库强制降弓等功能,从而控制列车在两种受流方式之间自动转换。

中低速磁浮列车受流器滑板磨耗性能试验前后表面形貌变化分析

为了研究中低速磁浮列车运用过程中受流器滑板磨耗情况,利用靴轨关系试验台,开展滑板磨耗性能试验。采用仪器观察磨耗性能试验前后滑板试样外观、金相组织。结果表明:磨耗性能试验前滑板试样表面可见Cu颗粒,并有少量Cu富集,一些Cu颗粒中含Pb。在靴轨关系试验台运行速度分别为80 km/h和160 km/h条件下,试验后的滑板试样表面滑痕方向与滑板试样长度方向基本一致。试验台以80 km/h速度运行1×104 km后,滑板试样表面可见Cu颗粒;试验台以160 km/h速度运行1×104 km后,滑板试样表面几乎未见Cu颗粒。试验台以80 km/h或160 km/h运行1×104 km后,滑板试样表面“蚀坑”部位的Cu含量较高。另外,滑板试样表面“亮带”部位较周边区域的Cu含量高,这与载流条件和一定运行速度下滑板试样与接触轨试样摩擦时发生的金属转移有关。

地铁钢铝复合式第三轨/受电靴载流摩擦磨损特性研究

通过对销-盘摩擦磨损试验机的夹具和控制部分进行改进,研制出载流摩擦磨损试验装置,并采用该装置研究了地铁钢铝复合式第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性,采用激光三维共焦扫描显微镜和电子能谱仪等微观手段,结合电接触理论分析了摩擦副的载流摩擦磨损机制.结果表明:存在1个法向压应力阈值,当试验的法向压应力大于此阈值时,摩擦系数随着电流的增加而增大,此时电流增加了机械磨损;而当法向压应力小于此阈值时,摩擦系数随着电流的增加而减小,此时电弧烧蚀材料损失量较机械磨损大;钢铝复合式第三轨的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损;钢铝复合式第三轨授流时,在一定的列车运行速度下法向压应力阈值是最佳的工作压应力,既能保证顺利授流,又使得摩擦副材料的磨损量较小,确保行车安全,降低维护频率,节约地铁运行成本.

有无电流工况下钢铝复合轨/受电靴的摩擦磨损特性

利用改进设计的销盘摩擦磨损试验机,研究了用于地铁供电的钢铝复合轨与受电靴在有无电工况下的滑动摩擦磨损性能,对比了磨损量与摩擦因数的变化,观察和分析了微观磨损形貌,分析了其摩擦磨损机制。试验表明:电流对摩擦副的干摩擦滑动行为具有显著的影响,随着电流的增加,钢铝复合轨和受电靴的磨损质量增加,摩擦因数减小,摩擦表面出现粘着磨损、电弧烧蚀、磨粒磨损、疲劳剥落特性。

磁浮列车用铜基受电靴滑块材料的研究

研究了一种新型Cu-Sn-Pb-Cr-C受电靴滑块材料,并进行了性能测定和组织观察。结果表明:受电靴滑块材料具有优良的综合性能,其抗拉强度为138.1MPa,断口局部范围内有韧断特征;摩擦系数为0.38,其摩擦性能大大优于纯Cu;材料的电导率可达74%IACS,明显高于纯Al(60%IACS)。从其微观结构可以发现,试样材料中Cu基体以连续网状形式分布,加入的石墨比较均匀地分布在网络空隙内,充分发挥了材料的导电性能及石墨的自润滑性能。

电极性对地铁第三轨摩擦磨损行为的影响

利用改进的销-盘摩擦磨损试验机,试验研究电极性对地铁钢铝复合式第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性,测量摩擦系数、摩擦表面温升及摩擦副磨损体积损失随电流和电极性变化的规律,采用EDX和XRD等手段测量摩擦副磨损表面的化学成分,分析摩擦副在不同电极性下的载流摩擦磨损机制。结果表明:随着电流的增大,摩擦副接触区温度升高,接触面软化,切向力降低,摩擦系数下降,摩擦副磨损体积损失增大;受电靴接电源正极时摩擦副的氧化程度和磨损体积损失比接负极时严重;载流摩擦副之间的表面过渡层中的水在电场作用下分解成氢氧根离子和氧离子,氢氧根离子流向正极并析出氧气,高温阳极氧化的作用降低了接正极受电靴摩擦副材料表层的结合强度,加剧了材料的磨损,从而改变了摩擦副的摩擦磨损特性。

烧结工艺对铜石墨受电靴材料性能影响及微观组织研究

针对磁浮轨道交通受电靴滑块的使用性能要求,用粉末冶金法制备了铜石墨材料。在300 MPa的压力下常温压制成形,之后在氢气保护气氛下通过不同的升温方式分别进行880℃×1 h和920℃×2 h烧结,冷却至室温后,再以300 MPa的压力进行复压。研究了烧结工艺对材料性能的影响,并对材料的微观组织结构进行了分析。结果表明,适当提高材料的烧结温度和烧结时间,可提高材料的力学性能。拉伸断裂以脆性断裂为主,包含着局部的韧性断裂,层片状的石墨夹杂降低了材料的强度。基体中存在的位错、层错和孪晶有益于材料的力学性能。

载流磨损的最佳法向载荷三维关系模型研究

以地铁第三轨受流为研究对象,试验了法向载荷对第三轨与受电靴之间载流摩擦磨损特性的影响。结果表明:载流磨损体积损失随着法向载荷的增大均呈现出现先快速减小而后缓慢增大的"U"形变化趋势,发现存在最佳法向压力,此压力下的磨损体积损失最小,且随着速度的增大最佳法向压力相应增大。建立了W-F-V模型(磨损量-法向压力-速度三维关系模型)能与实际的试验结果较好的吻合,研究对于载流摩擦磨损状态的预测,及最优磨损条件的选择等都具有积极的意义。

复合轨不锈钢覆层/浸金属石墨受电靴摩擦磨损特性试验

采用销—盘摩擦磨损试验机,试验了地铁钢铝复合轨的不锈钢覆层与浸金属石墨受电靴之间的载流摩擦磨损特性;采用光学显微镜、显微硬度仪和表面轮廓仪等微观手段,分析了摩擦副的磨损机制。结果表明:在相同的电流、法向载荷和相对滑动时间的条件下,随着相对运动速度的增大,复合轨与受电靴之间的载流摩擦因数减小,受电靴销试样的磨损率增大,复合轨不锈钢盘试样的硬度也略有增大,其磨损深度随之增大,但不锈钢盘试样的磨损比受电靴销试样的磨损小;受电靴的石墨材料具有的自润滑功能,改善了导电轨和受电靴之间的摩擦特性,有利于减轻磨损。

铜-10%石墨复合材料的载流摩擦磨损行为

用冷压烧结粉末冶金法制备了铜-10%石墨复合材料;对复合材料进行了拉伸、冲击试验;用SEM、电滑动磨损试验机等分析了材料的断口形貌和载流摩擦磨损性能,探讨了其磨损机理。结果表明:由于铜-10%石墨复合材料中石墨含量较高,该材料的拉伸断裂为脆性断裂;在非载流条件下,试样的磨损量随着试验载荷、滑动速度的增加而增大;载流30 A条件下,由于电流产生大量的电弧热促进了石墨的润滑作用,与非载流相同磨损条件结果相比摩擦因数降低、磨损量减小。

加载系统刚度对第三轨受电摩擦磨损特性的影响

在CETRUMT-2摩擦磨损实验机上,用自行设计的夹具,研究了加载系统支撑刚度对地铁第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性的影响,测量了法向力随时间的变化、摩擦因数以及受电靴的磨损质量损失,观察了试样磨损表面,分析了加载系统的支撑刚度与载流摩擦磨损特性之间的关系。结果表明:不同支撑刚度条件下,随着法向载荷降低,载荷振幅均增大,电弧烧蚀导致材料损失增加;弹性支撑改变了加载系统的振动特性,使得载荷振幅和磨损质量损失总体上较刚性加载时小;为保证第三轨系统良好的受流,应选择合适的加载范围和一定刚度的加载系统,降低电弧烧蚀带来的材料损失,延长摩擦副的使用寿命。

铜石墨受电靴材料研究进展

本文介绍了受电靴材料的现状和发展,归纳了以粉末冶金为主要制备方法的制备工艺过程,以及材料性能的检测方法和设备。详细论述了改进铜石墨受电靴材料的两种方法,添加不同元素和加强基体与增强体的结合。并对进一步的研究提出了自己的两点意见,分别为添加非金属增强相和不同的制备方法。

地铁车辆受电靴的下部限界计算研究

论述我国地铁钢轮钢轨系统车辆采用受电靴受电方式的情况,说明受电靴限界设计比上部受电弓限界设计要复杂得多。通过广州和深圳地铁的设计实践,介绍受电靴限界的计算方法,以及受电靴与导电轨保护罩、轨道结构高度、人防门之间的接口关系。

受流器与接触轨端部弯头接触特性分析

结合上海轨道交通11号线南端三轨受流器结构,分析下部受流方式的受流器系统与三轨端部弯头接触时的垂向振动特性。在Matlab/Simulink中建立受流器系统与三轨端部弯头的接触模型,并建立地铁车辆整车Simpack模型,将整车模型中构架的垂向振动与受流器系统垂向振动耦合,分析当地铁车辆运行速度提升后,影响受流器系统的垂向振动特性的因素,从而通过改变受流器系统相关刚度,增加一定的阻尼以及改变三轨端部弯头坡度等参数,使之满足提速要求。

铜基粉末冶金滑块材料组织及性能研究

采用冷压烧结粉末冶金法制备了铜基受电靴滑块材料。测试了材料的力学性能,用SEM、电滑动磨损试验等方法分析了材料的断口形貌和载流摩擦磨损性能,探讨了其磨损机理。结果表明,该材料的拉伸断裂呈脆性断裂,在非载流条件下,试样的磨损量随着试验载荷的增加而增大;载流条件下,电流产生大量的电弧热促进了石墨的润滑作用;加载10A电流情况下,磨损量随滑动速度的增加先减小后增大;加载30A电流情况下,磨损量随滑动速度的加快而增大。摩擦系数在滑动初始阶段迅速升高,在低速、载流情况下,这一现象更为明显。电流的加入使平稳阶段的摩擦系数相对较低。

新型铜釉受电靴材料研究

本文介绍了新型铜釉受电靴材料的制备过程。由不同倍数金相显微镜下的微观组织和形貌特征,可以看出在高温下釉可以与铜结合。经过不同参数的摩擦实验,证明釉可以极大的提高铜基粉末冶金材料的耐磨性,同时在高速条件下,有着优异的表现。