軌道幾何參數(shù)是軌道鋪設、運營維護的重要參考指標。目前,在鐵路后期維護中多使用軌檢小車作為軌道檢測工具。軌檢小車可同時檢測多個軌道幾何參數(shù),具有良好的測量精度與測量效率,能夠在各種鐵路區(qū)間進行參數(shù)檢測。但是軌檢小車也仍存在發(fā)展空間,軌檢小車在進行軌道外部參數(shù)檢測時通常使用全站儀方式進行檢測,全站儀價格昂貴、布設復雜。因此,設計一種價格低廉,測量簡單的軌道外部參數(shù)檢測裝置能夠有效地降低測量成本。本文設計了一種基于STM32單片機的軌道外部參數(shù)檢測裝置,使用激光測距的方法在降低測量成本,同時滿足軌道幾何參數(shù)檢測所需的測量精度。首先梳理了國內(nèi)外軌道參數(shù)測量的方法,設計了使用CPⅢ控制點的測量方案,并根據(jù)相關標準確定軌道幾何參數(shù)檢測所需的測量精度;根據(jù)測量方案選擇傳感器并對測量裝置的機械結構進行設計,根據(jù)測量裝置所需功能與傳感器性能參數(shù)設計基于STM32芯片的硬件電路;根據(jù)測量裝置的機械結構與測量方案,計算左右軌相對CPⅢ點的位置坐標,并以μC/OS-II操作系統(tǒng)為基礎設計編寫了能滿足測量需求的軟件程序;通過搭建實驗平臺,對測距單元進行了精度與重復性實驗;使用原型機對CPⅢ點進行了性能實驗,得到...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外軌道檢測研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)軌道檢測研究現(xiàn)狀
    1.3 軌道外部參數(shù)測量方法
        1.3.1 GNSS法
        1.3.2 全站儀法
    1.4 本章小結
2 測量方案設計
    2.1 有砟軌道CPⅢ控制點介紹
    2.2 軌道外部參數(shù)測量方案
        2.2.1 測量方法概述
        2.2.2 測量單元方案概述
    2.3 本章小結
3 測量算法與誤差分析
    3.1 算法設計
        3.1.1 點A在坐標系OXZ坐標值求解
        3.1.2 點A在坐標系O₂X₂Z₂坐標值求解
        3.1.3 點O₂在坐標系O₁X₁Z₁坐標值求解
        3.1.4 點A在坐標系O₁XZ坐標值求解
        3.1.5 軌距影響修正
        3.1.6 點M、N在坐標系OEN坐標值求解
        3.1.7 點M、N高程坐標值求解
    3.2 人工對準誤差分析
        3.2.1 第一種狀態(tài)誤差計算
        3.2.2 第二種狀態(tài)誤差計算
    3.3 系統(tǒng)傳遞誤差
        3.3.1 傳遞誤差分析
        3.3.2 傳遞誤差計算
    3.4 本章小結
4 硬件與軟件設計
    4.1 機械結構設計
    4.2 測量單元選型
        4.2.1 激光測距單元的選型
        4.2.2 轉角測量單元的選型
        4.2.3 超高傾角測量單元的選型
        4.2.4 軌距測量單元的選型
        4.2.5 里程測量單元的選型
        4.2.6 轉角驅動單元的選型
    4.3 電氣硬件設計
        4.3.1 ARM芯片簡介
        4.3.2 主控電路設計
        4.3.3 AD轉換電路設計
        4.3.4 電機驅動電路設計
        4.3.5 LCD電路設計
    4.4 ARM軟件設計
        4.4.1 μC/OS-II操作系統(tǒng)的移植
        4.4.2 數(shù)據(jù)采集程序設計
        4.4.3 AD轉換程序設計
        4.4.4 SD卡程序設計
        4.4.5 參數(shù)計算程序設計
        4.4.6 電機控制程序設計
        4.4.7 LCD程序設計
    4.5 本章小結
5 試驗
    5.1 試驗目的
    5.2 選型試驗
        5.2.1 激光傳感器測距性能試驗
        5.2.2 激光傳感器重復性試驗
        5.2.3 被測物誤差分析
        5.2.4 測量入射角度誤差分析
    5.3 性能試驗
        5.3.1 試驗過程
        5.3.2 數(shù)據(jù)對比
    5.4 本章小結
6 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀學位期間取得的科研成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3781413