鐵路軌道動(dòng)力響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，在選擇列車(chē)出行方面，人們要求列車(chē)不僅能平穩(wěn)舒適，而且能方便快捷。經(jīng)過(guò)工程師們和研究人員等的不懈努力，現(xiàn)今列車(chē)的運(yùn)行情況基本能夠滿足以上要求。然而，隨著列車(chē)速度的提高，列車(chē)的行車(chē)事故卻頻繁發(fā)生，這些安全問(wèn)題越來(lái)越受社會(huì)關(guān)注。因此對(duì)于列車(chē)行車(chē)安全的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要，而對(duì)鐵路軌道動(dòng)力響應(yīng)的監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)列車(chē)安全的關(guān)鍵，是保證列車(chē)行車(chē)安全的重要環(huán)節(jié)。
　　本文所做的主要工作是基于LabVIEW虛擬

2、儀器編程環(huán)境建立一套鐵路軌道動(dòng)力響應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)對(duì)象為輪軌力應(yīng)變信號(hào)，通過(guò)輪軌力應(yīng)變信號(hào)來(lái)計(jì)算輪軌力，進(jìn)而得到脫軌系數(shù)和輪重減載率等列車(chē)行車(chē)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的性能主要有：實(shí)時(shí)性，即系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)到輪軌力應(yīng)變信號(hào)，并且能夠通過(guò)快速的計(jì)算，得到輪軌力和相關(guān)指標(biāo)；準(zhǔn)確性，即對(duì)于所測(cè)得的信號(hào)，系統(tǒng)應(yīng)該有一定的程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，使得處理后得到的結(jié)果能夠與理論一致。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能為：參數(shù)設(shè)置、示波、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)

3、儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)分析。
　　在開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)時(shí)，本文主要做了以下研究：
　?。?）研究了基于電阻應(yīng)變片的輪軌力測(cè)試方法，包括橫向力測(cè)試方法和垂向力測(cè)試方法，其中橫向力測(cè)試方法主要有剪應(yīng)力法、軌底內(nèi)外緣縱向應(yīng)力差法、軌腰彎曲法、軌腰彎矩差法，垂向力測(cè)試方法主要有剪應(yīng)力法、軌腰壓縮法，在經(jīng)過(guò)對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，測(cè)試這兩種力的最佳方法為剪應(yīng)力法。
　?。?）研究了基于小波變換的輪軌力應(yīng)變信號(hào)去噪方法?；陔姕y(cè)法的輪軌力應(yīng)變信號(hào)會(huì)夾雜著一定

4、程度的噪聲，在LabVIEW環(huán)境當(dāng)中，利用離散小波變換的方法能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行相關(guān)處理，主要包括消除基線漂移、消除寬帶噪聲、提取信號(hào)特征，經(jīng)過(guò)以上處理，可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到輪軌力應(yīng)變峰值，進(jìn)而算得輪軌力。
　?。?）基于LabVIEW編程軟件研究了本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法，該程序主要包括前面板設(shè)計(jì)和程序框圖設(shè)計(jì)，本文在前面板設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)潔明了、操作簡(jiǎn)便的交互式界面，用戶只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊前面板上的幾個(gè)控件便能完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能的操控；而在程序框圖

5、中，本文設(shè)計(jì)了事件處理循環(huán)、UI消息循環(huán)、數(shù)據(jù)采集循環(huán)、數(shù)據(jù)顯示循環(huán)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存循環(huán)和數(shù)據(jù)分析循環(huán)，這些循環(huán)主要完成控件事件的創(chuàng)建以及相關(guān)功能的處理，除此之外還創(chuàng)建了若干個(gè)消息隊(duì)列和數(shù)據(jù)隊(duì)列，消息隊(duì)列完成了事件消息在各循環(huán)中的通信，數(shù)據(jù)隊(duì)列完成了數(shù)據(jù)在各數(shù)據(jù)處理循環(huán)當(dāng)中的通信，通過(guò)以上設(shè)計(jì)，使得前面板中的操作控件所創(chuàng)建的事件能夠有序?qū)崿F(xiàn)。
　?。?）在實(shí)驗(yàn)室對(duì)所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：1）系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性

6、，所采集的應(yīng)變數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)的顯示在前面板中的波形圖表當(dāng)中；2）在系統(tǒng)中編寫(xiě)的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的效果明顯，能夠很好的消除相關(guān)的噪聲，并且提取信號(hào)特征；3）通過(guò)標(biāo)定系數(shù)換算得到的輪軌力與所施加的已知荷載大小相等，因此該系統(tǒng)所測(cè)得的結(jié)果具有很高的準(zhǔn)確性。
　　在以上研究中，基于小波變換的輪軌力應(yīng)變信號(hào)去噪方法和系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)為本文的創(chuàng)新點(diǎn)。在以往的研究中，小波變換方法主要用于圖像處理或心電信號(hào)處理等領(lǐng)域，極少用于鐵路輪軌力應(yīng)變