專利名稱：鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路及檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及各種鋼箱梁外檢查車變軌行走控制技術，尤其是一種左右小車變軌行走閉環(huán)控制電路及變軌行走檢測裝置。
背景技術：
目前，為了能經(jīng)濟、有效地對大型鋼箱梁橋梁底和墩臺位置進行全方位檢查、維護保養(yǎng)，鋼箱梁底部懸掛有H型鋼固定軌道和旋轉(zhuǎn)軌道，以供檢查車運行，其中檢查車的行走執(zhí)行機構(gòu)為一套由電動機驅(qū)動的齒輪減速箱，并通過該行走執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動檢查側(cè)在軌道上運行，當遇橋墩時需要進行變軌操作。檢查車在進行變軌時，傳統(tǒng)的變軌行走控制中，主要采用開環(huán)控制方式來實現(xiàn)左右小車的變軌運行，無位置反饋裝置；由于開環(huán)控制，在外部負載和傳動間隙的擾動作用下，活動龍門位置無法控制，將導致活動龍門會與龍門架發(fā)生機械碰撞，行走輪卡在軌道上；不僅會縮短機械結(jié)構(gòu)和軌道的使用壽命，而且使檢修人員承受了巨大的心理壓力；所以變軌行走閉環(huán)控制已成為具有變軌過墩能力的鋼箱梁外檢查車變軌行走控制技術發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的解決方案有:第一，在龍門架兩端安裝限位保護開關，并且采用點動控制，先選擇運行一側(cè)行走執(zhí)行機構(gòu)單獨運行，當活動龍門架觸發(fā)位置保護開關時，選擇另一側(cè)單獨運行，如此交替進行；但是該方法既操作繁瑣，又大大降低了檢修效率；第二，采用自動方式與位置保護開關相結(jié)合的控制方式，兩側(cè)行走執(zhí)行機構(gòu)同時運行，當位置開關觸發(fā)時，通過程序設置或變頻器參數(shù)設置，將快的一側(cè)減速并延時，使活動龍門離開極限位置。因為需要快速遠離極限位置，造成極限位置處，一側(cè)的速度下降過快，檢查車會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。并且在變軌時，由于兩側(cè)行走執(zhí)行機構(gòu)的速度特點為:在回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度0° < Θ <45°，行走執(zhí)行機構(gòu)速度一側(cè)慢，另一側(cè)快；在θ>45°速度大小剛好相反，采用上述控制方式，將增加活動龍門觸發(fā)位置保護開關的概率，使檢查車頻繁震動運行。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易、運行可靠、自動化程度高、控制精度高、安全可靠的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路及檢測裝置，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制操作繁瑣、檢修效率低、運行不平滑的問題。本實用新型采用的技術方案如下:本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，包括編碼器、直線位移傳感器、控制器、驅(qū)動單元以及左、右行走執(zhí)行機構(gòu)，所述編碼器、直線位移傳感器、驅(qū)動單元分別與控制器相連，所述驅(qū)動單元與左、右行走執(zhí)行機構(gòu)連接；其中所述編碼器實時地檢測左、右行走執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度信息并送至控制器；直線位移傳感器用于檢查活動龍門偏離龍門架中心線的直線位移距離信息并送至控制器；所述控制器根據(jù)角度信息和位移信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號；驅(qū)動單元根據(jù)驅(qū)動信號分別驅(qū)動左或右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，編碼器、直線位移傳感器、控制器、驅(qū)動單元、左行走執(zhí)行機構(gòu)和右行走執(zhí)行機構(gòu)，形成鋼箱梁外檢查車變軌行走閉環(huán)控制方案，其中用編碼器檢測回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度，編碼器實時地檢測左、右行走執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度信息并送至控制器，編碼器與回轉(zhuǎn)支承同軸或通過一定的變比安裝，編碼器的分辨率決定了角度檢測的精度，編碼器可以通過總線或模擬量數(shù)據(jù)接口與控制器進行數(shù)據(jù)交換，控制器讀取編碼器的角度，通過運算，給定驅(qū)動單元數(shù)據(jù)信息，驅(qū)動單元根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息，驅(qū)動行走機構(gòu)按給定的速度運行，從而實現(xiàn)對左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)速度的控制，便于精確地控制檢測車兩端在變軌時同步行進，使得檢查車的行進安全可靠。其中檢查車的結(jié)構(gòu)為一端是活動龍門，另一端是固定龍門，當檢查車在變軌行進中受到擾動時，活動龍門將在龍門架的極限位置間滑動，其中在活動龍門上安裝有直線位移傳感器，實時檢測活動龍門移動的位置信息，并向控制傳遞該位置信息，控制器采集直線位移傳感器的信息，與標定的活動龍門位置作比較、運算，來判斷兩側(cè)行走機構(gòu)，即左行走執(zhí)行機構(gòu)和右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的快慢，并將位移差轉(zhuǎn)化為速度信號，對左或右行走執(zhí)行機構(gòu)的速度做出及時調(diào)整，使活動龍門保持在中間位置，達到快速平滑變軌運行的目的。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其中編碼器為絕對值編碼器，數(shù)據(jù)接口為總線輸出或模擬量輸出。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，編碼器的分辨率決定了角度檢測的精度，因此編碼器采用絕對值編碼器，從而能提高其分辨率，編碼器可以通過總線或模擬量數(shù)據(jù)接口與控制器進行數(shù)據(jù)交換，從而便于數(shù)據(jù)的傳輸，保證整個電路的正常連通。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，所述直線位移傳感器為非接觸式絕對值位移傳感器，數(shù)據(jù)接口為總線輸出或模擬量輸出。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，直線位移傳感器主要用于檢查活動龍門偏離龍門架中心線的直線位移距離信息并送至控制器，采用非接觸式絕對值位移傳感器，能夠精確地對活動龍門的偏離位置進行檢測，其中該傳感器的數(shù)據(jù)接口采用總線輸出或模擬量輸出與控制器進行數(shù)據(jù)交換，從而便于數(shù)據(jù)的傳輸，保證整個電路的正常連通。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，控制器為能實現(xiàn)總線通訊的PLC或單片機，控制器能與編碼器、直線位移傳感器之間通過總線通訊。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，控制器采用PLC或者單片機，從而便于記錄數(shù)據(jù)并自動化智能化地進行控制左、右行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度，能夠保證檢查車的變軌運行平滑，通過總線進行通訊，可以用于對變軌行走要求嚴格的系統(tǒng)中，接線簡單，抗干擾性強。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，所述驅(qū)動單元為變頻器、電流調(diào)節(jié)模塊或電壓調(diào)節(jié)模塊。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，驅(qū)動單元可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的頻率、電流或者電壓，從而控制驅(qū)動電機的速度，繼而對左、右行走執(zhí)行機構(gòu)的行進速度進行控制，因此驅(qū)動單元采用變頻器、電流調(diào)節(jié)模塊或電壓調(diào)節(jié)模塊，從而使得地驅(qū)動電機的驅(qū)動控制單元有多種選擇，選擇性強，適用性強。[0019]本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)均為驅(qū)動電機驅(qū)動的齒輪箱。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，行走驅(qū)動裝置采用驅(qū)動電機驅(qū)動齒輪箱，從而能夠保證電機驅(qū)動行走執(zhí)行機構(gòu)在導軌上行走，實現(xiàn)左右行走執(zhí)行機構(gòu)拖動檢查車行走，使檢查車前進或后退，對橋梁進行檢測。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端上均連接有回轉(zhuǎn)支承，所述編碼器與回轉(zhuǎn)支承同軸心安裝，使編碼器隨回轉(zhuǎn)支承同步轉(zhuǎn)動；在活動龍門端的龍門架內(nèi)設有橫隔板，活動龍門可在龍門架內(nèi)的橫隔板之間移動，所述龍門架上設置有直線位移傳感器，所述直線位移傳感器與活動龍門連接，所述直線位移傳感器以及編碼器連接到控制器上，并向其輸出信息。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，檢查車的左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上分別連接有回轉(zhuǎn)支承，其中回轉(zhuǎn)支承連接于行走執(zhí)行機構(gòu)的底端，并通過螺栓連接；編碼器與回轉(zhuǎn)支承同軸心安裝，使編碼器隨回轉(zhuǎn)支承同步轉(zhuǎn)動，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)拖動檢查車變軌行走，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承就會轉(zhuǎn)動一定的角度，編碼器與回轉(zhuǎn)支承同軸心安裝，從而帶動編碼器跟隨回轉(zhuǎn)支承同步轉(zhuǎn)動，控制器通過實時讀出編碼器的角度來檢測回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度。在活動龍門端的龍門架內(nèi)設有橫隔板，橫隔板將龍門架隔成一個區(qū)域，活動龍門可以在該區(qū)域內(nèi)滑動，且活動龍門最開始位于龍門架的中心，當受傳動間隙、外部負載及軌道垂直度、摩擦系數(shù)的擾動，活動龍門偏離理想的運行位移，使活動龍門與龍門架發(fā)生機械碰撞，并使行走輪卡在軌道上，因此活動龍門相對于龍門架中心發(fā)生偏移時，活動龍門上連接的直線位移傳感器可檢測到該位移量，并將信號傳遞至控制器上，當檢查車受到擾動時，活動龍門將在龍門架的極限位置間滑動，直線位移傳感器，實時檢測活動龍門位置信息，控制器采集直線位移傳感器的信息，與標定的活動龍門位置作比較、運算，來判斷兩側(cè)行走機構(gòu)運行的快慢，并將位移差轉(zhuǎn)化為速度信號，對行走執(zhí)行機構(gòu)的速度做出及時調(diào)整，使活動龍門保持在中間位置，達到快速平滑變軌運行的目的。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，所述直線位移傳感器為拉線盒，其中拉線盒的盒體固定在龍門架上，拉線盒的拉繩環(huán)與活動龍門連接，所述拉線盒連接到控制器上，并向其輸出位置信息。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，拉線盒的盒體通過螺栓連接固定在活動龍門架上，拉線盒的拉繩環(huán)通過簡易裝置與活動龍門連接，當活動龍門在龍門架和橫隔板間移動時，活動龍門將帶動拉繩伸縮，自動測量活動龍門的位置值，并將位置信號傳遞至控制上，便于對行走執(zhí)行機構(gòu)的控制。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，左行走執(zhí)行機構(gòu)和右行走執(zhí)行機構(gòu)共同作用，拖動檢查車在縱向軌道與橫向軌道上變軌行走，回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動一定的角度，帶動編碼器跟隨回轉(zhuǎn)支承同步轉(zhuǎn)動，編碼器將回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動的角度信息傳輸至控制器，控制器實時地進行邏輯判斷與運算，通過控制變頻器給定驅(qū)動電機頻率，調(diào)整左或右行走執(zhí)行機構(gòu)的行進速度；當檢查車變軌行進受到擾動，活動龍門偏離龍門架中心線時，直線位移傳感器將檢測活動龍門的位移大小，傳遞至控制器上，控制器根據(jù)位移信號進行邏輯判斷與運算，并轉(zhuǎn)化為變頻器頻率信號，并傳遞至驅(qū)動電機上，控制該端的行走執(zhí)行機構(gòu)的行進速度，調(diào)整活動龍門在龍門架中心線上的位置，形成閉環(huán)控制。由于采用了上述方法，在進行軌道的變軌行走時，左行走執(zhí)行機構(gòu)和右行走執(zhí)行機構(gòu)共同作用拖動檢查車上移動，一行走執(zhí)行機構(gòu)在縱向軌道上行進時，另一行走執(zhí)行機構(gòu)在橫向軌道上行進，行走執(zhí)行機構(gòu)在行進的過程中，回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動一定的角度，此時編碼器將回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動的角度信息傳輸至控制器上，使控制器能夠?qū)崟r地檢測，控制器根據(jù)該角度信息實時地進行邏輯判斷與運算，調(diào)整和匹配左或右行走執(zhí)行機構(gòu)的行進速度，保證檢查車平滑地進行變軌行進；檢查小車在行進過程中，受傳動間隙、外部負載及軌道垂直度、摩擦系數(shù)的擾動，將偏離理想的運行位移，使活動龍門與龍門架發(fā)生機械碰撞，并使行走輪卡在軌道上，最理想的變軌運行，就是讓活動龍門能在運行過程中，保持在龍門架中心線上運行。為了達到這一理想狀態(tài)，必須在活動龍門處，安裝直線位移傳感器，控制系統(tǒng)通過編碼器角度檢測，給定變頻器頻率信息，驅(qū)動電機運行，閉環(huán)控制系統(tǒng)通過檢測活動龍門的位置信號，將位移變化量反饋給控制器，將位移信號轉(zhuǎn)化為速度信號，在極短的時間內(nèi)調(diào)節(jié)行走機構(gòu)速度，從而使I Λ X I趨近于零，兩側(cè)行走機構(gòu)能夠平穩(wěn)變軌運行。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，設左行走執(zhí)行機構(gòu)運行位移SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)的運行位移S2，橫向軌道與縱向軌道互相垂直，編碼器檢測回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度由Θ1變?yōu)棣?2，·運行時間極短時，角度值變化趨近于0，即θ 1=Θ2，并將該角度信號傳遞至控制器，控制器進行邏輯判斷與運算，當0° ^ Θ ^ 45°時，Vl SV2，控制器調(diào)整左行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度VI，當θ>45°時，V1>V2，控制器調(diào)整右行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度V2 ；當檢查車行進受到擾動時，設活動龍門位于龍門架中心線位置時，傳遞至控制器上標定值為Χ0，直線位移傳感器將檢測活動龍門運行的位置坐標為XI，傳遞至控制器上，控制器進行下列邏輯判斷與運算，并進行調(diào)整左或右兩行走執(zhí)行機構(gòu)的速度Vl或V2，當活動龍門在一個方向上運行，Xl-XO=AX > O,左行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移ASl > SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移AS2彡S2，則V右=V2，V左=Vl-KlVl,比例系數(shù)Kl與I ΛΧ |成正比，控制器根據(jù)
ΔΧ I值調(diào)整Kl的大小，控制左行走執(zhí)行機構(gòu)的運行速度V左；Xl-XO=AX = 0，V 左=V1，V 右=V2 ;Xl-XO=AX < O,左行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移Λ SK SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移AS2 > S2，則V右=V2_K2V2，V左=V1，比例系數(shù)Κ2與| ΛΧ |成正比，控制器根據(jù)| ΛΧ
值調(diào)整K2的大小，控制右行走執(zhí)行機構(gòu)的運行速度V右。由于采用了上述方法，檢查車左端瞬間由位置左2運行至左3，運行位移為SI，也即左行走執(zhí)行機構(gòu)運行位移SI，編碼器檢測到回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度由Θ1變?yōu)棣?;檢查車右端由位置右2運行至右3,運行位移為S2,也即右行走執(zhí)行機構(gòu)的運行位移S2,忽略現(xiàn)場安裝的橫向軌道與縱向軌道的角度誤差，理論上橫向軌道與縱向軌道互相垂直，通過三角函數(shù)關系計算可以得出以下數(shù)據(jù):式一:左右行走執(zhí)行機構(gòu)位移比Sl/S2=(Cos Θ 1-Cos Θ 2)/(Sin Θ 2-Sin θ I) =Sin[ ( θ 1+ θ 2) /2]/Cos[( θ 1+ θ 2)/2]=tg[( θ 1+ θ 2)/2]；式二:當運行時間極短時，因為瞬間角度值變化很小，角度值變化趨近于0，即Θ 1= Θ 2，S1/S2= tg Θ I ；[0036]式三:由S=Vt可知，當時間相同時，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)速度比V1/V2= S1/S2=tg Θ 1= tg Θ ；因此當0° ^ Θ ^ 45°時，Vl < V2，控制器調(diào)整左行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度VI，匹配左右行走執(zhí)行機構(gòu)的速度，當θ>45°時，V1>V2，控制器調(diào)整右行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度V2，匹配左右行走執(zhí)行機構(gòu)的速度；控制器根據(jù)編碼器輸出的角度信息，向左右變頻器給定頻率信息，變頻器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息驅(qū)動左右行走機構(gòu)變軌運行。由于系統(tǒng)受傳動間隙、外部負載及軌道垂直度、摩擦系數(shù)的擾動，將偏離理想的運行位移，使活動龍門與龍門架發(fā)生機械碰撞，并使行走輪卡在軌道上。最理想的變軌運行，就是讓活動龍門能在運行過程中，保持在龍門架中心線上運行。為了達到這一理想狀態(tài)，必須在活動龍門處，安裝直線位移傳感器，將位移信號反饋給控制器，進行閉環(huán)控制。當檢查車行進受到擾動時，設活動龍門位于龍門架中心線位置時，傳遞至控制器上標定值為Χ0，直線位移傳感器將檢測活動龍門運行的位置坐標為XI，傳遞至控制器上，控制器進行下列邏輯判斷與運算，根據(jù)Xl-XO的差值關系可以判斷出左右行走機構(gòu)偏離理想狀態(tài)的速度快慢關系，并進行調(diào)整左或右兩行走執(zhí)行機構(gòu)的速度Vl或V2，當活動龍門在一個方向上運行，Xl-XO=AX > O,左行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移ASl > SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移AS2< S2，則V右=V2，V左=Vl-KlVl,檢查車左端的左行走執(zhí)行機構(gòu)的實際速度過快，比例系數(shù)Kl與I ΛΧ I成正比，控制器根據(jù)I ΛΧ I值調(diào)整Kl的大小，控制左行走執(zhí)行機構(gòu)的運行速度V左；Xl-XO=AX = O, V左=V1，V右=V2，檢查車左右兩端均按理想速度在運行；
Xl-XO=AX < O,左行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移Λ SK SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移AS2 > S2，則V右=V2-K2V2，檢查車右端的實際速度過快，V左=V1，比例系數(shù)Κ2與
ΔΧ I成正比，控制器根據(jù)I ΛΧ I值調(diào)整K2的大小，控制右行走執(zhí)行機構(gòu)的運行速度V右?？刂葡到y(tǒng)通過編碼器角度檢測，給定變頻器頻率信息，驅(qū)動電機運行，當系統(tǒng)受到擾動時，活動龍門將偏離龍門架中心位置，影響檢查車的平穩(wěn)運行。閉環(huán)控制系統(tǒng)通過檢測活動龍門的位置信號，將位移變化量反饋給控制器，將位移信號轉(zhuǎn)化為速度信號，在極短的時間內(nèi)調(diào)節(jié)行走機構(gòu)速度，從而使I ΛΧ I趨近于零，兩側(cè)行走機構(gòu)能夠平穩(wěn)變軌運行。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制操作繁瑣、檢修效率低、運行不平滑的問題，控制精度高，安全可靠，大大降低了操作人員的勞動強度和心理壓力，并保證了行駛的安全性。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:1、本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易、運行可靠、自動化程度高、控制精度高、安全可靠；2、本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制操作繁瑣、檢修效率低、運行不平滑的問題；3、本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，編碼器能夠?qū)崟r檢測行走機構(gòu)回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度，直線位移傳感器能實時檢測活動龍門的位移；4、本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制操作繁瑣、檢修效率低、運行不平滑的問題，控制精度高，安全可靠，大大降低了操作人員的勞動強度和心理壓力，并保證了行駛的安全性。

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:圖1是本實用新型中鋼箱梁外檢查車變軌行走控制原理方框圖；圖2是本實用新型中鋼箱梁外檢查車變軌行走示意圖；圖3是固定龍門端編碼器安裝圖；圖4是活動龍門端直線位移傳感器安裝圖。圖中標記:1-導軌、2-行走輪、3-驅(qū)動電機、4-回轉(zhuǎn)支承、5-編碼器、6-固定托架、7-行走底端、8-活動龍門、9-拉線盒、10-龍門架、11-橫隔板。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1至圖4所示，本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，包括編碼器
5、直線位移傳感器、控制器、驅(qū)動單元以及左、右行走執(zhí)行機構(gòu)，所述編碼器5、直線位移傳感器、驅(qū)動單元分別與控制器相連，所述驅(qū)動單元與左、右行走執(zhí)行機構(gòu)連接；其中所述編碼器5為絕對值編碼器，數(shù)據(jù)接口為總線輸出或模擬量輸出，編碼器5實時地檢測左、右行走執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度信息并送至控制器，其中編碼器5外殼由一個固定托架6通過螺栓連接、固定，編碼器5的軸套在與回轉(zhuǎn)支承4同軸心的一根空心軸內(nèi)，編碼器5的扁口一側(cè)，用螺絲頂緊，使它能與回轉(zhuǎn)支承同步轉(zhuǎn)動；所述直線位移傳感器為非接觸式絕對值位移傳感器，數(shù)據(jù)接口為總線輸出或模擬量輸出，直線位移傳感器用于檢查活動龍門8偏離龍門架10中心線的直線位移距離信息并送至控制器；所述控制器為能實現(xiàn)總線通訊的PLC或單片機，控制器能與編碼器5、直線位移傳感器之間通過總線通訊，所述控制器根據(jù)角度信息和位移信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號；所述驅(qū)動單元為變頻器、電流調(diào)節(jié)模塊或電壓調(diào)節(jié)模塊，驅(qū)動單元根據(jù)驅(qū)動信號分別驅(qū)動左或右行走執(zhí)行機構(gòu)運動；左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)均為驅(qū)動電機3驅(qū)動的齒輪箱。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端為行走底端7，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)的行走底端7通過螺栓連接有回轉(zhuǎn)支承4，所述編碼器5與回轉(zhuǎn)支承4同軸心安裝，使編碼器5隨回轉(zhuǎn)支承4同步轉(zhuǎn)動；在活動龍門端的龍門架10內(nèi)設有橫隔板11，活動龍門8可在龍門架10內(nèi)的橫隔板11之間移動，所述龍門架10上設置有直線位移傳感器，所述直線位移傳感器與活動龍門8連接，所述直線位移傳感器以及編碼器5連接到控制器上，并向其輸出信息。其中直線位移傳感器為拉線盒9，其中拉線盒9的盒體固定在龍門架10上，拉線盒9的拉繩環(huán)與活動龍門8連接，所述拉線盒9連接到控制器上，并向其輸出位置信息。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，左行走執(zhí)行機構(gòu)和右行走執(zhí)行機構(gòu)共同作用，拖動檢查車在縱向軌道與橫向軌道上變軌行走，回轉(zhuǎn)支承4轉(zhuǎn)動一定的角度，帶動編碼器5跟隨回轉(zhuǎn)支承4同步轉(zhuǎn)動，編碼器5將回轉(zhuǎn)支承4轉(zhuǎn)動的角度信息傳輸至控制器，控制器實時地進行邏輯判斷與運算，通過控制變頻器給定驅(qū)動電機3頻率，調(diào)整左或右行走執(zhí)行機構(gòu)的行進速度；如圖2所示，檢查車左端瞬間由位置左2運行至左3，運行位移為SI，也即左行走執(zhí)行機構(gòu)運行位移SI，編碼器檢測到回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度由Θ1變?yōu)棣?2;檢查車右端由位置右2運行至右3，運行位移為S2，也即右行走執(zhí)行機構(gòu)的運行位移S2，忽略現(xiàn)場安裝的橫向軌道與縱向軌道的角度誤差，理論上橫向軌道與縱向軌道互相垂直，通過三角函數(shù)關系計算可以得出以下數(shù)據(jù):式一:左右行走執(zhí)行機構(gòu)位移比Sl/S2=(Cos Θ 1-Cos Θ 2)/(Sin Θ 2-Sin θ I) =Sin[ ( θ 1+ θ 2) /2]/Cos[( θ 1+ θ 2)/2]=tg[( θ 1+ θ 2)/2]；式二:當運行時間極短時，因為瞬間角度值變化很小，角度值變化趨近于0，即Θ 1= Θ 2，S1/S2= tg Θ I ；式三:由S=Vt可知，當時間相同時，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)速度比V1/V2= S1/S2=tg Θ 1= tg Θ ；因此當0° ^ Θ ^ 45°時，Vl SV2，控制器調(diào)整左行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度VI，匹配左右行走執(zhí)行機構(gòu)的速度，當θ>45°時，V1>V2，控制器調(diào)整右行走執(zhí)行機構(gòu)行進速度V2，匹配左右行走執(zhí)行機構(gòu)的速度；控制器根據(jù)編碼器輸出的角度信息，向左右變頻器給定頻率信息，變頻 器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息驅(qū)動左右行走機構(gòu)變軌運行。由于系統(tǒng)受傳動間隙、外部負載及軌道垂直度、摩擦系數(shù)的擾動，將偏離理想的運行位移，使活動龍門與龍門架發(fā)生機械碰撞，并使行走輪卡在軌道上。最理想的變軌運行，就是讓活動龍門能在運行過程中，保持在龍門架中心線上運行。為了達到這一理想狀態(tài)，必須在活動龍門處，安裝直線位移傳感器，將位移信號反饋給控制器，進行閉環(huán)控制。當檢查車變軌行進受到擾動，活動龍門8偏離龍門架10中心線時，直線位移傳感器將檢測活動龍門8的位移大小，傳遞至控制器上，控制器根據(jù)位移信號進行邏輯判斷與運算，并轉(zhuǎn)化為變頻器頻率信號，并傳遞至驅(qū)動電機3上，控制該端的行走執(zhí)行機構(gòu)的行進速度，調(diào)整活動龍門8在龍門架10中心線上的位置，形成閉環(huán)控制。當檢查車行進受到擾動時，設活動龍門位于龍門架中心線位置時，傳遞至控制器上標定值為Χ0，直線位移傳感器將檢測活動龍門運行的位置坐標為XI，傳遞至控制器上，控制器進行下列邏輯判斷與運算，根據(jù)Xl-XO的差值關系可以判斷出左右行走機構(gòu)偏離理想狀態(tài)的速度快慢關系，并進行調(diào)整左或右兩行走執(zhí)行機構(gòu)的速度Vl或V2，其中左行走執(zhí)行機構(gòu)的速度為VI，右行走執(zhí)行機構(gòu)的速度為V2，當活動龍門在一個方向上運行，Xl-XO=AX > O,左行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移ASl > SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移AS2< S2，則V右=V2，V左=Vl-KlVl,檢查車左端的左行走執(zhí)行機構(gòu)的實際速度過快，比例系數(shù)Kl與I ΛΧ I成正比，控制器根據(jù)I ΛΧ I值調(diào)整Kl的大小，控制左行走執(zhí)行機構(gòu)的運行速度V左；Xl-XO= ΔΧ = O, V左=V1，V右=V2，檢查車左右兩端均按理想速度在運行；Xl-XO=AX < O,左行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移Λ SI < SI，右行走執(zhí)行機構(gòu)運行的位移AS2 > S2，則V右=V2-K2V2，檢查車右端的實際速度過快，V左=V1，比例系數(shù)Κ2與
ΔΧ I成正比，控制器根據(jù)I ΛΧ I值調(diào)整K2的大小，控制右行走執(zhí)行機構(gòu)的運行速度V右。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，控制系統(tǒng)通過編碼器角度檢測，給定變頻器頻率信息，驅(qū)動電機運行，當檢查車受到擾動時，活動龍門將偏離龍門架中心位置，影響檢查車的平穩(wěn)運行。閉環(huán)控制系統(tǒng)通過檢測活動龍門的位置信號，將位移變化量反饋給控制器，將位移信號轉(zhuǎn)化為速度信號，在極短的時間內(nèi)調(diào)節(jié)行走機構(gòu)速度，從而使I Λ X
趨近于零，兩側(cè)行走機構(gòu)能夠平穩(wěn)變軌運行。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，具有操作簡易、運行可靠、自動化程度高的優(yōu)點，可以用于對變軌行走要求嚴格的系統(tǒng)中，接線簡單，抗干擾性強；本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易、運行可靠、自動化程度高、控制精度高、安全可靠，編碼器能夠?qū)崟r檢測行走機構(gòu)回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度，直線位移傳感器能實時檢測活動龍門的位移；本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制方法，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制操作繁瑣、檢修效率低、運行不平滑的問題，控制精度高，安全可靠，大大降低了操作人員的勞動強度和心理壓力，并保證了行駛的安全性。本實用新型并不局限于前述的具體實施方式
。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
口 ο
權(quán)利要求1.鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其特征在于:它包括編碼器(5)、直線位移傳感器、控制器、驅(qū)動單元以及左、右行走執(zhí)行機構(gòu)，所述編碼器(5)、直線位移傳感器、驅(qū)動單元分別與控制器相連，所述驅(qū)動單元與左、右行走執(zhí)行機構(gòu)連接；其中所述編碼器(5)實時地檢測左、右行走執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度信息并送至控制器；直線位移傳感器用于檢查活動龍門(8)偏離龍門架(10)中心線的直線位移距離信息并送至控制器；所述控制器根據(jù)角度信息和位移信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號；驅(qū)動單元根據(jù)驅(qū)動信號分別驅(qū)動左或右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其特征在于:其中編碼器(5)為絕對值編碼器，數(shù)據(jù)接口為總線輸出或模擬量輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其特征在于:所述直線位移傳感器為非接觸式絕對值位移傳感器，數(shù)據(jù)接口為總線輸出或模擬量輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其特征在于:控制器為能實現(xiàn)總線通訊的PLC或單片機，控制器能與編碼器(5)、直線位移傳感器之間通過總線通訊。
5.如權(quán)利要求1所述的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其特征在于:所述驅(qū)動單元為變頻器、電流調(diào)節(jié)模塊或電壓調(diào)節(jié)模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路，其特征在于:左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)均為驅(qū)動電機(3)驅(qū)動的齒輪箱。
7.一種設置有權(quán)利要求1至6之一的控制電路的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，其特征在于:左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端上均連接有回轉(zhuǎn)支承(4)，所述編碼器(5)與回轉(zhuǎn)支承(4)同軸心安裝，使編碼器(5)隨回轉(zhuǎn)支承(4)同步轉(zhuǎn)動；在活動龍門端的龍門架(10)內(nèi)設有橫隔板(11)，活動龍門(8)可在龍門架(10)內(nèi)的橫隔板(11)之間移動，所述龍門架(10 )上設置有直線位移傳感器，所述直線位移傳感器與活動龍門(8 )連接，所述直線位移傳感器以及編碼器(5 )連接到控制器上，并向其輸出信息。
8.如權(quán)利要求7所述的鋼箱梁檢查車變軌運行檢測裝置，其特征在于:所述直線位移傳感器為拉線盒(9)，其中拉線盒(9)的盒體固定在龍門架(10)上，拉線盒(9)的拉繩環(huán)與活動龍門(8)連接，所述拉線盒(9)連接到控制器上，并向其輸出位置信息。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路及檢測裝置，屬于檢查車變軌行走控制技術領域。本實用新型的鋼箱梁檢查車變軌運行控制電路,所述編碼器、直線位移傳感器、驅(qū)動單元分別與控制器相連，所述驅(qū)動單元與左、右行走執(zhí)行機構(gòu)連接；其中所述編碼器實時地檢測左、右行走執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度信息并送至控制器；直線位移傳感器用于檢查活動龍門偏離龍門架中心線的直線位移距離信息并送至控制器；所述控制器根據(jù)角度信息和位移信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號；驅(qū)動單元根據(jù)驅(qū)動信號分別驅(qū)動左或右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。本實用新型解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制操作繁瑣、檢修效率低、運行不平滑的問題。
文檔編號E01D19/10GK203164695SQ20132002937
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者楊兵 申請人:成都市新筑路橋機械股份有限公司