【摘 要】
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现阶段,我国铁路运输具有全天候、运量大的特点,且同时向着载重化和高速化发展。在长期运营过程中,轨道会出现磨损、裂纹,甚至发生断轨,威胁行车安全。因此,促进铁路检修的高效化、智能化具有重要意义。目前,我国使用的检测设备均依靠多人现场合作完成探伤,易受外界干扰、工作量大、效率低,且时效性不足。因此,本文针对这一现状,研究并实现了一款适用于超声波轨道探伤小车的远程控制系统,主要工作如下:（1）分析实际探
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现阶段,我国铁路运输具有全天候、运量大的特点,且同时向着载重化和高速化发展。在长期运营过程中,轨道会出现磨损、裂纹,甚至发生断轨,威胁行车安全。因此,促进铁路检修的高效化、智能化具有重要意义。目前,我国使用的检测设备均依靠多人现场合作完成探伤,易受外界干扰、工作量大、效率低,且时效性不足。因此,本文针对这一现状,研究并实现了一款适用于超声波轨道探伤小车的远程控制系统,主要工作如下:（1）分析实际探伤环境,参照国家铁路总局关于轨道探伤设备的相关要求,提出了探伤小车远程控制的各项具体功能需求,选取了通讯方案,并进行了系统总体方案设计。（2）搭建了探伤小车远程控制系统的硬件平台,根据系统需求选取了主要硬件设备,完成了多通道超声数据采集设计、车载主控板硬件设计,以及对中驱动板硬件设计。（3）设计了基于QT Creator的上位机远程控制端软件、车载被控端信息服务软件,在MDK5平台上开发了车载被控端底层执行软件,并设计了系统通讯协议。上位机软件负责指令发送及参数设置、信息实时显示、数据管理;信息服务软件实现了数据中转、图像采集、位置速度信息读取以及对中状态判断与调整;底层执行软件负责各项指令执行以及传感器信息采集处理;系统通讯协议保证了各部分信息传输的可靠性与有效性。（4）针对远程探伤临场感缺失、安全难以保证的问题,通过分析制动过程及位移的影响因素,引入了探伤最小安全距离,并提出了 IASCA-IMM和IABBSCA-IMM滤波跟踪算法。先通过参数自适应动态调整Markov转移矩阵并增加限定条件,提升向匹配模型切换概率,然后使用SCA算法和BBSCA算法优化滤波参数,提升对轨前目标跟踪精度。仿真结果表明,IABBSCA-IMM算法精度更优,相比原算法在X方向上的位置和速度RMSE降低了 19.36%～30.52%,Y方向上的位置和速度RMSE降低了 35.99%～37.61%。最后,将其与探伤最小安全距离结合,制定了安全辅助策略,用于防撞预警和紧急制动。通过在实验室环境和检测段现场对系统进行测试,实验结果表明远程控制系统各类型数据收发正常,各功能模块运行正常,安全辅助策略可完成探伤小车危急情况下的预警和制动。整个系统具有反应迅速、安全稳定的特点,达到了预期的设计目标。
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