CN204406189U - 一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，涉及道岔打磨控制技术领域。包括：主CPU单元、从CPU单元和交换机，所述主CPU单元设置在所述地铁钢轨打磨列车的司机室中，所述从CPU单元设置在所述地铁钢轨打磨列车的打磨控制柜中，所述从CPU单元与所述主CPU单元通过所述交换机进行以太网连接，且所述从CPU单元与所述地铁钢轨打磨列车的道岔打磨装置数据连接。能打磨多种型号道岔，打磨效果高，控制精度高，可以有效的延长地铁钢轨道岔使用年限，改善地铁车辆运行平稳性，减少噪音，提高道岔区域运行品质，解决了现有技术中道岔打磨控制系统依赖进口，设备成本高，维修更新困难的问题，填补了国内空白。

Description

一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统

技术领域

本实用新型涉及道岔打磨控制技术领域，尤其涉及一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统。

背景技术

我国地铁目前处于飞速发展阶段，地铁线路和运营里程均大幅度增加，这对地铁线路养护提出了更高要求。地铁钢轨打磨列车主要用于对地铁线路的钢轨波浪型磨耗、钢轨肥边、马鞍型磨耗、焊缝凹陷及鱼鳞裂纹等病害实施打磨，从而大幅度提高钢轨利用率，延长使用寿命，改善旅客列车舒适度，是地铁线路钢轨养护的必备、有效装备。

道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，可以充分发挥线路的通过能力，通常在车站、编组站大量铺设。

道岔打磨主要用于有效避开道岔及护轨有害区域，对单开型道岔钢轨的受损部分进行修复性打磨。

但是，目前，地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，一般依赖于进口，不仅设备成本高，而且设备维修更新困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，包括：主CPU单元1、从CPU单元2和交换机3，主CPU单元1设置在地铁钢轨打磨列车的司机室4中，从CPU单元2设置在地铁钢轨打磨列车的打磨控制柜5中，从CPU单元2与主CPU单元1通过交换机3进行以太网连接，且从CPU单元2与地铁钢轨打磨列车的道岔打磨装置6数据连接。

进一步地，还包括显示屏7，显示屏7设置在司机室4中，且显示屏7与主CPU单元1数据连接。

优选地，主CPU单元1包括主通信模块8和PLC主机9，PLC主机9与主通信模块8数据连接；从CPU单元3包括从通信模块10和PLC从机11，PLC从机11与从通信模块10数据连接，且PLC从机11与道岔打磨装置6数据连接；主通信模块8和从通信模块10通过交换机3进行以太网连接。

更优选地，PLC主机9包括指令接收单元12和状态显示单元13，且指令接收单元12和状态显示单元13均与主通信模块8数据连接；PLC从机11包括状态采集单元14和执行控制单元15，状态采集单元14与道岔打磨装置6的检测机构数据连接，执行控制单元15与道岔打磨装置6的执行机构数据连接；且状态采集单元14和执行控制单元15均与从通信模块10数据连接。

优选地，主CPU单元1、从CPU单元2和交换机3均设置为n个，形成n个地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，且分别设置在n个地铁钢轨打磨列车中；n个道岔打磨控制系统之间进行以太网连接；其中，n为自然数，且n≥2。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，能打磨多种型号道岔，打磨效果高，控制精度高，可以有效的延长地铁钢轨道岔使用年限，改善地铁车辆运行平稳性，减少噪音，提高道岔区域运行品质，解决了现有技术中道岔打磨控制系统依赖进口，设备成本高，维修更新困难的问题，填补了国内空白。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例四提供的道岔打磨作业点示意图；

图5是本实用新型实施例四提供的对道岔打磨点进行顺次打磨的控制方法流程示意图；

图6是本实用新型实施例六提供的调整偏转油缸的偏转角度的方法流程示意图；

图7是本实用新型实施例七提供的对工作压进行调节的方法流程示意图；

图8是本实用新型实施例八提供的对背压进行调节的方法流程示意图。

图中，各符号的含义如下：

1主CPU单元，2从CPU单元，3交换机，4司机室，5打磨控制柜，6道岔打磨装置，7显示屏，8主通信模块，9PLC主机，10从通信模块，11PLC从机，12指令接收单元，13状态显示单元，14状态采集单元，15执行控制单元，16检测机构，17执行机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

20世纪60年代，瑞士SPENO公司制造了世界上第一辆打磨车；我国铁道部1989年从SPENO公司引进了第一列打磨列车。2009年，GMC96型钢轨打磨列车在中国北车二七装备公司完成研制，竣工下线。列车由一辆动力车和六辆打磨作业车组成，时速达100公里，可通过自带检测装置，迅速确定99种不同打磨模式，对高速铁路的钢轨波浪型磨耗、钢轨肥边、马鞍型磨耗、焊缝凹陷及鱼鳞裂纹等病害实施快速打磨，打磨精度达0.02毫米。GMC96型钢轨打磨列车结构复杂，控制先进，集机、电、液、气及计算机技术于一体。然而，国内仍缺乏适用于地铁钢轨道岔打磨的控制系统。

为延长地铁钢轨道岔使用年限，改善地铁车辆运行平稳性，减少噪音，提高道岔区域运行品质，本实用新型实施例提供了一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统及控制方法。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，包括：主CPU单元1、从CPU单元2和交换机3，主CPU单元1设置在地铁钢轨打磨列车的司机室4中，从CPU单元2设置在地铁钢轨打磨列车的打磨控制柜5中，从CPU单元2与主CPU单元1通过交换机3进行以太网连接，且从CPU单元2与地铁钢轨打磨列车的道岔打磨装置6数据连接。

该控制系统实际的工作过程为：(1)主CPU单元在接收到控制指令时，通过以太网，将控制指令传输给从CPU单元；(2)从CPU单元根据接收到的控制指令向所连接的道岔打磨装置的执行机构发出动作执行指令以进行控制；(3)从CPU单元所连接的道岔打磨装置的检测机构采集获取状态数据，通过以太网，将相关状态数据传输到主CPU单元；(4)主CPU单元将接收到的相关状态数据进行显示。

本实施例中，控制系统中的主CPU单元主要用于状态显示、控制指令接收及发送。将主CPU单元设置在司机室中，有利于司机室中的人员通过主CPU单元下发打磨点的控制指令。

另外，在道岔打磨过程中，一般需要打磨的点较多，每个点需要进行的控制和调节也较复杂，所以在道岔打磨控制过程中，需要处理的数据量大，而主CPU单元还控制打磨车的行车过程等，所以，如果将道岔打磨控制过程，也由主CPU单元来进行控制，则主CPU单元整体处理的数据量更大，其运算效率和准确性就会受到极大的影响，从而影响道岔打磨的效果。同时，如果使用主CPU单元对道岔打磨装置进行控制，则需要远距离布线，由于需要的布线很多，所以会导致布线工作复杂，且布线的维修更新也不方便。

本实施例中，主CPU单元用于控制指令的接收和发送，而不负责对打磨装置的控制。而是在打磨控制柜中设置从CPU单元，控制指令通过以太网从主CPU单元发送至从CPU单元，从CPU单元主要用于实施对打磨装置的控制以及对打磨装置进行状态采集，使打磨装置有效的完成道岔打磨，并通过以太网将采集的状态信息发送至主CPU单元，供操作人员查看，再根据状态信息发出控制指令。

由于打磨控制柜内集成了对打磨装置的一些控制装置，所以，打磨控制柜一般设置在打磨装置附近，因此，本实施例中，将从CPU单元设置在打磨控制柜中，可以减少从CPU单元与打磨装置之间布线的距离。

而且从CPU单元和主CPU单元之间通过以太网进行数据传输，操作方便，且成本低。

另外，通过从CPU单元和主CPU单元配合，完成对打磨控制点的控制指令的发送和实施，可以减轻主CPU单元的数据处理量，提高其运算效率和准确性，可以保证道岔打磨的效果和钢轨打磨车的正常运行。

可见，本实用新型提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，不仅能打磨多种型号道岔，打磨效果高，控制精度高，可以有效的延长地铁钢轨道岔使用年限，改善地铁车辆运行平稳性，减少噪音，提高道岔区域运行品质；而且，这是国内首个道岔打磨控制系统，解决了现有技术中道岔打磨控制系统依赖进口，设备成本高，维修更新困难的问题，填补了国内空白。

本实用新型实施例提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，还可以包括显示屏7，显示屏7设置在司机室4中，且显示屏7与主CPU单元1数据连接。

显示屏可以将打磨装置的状态直观的进行显示，供道岔打磨人员实施查看，而且，显示屏也设置在司机室中，可以方便同样处于司机室中的道岔打磨人员查看，还可以方便道岔打磨人员对打磨装置发出控制指令。

实施例二

如图2所示，在本实用新型实施例中，主CPU单元1可以包括主通信模块8和PLC主机9，PLC主机9与主通信模块8数据连接；从CPU单元3可以包括从通信模块10和PLC从机11，PLC从机11与从通信模块10数据连接，且PLC从机11与道岔打磨装置6数据连接；主通信模块8和从通信模块10通过交换机3进行以太网连接。

该控制系统的实际工作过程中，主通信模块和从通信模块主要是用于数据传输，PLC主机主要是用于显示状态信息、接收和发送控制指令，PLC从机主要是用于向打磨控制装置发送执行指令以控制打磨控制装置完成道岔打磨，同时对打磨状态信息进行采集，并发送至PLC主机。

本实施例中，PLC主机9包括指令接收单元12和状态显示单元13，且指令接收单元12和状态显示单元13均与主通信模块8数据连接；PLC从机11包括状态采集单元14和执行控制单元15，状态采集单元14与道岔打磨装置6的检测机构数据连接，执行控制单元15与道岔打磨装置6的执行机构数据连接；且状态采集单元14和执行控制单元15均与从通信模块10数据连接。

实施例三

如图3所示，本实用新型实施例提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，主CPU单元1、从CPU单元2和交换机3均设置为n个，形成n个地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，且分别设置在n个地铁钢轨打磨列车中；n个道岔打磨控制系统之间进行以太网连接；其中，n为自然数，且n≥2。

在道岔打磨过程中，为了加快打磨速度，可以采用多个地铁钢轨打磨列车同时进行道岔打磨操作，在每个地铁钢轨打磨列车中均可以安装上述实施例一、二或三中的道岔打磨控制系统，同时，多个道岔打磨控制系统之间通过以太网连接，从而实现多个主CPU单元的共享，从而可以实现多人进行道岔打磨控制，也可以一人进行道岔打磨控制，满足多种情况的不同需求。

上述实施例提供的一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统用于道岔打磨点的打磨，打磨点的打磨控制方法如实施例四-实施例十三所述。

实施例四

可参见图1-图3，本实用新型实施例提供了使用上述实施例的一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制方法，包括如下步骤：

步骤1，设置于所述地铁钢轨打磨列车的司机室的PLC主机的指令接收单元接收道岔打磨的控制指令，并将所述控制指令发送至PLC从机；

步骤2，设置于所述地铁钢轨打磨列车的打磨控制柜的PLC从机的执行控制单元接收到所述控制指令后，向道岔打磨装置的执行机构发送执行指令；

步骤3，所述PLC从机的状态采集单元采集打磨过程中的状态信号，并将所述状态信号发送至所述PLC主机的状态显示单元，且所述PLC从机的执行控制单元对所述状态信号进行调节；

步骤4，所述状态显示单元将所述状态信号在显示屏进行显示。

通过从CPU单元和主CPU单元配合，完成对打磨控制点的控制指令的发送和实施，可以减轻主CPU单元的数据处理量，提高其运算效率和准确性，可以保证道岔打磨的效果和钢轨打磨车的正常运行。

本实施例中，首先选择道岔打磨模式，然后顺次对A点、B点、D点、E点、F点及H点进行打磨，直至打磨结束；所述A点、B点、D点、E点、F点及H点均为TB/T2658《公务作业》第22部分规定的道岔打磨点。

其中，上述道岔打磨作业点示意图如图4所示；对上述道岔打磨点进行道岔打磨作业的流程示意图如图5所示。

实施例五

可参见图1-图3，本实施例中，对A点进行打磨的控制方法，包括如下步骤：

步骤A1，PLC主机接收对A点进行打磨的控制指令，并将所述控制指令发送至PLC从机；所述控制指令为电机磨头顺序下降；

步骤A2，PLC从机接收到电机磨头顺序下降的控制指令后，向道岔打磨装置的执行机构发送执行指令；

步骤A3，电机磨头顺序下降到位后，PLC从机根据不同的打磨模式，调节打磨砂轮的磨头角度，根据设定的打磨模式调整偏转油缸的偏转角度；道岔打磨过程中，PLC从机的状态采集单元采集打磨过程中的工作压和背压，且对所述工作压和背压进行调节；

步骤A4，PLC从机的状态采集单元将所述状态信号发送至所述PLC主机的状态显示单元，并在显示屏进行显示。

实施例六

如图6所示，本实用新型实施例中，所述调整偏转油缸的偏转角度的方法，包括如下步骤：

步骤B1，判断是否为车下手动操作，如果是，则偏转油缸内偏转，比例阀输出-5V电压，或偏转油缸外偏转，比例阀输出5V电压，并返回步骤B1；否则执行步骤B2；

步骤B2，判断是否为闭环调节，如果是，则执行步骤B3；否则比例阀输出0V电压，并返回步骤B1；

步骤B3，判断是否调节完成或者是否报警，如果是，则比例阀输出0V电压，并返回步骤B1；否则执行步骤B4；

步骤B4，判断角度差值是否处于第一范围区间，所述第一范围区间为0-5°，如果是，则比例阀输出设定电压，并返回步骤B1；否则执行步骤B5；其中，设定电压可以为0-5V。

步骤B5，判断角度差值是否处于第二范围区间，所述第二范围区间为5°-13°，如果是，则比例阀输出固定电压，并返回步骤B1；否则执行步骤B6；其中，固定电压可以为5V。

步骤B6，判断角度差值是否处于第三范围区间，所述第三范围区间为13-70°，如果是，则比例阀输出极限电压，并返回步骤B1；否则结束，其中，极限电压可以为10V。

实施例七

如图7所示，本实施例中，所述对所述工作压进行调节的方法，包括如下步骤：

步骤C1，判断闭环调节开关是否打开，如果否，则重新判断，否则，对PID参数初始化；

步骤C2，判断电机是否下降到位，如果是，则返回步骤C1，否则，执行步骤C3；

步骤C3，判断是否进入闭环条件，如果是，则进行闭环调节，并返回步骤C1；否则，开环并返回步骤C1。

实施例八

如图8所示，本实用新型实施例中，所述对所述背压进行调节的方法，包括如下步骤：

步骤D1，判断是否设定了背压，如果是，则执行步骤D2，否则，输出背压设定值为0，并返回重新判断；

步骤D2，判断是否为手动操作，如果是，则根据手动操作的公式计算并输出背压设定值，并返回步骤D1；否则，根据自动偏转的公式计算并输出背压设定值，并返回步骤D1。

其中，

手动操作的公式为：BY＝C

式中，

BY为输出背压设定值，

C为常数。

自动偏转的公式为：BY＝13361*cos|Δθ|+18*sin|Δθ|+1679

式中，

BY为输出背压设定值，

Δθ为偏转角度。

实施例九

本实用新型实施例提供了对B点进行打磨的控制方法，具体可以为：PLC主机在接收到B点按钮输入信号后，通过主通信模块向PLC从机发送提起岔心侧打磨电机磨头并夹紧控制指令，非岔心侧打磨电机正常工作；PLC从机接收到控制指令后，向道岔打磨机构发送岔心侧打磨电机磨头提起并夹紧执行命令；打磨机构执行后，岔心侧打磨电机提起并夹紧，采集单元采集相关状态数据，并通过从通信模块将状态数据发送至PLC主机；状态显示单元将接收到的电流、角度等状态数据在显示屏显示。

实施例十

本实用新型实施例提供了对D点进行打磨的控制方法，具体可以为：PLC主机在接收到D点按钮输入信号后，通过主通信模块向PLC从机发送岔心侧打磨电机磨头下降控制指令；PLC从机接收到控制指令后，向道岔打磨机构发送岔心侧打磨电机磨头下降执行命令；打磨机构执行后，岔心侧打磨电机下降，PLC从机根据反馈量进行工作压、背压调节；采集单元采集相关状态数据，并通过从通信模块将状态数据发送至PLC主机；状态显示单元将接收到的电流、角度等状态数据在显示屏显示。

实施例十一

本实用新型实施例提供了对E点进行打磨的控制方法，具体可以为：PLC主机在接收到E点按钮输入信号的控制流程与收到B点按钮输入信号的控制流程一样。

实施例十二

本实用新型实施例提供了对G点进行打磨的控制方法，具体可以为：PLC主机在接收到G点按钮输入信号的控制流程与收到D点按钮输入信号的控制流程一样。

实施例十三

本实用新型实施例提供了对H点进行打磨的控制方法，具体可以为：PLC主机在接收到H点按钮输入信号后，通过主通信模块向PLC从机发送提升所有打磨电机及角度回零控制指令；PLC从机接收到控制指令后，向道岔打磨机构发送打磨电机磨头提升及角度回零执行命令；打磨机构执行后，所有打磨电机提升，角度回零；采集单元采集相关状态数据，并通过从通信模块将状态数据发送至PLC主机；状态显示单元将接收到的电流、角度等状态数据在显示屏显示。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、该技术方案建立了主CPU单元和从CPU单元之间的网络通信，保证了可靠、高效的控制机制；

2、控制精确，保证打磨效果；

3、填补了我国地铁钢轨道岔打磨控制技术的空白。

本实用新型提供的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统及控制方法，可以有效的延长地铁钢轨道岔使用年限，改善地铁车辆运行平稳性，减少噪音，提高道岔区域运行品质，解决了现有技术中道岔打磨控制系统依赖进口，设备成本高，维修更新困难的问题，填补了国内空白。

本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，其特征在于，包括：主CPU单元、从CPU单元和交换机，所述主CPU单元设置在所述地铁钢轨打磨列车的司机室中，所述从CPU单元设置在所述地铁钢轨打磨列车的打磨控制柜中，所述从CPU单元与所述主CPU单元通过所述交换机进行以太网连接，且所述从CPU单元与所述地铁钢轨打磨列车的道岔打磨装置数据连接。

2.根据权利要求1所述的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏设置在所述司机室中，且所述显示屏与所述主CPU单元数据连接。

3.根据权利要求1所述的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，其特征在于，所述主CPU单元包括主通信模块和PLC主机，所述PLC主机与所述主通信模块数据连接；所述从CPU单元包括从通信模块和PLC从机，所述PLC从机与所述从通信模块数据连接，且所述PLC从机与所述道岔打磨装置数据连接；所述主通信模块和所述从通信模块通过所述交换机进行以太网连接。

4.根据权利要求3所述的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，其特征在于，所述PLC主机包括指令接收单元和状态显示单元，且所述指令接收单元和所述状态显示单元均与所述主通信模块数据连接；所述PLC从机包括状态采集单元和执行控制单元，所述状态采集单元与所述道岔打磨装置的检测机构数据连接，所述执行控制单元与所述道岔打磨装置的执行机构数据连接；且所述状态采集单元和执行控制单元均与所述从通信模块数据连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，其特征在于，所述主CPU单元、从CPU单元和交换机均设置为n个，形成n个所述地铁钢轨打磨列车道岔打磨控制系统，且分别设置在n个所述地铁钢轨打磨列车中；n个所述道岔打磨控制系统之间进行以太网连接；其中，n为自然数，且n≥2。