CN106638189A - 一种钢轨铣磨车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨铣磨车控制系统，分布式IO设置在钢轨铣磨车动力车以及作业车上，通过CAN总线与整车控制器相连，通过采集输入的控制指令，并接收整车控制器的行车执行指令；整车控制器与柴油机控制单元、变速箱控制单元相连，通过接收控制指令，根据编组信号判断当前运行状态，并通过以太网与作业单元相连，控制作业单元执行铣削操作。可见，本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统能够对整车实现网络通讯管理的智能化控制，提高了相关工作人员的工作效率，提升了用户的使用体验。

Description

一种钢轨铣磨车控制系统

技术领域

本发明涉及钢轨修复设备技术领域，特别是涉及一种钢轨铣磨车控制系统。

背景技术

钢轨铣磨列车是一种新型钢轨修复设备，它通过若干组铣刀盘采用成型铣削的方式去除钢轨表面材料，消除钢轨缺陷，改善平顺性。钢轨铣磨列车一次铣削深度大，一遍即可完成作业，作业速度可达2500m/h。工作过程中无火花、粉尘等，铁屑可收集，环境友好。横向及纵向修复精度高、使用维护成本低、线路适应性好，无须拆除护轨及信号装置，能适应地铁等小限界要求。

钢轨铣磨列车由两节组成，分为动力车和作业车，两车通过刚性连接杆连接。动力车A用于为整车走行、作业提供动力，并具有砂带打磨功能。主要包括车体、从动转向架、动力转向架、司机室、动力及传动系统、燃油箱、砂带打磨装置、电器柜、制动系统、电气系统等。作业车B是钢轨铣磨作业的独立单元，主要由车体、车架、两组从动转向架、铣削装置、集屑系统，电气系统、作业控制系统及辅助系统等组成。

在钢轨铣磨车上提供一种能够实现整车网络通讯管理的智能化控制系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢轨铣磨车控制系统，以对钢轨铣磨车实现整车网络通讯智能化控制。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钢轨铣磨车控制系统，包括：

整车控制器、分布式IO、柴油机控制单元、变速箱控制单元以及作业单元；

其中，所述分布式IO设置在钢轨铣磨车动力车以及作业车上，通过CAN总线与所述整车控制器相连，用于采集输入的控制指令，并接收所述整车控制器的行车执行指令，每个分布式IO对应不同的编组信号；

所述整车控制器与所述柴油机控制单元、所述变速箱控制单元相连，用于接收所述控制指令，根据所述编组信号判断当前运行状态，并通过以太网与所述作业单元相连，控制所述作业单元执行铣削操作。

可选地，所述整车控制器包括主CPU以及从CPU，所述主CPU以及所述从CPU互为热备。

可选地，所述整车控制器具体用于：当检测到作业车中分布式IO存在输入信号时，判定所述作业车与动力车为连挂运行状态；

当检测到各个作业车中分布式IO均不存在输入信号时，判定所述动力车为单独运行状态。

可选地，还包括：

控权转换开关，包括控权位以及非控权位，设置于所述动力车以及所述作业车上，当仅有其中一个控权转换开关处于控权位时，对应的分布式IO采集控制指令，对钢轨铣磨车的行车进行控制。

可选地，还包括：

工况转换开关，用于在所述控权转换开关处于控权位时，接收用户输入的控制指令，切换当前车辆的运行工况为自运行工况或作业工况。

可选地，所述作业车通过统一的接口与所述动力车相连。

可选地，所述整车控制器通过CAN总线与所述变速箱控制单元相连，通过J1939与所述柴油机控制单元相连。

可选地，还包括：

显示模块，用于对当前车辆的运行状态参数进行显示，所述运行状态参数包括以下任意一种或任意组合：转速、功率、机油压力、冷却液温度、冷却液位、进气温度、燃油温度、燃油压力、蓄电池电压、燃油液位参数。

可选地，还包括：

监控模块，用于根据所述运行状态参数检测当前运行状态是否存在故障，在出现故障情况下，发出报警指示。

可选地，还包括：

急停按钮，用于向所述整车控制器发送急停指令，触发钢轨铣磨车执行制动和/或停止作业的操作。

本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统，分布式IO设置在钢轨铣磨车动力车以及作业车上，通过CAN总线与整车控制器相连，通过采集输入的控制指令，并接收整车控制器的行车执行指令；整车控制器与柴油机控制单元、变速箱控制单元相连，通过接收控制指令，根据编组信号判断当前运行状态，并通过以太网与作业单元相连，控制作业单元执行铣削操作。可见，本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统能够对整车实现网络通讯管理的智能化控制，提高了相关工作人员的工作效率，提升了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统的一种具体实施方式的结构框图；

图2为本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统的另一种具体实施方式的拓扑结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统的一种具体实施方式的结构框图如图1所示，该系统包括：

整车控制器1、分布式IO 2、柴油机控制单元3、变速箱控制单元4以及作业单元5；

其中，所述分布式IO 2设置在钢轨铣磨车动力车以及作业车上，通过CAN总线与所述整车控制器1相连，用于采集输入的控制指令，并接收所述整车控制器的行车执行指令，每个分布式IO对应不同的编组信号；

所述整车控制器1与所述柴油机控制单元3、所述变速箱控制单元4相连，用于接收所述控制指令，根据所述编组信号判断当前运行状态，并通过以太网与所述作业单元相连，控制所述作业单元5执行铣削操作。

需要指出的是，本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统中，各作业车通过统一的拖车并联接口与动力车相连，并且作业车之间没有位置排列的限制。这样，通过物理插拔拖车并联接口，即可将动力车与作业车断开，在此情况下，动力车能够独立运行，而拖车停止作业。此外，由于作业车之间没有位置排列的限制，在作业车后面可以继续增加作业车，可以在拖车后随时接入新的拖车，方便拖车任意组合，更加灵活方便。

本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统，分布式IO设置在钢轨铣磨车动力车以及作业车上，通过CAN总线与整车控制器相连，通过采集输入的控制指令，并接收整车控制器的行车执行指令；整车控制器与柴油机控制单元、变速箱控制单元相连，通过接收控制指令，根据编组信号判断当前运行状态，并通过以太网与作业单元相连，控制作业单元执行铣削操作。可见，本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统能够对整车实现网络通讯管理的智能化控制，提高了相关工作人员的工作效率，提升了用户的使用体验。

在上述实施例的基础上，本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统中整车控制器包括主CPU以及从CPU，所述主CPU以及所述从CPU互为热备。通过主从CPU冗余设计，能够防止一台CPU设备故障不可用情况的发生，提高了系统的可靠性。

分布式IO设置在动力车以及作业车上，且分别对应不同的编组信号。根据编组信号的输入与否，即可确定对应的车组是否受整车控制器控制。

整车控制器具体用于：当检测到作业车中分布式IO存在输入信号时，判定所述作业车与动力车为连挂运行状态；当检测到各个作业车中分布式IO均不存在输入信号时，判定所述动力车为单独运行状态。

以钢轨铣磨车具有一节动力车(简称A车)以及一节作业车(简称B车)为例，在A车以及B车上均设置有司机操作室，司机可以通过任意一个司机操作室的分布式IO对钢轨铣磨车进行控制。

当检测到B车远程IO信号和编组信号为1时，判定AB车为连挂运行状态。当未检测到B车远程IO信号和编组信号为0时，判定A车为单独运行状态。

可见，本发明实施例通过固定编组的设置，实现了AB车连挂运行状态以及A车单独运行状态相互的转换。进一步地，可以在A车以及B车设置双端人机界面，在该界面可以显示编组状态，当介于两个状态之间时进行报警。

由于双端司机室的存在，在实际操作中存在当前由哪个司机室进行操控的问题，因此本实施例还可以进一步包括：

控权转换开关，包括控权位以及非控权位，设置于所述动力车以及所述作业车上，当仅有其中一个控权转换开关处于控权位时，对应的分布式IO采集控制指令，对钢轨铣磨车的行车进行控制。

在两端司机室均设置有控权转换开关。只能有一端司机室为控权端，仅一端控权开关闭合时，控权有效，而当双端控权开关均闭合时，仅先闭合的控权端有效。

进一步地，本发明实施例还可以包括：工况转换开关，用于在所述控权转换开关处于控权位时，接收用户输入的控制指令，切换当前车辆的运行工况为自运行工况或作业工况。

自运行工况转换的前提为：操作端控权，作业装置手动锁定即可进入自运行工况，否则报警。当工况转换开关打到自运行位时，检测作业装置及转向架机械锁定，若未锁定成功，则自运行工况转换不成功，进行报警。由个别传感器故障引起的报警，可手动在人机界面桥接，桥接完成后自动清除报警，自运行工况转换成功。

作业工况转换的前提为：操作端控权。工况选择成功后，双端人机界面显示相应的低恒速状态、区间快速行车状态。

另外，本发明实施例在两端司机室均设置方向转换开关(开关设置前位、0位、后位)；双端人机界面设置方向状态显示。

牵引主手柄有效的前提：控权端操作，工况选择正确，方向选择正确。

自运行工况与区间快速行车状态牵引主手柄向前加速，向后电阻制动。手柄按自定义4位16级调节(-5-10级有效)，控制系统低恒速状态(0-10级有效)，作业装置低恒速状态，手柄操作无效。人机界面显示控权端控器手柄级数状态。

作为一种优选实施方式，本申请还可以进一步包括：显示模块，用于对当前车辆的运行状态参数进行显示，所述运行状态参数包括以下任意一种或任意组合：转速、功率、机油压力、冷却液温度、冷却液位、进气温度、燃油温度、燃油压力、蓄电池电压、燃油液位参数。例如，在双端司机室的人机界面显示上述运行状态参数。

此外，还可以包括监控模块，用于根据所述运行状态参数检测当前运行状态是否存在故障，在出现故障情况下，发出报警指示。报警的形式可以为图像、语音或者指示灯，这均不影响本发明的实现。例如可以设置蜂鸣器，当故障报警及紧急事件触发时，蜂鸣器鸣响，人机界面设置复位按钮，但按下复位按钮后，停止鸣响，故障不变，蜂鸣器最长鸣响时间为1分钟。

下面参照图2拓扑结构示意图，对本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统的另一种具体实施方式进行详细介绍。

本发明实施例所提供的钢轨铣磨车控制系统(以下简称TCMS)用于实现整车网络通讯管理、自运行工况牵引控制逻辑控制、信息显示记录、故障检测诊断等功能。

如图2中所示，整车控制器通过Consist Bus CANopen与分布式IO、TCU相连，通过J1939与柴油机控制单元相连，通过以太网与作业单元相连。整车控制器可以包括主VCU以及从VCU。

TCMS通过采集的启、停等开关信号结合通讯的参数，至少显示转速、功率、机油压力、冷却液温度、冷却液位、进气温度、燃油温度、燃油压力、蓄电池电压、燃油液位参数，并对不合理的参数报警。

TCMS显示ECU的重要故障及报警信息，可在人机界面上查询故障情况。

本申请还可以包括：急停按钮，用于向所述整车控制器发送急停指令，触发钢轨铣磨车执行制动和/或停止作业的操作。

通过设置列车级急停按钮，信号送到TCMS。当处于自运行和故障工况时，急停信号触发，TCMS启动紧急停车，电控直通制动同时制动。当处于作业工况时，急停信号触发，报警，TCMS立即断开作业装置使能信号，TCU卸载，待作业控制系统向TCMS发送提升状态回馈信号，或延时10s制动，断电，停机；当故障解除，拔出急停，则急停信号复位，恢复正常功能(柴油机不自动重启)。

综上，本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统能够对整车实现网络通讯管理的智能化控制，提高了相关工作人员的工作效率，提升了用户的使用体验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的钢轨铣磨车控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，包括：

整车控制器、分布式IO、柴油机控制单元、变速箱控制单元以及作业单元；

其中，所述分布式IO设置在钢轨铣磨车动力车以及作业车上，通过CAN总线与所述整车控制器相连，用于采集输入的控制指令，并接收所述整车控制器的行车执行指令，每个分布式IO对应不同的编组信号；

所述整车控制器与所述柴油机控制单元、所述变速箱控制单元相连，用于接收所述控制指令，根据所述编组信号判断当前运行状态，并通过以太网与所述作业单元相连，控制所述作业单元执行铣削操作。

2.如权利要求1所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，所述整车控制器包括主CPU以及从CPU，所述主CPU以及所述从CPU互为热备。

3.如权利要求1所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，所述整车控制器具体用于：当检测到作业车中分布式IO存在输入信号时，判定所述作业车与动力车为连挂运行状态；

当检测到各个作业车中分布式IO均不存在输入信号时，判定所述动力车为单独运行状态。

4.如权利要求1至3任一项所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，还包括：

控权转换开关，包括控权位以及非控权位，设置于所述动力车以及所述作业车上，当仅有其中一个控权转换开关处于控权位时，对应的分布式IO采集控制指令，对钢轨铣磨车的行车进行控制。

5.如权利要求4所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，还包括：

工况转换开关，用于在所述控权转换开关处于控权位时，接收用户输入的控制指令，切换当前车辆的运行工况为自运行工况或作业工况。

6.如权利要求1至3任一项所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，所述作业车通过统一的接口与所述动力车相连。

7.如权利要求6所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线与所述变速箱控制单元相连，通过J1939与所述柴油机控制单元相连。

8.如权利要求7所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，还包括：

显示模块，用于对当前车辆的运行状态参数进行显示，所述运行状态参数包括以下任意一种或任意组合：转速、功率、机油压力、冷却液温度、冷却液位、进气温度、燃油温度、燃油压力、蓄电池电压、燃油液位参数。

9.如权利要求8所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，还包括：

监控模块，用于根据所述运行状态参数检测当前运行状态是否存在故障，在出现故障情况下，发出报警指示。

10.如权利要求9所述的钢轨铣磨车控制系统，其特征在于，还包括：

急停按钮，用于向所述整车控制器发送急停指令，触发钢轨铣磨车执行制动和/或停止作业的操作。