关键词：
轨道工务检测
轨道车
嵌入式系统
控制策略
摘要：
随着城市轨道交通的快速发展,对于地铁等轨道交通的工务巡检要求也在不断提高。目前国内地铁轨道工务检测主要依靠人工手持或推动检测设备进行巡检,人工巡检方式效率低下、检测精度无法保障且人工成本高,国外大型的轨检车检测精度高,但造价高昂、巡检借调工序繁琐,不能广泛应用于轨道巡检,所以迫切需要小型的自动化轨检车搭载轨检设备代替人工进行轨道工务巡检。因此本文旨在设计一辆轻量化、便携式、可远程控制的轨道车,能够搭载课题组内的扣件、垂直磨耗和波浪磨耗等检测模块,实现对地铁轨道工务的自动化巡检。首先,本文对深圳地铁蛇口西车辆段提出的需求进行分析,明确了工务检测任务,通过对地铁环境实地调研和检测目标的分析,设计了智行车轨道工务检测的流程,确定了智行车设计的技术方案。车体结构方面,以轻量化、模块化为设计核心,将车体简化为车架、轮对和传动结构三部分,利用Solidworks对智行车各模块进行实体建模及整体装配,保证车体结构设计的合理性。控制系统方面,完成了电源管理PCB和下位机PCB设计,并对其固件程序进行开发,主要包括车体速度、加速度、水平倾角、振动、路程等数据的采集与发送,车辆的远程控制,电池电量数据的检测与发送,对上位机mini-pc进行程序开发,实现了车载传感器数据、电池电量数据、检测模块数据等的融合并上传云服务器,完成了信息系统的开发,实现了智行车运行状态与扣件检测数据的实时显示。智能行走策略方面,设计了综合M法和T法测速的速度补偿测量方法,实现车速的精准测量,针对不平顺轨道,设计了基于离散化的有监督Hebb学习规则下的自适应PID运动控制的减振策略,完成了基于积分分离PID控制算法的智行车入弯减速稳定运行的智能行走策略。最后对智行车的车体、外设传感器、控制系统、检测模块等进行整合,在深圳地铁2号线进行轨道工务自动化巡检,对其智能行走策略进行验证,经测试,智行车的稳定性、控制系统和智能行走策略满足设计要求。
