一种捣固车水平监测和起道自动补偿装置及系统制造方法及图纸

本申请公开了一种捣固车水平监测和起道自动补偿装置及系统，装置包括：信号采集单元、数据计算和控制单元及显示报警单元。信号采集单元获取来自捣固车电气控制系统的前中后电子摆、左右抄平传感器及测量轮的数值。数据计算和控制单元根据信号采集单元获取的数值进行计算和比较，判断线路水平是否超出限定值，并根据计算结果向捣固车电气控制系统输出控制信号，由捣固车电气控制系统控制逻辑执行起道作业及报警后的禁止走行功能。显示报警单元根据数据计算和控制单元输出的控制信号显示并发出报警信息。本申请能解决现有检测方式未实现线路水平状况的全面异常分析和控制，检测到水平异常时无法禁止走行作业，也无法实现捣固车起道自动补偿的技术问题。固车起道自动补偿的技术问题。固车起道自动补偿的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种捣固车水平监测和起道自动补偿装置及系统


[0001]本申请涉及铁路工程机械
，尤其涉及一种用于铁路大型养路机械的捣固车水平监测和起道自动补偿装置及系统。

技术介绍

[0002]捣固车是一种铁路大型养路机械，对轨道进行自动抄平、起拨道、道碴捣固作业，以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。捣固车广泛应用于铁道线路新线建设、旧线大修清筛和运营线路维修作业中，对轨道进行拨道、起道抄平、石碴捣固及道床肩部石碴的夯实作业。使线路方向及水平等达到维修规则要求，增强轨道稳定性。由于捣固车作业线路很大一部分位于工程线或者清筛后线路，此类轨道线路条件很差，目前在作业中对前方线路水平状况的监测主要依靠车辆前方人工测量、或者依靠操作人员观察电子摆仪表指示。因人员疏忽而造成监测不及时的情况难以避免，存在作业安全隐患，甚至导致车辆脱轨等意外事故，影响列车运行调度。同时，现有捣固车在起道作业过程中起道量的手动修正是通过辅助起道手柄电位器人工给定的，由操作人员根据抄平表的指示来进行给定，实现手动起道补偿，起道修正质量跟操作人员经验相关，存在较大误差，且给1号位操作人员增加了工作量。捣固车既有电气系统通过电子摆等传感器可以对线路水平进行测量，需要司机或操作手人工观察仪表来确认水平状况和判断线路安全状态，通过观察抄平表来手动补偿起道量。现有系统无法智能判断线路水平状况，未考虑对线路水平状况的自动判断和安全报警需求，不具有起道自动补偿的功能。
[0003]在现有技术中，主要有以下技术方案与本申请相关：
[0004]现有技术1为中国铁道科学研究院铁道建筑研究所、中国铁道科学研究院于2015年12月28日申请，并于2016年04月13日公开，公开号为CN105484116A的中国专利技术申请。该申请公开了一种检测捣固车作业后线路水平参数的装置，该检测装置安装在捣固车的B测量小车和车尾，主要部件包括：电气箱1、主机箱2。将固定有倾角传感器的电气箱1固定在捣固车的B测量小车上，主机箱2里的控制电路板通过4芯线缆获取电气箱1检测到的水平参数，经过数据处理后，把数据通过RS232通讯协议发送到显示屏控制卡，再通过显示屏显示出来，并以显示屏下方三角符号的位置来说明左超高还是右超高。该申请能实时、快速检测捣固车作业后水平参数，省去检测环节，降低检测劳动强度，提高检测效率，为捣固车高效作业提供保障。但是，该申请采用新增电气箱和倾角传感器实现线路水平参数检测，仅针对捣固车作业后的线路水平参数进行检测，检测结果不直接参与捣固车的走行控制，且未利用原车传感器实现检测，检测数据有限，只能实现超高量检测和超高方向的判断，不具备报警和控制停车的功能。
[0005]现有技术2为孙国军于2020年12月28日申请，并于2021年09月17日公开，公开号为CN214215780U的中国技术专利。该技术公开了一种基于捣固车的铁道线路三角坑报警装置，涉及捣固车领域，包括测量小车，测量小车包括走行轮、横梁，还包括单片机、处
理器、距离传感器、水平传感器、报警器、报警解除按键；单片机分别与处理器、报警解除按键、报警器电连接，处理器分别与距离传感器、水平传感器电连接，水平传感器与横梁机械连接，距离传感器与走行轮机械连接。该技术专利能够在捣固车作业时对作业后的线路水平差进行实时检测，监控线路是否存在三角坑并实时报警，保证列车运行安全。但是，该技术是通过单片机采集水平传感器和距离传感器数据，并未明确传感器形式，仅能实现车辆在作业后的水平三角坑检测，而未涉及对横向水平及作业前端线路的检测，从而无法有效防范捣固车脱轨风险。同时，该技术输出仅有报警信号，而没有直接参与对车辆停车的控制，更不具备起道自动补偿功能。
[0006]现有技术3为金鹰重型工程机械股份有限公司于2021年01月06日申请，并于2021年08月20日公开，公开号为CN113283277A的中国专利技术申请。该申请公开了一种铁路捣固车用轨道不平顺自动检测控制方法，包括数据采集、数据处理和控制执行步骤，数据采集时，利用三点法测量铁路线路待捣区域等距点处的正矢值、抄平值、超高值，利用正矢传感器、电子摆和抄平传感器获取铁路线路的方向偏差、横向水平偏差和纵向水平偏差。数据处理时，通过算法控制器，获取理论正矢值、实现正矢差的波形复原、获取前端偏移量，获取理论抄平值、实现抄平值之差的波形复原、获取抄平修正值。控制执行时，计算机输出理论正矢值、前端偏移量、理论抄平值、抄平修正值等轨道不平顺参数，控制捣固车完成线路养护作业。该申请具有结构简单、维护方便、检测数据可靠和控制过程精准的优点。但是，该申请采集正矢传感器、抄平传感器、电子摆等的数据，重点描述了采集数据的一种计算方法，而未明确在捣固车上的实际应用方式，不具备报警、自动控制停车、作业安全防护及起道自动补偿功能。
[0007]上述现有技术提供了铁路线路水平参数的检测手段或者某种异常报警的技术方案，但并未针对线路水平状况实现全面的异常分析和控制，也未提及检测到水平异常时直接禁止走行作业，以及捣固车起道自动补偿的内容，作业安全性难以得到保证。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种捣固车水平监测和起道自动补偿装置及系统，以解决现有水平检测方式未实现针对线路水平状况的全面异常分析和控制，以及检测到水平异常时无法禁止走行作业，且无法实现捣固车起道自动补偿的技术问题。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本申请具体提供了一种捣固车水平监测和起道自动补偿装置的技术实现方案，捣固车水平监测和起道自动补偿装置，包括：信号采集单元、数据计算和控制单元及显示报警单元。所述信号采集单元获取来自捣固车电气控制系统的前电子摆、中电子摆、后电子摆、左抄平传感器、右抄平传感器及测量轮的数值。所述数据计算和控制单元根据信号采集单元获取的数值进行计算和比较，判断线路水平是否超出限定值，并根据计算结果向所述捣固车电气控制系统输出控制信号，由所述捣固车电气控制系统控制逻辑执行起道作业及报警后的禁止走行功能。所述显示报警单元根据数据计算和控制单元输出的控制信号显示并发出报警信息。
[0010]进一步的，所述信号采集单元包括DI模块和AI模块，所述DI模块采集测量轮脉冲信号、开关按钮逻辑信号，所述AI模块采集前电子摆、中电子摆、后电子摆、左抄平传感器及右抄平传感器数值。所述数据计算和控制单元根据信号采集单元获取的数值进行实时计
算，并根据计算结果输出捣固车电气控制系统逻辑控制信号和起道补偿数据。所述显示报警单元包括数据显示模块、报警指示模块及参数设置模块，所述数据显示模块根据数据计算和控制单元传输的数据进行实时显示。所述报警指示模块根据数据计算和控制单元传输的数据进行报警提示，所述参数设置模块通过通讯端口对数据计算和控制单元的数据计算和报警阈值进行参数设置。
[0011]进一步的，所述开关按钮逻辑信号包括水平报警功能开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种捣固车水平监测和起道自动补偿装置，其特征在于，包括：信号采集单元、数据计算和控制单元及显示报警单元；所述信号采集单元获取来自捣固车电气控制系统的前电子摆、中电子摆、后电子摆、左抄平传感器、右抄平传感器及测量轮的数值；所述数据计算和控制单元根据信号采集单元获取的数值进行计算和比较，判断线路水平是否超出限定值，并根据计算结果向所述捣固车电气控制系统输出控制信号，由所述捣固车电气控制系统控制逻辑执行起道作业及报警后的禁止走行功能；所述显示报警单元根据数据计算和控制单元输出的控制信号显示并发出报警信息。2.根据权利要求1所述的捣固车水平监测和起道自动补偿装置，其特征在于：所述信号采集单元包括DI模块和AI模块，所述DI模块采集测量轮脉冲信号、开关按钮逻辑信号，所述AI模块采集前电子摆、中电子摆、后电子摆、左抄平传感器及右抄平传感器数值；所述数据计算和控制单元根据信号采集单元获取的数值进行实时计算，并根据计算结果输出捣固车电气控制系统逻辑控制信号和起道补偿数据；所述显示报警单元包括数据显示模块、报警指示模块及参数设置模块，所述数据显示模块根据数据计算和控制单元传输的数据进行实时显示；所述报警指示模块根据数据计算和控制单元传输的数据进行报警提示，所述参数设置模块通过通讯端口对数据计算和控制单元的数据计算和报警阈值进行参数设置。3.根据权利要求2所述的捣固车水平监测和起道自动补偿装置，其特征在于：所述开关按钮逻辑信号包括水平报警功能开关逻辑信号、报警手动复位按钮逻辑信号及人工起道补偿/自动起道补偿切换开关逻辑信号；当所述数据计算和控制单元检测到水平报警功能开关逻辑信号，则输出报警及限制走行控制信号；当所述数据计算和控制单元检测到水平超限触发报警后不能行车，在排除隐患后按下报警手动复位按钮后，恢复行车并消除报警；当所述数据计算和控制单元检测到人工起道补偿/自动起道补偿切换开关逻辑信号，作业时自动补偿起道量，若未检测到该逻辑信号则保持人工补偿方式。4.根据权利要求1、2或3所述的捣固车水平监测和起道自动补偿装置，其特征在于：在起道作业过程中，所述信号采集单元实时获取并向数据计算和控制单元传输左抄平传感器数值；所述数据计算和控制单元包括第一PID控制器，左基本起道量、左沉降补偿量、起道减少量、抄平修正自动补偿量及左超高差修正值作为第一PID控制器的给定，左抄平传感器数值作为第一PID控制器的反馈，构成左起道控制闭环；所述第一PID控制器的输出信号经放大后控制左起道液压阀带动左起道装置执行起道动作，完成左起道作业过程；所述信号采集单元实时获取并向数据计算和控制单元传输右抄平传感器数值；所述数据计算和控制单元包括第二PID控制器，右基本起道量、右沉降补偿量、起道减少量、抄平修正自动补偿量及右超高差修正值作为第二PID控制器的给定，右抄平传感器数值作为第二PID控制器的反馈，构成右起道控制闭环；所述第二PID控制器的输出信号经放大后控制右起道液压阀带动右起道装置执行起道动作，完成右起道作业过程。5.根据权利要求4所述的捣固车水平监测和起道自动补偿装置，其特征在于：所述数据计算和控制单元包括第三PID控制器，将左右超高差值＝左抄平传感器数值
‑
右抄平传感器数值作为第三PID控制器的给定，并将前端理论超高与中电子摆数值的差值作为第三PID控制器的反馈，构成抄平修正控制闭环；所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，俞凯，谭海波，包兴武，李继龙，牛学信，王金华，刘良彬，卓海军，陈曦，
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：