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基于无线传感网系统的钢轨动态应力监测
| 论文题名： | 基于无线传感网系统的钢轨动态应力监测 |
| 关键词： | 远程控制;钢轨应力监测;应变电测法;无线传感网;有限元模型 |
| 摘要： | 随着铁路速度和运载能力的不断提升，轮轨间的相互作用更加剧烈，列车运行安全问题也越发重要。车轮作用在钢轨上产生应力，通过监测钢轨应力可以及时发现轨道与列车的异常，指导铁路维修。目前，钢轨应力测试系统存在着抗干扰能力差、检测效率低、人力投入大和不能实现连续监测等缺点，限制了钢轨应力监测的应用。近年来，随着无线通信和智能传感器技术的快速发展，使钢轨应力的远程实时监测成为可能，无线传感网系统越来越多地被运用到铁路安全监测中。本文基于无线传感器网络与应变电测技术，通过对无线传感节点和网关的远程控制实现了钢轨动态应力远程实时监测。具体研究内容为: (1)建立了钢轨有限元模型，利用有限元分析软件ANSYS仿真分析了不同载荷下钢轨轨腰处垂向动态应力的分布。同时，分析了轮轨作用力和轮轨接触状态对钢轨垂向动态应力测量结果的影响，并在钢轨加载实验平台上测试了钢轨垂向动态应变与载荷之间的关系。 (2)分析钢轨动态应力测试方法的局限性，针对高速铁路恶劣的应用环境，分别对无线传感节点的硬件和软件作了相应改进。硬件是上利用加速度节点检测列车经过时的加速度，并触发轮轨力采集节点工作，提高了钢轨动态应变数据的完整性。软件上改进了节点授时机制，增加了节点引导程序的远程升级。 (3)将改进后的无线传感器网络系统应用在高速铁路运营线上，实现了对运营线钢轨垂向动态应力的实时监测。分析钢轨垂向动态应变信号基线漂移的原因，采用小波分析方法分离动态应变信号中不同分量，得到了去除低频干扰后的钢轨垂向动态应变信号，为研究轮轨动态响应提供参考。 |
| 作者： | 李亮 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 刘冲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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