基于Faster R-CNN的接触网吊弦故障检测方法

针对接触网吊弦故障图像样本较少,现有方法检测准确率较低的问题,提出了一种高效率、高准确率的接触网吊弦故障检测方法.以Faster R-CNN模型为基础,通过引入能够提取深层次图像特征并实现特征重用的密集连接卷积神经网络(dense convolutional network model, DenseNet)替代原始的特征提取模块提取吊弦图像特征,并在实验中利用图像旋转、增强等数据变换操作扩充样本集提升检测效果.通过对接触网吊弦图像的测试,以DenseNet为主干网络的Faster R-CNN模型能够检测接触网吊弦故障,检测准确率比原始检测模型提高4%以上,且加入数据变换对吊弦故障检测的准确率和鲁棒性均有显著提升,均值平均精度(mAP)可达98%以上.     

高速接触网整体吊弦预配

为了减小常规方法计算吊弦长度的误差、严格控制接触线高度、提高接触网的弹性均匀度、实现良好的受流质量,在分析常规吊弦长度算法的基础上,提出了一种新的基于索网找形的有限元法.以一个锚段的接触悬挂为分析对象,以接触线高度为控制目标,建立了承力索的有限元模型.考虑到接触网的典型结构和线路状况,结合现场实际,对模型进行了修正.经过实例验证,按该方法计算的吊弦长度安装后,接触线高度误差控制在±7 mm以内,达到了《客运专线铁路电力牵引供电工程施工技术指南》的要求.     

在线防冰过程中电气化铁路接触网的温度场

接触网覆冰严重影响电气化铁路安全运营,为确保牵引供电的可靠性,提出了一种基于静止无功发生装置的接触网在线防冰方案.针对该方案建立了在线防冰时接触网系统的动态热平衡方程,并通过分别对比铁路运输行业标准TB/T 2809—2005和实验测试数据进行了验证.在此基础上,分析了防冰系统运行后接触网系统的动态温度变化和温度场分布,并探讨了机车速度和负载电流对温度场分布的影响.分析结果表明,环境温度为-4 ℃,目标温度为2 ℃时,吊弦及其线夹处温差可达5.3 ℃,可能成为最薄弱环节.      

我国高速铁路接触网悬挂若干问题的探讨

针对高速列车受电弓－接触网受流系统的特点，结合相应的评 判标准，较详细地探讨了我国高速铁路接触网悬挂中线索，吊弦，定位装置等若干技术问题。     

初始平衡状态的接触网有限元模型

为准确和快速地计算接触网初始平衡状态的吊弦长度、静态刚度、固有频率和模态振型,分别用索单元和梁单元建立了接触网有限元模型.结果表明:单元类型的选择对接触网静态和动态的结果影响可忽略不计;索单元的自由度数目少,可提高计算效率;计算静态刚度和模态振型时,需先确定接触网平衡位置且考虑单元轴向刚度.     

高速铁路接触网静态刚度分析

本文在简要介绍法国、德国和日本高速铁路接触网结构的基础上，建立了种类接触网静态刚度分析的有限元模型，编制了计算程序，并以此对种类接触网的静刚度进行了计算。接着，本文应用计算程序着重分析了接触的主要结构参数，如跨距、张力及吊弦分布对静态刚度的影响。     

高速接触网零部件失效问题研究现状及展望

接触网零部件的失效会严重影响接触网系统的运行安全,接触网系统的服役可靠性是列车和线路安全运营的重要基础.为促进高速接触网装备技术的发展,在结合大量现场调研结果的基础上,系统分析并总结了我国高速铁路接触网零部件服役过程中出现的铝合金定位钩与定位支座磨损、吊弦线疲劳、螺栓连接松动、终端锚固线夹抽脱以及零部件腐蚀问题等五类典型失效问题及其产生的原因,指出微动损伤（微动磨损与疲劳）与恶劣的服役环境是导致接触网零部件典型失效的主要因素;介绍了国内外学者对微动磨损、微动疲劳、螺栓松动、应力腐蚀等相关失效机理的研究现状;展望了高速铁路接触网零部件的失效机理研究,冲滑复合磨损、多股绞线结构微动疲劳、螺栓松动、载流条件下疲劳和腐蚀疲劳这几个方面是今后需要重点研究的领域,并指出研究载流条件对疲劳损伤影响的重要性.      

基于改进的YOLOv3接触网鸟巢检测与识别

接触网上鸟巢对铁路安全稳定运行存在严重威胁.为检测和识别接触网上鸟巢以解决鸟巢对铁路运行造成的不良影响,提出一种改进的YOLOv3算法.首先对接触网鸟巢图像进行前期预处理,去噪等操作能够加强对鸟巢本质特征的提取,数据增强一定程度上避免神经网络的过拟合现象产生.然后在网络结构中加入空间金字塔池化模块,对特征图进行不同尺度...     

接触网几何参数的提取与分析

针对接触网几何参数高速、动态测量的实际需要,提出一种利用改进的Harris角点检测算法对接触网的几何参数进行提取,并计算提取图像中的角点的曲率及梯度.在分析检测结果与接触网几何参数检测的特殊性后,绘制出导高变化曲线和动态拉出值曲线.利用导高的变化曲线对受流参数硬点进行分析.结果表明,该方法可以成功对该段线路内接触网的受流参数硬点进行判别.     

客运专线隧道内接触网基础预留锚栓组方案探讨

阐述了客运专线隧道内采用预埋锚栓组方案将接触网吊柱固定于隧道壁的可实施性.此种方法的力学性能及经济性能均介于后植入化学锚栓及预埋轨槽方式之间.从接触网吊柱柱底荷载计算、锚栓组承载能力、锚栓组对混凝土锥体破坏区域影响及施工措施等方面进行论证.对3种隧道内接触网基础预留锚固形式即预埋轨槽、后植入化学锚栓、锚栓组方式进行简要比较.得出若能对隧道施工工艺进行优化,预埋锚栓组将比预埋轨槽、后植入化学锚栓这两种方法经济性能更高、结构安全可靠,可作为今后高速电气化铁路隧道内优先考虑的一种预留锚固方法.     

高速铁路接触网研究进展

接触网与受电弓之间动态性能是影响列车运行的重要因素之一,高速铁路中接触网的不良状态直接影响牵引供电系统对动车组的供电安全.论文系统地讨论了高速铁路接触网研究的4个方面,即接触网的初始平衡态求解、接触网动力学建模、接触网非接触检测和接触网静态动态评估,并给出了目前高速铁路接触网研究的最新进展:针对接触网的初始平衡态求解精度不高的问题,通过引入多目标约束的结构找形方法和非线性有限元过程进行求解;在接触网动力学建模方面,考虑环境风对接触网影响的问题,通过环境风模拟和风洞实验获得气动力系数,建立沿线风场进行接触网风振特性分析;对于接触网非接触检测算法的精度不高问题,基于深度学习理论的检测技术和实时图像检测算法是今后发展方向;针对目前接触网动态评估方法缺乏的问题,现代谱估计、时频分析和大数据技术及其融合将是今后接触网评估的重要手段.      

接触网检修计划自动编制模型构建与应用

针对接触网检修计划人工编制效率低又难以实现优化的问题，将接触网检修计划编制转化为一个规划优化问题，利用整数规划方法，同时考虑接触网检修作业的连续性，将设备检修状态作为决策变量，以超周期惩罚费用与检修路径代价最小为优化目标，建立基于弹性周期区间的接触网检修计划自动编制模型，并基于多目标规划中分层序列法提出模型的启发式求解算法. 通过实际算例验证证明:该方法可实现接触网检修计划的自动编制与优化，编制时间相对于人工节省99.98%，巡检路径节省33.16%，提高了接触网检修计划的编制效率和效果.      

铁路集装箱中心站电场及正面吊感应电流计算

为了探讨接触网对铁路集装箱中心站环境的影响,采用模拟电荷法对集装箱中心站空间电场进行计算;建立了正面吊的椭球体模型,计算了集装箱中心站空间电场对正面吊的感应电流,计算结果表明：距地面1500mm处的电场强度峰值约为1．1kV／m;正面吊正常工作和误操作时,感应电流最大值分别为0．15和0．62mA,均不会对人体造成伤害。     

接触网弹性吊索参数对弓网动态性能影响

为确定不同速度等级接触网弹性吊索参数的优选值,利用有限单元法,建立了中国高速铁路250、350 km/h两种速度等级的受电弓、接触网和弓网接触的动力学仿真模型,得到受电弓与接触网的动态性能指标,比较双弓作用下不同接触网弹性吊索截面积、张力和长度的弓网接触力数字特征和接触网定位点最大抬升.研究结果表明:适应250 km/...     

基于区间数学的接触网预防性机会维修方法研究

接触网是一个由众多零部件组成的关联系统,对接触网进行维修时需考虑零部件相互之间的影响和差异。利用区间数学建立接触网预防性机会维修模型,并将其转化为基于可靠性灵敏度的维修决策优化问题,以维修费用最小为优化目标,以接触网整体运行可靠性指标为约束,对接触网不同零部件的机会维修区间进行优化求解。算例分析结果表明,基于区间数学方法建立的接触网维修优化模型,可在保证接触网系统可靠性的基础上,有效减少接触网的维修次数,降低接触网的维修费用,可为接触网的运营维护提供指导。     

架空线路耐张线夹三维温度场仿真分析及验证

为研究不同条件下架空线路耐张线夹温度分布情况,构建了基于耐张线夹简化结构的有限元模型,并在600 A工频交流电流和不同接触电阻比的条件下,进行了耐张线夹电磁-热耦合有限元仿真,最终得到耐张线夹的三维温度场分布. 仿真结果显示:在正常情况下,耐张线夹引流板处的温度最低;在线夹不同部位接触电阻增大的情况下,引流板处接触电阻的增大对线夹整体温度升高的影响最大,而线夹本体压接处接触电阻的增大对线夹温升影响最小,同时线夹温度升高也会制约架空线路导线载流量. 最后通过线夹电阻测量试验和温升试验验证仿真的准确性,误差约为2.3%.      

基于四点弦测法的轨面不平顺检测及复原方法

为了实现轨面不平顺的在线连续检测,并进一步提高弦测法的检测精度,提出了一种四点弦测法。通过理论推导其传递函数,并基于快速傅里叶（FFT）变换利用MATLAB建立了其自动复原算法。为更加合理地确定四点弦测法各参数,用20个随机产生的正弦波叠加模拟轨面不平顺并选用复原误差的最大值、平均值和标准差3个指标来进行复原精度比选。在最优参数的基础上,对上海地铁一段长30 m的实测数据进行复原,其结果与对应形式下三点弦测法的复原结果对比,结果表明四点弦测法的复原精度能控制在微米级,且相对于三点弦测法误差平均值和标准差均改善了50%以上,最大值改善了70%以上。     

准高速接触网动态性能的研究

针对我国ＧＪ＋ＴＣＧ－１００准高速接触网系统的动态性能进行了研究。给出了考虑线路不平顺、机车振动的受电弓／接触网系统计算模型，首先计算了不同跨距准高速接触网自振特性，利用仿真计算分析了不同接触网跨距、网型及运行速度对受流质量的影响，最后给出了考虑机车振动后对受流的影响情况。     

列车振动下接触网拉出值补偿算法

依据鹰厦线接触网检测车现有拉出值和列车振动检测数据及计算方法,提出了一种基于ＢＰ网络的新算法实现拉出值补偿计算,为供电段有效利用检测车动态检测数据指导静态检修提供了依据。实验结果表明;与人工测量值比较,误差〈３０ｍｍ的可达８０％。     

受电弓/接触网系统动力学模型及特性

针对中国提速铁路采用的 CH1 60 - 0简单链型悬挂接触网及 SS7受电弓 ,建立接触网的有限元模型 ,计算得出固有频率及相应的模态振型 ,导出其振动方程 ,并推导出受电弓非线性模型的运动微分方程 ,利用泰勒级数展开对非线性模型进行线性化 ,得到受电弓框架的等效参数 ,最后在这个基础上建立起受电弓 /接触网垂向耦合动力学模型。应用受电弓的线性模型及非线性模型 ,而且考虑机车、轨道激扰因素影响下 ,对接触网 /受电弓系统的动态进行了运行模拟计算并加以比较。