中低速磁浮列车状态综合监测及轨道不平顺预测的研究

论文摘要

状态监测是磁浮列车运营安全的重要环节。然而,磁浮列车系统是一个牵涉到多种技术领域的复杂系统,不仅拥有众多的车载设备,而且包含轨道、道岔和变电站等地面配套设施,因此要实现对磁浮列车系统的全面监测,必须为其建立一套状态综合监测系统,同时对磁浮列车的各车载设备与相关地面设施进行监测。磁浮列车综合状态系统包括车载监测系统与地面监测系统两个部分,本文分别对这车、地监测系统的数据通信方式做了研究说明,并完成了相应的软件开发。磁浮列车作为一种轨道交通工具,轨道状况始终是影响磁浮列车安全运行的重要因素。本文在分析了轨道不平顺对磁浮列车悬浮系统状态的影响的基础上,利用状态综合监测系统提供的列车运行状态数据,对轨道不平顺造成的影响做出了初步的预测估计。本文的主要工作包括:（1）介绍了车载监测系统的总体结构,选择嵌入式Linux作为软件平台,使用面向对象技术,设计并开发了车载监测显示屏的软件。（2）根据地面监测系统不同监测对象的具体情况,分别对其三个子系统的数据通信进行了研究,通过CDMA网络、MODBUS总线和Profibus-DP总线实现对车辆系统、地面变电站和道岔系统的状态监测。（3）通过对磁浮列车悬浮系统的建模仿真,分析比较了各种轨道不平顺状况对磁浮列车悬浮系统状态的影响。（4）通过监测列车多次经过轨道同一位置时悬浮间隙和悬浮电流的变化,利用基于递推合成BP网络的预测方法,预测列车将来经过轨道该位置的悬浮间隙波动幅值,进而对该处轨道不平顺产生的安全影响作出评估。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外磁浮列车状态监测的研究现状
• 1.3 本文的主要工作与结构安排
• 1.3.1 本文的主要工作
• 1.3.2 本文的结构安排
• 第二章 中低速磁浮列车车载监测显示屏设计与实现
• 2.1 车载监测系统的总体结构
• 2.2 车载监测显示屏的运行平台选择
• 2.3 车载监测显示屏软件的需求分析
• 2.3.1 系统软件的需求描述
• 2.3.2 系统软件的领域建模
• 2.4 车载监测显示屏软件的设计与实现
• 2.4.1 底层介质访问的实现
• 2.4.2 用户界面的编辑
• 2.4.3 核心控制程序的编写
• 2.4.4 嵌入式系统软件的交叉编译
• 2.4.5 车载监测系统的界面
• 2.5 本章小结
• 第三章 中低速磁浮列车地面监测系统的通信技术研究
• 3.1 地面监测系统的总体结构介绍
• 3.2 远程无线监测系统的通信技术研究
• 3.2.1 数据传输方式的选择
• 3.2.2 数据传输通路的建立
• 3.2.3 系统的通信软件设计
• 3.3 变电站监测系统的通信技术研究
• 3.3.1 系统的数据通信方案
• 3.3.2 系统的通讯协议
• 3.3.3 系统的通信软件设计
• 3.4 道岔监控系统的数据通信研究
• 3.4.1 系统的数据通信方案
• 3.4.2 OPC 服务器的建立
• 3.4.3 OPC 客户端的软件设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 轨道不平顺对悬浮系统状态的影响分析
• 4.1 考虑轨道不平顺的悬浮系统建模
• 4.2 轨道周期性不平顺的仿真
• 4.2.1 轨道呈正弦型波动的仿真
• 4.2.2 轨道呈三角型波动的仿真
• 4.3 轨道随机性畸变的仿真
• 4.3.1 三角型畸变
• 4.3.2 正弦型畸变
• 4.3.3 方波型畸变
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于悬浮系统状态监测的轨道不平顺影响预测
• 5.1 基于时间序列的预测方法比较
• 5.1.1 基于经典时序分析的预测方法
• 5.1.2 基于灰色模型理论的预测方法
• 5.1.3 基于滤波器的预测方法
• 5.1.4 基于人工神经网络的预测方法
• 5.2 基于BP 网络的预测方法分析
• 5.2.1 BP 网络的相关介绍
• 5.2.2 基于BP 网络的时间序列预测
• 5.2.3 递推合成BP 网络
• 5.3 轨道不平顺影响的预测评估
• 5.3.1 悬浮系统的状态监测
• 5.3.2 悬浮间隙波动幅值的预测
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果