基于無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)的鋼軌動態(tài)應(yīng)力監(jiān)測.pdf

1、隨著鐵路速度和運載能力的不斷提升，輪軌間的相互作用更加劇烈，列車運行安全問題也越發(fā)重要。車輪作用在鋼軌上產(chǎn)生應(yīng)力，通過監(jiān)測鋼軌應(yīng)力可以及時發(fā)現(xiàn)軌道與列車的異常，指導鐵路維修。目前，鋼軌應(yīng)力測試系統(tǒng)存在著抗干擾能力差、檢測效率低、人力投入大和不能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測等缺點，限制了鋼軌應(yīng)力監(jiān)測的應(yīng)用。近年來，隨著無線通信和智能傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使鋼軌應(yīng)力的遠程實時監(jiān)測成為可能，無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)越來越多地被運用到鐵路安全監(jiān)測中。本文基于無線傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)與應(yīng)變電測技術(shù)，通過對無線傳感節(jié)點和網(wǎng)關(guān)的遠程控制實現(xiàn)了鋼軌動態(tài)應(yīng)力遠程實時監(jiān)測。具體研究內(nèi)容為:
　　(1)建立了鋼軌有限元模型，利用有限元分析軟件ANSYS仿真分析了不同載荷下鋼軌軌腰處垂向動態(tài)應(yīng)力的分布。同時，分析了輪軌作用力和輪軌接觸狀態(tài)對鋼軌垂向動態(tài)應(yīng)力測量結(jié)果的影響，并在鋼軌加載實驗平臺上測試了鋼軌垂向動態(tài)應(yīng)變與載荷之間的關(guān)系。
　　(2)分析鋼軌動態(tài)應(yīng)力測試方法的局限性，針對高速鐵路惡劣的應(yīng)用環(huán)境，分別對無線

3、傳感節(jié)點的硬件和軟件作了相應(yīng)改進。硬件是上利用加速度節(jié)點檢測列車經(jīng)過時的加速度，并觸發(fā)輪軌力采集節(jié)點工作，提高了鋼軌動態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)的完整性。軟件上改進了節(jié)點授時機制，增加了節(jié)點引導程序的遠程升級。
　　(3)將改進后的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用在高速鐵路運營線上，實現(xiàn)了對運營線鋼軌垂向動態(tài)應(yīng)力的實時監(jiān)測。分析鋼軌垂向動態(tài)應(yīng)變信號基線漂移的原因，采用小波分析方法分離動態(tài)應(yīng)變信號中不同分量，得到了去除低頻干擾后的鋼軌垂向動態(tài)應(yīng)變信號，為研究