無縫鋼軌應(yīng)變與溫濕度監(jiān)測節(jié)點的研究.pdf

1、鋼軌是鐵路運輸?shù)幕A(chǔ)，無縫鋼軌被廣泛鋪設(shè)在高速鐵路上。無縫鋼軌由于被鎖緊限制了軸向伸縮，溫度變化時鋼軌內(nèi)部會產(chǎn)生縱向溫度力。當鋼軌的內(nèi)部應(yīng)力大于扣件和道床阻力時就會發(fā)生爬行，會影響無縫線路的穩(wěn)定性。因此，快捷的獲得鋼軌溫度、應(yīng)力等狀態(tài)信息，對于監(jiān)測線路運行的穩(wěn)定性具有重要的意義。
　　本文結(jié)合傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)及優(yōu)化算法等技術(shù)，設(shè)計了可以在線監(jiān)測鋼軌的應(yīng)變、溫度、濕度變化的監(jiān)測節(jié)點。節(jié)點可以遠程、實時完成對鋼軌狀

2、態(tài)數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，這些數(shù)據(jù)可以用于分析鋼軌的應(yīng)變狀態(tài)，從而及時對鋼軌進行應(yīng)力放散。本文主要針對節(jié)點軟件和硬件設(shè)計進行研究。
　　針對監(jiān)測節(jié)點所需要實現(xiàn)功能進行分析，進行了節(jié)點的硬件設(shè)計。節(jié)點硬件采用模塊化的設(shè)計思路，以低功耗、小尺寸、高精度、抗干擾為原則，設(shè)計的節(jié)點由供電、通信及傳感三個子單元組成。供電單元進行了保護電路、開關(guān)穩(wěn)壓和線性穩(wěn)壓電路的設(shè)計，輸出穩(wěn)定、高質(zhì)量的電源。傳感單元能夠按照設(shè)定的參數(shù)完成鋼軌應(yīng)變、溫度、濕度

3、數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。通信單元采用無線傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)與監(jiān)測網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)交互。
　　基于節(jié)點的硬件完成了節(jié)點的軟件設(shè)計。節(jié)點的軟件設(shè)計不僅包括對節(jié)點數(shù)據(jù)采集和收發(fā)基本功能程序的設(shè)計，而且完成了節(jié)點的數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)壓縮設(shè)計。
　　針對設(shè)計的節(jié)點，進行了一系列的實驗。通過溫濕度實驗測量了節(jié)點采集溫度、濕度的精度。對節(jié)點采集應(yīng)變進行高低溫實驗，掌握了節(jié)點的溫漂和時漂特性。對節(jié)點和網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)通信進行抗干擾實驗，測量了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?/p>