【技术实现步骤摘要】
一种驼峰调车解体作业中提钩自动化作业方法与作业系统
[0001]本专利技术涉及铁路运输领域，更具体地，一种驼峰调车解体作业中提钩自动化作业方法与作业系统。
技术介绍
[0002]目前，铁路上还未有大规模投入实际生产应用的自动化提钩设备。现有的众多研究中，研究的方向主要有以下特点：1、采用图像识别来定位；2、利用机械臂来完成提钩作业；3、在峰上轨道一旁设置导轨，保证设备可以在移动中作业；4、不计算提钩点，不考虑护钩过程。
[0003]其中，方向1存在的问题是：图像数据的采集极易受到环境光照条件的影响，在阴天、黑夜会由于光线原因而采集不方便；在雨雪、风沙天又会因为摄像头被污染而采集不到理想的数据。此外，全国各地的作业环境存在极大差异，北方以风沙为主，而南方以阴雨为主，这两者的图像识别都不能够采集到很好的数据。
[0004]方向2存在的问题是：机械臂作业时运动自由度太多，前后，上下，左右三个自由度使得机械臂作业在面对大车组解体的时候效果异常好，但是在面对小车组解体的时候效果很差。由于机械臂与承载座的移动时间较长，定位数据的采集以及处理也需要时间，而解体车列的前进速度也比较大，留给机械臂的预备时间较短，所以在面对小车组连续溜放的时候机械臂的作业效率达不到预期效果。且机械臂对车钩杆的抓取也存在一定的误差。机械臂成本较高，设备精贵，不适宜在室外环境下作业，维修保养费用高。
[0005]方向3存在的问题是：布设导轨是一个区域导轨，这样的区域导轨要求作业人员远离机械臂的作业区域，此时就没有人工作业的可能性，这...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种驼峰调车解体作业中提钩自动化作业方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，作业前的预处理工作：在编组站到达场进行列检作业中的摘除风管作业环节时，将所有车辆车体的可伸缩式车钩杆拉出到车辆车体外侧的指定位置，为实现后续步骤中可伸缩式车钩杆与外部楔形提钩器间的接触做准备；具体包括以下步骤：首先，将车钩分为两大类：一是不需要进行提钩作业的车钩(即非作业车钩)；二是需要进行提钩作业车钩，而需要进行提钩作业车钩又可分为未完成提钩作业的待解车钩(即待解车钩)和已完成提钩作业的车钩(即已解车钩)；其次，假设列车按照列车解体计划中的钩计划被解体为K个小车组，k为小车组编号,k＝1,2,
…
,K(小车组包括第一个车辆与最后一个车辆，当小车组内只有一个车辆，第一个车辆与最后一个车辆是同一个车辆)；基于列车的行进方向，并假设列车解体作业是在列车行进方向的左侧完成自动化提钩作业的，且待解车钩位于小车组内最后一个车辆的末端；通过对第k个小车组内最后一个车辆的车钩进行提钩作业，形成第k个小车组；同时，待解车钩数量与小车组数量一一对应，列车被解体为K个小车组，共有K个需要进行提钩作业的车钩，共进行自动提钩作业K次；需按照小车组编号次序完成相应待解车钩的提钩作业，且令k＝1,准备对第一个待解车钩进行提钩作业；S2，提钩作业区域的计算：计算待解车钩的提钩作业区域的空间范围，明确待解车钩的提钩作业区域边界；具体为：基于列车的车辆数，每个车辆的载重状态、装载情况，驼峰峰顶平台的长度、压钩坡的坡度、加速坡的坡度等，计算待解车钩所受的后方推力与前方拉力；当待解车钩后方推力与前方拉力相等时，即二力平衡的位置，此位置即为待解车钩的脱钩点(绷钩点)，以脱钩点为起点，在向调车机车方向(即与行车方向相反的方向)的一段区间称为提钩作业区域；由于列车完成解体之后的小车组内的车辆数，每个车辆的载重状态、装载情况不同，不同待解车钩的提钩作业区域也不相同，不同待解车钩作业区域存在交叉或重叠的情况；S3，外部楔形提钩器到达作业位置；具体为：外部楔形提钩器进入对第k个待解车钩的待作业状态，由于不同待解车钩的提钩作业区域范围不同，采用两种方式布置外部楔形提钩器：方式一，移动式外部楔形提钩器，具体为：在驼峰轨道旁边列车行进方向的左侧设置导轨，导轨上设置多个可以移动的外部楔形提钩器；在整体列车解体之前或在待解车钩进入其提钩作业区域范围之前，外部楔形提钩器提前进入提钩作业区域范围内并到达提钩点位置，采用“守株待兔”的模式为下一步提钩器的抬升做好准备；方式二，固定式外部楔形提钩器，具体方式为：在驼峰轨道旁边列车行进方向的左侧设置多个外部楔形提钩器，楔形提钩器的数量可以满足所有可能提钩作业的需求，即在所有可能的提钩作业区域范围内至少存在1到2个楔形提钩器，采用“守株待兔”的模式，为下一步提钩器的抬升做好准备；S4，所有未完成提钩作业的待解车钩实时位置的确定；具体为：基于列车到达计划中的编组内容、列车解体计划中的钩计划等原始数据，获取解体完成之后小车组内的车辆数和车辆轴数；主要用于判断待解车钩车辆的头部是否进入提钩区域且通过外部楔形提钩器，确定外部楔形提钩器的抬升时机；可以采用计算轴数或车辆数
的方法，来确定待解车钩车辆的头部是否进入提钩区域且通过外部楔形提钩器：两种计数方式为：一，计轴器：从列车的第一个车辆到每个小车组的倒数第一个车辆的第一个轮对之间的全部轮对的总轴数和(包括了第一个车辆、小车组内最后一个车辆的第一个轮对、以及之间的全部轮对的总轴数)，即待解车钩行车方向之前除自身车辆的后三个轮对外到列车头车的所有车辆的总轴数和；二，跨继电器短轨：此时与短轨匹配的外部楔形提钩器布设在短轨列车行进方向的前端，可以通过不同的短轨之间的数据不停的校核待解车钩的位置；S5，判断待解车钩车辆的头部是否进入其提钩作业区域且通过外部楔形提钩器，用于确定外部楔形提钩器的开始抬升的时间点；具体为：当外部楔形提钩器抬升时，第k个小车组的倒数第二个车辆的车钩杆必须已经通过外部楔形提钩器，只有在第k个小车组的最后一个车辆的头部(即待解车钩车辆的头部)经过外部楔形提钩器之后才可以开始抬升；如果待解车钩车辆的头部未进入提钩区域，则继续等候待解车钩车辆的头部进入其提钩作业区域，继续回到S4；若待解车钩车辆的头部进入其提钩作业区域且待解车钩车辆的头部通过外部楔形提钩器，则进行S6；S6，外部楔形提钩器的抬升，进入对第k个待解车钩的作业状态，准备对第k个待解车钩进行提钩；具体为：进入提钩作业区域范围内提钩点位置的外部楔形提钩器，等候待解车钩进入其提钩作业区域，该外部楔形提钩器定义为待作业楔形提钩器；待作业外部楔形提钩器的计数设备在整个列车的解体作业过程中统计通过待作业外部楔形提钩器提钩点位置的车辆轴数或车辆数；并在待解车钩车辆的头部通过待作业外部楔形提钩器后，待作业外部楔形提钩器在规定时间内抬起，进入作业状态，即确保非作业车钩和已解车钩通过外部楔形提钩器时，外部楔形提钩器处于不抬升的待作业状态，而待解车钩通过外部楔形提钩器时，外部楔形提钩器处于抬升的作业状态；在小车组内的最后一个车辆的头部(即待解车钩车辆的头部)通过外部楔形提钩器时，外部楔形提钩器须在如下时间内抬升到规定位置，进入作业状态：式中，为解编形成第k个小车组时外部楔形提钩器的抬升时间限制，即当第k个小车组的最后一个车辆的车头通过外部楔形提钩器后，外部楔形提钩器必须在小于这个时间内抬升到作业位置；为第k个小车组中的最后一个车辆的车长，即待解车钩车辆的车长，k代表该车辆所在的小车组编号；为在第k个小车组的最后一个车辆经过外部楔形提钩器时，列车的平均行进速度，即待解车钩车辆经过外部楔形提钩器时，列车的平均行进速度；S7，提钩作业的实现，完成对第k个待解车钩的自动化提钩；具体为：当外部楔形提钩器抬起到规定的作业位置之后，随着列车的不断行进，待解车钩的可伸缩式车钩杆中的可滚动套筒与外部楔形提钩器中的楔形部接触，可伸缩式车钩杆随着列车的行进，向后并向上旋转，从而将待解车钩的钩舌销提起，车钩达到全开状态，实现提钩
作业，形成了第k个小车组；S8，外部楔形提钩器的落下，完成第k提钩作业后，其外部楔形提钩器进入不作业状态；具体为：待解车钩经过外部楔形提钩器之后，待解车钩的可伸缩式车钩杆与外部楔形提钩器脱离，外部楔形提钩器必须在规定时间内缓缓落到不作业的地面位置，即不与列车中的其他非待解车钩(包括已解车钩和非作业车钩)的车钩杆发生作用，外部楔形提钩器必须在如下时间内落下：式中，为完成解编第k个小车组后外部楔形提钩器的落下时间限制，即当第k+1个小车组的第一个车辆的车尾通过外部楔形提钩器之前，外部楔形提钩器必须在小于这个时间内落到待作业的地面位置；为第k+1个小车组中的第一个车辆的车长，即待解车钩后一车辆的车长，k+1代表该车辆所在的小车组编号；为在第k+1个小车组中的第一个车辆经过外部楔形提钩器时，列车的平均行进速度，即待解车钩后一个车辆经过外部楔形提钩器时，列车的平均行进速度；S9，判断是否需要结束作业；具体为：当列车并未全部解体完毕时，令k＝k+1，循环S2至S8的操作；当列车全部解体完毕时，即k＝K，所有的外部楔形提钩器全部落到不作业的地面位置，机车后退下峰，完成一次列车解体作业。2.根据权利要求1所述的一种驼峰调车解体作业中提钩自动化作业方法，其特征在于，S4中的待解车钩位置的计算采用计轴器时，此时计轴器均是车轮检测器，车轮检测器安装在轨道上，属于非接触式的传感器；当车轮通过此车轮检测器时，车轮检测器内部产生电磁脉冲，根据电磁脉冲的产生次数即可实现计轴；此时S4具体包括以下步骤：S4
‑
1)确定计轴器的采样断面：针对每一个待解车钩的作业区域，至少有一个满足计数要求的采样断面，采样断面在该作业区域的外侧，且位于列车行进方向的后方；S4
‑
2)确定为待解车钩进行提钩作业的外部楔形提钩器提钩点位置与其采样断面之间的距离：外部楔形提钩器提钩点位置一般位于该采样断面在列车行进方向上的前方，同时，可确定外部楔形提钩器提钩点位置与该采样断面之间的距离L；S4
‑
3)计算第k个小车组内最后一辆车的头部通过该采样断面时的总轴数和指标为：R
k
＝4j
k
‑
3；具体为：假设一列由n个车辆编组成的列车按照列车解体计划中的钩计划被分为K个小车组，每个小车组内有m
k
辆车，并从列车头车向调车机车方向依次编号为1、2、
…
、n，则用(i
k
，j
k
)表示第k个小车组，其中，i
k
为第k个小车组中第一个车辆的编号，j
k
为第k个小车组中最后一个车辆的编号；小车组共有K个，通过驼峰设备进行调车解体的车辆为四轴车，即每个车辆的底部由四个轮对构成，每两个轮对构成一个转向架，则每个小车组内倒数第一个车辆的第一个轮对
到列车头车(包括列车头车以及小车组内倒数第一个车辆的第一个轮对，以及之间的所有轮对，不包括小车组内倒数第一个...
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