抄平起拔道捣固车(简称捣固车),是铁路线路的新线施工、旧线大中修清筛作业和运营线路维修作业的必备装备,能对轨道进行自动抄平起、拨道、道碴捣固作业,使轨道线路达到线路设计标准和线路维护要求,确保列车的安全运行。由于我国铁路列车的提速、重载和高密度运行,我国既有的捣固车已不能完全满足现代铁路线路维护的要求。现有08-32型捣固车是目前铁路线路大修、维修作业的主力车型,铁道部广州铁路集团公司提出了对其进行技术改进的要求,在现有08-32型捣固车上增加设备状态与作业质量在线监测系统,提高现有08-32型捣固车线路作业性能和设备维护水平。捣固车设备状态与作业质量在线监测系统,对设备运行状态实时监测,掌握设备运转状况,对其故障实时告警、早期诊断并处理；对作业质量信息实时采集处理,采用精确作业新方法,提高作业效率和作业精度。本文以捣固车设备状态与作业质量在线监测系统的设计与开发为主线,对设备状态在线监测方法、线路作业新方法、多功能混合I/O模块和远程监控系统通信服务器等关键技术进行了深入研究。(1)根据项目的研究目的、内容及要求,总结了捣固车在线监测系统的研究现状及发展趋势,给出了项目实施方案和技术路线,确定了研究的重点和攻克的难点。(2)针对捣固车设备状态在线监测方法及技术实现的问题,分析了捣固车的结构与运行工况,确定了在线监测系统的监测点,建立了捣固车在线监测系统模型和监测数据库,提出了监测系统故障告警与故障诊断算法,实现了设备故障实时告警、故障诊断和远程实时控制。(3)针对捣固车线路作业新方法与技术实现问题,建立了作业圆形竖曲线的数学模型,采用激光长弦精确测量竖曲线,消除残余偏差,实现竖曲线精确起道作业；建立了精测精捣新方法的模型,捣固车采集精测数据,采用最小二乘法拟合曲线,重新设计目标曲线线型,为精确捣固提供线路理论参数,实现数字化精确起拨道控制。(4)通过分析捣固车在线监测系统对I/O模块的需求,设计实现了一种多种形态的多功能混合I/O模块。该模块具有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲计数量输入等多种功能,I/O端口可软件配置为上述五功能之一。采用该模块,可减少采集设备成本、提高系统可靠性和缩减安装空间。(5)针对捣固车远程监控系统通信服务器的设计与要求,设计了一种非阻塞NIO模式的通信服务器。建立了铁路捣固车远程监控系统的时延模型,对车载终端与远程服务器通信的GPRS链路部分进行了时延性分析,给出了优化GPRS寸延和恢复GPRS中断数据的措施；设计了服务器与车载终端、服务器与监控客户端的实时并发通信协议。(6)分别在实验室和现场恶劣环境下对捣固车在线监测系统进行了运行实测,完成对GPRS通信功能、通信性能和数据采集的测试。实测结果表明本系统工作正常,达到系统设计目的和性能指标。本文提出的捣固车设备状态和作业质量在线监测方法,有效解决了铁路线路捣固车常规作业过程中作业效率低、作业质量差和设备维护困难等技术难题,显著地提高了现有捣固车线路作业技术水准和装备信息化程度,为设计开发其它大型工程机械在线监测系统提供了重要理论依据和技术实现途径。本课题设计开发的捣固车设备状态与作业质量在线监测系统已于2009年11月通过了广州铁路集团公司的科技成果鉴定,认为该系统技术先进、设计合理、运行可靠,在整体技术和应用理论上达到国内领先水平。