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铁路运输因其成本低、运输效率高等优点,在陆上交通运输中占有很大的比重。随着改革开放以后我国进出口贸易经济迅速发展,铁路轨道所承担的运输任务越来越繁重。然而,在矿区本身恶劣环境和工作机车的动力作用这两者共同影响下,矿区轨道的几何形状、尺寸和空间位置产生偏差,从而造成轨道塌陷。轨道塌陷不但降低了本身轨道的使用寿命,而且降低了机车运行的舒适性和平稳性,严重的时候还会危及列车的行驶安全。因此,只有确保矿区铁路轨道的精确和平顺,才能保证矿区正常的生产作业。近年来矿区轨道塌陷导致机车翻车的现象频繁出现,对此很多国内外的研究机构设计了很多轨道塌陷监测设备,但是大多数设备暴露出检测效率低下、误差较大、成本太高无法广泛使用等不足,无法满足矿区铁路轨道维护的要求。针对现有矿区铁路轨道塌陷监測方式的不足,本文以传感器检测技术、GPRS无线传输技术、嵌入式操作系统技术为理论背景,设计开发一种基于MEMS陀螺仪的矿区铁路轨道塌陷监测系统,主要的研究内容及结果如下:1.根据矿区铁路轨道现场环境,叙述整个系统的工作原理并设计了轨道塌陷监测系统总体方案。2.系统硬件设计和关键硬件选型选择MEMS陀螺仪传感器作为检测轨道倾斜角度的装置,选择GPS定位模块对轨道每个检測点进行定位,同时选择三菱FX系列PLC实现对陀螺仪和GPS模块传感器的数据采集;以工控主板CPU为ARM9的触摸屏接收PLC采集的数据,完成轨道塌陷参数数据在触摸品上的显示和存储等功能;选择乐城公司的GPRS无线传输模块实现监测系统和PC机终端之间的数据接收和发送功能。3.系统软件设计在工控板ARM9上完成了 Win CE嵌入式操作系统的定制并在触摸屏上显示,在三菱PLC编程软件上使用梯形图语言完成了对传感器采集程序的编程;使用LabVIEW图形化语言完成了 Win CE操作系统下对PLC数据的读取、显示和文件操作。运用卡尔曼滤波算法对采集的数据进行滤波和除噪声处理;在PC机终端上配置GPRS无线串口软件,方便远程无线接收数据;使用LabVIEW中的附加工具包LabSQL完成了轨道塌陷管理软件的编写,实现了对Access数据库的写入和查询功能。4.系统实验验证在学校地面代替铁路轨道作为实验对象,对系统的测量精度、通讯效果以及系统的可靠性进行了实验验证,实验结果表明:该系统工作稳定;静态实验倾角采集数据绝对误差控制在±0.1°之内,相对误差率小于0.25%;GPS定位误差控制在±0.01m内;动态实验响应良好,能及时检测轨道塌陷变化;远程无线传输可靠,基本满足矿区轨道塌陷监测的工作要求。