地铁钢轨受力状态仿真分析与监测研究
发布时间：2021-01-05 21:35
地铁作为城市交通的重要组成部分,其运输能力强,效率高,对社会的发展发挥着重要的作用。钢轨作为地铁结构中重要的组成部分,在列车行驶中起到导向和承载的作用,钢轨的几何形状关系到列车能否安全平稳地运行。外载、温度变化等因素往往引起钢轨形变形与内部应力的产生,严重时会影响行车安全。人工巡检和轨道检测车定期检测的方式存在数据密度小、准确性较低、实时性差的问题。本文以钢轨温度和纵向应变为监测对象,建立了钢轨受力状态监测系统,研究了钢轨受力状态的变化。主要研究内容为:首先,研究了路基变形工况下钢轨力学特性,并建立了钢轨受力状态监测系统。利用ABAQUS有限元软件,分析了路基位移载荷与钢轨纵向应变分布之间的规律,进而确定了监测节点的布置方案。监测节点采用监测节点-网关-云服务器-客户端架构,设计了监测节点和网关的硬件架构及相应的软件工作流程,同时,设计了云服务器上的软件工作流程。分析了监测节点应变数据的产生过程及引起纵向应变测量误差的因素,并提出了对应的减小误差的方法。实验结果显示,监测系统对温度、应变的测量误差分别为±0.5℃、±3με。其次,设计了钢轨跨中定位工具和应变片定位工具,降低了应变片粘贴...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 轨道受力状态监测参数
1.2.2 应变的检测方法理论
1.2.3 轨道受力状态监测系统
1.3 本文研究内容
2 地铁钢轨力学特性仿真分析
2.1 地铁轨道有限元模型
2.2 边界条件设置
2.3 钢轨受力状态监测点布局分析
2.4 本章小结
3 地铁钢轨受力状态监测系统搭建
3.1 监测系统监测方案
3.2 监测系统功能模块
3.2.1 监测节点
3.2.2 网关
3.2.3 云服务器上软件
3.3 监测系统测量误差分析与控制
3.3.1 应变片角度误差对测量误差的影响
3.3.2 应变传递过程中引入的测量误差分析
3.3.3 元器件参数误差与温度漂移造成的测量误差分析与控制
3.3.4 监测节点标定
3.4 本章小结
4 应变片定位工具设计与实现
4.1 应变片粘贴流程分析
4.2 定位工具机械结构设计
4.2.1 跨中定位工具的设计
4.2.2 应变片定位工具的设计
4.3 定位工具机械加工与装配调试
4.4 本章小结
5 地铁钢轨受力状态监测实验
5.1 监测系统调试
5.2 监测实验与数据分析
5.2.1 自由钢轨监测实验
5.2.2 地铁运营线路监测实验
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可靠性在结构健康监测系统中的备份点布控研究[J]. 诸震亚,邵方明. 现代电子技术. 2019(04)
[2]浅谈光纤传感技术的应用与发展[J]. 唐江凌,胡君辉. 科技视界. 2019(02)
[3]引伸计的应用现状及发展趋势[J]. 杨延华. 理化检验(物理分册). 2018(11)
[4]声表面波传感器的原理及应用综述[J]. 潘小山,刘芮彤,王琴,李功燕. 传感器与微系统. 2018(04)
[5]基于光纤光栅的波分复用系统设计[J]. 朱丹丹,韦泽慧,王和梦,房华蕾,冀亚坤,樊首博. 高技术通讯. 2017(04)
[6]高速铁路桥上无缝线路静态监测数据分析[J]. 张鹏飞,雷晓燕,高亮,刘庆杰. 铁道工程学报. 2016(11)
[7]声表面波应变传感器的温度补偿方法研究[J]. 郭霄鹏,袁策,朱波,柯亚兵,李红浪. 压电与声光. 2016(05)
[8]基于密集波分复用器的光纤光栅压力传感器解调方法[J]. 王辉,杨洋,刘兵. 激光与光电子学进展. 2016(04)
[9]基于光纤光栅的钢轨受力状态监测技术研究[J]. 孙高盼,闫连山,邵理阳,廖俊,王平. 传感器与微系统. 2016(01)
[10]16通道光纤布拉格光栅解调系统的研究[J]. 张勇军,赵振刚,杨洁,李英娜,许俊飞,王渊,李川. 光通信研究. 2015(06)
硕士论文
[1]高速铁路无砟轨道结构监测研究[D]. 梁佳乐.重庆交通大学 2018
[2]基于无线传感网系统的钢轨动态应力监测[D]. 李亮.大连理工大学 2016
[3]复杂运营条件下地铁道岔力学特性及监测方案研究[D]. 刘超.北京交通大学 2016
[4]轮轨力作用下无缝钢轨动态响应在线测量研究[D]. 焦振华.大连理工大学 2014
[5]基于应变电测法监测无缝钢轨纵向应力研究[D]. 张海.大连理工大学 2014
[6]基于光纤光栅传感器的钢轨动静态应变监测研究[D]. 李继峰.南京航空航天大学 2014
[7]应变电测法测量钢轨纵向力的误差分析及改进[D]. 宋晓伟.大连理工大学 2012
本文编号：2959339
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 轨道受力状态监测参数
1.2.2 应变的检测方法理论
1.2.3 轨道受力状态监测系统
1.3 本文研究内容
2 地铁钢轨力学特性仿真分析
2.1 地铁轨道有限元模型
2.2 边界条件设置
2.3 钢轨受力状态监测点布局分析
2.4 本章小结
3 地铁钢轨受力状态监测系统搭建
3.1 监测系统监测方案
3.2 监测系统功能模块
3.2.1 监测节点
3.2.2 网关
3.2.3 云服务器上软件
3.3 监测系统测量误差分析与控制
3.3.1 应变片角度误差对测量误差的影响
3.3.2 应变传递过程中引入的测量误差分析
3.3.3 元器件参数误差与温度漂移造成的测量误差分析与控制
3.3.4 监测节点标定
3.4 本章小结
4 应变片定位工具设计与实现
4.1 应变片粘贴流程分析
4.2 定位工具机械结构设计
4.2.1 跨中定位工具的设计
4.2.2 应变片定位工具的设计
4.3 定位工具机械加工与装配调试
4.4 本章小结
5 地铁钢轨受力状态监测实验
5.1 监测系统调试
5.2 监测实验与数据分析
5.2.1 自由钢轨监测实验
5.2.2 地铁运营线路监测实验
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可靠性在结构健康监测系统中的备份点布控研究[J]. 诸震亚,邵方明. 现代电子技术. 2019(04)
[2]浅谈光纤传感技术的应用与发展[J]. 唐江凌,胡君辉. 科技视界. 2019(02)
[3]引伸计的应用现状及发展趋势[J]. 杨延华. 理化检验(物理分册). 2018(11)
[4]声表面波传感器的原理及应用综述[J]. 潘小山,刘芮彤,王琴,李功燕. 传感器与微系统. 2018(04)
[5]基于光纤光栅的波分复用系统设计[J]. 朱丹丹,韦泽慧,王和梦,房华蕾,冀亚坤,樊首博. 高技术通讯. 2017(04)
[6]高速铁路桥上无缝线路静态监测数据分析[J]. 张鹏飞,雷晓燕,高亮,刘庆杰. 铁道工程学报. 2016(11)
[7]声表面波应变传感器的温度补偿方法研究[J]. 郭霄鹏,袁策,朱波,柯亚兵,李红浪. 压电与声光. 2016(05)
[8]基于密集波分复用器的光纤光栅压力传感器解调方法[J]. 王辉,杨洋,刘兵. 激光与光电子学进展. 2016(04)
[9]基于光纤光栅的钢轨受力状态监测技术研究[J]. 孙高盼,闫连山,邵理阳,廖俊,王平. 传感器与微系统. 2016(01)
[10]16通道光纤布拉格光栅解调系统的研究[J]. 张勇军,赵振刚,杨洁,李英娜,许俊飞,王渊,李川. 光通信研究. 2015(06)
硕士论文
[1]高速铁路无砟轨道结构监测研究[D]. 梁佳乐.重庆交通大学 2018
[2]基于无线传感网系统的钢轨动态应力监测[D]. 李亮.大连理工大学 2016
[3]复杂运营条件下地铁道岔力学特性及监测方案研究[D]. 刘超.北京交通大学 2016
[4]轮轨力作用下无缝钢轨动态响应在线测量研究[D]. 焦振华.大连理工大学 2014
[5]基于应变电测法监测无缝钢轨纵向应力研究[D]. 张海.大连理工大学 2014
[6]基于光纤光栅传感器的钢轨动静态应变监测研究[D]. 李继峰.南京航空航天大学 2014
[7]应变电测法测量钢轨纵向力的误差分析及改进[D]. 宋晓伟.大连理工大学 2012
本文编号：2959339
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