高速道岔工务参数检测仪的设计与实现

论文摘要

道岔是轨道结构中最薄弱的部分,是影响行车安全和限制车速的一个主要因素。随着我国铁路运输向高速、重载、大密度方向发展,对道岔系统的要求也越来越苛刻,道岔的使用情况也应有相应的检测手段。针对这一情况,目前国内的相关部门着手了道岔监测系统的研制,但监测对象多为电务参数,缺少对工务参数的关注,如轨距,轨枕加速度,尖轨密贴,轨排位移等,尤其尖轨的密贴与否直接关系到行车安全。本文首先介绍了高速道岔检测的研究现状、道岔工务参数的检测原理和检测方案。接着论述了检测仪的硬件平台和软件平台,包括各种传感器的选型和现场安装调试、嵌入式操作系统以及主要硬件驱动模块和应用程序模块的开发。最后利用MATLAB对结果数据进行了处理和分析。本文实现的工务参数检测仪的设计出发点是要实现高速道岔工务参数的长期监测系统,所以该设备即可作为便携式的检测仪表,也可以在扩展通信模块后,安装在道岔现场作为道岔监测系统的下位机使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外道岔监测的研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 高速道岔工务参数检测需求及方案
• 2.1 高速道岔工务参数检测需求分析
• 2.1.1 国内高速道岔概况
• 2.1.2 高速道岔工务参数需求分析
• 2.1.3 现场环境分析
• 2.2 高速道岔工务参数检测方案
• 2.2.1 道岔工务参数检测原理
• 2.2.2 系统的设计思路和组成
• 2.2.3 系统基本功能和主要技术指标
• 2.3 本章小结
• 第3章 高速道岔工务参数检测仪硬件平台
• 3.1 主要硬件结构
• 3.2 传感器选型
• 3.2.1 距离传感器选型
• 3.2.2 振动加速度传感器选型
• 3.3 传感器的现场安装与调试
• 3.4 信号隔离板的设计
• 3.5 人机交互设备的选型
• 3.6 开发板的选型
• 3.6.1 ARM概述
• 3.6.2 ARM开发板的选择依据
• 3.6.3 所选开发板介绍
• 3.7 本章小结
• 第4章 高速道岔工务参数检测仪软件平台
• 4.1 嵌入式系统简介
• 4.2 嵌入式操作系统的选择
• 4.3 嵌入式 Linux系统在 H9200F上的安装
• 4.4 嵌入式 Linux交叉开发环境的建立
• 4.4.1 嵌入式 Linux交叉开发环境介绍
• 4.4.2 宿主机的配置
• 4.4.3 安装交叉开发工具链
• 4.4.4 安装交叉调试器
• 4.5 本章小结
• 第5章 高速道岔工务参数检测仪程序设计
• 5.1 Linux设备驱动程序简介
• 5.1.1 设备驱动程序的作用
• 5.1.2 Linux设备和模块的分类
• 5.1.3 用户空间和内核空间
• 5.1.4 设备驱动程序接口
• 5.2 软件功能模块及工作流程
• 5.2.1 软件功能模块
• 5.2.2 软件工作流程
• 5.3 主要驱动程序的设计
• 5.3.1 A/D设备驱动程序
• 5.3.2 输入开关驱动程序
• 5.3.3 液晶驱动程序
• 5.4 主要应用程序的设计
• 5.4.1 数据采集模块程序
• 5.4.2 液晶显示程序
• 5.5 本章小结
• 第6章 高速道岔检测数据分析和处理
• 6.1 卡尔曼滤波器简介
• 6.2 卡尔曼滤波回归统计模型建模
• 6.3 基于Matlab的卡尔曼滤波实现
• 6.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文