一種自動換軌控制系統

陳 濤

株洲時代電子技術有限公司 湖南 株洲 412007

一種自動換軌控制系統,包括：設置在換軌車底部,對鋼軌進行收放操作的換軌機構,換軌機構包括兩個以上沿換軌車作業方向設置的收放裝置,收放裝置包括比例閥及與比例閥相連的油缸;設置在收放裝置上,在換軌車作業走行過程中檢測鋼軌相對鐵路道釘位移量的圖像檢測裝置;設置在收放裝置上,檢測油缸動作行程的位移傳感器;與圖像檢測裝置、位移傳感器,以及比例閥相連的控制系統,控制系統獲取鋼軌相對鐵路道釘的位移量,并根據位移傳感器的檢測值對比例閥的電源和信號輸入進行控制,從而實現油缸的動作控制。本發明能夠解決現有鐵路換軌施工作業方式基本靠人力或人工現場控制,人工勞動強度大,且需要較多工作人員的技術問題。

1 一種自動換軌控制系統,其特征在于,包括：

設置在換軌車底部,用于對鋼軌進行收放操作的換軌機構(100),所述換軌機構(100)包括兩個以上沿換軌車作業方向設置的收放裝置,所述收放裝置包括比例閥及與所述比例閥相連的油缸;

設置在所述收放裝置上,用于在換軌車作業走行過程中檢測鋼軌相對鐵路道釘位移量的圖像檢測裝置(200);

設置在所述收放裝置上,用于檢測所述油缸動作行程的位移傳感器(300);

與所述圖像檢測裝置(200)、位移傳感器(300),以及所述比例閥分別相連的控制系統(20),所述控制系統(20)獲取鋼軌相對鐵路道釘的位移量,并根據所述位移傳感器(300)的檢測值對所述比例閥的電源和信號輸入進行控制,從而實現所述油缸的動作控制。

2 根據權利要求1所述的自動換軌控制系統,其特征在于：所述換軌機構(100)包括沿換軌車作業方向從后至前依次設置的第六收放裝置(6)、第五收放裝置(5)、第四收放裝置(4)、第三收放裝置(3)、第二收放裝置(2)和第一收放裝置(1);由所述第三收放裝置(3)、第四收放裝置(4)實現舊鋼軌的起軌和分軌,由所述第一收放裝置(1)、第二收放裝置(2)、第五收放裝置(5)和第六收放裝置(6)實現新鋼軌(13)的分軌和入槽。

3 根據權利要求2所述的自動換軌控制系統,其特征在于：所述圖像檢測裝置(200)包括設置在所述第三收放裝置(3)的左側或右側,用于檢測所述舊鋼軌位置的第一圖像檢測裝置(10),以及設置在所述第六收放裝置(6)的左側和右側,用于檢測所述新鋼軌(13)位置的一對第二圖像檢測裝置(11)。

4 根據權利要求2所述的自動換軌控制系統,其特征在于：所述圖像檢測裝置(200)包括設置在所述第三收放裝置(3)的左側或右側,用于檢測所述舊鋼軌位置的第一圖像檢測裝置(10),以及設置在所述第五收放裝置(5)的左側和右側,用于檢測所述新鋼軌(13)位置的一對第二圖像檢測裝置(11)。

5 根據權利要求2所述的自動換軌控制系統,其特征在于：所述圖像檢測裝置(200)包括設置在所述第二收放裝置(2)的左側或右側,用于檢測所述舊鋼軌位置的第一圖像檢測裝置(10),以及設置在所述第五收放裝置(5)的左側和右側,用于檢測所述新鋼軌(13)位置的一對第二圖像檢測裝置(11)。

6 根據權利要求8所述的自動換軌控制系統,其特征在于：所述控制系統(20)包括橫移位移控制單元(22),當檢測到換軌車工況選擇輸入為手動作業工況時,則所述橫移位移控制單元(22)根據手動作業相關手動輸入命令向所述收放裝置輸出相應的控制信號,所述比例閥接收到控制信號,若此時所述橫移保護控制單元(21)未進入保護程序狀態,則所述比例閥的輸出動作,實現油缸的定量移動;當檢測到換軌車工況選擇輸入為自動作業工況時,所述橫移位移控制單元(22)根據所述位移傳感器(300)的檢測值及該位移傳感器(300)相對應的所述收放裝置的位移給定值,并利用PID控制算法對各收放裝置單獨進行精準位移控制;所述橫移位移控制單元(22)根據經過PID計算后的輸出信號直接控制各收放裝置的比例閥,從而實現位移量的精準控制。

7 所述控制系統包括橫移保護控制單元,當檢測到換軌車工況選擇輸入為手動作業工況時,所述橫移保護控制單元控制所述收放裝置的比例閥電源開啟,使得所述比例閥供電正常,并等待手動輸入命令。當檢測換軌車工況選擇輸入為自動作業工況時,所述橫移保護控制單元進行位移檢測數據分析,若未出現所述圖像檢測裝置的檢測數據超出設定范圍或所述位移傳感器出現異常,則所述橫移保護控制單元控制所述比例閥的電源開啟,使得比例閥供電正常。若出現所述圖像檢測裝置的檢測數據超出設定范圍,則默認檢測數據有誤,所述橫移保護控制單元進入保護程序狀態,所述比例閥供電失效,所述收放裝置無法進行移動。

8 通過實施上述本發明提供的自動換軌控制系統的技術方案,具有如下有益效果：

8.1 本發明通過對收放裝置橫向位移的精準控制,可以實現換軌車換軌作業的高度自動化,減少換軌施工人員,節約人力成本;

8.2 本發明可以大大降低換軌機構的誤動作,可以實現換軌作業的安全可靠、連續化作業;

8.3 本發明實現了換軌作業的自動化,換軌作業安全保護,可以提高作業速度,進一步提高作業效率。

9 本發明具體實施例描述的技術方案提出了一種應用于換軌車的自動換軌控制系統,具有鋼軌位置自動檢測功能,其將圖像檢測裝置獲取的鋼軌相對于道釘的位移偏差作為輸入信號,采用基于PID控制的方式實現對各換軌裝置的油缸橫移量的精確、自動控制,能夠實現鐵路換軌的自動化作業,能夠滿足作業速度不低于8Km/h的自動換軌控制需求,大大提高了換軌效率。同時,系統具有作業安全保護功能,能夠在檢測機構誤檢、位移傳感器損壞的情況下保證作業安全,防止誤檢、漏檢等原因造成的作業安全事故發生。如附圖2所示,一種基于上述系統的自動換軌控制方法的具體實施例,自動換軌控制系統包括設置在換軌車底部,用于對鋼軌進行收放操作的換軌機構100,換軌機構100包括兩個以上沿換軌車作業方向設置的收放裝置,收放裝置包括比例閥及與比例閥相連的油缸。

自動換軌控制方法包括以下步驟：

A)圖像檢測裝置200在換軌車作業走行過程中檢測鋼軌相對鐵路道釘位移量;

B)位移傳感器300檢測收放裝置的油缸動作行程;

C)控制系統20獲取鋼軌相對鐵路道釘的位移量,并根據位移傳感器300的檢測值對比例閥的電源和信號輸入進行控制,從而實現油缸的動作控制;

D)控制系統20通過控制油缸的動作實現對鋼軌的收放操作。

自動換軌控制方法還進一步包括開關控制輸入過程,開關控制輸入過程用于輸入換軌車工況選擇,換軌車工況包括手動作業、自動作業及走行工況。其中,手動作業工況為手動點對點進行各收放裝置的控制;自動作業工況為控制系統20根據圖像檢測裝置200的檢測自動完成各收放裝置的控制,實現自動換軌;走行工況為非作業狀態。

結束語

雖然本發明已以較佳實施例揭示如上,然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員,在不脫離本發明的精神實質和技術方案的情況下,都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾,或修改為等同變化的等效實施例。因此,凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾,均仍屬于本發明技術方案保護的范圍。