1. 研究目的与意义（文献综述）

随着铁路的发展，相应的也增加我国铁路维修检测工作的任务和困难，由于铁路运输的体量大，一旦出现意外将会产生毁灭性的结果和不可估量的损失。这就要求我们的铁路维修部口能够及时准确的检查出轨道中存在的损伤缺陷，确保轨道运行的安全可靠。
由于列车在运行的过程会对钢轨产生摩擦、挤压、弯曲Ｗ及冲击作用，因此导致了轨道各种各样的伤损。同时由于我国繁忙的运输量，加之较差的线路状况，使得我国的钢轨损伤率很高。也时常发生钢轨因损伤而出现事故的状况，严重威胁了车辆的运行安全和人民的生命财产。
铁路轨道的养护主要分为检测和维修两部分，检测是对列车在行进过程中车轮对铁轨的直接压力导致的不平顺（如轨距，轨向，超高等），表面缺陷（如裂纹，肥边，擦伤等）等故障进行信息采集和分析；维修则是对检测出的不平顺或表面缺陷进行修理，使铁轨恢复标准轨形，以消除其对铁路运营安全的危害。只有对铁轨进行定期检修，及时排除故障，才能保证铁路运营的安全性和高效性。现有的检测方式多为人工检测或者大型轨检车检测：（1）对于里程数较大的区段，人工检测工作需要分区段进行。由于一次天窗作业时间内无法完成整段铁路的检测工作，检修工人需要在铁路沿线过夜，第二天继续检测，此方式工作量大，工作条件艰苦，且效率较低，危险性较高。检测过程中，工人主要凭借经验或者利用特定的小型仪器进行检测，检测精度低，易出现漏检现象；（2）现有的轨检车可对铁轨进行快速检测，并能将检测数据反馈到工务部门，为后期的维修作业提供数据参考，但其体型巨大，检测成本过高，无法高频率地使用。

根据我国铁路维护检测的需求，旨在开发一款体积小，自行走，易操作和可远程控制的超声波轨道探伤设备，用于我国铁路与交通轨道的维护检修。

（1）基于子母机协同工作的高效的检修模式及其结构设计：母机与子机同时工作与运行在标准铁轨上，由母机进行不平顺和缺陷的检测，通过上位机将数据传给子机，由子机进行维修工作。目的是通过此工作模式缩短发现缺陷和维修缺陷的时间间隔，有效避免缺陷的恶化，提高检修的效率。

（2）运行控制模块设计：在标准铁轨上运行的母机与子机驱动方式是通过轮毂电机驱动，由蓄电池供电，需要完成其运行控制（匀速、加减速、启动与停止），子母机通过上位机指令控制与通信；

2. 研究的基本内容与方案

课题内容
（1）基于子母机协同工作的高效的检修模式及其结构设计：母机与子机同时工作与运行在标准铁轨上，由母机进行不平顺和缺陷的检测，通过上位机将数据传给子机，由子机进行维修工作。目的是通过此工作模式缩短发现缺陷和维修缺陷的时间间隔，有效避免缺陷的恶化，提高检修的效率。
（2）运行控制模块设计：在标准铁轨上运行的母机与子机驱动方式是通过轮毂电机驱动，由蓄电池供电，需要完成其运行控制（匀速、加减速、启动与停止），子母机通过上位机指令控制与通信；
（3）自动检测模块设计：通过段传感器单元，对铁轨的不平顺（如轨距，轨向，超高等）、表面缺陷（如裂纹，肥边，擦伤等）进行检测与数据处理。
2.预期达到的目标
（1）基于子母机协同工作的高效的检修模式及其结构设计：母机与子机同时工作与运行在标准铁轨上，由母机进行不平顺和缺陷的检测，通过上位机将数据传给子机，由子机进行维修工作。目的是通过此工作模式缩短发现缺陷和维修缺陷的时间间隔，有效避免缺陷的恶化，提高检修的效率。

（2）运行控制模块设计：在标准铁轨上运行的母机与子机驱动方式是通过轮毂电机驱动，由蓄电池供电，需要完成其运行控制（匀速、加减速、启动与停止），子母机通过上位机指令控制与通信；

（3）自动检测模块设计：通过段传感器单元，对铁轨的不平顺（如轨距，轨向，超高等）、表面缺陷（如裂纹，肥边，擦伤等）进行检测与数据处理。

完成课题的方案和主要措施

基于子母机协同工作的高效的检修模式及其结构设计

3. 研究计划与安排

1. 第01-03周（2月26日-3月18日）：
围绕对应毕业设计/论文主题，完成国内外相关文献的阅读，文献综述整理，选定相关英文文献的翻译；完成开题报告；对关键软硬件环境的熟悉；参加每周例会汇报。

2. 第04-06周（3月19日-4月08日）：
完成初步的设计方案（结构/器件/实验平台）；运用相关软件、硬件平台完成初步分析；修正初始设计方案；参加每周例会汇报。

3. 第07-09周（4月09日-4月29日）：
完成核心/关键结构/器件，或实验设计实施方案，形成确定的工作/工艺流程和论文的主干框架与核心内容；参加每周例会汇报。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李宜. 超声波轨道探伤小车及其控制系统的开发与研究[D].华东理工大学,2017.
[2]董志国. 铁轨检测小车的机构设计与测量算法[D].太原理工大学,2006.
[3]武学春. 铁轨检测车数据采集硬件电路的设计与实现[D].太原理工大学,2006
[4]张利君. 数控机床超声自动检测系统产品族各关键模块研究设计[D].中北大学,2011
[5]徐航宇. 仓储搬运机器人控制系统设计与实现[D].南京理工大学,2017
[6]陈金林. 现代有轨电车车载控制系统软件设计与实现[D].西南交通大学,2017
[7]王开元. 自行式铁路接触网检修作业车梯控制系统开发与研究[D].合肥工业大学,2016.
[8]洪志波. 陶瓷阀芯自动检测设备关键部件研发[D].浙江大学,2013.
[9]马姗. 铁路扣件识别的研究[D].北京交通大学,2013
[10]居耀勇,陈黎.基于主方向迭代校正的铁轨检测算法[J].武汉科技大学学报,2012,35(06):473-477
[11]蒋超. 基于智能监控的铁轨异物入侵自动识别研究[D].兰州交通大学,2017.
[12]张闯. 铁轨缺陷检测系统的算法优化[D].大连海事大学,2005.
[13]杨兆年[1],刘红侠[1],王树龙[1].A low leakage power-rail ESD detection circuit with a modified RC network for a 90-nm CMOS process.半导体学报,2013,(4);116-120
【14】Y. Li, H. Trinh, N. Haas, C. Otto and S. Pankanti, "Rail Component Detection, Optimization, and Assessment for Automatic Rail Track Inspection," in IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 15, no. 2, pp. 760-770, April 2014.
doi: 10.1109/TITS.2013.2287155
【15】J. S. Bae and J. O. Kim, "A rail detection algorithm based on pair particles filtering," 2017 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC), Kuala Lumpur, 2017, pp. 1440-1443.
doi: 10.1109/APSIPA.2017.8282258