Properties of exact solution of second-order differential equation with pantograph delay

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弓网系统滑动电接触瞬态温度场仿真研究

弓网系统瞬态温升会影响摩擦副的材料特性,进而加速系统磨耗。为减小弓网系统温度场引起的磨损,对其瞬态特性进行了研究。利用COMSOL Multiphysics软件建立了仿真模型,利用试验机,采用非接触式测温方法,验证了模型的有效性。对温度场瞬态过程进行仿真研究,结果表明,运行过程中,最高温度区由接触面逐渐转移至碳板内部,温度由接触区向四周呈递减趋势;在碳板接触区后端出现"高温拖尾"现象,拖尾长度随时间逐渐增大。上述研究结论对进一步研究滑板温度特性具有借鉴意义。     

受电弓下沉对其气动和声学行为的影响

为研究受电弓下沉对其气动行为和声学行为的影响,建立了考虑安装平台的高速受电弓计算模型,基于计算流体力学和声学类比理论,对受电弓的气动和声学行为展开数值模拟。受电弓下沉高度分别设为100、200、300、400和500 mm,通过风洞试验验证了数值计算方法的合理性。仿真结果表明：随着受电弓安装平台下沉高度的增大,绝缘子和底架迎风面正压减小,受电弓气动阻力减小;安装平台气动阻力先增大后减小,通过优化腔体过渡倾角可显著减小安装平台所产生的气动阻力;当安装平台下沉高度为300 mm、腔体倾角为30°时,受电弓开口、闭口运行时其气动阻力分别减小2.0%、1.8%,整车阻力分别减小1.4%和1.1%;受电弓气动噪声具有明显的主频特性,主要频率约为330 Hz,能量主要集中在400~2500 Hz范围内;安装平台下沉后,绝缘子和底架周围流体流速减小,绝缘子和底座的表面声功率显著降低;安装平台下沉300 mm时,受电弓远场气动噪声最大声压级减小2.02 dBA,平均声压级减小1.31 dBA;受电弓下沉可改善其气动和声学性能。     

平面五杆仿图仪机构

经典的仿图仪有西尔维斯特仿图仪和谢伊涅尔仿图仪,西尔维斯特仿图仪有一个输入点和一个输出点,且输入和输出相互旋转一定角度;谢伊涅尔仿图仪存在一个输入点和两个输出点,虽然谢伊涅尔仿图仪比西尔维斯特仿图仪多出一个输出点,但是输入和输出必须在一条直线上,相互转角始终为0或180°。它们都是平面五杆的平行四边形机构。基于平面五杆机构的拓扑结构,结合仿图仪可以对任意的图形进行成比例放缩的特点,设计一些特殊的输入图形,以此导出仿图仪构成的必要条件。基于此提出一种新型的平面五杆仿图仪机构,并给出构件尺寸的确定方法,推广并统一了两种经典的平面仿图仪。     

[设计与优化]基于协同优化算法的高速受电弓多学科设计优化

考虑不同学科间的相互影响及耦合作用对受电弓设计优化的影响,分析了高速受电弓不同性能的设计要求,采用多学科设计优化思想建立了受电弓多学科设计的系统级优化模型及运动学、静力学、动力学和控制学的子系统优化模型;根据不同学科设计参数的耦合关系,采用协同优化方法,获取高速受电弓整体设计优化结果;建立受电弓的三维模型,采用有限元软件ANSYS验证了受电弓优化结果的有效性。结果表明：受电弓多学科协同设计优化不仅满足系统级和各个学科的设计要求,还获得高速受电弓系统的整体最优解或满意解,提高了受电弓的工作性能,降低了弓网接触力的波动,改善了弓网受流质量。     

高速电气化铁路中的弓网电弧现象研究综述

高速电气化铁路弓网系统中的电弧已经成为制约我国高速铁路发展的技术瓶颈。笔者论述了电弧对接触导线、受电弓滑板、通讯信号、无线电信号和供电质量等的危害,从电弧产生的机理和特征、电弧模型、电弧能量、电弧侵蚀和载流摩擦磨损方面综述了相关电弧问题的研究现状,为深入开展弓网电弧现象、机理及抑制措施的研究打下了基础。     

基于缩放延迟微分方程的交通流仿真

研究基于缩放延迟微分系统的的多车道交通流量数值仿真。为了模拟多车道宏观动态变化的道路交通流量问题,采用了微分动力学系统的原理,建立了基于缩放延迟微分方程的道路交通流量模型,并给出了模型的数值求解算法。给出不同密度下多车道车辆仿真结果,讨论了缩放延迟模型权重参数和缩放因子对系统稳定点的影响;将缩放延迟模型与常延时模型的数值结果进行了对比。仿真结果表明,当车流密度处于高密度时,缩放延迟模型能更好模拟交通流量的实际变化情况,对多车道交通流量的真实模拟具有更好的参考价值。     

机车受电弓滑板磨耗的图像处理算法研究

将图像处理算法引入机车受电弓滑板的磨耗检测中,提出一种检测受电弓滑板实际厚度的测量算法。由于直接对图像进行边缘检测易受噪声、光照等因素影响,通过Hough变换对图像进行水平校正,由模糊聚类算法进行图像分割以去除光照不均及噪声的干扰,对分割后图像采用Canny算子精确提取滑板的边缘信息。考虑提取边缘的不连续性,引入结合数学形态学的边缘生长方法实现不连续边缘的连接,通过图像标定计算出实际滑板磨耗厚度。     

Review of pantograph and catenary interaction

The application of electrified railway directly promotes relevant studies on pantograph-catenary interaction. With the increase of train running speed, the operating conditions for pantograph and catenary have become increasingly complex. This paper reviews the related achievements contributed by groups and institutions around the world. This article specifically focuses on three aspects: The dynamic characteristics of the pantograph and catenary components, the systems’ dynamic properties, and the environmental influences on the pantograph-catenary interaction. In accordance with the existing studies, future research may prioritize the task of identifying the mechanism of contact force variation. This kind of study can be carried out by simplifying the pantograph-catenary interaction into a moving load problem and utilizing the theory of matching mechanical impedance. In addition, developing a computational platform that accommodates environmental interferences and multi-field coupling effects is necessary in order to further explore applications based on fundamental studies.