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应变—温度法监测钢轨无缝线路锁定轨温的误差分析及改进
| 论文题名： | 应变—温度法监测钢轨无缝线路锁定轨温的误差分析及改进 |
| 关键词： | 无缝线路;锁定轨温;应变--温度法;误差分析 |
| 摘要： | 钢轨无缝线路是将多段标准单元钢轨焊接在一起的轨道线路，是当前高速铁路所采用的轨道结构。在环境温度变化时，钢轨无缝线路内部会产生很大的纵向温度力，这可能会引起无缝线路应力集中或者变形。无缝线路锁定轨温是指无缝线路内部应力为零时对应的温度，是铁道标准规定的评价无缝线路安全状态的重要指标。无缝线路锁定轨温发生变化，即意味着钢轨未被完全约束，产生了除温度力之外的应力或者形变。监测无缝线路锁定轨温，可及时发现钢轨异常状况，指导铁路工务人员对无缝线路进行有针对性的维修和养护，对高速铁路安全稳定的运营起着重要的作用。 本文基于应变-温度法测量钢轨无缝线路锁定轨温的原理，采用温度自补偿应变片和补偿块法测量钢轨受约束未能产生的应变，采用温度传感器测量钢轨温度，然后结合应变和温度，解算无缝线路锁定轨温。 为进一步提高应变-温度法测量无缝线路锁定轨温的准确性，分析了先前的测量无缝线路锁定轨温方案中补偿块脱落、应变片剥落和温度传感器失效的原因，据此对传感器安装和布局进行了改进，提出了补偿块与测量应变片分离的方法，将补偿块预先在实验室内集成于测量单元内，通过导热胶和导热硅脂与钢轨接触以保持与钢轨温度一致，大幅度降低了补偿块脱落和温度传感器失效的可能。 针对无缝线路粘贴应变片的位置偏差和角度偏差会影响锁定轨温测量精度的问题，设计了一种钢轨上的定位划线装置，实现了粘贴应变片位置和安装测量单元位置的快速、准确找正。 针对应变-温度法监测无缝线路锁定轨温过程中存在多项误差影响测量结果的问题，对传感器和测量单元集成过程中进行误差测试分析和质量检测，并且提出技术指标，从时漂、温漂、抗振、模拟测量锁定轨温和温度滞后效应五个方面进行测试，以保证传感器和测量单元的性能。 针对应变-温度法监测无缝线路锁定轨温过程中的温漂问题，分别尝试采用了全桥方式代替半桥方式的方法、桥臂电阻筛选的方法和某材料测量温漂并软件补偿的方法，并且进行了实验验证，实现了温漂误差的降低。 最后，将改进后的方案应用到实际无缝线路上监测锁定轨温，测得的锁定轨温符合铁道标准对无缝线路锁定轨温规定的安全阈值。 |
| 作者： | 张富生 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 王立鼎;王大志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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