一种捣固作业控制方法技术

本发明专利技术公开了一种捣固作业控制方法，包括以下步骤：S100)自动捣固控制主机通过轨枕识别单元获取轨枕识别信息，结合测量轮里程信号识别轨枕位置，并通过图像采集与异物识别单元获取待捣固区域内的异物识别信息；S200)当自动捣固控制主机根据轨枕位置及异物识别信息，判断捣固车的捣固头当前所处位置为道砟区域且无异物时，则输出捣固下插信号，控制捣固头执行捣固下插动作，实现捣固车的自动捣固作业和走行。本发明专利技术能解决现有捣固作业方式自动化程度低，操作人员劳动强度大的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种捣固作业控制方法
本专利技术涉及轨道工程机械
，尤其是应用于铁路大型捣固车辆，主要包括D08-32、DCL-32、D08-32C、D09-32、CD08-475、DWL-48等各型号捣固车型的智能捣固作业控制方法。
技术介绍
捣固车是一种典型的大型养路机械(简称大机)，适用于铁路线路的新线施工、既有线大中修清筛作业后和运营线路维修作业。捣固车主要用于对轨道进行自动抄平、起拨道、道碴捣固作业，提高道床石碴的密实度，增加轨道的稳定性，消除轨道的方向偏差，左、右水平偏差和前、后高低偏差，使轨道线路达到线路设计标准和线路维修规则的要求，保证列车的安全运行。捣固车按同时捣固轨枕数可分为单枕、双枕和四枕捣固车；按作业对象可分为线路和道岔捣固车；按作业行走方式可分为步进式和连续式行走捣固车；按作业功能可分为多功能捣固车和单功能捣固车；另外还有防尘、防噪声等具有特殊功能的捣固车。铁路有碴道床常用的填筑材料是粒径为20～70mm的石碴，道床断面呈梯形，正常厚度为30～50cm，道碴捣固是向指定方向迁移道碴和增加道碴密实度的过程。利用捣固车进行机械化捣固时，通常先将轨道抬升至测量系统确定的水平位置，并对其进行横向定位，然后采用成对高频振动的捣镐在轨枕两侧同时插入道碴，在规定深度位置作相对夹持动作将道碴捣密压实，并使道碴产生流动、聚集并重组，起到稳定起拨道后轨道的位置、提高道床缓冲能力、消除某些线路病害(如空吊板等)等作用。现有捣固车的作业方式包括手动作业方式和自动循环作业方式(包括自动循环1X、自动循环2X等)，两种作业方式均需要作业位(一号位)操作手人工观察确定捣固位置，不停操作捣固装置下降和作业走行脚踏开关，并且要求操作人员对设备操作熟练，同时注意力要保持高度集中，劳动强度较大。目前，针对捣固车的自动捣固控制技术未见相关完整的研究，且仅限于轨枕识别技术。如：广州港集团有限公司于2017年08月31日申请，并于2018年05月04日公告，公告号为CN207311477U的中国技术专利公开了一种用于轨枕识别定位及扣件缺陷检测的探测系统。该系统通过激光位移传感器实现轨枕定位和扣件缺陷检测，该系统包括激光测距系统、编码里程轮、控制器和上位机，可安装在轨道检测装置上。该技术方案测量传感器仅采用激光测距传感器，且未明确传感器数量和相对位置，具有一定的轨枕误定位和漏定位可能性，且没有涉及图像识别轨道异物，同时未说明将该探测系统可以应用于捣固车上。又如：2012年05月20日由刘广路发表于《南昌大学学报》的硕士论文《铁路轨道轨枕定位技术的研究》一文是在现有轨道检查仪的基础上增加了一套轨枕定位系统，将轨道检查仪测量结果精确定位到轨枕。这种方式是采用电涡流式接近开关结合软件补偿的技术方案，对轨枕定位的准确率较高。但是，该论文同样未提到道砟区域异物检测，也未说明在捣固车上如何应用轨枕定位技术。再如：2014年04月01日由张建发表于《西南交通大学学报》的硕士论文《捣固车自动作业控制系统设计与实现》一文提出了一种捣固车自动作业方案，用于代替线路精捣作业时手动输入起道量和拨道量，仅增加了一种控制信号的输入方式，对捣固车自身的作业控制和轨道测量没做任何变动和改进，因此无法实现捣固车的自动捣固作业。因此，上述现有技术或是单独利用接近开关、金属感应传感器实现轨枕位置检测，或是利用激光测距传感器检测轨枕，但未明确传感器布置数量和相对位置关系，均存在误定位和漏定位的可能性，影响了捣固作业的安全性、可靠性和自动化操作过程。而且，这些现有技术均未涉及异物检测，以及自动捣固动作的控制和自动捣固控制逻辑设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种捣固作业控制方法，以解决现有捣固作业方式自动化程度低，操作人员劳动强度大的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种捣固作业控制方法的技术实现方案，捣固作业控制方法，包括以下步骤：S100)自动捣固控制主机通过轨枕识别单元获取轨枕识别信息，结合测量轮的里程信号识别轨枕位置，并通过图像采集与异物识别单元获取待捣固区域内的异物识别信息；S200)当所述自动捣固控制主机根据轨枕位置及异物识别信息，判断捣固车的捣固头当前所处位置为道砟区域且无异物时，则输出捣固下插信号，控制捣固头执行捣固下插动作，实现所述捣固车的自动捣固作业和走行。进一步的，在所述步骤S100)中，所述自动捣固控制主机通过安装于捣固车底部的轨枕识别单元获取轨枕识别信息。所述轨枕识别单元包括传感器阵列，及与所述传感器阵列相连的信号处理模块。所述传感器阵列包括沿轨枕长度方向成一列布置，并位于钢轨的内侧上方，用于识别轨枕和道砟平面的至少4个激光传感器。所述传感器阵列安装于捣固车的捣固头之前，所述测量轮之后的位置。进一步的，所述传感器阵列还包括与所述激光传感器成一列布置，用于识别两根钢轨内侧或外侧道钉的至少2个道钉感应开关。进一步的，所述步骤S100)包括：所述信号处理模块获取轨枕识别单元以及测量轮的信号后进行分析计算，识别轨枕并标记所述轨枕的里程信息，计算下一次捣固的里程点，并将所述轨枕的里程以及下一次捣固的里程点信息发送至自动捣固控制主机。进一步的，在所述步骤S100)中，所述自动捣固控制主机通过安装于所述捣固车底部，所述捣固头前部横梁上，并位于所述传感器阵列后部位置的图像采集与异物识别单元获取待捣固区域内的异物识别信息。所述图像采集与异物识别单元包括触发电路板、相机、图像处理模块及光源。若识别到所述轨枕，则由所述触发电路板发送触发脉冲至相机和光源，所述光源开启补光，所述相机开启拍照。所述图像处理模块对拍照采集到的二维图像进行包括图像增强、异物识别定位在内的处理后，得到轨枕的位置和异物特征信息，再结合预先设定的相对位置关系信息计算出轨枕及异物所处位置的里程信息并传输至自动捣固控制主机。进一步的，所述步骤S100)包括：若在设定的时间内未识别到所述轨枕，则所述触发电路板根据预先设定的里程间隔发送触发脉冲至相机和光源。进一步的，所述步骤S100)包括：所述轨枕识别单元采集测量轮的里程脉冲信号，在识别轨枕的同时记录当前的里程信息，每一根轨枕对应一个里程点，并根据轨枕的里程计算轨枕之间的间距，以及下一次捣固的里程点。所述图像采集与异物识别单元从自动捣固控制主机获取每一次相机拍照的里程信息，在识别到轨枕和异物后计算得到每一根轨枕和异物所处的里程信息。所述自动捣固控制主机通过采集捣固车的里程信息，以及所述捣固头与捣固车之间的相对位置来计算捣固头当前所处的里程。进一步的，所述步骤S200)包括：所述捣固车为步进式捣固车时，当捣固车的当前运行位置满足Y-A＝Xn，则代表所述捣固头已运行至下插位置，所述自动捣固控制主机判断捣固头可以执行捣固下插动作。其中，Y为所述捣固车当前运行位置的公里标，A为捣固头锁定位置与测量轮之间的距离，Xn为相邻两根轨枕之间中心点的公里标。所述捣固车为连续式捣固时，当捣固车的当前运行位置满足Y-A+H＝Xn，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种捣固作业控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100)自动捣固控制主机(200)通过轨枕识别单元(300)获取轨枕识别信息，结合测量轮(600)的里程信号识别轨枕位置，并通过图像采集与异物识别单元(400)获取待捣固区域内的异物识别信息；/nS200)当所述自动捣固控制主机(200)根据轨枕位置及异物识别信息，判断捣固车(100)的捣固头(701)当前所处位置为道砟区域且无异物时，则输出捣固下插信号，控制捣固头(701)执行捣固下插动作，实现所述捣固车(10)的自动捣固作业和走行。/n

【技术特征摘要】
1.一种捣固作业控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100)自动捣固控制主机(200)通过轨枕识别单元(300)获取轨枕识别信息，结合测量轮(600)的里程信号识别轨枕位置，并通过图像采集与异物识别单元(400)获取待捣固区域内的异物识别信息；
S200)当所述自动捣固控制主机(200)根据轨枕位置及异物识别信息，判断捣固车(100)的捣固头(701)当前所处位置为道砟区域且无异物时，则输出捣固下插信号，控制捣固头(701)执行捣固下插动作，实现所述捣固车(10)的自动捣固作业和走行。


2.根据权利要求1所述的捣固作业控制方法，其特征在于：在所述步骤S100)中，所述自动捣固控制主机(200)通过安装于捣固车(10)底部的轨枕识别单元(300)获取轨枕识别信息；所述轨枕识别单元(300)包括传感器阵列，及与所述传感器阵列相连的信号处理模块(301)；所述传感器阵列包括沿轨枕(20)长度方向成一列布置，并位于钢轨(30)的内侧上方，用于识别轨枕(20)和道砟平面的至少4个激光传感器(303)；所述传感器阵列安装于捣固车(10)的捣固头(701)之前，所述测量轮(600)之后的位置。


3.根据权利要求2所述的捣固作业控制方法，其特征在于：所述传感器阵列还包括与所述激光传感器(303)成一列布置，用于识别两根钢轨(30)内侧或外侧道钉(50)的至少2个道钉感应开关(304)。


4.根据权利要求2或3所述的捣固作业控制方法，其特征在于，所述步骤S100)进一步包括：
所述信号处理模块(301)获取轨枕识别单元(300)以及测量轮(600)的信号后进行分析计算，识别轨枕(20)并标记所述轨枕(20)的里程信息，计算下一次捣固的里程点，并将所述轨枕(20)的里程以及下一次捣固的里程点信息发送至自动捣固控制主机(200)。


5.根据权利要求4所述的捣固作业控制方法，其特征在于：在所述步骤S100)中，所述自动捣固控制主机(200)通过安装于所述捣固车(10)底部，所述捣固头(701)前部横梁上，并位于所述传感器阵列后部位置的图像采集与异物识别单元(400)获取待捣固区域内的异物识别信息；所述图像采集与异物识别单元(400)包括触发电路板(401)、相机(402)、图像处理模块(404)及光源(405)；若识别到所述轨枕(20)，则由所述触发电路板(401)发送触发脉冲至相机(402)和光源(405)，所述光源(405)开启补光，所述相机(402)开启拍照；所述图像处理模块(404)对拍照采集到的二维图像进行包括图像增强、异物识别定位在内的处理后，得到轨枕(20)的位置和异物特征信息，再结合预先设定的相对位置关系信息计算出轨枕(20)及异物所处位置的里程信息并传输至自动捣固控制主机(200)。


6.根据权利要求5所述的捣固作业控制方法，其特征在于，所述步骤S100)进一步包括：
若在设定的时间内未识别到所述轨枕(20)，则所述触发电路板(401)根据预先设定的里程间隔发送触发脉冲至相机(402)和光源(405)。


7.根据权利要求5或6所述的捣固作业控制方法，其特征在于，所述步骤S100)进一步包括：
所述轨枕识别单元(300)采集测量轮(600)的里程脉冲信号，在识别轨枕(20)的同时记录当前的里程信息，每一根轨枕(20)对应一个里程点，并根据轨枕(20)的里程计算轨枕(20)之间的间距，以及下一次捣固的里程点；所述图像采集与异物识别单元(400)从自动捣固控制主机(200)获取每一次相机(402)拍照的里程信息，在识别到轨枕(20)和异物后计算得到每一根轨枕(20)和异物所处的里程信息；所述自动捣固控制主机(200)通过采集捣固车(10)的里程信息，以及所述捣固头(701)与捣固车(10)之间的相对位置来计算捣固头(701)当前所处的里程。


8.根据权利要求7所述的捣固作业控制方法，其特征在于，所述步骤S200)进一步包括：
所述捣固车(10)为步进式捣固车时，当捣固车(10)的当前运行位置满足Y-A＝Xn，则代表所述捣固头(701)已运行至下插位置，所述自动捣固控制主机(200)判断捣固头(701)可以执行捣固下插动作；其中，Y为所述捣固车(10)当前运行位置的公里标，A为捣固头(701)的锁定位置与测量轮(600)之间的距离，Xn为相邻两根轨枕(20)之间中心点的公里标；
所述捣固车(10)为连续式捣固车时，当捣固车(10)的当前运行位置满足Y-A+H＝Xn，则代表所述捣固头(701)已运行至下插位置，所述自动捣固控制主机(200)判断捣固头(701)可以执行捣固下插动作；其中，Y为所述捣固车(10)当前运行位置的公里标，H为所述卫星小车(13)相对于锁定位置的位移，A为捣固头(701)的锁定位置与测量轮(600)之间的距离，Xn为相邻两根轨枕(20)之间中心点的公里标。

【专利技术属性】
技术研发人员：谭海波，张雷，胡震凡，邱新华，钟大力，陈荣，王金华，韦佳斌，朱为亮，
申请(专利权)人：株洲时代电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43