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基于超声波的无缝线路断轨检测系统

吕进  
【摘要】:随着高速铁路的发展,无缝线路在全世界范围内得到了广泛的推广和应用。无缝线路消除了接头之间的轨缝,提高了运行速度和乘坐舒适性。但由于热胀冷缩,钢轨轨温的变化使钢轨内部产生很大的温度应力,该应力超出安全范围后极易导致钢轨折断,给列车运行安全带来隐患。因此无缝线路的断轨检测对于保证铁路运输安全具有重要意义。 本论文基于超声波检测技术开发了一种实时在线断轨监测系统,钢轨在焊缝处的断裂次数约占断轨总数的90%以上,因此本论文重点研究了钢轨焊缝探伤系统。详述了系统的整体结构和实现方案,在此基础之上设计了系统的软硬件模块,包括超声波发射电路、数据采集电路、FPGA内部逻辑功能模块以及上位机软件程序等内容。通过仿真实验和理论推导,重点研究了发射电路中电阻的阻值与产生的激励电压脉冲信号幅值之间的关系;通过设计基于FPGA的数据采集板,完成了超声波信号数据的采集与传输;应用VC++6.0开发工具,设计了上位机软件程序,实现了对超声波数据的小波去噪、分析处理、回波显示等功能。 在完成系统硬件设计及软件调试的基础之上,搭建了实验室测试环境,通过大量的实验,提取了钢轨在无缺陷、较小缺陷、较大缺陷情况下的超声波信号的特征,目前该系统已安装于高铁宿州路段进行断轨监测。


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