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TDC(数字时间转换)测量技术在测力轮对上的应用研究
| 论文题名： | TDC(数字时间转换)测量技术在测力轮对上的应用研究 |
| 关键词： | 高速铁路;轮轨力;数字时间转换;测力轮对 |
| 摘要： | 伴随着高速铁路行驶速度的日益提高，轮轨力的精确测量显得尤为重要。轮轨力的检测对于车辆动力学和脱轨理论的研究有着重要的意义。在轮轨力众多的检测方法中，测力轮对检测方法是最精确最直接的检测轮轨力方法。测力轮对是以车轮为直接检测元件，只需要监测辐板上某些特定的作用点就能实现连续测量。由于轨道不平顺的原因，车辆运行过程中，轮轨作用力是非平稳、时变的，同时，由轮轨力产生的车轮应变也受到车轮转角的影响。测力轮对测量精度受到很多因素的影响。有车轮转速、贴片工艺、车轮均匀性、轮轨力作用点位置变化和外界干扰等。不仅如此，由于高速动车组运行速度很高、车下强电磁场工况复杂，凸显了传统测力轮对技术精度和抗干扰性的不足。本文针对这些问题，主要工作如下： 1.首先分析了横向力、垂向力以及垂向力所引起的弯矩对车轮辐板应变所产生的影响。研究了在同一半径上组桥消除高次谐波分量的方法。为了使测力轮对的测量精度得到提高，研究了电桥的数量、电桥相位差与需要消除的谐波分量阶次的关系。建立由横向力、垂向力以及作用点位置引起的弯矩共同作用下辐板应变的非线性方程组。并且简化了方程，使方程最终能够推导出解析解。 2.基于传统测力轮对技术现状，本文采用了以TDC技术为核心的测力轮对方法。它是以时间间隔测量模块为基础，通过外围电路的补偿和信号调理，获得高精度和低功耗的优点。设计了包括TDC测量模块以及外围电路、四驱桥模式的组桥方式、TDC放电电容的选择、晶振和比较器的设计、TDC控制模块的选择和设计。 3.基于Nano无线传输模块的高集成、稳定性，设计了TDC测量系统的传输模块。设计了一套应用层传输协议，实现了数据的解包和校验功能。设计了供测力轮对系统操作者使用的上位机应用程序。既可以实时的下发各种配置、采集命令，也可以实时查看采集数据，做相应的数据处理。 4.由于定制的测力轮对与标准测力轮对略有差异，实测时得到的应变实际是敏感栅覆盖范围的平均应变，很难得到如有限元计算中的精确节点应变，这也会导致测试值与有限元仿真计算值不一致。所以，本方案对车轮辐板进行了测力轮对的静态加载标定试验以及实际运行试验，验证了算法的正确性。 |
| 作者： | 何超 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 陈建政 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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