CN107313312A - 一种捣固车作业防护控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种捣固车作业防护控制方法，包括以下步骤：下位主机板采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量；下位主机板根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量；下位主机板根据总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件，将判断结果发送至程控主机板；当程控主机板接收到作业封锁信号，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。本发明能够解决现有捣固车作业过程中无法进行自我防护，在出现突发状况时，作业机构不会停止动作，并造成过起道、过拨道，甚至损伤线路、砸坏钢轨等严重事故的技术问题。

Description

一种捣固车作业防护控制方法

技术领域

本发明涉及铁路工程技术领域，尤其是涉及一种捣固车作业防护控制方法。

背景技术

目前，在铁路工程作业领域，国内在用的既有捣固车型基本上都是采用从奥地利普拉塞·陶依尔(Plasser&Theurer)公司引进的技术。由于捣固车的作业环境恶劣、工况多变、电气控制操作繁杂，作业过程中难免出现一些故障，或者出现偶尔的操作失误等突发状况。但时，目前的捣固车作业控制系统完全不具备自我防护功能，在出现突发状况时，作业机构不会停止动作，进而造成过起道、过拨道等误操作，甚至出现损伤线路、砸坏钢轨等严重的作业事故。

我国目前使用的各类既有捣固车型主要包括：D09-32型、DWL-48型、CD08-475型等共有数百台，它们是当前铁路既有运营线路维修养护的主力装备。捣固车的主要作业功能包括：起道、拨道、抄平捣固等，通过这些作业能够消除轨道的方向偏差，提高道床石渣的密实度，使线路参数达到设计标准。如附图1所示，为现有连续式捣固车100的结构示意图(该结构示意图主要针对DWL-48、D09-32等连续式捣固车，步进式捣固车没有卫星小车200)，捣固车100在作业方向L沿轨道300走行作业。捣固车100包括前司机室101和后司机室102，在前司机室101和后司机室102之间的捣固车100底部设置有卫星小车200，卫星小车200上设置有捣固装置201和起拨道装置202。

随着我国铁路列车运行速度的不断提高，对捣固车作业效率和可靠性的要求越来越高，各铁路局工务部门也在考虑采用各种手段来预防和减少捣固车作业安全问题的发生。现有的捣固车100当作业控制量出现问题时，捣固车作业控制系统本身不能限制作业装置的动作，这是导致捣固车100作业安全问题产生的主因，因此在捣固车100已有电气控制系统的基础上增加作业防护功能非常必要。目前，在现有技术中还没有出现专门针对于捣固车作业安全防护的控制系统，现有技术中与本发明申请相关的技术方案主要有：

(1)由上海铁路局上海大型养路机械运用检修段于2015月07月30日申请，并于2015年10月14日公开，公开号为CN104975545A的中国发明专利申请《捣稳车捣镐防插钢轨保护装置及其应用方法》。该发明申请描述了一种针对DWL-48捣稳车捣镐防插钢轨的方法，采用在抄平小车上安装感应开关，将感应开关信号与捣固装置停止下插按钮信号并接，当感应开关感应信号产生时，捣固下插逻辑条件不满足，从而自动实现捣固装置停止下插动作，有关设计原理如附图2所示。当时，该该发明申请描述捣稳车捣镐防插钢轨保护装置，仅适用于带有卫星小车自动横移功能的DWL-48捣稳车，且只针对小车横移实现保护，不能实时显示系统作业量数据。该发明申请不能监测起道、拨道等其他作业过程异常情况，如果起道或者拨道系统出现了问题，该防插钢轨装置则无能为力。

(2)由株洲南车时代电气股份有限公司、株洲时代电子技术有限公司分别于2016年2月16日申请，并于2016年07月06日公开，公开号为CN105739486A的中国发明专利《一种既有轨道工程机械远程诊断系统设计方法》。该发明申请公开了一种基于CAN总线网络的既有轨道工程机械远程诊断系统的设计方法，系统新开发替代电路板，包括前端模拟量采集板、多路模拟量采集板、程控主机板、GVA主机板等。这些电路板不改变原电气控制系统的功能，同时增加信号采集、转换和CAN总线通信电路，能够对整个车辆行车和作业信号进行采集及监控显示，并通过交换机发送到以太网上，其车载信号采集系统电气结构如附图3所示。该发明申请描述的既有轨道工程机械远程诊断系统，只能实现车辆数据的采集、传输和显示等功能，不能判断起道、拨道、卫星小车横移等作业异常情况，不能在出现突发状况时自动、及时地切断作业装置的动作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种捣固车作业防护控制方法，以解决现有捣固车作业过程中无法进行自我防护，在出现突发状况时，作业机构不会停止动作，并造成过起道、过拨道，甚至损伤线路、砸坏钢轨等严重事故的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种捣固车作业防护控制方法的技术实现方案，一种捣固车作业防护控制方法，包括以下步骤：

S10：下位主机板采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量；

S11：所述下位主机板根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量；

S12：所述下位主机板根据所述总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件，将判断结果发送至程控主机板；

S13：当所述程控主机板接收到作业封锁信号，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

本发明还具体提供了另一种捣固车作业防护控制方法的技术实现方案，一种捣固车作业防护控制方法，包括以下步骤：

S20：下位主机板采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量后发送至程控主机板；

S21：所述程控主机板根据起道作业数字量计算总起道量，根据所述拨道作业数字量计算总拨道量；

S22：所述程控主机板根据所述总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件；

S23：当所述程控主机板判断满足作业封锁条件，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

优选的，所述起道作业模拟量进一步包括：前起道量、沉降补偿量、起道补偿量、超平传感器值和起道调零量。所述拨道作业模拟量进一步包括：理论正矢、拨道正矢传感器值、拨道调零量、前端偏移量、拨道补偿量和后电子摆超高量。所述下位主机板采集的模拟量还包括卫星小车横移传感器值，所述下位主机板将卫星小车位移传感器值转换为卫星小车横移量。当根据所述总起道量、总拨道量，以及卫星小车横移量判断满足作业封锁条件，所述程控主机板或下位主机板发出作业防护报警信号。

优选的，所述方法还包括以下步骤：

S30：作业防护控制模块接收来自于所述下位主机板的总起道量、总拨道量和卫星小车横移量，以及来自于所述程控主机板或下位主机板的作业防护报警信号；

S40：当作业封锁信号产生时，显示单元显示作业防护报警信号来源，并对相关模拟量信号进行实时显示，所述作业防护报警信号来源包括但不限于拨道异常、左起道异常、右起道异常、左右起道差异常、卫星小车横移超限故障。

优选的，所述程控主机板通过输入输出板组或CAN总线通讯向所述作业防护控制模块发送作业防护报警信号，所述程控主机板通过所述输入输出板组读取捣固车的整车开关和传感数字信号，进行逻辑运算后再通过所述输入输出板组对外输出作业相关程控信号。

优选的，所述作业封锁条件包括拨道作业封锁条件、起道作业封锁条件和卫星小车横移封锁条件，当所述拨道作业封锁条件、起道作业封锁条件和卫星小车横移封锁条件中任一条件满足时，所述程控主机板产生封锁程控逻辑信号，并向所述作业防护控制模块发送作业防护报警信号，同时控制捣固装置停止下降、起拨道装置停止动作、卫星小车停止自动横移。所述程控逻辑信号包括但不限于捣固装置下降信号、拨道系统开启信号、抄平系统开启信号、卫星小车左移信号和卫星小车右移信号。

优选的，所述拨道作业封锁条件包括但不限于：

i)前后两次总拨道量的差值超过限定值；

ii)总拨道量的值发生突变；

iii)拨道正矢传感器值突变。

优选的，所述起道作业封锁条件包括但不限于：

i)单边轨道前后两次总起道量的差值超过限定值；

ii)总起道量的值发生突变；

iii)抄平传感器值突变或超过限定；

iiii)左右轨起道量差值超过限定值。

优选的，所述卫星小车横移封锁条件包括但不限于：

i)卫星小车横移传感器值超过限定值；

ii)卫星小车横移传感器值突变；

iii)CAN总线通讯中断。

优选的，所述程控主机板接收捣固车的整车开关和传感数字信号，进行逻辑运算后以实现所述捣固车整车作业动作的逻辑连锁，并对外输出作业相关程控信号。所述程控主机板同时通过CAN总线通讯将程控信号发送至所述下位主机板和作业防护控制模块，并与所述下位主机板交换信息。当作业相关程控信号产生时，所述程控主机板将相关程控信号发送至所述下位主机板用于启动模拟量采集。

通过实施上述本发明提供的捣固车作业防护控制方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明能够对既有捣固车型的主要作业功能，如：起道、拨道、工作小车横移等进行有效的防护，提高了整车控制的可靠性；

(2)本发明控制系统具有较好实时性，作业动作的切除快速且及时，极大地提高了铁路施工作业的安全性；

(3)本发明能够适用于DWL-48，D09-32等各型号的既有捣固车型的电气化、自动化改造，适用性极强；

(4)本发明电气系统中的电路板采用整板替代开发的模式，并采用成熟的CAN总线通讯，现场安装和接线简单、快捷、方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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实施例。

图1是现有技术中捣固车的结构示意图；

图2是现有技术中捣稳车捣镐防插钢轨保护装置的结构示意图；

图3是现有技术中轨道工程机械远程诊断系统的结构原理框图；

图4是本发明方法所基于的捣固车作业防护控制系统一种实施例的系统结构框图；

图5是本发明方法所基于的捣固车作业防护控制系统一种实施例中作业防护控制模块显示单元的界面示意图；

图6是本发明方法所基于的捣固车作业防护控制系统一种实施例的拨道作业控制原理框图；

图7是本发明方法所基于的捣固车作业防护控制系统一种实施例的起道作业控制原理框图；

图8是本发明方法所基于的捣固车作业防护控制系统一种实施例的卫星小车横移控制原理框图；

图9是本发明捣固车作业防护控制方法一种实施例的作业封锁控制原理示意图；

图10是本发明捣固车作业防护控制方法一种实施例中程控主机板的工作流程图；

图11是本发明捣固车作业防护控制方法一种实施例中下位主机板的工作流程图；

图12是本发明方法所基于的捣固车作业防护控制系统另一种实施例的系统结构框图；

图中：1-下位主机板，2-程控主机板，3-作业防护控制模块，4-输入输出板组，11-拨道计算单元，12-起道计算单元，13-卫星小车横移计算单元，31-显示单元，32-控制底板，33-操作面板，51-拨道伺服阀，52-起道伺服阀，53-横移控制阀，6-作业机构，100-捣固车，101-前司机室，102-后司机室，200-卫星小车，201-捣固装置，202-起拨道装置，300-轨道。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

CAN：控制局域网络(Control Area Network)的简称，是ISO国际标准化的串行通讯协议，支持分布式控制或实时控制；

RS232：美国电子工业协会(EIA)制定的异步传输标准接口；

现场总线：一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络；

FPGA:现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array)，是专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路；

AD转换：模数转换，就是通过一定的电路将模拟量转变为数字量；

DA转换：数模转换，就是通过一定的电路将数字量转变为模拟量；

AVR：一种由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced InstructionSet Computer)精简指令集高速8位单片机。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图4至附图12所示，给出了本发明捣固车作业防护控制方法及其所基于的捣固车作业防护控制系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

捣固车100的主要作业功能有捣固、起道、拨道、作业走行等，而捣固车100的现场作业安全隐患主要集中在起道、拨道、卫星小车横移(针对连续式捣固车)等方面。如附图4所示，一种捣固车作业防护控制系统的具体实施例，包括：下位主机板1和程控主机板2，下位主机板1采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量。下位主机板1根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量，并根据总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件，将判断结果发送至程控主机板2。当程控主机板2接收到作业封锁信号，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

其中，下位主机板1主要实现多路模拟量信号的采集、AD转换和作业总量计算，以及作业保护条件判断等功能。当接收到程控主机板2的相关作业信号时，下位主机板1便采集相应通道的电压值并根据设定的精度值进行运算，若判断满足封锁条件，便产生作业封锁信号发送至程控主机板2。下位主机板1的主控制器可选用带CAN模块的AVR单片机、DSP等微控制芯片，同时选用串行高速AD转换芯片，以满足高精度信号采集的要求。

程控主机板2则以FPGA和AVR单片机为核心，在实现原有程控主机板2程控信号采集和运算功能(主要是接收捣固车100整车的各类开关、传感器等数字信号后进行各种逻辑运算，实现整车各类动作的逻辑连锁)的同时，还可以通过CAN总线通讯将所有程控(数字)信号发送出去(在如附图4所示的实施例中，程控主机板2将CAN信号发送至下位主机板1和作业防护控制模块3)，并与下位主机板1交换信息。当相关作业程控逻辑产生时，程控主机板2将相关程控信号发送至下位主机板1用于启动模拟量采集，当程控主机板2接收到下位主机板1的作业封锁信号时将封锁信号传递至程控逻辑，产生作业保护动作和报警信号。程控主机板2还含有RS232串口，方便了调试，也可以通过电脑观测故障信号。为了实现这些功能，程控主机板2采用以FPGA和AVR单片机为核心的双处理器结构，FPGA和AVR单片机之间通过集成在FPGA内部的双口RAM进行通信。

控制系统还进一步包括用于实现人机交互的作业防护控制模块3，如附图5所示，作业防护控制模块3进一步包括显示单元31、控制底板32和操作面板33。总起道量、总拨道量、卫星小车横移量、作业封锁信号(用于封锁状态的指示)，以及作业防护报警信号可以通过CAN总线通讯传输至作业防护控制模块3。作业防护控制模块3通过控制底板32接收来自于下位主机板1或程控主机板2的总起道量、总拨道量和卫星小车横移量，以及来自于程控主机板2的作业防护报警信号(接收来自于程控主机板2的信号，产生声音报警)。当作业封锁信号产生时，显示单元31显示报警信号来源(拨道异常、左起道异常、右起道异常、左右起道差异常、卫星小车横移超限等)，并对相关模拟量信号进行实时显示，报警信号来源包括但不限于拨道异常、左起道异常、右起道异常、左右起道差异常、卫星小车横移超限故障。操作面板33可根据用户的实际需要设置有起拨道保护档位选择开关、功能关闭开关、复位按钮、卫星小车横移保护开关等。其中，功能关闭开关用于关闭作业防护控制系统的功能。复位按钮用于当作业封锁产生时，导致不能继续作业，如果确认没有风险(如：作业时偶然有石渣打到卫星小车弦线上会触发报警封锁)，按下复位按钮可以不受影响继续作业。档位选择开关用于选择保护精度，用户可根据不同线路情况需要选择不同的档位。卫星小车横移保护开关则用于实现卫星小车横移位置的保护。操作人员可根据现场不同的线路状况选择不同的保护档位，当出现作业报警和封锁时，如确认对作业无影响，可以按下复位按钮后继续作业，现场使用非常便捷。

控制系统还进一步包括输入输出板组4，输入输出板组4与程控主机板2、作业防护控制模块3分别相连。程控主机板2可以通过CAN总线通讯向作业防护控制模块3的控制底板32发送作业防护报警信号，程控主机板2通过输入输出板组4读取捣固车的整车开关和传感数字信号，进行逻辑运算后再通过输入输出板组4对外输出作业相关程控信号。操作面板33上的开关信号可以通过输入输出板组4或CAN总线通讯传输至程控主机板2。

实施例2

一种基于实施例1所述系统的捣固车作业防护控制方法的具体实施例，包括以下步骤：

S10：下位主机板1采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量；

S11：下位主机板1根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量；

S12：下位主机板1根据总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件，将判断结果发送至程控主机板2；

S13：当程控主机板2接收到作业封锁信号，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

起道作业模拟量进一步包括：前起道量、沉降补偿量、起道补偿量、超平传感器值和起道调零量。拨道作业模拟量进一步包括：理论正矢、拨道正矢传感器值、拨道调零量、前端偏移量、拨道补偿量和后电子摆超高量。针对连续式捣固车，下位主机板1采集的模拟量还包括卫星小车横移传感器值，下位主机板1将卫星小车位移传感器值转换为卫星小车横移量。当根据总起道量、总拨道量，以及卫星小车横移量判断满足作业封锁条件，程控主机板2或下位主机板1发出作业防护报警信号。

捣固车作业防护控制方法还包括以下步骤：

S30：作业防护控制模块3接收来自于下位主机板1的总起道量、总拨道量和卫星小车横移量，以及来自于程控主机板2或下位主机板的作业防护报警信号；

S40：当作业封锁信号产生时，显示单元31显示报警信号来源，并对相关模拟量信号进行实时显示，报警信号来源包括但不限于拨道异常、左起道异常、右起道异常、左右起道差异常、卫星小车横移超限故障。

如附图6所示，为捣固车的拨道作业控制原理框图，本发明根据原车拨道系统原理进行了重新计算，以DWL-48型捣稳车为例，理论正矢、拨道正矢传感器值、拨道调零量、前端偏移量、拨道补偿量和后电子摆超高量输入下位主机板1的拨道计算单元计算总拨道量(值)。其中，总拨道量(值)根据以下公式进行计算：

R1＝F04+F00+F03+M1×F05+F24-M2×F1C

F04：理论正矢25mV/mm

F00：拨道正矢传感器值23mV/mm

F03：拨道调零量2V/mm

F05：前端偏移量50mV/mm

F24：拨道补偿量100mV/mm

F1C：后电子摆超高量3.75V/mm

式中通常M1＝0.3289，M2＝0.0067，不同的车该数值可能会有不同。其它捣固车型(如：D08-32、D09-32、CD08-475等)的计算方法与此类似。

下位主机板1将计算得到的总拨道量(值)传送至作业防护控制模块3用于显示，将拨道封锁条件判断结果传送至程控主机板2，程控主机板2进行逻辑运算以实现捣固车整车作业动作的逻辑连锁，得到作业相关的程控逻辑后向对应的控制阀(拨道伺服阀51)输出作业相关程控信号，进而控制拨道相关的作业机构6动作。

如附图7所示，为捣固车作业防护控制系统的起道作业控制原理框图，本发明根据原车起道系统原理进行了重新计算，以DWL-48型捣稳车为例，前起道量、沉降补偿量、起道补偿量、超平传感器值和起道调零量输入下位主机板1的起道计算单元计算总起道量(值)。下位主机板1将计算得到的总起道量(值)传送至作业防护控制模块3用于显示，将起道封锁条件判断结果传送至程控主机板2，程控主机板2进行逻辑运算以实现捣固车整车作业动作的逻辑连锁，得到作业相关的程控逻辑后向对应的控制阀(起道伺服阀52)输出作业相关程控信号，进而控制起道相关的作业机构6动作。其中，起道作业分为左轨起道和右轨起道，所以总起道量(值)的计算也分为左轨和右轨。左轨前起道量、左沉降补偿量、左起道补偿量、左超平传感器值和左起道调零量输入下位主机板1的起道计算单元12计算左轨总起道量(值)。其中，DWL-48型捣稳车的左轨起道量根据以下公式进行计算：

L1＝N1×F20+F1D-F22+F09+N2×F26-F0B+F0F

F20：左轨前起道量(ALC)50mV/mm

F1D：左沉降补偿量-1V/mm

F22：沉降补偿量(ALC)+100mV/mm

F09：左起道补偿值200mV/mm

F26：左后误差修正值-200mV/mm

F0B：左抄平传感器值90mV/mm

F0F：左起道调零量1V/mm

式中通常N1＝0.307，N2＝0.693，不同的车该数值可能会有不同。其它捣固车型(如：D08-32、D09-32、CD08-475等)的计算方法与此类似。下位主机板1将计算得到的左轨总拨道量(值)传送至作业防护控制模块3用于显示，将起道封锁条件判断结果传送至程控主机板2，程控主机板2进行逻辑运算以实现捣固车整车作业动作的逻辑连锁。关于右轨的总起道量(值)计算也与左轨总起道量(值)计算类似，右轨起道量根据以下公式进行计算：

L2＝N1×F21+F1E-F22+F0A+N2×F27-F0C+F10

其中，信号参数的定义类同左轨起道量的参数定义。

F21：右轨前起道量(ALC)50mV/mm

F1E：右沉降补偿量-1V/mm

F22：沉降补偿量(ALC)+100mV/mm

F0A：右起道补偿值200mV/mm

F27：右后误差修正值-200mV/mm

F0C：右抄平传感器值90mV/mm

F10：右起道调零量1V/mm

式中通常N1＝0.307，N2＝0.693，不同的车该数值可能会有不同。其它捣固车型如：(D08-32、D09-32、CD08-475等)的计算方法与此类似。

如附图8所示，为本发明捣固车作业防护控制系统的卫星小车横移控制原理框图，卫星小车左移指令、卫星小车右移指令，以及卫星小车位移传感器值输入下位主机板1的卫星小车横移计算单元13以控制卫星小车横移量。卫星小车横移量设定值事先输入卫星小车横移控制单元13，下位主机板1根据卫星小车左移指令(控制卫星小车200左移)、卫星小车右移指令(控制卫星小车200右移)，以及卫星小车位移传感器值判断是否满足卫星小车横移的作业封锁条件，将卫星小车横移量传送至作业防护控制模块3用于显示，将卫星小车横移封锁条件判断结果传送至程控主机板2，程控主机板2进行逻辑运算以实现捣固车整车作业动作的逻辑连锁，得到作业相关的程控逻辑后向对应的控制阀(横移控制阀53)输出作业相关程控信号，进而控制卫星小车横移相关的作业机构6动作。

如附图9所示，作业封锁条件进一步包括拨道作业封锁条件、起道作业封锁条件和卫星小车横移封锁条件，当拨道作业封锁条件、起道作业封锁条件和卫星小车横移封锁条中任一条件满足时，程控主机板2产生封锁程控逻辑信号，并向作业防护控制模块3发送作业防护报警信号，同时控制捣固装置停止下降、起拨道装置停止动作、卫星小车停止自动横移。程控逻辑信号包括但不限于捣固装置下降信号、拨道系统开启信号、抄平系统开启信号、卫星小车左移信号和卫星小车右移信号。

捣固车100的拨道、起道作业是分别根据总起道量(值)、总拨道量(值)的变化来进行的，在一般情况下，如果影响总拨道量、总起道量的任何一个分量出现突变，总拨道量或总起道量也会对应出现异常变化。由于捣固车100作业前后的线路纵向高低和方向应当圆顺，故前后两次总拨道量或总起道量的差值必须控制在一定范围内。卫星小车位移传感器值则直接参与控制卫星小车200的自动横移距离，通过设置卫星小车的横移限定值，可以防止卫星小车200在故障情况下因动作捣固装置201的捣固头而导致砸坏轨道300的情况发生。

拨道作业封锁条件包括但不限于：

i)前后两次总拨道量的差值超过限定值；

ii)总拨道量的值发生突变；

iii)拨道正矢传感器值突变；

iiii)按客户要求添加的其它条件。

起道作业封锁条件包括但不限于：

i)单边轨道前后两次总起道量的差值超过限定值；

ii)总起道量的值发生突变；

iii)抄平传感器值突变或超过限定；

iiii)左右轨起道量差值超过限定值。

卫星小车横移封锁条件包括但不限于：

i)卫星小车位移传感器值超过限定值；

ii)卫星小车位移传感器值突变；

iii)CAN总线通讯中断。

程控主机板2接收捣固车的整车开关和传感数字信号，进行逻辑运算后以实现捣固车整车作业动作的逻辑连锁，并对外输出作业相关程控信号。程控主机板2同时通过CAN总线通讯将程控信号发送至下位主机板1和作业防护控制模块3的控制底板32，并与下位主机板1交换信息。当作业相关程控信号产生时，程控主机板2将相关程控信号发送至下位主机板1用于启动模拟量采集。

下面以拨道作业为例详细介绍本发明捣固车作业防护控制方法的控制原理：

下位主机板1根据采集到的拨道相关模拟信号，重新计算总拨道量(计算公式如上所述)，然后根据计算值，判断是否满足附图9中所示的作业封锁条件，若满足任一条件，则下位主机板1就会将条件满足信号发送至程控主机板2。程控主机板2接收到拨道封锁条件满足信号后，就会重新对拨道作业相关的程控逻辑(如：捣固装置下降信号Q038、拨道系统开Q036、抄平系统开Q10E、卫星小车向左移动QL2AD、卫星小车向右移动QL2AE等)进行计算，使这些逻辑输出信号无效，从而实现了对相关作业机构6的作业封锁(作业机构6只有在程控逻辑有效时才可能有动作)。

如附图10所示为程控主机板2的工作流程图，程控主机板2的软件针对作业防护控制的程序流程描述如下：首先软件完成对程控主机板2端口和CAN总线通讯模块部分的初始化设置，打开中断，运行中断接收子程序，同时在主程序中对作业程控(数字)信号进行快速循环读取，并采集捣固车100的作业状态信号。在主程序运行的同时，如果程控主机板2接收到下位主机板1发送来的需要进行作业封锁的信号，就会在中断子程序中将作业封锁标志置为1，从而实现作业封锁。如果程控主机板2采集到系统复位信号，则会将作业封锁标志置为0，从而解除封锁逻辑。主程序同时将接收到的档位选择、功能关闭等开关信号发送至下位主机板1。

如附图11所示为下位主机板1的工作流程图，下位主机板1的程序流程描述如下：下位主机板1的软件包括几个子程序模块，模拟量采集子程序实现多路模拟量的AD转换和数字滤波功能，定时中断子程序在固定时间周期内将作业数据发送到显示单元31显示，起拨道计算子程序实现对总拨道量和总起道量的实时计算。主程序首先完成IO端口、CAN总线通讯、AD转换、DA转换等模块的初始化，读取作业防护控制系统设置的限制值，读取程控主机板2发送来的数字信号，如果接收到复位或系统关闭信号，则会清除作业封锁请求信号。同时软件将计算出的总起道量和总拨道量，以及采集到的卫星小车位移传感器值与各自的限制值分别进行比较运算，判断是否满足作业封锁条件。如果满足作业封锁条件，则下位主机板1会向程控主机板2发送作业封锁请求信号。

本实施例描述的捣固车作业防护控制方法能够实时监测捣固车100的主要作业参数，根据不同线路状况设置限制量，一旦作业过程中出现突发状况超过限制量，立即切断作业机构6的动作，解决捣固车100作业过程中无法进行自我防护的技术问题，有效提高捣固车100施工作业的安全性和可靠性。本实施例描述的捣固车作业防护控制方法不仅提供了一种在既有捣固车基础上设计的作业防护控制系统，以对捣固车100在作业过程中起道、拨道、工作小车横移等主要动作进行全面及时的防护，同时具备异常情况类型显示和作业量实时显示等功能。

实施例3

如附图12所示，另一种捣固车作业防护控制系统的具体实施例，在该实施例中，起拨道作业总量计算和封锁条件判断功能均由程控主机板2实现。捣固车作业防护控制系统包括：下位主机板1和程控主机板2，下位主机板1采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量后发送至程控主机板2。程控主机板2根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量，并根据总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件，如果程控主机板2判断满足作业封锁条件，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。针对连续式捣固车，下位主机板1采集的模拟量还包括卫星小车位移传感器值，下位主机板1将卫星小车位移传感器值转换为卫星小车横移量。当程控主机板2根据总起道量、总拨道量，以及卫星小车横移量判断满足作业封锁条件，程控主机板2可以通过输入输出板组4或CAN总线通讯向作业防护控制模块3发出作业防护报警信号。

其余部分更加详细的技术方案可以具体参见实施例1中的相应描述。

实施例4

一种基于实施例3所述系统的捣固车作业防护控制方法的具体实施例，包括以下步骤：

S20：下位主机板1采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量后发送至程控主机板2；

S21：程控主机板2根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量；

S22：程控主机板2根据总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件；

S23：当程控主机板2判断满足作业封锁条件，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

针对连续式捣固车，下位主机板1采集的模拟量还包括卫星小车位移传感器值，下位主机板1将卫星小车位移传感器值转换为卫星小车横移量。当程控主机板2根据总起道量、总拨道量，以及卫星小车横移量判断满足作业封锁条件，程控主机板2可以通过输入输出板组4或CAN总线通讯向作业防护控制模块3发出作业防护报警信号。

其余部分更加详细的技术方案可以具体参见实施例2中的相应描述。

通过实施本发明具体实施例描述的捣固车作业防护控制方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的捣固车作业防护控制方法能够对既有捣固车型的主要作业功能，如：起道、拨道、工作小车横移等进行有效的防护，提高了整车控制的可靠性；

(2)本发明具体实施例描述的捣固车作业防护控制方法具有较好实时性，作业动作的切除快速且及时，极大地提高了铁路施工作业的安全性；

(3)本发明具体实施例描述的捣固车作业防护控制方法能够适用于DWL-48，D09-32等各型号的既有捣固车型的电气化、自动化改造，适用性极强；

(4)本发明具体实施例描述的捣固车作业防护控制方法采用整板替代原有电气系统中电路板的开发模式，并采用成熟的CAN总线通讯，现场安装和接线简单、快捷、方便。

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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种捣固车作业防护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：下位主机板(1)采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量；

S11：所述下位主机板(1)根据起道作业数字量计算总起道量，根据拨道作业数字量计算总拨道量；

S12：所述下位主机板(1)根据所述总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件，将判断结果发送至程控主机板(2)；

S13：当所述程控主机板(2)接收到作业封锁信号，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

2.一种捣固车作业防护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S20：下位主机板(1)采集起道作业模拟量和拨道作业模拟量，将模拟量转换为数字量后发送至程控主机板(2)；

S21：所述程控主机板(2)根据起道作业数字量计算总起道量，根据所述拨道作业数字量计算总拨道量；

S22：所述程控主机板(2)根据所述总起道量、总拨道量判断是否满足作业封锁条件；

S23：当所述程控主机板(2)判断满足作业封锁条件，则消除相应作业动作的程控逻辑信号，相应作业控制阀的电信号切除。

3.根据权利要求1或2所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：

所述起道作业模拟量进一步包括：前起道量、沉降补偿量、起道补偿量、超平传感器值和起道调零量；

所述拨道作业模拟量进一步包括：理论正矢、拨道正矢传感器值、拨道调零量、前端偏移量、拨道补偿量和后电子摆超高量；

所述下位主机板(1)采集的模拟量还包括卫星小车横移传感器值，所述下位主机板(1)将卫星小车位移传感器值转换为卫星小车横移量；

当根据所述总起道量、总拨道量，以及卫星小车横移量判断满足作业封锁条件，所述程控主机板(2)或下位主机板(1)发出作业防护报警信号。

4.根据权利要求3所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：

S30：作业防护控制模块(3)接收来自于所述下位主机板(1)的总起道量、总拨道量和卫星小车横移量，以及来自于所述程控主机板(2)或下位主机板(1)的作业防护报警信号；

S40：当作业封锁信号产生时，显示单元(31)显示作业防护报警信号来源，并对相关模拟量信号进行实时显示，所述作业防护报警信号来源包括但不限于拨道异常、左起道异常、右起道异常、左右起道差异常、卫星小车横移超限故障。

5.根据权利要求4所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：

所述程控主机板(2)通过输入输出板组(4)或CAN总线通讯向所述作业防护控制模块(3)发送作业防护报警信号，所述程控主机板(2)通过所述输入输出板组(4)读取捣固车的整车开关和传感数字信号，进行逻辑运算后再通过所述输入输出板组(4)对外输出作业相关程控信号。

6.根据权利要求1、2、4或5任一项所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：

所述作业封锁条件包括拨道作业封锁条件、起道作业封锁条件和卫星小车横移封锁条件，当所述拨道作业封锁条件、起道作业封锁条件和卫星小车横移封锁条件中任一条件满足时，所述程控主机板(2)产生封锁程控逻辑信号，并向所述作业防护控制模块(3)发送作业防护报警信号，同时控制捣固装置停止下降、起拨道装置停止动作、卫星小车停止自动横移；

所述程控逻辑信号包括但不限于捣固装置下降信号、拨道系统开启信号、抄平系统开启信号、卫星小车左移信号和卫星小车右移信号。

7.根据权利要求6所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：所述拨道作业封锁条件包括但不限于：

i)前后两次总拨道量的差值超过限定值；

ii)总拨道量的值发生突变；

iii)拨道正矢传感器值突变。

8.根据权利要求6所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：所述起道作业封锁条件包括但不限于：

i)单边轨道前后两次总起道量的差值超过限定值；

ii)总起道量的值发生突变；

iii)抄平传感器值突变或超过限定；

iiii)左右轨起道量差值超过限定值。

9.根据权利要求6所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：所述卫星小车横移封锁条件包括但不限于：

i)卫星小车横移传感器值超过限定值；

ii)卫星小车横移传感器值突变；

iii)CAN总线通讯中断。

10.根据权利要求3、4、5、7、8或9任一项所述的捣固车作业防护控制方法，其特征在于：

所述程控主机板(2)接收捣固车的整车开关和传感数字信号，进行逻辑运算后以实现所述捣固车整车作业动作的逻辑连锁，并对外输出作业相关程控信号；

所述程控主机板(2)同时通过CAN总线通讯将程控信号发送至所述下位主机板(1)和作业防护控制模块(3)，并与所述下位主机板(1)交换信息；当作业相关程控信号产生时，所述程控主机板(2)将相关程控信号发送至所述下位主机板(1)用于启动模拟量采集。