便携式轨道测量仪毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 随着铁路的连年提速，铁路巡道工可以有效工作的无车时间越来越短，原有的人工拉线检测方法已经不能适应公务检测要求，便携式轨道检测车能够大幅度提高铁路巡道工的检测效率，减轻巡道 工的劳动强度，使用便携式轨道检测车进行线路日常检测是工务检测的必然趋势。 本文提出了便携式轨道检测车的总体方案，根据铁道部各项标准提出了总体性能要 求，并作了便携式轨道检测车的总体布置设计。设计了轨道几何形位参数 包括轨距、水平、高低、轨向、里程等参数的测量方案。从根本上解决了以往轨道几何形位参数测 量过程中 ，因为难以找到可靠测量 记录 使 得精度一直难以提高的问题。 完成了便携式轨道检测车的结构方案设计，根据系统总体结构布置 ， 对倾角传感器、磁栅尺传感器、电涡流传感器、光电编码器做了一定程度上的 性能分析，确定了其安装方法。叙述了便携式轨道检测车的发展里程和前景。 关键词 ：轨道检测；结构设计 ；测量参数 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is of of is of In to by s in A to it is to of to of of of on to do a of to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 1 章 绪 论 . 1 设计 T 型轨道测量小车的背景 . 1 T 型轨道测量小车的概况 . 1 T 型 轨道检测小车的发展 . 1 T 型轨道测量小车的应用 . 3 T 型轨道测量小车的测量意义 . 3 T 型轨 道测量小车的工作原理 . 4 T 型轨道测量小车的特点 . 6 T 型轨道测量小车的优点 . 6 T 型轨道 测量小车的缺点 . 6 第 2 章 T 型轨道测量小车的总体方案设计 . 7 给定的设计原始数据 . 7 T 型轨道测量小车的 总体方案 . 7 总体测量方案 . 7 系统组成 . 8 总体结构布置设计 . 9 T 型轨道测量小车的方案对比 . 11 第 3 章 T 型轨道测量小车主要零部件的设计与计算 . 12 T 型轨道测量小车的零部件设计与计算 . 12 行走轮机构的设计 . 12 导向轮机构的设计 . 14 测量轮机构的设计 . 15 可伸缩把手的设计 . 16 深沟球轴承的校核 . 17 T 型轨道测量小车的结构设计 . 18 T 型轨道测量小车的组成 . 18 T 型轨道测量小车车架方案设计 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 T 型轨道测量小车测量参数的定义以及传 感器的 选型、 安装 . 20 第 4 章 T 型轨道测量小车单片机测控电路设计 . 25 体设计 . 25 系统总体设计 . 25 系统工作流程 . 25 主机的选择 . 27 硬件模块设计 . 27 信号调理电路原理图的设计 . 28 信号调理 . 28 电源变换 . 30 理模块原理图的设计 . 31 选用及其性能介绍 . 31 A/D 芯片的选用及其性能介绍 . 32 硬件接口设计 . 33 基于 U 盘得单片机海量存储 的设计 . 34 统组成 . 35 嵌入式 机接口芯片 绍 . 35 单片机与 硬件接线 . 38 结 论 . 40 致 谢 . 41 参考文献 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V . . 1 . 1 of . 1 of . 1 . 3 of of . 3 . 4 of of . 6 of of . 6 of of . 6 of . 7 of . 7 of . 7 . 7 . 8 of . 9 . 11 of . 12 of . 12 of . 12 . 14 . 15 of . 16 . 17 of . 18 of of . 18 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of of . 20 . 25 . 25 . 25 . 25 of . 27 . 27 . 28 . 28 . 30 . 31 . 31 A / D of . . 33 U CB . 34 . 35 SB . 35 CM . 38 . 40 . 41 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪 论 设计 T 型轨道测量小车 的背景 目前，我 国铁路整面临着第六次提速的考验 。此前我国铁路已经经过了 5 次成功的大提速，将线路平均时速已经从时速 48 公里 /小时提升至部分线路平均时速 200 公里 /小时，而且在不就后还将进行第 7 次大提速。提速在给人民生活带来方便的同时，也在考验着我国的铁路技术，行车新路轨道检查是其中重要的一项工作，检查工作的质量不仅仅影响到行车安全而且影响到旅客乘车的舒适程度。 线路检查是获得线路设备状态、掌握线路设备状态变化规律、编制线路作业计划和分析研究身背病害的主要依据。线路检查的主要对象是轨道几何参数，判断铁轨轨向、高低等参数是否符合 安全性和平顺性的要求。 轨道参数检测分为动态检测和静态检测，动态检测是在对检测线路在机车车辆运行中的动力作用下发生的弹性形变和永久形变进行检测，其主要检测设备是高速轨检车，但高速轨检车价格昂贵，难以推广至工务段使用；静态检测是用轨道检查仪或人工方法检测线路铁轨的轨向、高低、轨距等几何参数。人工检测手段是由有经验的工人采用人工拉弦法进行轨向测量，使用轨道尺检测轨向和轨距。因人工检查存在速度慢，不可靠等诸多问题，在今年已开始研究检测速度快、使用简便的轨道检测仪以代替人工检查，目前已经有产品投入使用。 T 型轨道测量小车的概况 T 型轨道检测小车的发展 随着国民经济的迅速发展，对铁路运输能力的需求越来越大，起运营速度与效率也显的越来越重要。许多既有干线的年运量与运营速度基带进一步提高，实现快速化，高速化是当代铁路业技术发展的重要标志。我国近几年铁路业既有线提速大发展，旅客列车最高速度达到 160km/h，随着秦沈新建 200km/h 客运专线的开通，既有线提速目标值又有了新的发展。列车行车速度的提高对路基的强度、刚度、下沉变形、水稳定性及运营养护等方面提出了新的要求。所以对于既有铁路基在运营状态情况下 进行提速改造已成为公务部门的一项重要任务之一。 2007 年我国既有线开行最高时速为买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 200250km/h 的动车组，同时开行时速 120km/h 的重载货物列车。快速列车运行要求轨道经常保持高平顺性，而重载货车对轨道的破坏力对经常保持高平顺性体出了挑战。在线路动态监测方面逐步形成了以动车组综合检测体系。静态检查从传统的手工检查向以机械电子线路检查仪、三位精密测量系统等新型检测手段转变。随着检查监控体系的逐渐完善，研究这些检测技术如何更好的对我国轨道几何状态的控制有着重要意义。 我国铁路的行车条件是相当复杂的。高速度 、高密度、大运量的复杂行车条件下，列车作用于轨道机构的荷载频率和大小越来越高，迫切需要对轨道进行改造或设计出结构更合理的轨道型式，使之能很好的与不断变化的运营条件相适应。高速铁路要求轨道几何形位必须保持极高的平顺性，否则，轨面很小的变形都可能引起巨大的轮轨冲击力，造成轨道不见的伤损，影响行车安全和舒适；提速线路是客货共线，货车的轴重大，荷载作用次数多，轨道几何形位变化较快，而快速行驶的客车则需要较高的轨道平顺性，这样，线性和轨道形位的保持因运输条件的变化而难以协调，但是，还必须在养护时间非常紧张情况下，保持 其对两种运输条件的兼容性；同样，重载运输对轨道结构破坏巨大，轨道结构变形势必对行车的平稳性和安全性产生影响。隐刺，轨道结构的选型方法、轨道结构合理配套以及轨道几何状态形位规律及其变形控制和评估方法的研究成为目前迫切需要解决的问题。轨道结构几何 形位的变化实质上已经成为当前铁路轨道结构破坏的主要表现形式，因此 ，基于变形控制的理论，研究不同行车条件下有渣轨道结构的轨道几何状态行为特征、评估方法及其养修标准和养修技术等，已经成为减少轨道养护维修费用。延长轨道结构及部件使用寿命、提高轨道结构整体性能、保证铁路行车安全 舒适上不可或缺的技术保障之一。研究在不同轨道结构及状态下，如何保持轨道几何不平顺动态受控，确保行车平稳与安全，是一个长期的课题。而做好轨道几何状态控制研究的首要问题是掌握轮轨作用下轨道几何不平顺的变化规律，这就必须借助检测手段来实现，而现代计算机技术和先进的检测手段为我们快速获得这些数据提供了可靠、有效的技术保障。目前，轨道几何状态的检测技术分两类，一类是静态检测技术，主要包括传统的轨距尺、弦线测量、手推式新路检查仪等；另一类是动态检测技术，主要包括轨道检查车、动车组综合检测车、车载式和便携式检查仪等。 国 外轨道检测技术从 20 世纪 60 年代以后，欧、美、日等许多发达国家相继研究并开发出高新技术轨道检查车，检测的精度、速度不断提高，检测项目功能不断完备。 如今我国的便携式轨道测试仪应用软测试技术，通过侧量列车车体得震动来间接测试轨道的不平顺性。轨道和列车是一个复杂的震动耦合系统，列车车体震动与列车买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 速度。轨道状况及列车自身的结构等因素之间存在的一定的非线性关系。测试仪就是通过测量车速和车体的震动加速度与可调的经验门限值比较来判断轨道的质量状况，检测故障点，其测速单元不仅检测列车的速度，而且由车速累计里程，给故障点提 供定位参数。现有轨道动态测试仪的测速元件存在以下主要问题：第一，测速传感器安装好后，无法检测器是否能正常工作，只有当列车开动后才能检测，一旦不能工作，就要等列车停下来做调整。第二，安装不方便。测速装置安装条件差，要求高，时间紧迫，且每次检测都要安装、拆卸一次。第三，里程误差由于累积而增大，导致故障点定位不准，曾试图采用人工校正的方法来减小里程误差，但是列车速度很快，人的反应很难做到准确及时难免造成操作误差，也大大增加了操作人员的工作强度。为彻底解决轨道测试仪实际使用中存在的主要问题，必须考虑采用新的测速定位 技术来代替光电传感器测速元件。 星定位系统能提供全天候、连续、实时的高精度导航参数，实现三维定位，兵可提供精确的时间信息，应用 位系统进行定位有多种实现方式：第一，以 供的给定坐标系下的经度、纬度和高度信息进行直接定位；第二，由 密的授时功能，可以解决工程中一些精确定位问题。 T 型轨道测量小车的应用 T 型轨道测量小车是交通部门，轨道检修部门，大型的开采金属、煤矿行业广泛应用的设备，每年有大量的运输轨道需要用到轨道检测小车进行轨道检测。例如在交通部门，随着火车行 驶速度的不断提高，对轨道的要求也随之提高，每节轨道上每天有上百辆的火车通过，日积月累，就必然对轨道表面的一些几何参数造成不同程度上的损坏，这就要求轨道测量小车针对这些问题对轨道进行细致的检测，以便检测人员可以及时的发现轨道上的问题，及时修理，避免危险的发生。在大型的开采金属、煤炭行业里，每天都有很多开采出来的矿物需要运输到外面，在这过程中，很容易由于煤渣掉落在轨道上，导致轨道发生几何变形，影响工作效率，甚至产生生命危险，这同样需要轨道检测小车来进行检测，及时发现毛病，以确保工作的顺利开展。 随着经济 迅速的发展和人民生活质量的提高， 人们对于交通安全的观想显得特别中要，这些保证安全的工作都需要用到轨道检测小车。总之，轨道检测小车在交通部门等许多部门起着重要的作用。 T 型轨道测量小车的测量意义 铁路运营安全性一直是关系到经济发展和人身安全的重大问题。铁路运营速度的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 提高，安全性和可靠性的需求，对铁路养护工作提出了更高的要求。为了保障铁路运输的安全与畅通，提高运营效率，为整个国民经济服务，必须保持设备的完好率，对关键设备的状态进行实时监控，尤其是火车的载体 铁轨。目前虽然有轨检车得检查结果作为评 价线路的标准，但是对线路故障的 检测仍依赖与大量有经验巡道工的目视检查，这种方法存在一些弊端： （ 1） 效率低下。 （ 2） 容易漏检。 （ 3） 容易受天气、环境、检测工责任心等主客观因素影响使铁轨缺陷检测无法保证安全性的问题。 （ 4） 在列车运行速度逐步提高的情况下，巡道工的人身安全也是需要关注的问题。 因此，如何实时监控铁轨的真实情况，为维修部门提供可靠的数据，是摆在科技工作者面前的一个重要任务。现在利用计算机和图像处理技术研制的轨道检测小车为轨道检查提供了更有效，更经济的途径。可以看出， T 型轨道测 量小车对与进行铁轨缺陷检测的研究具有重大的实用意义。 T 型轨道测量小车的 工作原理 T 型轨道测量小车的基本检测原理是弦测法： 高低和轨向的测量，使用的方法都是弦测法。如图 1示，要测量途中轨道曲线的不平顺性，以等弦长 s 对整段曲线进行分段测量。而后按照弦测法的以小推大法得到比 s 大的弦长 L 上的不平顺。 图 1弦测法原理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 设轨道的真正不平顺为 统测量值为 按照以小推大法将 在我国线路检测的相关标准中，对于高低的衡量标准是弦长为 20m 的拱高，而本系统的测量弦长为 照弦测法的原理，可以将短弦长的拱高转换为长弦长的拱高，这种转换方法叫以小推大法。 图 1弦测法以小推大原理 以小推大法的具体原理如图 1示， 一段圆弧线，自 A 点开始用长为对圆弧进行拱高测量，步距为 。测得的拱高分别为 1v ， 2v ， , 1，测量点弦长中心到圆弧中心的连线与曲线中点 B 至圆弧中心连线的夹角一次为 1p ， 2p ， ., 1。则所求的拱高 2 1 2 111c o s c o sn i n ni k i i n k v i p i v i p i 21112i ni v i n i v i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 T 型轨道测量小车的特点 T 型轨道测量小车的优点 T 型轨道测量小车的优点：工作效率高，构造简单，尺寸紧凑，维护简单，修理和更换易损零件容易，设备自重轻，不容易漏检，不受天气，环境等客观因素影响而使轨道检测无法保证安全性的问题。 T 型轨道测量小车的缺点 T 型轨道测量小车的缺点：仍受到工作人员责任心等主观因素的影响， 无法保证测量数据的精确度， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 2 章 T 型轨道测量小车的总体方案设计 给定的设计原 始数据 表 2 原始数据 技术指标 检测项目 检测精度 量程 左、右高低 (10 米弦 ) m +/m m 左、右轨向 (10 米弦 ) m +/m m 轨距 m 1410 1460m m 水平 (基长 )及超高 m +/m m 扭曲 (由水平计算得到 ) m +/m m 线路纵向坡度 ? +/ 轮缘槽间距 m +/m m 里程 m 0 1000K m T 型轨道测量小车的总体方案 总体测量方案 便携式轨道测量小车是 无动力手推轨检车。轨检车推行速度 1m/s 左右，车架通过三个行走轮支撑与轨道踏面上方，行走轮轴线平行于车架横梁。 由设计任务可知，轨道参数检测项目包括轨距、高低、水平、轨向、里程。所谓轨距就是指钢轨踏面下方 16左右两股铁轨内侧之间的 距离。轨距测量可以在车架上钢轨踏面下方 16安装弹簧张紧机构，由磁栅尺传感器测量得到。所谓水平指的是给定长度上左右两轨之间的水平高度差。由于归于轨距参数可以直接测得 ，因此水平可以通过测量轨检车的横梁水平倾角，再通过三角函数关系式得到，只要在便携式轨道检测车的车架横梁上安装一个倾角传感器就可以测量得到。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 轨向值得是线路中心线