本文關(guān)鍵詞：車載式軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：伴隨著軌道機(jī)車的廣泛應(yīng)用和持續(xù)提速,軌道是否平順是確保行車的安全性、舒適性和可靠性的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的軌道“保養(yǎng)”方式主要是通過軌檢車定期檢查,然后根據(jù)檢測(cè)狀況進(jìn)行故障檢修。隨著信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,本文提出設(shè)計(jì)一個(gè)車載式軌道狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)(On-Borad Track State Monitor System,簡(jiǎn)稱OB-TSM System),安裝到軌道機(jī)車中,通過檢測(cè)機(jī)車運(yùn)行過程中前向、橫向和垂直三個(gè)方向的加速度,并將模式分類算法嵌入系統(tǒng)內(nèi)部,來綜合評(píng)判軌面的平順狀況。本文圍繞系統(tǒng)的硬件、軟件和診斷算法三部分的設(shè)計(jì)展開了論述。系統(tǒng)的硬件是以具有ARM CortexTM-A8內(nèi)核的S5PV210處理器作為系統(tǒng)的中央處理單元,以加速度傳感器MMA7455作為數(shù)據(jù)采集模塊,其他模塊則沿用了OK210開發(fā)板的出廠設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的軟件是以Linux作為主操作系統(tǒng),利用Qt圖形用戶接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面,并在Linux系統(tǒng)下完成了設(shè)備驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和故障診斷、故障評(píng)估等算法的實(shí)現(xiàn)。其中,診斷算法通過Linux系統(tǒng)下的C/C++實(shí)現(xiàn),先對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行特征向量的提取,然后用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)特征向量進(jìn)行狀態(tài)分類,并引入故障評(píng)估的方法,綜合多個(gè)測(cè)點(diǎn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),計(jì)算發(fā)生故障的概率。本文最后提出了針對(duì)于特定機(jī)車構(gòu)建特定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并集成在系統(tǒng)軟件中的試驗(yàn)方案。通過平順和不平順兩種狀態(tài)的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明,在嵌入式系統(tǒng)中自行設(shè)計(jì)的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的識(shí)別能力,并且故障評(píng)估算法的測(cè)試基本通過,說明該系統(tǒng)在軌道檢測(cè)的工程應(yīng)用中能發(fā)揮重要作用。相比于傳統(tǒng)的檢軌方法,本系統(tǒng)化繁為簡(jiǎn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、便攜可靠,也體現(xiàn)了產(chǎn)品化、信息化、智能化是學(xué)術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：軌道 故障診斷 嵌入式 Linux 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U216.3;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-17
• 1.1 研究的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外軌道檢測(cè)的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 軌道檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)14-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-17
• 2. 軌道故障診斷概述17-37
• 2.1 軌道故障診斷基礎(chǔ)17-21
• 2.1.1 軌道交通結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述17-18
• 2.1.2 軌道不平順18-21
• 2.1.3 車振頻率和加速度量化分析21
• 2.2 嵌入式系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案21-24
• 2.2.1 嵌入式系統(tǒng)概述21-22
• 2.2.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)22-24
• 2.3 故障診斷算法24-37
• 2.3.1 故障診斷簡(jiǎn)介24-25
• 2.3.2 時(shí)域特征值的提取25-27
• 2.3.3 分類器的選取27-28
• 2.3.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理28-33
• 2.3.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)33-37
• 3. 嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)37-47
• 3.1 中央處理器簡(jiǎn)介37-38
• 3.2 電源模塊38-39
• 3.3 存儲(chǔ)模塊39-40
• 3.4 觸顯模塊40
• 3.5 加速度采集模塊40-46
• 3.5.1 傳感器選型41-42
• 3.5.2 MMA7455介紹42-45
• 3.5.3 測(cè)點(diǎn)位置選擇45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 4. 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)47-73
• 4.1 嵌入式Linux開發(fā)47-49
• 4.2 Linux系統(tǒng)移植49-54
• 4.2.1 安裝交叉編譯器49-51
• 4.2.2 Uboot移植51-52
• 4.2.3 Linux內(nèi)核移植52-53
• 4.2.4 根文件系統(tǒng)移植53-54
• 4.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)54-58
• 4.3.1 MMA7455驅(qū)動(dòng)原理54-56
• 4.3.2 MMA7455驅(qū)動(dòng)程序56-58
• 4.4 診斷算法設(shè)計(jì)58-64
• 4.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-60
• 4.4.2 故障評(píng)估算法設(shè)計(jì)60-61
• 4.4.3 改進(jìn)的BP-ANN程序設(shè)計(jì)61-64
• 4.5 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)64-73
• 4.5.1 Qt介紹及安裝64-66
• 4.5.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)66-73
• 5. 系統(tǒng)集成與測(cè)試73-80
• 5.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和系統(tǒng)集成73-75
• 5.1.1 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型73-74
• 5.1.2 集成軟硬件系統(tǒng)74-75
• 5.2 系統(tǒng)測(cè)試和算法檢驗(yàn)75-80
• 5.2.1 在線振動(dòng)測(cè)試的模擬75-76
• 5.2.2 診斷算法的檢驗(yàn)76-80
• 6. 總結(jié)與展望80-84
• 6.1 總結(jié)80-82
• 6.2 展望82-84
• 附錄84-92
• 參考文獻(xiàn)92-97
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果97-98
• 致謝98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：315565