调整铁路轨道振动监测系统的研究与实现

摘要

自1964年10月在日本诞生世界上第一条高速铁路以来,高速铁路以其速度快捷、安全可靠、节能环保、经济实惠、运载量大等诸多优势成为世界交通业发展的重要趋势。轨道是行车的基础,其作用是弓l导机车车辆平稳、安全运行,直接承受来自车轮的载荷,并将其传递给路基、桥隧等建筑物。
　　 随着既有铁路的大提速以及高速铁路的快速发展,机车车辆和轨道的振动增大,轨道及其各部件交变应力幅度和振动加速度也将增大。同时,为了适应行车速度,动力结构也将朝着高速化、复杂化、轻量化的方向发展,由此带来的工程振动和噪声问题显得尤为突出,社会公众更加关心铁路沿线特别是城市周围的轨道振动与噪声问题。高速列车引起的振动公害不仅影响沿线居民的正常生活和工作,还会对周围的建筑物、交通车辆以及精密仪器的使用造成一定程度的损害。
　　 本文在对高速铁路轨道振动分析研究的基础上,设计完成了一种新型的振动监测系统。研究工作包括以下几个方面:
　　 (1)回顾了世界高速铁路和中国高速铁路的发展历程,详细阐述了高速铁路引起的振动公害。
　　 (2)分析研究了传统轨道结构和高速铁路轨道结构,叙述了轨道振动和噪声的成因。
　　 (3)分析研究了现代振动量测技术,设计了一种基于嵌入式技术和USB2.0总线的振动信号采集系统。该系统以891-2型测振仪作为测振传感器,负责采集轨道面上的振动信号;以ARM7TDM-S为内核的嵌入式微控制器LPC2148作为核心控制芯片,实现了单通道/16通道、16位高速、高精度连续采集。
　　 (4)系统地研究了虚拟仪器技术,采用LabVIEW编程语言成功设计了上位应用软件,实现了采集信号的时域分析、频域分析、实时显示以及数据回放等功能。
　　 (5)系统地研究了USB2.0总线协议,完成了嵌入式程序的编写。利用NI-VISA生成USB接口驱动程序,成功实现了上、下位机间的数据通信,有效提高了传输速度。
　　 试验测试表明,系统性能稳定,传输速度快,采集精度高,可适用于铁路轨道振动的工程监测,具有一定的实用和推广价值。