CN115193614A - 一种综合作业车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合作业车控制方法，包括以下步骤：S10)当综合作业车进行走行作业时，升降驱动机构带动靠轨涂油机构执行下压靠轨操作，每当检测传感器检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置输出信号控制靠轨涂油机构进行自动涂油作业；S20)同时控制装置根据轨枕螺栓信号、作业走行速度及补砟装置的落砟口距离轨枕螺栓的距离计算到达镐窝的时间，并控制补砟装置对道砟进行定量输送。当落砟口运动至镐窝上方时，控制装置控制道砟从补砟装置下落并回填至镐窝中。本发明能解决现有作业车作业方式单一，各作业单元之间协同性差，无法同时实现轨枕螺栓涂油和自动补砟作业的技术问题。

Description

一种综合作业车控制方法

技术领域

本发明涉及铁路工程机械技术领域，尤其涉及一种用于铁路线路综合作业车的整车走行及核心装置控制方法。

背景技术

截至2019年，我国铁路总里程达到13.9万公里，高铁里程也已达到3.5万公里，承担运量达到客运总量70％，其正常营运对国民出行、商务活动的影响越来越大。为保证铁路的正常运行，通常会定期对其进行大中型维修作业，但是在铁路线路大中修结束后下一个大中修周期到来之前，铁路线路还是会出现螺栓锈蚀、轨枕伤损、道砟翻浆冒泥、道旁杂木丛生等多种病害，同样也需要工务段组织临时维修作业。现阶段铁路线路在进行临修作业时还存在各种缺陷和不足，主要表现为：一是工、电、供各专业段检测、维修自成体系，其检测装置、维修机具、分散作业；二是各种机具机械化程度低、功能单一，多数需肩扛手推、劳动强度大；三是各专业之间相互关联性差，维修天窗利用率较低。

为了降低铁路线路临修过程的劳动强度，提升整体的临修作业效率和天窗利用率，满足维修生产一体化管理需求，需要研制一种可满足多种临修作业于一体的综合作业车，可同时进行螺栓自动涂油、换枕(包括运枕和起吊卸枕)、换砟(包含道岔换砟、翻浆冒泥整治)、捣固窝自动补砟、砍树除草、修理侵限灌木等多种临修作业。由于综合作业车上同时装载多种作业装置，整车走行需要适应不同作业装置的作业需求，同时各装置之间还需要安全的进行协同作业。因此，研制一种综合作业车整车走行及核心装置控制系统，成为保证综合作业车安全、平稳、高效走行及作业的关键所在。

在现有技术中，主要有以下技术方案与本发明相关：

现有技术1为中国铁建高新装备股份有限公司于2018年08月30日申请，并于2018年12月28日公开，公开号为CN 109098050A的中国发明申请。该发明公开了一种铁路枕间道砟回填夯实综合作业车，包括车架，车架上方装有储砟斗，车架下方装有道砟回填夯实装置。该发明与现有技术相比，可同时进行枕上道砟清扫、镐窝回填、道砟夯实养护作业，可同时配置相应的智能化检测控制系统以实现对捣固镐窝的自动回填作业和枕间道砟的自动夯实作业，以及实现定点定量下砟作业和定点夯实作业，从而替代现有人工进行镐窝回填、道砟夯实养护作业，不仅大幅节约人力成本，且能大幅提高养护作业效率。

现有技术2为中国铁建高新装备股份有限公司、中国铁路总公司于2019年01月25日申请，并于2020年03月27日公告，公告号为CN210194356U的中国实用新型专利。该实用新型公开了一种镐窝回填车，包括车体和镐窝回填装置，车体上装有补砟装置，补砟装置包括吊臂、抓斗，补砟装置向镐窝回填装置内补充石砟。该实用新型的镐窝回填车能够自动对捣固作业形成的镐窝进行定点、定量回填，省去了人工回填镐窝所需人力和工时，节约了人工成本。当石砟堆积于坡底时采用坡底取砟模式，通过吊臂将砟斗运动到坡底位置，抓取石砟，运送到砟斗内；当坡底没有石砟时，采用边坡取砟模式，通过侧犁拢起边坡石砟，将抓斗运动到边坡位置抓取石砟，运送到砟斗内。抓取石砟时抓斗底部沿着边坡角度，不破坏边坡形状；如不慎破坏了边坡形状，可采用侧犁进行边坡整形，恢复边坡形状。

现有技术3为淮南矿业(集团)有限责任公司于2021年09月24日申请，并于2021年12月10日公开，公开号为CN113769920A的中国发明申请。该发明公开了一种轨枕螺栓自动喷涂油装置和喷涂油方法，安装支架安装在捣固车的起拨道装置上；安装底板固定安装在安装支架上，安装支架开设有腔体，丝杠转动安装在腔体内，电机安装在安装支架的一端，且电机与丝杠连接；滑块设置在腔体内且与丝杠螺纹连接，限位件贴合设置在安装底板的一侧，且限位件与滑块连接；限位件具有向下的安装柱，第三接近开关和喷油嘴安装在安装柱上；油路风路系统与喷油嘴连接；控制系统与第一接近开关、第二接近开关、第三接近开关和油路风路系统连接。该发明通过第三接近开关实现对轨枕螺栓的自动定位、控制系统控制喷油嘴对轨枕螺栓进行自动喷涂，达到对轨枕螺栓自动化喷涂的目的。

然而，上述现有技术1-3还存在作业类型相对单一，无法满足多用途综合作业需求，尤其是无法满足多种作业装置协同控制的技术缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种综合作业车控制方法，以解决现有作业车作业车作业方式单一，各作业单元之间协同性差，无法同时实现轨枕螺栓涂油和自动补砟作业的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种综合作业车控制方法的技术实现方案，综合作业车控制方法，包括以下步骤：

S10)当综合作业车进行走行作业时，升降驱动机构带动靠轨涂油机构执行下压靠轨操作，每当检测传感器检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置输出信号控制靠轨涂油机构进行自动涂油作业；

S20)同时所述控制装置根据轨枕螺栓信号、作业走行速度及补砟装置的落砟口距离轨枕螺栓的距离计算到达镐窝的时间，并控制补砟装置对道砟进行定量输送。当落砟口运动至镐窝上方时，所述控制装置控制道砟从补砟装置下落并回填至镐窝中。

进一步地，在所述综合作业车的车架底部，所述补砟装置的作业前端安装涂油装置。

所述步骤S10)包括：

所述控制装置在对涂油装置进行作业控制时，首先对所述升降驱动机构进行解锁，再控制升降驱动机构伸出并下降。当所述升降驱动机构下降至靠轨轮接近钢轨时，高度传感器检测到钢轨信号，所述控制装置根据钢轨信号控制靠轨驱动机构带动靠轨轮执行自动靠轨操作。在所述靠轨轮靠轨成功后启动轨枕螺栓涂油作业功能，所述控制装置能根据采集到的油箱温度、液位传感信号进行启动逻辑判断，满足启动条件后控制油箱内部的防锈油液压泵启动，然后控制综合作业车工作于低恒速行车模式下。在所述综合作业车走行过程中每当检测传感器检测到一次轨枕螺栓信号，则所述控制装置自动输出控制信号打开一次喷油组件的涂油电磁阀进行自动涂油作业。所述控制装置能根据不同作业行车速度自动匹配喷油组件的喷油时长、延迟时间，确保不同作业速度下的定点定量涂油作业。涂油作业完成后，所述控制装置控制升降驱动机构上升并锁定，同时控制油箱的防锈油液压泵停止工作。

进一步地，所述步骤S10)包括：

综合作业车到达作业地点后，在进行涂油作业前，先打开锁定机构。位于左右两侧的升降驱动机构同步伸出，通过带动主机架将涂油靠轨机构下放。当涂油靠轨机构的靠轨轮组件接触钢轨后，靠轨驱动机构释放压力，靠轨轮组件在压簧的作用下移动，并确保靠轨轮组件的靠轨轮的轮缘与钢轨的内侧面接触，以完成靠轨动作。所述涂油靠轨机构的喷油组件开启轨枕螺栓信号检测及喷嘴控制。完成涂油作业后，所述靠轨驱动机构拉伸，带动靠轨轮脱离钢轨的内侧面，所述升降驱动机构带动涂油靠轨机构提升，所述靠轨驱动机构释放压力，靠轨轮组件在压簧的作用下移动，将所述锁定机构与主机架锁定。

进一步地，将两组喷油组件彼此对称地设置于所述靠轨轮组件的左右两侧，该两组喷油组件的检测传感器及喷嘴相对于钢轨的左右两侧呈交叉对称结构安装。当位于内侧的检测传感器检测到内侧轨枕螺栓的信号时，控制外侧的喷嘴开启。当位于外侧的检测传感器检测到外侧轨枕螺栓的信号时，控制内侧的喷嘴开启。

进一步地，在涂油作业过程中，当所述喷油组件在线路上遇到障碍物时，由摆杆与喷油组件形成的连杆机构沿线路方向前后摆动以实现避障。在通过所述障碍物后，所述摆杆在扭簧的作用下完成复位。

进一步地，当所述涂油装置在曲线作业时，车架的中心相对与钢轨的中心发生偏移，此时通过导向机构及拉伸机构实现适应性横向偏摆，以确保靠轨轮组件始终与钢轨接触，以实现曲线作业。

进一步地，当所述涂油装置在曲线作业时，所述靠轨涂油机构的横移量Δx与倾角θ的关系根据以下公式计算：

其中，a为上转动点到导柱的距离，h为上转动点与下转动点在垂直方向上的距离，θ为导柱倾斜的角度，b为上转动点到下转动点的距离，c为下转动点到a的距离，θ₁为b与水平方向的夹角，θ₂为b与c的夹角，Δx为a转过θ角度时，下转动点在水平方向的横移距离，R为线路弯道的半径，L为综合作业车前车轮A点与后车轮C点之间的距离，B点为涂油装置的安装位置，L₁为过B点作线段AC的垂线，垂足与点A之间的距离。

进一步地，所述步骤S20)包括：

在所述综合作业车的车架上安装实现道砟回填的补砟装置。所述控制装置在对补砟装置进行作业控制时，首先对升降驱动机构进行解锁，再控制升降驱动机构伸出并下降至靠轨轮接触到钢轨表面并保持靠轨成功状态。启动自动补砟作业功能，所述控制装置输出信号控制第二动力机构供电，并与所述第二动力机构建立通信，同时所述控制装置读取第二动力机构的信号判断其工作是否正常。所述控制装置建立完成与第二动力机构的通信后，控制综合作业车工作于低恒速行车模式下，所述综合作业车走行的同时所述第二动力机构同步启动并将道砟定量输送至落砟斗。综合作业车走行过程中，当检测传感器检测到一次轨枕螺栓信号时，所述控制装置进行延时计算，使得落砟口运动至检测信号对应轨枕螺栓所在轨枕中间的位置时，所述控制装置输出信号控制落砟阀门打开一次进行自动补砟作业，道砟从落砟斗中落入镐窝中。

进一步地，所述步骤S20)包括：

综合作业车连续行驶，当落砟口位于镐窝的正上方时，控制装置输出触发信号控制阀门驱动机构驱动落砟阀门打开，道砟从落砟斗中落入镐窝中，当落砟完毕后落砟阀门关闭。所述控制装置同时根据前方检测传感器所测下一组轨枕的间距，推断下一组四个镐窝的距离，再结合根据作业车速计算出经过下一组四个镐窝所需时间，并自动调节第二动力机构的转速。道砟斗中的道砟经皮带输送落入分砟斗，进而落入落砟斗，直至落砟斗经过下一组四个镐窝的上方时，所述控制装置输出触发信号控制落砟阀门打开，进行下一次补砟作业。如此反复，实现所述综合作业车在连续行驶过程中的自动精准补砟。

进一步地，所述输送机构采用皮带输送方式，并包括第二动力机构、减速机构、皮带及滚筒。通过所述第二动力机构带动减速机构，进而带动皮带滚动，所述滚筒用于对皮带的滚动进行动力传动。所述第二动力机构带动减速机构旋转时，所述皮带将道砟从出砟口处输送出来，所述道砟落入分砟斗后均分落入下方的落砟斗。通过控制所述第二动力机构的转动圈数控制皮带输送的距离，从而实现单次定量取砟。

进一步地，在所述分砟斗上安装横移机构，所述横移机构包括丝杠模组及横移驱动机构。将所述落砟斗通过支撑滚轮安装于分砟斗上，并在所述分砟斗上设置垂向限位块。将所述落砟斗通过横向推杆与丝杠模组的滑台相连接，通过所述横移驱动机构带动丝杠模组的丝杠转动，通过所述丝杠转动带动滑台横向移动，所述落砟斗跟随滑台的移动实现横向位移。

进一步地，当轨道为直线时，通过所述丝杠模组将落砟斗定位于居中位置，四个落砟口分别位于所述镐窝的正上方。当轨道为曲线时，通过前方检测传感器测量并由控制装置给定的镐窝偏离信号控制丝杠模组带动落砟斗进行横向移动以调整横向位置，使道砟准确落入镐窝内。

进一步地，所述控制装置通过皮带的运行速度、作业车速，以及道砟斗的出砟口截面积进行关联控制，实现定量补砟。当道砟斗的下部设置截面积为A＝B×H的出砟口，皮带的运行速度为V₀，作业车速为V₁时，所述检测传感器检测到两个相邻轨枕的间距为S，则距离下次补砟的时间T＝S/V₁，在此期间皮带的运行距离L＝V₀×T，则下次补砟量为V＝A×L。在补砟作业过程中将V、B、H作为定量，所述控制装置根据作业车速V₁的变化计算出皮带的运行速度V₀，并通过所述第二动力机构调整皮带的运行速度V₀。

进一步地，当所述综合作业车向II端行车时，先检测轨枕螺栓后进行补砟动作，每一次检测传感器检测到轨枕螺栓的时间记为t_i，i＝1，2，...，N，t₁＝0s。假设控制装置、补砟装置的结构综合响应延迟时间为Δt，每次落砟口打开的时间记为t_oi，i＝1，2，...，N，落砟口打开时的车速为V_oi，则落砟口到达第i个轨枕螺栓前方的轨枕中间时，满足以下公式：

其中，L_r为检测传感器至落砟口的距离，V_II(t)为向II端行车的速度，h为道砟从落砟口下落至镐窝的高度，g为重力加速度。

通过实施上述本发明提供的综合作业车控制方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明综合作业车控制方法，集多种作业功能于一体并进行集中控制，不但实现各装置及作业行车的各种功能控制，同时使得各种装置之间有序工作，大大提升了铁路临修作业的作业效率；

(2)本发明综合作业车控制方法，以整车控制系统为基础，对涂油装置和补砟装置进行集中控制，不但便于两个装置检测信息的互通共享，而且无需额外配套涂油和补砟装置控制系统，降低了装置的整体研发成本；

(3)本发明综合作业车控制方法，基于PWM输出的静液压高速以及低恒速行车控制，对装置作业、运输过程中的安全监测，以及施工过程的安全联锁控制，有效地保障了整车作业及运输过程中的设备安全，同时也确保作业过程的安全施工；

(4)本发明综合作业车控制方法，采用螺栓检测、轨道弯曲半径检测及横移控制、差速补偿、液压低恒速控制等方法，实现了不同行车速度下的连续式定点定量涂油补砟作业，相关技术应用效果较佳；

(5)本发明综合作业车控制方法，能够实现综合作业车整车功能控制，主要控制对象有发动机、液压走行系统、涂油装置、补砟装置、多功能作业臂、起重臂等设备，能够很好地实现各作业功能单元之间的协同。

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它的实施例。

图1是本发明控制方法所应用的综合作业车一种具体实施例的结构示意侧视图；

图2是本发明控制方法所应用的综合作业车一种具体实施例的结构示意俯视图；

图3是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例的系统结构框图；

图4是本发明控制方法所应用的综合作业车一种具体实施例的局部横向结构示意图；

图5是本发明控制方法所应用的综合作业车一种具体实施例的局部纵向结构示意图；

图6是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的立体结构示意图；

图7是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的结构示意主视图；

图8是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的导向机构结构示意图；

图9是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的拉伸机构结构示意图；

图10是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的第一固定架结构示意图；

图11是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的横梁结构示意图；

图12是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的靠轨机构结构示意图；

图13是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的喷油组件在第一种视角下的结构示意图；

图14是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的喷油组件在第二种视角下的结构示意图；

图15是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的喷油组件在第三种视角下的结构示意图；

图16是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的喷油组件在第四种视角下的结构示意图；

图17是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的靠轨轮组件结构示意图；

图18是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置的锁定机构结构示意图；

图19是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置走行轮靠轨的动作过程示意图1；

图20是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置走行轮靠轨的动作过程示意图2；

图21是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置喷油组件避障的动作过程示意图1；

图22是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置喷油组件避障的动作过程示意图2；

图23是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置在曲线作业中适应横向偏摆的动作示意图；

图24是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置曲线作业的动作原理示意图；

图25是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置横移的原理示意图；

图26是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置横移的倾角—矢距/转弯半径曲线示意图1；

图27是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中涂油装置横移的倾角—矢距/转弯半径曲线示意图2；

图28是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例的补砟装置横向布置结构示意图；

图29是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例的补砟装置纵向布置结构示意图；

图30是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中补砟装置的插拔阀结构示意图；

图31是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中补砟装置分砟斗与落砟斗的安装结构示意图；

图32是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中补砟装置分砟斗与落砟斗在另一视角下的安装结构示意图；

图33是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中补砟装置分砟斗与落砟斗的安装结构示意图；

图34是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例中补砟装置分砟斗与落砟斗在另一视角下的安装结构示意图；

图35是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例的补砟装置定量补砟原理示意图；

图36是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例在另一视角下的补砟装置定量补砟原理示意图；

图37是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例的补砟装置差速补偿原理示意图；

图38是本发明方法所基于的综合作业车控制系统一种具体实施例的系统原理框图；

图中：1-升降驱动机构，2-防脱链，3-主机架，31-导向机构，311-导柱，312-保护罩，313-导套，314-第一安装座，315-倾角传感器，32-拉伸机构，321-第二安装座，322-拉簧，323-销轴，33-第一固定架，331-连接板，332-安装孔，333-纵梁，334-定位孔，335-主横梁，34-横梁，341-第一铰接座，342-第二铰接座，343-挂环，344-主梁，345-定位销柱，346-防脱链接口，4-靠轨涂油机构，41-靠轨驱动机构，42-第二固定架，43-喷油组件，431-防护罩，432-检测传感器，433-喷嘴，434-第三安装座，44-靠轨轮组件，441-滑架，442-转轴，443-轴压板，444-套管，445-传感器安装板，446-靠轨轮，45-压簧，46-扭簧，47-摆杆，48-高度传感器，49-横向导柱，5-锁定机构，51-第四安装座，52-第五安装座，53-锁紧驱动机构，54-挂钩，6-道砟斗，61-出砟口，7-插板阀，71-框架，72-转动门，73-插板，74-丝杠，75-第一动力机构，76-下砟口，8-输送机构，81-第二动力机构，82-减速机构，83-皮带，84-滚筒，9-分砟斗，91-横移机构，92-丝杠模组，93-横移驱动机构，94-横移推杆，95-垂向限位块，96-支撑滚轮，10-落砟斗，101-落砟阀门，102-阀门驱动机构，103-落砟口，20-钢轨，30-道砟，40-轨枕，50-轨枕螺栓，60-道床，70-镐窝，80-障碍物，90-输油管，100-综合作业车，200-涂油装置，300-补砟装置，400-控制装置，500-多功能作业臂，600-起重臂，700-车架，800-司机控制室，900-油箱。

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38所示，给出了本发明综合作业车控制方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

综合作业车100是一种适用于铁路线路临修作业的轨道工程车辆，其整车各功能机构布局如附图1和附图2所示。综合作业车100主要包括车架700、一体化的司机控制室800、多功能作业臂500、起重臂600、补砟装置300、涂油装置200、发动机、液压系统、车轮及转向架等机构组成。其中，车架700为各个机构提供安装及支撑；发动机为整车的动力源，为整车供电及驱动液压系统的液压泵；液压系统、车轮及转向架为整车走行部主要机构，同时液压系统还为多功能作业臂500及起重臂600提供液压动力；多功能作业臂500是一种可利用快换接头实现多种作业机具(换枕器、钻孔机、扒砟链、捣固头、破碎机、除草机等)切换作业的装置；起重臂600主要用于钢轨更换时物料吊装；涂油装置200用于轨枕螺栓50锈蚀后涂油保养；补砟装置300用于捣固作业后捣窝自动回补作业；一体化的司机控制室800则是整车的控制中枢。

如附图3所示，为综合作业车100的整车控制网络系统的系统结构框图。控制装置400根据外围需要采集的信号数量以及需要输出控制的信号数量，采用若干个不同类型的控制模块(主控模块、数字量输入、模拟量输入、数字量输出、模拟量输出、液压控制等模块)进行组合构架而成。主控模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、模拟量输出模块、显示模块及液压控制模块之间通过CAN总线实现互连通信。组建完成的网络控制系统(即控制装置400)，需要对上述的发动机、液压走行系统、辅助系统、补砟装置300、涂油装置200进行直接控制，以实现整车高速、作业走行及涂油补砟作业。同时，还需要对多功能作业臂500、起重臂600进行供电、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络的简称)通讯以及硬线通信，进而实现对这两个机构的授权控制及运动状态显示。一体化的司机控制室800是综合作业车100的整车走行及作业装置网络控制系统(即控制装置400)的硬件承载，主要用于安装布局电气元器件，同时为操作人员提供密闭作业空间。

综合作业车100的行车及核心装置控制系统涉及的控制对象主要有发动机、液压走行系统、涂油装置200、补砟装置300、多功能作业臂500、起重臂600、辅助系统及远程诊断系统等。其中，发动机和走行液压系统基本构成正常的主要动力源，在司机控制室800的司机台上首先可以对发动机进行启停控制，然后可以在操作面板上进行挂挡、行车方向、行车模式等操作，最后只需要推动油门手柄或按下走行确认开关，即可实现综合作业车100在不同模式下的行车控制。而行车模式分为高速走行、作业走行及应急走行三种。长距离行车时采用高速行车模式，作业走行分为低恒速(例如：1km/h、3km/h、5km/h、7km/h、10km/h五种恒速可选)，以及任意10km/h以下作业低速两种。涂油及补砟作业时采用低恒速行车，在低恒速作业模式下控制装置400输出PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制的简称)波控制液压马达内的比例电磁阀，并实时采集车速、液压系统压力、温度等参数进行PID(Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分控制的简称)负反馈调节以确保马达转速恒定，进而确保综合作业车100按照设定的速度稳定行车，稳定的车速以便于实现自动定点涂油及补砟作业。多功能作业臂500及起重臂600的作业可以采用任意10km/h以下作业低速方式行车，以便于施工操作人员在两个装置操作室内按照实际需求进行车速控制。应急行车模式则是在系统故障时采用，以确保综合作业车100故障时驶离铁路线，避免造成铁路无法正常运行。在发动机及液压走行控制过程中，司机台上的显示模块(即显示器)还会对发动机及液压系统的重要参数进行实时显示。

涂油装置200及补砟装置300均需要在低恒速行车模式下进行作业控制，并且控制装置400会对涂油装置200及补砟装置300的所有功能进行全面控制。

实施例1

一种本发明所基于的综合作业车控制系统的实施例，具体包括：

安装于综合作业车100的车架700上的补砟装置300，如附图29所示；

安装于车架700的底部，并位于补砟装置300作业前端的涂油装置200，如附图4所示；

以及用于对补砟装置300及涂油装置200分别进行控制的控制装置400，如附图38所示。

涂油装置200包括升降驱动机构1及靠轨涂油机构4，靠轨涂油机构4的喷油组件43包括检测传感器432。

当综合作业车100进行走行作业时，升降驱动机构1带动靠轨涂油机构4的靠轨轮组件44执行下压靠轨操作，每当检测传感器432检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置400输出信号控制靠轨涂油机构4进行自动涂油作业；

同时控制装置400根据轨枕螺栓信号、作业走行速度及补砟装置300的落砟口103距离轨枕螺栓50的距离计算到达镐窝70的时间，并控制补砟装置300对道砟30进行定量输送。当落砟口103运动至镐窝70的上方时，控制装置400控制道砟30从补砟装置300下落并回填至镐窝70中。

如附图6所示，涂油装置200还包括主机架3及锁定机构5。主机架3进一步包括第一固定架33及横梁34，第一固定架33安装于车架700的底部，如附图7所示。升降驱动机构1的上部与车架700连接，下部与横梁34连接，横梁34能在升降驱动机构1的带动下相对于第一固定架33进行升降运动。靠轨涂油机构4安装于横梁34沿长度方向(如附图4、6和7中W所示方向)的左右两侧，用于实现靠轨走行及轨枕螺栓50的涂油作业。锁定机构5设置于横梁34上，用于非作业模式下第一固定架33与横梁34的锁定。

如附图7所示，主机架3还包括导向机构31及拉伸机构32，导向机构31分别与第一固定架33及横梁34铰接，拉伸机构32连接于第一固定架33与导向机构31之间。升降驱动机构1的上部与车架200铰接，下部与横梁34铰接。导向机构31用于横梁34在升降过程中的导向，在横移过程中的支撑，以及在走行过程中的牵引。如附图8所示，导向机构31进一步包括导柱311、保护罩312、导套313及第一安装座314，第一安装座314上安装有倾角传感器315。保护罩312套设于导柱311的外部，导套313套设于保护罩312上。第一安装座314固定于导套313的外侧部，导柱311的下部与横梁34铰接，第一安装座314与第一固定架33铰接。如附图9所示，拉伸机构32包括第二安装座321、拉簧322及销轴323，拉簧322沿长度方向的两端均通过销轴323与第二安装座321相连。拉簧322的一端通过第二安装座321固定于第一安装座314上，另一端通过另一个第二安装座321固定于第一固定架33上，用于导向机构31偏摆时的限位及复位。

如附图10所示，第一固定架33为金属零件焊接而成，呈左右对称的H型一体式部件，并包括纵梁333及主横梁335，纵梁333设置于主横梁335沿长度方向(如附图10中W所示方向)的两端。纵梁333沿长度方向的一端设置有定位孔334，另一端设置有连接板331。主横梁335沿长度方向的两端均设置有安装孔332。第一安装座314铰接于安装孔332，拉簧322的一端通过第二安装座321固定于纵梁333的外侧部。锁定机构5设置于主横梁335上。如附图11所示，横梁34进一步包括主梁344，以及沿横向(如附图11中W所示方向)呈左右对称设置于主梁344上的挂环343、定位销柱345及第二铰接座342。主梁344沿横向的两端设置有与升降驱动机构1相连的第一铰接座341。导柱311的下部通过第二铰接座342与主梁344相连，挂环343用于非作业模式下与锁定机构5的挂接。定位销柱345与纵梁333下部的定位孔334配合，用于实现横梁34在升起过程中主梁344与第一固定架33的快速定位。轨枕螺栓涂油装置100还包括防脱链2，防脱链2的上端与车架200连接，下端在非作业模式下能通过防脱链接口346与横梁34连接，以实现靠轨涂油机构4的防脱防掉。

靠轨涂油机构4沿横向呈左右对称地安装于横梁34的两端下部，并进一步包括靠轨驱动机构41、第二固定架42、压簧45、扭簧46及摆杆47，如附图12所示。第二固定架42上设置有横向导柱49并安装于横梁34的下方，靠轨轮组件44可活动地设置于横向导柱49上。靠轨驱动机构41设置于第二固定架42与靠轨轮组件44之间，通过靠轨驱动机构41带动靠轨轮组件44沿横向导柱49(如附图12中W所示方向)移动以实现靠轨轮组件44的靠轨动作。摆杆47的一端通过转轴442可活动地安装于靠轨轮组件44上，另一端与喷油组件43铰接，用于实现喷油组件43的摆动及复位。喷油组件43用于轨枕螺栓600的检测定位及涂油作业。靠轨轮组件44上安装有用于测量靠轨涂油机构4与钢轨20轨面之间距离的高度传感器48。压簧45设置于横向导柱49上，并位于第二固定架42与靠轨轮组件44之间，为靠轨轮组件44提供靠轨压力。扭簧46设置于转轴442上，并位于靠轨轮组件44与摆杆47之间，为摆杆47复位提供回复力。

如附图13至附图16所示，喷油组件43还进一步包括防护罩431、喷嘴433及第三安装座434。第三安装座434安装于防护罩431的内部，喷嘴433安装于第三安装座434上并通过输油管90与油箱900相连，如附图5所示。检测传感器432安装于防护罩431的内部，用于轨枕螺栓50的检测定位。两组喷油组件43彼此对称地设置于靠轨轮组件44的左右两侧，该两组喷油组件43的检测传感器432及喷嘴433相对于钢轨20的左右两侧呈交叉对称结构安装。当位于钢轨20一侧的检测传感器432检测到轨枕螺栓信号，控制装置400根据该轨枕螺栓信号向位于钢轨20另一侧且与该检测传感器432处于同一横向水平面的喷嘴433发出控制信号以实现喷油操作。如附图17所示，靠轨轮组件44进一步包括滑架441、轴压板443、套管444、传感器安装板445及靠轨轮446。滑架441及套管444组成靠轨轮446的安装框架，套管444套设于横向导柱49上。两根转轴442分别设置于滑架441的前后两侧，靠轨轮446通过轴压板443可活动地安装于滑架441上。传感器安装板445设置于滑架441的前侧，用于安装高度传感器48。

如附图17所示，靠轨轮组件44进一步包括滑架441、轴压板443、套管444、传感器安装板445及靠轨轮446。滑架441及套管444组成靠轨轮446的安装框架，套管444套设于横向导柱49上。两根转轴442分别设置于滑架441的前后两侧，靠轨轮446通过轴压板443可活动地安装于滑架441上。传感器安装板445设置于滑架441的前侧，用于安装高度传感器48，高度传感器48用于提供靠轨轮446下放到位的信号反馈。靠轨驱动机构41提供压簧45的预压力，使得靠轨轮446能够沿附图17中W所示方向准确靠轨。

如附图18所示，锁定机构5进一步包括第四安装座51、第五安装座52、锁紧驱动机构53及挂钩54。挂钩54与第五安装座52铰接相连并通过第五安装座52安装于主横梁335的底部。锁紧驱动机构53的一端与第四安装座51铰接相连并通过第四安装座51安装于主横梁335的前或后侧面，另一端与挂钩54铰接相连，通过锁紧驱动机构53的伸缩实现对横梁34的锁定与解锁。两套锁定机构5呈左右对称式结构安装于横梁34的前后两侧(也可以安装于同一侧)，通过锁紧驱动机构53的伸缩实现横梁34的锁定与解锁。第四安装座51通过螺栓安装于第一固定架33的横梁34前部或后部，用于安装锁紧驱动机构53。第五安装座52通过螺栓安装于第一固定架33的横梁34下部，用于安装挂钩54。锁紧驱动机构53的缸体铰接安装于第四安装座51上，推杆的前部则通过销轴与挂钩54铰接，通过伸缩实现挂钩54的旋转。挂钩54通过销轴与第五安装座52连接，在锁定状态下与横梁34上的挂环343锁合。

在本实施例中，包括升降驱动机构1、靠轨驱动机构41、锁紧驱动机构53在内的动力装置可以采用气缸、液压缸、电缸等直线推杆类动力装置。高度传感器48和检测传感器432的类型可以灵活选择，在同样的结构形式下，可以选择激光式、电感式、接近开关式等方式。拉簧322用于实现导向机构31的偏摆限位及复位功能，橡胶或其它弹性元件也可实现该功能。横梁34与第一固定架33之间的配合采用纵梁333下部设置定位孔334，横梁34上设置定位销柱345的方式，也可以采用在横梁34上开孔的方式实现类似功能。在本实施例中，靠轨机构和喷油组件均可独立作业于同一轨枕500上的轨枕螺栓600，采用类似结构和作业方式，而仅在靠轨轮个数或喷嘴个数上进行扩展的方案均属于本发明请求保护的范围。

一般地，在对线路进行道砟捣固作业后，在每根钢轨20两旁的两根轨枕40之间的道床60区域会形成两个镐窝70，因此在两根钢轨20的两根轨枕40之间将形成4个镐窝70。为了解决该技术问题，本发明具体实施例针对轨道线路捣固后形成的镐窝70，利用补砟装置300进行补砟回填。

如附图28和附图29所示，补砟装置300进一步包括：

安装于车架700上，用于容纳道砟30的道砟斗6；

设置于道砟斗6下方的输送机构8，通过控制输送机构8的传输距离对道砟斗6中的道砟30进行定量输送；

以及设置于输送机构8下方的落砟斗10，控制道砟30下落并回填至镐窝70中，以实现道砟30的单次定量回填。

补砟装置300还包括连接于道砟斗6下方出砟口61与输送机构8之间的插板阀7，用于控制道砟斗6中的道砟30下落至输送机构8。补砟装置300还包括连接于输送机构8与落砟斗10之间的分砟斗9，用于对输送机构8定量输送的道砟30进行分配。落砟斗10的下方设置有落砟阀门101，落砟斗10与落砟阀门101之间铰接设置有阀门驱动机构102。当落砟斗10的落砟口103朝向镐窝70上方时，控制装置400输出信号控制阀门驱动机构102动作，落砟阀门101在阀门驱动机构102(可以具体采用电机、气缸、油缸或电缸)的推动下开启，道砟30落入镐窝70。随后，控制装置400输出信号至阀门驱动机构102以控制落砟阀门101关闭，道砟30继续落入分砟斗9，以重复下一次补砟作业。通过设置落砟阀门101，可以实现间歇补砟情况下阀门驱动机构102的连续运转，从而避免其频繁启停，同时实现补砟回填时道砟30下落的精确定位。

道砟斗6的下部沿横向(如附图28中W所示方向，如附图29中L所示方向为纵向)进一步对称地形成有两个相同的倒锥形斗口，该斗口连接出砟口61，分别用于两根钢轨20两旁的镐窝70补砟。每个出砟口61的下方均设置有一个插板阀7，插板阀7的下方设置有一套输送机构8。输送机构8的下方设置有两个分砟斗9，该两个分砟斗9的下方均分别设置有一个落砟斗10，如附图34所示。落砟斗10在横向的布置分别对应于每两根轨枕40之间的四个镐窝70。输送机构8定量输送的道砟30通过所述分砟斗9分配为两部分，再经过落砟斗10下落并回填至镐窝70中。

如附图30所示，插板阀7进一步包括框架71、转动门72、插板73及第一动力机构75。插板73设置于框架71的中空底部一侧，并部分封闭框架71的底部，转动门72可活动地设置于框架71的另一侧。第一动力机构75与插板73可活动地相连，通过第一动力机构75能带动插板73沿框架71的长度方向(如附图30中L所示方向)移动。第一动力机构75可以具体采用手轮、丝杠及滑块组合结构，丝杠74的一端连接手轮，另一端与带有内螺纹的滑块相配合，滑块固定在插板73上。当插板73及转动门72处于打开状态，第二动力机构81带动减速机构82旋转时，皮带83将道砟30从出砟口61处输送出来，道砟30落入分砟斗9后均分落入下方的落砟斗10。控制装置400通过控制第二动力机构81的转动圈数控制皮带83输送的距离，从而实现单次定量取砟。

如附图29所示，输送机构8采用皮带输送结构，并进一步包括第二动力机构81、减速机构82、皮带83及滚筒84。通过第二动力机构81(可以具体采用调速电机)带动减速机构82，进而带动皮带83滚动，滚筒84用于对皮带83的滚动进行动力传动。当补砟装置300出现故障需要进行维护时，通过关闭插板73及转动门72能关闭插板阀7的下砟口76，以保证维护作业时道砟30不会滑出。根据铁路碎石道砟标准，道砟200的尺寸从16mm至63mm，由于尺寸范围较大，因此皮带传动机构不仅要完成道砟200的输送还需要防止其卡死。

如附图31、32及33所示，分砟斗9上安装有横移机构91，横移机构91进一步包括丝杠模组92及横移驱动机构93，落砟斗10通过支撑滚轮96安装于分砟斗9上，分砟斗9上还设置有垂向限位块95。落砟斗10通过横移推杆94与丝杠模组92的滑台相连接，横移驱动机构93(可以具体采用电机、气缸、油缸或电缸)带动丝杠模组92的丝杠转动，丝杠转动带动滑台横向(如附图31和附图32中W所示方向)移动，落砟斗10跟随滑台的移动实现横向位移。补砟装置300的控制可以具体采用落砟口103随涂油装置200的弯曲半径自动跟随横移控制。当轨道为直线时，通过丝杠模组92将落砟斗10定位于居中位置，四个落砟口103分别位于镐窝70的正上方。当轨道为曲线时，通过前方检测传感器432测量并由控制装置400给定的镐窝偏离信号控制丝杠模组92带动落砟斗10进行横向移动以调整横向位置，使道砟30准确落入镐窝70内，实现通过曲线作业时的偏移补砟。

综合作业车100的整车走行及核心装置控制系统还配备了4G(第四代移动通信的简称)模块，整车所有故障信息都可以通过显示模块的CAN总线发送至4G模块，4G模块再将信息通过无线以太网发送至云端，地面端可以通过访问云端数据库查询车辆的历史故障信息。控制装置400还可以进行照明、鸣笛、空调、风扇、电热玻璃加热、雨刮、喷水等行车辅助功能的供电及控制。

多功能作业臂500及起重臂600均为综合作业中十分关键的作业装置，且两种作业臂均设置有独立的操作控制室和本地控制系统，一体化的司机控制室800主要对多功能作业臂500及起重臂600进行授权控制和运动状态显示。在对这两种作业臂进行控制时，首先拨动配电柜的相应开关为相应的作业臂供电，然后在相应的显示界面点击使能按钮，对应的作业臂控制系统便能获得行车控制权和作业控制权，获得权限的作业臂可以通过CAN总线向一体化的司机控制室800发送行车请求信号(发送挂档、方向、车速等参数)，由司机控制室800中的控制装置400进行相关逻辑运算后响应输出控制行车，作业过程中司机控制室800中司机台的显示模块显示界面还会实时显示两种作业臂的实时动作状态和故障信息，不同作业装置之间的授权控制避免了相互干扰和发生碰撞的风险。

本发明实施例1给出了一种综合作业车100的整车走行及核心装置控制系统，采用一体化的司机控制室800实现整车作业及正常走行控制，同时控制车载的涂油装置200、补砟装置300，以及授权控制多功能作业臂500、起重臂600，最终实现整车对铁路线路多项临修综合作业任务的安全稳定控制。实施例1采用综合作业车整车走行及核心装置控制系统，能够解决整车的静液压高速行车、低恒速走行、涂油装置200控制、补砟装置300控制，以及多功能作业臂500、起重臂600授权控制等功能。

实施例2

一种本发明综合作业车控制方法的实施例，具体包括以下步骤：

S10)当综合作业车100进行走行作业时，升降驱动机构1带动靠轨涂油机构4执行下压靠轨操作，每当检测传感器432检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置400输出信号控制靠轨涂油机构4进行自动涂油作业；

S20)同时控制装置400根据轨枕螺栓信号、作业走行速度及补砟装置300的落砟口103距离轨枕螺栓50的距离计算到达镐窝70的时间，并控制补砟装置300对道砟30进行定量输送。当落砟口103运动至镐窝70上方时，控制装置400控制道砟30从补砟装置300下落回填至镐窝70中。

在综合作业车100的车架700底部，补砟装置300的作业前端安装涂油装置200。步骤S10)进一步包括：

控制装置400在对涂油装置200进行作业控制时，首先对升降驱动机构1进行解锁，再控制升降驱动机构1伸出并下降。如附图19和附图20所示，当升降驱动机构1下降至靠轨轮446接近钢轨20时，高度传感器48检测到钢轨信号，控制装置400根据钢轨信号控制靠轨驱动机构41带动靠轨轮446执行自动靠轨操作。在靠轨轮446靠轨成功后启动螺栓涂油作业功能，控制装置400能根据采集到的油箱温度、液位传感信号进行启动逻辑判断，满足启动条件后控制油箱900内部的防锈油液压泵启动，然后控制综合作业车100工作于低恒速行车模式下。在综合作业车100走行过程中每当检测传感器432检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置400自动输出控制信号打开一次喷油组件43的涂油电磁阀进行自动涂油作业。控制装置400能根据不同作业行车速度自动匹配喷油组件43的喷油时长、延迟时间，确保不同作业速度下的定点定量涂油作业。涂油作业完成后，控制装置400控制升降驱动机构1上升并锁定，同时控制油箱900的防锈油液压泵停止工作。

步骤S10)进一步包括：

综合作业车100到达作业地点后，在进行涂油作业前，先打开锁定机构5。位于左右两侧的升降驱动机构1同步伸出，通过带动主机架3将涂油靠轨机构4下放。当涂油靠轨机构4的靠轨轮组件44接触钢轨20后，靠轨驱动机构41释放压力，靠轨轮组件44在压簧45的作用下沿附图12和附图17中W所示方向移动，并确保靠轨轮组件44的靠轨轮446的轮缘与钢轨20的内侧面接触，以完成靠轨动作。涂油靠轨机构4的喷油组件43开启螺栓600信号检测及喷嘴433控制。完成涂油作业后，靠轨驱动机构41拉伸，带动靠轨轮446脱离钢轨300的内侧面，升降驱动机构1带动涂油靠轨机构4提升，靠轨驱动机构41释放压力，靠轨轮组件44在压簧45的作用下移动，将锁定机构5与主机架3锁定。

如附图21和附图22所示，在涂油作业过程中，当喷油组件43在线路上遇到障碍物80时，由摆杆47与喷油组件43形成的连杆机构沿线路方向(如附图22中L所示方向)前后摆动以实现避障。在通过障碍物80后，摆杆47在扭簧46的作用下完成复位。

如附图23所示，当涂油装置200在曲线作业时，车架700的中心相对与钢轨20的中心发生偏移，此时通过导向机构31及拉伸机构32实现适应性横向偏摆，以确保靠轨轮组件44始终与钢轨20接触，以实现曲线作业。

将两组喷油组件43彼此对称地设置于靠轨轮组件44的左右两侧，该两组喷油组件43的检测传感器432及喷嘴433相对于钢轨20的左右两侧呈交叉对称结构安装。当位于内侧的检测传感器432检测到内侧轨枕螺栓50的信号时，控制外侧的喷嘴433开启。当位于外侧的检测传感器432检测到外侧轨枕螺栓50的信号时，控制内侧的喷嘴433开启。

控制装置400在对涂油装置200进行作业控制时，首先可以在司机台操作面板上的涂油控制区对升降驱动机构1进行解锁、下降等操作，控制装置400则输出DO(DigitalOutput，数字信号输出的简称)信号控制对应的阀门使升降驱动机构1进行解锁，再控制升降驱动机构1伸出并下降。当升降驱动机构1下降至靠轨轮446接近钢轨20时，主机架3下端的高度传感器48(可以具体采用电感式接近开关)检测到钢轨信号，控制装置400根据钢轨信号控制靠轨驱动机构41带动靠轨轮446执行自动靠轨操作。在靠轨轮446靠轨成功后启动螺栓涂油作业功能，控制装置400能根据采集到的油箱温度、液位传感信号进行启动逻辑判断(低温时将自动加热)，满足启动条件后控制油箱900内部的防锈油液压泵启动，然后控制综合作业车100工作于低恒速行车模式下。在综合作业车100走行过程中每当检测传感器432检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置400自动输出控制信号打开一次喷油组件43的涂油电磁阀进行自动涂油作业。控制装置400能根据不同作业行车速度自动匹配喷油组件43的喷油时长、延迟时间，确保不同作业速度下的定点定量涂油作业。涂油作业完成后，可以在司机台操作面板的涂油控制区进行升降驱动机构1上升、锁定、油泵停止等控制，控制装置400控制升降驱动机构1上升并锁定，同时控制油箱900的防锈油液压泵停止工作。控制装置400能够实现涂油机构200解锁锁定、升降、自动靠轨、油箱加热及自动喷油等动作的涂油控制功能。

利用涂油装置200的横移特性，能够实现铁路线路弯道弯曲半径(或矢距)的实时检测。在涂油作业过程中当铁路工程作业车进入弯道时，需要涂油装置200下方的靠轨轮446进行左右横移，以确保铁路工程作业车的前后车轮、涂油装置200的靠轨轮446适应弯道曲线行车作业。在导向机构31发生横移时，机构上安装的倾角传感器315会检测到机构的偏转角度，首先通过对涂油装置200的横向偏移原理进行数学建模，然后利用三点式检测原理将横向偏移产生的倾角转换为车辆弯道的弯曲半径(或矢距)，将数学模型转化为“倾角—矢距/转弯半径”曲线关系，进而实现弯道弯曲半径(或矢距)实时检测。涂油装置200的横移原理数学建模及“倾角—矢距/转弯半径”曲线如附图26和附图27所示。其中，如d所示的曲线为转弯半径与倾角的曲线对应关系，e所示的曲线为矢距与倾角的曲线对应关系，f所示的直线为在最小转弯半径时对应的倾角和矢距取值。

如附图24和附图25所示，当涂油装置200在曲线作业时，靠轨涂油机构4的横移量Δx与倾角θ的关系根据以下公式计算：

根据三点式检测原理，可以求出：

其中，a为上转动点到导柱311的距离，单位为mm；h为上转动点与下转动点在垂直方向上的距离，单位为mm；θ为导柱311倾斜的角度，b为上转动点到下转动点的距离(当θ＝0时，b＝h)，单位为mm；c为下转动点到a的距离，单位为mm；θ₁为b与水平方向的夹角，单位为弧度(rad)；θ₂为b与c的夹角，单位为弧度(rad)；Δx为a转过θ角度时，下转动点在水平方向的横移距离，单位为mm；R为线路弯道的半径，单位为mm；L为综合作业车100前车轮A点与后车轮C点之间的距离，单位为mm；B点为涂油装置200的安装位置，L₂、L₃分别为弧

对应的弦长，单位为mm；L₁为过B点作线段AC的垂线，垂足与点A之间的距离，单位为mm。

步骤S20)进一步包括：

在综合作业车100的车架700上安装实现道砟回填的补砟装置300。控制装置400在对补砟装置300进行作业控制时，首先对升降驱动机构1进行解锁，再控制升降驱动机构1伸出并下降至靠轨轮446接触到钢轨20表面并保持靠轨成功状态。启动自动补砟作业功能，控制装置400输出信号控制第二动力机构81供电，并与第二动力机构81建立通信，同时控制装置400读取第二动力机构81的信号判断其工作是否正常。控制装置400建立完成与第二动力机构81的通信后，控制综合作业车100工作于低恒速行车模式下，综合作业车100走行的同时第二动力机构81同步启动并将道砟30定量输送至落砟斗10。综合作业车100走行过程中，当检测传感器432检测到一次轨枕螺栓信号时，控制装置400进行延时计算，使得落砟口103运动至检测信号对应轨枕螺栓50所在轨枕40中间的位置时，控制装置400输出信号控制落砟阀门101打开一次进行自动补砟作业，道砟30从落砟斗10中落入镐窝70中。

步骤S20)进一步包括：

综合作业车100连续行驶，当落砟口103位于镐窝70的正上方时，控制装置400输出触发信号控制阀门驱动机构102驱动落砟阀门101打开，道砟30从落砟斗10中落入镐窝70中，当落砟完毕后落砟阀门101关闭。控制装置400同时根据前方检测传感器432所测下一组轨枕40的间距，推断下一组四个镐窝70的距离，再结合根据作业车速计算出经过下一组四个镐窝70所需时间，并自动调节第二动力机构81的转速。道砟斗6中的道砟30经皮带83输送落入分砟斗9，进而落入落砟斗10，直至落砟斗10经过下一组四个镐窝70的上方时，控制装置400输出触发信号控制落砟阀门101打开，进行下一次补砟作业。如此反复，实现综合作业车100在连续行驶过程中的自动精准补砟。

作为本发明一种典型的具体实施例，输送机构8采用皮带输送方式，并进一步包括第二动力机构81、减速机构82、皮带83及滚筒84。通过第二动力机构81带动减速机构82，进而带动皮带83滚动，滚筒84用于对皮带83的滚动进行动力传动。第二动力机构81带动减速机构82旋转时，皮带83将道砟30从出砟口61处输送出来，道砟30落入分砟斗9后均分落入下方的落砟斗10。通过控制第二动力机构81的转动圈数控制皮带83输送的距离，从而实现单次定量取砟。

在分砟斗9上安装横移机构91，横移机构91进一步包括丝杠模组92及横移驱动机构93。将落砟斗10通过支撑滚轮96安装于分砟斗9上，并在分砟斗9上设置垂向限位块95。将落砟斗10通过横向推杆94与丝杠模组92的滑台相连接，通过横移驱动机构93带动丝杠模组92的丝杠转动，通过丝杠转动带动滑台横向移动，落砟斗10跟随滑台的移动实现横向位移。

当轨道为直线时，通过丝杠模组92将落砟斗10定位于居中位置，四个落砟口103分别位于镐窝70的正上方。当轨道为曲线时，通过前方检测传感器432测量并由控制装置400给定镐窝偏离信号控制丝杠模组92带动落砟斗10进行横向移动以调整横向位置，使道砟30准确落入镐窝70内。

补砟装置300用于捣固作业后捣窝70的自动回填作业，控制装置400在对补砟装置300进行作业控制时，首先对升降驱动机构1进行解锁，再控制升降驱动机构1伸出并下降至靠轨轮446接触到钢轨20表面并保持靠轨成功状态。启动自动补砟作业功能，控制装置400输出信号控制第二动力机构81供电，并与第二动力机构81建立通信(如：可具体采用CAN通信)，同时控制装置400读取第二动力机构81的信号判断其工作是否正常。控制装置400建立完成与第二动力机构81的通信后，控制综合作业车100工作于低恒速行车模式下，综合作业车100走行的同时第二动力机构81同步启动并将道砟30定量输送至落砟斗10。综合作业车100走行过程中，当检测传感器432检测到一次轨枕螺栓信号时，控制装置400进行延时计算，使得落砟口103运动至检测信号对应轨枕螺栓50所在轨枕40中间的位置时(考虑道砟30的下落时间实际为中间偏后方)，控制装置400输出信号控制落砟阀门101打开一次进行自动补砟作业，道砟30从落砟斗10中落入镐窝70中。控制装置400采用差速补偿算法，基于轨枕螺栓检测、轨枕间距及作业车速等参数作为负反馈的落砟口开闭差速补偿控制，并依据落砟口103与检测传感器432之间的距离、选择的理论车速、理论轨枕间距等参数进行数学建模，具体建模原理如附图37所示。然后将根据这些参数计算的结果与检测传感器432实际检测的数值进行对比误差分析，当误差大于系统设置值时将进行落砟口103开闭时间点差速修正调节，确保补砟打开时道砟30能落到两个轨枕40之间的镐窝70里。

控制装置400可以具体采用基于CAN通讯的补砟装置300皮带输送机构伺服电机控制。如附图35和附图36所示，控制装置400通过皮带83的运行速度、作业车速，以及道砟斗6的出砟口61截面积进行关联控制，实现定量补砟。当道砟斗6的下部设置截面积为A＝B×H的出砟口61，皮带83的运行速度为V₀，作业车速为V₁时，检测传感器432检测到两个相邻轨枕40的间距为S，则距离下次补砟的时间T＝S/V₁，在此期间皮带83的运行距离L＝V₀×T，则下次补砟量为V＝A×L。在补砟作业过程中将V、B、H作为定量，控制装置400根据作业车速V₁的变化计算出皮带83的运行速度V₀，并通过第二动力机构81调整皮带83的运行速度V₀。

如附图37所示，当综合作业车100向II端行车时，先检测轨枕螺栓50后进行补砟动作，每一次检测传感器432检测到轨枕螺栓50的时间记为t_i，i＝1，2，...，N，t₁＝0s。假设控制装置400、补砟装置300的结构综合响应延迟时间为Δt，每次落砟口103打开的时间记为t_oi，i＝1，2，...，N，落砟口103打开时的车速为V_oi，则落砟口103到达第i个轨枕螺栓50前方的轨枕40中间时，满足以下公式：

其中，L_r为检测传感器432至落砟口103的距离，V_II(t)为向II端行车的速度，h为道砟30从落砟口103下落至镐窝70的高度，g为重力加速度。

显然，t₁为常数，

也为常数，记为k，因此：

t_o1＝t₁+k

由于每个镐窝70的容积基本是一定的，因此实施例1在进行补砟回填时可以采用道砟定量回填技术。实施例2描述的综合作业车控制方法，补砟装置300采用皮带输送机构进行道砟30的输送，通过皮带25的运行速度与作业车速、道砟斗6的出砟口61的截面积关联控制，实现定量补砟。通过上述计算可知，下砟口76的打开时间只需要在第一个轨枕螺栓50检测的时间基础上增加一个延迟修正值即可。

在本申请的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容能够涵盖的范围内。

通过实施本发明具体实施例描述的综合作业车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综合作业车控制方法，集多种作业功能于一体并进行集中控制，不但实现各装置及作业行车的各种功能控制，同时使得各种装置之间有序工作，大大提升了铁路临修作业的作业效率；

(2)本发明具体实施例描述的综合作业车控制方法，以整车控制系统为基础，对涂油装置和补砟装置进行集中控制，不但便于两个装置检测信息的互通共享，而且无需额外配套涂油和补砟装置控制系统，降低了装置的整体研发成本；

(3)本发明具体实施例描述的综合作业车控制方法，基于PWM输出的静液压高速以及低恒速行车控制，对装置作业、运输过程中的安全监测，以及施工过程的安全联锁控制，有效地保障了整车作业及运输过程中的设备安全，同时也确保作业过程的安全施工；

(4)本发明具体实施例描述的综合作业车控制方法，采用螺栓检测、轨道弯曲半径检测及横移控制、差速补偿、液压低恒速控制等方法，实现了不同行车速度下的连续式定点定量涂油补砟作业，相关技术应用效果较佳；

(5)本发明具体实施例描述的综合作业车控制方法，能够实现综合作业车整车功能控制，主要控制对象有发动机、液压走行系统、涂油装置、补砟装置、多功能作业臂、起重臂等设备，能够很好地实现各作业功能单元之间的协同。

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 (14)

1.一种综合作业车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10)当综合作业车(100)进行走行作业时，升降驱动机构(1)带动靠轨涂油机构(4)执行下压靠轨操作，每当检测传感器(432)检测到一次轨枕螺栓信号，则控制装置(400)输出信号控制靠轨涂油机构(4)进行自动涂油作业；

S20)同时所述控制装置(400)根据轨枕螺栓信号、作业走行速度及补砟装置(300)的落砟口(103)距离轨枕螺栓(50)的距离计算到达镐窝(70)的时间，并控制补砟装置(300)对道砟(30)进行定量输送；当落砟口(103)运动至镐窝(70)上方时，所述控制装置(400)控制道砟(30)从补砟装置(300)下落并回填至镐窝(70)中。

2.根据权利要求1所述的综合作业车控制方法，其特征在于，在所述综合作业车(100)的车架(700)底部，所述补砟装置(300)的作业前端安装涂油装置(200)；所述步骤S10)进一步包括：

所述控制装置(400)在对涂油装置(200)进行作业控制时，首先对所述升降驱动机构(1)进行解锁，再控制升降驱动机构(1)伸出并下降；当所述升降驱动机构(1)下降至靠轨轮(446)接近钢轨(20)时，高度传感器(48)检测到钢轨信号，所述控制装置(400)根据钢轨信号控制靠轨驱动机构(41)带动靠轨轮(446)执行自动靠轨操作；在所述靠轨轮(446)靠轨成功后启动轨枕螺栓涂油作业功能，所述控制装置(400)能根据采集到的油箱温度、液位传感信号进行启动逻辑判断，满足启动条件后控制油箱(900)内部的防锈油液压泵启动，然后控制综合作业车(100)工作于低恒速行车模式下；在所述综合作业车(100)走行过程中每当检测传感器(432)检测到一次轨枕螺栓信号，则所述控制装置(400)自动输出控制信号打开一次喷油组件(43)的涂油电磁阀进行自动涂油作业；所述控制装置(400)能根据不同作业行车速度自动匹配喷油组件(43)的喷油时长、延迟时间，确保不同作业速度下的定点定量涂油作业；涂油作业完成后，所述控制装置(400)控制升降驱动机构(1)上升并锁定，同时控制油箱(900)的防锈油液压泵停止工作。

3.根据权利要求2所述的综合作业车控制方法，其特征在于，所述步骤S10)进一步包括：

综合作业车(100)到达作业地点后，在进行涂油作业前，先打开锁定机构(5)；位于左右两侧的升降驱动机构(1)同步伸出，通过带动主机架(3)将涂油靠轨机构(4)下放；当涂油靠轨机构(4)的靠轨轮组件(44)接触钢轨(20)后，靠轨驱动机构(41)释放压力，靠轨轮组件(44)在压簧(45)的作用下移动，并确保靠轨轮组件(44)的靠轨轮(446)的轮缘与钢轨(20)的内侧面接触，以完成靠轨动作；所述涂油靠轨机构(4)的喷油组件(43)开启轨枕螺栓(600)信号检测及喷嘴(433)控制；完成涂油作业后，所述靠轨驱动机构(41)拉伸，带动靠轨轮(446)脱离钢轨(300)的内侧面，所述升降驱动机构(1)带动涂油靠轨机构(4)提升，所述靠轨驱动机构(41)释放压力，靠轨轮组件(44)在压簧(45)的作用下移动，将所述锁定机构(5)与主机架(3)锁定。

4.根据权利要求3所述的综合作业车控制方法，其特征在于：将两组喷油组件(43)彼此对称地设置于所述靠轨轮组件(44)的左右两侧，该两组喷油组件(43)的检测传感器(432)及喷嘴(433)相对于钢轨(20)的左右两侧呈交叉对称结构安装；当位于内侧的检测传感器(432)检测到内侧轨枕螺栓(50)的信号时，控制外侧的喷嘴(433)开启；当位于外侧的检测传感器(432)检测到外侧轨枕螺栓(50)的信号时，控制内侧的喷嘴(433)开启。

5.根据权利要求2、3或4所述的综合作业车控制方法，其特征在于：在涂油作业过程中，当所述喷油组件(43)在线路上遇到障碍物(80)时，由摆杆(47)与喷油组件(43)形成的连杆机构沿线路方向前后摆动以实现避障；在通过所述障碍物(80)后，所述摆杆(47)在扭簧(46)的作用下完成复位。

6.根据权利要求5所述的综合作业车控制方法，其特征在于：当所述涂油装置(200)在曲线作业时，车架(700)的中心相对与钢轨(20)的中心发生偏移，此时通过导向机构(31)及拉伸机构(32)实现适应性横向偏摆，以确保靠轨轮组件(44)始终与钢轨(20)接触，以实现曲线作业。

7.根据权利要求6所述的综合作业车控制方法，其特征在于：当所述涂油装置(200)在曲线作业时，所述靠轨涂油机构(4)的横移量Δx与倾角θ的关系根据以下公式计算：

其中，a为上转动点到导柱(311)的距离，h为上转动点与下转动点在垂直方向上的距离，θ为导柱(311)倾斜的角度，b为上转动点到下转动点的距离，c为下转动点到a的距离，θ₁为b与水平方向的夹角，θ₂为b与c的夹角，Δx为a转过θ角度时，下转动点在水平方向的横移距离，R为线路弯道的半径，L为综合作业车(100)前车轮A点与后车轮C点之间的距离，B点为涂油装置(200)的安装位置，L₁为过B点作线段AC的垂线，垂足与点A之间的距离。

8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的综合作业车控制方法，其特征在于，所述步骤S20)进一步包括：

在所述综合作业车(100)的车架(700)上安装实现道砟回填的补砟装置(300)；所述控制装置(400)在对补砟装置(300)进行作业控制时，首先对升降驱动机构(1)进行解锁，再控制升降驱动机构(1)伸出并下降至靠轨轮(446)接触到钢轨(20)表面并保持靠轨成功状态；启动自动补砟作业功能，所述控制装置(400)输出信号控制第二动力机构(81)供电，并与所述第二动力机构(81)建立通信，同时所述控制装置(400)读取第二动力机构(81)的信号判断其工作是否正常；所述控制装置(400)建立完成与第二动力机构(81)的通信后，控制综合作业车(100)工作于低恒速行车模式下，所述综合作业车(100)走行的同时所述第二动力机构(81)同步启动并将道砟(30)定量输送至落砟斗(10)；综合作业车(100)走行过程中，当检测传感器(432)检测到一次轨枕螺栓信号时，所述控制装置(400)进行延时计算，使得落砟口(103)运动至检测信号对应轨枕螺栓(50)所在轨枕(40)中间的位置时，所述控制装置(400)输出信号控制落砟阀门(101)打开一次进行自动补砟作业，道砟(30)从落砟斗(10)中落入镐窝(70)中。

9.根据权利要求8所述的综合作业车控制方法，其特征在于，所述步骤S20)进一步包括：

综合作业车(100)连续行驶，当落砟口(103)位于镐窝(70)的正上方时，控制装置(400)输出触发信号控制阀门驱动机构(102)驱动落砟阀门(101)打开，道砟(30)从落砟斗(10)中落入镐窝(70)中，当落砟完毕后落砟阀门(101)关闭；所述控制装置(400)同时根据前方检测传感器(432)所测下一组轨枕(40)的间距，推断下一组四个镐窝(70)的距离，再结合根据作业车速计算出经过下一组四个镐窝(70)所需时间，并自动调节第二动力机构(81)的转速；道砟斗(6)中的道砟(30)经皮带(83)输送落入分砟斗(9)，进而落入落砟斗(10)，直至落砟斗(10)经过下一组四个镐窝(70)的上方时，所述控制装置(400)输出触发信号控制落砟阀门(101)打开，进行下一次补砟作业；如此反复，实现所述综合作业车(100)在连续行驶过程中的自动精准补砟。

10.根据权利要求9所述的综合作业车控制方法，其特征在于：所述输送机构(8)采用皮带输送方式，并包括第二动力机构(81)、减速机构(82)、皮带(83)及滚筒(84)；通过所述第二动力机构(81)带动减速机构(82)，进而带动皮带(83)滚动，所述滚筒(84)用于对皮带(83)的滚动进行动力传动；所述第二动力机构(81)带动减速机构(82)旋转时，所述皮带(83)将道砟(30)从出砟口(61)处输送出来，所述道砟(30)落入分砟斗(9)后均分落入下方的落砟斗(10)；通过控制所述第二动力机构(81)的转动圈数控制皮带(83)输送的距离，从而实现单次定量取砟。

11.根据权利要求9或10所述的综合作业车控制方法，其特征在于：在所述分砟斗(9)上安装横移机构(91)，所述横移机构(91)包括丝杠模组(92)及横移驱动机构(93)；将所述落砟斗(10)通过支撑滚轮(96)安装于分砟斗(9)上，并在所述分砟斗(9)上设置垂向限位块(95)；将所述落砟斗(10)通过横向推杆(94)与丝杠模组(92)的滑台相连接，通过所述横移驱动机构(93)带动丝杠模组(92)的丝杠转动，通过所述丝杠转动带动滑台横向移动，所述落砟斗(10)跟随滑台的移动实现横向位移。

12.根据权利要求11所述的综合作业车控制方法，其特征在于：当轨道为直线时，通过所述丝杠模组(92)将落砟斗(10)定位于居中位置，四个落砟口(103)分别位于所述镐窝(70)的正上方；当轨道为曲线时，通过前方检测传感器(432)测量并由控制装置(400)给定的镐窝偏离信号控制丝杠模组(92)带动落砟斗(10)进行横向移动以调整横向位置，使道砟(30)准确落入镐窝(70)内。

13.根据权利要求9、10或11所述的综合作业车控制方法，其特征在于：所述控制装置(400)通过皮带(83)的运行速度、作业车速，以及道砟斗(6)的出砟口(61)截面积进行关联控制，实现定量补砟；当道砟斗(6)的下部设置截面积为A＝B×H的出砟口(61)，皮带(83)的运行速度为V₀，作业车速为V₁时，所述检测传感器(432)检测到两个相邻轨枕(40)的间距为S，则距离下次补砟的时间T＝S/V₁，在此期间皮带(83)的运行距离L＝V₀×T，则下次补砟量为V＝A×L；在补砟作业过程中将V、B、H作为定量，所述控制装置(400)根据作业车速V₁的变化计算出皮带(83)的运行速度V₀，并通过所述第二动力机构(81)调整皮带(83)的运行速度V₀。

14.根据权利要求13所述的综合作业车控制方法，其特征在于：当所述综合作业车(100)向II端行车时，先检测轨枕螺栓(50)后进行补砟动作，每一次检测传感器(432)检测到轨枕螺栓(50)的时间记为t_i，i＝1，2，...，N，t₁＝0s；假设控制装置(400)、补砟装置(300)的结构综合响应延迟时间为Δt，每次落砟口(103)打开的时间记为t_oi，i＝1，2，...，N，落砟口(103)打开时的车速为V_oi，则落砟口(103)到达第i个轨枕螺栓(50)前方的轨枕(40)中间时，满足以下公式：

其中，L_r为检测传感器(432)至落砟口(103)的距离，V_II(t)为向II端行车的速度，h为道砟(30)从落砟口(103)下落至镐窝(70)的高度，g为重力加速度。

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