车顶绝缘子是装设于列车顶部的重要高压设备,是保证列车安全、稳定运行的关键设备之一。由于动车组车顶绝缘子运行环境非常恶劣,车顶绝缘子长期裸露于车体外部,承受高速气流、冲击过电压、复杂的沿线行车环境等多环境因素共同作用,极易出现局部放电等事故。随着我国经济的高速发展,环境的持续恶化,雾霾天气成为高速列车运行的重要挑战。由于在雾霾等恶劣天气环境下,车顶绝缘子表面积污严重,极易出现污闪事故,导致动车组车载设备损坏、接触网短路停电,严重时甚至会导致接触网断线、动车组车载设备爆炸等恶劣事故,为高速列车的安全稳定运行带来极大的挑战。本课题以动车组车顶绝缘子为研究对象,通过借助软件Fluent对高速运行状态下的车顶绝缘子进行气流场仿真计算,分析车顶气流分布对绝缘子积污特性的影响规律,结合相关标准进行了动车组车顶绝缘子污闪试验;在此基础上,利用不同防污闪涂料对绝缘子进行涂覆,并对不同防污闪涂料绝缘子进行绝缘性能试验,提出了不同环境不同防污闪涂料的应用方法;此外,利用模型仿真分析研究了新结构防积污的绝缘子,与相关厂家合作制作了新结构绝缘子并对该绝缘子进行了污闪特性试验分析,提出了绝缘子防积污结构优化的方法和策略。本文的研究成果为研究高速气流环境下动车组车顶绝缘子结构的改进和绝缘能力的提升提供理论依据和试验数据。研究结果表明:高速气流环境下车顶绝缘子积污分布具有区域性,迎风面和背风面积污最为严重。当车顶绝缘子表面积污时,会导致闪络电压急剧降低。通过在绝缘子表面涂覆防污涂料可以增大表面憎水性进而提升闪络电压,但是在涂料严重磨蚀破损后闪络电压甚至会低于未涂覆时,绝缘子面临较高的闪络风险。对绝缘子的结构优化仿真中发现伞裙上倾角为6°、下倾角为0°时表面电场畸变量最小,伞裙间距取为20～40mm时气流特性和绝缘性能得到较好保障。为此,绝缘子的结构优化主要选择伞裙上倾角为6°、下倾角为0°、伞裙间距20～40mm、一大一小伞裙组合方式。对结构优化后绝缘子进行污闪试验发现其污闪电压得到较大提升。