快速轮载扫掠力检测系统改进与信号处理研究

论文摘要

为提高铁路的货物运输能力,货运列车不断的提速重载,造成货运列车事故风险提高。故借助高速货车超偏载检测技术,检测运行中货车的超偏载现象,并及时采取措施避免恶性事故的发生成为铁道部门的重要手段。为研究超偏载检测技术,以检测货运列车在轨道上运行时的轮载扫掠力信号,课题组设计了快速轮载扫掠力弹射实验台,来探究在单轮单轨情况下,轮载扫掠力信号的特征与影响检测值大小的相关因素。本文从快速轮载扫掠力弹射实验台的检测需求入手,以实验台轮载扫掠力信号检测和对其的处理分析为重点,介绍了轮载扫掠力检测系统的改进,完成了相应的实验,并对采样信号进行了一系列的处理分析。论文主要研究内容如下：1.以高速扫掠力弹射实验台为研究对象,依据信号采集系统的功能需求,对基于CONTECT数据采集卡的轮载扫掠力信号采集系统进行了改进；2.根据实验台的特性,利用合理的实验设计法设计实验方案,在实验台上完成了数据采集电路的集成试验,并进行了传感器静态标定与不同速度、不同车重下的实验台弹射实验研究；3.对实验过程中采集的轮载扫掠力轨基信号进行了特征分析与数据处理方法研究,对信号进行了时域和频谱分析,并应用Hilbert-Huang变换对高速下的信号进行了滤波处理；探索了速度、轮重、支撑刚度对轮重检测值的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 轮载扫掠力作用的概念
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 国外轮载扫掠力检测技术发展现状
• 1.2.2 国内轮载扫掠力信号研究现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 小结
• 第二章 快速轮载扫掠力实验台概述
• 2.1 快速轮载扫掠力实验台简介
• 2.1.1 轮载扫掠力信号检测实验台
• 2.1.2 实验台工作原理
• 2.2 实验台相关问题分析
• 2.2.1 轮载扫掠力实验台信号输出特殊性
• 2.2.2 信号检测系统需求特殊性
• 2.2.3 实验台精度
• 2.3 轮载扫掠力信号检测系统功能需求
• 2.3.1 系统的功能需求
• 2.3.2 系统的精度要求
• 2.4 小结
• 第三章 轮载扫掠力信号检测系统改进
• 3.1 系统总体改进方案
• 3.1.1 往届信号检测系统的优缺点
• 3.1.2 系统改进方案规划
• 3.2 硬件电路的搭建与功能分析
• 3.2.1 硬件核心CONTEC数据采集卡
• 3.2.2 测速功能的实现
• 3.2.3 信号采集电路
• 3.3 软件信号检测系统设计
• 3.3.1 软件功能与程序流程
• 3.3.2 数据采集的实现
• 3.3.3 信号特征分析与处理方法
• 3.4 小结
• 第四章 轮载扫掠力信号采集实验与研究
• 4.1 信号采集系统集成
• 4.2 信号检测系统调试
• 4.2.1 软硬件之间的通讯调试
• 4.2.2 系统测速调试
• 4.2.3 多通道采样调试
• 4.3 传感器准静态标定
• 4.3.1 传感器准静态标定
• 4.3.2 小车重标定
• 4.4 多点准静态加载实验
• 4.4.1 实验目的与要求
• 4.4.2 实验仪器设备
• 4.4.3 实验方法和步骤
• 4.4.4 采样结果
• 4.5 动态实验信号采样
• 4.5.1 实验目的与要求
• 4.5.2 仪器设备
• 4.5.3 方法步骤
• 4.5.4 实验结果
• 4.6 小结
• 第五章 轮载扫掠力信号特征分析与处理方法研究
• 5.1 概述
• 5.2 准静态加载实验数据时域特征分析
• 5.3 轮载扫掠力信号的时域特征分析
• 5.4 轮载扫掠力信号的频域特征分析
• 5.4.1 Fourier变换
• 5.4.2 检测信号的频域特征分析
• 5.5 对信号进行Hilbert-Huang变换
• 5.6 试验结果对比分析
• 5.6.1 0通道和1通道差异原因分析
• 5.6.2 准静态实验和动态实验结果对比分析
• 5.7 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 对后续工作的展望
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 附录三
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果