本發(fā)明涉及鐵路工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在鐵路工程作業(yè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)在用的既有搗固車型基本上都是采用從奧地利普拉塞·陶依爾(plasser&theurer)公司引進(jìn)的技術(shù)。由于搗固車的作業(yè)環(huán)境惡劣、工況多變、電氣控制操作繁雜，作業(yè)過程中難免出現(xiàn)一些故障，或者出現(xiàn)偶爾的操作失誤等突發(fā)狀況。但時(shí)，目前的搗固車作業(yè)控制系統(tǒng)完全不具備自我防護(hù)功能，在出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，作業(yè)機(jī)構(gòu)不會(huì)停止動(dòng)作，進(jìn)而造成過起道、過撥道等誤操作，甚至出現(xiàn)損傷線路、砸壞鋼軌等嚴(yán)重的作業(yè)事故。

我國(guó)目前使用的各類既有搗固車型主要包括：d09-32型、dwl-48型、cd08-475型等共有數(shù)百臺(tái)，它們是當(dāng)前鐵路既有運(yùn)營(yíng)線路維修養(yǎng)護(hù)的主力裝備。搗固車的主要作業(yè)功能包括：起道、撥道、抄平搗固等，通過這些作業(yè)能夠消除軌道的方向偏差，提高道床石渣的密實(shí)度，使線路參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如附圖1所示，為現(xiàn)有連續(xù)式搗固車100的結(jié)構(gòu)示意圖(該結(jié)構(gòu)示意圖主要針對(duì)dwl-48、d09-32等連續(xù)式搗固車，步進(jìn)式搗固車沒有衛(wèi)星小車200)，搗固車100在作業(yè)方向l沿軌道300走行作業(yè)。搗固車100包括前司機(jī)室101和后司機(jī)室102，在前司機(jī)室101和后司機(jī)室102之間的搗固車100底部設(shè)置有衛(wèi)星小車200，衛(wèi)星小車200上設(shè)置有搗固裝置201和起撥道裝置202。

隨著我國(guó)鐵路列車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)搗固車作業(yè)效率和可靠性的要求越來(lái)越高，各鐵路局工務(wù)部門也在考慮采用各種手段來(lái)預(yù)防和減少搗固車作業(yè)安全問題的發(fā)生?，F(xiàn)有的搗固車100當(dāng)作業(yè)控制量出現(xiàn)問題時(shí)，搗固車作業(yè)控制系統(tǒng)本身不能限制作業(yè)裝置的動(dòng)作，這是導(dǎo)致?lián)v固車100作業(yè)安全問題產(chǎn)生的主因，因此在搗固車100已有電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加作業(yè)防護(hù)功能非常必要。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中還沒有出現(xiàn)專門針對(duì)于搗固車作業(yè)安全防護(hù)的控制系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)中與本發(fā)明申請(qǐng)相關(guān)的技術(shù)方案主要有：

(1)由上海鐵路局上海大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用檢修段于2015月07月30日申請(qǐng)，并于2015年10月14日公開，公開號(hào)為cn104975545a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《搗穩(wěn)車搗鎬防插鋼軌保護(hù)裝置及其應(yīng)用方法》。該發(fā)明申請(qǐng)描述了一種針對(duì)dwl-48搗穩(wěn)車搗鎬防插鋼軌的方法，采用在抄平小車上安裝感應(yīng)開關(guān)，將感應(yīng)開關(guān)信號(hào)與搗固裝置停止下插按鈕信號(hào)并接，當(dāng)感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，搗固下插邏輯條件不滿足，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)搗固裝置停止下插動(dòng)作，有關(guān)設(shè)計(jì)原理如附圖2所示。當(dāng)時(shí)，該該發(fā)明申請(qǐng)描述搗穩(wěn)車搗鎬防插鋼軌保護(hù)裝置，僅適用于帶有衛(wèi)星小車自動(dòng)橫移功能的dwl-48搗穩(wěn)車，且只針對(duì)小車橫移實(shí)現(xiàn)保護(hù)，不能實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)作業(yè)量數(shù)據(jù)。該發(fā)明申請(qǐng)不能監(jiān)測(cè)起道、撥道等其他作業(yè)過程異常情況，如果起道或者撥道系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，該防插鋼軌裝置則無(wú)能為力。

(2)由株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司、株洲時(shí)代電子技術(shù)有限公司分別于2016年2月16日申請(qǐng)，并于2016年07月06日公開，公開號(hào)為cn105739486a的中國(guó)發(fā)明專利《一種既有軌道工程機(jī)械遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法》。該發(fā)明申請(qǐng)公開了一種基于can總線網(wǎng)絡(luò)的既有軌道工程機(jī)械遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)新開發(fā)替代電路板，包括前端模擬量采集板、多路模擬量采集板、程控主機(jī)板、gva主機(jī)板等。這些電路板不改變?cè)姎饪刂葡到y(tǒng)的功能，同時(shí)增加信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換和can總線通信電路，能夠?qū)φ麄€(gè)車輛行車和作業(yè)信號(hào)進(jìn)行采集及監(jiān)控顯示，并通過交換機(jī)發(fā)送到以太網(wǎng)上，其車載信號(hào)采集系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)如附圖3所示。該發(fā)明申請(qǐng)描述的既有軌道工程機(jī)械遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，只能實(shí)現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的采集、傳輸和顯示等功能，不能判斷起道、撥道、衛(wèi)星小車橫移等作業(yè)異常情況，不能在出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)自動(dòng)、及時(shí)地切斷作業(yè)裝置的動(dòng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有搗固車作業(yè)過程中無(wú)法進(jìn)行自我防護(hù)，在出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，作業(yè)機(jī)構(gòu)不會(huì)停止動(dòng)作，并造成過起道、過撥道，甚至損傷線路、砸壞鋼軌等嚴(yán)重事故的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)，包括：下位主機(jī)板和程控主機(jī)板，所述下位主機(jī)板采集起道作業(yè)模擬量和撥道作業(yè)模擬量，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。所述下位主機(jī)板根據(jù)起道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總起道量，根據(jù)所述撥道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總撥道量，并根據(jù)所述總起道量、總撥道量判斷是否滿足作業(yè)封鎖條件，將判斷結(jié)果發(fā)送至所述程控主機(jī)板。當(dāng)所述程控主機(jī)板接收到作業(yè)封鎖信號(hào)，則消除相應(yīng)作業(yè)動(dòng)作的程控邏輯信號(hào)，相應(yīng)作業(yè)控制閥的電信號(hào)切除。

本發(fā)明還具體提供了另一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)，包括：下位主機(jī)板和程控主機(jī)板，所述下位主機(jī)板采集起道作業(yè)模擬量和撥道作業(yè)模擬量，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后發(fā)送至所述程控主機(jī)板。所述程控主機(jī)板根據(jù)起道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總起道量，根據(jù)所述撥道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總撥道量，并根據(jù)所述總起道量、總撥道量判斷是否滿足作業(yè)封鎖條件，如果所述程控主機(jī)板判斷滿足作業(yè)封鎖條件，則消除相應(yīng)作業(yè)動(dòng)作的程控邏輯信號(hào)，相應(yīng)作業(yè)控制閥的電信號(hào)切除。

優(yōu)選的，所述起道作業(yè)模擬量進(jìn)一步包括：前起道量、沉降補(bǔ)償量、起道補(bǔ)償量、超平傳感器值和起道調(diào)零量。所述撥道作業(yè)模擬量進(jìn)一步包括：理論正矢、撥道正矢?jìng)鞲衅髦怠艿勒{(diào)零量、前端偏移量、撥道補(bǔ)償量和后電子擺超高量。所述下位主機(jī)板采集的模擬量還包括衛(wèi)星小車位移傳感器值，所述下位主機(jī)板將衛(wèi)星小車位移傳感器值轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星小車橫移量。當(dāng)根據(jù)所述總起道量、總撥道量，以及衛(wèi)星小車橫移量判斷滿足作業(yè)封鎖條件，所述程控主機(jī)板或下位主機(jī)板發(fā)出作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括作業(yè)防護(hù)控制模塊，所述作業(yè)防護(hù)控制模塊接收總起到量、總撥道量和衛(wèi)星小車橫移量，以及來(lái)自于所述程控主機(jī)板或下位主機(jī)板的作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)。所述作業(yè)防護(hù)控制模塊包括顯示單元和操作面板，當(dāng)作業(yè)封鎖信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，所述顯示單元顯示作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)來(lái)源，并對(duì)相關(guān)模擬量信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，所述作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)來(lái)源包括但不限于撥道異常、左起道異常、右起道異常、左右起道差異常、衛(wèi)星小車橫移超限故障。所述操作面板設(shè)置有起撥道保護(hù)檔位選擇開關(guān)、功能關(guān)閉開關(guān)、復(fù)位按鈕、衛(wèi)星小車橫移保護(hù)開關(guān)。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括輸入輸出板組，所述輸入輸出板組與所述程控主機(jī)板、作業(yè)防護(hù)控制模塊分別相連。所述程控主機(jī)板通過所述輸入輸出板組或can總線通訊向所述作業(yè)防護(hù)控制模塊發(fā)送作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)，所述程控主機(jī)板通過所述輸入輸出板組讀取搗固車的整車開關(guān)和傳感數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后再通過所述輸入輸出板組對(duì)外輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)。

優(yōu)選的，所述作業(yè)封鎖條件包括撥道作業(yè)封鎖條件、起道作業(yè)封鎖條件和衛(wèi)星小車橫移封鎖條件，當(dāng)所述撥道作業(yè)封鎖條件、起道作業(yè)封鎖條件和衛(wèi)星小車橫移封鎖條件中任一條件滿足時(shí)，所述程控主機(jī)板產(chǎn)生封鎖程控邏輯信號(hào)，并向所述作業(yè)防護(hù)控制模塊發(fā)送作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)控制搗固裝置停止下降、起撥道裝置停止動(dòng)作、衛(wèi)星小車停止自動(dòng)橫移。所述程控邏輯信號(hào)包括但不限于搗固裝置下降信號(hào)、撥道系統(tǒng)開啟信號(hào)、抄平系統(tǒng)開啟信號(hào)、衛(wèi)星小車左移信號(hào)和衛(wèi)星小車右移信號(hào)。

優(yōu)選的，所述撥道作業(yè)封鎖條件包括但不限于：

i)前后兩次總撥道量的差值超過限定值；

ii)總撥道量的值發(fā)生突變；

iii)撥道正矢?jìng)鞲衅髦低蛔儭?/p>

優(yōu)選的，所述起道作業(yè)封鎖條件包括但不限于：

i)單邊軌道前后兩次總起道量的差值超過限定值；

ii)總起道量的值發(fā)生突變；

iii)抄平傳感器值突變或超過限定；

iiii)左右軌起道量差值超過限定值。

優(yōu)選的，所述衛(wèi)星小車橫移封鎖條件包括但不限于：

i)衛(wèi)星小車位移傳感器值超過限定值；

ii)衛(wèi)星小車位移傳感器值突變；

iii)can總線通訊中斷。

優(yōu)選的，所述程控主機(jī)板接收搗固車的整車開關(guān)和傳感數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后以實(shí)現(xiàn)所述搗固車整車作業(yè)動(dòng)作的邏輯連鎖，并對(duì)外輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)。所述程控主機(jī)板同時(shí)通過can總線通訊將程控信號(hào)發(fā)送至所述下位主機(jī)板和作業(yè)防護(hù)控制模塊，并與所述下位主機(jī)板交換信息。當(dāng)作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，所述程控主機(jī)板將相關(guān)程控信號(hào)發(fā)送至所述下位主機(jī)板用于啟動(dòng)模擬量采集。

通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明能夠?qū)扔袚v固車型的主要作業(yè)功能，如：起道、撥道、工作小車橫移等進(jìn)行有效的防護(hù)，提高了整車控制的自動(dòng)化程度；

(2)本發(fā)明控制系統(tǒng)具有較好實(shí)時(shí)性，作業(yè)動(dòng)作的切除快速且及時(shí)，極大地提高了鐵路施工作業(yè)的安全性；

(3)本發(fā)明能夠適用于dwl-48，d09-32等各型號(hào)的既有搗固車型的電氣化、自動(dòng)化改造，適用性極強(qiáng)；

(4)本發(fā)明電氣系統(tǒng)中的電路板采用整板替代開發(fā)的模式，并采用成熟的can總線通訊，現(xiàn)場(chǎng)安裝和接線簡(jiǎn)單、快捷、方便。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的實(shí)施例。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中搗固車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中搗穩(wěn)車搗鎬防插鋼軌保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中軌道工程機(jī)械遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖4是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例中作業(yè)防護(hù)控制模塊顯示單元的界面示意圖；

圖6是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的撥道作業(yè)控制原理框圖；

圖7是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的起道作業(yè)控制原理框圖；

圖8是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的衛(wèi)星小車橫移控制原理框圖；

圖9是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的作業(yè)封鎖控制原理示意圖；

圖10是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例中程控主機(jī)板的工作流程圖；

圖11是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)一種實(shí)施例中下位主機(jī)板的工作流程圖；

圖12是本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)另一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖中：1-下位主機(jī)板，2-程控主機(jī)板，3-作業(yè)防護(hù)控制模塊，4-輸入輸出板組，11-撥道計(jì)算單元，12-起道計(jì)算單元，13-衛(wèi)星小車橫移計(jì)算單元，31-顯示單元，32-控制底板，33-操作面板，51-撥道伺服閥，52-起道伺服閥，53-橫移控制閥，6-作業(yè)機(jī)構(gòu)，100-搗固車，101-前司機(jī)室，102-后司機(jī)室，200-衛(wèi)星小車，201-搗固裝置，202-起撥道裝置，300-軌道。

具體實(shí)施方式

為了引用和清楚起見，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫或縮寫記載如下：

can：控制局域網(wǎng)絡(luò)(controlareanetwork)的簡(jiǎn)稱，是iso國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通訊協(xié)議，支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制；

rs232：美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(eia)制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口；

現(xiàn)場(chǎng)總線：一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動(dòng)化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；

fpga:現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(field-programmablegatearray)，是專用集成電路(asic)領(lǐng)域中的一種半定制電路；

ad轉(zhuǎn)換：模數(shù)轉(zhuǎn)換，就是通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量；

da轉(zhuǎn)換：數(shù)模轉(zhuǎn)換，就是通過一定的電路將數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量；

avr：一種由atmel公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置flash的risc(reducedinstructionsetcomputer)精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如附圖4至附圖12所示，給出了本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

搗固車100的主要作業(yè)功能有搗固、起道、撥道、作業(yè)走行等，而搗固車100的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全隱患主要集中在起道、撥道、衛(wèi)星小車橫移(針對(duì)連續(xù)式搗固車)等方面。如附圖4所示，一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例，包括：下位主機(jī)板1和程控主機(jī)板2，下位主機(jī)板1采集起道作業(yè)模擬量和撥道作業(yè)模擬量，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。下位主機(jī)板1根據(jù)起道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總起道量，根據(jù)撥道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總撥道量，并根據(jù)總起道量、總撥道量判斷是否滿足作業(yè)封鎖條件，將判斷結(jié)果發(fā)送至程控主機(jī)板2。當(dāng)程控主機(jī)板2接收到作業(yè)封鎖信號(hào)，則消除相應(yīng)作業(yè)動(dòng)作的程控邏輯信號(hào)，相應(yīng)作業(yè)控制閥的電信號(hào)切除。

其中，下位主機(jī)板1主要實(shí)現(xiàn)多路模擬量信號(hào)的采集、ad轉(zhuǎn)換和作業(yè)總量計(jì)算，以及作業(yè)保護(hù)條件判斷等功能。當(dāng)接收到程控主機(jī)板2的相關(guān)作業(yè)信號(hào)時(shí)，下位主機(jī)板1便采集相應(yīng)通道的電壓值并根據(jù)設(shè)定的精度值進(jìn)行運(yùn)算，若判斷滿足封鎖條件，便產(chǎn)生作業(yè)封鎖信號(hào)發(fā)送至程控主機(jī)板2。下位主機(jī)板1的主控制器可選用帶can模塊的avr單片機(jī)、dsp等微控制芯片，同時(shí)選用串行高速ad轉(zhuǎn)換芯片，以滿足高精度信號(hào)采集的要求。

程控主機(jī)板2則以fpga和avr單片機(jī)為核心，在實(shí)現(xiàn)原有程控主機(jī)板2程控信號(hào)采集和運(yùn)算功能(主要是接收搗固車100整車的各類開關(guān)、傳感器等數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行各種邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)整車各類動(dòng)作的邏輯連鎖)的同時(shí)，還可以通過can總線通訊將所有程控(數(shù)字)信號(hào)發(fā)送出去(在如附圖4所示的實(shí)施例中，程控主機(jī)板2將can信號(hào)發(fā)送至下位主機(jī)板1和作業(yè)防護(hù)控制模塊3)，并與下位主機(jī)板1交換信息。當(dāng)相關(guān)作業(yè)程控邏輯產(chǎn)生時(shí)，程控主機(jī)板2將相關(guān)程控信號(hào)發(fā)送至下位主機(jī)板1用于啟動(dòng)模擬量采集，當(dāng)程控主機(jī)板2接收到下位主機(jī)板1的作業(yè)封鎖信號(hào)時(shí)將封鎖信號(hào)傳遞至程控邏輯，產(chǎn)生作業(yè)保護(hù)動(dòng)作和報(bào)警信號(hào)。程控主機(jī)板2還含有rs232串口，方便了調(diào)試，也可以通過電腦觀測(cè)故障信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，程控主機(jī)板2采用以fpga和avr單片機(jī)為核心的雙處理器結(jié)構(gòu)，fpga和avr單片機(jī)之間通過集成在fpga內(nèi)部的雙口ram進(jìn)行通信。

起道作業(yè)模擬量進(jìn)一步包括：前起道量、沉降補(bǔ)償量、起道補(bǔ)償量、超平傳感器值和起道調(diào)零量。撥道作業(yè)模擬量進(jìn)一步包括：理論正矢、撥道正矢?jìng)鞲衅髦?、撥道調(diào)零量、前端偏移量、撥道補(bǔ)償量和后電子擺超高量。針對(duì)連續(xù)式搗固車，下位主機(jī)板1還采集衛(wèi)星小車位移傳感器值。

控制系統(tǒng)還進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的作業(yè)防護(hù)控制模塊3，如附圖5所示，作業(yè)防護(hù)控制模塊3進(jìn)一步包括顯示單元31、控制底板32和操作面板33。總起道量、總撥道量、衛(wèi)星小車橫移量、作業(yè)封鎖信號(hào)(用于封鎖狀態(tài)的指示)，以及作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)可以通過can總線通訊傳輸至作業(yè)防護(hù)控制模塊3。作業(yè)防護(hù)控制模塊3通過控制底板32接收來(lái)自于下位主機(jī)板1或程控主機(jī)板2的總起道量、總撥道量和衛(wèi)星小車橫移量，以及來(lái)自于程控主機(jī)板2的作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)(接收來(lái)自于程控主機(jī)板2的信號(hào)，產(chǎn)生聲音報(bào)警)。當(dāng)作業(yè)封鎖信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，顯示單元31顯示報(bào)警信號(hào)來(lái)源(撥道異常、左起道異常、右起道異常、左右起道差異常、衛(wèi)星小車橫移超限等)，并對(duì)相關(guān)模擬量信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，報(bào)警信號(hào)來(lái)源包括但不限于撥道異常、左起道異常、右起道異常、左右起道差異常、衛(wèi)星小車橫移超限故障。操作面板33可根據(jù)用戶的實(shí)際需要設(shè)置有起撥道保護(hù)檔位選擇開關(guān)、功能關(guān)閉開關(guān)、復(fù)位按鈕、衛(wèi)星小車橫移保護(hù)開關(guān)等。其中，功能關(guān)閉開關(guān)用于關(guān)閉作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的功能。復(fù)位按鈕用于當(dāng)作業(yè)封鎖產(chǎn)生時(shí)，導(dǎo)致不能繼續(xù)作業(yè)，如果確認(rèn)沒有風(fēng)險(xiǎn)(如：作業(yè)時(shí)偶然有石渣打到衛(wèi)星小車弦線上會(huì)觸發(fā)報(bào)警封鎖)，按下復(fù)位按鈕可以不受影響繼續(xù)作業(yè)。檔位選擇開關(guān)用于選擇保護(hù)精度，用戶可根據(jù)不同線路情況需要選擇不同的檔位。衛(wèi)星小車橫移保護(hù)開關(guān)則用于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星小車橫移位置的保護(hù)。操作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的線路狀況選擇不同的保護(hù)檔位，當(dāng)出現(xiàn)作業(yè)報(bào)警和封鎖時(shí)，如確認(rèn)對(duì)作業(yè)無(wú)影響，可以按下復(fù)位按鈕后繼續(xù)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)使用非常便捷。

控制系統(tǒng)還進(jìn)一步包括輸入輸出板組4，輸入輸出板組4與程控主機(jī)板2、作業(yè)防護(hù)控制模塊3分別相連。程控主機(jī)板2可以通過輸入輸出板組4或can總線通訊向作業(yè)防護(hù)控制模塊3的控制底板32發(fā)送作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)，程控主機(jī)板2通過輸入輸出板組4讀取搗固車的整車開關(guān)和傳感數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后再通過輸入輸出板組4對(duì)外輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)。操作面板33上的開關(guān)信號(hào)可以通過輸入輸出板組4或can總線通訊傳輸至程控主機(jī)板2。

如附圖6所示，為搗固車的撥道作業(yè)控制原理框圖，本發(fā)明根據(jù)原車撥道系統(tǒng)原理進(jìn)行了重新計(jì)算，以dwl-48型搗穩(wěn)車為例，理論正矢、撥道正矢?jìng)鞲衅髦?、撥道調(diào)零量、前端偏移量、撥道補(bǔ)償量和后電子擺超高量輸入下位主機(jī)板1的撥道計(jì)算單元11計(jì)算總撥道量(值)。其中，總撥道量(值)根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

r1＝f04+f00+f03+m1×f05+f24-m2×f1c

f04：理論正矢25mv/mm

f00：撥道正矢?jìng)鞲衅髦?3mv/mm

f03：撥道調(diào)零量2v/mm

f05：前端偏移量50mv/mm

f24：撥道補(bǔ)償量100mv/mm

f1c：后電子擺超高量3.75v/mm

式中通常m1＝0.3289，m2＝0.0067，不同的車該數(shù)值可能會(huì)有不同。其它搗固車型(如：d08-32、d09-32、cd08-475等)的計(jì)算方法與此類似。下位主機(jī)板1將計(jì)算得到的總撥道量(值)傳送至作業(yè)防護(hù)控制模塊3用于顯示，將撥道封鎖條件判斷結(jié)果傳送至程控主機(jī)板2，程控主機(jī)板2進(jìn)行邏輯運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)搗固車整車作業(yè)動(dòng)作的邏輯連鎖，得到作業(yè)相關(guān)的程控邏輯后向?qū)?yīng)的控制閥(撥道伺服閥51)輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)，進(jìn)而控制撥道相關(guān)的作業(yè)機(jī)構(gòu)6動(dòng)作。

如附圖7所示，為搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的起道作業(yè)控制原理框圖，本發(fā)明根據(jù)原車起道系統(tǒng)原理進(jìn)行了重新計(jì)算，以dwl-48型搗穩(wěn)車為例，前起道量、沉降補(bǔ)償量、起道補(bǔ)償量、超平傳感器值和起道調(diào)零量輸入下位主機(jī)板1的起道計(jì)算單元計(jì)算總起道量(值)。下位主機(jī)板1將計(jì)算得到的總起道量(值)傳送至作業(yè)防護(hù)控制模塊3用于顯示，將起道封鎖條件判斷結(jié)果傳送至程控主機(jī)板2，程控主機(jī)板2進(jìn)行邏輯運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)搗固車整車作業(yè)動(dòng)作的邏輯連鎖，得到作業(yè)相關(guān)的程控邏輯后向?qū)?yīng)的控制閥(起道伺服閥52)輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)，進(jìn)而控制起道相關(guān)的作業(yè)機(jī)構(gòu)6動(dòng)作。其中，起道作業(yè)分為左軌起道和右軌起道，所以總起道量(值)的計(jì)算也分為左軌和右軌。左軌前起道量、左沉降補(bǔ)償量、左起道補(bǔ)償量、左超平傳感器值和左起道調(diào)零量輸入下位主機(jī)板1的起道計(jì)算單元12計(jì)算左軌總起道量(值)。其中，dwl-48型搗穩(wěn)車的左軌起道量根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

l1＝n1×f20+f1d-f22+f09+n2×f26-f0b+f0f

f20：左軌前起道量(alc)50mv/mm

f1d：左沉降補(bǔ)償量-1v/mm

f22：沉降補(bǔ)償量(alc)+100mv/mm

f09：左起道補(bǔ)償值200mv/mm

f26：左后誤差修正值-200mv/mm

f0b：左抄平傳感器值90mv/mm

f0f：左起道調(diào)零量1v/mm

式中通常n1＝0.307，n2＝0.693，不同的車該數(shù)值可能會(huì)有不同。其它搗固車型(如：d08-32、d09-32、cd08-475等)的計(jì)算方法與此類似。

下位主機(jī)板1將計(jì)算得到的左軌總撥道量(值)傳送至作業(yè)防護(hù)控制模塊3用于顯示，將起道封鎖條件判斷結(jié)果傳送至程控主機(jī)板2，程控主機(jī)板2進(jìn)行邏輯運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)搗固車整車作業(yè)動(dòng)作的邏輯連鎖。關(guān)于右軌的總起道量(值)計(jì)算也與左軌總起道量(值)計(jì)算類似，右軌起道量根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

l2＝n1×f21+f1e-f22+f0a+n2×f27-f0c+f10

其中，信號(hào)參數(shù)的定義類同左軌起道量的參數(shù)定義。

f21：右軌前起道量(alc)50mv/mm

f1e：右沉降補(bǔ)償量-1v/mm

f22：沉降補(bǔ)償量(alc)+100mv/mm

f0a：右起道補(bǔ)償值200mv/mm

f27：右后誤差修正值-200mv/mm

f0c：右抄平傳感器值90mv/mm

f10：右起道調(diào)零量1v/mm

式中通常n1＝0.307，n2＝0.693，不同的車該數(shù)值可能會(huì)有不同。其它搗固車型(如：d08-32、d09-32、cd08-475等)的計(jì)算方法與此類似。

如附圖8所示，為本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的衛(wèi)星小車橫移控制原理框圖，衛(wèi)星小車左移指令、衛(wèi)星小車右移指令，以及衛(wèi)星小車位移傳感器值輸入下位主機(jī)板1的衛(wèi)星小車橫移計(jì)算單元13以控制衛(wèi)星小車橫移量。衛(wèi)星小車橫移量設(shè)定值事先輸入衛(wèi)星小車橫移控制單元13，下位主機(jī)板1根據(jù)衛(wèi)星小車左移指令(控制衛(wèi)星小車200左移)、衛(wèi)星小車右移指令(控制衛(wèi)星小車200右移)，以及衛(wèi)星小車位移傳感器值判斷是否滿足衛(wèi)星小車橫移的作業(yè)封鎖條件，將衛(wèi)星小車橫移量傳送至作業(yè)防護(hù)控制模塊3用于顯示，將衛(wèi)星小車橫移封鎖條件判斷結(jié)果傳送至程控主機(jī)板2，程控主機(jī)板2進(jìn)行邏輯運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)搗固車整車作業(yè)動(dòng)作的邏輯連鎖，得到作業(yè)相關(guān)的程控邏輯后向?qū)?yīng)的控制閥(橫移控制閥53)輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)，進(jìn)而控制衛(wèi)星小車橫移相關(guān)的作業(yè)機(jī)構(gòu)6動(dòng)作。

如附圖9所示，作業(yè)封鎖條件進(jìn)一步包括撥道作業(yè)封鎖條件、起道作業(yè)封鎖條件和衛(wèi)星小車橫移封鎖條件，當(dāng)撥道作業(yè)封鎖條件、起道作業(yè)封鎖條件和衛(wèi)星小車橫移封鎖條中任一條件滿足時(shí)，程控主機(jī)板2產(chǎn)生封鎖程控邏輯信號(hào)，并向作業(yè)防護(hù)控制模塊3發(fā)送作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)控制搗固裝置停止下降、起撥道裝置停止動(dòng)作、衛(wèi)星小車停止自動(dòng)橫移。程控邏輯信號(hào)包括但不限于搗固裝置下降信號(hào)、撥道系統(tǒng)開啟信號(hào)、抄平系統(tǒng)開啟信號(hào)、衛(wèi)星小車左移信號(hào)和衛(wèi)星小車右移信號(hào)。

搗固車100的撥道、起道作業(yè)是分別根據(jù)總起道量(值)、總撥道量(值)的變化來(lái)進(jìn)行的，在一般情況下，如果影響總撥道量、總起道量的任何一個(gè)分量出現(xiàn)突變，總撥道量或總起道量也會(huì)對(duì)應(yīng)出現(xiàn)異常變化。由于搗固車100作業(yè)前后的線路縱向高低和方向應(yīng)當(dāng)圓順，故前后兩次總撥道量或總起道量的差值必須控制在一定范圍內(nèi)。衛(wèi)星小車位移傳感器值則直接參與控制衛(wèi)星小車200的自動(dòng)橫移距離，通過設(shè)置衛(wèi)星小車的橫移限定值，可以防止衛(wèi)星小車200在故障情況下因動(dòng)作搗固裝置201的搗固頭而導(dǎo)致砸壞軌道300的情況發(fā)生。

撥道作業(yè)封鎖條件包括但不限于：

i)前后兩次總撥道量的差值超過限定值；

ii)總撥道量的值發(fā)生突變；

iii)撥道正矢?jìng)鞲衅髦低蛔儯?/p>

iiii)按客戶要求添加的其它條件。

起道作業(yè)封鎖條件包括但不限于：

i)單邊軌道前后兩次總起道量的差值超過限定值；

ii)總起道量的值發(fā)生突變；

iii)抄平傳感器值突變或超過限定；

iiii)左右軌起道量差值超過限定值。

衛(wèi)星小車橫移封鎖條件包括但不限于：

i)衛(wèi)星小車位移傳感器值超過限定值；

ii)衛(wèi)星小車位移傳感器值突變；

iii)can總線通訊中斷。

程控主機(jī)板2接收搗固車的整車開關(guān)和傳感數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后以實(shí)現(xiàn)搗固車整車作業(yè)動(dòng)作的邏輯連鎖，并對(duì)外輸出作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)。程控主機(jī)板2同時(shí)通過can總線通訊將程控信號(hào)發(fā)送至下位主機(jī)板1和作業(yè)防護(hù)控制模塊3的控制底板32，并與下位主機(jī)板1交換信息。當(dāng)作業(yè)相關(guān)程控信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，程控主機(jī)板2將相關(guān)程控信號(hào)發(fā)送至下位主機(jī)板1用于啟動(dòng)模擬量采集。

下面以撥道作業(yè)為例詳細(xì)介紹本發(fā)明搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的工作原理：

下位主機(jī)板1根據(jù)采集到的撥道相關(guān)模擬信號(hào)，重新計(jì)算總撥道量(計(jì)算公式如上所述)，然后根據(jù)計(jì)算值，判斷是否滿足附圖9中所示的作業(yè)封鎖條件，若滿足任一條件，則下位主機(jī)板1就會(huì)將條件滿足信號(hào)發(fā)送至程控主機(jī)板2。程控主機(jī)板2接收到撥道封鎖條件滿足信號(hào)后，就會(huì)重新對(duì)撥道作業(yè)相關(guān)的程控邏輯(如：搗固裝置下降信號(hào)q038、撥道系統(tǒng)開q036、抄平系統(tǒng)開q10e、衛(wèi)星小車向左移動(dòng)ql2ad、衛(wèi)星小車向右移動(dòng)ql2ae等)進(jìn)行計(jì)算，使這些邏輯輸出信號(hào)無(wú)效，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)作業(yè)機(jī)構(gòu)6的作業(yè)封鎖(作業(yè)機(jī)構(gòu)6只有在程控邏輯有效時(shí)才可能有動(dòng)作)。

如附圖10所示為程控主機(jī)板2的工作流程圖，程控主機(jī)板2的軟件針對(duì)作業(yè)防護(hù)控制的程序流程描述如下：首先軟件完成對(duì)程控主機(jī)板2端口和can總線通訊模塊部分的初始化設(shè)置，打開中斷，運(yùn)行中斷接收子程序，同時(shí)在主程序中對(duì)作業(yè)程控(數(shù)字)信號(hào)進(jìn)行快速循環(huán)讀取，并采集搗固車100的作業(yè)狀態(tài)信號(hào)。在主程序運(yùn)行的同時(shí)，如果程控主機(jī)板2接收到下位主機(jī)板1發(fā)送來(lái)的需要進(jìn)行作業(yè)封鎖的信號(hào)，就會(huì)在中斷子程序中將作業(yè)封鎖標(biāo)志置為1，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)封鎖。如果程控主機(jī)板2采集到系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，則會(huì)將作業(yè)封鎖標(biāo)志置為0，從而解除封鎖邏輯。主程序同時(shí)將接收到的檔位選擇、功能關(guān)閉等開關(guān)信號(hào)發(fā)送至下位主機(jī)板1。

如附圖11所示為下位主機(jī)板1的工作流程圖，下位主機(jī)板1的程序流程描述如下：下位主機(jī)板1的軟件包括幾個(gè)子程序模塊，模擬量采集子程序?qū)崿F(xiàn)多路模擬量的ad轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波功能，定時(shí)中斷子程序在固定時(shí)間周期內(nèi)將作業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示單元31顯示，起撥道計(jì)算子程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)總撥道量和總起道量的實(shí)時(shí)計(jì)算。主程序首先完成io端口、can總線通訊、ad轉(zhuǎn)換、da轉(zhuǎn)換等模塊的初始化，讀取作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)置的限制值，讀取程控主機(jī)板2發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，如果接收到復(fù)位或系統(tǒng)關(guān)閉信號(hào)，則會(huì)清除作業(yè)封鎖請(qǐng)求信號(hào)。同時(shí)軟件將計(jì)算出的總起道量和總撥道量，以及采集到的衛(wèi)星小車位移傳感器值與各自的限制值分別進(jìn)行比較運(yùn)算，判斷是否滿足作業(yè)封鎖條件。如果滿足作業(yè)封鎖條件，則下位主機(jī)板1會(huì)向程控主機(jī)板2發(fā)送作業(yè)封鎖請(qǐng)求信號(hào)。

本實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)搗固車100的主要作業(yè)參數(shù)，根據(jù)不同線路狀況設(shè)置限制量，一旦作業(yè)過程中出現(xiàn)突發(fā)狀況超過限制量，立即切斷作業(yè)機(jī)構(gòu)6的動(dòng)作，解決搗固車100作業(yè)過程中無(wú)法進(jìn)行自我防護(hù)的技術(shù)問題，有效提高搗固車100施工作業(yè)的安全性和可靠性。本實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)不僅提供了一種在既有搗固車基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)，以對(duì)搗固車100在作業(yè)過程中起道、撥道、工作小車橫移等主要?jiǎng)幼鬟M(jìn)行全面及時(shí)的防護(hù)，同時(shí)具備異常情況類型顯示和作業(yè)量實(shí)時(shí)顯示等功能。

實(shí)施例2

如附圖12所示，另一種搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例，在該實(shí)施例中，起撥道作業(yè)總量計(jì)算和封鎖條件判斷功能均由程控主機(jī)板2實(shí)現(xiàn)。搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)包括：下位主機(jī)板1和程控主機(jī)板2，下位主機(jī)板1采集起道作業(yè)模擬量和撥道作業(yè)模擬量，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后發(fā)送至程控主機(jī)板2。程控主機(jī)板2根據(jù)起道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總起道量，根據(jù)撥道作業(yè)數(shù)字量計(jì)算總撥道量，并根據(jù)總起道量、總撥道量判斷是否滿足作業(yè)封鎖條件，如果程控主機(jī)板2判斷滿足作業(yè)封鎖條件，則消除相應(yīng)作業(yè)動(dòng)作的程控邏輯信號(hào)，相應(yīng)作業(yè)控制閥的電信號(hào)切除。針對(duì)連續(xù)式搗固車，下位主機(jī)板1采集的模擬量還包括衛(wèi)星小車位移傳感器值，下位主機(jī)板1將衛(wèi)星小車位移傳感器值轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星小車橫移量。當(dāng)程控主機(jī)板2根據(jù)總起道量、總撥道量，以及衛(wèi)星小車橫移量判斷滿足作業(yè)封鎖條件，程控主機(jī)板2可以通過輸入輸出板組4或can總線通訊向作業(yè)防護(hù)控制模塊3發(fā)出作業(yè)防護(hù)報(bào)警信號(hào)。

其余部分更加詳細(xì)的技術(shù)方案可以具體參見實(shí)施例1中的相應(yīng)描述。

通過實(shí)施本發(fā)明具體實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)的技術(shù)方案，能夠產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)能夠?qū)扔袚v固車型的主要作業(yè)功能，如：起道、撥道、工作小車橫移等進(jìn)行有效的防護(hù)，提高了整車控制的可靠性；

(2)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)具有較好實(shí)時(shí)性，作業(yè)動(dòng)作的切除快速且及時(shí)，極大地提高了鐵路施工作業(yè)的安全性；

(3)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)能夠適用于dwl-48，d09-32等各型號(hào)的既有搗固車型的電氣化、自動(dòng)化改造，適用性極強(qiáng)；

(4)本發(fā)明具體實(shí)施例描述的搗固車作業(yè)防護(hù)控制系統(tǒng)采用整板替代原有電氣系統(tǒng)中電路板的開發(fā)模式，并采用成熟的can總線通訊，現(xiàn)場(chǎng)安裝和接線簡(jiǎn)單、快捷、方便。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。