CN107901829B - 一种运梁车纠偏监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁路施工领域，提出了一种运梁车纠偏监控系统，包括多个超声波传感器对，下位机，上位机、人机交互单元和第一报警器，每个超声波传感器对包括两个分别对称设置在运梁车左右两侧的超声波传感器，超声波传感器对用于测量运梁车在行进过程中与左右两侧的钢筋预制件的距离，下位机内设置有多通道数据采集转换模块和角度转向控制器，超声波传感器对的信号输出端通过多通道数据采集转换模块与上位机连接，上位机用于根据多个超声波传感器对的探测信号，判断运梁车的运行是否发生偏移，并通过第一报警器报警，同时通过角度转向控制器进行纠偏控制。本发明保障了箱梁运输作业过程中的安全，可以广泛应用于铁路施工领域。

Description

一种运梁车纠偏监控系统

技术领域

本发明属于铁路施工技术领域，具体涉及一种运梁车纠偏监控系统。

背景技术

随着我国高速铁路建设的飞速发展，铁路客运专线建设已成为我国铁路发展的大趋势，纵观我国乃至世界已建成或在建的高速铁路专线，大多数中采用高架桥的线路里程占总线路长的一半以上，高架桥的建设一半采用双线整孔箱形梁结构，箱梁自重一般在900t左右，采用预制架施工法对保证质量和工期具有明显有限，因此，铁路箱梁架设提运架设备的使用日益频繁，然而在高速铁路向前延伸的过程中，运架设备在已经架成的梁上行走过程中，为了保障箱梁运输作业过程中的安全，必须保证运梁车能精确地沿着已架成梁向前行驶，但目前仅靠人工的经验驾驶，往往无法完全避免在行驶过程中的偏移等问题，为确保箱梁运输作业的安全，需要发明一种运梁车自动纠偏系统，以对运梁车在行驶过程中发生的偏移进行准确、及时的预警和控制。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种可以对运梁车在行驶过程中发生的偏移进行准确、及时的预警和控制运梁车纠偏监控系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种运梁车纠偏监控系统，包括多个超声波传感器对，下位机，上位机、人机交互单元和第一报警器，每个所述超声波传感器对包括两个分别对称设置在运梁车左右两侧的超声波传感器，所述超声波传感器对用于测量运梁车在行进过程中与左右两侧的钢筋预制件的距离，所述下位机内设置有多通道数据采集转换模块和角度转向控制器，所述超声波传感器对的信号输出端与所述多通道数据采集转换模块的输入端连接，所述多通道数据采集转换模块的输出端通过总线与所述上位机连接，所述上位机的输出端与所述人机交互单元、第一报警器和角度转向控制器连接，所述角度转向控制器与运梁车外部驱动连接，所述多通道数据采集转换模块用于将所述超声波传感器对的输出信号进行转换后发送给所述上位机，所述上位机用于接收所述多个超声波传感器对的探测信号，并进行运算后发送到所述人机交互单元进行显示，所述上位机还用于根据所述多个超声波传感器对的探测信号，运算分析运梁车的运行是否发生偏移，并在发生偏移时发送报警信号给所述第一报警器报警，同时通过所述角度转向控制器进行纠偏控制。

所述的一种运梁车纠偏监控系统，包括3个超声波传感器对，每个所述超声波传感器对包括两个型号相同的超声波传感器，所述3个超声波传感器对分别安装在运梁车的前部，中部和后部。

所述的一种运梁车纠偏监控系统，还包括激光测距传感器和第二报警器，所述激光测距传感器设置在所述运梁车前端，所述激光测距传感器的输出端通过所述多通道数据采集转换模块与所述上位机连接，用于测量运梁车与架桥机的距离，并发送到所述上位机，所述上位机还用于根据所述激光测距传感器测量的距离信号，控制所述第二报警器报警。

所述上位机通过总线与所述角度转向控制器连接，所述上位机用于通过所述角度转向控制器控制运梁车的运行状态。

所述上位机根据所述多个超声波传感器对的探测信号，运算分析所述运梁车的运行是否发生偏移的方法为：

计算每个超声波传感器对探测到的距离值与运梁车的宽度值的和L以及每个超声波传感器对中两个超声波传感器探测到的距离值的差δL，其中L=L1+L2+L0，δL=|L1-L2|，L1和L2分别为超声波传感器对中位于运梁车左侧和右侧的超声波传感器测量到的距离值，L0为两个传感器之间的距离；

比较L与左、右两侧的钢筋预制件的距离L’的关系，以及δL与偏移阈值的关系，若L等于左、右两侧的钢筋预制件的距离L’且δL大于偏移阈值，则判定运梁车发生偏移。

所述人机交互单元用于设置左、右两侧的钢筋预制件的距离L’以及偏移阈值。

所述上位机根据所述多个超声波传感器对的探测信号，判断所述运梁车的运行是否发生偏移的方法为：

计算每个超声波传感器对中两个超声波传感器探测到的距离值的差δL，δL=|L1-L2|，L1和L2分别为超声波传感器对中位于运梁车左侧和右侧的超声波传感器测量到的距离值，比较δL与设定阈值的关系，若δL大于设定阈值，且持续时间超过设定时间阈值，则判定运梁车发生偏移。

所述人机交互单元用于设置偏移阈值以及时间阈值。

所述人机交互单元包括分别设置在前后驾驶室的两个液晶触摸屏同步显示仪表，所述液晶触摸屏显示仪表上设置有GPRS模块，用于将仪表显示的信息上传给远程服务器。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提出了一种运梁车纠偏监控系统，通过超声波传感器对运梁车与已架成梁两侧的钢筋预制件之间的距离的检测，可以准确地对运梁车的运行路径是否发生偏移进行运算分析，并通过报警器进行报警提示，同时，还可以通过角度转向控制器控制运梁车进行自动纠偏，其结构简单，安装方便，大大提高了运梁车的运行准确性，保障了箱梁运输作业过程中的安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种运梁车纠偏监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种运梁车纠偏监控系统的传感器安装示意图；

图中：1为超声波传感器对，2为下位机，3为上位机，4为人机交互单元，5为第一报警器，6为运梁车，7为钢筋预制件，8为激光测距传感器，9为第二报警器，11为第一超声波传感器，12为第二超声波传感器，21为多通道数据采集转换模块，22为角度转向控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种运梁车纠偏监控系统，包括固定设置在运梁车6上的3个超声波传感器对1、下位机2，上位机3、人机交互单元4和第一报警器5，其中，每个所述超声波传感器对1均包括分别对称设置在运梁车左右两侧的第一超声波传感器11和第二超声波超感器12，图2所示，所述第一超声波传感器11和第二超声波超感器12分别用于测量运梁车6在行进过程中与左、右两侧的钢筋预制件7的距离，此外，所述3个超声波传感器对1分别安装在运梁车的前部，中部和后部，则可以对运梁车的前部、中部和后部的偏移情况进行分别测量。所述下位机2内设置有多通道数据采集转换模块21和角度转向控制器22，所述超声波传感器对1的信号输出端与所述多通道数据采集转换模块21的输入端连接，所述多通道数据采集转换模块21的输出端通过总线与所述上位机3连接，所述上位机3的输出端与所述人机交互单元4、第一报警器5和角度转向控制器22连接，所述角度转向控制器22与运梁车外部驱动连接。所述多通道数据采集转换模块21用于将所述超声波传感器对1的输出信号进行转换后发送给所述上位机3，所述上位机3用于接收所述多个超声波传感器对1的探测信号，并发送到所述人机交互单元4进行显示，所述上位机3还用于根据所述多个超声波传感器对1的探测信号，判断所述运梁车的运行是否发生偏移，并在发生偏移时发送报警信号给所述第一报警器报警，同时通过所述角度转向控制器进行纠偏控制。

具体地，本发明实施例中，第一超声波传感器11和第二超声波超感器12可以为型号相同的超声波传感器，它具有0.18mm的分辨率，准确度高达±1%，可以满足距离的高精度测量。 此外，本发明中，超声波传感器对的数量不局限于3个，可以根据实际需要进行增加或减少。由于运梁车在梁上行走时，梁两侧并没有其它用于测距的遮挡物，而仅有的钢筋预制件为镂空结构，一般的激光测距传感器并不能适用于在梁上行走的运梁车的距离测量，因此，本发明选用分辨率高的超声波传感器，它的测距原理使得对遮挡物的要求比较低，因此完全适用于仅具有镂空结构的钢筋栏杆的结构。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的一种运梁车纠偏监控系统，还包括激光测距传感器8和第二报警器9，如图2所示，所述激光测距传感器8设置在所述运梁车前端，如图1所示，所述激光测距传感器的输出端通过所述多通道数据采集转换模块21与所述上位机3连接。激光测距传感器用于测量运梁车与架桥机的距离，并发送到所述上位机，所述上位机还用于根据所述激光测距传感器测量的距离信号，控制所述第二报警器报警。通过激光测距传感器测量到距离信号，并发送给上位机，则当运梁车到达施工地点时，上位机可以对运梁车与架桥机的对位距离信息进行分析，并分别通过人机交互单元和第二报警器给出显示和报警提示。

进一步地，本发明实施例中，所述角度转向控制器22通过总线与所述上位机3连接，所述上位机3通过总线给所述角度转向控制器22发送控制信号，从而控制运梁车的运行状态，例如当运梁车发生偏移时，偏移程度超过安全值的范围，通过角度转向控制器22控制运梁车向另一方向偏转，或者当运梁车的且驾驶员未对运梁车的行进路径进行错误的纠偏操作时，控制运梁车不能向偏移更大的方向偏转，以实现纠偏。此时上位机3输出控制信号，经下位机2内的角度转向控制器22输出给运梁车外部驱动，控制运梁车的前行状态，以防止安全事故的发生。

具体地，所述上位机根据所述多个超声波传感器对中的第一超声波探测器和第二超声波探测器的探测到的距离差，来判断运梁车的运行是否发生偏移。其中，具体可以有两种判断方法，第一种判断方法为：

（1）计算每个超声波传感器对探测到的距离值与两个超声波传感器距离的和L以及每个超声波传感器对中两个超声波传感器探测到的距离值的差δL，其中L=L1+L2+L0，δL=|L1-L2|，L1和L2分别为超声波传感器对中位于运梁车左侧和右侧的超声波传感器测量到的距离值，L0为两个传感器之间（当两个传感器分别安装在运梁车的最左端和最右端时，L0为运梁车的宽度）的距离；

（2）比较L与左、右两侧的钢筋预制件7的距离L’的关系，以及δL与偏移阈值的关系，若L等于L’且δL大于偏移阈值，则判定运梁车发生偏移。

其中，偏移阈值是指该纠偏监控系统可以承受的运梁车行走的偏移量，在极端情况下，偏移阈值应该为零，但由于行驶误差，往往会设定一个可以保证运行安全的值，例如，要求运梁车左右两侧与梁的距离差应保持在0.5m以内，则偏移阈值可以设置为0.5m。由于运梁车行进时是在架设好的梁上行走，则道路左右两侧的钢筋预制件7之间的距离值在正常情况下应为定值，但若道路某段有障碍物，例如工人通过，则仅仅通过δL与偏移阈值的关系判断是否偏移会造成误判，因此，加上判定条件L= L’，可以提高纠偏监控系统的准确性；此时，所述人机交互单元4还用于设置左、右两侧的钢筋预制件7的距离L’的值以及偏移阈值。

此外，还可以有第二种判断方法，其具体过程为：

计算每个超声波传感器对中两个超声波传感器探测到的距离值的差δL，δL=|L1-L2|，L1和L2分别为超声波传感器对中位于运梁车左侧和右侧的超声波传感器测量到的距离值，比较δL与偏移阈值的关系，若δL大于偏移阈值，且持续时间超过设定时间阈值，则判定运梁车发生偏移。

由于障碍物或者移动目标物的尺寸有限，其对超声波传感器探测到数据影响时间有限，因此，通过在设定偏移阈值的基础上设定时间阈值，也可以避免障碍物造成误判，提高纠偏监控系统的准确性。此时，所述人机交互单元用于设置偏移阈值以及时间阈值。此外，本判断方法的时间阈值也可以为非定值，而是与车速相关的动态值。例如，假设可能出现的障碍物的最大尺寸为S，车速为v，则时间阈值可以设定为S/v，则当δL大于偏移阈值，且持续时间超过S/v时，说明该偏移不是障碍物造成，而是运梁车行驶发生偏移，此时上位机会通过第一报警器5发出报警提示。

进一步地，如图1所示，所述人机交互单元4包括两个分别设置在前后驾驶室的液晶触摸屏同步显示仪表41，从而可以在前后驾驶室同步显示运梁车的运行状态，所述液晶触摸屏显示仪表上设置有GPRS模块，用于将仪表显示的信息上传给远程服务器。则手机或者PC端可以通过远程服务器查看运梁车的实时运行状态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种运梁车纠偏监控系统，其特征在于，包括多个超声波传感器对，下位机，上位机、人机交互单元和第一报警器，每个所述超声波传感器对包括两个分别对称设置在运梁车左右两侧的超声波传感器，所述超声波传感器对用于测量运梁车在行进过程中与左右两侧的钢筋预制件的距离，所述下位机内设置有多通道数据采集转换模块和角度转向控制器，所述超声波传感器对的信号输出端与所述多通道数据采集转换模块的输入端连接，所述多通道数据采集转换模块的输出端通过总线与所述上位机连接，所述上位机的输出端与所述人机交互单元、第一报警器和角度转向控制器连接，所述角度转向控制器与运梁车外部驱动连接，所述多通道数据采集转换模块用于将所述超声波传感器对的输出信号进行转换后发送给所述上位机，所述上位机用于接收所述多个超声波传感器对的探测信号，并进行运算后发送到所述人机交互单元进行显示，所述上位机还用于根据所述多个超声波传感器对的探测信号，运算分析运梁车的运行是否发生偏移，并在发生偏移时发送报警信号给所述第一报警器报警，同时通过所述角度转向控制器进行纠偏控制；所述上位机根据所述多个超声波传感器对的探测信号，运算分析所述运梁车的运行是否发生偏移的方法为：

计算每个超声波传感器对探测到的距离值与运梁车的宽度值的和L以及每个超声波传感器对中两个超声波传感器探测到的距离值的差δL，其中L=L1+L2+L0，δL=|L1-L2|，L1和L2分别为超声波传感器对中位于运梁车左侧和右侧的超声波传感器测量到的距离值，L0为两个传感器之间的距离；

比较L与左、右两侧的钢筋预制件的距离L’的关系，以及δL与偏移阈值的关系，若L等于左、右两侧的钢筋预制件的距离L’且δL大于偏移阈值，则判定运梁车发生偏移。

2.根据权利要求1所述的一种运梁车纠偏监控系统，其特征在于，包括3个超声波传感器对，每个所述超声波传感器对包括两个型号相同的超声波传感器，所述3个超声波传感器对分别安装在运梁车的前部，中部和后部。

3.根据权利要求1所述的一种运梁车纠偏监控系统，其特征在于，还包括激光测距传感器和第二报警器，所述激光测距传感器设置在所述运梁车前端，所述激光测距传感器的输出端通过所述多通道数据采集转换模块与所述上位机连接，用于测量运梁车与架桥机的距离，并发送到所述上位机，所述上位机还用于根据所述激光测距传感器测量的距离信号，控制所述第二报警器报警。

4.根据权利要求1所述的一种运梁车纠偏监控系统，其特征在于，所述上位机通过总线与所述角度转向控制器连接，所述上位机用于通过所述角度转向控制器控制运梁车的运行状态。

5.根据权利要求1所述的一种运梁车纠偏监控系统，其特征在于，所述人机交互单元用于设置左、右两侧的钢筋预制件的距离L’以及偏移阈值。

6.根据权利要求1所述的一种运梁车纠偏监控系统，其特征在于，所述人机交互单元包括分别设置在前后驾驶室的两个液晶触摸屏同步显示仪表，所述液晶触摸屏显示仪表上设置有GPRS模块，用于将仪表显示的信息上传给远程服务器。