一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统及方法，属于邻线铺轨技术领域，系统包括铺轨主线、铺轨邻线、铺轨主机、铺轨僚机、控制端、监控端和主机定位标签，铺轨主机位于铺轨主线上，铺轨僚机位于铺轨邻线上，主机定位标签安装在铺轨主机上，控制端安装在铺轨僚机上，控制端测量自身与主机定位标签之间的距离来得到铺轨主机和铺轨僚机的相对距离，并对其进行修正处理，监控端根据预设条件以及相对距离生成调整信号，控制端根据调整信号调整铺轨僚机的移动方位方向。本发明专利技术可以同时在主邻线路铺设钢轨，无需换线，因此提高了铺轨效率，通过在邻轨布置僚机，保证了主邻两轨铺轨的同步性和相对精度，并节省了邻轨铺轨的人力。并节省了邻轨铺轨的人力。并节省了邻轨铺轨的人力。

【技术实现步骤摘要】
一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统及方法


[0001]本专利技术主要涉及邻线铺轨
，具体涉及一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统及方法。

技术介绍

[0002]目前国内外大多数铺轨只支持本线和邻线两线长钢轨分步铺设方式，即在本线铺设完成或一段距离后，再进行邻线长钢轨的铺设，没有充分利用本线长钢轨铺设机车对位的时间，在很大程度上影响了施工进度，目前也有本邻两线铺轨的施工方法，可以实现本邻两线长钢轨的同时铺设，极大的提高了铁路铺轨效率，但在铺轨时需要较多施工人员不断调整邻轨的铺轨姿态，不进对施工人员的人生安全有潜在威胁，也影响了铺轨的效率和精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统及方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统，包括铺轨主线、铺轨邻线、铺轨主机、铺轨僚机、控制端、监控端和主机定位标签，所述铺轨主线和所述铺轨邻线相互平行铺设，所述铺轨主机位于所述铺轨主线上，所述铺轨僚机位于所述铺轨邻线上，所述主机定位标签安装在所述铺轨主机上，所述控制端安装在所述铺轨僚机上；
[0005]所述控制端，用于测量自身与所述主机定位标签之间的距离来得到所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，并对所述相对距离进行修正处理；
[0006]所述监控端，用于将修正后的相对距离进行显示，还用于根据预设条件以及所述相对距离生成调整信号；
[0007]所述控制端，还用于根据所述调整信号调整所述铺轨僚机的移动方位方向。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种跟随式邻线铺轨僚机控制方法，应用于如上所述的跟随式邻线铺轨僚机控制系统，包括如下步骤：
[0009]控制端测量自身与主机定位标签之间的距离来得到铺轨主机和铺轨僚机的相对距离，并对相对距离进行修正处理；
[0010]监控端将修正后的相对距离进行显示，根据预设条件以及相对距离生成调整信号；
[0011]控制端根据调整信号调整铺轨僚机的移动方位方向。
[0012]本专利技术的有益效果是：控制端能够测量铺轨主机和铺轨僚机的相对距离，监控端按照预设条件和相对距离来生成调整信号，控制端根据调整信号来调整铺轨僚机的移动方位方向，可以同时在主邻线路铺设钢轨，无需换线，因此提高了铺轨效率，通过在邻轨布置僚机，保证了主邻两轨铺轨的同步性和相对精度，并节省了邻轨铺轨的人力。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例提供的跟随式邻线铺轨僚机控制系统的功能模块框图；
[0014]图2为本专利技术实施例提供的跟随式邻线铺轨僚机控制方法的流程示意图；
[0015]图3为本专利技术实施例提供的基于UWB的定位算法及飞行时间法的原理图；
[0016]图4为本专利技术实施例提供的跟随式邻线铺轨僚机自动控制系统的结构示意图；
[0017]图5为本专利技术实施例提供的测定邻线铺轨僚机和主线铺轨主机间相对距离的算法流程图。
[0018]附图中，各标记所代表的部件名称如下：
[0019]1、监控端，2、主机定位标签，3、铺轨僚机，4、控制端，5、铺轨主机，6、铺轨主线，7、铺轨邻线，8、人员定位标签，9、主线钢轨，10、邻线钢轨，11、主机导钢器，12、虚拟电子围栏。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0021]实施例1：
[0022]如图1所示，一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统，包括铺轨主线、铺轨邻线、铺轨主机、铺轨僚机、控制端、监控端和主机定位标签，所述铺轨主线和所述铺轨邻线相互平行铺设，所述铺轨主机位于所述铺轨主线上，所述铺轨僚机位于所述铺轨邻线上，所述主机定位标签安装在所述铺轨主机上，所述控制端安装在所述铺轨僚机上；
[0023]所述控制端，用于测量自身与所述主机定位标签之间的距离来得到所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，并对所述相对距离进行修正处理；
[0024]所述监控端，用于将修正后的相对距离进行显示，还用于根据预设条件以及所述相对距离生成调整信号；
[0025]所述控制端，还用于根据所述调整信号调整所述铺轨僚机的移动方位方向。
[0026]具体地，控制端与主机定位标签处在同一平面。监控端可安装在主机驾驶室内或由施工人员手持。为支持手持使用，监控端可通过内置电池进行供电使用。控制端采用型号为STM32F407VGT6的处理器。
[0027]上述实施例中，控制端能够测量铺轨主机和铺轨僚机的相对距离，监控端按照预设条件和相对距离来生成调整信号，控制端根据调整信号来调整铺轨僚机的移动方位方向，可以同时在主邻线路铺设钢轨，无需换线，因此提高了铺轨效率，通过在邻轨布置僚机，保证了主邻两轨铺轨的同步性和相对精度，并节省了邻轨铺轨的人力。
[0028]在上述实施例的基础上，如图3所示，基于UWB的定位算法及飞行时间法，通过测量UWB信号在基站(包含在控制端内)与标签之间往返的飞行时间来计算距离，双边双向测距分为两次测距。
[0029]所述控制端中，测量自身与所述主机定位标签之间的距离来得到所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，具体为：
[0030]接收所述主机定位标签发送的第一次数据，并记录所述主机定位标签发送时间T
a1
，并延时T
r1
后向所述主机定位标签发送信号，并记录发送时间T
b1
以及所述主机定位标签接收所述信号的接收时间T
a2
；
[0031]接收所述主机定位标签延时T
r2
后反馈的第二次数据，并记录接收时间T
b2
；
[0032]根据所述发送时间T
a1
、接收时间T
a2
、发送时间T
b1
和接收时间T
b2
，得到时间差T
dv1
和时间差T
dv2
；
[0033]根据信号飞行时间计算公式、时间差T
dv1
、时间差T
dv2
以及延时T
r1
和延时T
r2
，得到飞行时间T
c
，所述信号飞行时间计算公式为：
[0034][0035]根据距离公式和飞行时间T
c
计算所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，所述距离公式为：
[0036]x0＝T
c
×
C，
[0037]其中，x0为所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，C为光速。
[0038]但由于电磁、转向或者桥洞隧道的因素的影响，通过UWB测得的邻线铺轨车与主车间的相对距离值存在着误差。此外，又由于实际工况环境中的诸多不确定性因素，导致了理论上构建的邻线铺轨车运动模型也并非完全精准，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跟随式邻线铺轨僚机控制系统，其特征在于，包括铺轨主线、铺轨邻线、铺轨主机、铺轨僚机、控制端、监控端和主机定位标签，所述铺轨主线和所述铺轨邻线相互平行铺设，所述铺轨主机位于所述铺轨主线上，所述铺轨僚机位于所述铺轨邻线上，所述主机定位标签安装在所述铺轨主机上，所述控制端安装在所述铺轨僚机上；所述控制端，用于测量自身与所述主机定位标签之间的距离来得到所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，并对所述相对距离进行修正处理；所述监控端，用于将修正后的相对距离进行显示，还用于根据预设条件以及所述相对距离生成调整信号；所述控制端，还用于根据所述调整信号调整所述铺轨僚机的移动方位方向。2.根据权利要求1所述的跟随式邻线铺轨僚机控制系统，其特征在于，所述控制端中，测量自身与所述主机定位标签之间的距离来得到所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，具体为：接收所述主机定位标签发送的第一次数据，并记录所述主机定位标签发送时间T
a1
，并延时T
r1
后向所述主机定位标签发送信号，并记录发送时间T
b1
以及所述主机定位标签接收所述信号的接收时间T
a2
；接收所述主机定位标签延时T
r2
后反馈的第二次数据，并记录接收时间T
b2
；根据所述发送时间T
a1
、接收时间T
a2
、发送时间T
b1
和接收时间T
b2
，得到时间差T
dv1
和时间差T
dv2
；根据信号飞行时间计算公式、时间差T
dv1
、时间差T
dv2
以及延时T
r1
和延时T
r2
，得到飞行时间T
c
，所述信号飞行时间计算公式为：根据距离公式和飞行时间T
c
计算所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，所述距离公式为：x0＝T
c
×
C，其中，x0为所述铺轨主机和所述铺轨僚机的相对距离，C为光速。3.根据权利要求2所述的跟随式邻线铺轨僚机控制系统，其特征在于，所述控制端中，对所述相对距离进行修正处理，具体为：基于卡尔曼滤波方法对所述相对距离进行修正处理，包括：建立初始的k时刻的修正模型，所述初始的k时刻的修正模型为：x
k
＝Ax
k
‑1+Bu
k
‑1，其中，A为预测的状态转移矩阵，x
k
‑1为k
‑
1时刻的状态，B为控制矩阵，u
k
‑1为从上一时刻k
‑
1到下一时刻k的控制向量；对k时刻的修正模型状态进行调整：x
k
＝x
k
+K
k
(z
k
‑
Hx
k
)，其中，K
k
为卡尔曼增益，z
k
为k时刻的测量值，H为测量矩阵。4.根据权利要求1所述的跟随式邻线铺轨僚机控制系统，其特征在于，还包括人员定位标签；所述监控端，还用于导入铺轨现场的电子地图，并在所述电子地图中设置虚拟电子围
栏作为虚拟警戒区；所述人员定位标签，用于对定位标签佩戴者进行实时定位，并将佩戴者的定位信息发送至所述监控端中；所述监控端，还用于根据佩戴者的定位信息判断佩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋卓，刘锐萍，寻佳威，张惟盛，潘好，刘文薇，钟梓维，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：