【摘要】：接觸網(wǎng)在電氣化鐵路中占有重要地位,它的正常工作與否直接關(guān)系到鐵路運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定和安全。隨著我國(guó)高速鐵路的迅速發(fā)展,接觸網(wǎng)上出現(xiàn)的故障以及面臨的挑戰(zhàn)也日益增多;關(guān)于接觸網(wǎng)的檢測(cè)技術(shù)有很多,而對(duì)于接觸線接頭狀態(tài)的檢測(cè)通常是人工巡檢的方式,存在一定的弊端;為了使接觸網(wǎng)的檢測(cè)更加自動(dòng)化,克服人工檢查的缺點(diǎn),本文研究了一種基于ZigBee無線通訊技術(shù)的接觸線接頭狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。首先通過電接觸理論研究了接觸線與線夾連接處接觸電阻產(chǎn)生的原理和主要影響因素,并在此基礎(chǔ)上建立了接觸電阻Holm模型,計(jì)算在不同接觸壓力作用下電流通過接觸點(diǎn)處產(chǎn)生的壓降得出了不同的接觸溫度,當(dāng)電流一定時(shí),接觸溫度隨接觸壓力的減小而增大,因此通過對(duì)接觸部件溫度的監(jiān)測(cè)可以判斷連接處線夾的松動(dòng)情況。在理論研究的基礎(chǔ)上,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別從硬件和軟件方面進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),硬件部分以CC2530外圍電路為核心進(jìn)行設(shè)計(jì),采用了巴倫匹配和USB-RS232轉(zhuǎn)換等技術(shù),電路的制作穩(wěn)定可靠,抗干擾能力較好;軟件部分ZigBee各節(jié)點(diǎn)程序以Z-Stack協(xié)議棧為基礎(chǔ)在IAR開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行編寫,其獨(dú)特的編譯方式提高了軟件設(shè)計(jì)的效率,上位機(jī)界面的設(shè)計(jì)在VB.NET集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行,借助其真正面對(duì)對(duì)象的編程方式完成了具有良好人機(jī)交互的監(jiān)測(cè)界面。為解決設(shè)計(jì)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性問題,基于128位的AES加密算法,采用了數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)認(rèn)證兩種安全模式。數(shù)據(jù)加密能有效防止無線數(shù)據(jù)被監(jiān)聽或竊取,數(shù)據(jù)認(rèn)證則保障了數(shù)據(jù)本身的完整性,防止被破壞。最后,本文所研究并設(shè)計(jì)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室的條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),基本達(dá)到了預(yù)期的目的;同時(shí),實(shí)驗(yàn)過程還對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和抗干擾能力進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的自形成和自愈特性。目前,該無線測(cè)溫裝置已經(jīng)在某鐵路局供電段試運(yùn)行,效果穩(wěn)定,基本滿足監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的需求。
[Abstract]:Catenary plays an important role in electrified railway, and its normal operation is directly related to the stability and safety of railway operation. With the rapid development of high-speed railway in China, there are more and more faults and challenges in the contact network. There are a lot of detection techniques about catenary, but the detection of contact line joint status is usually the way of manual inspection, there are some drawbacks; In order to automate the detection of catenary and overcome the shortcoming of manual inspection, this paper studies an on-line monitoring system of contact line joint status based on ZigBee wireless communication technology. Firstly, the principle of contact resistance at the joint of contact wire and clamp and the main influencing factors are studied by means of the contact theory, and the contact resistance Holm model is established on this basis. When the current is fixed, the contact temperature increases with the decrease of the contact pressure. Therefore, the loosening of the clamp can be judged by monitoring the temperature of the contact parts. On the basis of theoretical research, the monitoring system is designed in detail from the aspects of hardware and software. The hardware part is designed with the peripheral circuit of CC2530 as the core, and the techniques of Barron matching and USB-RS232 conversion are adopted. The fabrication of the circuit is stable and reliable, and the ability of anti-interference is good. The software part of the ZigBee node program is written in the IAR development environment based on the Z-Stack protocol stack. Its unique compiling method improves the efficiency of the software design, and the upper computer interface is designed in the VB.NET integrated development environment. The monitoring interface with good human-computer interaction is completed by using the programming method of facing the object. In order to solve the security problem in the process of data transmission in ZigBee network, two security modes, data encryption and data authentication, are adopted based on 128-bit AES encryption algorithm. Data encryption can effectively prevent wireless data from being monitored or stolen. Data authentication ensures the integrity of the data itself and prevents it from being destroyed. Finally, the on-line monitoring system studied and designed in this paper is experimented under the condition of laboratory, which basically achieves the expected purpose. At the same time, the topological structure and anti-interference ability of ZigBee network are tested, and the self-forming and self-healing characteristics of ZigBee network are verified. At present, the wireless temperature measuring device has been tested in the power supply section of a railway bureau, and the effect is stable, which basically meets the needs of the monitoring site.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN92;U226.8

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本文編號(hào)：2322232