CN111531212B - 一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置及控制方法，其包括左单元以及右单元，所述左单元与右单元的一侧设置有铣削装置车体连接板，使得该铣削装置通过车体连接板与车体连接，所述铣削装置与车体连接板之间还设置有垂直移动导轨以及水平移动导轨，所述水平移动导轨实现钢轨铣削装置在水平方向上的伺服进给，对钢轨的内侧工作面进行铣削，所述垂直移动导轨实现钢轨铣削装置在垂直方向上的伺服进给调整，对钢轨的顶面工作面进行铣削，使得所述该铣削装置实现横向和垂向铣削，所述左单元与右单元对称设置在钢轨的左右两侧位置，所述左单元对左侧钢轨进行铣削，所述右单元对右侧钢轨进行铣削，所述左单元与右单元的形式与控制系统完全对称。

Description

一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置及控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通维护智能装备领域，具体为一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置及控制方法。

背景技术

大钢轨铣磨车是钢轨维护的重大智能装备。钢轨投入使用后，表面会逐渐产生形变和微裂纹等病害，恶化后形成肥边、剥落等缺陷，新开通线路3-9个月即产生波浪磨耗、鱼鳞纹、肥边及剥落等损伤，加剧列车和轨道震动，造成部件损坏，给轨道运营的安全性和舒适性带来重大不利影响。对钢轨进行及时的科学维护将会有效保障铁路安全经济地运行，重载铁路经过定期钢轨维护，可将钢轨寿命从通过重量4亿吨提高到22亿吨，大大降低钢轨更换造成的材料、人力及运力损失。钢轨铣磨车是专门用于轨道维护保养的重大智能装备，能有效去除钢轨病害，修复钢轨断面轮廓，延长钢轨使用寿命。

钢轨铣削作业装置是钢轨铣磨车的关键核心部件，钢轨铣削装置控制系统技术复杂程度高、难度大，国际上只有奥地利林辛格(Linsigner)公司、德国MFL公司等少数公司生产研发，国内中国中车、中铁建等单位也组织进行了科研攻关，目前对核心控制技术均未取得有效的成果。

现有技术中，铣磨作业过程中，在通过轨缝的时候，轨侧机械式接触式测量装置会因轨缝处轨高差，对测量装置造成损坏，严重时折断机械式测量装置，进而可能导致啃轨的发生；同时切削过程会导致钢轨伴有一定程度的振动，受此影响，机械接触式测量装置测量得到的数据会叠加振动噪声，从而影响测量的准确性，并且机械式接触式测量装置通过仿形靴会过滤掉波长较短的波磨及剥落等，可实现波长较短的波磨波磨病害进行铣削修复，但对于波长超出压靴长度的波磨病害达不到理想铣削的效果，无法实现“平短波、削长波”的修复策略。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出了一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置及控制方法，采用非接触式的激光传感器实现钢轨表面病害的检测。同时，基于非接触式激光传感器的钢轨病害检测装置，依据“平短波、削长波”的钢轨铣削原则，提出了基于软件靴的钢轨铣削作业控制方法。

本发明提供如下技术方案：一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置，其包括左单元以及右单元，所述左单元与右单元的一侧设置有铣削装置车体连接板，使得该铣削装置通过车体连接板与车体连接，所述铣削装置与车体连接板之间还设置有垂直移动导轨以及水平移动导轨，所述水平导轨实现钢轨铣削装置在水平方向上的伺服进给，对钢轨的内侧工作面进行铣削，所述垂直导轨实现钢轨铣削装置在垂直方向上的伺服进给调整，对钢轨的顶面工作面进行铣削，使得所述该铣削装置实现横向和垂向铣削，所述左单元与右单元对称设置在钢轨的左右两侧位置，所述左单元对左侧钢轨进行铣削，所述右单元对右侧钢轨进行铣削，所述左单元与右单元的形式与控制系统完全对称。

作为本发明的一种优选技术方案，所述左单元包括铣刀盘、激光扫描组件、压靴、同步带、主轴箱以及主轴电机，所述主轴箱的端面外侧安装有铣刀盘，所述铣刀盘对钢轨直接铣削，且通过控制系统控制水平移动以及垂直移动，所述主轴箱上远离铣刀盘的一侧设置有同步带，使得所述主轴电机通过同步带带动铣刀盘旋转工作，所述主轴电机与同步带之间还设置有减速箱，所述铣刀盘远离主轴箱的一侧端面下方安装有激光扫描组件，所述激光扫描组件对钢轨进行非接触式测量，所述主轴箱的下端面设置有压靴，所述压靴对铣削装置进行辅助支撑。

作为本发明的一种优选技术方案，所述激光扫描组件包括铣前激光测量系统以及铣后激光测量系统，所述铣前激光测量系统对铣削前的钢轨进行扫描测量，所述铣后激光测量系统对铣削后的钢轨进行扫描测量。

作为本发明的一种优选技术方案，所述铣前激光测量系统包括铣前垂向激光扫描仪以及铣前横向激光扫描仪，所述铣前垂向激光扫描仪对钢轨的顶面进行测量，所述铣前横向激光扫描仪对钢轨的内侧工作面进行测量，并通过测量系统得出铣前钢轨的轮廓数据；所述铣后激光测量系统包括铣后垂向激光扫描仪以及铣后横向激光扫描仪，所述铣后垂向激光扫描仪对钢轨的顶面进行测量，所述铣后横向激光扫描仪对钢轨的内侧工作面进行测量，并通过测量系统得出铣后钢轨的轮廓数据。

作为本发明的一种优选技术方案，该铣削装置还包括作业速度检测系统，该所述作业速度控制系统包括钢轨铣磨车转架以及作业测速机构，所述作业测速机构测量车辆的实时走行速度以及累计走行距离，并通过测速轮压紧轨面对作业速度、距离数据进行实时高精度测量，将其反馈至作业控制系统。

作为本发明的一种优选技术方案，一种基于软件靴的钢轨铣削作业的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1：传感器及标定；

步骤2：装置跟随控制策略；

步骤3：铣削作业不同阶段下传感器目标值；

步骤4：基于软件靴的钢轨铣削作业数据处理方法。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置及控制方法，具备以下有益效果：

1、本发明测量机构为非接触式，作业过程中遇到轨缝及剥落等情况，不存在损坏测量机构的风险；

2、本发明的非接触式测量机构，避免了作业切削过程中钢轨振动对传感器数据造成的扰动，可有效提高测量数据准确性；

3、本发明基于激光传感器的非接触式测量系统，应用软件靴钢轨铣削作业控制算法，可以克服机械接触式测量机构无法兼容多波段波磨病害的缺点，真正达到“平短波、削长波”作业效果要求；

4、基于非接触式激光传感器的软件靴铣削作业控制方法，相比传统机械接触式测量方法具有如下优点：

(1)在软件靴长度范围内，把电机的位置值P_i和激光传感器的值V_i之和S_i作为测量钢轨形状轮廓的基础数据，选取S₁…S_N中的高点值作为参考点，来计算软件靴的值，对钢轨轮廓病害数据容错性更好；

(2)对于钢轨短波波磨病害(波长小于W)，W可依据钢轨病害情况调整，基于软件靴的作业算法可以实现钢轨病害直接切除，“平短波”效果更理想；

(3)对于超出软件靴长度的波长波磨，分组软件靴算法通过调整分组最值策略，“削长波”效果更佳；

(4)在分组软件靴的基础上，引入软件惯性约束，可有效避免进刀量突变，保证铣削的平缓性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中基于激光扫描仪的非接触式钢轨轮廓测量系统；

图3为本发明中铣削测速轮与车体转向架连接示意图；

图4为本发明中传感器目标值随作业阶段变化示意图；

图5为本发明中软件靴方法模拟示意图；

图中：1、车体连接板；2、水平移动导轨；3、垂直移动导轨；4、主轴电机；5同步带、；6、铣刀盘；7、主轴箱；8、压靴；9、铣前激光测量系统；91、铣前垂向激光扫描仪；92、铣前横向激光扫描仪；10、铣后激光测量系统；101、铣后垂向激光扫描仪；102、铣后横向激光扫描仪11、钢轨铣磨车转架；12、测速轮。

具体实施方式

参照图1、2，本发明提供一种技术方案：一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置，其包括左单元以及右单元，所述左单元与右单元的一侧设置有铣削装置车体连接板1，使得该铣削装置通过车体连接板1与车体连接，所述铣削装置与车体连接板1之间还设置有垂直移动导轨3以及水平移动导轨2，所述水平移动导轨2实现钢轨铣削装置在水平方向上的伺服进给，对钢轨的内侧工作面进行铣削，所述垂直移动导轨3实现钢轨铣削装置在垂直方向上的伺服进给调整，对钢轨的顶面工作面进行铣削，使得所述该铣削装置实现横向和垂向铣削，所述左单元与右单元对称设置在钢轨的左右两侧位置，所述左单元对左侧钢轨进行铣削，所述右单元对右侧钢轨进行铣削，所述左单元与右单元的形式与控制系统完全对称。

本实施例中，所述左单元包括铣刀盘6、激光扫描组件、压靴8、同步带5、主轴箱7以及主轴电机4，所述主轴箱7的端面外侧安装有铣刀盘6，所述铣刀盘6对钢轨直接铣削，且通过控制系统控制水平移动以及垂直移动，所述主轴箱7上远离铣刀盘6的一侧设置有同步带5，使得所述主轴电机4通过同步带5带动铣刀盘6旋转工作，所述主轴电机4与同步带5之间还设置有减速箱，所述铣刀盘6远离主轴箱7的一侧端面下方安装有激光扫描组件，所述激光扫描组件对钢轨进行非接触式测量，所述主轴箱7的下端面设置有压靴8，所述压靴8对铣削装置进行辅助支撑。

本实施例中，所述激光扫描组件包括铣前激光测量系统9以及铣后激光测量系统10，所述铣前激光测量系统9对铣削前的钢轨进行扫描测量，所述铣后激光测量系统10对铣削后的钢轨进行扫描测量。

本实施例中，所述铣前激光测量系统9包括铣前垂向激光扫描仪91以及铣前横向激光扫描仪92，所述铣前垂向激光扫描仪91对钢轨的顶面进行测量，所述铣前横向激光扫描仪92对钢轨的内侧工作面进行测量，并通过测量系统得出铣前钢轨的轮廓数据；所述铣后激光测量系统10包括铣后垂向激光扫描仪101以及铣后横向激光扫描仪102，所述铣后垂向激光扫描仪101对钢轨的顶面进行测量，所述铣后横向激光扫描仪102对钢轨的内侧工作面进行测量，并通过测量系统得出铣后钢轨的轮廓数据。

参照图3，本实施例中，该铣削装置还包括作业速度检测系统，该所述作业速度控制系统包括钢轨铣磨车转架11以及作业测速机构，所述作业测速机构测量车辆的实时走行速度以及累计走行距离，并通过测速轮12压紧轨面对作业速度、距离数据进行实时高精度测量，将其反馈至作业控制系统。

本实施例中，一种基于软件靴的钢轨铣削作业的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1：传感器及标定；

步骤2：装置跟随控制策略；

步骤3：铣削作业不同阶段下传感器目标值；

步骤4：基于软件靴的钢轨铣削作业数据处理方法。

本实施例中，所述步骤1：传感器及标定中，在设备出厂前，应完成传感器及控制系统标定，标定的传感器的数据记为V₀、电机导轨丝杠的读数记为P₀。

本实施例中，所述步骤2：装置跟随控制策略中，钢轨铣削装置通过车体连接板与钢轨铣磨车连接，采用单边半悬挂的方式安装在车体上，在铣削作业过程中，钢轨铣削装置通过压靴和液压缸共同构成浮动恒压力系统，控制系统在正式作业前保持铣削装置在机车行进时跟随钢轨轮廓，以免发生非预期的碰撞；

当钢轨铣磨车通过弯道时，控制系统控制铣削装置跟随目标钢轨变化；当钢轨铣磨车坡道行驶时，控制系统保持铣削装置与钢轨垂向距离恒定；

用于钢轨轮廓检测的激光扫描仪与钢轨铣削装置机械本体刚性连接，铣削装置实时跟随即为保持传感器测量数据V_Dst恒定，控制策略可以表达为：

P_i+1＝P_i+(V_i-V_Dst) (1)

式(1)中，P_i为i时刻的电机位置值，V_i为i时刻的传感器的位置值，P_i+1为电机i+1时刻的目标位置值。

本实施例中，所述步骤3：铣削作业不同阶段下传感器目标值中，

为叙述方便，引入新的参数变量：

(1)作业跟随阶段：以装置初始位D_IniPos为跟随目标，目标值为：(1)轨距修正和刀偏。为保证铣削装置跟随的安全性，引入铣削偏移量参数，即铣刀盘与钢轨的固定偏移距离。其中：横向偏移量记为轨距修正，垂向偏移量记为刀偏，记为offset。

(2)切深。为控制铣削的深度，引入切深这一参数，记为Depth。切深值越大，进刀量越大。

(3)装置初始位。铣削装置在开始跟随阶段，距轨面的距离，记为D_IniPos。D_IniPos越大，刀盘距钢轨距离越大。

(4)作业初始位。铣削装置在作业初始阶段，距轨面的距离，记为W_IniPos。W_IniPos越大，刀盘距钢轨距离越大。为确保安全，有如下限制：

W_IniPos<D_IniPos (2)

(5)顺坡长度。为保证铣削作业初始段的平缓性，铣削装置从作业初始位W_IniPos到切深为Depth处，需要在一定长度范围内线性完成，把这一长度叫做顺坡长度，记为Length。顺坡切出同理，不再赘述。

(6)切深偏移量。为方便用户在作业过程中实时控制切深，额外引入切深控制量，记为Bias。Bias与Depth一样，对铣削深度进行控制。Bias受用户按钮控制，用户可在作业过程中通过按钮人为改变Bias，以加大或减少铣削深度。

基于上述参数变量，对作业不同阶段的传感器跟随目标设定如下：

V_Dst＝V₀+D_IniPos+offset (3)

(1)作业准备阶段：以作业初始位W_IniPos为跟随目标，目标值为：

V_Dst＝V₀+W_IniPos+offset (4)

(3)顺坡切入阶段：顺坡切入阶段，刀盘的切入值实时动态变化,跟随目标值为：

式中：L_i为当前测速轮里程位置，L₀为开始顺坡切入时里程位置；

参照图4，传感器目标值在铣削过程3、4、5阶段均为线性变化，可以有效避免进刀、出刀过程造成钢轨的台阶出现，保证铣削作业始末段的平缓性。

(4)铣削作业阶段：以设定切深Depth和切深偏移Bias为跟随目标，目标值为：

V_Dst＝V₀+offset-Depth-Bias (6)

(5)顺坡切出阶段：顺坡切出阶段与顺坡切入阶段时相对应，刀盘切入值实时动态变化，目标值为：

式中：L_i为测速轮当前里程位置，L₀为开始顺坡切出时里程位置。

传感器目标值在铣削过程3、4、5阶段均为线性变化，可以有效避免进刀、出刀过程造成钢轨的台阶出现，保证铣削作业始末段的平缓性。

本实施例中，所述步骤4：基于软件靴的钢轨铣削作业数据处理方法中，包括以下算法：

参照图5，(1)软件靴算法，在利用软件算法在软件靴长度范围内虚拟出一个移动靴。当检测到短的钢轨的凹陷时(小于软件靴长度)，软件靴可直接滑过，不做进刀处理；当检测到钢轨凸起点，软件靴做相应的抬升，并控制刀盘对钢轨进行适量的铣削；

假设设置软件靴的长度为L(mm)，铣削作业控制系统周期为T(ms)，铣削作业的过程中，钢轨铣磨车以低恒速行驶，速度为Vol(km/h)，则在一个软件靴的长度范围内有N个点；

激光测量系统与铣削装置主轴箱为刚性连接，横向软件靴长度为L比较短，一般不超过100mm，可用电机位置值P_i与激光传感器的值V_i之和S_i来表达钢轨的形状轮廓：

S_i＝P_i+V_i (9)

选取软件靴的长度为L范围内的N个点中的最大值作为参考点，求取该点的软件靴值：

V’_i＝V_i+(max(S₁…S_n)-S_i) (10)

(2)铣削作业过程中，测量系统可能会有噪声引入，因此提出分组软件靴的改进算法。分组软件靴是把长度为L软件靴范围内的N个点(S₁…S_N)进行分组，分成m组，求取m个组中每个组的最大值，把所有最大值记为R₁…R_m；

然后在集合R₁…R_m中求取最小值，以此来表达该点的软件靴的值：

V’_i＝V_i+(min(R₁…R_m)-S_i) (11)

引入分组软件靴算法后，会对波长一定长度的短波波磨病害直接去除，达到平短波的铣削效果，所能去除的短波长度W为(mm)：

(3)平短波功能

铁标中对短波波磨病害铣后精度要求较高，因此对于一定波长W内的钢轨短波波磨病害，算法提出动态调整分组软件靴算法的组数m的思路，以保证波长小于长度为W的凸起钢轨缺陷直接铣削切除：

(4)惯性约束

为防止铣削过程中发生进刀量突变，从而影响铣削的平顺性精度，软件靴算法在在分组软件靴的基础上，引入惯性约束：

V_i”＝α×V_t'+(1-α)×V_i-1' (14)

α越小，惯量越大，V”_i越平缓，得到的V”_i用于钢轨铣削控制，式(1)就变为：

P_i+1＝P_i+(V”_i-V_Dst) (15)

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置，其包括左单元以及右单元，所述左单元与右单元的一侧设置有钢轨铣削装置车体连接板(1)，使得该钢轨铣削装置通过车体连接板(1)与车体连接，所述钢轨铣削装置与车体连接板(1)之间还设置有垂直移动导轨(3)以及水平移动导轨(2)，所述水平移动导轨(2)实现钢轨铣削装置在水平方向上的伺服进给，对钢轨的内侧工作面进行铣削，所述垂直移动导轨(3)实现钢轨铣削装置在垂直方向上的伺服进给调整，对钢轨的顶面工作面进行铣削，使得所述钢轨铣削装置实现横向和垂向铣削，其特征在于：所述左单元与右单元对称设置在钢轨的左右两侧位置，所述左单元对左侧钢轨进行铣削，所述右单元对右侧钢轨进行铣削，所述左单元与右单元的形式与控制系统完全对称；

所述左单元包括铣刀盘(6)、激光扫描组件、压靴(8)、同步带(5)、主轴箱(7)以及主轴电机(4)，所述主轴箱(7)的端面外侧安装有铣刀盘(6)，所述铣刀盘(6)对钢轨直接铣削，且通过控制系统控制水平移动以及垂直移动，所述主轴箱(7)上远离铣刀盘(6)的一侧设置有同步带(5)，使得所述主轴电机(4)通过同步带(5)带动铣刀盘(6)旋转工作，所述主轴电机(4)与同步带(5)之间还设置有减速箱，所述铣刀盘(6)远离主轴箱(7)的一侧端面下方安装有激光扫描组件，所述激光扫描组件对钢轨进行非接触式测量，所述主轴箱(7)的下端面设置有压靴(8)，所述压靴(8)对钢轨铣削装置进行辅助支撑。

2.根据权利要求1所述的一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置，其特征在于：所述激光扫描组件包括铣前激光测量系统(9)以及铣后激光测量系统(10)，所述铣前激光测量系统(9)对铣削前的钢轨进行扫描测量，所述铣后激光测量系统(10)对铣削后的钢轨进行扫描测量。

3.根据权利要求2所述的一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置，其特征在于：所述铣前激光测量系统(9)包括铣前垂向激光扫描仪(91)以及铣前横向激光扫描仪(92)，所述铣前垂向激光扫描仪(91)对钢轨的顶面进行测量，所述铣前横向激光扫描仪(92)对钢轨的内侧工作面进行测量，并通过测量系统得出铣前钢轨的轮廓数据；所述铣后激光测量系统(10)包括铣后垂向激光扫描仪(101)以及铣后横向激光扫描仪(102)，所述铣后垂向激光扫描仪(101)对钢轨的顶面进行测量，所述铣后横向激光扫描仪(102)对钢轨的内侧工作面进行测量，并通过测量系统得出铣后钢轨的轮廓数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于软件靴的钢轨铣削作业装置，其特征在于：该钢轨铣削装置还包括作业速度控制系统，所述作业速度控制系统包括钢轨铣磨车转架(11)以及作业测速机构，所述作业测速机构测量车辆的实时走行速度以及累计走行距离，并通过测速轮(12)压紧轨面对作业速度、距离数据进行实时高精度测量，将其反馈至作业速度控制系统。

5.一种基于软件靴的钢轨铣削作业的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1：传感器及标定；

步骤2：装置跟随控制策略；

步骤3：铣削作业不同阶段下传感器目标值；

步骤4：基于软件靴的钢轨铣削作业数据处理方法；

所述步骤2：装置跟随控制策略中，钢轨铣削装置通过车体连接板与钢轨铣磨车连接，采用单边半悬挂的方式安装在车体上，在铣削作业过程中，钢轨铣削装置通过压靴和液压缸共同构成浮动恒压力系统，控制系统在正式作业前保持钢轨铣削装置在机车行进时跟随钢轨轮廓；

当钢轨铣磨车通过弯道时，控制系统控制钢轨铣削装置跟随目标钢轨变化；当钢轨铣磨车坡道行驶时，控制系统保持钢轨铣削装置与钢轨垂向距离恒定；

用于钢轨轮廓检测的激光扫描仪与钢轨铣削装置机械本体刚性连接，钢轨铣削装置实时跟随即为保持传感器测量数据V_Dst恒定，控制策略可以表达为：

P_i+1＝P_i+(V_i-V_Dst) (1)

式(1)中，P_i为i时刻的电机位置值，V_i为i时刻的传感器的位置值，P_i+1为电机i+1时刻的目标位置值；

所述步骤3：铣削作业不同阶段下传感器目标值中，对作业不同阶段的传感器跟随目标设定如下：

(1)作业跟随阶段：以装置初始位D_IniPos为跟随目标，目标值为：

V_Dst＝V₀+D_IniPos+offset (2)

(2)作业准备阶段：以作业初始位W_IniPos为跟随目标，目标值为：

V_Dst＝V₀+W_IniPos+offset (3)

(3)顺坡切入阶段：顺坡切入阶段，刀盘的切入值实时动态变化，跟随目标值为：

V_Dst＝V₀+W_Inipos+offset-Delta

式中：offset为刀偏，Depth为切深，D_IniPos为装置初始位，W_IniPos为作业初始位，Length为顺坡长度，Bias为切深偏移量，L_i为当前测速轮里程位置，L₀为开始顺坡切入时里程位置；

(4)铣削作业阶段：以设定切深Depth和切深偏移Bias为跟随目标，目标值为：

V_Dst＝V₀+offset-Depth-Bias (5)

(5)顺坡切出阶段：顺坡切出阶段与顺坡切入阶段时相对应，刀盘切入值实时动态变化，目标值为：

式中：L_i为测速轮当前里程位置，L₀为开始顺坡切出时里程位置；

所述步骤4：基于软件靴的钢轨铣削作业数据处理方法中，其方法如下所示：

(1)软件靴算法，在利用软件算法在软件靴长度范围内虚拟出一个移动靴，当检测到短的钢轨的凹陷时，软件靴可直接滑过，不做进刀处理；当检测到钢轨凸起点，软件靴做相应的抬升，并控制刀盘对钢轨进行适量的铣削；

假设设置软件靴的长度为L，铣削作业速度控制系统周期为T，铣削作业的过程中，钢轨铣磨车以低恒速行驶，速度为Vol，则在一个软件靴的长度范围内有N个点；

激光测量系统与钢轨铣削装置主轴箱为刚性连接，横向软件靴长度为L比较短，不超过100mm，可用电机位置值P_i与激光传感器的值V_i之和S_i来表达钢轨的形状轮廓：

S_i＝P_i+V_i (8)

选取软件靴的长度为L范围内的N个点中的最大值作为参考点，求取该点的软件靴值：

V_i′＝V_i+(max(S₁...S_N)-S_i) (9)

(2)铣削作业过程中，测量系统可能会有噪声引入，因此提出分组软件靴的改进算法；分组软件靴是把长度为L软件靴范围内的N个点进行分组，分成m组，求取m个组中每个组的最大值，把所有最大值记为R₁...R_m；

然后在集合R₁...R_m中求取最小值，以此来表达该点的软件靴的值：

V_i′＝V_i+(min(R₁...R_m)-S_i) (10)

引入分组软件靴算法后，对波长一定长度的短波波磨病害直接去除，所能去除的短波长度W为：

(3)平短波功能

铁标中对短波波磨病害铣后精度要求较高，因此对于一定波长W内的钢轨短波波磨病害，算法提出动态调整分组软件靴算法的组数m的思路，以保证波长小于长度为W的凸起钢轨缺陷直接铣削切除：

(4)惯性约束

为防止铣削过程中发生进刀量突变，从而影响铣削的平顺性精度，软件靴算法在在分组软件靴的基础上，引入惯性约束：

V_i″＝α×V_t′+(1-α)×V_i-1′ (13)

α越小，惯量越大，V_i″越平缓，得到的V_i″用于钢轨铣削控制，式(1)就变为：

P_i+1＝P_i+(V_i″-V_Dst) (14);

所述步骤1：传感器及标定中，在设备出厂前，完成传感器及控制系统标定，标定的传感器的数据记为V₀、电机导轨丝杠的读数记为P₀。

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