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无缝线路消除了钢轨接头,为高速以及重载列车的运行提供了强有力的技术支持,现如今已成为世界各国竞相发展的轨道结构形式。但是当外界环境温度发生变化时,由于无缝线路钢轨无法实现自由伸缩,在钢轨中就会产生轴向温度力。当钢轨中轴向温度力过大时,可能会导致钢轨胀曲或被拉断,这将严重危害正常的行车安全。所以,多年来各国对钢轨温度应力监测装置和方法的开发和研究始终没有间断过。首先介绍了国内外无缝线路钢轨应力监测技术的研究现状,然后以电阻应变片法为基础进行重载条件下无缝线路钢轨应力实时监测系统的开发,主要的研究内容有以下几个方面:(1)在分析实时监测系统的检测原理和整体实施方案基础上,对所选用的应变传感器和温度传感器进行选择。设计了两个实验,对应变传感器的静态性能和温度传感器的测温准确性进行实验研究。(2)全面分析了整个系统的系统误差的来源以及大小,并建立了相应的误差传递模型,在理论上为以后系统标定和误差修正提供了依据。在此基础上设计了两个实验,第一个实验分析了温度传感器测量滞后对系统的影响;第二个实验分析了应变片热输出分散性对系统的影响。(3)针对温度传感器非线性引起的误差,设计了一个输入层、一个输出层和一个隐含层的改进型BP神经网络模型对温度传感器进行非线性校正。通过仿真实验,验证了该方法是可行的。(4)建立了一套测量数据处理体系。在比较各种数据处理方法基础上,对直接测量结果中的粗大误差和噪声,采用“分段检验法来检验数据平稳性→基于灰色系统理论的方法剔除粗大误差→7点加权递推平均法消除随机噪声→加权最小二乘法拟合测试数据”的数据处理过程,极大地提高了数据拟合的精度。(5)对检测系统进行了软件设计。以VB和Microsoft Access数据库为平台,按照模块化通用化的思想,根据系统各部分功能不同将其分为若干个模块。通过钢轨应力状态实时检测系统可以实时监测各个监测点的钢轨应力状态,当钢轨应力超过限值时,系统会自动报警,并记录报警信息。