無縫鋼軌應(yīng)變與溫濕度監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的研究.pdf

1、鋼軌是鐵路運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，無縫鋼軌被廣泛鋪設(shè)在高速鐵路上。無縫鋼軌由于被鎖緊限制了軸向伸縮，溫度變化時鋼軌內(nèi)部會產(chǎn)生縱向溫度力。當(dāng)鋼軌的內(nèi)部應(yīng)力大于扣件和道床阻力時就會發(fā)生爬行，會影響無縫線路的穩(wěn)定性。因此，快捷的獲得鋼軌溫度、應(yīng)力等狀態(tài)信息，對于監(jiān)測線路運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要的意義。
　　本文結(jié)合傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)及優(yōu)化算法等技術(shù)，設(shè)計(jì)了可以在線監(jiān)測鋼軌的應(yīng)變、溫度、濕度變化的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)可以遠(yuǎn)程、實(shí)時完成對鋼軌狀

2、態(tài)數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，這些數(shù)據(jù)可以用于分析鋼軌的應(yīng)變狀態(tài)，從而及時對鋼軌進(jìn)行應(yīng)力放散。本文主要針對節(jié)點(diǎn)軟件和硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。
　　針對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)所需要實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行分析，進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)硬件采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，以低功耗、小尺寸、高精度、抗干擾為原則，設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)由供電、通信及傳感三個子單元組成。供電單元進(jìn)行了保護(hù)電路、開關(guān)穩(wěn)壓和線性穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)，輸出穩(wěn)定、高質(zhì)量的電源。傳感單元能夠按照設(shè)定的參數(shù)完成鋼軌應(yīng)變、溫度、濕度

3、數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。通信單元采用無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)與監(jiān)測網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)交互。
　　基于節(jié)點(diǎn)的硬件完成了節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)不僅包括對節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和收發(fā)基本功能程序的設(shè)計(jì)，而且完成了節(jié)點(diǎn)的數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)壓縮設(shè)計(jì)。
　　針對設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。通過溫濕度實(shí)驗(yàn)測量了節(jié)點(diǎn)采集溫度、濕度的精度。對節(jié)點(diǎn)采集應(yīng)變進(jìn)行高低溫實(shí)驗(yàn)，掌握了節(jié)點(diǎn)的溫漂和時漂特性。對節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行抗干擾實(shí)驗(yàn)，測量了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?/p>