非接触轨距检测系统设计

论文摘要

轨距超限会影响车辆运行的平稳性以及旅客乘车的舒适度,严重时产生钢轨侧面磨耗和轮缘磨耗,从而改变轮轨关系,造成爬轨等安全隐患。为了适应快速、重载需要,保障列车无间断、安全、平稳的运行,开展“高精度、实时、抗干扰强、智能化轨距检测系统”的研究课题势在必行。本文对国内外轨距检测设备充分调研之后,分析出目前国内外的轨距检测设备各有优缺点,参照铁路有关部门实际轨距检测的需要,采用了非接触式主动光学测量方法。设计了优化的测量方案,其中包括采用了具备高速DSP技术的激光摄像一体化装置,提出了修正轨距的方法,采取了软硬件抗干扰措施,编程实现了具备友好界面的前端数据处理应用软件系统和后端分析应用软件系统,设计了多角度的测试方案。开发出了一套具备高精度、实时性好、检测速度高、安装简便、高抗震、强抗干扰、长寿命、高稳定性、智能化、低成本的轨距检测系统。本文首先阐述了非接触轨距检测系统的总体设计方案,其中包括：按照铁道部规定的标准提出了检测系统的总体参数要求、提出了系统提供的功能、检测系统结构设计、应用软件系统设计需求和传感器选型参数指标要求、模拟信号处理装置设计要求。其次,在第三章中介绍了检测系统的构建研究工作,其重点研究的内容为：检测设备的选型、开发平台的选择、前端数据处理应用软件系统的开发工作。再次,提出了检测系统的测量方案,其主要研究内容有以下几点：传感器使用的研究、里程和速度检测方法的研究、构架相对轴箱角度检测方法、抗噪声干扰方法的研究、检测设备安装方案、计算轨距算法。最后介绍了检测系统的测试方法与测试过程,按照设计在“试车线”线路和“正线”线路上设备已测试通过,并且检测效果良好。理论分析与实验结果不仅证明了轨距检测的正确性,并且还证明了检测系统具备精度高、重复性好、检测速度快、实时性好、抗电磁干扰强、抗震强、高稳定性、易操作性、智能化等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 目前国内外研究现状
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 课题研究的主要内容、目标与方法
• 1.4.1 课题研究的目标与方法
• 1.4.2 课题研究的主要内容
• 1.5 论文结构
• 1.6 本章小结
• 第2章 轨距检测系统总体方案设计
• 2.1 检测基本要求及功能分析
• 2.1.1 轨道检测参数基本要求
• 2.1.2 轨距检测参数基本要求参数报警阈值要求
• 2.1.3 检测系统的基本功能分析
• 2.2 检测系统检测方法设计
• 2.2.1 主动式光电测量方法
• 2.2.2 结构光截法介绍
• 2.2.3 结构光截法在轨距测量系统中的应用
• 2.3 检测系统总体结构设计
• 2.3.1 系统的总体结构设计原理
• 2.3.2 系统安装方案设计
• 2.3.3 结构设计
• 2.3.4 模拟信号处理装置ASPD设计
• 2.3.5 上位机应用程序软件设计需求分析
• 2.4 传感器选型参数指标要求
• 2.5 本章小结
• 第3章 非接触轨距检测系统的构建
• 3.1 检测系统物理结构选型及参数指标
• 3.1.1 检测系统轨距检测仪选型及参数指标
• 3.1.2 检测系统数据采集板卡选型及参数指标
• 3.1.3 检测系统供电装置选型及参数指标
• 3.2 上位机数据处理应用软件系统的开发
• 3.3 本章小结
• 第4章 轨距检测系统测量方案实现
• 4.1 轨距检测仪检测原理
• 4.1.1 里程、速度的检测原理
• 4.1.2 构架相对轴箱角度的检测原理
• 4.1.3 钢轨轮廓的检测原理
• 4.2 轨距测量
• 4.2.1 抗噪声干扰
• 4.2.2 轨距测量
• 4.3 本章小结
• 第5章 检测系统测试与检测结果分析
• 5.1 测试目的
• 5.2 测试方法与过程
• 5.2.1 测试方法
• 5.2.2 测试过程
• 5.3 检测结果分析
• 5.3.1 检测结果分析
• 5.3.2 系统设计误差分析
• 5.3.3 系统检测速度分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目情况