基于超聲導(dǎo)波的無縫線路斷軌檢測系統(tǒng).pdf

1、鐵路運(yùn)營線上的斷軌現(xiàn)象，嚴(yán)重地威脅著鐵路運(yùn)行安全。隨著高速鐵路的快速發(fā)展，無縫鋼軌在鐵路上的應(yīng)用越來越廣泛，但是無縫鋼軌的普及也帶來了新的問題，鋼軌內(nèi)部的應(yīng)力變化更加劇烈，導(dǎo)致斷軌發(fā)生的機(jī)率變大。國內(nèi)目前使用的鋼軌探傷車和軌道電路等斷軌檢測方法均存在不足。因此，設(shè)計(jì)一種實(shí)時(shí)斷軌檢測系統(tǒng)對保障鐵路運(yùn)輸安全具有重要意義。
　　論文提出了基于超聲導(dǎo)波的無縫線路斷軌檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于ARM與FPGA的硬件平臺，使用超聲導(dǎo)波換能器作為發(fā)

2、射與接收傳感器，實(shí)現(xiàn)長距離無縫線路的斷軌檢測。
　　論文首先研究了超聲導(dǎo)波斷軌檢測理論，選擇了35kHz的超聲導(dǎo)波頻率，通過半解析有限元方法確定了超聲導(dǎo)波換能器的安裝位置與縱向激勵(lì)方式，測定了超聲導(dǎo)波在鋼軌中的衰減曲線;然后設(shè)計(jì)了基于刪與FPGA的硬件電路，通過設(shè)計(jì)DC/DC升壓電路與高壓振蕩電路實(shí)現(xiàn)了對換能器的高壓激勵(lì)，通過由四級運(yùn)放串聯(lián)組成的電路實(shí)現(xiàn)了對微小信號的放大及濾波，并在FPGA中完成了對檢測信號的提取與識別，其中重點(diǎn)

3、研究了FIR數(shù)字濾波器、FFT運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)，通過優(yōu)化時(shí)序滿足了系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理的要求，F(xiàn)PGA與ARM通過總線結(jié)構(gòu)完成通訊，在ARM中完成斷軌判斷及數(shù)據(jù)上傳工作;編寫了上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的獲取、存儲與鋼軌情況的實(shí)時(shí)顯示等功能。
　　論文實(shí)現(xiàn)了基于超聲導(dǎo)波的無縫線路斷軌檢測，并在多處實(shí)際線路進(jìn)行了測試。其中，在北京環(huán)形鐵路的實(shí)驗(yàn)，得到了系統(tǒng)的誤報(bào)率為0.17％，漏報(bào)率為0;在大西線鐵路安裝的斷軌檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了2km檢測區(qū)間的斷