可遠(yuǎn)程更新的鋼軌應(yīng)變與溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路客運(yùn)專線的快速建設(shè)，高速鐵路的行車安全成為人們關(guān)注的重中之重。鋼軌作為鐵路軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，起著列車導(dǎo)向和承載的作用，其安全狀況直接關(guān)系著列車的運(yùn)營(yíng)安全。
　　中國(guó)的高速鐵路軌道廣泛采用無(wú)縫鋼軌，無(wú)縫鋼軌可以提高列車運(yùn)行速度和平穩(wěn)度，延長(zhǎng)列車運(yùn)營(yíng)壽命。但當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，由于其處于鎖緊狀態(tài)不可以自由伸縮，導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，如果超出安全范圍就會(huì)導(dǎo)致鋼軌損傷。因此快捷、準(zhǔn)確的獲取鋼軌的溫度和應(yīng)力數(shù)據(jù)對(duì)

2、掌握鋼軌狀態(tài)、保障列車安全運(yùn)行具有重要的意義。
　　分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域的傳感節(jié)點(diǎn)以自組織方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，能夠協(xié)同采集、傳輸、處理覆蓋區(qū)域檢測(cè)對(duì)象的物理信息。本文基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了一種可遠(yuǎn)程更新的鋼軌應(yīng)變與溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)，其利用嵌入式技術(shù)、傳感技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌溫度和縱向應(yīng)變物理信息的采集，利用分布式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)完成鋼軌物理信息的無(wú)線傳輸，使鐵路工務(wù)人員可以在監(jiān)控端實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期的對(duì)大范圍、長(zhǎng)距離的鋼軌溫

3、度和縱向應(yīng)變信息分析處理，對(duì)鋼軌故障進(jìn)行預(yù)警和排查。由于對(duì)鋼軌的應(yīng)變和溫度的測(cè)量還處于探索研究階段，用戶會(huì)根據(jù)自己的需求經(jīng)常對(duì)節(jié)點(diǎn)軟件進(jìn)行更新，本文利用現(xiàn)有的硬件資源對(duì)節(jié)點(diǎn)軟件遠(yuǎn)程更新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　本文的主要工作如下:
　　第一，根據(jù)對(duì)高速鐵路無(wú)縫鋼軌溫度與應(yīng)力實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需求，從供電單元、通信單元和傳感單元對(duì)節(jié)點(diǎn)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，保證節(jié)點(diǎn)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
　　第二，在節(jié)點(diǎn)硬件的基礎(chǔ)上，從節(jié)點(diǎn)軟件的總體設(shè)

4、計(jì)、數(shù)據(jù)的采集處理等方面對(duì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過(guò)分時(shí)供電等方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的軟件進(jìn)行了低功耗研究。
　　第三，根據(jù)節(jié)點(diǎn)軟件遠(yuǎn)程更新的需求，設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)軟件遠(yuǎn)程更新方法，重點(diǎn)研討了節(jié)點(diǎn)MCU內(nèi)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(qiáng)升級(jí)可靠性兩個(gè)方面對(duì)節(jié)點(diǎn)軟件遠(yuǎn)程更新程序進(jìn)行了優(yōu)化。
　　第四，在實(shí)驗(yàn)室和某高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)對(duì)節(jié)點(diǎn)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了標(biāo)定，并測(cè)試節(jié)點(diǎn)在高低溫下的工作性能。節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)