一种自动换轨控制系统

陈 涛

株洲时代电子技术有限公司 湖南 株洲 412007

一种自动换轨控制系统,包括：设置在换轨车底部,对钢轨进行收放操作的换轨机构,换轨机构包括两个以上沿换轨车作业方向设置的收放装置,收放装置包括比例阀及与比例阀相连的油缸;设置在收放装置上,在换轨车作业走行过程中检测钢轨相对铁路道钉位移量的图像检测装置;设置在收放装置上,检测油缸动作行程的位移传感器;与图像检测装置、位移传感器,以及比例阀相连的控制系统,控制系统获取钢轨相对铁路道钉的位移量,并根据位移传感器的检测值对比例阀的电源和信号输入进行控制,从而实现油缸的动作控制。本发明能够解决现有铁路换轨施工作业方式基本靠人力或人工现场控制,人工劳动强度大,且需要较多工作人员的技术问题。

1 一种自动换轨控制系统,其特征在于,包括：

设置在换轨车底部,用于对钢轨进行收放操作的换轨机构(100),所述换轨机构(100)包括两个以上沿换轨车作业方向设置的收放装置,所述收放装置包括比例阀及与所述比例阀相连的油缸;

设置在所述收放装置上,用于在换轨车作业走行过程中检测钢轨相对铁路道钉位移量的图像检测装置(200);

设置在所述收放装置上,用于检测所述油缸动作行程的位移传感器(300);

与所述图像检测装置(200)、位移传感器(300),以及所述比例阀分别相连的控制系统(20),所述控制系统(20)获取钢轨相对铁路道钉的位移量,并根据所述位移传感器(300)的检测值对所述比例阀的电源和信号输入进行控制,从而实现所述油缸的动作控制。

2 根据权利要求1所述的自动换轨控制系统,其特征在于：所述换轨机构(100)包括沿换轨车作业方向从后至前依次设置的第六收放装置(6)、第五收放装置(5)、第四收放装置(4)、第三收放装置(3)、第二收放装置(2)和第一收放装置(1);由所述第三收放装置(3)、第四收放装置(4)实现旧钢轨的起轨和分轨,由所述第一收放装置(1)、第二收放装置(2)、第五收放装置(5)和第六收放装置(6)实现新钢轨(13)的分轨和入槽。

3 根据权利要求2所述的自动换轨控制系统,其特征在于：所述图像检测装置(200)包括设置在所述第三收放装置(3)的左侧或右侧,用于检测所述旧钢轨位置的第一图像检测装置(10),以及设置在所述第六收放装置(6)的左侧和右侧,用于检测所述新钢轨(13)位置的一对第二图像检测装置(11)。

4 根据权利要求2所述的自动换轨控制系统,其特征在于：所述图像检测装置(200)包括设置在所述第三收放装置(3)的左侧或右侧,用于检测所述旧钢轨位置的第一图像检测装置(10),以及设置在所述第五收放装置(5)的左侧和右侧,用于检测所述新钢轨(13)位置的一对第二图像检测装置(11)。

5 根据权利要求2所述的自动换轨控制系统,其特征在于：所述图像检测装置(200)包括设置在所述第二收放装置(2)的左侧或右侧,用于检测所述旧钢轨位置的第一图像检测装置(10),以及设置在所述第五收放装置(5)的左侧和右侧,用于检测所述新钢轨(13)位置的一对第二图像检测装置(11)。

6 根据权利要求8所述的自动换轨控制系统,其特征在于：所述控制系统(20)包括横移位移控制单元(22),当检测到换轨车工况选择输入为手动作业工况时,则所述横移位移控制单元(22)根据手动作业相关手动输入命令向所述收放装置输出相应的控制信号,所述比例阀接收到控制信号,若此时所述横移保护控制单元(21)未进入保护程序状态,则所述比例阀的输出动作,实现油缸的定量移动;当检测到换轨车工况选择输入为自动作业工况时,所述横移位移控制单元(22)根据所述位移传感器(300)的检测值及该位移传感器(300)相对应的所述收放装置的位移给定值,并利用PID控制算法对各收放装置单独进行精准位移控制;所述横移位移控制单元(22)根据经过PID计算后的输出信号直接控制各收放装置的比例阀,从而实现位移量的精准控制。

7 所述控制系统包括横移保护控制单元,当检测到换轨车工况选择输入为手动作业工况时,所述横移保护控制单元控制所述收放装置的比例阀电源开启,使得所述比例阀供电正常,并等待手动输入命令。当检测换轨车工况选择输入为自动作业工况时,所述横移保护控制单元进行位移检测数据分析,若未出现所述图像检测装置的检测数据超出设定范围或所述位移传感器出现异常,则所述横移保护控制单元控制所述比例阀的电源开启,使得比例阀供电正常。若出现所述图像检测装置的检测数据超出设定范围,则默认检测数据有误,所述横移保护控制单元进入保护程序状态,所述比例阀供电失效,所述收放装置无法进行移动。

8 通过实施上述本发明提供的自动换轨控制系统的技术方案,具有如下有益效果：

8.1 本发明通过对收放装置横向位移的精准控制,可以实现换轨车换轨作业的高度自动化,减少换轨施工人员,节约人力成本;

8.2 本发明可以大大降低换轨机构的误动作,可以实现换轨作业的安全可靠、连续化作业;

8.3 本发明实现了换轨作业的自动化,换轨作业安全保护,可以提高作业速度,进一步提高作业效率。

9 本发明具体实施例描述的技术方案提出了一种应用于换轨车的自动换轨控制系统,具有钢轨位置自动检测功能,其将图像检测装置获取的钢轨相对于道钉的位移偏差作为输入信号,采用基于PID控制的方式实现对各换轨装置的油缸横移量的精确、自动控制,能够实现铁路换轨的自动化作业,能够满足作业速度不低于8Km/h的自动换轨控制需求,大大提高了换轨效率。同时,系统具有作业安全保护功能,能够在检测机构误检、位移传感器损坏的情况下保证作业安全,防止误检、漏检等原因造成的作业安全事故发生。如附图2所示,一种基于上述系统的自动换轨控制方法的具体实施例,自动换轨控制系统包括设置在换轨车底部,用于对钢轨进行收放操作的换轨机构100,换轨机构100包括两个以上沿换轨车作业方向设置的收放装置,收放装置包括比例阀及与比例阀相连的油缸。

自动换轨控制方法包括以下步骤：

A)图像检测装置200在换轨车作业走行过程中检测钢轨相对铁路道钉位移量;

B)位移传感器300检测收放装置的油缸动作行程;

C)控制系统20获取钢轨相对铁路道钉的位移量,并根据位移传感器300的检测值对比例阀的电源和信号输入进行控制,从而实现油缸的动作控制;

D)控制系统20通过控制油缸的动作实现对钢轨的收放操作。

自动换轨控制方法还进一步包括开关控制输入过程,开关控制输入过程用于输入换轨车工况选择,换轨车工况包括手动作业、自动作业及走行工况。其中,手动作业工况为手动点对点进行各收放装置的控制;自动作业工况为控制系统20根据图像检测装置200的检测自动完成各收放装置的控制,实现自动换轨;走行工况为非作业状态。

结束语

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。