平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性仿真分析

兰新高铁接触网平腕臂绝缘子在大风沙尘环境中面临"沙闪"问题,研究不同因素下平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性,可为此环境下绝缘子选型及设计提供理论依据。以FQBJ-25型棒式瓷芯复合绝缘子为研究对象,建立风洞积污仿真模型,采用多场耦合的数值计算方法分析风速、颗粒物粒径及质量浓度3种因素对绝缘子表面积污量的影响。仿真结果表明:随着风速的增大,绝缘子和各个伞裙表面的积污量均增加;当颗粒粒径大于13μm时,各个伞裙表面沉积的颗粒个数随粒径的增大而减少,但绝缘子表面的积污量随粒径的增大而增大;颗粒物质量浓度对绝缘子表面积污量的影响呈线性关系。各个伞裙表面积污量的变化与伞裙结构、风速、粒径及质量浓度有关,当曵力大于重力(大风速小粒径)时,伞裙结构的变化与各个伞裙表面积污量的变化具有一致性,反之,伞裙结构对积污量的变化影响很小。当曵力与重力作用相当时,颗粒物质量浓度越高,伞裙结构对各个伞裙表面积污量的影响越明显。     

接触网腕臂绝缘子电场分布建模与仿真研究

为使接触网绝缘子电场分布的计算结果更接近真实情况,基于静电场有限元法,建立考虑接触网各组成部件的全尺寸三维模型,仿真分析接触网部件及线路环境对腕臂绝缘子电位和电场分布的影响。结果表明:与单绝缘子仿真模型相比,全尺寸模型绝缘子电场分布发生较大变化,且同型号不同安装位置的绝缘子电场分布不同,同一绝缘子不同圆周方向的电场分布亦有差别。接触网模型部件中,绝缘子连接金具、支柱材质因素对绝缘子电场分布影响较大,而绝缘子材质、导线因素影响相对较小。接触网线路建模环境中,供电方式、列车经过与隧道线路因素对绝缘子电场分布影响较大,而复线铁路因素影响相对较小。     

铁路腕臂绝缘子污秽外绝缘状态评估方法研究

为了合理评估电气化铁路绝缘子的外绝缘状态,改进铁路绝缘子污闪预防措施,以电气化铁路腕臂绝缘子为研究对象,利用人工污秽试验方法,研究绝缘子在不同污秽度条件下的染污放电过程。通过监测染污腕臂绝缘子受潮期间的泄漏电流,提取出泄漏电流最大值I_h,依据I_h与污秽度和受潮程度的关联,建立I_h与试品闪络电压Uf的联系。在此基础上,综合考虑腕臂绝缘子的形状系数f和爬电距离L引入综合特征量I*,并提出形如U_f=a I~(*-b)的污闪预警模型。试验研究发现:对于不同结构参数的腕臂类绝缘子,由于放电特性接近,预警模型U_f=a I(*-b)具有一定的普适性,模型预测结果与实测结果吻合良好,且系数a、b可作常数处理;但是,当试验对象为输电线路用悬式绝缘子XWP2-160时,由于XWP2-160型绝缘子和腕臂绝缘子的结构有显著差异,导致两者的染污放电特征迥异,系数a、b要以变量对待。研究认为:对于外形结构接近的染污绝缘子,模型U_f=a I(*-b)能够有效预测该类绝缘子的闪络电压,并能以此评价绝缘子的外绝缘状态。本文相关结论适用于电气化铁路腕臂类绝缘子,对于绝缘子的日常维护工作有指导参考意义。     

接触网腕臂支持结构的仿真分析

采用有限元方法并结合ANSYS软件编制了平腕臂结构参数化分析程序,实现了对腕臂结构的分析与模拟,为制定零部件荷载标准、校核腕臂结构的可靠性和提高接触悬挂的稳定性提供了工具和手段。结合实际工程,对大秦线2亿吨扩能电气化配套工程中既有腕臂结构利旧的可行性进行了分析,为确定利旧原则提供了参考;对京沪高速铁路接触网支柱基础与声屏障合建方案中所采用的腕臂结构进行了参数影响分析,为合建方案的取舍提供了技术依据。     

高湿度环境下接触网腕臂复合绝缘子泄漏电流频谱分析

为提取接触网腕臂复合绝缘子污秽程度的有效特征,本文主要针对污秽放电过程中的泄漏电流进行频谱分析。首先根据泄漏电流的各次谐波幅值在污秽增加时增长速率不同的特点,针对污层充分受潮时采集的泄漏电流数据进行FFT变换,提取5次谐波与3次谐波的幅值比η;其次以短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)作为时频信号分析工具,计算泄漏电流时变功率谱曲线形状系数有效值λ,并分别以5次谐波与3次谐波幅值比η和时变功率谱曲线形状系数有效值λ作为污闪预警的特征参数。试验表明,上述两项频谱特征量与污秽度δ都有很好的指数拟合关系。因此在相对湿度较大(95%)情况下,借助泄漏电流的η值和λ值,可以判断绝缘子表面受污程度,给铁路接触网维护人员开展检修工作提供一定数据参考。     

降雨对绝缘子表面污秽的冲刷机理与模型研究

以垂直安装的XP-160绝缘子为研究对象,利用固液两相流相关知识分析污秽颗粒在降雨冲刷时的受力,并以此得出污秽颗粒被冲刷的边界条件。分析降雨强度、降雨时间以及冲刷角度等降雨参数对冲刷效果的影响。在此基础上,结合参考文献数据建立等值盐密(ESDD)/灰密(NSDD)冲刷模型,并通过降雨冲刷实验修正模型的准确性。研究结果表明:对于垂直安装的XP-160绝缘子,降雨参数的不同对冲刷效果有很大的影响;冲刷角度决定了对绝缘子表面冲刷的面积比例,降雨强度和降雨时间决定了单位面积的冲刷效果;降雨冲刷对盐密的冲刷作用大于灰密;降雨强度相对较小时,降雨强度的变化对冲刷效果的影响最大;降雨强度较大时,冲刷角度的变化对冲刷效果的影响最大。     

接触网腕臂结构系统动力学分析

根据实际工况建立接触网腕臂结构系统的有限元模型。利用有限元法对此模型进行受力分析,校核其静强度、静刚度。建立腕臂结构系统的动力学模型,通过模态分析得出模型的前10阶固有频率及振型,并通过谐响应分析计算在外载荷的影响下结构的共振频率。通过对腕臂结构系统的动力学分析,得出在外载荷作用下,整体结构系统不会发生共振现象,与实际工程项目相符,为工程实际提供理论支持。     

腕臂应力分布与接触悬挂模态特性研究

腕臂系统是接触悬挂的主要承载者,关系到接触网静态作用下的稳定性,腕臂系统应力状况及应力突出位置成为重点关注对象,而接触悬挂模态特性关系到弓网动态运行稳定性.本文结合某既有线路接触网参数,对静力作用下腕臂系统所受应力及接触悬挂模态特性进行详细分析.结果表明:腕臂系统最大应力常出现于斜腕臂、平腕臂绝缘子安装末端或斜腕臂与平...     

沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性研究

为研究沙尘环境下绝缘子表面颗粒积聚特性,基于流体力学和电场分布理论建立多物理场共同作用下的风洞仿真模型,应用有限元法分析计算绝缘子表面颗粒在不同沙尘环境下的绝缘子表面压强和沙尘积聚量。研究结果表明:风速、电势和沙尘粒径均与绝缘子表面颗粒积聚特性有关,风速、电势和沙尘粒径3个变量中任意一个增加,沙尘颗粒碰撞迎风面和背风面产生的压强均会增加且迎风面压强比背风面高;沙尘积聚量随风速增加而快速增加且积聚速度逐渐减缓并趋于平稳,随电势增加而增加且积聚速度比较缓慢,随沙尘粒径增加而缓慢增加并逐渐趋于饱和且积聚速度逐渐减缓。仿真结果与试验结果基本相符。     

京沪线电气化工程接触网腕臂计算分析

京沪线接触网腕臂结构采用特型旋转腕臂底座支撑斜腕臂且在平腕臂上固定承力索座的形式,本文分析了京沪线腕臂计算的过程,并在实际应用中和软件技术相结合,取得了较好的应用效果。     

接触网腕臂支持结构及其计算分析

介绍了国内外高速铁路接触网主要腕臂支持结构类型及其组成,针对目前我国常见的直链形悬挂接触网腕臂预制计算数学模型进行了理论推导,以供施工腕臂预制借鉴。     

日式钢腕臂结构性能研究分析

研究目的:我国高速铁路常用的接触网铝合金腕臂系统优点是质量轻、施工方便,现场切割后不需要防腐处理,但缺点也很明显,结构强度小、沿海地区耐氯离子腐蚀能力差.为了适应我国幅员辽阔,气候条件多样的特点,必须寻找适应多种气候特点的接触网腕臂系统.日式钢腕臂结构迥异于目前常见的腕臂类型,具有其特殊的优点.对它在国内接触网系统中的应用进行研究将对改进我国沿海及强风地区的接触网系统可靠性有明显的促进作用.研究结论:文章采用有限元方法并结合ANSYS软件编制了对日式钢腕臂结构的分析程序,结合标准规范和工程实际,对静力和模态分析的结果进行了研究.研究表明日式钢腕臂系统具备受力后挠度小、整体稳定性强、不易产生共振等优势,其静态强度校核也足以满足强度设计要求,具备良好的应用前景.     

钢结构整体腕臂在甘青高铁的应用

甘青高铁采用在国内使用较少的钢结构整体腕臂,根据钢结构腕臂的特点及施工现场实际情况建立腕臂计算数学模型,为今后类似施工提供参考。     

接触网腕臂结构分析软件的开发与应用

对于接触网腕臂结构,传统设计依赖解析方法求解,并伴有许多假设和简化。通过编译针对腕臂结构、基于ANSYS的有限元分析软件,对这类工程问题能进行高精度、高效求解。     

典型海洋大气环境的接触网钢腕臂定位装置表面防护体系设计

通过钢结构表面防护方案研究、试验验证和运营线路试挂的方式,构建典型海洋大气环境下接触网钢腕臂的表面防护涂层体系,以保证接触网钢腕臂定位装置在可能的高温、高湿、高盐、污秽粉尘等多因素耦合环境,如近海、濒海、沿江、热带或亚热带山区等环境中在役寿命延长至15～20年。研究表明:(1)接触网钢腕臂定位装置长效防护涂层体系为热喷涂层+环氧封闭层组合的复合涂层体系;(2)所有钢腕臂组件均采用热喷涂涂层作为防护的基础层;(3)管件类外壁及精细零部件涂层体系采用高铝锌热喷涂涂层+双金属环氧封闭涂层;(4)管件内壁采用灌涂环氧涂料。     

基于支持向量域描述的铁路绝缘子污秽度异常检测分析

为实现对铁路绝缘子污秽度的在线检测,提出一种基于支持向量数据描述和图像信息的污秽度异常检测方法。以人工涂污实验获得的绝缘子图像为基础,通过最大类间方差法分割图像得到绝缘子的盘面区域,计算颜色及纹理空间的特征,并利用核主元分析方法对特征向量进行融合与降维,最后通过支持向量数据描述方法实现污秽度的异常检测。结果表明,该方法可有效降低绝缘子污秽度的异常检测过程中的漏警率和虚警率,满足实际工作需求。     

新型悬臂式腕臂定位装置的探讨与分析

在总结分析高速铁路现有腕臂支撑和定位装置结构特点的基础上,提出一种新型悬臂式腕臂和定位装置,介绍了装置的组成、结构型式及特点.该装置结构简单,组成零件少,重量轻,安装维护方便,综合成本低,可减少紧固件松弛、人为操作不当等因素造成的安全事故隐患,具有广阔的应用前景.     

隧道内承力索旋转腕臂偏移量的分析与计算

结合达万线分水寺隧道内承力索腕臂安装工程,讨论了从隧道口至隧道内780m处温度变化及承力索伸缩情况,分析并计算了该区段范围内各悬挂点的腕臂偏移量,得出结论,在长大隧道靠近隧道口区段内气温变化与距隧道口的距离呈非线性变化关系,各段承力索伸缩量也呈非线性变化关系。     

BIM技术在接触网腕臂预配中的应用研究

BIM作为现阶段基础工程建设领域重点研究并积极推广应用的新技术,已成为未来工程设计的发展方向。接触网作为电气化铁路的主要组成部分,其工作状态直接关系到列车运行的安全性及稳定性。开发接触网腕臂三维可视化装配软件系统,将BIM技术与接触网腕臂预配技术有效结合,实现预配成果的三维可视化表达,对于指导现场施工,能够实现节约成本、合理控制工程进度的目的,同时也为BIM技术在接触网系统全生命周期的深化应用奠定基础。