数字化钢轨精细打磨装备4G无线通信系统设计(3)

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

随着铁路的发展和几次大的铁路提速，运量大，速度高是现代铁路目前的状况，而钢轨是铁路交通的主要部件，其质量好坏程度极大的影响着行车的运行状况，更是直接决定着行车的安全性和平稳性[1]。运用钢轨打磨技术来实现铁路的维护与保养是目前国内外一致达成的共识，钢轨打磨技术依据作用目的的不同可划分为预防性打磨和修复性打磨。

钢轨打磨技术的应用集中体现在打磨装备上。钢轨精细打磨装备是铁路维护的关键装备，是消除钢轨磨耗，治理钢轨病害，延长钢轨使用寿命的重要设备。早期，钢轨打磨主要依靠人工操作来实现，随着科技的不断进步与创新，钢轨打磨装备由初步的辅助应用逐渐过渡到自动化的实现。目前，欧美国家已广泛装备了自动化钢轨精细打磨装备，用于各种类型铁路的钢轨预防性或修复性打磨，由于已实现了打磨的自动化，大大减轻了铁路路轨维护工人的工作量。我国大部分铁路局已经配备了系列的自动化钢轨、道岔打磨列车，但这些打磨装备基本依赖于国外引进[2]，对我国未来钢轨打磨技术与装备的发展和自主创新有很大的限制。论文网

实现钢轨打磨自动化的关键在于钢轨磨耗的检测数据以及钢轨目标廓型数据及时传输至打磨设备的计算机中，由计算机软件通过计算得到打磨方案以控制打磨。因此，钢轨检测廓型与目标廓型的数据传输成为铁路钢轨自动化打磨装备的关键环节之一，由于打磨设备是沿铁轨行驶，数据的传输有两种方式：一是在停止行驶时通过移动存储设备传输至设备计算机；二是通过无线网络将数据传输至设备计算机，目前国际上的发展趋势是通过无线网络实现数据的实时传输，故本课题为顺应该趋势，拟开展钢轨精细打磨设备无线数据传输技术的研究。

1.2 无线数据传输技术的研究现状及发展趋势

1.2.1 蓝牙无线数据传输技术

1.2.1.1 蓝牙技术的发展状况及发展趋势

蓝牙技术是近年来迅速发展并被广泛应用的一项短距离无线通信技术，其传输频段为全球公众通用的 2.4GHzISM 频段[3]，提供 1Mbps 的传输速率和 10m 的传输距离。蓝牙从萌芽到走出实验室，再到被普遍应用，经历了 4 代的发展，目前蓝牙技术细分为高速蓝牙 BR/EDR 和低功耗蓝牙 BLE 技术，BR/EDR 蓝牙技术主要应用在大数据传输要求，而在传输中小数据且要求低功耗时通常使用 BLE 蓝牙技术。未来的蓝牙技术则向着低功耗高速率的方向发展，同时不断提升其数据传输的安全性。

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1.2.1.2 蓝牙技术的特点分析

蓝牙传输作为通用通信技术，其最主要的功能，也是它最大的优点，就是取代了数据电缆的传输，它能够把内嵌有蓝牙芯片的计算机、手机或其他便携通讯终端相互连接起来并进行数据的传输[4]，实现信息的自动交换和处理。除此之外，蓝牙技术具有低成本高速率的特点[5]。但与之相对的，蓝牙传输的局限性也十分明显，那就是传输速度的瓶颈问题，它能达到的最大传输速率为 1Mbps，而面对钢轨打磨装备与远程计算机所进行的数据交互要求，显然蓝牙技术不能满足。同时蓝牙技术的数据传输距离短，不能适应钢轨打磨装备的应用环境，因此不适用于本课题的研究。