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原文传递钢轨纵向位移在线监测系统研究

论文题名：	钢轨纵向位移在线监测系统研究
关键词：	高速铁路;钢轨位移;轨道检测;计算机技术
摘要：	在我国高速铁路的大规模建设过程中，无缝线路由于其消除了钢轨接缝，极大的改善了轨道结构，减小了振动，在高速线路中得到广泛应用。但正由于轨缝的消失，钢轨无法在温度改变时自由伸缩，从而在钢轨内部产生很大的温度应力，当扣件压力不足以抵消温度应力时，钢轨会发生纵向位移，温度升高时引发胀轨、跑道，当温度很低时则容易出现断轨，严重影响行车安全。因此，研究一种钢轨纵向位移在线监测系统，实时检测钢轨纵向位移量以预防胀轨、断轨的发生，对确保铁路安全运营意义重大。　　本文首先设计了钢轨纵向位移在线监测系统的总体方案，讨论了多种位移传感器及其工作原理，指出其在用于钢轨纵向位移测量中的优缺点，研究了磁致伸缩位移传感器测量原理，对基于磁致伸缩原理的钢轨纵向位移测量进行了可行性分析。重点研究了钢轨纵向位移在线监测系统的下位机软硬件、上位机软件、温度补偿算法。论文设计了由磁致伸缩位移传感器和钢轨夹组成的钢轨位移测量单元、由钢轨温度和位移数据采集电路和下位机组成的轨边信号采集单元、由工控机和上位机软件组成的监控中心管理系统。下位机软件使用C语言程序编写，实现了位移、温度、时间数据的同步采集和发送;使用Labview编写了上位机软件，即监控中心管理系统软件，实现了串口接收功能，钢轨位移值实时显示、绘图，应力放散历史统计功能，温度补偿功能，位移、温度、时间数据的保存和位移量查询功能，防胀轨断轨预警功能。由于磁致伸缩位移传感器的输出易受温度影响，因此论文重点研究了其输出与温度之间的关系，设计了温度漂移实验，搭建了温度漂移实验平台，完成了温度漂移实验，并对实验结果做了分析。研究了由卡尔曼滤波、最小二乘法拟合曲线、三次样条插值法拟合曲面组成的温度补偿算法，实现了温度补偿。最后通过实验室试验，该测量系统实现了钢轨纵向位移在线监测，测量精度为0.1mm，测量范围达200mm，系统采样频率为1Hz。
作者：	孙北林
专业：	机械工程
导师：	史红梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文