CN108284853B - 一种接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法，三个以上的激光传感器向钢轨发射激光束，激光束经钢轨的轨面反射后被激光传感器接收；底层模块采集激光传感器输出的传感信号；作业车电气控制系统对底层模块的采集信号进行计算和处理；当检测到任意一个激光传感器的激光发射点至钢轨轨面距离的变化值超过设定值，作业车电气控制系统向作业控制系统发送控制信号，由作业控制系统控制作业机构停止作业动作以防止作业车倾覆。本发明能够解决现有接触网综合作业车防倾覆保护方法采用计算一侧车轮减载率的方式进行作业标定，减载率没有统一标准，造成作业装置最大伸出极限不一，接触网综合作业车作业安全性不高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁路工程机械领域，尤其是涉及一种接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法。
背景技术
伴随着铁路工程领域的快速发展，对铁路接触网维护与检修提出了越来越高的新要求。国内研制出了多功能接触网综合作业车，用于铁路线路的接触网综合作业。接触网综合作业车的车体上部通常安装有接触网检测装置、抬拨线装置和作业机构，作业机构进一步包括升降旋转作业平台和高空作业斗。接触网综合作业车在施工作业时，当车体上部的作业机构(包括升降旋转作业平台、高空作业斗)在一侧作业时，容易造成车体重心偏移，在趋于极限作业位置时，单侧车轮可能脱离轨面，而达到一定的偏载时，车体可能发生倾覆。
为了防止倾覆，目前国内外接触网综合作业车采用的是计算一侧车轮减载率的方式实现作业装置伸出极限位置的标定，由于减载率没有统一标准，这就造成作业机构最大伸出极限不一。作业机构在同一侧作业时，造成车体重心偏移，如果作业机构伸出既没有限制又没有保护装置的话，势必将造成作业车翻车。同时，作业车在设计时通过计算车轮的减载量来限制作业装置的伸出距离，并未通过实际应用场合来确定伸出距离，而实际作业时可伸出的距离是大于计算所得伸出距离的，这就大大地制约了作业车作业性能的发挥。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法，以解决现有接触网综合作业车防倾覆保护方法采用计算一侧车轮减载率的方式进行作业标定，减载率没有统一标准，造成作业装置最大伸出极限不一，接触网综合作业车作业安全性不高的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种接触网综合作业车防倾覆保护系统的技术实现方案，一种接触网综合作业车防倾覆保护系统，包括：
三个以上刚性连接于作业车的转向架的激光传感器，至少一个所述激光传感器布置于铁路线路一侧钢轨的上方，至少两个所述激光传感器布置于铁路线路另一侧钢轨的上方；
与所述激光传感器相连，用于实现所述激光传感器传感信号采集的底层模块；
与所述底层模块相连，用于实现对所述底层模块的采集信号进行计算和处理的作业车电气控制系统；
三个以上的激光传感器向所述钢轨发射激光束，激光束经所述钢轨的轨面反射后被所述激光传感器接收。当检测到任意一个所述激光传感器的激光发射点至所述钢轨轨面距离的变化值超过设定值，所述作业车电气控制系统向作业控制系统发送控制信号，由所述作业控制系统控制所述作业机构停止作业动作以防止所述作业车倾覆。
优选的，所述系统包括三个激光传感器，所述作业车的底部设置有两具转向架，两个激光传感器对称地布置于其中一具转向架的左右两侧，一个激光传感器布置于另一具转向架的左侧或右侧。
优选的，所述系统包括四个激光传感器，所述作业车的底部设置有两具转向架，两个激光传感器对称地布置于其中一具转向架的左右两侧，另外两个激光传感器对称地布置于另一具转向架的左右两侧。
优选的，所述激光传感器与所述钢轨之间的初始安装距离为160～260mm。
优选的，当所述作业车电气控制系统检测到任意一个所述激光传感器的激光发射点至所述钢轨轨面距离的变化值超过5mm，所述作业机构停止作业动作以防止所述作业车倾覆。
优选的，当所述作业车电气控制系统检测到任意一个所述激光传感器的激光发射点至所述钢轨轨面距离的变化值超过2mm，所述作业机构停止作业动作以防止所述作业车倾覆。
优选的，所述作业车低速作业时，所述作业机构在一侧处于作业状态，从而造成车体的重心偏移，当所述作业机构处于极限作业位置，位于所述作业车非作业侧的车轮脱离所述钢轨的轨面时，位于所述作业车非作业侧的激光传感器至所述钢轨轨面的距离相对于所述激光传感器的初始安装位置发生变化。
优选的，当所述作业车低速作业时，所述转向架的一系弹簧和二系弹簧锁定，所述转向架、车轮与所述作业车的车体之间形成刚性连接。当所述作业车电气控制系统检测到所述激光传感器至所述钢轨轨面的距离发生变化时，该距离变化值即为所述作业车脱离所述钢轨轨面的距离。
优选的，所述激光传感器在所述转向架上的安装位置确保当所述作业车低速作业过程中，所述激光传感器发出的激光束全程照射至所述钢轨，同时所述激光传感器能够接收到从所述钢轨上的光束点返回的激光束。
本发明还另外具体提供了一种接触网综合作业车防倾覆保护方法的技术实现方案，一种接触网综合作业车防倾覆保护方法，包括以下步骤：
S11)三个以上的激光传感器向钢轨发射激光束，所述激光束经所述钢轨的轨面反射后被所述激光传感器接收；
S12)底层模块采集所述激光传感器输出的传感信号；
S13)作业车电气控制系统对所述底层模块的采集信号进行计算和处理；
S14)当检测到任意一个所述激光传感器的激光发射点至所述钢轨轨面距离的变化值超过设定值，所述作业车电气控制系统向作业控制系统发送控制信号，由所述作业控制系统控制作业机构停止作业动作以防止作业车倾覆。
通过实施上述本发明提供的接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法的技术方案，具有如下有益效果：
(1)本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法克服了现有接触网综合作业车防倾覆保护方法采用计算一侧车轮减载率的方式进行作业标定，减载率没有统一标准，造成作业装置最大伸出极限不一的技术问题；
(2)本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法通过激光测距，在作业机构伸出一侧时，测量另一侧车轮脱离钢轨的距离，禁止作业机构继续伸出动作，从而达到防止车辆倾覆的目的；
(3)本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法能够最大限度地提高作业机构的作业距离，在提升整车作业性能的情况下达到了保护车体不倾覆，防止车辆翻车的目的，使整车更加安全地进行作业，具有高可靠性、高灵敏性和高效性的特点。
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是本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统一种具体实施例的结构组成示意图；
图2是本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统一种具体实施例中激光传感器的安装结构主视图；
图3是本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统一种具体实施例中激光传感器的安装结构侧视图；
图4是本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统一种具体实施例中激光传感器的安装结构局部放大示意图；
图5是本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统一种具体实施例中激光传感器的安装结构俯视图；
图6是本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统另一种具体实施例中激光传感器的安装结构俯视图；
图7是本发明接触网综合作业车防倾覆保护方法一种具体实施例的程序流程图；
图中：1-激光传感器，2-底层模块，3-作业车电气控制系统，4-作业控制系统，5-作业机构，6-钢轨，7-转向架，8-车轮，9-作业车，10-作业机构，11-作业斗，12-作业平台，13-电气接口，14-激光发射点，15-光束点。
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1至附图6所示，给出了本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法的具体实施例，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
如附图1至附图7所示，一种本发明接触网综合作业车防倾覆保护系统的具体实施例，包括：
三个以上刚性连接于作业车9的转向架7的激光传感器1，至少一个激光传感器1布置于铁路线路一侧钢轨6的上方，至少两个激光传感器1布置于铁路线路另一侧钢轨6的上方；
与激光传感器1相连，用于实现激光传感器1传感信号采集的底层模块2，激光传感器1通过电气接口13与底层模块2连接，电气接口13与底层模块2之间采用RS232(一种串行物理接口标准)总线通讯，并采用DC24V供电；
与底层模块2相连，用于实现对底层模块2的采集信号进行计算和处理的作业车电气控制系统3，底层模块2与作业车电气控制系统3之间采用CAN(ControllerArea Network，控制器局域网络的简称)总线通讯；
三个以上的激光传感器1向钢轨6发射激光束，激光束经钢轨6的轨面反射后被激光传感器1接收。当检测到任意一个激光传感器1的激光发射点14至钢轨6轨面距离的变化值超过设定值(根据安全标准设定)，作业车电气控制系统3向作业控制系统4发送控制信号，由作业控制系统4控制配置于作业车9顶部的作业机构5停止作业动作以防止作业车9倾覆。用于接触网检修及架线作业的作业机构5进一步包括(高空)作业斗11和(升降旋转)作业平台12。
作业车电气控制系统3主要根据底层模块2采集的激光传感器1的传感信号计算从激光传感器1的激光发射点14至钢轨6轨面距离的变化值，如果该变化值超过设定值，则向作业控制系统4发送作业报警信号。作业斗11中的操作人员根据报警信号通过人工控制作业控制系统4停止作业机构5的作业过程，或作业控制系统4根据作业车电气控制系统3发送的报警信号结合现场其它具体情况自动控制作业机构5停止作业过程。
实施例1描述的接触网综合作业车防倾覆保护系统通过采用激光测距的方法，在作业机构伸出一侧时，测量另一侧车轮脱离钢轨的距离，禁止作业机构继续伸出动作，从而达到防止车辆倾覆的目的，最大限度地提高了作业机构的作业距离，提升了整车作业性能。
如附图1所示，激光传感器1在转向架7上的安装位置应当确保当作业车9低速作业过程中，激光传感器1发出的激光束全程照射至钢轨6，同时激光传感器1能够通过激光接收区域(如附图1中A所示)接收到从钢轨6上的光束点15返回的激光束。如附图1中所示，激光传感器1与钢轨6之间的初始安装距离L为160～260mm。
作业车9低速作业时，作业机构5在一侧处于作业状态，从而造成车体的重心偏移，当作业机构5处于极限作业位置，位于作业车9非作业侧的车轮8脱离钢轨6的轨面时，位于作业车9非作业侧的激光传感器1至钢轨6轨面的距离相对于激光传感器1的初始安装位置发生变化。
当作业车9低速作业时，转向架7的一系弹簧和二系弹簧锁定，由伸缩油缸提供支撑，转向架7、车轮8与作业车9的车体之间形成刚性连接。当作业车电气控制系统3检测到激光传感器1至钢轨6轨面的距离发生变化时，由于转向架7、车轮8与作业车9的车体之间为刚性连接，该距离的变化值即为作业车9脱离钢轨6轨面的距离。作业完成后，当作业车处于高速走行状态时，一系弹簧和二系弹簧解除锁定，一系弹簧和二系弹簧恢复悬挂状态。
如附图2、3、4和5所示，接触网综合作业车防倾覆保护系统进一步包括三个激光传感器1，作业车9的底部设置有两具转向架7，两个激光传感器1对称地布置于其中一具转向架7的左右两侧，一个激光传感器1布置于另一具转向架7的左侧(如附图2中L所示)或右侧(如附图2中R所示)。
如附图2、3、4和6所示，为了提高作业车9的作业安全性能和激光传感器1的安装便利性，接触网综合作业车防倾覆保护系统进一步包括四个激光传感器1，作业车9的底部设置有两具转向架7，两个激光传感器1对称地布置于其中一具转向架7的左右两侧，另外两个激光传感器1对称地布置于另一具转向架7的左右两侧。
当作业车电气控制系统3检测到任意一个激光传感器1的激光发射点14至钢轨6轨面距离的变化值超过5mm，作业机构5停止作业动作以防止作业车9倾覆。
作为本发明一种较佳的具体实施例，为了进一步提升作业车9的作业安全性能，当作业车电气控制系统3检测到任意一个激光传感器1的激光发射点14至钢轨6轨面距离的变化值超过2mm，作业机构5停止作业动作以防止作业车9倾覆。
实施例2
如附图7所示，一种基于上述实施例1所述系统的接触网综合作业车防倾覆保护方法的具体实施例，包括以下步骤：
S11)三个以上的激光传感器1向钢轨6发射激光束，激光束经钢轨6的轨面反射后被激光传感器1接收；
S12)底层模块2采集激光传感器1输出的传感信号；
S13)作业车电气控制系统3对底层模块2的采集信号进行计算和处理；
S14)当检测到任意一个激光传感器1的激光发射点14至钢轨6轨面距离的变化值超过设定值，作业车电气控制系统3向作业控制系统4发送控制信号，由作业控制系统4控制作业机构5停止作业动作以防止作业车9倾覆。
实施例2描述的接触网综合作业车防倾覆保护方法在提升接触网综合作业车整车作业性能的情况下，实现了保护车体不倾覆，防止车辆翻车，使整车更加安全的进行作业的目的。
通过实施本发明具体实施例描述的接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法的技术方案，能够产生如下技术效果：
(1)本发明具体实施例描述的接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法克服了现有接触网综合作业车防倾覆保护方法采用计算一侧车轮减载率的方式进行作业标定，减载率没有统一标准，造成作业装置最大伸出极限不一的技术问题；
(2)本发明具体实施例描述的接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法通过激光测距，在作业机构伸出一侧时，测量另一侧车轮脱离钢轨的距离，禁止作业机构继续伸出动作，从而达到防止车辆倾覆的目的；
(3)本发明具体实施例描述的接触网综合作业车防倾覆保护系统及方法能够最大限度地提高作业机构的作业距离，在提升整车作业性能的情况下达到了保护车体不倾覆，防止车辆翻车的目的，使整车更加安全地进行作业，具有高可靠性、高灵敏性和高效性的特点。
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 (8)
1.一种接触网综合作业车防倾覆保护系统，包括：
三个以上刚性连接于作业车(9)的转向架(7)的激光传感器(1)，至少一个所述激光传感器(1)布置于铁路线路一侧钢轨(6)的上方，至少两个所述激光传感器(1)布置于铁路线路另一侧钢轨(6)的上方；
与所述激光传感器(1)相连，用于实现所述激光传感器(1)传感信号采集的底层模块(2)；
与所述底层模块(2)相连，用于实现对所述底层模块(2)的采集信号进行计算和处理的作业车电气控制系统(3)；
三个以上的激光传感器(1)向所述钢轨(6)发射激光束，激光束经所述钢轨(6)的轨面反射后被所述激光传感器(1)接收；当检测到任意一个所述激光传感器(1)的激光发射点(14)至所述钢轨(6)轨面距离的变化值超过设定值，所述作业车电气控制系统(3)向作业控制系统(4)发送控制信号，由所述作业控制系统(4)控制作业机构(5)停止作业动作以防止所述作业车(9)倾覆；
当所述作业车(9)低速作业时，所述转向架(7)的一系弹簧和二系弹簧锁定，所述转向架(7)、车轮(8)与所述作业车(9)的车体之间形成刚性连接；所述作业机构(5)在一侧处于作业状态，从而造成车体的重心偏移，当所述作业机构(5)处于极限作业位置，位于所述作业车(9)非作业侧的车轮(8)脱离所述钢轨(6)的轨面时，位于所述作业车(9)非作业侧的激光传感器(1)至所述钢轨(6)轨面的距离相对于所述激光传感器(1)的初始安装位置发生变化；当所述作业车电气控制系统(3)检测到所述激光传感器(1)至所述钢轨(6)轨面的距离发生变化时，该距离变化值即为所述作业车(9)脱离所述钢轨(6)轨面的距离；
作业车电气控制系统(3)根据底层模块(2)采集的激光传感器(1)的传感信号计算从激光传感器(1)的激光发射点(14)至钢轨(6)轨面距离的变化值，如果该变化值超过设定值，则向作业控制系统(4)发送作业报警信号；由作业斗(11)中的操作人员根据报警信号通过人工控制作业控制系统(4)停止作业机构(5)的作业过程，或作业控制系统(4)根据作业车电气控制系统(3)发送的报警信号结合现场具体情况自动控制作业机构(5)停止作业过程。
2.根据权利要求1所述的接触网综合作业车防倾覆保护系统，其特征在于：所述系统包括三个激光传感器(1)，所述作业车(9)的底部设置有两具转向架(7)，两个激光传感器(1)对称地布置于其中一具转向架(7)的左右两侧，一个激光传感器(1)布置于另一具转向架(7)的左侧或右侧。
3.根据权利要求1所述的接触网综合作业车防倾覆保护系统，其特征在于：所述系统包括四个激光传感器(1)，所述作业车(9)的底部设置有两具转向架(7)，两个激光传感器(1)对称地布置于其中一具转向架(7)的左右两侧，另外两个激光传感器(1)对称地布置于另一具转向架(7)的左右两侧。
4.根据权利要求1、2或3所述的接触网综合作业车防倾覆保护系统，其特征在于：所述激光传感器(1)与所述钢轨(6)之间的初始安装距离为160～260mm。
5.根据权利要求4所述的接触网综合作业车防倾覆保护系统，其特征在于：当所述作业车电气控制系统(3)检测到任意一个所述激光传感器(1)的激光发射点(14)至所述钢轨(6)轨面距离的变化值超过5mm时，所述作业机构(5)停止作业动作以防止所述作业车(9)倾覆。
6.根据权利要求4所述的接触网综合作业车防倾覆保护系统，其特征在于：当所述作业车电气控制系统(3)检测到任意一个所述激光传感器(1)的激光发射点(14)至所述钢轨(6)轨面距离的变化值超过2mm时，所述作业机构(5)停止作业动作以防止所述作业车(9)倾覆。
7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的接触网综合作业车防倾覆保护系统，其特征在于：所述激光传感器(1)在所述转向架(7)上的安装位置确保当所述作业车(9)低速作业过程中，所述激光传感器(1)发出的激光束全程照射至所述钢轨(6)，同时所述激光传感器(1)能够接收到从所述钢轨(6)上的光束点(15)返回的激光束。
8.一种基于权利要求1至7中任一项所述系统的接触网综合作业车防倾覆保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11)三个以上的激光传感器(1)向钢轨(6)发射激光束，所述激光束经所述钢轨(6)的轨面反射后被所述激光传感器(1)接收；
S12)底层模块(2)采集所述激光传感器(1)输出的传感信号；
S13)作业车电气控制系统(3)对所述底层模块(2)的采集信号进行计算和处理；
S14)当检测到任意一个所述激光传感器(1)的激光发射点(14)至所述钢轨(6)轨面距离的变化值超过设定值，所述作业车电气控制系统(3)向作业控制系统(4)发送控制信号，由所述作业控制系统(4)控制作业机构(5)停止作业动作以防止作业车(9)倾覆。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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