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道岔尖轨密贴爬行位移一体化测量系统研制
| 论文题名： | 道岔尖轨密贴爬行位移一体化测量系统研制 |
| 关键词： | 道岔尖轨;密贴;爬行;位移测量 |
| 摘要： | 道岔是整个铁路网络中至关重要的一环，保障了轨道列车转向时的平稳行驶。道岔尖轨的密贴和爬行位移是影响道岔工况状态的重要指标，准确获得尖轨连续的密贴与爬行位移对道岔安全运行具有重要意义。为此，研制尖轨密贴爬行位移一体化测量系统，实现了尖轨密贴与爬行正交连续位移的实时监测。通过设计便于传感单元安装和防护的系统结构，解决了正交方向传感器现场安装困难的问题，保证了系统能在恶劣环境条件下长时间稳定地检测尖轨密贴与爬行位移量。 首先针对测量目标和测量技术要求，分析系统研制过程中的关键问题，设计系统总体测量方案。采用动作引导杆与尖轨铰接的连接形式，将尖轨密贴与爬行位移引出。通过旋转塔台式结构将尖轨密贴与爬行运动转化为动作引导杆的旋转和伸缩运动。依据总体测量方案，建立基于角位移和线位移相结合的密贴爬行位移联合解算模型，以刚体变换为基础，反向求解目标点的横向和纵向位移值，为测量系统的解算提供了理论依据。并提出一种现场标定方法，用于标定系统初始安装参数。 其次根据确定的系统总体测量方案，将系统旋转塔台式结构分为位移测量模块和角度测量模块，完成测量系统整体机械结构的设计。依据系统测量精度和工作要求，确定角、线位移传感器的性能参数。为实现系统的实时测量功能，对测量系统的数据采集处理单元进行硬件电路设计。硬件电路选用STM32F103CBT6芯片作为主控制器，对关键芯片器件进行选型，设计系统供电、角/线位移采集、CAN通信以及无线WIFI通信接口电路。 为验证各硬件功能，基于分层思想设计测量系统软件。编写MCU程序以实现对各个传感器数据的采集和解码。开发电脑端、手机端上位机软件程序，设计合理且易于操作的人机交互软件，用于数据的实时接收和显示。对系统进行测量实验，验证其实际的测量精度以及稳定性。依据标定方法完成系统标定后，对系统依次开展精度和重复性测量实验。实验结果表明：本系统测量重复性为0.065mm，密贴误差极值为0.162mm，爬行误差极值为-0.187mm，均在±0.2mm范围以内，可满足尖轨密贴与爬行的高精度测量需求，为道岔安全运营提供了有效的监控手段。 |
| 作者： | 郑培珍 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 任同群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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