动车车顶绝缘子气动减阻优化及绝缘性能研究

高速列车运行时产生的气动阻力不仅会影响列车运行效率，也制约着列车速度的进一步提升。目前车身流线型减阻设计已达到极限，而车顶大量外绝缘设备的存在使得车顶阻力增加，对其进行减阻优化是重要的发展方向，但与一般减阻问题不同，车顶外绝缘结构还承担着电气绝缘的重要作用，因此研究中需兼顾气动特性和绝缘性能。为此以车顶绝缘子为研究对象，通过在绝缘子伞裙表面构造凹坑结构来实现减阻优化，以凹坑排列间距、凹坑横纵轴以及凹坑深度为变量，最小阻力系数为目标，采用拉丁方抽样法选取样本计算得到响应值，建立近似模型；然后利用遗传算法全局寻优，得到凹坑最优参数；最后对凹坑绝缘子进行干闪和污闪试验，校验其绝缘性能。结果表明：凹坑结构可实现车顶绝缘子最大15.62%的减阻效果，并在一定气流条件下能提高绝缘子干闪电压保证其绝缘性能；且当绝缘子受到污染后，凹坑绝缘子也能具备良好的电气绝缘性能，保证列车安全运行。