铁路货车状态信息检测及无线传输技术的研究

发布时间：2022-05-08 11:24

　　近年来,中国铁路行业发展突飞猛进,铁路作为国民经济大动脉,有力地促进了经济的快速发展。综合我国实际国情,铁路货运以其重载、快捷、成本较低等优势在运输行业占主导地位,同时也对其安全性提出了更高的要求。但因铁路货车车厢受无发电装置、车厢编组频繁变动、车厢内无人值守以及工作环境恶劣等限制,有效实现铁路货车的状态信息的实时监测与传输非常困难,所以铁路货车状态信息检测问题备受关注。本研究课题以2018年辽宁省高等学校专业技术研究所重大项目《铁路货车发电与基于物联网技术的车辆状态实时监控系统》为依托。首先通过查阅大量的技术文献,对国内外铁路列车信息检测与传输技术进行了研究。其次针对货运列车中所需检测的主要状态信息如轴温、制动气压与车厢内相对温湿度的检测方法进行论证。结合铁路货车的运行情况及特点,对多种无线传输技术进行了比较,最终选取Zigbee无线传输技术作为本设计的车载通信方式,以此制定了系统的总体设计方案。接着阐述了 Zigbee技术通信原理,并针对铁路货运环境下的通信方式及协议进行了设计说明。然后选取TI公司的CC2530芯片作为核心,并根据系统的总体设计方案完成硬件电路设计,包括节点硬件电... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文的选题背景及意义
    1.2 国内外的研究与发展现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文结构安排
    本章小结
第二章 铁路货车状态信息检测与传输技术的方案论证
    2.1 铁路货车检测技术特点
        2.1.1 客货列车检测技术的特点及对比
        2.1.2 货运列车的关键状态信息
    2.2 货车状态信息检测方案论证
        2.2.1 轴温检测方案
        2.2.2 制动压力检测方案
        2.2.3 车厢内相对温湿度检测方案
    2.3 信息传输技术论证
        2.3.1 货车信息无线传输方案选择
        2.3.2 传输距离与列车速度对无线传输信号的影响
        2.3.3 车-地传输通信方案论证
    2.4 铁路货运状态信息检测及无线传输系统总体架构
    本章小结
第三章 Zigbee技术与铁路货车信息传输协议设计
    3.1 Zigbee无线技术概述
        3.1.1 Zigbee技术概念及简介
        3.1.2 Zigbee技术特点
    3.2 Zigbee网络拓扑及协议栈
        3.2.1 Zigbee无线网络节点结构
        3.2.2 Zigbee无线网络拓扑分类及特点
        3.2.3 Zigbee无线协议
        3.2.4 Zigbee协议分层结构
    3.3 基于Zigbee的铁路货车无线传输协议设计
        3.3.1 铁路货车无线网络拓扑的结构设计
        3.3.2 Zigbee地址路由算法设计
        3.3.3 通信方式
        3.3.4 数据帧设计
    本章小结
第四章 货运列车状态信息检测及无线传输系统的硬件设计
    4.1 无线传感网络各节点硬件架构
        4.1.1 协调器节点硬件架构
        4.1.2 路由器节点硬件架构
        4.1.3 终端节点硬件架构
    4.2 Zigbee主芯片电路设计
        4.2.1 Zigbee芯片的选择
        4.2.2 Zigbee主电路设计
    4.3 电源电路设计
    4.4 状态信息检测电路设计
        4.4.1 货运列车轴温检测电路设计
        4.4.2 制动气压检测电路设计
        4.4.3 车厢内相对温湿度检测电路设计
    4.5 通信接口电路设计
    4.6 车-地通信电路设计
    本章小结
第五章 货运列车状态信息检测及无线传输系统的软件设计
    5.1 系统软件总体设计
    5.2 系统的开发环境
    5.3 Z-stack协议栈及OSAL运行原理
    5.4 网络架构软件设计
        5.4.1 协调器软件设计
        5.4.2 路由器及终端节点软件设计
        5.4.3 节点间数据传输
    5.5 状态信息采集软件设计
        5.5.1 轴温采集软件设计
        5.5.2 制动气压采集软件设计
        5.5.3 车厢内相对温湿度采集软件设计
    5.6 车-地通信软件设计
    5.7 监控中心软件设计
    本章小结
第六章 系统测试与分析
    6.1 无线传输性能测试
        6.1.1 测试硬件简介
        6.1.2 测试软件简介
        6.1.3 模块间数据包传输测试与分析
    6.2 无线网络数据传输测试
    6.3 监控界面显示与分析
        6.3.1 状态信息显示界面
        6.3.2 状态信息检测测试与分析
    本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网和ZigBee的公寓安全智能管理系统设计[J]. 史振江,谷勇,王渝.  传感器世界. 2017(10)
[2]ZigBee协议栈的OSAL运行机理研究与测试[J]. 张玲丽.  物联网技术. 2017(08)
[3]光纤光栅传感技术在高速铁路轨道状态监测中的应用[J]. 张政.  铁道建筑. 2016(05)
[4]基于SHT75的温湿度远程管理系统设计[J]. 宋林,祁博宇,曾玉姗,任飞翔.  信息技术. 2015(06)
[5]基于WIFI的动车组辅助供电系统检测装置设计[J]. 王虹,于延尊,李立伟,姜安娜.  青岛大学学报(工程技术版). 2014(02)
[6]属性驱动的列车控制系统需求建模与验证[J]. 何丽芸,赵林,程瑞军.  铁路计算机应用. 2014(02)
[7]空间交互作用中的距离影响及定量分析[J]. 刘瑜,龚俐,童庆禧.  北京大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]无线通讯技术的发展与改进[J]. 周军领.  信息通信. 2013(07)
[9]铁路货运物联网安防系统的设计[J]. 赵凌.  重庆理工大学学报(自然科学). 2013(06)
[10]基于无线传感器网络的列车货物安全监测系统[J]. 熊志金.  计算机测量与控制. 2012(08)

硕士论文
[1]基于ZigBee技术的铁路客车安全监测系统的设计[D]. 王飞.东北石油大学 2018
[2]微型化无线温湿度传感器节点研究[D]. 汪东澍.东南大学 2017
[3]基于ZigBee的车载交通灯监视系统的研究与设计[D]. 魏啸东.北方民族大学 2017
[4]基于ZigBee无线传感网络的可吸入颗粒物监测系统研究[D]. 高艳囡.天津理工大学 2017
[5]不同纵断面条件下重载列车纵向动力学性能及运行能耗分析[D]. 张梦然.北京交通大学 2016
[6]基于ZigBee和GPRS的铁路货车轴温监测系统的设计[D]. 张高明.西南交通大学 2016
[7]基于微型能量采集的无线传感器网络自供电与传输系统[D]. 赵耀.天津大学 2014
[8]基于ZigBee技术的井下信息采集系统[D]. 刘旭辉.哈尔滨理工大学 2014
[9]Z-Wave节能路由协议的研究[D]. 吴超.西安电子科技大学 2013
[10]基于贝叶斯网络的列车故障诊断研究[D]. 钟文奇.北京交通大学 2012



本文编号：3651569