高速列车轨道状态实时检测系统研究

摘要

当今社会，对铁路列车进行多次提速，且在运行线路越来越繁忙的情况下，列车轨道状态检测的品质和效率也相应地需要得到提高。为了促进我国铁路运输效益，很有必要研究出一种高速、便携且实时性强的轨道状态检测系统。这种系统不但能有效地提升高速铁路检修效率与检测精度，而且在保障铁路运输安全和通畅中起到非常重要的作用。
　　 本文通过对国内外轨道检测研究现状的分析，提出了一种具有良好的便携性、实时性强、检测精度高、响应速度快的高速列车轨道状态检测系统研究方案，该系统旨在突破已存在的同类产品的局限。
　　 高速列车轨道状态实时检测系统的研究，首先根据铁道部相关标准提出了总体性能要求，完成了包括水平、曲率、高低及里程等参数的测量方案的设计。本文通过对系统的性能要求做出分析后完成了对工控机、光电编码器、三轴陀螺仪、倾角传感器、位移传感器等关键器件的选型，设计出了下位机数据采集系统。上位机与工控机之间采用ZigBee通信方式，通过深入研究ZigBee协议栈完成了无线控制模块。
　　 轨道状态实时检测系统的工控机软件主要是基于嵌入式操作系统WINCE的应用程序，利用C语言编程，完成测量原始数据的保存及二次处理，实现轨道状态检测的实时处理。上位机软件是在C++Builder平台下编写的应用软件，主要包括数据通信模块和实时监测模块的设计，同时实现了与车上评估中心的连接。

目录

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摘要

文中涉及到的有关量的符号汇总

第1章 绪论

1．1 课题研究意义

1．2 轨道检测技术国内外研究现状

1．2．1 国外铁路轨道检测技术研究现状

1．2．2 我国铁路轨道检测技术研究现状

1．3 本文拟解决的内容

1．3．1 本文研究内容

1．3．2 本文拟解决的关键问题

1．4 本章小结

第2章 系统总体方案设计

2．1 轨道状态检测原理

2．1．1 曲率检测原理

2．1．2 水平检测原理

2．1．3 高低检测原理

2．1．4 扭曲(三角坑)检测原理

2．1．5 速度与里程检测原理

2．2 系统总体方案设计

2．2．1 检测系统的功能及性能指标

2．2．2 系统结构设计方案

2．3 系统硬件总体方案设计

2．3．1 关键元器件的选型

2．3．2 硬件总体方案

2．4 系统软件总体设计方案

2．5 本章小结

第3章 系统硬件各子系统设计

3．1 电源电路的设计

3．2 分频鉴相电路的设计

3．3 信号调理电路的设计

3．3．1 模拟信号输入电路

3．3．2 A／D转换接口电路

3．4 无线通信电路的设计

3．4．1 ZigBee无线通信协议栈

3．4．2 无线通信硬件接口设计

3．5 本章小结

第4章 系统软件设计

4．1 系统软件方案设计

4．1．1 软件开发模型

4．1．2 Windows CE操作系统

4．1．3 系统软件整体设计

4．2 数据采集软件模块的设计

4．2．1 软件功能及性能要求

4．2．2 数据处理模块算法分析

4．2．3 数据处理软件的设计

4．3 数据通信模块软件设计

4．3．1 网络TCP／IP通信协议

4．3．2 ZigBee无线通信

4．4 软件可行性研究

4．5 本章小结

第5章 系统综合性能测试及分析

5．1 实验系统平台搭建

5．2 系统试验验证

5．3 试验结论及分析

5．3．1 左右轨高低不平顺

5．3．2 水平不平顺

5．3．3 曲率(曲率半径、曲率变化率)

5．4 系统可行性研究

5．4．1 电磁屏蔽

5．4．2 接地问题

5．5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果