辙叉检查仪检测系统的研究与设计

摘要

铁路是我国重要的交通基础设施,是国民经济发展的命脉,随着我国经济的不断发展,列车运营速度的不断提高,对铁路线路质量的要求也越来越高。道岔是铁路线路中不可缺少的设备,其状态是否完好,直接关系到列车能否按规定的速度,安全、平稳和不问断的运行,因此实现对道岔的自动化检测显得尤为重要。
　　 辙叉是道岔的重要组成部分,本文对目前国内外辙叉检查的现状进行了深入的调研,在广泛参考国内外同类产品的基础上,借鉴智能化检测技术在铁路行业中的应用,采用以微控制器为核心的嵌入式智能仪表技术,提出了一种新型辙叉检查仪的设计方案。文中以16位单片机MSP430F1611为检测系统的硬件核心,采用基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的软件架构,符合我国铁路智能化、自动化检测的要求,具有一定的创新意义和实用价值。本文研究工作分为以下几个方面:
　　 首先,从项目研究背景入手,介绍辙叉检查发展现状,提出目前辙叉检查仪存在的问题,指明了本课题的研究意义和目的;同时对本文所涉及的智能仪表技术和嵌入式技术进行系统的研究,确立了全文的研究方向和内容。
　　 其次,通过对辙叉检查仪总体设计目标的分析,明确了仪器的总体功能和总体结构,完成了总体方案设计。进一步分析其检测系统的需求,提出检测系统总体结构与测量原理,从硬件和软件两个方面论述设计方案,完成传感器和CPU的选型,以及操作系统的选择。
　　 再次,对辙叉检查仪的硬件和软件分别进行了详细的设计,充分考虑系统的可行性、可靠性、经济性、系统需求等因素。硬件系统采用模块化设计思路,涉及电子元器件的选型和各功能电路的设计,包括CPU功能电路、信号处理电路、存储电路、通信电路、人机接口电路、电源电路以及其他辅助电路;软件系统采用分层的设计方法,从系统总体构架到各软件层,分别进行设计,包括启动层程序设计、驱动层程序设计、操作系统层程序设计和应用层程序设计。
　　 最后,试制了样机并进行系统功能测试和现场试验。系统功能测试结果表明各功能模块均满足设计目标;现场试验结果表明辙叉检查仪具有测量精度高、数据可靠、数据重复性好、操作方便等特点。