简统化接触网零部件防腐方案研究

“简统化”接触网装备陆续在各项目应用，标志着中国铁路接触网装备自主化进程又向前迈出了一大步。但目前在简统化零部件防腐工艺方面仍不完善，尚无与之匹配的成熟防腐方案。传统的防腐工艺种类繁多，不同项目甚至同一项目的不同区段采用标准并不统一，对零部件制造成本和后期服役性能产生较大影响。我国地域辽阔，环境差异较大，不同的服役环境应采用不同的与之匹配的防腐方案。本文通过对既有零部件服役性能进行研究，对不同形式防腐工艺进行试验，研究统一“简统化”接触网装备的防腐方案，提出适用于不同环境的防腐措施，在考虑经济性的同时延长设备服役寿命，提高接触网装备可靠性，减少运营维护成本。     

接触网系统简统化、标准化、规范化的研究

针对我国既有接触网系统设计、装配结构、线材配置、零部件选型种类繁多的状况,对接触网系统简统化、标准化、规范化进行研究和探讨,对接触网零部件的设计、制造进行分析,提出一整套较为适合中国国情的接触网系统"三化"建议。     

接触网规范体系以及系列化、标准化的研究

简要回顾国内外电气化铁路接触网标准化、系列化的发展历程以及规范体系的现状 ,分析并评述我国在接触网这一领域与先进国家的区别与差距 ,对我国接触网规范体系的修改、接触网系列化标准和相应安装图库的建立以及接触网零部件简统化的实验等进行一定程度的探讨和研究 ,提出较为合理的接触网规范体系结构以及接触网零部件简统化的主要原则 ,在分析制定接触网系列化标准时应考虑的主要因素的同时 ,提出我国接触网的系列化标准。     

高速铁路简统化接触网装备抗风性能研究

利用仿真分析、风洞试验与现场试挂等方法,对高速铁路简统化接触网装备进行抗风性能研究,为高速铁路简统化接触网装备在沿海强台风区的安全可靠运行和推广应用提供理论依据。     

电气化接触网零部件在典型环境的腐蚀研究

研究目的:铁道运输在我国经济发展过程中起着十分重要的作用。电气化接触网是沿铁路线架设的特殊电力线路,其金属零部件不可避免地要受到不同大气环境的腐蚀。这样,不但缩短了接触网金属件的使用寿命、增加了维护成本,而且对电气化铁道的安全运行也构成了威胁。因此,有必要系统地研究典型环境对铁路接触网金属构件的腐蚀影响,开发、构建新型涂层防护体系技术,以保障电气化铁路的安全运行,降低电气化铁路接触网维护成本。研究结论:(1)海洋大气环境的特点是空气湿度大,含盐分多,在受到酸性气体污染的海洋大气环境中金属结构腐蚀严重;(2)接触网金属零部件材料具有多样性,但目前仅对Q235材料加工的零部件采用了不同等级的热镀锌防腐处理,基于热镀锌涂层在不同腐蚀环境介质中的耐腐性不同,所以接触网金属零部件采取单一的热镀锌防腐措施很难满足当今电气化铁路的发展要求;(3)采用有机涂层对现役的接触网构件进行防护处理,可以大幅提高接触网构件在典型大气环境中的防腐能力,延长使用寿命,从而节约维护成本,提高接触网零件可靠性;(4)该研究成果可应用于电气化铁路接触网的设计与使用方面。     

高速铁路接触网在线实测研究

研究目的:我国高速铁路开通运营以来,部分线路接触网在列车经过时出现人为感观上的较大晃动。为查清问题的本质和原因,必须测量接触网晃动的精确位移值。基于图像的测试技术具有非接触、动态等优势,较适合检测接触网这样的特殊结构,尤其是它的非接触性能能确保在线测试时行车的安全。因此,采用图像测量进行高速铁路接触网在线实测研究能够分析现有接触网异常晃动的原因及晃动幅值,也给以后电气化铁路接触网在线实测提供技术支撑,弥补现有接触网在线检测手段的不足。研究结论:(1)接触网腕臂、正馈线肩架及承力索晃动实测值都较小,可疑异常晃动点与正常路段的点两者接触网振幅区别不大;(2)上下行之间没有耦合效应,弓网相互作用为接触网晃动的主要原因;(3)实测结果表明接触网支柱及零部件安全性满足规范要求,验证了人为感观上的不确定性,进一步消除排查了安全隐患;(4)基于图像的非接触测试技术安全性能好,动态实时得到测试数据,设备操作简单方便,为接触网在线实测提供了新的有效技术手段。     

基于多尺度密集对比增强自监督的简统化接触网缺陷检测

针对简统化接触网缺陷检测缺陷样本少、目标小、类别多的问题,提出基于多尺度密集对比增强自监督的简统化接触网缺陷检测方法。利用编码器提取多尺度特征,构建多尺度对比和密集对比更新模型,通过迁移学习的方式获取预训练模型,进而获得高精度缺陷检测模型。实验证明本文所述方法具有一定的可行性和有效性,对于研发可实际应用的简统化接触网缺陷检测系统具有重要意义。     

高铁接触网定位装置的发展探讨

结合高铁接触网建设工程及运营实践,总结分析德国、法国、日本3种模式的高铁接触网定位装置应用中存在的参数不统一、安装形式多样、零件规格种类繁多、个别零部件服役性能不高等现状,以定位支座和定位器为研究对象,从结构、材料、工艺及定位器与定位底座连接方式等方面进行了优化创新,形成了能够满足各种使用要求、具有自主知识产权的中国标...     

基于BIM的接触网参数化零部件族库技术研究

伴随我国轨道交通建设快速推进和信息化需求提升,BIM技术不断深入改变着接触网设计方式和流程,接触网零部件众多,设计时手工进行大量参数修改已难以满足高效、高精度的接触网设计需求。结合BIM和参数化设计理论,建立属于接触网专业的参数驱动型零部件族库系统,构建接触网族库系统架构,利用Inventor平台,研究接触网参数化零部件建模和装配参数化与关联设计,提出并构建接触网参数化零件库和部件库,并基于二次开发对接触网零部件进行参数修改。其成果为开发面向于接触网专业的BIM系统奠定基础。     

城市轨道交通接触网全内置下锚方式的研究

研究目的:国内城市轨道交通目前多采用一种坠铊内置式补偿下锚方式,但是在施工现场存在安装精度、调整准确度要求高的难题,同时该种下锚方式的补偿精度、传动效率及可靠性与理想情况稍有偏差。本文针对此种情况,提出采用接触网全内置下锚方式来解决问题,在满足工程功能的前提下将棘轮的一部分放置在支柱内部,同时对景观效果有很大程度的改善。研究结论:通过研究可得出以下结论:(1)通过研究分析,在城市轨道交通中全内置下锚方式是一种可行的接触网补偿下锚方式;(2)全内置式补偿下锚与坠铊内置式补偿下锚比较,内置式棘轮连接机构造价略高,其他零部件造价基本一致;(3)全内置式补偿下锚方式现场安装比较方便;(4)通过研究可进一步了解全内置补偿集成系统的技术性能,掌握内置锚柱下锚方式安装技术及运营维护经验,为国内城市轨道交通采用新型全内置式补偿装置和优化相应的支持结构景观化积累工程经验;(5)本研究成果可应用在城市轨道交通供电系统领域。     

基于IFC标准的高铁接触网信息模型创建的研究

研究目的:BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技术对于提升工程建设管理水平具有重要作用。当前,高铁接触网BIM技术的应用研究仍然停留在起步阶段,且进展缓慢。利用基于IFC(Industry Foundation Classes,工业基础类)标准对高铁接触网BIM信息进行描述,是解决这一问题的有效途径。研究结论:(1)通过对比IFC标准各种扩展机制,提出采用代理类与自定义属性集相结合的扩展方式进行高铁接触网BIM基本信息描述;(2)开展了高铁接触网BIM信息分析,构建了高铁接触网身份信息、定位信息和技术信息IFC属性集;(3)提出了高铁接触网BIM建模方法;(4)经验证,本文提出的属性集与建模方法有效可行,有利于提升高铁接触网BIM模型的完备性,可为深化高铁接触网BIM技术的应用研究提供技术支撑。     

AC 25 kV刚性接触网腕臂支持装置疲劳机理研究

刚性接触网具有结构简单、载流量大、净空要求低等优点,已广泛应用于城市轨道交通中。相较于传统DC 1 500 V刚性接触网,AC 25 kV刚性接触网具有更高的电压等级和更长的供电臂,适用于速度更高的城轨列车,但随着速度的提升,刚性接触网零部件的服役状态将受到严重影响。本文针对AC 25 kV刚性接触网腕臂支持装置开展疲劳特性研究。     

电气化铁路接触网零部件失效分析方法探讨

随着电气化铁路的快速发展，接触网零部件服役失效问题频现。本文以实际服役现场接触网整体吊弦典型失效问题为例，从现场调研与实测、失效形貌与性能测试、实际受力工况仿真、试验再现、改进措施建议等5个方面分析了接触网零部件的失效分析方法和对策，为接触网零部件失效分析提供解决方案，保障电气化铁路的运营安全。     

接触网工程计算系统的适应性研究

研究目的:接触网工程计算是电气化铁路接触网施工中的重要环节。从二十世纪八十年代开始,德国等发达国家利用计算机技术研制了用于接触网施工计算的软件系统。近年来随着科学技术的不断发展,我国在这方面的研究也有了长足的进步。但由于受接触网系统标准化的程度、计算机操作系统的换代等因素影响,现有的接触网工程计算系统已不能适应多种不同技术条件下的应用需求,制约了施工作业效率的进一步提升,亟需对接触网工程计算系统的适应性展开系统性研究。研究结论:(1)研发的接触网工程结构计算的通用数学模型,可以解决目前国内主流装配结构、安装形式(含引进技术)的计算问题;(2)利用GDI+技术,可以实现结果模拟校验及实时测绘功能;(3)软件能在目前微软多种操作系统上安装运行;(4)可解决中心锚结、四跨、五跨以及分相锚段关节等特殊区段的精确计算问题;(5)为计算系统数据接口提供了系统化的解决方案;(6)该成果主要应用于国内新建、改建电气化铁路接触网安装作业施工计算。     

车站数字化轨道电路关键技术探讨

针对我国普速铁路站内大多采用25 Hz相敏轨道电路，存在设备数量多、调整难度大、抗干扰能力有待提升等问题，研发一种安全等级达到SIL4级的新型车站数字化轨道电路系统。采用简统化结构和板卡式设备，具备集成度高、安全性强、兼容多模式接口等特点；确定十大研制目标，突破五大关键技术，做到控制、接口、运维的数字化；采用二进制频移键控（2FSK）数字调制方式，构建轨道电路、电码化集成系统；采用双送一受构架和双向牵引电流回流模式，具备系统级监测及诊断预警功能；利用简统化设备，可同时满足普速铁路、高速铁路车站的运用需求。目前该系统已完成样机研制，并通过了课题验收，对推进轨道电路技术进步，提升基础设施装备数字化、智能化水平具有重要意义。     

接触网零部件材料疲劳特性及剩余寿命研究

以某电气化铁路服役40余年的接触网零部件为研究对象,通过开展拉伸试验和疲劳试验并结合断口形貌分析,研究了老化后接触网零部件的材料疲劳特性,为基于接触网零部件的标准试样设计提供参考。研究发现,接触网零部件在正常工况下具有较长的使用寿命,但零部件的表面腐蚀、磨损等缺陷会使剩余寿命大幅降低,在运营维护过程中应加强对零部件表面状态的监测与维护。     

速度350 km/h高速铁路接触网设备服役性能试验研究

对某350 km/h速度等级高速铁路接触网几何参数动态性能、运营动车组受电弓静态压力和弓网燃弧性能进行长期跟踪测试,对比不同运营速度下弓网燃弧次数、弓网动态接触力,接触网动态抬升量、接触网零部件承受的载荷和滑板磨耗变化规律,对接触线磨耗进行分析,预测了接触线寿命,最后对接触网零部件进行试验台试验,检验了零部件使用寿命。通过以上试验和研究,比较充分地掌握了动车组350 km/h运营速度下接触网设备服役性能,为接触网设备养护维修提供了数据支撑。     

定位器失效对接触网振动响应的影响研究

研究目的:定位器是接触网的关键零部件,一旦发生故障,直接影响弓网受流的可靠性和安全性。通过研究定位器失效对接触网振动响应的影响以进行定位器故障诊断。首先,通过机理分析区分定位器线夹脱落和钩环脱落两类故障;其次,建立接触网定位器故障仿真模型并搭建接触网全参数故障仿真系统,获取接触网定位器故障时的接触网振动响应参数;最后,通过分析定位器失效时定位点垂直与水平方向的加速度统计数据,提取振动加速度响应时间、振动频率来识别故障特征。研究结论:(1)定位器故障时的振动模式有较大变化且水平加速度大幅增加;(2)故障点处加速度幅值主频前移,相应峰值降低,相位角持续降低;(3)故障点水平方向加速度变化剧烈,接触网振动响应明显失常,直接影响弓网受流乃至列车正常运行;(4)在实际工程中,通过本文方法可实现对定位器故障的快速定位和诊断,确保弓网受流的稳定性。     

微弧氧化电解液成分对接触网铝件陶瓷膜影响

结合中国高速铁路接触网Al Si7Mg0.3铝合金零部件在恶劣环境下服役时的腐蚀问题,在Al Si7Mg0.3合金表面成功制备了微弧氧化陶瓷膜。研究了铝酸钠和磷酸钠浓度对陶瓷膜的厚度、表面粗糙度和显微硬度的影响,利用极差分析的方法对电解液配比进行优化。采用浸泡腐蚀试验、中性盐雾试验对Al Si7Mg0.3合金微弧氧化陶瓷膜的耐腐蚀性能进行评估,所取得的研究成果能够解决铝合金接触网零部件在恶劣环境下的腐蚀问题,为接触网铝合金零部件微弧氧化处理技术的产业化应用奠定了基础。     

基于虚拟样机技术的高速弓网系统研究

虚拟样机技术的核心是参数化、可视化设计和综合性能分析。本文结合我国250km/h高速受电弓设计,应用虚拟样机技术,对铁路接触网-受电弓系统进行系统研究。在进行受电弓可视化三维实体设计的基础上,应用多体系统动力学软件SIMPACK和有限元计算软件ANSYS,进行了受电弓的几何分析及受电弓零部件的强度和刚度校核,计算了接触网振动模态和自振频率;运用结构子结构方法,建立了受电弓-接触网耦合系统模型,计算了不同模拟运行速度下的弓网振动和接触压力响应,以及机车运行振动对受流的影响;最后为了考核接触网的疲劳可靠性,进行了在运行条件下的接触网动应力研究。