可遠程更新的鋼軌應變與溫度測量節(jié)點研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路客運專線的快速建設，高速鐵路的行車安全成為人們關注的重中之重。鋼軌作為鐵路軌道結構的重要組成部分，起著列車導向和承載的作用，其安全狀況直接關系著列車的運營安全。
　　中國的高速鐵路軌道廣泛采用無縫鋼軌，無縫鋼軌可以提高列車運行速度和平穩(wěn)度，延長列車運營壽命。但當溫度發(fā)生變化時，由于其處于鎖緊狀態(tài)不可以自由伸縮，導致其內部產(chǎn)生很大的溫度應力，如果超出安全范圍就會導致鋼軌損傷。因此快捷、準確的獲取鋼軌的溫度和應力數(shù)據(jù)對

2、掌握鋼軌狀態(tài)、保障列車安全運行具有重要的意義。
　　分布式無線傳感器網(wǎng)絡是由大量部署在監(jiān)測區(qū)域的傳感節(jié)點以自組織方式構成的無線網(wǎng)絡，能夠協(xié)同采集、傳輸、處理覆蓋區(qū)域檢測對象的物理信息。本文基于無線傳感器網(wǎng)絡，設計了一種可遠程更新的鋼軌應變與溫度測量節(jié)點，其利用嵌入式技術、傳感技術等實現(xiàn)對鋼軌溫度和縱向應變物理信息的采集，利用分布式無線傳感網(wǎng)絡完成鋼軌物理信息的無線傳輸，使鐵路工務人員可以在監(jiān)控端實時、長期的對大范圍、長距離的鋼軌溫

3、度和縱向應變信息分析處理，對鋼軌故障進行預警和排查。由于對鋼軌的應變和溫度的測量還處于探索研究階段，用戶會根據(jù)自己的需求經(jīng)常對節(jié)點軟件進行更新，本文利用現(xiàn)有的硬件資源對節(jié)點軟件遠程更新進行了設計。
　　本文的主要工作如下:
　　第一，根據(jù)對高速鐵路無縫鋼軌溫度與應力實時、長期監(jiān)測的需求，從供電單元、通信單元和傳感單元對節(jié)點的硬件電路進行了設計，保證節(jié)點可以長期穩(wěn)定工作。
　　第二，在節(jié)點硬件的基礎上，從節(jié)點軟件的總體設

4、計、數(shù)據(jù)的采集處理等方面對節(jié)點應用軟件進行了設計，并通過分時供電等方法對節(jié)點的軟件進行了低功耗研究。
　　第三，根據(jù)節(jié)點軟件遠程更新的需求，設計了節(jié)點軟件遠程更新方法，重點研討了節(jié)點MCU內部Flash的劃分和更新協(xié)議的制定，并從提高更新效率和增強升級可靠性兩個方面對節(jié)點軟件遠程更新程序進行了優(yōu)化。
　　第四，在實驗室和某高速鐵路現(xiàn)場對節(jié)點性能進行了實驗驗證，對節(jié)點進行了標定，并測試節(jié)點在高低溫下的工作性能。節(jié)點長期運行實驗